一种燃料电池堆的自动化生产线制造技术

本实用新型专利技术涉及一种燃料电池堆的自动化生产线，包括物料取放区、堆叠压合紧固区、一次性能测试区、人工装配区、人工返修区、配件安装区、二次性能测试区、产品下线区、机械手和控制服务器，所述机械手包括第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手和第五机械手，所述机械手均可沿各自的轨道往复滑动、取放物料。本自动化生产线，大部分生产操作均由机械程序完成，自动化程度高，易于实现燃料电池模块化、规模化生产，保持生产环节的连贯性，大幅提高生产效率，降低生产成本。适用于生产不同规格的电池板，适用范围广，调节灵活简单。各个生产设备相互独立，产线布局紧凑，设计柔性程度高，易实现兼容和升级改造。

An automatic production line of fuel cell stack

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池堆的自动化生产线
本技术涉及燃料电池自动化生产
，具体为一种燃料电池堆的自动化生产线。
技术介绍
燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应将燃料化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高；另外，燃料电池使用燃料和氧气作为原料，没有机械传动部件，故没有噪声污染，排放出的有害气体极少。燃料电池非常适用于交通运输、固定式发电以及便携式领域。从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。近年来，世界各国都在积极研究将燃料电池作为动力源，应用于汽车领域。燃料电池的生产过程包含多个环节，首先是物料的取料、上料环节，然后将零散物料组装成燃料电池堆，并对燃料电池堆边角对齐、压堆、穿杆紧固等，接下去对组装好的燃料电堆进行气密性测试，测试后进入人工装配环节，即对机械手无法完成的精细化操作部分利用手工操作完成，随后是安装四周封板和航插，再次进行二次气密性测试，测试后，对合格的燃料电堆进行打码和下线操作。以上环节中，重点是燃料电池电堆的装堆、产品下线前的测试等，还需要涉及到物料、燃料电堆在各个设备工位之间周转，以及设备工位和人工装配工位之间的周转。在现有技术中，燃料电池电堆生产过程的多数工序要由人工完成操作，加工工艺的机械化、自动化程度较低，导致燃料电池电堆的加工生产效率低、质量一致性差等问题。公布号为CN107808971A的技术专利，公布了一种燃料电池组装生产线，它涉及燃料电池组装用具
，包括总装工位一，电堆组件分装；总装工位二，底板吊装；总装工位三，电堆机器人安装；总装工位四，电堆安装，辅助系统吊装；BOP分装线；总装工位五，辅助系统安装；总装工位六，辅助系统气密检测；总装工位七，缓存工位；总装工位八，电气侧板组件、进气尾排总成安装；总装工位九，前端板组件安装；总装工位十、十一，线束1安装、线束2安装；总装工位十二，缓存工位；总装工位十三，程序刷写；总装工位十四，下线前测试；总装工位十五，上盖安装；总装工位十六，整机精饰；总装工位十七，整机下线。该技术可实现电堆的自动组装与数据的检测，共涉及17个总装工位，可完成基本的上料、装配、测试等工序，其中电堆的紧固、气密性测试、BOP零件的装配及电堆的扫码等均需要人工辅助完成，仅仅在电堆叠堆的过程中用到了机械手进行辅助堆叠，自动化的部分仅涉及产品在各个工位间的传送流转，该生产线仍然是以手工流水线为主的生产线，这种生产线仍然存在生产效率低下，产品一致性差等问题，且生产线上人工与设备之间无任何隔离措施，容易造成工伤事故，存在安全隐患。
技术实现思路
针对以上不足，本技术提供了一种燃料电池堆的自动化生产线，该生产线涵盖了燃料电池堆从原料入料到成品下线的全部生产工艺流程，自动化程度高，解决了传统生产方式生产效率低、产品质量一致性差等问题，实现了燃料电池的批量化生产，满足社会对燃料电池日益增长的需求。本技术的技术方案为：一种燃料电池堆的自动化生产线，包括物料取放区、堆叠压合紧固区、一次性能测试区、人工装配区、人工返修区、配件安装区、二次性能测试区、产品下线区、机械手和控制服务器，所述机械手包括第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手和第五机械手，所述机械手均可沿各自的轨道往复滑动、取放物料；所述物料取放区设有物料上料装置和相机扫码检测装置，所述物料上料装置包括：用于运送双极板的板状物料上料装置、用于运送膜电极的柔性物料上料装置、用于运送盖型螺母的盖型螺母上料装置、用于运送阴/阳极安装板、阴/阳极尾板、正负电极铜片、内定位杆的数台通用上料装置，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手用于将物料从物料上料装置送至相机扫码检测装置，所述第一机械手两侧设有数台通用上料装置，第一机械手用于阴/阳极尾板、阴/阳极安装板、正负电极铜片的上料，所述第二机械手两侧设有板状物料上料装置、盖型螺母上料装置和通用上料装置，第二机械手用于双极板、盖型螺母、内定位杆、上下封板、腔体进出口接头的上料，所述第三机械手一侧设有柔性物料上料装置，第三机械手用于膜电极的上料，所述相机扫码检测装置用于对机械手取到的物料进行扫码和检测；所述堆叠压合紧固区设有装堆装置，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手用于将物料从相机扫码检测装置取出、送至装堆装置，所述装堆装置用于燃料电池装堆、边角对齐压堆和穿杆紧固，所述第二机械手和第三机械手还用于穿设内定位杆，所述第四机械手用于在第二机械手和第三机械手的配合下完成上下封板和腔体进出口接头的安装；所述一次性能测试区设有气密性检测装置和等待位，所述第四机械手用于将燃料电池堆从燃料电池装堆装置中取出、送至气密性检测装置，所述气密性检测装置用于对安装好上下封板和腔体进出口接头的燃料电池堆进行性能测试，所述第四机械手还用于将经过测试未达标的燃料电池堆从气密性检测装置取出、放入等待位；所述人工装配区设有人工装配工位，所述人工装配工位用于由人工对性能测试达标的燃料电池堆进行线束、CVM电路板、探针、正负铜排和绝缘垫的装配，所述第四机械手用于将待装配的燃料电池堆从气密性检测装置取出、送至人工装配工位；所述人工返修区设有人工返修工位，所述人工返修工位用于由人工对性能测试未达标的燃料电池堆进行修复，所述第五机械手用于将待修复的燃料电池堆从等待位取出、送至人工返修工位；所述配件安装区设有配件安装基座和通用上料装置，所述配件安装基座用于由机械手在已人工装配好的燃料电池堆上安装四周封板和航插，所述通用上料装置用于运送四周封板和航插，所述第四机械手用于将待安装的燃料电池堆从人工装配工位取出、送至配件安装基座上，所述第五机械手用于取用、安装四周封板和航插；所述二次性能测试区设有设有气密性检测装置，所述气密性检测装置用于对安装好四周封板和航插的燃料电池堆进行性能测试，所述第五机械手用于将待测试的燃料电池堆从配件安装基座取出、送至气密性检测装置；所述产品下线区设有打码机和下料小车，所述打码机用于对二次性能测试达标的燃料电池堆进行打码，所述下料小车用于将打码好的燃料电池堆送至仓库储存，所述第五机械手用于将待下线的燃料电池堆从二次性能测试区的气密性检测装置取出、送至打码机，再从打码机取出、送至运下料小车；所述控制服务器与各装置控制机构通讯连接，控制各装置按照预设定的参数运行。所述通用上料装置包括机架，所述机架上设有传送带组、传送电机、托盘、透视托架，所述传送带组由传送电机带动水平传送，托盘置于传送带组上表面，由传送带组带动水平传送，所述托盘为阴/阳极安装板托盘、阴/阳极尾板托盘、正负电极铜片托盘、内定位杆托盘、上下封板托盘、腔体进出口接头托盘、四周封板托盘、航插托盘中的一种；所述机架的出料端固定有透视托架，所述透视托架设于传送带组下方，透视托架包括上层板和下层板，所述上层板开设有两个透视窗口，所述下层板上设有正对透视窗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃料电池堆的自动化生产线，其特征在于，包括物料取放区、堆叠压合紧固区、一次性能测试区、人工装配区、人工返修区、配件安装区、二次性能测试区、产品下线区、机械手和控制服务器，所述机械手包括第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手和第五机械手，所述机械手均可沿各自的轨道往复滑动、取放物料；/n所述物料取放区设有物料上料装置和相机扫码检测装置，所述物料上料装置包括：用于运送双极板的板状物料上料装置(300)、用于运送膜电极的柔性物料上料装置(400)、用于运送盖型螺母的盖型螺母上料装置(500)、用于运送阴/阳极安装板、阴/阳极尾板、正负电极铜片、内定位杆的数台通用上料装置(100)，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手用于将物料从物料上料装置送至相机扫码检测装置，所述第一机械手两侧设有数台通用上料装置(100)，第一机械手用于阴/阳极尾板、阴/阳极安装板、正负电极铜片的上料，所述第二机械手两侧设有板状物料上料装置(300)、盖型螺母上料装置(500)和通用上料装置(100)，第二机械手用于双极板、盖型螺母、内定位杆、上下封板、腔体进出口接头的上料，所述第三机械手一侧设有柔性物料上料装置(400)，第三机械手用于膜电极的上料，所述相机扫码检测装置用于对机械手取到的物料进行扫码和检测；/n所述堆叠压合紧固区设有装堆装置(600)，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手用于将物料从相机扫码检测装置取出、送至装堆装置(600)，所述装堆装置(600)用于燃料电池装堆、边角对齐压堆和穿杆紧固，所述第二机械手和第三机械手还用于穿设内定位杆，所述第四机械手用于在第二机械手和第三机械手的配合下完成上下封板和腔体进出口接头的安装；/n所述一次性能测试区设有气密性检测装置(700)和等待位，所述第四机械手用于将燃料电池堆从燃料电池装堆装置(600)中取出、送至气密性检测装置(700)，所述气密性检测装置(700)用于对安装好上下封板和腔体进出口接头的燃料电池堆进行性能测试，所述第四机械手还用于将经过测试未达标的燃料电池堆从气密性检测装置(700)取出、放入等待位；/n所述人工装配区设有人工装配工位，所述人工装配工位用于由人工对性能测试达标的燃料电池堆进行线束、CVM电路板、探针、正负铜排和绝缘垫的装配，所述第四机械手用于将待装配的燃料电池堆从气密性检测装置(700)取出、送至人工装配工位；/n所述人工返修区设有人工返修工位，所述人工返修工位用于由人工对性能测试未达标的燃料电池堆进行修复，所述第五机械手用于将待修复的燃料电池堆从等待位取出、送至人工返修工位；/n所述配件安装区设有配件安装基座和通用上料装置(100)，所述配件安装基座用于由机械手在已人工装配好的燃料电池堆上安装四周封板和航插，所述通用上料装置(100)用于运送四周封板和航插，所述第四机械手用于将待安装的燃料电池堆从人工装配工位取出、送至配件安装基座上，所述第五机械手用于取用、安装四周封板和航插；/n所述二次性能测试区设有设有气密性检测装置(700)，所述气密性检测装置(700)用于对安装好四周封板和航插的燃料电池堆进行性能测试，所述第五机械手用于将待测试的燃料电池堆从配件安装基座取出、送至气密性检测装置(700)；/n所述产品下线区设有打码机和下料小车，所述打码机用于对二次性能测试达标的燃料电池堆进行打码，所述下料小车用于将打码好的燃料电池堆送至仓库储存，所述第五机械手用于将待下线的燃料电池堆从二次性能测试区的气密性检测装置(700)取出、送至打码机，再从打码机取出、送至运下料小车；/n所述控制服务器与各装置控制机构通讯连接，控制各装置按照预设定的参数运行。/n...

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池堆的自动化生产线，其特征在于，包括物料取放区、堆叠压合紧固区、一次性能测试区、人工装配区、人工返修区、配件安装区、二次性能测试区、产品下线区、机械手和控制服务器，所述机械手包括第一机械手、第二机械手、第三机械手、第四机械手和第五机械手，所述机械手均可沿各自的轨道往复滑动、取放物料；
所述物料取放区设有物料上料装置和相机扫码检测装置，所述物料上料装置包括：用于运送双极板的板状物料上料装置(300)、用于运送膜电极的柔性物料上料装置(400)、用于运送盖型螺母的盖型螺母上料装置(500)、用于运送阴/阳极安装板、阴/阳极尾板、正负电极铜片、内定位杆的数台通用上料装置(100)，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手用于将物料从物料上料装置送至相机扫码检测装置，所述第一机械手两侧设有数台通用上料装置(100)，第一机械手用于阴/阳极尾板、阴/阳极安装板、正负电极铜片的上料，所述第二机械手两侧设有板状物料上料装置(300)、盖型螺母上料装置(500)和通用上料装置(100)，第二机械手用于双极板、盖型螺母、内定位杆、上下封板、腔体进出口接头的上料，所述第三机械手一侧设有柔性物料上料装置(400)，第三机械手用于膜电极的上料，所述相机扫码检测装置用于对机械手取到的物料进行扫码和检测；
所述堆叠压合紧固区设有装堆装置(600)，所述第一机械手、第二机械手和第三机械手用于将物料从相机扫码检测装置取出、送至装堆装置(600)，所述装堆装置(600)用于燃料电池装堆、边角对齐压堆和穿杆紧固，所述第二机械手和第三机械手还用于穿设内定位杆，所述第四机械手用于在第二机械手和第三机械手的配合下完成上下封板和腔体进出口接头的安装；
所述一次性能测试区设有气密性检测装置(700)和等待位，所述第四机械手用于将燃料电池堆从燃料电池装堆装置(600)中取出、送至气密性检测装置(700)，所述气密性检测装置(700)用于对安装好上下封板和腔体进出口接头的燃料电池堆进行性能测试，所述第四机械手还用于将经过测试未达标的燃料电池堆从气密性检测装置(700)取出、放入等待位；
所述人工装配区设有人工装配工位，所述人工装配工位用于由人工对性能测试达标的燃料电池堆进行线束、CVM电路板、探针、正负铜排和绝缘垫的装配，所述第四机械手用于将待装配的燃料电池堆从气密性检测装置(700)取出、送至人工装配工位；
所述人工返修区设有人工返修工位，所述人工返修工位用于由人工对性能测试未达标的燃料电池堆进行修复，所述第五机械手用于将待修复的燃料电池堆从等待位取出、送至人工返修工位；
所述配件安装区设有配件安装基座和通用上料装置(100)，所述配件安装基座用于由机械手在已人工装配好的燃料电池堆上安装四周封板和航插，所述通用上料装置(100)用于运送四周封板和航插，所述第四机械手用于将待安装的燃料电池堆从人工装配工位取出、送至配件安装基座上，所述第五机械手用于取用、安装四周封板和航插；
所述二次性能测试区设有设有气密性检测装置(700)，所述气密性检测装置(700)用于对安装好四周封板和航插的燃料电池堆进行性能测试，所述第五机械手用于将待测试的燃料电池堆从配件安装基座取出、送至气密性检测装置(700)；
所述产品下线区设有打码机和下料小车，所述打码机用于对二次性能测试达标的燃料电池堆进行打码，所述下料小车用于将打码好的燃料电池堆送至仓库储存，所述第五机械手用于将待下线的燃料电池堆从二次性能测试区的气密性检测装置(700)取出、送至打码机，再从打码机取出、送至运下料小车；
所述控制服务器与各装置控制机构通讯连接，控制各装置按照预设定的参数运行。


2.根据权利要求1所述的燃料电池堆的自动化生产线，其特征在于，所述通用上料装置(100)包括机架(111)，所述机架(111)上设有传送带组(112)、传送电机(113)、托盘(114)、透视托架(115)，所述传送带组(112)由传送电机(113)带动水平传送，托盘(114)置于传送带组(112)上表面，由传送带组(112)带动水平传送，所述托盘(114)为阴/阳极安装板托盘、阴/阳极尾板托盘、正负电极铜片托盘、内定位杆托盘、上下封板托盘、腔体进出口接头托盘、四周封板托盘、航插托盘中的一种；所述机架(111)的出料端固定有透视托架(115)，所述透视托架(115)设于传送带组(112)下方，透视托架(115...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛斯斯，朱俊娥，徐真，赖平化，欧阳洵，张苹，
申请(专利权)人：北京氢璞创能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11