KR101299630B1 - Apparatus for manufacturing a fuel cell stack and method for manufacturing a fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
연료전지 스택 조립 장치 및 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 스택 적층과 체결을 자동화함으로써 조립 실수에 의한 불량발생을 방지하고, 균일한 압력으로 체결될 수 있도록 함으로써 품질 안정화 효과를 가져오는 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 조립 방법에 관하여 개시한다.
본 발명은 연료전지 스택을 구성하는 부품을 종류별로 적재하고 공급하는 부품 공급부; 연료전지 스택을 구성하는 부품이 적층되는 작업 테이블; 상기 부품 공급부에 적재된 부품을 적층 순서에 맞게 로딩하여 상기 작업 테이블로 이동시키는 부품 이송부; 상기 작업 테이블의 높이와 자세를 조절하는 작업 테이블 구동부; 및 상기 작업 테이블에 적층이 완료된 연료전지 스택을 체결하는 스택 체결부;를 포함하는 연료전지 스택 조립 장치를 제공한다.The present invention relates to a fuel cell stack assembling apparatus and a method of assembling, and more particularly, to automate stacking and fastening of fuel cell stacks to prevent defects caused by assembly mistakes and to ensure fastening at a uniform pressure. Disclosed are a fuel cell stack assembly apparatus and a fuel cell stack assembly method.
The present invention provides a component supply unit for loading and supplying the components constituting the fuel cell stack by type; A work table on which components constituting the fuel cell stack are stacked; A component transfer unit which loads the components loaded in the component supply unit in the stacking order and moves them to the work table; A work table driver for adjusting the height and posture of the work table; And a stack fastening part configured to fasten the stack of fuel cells stacked on the work table.
Description
본 발명은 연료전지 스택 조립 장치 및 조립 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연료전지 스택 적층과 체결을 자동화함으로써 조립 실수에 의한 불량발생을 방지하고, 균일한 압력으로 체결될 수 있도록 함으로써 품질 안정화 효과를 가져오는 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 조립 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a fuel cell stack assembling apparatus and a method for assembling, and more particularly, by automating stacking and fastening of fuel cell stacks to prevent defects caused by assembly mistakes, and to ensure fastening at a uniform pressure. The present invention relates to a fuel cell stack assembly apparatus and a fuel cell stack assembly method.
일반적으로, 연료전지 스택(Fuel cell stack)은 막전극집합체(Membrane Electrode Assembly, 이하 MEA), 분리판(Separator)등이 적층되어 구성된다.In general, a fuel cell stack includes a membrane electrode assembly (MEA), a separator, and the like.
연료전지 스택은 다수의 적층 부품들을 순차적으로 적층하여 제조되기 때문에, 부품들이 오정렬되거나, 부품들의 적층 순서가 어긋나는 경우 제품 성능에 치명적인 영향을 주게 된다.Since the fuel cell stack is manufactured by sequentially stacking a plurality of stacked parts, when the parts are misaligned or the stacking order of the parts is misaligned, the fuel cell stack has a fatal effect on product performance.
본 발명과 관련된 선행 문헌으로는, 대한민국 공개특허 제10-2009-0106217호(공개일자 2009년 10월 08일)가 있으며, 상기 선행 문헌에는 연료전지 스택의 자동 조립 장치에 관한 기술이 개시된다.
Prior art related to the present invention, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2009-0106217 (published October 08, 2009), the prior art discloses a technique for the automatic assembly of the fuel cell stack.
본 발명의 목적은 연료전지 스택의 적층을 자동화하여 부품의 오정렬이나, 적층순서 바뀜으로 인한 불량 발생을 감소시킬 수 있는 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 제조 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a fuel cell stack assembling apparatus and a fuel cell stack manufacturing method capable of automating the stacking of a fuel cell stack to reduce the occurrence of defects due to misalignment of components or a change in the stacking order.
본 발명의 다른 목적은 연료전지 스택 체결시 각 부분의 체결 압력을 균일하게 조절할 수 있는 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 제조 방법을 제공함에 있다.
Another object of the present invention is to provide a fuel cell stack assembling apparatus and a fuel cell stack manufacturing method capable of uniformly adjusting the clamping pressure of each part when the fuel cell stack is fastened.
본 발명은 연료전지 스택을 구성하는 부품을 종류별로 적재하고 공급하는 부품 공급부; 연료전지 스택을 구성하는 부품이 적층되는 작업 테이블; 상기 부품 공급부에 적재된 부품을 적층 순서에 맞게 로딩하여 상기 작업 테이블로 이동시키는 부품 이송부; 상기 작업 테이블의 높이와 자세를 조절하는 작업 테이블 구동부; 및 상기 작업 테이블에 적층이 완료된 연료전지 스택을 체결하는 스택 체결부;를 포함하는 연료전지 스택 조립 장치를 제공한다.The present invention provides a component supply unit for loading and supplying the components constituting the fuel cell stack by type; A work table on which components constituting the fuel cell stack are stacked; A component transfer unit which loads the components loaded in the component supply unit in the stacking order and moves them to the work table; A work table driver for adjusting the height and posture of the work table; And a stack fastening part configured to fasten the stack of fuel cells stacked on the work table.
상기 부품 이송부는, 상기 로딩될 부품의 이미지를 취득하여 부품의 종류와, 부품이 놓여진 자세와 부품의 불량 여부를 검출하기 위한 이미지 취득부를 구비한다.The component transfer unit includes an image acquisition unit for acquiring an image of the component to be loaded to detect the type of the component, the posture at which the component is placed, and whether the component is defective.
상기 작업 테이블 구동부는, 상기 이미지 취득부에서 검출된 로딩 부품의 자세에 대응하여, 작업 테이블의 자세를 변경하는 것을 특징으로 한다.The work table driver may change the posture of the work table in response to the posture of the loading part detected by the image acquisition unit.
또한, 상기 작업 테이블 구동부는 상기 작업 테이블 상에 적층된 부품의 상면이 일정한 높이를 유지하도록 높이가 조절된다.In addition, the work table driving unit is height-adjusted so that the upper surface of the parts stacked on the work table to maintain a constant height.
이를 위해, 상기 작업 테이블 구동부는 작업 테이블을 회전시키는 턴테이블과, 상기 턴테이블을 승하강 시키는 승하강 실린더와, 상기 승하강 실린더를 수평이동시키는 슬라이딩플레이트를 포함한다.To this end, the work table driving unit includes a turn table for rotating the work table, a lifting cylinder for lifting and lowering the turntable, and a sliding plate for horizontally moving the lifting cylinder.
이 때, 상기 승하강 실린더는 상기 턴테이블의 하부에 배치되는 것이 바람직하다.At this time, the lifting cylinder is preferably disposed below the turntable.
그리고, 상기 스택 체결부는 연료전지 스택의 높이를 측정하고 그에 대응하여 체결부재의 체결 깊이를 조절한다.The stack fastening part measures the height of the fuel cell stack and adjusts the fastening depth of the fastening member correspondingly.
이를 위해, 상기 스택 체결부는 연료전지 스택의 높이를 측정하기 위한 거리센서와, 체결부재의 체결 깊이를 조절하는 체결러너를 포함한다.
To this end, the stack fastening part includes a distance sensor for measuring the height of the fuel cell stack, and a fastening runner for adjusting the fastening depth of the fastening member.
그리고, 본 발명은 적층 대상 부품을 적층 순서에 맞게 로딩하되, 적층 대상 부품의 이미지를 취득하여 적층 대상 부품의 종류와 상태를 식별하고, 적층 대상 부품의 로딩 자세를 인식하는 부품 로딩 단계; 로딩된 부품을 작업 테이블 상에 적층하되, 상기 로딩 자세를 보상하도록 작업 테이블을 회전시킨 후 로딩된 부품을 적층하는 부품 적층 단계; 및 적층이 완료된 연료전지 스택을 체결부재로 체결하되, 각 체결부재 주변의 연료전지 스택의 높이를 측정하여, 각 부분의 높이가 설정된 높이를 가지도록 체결하는 스택 체결 단계;를 포함하는 연료전지 스택 조립 방법을 제공한다.In addition, the present invention is a component loading step of loading the object to be laminated according to the stacking order, acquiring an image of the object to be laminated to identify the type and state of the object to be laminated, and recognizing the loading attitude of the object to be laminated; Stacking the loaded parts on a work table, and rotating the work table to compensate for the loading posture, and stacking the loaded parts; And a stack fastening step of fastening the stacked fuel cell stacks with a fastening member, and measuring a height of the fuel cell stack around each fastening member to fasten the height of each part to have a set height. Provide an assembly method.
이 때, 상기 부품 적층 단계는 적층된 부품이 항상 일정한 높이를 유지하도록 상기 작업 테이블의 높이를 조절한다.At this time, the component stacking step adjusts the height of the work table so that the stacked components always maintain a constant height.
그리고, 상기 부품 로딩 단계는 로딩된 부품이 부적합한 부품으로 판단되면, 로딩된 부품을 배출하고 다음 부품을 로딩하도록 하는 것이 바람직하다.
And, if the part loading step is determined that the loaded part is an inappropriate part, it is preferable to discharge the loaded part and to load the next part.
본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 제조 방법은 연료전지 스택의 적층을 자동화하여 부품의 오정렬이나, 적층 순서 바뀜으로 인한 불량 발생을 감소시키는 효과를 가져온다.The apparatus for assembling a fuel cell stack and a method for manufacturing a fuel cell stack according to the present invention have an effect of automating stacking of a fuel cell stack to reduce the occurrence of defects due to misalignment of parts or a change in stacking order.
본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 제조 방법은 연료전지 스택 체결시 각 부분의 체결 압력이 균일하게 분포되도록 함으로써 연료전지의 품질을 향상시키는 효과를 가져온다.
The fuel cell stack assembling apparatus and the fuel cell stack manufacturing method according to the present invention bring the effect of improving the quality of the fuel cell by uniformly distributing the fastening pressure of each part when the fuel cell stack is fastened.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 장치에 의하여 제조되는 연료전지 스택의 개략적인 구성을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택 조립 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도,
도 3은 본 발명의 부품 이송부의 구성을 나타낸 개략도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택 조립 장치의 작업 테이블과 작업 테이블 구동부를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스택 체결부의 구성을 나타낸 도면,
도 6은 흡착지그와 작업 테이블의 비틀림각 보정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 방법을 나타낸 순서도임.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell stack manufactured by a fuel cell stack assembling apparatus according to the present invention;
2 is a schematic view showing the structure of a fuel cell stack assembly according to an embodiment of the present invention;
3 is a schematic view showing the structure of a component transfer part of the present invention;
4 is a configuration diagram showing a work table and a work table driving unit of the fuel cell stack assembly according to the embodiment of the present invention;
5 is a view showing the configuration of a stack fastening portion according to an embodiment of the present invention;
6 is a view for explaining torsion angle correction of the suction jig and the work table,
7 is a flowchart illustrating a fuel cell stack assembly method according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 장치 및 연료전지 스택 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a fuel cell stack assembly and a fuel cell stack manufacturing method according to the present invention will be described in detail.
본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
또한, 도면에서 발명을 구성하는 구성요소들의 크기는 명세서의 명확성을 위하여 과장되어 기술된 것이며, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 내부에 존재하거나, 연결되어 설치된다고 기재된 경우, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소와 접하여 설치될 수 있고, 소정의 이격거리를 두고 설치될 수도 있으며, 이격거리를 두고 설치되는 경우엔 상기 어떤 구성요소를 상기 다른 구성요소에 고정 내지 연결시키기 위한 제3의 수단에 대한 설명이 생략될 수도 있다.
In addition, the size of the components constituting the invention in the drawings are exaggerated for clarity of the specification, and if any component is described as being present inside or connected to the other components, the components described above It may be installed in contact with other components, may be installed at a predetermined distance, and when installed at a distance to a third means for fixing or connecting the certain component to the other component The description may be omitted.
먼저 제조하고자 하는 제품인 연료전지 스택의 구조를 살펴본다.First, the structure of the fuel cell stack, which is a product to be manufactured, will be described.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 장치에 의하여 제조되는 연료전지 스택의 개략적인 구성을 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell stack manufactured by a fuel cell stack assembly apparatus according to the present invention.
도시된 바와 같이, 연료전지 스택(10)은 한쌍의 압축판(12) 사이에 다수개의 분리판(14)과 MEA(16)가 교대로 적층되어 형성된다. 압축판(12)에는 연료전지 스택에 체결압을 가하기 위한 체결수단(15)이 결합된다. 체결수단은 한 쌍의 압축판(12)을 관통하여 체결함으로써 연료전지 스택(10)에 체결압을 가하게 된다.As shown, the
압축판(12)에는 체결수단(15)이 결합되기 위한 체결홀(13)이 다수개 형성되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택 조립 장치의 구조를 개략적으로 나타낸 구성도이다.2 is a schematic view showing the structure of a fuel cell stack assembly according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 장치는, 연료전지 스택을 구성하는 부품을 종류별로 적재하고 공급하는 부품 공급부(100)와, 연료전지 스택을 구성하는 부품이 적층되는 작업 테이블(200)과, 상기 부품 공급부(100)에 적재된 부품을 적층 순서에 맞게 로딩하여 상기 작업 테이블(200)로 이동시키는 부품 이송부(300)와, 상기 작업 테이블(200)의 높이와 자세를 조절하는 작업 테이블 구동부(400)와, 상기 작업 테이블(200)에 적층이 완료된 연료전지 스택을 체결하는 스택 체결부(500)를 포함한다.An apparatus for assembling a fuel cell stack according to the present invention includes a
부품 공급부(100)는 복수의 부품 트레이(110, 120, 130)를 구비하며, 각각의 부품 트레이에는 동종의 부품이 적층되어 있다. 부품 트레이(110, 120, 130)는 2개 혹은 그 이상이 구비될 수 있다. 기본적으로 부품 트레이(110, 120, 130)에는 분리판(14)과 MEA(16)가 각각 적층된 상태로 적재되어 있다.The
연료전지 스택의 종류에 따라서 분리판(14)과 MEA(16) 이외에 추가로 압축판과 절연판 등이 적재되어 있을 수도 있다. 또한, 연료전지 스택은 일반적으로 음극판과 양극판으로 구별되는 2종류의 상이한 형상을 가지는 분리판이 사용되므로, 2종 이상의 분리판(14)이 각각의 부품 트레이에 적층된 상태로 적재될 수 있다. 또한 부품 트레이 중 1개는 불량품을 배출하기 위한 배출 트레이로 사용될 수 있다.Depending on the type of fuel cell stack, a compression plate, an insulation plate, or the like may be loaded in addition to the
작업 테이블(200)은 연료전지가 적층될 수 있는 평판 형태를 가진다.The work table 200 has a flat plate shape in which fuel cells can be stacked.
작업 테이블(200)은 작업 테이블 구동부(400)에 의하여 높이와 자세가 조절된다. 여기서 자세라 함은 수직축에 대한 회전각도를 의미한다.The work table 200 is adjusted in height and posture by the work
작업 테이블(200)의 높이를 승하강시키는 것은 작업 테이블(200) 상에 적층된 연료전지 스택이 적층 단수와 무관하게 항상 일정한 높이를 가지도록 하기 위한 것이다. 이렇게 하면 부품 이송부(300)가 항상 일정한 높이에 부품을 적층할 수 있어 이송부(300)를 단순하게 구성할 수 있고, 부품 이송부(300)의 제어가 쉬워진다.Raising and lowering the height of the work table 200 is to ensure that the fuel cell stack stacked on the work table 200 always has a constant height regardless of the number of stacked stages. In this case, the
부품 이송부(300)는 부품 공급부(100)에 적재되어 있는 부품을 적층순서에 맞게 1개씩 로딩한 후, 작업 테이블(200) 위로 이송한 후 적층한다.The
부품 이송부(300)는 진공 흡착 방식으로 각 부품을 흡착 고정한 후, 작업 테이블 위로 이동하고, 진공을 해제하여 부품을 적층하게 된다.The
부품 이송부(300)는 로딩될 부품의 이미지를 취득하여 부품의 종류와, 부품이 놓여진 자세와, 부품의 불량여부를 검출하기 위한 이미지 취득부(350)를 구비한다.The
이미지 취득부(350)는 로딩될 부품의 이미지를 취득하여, 이미지 프로세싱 과정을 거쳐, 부품의 크기와 형태를 감지하고, 이로부터 적층 순서에 적합한 정확한 부품인지 부품의 종류를 판별하고, 부품이 변형되었거나 불량품인지 여부를 판별하며, 부품의 외관선, 부품의 식별홀 등을 인식하여 부품이 놓여진 자세를 검출한다.The
스택 체결부(500)는 작업 테이블(200) 상에서 스택(10)의 가체결이 완료된 후 체결수단을 조절하여 연료전지 스택의 조립을 완료하게 된다. 작업 테이블 구동부(400)는 작업 테이블(200)의 높이와 자세를 조절하기도 하며, 작업 테이블(200)을 이동시키기도 한다. 다시말해, 작업 테이블 구동부(400)는 작업 테이블(200, 도면에서 실선으로 표시)을 부품 공급부(100)에 근접한 위치로 이동시키거나, 작업 테이블(200, 도면에서 점선으로 표시)을 스택 체결부(500)의 하부에 위치하도록 이동시킬 수 있다.The stack fastening
도 3은 본 발명의 부품 이송부의 구성을 나타낸 개략도이다.3 is a schematic view showing the configuration of the component transfer part of the present invention.
부품 이송부(300)는 부품 공급부(100)에서 부품을 선택적으로 로딩하여, 작업 테이블(200)로 이송하고 적층하는 역할을 수행한다.The
이를 위하여, 부품 이송부(300)는 부품을 흡착하여 고정하는 흡착 지그(310)와, 상기 흡착 지그(310)를 승하강시키는 승하강 리프터(320)와, 상기 승하강 리프터(320)를 수평 이동시키는 슬라이더(330)와, 로딩될 부품의 이미지를 취득하는 이미지 취득부(350)를 포함한다.To this end, the
또한, 상기 흡착 지그(310)는 상기 승하강 리프터(320)에 대하여 수평방향으로 이동 가능한 것이 바람직하다. 이는 흡착 지그(310)의 중심과 로딩될 부품의 중심을 일치시키기 위한 것이다. 여기서 중심이라 함은 평면 형태에서의 면심을 의미한다.
In addition, the
부품 이송부(300)의 작동 과정을 살펴본다.It looks at the operation of the
부품 이송부(300)는 적층 순서에 해당하는 부품의 위로 이동한 후 이미지 취득부(350)를 이용하여 로딩될 부품의 이미지를 취득한다, 취득한 이미지로부터 정확한 부품인지 여부, 부품의 불량 여부, 부품의 위치와 자세를 확인 한다.The
다음으로, 흡착 지그(310)를 수평방향으로 미세 이동시켜 흡착 지그(310)의 중심과 로딩될 부품의 중심이 일직선이 되도록 부품을 흡착 고정한 후, 작업 테이블로 이동하여 부품을 적층한다. 이때, 흡착 지그(310)의 중심과 작업 테이블(200)의 중심이 일치한 상태가 된다. 여기서 중심이라 함은 면심을 의미한다.Next, the
흡착 지그(310)는 회전이동은 하지 않으며 직선 방향으로 3축 방향으로 이동하게 된다. 이하에서는 승하강 방향을 Z축, 부품 이송부(300)와 작업 테이블(200)을 가로지르는 방향을 X축, 나머지 방향을 Y축 으로 설정한다.The
부품이 틀어진 상태가 되면, 흡착 지그(310)와 부품 간에 Z축 방향의 비틀림 각이 발생하게 되는데, 이 비틀림 각은 작업 테이블에서 보상된다. 이부분에 관한 상세한 설명은 작업 테이블 부분에서 후술한다.
When the part is in a distorted state, a torsion angle in the Z-axis direction is generated between the
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택 조립 장치의 작업 테이블과 작업 테이블 구동부를 나타낸 구성도이다.4 is a configuration diagram illustrating a work table and a work table driving unit of the fuel cell stack assembly apparatus according to the embodiment of the present invention.
작업 테이블 구동부(400)는 작업 테이블(200)을 Z축 방향으로 회전시키는 턴테이블(410)과, 상기 턴테이블(410)을 승하강 시키는 승하강 실린더(420)와, 상기 승하강 실린더를 X축 방향으로 이동시키는 슬라이딩플레이트(430)를 포함한다.The work
작업 테이블(200)은 부품이 적층되는 적층 위치와, 적층된 스택이 가체결 되는 가체결 위치와, 가체결된 스택을 설정된 체결 높이까지 체결하는 본체결 위치, 체결이 완료된 스택을 배출하는 배출위치 사이를 왕복이동하게 된다. 이러한 이동은 슬라이딩플레이트(430)에 의하여 이루어진다.The work table 200 has a stacking position at which parts are stacked, a prefastening position at which the stacked stacks are prefastened, a body fastening position at which the prefastened stack is fastened to a set fastening height, and a discharge position for discharging the completed stack. It will move back and forth between them. This movement is made by the sliding
슬라이딩플레이트(430)는 X축 방향으로 형성된 레일(440)을 따라 이동하게 된다.The sliding
승하강 실린더(420)는 턴테이블(410)의 하부에 형성되어, 적층 위치에서는 적층되는 부품의 높이가 일정한 높이를 유지하도록 턴테이블(410)의 높이를 조절하는 역할을 수행하며, 본체결 위치에서는 연료전시 스택에 가압력을 제공하게 된다.The
턴테이블(410)은 흡착 지그(310)에 로딩된 부품이 비틀림각을 가질 경우, 작업 테이블(200)을 Z축 방향으로 회전시켜 비틀림각을 보상하도록 작동한다. 턴테이블(410)의 이러한 작동에 의하여 적층되는 스택이 일정한 위치로 정렬되며 적층될 수 있다.The
적층 위치에서 연료전지 스택의 적층이 완료되면, 슬라이딩플레이트(430)가 턴테이블(410)을 가체결 위치로 이동시킨다. 가체결 위치에서는 체결부재를 이용하여 한쌍의 압축판을 체결하게 된다. 체결부재로는 타이볼트 등이 사용될 수 있으며, 체결 러너로는 볼트 러너 또는 너트 러너가 사용될 수 있다.
When the stacking of the fuel cell stack is completed at the stacking position, the sliding
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스택 체결부의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the configuration of the stack fastening portion according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 스택 체결부(500)는 스택의 높이를 측정할 수 있는 거리센서(510)와, 상기 체결부재(15)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 체결 깊이를 조절하는 체결러너(520)를 포함한다. 체결 깊이에 의하여 체결부위의 연료전지 스택의 높이가 결정되게 된다.As shown, the
슬라이딩플레이트(430)가 적층 위치로 이동하게 되면, 승하강 실린더(420)가 상승하여 스택을 상방으로 가압한 후, 체결러너(520)가 동작하여 연료전지 스택이 설정된 높이를 가지도록 체결부재를 조절한다.When the sliding
이 때, 거리센서(510)는 각각의 체결부재 주변의 압축판의 높이를 측정하여 각 부분의 체결 높이가 설정된 높이와 동일한지 여부를 측정하게 되고, 이 측정결과로부터 체결러너(520)를 동작하여 설정된 높이보다 높이가 큰 경우 체결부재(15)를 더 조이고, 설정된 높이보다 작은 경우 체결부재(15)를 풀어 주는 동작을 각 부분의 체결 높이가 설정 높이와 동일해 질 때까지 반복하게 된다.At this time, the
연료전지 스택이 원하는 높이로 체결된 것으로 측정되면, 슬라이딩플레이트(430)가 작업 테이블(200)을 배출 위치로 이동시킨다.
When it is determined that the fuel cell stack is fastened to a desired height, the sliding
도 6은 흡착지그와 작업 테이블의 비틀림각 보정을 설명하기 위한 도면이다.6 is a view for explaining torsion angle correction of the suction jig and the work table.
도시된 바와 같이, 적층 부품인 분리판(14)(적층 부품이 MEA인 경우에도 동일하다)이 기준 방향에 대하여 일정한 비틀림각(θ)을 가지게 놓여진 경우, 흡착 지그(310)에는 그 상태 그대로 흡착 고정된다. 즉, 흡착 지그(310)에서는 비틀림각(θ)이 보상되지 않는다. 다만 흡착 지그(310)에 분리판(14)이 흡착 고정될 때, 흡착 지그(310)의 중심(310c)과 분리판(14)의 중심(14c)이 일치하는 상태가 되도록 해야 한다.As shown in the figure, when the separating
이를 위해 흡착 지그(310)는 상술한 바와 같이, X축 방향과 Y축 방향으로 직선 운동 가능하게 형성된다.To this end, the
흡착 지그(310)가 분리판(14)을 작업 테이블(200)에 적층하기 전에, 작업 테이블(200)을 비틀림각(θ)에 대응하는 각으로 회전시키고, 흡착 지그(310)가 작업 테이블(200)에 분리판(14)을 적층할 때, 흡착지그(310)의 중심(310c)과 작업 테이블(200)의 중심(200c)이 일치하도록 이동한 상태에서 적층하게 되므로, 적층되는 부품들은 항상 일정하게 정렬된 상태가 된다.
Before the
도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a fuel cell stack assembly method according to the present invention.
이하, 본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 방법에 대하여 살펴본다.Hereinafter, a fuel cell stack assembly method according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 연료전지 스택 조립 방법은 적층 대상 부품을 적층 순서에 맞게 로딩하되, 적층 대상 부품의 이미지를 취득하여 적층 대상 부품의 종류와 상태를 식별하고, 적층 대상 부품의 로딩 자세를 인식하는 부품 로딩 단계;와, 로딩된 부품을 작업 테이블 상에 적층하되, 상기 로딩 자세를 보상하도록 작업 테이블을 회전시킨 후 로딩된 부품을 적층하는 부품 적층 단계;와, 적층이 완료된 연료전지 스택을 체결부재로 체결하되, 각 체결부재 주변의 연료전지 스택의 높이를 측정하여, 각 부분의 높이가 설정된 높이를 가지도록 체결하는 스택 체결 단계;를 포함한다.In the fuel cell stack assembly method according to the present invention, the stacking component is loaded according to the stacking order, the image of the stacking component is acquired to identify the type and state of the stacking component, and the load posture of the stacking component is recognized. Loading step; and stacking the loaded parts on the work table, rotating the work table to compensate for the loading posture, and stacking the loaded parts; and stacking the stacked fuel cell stacks as fastening members. And fastening, measuring the height of the fuel cell stack around each fastening member, and fastening the stack to fasten the height of each part to have a set height.
이 때, 부품 적층 단계에는 작업 테이블 상에 적층된 부품이 항상 일정한 높이를 유지하도록 상기 작업 테이블의 높이를 조절한다.
At this time, in the component stacking step, the height of the work table is adjusted so that the parts stacked on the work table always maintain a constant height.
각각의 단계에 대하여 상세하게 살펴본다.Look at each step in detail.
작업이 시작되면, 이미지 센서를 이용하여 로딩되는 부품의 이미지를 취득한다. 취득한 이미지로부터 부품을 식별하여 부품에 오류가 있는지를 확인하다. 여기서 부품의 오류라 함은 적층 대상 부품이 맞는지 여부와, 부품이 불량이 아닌지 등의 여부를 의미한다.When the job starts, an image sensor is used to acquire an image of the part being loaded. Identify the parts from the acquired images to see if there are any errors in the parts. Here, the error of the part means whether the part to be stacked is correct, and whether the part is not defective.
부품에 오류가 있을 경우, 오류 부품을 로딩하고 별도의 장소(예를 들면 배출 트레이)에 오류 부품을 배출하고, 다음 부품의 이미지를 다시 취득하여 동일한 과정을 반복한다.If there is a fault in the part, load the faulty part, eject the faulty part in a separate place (eg the eject tray), and repeat the same process by reacquiring the image of the next part.
부품이 오류가 없는 것으로 판단되면, 부품의 이미지로부터 부품의 자세 정보를 취득한다. 부품의 자세 정보는 상술한 바와 같이 부품이 틀어진 각도를 의미한다. 로딩된 부품은 작업 테이블로 이송된 후 적층 단계를 거치게 된다.If it is determined that the part is free of errors, the attitude information of the part is obtained from the image of the part. As described above, the posture information of the part means an angle at which the part is twisted. The loaded parts are transferred to the work table and then stacked.
적층 단계에서는, 부품 로딩 단계에서 취득된 부품 자세 정보에 의거하여 작업 테이블의 자세를 조절한후, 부품을 적층하게 된다.In the stacking step, the posture of the work table is adjusted based on the part attitude information acquired in the part loading step, and then the parts are stacked.
원하는 수량의 스택의 적층이 완료되면, 체결부재를 이용하여 연료전지 스택을 가체결한 후, 체결압을 인가하고 본체결을 수행한다.When the stacking of the desired number of stacks is completed, after pre-fastening the fuel cell stack by using the fastening member, the fastening pressure is applied and main body fastening is performed.
본체결 후 스택의 높이가 적정한지 여부를 판단하게 되는데, 이 때 스택의 높이는 각각의 체결부재가 체결된 부분의 높이를 모두 측정하고, 이들이 모두 적절한 높이를 만족하는지 여부를 확인한다. 적절하지 않은 것으로 판단되면 개별 체결부재의 체결 깊이를 조절하여 동일한 과정을 반복하게 된다.After the final tightening, it is determined whether the height of the stack is appropriate. At this time, the height of the stack measures all the heights of the parts where the respective fastening members are fastened, and confirms whether they all satisfy the appropriate height. If it is determined that it is not appropriate to repeat the same process by adjusting the fastening depth of the individual fastening member.
전체 스택의 높이가 적정한 것으로 판단되면, 스택을 배출하고 작업을 종료한다.
If it is determined that the height of the entire stack is appropriate, the stack is discharged and the operation ends.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. It will be understood that the invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10 : 연료전지 스택 12 : 압축판
14 : 분리판 16 : MEA
100 : 부품 공급부 200 : 작업 테이블
300 : 부품 이송부 310 : 흡착 지그
320 : 승하강 리프터 330 : 슬라이더
350 : 이미지 취득부 400 : 작업 테이블 구동부
410 : 턴테이블 420 : 승하강실린더
430 : 슬라이딩플레이트 500 : 스택 체결부
510 : 거리센서 520 : 체결러너10
14: separator 16: MEA
100: parts supply part 200: work table
300: component transfer part 310: suction jig
320: lifting and lowering lifter 330: slider
350: image acquisition unit 400: work table driving unit
410: turntable 420: lifting cylinder
430: sliding plate 500: stack fastening portion
510: distance sensor 520: fastening runner
Claims (11)
연료전지 스택을 구성하는 부품이 적층되는 작업 테이블;
상기 부품 공급부에 적재된 부품을 적층 순서에 맞게 로딩하여 상기 작업 테이블로 이동시키는 부품 이송부;
상기 작업 테이블의 높이와 자세를 조절하는 작업 테이블 구동부; 및
상기 작업 테이블에 적층이 완료된 연료전지 스택을 체결하는 스택 체결부;를 포함하는 연료전지 스택 조립 장치.
A component supply unit for loading and supplying components constituting the fuel cell stack for each type;
A work table on which components constituting the fuel cell stack are stacked;
A component transfer unit which loads the components loaded in the component supply unit in the stacking order and moves them to the work table;
A work table driver for adjusting the height and posture of the work table; And
And a stack fastening part configured to fasten the stack of fuel cells stacked on the work table.
상기 부품 이송부는
상기 로딩될 부품의 이미지를 취득하여 부품의 종류와, 부품이 놓여진 자세와 부품의 불량 여부를 검출하기 위한 이미지 취득부를 구비하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
The method of claim 1,
The part transfer unit
And an image acquiring unit for acquiring an image of the component to be loaded and detecting a kind of the component, a posture of the component, and whether the component is defective.
상기 작업 테이블 구동부는
상기 이미지 취득부에서 검출된 로딩 부품의 자세에 대응하여, 작업 테이블의 자세를 변경하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
3. The method of claim 2,
The work table driving unit
And a posture of the work table in response to the posture of the loading component detected by the image acquisition unit.
상기 작업 테이블 구동부는
상기 작업 테이블 상에 적층된 부품의 상면이 일정한 높이를 유지하도록 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
The method of claim 1,
The work table driving unit
A fuel cell stack assembly device, characterized in that the height is adjusted so that the upper surface of the components stacked on the work table to maintain a constant height.
상기 작업 테이블 구동부는
작업 테이블을 회전시키는 턴테이블과,
상기 턴테이블을 승하강 시키는 승하강 실린더와,
상기 승하강 실린더를 수평이동시키는 슬라이딩플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
The method of claim 1,
The work table driving unit
A turntable rotating the worktable,
An elevating cylinder for elevating the turntable;
And a sliding plate for horizontally moving the elevating cylinder.
상기 승하강 실린더는
상기 턴테이블의 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
The method of claim 5, wherein
The lifting cylinder is
A fuel cell stack assembly device, characterized in that disposed below the turntable.
상기 스택 체결부는
연료전지 스택의 높이를 측정하고 그에 대응하여 체결부재의 체결 깊이를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
The method of claim 1,
The stack fastening portion
A fuel cell stack assembly device comprising measuring a height of a fuel cell stack and adjusting a fastening depth of a fastening member accordingly.
상기 스택 체결부는
연료전지 스택의 높이를 측정하기 위한 거리센서와, 체결부재의 체결 깊이를 조절하는 체결러너를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 장치.
The method of claim 7, wherein
The stack fastening portion
And a distance sensor for measuring the height of the fuel cell stack, and a fastening runner for adjusting the fastening depth of the fastening member.
로딩된 부품을 작업 테이블 상에 적층하되, 상기 로딩 자세를 보상하도록 작업 테이블을 회전시킨 후 로딩된 부품을 적층하는 부품 적층 단계; 및
적층이 완료된 연료전지 스택을 체결부재로 체결하되, 각 체결부재 주변의 연료전지 스택의 높이를 측정하여, 각 부분의 높이가 설정된 높이를 가지도록 체결하는 스택 체결 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 방법.
A part loading step of loading the stacking target parts according to the stacking order, acquiring an image of the stacking target part, identifying a type and a state of the stacking target part, and recognizing a loading attitude of the stacking target part;
Stacking the loaded parts on a work table, and rotating the work table to compensate for the loading posture, and stacking the loaded parts; And
A stack fastening step of fastening the stacked fuel cell stacks with a fastening member, and measuring a height of the fuel cell stack around each fastening member to fasten the height of each part to have a set height. How to Assemble a Fuel Cell Stack.
상기 부품 적층 단계는
적층된 부품이 항상 일정한 높이를 유지하도록 상기 작업 테이블의 높이를 조절하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 방법.
The method of claim 9,
The component stacking step
Assembling a fuel cell stack, characterized in that for adjusting the height of the work table so that the stacked parts always maintain a constant height.
상기 부품 로딩 단계는
로딩된 부품이 부적합한 부품으로 판단되면, 로딩된 부품을 배출하고 다음 부품을 로딩하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 조립 방법.The method of claim 9,
The component loading step
And if the loaded part is determined to be an inadequate part, discharging the loaded part and loading the next part.
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