KR101692902B1 - 연료전지 스택 자동 적층 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 연료전지 스택 자동 적층 장치는, 서로 나란하게 이격하여 한 쌍이 배치되며, 단위셀 부품이 놓여 이송되는 다수의 정렬판이 이송되는 단위셀 부품 공급 컨베이어와, 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어에 수직하게 교차하는 방향으로 이격하여 한 쌍이 배치되고, 적층 카트리지 이송 컨베이어에 의해 단위셀 부품들이 적층되는 적층 카트리지가 이송되는 한 쌍의 적층 카트리지부와, 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어 및 상기 적층 카트리지 이송 컨베이어가 교차하여 형성되는 사이 공간에 배치되고; 인접한 것 끼리 서로 수직하게 배치된 4개의 적층암과 상기 각 적층암의 단부 하면에서 설치되어 단위셀 부품을 흡입하여 흡착하고 이송후 분리하는 흡착 그립퍼를 구비한 적층암부; 및 상기 각 적층암이 상기 정렬판에 놓여져 이송된 단위셀 부품을 흡착하고 회전하여 상기 적층 카트리지에서 분리하여 적층하는 동작을 연속하여 수행하도록 상기 적층암부를 회전시키는 회전모터를 포함하는 자동적층부를 포함한다.

Description

연료전지 스택 자동 적층 장치{Apparatus for automatic stacking fuel cell stack}
본 발명은 연료전지 스택 자동 적층 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연료전지 스택을 이루는 분리판, MEA 등의 단위셀 부품들을 연속적으로 적층할 수 있는 연료전지 스택 자동 적층 장치에 관한 것이다.
연료전지 스택은 공지된 바와 같이 단위셀을 반복적으로 적층하여 쌓은 전기 에너지 발생 장치로서, 단위 셀은 수소와 산소가 반응하여 전기에너지를 발생시키기 위한 최소한의 연료전지 구성요소이다.
이러한 단위셀은 그 요소로서 분리판, 가스확산층(GDL), MEA(membrane electrode assembly)가 적층되어 이루어지며, MEA와 양 분리판 사이에는 가스켓을 포함한다.
공지된 연료전지 스택의 적층 구조는 단일 분리판을 적층하는 구조와 애노드/캐소드 두 개로 분리되어 있는 분리판을 적층하는 구조로 나뉠 수 있으며, 분리판이 애노드/캐소드 두 개로 분리되어 있는 경우, 두 개의 분리판이 가스켓을 매개로 접착되며, 두 분리판 사이의 면(접착면)은 냉각수로 유로로 활용된다.
연료전지 스택의 적층은 엔드 플레이트 사이에 각 단위셀 부품들을 반복적으로 적층하여 수 개의 단위셀을 적층시키는 것으로, 종래에는 이러한 작업이 수작업으로 이루어졌으나, 근래에는 연료전지 스택 적층 장치가 개발되어 자동화 공정으로 수행된다.
연료전지 스택은 각 단위셀 부품들이 적층된 후에 밴드를 사용하여 체결되는 데, 밴드는 일반적으로 SUS 재질이 이용되며 볼트 또는 스크류를 통해 엔드 플레이트에 고정된다.
한국등록특허 제10-0828677호(2008. 5. 9. 공고)
본 발명은 연료전지 스택을 이루는 각 단위셀 부품들을 보다 신속하게 자동 적층 가능하게 하는 연료전지 스택 자동 적층 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 연료전지 스택 자동 적층 장치는, 서로 나란하게 이격하여 한 쌍이 배치되며, 단위셀 부품이 놓여 이송되는 다수의 정렬판이 이송되는 단위셀 부품 공급 컨베이어와, 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어에 수직하게 교차하는 방향으로 이격하여 한 쌍이 배치되고, 적층 카트리지 이송 컨베이어에 의해 단위셀 부품들이 적층되는 적층 카트리지가 이송되는 한 쌍의 적층 카트리지부와, 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어 및 상기 적층 카트리지 이송 컨베이어가 교차하여 형성되는 사이 공간에 배치되고; 인접한 것 끼리 서로 수직하게 배치된 4개의 적층암과 상기 각 적층암의 단부 하면에서 설치되어 단위셀 부품을 흡입하여 흡착하고 이송후 분리하는 흡착 그립퍼를 구비한 적층암부; 및 상기 각 적층암이 상기 정렬판에 놓여져 이송된 단위셀 부품을 흡착하고 회전하여 상기 적층 카트리지에서 분리하여 적층하는 동작을 연속하여 수행하도록 상기 적층암부를 회전시키는 회전모터를 포함하는 자동적층부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 자동적층부는 상기 적층암부를 상기 회전모터의 회전 동작에 맞추어 승강 동작시키는 캠을 구비한 캠부를 포함하되, 상기 캠은, 상기 적층암의 상기 흡착 그립퍼가 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어에 의해 상기 정렬판에 놓여져 이송되는 단위셀 부품을 흡착하는 단위셀 부품 흡착 위치와, 상기 적층 카트리지부의 상기 적층 카트리지에 단위셀 부품을 적층하는 단위셀 부품 적층 위치를 상기 적층암의 최대 하강 위치로 하여, 상기 적층암이 상기 흡착 위치 및 상기 적층 위치 사이에서 회전할 때 점차로 승강한 후 점차로 하강하는 동작이 수행되도록 상기 회전모터의 동작과 동기화되어 회전한다.
본 발명에 의하면, 상기 캠부는 상기 적층암부의 중심부에 하면에 설치된 회전모터가 고정된 모터 지지판의 하부에 이격하여 고정된 안내판과, 상기 모터지지판의 하면으로부터 연장되고, 상기 안내판에 형성된 관통홀을 통해 이동가능하게 삽입된 승강봉을 포함하여, 상기 승강봉이 상기 캠에 접촉하여 상기 캠의 일 방향 회전에 따라 승강동작하면서 상기 모터지지판과 함께 상기 적층암부를 승강 동작시키낟.
본 발명에 의하면, 상기 정렬판에는 상기 정렬판에 놓여진 단위셀 부품의 정렬 기준이 되도록 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어의 이송 방향을 따라 상기 정렬판의 전후단에 각각 돌출된 전측 및 후측 정렬지그와, 상기 정렬판의 폭방향 일측에 설치된 측면 정렬지그를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어의 경로 상에는 그 위를 지나는 상기 정렬판의 타측을 들어올려, 상기 정렬판에 놓여진 단위셀 부품 상기 정렬판의 측면 정렬지그와 접촉하여 정렬되도록 이송시키는 정렬판 경사유도부를 포함한다.
본 발명에 의하면, 상기 각 단위셀 부품 공급 컨베이어의 측면으로 단위셀 부품이 적층되어 있는 적어도 하나의 단위셀 부품 팔레트가 배치되고, 상기 단위셀 부품 팔레트에 대응하여 단위셀 부품을 단위셀 부품 팔레트로부터 상기 정렬판으로 이송시키는 단위셀 부품 공급부가 설치되며, 상기 단위셀 부품 공급부는, 상기 각 단위셀 부품 공급 컨베이어와 직교하게 배치된 가이드레일과, 상기 가이드레일을 따라 이송하는 이송가이드와, 상기 이송가이드에 설치되고, 단위셀 부품 팔레트로부터 단위셀 부품을 흡착하고 흡착된 단위셀 부품을 상기 정렬판 상부에서 분리하여 상기 단위셀 부품을 정렬판으로 이송시키는 흡착 그립퍼를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 인접한 것 끼리 서로 수직하게 배치된 4개의 적층암 및 상기 각 적층암의 단부 하면에서 설치되어 단위셀 부품을 흡착하고 이송후 분리하는 흡착 그립퍼를 구비한 적층암부와, 상기 흡착 그립퍼의 위치에 대응하여 상기 적층암의 중심을 기준으로 단위셀 부품이 흡착되는 단위셀 부품 흡착 위치와, 단위셀 부품이 적층되는 적층 위치가 90° 간격으로 서로 교대로 배치되어 있고, 상기 각 적층암이 흡착 위치와 적층 위치를 이동하면서 단위셀 부품을 흡착하고 이송하여 적층하도록 상기 적층암부를 회전동작시키는 회전모터를 포함하는 자동적층부를 구비한 연료전지 스택 자동 적층 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 자동적층부는 상기 적층암부를 상기 회전모터의 회전 동작에 맞추어 승강 동작시키는 캠을 구비한 캠부를 포함하되, 상기 캠은, 상기 흡착 그립퍼가 상기 흡착 위치와 상기 적층 위치에 있을 때를 최대 하강 위치로 하여, 상기 적층암이 상기 흡착 위치 및 상기 적층 위치 사이에서 회전할 때 점차로 승강한 후 점차로 하강하는 동작이 수행되도록 상기 회전모터의 동작과 동기화되어 회전시킨다.
본 발명에 의하면, 연료전지 스택을 이루는 각 단위셀 부품들을 보다 신속하게 자동 적층이 가능하게 된다.
도 1 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 전체적 구성을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2 는 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 단위셀 부품 공급 컨베이어를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4 는 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 단위셀 부품 공급 컨베이어의 부분 측면도 및 동작 상태도이다.
도 5 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층장치의 단위셀 부품 공급부를 도시한 도면이다.
도 6 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층장치의 적층암부의 사시도이다.
도 7 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층장치의 자동적층부의 측면도이다.
도 8 은 본 발명에 따른 적층암부의 회전 동작과 이에 따른 단위셀 부품의 적층 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 전체적 구성을 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 2 는 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 단위셀 부품 공급 컨베이어의 정렬판을 설명하기 위한 도시한 도면이며, 도 3 및 도 4 는 본 발명 연료전지 스택 자동 적층 장치의 단위셀 부품 공급 컨베이어의 부분 측면도 및 동작 상태도이며, 도 5 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층장치의 단위셀 부품 공급부를 도시한 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 연료전지 스택 자동 적층 장치는 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)와, 단위셀 부품 공급부(200), 자동 적층부(300), 및 적층 카트리지부(400, 401)를 포함한다.
단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)는 서로 나란하게 한 쌍이 이격되어 배치된다. 한 쌍의 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)는 단위셀 부품 공급부(200)에 의해 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)로 이송된 단위셀 부품들 예컨대, MEA, 분리판 등을 자동 적층부(300)를 향해 이송하는 기능을 한다.
단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)는 단위셀 부품이 놓여 이송되는 정렬판(110)을 포함한다. 정렬판(110)은 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 이송벨트(105)에 지지되어 이송벨트(105)와 함께 순환한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 정렬판(110)은 단위셀 부품 공급부(200)로부터 정렬판(110) 상부로 이송된 단위셀 부품의 정렬을 안내하는 정렬지그(122, 124, 126)를 구비한다.
정렬 지그(122, 124, 126)는 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 이송 방향을 따라 전후단에 돌출된 전측 및 후측 정렬지그(122, 124)와, 이송방향 일 측면 즉, 폭 방향 일측에 돌출된 측면 정렬지그(126)를 포함한다. 각 정렬지그(122, 124, 126)은 정렬판(110)에 놓이는 단위셀 부품들을 정렬하는 기준면으로서의 기능을 하며, 컨베이어 이송시 정렬판(110)의 외측으로 단위셀 부품들이 탈락하는 것을 방지한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)는 정렬판(110)에 놓여 이송되는 단위셀 부품(255)을 정렬하기 위한 정렬수단을 구비한다. 정렬수단은 단위셀 부품 공급 컨베이어(100,101)의 경로 상에 배치되어, 그 위치를 지나는 정렬판(110)의 타측을 들어올려 정렬판(110)을 경사지게 하는 정렬판 경사유도부(130)를 포함한다.
정렬판 경사유도부(130)는 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 폭 방향으로 경사지게 형성된 블록 형태로 형성되고, 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 설정 위치에서 정렬판(110)의 타측이 지나는 위치에 설치된다.
따라서 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)가 구동할 때 정렬판 경사유도부(130)를 지나는 정렬판(110)은 타측이 상부로 들어 올려지면서 이동한다.
도 4를 참조하면, 정렬판 경사유도부(130)는 정렬판(110)의 타측을 들어올려 위에 놓여진 단위셀 부품(255)이 측면 정렬지그(126)를 향해 이동하게 하여 단위셀 부품(255)를 측면 정렬지그(126)와 측면이 맞닿는 위치로 정렬시키는 기능을 한다. 정렬판(110)의 길이 방향을 x, 폭 방향을 y로 설정하면, 정렬판 경사유도부(130)에 의해 정렬판(110)의 타측이 들어올려지면서 y 방향 정렬이 이루어지는 것이다.
또한, 정렬판 경사유도부(130)에 의해 들어 올려진 정렬판(110)이 정렬판 경사유도부(130)를 지나고 다시 평행위치로 복귀하는 과정에서 정렬판(110)의 전측 정렬 지그(122)부터 낮아지므로, 단위셀 부품(255)이 전측 정렬지그(122)와 맞닿는 위치로 정렬되는 효과도 나타난다. 즉, x 방향 정렬이 이루어진다.
단위셀 부품(255)의 x 방향 정렬을 위해 위치보정센서(380)를 더 포함할 수 있다. 위치보정센서(380)는 카메라를 포함하며, 단위셀 부품의 특정 형상 예컨대 매니폴드 홀을 감지하여 단위셀 부품이 흡착 위치에서 x 방향으로 정확하게 정렬되었는지 여부를 감지한다. 단위셀 부품은 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 구동에 의해 정렬판(110)에 놓여진 상태로 흡착 위치로 이송된 후 적층암(315)이 하강하여 흡착 그립퍼(316)이 흡착할 때 까지 대기하는 데, 위치보정센서(380)는 전측 정렬지그에 대한 단위셀 부품의 x 방향 위치 정렬 편차를 감지하여, 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)를 전측 또는 후측으로 이동시켜 x 방향 정렬을 보정한다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 단위셀 부품 공급부(200)는 가이드레일(210)과, 이송가이드(220)와, 흡착 그립퍼(230)를 포함한다.
가이드레일(210)은 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)와 직교하게 배치되어 이송가이드(220)의 이동을 안내한다.
이송가이드(220)는 가이드레일(210)을 따라 이동하면서 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 상부와 단위셀 부품 팔레트(250) 상부 사이를 반복적으로 이동한다.
흡착 그립퍼(230)는 이송가이드(220)의 하부에 설치된다. 흡착 그립퍼(230)는 이송가이드(220)가 단위셀 부품 팔레트(250)의 상부에 배치된 상태에서 흡입압에 의해 단위셀 부품 팔레트(250)에 쌓여 공급된 단위셀 부품(255)을 흡착하고, 이후 이송 가이드(220)가 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 정렬판(110)의 상부로 이동될 때, 단위셀 부품(255)의 흡착을 해제한다. 이로 인해 단위셀 부품(255)은 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 정렬판(110)으로 이송된다.
흡착 그립퍼(230)는 상하 방향으로 이송시키는 리프팅장치(235)에 지지되어 이송가이드(220)에 설치된다. 따라서 흡착 그립퍼(230)는 이송가이드(220)에 대해서 상하로 승강 동작한다.
흡착 그립퍼(230)는 단위셀 부품 팔레트(250)의 상부에서 리프팅장치(235)에 의해 하강하여, 단위셀 부품(255)을 흡착하고 상승한다. 그리고 이송가이드(220)에 의해 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 상부로 이송된 후, 흡착한 단위셀 부품(255)을 분리하여 정렬판(110)에 내려놓는다.
도 5 에는 각 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)에 대응하여 하나의 단위셀 부품 팔레트(255)가 배치된 상태를 도시하고 있으나, 각 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 길이 방향을 따라 복수의 단위셀 부품 팔레트(255)가 배치되고, 이에 대응하는 단위셀 부품 공급부(200)가 설치될 수 있다.
단위셀 부품 팔레트(250)는 이송 컨베이어(260)에 의해 이송된다. 이송 컨베이어(260)를 따라 단위셀 부품 팔레트(250)가 단위셀 부품 공급부(200)의 작업 위치로 이송되고, 이송 컨베이어(260)의 정지 상태에서 단위셀 부품(255)을 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)를 옮기는 작업이 수행된다.
단위셀 부품 팔레트(250)에서 단위셀 부품이 모두 이동된 경우 이송 컨베이어(260)가 동작하여 새로운 단위셀 부품 팔레트(250)가 작업 위치로 이송되며, 이송 컨베이어(260)의 동작에 따라 빈 단위셀 부품 팔레트(250)는 작업 위치에서 벗어난다.
도 6 및 도 7 은 본 발명 연료전지 스택 자동 적층장치의 자동적층부를 설명하기 위한 도면으로, 도 6 은 적층암부의 사시도이고, 도 7 은 자동적층부의 측면도이다.
도 1, 6 및 7을 참조하면, 자동적층부(300)는 적층암부(310)와, 회전모터(330)와, 적층암부를 일정한 패턴으로 승강동작시키는 캠(356)을 구비한 캠부(350)를 포함한다.
적층암부(310)는 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)와 적층 카트리지 이송 컨베이어(420)가 교차하여 형성되는 사이 공간에 배치되고, 인접한 것 끼리 서로 수직하게 배치된 4개의 적층암(315)을 포함한다. 따라서 적층암부(310)는 4개의 적층암(315)이 중심부(312)를 기준으로 서로 90°의 간격을 가지며 배치된 구조를 가진다.
각 적층암(315)의 단부 하면에는 흡착 그립퍼(316)가 구비된다. 흡착 그립퍼(316)는 진공 흡입압을 이용하여 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 정렬판(110)에 놓여진 단위셀 부품(255)들을 흡착하거나 흡착된 단위셀 부품을 분리시켜 적층 카트르지부(400, 401)의 적층 카트리지(410)에 적층하는 동작을 한다.
회전모터(330)는 적층암부(310)의 중심부(312) 하면에 설치되어 상기 적층암부를 회전 동작시킨다.
회전모터(330)는 각 적층암(315)이 흡착될 단위셀 부품이 위치하는 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 100)의 각 정렬판(110)과 적층 카트리지부(400, 401)의 각 적층 카트리지(410) 사이를 이동하도록 회전시킨다. 이때 회전모터(330)는 적층암(315)의 기준위치를 0°위치로 하여 -90°~ +90° 범위로 회전하도록 정역회전시키도록 설정될 수 있다.
흡착될 단위셀 부품이 위치하는 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 각 정렬판(110) 위치를 단위셀 부품 흡착 위치(도 1 의 a, c 위치)로, 적층 카트리지부(400, 401)의 각 적층 카트리지(410) 위치를 단위셀 부품 적층 위치(도 1 의 b, d 위치)로 지칭하면, 단위셀 부품 흡착 위치(a, c)와 단위셀 부품 적층 위치(b, d)는 적층암부(300)의 중심을 기준으로 원주 방향으로 90°간격으로 서로 교대로 배치되고, 적층암(315)은 단위셀 부품 흡착 위치(a, c)와 단위셀 부품 적층 위치(b, d)를 이동하면서 단위셀 부품을 흡착, 이송, 적층한다.
캠부(350)는 적층암부(310)를 회전모터(330)에 따른 회전 동작에 맞추어 적층암부(310)를 승강 동작시키는 기능을 한다.
이를 구체적으로 살펴보면, 적층암부(310)의 중심부(312)의 하면에서 적층암부(310)를 회전시키기 위해 설치되는 회전모터(330)는 모터지지판(332)에 고정된다.
모터지지판(332)의 하면으로는 안내판(352)이 고정적으로 설치된다. 안내판(352)은 캠축(358)을 지지하는 브라켓(353)과 결합되어 고정된다.
안내판(352)에는 관통홀이 형성되고 모터지지판(332)에 일단이 고정된 승강봉(354)이 모터지지판(332)의 하면으로부터 연장되어 상기 관통홀에 이동가능하게 삽입된다. 승강봉(354) 중에 중심에 배치된 승강봉(354)에 캠(356)이 접촉하여 회전하면서 승강봉(354)을 승강이동시킨다.
즉, 캠(356)의 회전에 따라 승강봉(354)이 승강 동작하고, 이에 따라 모터지지판(332) 및 여기에 지지된 회전모터(330) 및 적층암부(310)가 일정한 패턴으로 승강이동한다. 캠(356)은 캠축(358)에 의해 일방향으로 회전한다.
본 발명에 의하면, 적층암부(310)의, 회전모터(330)에 의한 회전 및 캠(356)에 의한 승강 동작은 일정한 패턴을 형성하도록 서로 동기화된다. 캠(356)에 의해 적층암부(310)가 최대 하강 위치에 위치할 때 각 흡착 그립퍼(316)들이 정렬판(310) 또는 적층 카트리지(410)의 상부에 위치하며, 적층암(315)이 그 사이를 회전할 때 캠(356)에 의해 들어올려진 상태로 회전한다. 더 구체적으로 살펴보면, 어느 적층암(315)이 정렬판(310)의 상부 위치에서 적층 카트리지(410)의 상부 위치로 회전한다고 할 때, 그 적층암(315)은 정렬판(310)의 상부를 최대 하강 위치로 하여 단위셀 부품을 흡착 그립퍼(316)가 흡착하고, 이후 회전하면서 점차로 상승하여 정렬판(310)과 적층 카트리지(410)의 중간 위치에서 최대 상승 위치로 상승한 후 점차 하강하여 적층 카트리지(410)의 상부에 위치할 때 다시 최대 하강 위치가 된다.
따라서 적층암(315)에서 흡착 그립퍼(316)가 정렬판에 놓여진 단위셀 부품(255)을 흡착할 때 별도의 리프팅 장치를 이용함이 없이도 흡착 그립퍼(316)의 흡착면이 단위셀 부품(255)에 근접하여 단위셀 부품(255)을 신뢰성 있게 흡착하는 것이 가능하고, 흡착 그립퍼(316)가 단위셀 부품(255)을 흡착한 상태에서 들어 올려지면서 회전하게 되므로 주변과의 간섭이 방지될 수 있다. 자동암부의 이러한 동작 패턴은 자동암부의 고속 동작을 가능하게 하여 단위셀 부품의 적층 효율을 증가시킨다.
도 8 은 본 발명에 따른 적층암부의 회전 동작과 이에 따른 단위셀 부품의 적층 동작을 설명하기 위한 도면이다.
각 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101)의 정렬판(110)의 위치를 A1, A2 위치라고 하고, 각 적층 카트리지(410)의 위치를 B1, B2 위치라고 할 때, 제1 적층암(315a) 및 제2적층암(315b)는 A1, A2 위치에서 최대 하강 상태로 단위셀 부품을 흡착하고, 제3적층암(315c) 및 제4 적층암(315d)은 최대 하강 상태에서 단위셀 부품을 적층 카트리지(410)로 적층한다.
이후의 동작을 제1 적층암(315a)을 기준으로 살펴보면, 적층암부(310)는 반시계 방향으로 90°회전 즉, -90°회전하여 B1 위치에서 흡착된 단위셀 부품을 분리하여 적층 카트리지(410)에 적층하고, 다시 시계 방향으로 회전하여 기준 위치인 A1 위치에서 단위셀 부품을 흡착한다. 이후 지속하여 시계 방향으로 회전하여 +90°위치인 B2 위치에서 단위셀 부품을 분리 적층한 후, 반시계 방향으로 회전하여 기준 위치인 A1 위치로 복귀한다. 이와 같이 각 적층암(315)이 - 90°~ + 90° 범위에서 정역회전하는 경우, 각 단위셀 부품 공급 컨베이어(100, 101) 마다 한 종류의 단위셀 부품이 이송되더라도, 적층 카트리지에 서로 다른 단위셀 부품이 순차적으로 적층되는 것을 가능하게 한다. 이러한 적층암부의 정역회전 동작은 단위셀의 각 부품들을 미리 서로 조합하여 두 개의 부품 상태로 조립한 후 적층 공정을 수행할 때 더욱 유리하다.
다시 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 적층 카트리지부(400, 401)는 이송 컨베이어(420)를 포함하여 적층 카트리지(410)의 적층 및 이송이 이송 컨베이어(420)를 따라 연속 동작으로 이루어진다. 즉, 적층 카트리지(410)가 이송 컨베이어(420)를 따라 적층 위치로 이송되고, 자동적층부(300)에서의 동작에 의해 적층 카트리지(410)에서 단위셀 부품 적층이 완료되면, 적층이 완료된 적층 카트리지(410)는 이송 컨베이어(420)를 따라 밴드 체결 고정으로 이송되고, 빈 적층 카트리지(410)가 적층 위치로 진입한다. 도면부호 425는 적층 카트리지부(400, 401)의 프레임이다.
본 발명에 따른 연료전지 스택 자동 적층 장치는, 연료전지 스택를 이루는 각 단위셀 부품들을 적층 카트리지에 고속으로 적층하는 것을 가능하게 하여, 적층 효율을 향상시킨다.
100, 101: 단위셀 부품 공급 컨베이어
110: 정렬판 105: 이송벨트
122 전측 정렬지그 124: 후측 정렬지그
126; 측면 정렬지그 130: 정렬판 경사유도부
200: 단위셀 부품 공급부 210: 가이드레일
220: 이송가이드 230: 흡착 그립퍼
235: 리프팅장치 250: 단위셀 부품 팔레트
255: 단위셀 부품 260: 이송 컨베이어
300: 자동 적층부 310: 적층암부
312: 중심부 315: 적층암
316: 흡착 그립퍼 330: 회전모터
332: 모터지지판 350: 캠부
352: 안내판 353: 브라켓
354: 승강봉 356: 캠
358: 캠축 380: 위치보정센서
400, 401: 적층카트리지부 410: 적층 카트리지
420: 적층 카트리지 이송 컨베이어

Claims (8)

  1. 서로 나란하게 이격하여 한 쌍이 배치되며, 단위셀 부품이 놓여 이송되는 다수의 정렬판이 이송되는 단위셀 부품 공급 컨베이어와,
    상기 단위셀 부품 공급 컨베이어에 수직하게 교차하는 방향으로 이격하여 한 쌍이 배치되고, 적층 카트리지 이송 컨베이어에 의해 단위셀 부품들이 적층되는 적층 카트리지가 이송되는 한 쌍의 적층 카트리지부와,
    상기 단위셀 부품 공급 컨베이어 및 상기 적층 카트리지 이송 컨베이어가 교차하여 형성되는 사이 공간에 배치되고; 인접한 것 끼리 서로 수직하게 배치된 4개의 적층암과 상기 각 적층암의 단부 하면에서 설치되어 단위셀 부품을 흡입하여 흡착하고 이송후 분리하는 흡착 그립퍼를 구비한 적층암부; 및 상기 각 적층암이 상기 정렬판에 놓여져 이송된 단위셀 부품을 흡착하고 회전하여 상기 적층 카트리지에서 분리하여 적층하는 동작을 연속하여 수행하도록 상기 적층암부를 회전시키는 회전모터를 포함하는 자동적층부를 포함하며,
    상기 자동적층부는, 상기 적층암부를 상기 회전모터에 의한 회전 동작에 맞추어 승강 동작시키는 캠을 구비한 캠부를 포함하되,
    상기 캠은, 상기 적층암의 상기 흡착 그립퍼가 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어에 의해 상기 정렬판에 놓여져 이송되는 단위셀 부품을 흡착하는 단위셀 부품 흡착 위치와, 상기 적층 카트리지부의 상기 적층 카트리지에 단위셀 부품을 적층하는 단위셀 부품 적층 위치를 상기 적층암의 최대 하강 위치로 하여, 상기 적층암이 상기 흡착 위치 및 상기 적층 위치 사이에서 회전할 때, 점차로 상승하여 상기 흡착 위치와 상기 적층 위치의 중간 위치에서 최대 상승 위치로 상승한 후 점차로 하강하는 동작이 수행되도록 상기 회전모터의 동작과 동기화되어 회전하며,
    상기 캠부는,
    상기 캠을 지지하여 상기 캠을 일 방향으로 회전시키는 캠축과,
    상기 적층암부의 중심부의 하면에 설치된 회전모터가 고정된 모터 지지판의 하부에 이격하여 고정된 안내판과,
    상기 모터지지판의 하면으로부터 연장되고 상기 안내판에 형성된 관통홀을 통해 이동가능하게 삽입되며 상기 캠에 접촉하여 상기 캠의 일 방향 회전에 따라 승강동작하면서 상기 모터 지지판과 함께 상기 적층암부를 승강 동작시키는 승강봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 자동 적층 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정렬판에는 상기 정렬판에 놓여진 단위셀 부품의 정렬 기준이 되도록 상기 단위셀 부품 공급 컨베이어의 이송 방향을 따라 상기 정렬판의 전후단에 각각 돌출된 전측 및 후측 정렬지그와, 상기 정렬판의 폭방향 일측에 설치된 측면 정렬지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 자동 적층 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단위셀 부품 공급 컨베이어의 경로 상에는 그 위를 지나는 상기 정렬판의 타측을 들어올려, 상기 정렬판에 놓여진 단위셀 부품 상기 정렬판의 측면 정렬지그와 접촉하여 정렬되도록 이송시키는 정렬판 경사유도부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 자동 적층 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 단위셀 부품 공급 컨베이어의 측면으로 단위셀 부품이 적층되어 있는 적어도 하나의 단위셀 부품 팔레트가 배치되고,
    상기 단위셀 부품 팔레트에 대응하여 단위셀 부품을 단위셀 부품 팔레트로부터 상기 정렬판으로 이송시키는 단위셀 부품 공급부가 설치되며,
    상기 단위셀 부품 공급부는,
    상기 각 단위셀 부품 공급 컨베이어와 직교하게 배치된 가이드레일과,
    상기 가이드레일을 따라 이송하는 이송가이드와,
    상기 이송가이드에 설치되고, 단위셀 부품 팔레트로부터 단위셀 부품을 흡착하고 흡착된 단위셀 부품을 상기 정렬판 상부에서 분리하여 상기 단위셀 부품을 정렬판으로 이송시키는 흡착 그립퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택 자동 적층 장치.

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