KR20180003900A - 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치 및 그 공급방법 - Google Patents

연료전지 스택 컴포넌트 공급장치 및 그 공급방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연료전지 스택의 제조 시에 막전극접합체(MEA), 가스확산층(GDL) 등과 같은 컴포넌트를 안정적으로 공급할 수 있는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치 및 그 공급방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치는, 복수의 컴포넌트가 적층된 카트리지; 상기 카트리지에 적층된 검포넌트들 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트를 진공흡착하는 그립퍼; 및 상기 복수의 컴포넌트 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트만을 부상시키도록 양력을 발생시키는 양력 발생유닛;을 포함하고, 상기 양력 발생유닛은 상기 그립퍼의 저부에서 대칭적으로 배치되어 최상측에 위치한 컴포넌트의 상면을 향해 공기를 분사하는 복수의 공기분사구를 가질 수 있다.

Description

연료전지 스택 컴포넌트 공급장치 및 그 공급방법{APPARATUS AND METHOD SUPPLING THE COMPONENT OF FUEL CELL STACK}
본 발명은 연료전지 스택의 제조 시에 막전극접합체(MEA), 가스확산층(GDL) 등과 같은 컴포넌트를 안정적으로 공급할 수 있는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치 및 그 공급방법에 관한 것이다.
연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시켜 전기에너지를 발생시키는 장치이다.
연료전지는 연료전지 스택을 포함하고, 연료전지 스택은 복수의 단위셀이 직렬연결된다.
연료전지 스택의 단위셀은 반응기체가 흐를 수 있도록 형성된 두 개의 분리판과, 2개의 분리판들 사이에서 전기화학 반응을 일으키는 막전극접합체(MEA)와, 분리판과 막전극접합체 사이에서 기체의 흐름을 조절하는 가스확산층(Gas Diffusion Layer, GDL)과, 밀봉을 위한 가스켓 등으로 이루어진다.
막전극접합체(Membrane-Electrode Assembly, MEA)는 양자교환막과, 양자교환막의 양면에 배치된 2개의 전극층을 가진다.
가스확산층은 막전극접합체로 반응가스를 균일하게 분산시키고, 반응생성수와 가습수를 제거하는 기능과 전자이동의 전기전도 기능을 제공할 수 있다.
그리고, 연료전지 스택은 막전극접합체 및 가스확산층을 개별적으로 이송시킨 후에 접합장비에 의해 막전극접합체 및 가스확산층을 접합하는 방식으로 제조되어 왔었다. 막전극접합체, 가스확산층 등과 같은 연료전지 스택의 컴포넌트는 진공흡착 그립퍼에 의해 낱장단위로 흡착되어 공급되는 방식이 주로 이용되어 왔다.
한편, 가스확산층은 그 표면에 곡면 및 유로 등이 형성되고, 다공성 재질로 이루어져 있다.
이에, 진공흡착 그립퍼에 의해 가스확산층을 진공흡착하는 도중에, 카트리지에 적층된 복수의 가스확산층이 낱장단위로 흡착되지 못하고, 2 이상의 가스확산층이 함께 흡착될 수 있으며, 이로 인해 연료전지 스택의 불량율이 높아져 생산성이 저하되는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 단점을 극복하기 위하여 연구개발된 것으로, 막전극접합체, 가스확산층 등과 같은 연료전지 스택의 컴포넌트를 진공 흡착방식으로 흡착하여 연료전지 스택 접합장비로 공급할 때, 컴포넌트를 낱장 단위로 진공흡착함으로써 연료전지 스택의 불량율을 최소화하여 그 생산성을 향상시킬 수 있는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치 및 그 공급방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은 연료전지 스택을 구성하는 컴포넌트를 공급하기 위한 공급장치로서,
복수의 컴포넌트가 적층된 카트리지;
상기 카트리지에 적층된 검포넌트들 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트를 진공흡착하는 그립퍼;
상기 복수의 컴포넌트 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트만을 부상시키도록 양력을 발생시키는 양력 발생유닛;을 포함하고,
상기 양력 발생유닛은 상기 그립퍼의 저부에서 대칭적으로 배치되어 최상측에 위치한 컴포넌트의 상면을 향해 공기를 분사하는 복수의 공기분사구를 가질 수 있다.
상기 그립퍼는 그립퍼 바디를 포함하고, 상기 그립퍼 바디의 저면에는 복수의 흡착공이 형성될 수 있다.
상기 복수의 공기분사구는 상기 그립퍼 바디의 저면에 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 공기분사구는 상기 그립퍼 바디의 모서리에 인접하여 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 공기분사구는 공기가 분사될 때 회오리형의 공기흐름을 형성하면서 분사되도록 구성될 수 있다.
상기 공기분사구는 상기 그립퍼 바디의 저면에 홀컵 구조로 형성될 수 있다.
상기 공기분사구는 회오리형의 공기흐름을 유도하는 유도공간을 형성하는 측벽을 가질 수 있다.
상기 카트리지는 상하방향으로 이동가능한 지지판과, 상기 지지판을 상하방향으로 이동시키는 구동유닛을 포함할 수 있다.
상기 지지판의 둘레에는 복수의 가이드가 대칭적으로 배치될 수 있다.
상기 복수의 가이드에는 컴포넌트의 위치를 검출하는 하나 이상의 위치센서가 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은 연료전지 스택을 구성하는 컴포넌트를 공급하는 공급방법으로,
카트리지의 지지판에 복수의 컴포넌트를 수직방향으로 적층하고, 그립퍼를 하강시킴으로써 최상측에 위치한 컴포넌트와 그립퍼 사이의 간격을 조절하는 간격 조절단계;
양력발생유닛의 공기분사구를 통해 공기를 분사함과 더불어 그립퍼의 흡착공에 의한 진공흡착을 실시하는 공기분사 및 진공흡착 실시단계; 및
상기 공기분사 및 진공흡착 실시단계 이후에 최상측의 컴포넌트가 그립퍼의 흡착공에 흡착되면 공기 분사를 중지하는 공기 분사 중지단계;를 포함할 수 있다.
상기 공기분사 및 진공흡착 실시단계 이후에 최상측에 위치한 컴포넌트가 그립퍼의 흡착공에 흡착되지 않으면, 공기 분사압력를 일정한 증가분 만큼으로 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 막전극접합체, 가스확산층 등과 같은 연료전지 스택의 컴포넌트를 진공 흡착방식으로 흡착하여 연료전지 스택 접합장비로 공급할 때, 컴포넌트를 낱장 단위로 진공흡착함으로써 연료전지 스택의 불량율을 최소화하여 그 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치의 정면을 도시한 정면도이다.
도 3은 도 1에 따른 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치의 측면을 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치의 그립퍼를 도시한 저면사시도이다.
도 5는 도 4의 A-A선을 따라 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5의 화살표 B부분을 확대한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치의 작동을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지 스택의 컴포넌트 공급방법을 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 본 발명을 설명하는 데 참조하는 도면에 도시된 구성요소의 크기, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다. 또, 본 발명의 설명에 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이므로 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 이 용어에 대한 정의는 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 내리는 것이 마땅하겠다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치는, 복수의 컴포넌트(30)가 적층된 카트리지(10)와, 카트리지(10)에 적층된 컴포넌트(30)를 낱장단위로 진공흡착하는 그립퍼(20)를 포함할 수 있다.
카트리지(10)는 수직방향으로 적층되는 복수의 컴포넌트(30)를 지지하도록 구성되고, 컴포넌트(30)는 막전극접합체(MEA), 가스확산층 등과 같이 연료전지 스택의 단위셀을 구성하는 다양한 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면 컴포넌트(30)는 가스확산층(Gas Diffusion Layer, GDL)일 수 있다.
카트리지(10)는 상하방향으로 이동가능한 지지판(11)과, 지지판(11)을 상하방향으로 이동시키는 구동유닛(15)을 포함할 수 있다.
지지판(11)은 컴포넌트(30)의 형상에 대응하는 구조로 형성되고, 지지판(11)의 상면에는 복수의 컴포넌트(30)가 수직방향으로 적층될 수 있다.
지지판(11)의 하부에는 베이스부(16)가 배치되고, 지지판(11)은 베이스부(16)에 대해 상하방향으로 이동가능하게 설치될 수 있다.
지지판(11)의 둘레에는 복수의 가이드(12, 13)가 배치될 수 있고, 복수의 가이드(12, 13)는 지지판(11)의 좌우 양측에 대칭적으로 배치된 복수의 제1가이드(12)와, 지지판(11)의 전후 양측에 대칭적으로 배치된 복수의 제2가이드(13)로 이루어질 수 있다. 복수의 제1 및 제2 가이드(12, 13)는 베이스부(13)에서 상향으로 연장될 수 있다. 가이드(12, 13)는 컴포넌트(30)의 일부와 면접촉하도록 컴포넌트(30)와 인접한 면이 일정면적을 가진 바 형상으로 이루어질 수 있고, 이를 통해 컴포넌트(30)가 가스확산층(GDL)일 경우, 브리틀(Brittle)한 가스확산층과 가이드(12, 14)가 안정되게 면접촉함으로써 가스확산층의 손상 등을 효과적으로 방지할 수 있다.
구동유닛(15)은 지지판(11)을 상하방향으로 이동시키도록 구성될 수 있다. 예컨대, 구동유닛(15)은 구동모터, 피드스크류 등으로 이루어질 수 있다. 이러한 구동유닛(15)은 지지판(11)을 상하방향으로 이동시켜 지지판(11)의 상하 높이를 조절함으로써 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면과 그립퍼(20) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
복수의 가이드(12, 13)에는 컴포넌트(30)의 위치를 검출하는 하나 이상의 위치센서(14)가 설치될 수 있고, 위치센서(14)는 복수의 컴포넌트(30) 중에서 최상측 컴포넌트(30)의 위치를 검출할 수 있다. 위치센서(14)가 최상측 컴포넌트(30)의 위치 변화를 실시간으로 검출함에 따라 구동유닛(15)은 지지판(11)의 상하 이동을 조절함으로써 컴포넌트(30)의 수량에 상관없이 최상측 컴포넌트(30)의 상면과 그립퍼(20) 사이의 간격(S)을 일정하게 유지할 수 있다.
일 예에 따르면, 위치센서(14)는 최상측 컴포넌트(30)의 위치를 보다 정밀하게 측정할 수 있도록 수직방향으로 이격된 2개로 이루어질 수 있다.
그립퍼(20)는 그립퍼 바디(21)를 포함할 수 있고, 그립퍼 바디(21)의 저면에는 복수의 흡착공(22)이 형성될 수 있다.
그립퍼 바디(21)의 상면에는 이송로봇의 아암이 연결되는 연결부(23)가 설치될 수 있다. 이송로봇의 작동에 의해 그립퍼 바디(21)를 수직방향 및 수평방향으로 이동시킬 수 있다. 이러한 그립퍼 바디(21)의 작동관계를 살펴보면, 이송로봇에 의해 그립퍼 바디(21)를 카트리지(10)의 컴포넌트(30)와 인접하도록 하향 이동시킨 후에, 카트리지(10)에 적재된 컴포넌트(30)를 낱장단위로 진공흡착시킨다. 그 이후에, 이송로봇에 의해 컴포넌트(30)가 흡착된 그립퍼 바디(21)를 상향으로 이동시킨 후에, 수평방향으로 이동시켜 연료전지 스택 접합장비(미도시)의 특정위치에 위치시킬 수 있다.
복수의 흡착공(22)에는 진공펌프, 진공이젝터 등과 같은 진공발생원(미도시)이 연결되고, 진공발생원의 작동에 의해 진공흡입력이 발생하면 카트리지(10)에 적층된 복수의 컴포넌트(30) 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트(30)는 그립퍼 바디(21)의 흡착공(22)을 통해 그립퍼 바디(21)의 저면에 진공흡착될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 양력을 발생시켜 최상측에 위치한 컴포넌트(30)만을 상향으로 부상시킬 수 있는 양력 발생유닛(40)을 포함할 수 있다.
특히, 양력 발생유닛(40)은 최상측에 위치한 컴포넌트(30)와 그 하측에 위치한 컴포넌트(30)를 서로 분리시킨 후에 최상측에 컴포넌트(30)만을 부상시킬 수 있는 충분한 양력을 발생시키도록 구성된다.
양력 발생유닛(40)은 그립퍼 바디(21)의 저면에 형성된 복수의 공기분사구(41)와, 복수의 공기분사구(41)에 공기를 공급하는 공기공급호스(42)를 포함할 수 있다.
복수의 공기분사구(41)는 그립퍼 바디(21)의 저면과 최상측 컴포넌트(30)의 상면 사이 공간으로 공기를 일정속도(V2)로 분사하도록 구성될 수 있다. 특히, 공기분사구(41)에 의해 분사되는 공기는 그립퍼 바디(21)의 저면에서 최상측 컴포넌트(30)의 상면을 향해 하향으로 분사될 수 있다.
각 공기분사구(41)는 일정 직경(d)으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 공기분사구(41)의 직경(d)은 컴포넌트(30)의 폭(W)의 1/4 이상(d ≥ W×1/4)으로 이루어질 수 있고, 공기분사구(41)의 직경(d)이 컴포넌트(30)의 폭(W)의 1/4이하일 경우에는 양력 발생유닛(40)의 양력이 약화되어 컴포넌트(30)의 부상이 원활하게 이루어지지 못할 수도 있다.
공기공급호스(42)는 그립퍼 바디(21)의 측벽을 관통하여 복수의 공기분사부(41)에 개별적으로 접속될 수 있다. 공기공급호스(42)의 도중에는 솔레노이드밸브(미도시)가 설치되어 그 개도를 조절함으로써, 컴포넌트(30)의 중량에 따라 공기의 분사압력을 적절히 조절할 수 있다.
최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면에 복수의 공기분사구(41)에 의해 공기가 일정한 속도(V2)로 분사되는 상태에서, 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 공기 흐름상태에 대해 베르누이 방정식을 적용하면, 최상측 컴포넌트(30)의 상면 및 저면 사이의 압력차이는 아래의 [수학식 1]과 같다.
Figure pat00001
여기서, ρ는 공기밀도이며, P2는 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면에 작용하는 정압이고, V2는 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면에 흐르는 공기의 분사속도이며, P1은 최상측 컴포넌트(30)의 저면에 작용하는 정압이며, 최상측 컴포넌트(30)의 저면에는 다른 컴포넌트가 적층되어 있으므로 공기의 흐름이 없고, 이에 V1 = 0이 된다.
상술한 [수학식 1]에 의하면, 최상측 컴포넌트(30)의 압력차(△P)는 컴포넌트(30)의 상면에서 분사되는 공기의 분사속도(V2)에 의존하고, 이에 최상측에 위치한 컴포넌트(30)는 아래의 [수학식 2]와 같은 양력(Flift)을 받을 수 있다.
Figure pat00002
여기서, ρ는 공기밀도이고, A는 컴포넌트의 단면적이며, CL은 양력계수이다.
이와 같이, 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면에 분사되는 공기의 분사속도(V2)가 증가할수록 양력(Flift)이 증가할 수 있고, 특히 양력(Flift)이 최상측의 컴포넌트(30)의 무게 보다 커질 경우 최상측의 컴포넌트(30)가 그 하측의 컴포넌트에서 분리되어 상측으로 부상될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 공기분사구(41)는 도 4에 도시된 바와 같이 그립퍼 바디(21)의 저면에 홀컵(hole cup) 구조로 형성될 수 있고, 공기분사구(41)의 측면에 공기공급호스(42)의 공급단부(42a)가 수평방향으로 관통되게 설치될 수 있다.
이러한 공기분사구(41)는 회오리형(나선형)의 공기흐름을 유도하는 유도공간(41a)을 형성하도록 환형으로 형성되는 측벽(41b)을 가질 수 있다. 그리고, 공기공급호스(42)의 공급단부(42a)는 공기분사구(41)의 측벽(41b)에 수평방향으로 관통되게 설치될 수 있다. 이에 공기공급호스(42)의 단부(42a)를 통해 공급되는 공기가 공기분사구(41)의 측벽(41b)를 따라 공기가 흐름에 따라 공기분사구(41)에서 회오리형의 공기흐름이 형성되면서 분사될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공기분사구(41)의 측벽(41b)의 내면에는 나선형 홈부(미도시)가 형성될 수 있고, 이에 공기공급호스(42)의 공급단부를 통해 공급되는 공기는 공기분사구(41)의 나선형 홈부를 따라 보다 안정된 회오리형(나선형)의 공기흐름을 형성하면서 분사될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 복수의 공기분사구(41)가 회오리형의 공기흐름을 형성하면서 최상측 컴포넌트(30)의 상면에 대칭적으로 분사함으로써 공기의 분사방향이 어느 한 방향으로 치우치지 않게 함으로써 양력에 의해 최상측 컴포넌트(30)가 상향으로 부상될 때 최상측 컴포넌트(30)가 어느 한 방향으로 밀리는 쏠림현상이 효과적으로 방지될 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 복수의 공기분사구(41)는 그립퍼 바디(21)의 저면에 전후방향 및 좌우방향으로 대칭적으로 배치될 수 있고, 이를 통해 최상측 컴포넌트(30)의 상면을 향해 공기가 대칭적으로 분사될 수 있다.
특히, 복수의 공기분사구(41)는 그립퍼 바디(21)의 각 모서리에 인접하게 배치될 수 있고, 이에 공기분사구(41)들의 대칭적인 배치구조를 효과적으로 구현할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 그립퍼 바디(21)의 저면에 대칭적으로 배치된 복수의 공기분사구(41)에 의해 공기의 분사방향이 어느 한 방향으로 치우치지 않고 대칭적으로 형성될 수 있고, 이에 따라 최상측의 컴포넌트(30)가 상향으로 부상할 때 어느 특정방향으로 항력이 발생하지 않으므로 컴포넌트(30)가 수직방향으로 안정되게 정렬될 수 있고, 이를 통해 각 컴포넌트(30)가 그립퍼 바디(21)에 흡착될 때 각 멈포넌트(30)가 동일한 위치에 정위치될 수 있다.
한편, 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면과 그립퍼(20) 사이의 간격(S)은 그립퍼(20)에 의해 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 흡착을 용이하게 할 수 있을 정도로 조절됨이 바람직하다. 예컨대, 간격(S)은 2~15mm 정도로 이루어질 수 있고, 간격이 2mm이하일 경우에는 항력의 영향이 과다해질 수 있으며, 간격이 15mm이상일 경우에는 양력이 약하여 컴포넌트(30)의 부상력이 약해질 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 의하면, 카트리지(10)에 복수의 컴포넌트(30)가 적층되고, 양력발생유닛(40)의 공기부사구(41)로 공기가 일정속도(V2)로 분사되면, 베르누이 원리에 의해 복수의 컴포넌트(30) 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트(30)를 상향으로 부상시키는 양력이 발생할 수 있고, 이에 최상측 컴포넌트(30)는 그 하측에 위치한 컴포넌트(30)에서 분리되어 상향으로 부상될 수 있다.
이렇게 최상측 컴포넌트(30)만이 분리되어 부상되면 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 의해 최상측에 위치한 하나의 컴포넌트(30)만을 흡착할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 양력발생유닛(40)에 의해 적층된 복수의 컴포넌트(30) 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트(30)을 낱장 단위로 흡착할 수 있으므로, 연료전지 스택의 불량율을 최소화하여 그 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 연료전지 스택의 컴포넌트 공급방법을 도시한 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 카트리지(10)의 지지판(11)에 복수의 컴포넌트(30)를 수직방향으로 적층하고, 구동유닛(15)에 의해 지지판(11)을 상승시키고, 그립퍼(20)의 그립퍼 바디(21)를 하강시킴으로써 최상측에 위치한 컴포넌트(30)와 그립퍼(20) 사이의 간격(S)을 조절한다(S1).
양력발생유닛(40)의 공기분사구(41)에 의한 공기분사 및 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 의한 진공흡착을 실시한다(S2). 이러한 S2단계를 구체적으로 설명하면, 공기공급호스(42)를 통해 양력발생유닛(40)의 공기분사구(41)에 소정의 공기 분사압력(Ps)으로 공기를 공급함으로써 최상측에 위치한 컴포넌트(30)의 상면에 공기를 분사함과 더불어, 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 일정한 진공압력(Pv)을 인가한다. 이때, 최초의 공기 분사압력(Ps)은 양력을 생성하는 최대압력(Pmax)의 절반에 해당한다.
그런 다음 컴포넌트(30)이 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 최상단에 위치한 컴포넌트(30)가 흡착되는 여부를 판단한다(S3). 여기서, 진공압력(Pv)이 진공흡착완료압력(Pok) 보다 작거나 같으면(Pv ≤ Pok), 컴포넌트(30)가 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 흡착됨을 의미하고, 진공압력(Pv)이 진공흡착완료압력(Pok) 보다 크면(Pv > Pok), 컴포넌트(30)가 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 흡착되지 않음을 의미한다.
최초 공기 분사압력(Ps)에 의해 최상측에 위치한 컴포넌트(30)가 하측에 위치한 컴포넌트에서 분리되어 부상된 이후에, 최상측에 위치한 컴포넌트(30)가 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 흡착되면, 공기분사구(41)를 통한 공기분사를 중지하고(S4), 그 이후에 이송로봇에 의해 그립퍼(20)의 이송을 준비한다(S5).
S4 단계에서 최상측에 위치한 컴포넌트(30)가 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 흡착되지 않으면, 공기 분사압력(Ps)를 일정한 증가분 만큼(Ps×1.1)으로 증가시키고(S6), 그립퍼(20)의 흡착공(22)에 컴포넌트(30)가 흡착되는 지를 판단하는 단계(S3)를 반복한다.
이상, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 이 명세서에 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다.
10; 카트리지 11: 지지판
15: 구동유닛 20: 그립퍼
21: 그립퍼 바디 22: 흡착공
30: 컴포넌트 40: 양력발생유닛
41: 공기분사구 42: 공기공급호스

Claims (12)

  1. 연료전지 스택을 구성하는 컴포넌트를 공급하기 위한 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치로서,
    복수의 컴포넌트가 적층된 카트리지;
    상기 카트리지에 적층된 검포넌트들 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트를 진공흡착하는 그립퍼;
    상기 복수의 컴포넌트 중에서 최상측에 위치한 컴포넌트만을 부상시키도록 양력을 발생시키는 양력 발생유닛;을 포함하고,
    상기 양력 발생유닛은 상기 그립퍼의 저부에서 대칭적으로 배치되어 최상측에 위치한 컴포넌트의 상면을 향해 공기를 분사하는 복수의 공기분사구를 가지는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 그립퍼는 그립퍼 바디를 포함하고, 상기 그립퍼 바디의 저면에는 복수의 흡착공이 형성되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 공기분사구는 상기 그립퍼 바디의 저면에 대칭적으로 배치되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수의 공기분사구는 상기 그립퍼 바디의 모서리에 인접하여 대칭적으로 배치되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 공기분사구는 공기가 분사될 때 회오리형의 공기흐름을 형성하면서 분사되도록 구성되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 공기분사구는 상기 그립퍼 바디의 저면에 홀컵 구조로 형성되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 공기분사구는 회오리형의 공기흐름을 유도하는 유도공간을 형성하는 측벽을 가지는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 카트리지는 상하방향으로 이동가능한 지지판과, 상기 지지판을 상하방향으로 이동시키는 구동유닛을 포함하는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 지지판의 둘레에는 복수의 가이드가 대칭적으로 배치되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 복수의 가이드에는 컴포넌트의 위치를 검출하는 하나 이상의 위치센서가 배치되는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치.
  11. 연료전지 스택을 구성하는 컴포넌트를 공급하는 연료전지 스택 컴포넌트 공급장치으로,
    카트리지의 지지판에 복수의 컴포넌트를 수직방향으로 적층하고, 그립퍼를 하강시킴으로써 최상측에 위치한 컴포넌트와 그립퍼 사이의 간격을 조절하는 간격 조절단계;
    양력발생유닛의 공기분사구를 통해 공기를 분사함과 더불어 그립퍼의 흡착공에 의한 진공흡착을 실시하는 공기분사 및 진공흡착 실시단계; 및
    상기 공기분사 및 진공흡착 실시단계 이후에 최상측의 컴포넌트가 그립퍼의 흡착공에 흡착되면 공기 분사를 중지하는 공기 분사 중지단계;를 포함하는 연료전지 스택 컴포넌트 공급방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 공기분사 및 진공흡착 실시단계 이후에 최상측에 위치한 컴포넌트가 그립퍼의 흡착공에 흡착되지 않으면, 공기 분사압력를 일정한 증가분 만큼으로 증가시키는 연료전지 스택 컴포넌트 공급방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230140740A1 (en) * 2020-04-07 2023-05-04 Fanuc Corporation Hand system and hand

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11329305B2 (en) * 2017-05-03 2022-05-10 Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives Installation for assembling fuel cell membranes
JP6484294B2 (ja) * 2017-06-26 2019-03-13 本田技研工業株式会社 電解質膜・電極構造体の製造方法及び製造装置
DE102020202480B4 (de) * 2020-02-26 2023-10-26 Thyssenkrupp Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von Dünnschichtelementen
DE102020106045A1 (de) 2020-03-05 2021-09-09 Aumann Limbach-Oberfrohna Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Stapeln von flächenförmigen Komponenten
DE102021206205A1 (de) * 2021-06-17 2022-12-22 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelleneinheit
CN113871676B (zh) * 2021-09-14 2023-06-02 国家电投集团氢能科技发展有限公司 燃料电池的单电池组装装置
CN113913845B (zh) * 2021-10-23 2023-06-27 嘉寓氢能源科技(辽宁)有限公司 一种pem光子电解水制氢机

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0750336A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Hitachi Ltd 差動排気型真空吸着治具
JP2004193195A (ja) * 2002-12-09 2004-07-08 Shinko Electric Ind Co Ltd 搬送装置
JP4527513B2 (ja) * 2004-12-10 2010-08-18 株式会社日立製作所 燃料電池スタック積層装置
KR101827062B1 (ko) * 2015-12-07 2018-02-07 현대자동차주식회사 연료전지 스택 소재 공급 장치 및 그 공급 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230140740A1 (en) * 2020-04-07 2023-05-04 Fanuc Corporation Hand system and hand

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