用于堆叠燃料电池堆的组装装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于在竖直方向上堆叠燃料电池堆的组装装置，所述燃料电池堆由膜电极单元和双极板交替构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于堆叠燃料电池堆的组装装置
本专利技术涉及一种用于竖直堆叠由交替的膜电极单元和双极板构成的燃料电池堆的组装装置。
技术介绍
燃料电池堆或“堆”简而言之由一个堆叠在另一个的顶部上的多个燃料电池、上盖板和下盖板组成。膜电极单元(或简称MEA)和双极板(或简称BPP)交替堆叠在上盖板和下盖板之间。堆叠的燃料电池的数量取决于“堆”的期望功率输出，并且可以是具有大约680mm的结构高度的大约600个部件。例如在DE102016213266A1和DE102015223193A1中公开了用于组装燃料电池堆的装置。燃料电池堆常规上可以使用两种不同的工艺来生产。因此，一方面，可以在装置中进行堆叠、挤压和最终的张紧元件装配，然后将燃料电池堆从装置移除并运输到组装工艺的剩余部分。另一方面，燃料电池堆可以堆叠在装置中，然后转移到附接到操纵器(例如机器人)的压力机。然后将堆包括压力机转移到用于张紧元件装配的装置，之后将它们运输到组装工艺的剩余部分。两种工艺的共同特征是必须采取预防措施以保持燃料电池堆的各个层在堆叠期间的形状和位置，考虑到密封MEA的材料由仅具有极低固有稳定性的高弹性材料构成，尤其必须确保如此。总之，所概述的工艺不是以整合的方式配置的，而是必须使用相当大的额外后勤努力将各种生产站连接在一起。这导致相当长的周期时间。在此基础上，期望燃料电池堆的生产能够提供允许减少周期时间的组装辅助装置。此外，组装辅助装置必须能够在整个工艺中将由于其结构高度和各个部件的不同材料而非常不稳定的燃料电池堆保持在限定的形状和位置。由于上盖板和下盖板横向突出到燃料电池之外，使得必须采取特定的结构预防措施来为燃料电池层提供不受盖板阻碍的横向定位表面，因此这种情况变得更糟。最后，必须确保在挤压之后并且在张紧元件装配之前，可以围绕燃料电池堆来装配绝缘元件。于是必须可以装配张紧元件。最后，有利的是，要使用组装辅助装置来进行的生产工艺既可以在机器人单元中实施，也可在常规的运输系统中实施。
技术实现思路
在上述基础上，本专利技术的目的在于提供一种满足上述要求的组装辅助装置。该目的通过一种用于竖直堆叠由交替的膜电极单元和双极板构成的燃料电池堆的组装装置来实现，该组装装置具有基板、盖板和至少在每种情况下布置在两个端面中的每一个处的一个连接件，其中，在组装装置内部通过多个竖直定向的定位条来限定大致立方体的组装室，以便在堆叠期间经由定位条将膜电极单元和双极板相对于彼此定位。利用根据本专利技术的组装装置，提供了组装辅助装置，组装辅助装置在各个堆叠部件保持在组装装置中时贯穿生产工艺的所有步骤。这意味着，首先，必要的部件(尤其是MEA、BPP以及下盖板和上盖板)堆叠在组装装置中，然后堆叠的部件与组装装置一起被运输到压力机，以便在其中进行挤压并且被设置有绝缘元件和张紧元件，并且最终被挤压的燃料电池堆从组装装置移除并供应给组装工艺的剩余部分。这时，当前空置的组装装置可以用于新的生产工艺。由于定位条永久地保持与MEA和BPP层接触，定位条有利地确保堆叠部件在堆叠期间保持就位。在本专利技术的一个有利配置中，提供了用于使定位条同步移位的驱动器。这有利地确保了组装室可以在其尺寸上变化，并且可以适应于待构造的燃料电池堆的不同几何形状。在一个特定配置中，定位条能够水平移位。这是有利的，因为待生产的燃料电池堆的下盖板在周向上大于待堆叠在下盖板上的燃料电池(由MEA和BPP组成)，并且定位条的移位最初打开腔室以将下盖板插入到组装装置中。然后将定位条向后移动到定位条之间的水平距离正好对应于待堆叠的燃料电池的尺寸的位置。这确保了在堆叠各个燃料电池的工艺期间，部件(MEA、BPP、密封件等)在任何时候都靠在定位条上并从而牢固地保持和定位。在本专利技术的一个有利配置中，驱动器在每种情况下包括布置在连接件中用于传输到定位条的传输机构。这是有利的，因为在连接件中存在足够的空间来在其中容纳传输机构。还可以将传输机构设置为延伸直至组装装置的基板和盖板中。在本专利技术的一个有利的配置中，驱动器具有接口，经由该接口可以引入机械的、电的、液压的或气动的驱动能量。这是有利的，因为这些形式的驱动能量之一通常在生产或车间环境中直接可得。在本专利技术的一个有利配置中，定位条各自包括竖直固定的第一条带部和竖直移动的第二条带部。这确保了燃料电池堆的不同部件可以在挤压燃料电池堆时根据相对于第一条带部和第二条带部的竖直布置进行竖直相对运动。可以在挤压期间以这种方式有利地确保组装装置的对准功能。在本专利技术的一个有利配置中，移动的条带部布置在定位条的上部区域中。这是有利的，因为燃料电池从底部向上堆叠，并且然后从顶部向下挤压，使得在挤压时行进更大距离的燃料电池堆的上部区域不会相对于条带部移动，而是与移动的上条带部一起向下移动。在本专利技术的一个有利配置中，移动的条带部经由弹簧装置相对于固定条带部装载到竖直的上部原始位置。以这种方式，当卸载时，移动的条带部总是采取限定的位置。两个条带部的竖直高度有利地基本上对应于当移动的条带部处于原始位置时待堆叠的燃料电池堆的最大高度。在本专利技术的一个有利配置中，定位条各自布置在连接件上，以便在基板与盖板之间延伸。这确保了将围绕燃料电池堆的定位条尽可能均匀地堆叠，从而保证组装装置的对准功能。在本专利技术的一个有利配置中，一个定位条布置在每个连接件上，并且两个定位条布置在连接连接件的组装装置的每个侧部上的基板与盖板之间。当连接件布置在窄侧上并且侧部布置在组装装置的长侧上时，该配置是有利的。以此方式，在堆叠期间在所有侧上确保燃料电池的令人满意的对准。在本专利技术的一个有利配置中，用于容纳燃料电池堆的可竖直调整的部件容纳部布置在基板上。竖直可调整的部件容纳部确保在组装装置中可以产生不同高度的燃料电池堆。在本专利技术的一个有利配置中，设置有接触板，可以经由接触板连接操纵器(特别是机器人)以运输组装装置。这确保了组装装置可以贯穿组装工艺的所有步骤，即绝缘元件和张紧元件的堆叠、挤压、装配以及组装工艺的剩余部分。附图说明下面基于所附附图解释本专利技术的进一步的特征、细节和优点，附图仅示出了本专利技术的示例性实施例，并且其中：图1示出根据本专利技术的组装装置的一种配置；图2是根据图1的组装装置的另一图示；图3是根据图1的组装装置与燃料电池堆的另一图示；图4示出根据本专利技术的组装装置的另一配置；和图5是根据图1的组装装置的另一图示，其中燃料电池堆处于移除位置。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的组装装置10，其描绘了用于生产燃料电池堆的组装辅助装置。组装装置10由基板12、盖板14以及在基板12与盖板14之间的两侧上延伸的连接件161和162。基板12包括容纳待堆叠的燃料电池堆的部件容纳部24。部件容纳部24能够在组装装置10内在高度方向上竖直调整。连接件161、162中的至少一个可以包括接触板26，组装装置10可以由操纵器(未示出，例如机器人)经由接触板26来保持和移动。为了描述方向，在图1中示出了直角坐标系，其具有x方向、y方向和z方向。基于此，z方向表示竖直方向，而x方向和y方向表示水平方向。组装装置10在其内形成用于生产燃料电池堆的大致立方体的组装室18。组装室18也可以采用其他形状。组装室18在周向上由多个竖直延伸的定位条40限定。在该情况下，总共设置六个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于竖直堆叠由交替的膜电极单元和双极板构成的燃料电池堆的组装装置(10)，具有：基板(12)、盖板(14)和至少在每种情况下布置在两个端面中的每一个处的一个连接件(16)，其中，在所述组装装置(10)内部通过多个竖直定向且可水平调整的定位条(40)限定基本上立方体的组装室(18)，以便在堆叠期间经由所述定位条(40)将所述膜电极单元和所述双极板相对于彼此定位。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.14 DE 102016220173.51.一种用于竖直堆叠由交替的膜电极单元和双极板构成的燃料电池堆的组装装置(10)，具有：基板(12)、盖板(14)和至少在每种情况下布置在两个端面中的每一个处的一个连接件(16)，其中，在所述组装装置(10)内部通过多个竖直定向且可水平调整的定位条(40)限定基本上立方体的组装室(18)，以便在堆叠期间经由所述定位条(40)将所述膜电极单元和所述双极板相对于彼此定位。2.根据权利要求1所述的组装装置(10)，其特征在于，设置用于使所述定位条(40)同步移位的驱动器(20)。3.根据权利要求2所述的组装装置(10)，其特征在于，所述驱动器(20)在每种情况下包括布置在所述连接件(40)、所述基板(12)和所述盖板(14)中的传输机构(22)以传输到所述定位条(40)。4.根据权利要求2至3之一所述的组装装置(10)，其特征在于，所述驱动器(20)具有接口，可以经由所述接口引入机械的、电的、液压的或气动的驱动能量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的组装装置(10)，其特征在于，所述定位条(40)各自包括竖直固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里亚斯·沃尔特，
申请(专利权)人：蒂森克虏伯系统工程有限责任公司，蒂森克虏伯股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE