JP6438279B2 - 燃料電池スタックの製造装置及び燃料電池スタックの積層検査方法 - Google Patents
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Description
そこで、燃料電池スタックを製造する過程で、積層素材間の整列度を検査し、自動的に整列されるようにして、燃料電池スタックの製造精度を向上させることが要求されている。
本発明は、様々に異なる形態に具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。図面で本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付けた。
図1に示すように、本発明の一実施例に係る燃料電池スタックの製造装置は、MEA11を供給するMEA供給部10と、MEA供給部10の一側に配置され、GDL部品21を供給するGDL供給部20と、MEA11とGDL部品21とを積層した状態で高温高圧で一体化部品に圧着するホットプレス40と、ホットプレス40で接合された一体化部品を設定された大きさにカッティングするトリミングプレス60と、MEA供給部10のMEA11とGDL供給部20のGDL部品21とを移送する移送ロボット22と、移送ロボット22によってMEA11とGDL部品21の移送及び積層過程でMEA11とGDL部品21との整列状態を確認する積層検査部30及び50と、積層検査部30及び50からの信号を受信して、MEA11とGDL部品21の整列エラーを確認した場合にエラー信号を発信する制御部80と、を含む。
そして、第2GDL供給部20bは、ホットプレス40とトリミングプレス60との間に設置され、第2GDL部品21bをホットプレス40に供給する。
MEA供給部10及びGDL供給部20からMEA11及びGDL部品21のホットプレス40への移送は、移送ロボット22によって行われる。これについては、以下で移送ロボット22を説明しながらより具体的に説明する。
トリミングプレス60には、一体化部品が定置されたプレス金型が設置され、一体化部品を適切な大きさに切断することができる。このようなトリミングプレス60の作動で一体化部品を適切な大きさで切断する駆動及びカッティング方法は、当該技術分野で通常知られた方法であれば特に制限されることなく用いることができる。
移送ロボット22は、MEA供給部10のMEA11とGDL供給部20のGDL部品21をピックアップしてホットプレスの作業領域に投入する第1ロボット22aと、ホットプレス40で作業された一体化部品をピックアップしてトリミングプレス60に移送する第2ロボット22bと、を含む。
図2乃至図4に示すように、積層検査部30及び50は、第1ロボット22aとホットプレス40との間に設置される第1検査部30と、ホットプレス40と第2ロボット22bとの間に設置される第2検査部50と、を含む。
受光部35は、検査テーブル31の内部に設置され、前述したように、MEA11と第1GDL部品21aとを順次に通過した光を受光するように設置される。即ち、受光部35は、MEA11と第1GDL部品21aが定置される位置の鉛直線上の下方の検査テーブル31の内部に設置される。このように、受光部35がMEA11と第1GDL部品21aが定置される位置の鉛直線上の下方に位置するのは、MEA11と第1GDL部品21aの積層状態のエラー有無の確認を容易にするためである。これについては、以下で制御部80について説明しながら、より具体的に説明する。
移送ロボット22は、MEA供給部10のMEA11とGDL供給部20のGDL部品21をピックアップしてホットプレス40の作業領域に投入する第1ロボット22aと、ホットプレス40で作業された一体化部品をピックアップしてトリミングプレス60に移送する第2ロボット22bと、を含む。
一方、制御部80は、コントローラ37を通じて受信した受信光量を確認し、MEA11とGDL部品21とが積層された状態のエラーの有無を判定する。これについて、以下でより具体的に説明する。
次いで、受光部35の受信光量の値を確認して、受光部35で測定された測定値を線グラフ化する。
図5に示すように、線グラフの傾きを確認し、傾きが無限大に変化する変曲点の位置を確認する。ここで、受光部31は、MEA11とGDL部品21が存在しないか或は透明な部分が位置するNに近いほど、発光部33で照射する光を大量に受光することができる。線グラフは、最大の傾きを有する変曲点b1部分を通り、MEA11とGDL部品21との素材が光を遮断して光をほぼ受光しない部分に収斂されることが確認可能である。
次に、変曲点位置に対応する部分の受信光量信号を発信したフォトセンサー35bの位置を確認する。
ここで、フォトセンサー35bが設置された位置の鉛直方向に対応する部分をMEA11とGDL部品21とが積層された縁b1に設定する。
次に、(S10)ステップでMEA11及びGDL部品21が整列された部材の上方に設置された発光部33から光を照射する(S20)。
次に、(S30)ステップで受光された受信光量を確認して、受信光量が設定値から外れるか否かを確認する(S40)。
次に、(S52)ステップで変曲点b1位置に対応するフォトセンサー35bの位置を確認する(S53)。
次に、(S54)ステップで、縁が設定された範囲から外れた場合、MEA11とGDL部品21との積層エラーと判定して、エラー信号を発信するように制御する(S55)。
11 MEA
20 GDL供給部
21 GDL部品
21a 第1GDL部品
21b 第2GDL部品
22: 移送ロボット
22a 第1ロボット
22b 第2ロボット
30 第1検査部
31 検査テーブル
33 発光部
35 受光部
35a センサーケース
35b フォトセンサー
35c センサーライン
40 ホットプレス
50 第2検査部
60 トリミングプレス
80 制御部
Claims (6)
- 膜・電極接合体(以下「MEA」と記す)とガス拡散層部品(以下「GDL部品」と記す)とをクランピングして移送する移送ロボットと、
前記移送ロボットによる前記MEAと前記GDL部品の移送及び積層過程で、前記MEAと前記GDL部品との積層状態を確認する積層検査部と、
前記積層検査部の信号の伝送を受けて、前記MEAと前記GDL部品との積層エラーと判定した場合にエラー信号を発信する制御部と、を含み、
前記MEAの供給のためのMEA供給部と、前記GDL部品の供給のためのGDL供給部と、が設置され、
前記移送ロボットは、
前記MEA供給部の前記MEAと、前記GDL供給部の前記GDL部品と、をピックアップしてホットプレスの作業領域に投入する第1ロボットと、
前記ホットプレスで作業された一体化部品をピックアップしてトリミングプレスに移送する第2ロボットと、を含み、
前記GDL供給部は、
前記ホットプレスに第1GDL部品を供給する第1GDL供給部と、
前記ホットプレスに前記MEAを介して第2GDL部品を供給する第2GDL供給部と、を含み、
前記積層検査部は、
前記第1ロボットと前記ホットプレスとの間に設置される第1検査部と、
前記ホットプレスと前記第2ロボットとの間に設置される第2検査部と、を含むことを特徴とする燃料電池スタックの製造装置。 - 前記第1検査部は、
前記ホットプレスと前記第1GDL供給部との間の位置で検査テーブルに設置され、前記MEAと前記第1GDL部品とが前記第1ロボットによって定置される検査テーブルと、
前記検査テーブルに光を照射する発光部と、
前記検査テーブルの内部に設置され、前記MEAと前記第1GDL部品とを通過した光を受光する受光部と、
前記受光部を通じて計測された受光信号の伝送を受けて、異常有無の確認信号を前記制御部に伝送するコントローラと、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池スタックの製造装置。 - 前記第2検査部は、
前記ホットプレスと前記第2GDL供給部との間の位置で検査テーブルに設置され、前記第1GDL部品と前記MEAとが積層された上方に前記第2GDL部品が前記第2ロボットによって定置される検査テーブルと、
前記検査テーブルに光を照射する発光部と、
前記検査テーブルの内部に設置され、測定対象物を通過した光を受光する受光部と、
前記受光部を通じて計測された受光信号の伝送を受け、異常有無の確認信号を前記制御部に伝送するコントローラと、
を含むことを特徴とする請求項2に記載の燃料電池スタックの製造装置。 - 前記受光部は、前記検査テーブルの内部に、光を受光するように複数個設置され、
前記検査テーブルの内部に設置されるセンサーケースと、
前記センサーケースの内部に設置されるフォトセンサーと、
前記フォトセンサーの計測信号を伝送するように前記センサーケースに設置されるセンサーラインと、
を含むことを特徴とする請求項3に記載の燃料電池スタックの製造装置。 - 前記制御部は、
(a)前記コントローラを通じて複数個の前記受光部の受信光量を確認するステップと、
(b)前記受光部の受信光量の値を確認して、前記受光部の測定値を線グラフ化するステップと、
(c)前記(b)ステップの線グラフの傾きを確認し、傾きが無限大に変化する変曲点位置を確認するステップと、
(d)前記(c)ステップの変曲点位置に対応する部分で受信光量信号を発信したフォトセンサーの位置を確認するステップと、
(e)前記(d)ステップの前記フォトセンサーが設置された位置の鉛直方向に対応する部分を前記MEAと前記GDL部品とが積層された縁に設定するステップと、
(f)前記(e)ステップで、前記縁が、設定された範囲から外れた場合、前記MEAと前記GDL部品との積層エラーと判定して、エラー信号を発信するように制御するステップと、
を順次に行うことを特徴とする請求項4に記載の燃料電池スタックの製造装置。 - (a)検査テーブルに設定された定置部に燃料電池スタックを構成するMEAとGDL部品とを定置して整列させるステップと、
(b)前記(a)ステップで整列された前記MEA及び前記GDL部品の上方に設置された発光部から光を照射するステップと、
(c)前記(b)ステップで、前記MEA及び前記GDL部品を通過した光を複数個の受光部によって受光するステップと、
(d)前記(c)ステップで受光された受信光量を確認して、前記受信光量が設定値から外れたか否かを判定するステップと、
(e)前記(d)ステップで前記受信光量が設定値から外れたと判定した場合は、前記受光部で受信光量が非正常に受光される位置を確認して、前記MEAと前記GDL部品との非正常整列位置を確認してエラー信号を発信するステップと、を含み、
前記(c)ステップで、前記受光部は、前記定置部の縁に沿って設置される複数個のフォトセンサーであり、
前記(e)ステップは、
(e−1)前記フォトセンサーの受信光量を線グラフ化するステップと、
(e−2)前記(e−1)ステップで前記線グラフの傾きを確認して、傾きが無限大に変化する変曲点位置を確認するステップと、
(e−3)前記(e−2)ステップで前記変曲点位置に対応する前記フォトセンサーの位置を確認するステップと、
(e−4)前記(e−3)ステップの前記フォトセンサーが設置された位置の鉛直方向に対応する部分を、前記MEAと前記GDL部品とが積層された縁に設定するステップと、
(e−5)前記(e−4)ステップで前記縁が設定された範囲から外れた場合、前記MEAと前記GDL部品との積層エラーと判定して、エラー信号を発信するように制御するステップと、
を含むことを特徴とする燃料電池スタックの積層検査方法。
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