[发明专利]一种伺服旋转燃料电池电堆组装机

说明书

一种伺服旋转燃料电池电堆组装机,压装部分包括压板，控制压板位置及压力的行程控制部件，压紧接触端口，通过行程控制部件控制压板定位及压装，同时设置有压装控制系统，该装堆机还包括控制压装物转动的旋转结构。压装部分分为上下两部分，压板连接有定位平台旋转系统，可实现0～360°范围内任意角度旋转与固定，压装部分采用三梁四柱结构，系统使用PLC可编程控制器，触摸屏界面，压力传感器和位移传感器等，适时监测压装力和位移，实现压装数据保存和可追溯，本设备提供在线检测气密性功能，分别对氢气，氧气和水三通道采用压缩空气检测，便于及时处理，压装、旋转、气密测试功能模块可独立操作，手动和自动模式均可实现。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种用于氢燃料电池电堆和固体聚合物电解槽组装测试的的机械设备，特别地，涉及一种具有平面旋转、竖直倾斜和双向运动功能的电控自动化伺服压机设备。

背景技术

随着现代化和智能化的不断推进，个性化定制生产和智能制造的需求不断增加，对产品的生产加工精度越来越高，对成形设备工作模式、工艺适应性的要求也不断提高。传统成型设备按照传动方式可分为液压机和机械压力机，但因效率低、工艺适应性差，在使用环境、精度要求和噪音环保等方面已经无法满足越来越高的压装工艺要求。

随着控制技术的不断发展，现有技术中出现了伺服压机，其以伺服电机作为动力源，再通过螺旋、曲柄连杆等机构把伺服电机旋转运动转换成机械直线运动。伺服压机因其柔性化和智能化优势，极大提高了压力机的通用性和生产效率，相比传统机械压机具有更高的灵活性和控制精度。近年来，交流伺服电机在成型设备中得到了大规模应用。

采用交流伺服电机的成型设备具有工艺适应性高、生产效率高的特点，十分有利于实现成型设备的柔性加工制造。现有技术中较先进的交流伺服电机是伺服螺旋精压机，其具有：1)实时加速度和位置控制能力；2)额定载荷输出能力；3)运动曲线可控；4)故障率低；5)生产效率高；6)成形王艺曲线可控等特点，十分适合于柔性加工制造。

近年来，以ARM、MIPS等为代表的嵌入式处理器，以其体积小、功耗低、主频高、实时性强、价格便宜，并支持多数操作系统的特点，逐渐在工控领域得到大量运用。

嵌入式伺服压机以ARM处理器作为控制核心，随着自动化控制水平的不断提高，要求设备能够实现精确定位。对于伺服压机的控制系统，目前主要采用工控机+运动控制卡和PLC+专用运动控制模块这两种方式，其优点是通用性强，但是体积相对较大、成本高。

为了更有效提高成型设备的工艺适应性及增加其适用范围，交流伺服螺旋精压机控制系统采用数据采集卡、运动控制卡和工控机，研发相应控制运动的自定义成形工艺数据库软件，例如采用.NET平台和VisualStudio2013C#环境；采用闭环方式实现螺旋精压机控制

系统的运动控制，结合PID、模糊PID和神经网络等控制策略实现高精度定位；建立通用运动控制自定义工艺模型，实现复杂的成形，从而充分发挥伺服螺旋精压的优势。测试应用结果表明，伺服螺旋精压机控制系统运行有效、稳定，具有较好的工艺适应性。

例如，东南大学提出基于DSP的伺服压力机控制系统，该系统充分利用DSP的实时性来解决压力机的实时控制问题；西马克梅尔公司生产的SPKA系列螺旋压力机能够实现网络远程控制，且具有较高的锻件精度。

随着全球范围内能源结构的调整，未来对能源的“环境友好性”及“碳减排”的要求日益提高，清洁、可再生能源的发展成为大势所趋。氢能是公认的清洁能源，被誉为21世纪最具有发展前景的二次能源，氢能在世界范围内获得广泛关注。

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是氢能利用的重要方向，具有功率密度高、能量转化效率高、环境友好等优点，在动力交通、固定电站、航空航天、便携备用电源、军事、储能和热电联产等领域都有广泛应用；固体聚合物水电解(SPE)是一种制备高纯H2的重要手段，电解装置结构紧凑、操作简单、体积小、重量轻、维护量小，是重要的水电解技术手段，是氢能经济和氢能产业链发展的关键环节。