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
本発明は、燃料電池スタック製造装置及び燃料電池スタック積層検査方法に係り、より詳しくは、燃料電池スタックの製造過程で各素材の正しい積層及び整列がなされているか否かを検査し、検査結果を利用して燃料電池スタックの製造品質を向上させた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に関する。
一般的に燃料電池に正しい品質及び性能を発揮させるためには、自動化された積層技術の開発が要求される。即ち、燃料電池スタックを製造する過程の中の、機械的物性及び寸法の偏差が大きい電気化学的材料を１０００枚以上直列に積層する工程において、積層された素材間の最終整列度は、１．５ｍｍ以内の扁平度を維持するようにしなければならない。
このような燃料電池スタックの積層整列度が所定の範囲から外れた場合、燃料電池の性能低下、更に燃料電池を適用した車両の運行が不能になるという問題点がある。
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。
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、燃料電池スタックの製造過程で、素材の正しい積層及び整列がなされているか否かを検査する燃料電池スタックの積層検査方法、及びこの検査方法を利用した燃料電池スタックの製造装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施例の燃料電池スタックの製造装置は、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。
前記第１検査部は、ホットプレスと第１ＧＤＬ供給部との間の位置で検査テーブルに設置され、ＭＥＡと第１ＧＤＬ部品とが第１ロボットによって定置される検査テーブルと、検査テーブルに光を照射する発光部と、検査テーブルの内部に設置され、ＭＥＡと第１ＧＤＬ部品とを通過した光を受光する受光部と、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、を含むことができる。
前記第２検査部は、ホットプレスと第２ＧＤＬ供給部との間の位置で検査テーブルに設置され、第１ＧＤＬ部品とＭＥＡとが積層された上方に第２ＧＤＬ部品が第２ロボットによって定置される検査テーブルと、検査テーブルに光を照射する発光部と、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、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制御部に伝送するコントローラと、を含むことができる。
前記受光部は、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、検査テーブルの内部に設置されるセンサーケースと、センサーケースの内部に設置されるフォトセンサーと、フォトセンサーの計測信号を伝送するようにセンサーケースに設置されるセンサーラインと、を含むことができる。
前記制御部は、（ａ）コントローラを通じて複数個の受光部の受信光量を確認するステップと、（ｂ）受光部の受信光量の値を確認して、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、（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ＭＥＡと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、縁が設定された範囲から外れた場合、ＭＥＡと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、を順次に行うことができる。
本発明の一実施例の燃料電池スタックの製造方法は、（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。
本発明の一実施例による燃料電池スタックの製造装置は、ＭＥＡとＧＤＬ部品とが正常の積層状態であるか否かを検査し、不正な積層状態であると確認した場合に迅速な故障回復措置作業を施すことが可能であり、燃料電池スタックを製造する作業効率の向上が可能である。
本発明の一実施例は、ＭＥＡとＧＤＬ部品が正常な積層状態であるか否かを発光部と受光部とを利用して、光の受光状態によって正確に判定することが可能であり、燃料電池スタックの品質の向上が可能である。
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例について、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。
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。
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は、本発明の一実施例に係る燃料電池スタックの製造装置の構成を概略的に示したブロック図である。
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。
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。
ＭＥＡ供給部１０は、ＭＥＡ１１を供給するように設置されるもので、ＭＥＡ１１が積層された状態で、上方部分にＭＥＡ１１が順次に供給されるように設置される。即ち、積層されるＭＥＡ１１が１個ずつ引き出される度に順次に一ステップずつ上昇して、ＭＥＡ１１を連続的に供給することができる。
ＧＤＬ供給部２０は、ＧＤＬ部品２１を供給するように設置される。このＧＤＬ供給部２０は、ＧＤＬ部品２１が積層された状態で順次に供給されるように設置される。即ち、積層されたＧＤＬ部品２１が１個ずつ引き出される度に一ステップずつ順次に上昇して、ＧＤＬ部品２１を連続的に供給することができる。
本実施例において、ＧＤＬ供給部２０は、ホットプレス４０に第１ＧＤＬ部品２１ａを供給する第１ＧＤＬ供給部２０ａと、ホットプレス４０にＭＥＡ１１を介して第２ＧＤＬ部品２１ｂを供給する第２ＧＤＬ供給部２０ｂと、を含む。ここで、第１ＧＤＬ部品２１ａは、一体化部品の下部に積層された部分であり、第２ＧＤＬ部品２１ｂは、一体化部品の上部に積層された部分である。
第１ＧＤＬ供給部２０ａは、ＭＥＡ供給部１０とホットプレス４０との間に設置され、第１ＧＤＬ部品２１ａをホットプレス４０に供給する。
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。
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。
前述したＭＥＡ供給部１０及びＧＤＬ供給部２０は、ＭＥＡ１１及びＧＤＬ部品２１の積層のための昇降プレートと、昇降プレートを昇降駆動する駆動部と、を含む。従って、駆動部の駆動により昇降プレートが順次に上昇して、ＭＥＡ１１またはＧＤＬ部品２１を順次に供給することができる。ＧＤＬ供給部２０及びＭＥＡ供給部１０は公知なので、より具体的な構成は省略する。
ホットプレス４０は、順次に積層されたＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とを高温及び高圧で圧着して一体化する工程を行うように設置される。即ち、ホットプレス４０は、金型にＭＥＡ１１及びＧＤＬ部品２１が積層順序に基づいて積層された状態で作動し、高温高圧の一体化工程を行うことができる。
本実施例において、ホットプレス４０は、２つが隣接して設置され、２箇所でＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１の一体化圧着工程が行われる。
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。
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。
ホットプレス４０において、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とが圧着された一体化部品は、トリミングプレス６０に移送されて適切な大きさに切断される。
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。
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。
一方、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１は、複数個の移送ロボット２２によって移送することができる。
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。
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。
第１ロボット２２ａは、先ず第１ＧＤＬ供給部２０から提供される第１ＧＤＬ部品２１ａをピックアップしてホットプレス４０に供給する。次いで、第１ロボット２２ａは、ＭＥＡ供給部１０からＭＥＡ１１の供給を受けてホットプレス４０で第１ＧＤＬ部品２１ａの上方に積層させる。
第２ロボット２２ｂは、ホットプレス４０とトリミングプレス６０の間に設置され、ホットプレス４０で、第２ＧＤＬ部品２１ｂをＭＥＡ１１の上方に積層させる。次いで、第２ロボット２２ｂは、ホットプレス４０で、第１ＧＤＬ部品２１ａとＭＥＡ１１と第２ＧＤＬ部品２１ｂとが圧着された一体化部品をトリミングプレス６０に移送することも可能である。
前述した、第１ロボット２２ａ及び第２ロボット２２ｂは、ホットプレス４０に第１ＧＤＬ部品２１ａとＭＥＡ１１と第２ＧＤＬ部品２１ｂとを移送する過程で、積層された状態を確認するために、第１ＧＤＬ部品２１ａとＭＥＡ１１と第２ＧＤＬ部品２１ｂとを積層検査部３０及び５０に移送する。
図２は、本発明の一実施例に係る積層検査部を概略的に示した側面図であり、図３は、図２の積層検査部に設置された受光部を概略的に示した斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。
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。
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。
第１検査部３０は、ホットプレス４０と第１ＧＤＬ供給部２０との間の位置に設置され、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとが第１ロボット２２ａによって定置される検査テーブル３１と、検査テーブル３１に光を照射する発光部３３と、検査テーブル３１の内部に設置されＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとを通過した光を検出する受光部３５と、受光部３５において検出された光信号の伝送を受けて異常の有無を確認して制御部８０に伝送するコントローラ３７と、を含む。
検査テーブル３１は、ホットプレス４０と第１ＧＤＬ供給部２０との間に設置される。検査テーブル３１には、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとが第１ロボット２２ａによって規制された状態で定置される。このように、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとが検査テーブル３１に定置されるのは、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとが積層された状態におけるエラーの有無を確認するためである。これについては、以下の制御部８０の説明においてより具体的に説明する。
発光部３３は、検査テーブル３１の上側で、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとの積層された方向に光を照射するように設置される。本実施例において、発光部３３は、第１ロボット２２ａに設置されることを例示的に説明する。このような発光部３３は、第１ロボット２２ａのアームの下部に位置され、第１ロボット２２ａがＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとをグリップして移動中に、検査テーブル３１方向に垂直に光を照射する。このような発光部３３は、第１ロボット２２ａに設置されると必ずしも限定されるものではなく、検査テーブル３１の上方に設置されることも可能である。
発光部３３で照射された光は、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａを通過して受光部３５で受光される。
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。
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。
受光部３５は、検査テーブル３１の内部に、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とが定置される部分の面積に対応して、光を検知するように、等間隔で、複数個が設置される。これによって、受光部３５は、発光部３３で発光した光がＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とを通過した状態を検知して制御部８０に伝送することができる。
また、受光部３５は、検査テーブル３１の内部に設置されるセンサーケース３５ａと、センサーケース３５ａの内部に設置されるフォトセンサー３５ｂと、フォトセンサー３５ｂの計測信号を伝送するようにセンサーケース３５ａに設置されるセンサーライン３５ｃと、を含む。
センサーケース３５ａは、内部に設置空間が形成され、検査テーブル３１の内部に設置される。センサーケース３５ａの外周面には、検査テーブル３１に固定するためのねじ山が形成されることも可能である。
フォトセンサー３５ｂは、センサーケース３５ａの内部に設置され、チップホルダー３５ｄによって固定される。上述したようなフォトセンサー３５ｂの構成は公知のものであるので、具体的な説明は省略する。このように、フォトセンサー３５ｂによって検知された計測信号は、センサーライン３５ｃを通じて制御部８０に伝送される。
コントローラ３７は、フォトセンサー３５ｂによって検知された信号の伝送を受けて制御部８０に信号を伝送するために設置される。このようなコントローラ３７は、有線または無線でフォトセンサー３５ｂの計測信号を制御部８０に伝送する。また、コントローラ３７は、発光部３３の作動を選択的に制御することも可能である。即ち、コントローラ３７は、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とが検査テーブル３１に定置されたことを確認して、発光部３３の作動を選択的に制御することができる。
第２検査部５０は、ホットプレス４０と第２ロボット２２ｂとの間に設置される。即ち、第２検査部５０は、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａの上方に積層される第２ＧＤＬ部品２１ｂとの積層状態が正常であるか否かを確認するように設置される。
第２検査部５０は、第１検査部３０の構成に対応する構成で設置される。即ち、第２検査部５０は、第１検査部３０の構成と同一の構成であって、その設置される位置のみが異なり、第２ＧＤＬ部品２１ｂの積層状態を確認するために設置される。即ち、第２検査部５０は、移送ロボット２２によって第２ＧＤＬ部品２１ｂが積層検査部３０、５０に位置されたとき、第２ＧＤＬ部品２１ｂが正しい積層状態であるか否かを確認する。第２検査部５０における積層状態の判定は、制御部８０によって行われ、これについては、以下で制御部８０を説明しながらより具体的に説明する。
一方、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とは、移送ロボット２２によって移送される。
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。
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。
第１ロボット２２ａは、ＭＥＡ供給部１０とホットプレス４０との間に設置され、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａとをホットプレス４０に投入することと、投入前に整列検査部９０を通じて検査するための移送作業と、を実施する。本発明の実施例において、整列検査部９０は、長さ方向整列検査部９１と幅方向整列検査部９３とを含む。長さ方向整列検査部９１は、第１ＧＤＬ部品２１ａの長さ方向の整列を検査するためのもので、長さ方向に向き合う両側の短辺それぞれに配置される。幅方向整列検査部９３は、向き合う長辺それぞれに１対で配置され、幅方向の整列と回転方向の整列とを検査する。
第２ロボット２２ｂ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、ＭＥＡ１１と第１ＧＤＬ部品２１ａの積層された材料の上方に位置させる移送作業と、ホットプレス４０で一体化部品として圧着されたものをトリミングプレス６０に移送する作業と、を実施する。
トリミングプレス６０は、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１の積層された一体化部品を設定された大きさで切断する設備であり、これは公知のものであるので、その詳しい説明を省略する。
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。
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。
まず、制御部８０は、コントローラ３７を通じて複数個の受光部３５の受信光量を確認する。
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。
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は、複数個の受光部を通じて受信された受信光量をグラフに示した図面である。
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。
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。
このように、線グラフが大きな傾きを有する部分ｂの変曲点ｂ１部分は、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とが積層された状態の縁部分Ｂ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、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、縁ｂ１が設定された範囲ｂから外れた場合、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１の積層エラーと判定し、エラー信号を発信するように制御する。即ち、受光部３５で計測する受光量が、非正常に積層された縁部分で受光量の変動が発生することにより、これを確認して正常な積層であるか否かを容易に判定することができる。
図６は、本発明の一実施例に係る燃料電池スタックの積層検査方法を概略的に示したフローチャートである。図１乃至図５と同一の符号は、同一機能の同一部材をいう。以下で同一符号の部材についてはその詳しい説明を省略する。以下で図面を参照して、燃料電池スタックの積層整列検査方法を具体的に説明する。
先ず、検査テーブル３１に設定された定置部Ｄに、燃料電池スタックを構成するＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１とを定置して整列する（Ｓ１０）。
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、（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、（Ｓ２０）ステップでＭＥＡ１１及びＧＤＬ部品２１を通過した光を受光部３５によって受光する（Ｓ３０）。ここで、受光部３５は、定置部Ｄの縁に沿って設置される複数個のフォトセンサーで構成される。
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、（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、受信光量が設定値から外れたことが確認された場合は、受光部３５で受信光量が非正常に受光された位置を確認し、ＭＥＡ１１とＧＤＬ部品２１との非正常整列位置を確認して、エラー信号を発信する（Ｓ５０）。
（Ｓ５０）ステップについてより具体的に説明すると、先ず、フォトセンサー３５ｂの受信光量を線グラフ化する（Ｓ５１）。即ち、図５に示すように、複数個のフォトセンサー３５ｂで受光された光の大きさを入力し、それぞれの光の大きさに対応する部分を連結して線グラフ化する。
次に、（Ｓ５１）ステップで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ｂ１の位置を確認する（Ｓ５２）。
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、（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、（Ｓ５３）ステップのフォトセンサー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とが積層された縁に設定する（Ｓ５４）。
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）。
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）。
このように、（Ｓ５１）ステップ乃至（Ｓ５４）ステップを行い、ＭＥＡ１１及びＧＤＬ部品２１の非正常の整列部分を正確に判定して、迅速な回復措置作業を行うことができ、燃料電池スタックの製造効率及び製造品質の向上が可能である。
以上、本発明を図面に示した実施例を参照して説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって本発明と均等な範囲に属する多様な変形例または他の実施例が可能である。
１０ ＭＥＡ供給部
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
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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