质子膜裁切设备论文和设计-不公告发明人

全文摘要

本实用新型揭示了一种质子膜裁切设备，其包括用以对质子膜进行放卷的放卷机构、从所述放卷机构夹持并拖拉所述质子膜的牵引机构、对由所述牵引机构拉出的所述质子膜进行裁切的裁切机构。所述牵引机构将质子膜牵引至所述裁切机构，所述裁切机构对所述质子膜进行裁切，可实现自动裁切，且通过裁切机构可裁切出预定形状的质子膜。

主设计要求

1.一种质子膜裁切设备，其特征在于，包括用以对质子膜进行放卷的放卷机构、从所述放卷机构夹持并拖拉所述质子膜的牵引机构、对从所述牵引机构拉出的所述质子膜进行裁切的裁切机构。

设计方案

2.如权利要求1所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述裁切机构包括裁切件和裁切驱动装置；所述裁切驱动装置包括第一驱动组件和第二驱动组件；所述第二驱动组件与第一驱动组件的输出端相连，所述第一驱动组件驱动所述第二驱动组件沿第一方向运动；所述裁切件与所述第二驱动组件的输出端相连，所述第二驱动组件驱动所述裁切件沿第二方向运动；所述第一方向垂直于所述第二方向。

3.如权利要求2所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述裁切件为激光发生器。

4.如权利要求2所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述裁切机构还包括用于承载质子膜的裁切板，所述裁切板上开设有的多个气孔，多个所述气孔相互连通。

5.如权利要求1所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述放卷机构包括收卷所述质子膜的料卷轴、多个承接和导向所述质子膜的过辊和具有压紧作用的压料组件，所述质子膜由所述料卷轴旋转放料，绕经多个所述过辊后，自所述压料组件绕出。

6.如权利要求5所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述压料组件包括固定辊、压辊和压料驱动装置，所述固定辊和所述压辊相对设置，所述质子膜自所述固定辊和所述压辊间穿过，所述压料驱动装置的输出端与所述压辊连接，驱动所述压辊靠近或远离所述固定辊以压紧或者松开质子膜。

7.如权利要求5所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述放卷机构还包括纠偏组件，所述纠偏组件包括用以检测所述质子膜位置的纠偏传感器、驱动所述料卷轴移动的纠偏驱动装置，所述纠偏传感器设于所述料卷轴出料端，所述纠偏驱动装置能够驱动所述料卷轴沿其轴向运动。

8.如权利要求1所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述牵引机构包括夹持所述质子膜的夹爪、以及连接并驱动所述夹爪运动的牵引驱动装置，所述牵引驱动装置包括牵引驱动件和牵引导向件，所述牵引导向件沿所述放卷机构出料端指向所述裁切机构的方向设置，所述夹爪与所述牵引导向件滑动连接。

9.如权利要求1所述的质子膜裁切设备，其特征在于，还包括将裁切后的所述质子膜转移的转移机构。

10.如权利要求1所述的质子膜裁切设备，其特征在于，所述质子膜裁切设备包括两组相互配合的所述放卷机构和所述牵引机构，两组所述放卷机构和所述牵引机构分别设置于所述裁切机构的相对两侧。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种质子膜裁切设备，属于燃料电池自动化设备技术领域。

背景技术

燃料电池是一种把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把燃料的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，燃料电池用燃料和氧气作为原料，排放出的有害气体极少，同时没有机械传动部件，故没有噪声污染。由此可见，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。

燃料电池的质子交换膜(以下简称质子膜)是燃料电池的重要组成部分。

传统燃料电池制造设备中，常采用人工处理质子膜，按照工艺要求进行裁切，再将符合规格的质子膜转移到下一流程设备中。然，采用人工处理，效率低，切割精度低，且易出错。

并且随着工艺的进步，在燃料电池生产过程中，质子膜制造有三合一、五合一等多种工艺，使得在裁切时，因为裁切要求的不同，可能需要根据工艺裁切出不规则形状，而人工无法满足形状精度要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够自动裁切质子膜的质子膜裁切设备。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种质子膜裁切设备，包括用以对质子膜进行放卷的放卷机构、从所述放卷机构夹持并拖拉所述质子膜的牵引机构、对由所述牵引机构拉出的所述质子膜进行裁切的裁切机构。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述裁切机构包括裁切件和裁切驱动装置；所述裁切驱动装置包括第一驱动组件和第二驱动组件；第二驱动组件与所述第一驱动组件的输出端相连，第一驱动组件驱动第二驱动组件沿第一方向运动；裁切件与第二驱动组件的输出端相连，第二驱动组件驱动裁切件沿第二方向运动；所述第一方向垂直于所述第二方向。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述裁切件为激光发生器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述裁切机构还包括用于承载质子膜的裁切板；所述裁切板上开设有的多个气孔，多个气孔相互连通。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述放卷机构包括收卷所述质子膜的料卷轴、多个承接和导向所述质子膜的过辊和具有压紧作用的压料组件，所述质子膜由所述料卷轴旋转放料，绕经多个所述过辊后，自所述压料组件绕出。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述压料组件包括固定辊、压辊和压料驱动装置，所述固定辊和所述压辊相对设置，所述质子膜自所述固定辊和所述压辊间穿过，压料驱动装置的输出端与所述压辊连接，驱动压辊靠近或远离所述固定辊以压紧或者松开质子膜。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述放卷机构还包括纠偏组件，所述纠偏组件包括用以检测所述质子膜位置的纠偏传感器、驱动所述料卷轴移动的纠偏驱动装置，所述纠偏传感器设于所述料卷轴出料端，所述纠偏驱动装置能够驱动所述料卷轴沿其轴向运动。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述牵引机构包括夹持所述质子膜的夹爪、以及连接并驱动所述夹爪运动的牵引驱动装置，所述牵引驱动装置包括牵引驱动件和牵引导向件，所述牵引导向件沿放卷机构出料端指向裁切机构的方向设置，所述夹爪与所述牵引导向件滑动连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，还包括将裁切后的质子膜转移的转移机构。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述质子膜裁切设备包括两组相互配合的所述放卷机构和牵引机构，两组所述放卷机构和所述牵引机构分别设置于所述裁切机构的相对两侧。

相较于现有技术，本实用新型的质子膜裁切设备的有益效果在于：所述牵引机构将质子膜牵引至所述裁切机构，所述裁切机构对所述质子膜进行裁切，可实现自动裁切。

附图说明

图1是本实用新型质子膜裁切设备的俯视示意图。

图2是本实用新型质子膜裁切设备的主视示意图，其中牵引机构和转移机构未图示出来。

图3是本实用新型质子膜裁切设备的放卷机构的主视示意图。

图4是图3的俯视示意图。

图5是本实用新型质子膜裁切设备的牵引机构、裁切机构和转移机构的俯视示意图。

图6是本实用新型质子膜裁切设备的裁切机构的主视示意图。

图7是本实用新型质子膜裁切设备的另一种实施方式的主视示意图，其中牵引机构和转移机构未图示出来。

具体实施方式

请参图1至图6，本实用新型揭示了一种质子膜裁切设备，用以裁切质子膜S。所述质子膜裁切设备包括用以对所述质子膜S进行放卷的放卷机构100、从所述放卷机构100夹持并拖拉所述质子膜S的牵引机构200、对由所述牵引机构200牵引出的所述质子膜S进行裁切的裁切机构300、以及将裁切后的质子膜S转移的转移机构400。所述裁切机构300包括裁切件和驱动所述裁切件按预定线路裁切的裁切驱动装置。所述牵引机构200将所述放卷机构100放出的所述质子膜S牵引至所述裁切机构300，所述裁切机构300对所述质子膜S进行裁切，裁切出预定形状的质子膜S由转移机构400转移，从而实现所述质子膜S的自动上料、自动裁切和自动转移。

请参图1至图4，所述放卷机构100包括料卷轴110、多个承接和导向所述质子膜S的过辊120、能够对所述质子膜S纠偏的纠偏组件130、对所述质子膜S提供张力的摆臂140、计量长度的计长辊150和具压紧作用的压料组件160。所述质子膜S收卷于所述料卷轴110并通过若干所述过辊120的引导，绕经纠偏组件130、摆臂140、计长辊150和压料组件160。所述放卷机构100还包括基板170。所述料卷轴110、过辊120、纠偏组件130、摆臂140、计长辊150和压料组件160均安装于所述基板170。

所述质子膜S为卷材并收卷在料卷轴110上。所述料卷轴110优选为气胀轴，质子膜卷材套设在气胀轴上，气胀轴可胀紧料卷，以固定料卷防止料卷位移。同时，所述料卷轴110由减速电机111驱动，可以旋转放料。

所述过辊120用以承接所述质子膜S并对其进行导向，通过多个所述过辊120改变质子膜S的输送方向，以使所述质子膜S绕经所述纠偏组件130、摆臂140、计长辊150，最终通过所述压料组件160，被所述牵引机构200夹持后拖向裁切工位。通过所述过辊120与摆臂140配合，使得所述质子膜S走料时保持张紧状态，便于所述纠偏组件130检测质子膜S位置和所述计长辊150统计质子膜S走料长度。所述放卷机构100设置多个过辊120，以引导所述质子膜S向各个机构输送。

所述纠偏组件130包括用以检测所述质子膜S位置的纠偏传感器131、驱动所述料卷轴110移动的纠偏驱动装置，所述纠偏驱动装置能够驱动所述料卷轴110沿其轴向运动。所述纠偏驱动装置包括纠偏驱动件133和与所述料卷轴110滑动连接的纠偏导向件134。所述纠偏传感器131设于料卷轴110出料端，放出的所述质子膜S穿过所述纠偏传感器131。所述纠偏驱动件133能够驱动所述料卷轴110沿所述纠偏导向件134运动，所述纠偏导向件134沿所述料卷轴110轴向设置。所述纠偏组件130还包括能够调节所述纠偏传感器131位置的传感器调节件132。

所述纠偏传感器131包括相对设置的一个信号输出单元和一个信号接收单元，位置正确的所述质子膜S能够完全遮挡所述纠偏传感器131的信号，阻碍信号传递，所述质子膜S未能完全遮挡信号时，则表示所述质子膜S位置偏了。具体的，位置正确的所述质子膜S穿过所述纠偏传感器131时，能够完全遮盖信号，使得两个信号单元之间无信号传输。位置有偏差的所述质子膜S无法完全遮盖信号，信号接收单元能够收到信号输出单元发出的信号，并传递给控制系统。通过信号的接收量，控制系统还能计算所述质子膜S的偏移量，从而控制所述纠偏驱动件133驱动所述料卷轴110轴向运动以调节所述质子膜S位置。所述纠偏传感器131设于所述传感器调节件132活动端，则所述传感器调节件132能够调节所述纠偏传感器131的位置，以保证所述纠偏传感器131能够对所述质子膜S的位置进行正确判断。一个实施方式中，比如所述传感器调节件132为一根平行于所述料卷轴110设置的调节螺杆(未图示)，所述螺杆的一端套设有一个手调盘，能够通过所述手调盘扭动所述螺杆，而所述纠偏传感器131通过丝杆螺母与所述螺杆螺纹连接。调节时，人工旋钮所述手调盘，所述螺杆旋转，丝杆螺母将螺杆的旋转运动转化为自身的直线运动，带着所述纠偏传感器131在所述螺杆上运动，从而所述纠偏传感器131可变换位置。

所述纠偏导向件134优选为导轨，所述料卷轴110通过滑块(未图示)与所述导轨滑动连接，所述纠偏驱动件133连接并驱动所述料卷轴110沿所述导轨运动以调整所述质子膜S的前后位置(前后方向即为所述料卷轴110延伸的方向。优选的，所述纠偏驱动件133为电机与丝杆相组装连接的组装件。为方便清楚描述方位，请参图1中标注的方位坐标，其他图中的方位坐标同理设置)。所述纠偏驱动件133根据所述纠偏传感器131检测到的位置信息对所述料卷轴110进行位置调整，从而对所述料卷轴110放出质子膜S的位置进行纠偏。

所述摆臂140设置于其中两个所述过辊120之间，通过所述摆臂140的摆动以调节所述质子膜S走带的张力，以保证所述质子膜S走带的稳定性。所述计长辊150用以计量绕经的所述质子膜S的长度，从而确认拉料长度。所述摆臂140和所述计长辊150均为现有技术，在此不再赘述具体结构。

所述压料组件160包括固定辊161、压辊162以及压料驱动装置。所述压料驱动装置包括压料驱动件163和朝向固定辊161设置的压料导向件164。所述压料驱动件163的输出端与所述压辊162连接，所述压辊162与所述压料导向件164滑动连接，所述压料导向件164沿指向所述固定辊161方向设置，所述压料驱动件163驱动所述压辊152沿所述压料导向件164活动。所述质子膜S自所述固定辊161和所述压辊162间穿过，所述压料驱动装置驱动所述压辊162靠近或远离所述固定辊161以压紧或者松开所述质子膜S。具体的，所述固定辊161位置固定，所述压辊162悬于所述固定辊161的上方，所述压料驱动件163连接并驱动所述压辊162靠近或远离所述固定辊161，所述压料驱动件163优选为气缸。所述压辊162与所述压料导向件164滑动连接，所述压料导向件164优选为导轨或导杆，导轨或导杆沿竖直方向设置。所述压料导向件164能够对所述压料驱动件163的输出方向进行导向，保证运动的稳定性。

本实施例中，所述质子膜S自所述料卷轴110放料后，绕经各个所述过辊120，最终自所述固定辊161和所述压辊162之间绕出，进入所述牵引机构200。裁切时，所述压料驱动件163驱动所述压辊162靠近所述固定辊161，以压紧位于二者间的质子膜S，并配合所述牵引机构200在拉出的质子膜S两端拉紧所述质子膜S，从而方便所述裁切机构300对质子膜S进行裁剪。

请参图1和图2、图5和图6，所述牵引机构200包括从所述放卷机构100处夹持所述质子膜S的夹爪210、以及连接并驱动所述夹爪210运动的牵引驱动装置，所述牵引驱动装置包括牵引导向件220以及连接并驱动所述夹爪210沿所述牵引导向件220运动的牵引驱动件230。

所述牵引导向件220自所述压料组件160出口端朝向裁切工位设置。所述夹爪210与所述牵引导向件220滑动连接，所述牵引驱动件230连接并驱动所述夹爪210沿所述牵引导向件220运动。其中，所述牵引驱动件230优选为电机与丝杆相连接的组件，所述牵引导向件220可采用导轨或导杆，所述夹爪210通过丝母与丝杆螺接，电机驱动丝杆转动时，丝母带着所述夹爪210沿丝杆做直线运动，丝杆平行于所述牵引导向件220，由此，所述夹爪210在所述牵引驱动件230的驱动下，能够夹住所述放卷机构100放出的所述质子膜S，并将之拖向裁切工位。

具体地，所述牵引驱动装置采用直线模组。所述夹爪210设于直线模组的活动端，所述夹爪210用于夹持所述压料组件160出口端露出的所述质子膜S。所述牵引导向件220沿所述质子膜S长度方向也即左右方向延伸，所述夹爪210夹持质子膜S后沿左右方向移动。由于所述质子膜S较薄容易变形，故在所述质子膜S宽度方向(也即前后方向)两侧均设有一组所述牵引机构200，以更好地拉出所述质子膜S。两组牵引机构200间隔设置，两组所述夹爪210分别夹持所述质子膜S宽度方向的两侧，在所述牵引驱动件230的驱动下，所述夹爪210拖拉所述质子膜S沿所述牵引机构200从右侧向左侧拖动，使得所述质子膜S从右侧向左侧移动。所述质子膜S到达裁切工位后，所述质子膜S的左侧由两所述夹爪210夹持，右侧由所述压料组件160压持，从而实现所述质子膜S的定位。

本实施方式中，裁切件采用所述激光发生器320，切割效率高、切割效果好，切割灵活，使得所述质子膜S换型应变性好。

所述裁切机构300还包括用于承载所述质子膜S的裁切板310，所述裁切板310对应所述裁切机构300的裁切工位设置，所述牵引机构200将所述质子膜S从所述放卷机构100中牵引到位后所述质子膜S便位于裁切板310上。所述裁切板310上开设有用以吸附所述质子膜S的多个气孔311，所述多个气孔311相互连通。所述气孔311与外部的抽气设备(未图示)连接，所述质子膜S到达裁切工位后，抽气设备吸气，造成所述裁切板310内负压，通过所述气孔311可以吸附住其上的所述质子膜S。从而可更好地展平所述质子膜S，以方便切割。

所述裁切驱动装置包括第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件包括第一驱动件330和沿第一方向(可以是前后也可以是左右)设置的第一导向件340；第二驱动组件与所述第一导向件340滑动连接，所述第一驱动件330连接并驱动第二驱动组件沿所述第一导向件340运动所述；第一驱动件330可采用电机与丝杆结合的机构，所述第一导向件340可采用导轨或导杆。

所述第二驱动组件包括第二驱动件350和沿第二方向(可以是左右也可以是前后)设置的第二导向件360；所述裁切件与所述第二导向件360滑动连接；所述第二驱动件350连接并驱动所述裁切件沿所述第二导向件360运动；所述第二驱动件350可采用电机与丝杆相结合的机构，所述第二导向件360可采用导轨或导杆。

本实施例中，所述第一导向件340和第二导向件360沿相互垂直的方向延伸。具体的，所述第一导向件340沿所述质子膜S的宽度方向(如图5中的前后方向)延伸设置，所述第二导向件360沿所述质子膜S的长度方向(如图5中的左右方向)延伸设置，如此，做为裁切件的所述激光发生器360能实现前后左右移动，以根据需要对所述质子膜S进行裁切，不受方向角度的限制，从而可以得到规则或不规则的各种质子膜S。

优选的，所述第一驱动组件和所述第二驱动组件均采用直线模组。

请参图6，所述裁切机构300还包括安装架370，所述裁切板310平放于所述安装架370上。所述第一导向件340安装于所述安装架370上，所述第二导向件360可滑动安装于所述第一导向件340上，所述激光发生器320安装于所述第二导向件360上。所述激光发生器320悬于所述裁切板310上方。所述牵引机构200安装于所述安装架370上。本实施例中，所述牵引机构200设置为相对的两组，且设于所述裁切板310前后两侧，同时，为了避位安装所述第一导向件340，所述第一导向件340设于所述裁切板310左右两侧，以更好地架住所述第二导向件360，为所述激光发生器320的切割提供稳定的导向。

请参图1，所述转移机构400包括从所述裁切板310上将所述质子膜S真空吸附后转移的真空吸盘(未图示)。所述质子膜S裁切完毕后，裁好的质子膜S由真空吸盘吸住后转移到下一个工位备用。

请参图7，本实用新型另一种实施方式，其区别在于，本实施方式的质子膜裁切设备包括两组相互配合的所述放卷机构100和所述牵引机构200，两所述牵引机构200分别设置于所述裁切机构300的相对两侧(也即左右两侧)。如此，一组所述质子膜S在裁切的时候，另一组的牵引机构200的夹爪210回到放卷机构100出料端夹持并拖拉所述质子膜S。从而可加快裁切节凑，提高工作效率。

请继续参图1至图6，本实用新型质子膜裁切设备的工作流程如下：

所述料卷轴110旋转放料，放出的所述质子膜S绕经所述过辊120，并经由所述纠偏组件130对放出的质子膜S进行纠偏，保证所述料卷轴110放出的所述质子膜S位置正确，便于后期裁切。所述料卷轴110经由所述减速电机111驱动，旋转放料，经由若干所述过辊120引导，所述质子膜S绕出所述压料组件160。

所述牵引机构200的夹爪210在所述压料组件160出口端夹持住所述质子膜S，并在所述牵引驱动件230的驱动下，夹着所述质子膜S沿所述牵引导向件220进入所述裁切板310，到达裁切工位。

所述裁切板310上，所述气孔311吸附所述质子膜S，使所述质子膜S始终保持展平的状态。

到达裁切工位后，所述压料驱动件163驱动所述压辊162靠近所述固定辊161，以压紧二者间的质子膜S。所述质子膜S两端被所述压料组件160和所述夹爪210共同夹紧，本身又被所述裁切板310吸附住，从而保持展平的状态，方便所述激光发生器320在所述第一驱动件330、所述第二驱动件350的驱动下，裁切出所需形状。

裁切好的质子膜S由所述转移机构400吸住后转移出去，进入下一工位。

故此，质子膜裁切设备实现自动化裁切质子膜S，效率较高，切割精度较高，且不易出错。并且，可根据裁切要求的不同，裁切出规则或不规则等各种形状，满足形状要求。

以上实施例仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

设计图

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