KR20190106057A - 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법 - Google Patents

다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20190106057A
KR20190106057A KR1020180026984A KR20180026984A KR20190106057A KR 20190106057 A KR20190106057 A KR 20190106057A KR 1020180026984 A KR1020180026984 A KR 1020180026984A KR 20180026984 A KR20180026984 A KR 20180026984A KR 20190106057 A KR20190106057 A KR 20190106057A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
mea
cartridge
fuel cell
gdl
slipsheet
Prior art date
Application number
KR1020180026984A
Other languages
English (en)
Inventor
손경식
정림호
조상현
이남구
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아자동차주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아자동차주식회사 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to KR1020180026984A priority Critical patent/KR20190106057A/ko
Publication of KR20190106057A publication Critical patent/KR20190106057A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0096—Programme-controlled manipulators co-operating with a working support, e.g. work-table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2404—Processes or apparatus for grouping fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • Y02P70/56—

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

본 발명은 MEA와 GDL을 접합하기 위해 기존공정은 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정과 같이 3가지 단계로 나누어져 단계적으로 동작하던 것을 한 공정으로 일원화시킴으로써, 생산시간 단축 및 생산성 향상을 도모하도록 한 연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비로 종래에 사용되어 왔던 MEA 공급부(20) 및 GDL 공급부(30), 간지제거장치(40)를 하나의 다중작업장치(100)를 이용하여 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정을 수행하도록 구성되며, 상기 다중작업장치(100)는 상부에 MEA 공급부 및 정렬보정부(210)를 구비한 복합카트리지(200)와, 상기 복합카트리지(200) 하부에 설치되어 승강되는 승강수단(300)과, 상기 복합카트리지(200) 내에 공급된 소재에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치(400)와, 상기 간지제거장치(400)로부터 분리된 간지를 회수 및 포집하기 위한 간지포집장치(500)와, 상기 장치들을 제어하기 위한 제어부(600)로 구성된다.

Description

다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법{CARTRIDGE FOR MANUFACTURING FUEL CELL CAPABLE OF MULTITASKING AND METHOD FOR REMOVING SLIPSHEET ATTACHED ON FUEL CELL MATERIALS}
본 발명은 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 MEA와 GDL을 접합하기 위해 기존공정은 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정과 같이 3가지 단계로 나누어져 단계적으로 동작하던 것을 한 공정으로 일원화시킴으로써, 생산시간 단축 및 생산성 향상을 도모하도록 한 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지는 무공해 전력 공급장치로서 차세대 청정 에너지 발전 시스템 중의 하나로 각광받고 있다.
연료전지를 이용한 발전 시스템은 대형 건물의 자가발전기, 전기자동차 전원, 이동 전원(portable power supply) 등으로 이용될 수 있고, 천연 가스, 도시 가스, 나프타, 메탄올, 폐기물 가스 등 다양한 연료를 사용할 수 있는 장점이 있다.
연료전지는 근본적으로 같은 원리에 의해 작동되며, 사용되는 전해질(electrolyte)에 따라 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC), 고분자 전해질 연료전지(PEFC), 인산형 연료전지(PAFC), 알칼리 연료전지(AFC) 등으로 구분된다.
전술한 연료전지들 가운데 고분자 전해질 연료전지의 고분자 전해질막 연료전지는 고체 고분자를 전해질로 사용하기 때문에 전해질에 의한 부식이나 증발의 위험이 없으며, 단위면적당 높은 전류밀도를 얻을 수 있고, 게다가 다른 종류의 연료전지에 비해 출력 특성이 월등히 높고 작동 온도가 낮기 때문에 자동차 등에 전력을 공급하기 위한 이동용 전원 등으로서 그것의 연구가 활발히 추진되고 있다.
전술한 고분자 전해질 연료전지는 단일 전지인 경우 통상 1V 내외의 출력 전압을 가진다.
따라서, 1V보다 높은 원하는 전압을 출력하는 연료전지를 제작하기 위해서는 통상 복수 개의 단위 전지를 전기적으로 직렬 연결하기 용이한 스택 구조가 많이 이용된다.
연료전지 스택은 애노드 전극과 캐소드 전극 및 이 전극들 사이에 위치하는 고분자 전해질막으로 이루어지는 막전극집합체(MEA), 가스확산층(GDL), 가스켓 등을 포함한다.
이러한 연료전지 스택은 MEA 위에 가스 확산을 도와주는 GDL을 교대로 적층 조합한 형태로 구성된다.
더욱 상세하게는 상기와 같은 연료전지시스템은 전기에너지를 발생시키는 연료전지스택과, 연료전지스택에 연료인 수소를 공급하는 연료공급부와, 연료전지스택에 전기화학반응에 필요한 산화제인 공기 중의 산소를 공급하는 공기공급부와, 연료전지스택의 반응열을 시스템 외부로 제거하고 연료전지스택의 운전온도를 제어하는 열 및 물관리부 등으로 이루어진다.
그리고 상기 연료전지스택은 수소이온이 이동하는 전해질막을 중심으로 막의 양쪽에 전기화학반응이 일어나는 전극/촉매층이 부착된 MEA(Membrane Electrode Assembly), 반응기체들을 고르게 분포하고 발생된 전기를 전달하는 역할을 수행하는 기체확산층(Gas DiffusionLayer, GDL), 반응기체들 및 냉각수의 기밀성과 적정 체결압을 유지하기 위한 가스켓 및 체결기구, 반응기체들 및 냉각수가 이동하는 분리판 등을 포함하는 형태로 이루어진다.
보통 연료전지 차량에는 1 모듈 스택이 필요하고, 하나의 스택은 다수의 MEA 어셈블리(MEA+GDL)와 분리판, 2개 의 엔드 플레이트로 구성되며, 각각의 MEA 어셈블리에는 수소, 공기, 냉각수의 이동을 위한 통로가 가공된다.
차량용 연료전지의 양산에 대응하기 위해서 고품질의 MEA 어셈블리를 만들어 낼 수 있는 설비에 대한 연구가 많이 진행되고 있으며, 이와 관련하여 MEA와 GDL을 자동으로 접착시키고, 이와 동시에 통로를 가공할 수 있는 설비에 대한 필요성이 요구되고 있는 실정이다.
종래의 MEA 어셈블리 제조방식은 부품 공급, 타발 작업, 접합 작업을 수작업에 의존하는 방식으로서, 타발과 접합을 위해 부품 공급이 수동으로 이루어지기 때문에 프레스 가압시 안전사고의 위험이 있고, 차세대 차량 양산에 대응하기 부적합하다.
그리고 타발과 접합 공정을 따로 분리하여 진행함으로써 공정의 효율성 측면에서 불리한 점이 있다.
한편, MEA 어셈블리 제조시 부품 공급, 타발 작업, 접합 작업을 자동화 공정으로 수행하는 설비가 일부 구축되어 있기는 하지만, 이 경우도 마찬가지로 타발과 접합 공정을 분리 수행하고 있고, 이러한 공정의 분리로 인해 넓은 설비 설치 면적을 확보해야 하는 등 공정상의 불리함과 공장 레이아웃 측면에서 불리한 점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 한국 공개특허공보제 10-2009-0111898호 "연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비"가 개시되어 있다.
상기 자동화 설비는 도 1에 도시된 바와 같이, MEA의 공급을 위한 MEA 공급부(20)와, 상기 MEA 공급부의 한쪽 옆에 나란하게 배치되는 GDL 공급을 위한 GDL 공급부(30)와, 차례로 적층되는 MEA와 GDL을 고온 및 고압으로 압착하여 부품을 일체화하는 핫 프레스(50)와, 상기 MEA 공급부의 MEA와 GDL 공급부의 부품 및 핫 프레스의 접합된 부품을 이송하는 로봇(60)과, 접합된 부품을 일정한 크기로 컷팅하는 타발 프레스(도시하지 않음)로 구성되어 있다.
그리고, 상기 GDL 공급부(30) 측에는 간지를 제거하기 위한 간지 제거장치(40)가 설치되어 있다.
통상적인 단위 연료전지들의 부품은 도 1에서 도시한 바와 같이, MEA(1)와, MEA(1)의 양면에 접합되는 GDL(3)로 구성되며, MEA(1)는 전해질 막의 일면에 애노드 전극층을 형성하고, 전해질 막의 다른 일면에 캐소드 전극층을 형성하고 있다. GDL(3)은 MEA(1)의 애노드 전극층과 캐소드 전극층에 각각 접합(접착)된다.
여기서, MEA(1)는 애노드 전극층 및 캐소드 전극층을 각각 개방하며 전해질 막의 양면 가장자리 부분에 접합되는 서브 가스켓(5)을 포함하고 있다.
또한, 상기 GDL(3)에는 상기 GDL(3)를 보호하기 위한 간지가 부착되어 있다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비는 GDL(3)과 MEA(1)을 접합하기 위해 소재 공급, 간지제거, 정렬보정과 같이 3가지로 나누어져 단계적 동작하기 때문에 제작시간이 많이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로서, MEA와 GDL을 접합하기 위해 기존공정은 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정과 같이 3가지 단계로 나누어져 단계적으로 동작하던 것을 한 공정으로 일원화시킴으로써, 생산시간 단축 및 생산성 향상을 도모하도록 한 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은;
MEA의 공급을 위한 MEA 공급부와, 상기 MEA 공급부의 한쪽 옆에 나란하게 배치되는 GDL 공급을 위한 GDL 공급부와, 차례로 적층되는 MEA와 GDL을 고온 및 고압으로 압착하여 부품을 일체화하는 핫 프레스와, 상기 MEA 공급부의 MEA와 GDL 공급부의 부품 및 핫 프레스의 접합된 부품을 이송하는 로봇과, 접합된 부품을 일정한 크기로 컷팅하는 타발 프레스와, 상기 GDL에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치를 포함하며, 상기 MEA와 GDL을 자동으로 접착시키기 위한 연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비에 있어서,
상기 한 MEA 공급부 및 GDL 공급부, 간지제거장치를 하나의 다중작업장치를 이용하여 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정을 수행하도록 한 것을 특징으로 하고,
상기 다중작업장치는 상부에 MEA 공급부 및 정렬보정부를 구비한 복합카트리지;
상기 복합카트리지 하부에 설치되어 승강되는 승강수단; 및
상기 복합카트리지 내에 공급된 소재에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치; 및
상기 간지제거장치로부터 분리된 간지를 회수 및 포집하기 위한 간지포집장치; 및
상기 장치들을 제어하기 위한 제어부;를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수가 있다.
첫째, MEA와 GDL을 접합하기 위해 기존공정은 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정과 같이 3가지 작업을 위해 로봇이 각각의 작업 부위로 움직여서 작업하던 것을 본 발명 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지를 적용하여 로봇의 이동시간 없이 한곳에서 모든 작업이 이루어지기 때문에, 구조적 변경으로 인한 양산 시간이 기존보다 3분의 1로 단축할 수가 있다.
둘째, 시간당 생산되는 제품의 효율성이 크게 올라감으로써, 생산에 필요한 추가 장비를 별도로 제작 필요가 없다. 따라서 예산 절감과 부피도 크게 줄이고 작업공간 효율성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1는 종래 연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2는 통상 적인 단위 연료전지들의 부품을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지의 설치상태를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지를 나태낸 사시도이다.
도 5의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지의 작동메카니즘을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지의 동작상태를 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 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.
또한, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 도 1에도시된 바와 같이, MEA의 공급을 위한 MEA 공급부(20)와, 상기 MEA 공급부의 한쪽 옆에 나란하게 배치되는 GDL 공급을 위한 GDL 공급부(30)와, 차례로 적층되는 MEA와 GDL을 고온 및 고압으로 압착하여 부품을 일체화하는 핫 프레스(50)와, 상기 MEA 공급부의 MEA와 GDL 공급부의 부품 및 핫 프레스의 접합된 부품을 이송하는 로봇(60)과, 접합된 부품을 일정한 크기로 컷팅하는 타발 프레스와, 상기 GDL에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치(40)를 포함하며, 상기 MEA와 GDL을 자동으로 접착시키기 위한 연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비로 구성되는 것은 종래와 동일하다.
다만, 본 발명은 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 종래에 사용되어 왔던 상기 MEA 공급부(20) 및 GDL 공급부(30), 간지제거장치(40)를 사용하지 않고, 이들이 수행하던 작업을 하나의 다중작업장치(100)를 이용하여 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정을 수행하도록 한 것을 특징으로 하였다.
상기 다중작업장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상부에 MEA 공급부 및 정렬보정부(210)를 구비한 복합카트리지(200)와, 상기 복합카트리지(200) 하부에 설치되어 승강되는 승강수단(300)과, 상기 복합카트리지(200) 내에 공급된 소재에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치(400)와, 상기 간지제거장치(400)로부터 분리된 간지를 회수 및 포집하기 위한 간지포집장치(500)와, 상기 장치들을 제어하기 위한 제어부(600)로 구성된다.
상기 복합카트리지(200)는 대략 "ㄷ"형상을 가지며, 전방에 분리된 간지가 통과되는 투입구(221)가 형성되고, 내측에 빈 공간(222)이 형성된 베이스프레임(220)과, 상기 베이스프레임(220) 상에 설치되며 4개의 기둥프레임(230)에 의해 지지되는 상부프레임(240) 및 상기 승강수단(300)에 의해 승, 하강되며 소재공급 및 정렬보정하기 승강판(320)과, 상기 승강판(320)의 네모서리부와 좌우 끝단에 각각 수직으로 세워 설치되어 소재를 정렬보정하기 위한 가이드바(321)로 구성된다.
이때, 상기 상부프레임(240)도 베이스프레임(220)과 동일한 "ㄷ"형상으로 이루어진다.
상기 승강장치(300)는 전원공급에 의해 동작되는 서브모터(310)와, 상기 서브모터(310)에 의해 신축되는 로드(311) 및 상기 로드(311) 일단에 설치되는 승강판(320)으로 구성된다.
이때, 승강시키기 위해 사용되는 서브모터(310) 대신에 여러 가지 기계적인 매카니즘 장치를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 랙과 피니언 또는 이송스크류, 유압 또는 공압실린더 등을 사용할 수도 있다.
상기 승강판(320)은 상기 베이스프레임(220) 내측에 형성된 빈 공간(222) 사이에서 승강 또는 하강동작을 하며, 상부 네모서리부와 좌우 끝단에 가이드바(321)가 수직으로 돌출되게 설치되어 있다.
상기 가이드바(321)에는 위치센서가 설치되어 있어 투입되는 소재의 정렬을 보정과 동시에 가이드역할을 한다.
또한, 상기 간지제거장치(400)는 상기 복합카트리지(200)를 구성하는 상부프레임(240)의 전면 끝단에 회전가능하게 설치되며 소재 하부에 부착되어 있는 간지를 흡착하여 분리하기 위한 한 쌍으로 이루어지는 흡착판(410)과, 상기 흡착판(410)을 동작하기 위해 에어를 공급하기 위한 에어공급부(도시하지 않음)로 구성된다.
이때, 상기 흡착판(410)은 도시하지 않은 고리와 회전축에 의해 회전 가능하게 고정되어 있다.
또한, 상기 복합카트리지(200)를 구성하는 상부프레임(240)의 전방 쪽과 후방 쪽에 정렬보정용 비젼카메라(110)가 서로 대칭되게 설치되어 소재의 정렬상태를 확인할 수가 있다.
또한, 상기 간지포집장치(500)는 상기 복합카트리지(200)를 구성하는 베이스프레임(220) 전면에 형성된 투입구(221) 하부에 설치되며, 경사면을 가지는 안내판(510)과 상기 안내판(510) 하부에 형성되어 소재로부터 분리된 간지를 포집하기 위한 간지받이(520)로 구성된다.
따라서, 상기와 같이 구성되는 본 발명 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지의 작동메커니즘을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 카드리지(200)에 형성된 MEA 공급부 및 정렬보정부(210)에 소재를 투입한다.
그러면, 상기 가이드바(321) 및 정렬보정용 비젼카메라(110)가 소재의 정렬여부를 판단하여 미 정렬시 정렬을 시킨다.
다음 로봇(60)이 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 소재 상에 위치된다.
다음 로봇(60)이 소재를 흡착한다.
다음 로봇(60)에 흡착된 소재로부터 간지를 제거하기 위해 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 카트리지(200)를 흡착가능한 위치로 이동시킨다.
다음 간지를 제거하기 위한 흡착패드(410)를 작동시켜 소재에 부착된 간지를 제거한다.
상기 제거된 간지는 투입구(221)를 통해 경사면을 가지는 안내판(510)을 따라 간지를 포집하기 위한 간지받이(520)에 모이게 된다.
이때, 상기 카드리지(200)는 도 5의 (d)에 도시된 바와 같이, 원래 위치로 상승되고, 동일한 작업이 반복적으로 재생된다.
따라서, MEA와 GDL을 접합하기 위해 기존공정은 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정과 같이 3가지 작업을 위해 로봇이 각각의 작업 부위로 움직여서 작업하던 것을 본 발명 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지를 적용하여 로봇의 이동시간 없이 한곳에서 모든 작업이 이루어지기 때문에, 구조적 변경으로 인한 양산 시간을 기존보다 3분의 1로 단축할 수가 있는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
60 : 로봇 100 : 다중작업장치
110 : 정렬보정용 비젼카메라 200 : 복합카트리지
210 : MEA 공급부 및 정렬보정부 220 : 베이스프레임
221 : 투입구 230 : 기둥프레임
240 : 상부프레임 300 : 승강장치
310 : 서브모터 320 : 승강판
400 : 간지제거장치 500 : 간지포집장치
600 : 제어부

Claims (8)

  1. MEA의 공급을 위한 MEA 공급부(20)와, 상기 MEA 공급부의 한쪽 옆에 나란하게 배치되는 GDL 공급을 위한 GDL 공급부(30)와, 차례로 적층되는 MEA와 GDL을 고온 및 고압으로 압착하여 부품을 일체화하는 핫 프레스(50)와, 상기 MEA 공급부의 MEA와 GDL 공급부의 부품 및 핫 프레스의 접합된 부품을 이송하는 로봇(60)과, 접합된 부품을 일정한 크기로 컷팅하는 타발 프레스와, 상기 GDL에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치(40)를 포함하며, 상기 MEA와 GDL을 자동으로 접착시키기 위한 연료전지 스택 부품 제작용 자동화 설비에 있어서,
    상기 MEA 공급부(20) 및 GDL 공급부(30), 간지제거장치(40)를 하나의 다중작업장치(100)를 이용하여 소재공급공정, 간지제거공정, 정렬보정공정을 수행하도록 한 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다중작업장치(100)는;
    상부에 MEA 공급부 및 정렬보정부(210)를 구비한 복합카트리지(200);
    상기 복합카트리지(200) 하부에 설치되어 승강되는 승강수단(300); 및
    상기 복합카트리지(200) 내에 공급된 소재에 부착된 간지를 제거하기 위한 간지제거장치(400); 및
    상기 간지제거장치(400)로부터 분리된 간지를 회수 및 포집하기 위한 간지포집장치(500); 및
    상기 장치들을 제어하기 위한 제어부(600);를 더 포함한 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복합카트리지(200)는;
    전방에 분리된 간지가 통과되는 투입구(221)를 가지며 내측에 빈 공간(222)을 가지는 베이스프레임(220); 및
    상기 베이스프레임(220) 상에 설치되며 4개의 기둥프레임(230)에 의해 지지되는 상부프레임(240); 및
    상기 승강수단(300)에 의해 승, 하강되며 소재공급 및 정렬보정하기 승강판(320); 및
    상기 승강판의 네모서리부와 좌우 끝단에 각각 수직으로 세워설치되어 소재를 정렬보정하기 위한 가이드바(321);
    로 이루어진 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 승강장치(300)는 전원공급에 의해 동작되는 서브모터(310)와, 상기 서브모터(310)에 의해 신축되는 로드(311); 및
    상기 로드(311) 일단에 설치되는 승강판(320);
    으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 간지제거장치(400)는;
    상기 복합카트리지(200)를 구성하는 상부프레임(240)의 전면 끝단에 회전가능하게 설치되며 소재 하부에 부착되어 있는 간지를 흡착하여 분리하기 위한 한쌍으로 이루어지는 흡착판(410); 및
    상기 흡착판(410)을 동작하기 위해 에어를 공급하기 위한 에어공급부로 구성된 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 복합카트리지(200)를 구성하는 상부프레임(240)의 전방 쪽과 후방 쪽에 정렬보정용 비젼카메라(110)가 서로 대칭되게 설치된 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 간지포집장치(500)는;
    상기 복합카트리지(200)를 구성하는 베이스프레임(220) 전면에 형성된 투입구(221) 하부에 설치되며, 경사면을 가지는 안내판(510)과;
    상기 안내판(510) 하부에 형성되어 소재로부터 분리된 간지를 포집하기 위한 간지받이(520); 로 구성된 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지.
  8. 카드리지에 형성된 MEA 공급부 및 정렬보정부에 소재를 투입하는 단계;
    상기 MEA 공급부 및 정렬보정부에 투입된 소재를 가이드바 및 정렬보정용 비젼카메라가 소재의 정렬여부를 판단하여 미 정렬시 정렬을 시키는 단계;
    다음 로봇을 소재 상에 위치시키는 단계;
    다음 로봇이 소재를 흡착하는 단계;
    다음 로봇에 흡착된 소재로부터 간지를 제거하기 위해 카트리지를 흡착패드 쪽으로 이동시키는 단계;
    다음 간지를 제거하기 위한 흡착패드를 작동시켜 소재에 부착된 간지를 제거하는 단계;
    상기 제거된 간지는 간지를 포집하기 위한 간지받이에 모이게 되고, 상기 카드리지는 원래 위치로 상승 되어, 동일한 작업이 반복적으로 재생되도록 한 것을 특징으로 하는 다중작업이 가능한 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법.
KR1020180026984A 2018-03-07 2018-03-07 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법 KR20190106057A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180026984A KR20190106057A (ko) 2018-03-07 2018-03-07 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180026984A KR20190106057A (ko) 2018-03-07 2018-03-07 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190106057A true KR20190106057A (ko) 2019-09-18

Family

ID=68071353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180026984A KR20190106057A (ko) 2018-03-07 2018-03-07 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190106057A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100957368B1 (ko) 연료전지용 ｍｅａ 소재 자동 타발 및 접합 설비
US6756146B2 (en) Apparatus and method for automatically stacking fuel cell material layers
US7569081B2 (en) Method for converting a fuel cell membrane web to precisely positioned membrane sheets
US7946329B2 (en) Automated system for manufacturing part of fuel cell stack
KR100931129B1 (ko) 연료전지스택 조립기용 로터리 테이블 유니트
JP4662716B2 (ja) 接合用取付具から燃料電池アセンブリを分離する装置および方法
KR100986484B1 (ko) 연료전지 스택 자동 적층 장치 및 방법
KR101371496B1 (ko) 연료전지 스택 부품 제조 장치
US10787747B2 (en) Electrolytic cell for generating hydrogen
KR20190106057A (ko) 다중작업이 가능한 연료전지제작용 카트리지 및 연료전지 소재에 부착된 간지제거방법
KR101144349B1 (ko) 연료전지 셀 적층장치
JP4262510B2 (ja) 燃料電池スタックの組立方法および組立装置
KR101836604B1 (ko) 연료전지용 스택의 소재 접합 장치
KR101628681B1 (ko) 연료전지 결합장치 및 이를 이용한 연료전지 결합방법
JP6221680B2 (ja) 燃料電池の製造方法
CN113078333A (zh) 一种燃料电池单元的制造方法
KR100957370B1 (ko) 엠이에이 자동조립장치 및 방법
CN100359731C (zh) 直接甲醇燃料电池及其双极板基板的制作方法
KR101171609B1 (ko) 고체 산화물 연료전지의 적층방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application