堆叠定位治具和电堆堆叠设备的制作方法

1.本实用新型涉及电池制造设备，具体地涉及一种可用于如电堆生产的堆叠定位治具。在此基础上，本实用新型还涉及一种具有该堆叠定位治具的电堆堆叠设备。


背景技术：

2.例如为氢燃料电池的燃料电池电堆通常由端板、绝缘板、集流板、单电池(包含双极板和mea)等电堆部件堆叠而成，这些电堆部件通过压紧力被组装到一起。
3.为了保证气体及水路的连通和气密性，各个电堆部件在堆叠过程中应当被精准定位。为此，通常可以采用伺服电机带动的“四面定位板”的机械式治具，实现对燃料电池单组电池的堆叠定位与防护。具体地，取单片电池(物料)的机器人把电池放到堆叠工位后，上下两片电池可能存在位置偏差，由此可以通过伺服电机驱动四面定位板，对电堆部件逐次进行定位，保证电堆堆叠的上下一致性。这种定位堆叠方式能够在一定程度上改善产品质量，保证燃料电池的正常使用，然而，由于定位板每次被驱动的推动量固定，容易因推动量相比实际推动需求过大而造成物料挤压损坏，或者过小造成物料堆叠不齐。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的难以精准控制物料堆叠精度的问题，提供一种堆叠定位治具，该堆叠定位治具能够准确确认被堆叠物料的堆叠精度偏差，以便利用定位板根据需要适当推动该被堆叠物料而消除堆叠偏差，保证堆叠的上下一致性。
5.为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种堆叠定位治具，包括定位感应元件、多个驱动元件以及分别对应地传动连接至该驱动元件的多个定位板，所述定位感应元件设置为能够感应被堆叠物料的相对堆叠位置，所述定位板能够由所述驱动元件驱动为沿垂直于所述被堆叠物料的堆叠方向推动该被堆叠物料的侧边。
6.优选地，该堆叠定位治具包括分别对应所述被堆叠物料的四个侧边的四组所述定位板：第一定位板、第二定位板、第三定位板和第四定位板，其中，所述第一定位板与第三定位板在第一方向彼此相对布置，所述第二定位板与第四定位板在垂直于所述第一方向的第二方向彼此相对布置。
7.优选地，该堆叠定位治具包括在所述被堆叠物料的对角位置布置的至少两个所述定位感应元件。
8.优选地，所述驱动元件为分别对应地传动连接所述定位板的伺服电机。
9.优选地，各个所述定位板分别具有朝向所述被堆叠物料并沿平行于该被堆叠物料的侧边方向彼此间隔设置的多个推动部。
10.优选地，各个所述定位板布置为该定位板的中心线与所述被堆叠物料的相应侧边的中心对齐。
11.优选地，所述定位感应元件安装于滑轨上并能够被驱动为沿该滑轨在堆叠避让位置和定位感应位置之间滑动。
12.优选地，所述定位感应元件为图像采集元件，该图像采集元件设置为能够采集最上层所述被堆叠物料与其他层所述被堆叠物料的顶角和/或侧边的相对位置图像。
13.优选地，该堆叠定位治具还包括与所述定位感应元件和多个所述驱动元件分别信号连接的控制器，该控制器设置为能够根据所述定位感应元件感应的所述被堆叠物料的相对堆叠位置控制所述驱动元件输出至所述定位板的驱动量。
14.本实用新型的第二方面提供一种电堆堆叠设备，包括用于将多个电堆部件依次堆叠的机械臂以及上述堆叠定位治具，该堆叠定位治具设置为能够使得作为所述被堆叠物料的多个所述电堆部件在所述堆叠方向彼此对齐。
15.通过上述技术方案，本实用新型的堆叠定位治具可以利用定位感应元件感应被堆叠物料的相对堆叠位置，由此准确确认被堆叠物料的堆叠精度偏差，从而便于驱动元件适量驱动定位板，将未被精准对齐的被堆叠物料推动至上下对齐的堆叠位置，消除堆叠偏差，保证堆叠的上下一致性和产品质量。该堆叠定位治具特别适用于燃料电池生产的电堆堆叠设备中，被精准堆叠的电堆有利于后续捆扎和固定等工序，有效保证制得的电池产品的外观一致性和使用寿命。
附图说明
16.图1是根据本实用新型一种优选实施方式的堆叠定位治具的俯视图；
17.图2是图1中堆叠定位治具的主视图。
18.附图标记说明
19.1a-第一定位板；1b-第二定位板；1c-第三定位板；1d-第四定位板；10-推动部；2a-第一伺服电机；2b-第二伺服电机；2c-第三伺服电机；2d-第四伺服电机；3a-第一摄像头；3b-第二摄像头；4a-第一滑轨；4b-第二滑轨；5a-第一电堆部件；5b-第二电堆部件。
具体实施方式
20.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
21.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。在本实用新型中，使用的术语“第一”、“第二”等仅用于方便清楚说明，并不表示相应元器件在结构、功能等方面的实质差异。
22.参照图1和图2所示，根据本实用新型一种优选实施方式的堆叠定位治具，可用于在氢燃料电池生产的电堆堆叠中定位被堆叠的单电池等电堆部件。该堆叠定位治具包括定位感应元件、多个驱动元件以及分别对应地传动连接至该驱动元件的多个定位板。其中，定位感应元件例如为随后所述的第一摄像头3a和第二摄像头3b等图像采集元件，驱动元件可以为第一伺服电机2a、第二伺服电机2b、第三伺服电机2c和第四伺服电机2d等，其传动连接的定位板可以包括随后所述的第一定位板1a、第二定位板1b、第三定位板1c和第四定位板1d等。
23.定位感应元件设置为能够感应被堆叠物料(如图示第一电堆部件5a和第二电堆部件5b)的相对堆叠位置，定位板能够由相应的驱动元件驱动为沿垂直于被堆叠物料的堆叠
方向推动该被堆叠物料的侧边。在图示优选实施方式中，多个电堆部件沿竖直方向(即图2中的上下方向)堆叠，当第一电堆部件5a被放置于第二电堆部件5b之上进行堆叠时，若该第一电堆部件5a如图示地相对第二电堆部件5b未能准确定位，该堆叠偏差将能够被定位感应元件获取，从而可以由第一伺服电机2a沿图1中自上而下的水平方向推动其侧边，由第三伺服电机2c沿图1中自下而上的水平方向推动其侧边；由第二伺服电机2b沿图1中自右向左的水平方向推动其侧边，由第四伺服电机2d沿图1中自左而右的水平方向推动其侧边。
24.由此，该堆叠定位治具可以利用定位感应元件感应被堆叠物料的相对堆叠位置，由此准确确认被堆叠物料的堆叠精度偏差，从而便于驱动元件适量驱动定位板，将未被精准对齐的被堆叠物料推动至上下对齐的堆叠位置，消除堆叠偏差，保证堆叠的上下一致性和产品质量。该堆叠定位治具特别适用于燃料电池生产的电堆堆叠设备中，被精准堆叠的电堆有利于后续捆扎和固定等工序，有效保证制得的电池产品的外观一致性和使用寿命。
25.通常地，例如为电堆部件(第一电堆部件5a和第二电堆部件5b)的被堆叠物料大体呈矩形，相应地，可以在对应其各个侧边的位置分别设置定位板及其驱动元件。在图示优选实施方式中，对应电堆部件的四个侧边，分别设置有四组定位板，即第一定位板1a、第二定位板1b、第三定位板1c和第四定位板1d，其中，第一定位板1a与第三定位板1c在第一方向(图1中的上下方向)彼此相对布置，第二定位板1b与第四定位板1d在垂直于该第一方向的第二方向(图1中的左右方向)彼此相对布置。由此，通过在各个侧边位置分别设置定位板，可以确保被堆叠物料能够被推动至其堆叠位置。其中，每一侧的定位板仅设有一个。在其他实施方式中，可以在被堆叠物料的侧边位置设置多个定位板，或者，可以根据被堆叠物料的形状设置少于或多于四组定位板。
26.进一步地，为了便于以相对较少的部件准确获取堆叠偏差，可以在被堆叠物料的对角位置布置的两个定位感应元件。例如，在图示优选实施方式中，第一摄像头3a布置于对应电堆部件的一个顶角的位置，以便获取在该顶角及其相邻两个侧边的堆叠偏差量；第二摄像头3b则布置于与该顶角呈对角的另一个顶角位置，以便获取在该顶角及其相邻的另外两个侧边的堆叠偏差量。在其他实施方式中，还可以设置更多个定位感应元件，如在对应电堆部件的四个顶角位置分别设置一个摄像头。
27.正如前述，用于驱动定位板的驱动部件可以设置为伺服电机，如图示的第一伺服电机2a、第二伺服电机2b、第三伺服电机2c和第四伺服电机2d，这有利于按照消除堆叠偏差的需求适量驱动定位板，以避免推动量过大或过小导致的产品质量问题。在其他实施方式中，该驱动元件也可以选择为其他适当的动力部件，如由液压泵带动的液压缸等。
28.各个定位板可以具有朝向被堆叠物料并沿平行于该被堆叠物料的侧边方向彼此间隔设置的多个推动部10。在图1中，仅标记了第二定位板2b的三个推动部10，通过该三个推动部10在被堆叠物料的侧边的不同延伸位置推动该被堆叠物料，可以保证其被推动至准确的堆叠位置和受力均衡，由此无需在对应各个侧边位置设置多个定位板。另外，为了使得被堆叠物料能够按预期形式被推动，各个定位板应当布置为该定位板的中心线与被堆叠物料的相应侧边的中心对齐。
29.在图示优选实施方式中，为了避免定位感应元件对将电堆部件放置于堆叠位置的行程产生影响(干涉)，例如为第一摄像头3a和第二摄像头3b的定位感应元件可对应安装于第一滑轨4a和第二滑轨4b上，并能够由例如为气缸的驱动元件驱动为沿该第一滑轨4a和第
二滑轨4b在堆叠避让位置和定位感应位置之间滑动。物料堆叠前，第一摄像头3a和第二摄像头3b沿该第一滑轨4a和第二滑轨4b后退至堆叠避让位置，摄像头与用于堆叠的机械臂行程不干涉；物料堆叠放好后，第一摄像头3a和第二摄像头3b沿该第一滑轨4a和第二滑轨4b前进到定位感应位置(照相位置)，由此通过照相来分别确定被堆叠物料的一个顶角和相邻的短边、长边位置，并由此确定上下物料之间存在的偏差数据。通过伺服电机带动定位板分别根据精确偏差数据移动，来最终确定物料堆叠上下一致性，确保物料的堆叠精度。
30.在图示优选实施方式中，定位感应元件设置为图像采集元件，该图像采集元件优选为ccd相机的摄像头，即图示第一摄像头3a和第二摄像头3b，其设置为能够采集最上层的被堆叠物料(如第一电堆部件5a)与其他层被堆叠物料(如第二电堆部件5b及其下方的其他电堆部件)的顶角和/或侧边的相对位置图像。在其他实施方式中，定位感应元件也可以设置为其他类型的感应元件，如红外传感器等。图示优选实施反射通过照相确定物料堆叠偏差，每次伺服电机根据该偏差数据带动的定位板分别控制驱动量，可以提高定位精度，并防止物料堆叠后定位损坏和进行物料防护。
31.为了实现自动化堆叠定位，本实用新型的堆叠定位治具还可以包括与定位感应元件和多个驱动元件分别信号连接的控制器，该控制器设置为能够根据定位感应元件感应的被堆叠物料的相对堆叠位置控制驱动元件输出至定位板的驱动量。
32.在此基础上，本实用新型还提供一种电堆堆叠设备，该电堆堆叠设备包括用于将多个电堆部件依次堆叠的机械臂以及上述堆叠定位治具，该堆叠定位治具设置为能够使得作为所述被堆叠物料的多个电堆部件在堆叠方向彼此对齐。通过该电堆堆叠设备制得的氢燃料电池中的电堆部件能够被精准定位，可更好地保证气体及水路的连通和气密性，有效提升了产品质量。
33.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。