KR101703618B1 - 막전극 어셈블리 제조장치 및 그 제조방법 - Google Patents

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정성훈
안종철
김용민
이기섭
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현대자동차 주식회사
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Abstract

막전극 어셈블리 제조장치가 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 핫프레스장치는 막전극어셈블리가 설정된 간격을 두고 배열되는 MEA롤을 공급하는 로딩장치, 상기 MEA롤의 상기 막전극어셈블리와 대응하는 면을 설정된 온도에서 프레스하기 위한 핫프레스장치, 한쪽으로는 상기 MEA롤이 공급되고, 다른 쪽으로 상기 MEA롤을 배출하되, 공급과 배출 차이를 흡수하는 버퍼기능을 수행하는 버퍼장치, 상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리 부분을 절단하는 커팅장치, 커팅된 상기 막전극어셈블리를 언로딩하고, 이를 적재하는 언로딩장치를 포함할 수 있다.

Description

막전극 어셈블리 제조장치 및 그 제조방법{MEMBRANE ELECTRODE ASSEMBLY MANUFACTURING DEVICE}
본 발명의 실시예는 전해질막, 전극, 및 서브가스켓을 포함하는 막-전극 어셈블리(MEA: Membrane-Electrode Assembly)를 연속적으로 제조하는 막전극 어셈블리 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 수 있는 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 이러한 대체에너지의 하나로서 연료전지는 고효율이고, NOx 및 SOx 등의 공해 물질을 배출하지 않으며, 사용되는 연료가 풍부하다는 등의 장점으로 인해 특히 주목 받고 있다.
연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 발전 시스템으로서, 연료로는 수소와 메탄올, 부탄 등과 같은 탄화수소가, 산화제로는 산소가 대표적으로 사용된다.
연료전지에 있어서, 전기를 발생시키는 가장 기본적인 단위는 막-전극 접합체(MEA)로서, 이는 전해질막과 전해질막 양면에 형성되는 애노드 및 캐소드전극으로 구성된다. 연료전지의 전기 발생 원리를 나타낸 도 1 및 반응식 1(수소를 연료로 사용한 경우의 연료전지의 반응식)을 참조하면, 애노드전극에서는 연료의 산화 반응이 일어나 수소 이온 및 전자가 발생하고, 수소 이온은 전해질 막을 통해 캐소드전극으로 이동하며, 캐소드전극에서는 산소(산화제)와 전해질막을 통해 전달된 수소 이온과 전자가 반응하여 물이 생성된다. 이러한 반응에 의해 외부회로에 전자의 이동이 발생하게 된다.
반응식 1
애노드전극: H2 → 2H+ + 2e
캐소드전극: 1/2O2+2H+ +2e- → H2O
<전체 반응식: H2+1/2O2 → H2O
현재, 막-전극 접합체의 제조 공정은 전해질 막 양면으로 막을 보호하는 보호필름을 접착한 후 촉매층이 도포된 애노드전극(연료극)과 캐소드전극(공기극)을 열간 압착함으로써 생산하고 있다. 이와 같은 공정은 각 부품을 단계별로 나누어 제조하고, 수작업으로 진행하기 때문에 비연속성을 갖게 된다. 또한 수작업 시에 발생하는 작업오차로 인하여 성능을 획일화하기가 어렵다. 이와 같이 비연속적인 제조 공정은 낮은 생산 속도를 가질 뿐만 아니라, 성능을 좌우하는 인자들을 제어하는데 큰 어려움이 수반된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 목적은 연료전지의 막전극 어셈블리의 제조공정을 자동화하여 연속적으로 제조함으로써 생산성을 향상시키고 제조되는 막전극 어셈블리의 성능을 획일화하여 성능 편차를 줄일 수 있는 막전극 어셈블리 제조장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치는 막전극어셈블리가 설정된 간격을 두고 배열되는 MEA롤을 공급하는 로딩장치, 상기 MEA롤의 상기 막전극어셈블리와 대응하는 면을 설정된 온도에서 프레스하기 위한 핫프레스장치, 한쪽으로는 상기 MEA롤이 공급되고, 다른 쪽으로 상기 MEA롤을 배출하되, 공급과 배출 차이를 흡수하는 버퍼기능을 수행하는 버퍼장치, 상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리 부분을 절단하는 커팅장치를 포함할 수 있다.
상기 로딩장치는 상기 MEA롤이 감겨있고, 이를 풀어서 공급하도록 배치되는 언와인더롤러, 및 상기 핫프레스장치, 상기 버퍼장치, 상기 커팅장치를 통과하고, 상기 막전극어셈블리가 절단된 롤을 감도록 배치되는 리와인더롤러를 포함할 수 있다.
상기 핫프레스장치는 상기 막전극어셈블리를 설정된 온도로 프레스하기 위한 핫플레이트, 상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리의 간격을 감지하는 위치감지센서, 상기 위치감지센서에 의해서 감지된 상기 막전극어셈블리의 간격에 따라서 상기 핫플레이트의 위치를 가변시키는 피치가변부를 포함할 수 있다.
상기 버퍼장치는 상기 MEA롤의 이동방향으로 간격을 두고 배치되는 기준롤러, 상기 기준롤러들과 거리가 조절되도록 배치되는 버퍼롤러, 및 상기 기준롤러와 상기 버퍼롤러 사이의 거리를 조절하도록 배치되는 버퍼구동부를 포함할 수 있다.
상기 커팅장치는, 상기 MEA롤의 상기 막전극어셈블리를 자르도록 배치되는 커터, 및 상기 커터가 고정되는 커터장착브라켓을 포함할 수 있다.
상기 커팅장치는, 상기 막전극어셈블리를 사이에 두고 상기 커터와 설정된 간격을 두고 배치되는 업다운부재, 상기 업다운부재를 상하로 움직이기 위한 업다운구동부, 및 상기 막전극어셈블리와 상기 업다운부재 사이에 배치되어 상기 커터로부터 상기 막전극어셈블리 또는 상기 업다운부재를 보호하는 보호필름을 포함할 수 있다.
상기 커팅장치로 진입되는 상기 MEA롤에서 상기 막전극어셈블리의 위치를 감지하는 위치감지센서를 포함하고, 상기 업다운구동부는 상기 위치감지센서에 의해서 감지되는 상기 막전극어셈블리의 위치에 따라서 상기 업다운구동부가 작동될 수 있다.
커팅된 상기 막전극어셈블리를 언로딩하고, 이를 적재하는 언로딩장치를 포함할 수 있다.
상기 언로딩장치는, 절단된 상기 막전극어셈블리를 부착시켜 언로딩하는 그리퍼, 및 상기 그리퍼에서 상기 막전극어셈블리가 순차적으로 적재되는 적재장치를 포함할 수 있다.
상기 언로딩장치는, 상기 커팅장치에 의해서 절단된 상기 막전극어셈블리의 치수를 감지하는 치수감지센서를 더 포함하고, 상기 치수감지센서에 의해서 감지되는 상기 막전극어셈블리의 특성에 따라서 상기 막전극어셈블리를 분류할 수 있다.
상기 그리퍼는 공기를 흡입하여 상기 막전극어셈블리의 일면을 흡착하는 진공흡착타입일 수 있다.
설정된 방향으로 상기 버퍼롤러의 움직임을 가이드하는 레일을 포함할 수 있다.
상기 핫플레이트는, 상기 MEA롤의 이동방향으로 설정된 간격을 두고 배치되는 가변 핫플레이트, 및 기준 핫플레이트를 포함하고, 상기 피치가변부는 상기 기준 핫플레이트를 기준으로 상기 가변 핫플레이트의 위치를 조절하고, 상기 기준 핫플레이트와 상기 가변 핫플레이트는 동시에 상기 막전극어셈블리를 프레스할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조방법은 막전극어셈블리가 배열되는 MEA롤을 로딩하는 단계, 로딩되는 상기 MEA롤에서 상기 막전극어셈블리와 대응하는 영역을 핫프레스시키는 단계, 핫프레스된 상기 막전극어셈블리를 상기 MEA롤에서 커팅하는 단계, 및 커팅된 상기 막전극어셈블리를 언로딩하여 적재장치에 적재하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리의 간격을 감지하는 단계, 및 감지된 상기 막전극어셈블리의 간격에 따라서 핫프레스 장치의 핫플레이트의 피치를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리의 간격을 감지하는 단계, 및 감지된 상기 막전극어셈블리의 간격에 따라서 커팅장치가 상기 막전극어셈블리를 커팅하는 단계를 포함할 수 있다.
커팅된 상기 막전극어셈블리의 치수를 감지하는 단계, 및 감지된 상기 막전극어셈블리의 치수에 따라서 분류하여 적재하는 단계를 포함할 수 있다.
핫프레스된 상기 막전극어셈블리가 배열된 상기 MEA롤을 일시적으로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 연료전지의 막전극 어셈블리를 핫프레스하고, 롤을 커팅하고, 적재하는 전체적인 공정을 연속적으로 제조함으로써 생산성을 향상시키고 제조되는 막전극 어셈블리의 성능을 획일화하여 성능 편차를 줄일 수 있다.
이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치에서 핫프레스장치의 개략적인 사시도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치에서 버퍼장치의 개략적인 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치에서 커팅장치의 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리의 제조방법을 보여주는 플로우차트이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.
그리고, 하기의 상세한 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성이 동일한 관계로 이를 구분하기 위한 것으로, 하기의 설명에서 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치의 개략적인 측면도이다.
도 1을 참조하면, 막전극 어셈블리 제조장치(600)는 언와인더롤러(100), 롤필름(105), 막전극어셈블리(110), 제1위치감지센서(115a), 피치가변부(120), 핫프레스장치(610), 프레스실린더(125), 로드(130), 핫플레이트(135), 버퍼장치(615), 기준롤러(145), 버퍼롤러(150), 버퍼롤러이동부(155), 제2위치감지센서(115b), 커팅장치(620), 언로딩그리퍼(190), 치수감지센서(185), 리프팅부(180), 적재장치(630), 리와인더롤러(175), 커팅보호필름(170), 커팅필름롤러(165), 사행제어기(160), 프레스실린더(125), 보호필름(164), 보호필름롤러(162), 및 MEA롤(199)을 포함한다.
상기 언와인더롤러(100)에는 상기 MEA롤(199)이 감기어 있고, 상기 MEA롤(199)에는 상기 막전극어셈블리(110)가 설정된 간격을 두고 배열된다. 상기 막전극어셈블리(110)는 전해질막에 전극 및 가스켓이 형성된 것으로, 이에 대한 상세한 구조는 공지기술을 참조하며, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.
상기 언와인더롤러(100)와 일정한 거리를 두고 상기 리와인더롤러(175)가 배치된다. 상기 언와인더롤러(100)와 상기 리와인더롤러(175) 사이에는 상기 핫프레스장치(610), 상기 버퍼장치(615), 상기 커팅장치(620), 및 언로딩장치가 순차적으로 배치되며, 그 순서는 가변될 수 있다.
상기 MEA롤(199)의 일측면에는 상기 롤필름(105)이 부착되어 있는데, 상기 핫프레스장치(610)로 진입하기 전에 상기 롤필름(105)은 떼어지고, 상기 롤필름(105)이 떼어진 상기 MEA롤(199)이 상기 핫프레스장치(610)로 진입된다.
상기 핫프레스장치(610)의 입구측과 출구측에는 각각 보호필름롤러(162)가 배치되고, 상기 보호필름(164)은 입구측에서 상기 MEA롤(199)의 양측면에 부착되고, 출구측에서 상기 MEA롤(199)의 양측면에서 떼어진다.
상기 사행제어기(160)(meandering controller)는 상기 MEA롤(199)이 정상적으로 진입하도록 롤의 진행방향을 제어하고, 상기 제1위치감지센서(115a)는 상기 MEA롤(199)에 배치되는 상기 막전극어셈블리(110)의 간격을 감지한다.
상기 핫프레스장치(610)는 설정된 간격을 두고 세개의 핫플레이트(135)가 상하로 배열되고, 상기 로드(130)를 통해서 상기 핫플레이트(135)를 누르도록 상기 프레스실린더(125)가 배치된다. 아울러, 3개의 상기 핫플레이트(135) 중에서 앞쪽 것과 뒤쪽 것의 피치를 조절하는 상기 피치가변부(120)가 배치된다.
상기 막전극어셈블리(110)의 간격에 따라서 상기 피치가변부(120)는 상기 핫플레이트(135)들 중 적어도 하나의 위치를 제어하여, 보다 정밀하게 상기 핫플레이트(135)들이 상기 막전극어셈블리(110)를 프레스하도록 한다.
상기 핫프레스장치(610)의 뒤쪽에는 버퍼장치(615)가 배치된다. 상기 버퍼장치(615)는 상기 핫프레스장치(610)에 의해서 인출되는 상기 MEA롤(199)을 일시적으로 저장하고, 상기 MEA롤(199)을 상기 커팅장치(620)로 일정하게 공급하는 기능을 수행한다.
상기 버퍼장치(615)는 상부에 배치되는 상기 기준롤러(145), 상기 기준롤러(145)의 하부에 배치되는 상기 버퍼롤러(150), 및 상기 버퍼롤러(150)를 상하로 이동시키도록 배치되는 버퍼롤러이동부(155)를 포함한다.
상기 버퍼장치(615)의 뒤쪽에 상기 사행제어기(160)와 상기 제2위치감지센서(115b)가 배치되고, 상기 커팅장치(620)는 상기 MEA롤에 배치된 상기 막전극어셈블리(110)를 커팅하도록 배치된다.
상기 커팅장치(620)의 앞쪽에는 상기 제2위치감지센서(115b)가 배치되고, 상기 제2위치감지센서(115b)는 상기 MEA롤(199)에 형성된 상기 막전극어셈블리(110)의 간격을 감지하고, 감지된 간격에 따라서 상기 커팅장치(620)가 작동된다.
상기 커팅장치(620)는 상기 MEA롤(199)의 하부면으로 상기 커팅보호필름(170)을 공급하는 상기 커팅필름롤러(165) 및 커터(도 5의 500)을 포함하며, 그 상세구조는 도 5를 참조한다.
상기 언로딩그리퍼(190)는 상기 커팅장치(620)에 의해서 커팅된 상기 막전극어셈블리(110)를 잡아서 이동하는 구조를 가지며, 상기 치수감지센서(185)는 상기 언로딩그리퍼(190)에 의해서 이동되는 상기 막전극어셈블리(110)의 치수 및 형태를 감지한다.
그리고, 설정된 조건을 만족하는 막전극어셈블리와 설정된 조건을 벗어나는 막전극어셈블리를 분류하여 상기 적재장치(630)에 적재한다. 상기 적재장치(630)는 적재되는 상기 막전극어셈블리(110)를 리프트시키는 리프팅부(180)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 제어부(10)는 제1위치감지센서(115a)에서 감지되는 상기 막전극어셈블리(110)의 간격에 따라서 상기 피치가변부(120, 140)를 제어하여, 핫프레싱 작업을 수행한다.
또한, 상기 제어부(10)는 상기 버퍼롤러이동부(155)를 제어하여, 상기 버퍼롤러(150)의 위치를 상하로 제어하여, 상기 MEA롤(199)이 적당한 장력을 갖도록 하고, 상기 MEA롤(199)을 일시적으로 상기 버퍼유닛에 저장한다.
또한, 상기 제어부(10)는 상기 제2위치감지센서(115b)에서 감지되는 상기 막전극어셈블리(110)의 간격에 따라서 상기 커팅장치(620)를 제어하여, 상기 MEA롤(199)에서 상기 막전극어셈블리(110)를 정밀하게 커팅할 수 있다.
또한, 상기 제어부(10)는 상기 치수감지센서(185)에서 감지되는 상기 막전극어셈블리(110)의 치수특성에 따라서 상기 언로딩그리퍼(190)를 제어하여 제단된 상기 막전극어셈블리(110)를 분리하여 상기 적재장치(630)에 적재한다.
상기 제어부(10)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 마이크로 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 후술하는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 수행하기 위한 일련의 명령을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치에서 핫프레스장치의 개략적인 사시도이다.
도 2를 참조하면, 핫프레스장치(610)는 상하로 배치되는 기준 핫플레이트(135b) 및 가변 핫플레이트(135a)를 포함하고, 상기 기준 핫플레이트(135b)의 앞쪽과 뒤쪽에 설정된 간격을 두고 상하로 상기 가변 핫플레이트(135a)가 배치된다.
상기 피치가변부(120)는 모터와 같은 회전력을 이용하여 상기 가변 핫플레이트(135a)를 당기거나 밀어서 상기 가변 핫플레이트(135a)와 상기 기준 핫플레이트(135b) 사이의 거리를 조절하도록 배치된다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치에서 버퍼장치의 개략적인 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 버퍼장치(615)는 기준롤러(145), 버퍼롤러(150), 및 레일(300)을 포함하고, 상기 레일(300)의 상단부에 상기 기준롤러(145)가 배치되고, 상기 기준롤러(145)의 하부에 상기 버퍼롤러(150)가 배치되며, 상기 버퍼롤러(150)는 상기 레일(300)을 따라서 상하로 이동가능하게 배치된다.
상기 레일(300)의 하단부에는 상기 버퍼롤러(150)의 위치를 가변시키는 버퍼롤러이동부(155)가 배치되고, 상기 버퍼롤러이동부(155)의 작동에 따라서 상기 버퍼롤러(150)의 상하 위치가 가변되고, 이에 따라서 상기 기준롤러(145)와 상기 버퍼롤러(150) 사이에 배치되는 상기 MEA롤(199)의 길이가 가변된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치에서 커팅장치의 개략적인 사시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 커팅장치는 업다운구동부, 업다운부재, 커터, 및 장착브라켓을 포함한다.
상기 장착브라켓(510)의 하부면에 상기 커터(500)가 장착되고, 상기 커터(500)와 설정거리를 두고 하부에 상기 업다운부재(515)가 배치된다. 상기 업다운부재(515)는 상기 업다운구동부(520)에 의해서 상하로 이동가능하게 배치된다.
상기 업다운부재(515)와 상기 상기 커터(500) 사이에 상기 MEA롤(199)이 배치되고, 상기 MEA롤(199)과 상기 업다운부재(515) 사이에 상기 커팅보호필름(525)이 배치된다.
상기 업다운구동부(520)가 상기 업다운부재(515)를 리프트시키면, 상기 업다운부재(515)가 상기 커팅보호필름(525)과 함께 상기 MEA롤(199)을 상승시키고, 상기 MEA롤(199)의 상기 막전극어셈블리(110)가 상기 커터(500)에 의해서 커팅된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리 제조장치의 개략적인 구성도이다.
도 6을 참조하면, 막전극 어셈블리 제조장치는 로딩/언로딩장치(605), 핫프레스장치(610), 버퍼장치(615), 커팅장치(620), 검사장치(625), 및 적재장치(630)를 포함한다.
상기 로딩/언로딩장치(605)는 도 1에 기재된 언와인더롤러(100), 리와인더롤러(175), 및 언로딩그리퍼(190) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 핫프레스장치(610)는 도 1 및 2에 기재된 상기 프레스실린더(125), 상기 로드(130), 상기 핫플레이트(135), 상기 가변 핫플레이트(135a), 상기 기준 핫플레이트(135b), 및 상기 피치가변부(120) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 버퍼장치(615)는 도 3 및 4에 기재된 상기 기준롤러(145), 상기 버퍼롤러(150), 상기 레일(300), 및 상기 버퍼롤러구동부(155) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 커팅장치(620)는 도 5에 기재된 상기 장착브라켓(510), 상기 커터(500), 상기 커팅보호필름(170), 상기 업다운부재(515), 및 상기 업다운구동부(520) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 검사장치(625)는 상기 제1,2위치감지센서(115a, 115b), 및 상기 치수감지센서(185) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 적재장치(630)는 상기 막전극어셈블리(110)가 분류되고 적재되는 적어도 하나의 리프팅부(180)를 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 막전극 어셈블리의 제조방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 7을 참조하면, S700에서 상기 언와인더롤러(100)를 풀어서 상기 MEA롤(199)을 핫프레스장치(610)의 입구 측으로 로딩한다. 여기서, 상기 MEA롤(199)이 상기 핫프레스장치(610)로 진입된다.
S710에서 상기 제1위치감지센서(115a)에 의해서 막전극어셈블리(110)의 간격(피치)이 감지된다.
S720에서 감지된 막전극어셈블리(110)의 간격에 따라서 상기 핫플레이트(135)의 위치가 조절된다. 여기서, 상기 막전극어셈블리(110)의 간격에 따라서 상기 피치가변부(120)는 상기 핫플레이트(135)들 중 적어도 하나의 위치를 제어한다.
S730에서 상기 핫플레이트(135)를 이용하여 상기 막전극어셈블리(110)가 핫 프레스된다. 여기서, 피치가 가변된 상기 핫플레이트(135)들이 상기 막전극어셈블리(110)를 프레스한다.
S740에서 상기 핫프레스장치(610)에서 인출되는 상기 MEA롤(199)을 일시적으로 저장한다. 여기서, 상기 버퍼롤러이동부(155)가 상기 버퍼롤러(150)를 하부로 이동시켜, 상기 핫프레스장치(610)에서 인출되는 상기 MEA롤(199)을 일시적으로 저장하고, 상기 MEA롤(199)의 장력을 유지할 수 있다.
S750 에서 상기 제2위치감지센서(115b)는 상기 버퍼장치(615)에서 배출되는 상기 MEA롤(199)에 형성된 상기 막전극어셈블리(110)의 간격을 감지하고, S760에서는 감지된 간격에 따라서 상기 커팅장치(620)는 막전극어셈블리(110)를 커팅한다.
S770에서 상기 치수감지센서(185)는 커팅된 상기 막전극어셈블리(110)의 치수 또는 외형을 감지한다. 그리고, S780에서 감지된 치수 또는 형태에 따라서 상기 언로딩그리퍼(190)는 상기 막전극어셈블리(110)를 분류하여 상기 적재장치에 적재한다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 본 명세서에서 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 이해하는 당업자는 동일한 기술적 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 권리 범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 언와인더롤러 105: 롤필름
110: 막전극어셈블리 115a: 제1위치감지센서
115b 제2위치감지센서 120: 피치가변부
125: 프레스실린더 130: 로드
135: 핫플레이트 135a: 가변 핫플레이트
135b: 기준 핫플레이트 145: 기준롤러
150: 버퍼롤러 155: 버퍼롤러이동부
162: 보호필름롤러 164: 보호필름
165: 커팅필름롤러 160: 사행제어기
170: 커팅보호필름 175: 리와인더롤러
180: 리프팅부 185: 치수감지센서
190: 언로딩그리퍼 199: MEA롤
300: 레일 500: 커터
510: 장착브라켓 515: 업다운부재
520: 업다운구동부 600: 제조장치
605: 로딩/언로딩장치 610: 핫프레스장치
615: 버퍼장치 620: 커팅장치
625: 검사장치 630: 적재장치

Claims (18)

  1. 막전극어셈블리가 설정된 간격을 두고 배열되는 MEA롤을 공급하는 로딩장치;
    상기 MEA롤의 상기 막전극어셈블리와 대응하는 면을 설정된 온도에서 프레스하기 위한 핫프레스장치;
    한쪽으로는 상기 MEA롤이 공급되고, 다른 쪽으로 상기 MEA롤을 배출하되, 공급과 배출 차이를 흡수하는 버퍼기능을 수행하는 버퍼장치; 및
    상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리 부분을 절단하는 커팅장치; 를 포함하고,
    상기 핫프레스장치는
    상기 MEA롤 상에 간격을 두고 배열되는 상기 막전극어셈블리를 각각 설정된 온도로 프레스하기 위한 핫플레이트;
    상기 MEA롤에 간격을 두고 배열되는 상기 막전극어셈블리의 간격을 순차적으로 감지하는 위치감지센서; 및
    상기 위치감지센서에 의해서 감지된 상기 막전극어셈블리 사이의 간격에 따라서 상기 핫플레이트의 위치를 가변시키는 피치가변부; 를 포함하고,
    상기 핫플레이트는,
    상기 MEA롤의 이동방향으로 설정된 간격을 두고 배치되는 가변 핫플레이트, 및 기준 핫플레이트를 포함하고,
    상기 피치가변부는 상기 기준 핫플레이트를 기준으로 상기 가변 핫플레이트의 위치를 조절하고, 상기 기준 핫플레이트와 상기 가변 핫플레이트는 동시에 각각 대응하는 상기 막전극어셈블리를 각각 프레스하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  2. 제1 항에서,
    상기 로딩장치는
    상기 MEA롤이 감겨있고, 이를 풀어서 공급하도록 배치되는 언와인더롤러; 및
    상기 핫프레스장치, 상기 버퍼장치, 상기 커팅장치를 통과하고, 상기 막전극어셈블리가 절단된 롤을 감도록 배치되는 리와인더롤러;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  3. 삭제
  4. 제1 항에서,
    상기 버퍼장치는
    상기 MEA롤의 이동방향으로 간격을 두고 배치되는 기준롤러;
    상기 기준롤러들과 거리가 조절되도록 배치되는 버퍼롤러; 및
    상기 기준롤러와 상기 버퍼롤러 사이의 거리를 조절하도록 배치되는 버퍼구동부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  5. 제1 항에서,
    상기 커팅장치는,
    상기 MEA롤의 상기 막전극어셈블리를 자르도록 배치되는 커터; 및
    상기 커터가 고정되는 커터장착브라켓;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  6. 제5 항에서,
    상기 커팅장치는,
    상기 막전극어셈블리를 사이에 두고 상기 커터와 설정된 간격을 두고 배치되는 업다운부재;
    상기 업다운부재를 상하로 움직이기 위한 업다운구동부; 및
    상기 막전극어셈블리와 상기 업다운부재 사이에 배치되어 상기 커터로부터 상기 막전극어셈블리 또는 상기 업다운부재를 보호하는 보호필름;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  7. 제6 항에서,
    상기 커팅장치로 진입되는 상기 MEA롤에서 상기 막전극어셈블리의 위치를 감지하는 위치감지센서; 를 포함하고,
    상기 업다운구동부는 상기 위치감지센서에 의해서 감지되는 상기 막전극어셈블리의 위치에 따라서 상기 업다운구동부가 작동되는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  8. 제1 항에서,
    커팅된 상기 막전극어셈블리를 언로딩하고, 이를 적재하는 언로딩장치; 를 포함하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  9. 제8 항에서,
    상기 언로딩장치는,
    절단된 상기 막전극어셈블리를 부착시켜 언로딩하는 그리퍼; 및
    상기 그리퍼에서 상기 막전극어셈블리가 순차적으로 적재되는 적재장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  10. 제9 항에서,
    상기 언로딩장치는,
    상기 커팅장치에 의해서 절단된 상기 막전극어셈블리의 치수를 감지하는 치수감지센서; 를 더 포함하고,
    상기 치수감지센서에 의해서 감지되는 상기 막전극어셈블리의 특성에 따라서 상기 막전극어셈블리를 분류하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  11. 제9 항에서,
    상기 그리퍼는 공기를 흡입하여 상기 막전극어셈블리의 일면을 흡착하는 진공흡착타입인 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  12. 제4 항에서,
    설정된 방향으로 상기 버퍼롤러의 움직임을 가이드하는 레일; 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 막전극 어셈블리 제조장치.
  13. 삭제
  14. 막전극어셈블리가 배열되는 MEA롤을 로딩하는 단계;
    로딩되는 상기 MEA롤에서 상기 막전극어셈블리와 대응하는 영역을 핫프레스시키는 단계;
    핫프레스된 상기 막전극어셈블리를 상기 MEA롤에서 커팅하는 단계;
    커팅된 상기 막전극어셈블리를 언로딩하여 적재장치에 적재하는 단계;
    상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리의 간격을 감지하는 단계; 및
    감지된 상기 막전극어셈블리의 간격에 따라서 핫프레스 장치의 핫플레이트의 피치를 조절하는 단계;
    를 포함하는 막전극 어셈블리 제조방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에서,
    상기 MEA롤에 배치되는 상기 막전극어셈블리의 간격을 감지하는 단계; 및
    감지된 상기 막전극어셈블리의 간격에 따라서 커팅장치가 상기 막전극어셈블리를 커팅하는 단계;
    를 포함하는 막전극 어셈블리 제조방법.
  17. 제16항에서,
    커팅된 상기 막전극어셈블리의 치수를 감지하는 단계; 및
    감지된 상기 막전극어셈블리의 치수에 따라서 분류하여 적재하는 단계;
    를 포함하는 막전극 어셈블리 제조방법.
  18. 제14항에서,
    핫프레스된 상기 막전극어셈블리가 배열된 상기 MEA롤을 일시적으로 저장하는 단계; 를 포함하는 막전극 어셈블리 제조방법.
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