KR20200063094A - Welding apparatus of separator for fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 연료전지 스택용 분리판 용접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다공체와 캐소드를 용접을 통해 접합하여 분리판 제작의 자동화 및 대량 생산을 구현할 수 있는 연료전지 스택용 분리판 용접장치에 관한 것이다. The present invention relates to a separator plate welding apparatus for a fuel cell stack, and more particularly, to a separator for welding a fuel cell stack capable of realizing automation and mass production of a separator by bonding a porous body and a cathode through welding. will be.
일반적으로, 연료전지용 분리판은 애노드 가스(Anode Gas), 캐소드 가스(Cathode Gas)와 냉각수를 분리하기 위해서 사용되며, 조합은 캐소드 바이폴러 플레이트(Cathode Bipolar plate, 이하, '캐소드'라 함)와 애노드 바이폴러 플레이트(Anode Bipolar plate, 이하, '애노드'라 함)와 다공체로 구성된다. In general, a separator plate for a fuel cell is used to separate anode gas, cathode gas and coolant, and the combination is a cathode bipolar plate (hereinafter referred to as a'cathode'). It consists of an anode bipolar plate (hereinafter referred to as an'anode') and a porous body.
상기한 구성들의 조합시에 밀봉(Sealing)이 필요한 부위는 가스켓(Gasket)이나 용접기술이 적용이 되며, 여기에 사용되는 것이 주로 레이저 용접이다.Gaskets or welding techniques are applied to the parts requiring sealing in combination of the above configurations, and laser welding is mainly used here.
레이저 용접은 박판형 연료전지 분리판에 적용 시 타 용접보다 입열량이 적어 변형량을 최소화시킬 수 있다. 여기서 레이저 용접은 유체의 실링 목적으로 사용되며, 반응면적 부위의 레이저 용접은 밀착성을 향상시키고 내부 접촉저항을 저감시키는 효과를 지닌다.When applied to a thin-plate fuel cell separator, laser welding can minimize deformation due to less heat input than other welding. Here, laser welding is used for sealing the fluid, and laser welding of a reaction area has an effect of improving adhesion and reducing internal contact resistance.
그런데, 종래의 연료전지 스택용 분리판 용접장치는 다공체와 캐소드가 각각 독립된 부품으로 제공되므로 용접을 위한 정렬 지그에 정확하게 배열하는 것이 어려워 정밀한 정렬이 쉽지 않은 문제점이 있었다. However, the conventional separator for welding a fuel cell stack has a problem in that it is difficult to accurately align the alignment jig for welding because the porous body and the cathode are provided as separate parts, respectively.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 다공체와 캐소드로 이루어진 이종소재의 분리판 부품을 정 위치에 정렬한 상태에서 일련의 용접 공정을 보다 연속적으로 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 연료전지 스택용 분리판 용접장치를 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to continuously perform a series of welding processes in a state in which the separators of different materials made of a porous body and a cathode are aligned in place. It is to provide a separator plate welding device for a fuel cell stack that can be performed quickly and easily.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 로딩 카트리지로부터 간지와, 다공체 및 캐소드로 이루어진 분리판을 선택적으로 취출하여 분리한 상태에서, 상기 분리판을 일련의 공정을 따라 연속적으로 이송되도록 상기 분리판을 로딩 영역으로 유도하기 위한 분리판 로딩부; 상기 분리판 로딩부에서 선택된 상기 다공체 및 캐소드로 이루어진 분리판을 흡착하여 이송시키기 위한 분리판 이송장치; 상기 분리판 이송장치에 의해 이송된 다공체 및 캐소드를 정렬하여 결합 상태를 유지하기 위한 분리판 정렬지그부; 상기 분리판 정렬지그부에서 결합된 분리판의 복수의 용접 부위를 용접하기 위해 복수의 용접팁이 상부 및 하부에 각각 서로 마주보도록 형성되는 상부 용접프레임과 하부 용접프레임을 포함하는 분리판 용접부; 상기 분리판 용접부에서 용접된 분리판의 촬영된 촬영 영상을 스캔하여 상기 분리판의 스캔 데이터로부터 상기 분리판의 용접 상태 및 다공체 및 캐소드의 정렬 상태를 검사하기 위한 외관검사부; 및, 상기 외관검사부에서 검사 완료된 상기 분리판을 언로딩 영역으로 유도하고, 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 분리시키는 분리판 언로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치를 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention, in the state of selectively taking out and separating the separator made of a separator, a porous body and a cathode from a loading cartridge, the separator is continuously transferred along a series of processes Separation plate loading section for guiding the plate to the loading area; A separator transporting device for adsorbing and transporting the separator made of the porous body and the cathode selected from the separator loading part; A separation plate alignment jig unit for aligning the porous body and the cathode conveyed by the separation plate transfer device to maintain a coupled state; A separating plate welding part including an upper welding frame and a lower welding frame in which a plurality of welding tips are formed to face each other on the upper and lower portions in order to weld a plurality of welding portions of the separating plates joined by the separation plate alignment jig portion; An appearance inspection unit for scanning a photographed image of the separation plate welded at the separation plate welding part and inspecting the welding state of the separation plate and the alignment state of the porous body and the cathode from the scan data of the separation plate; And a separating plate unloading part for guiding the separating plate, which has been inspected by the external inspection part, to an unloading area, and separating by separating a normal separating plate and a bad separating plate. Provides
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 로딩부는, 복수의 층구조를 갖는 프레임 구조체로서, 컨베이어를 따라 상기 로딩 카트리지가 이송되어 정지한 상태에서, 상방으로 상기 간지와, 다공체 및 캐소드의 분리판을 1매씩 이송시키기 위해 독립적으로 승강 동작을 수행하는 승강장치; 상기 승강장치에 의해 이송된 간지를 흡착하여 간지회수 카트리지로 회수하기 위한 간지 이송부; 및, 상기 로딩 카트리지의 상방에서, 상기 로딩 카트리지 내부를 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 통해 상기 분리판과 상기 간지를 판별하도록 하는 영상판별부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the separating plate loading part is a frame structure having a plurality of layer structures, and the loading cartridge is transported and stopped along a conveyor, and the separator plate of the interstitial body, porous body, and cathode upwards. A lifting device that independently performs a lifting operation to transfer the sheets one by one; An icebreaker transfer unit for adsorbing the icebreaker conveyed by the lifting device and recovering it with an icebreaker recovery cartridge; And an image discrimination unit configured to scan the inside of the loading cartridge as an image from the upper side of the loading cartridge to discriminate the separator and the separator through scan data.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 간지 이송부는, 상기 간지를 흡착하기 위한 흡착부; According to an embodiment of the present invention, the separator transfer unit, the adsorption unit for adsorbing the separator;
상기 흡착부를 지지하는 지지대; 및, 상기 지지대가 지지된 상태로 로딩 영역과 회수 카트리지 사이를 왕복 이송하는 이송체를 포함한다.A support for supporting the adsorption unit; And a transport body that reciprocates between the loading area and the recovery cartridge while the support is supported.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 이송장치는, 상기 분리판의 이송방향으로 길게 형성된 가이드 레일; 상기 가이드 레일을 따라 이송되며 상기 승강장치의 베이스면에 배치된 로딩 카트리지 내에 보관되는 각각의 다공체와 캐소드를 동시에 흡착하는 복수의 흡착부; 및, 상기 가이드 레일이 승강 이동 가능하도록 Z축방향으로 수직가이드가 형성된 승강 이송부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the separation plate transfer device, a guide rail formed long in the transfer direction of the separation plate; A plurality of adsorption units transported along the guide rail and simultaneously adsorbing each porous body and cathode stored in a loading cartridge disposed on a base surface of the lifting device; And, it includes a vertical transfer guide is formed in the Z-axis direction to move the guide rail to move up and down.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 정렬지그부는, 중앙에 다공체를 안착하기 위한 오목한 형상의 다공체 안착홈과, 상기 다공체 안착홈과 단차지게 형성되며 상기 다공체 안착홈보다 넓은 면적을 가지는 캐소드 안착부와, 전후방향으로 관통되어 캐소드의 전후면을 정렬시키기 위한 캐소드 정렬홀이 형성된 지그 하판; 상기 지그 하판에 대해 힌지를 통해 회전 가능하게 형성되어 지그 하판 위에 밀착하도록 형성된 지그 상판; 및, 상기 지그 하판에 수용되는 다공체와 캐소드를 정렬하기 위한 복수의 정렬부재를 가지는 정렬부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the separation plate alignment jig portion, the porous seating groove of the concave shape for seating the porous body in the center, and is formed to be stepped with the porous seating groove, the cathode seating having a larger area than the porous seating groove A jig lower plate penetrated in the front and rear directions and formed with a cathode alignment hole for aligning front and rear surfaces of the cathode; A jig top plate rotatably formed with respect to the jig bottom plate and formed to be in close contact with the jig bottom plate; And an alignment unit having a plurality of alignment members for aligning the cathode and the porous body accommodated in the jig lower plate.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 정렬부는, 상기 다공체 정렬홈에 진입 또는 진출하면서 다공체를 정렬하기 위한 제1정렬부재; 상기 지그 하판에 대해 교차하는 방향으로 진입 또는 진출하면서 캐소드의 측면을 가압하여 지그 하판 위에서 캐소드의 측면을 정렬하기 위한 제2정렬부재; 및, 상기 지그 하판의 상기 캐소드 정렬홀에 수직으로 삽입되어 캐소드의 선단부와 후단부를 가압하여 지그 하판 위에 캐소드의 전후면을 정렬하기 위한 제3정렬부재를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the alignment unit, the first alignment member for aligning the porous body while entering or exiting the porous body alignment groove; A second alignment member for aligning the side surfaces of the cathode on the jig bottom plate by pressing the side surfaces of the cathode while entering or exiting in a direction crossing the jig bottom plate; And a third alignment member that is vertically inserted into the cathode alignment hole of the jig bottom plate and presses the front and rear ends of the cathode to align the front and rear surfaces of the cathode on the bottom of the jig.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 지그 상판에는 분리판 용접부와 정렬부에 의해 간섭되지 않도록 전후면과 측면에 복수의 절개부가 형성된다. According to an embodiment of the present invention, a plurality of incisions are formed on the front and rear surfaces and side surfaces of the jig top plate so as not to interfere with the separation plate welding portion and the alignment portion.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 분리판 용접부의 상,하부 용접프레임에는, 고정프레임; 상기 용접팁을 지지하는 상,하부 홀더; 상기 상,하부 홀더를 지지하는 지지대; 및, 상기 고정프레임과, 상,하부 홀더 사이에 설치되어 상기 용접팁이 분리판의 용접 부위에 탄성적으로 밀착되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the upper and lower welding frame of the separation plate welding portion, a fixed frame; Upper and lower holders supporting the welding tip; A support for supporting the upper and lower holders; And an elastic member installed between the fixed frame and the upper and lower holders to provide elastic force such that the welding tip elastically adheres to the welding portion of the separation plate.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 탄성부재는 상기 고정프레임과 상기 상,하부 홀더 사이에 관통하여 고정 설치되는 가이드봉; 및, 상기 가이드봉에 삽입되는 압축스프링으로 이루어진다. According to an embodiment of the present invention, the elastic member is guide rod which is fixedly installed between the fixed frame and the upper and lower holders; And a compression spring inserted into the guide rod.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 외관검사부는, 상기 분리판 이송장치에 의해 분리판이 이송되어 안착되는 분리판 안착부; 상기 분리판 안착부에 안착된 분리판을 이송하기 위한 가이드 레일이 설치된 분리판 이송부; 및, 상기 분리판 이송부에 설치되며, 중앙에 투명한 글라스가 설치되는 투명부를 구비한 상부지그와 하부지그로 이루어져 상기 상,하부지그의 투명부 사이에 분리판이 안착된 상태에서 상기 카메라에 의해 스캔되는 스캔 구간을 정밀 이송하는 이송지그를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the appearance inspection unit, the separation plate seating portion is a separation plate is transferred and seated by the separation plate transfer device; A separation plate transfer unit having a guide rail installed to transfer the separation plate mounted on the separation plate mounting portion; And, the scan section is installed by the separation plate transfer portion, the upper portion and the lower jig having a transparent portion in which a transparent glass is installed in the center, the scanning section scanned by the camera while the separation plate is seated between the transparent portion of the upper and lower jig It includes a transfer jig to precisely feed.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 외관검사부는, 분리판의 영상을 연속적으로 촬영하는 촬영장치; 및, 상기 촬영장치의 트리거신호에 의거하여 조명을 반복적으로 온/오프하는 조명장치;를 포함하며, 상기 촬영장치의 촬영 영상을 스캔한 스캔 이미지데이터와 이미 설정된 이미지데이터를 비교하되, 스캔 이미지데이터의 음영을 판단하여 가스켓을 포함한 분리판의 외관 상태를 검출하여 불량 여부를 판단한다. According to an embodiment of the present invention, the appearance inspection unit, a photographing apparatus for continuously photographing the image of the separation plate; And a lighting device that repeatedly turns on/off the lighting based on the trigger signal of the recording device, and compares the scanned image data scanned with the captured image of the recording device with image data that has already been set, and scan image data. It is determined whether the defect is by detecting the appearance of the separation plate including the gasket by determining the shade of.
전술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치에 의하면, 이종소재의 분리판 부품을 정 위치에 정렬한 상태에서 일련의 용접 공정을 보다 연속적으로 신속하고 용이하게 수행함으로써, 스폿 용접을 위한 정렬도를 향상시킬 수 있다. According to the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention having the above-described configuration, by performing a series of welding processes more rapidly and easily in a state in which the separation parts of different materials are aligned in place, The degree of alignment for spot welding can be improved.
또한, 용접 공정 시, 용접팁의 용접 부위에 대한 접촉 불량을 방지하여 용접 불량을 예방할 수 있는 효과가 있다. In addition, during the welding process, there is an effect that can prevent welding defects by preventing the contact failure of the welding tip to the welding site.
도 1은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 로딩부를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 로딩부를 나타내는 측면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 이송장치를 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 정렬지그부를 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 정렬지그부 및 분리판 용접부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 용접부를 나타내는 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 용접부를 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 용접부의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 스폿용접건의 팁 정렬상태 검사부의 단면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 외관검사부를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 검사장치의 외관검사부의 촬영장치 및 조명장치의 제어신호 구조를 나타내는 도면이다.
도 13은 도 12의 촬영장치에 의해 촬영된 영상의 분리 및 결합상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 언로딩부를 나타내는 사시도이다.
도 15은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 언로딩부를 나타내는 측면도이다.1 is a view showing a separator plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
2 is a perspective view showing a separation plate loading part of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
3 is a side view showing a separator loading portion of the separator welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
Figure 4 is a front view showing a separation plate transfer device of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
5 is a plan view showing a separation plate alignment jig portion of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
6 is a perspective view showing a separation plate alignment jig portion and a separation plate welding portion of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
7 is a front view showing a separation plate welding part of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
8 is a side view showing a separation plate welding part of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
9 is a perspective view showing the configuration of a separator welding portion of the separator welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
10 is a cross-sectional view of the tip alignment state inspection unit of the spot welding gun of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
11 is a cross-sectional view showing an external appearance inspection part of a separator welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
12 is a view showing a control signal structure of the photographing apparatus and the lighting apparatus of the external inspection unit of the separation plate inspection apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
FIG. 13 is a view showing separation and combination of images captured by the imaging device of FIG. 12.
14 is a perspective view showing a separation plate unloading part of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
15 is a side view showing a separation plate unloading part of the separation plate welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. The present invention can be applied to various changes and can have various forms, and the embodiments are described in detail in the text. However, it is not intended to limit the present invention to a specific disclosure form, it should be understood to include all modifications, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from other components. The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 연료전지 스택용 용접장치는, 분리판 로딩부(100), 분리판 이송장치(200), 분리판 정렬지그부(300), 분리판 용접부(400), 외관검사부(500), 분리판 언로딩부(600)를 포함하며, 자동화된 일련의 공정을 따라 분리판이 분리판 로딩부(100)에서 분리판 언로딩부(600)까지 연속적으로 이송되면서 분리판의 다공체 및 캐소드의 스폿용접 상태 및 분리판의 정렬 상태를 검사하여 분리판의 불량을 검사하게 되는 것이다. As shown in Figure 1, the welding device for a fuel cell stack according to the present invention, the separation
일반적으로, 분리판은 우수한 전기전도성 및 열전도성 등의 특성을 갖는 금속 분리판이 사용될 수 있다. 상기 분리판의 모재로는 스테인리스 스틸, 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 니켈 합금 등에서 선택된 하나를 채택할 수 있다. In general, the separator may be a metal separator having excellent electrical conductivity and thermal conductivity properties. As the base material of the separator, one selected from stainless steel, titanium alloy, aluminum alloy, and nickel alloy may be adopted.
특히 금속 분리판은, 모재의 표면에 전이금속 또는 탄소재질의 코팅층이 형성되어 모재의 부족한 내식성 및 전기전도성이 보완될 수 있다. 특히 모재의 표면에 금, 백금, 루테늄 및 이리듐 중 적어도 하나를 포함하는 나노파티클(nanoparticle)로 형성된 불연속 코팅층이 형성되고, 불연속 코팅층이 형성되지 않은 부분에 산화막이 형성되는 것이 내식성 및 전기전도성 측면에서 바람직하다. Particularly, the metal separator may be formed with a coating layer of a transition metal or carbon material on the surface of the base material, thereby compensating for insufficient corrosion resistance and electrical conductivity of the base material. In particular, a discontinuous coating layer formed of nanoparticles including at least one of gold, platinum, ruthenium, and iridium is formed on the surface of the base material, and an oxide film is formed on a portion where the discontinuous coating layer is not formed in terms of corrosion resistance and electrical conductivity. desirable.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 에 도시한 바와 같이, 상기 분리판 로딩부(100)는, 검사하고자 하는 분리판이 정해진 개수로 적재된 카트리지(이하, '로딩 카트리지'라 함)로부터 분리판을 용접 영역으로 이송시키기 위해 분리판(다공체와 캐소드)과 간지를 분리하기 위한 장치로서, 상기 다공체와 캐소드들이 각각 적층된 2개의 로딩 카트리지(11,12)가 컨베이어(710)를 따라 분리판 로딩부(100)의 프레임 내로 공급된다.2 and 3, as shown in the separation
상기 로딩 카트리지(11,12)에는 각각 여러 장의 다공체와 캐소드를 적층 하여 보관하게 되는데, 다른 다공체와 캐소드가 서로 협착되지 않도록 하기 위하여 각각의 다공체와 캐소드 사이에 간지를 교대로 배치한 상태로 보관하게 된다. In the loading cartridges 11 and 12, a plurality of porous bodies and cathodes are stacked and stored, respectively. In order to prevent the other porous bodies and the cathodes from interfering with each other, the separators are alternately disposed between the porous bodies and the cathodes. do.
한편, 분리판 로딩부(100)는 상층부(101)와 하층부(102)로 분리된 복수의 층구조를 갖는 프레임 구조체로서, 상기 하층부(102)에는 한 쌍의 로딩 카트리지(11,12)를 이송시키기 위한 한 쌍의 컨베이어(710)가 설치되며 상기 컨베이어(710)를 따라 이송된 로딩 카트리지(11,12)로부터 분리판의 다공체와 캐소드를 각각 1매씩 상층부로 이송시키기 위해 독립적으로 승강 동작을 수행하는 볼 스크류 등의 승강장치(110)가 설치된다. 상기 로딩 카트리지(11,12)는 승강장치(100)에 의해 분리판의 다공체와 캐소드가 직접적으로 상승 가능하도록 바닥면이 관통 형성되는 것은 당연하다. On the other hand, the separating
또한, 상기 상층부(101)에는 상층부(101)를 따라 왕복 이동하면서, 승강장치(110)를 통해 상층부(101)의 로딩 영역으로 이송된 로딩 카트리지(11,12) 내의 분리판 위에 적층된 간지를 흡착하여 간지회수 카트리지(13,14)로 회수 가능한 간지 이송부(120)가 설치된다.In addition, the
상기 간지 이송부(120)는 간지를 흡착하기 위한 흡착부(121)와, 상기 흡착부(121)를 지지하는 지지대(122)와, 상기 지지대(122)가 지지된 상태로 로딩 카트리지(11,12)와 간지회수 카트리지(13,14) 사이를 Y축방향으로 왕복 이송하는 이송체(123)를 포함한다. The
상기 분리판 로딩부(100)의 하층부(102)에 설치된 컨베이어(710)는, 외부로부터 이송된 로딩 카트리지(11,12)를 프레임 내의 Y축 방향으로 직선 이동시켜 승강장치(110)의 베이스면에 로딩 카트리지(11,12)가 배치되도록 하고, 상기 분리판 이송장치(200)는 X축 방향을 따라 직선 왕복 이동하면서 로딩 카트리지(11,12) 내에서 다공체와 캐소드를 각각 흡착하여 분리판 정렬지그부(300)로 이송시킨다. The
상기 승강장치(110)의 베이스면 외측에는 로딩 카트리지(11,12)가 승강장치(110)의 베이스면에 도달하여 정지할 경우 로딩 카트리지(11,12)를 감지하는 감지장치(미도시)와, 상기 로딩 카트리지(11,12)를 정위치에 정렬하는 정렬장치(미도시)가 설치된다. A sensing device (not shown) that detects the loading cartridges 11 and 12 when the loading cartridges 11 and 12 reach the base surface of the
상기 컨베이어(700)를 따라 로딩 카트리지(11,12)가 상기 승강장치(110)의 베이스면에 도달하게 되면 로딩 카트리지(11,12)를 감지하는 상기 감지장치에서 감지된 신호를 전송받은 제어수단(미도시)이 상기 승강장치(110)를 제어하게 되며, 상기 승강장치(110)는 모터 구동을 통해 로딩 카트리지(11,12) 내에 적층된 분리판의 다공체와 캐소드를 1매씩 상층부(101)로 승강 이동시키게 된다. When the loading cartridge (11,12) along the conveyor (700) reaches the base surface of the elevating device (110), the control means receives the signal detected by the sensing device for detecting the loading cartridge (11,12). (Not shown) is to control the
본 발명에서, 상기 승강장치(110)는 모터 구동을 통해 로딩 카트리지(11,12) 내의 다공체와 캐소드를 독립적으로 승강 이동시키는 것으로 기재되어 있으나, 반드시 이에 한정되지 않으며, 여기서 언급한 볼 스크류 이외의 액추에이터 등의 다양한 구동수단을 채택할 수 있다.In the present invention, the
상기 승강장치(110)를 통해 하층부(102)에서 상층부(101)로 로딩 카트리지(11,12) 내에 적층된 분리판의 다공체와 캐소드를 각각 1매씩 상승 이동시키게 되면, 상기 승강장치(110) 상에 위치한 촬영장치로 이루어진 영상판별부(130)가 로딩 카트리지(11,12) 내부를 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 제어수단에 전송하면 제어수단은 분리판(다공체, 캐소드)과 간지를 판별하게 된다. When the porous body and the cathode of the separating plates stacked in the loading cartridges 11 and 12 are moved upwardly from the
도 2 및 도 3의 영상판별부(130)에 의해 판별한 판별물이 분리판이 아닌 간지로 감지될 경우 제어수단은 간지 이송부(120)의 흡착부(121)에 간지를 흡착시켜 분리하도록 제어하게 된다. 반대로, 판별한 판별물이 간지가 아닌 분리판의 다공체와 캐소드로 각각 감지될 경우에는 제어수단은 분리판 이송장치(200)에 제어신호를 전송하게 된다. When the discriminant determined by the
상기 제어수단으로부터 제어신호를 전송받은 분리판 이송장치(200)는 로딩 카트리지(11,12) 내에 적층되어 있는 각각의 다공체와 캐소드를 분리판 정렬지그부(300)로 이송시키게 된다. The separation
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 분리판 이송장치(200)는 상기 분리판 로딩부(100)의 승강장치(110)의 베이스면에 배치된 로딩 카트리지(11,12) 내에 보관된 각각의 다공체와 캐소드를 동시에 흡착하여 Z축 방향 및 X축 방향으로 이동시키게 된다. 이때, 상기 분리판 이송장치(200)에는 다공체와 캐소드를 흡착하기 위한 복수의 흡착부(210)가 구비된다. As shown in FIG. 4, the separation
상기 분리판 이송장치(200)는 각각 분리판 로딩부(100)의 로딩 카트리지(11,12)와 분리판 정렬지그부(300) 사이를 교대로 왕복 이동하면서 흡착부(210)에 의해 로딩 카트리지(11,12)에 위치하는 각각의 다공체와 캐소드를 하나의 분리판 정렬지그부(300)에 이송하게 된다.The separation
여기서, 상기 로딩 카트리지(11,12)는 분리판 로딩부(100)로 진입한 상태에서 분리판 이송장치(200)에 의해 다공체와 캐소드가 선택적으로 취출되는 카트리지로서, 상기 로딩 카트리지(11,12)에 각각 적층되어 있는 다공체와 캐소드는 용접 공정으로 공급되기에 앞서 다공체와 캐소드가 정렬되어 결합 상태를 유지하도록 하는 분리판 정렬지그부(300)로 투입된다. Here, the loading cartridges 11 and 12 are cartridges in which a porous body and a cathode are selectively taken out by the separation
한편, 상기 간지회수 카트리지(13,14)는 상기 로딩 카트리지(11,12)에 적층된 간지를 상기 간지 이송부(120)를 통해 회수하여 보관하기 위한 카트리지이다. On the other hand, the
상기 분리판 이송장치(200)의 가이드 레일(220)이 Z축방향으로 승강 이동 가능하도록 승강 이송부(230)가 구비된다. 예컨대, 상기 흡착부(210)가 가이드 레일(220)을 따라 분리판 로딩부(100)로 이동하여, 가이드 레일(220)의 높이보다 낮은 위치에 자리한 분리판의 다공체와 캐소드를 각각 흡착할 수 있도록 승강 이송부(230)는 가이드 레일(220)을 Z축방향으로 승강 이동시킨다. 즉, 가이드 레일(220)에는 흡착부(210)가 동시에 X축방향으로 직선 이동이 가능한 동시에 승강 이송부(230)의 수직가이드(231)를 따라 Z축방향으로 승강 가능하게 되는 것이다. 여기서, 가이드 레일(220)은 LM 가이드일 수 있다. The
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 분리판 정렬지그부(300)는 상기 분리판 로딩부(100)와 분리판 용접부(400) 사이에 설치되어 분리판 이송장치(200)에 의해 이송된 상기 다공체와 캐소드가 차례대로 적층된다. 상기 다공체와 캐소드가 가이드 레일(220)의 X축방향의 이송 동작이 정지된 상태에서 승강 이송부(230)에 의해 Z축방향으로 승강 이동한 상태에서 상기 분리판 정렬지그부(300)는 각각 다공체와 캐소드를 흡착한 분리판 이송장치(200)의 흡착부(210) 사이를 왕복 이동하면서 각각의 다공체와 캐소드가 차례로 적층되도록 한다.As shown in FIG. 5, the separation plate
상기 분리판 정렬지그부(300)는 지그 하판(310), 지그 상판(320), 및 정렬부(330)를 포함한다.The separation plate
도 5에 도시한 바와 같이, 상기 지그 하판(310)에는 다공체를 안착하기 위한 다공체 안착홈(311)이 구비된다. 상기 다공체 안착홈(311)은 지그 하판(310)의 중앙에 다공체를 안착하기 위한 오목한 홈의 형상으로 마련된다. As shown in Figure 5, the jig
상기 다공체 안착홈(311)은 다공체와 실질적으로 동일한 면적을 가질 수 있으며, 그 두께는 다공체와 동일하거나, 또는 다공체의 두께보다 낮은 높이로 설계될 수 있다. 이에 따라, 다공체는 다공체 안착홈 내에 안정적으로 적층될 수 있다. 특히 다공체는 분리판의 채널 영역과 대응되는 면적을 갖는 것이 바람직하다. The
이러한 분리판 정렬지그부(300)는 금속 재질이 이용될 수 있으며, 금속 재질 중에서도 SUS 재질을 이용하는 것이 바람직하다.A metal material may be used for the separation plate
또한, 상기 지그 하판(310)은 상기 다공체 안착홈(311)과 단차지게 형성된 캐소드 안착부(312)가 형성된다. 상기 캐소드 안착부(312)는 상기 다공체 안착홈(311)보다 넓은 면적으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the jig
상기 지그 하판(310)의 외측에는 후술하는 제1정렬부재(331)가 진입 또는 진출하면서 다공체를 정렬할 수 있도록 복수의 다공체 정렬홈(313)이 형성된다. A plurality of porous
또한, 상기 지그 하판(310)의 전후방향에는 후술하는 제3정렬부재(333)가 관통 삽입되어 전후방향으로 캐소드를 정렬시킬 수 있도록 하는 캐소드 정렬홀(314)이 형성되어 있다. In addition, a
상기 정렬부(330)는 상기 다공체를 정렬하기 위한 제1정렬부재(331)와, 캐소드를 정렬하기 위한 제2정렬부재(332) 및 제3정렬부재(미도시)로 이루어진다. The
상기 제1정렬부재(331)는 지그 하판(310)의 길이방향에 대해 경사진 방향으로 형성된 다공체 정렬홈(313)을 진입 또는 진출하면서 다공체의 측면을 가압하여 다공체를 다공체 안착홈(311)에 정렬된 상태로 삽입시키게 된다. 상기 제1정렬부재(331)의 단부는 지그 하판(310)의 측면에 대해 평행하게 형성된다.The
또한, 상기 제2정렬부재(332)는 지그 하판(310)에 대해 교차하는 방향으로 진입 또는 진출하면서 캐소드의 측면을 가압하여 지그 하판(310) 위에 캐소드의 측면이 정렬될 수 있도록 한다. In addition, the
상기 제3정렬부재는 상기 분리판 이송장치(200)의 전후방향에 설치되어 지그 하판(310)의 캐소드 정렬홀(314)에 수직으로 삽입되어 캐소드의 선단부와 후단부를 가압하여 지그 하판(310) 위에 적층되는 캐소드의 전후면이 정렬될 수 있도록 한다. The third alignment member is installed in the front-rear direction of the separation
상기 지그 상판(320)은 지그 하판(310)에 대해 힌지(321)를 통해 회전 가능하게 형성되어 지그 하판(310) 위에 밀착하여 양호한 접촉을 보장할 수 있도록 형성된다. The jig
상기 지그 상판(320)은 정렬부(330)나 분리판 용접부(400)에 의해 간섭되지 않도록 전후면과 측면에 복수의 절개부(322~324)가 형성된다. 상기 절개부(322~324)는 상기 다공체 정렬홈(313)과 캐소드 정렬홀(314)에 대응하는 부분과, 분리판 용접부(400)의 스폿 용접 부위에 해당한다. The jig
상기 분리판 정렬지그부(300)는 지그 하판(310) 및 지그 상판(320)이 다공체 및 캐소드의 정렬시에는 상호 이격되어 분리된 상태를 유지하게 되고, 다공체 및 캐소드의 정렬이 완료된 후에는 지그 상판(320)이 지그 하판(310) 방향으로 힌지(321)에 의해 회전하는 것에 의해 상호 밀착 가능하게 된다.The separation plate
상기 지그 하판(310) 및 지그 상판(320) 간의 밀착이 이루어진 후에는, 지그 하판(310) 및 지그 상판(320) 간의 밀착에 의해 일정한 압력으로 압착되는 다공체 및 캐소드에 대하여 스폿 용접을 실시하게 된다.After adhesion between the
구체적으로, 지그 하판(310)의 다공체 안착홈(311) 내에 다공체를 삽입시켜 정렬한 후, 다공체 상에 캐소드를 적층하고 나서 스폿 용접을 실시하게 되는 것이다. 본 발명의 실시예에서는, 다공체와 캐소드를 정렬한 후 스폿 용접하는 공정으로서, 캐소드 상에 애노드를 적층한 후 스폿 용접하는 공정은 본 공정에서는 실시되지 않으며, 후 공정에서 실시할 수 있다. Specifically, after inserting and aligning the porous body in the porous
전술한 발명에서, 상기 분리판 정렬지그부(300)는 다공체 안착홈(311) 내에 다공체를 삽입하고 캐소드를 적층시킨 후, 복수의 정렬부(330)를 이용하여 다공체와 캐소드를 지그 하판(310)의 정위치에 정렬시킨 상태에서, 지그 하판(310)에 대한 지그 상판(320)을 밀착시키는 것에 의해 스폿 용접을 위한 정렬도를 만족시킬 수 있게 된다. In the above-described invention, the separation plate
이와 같이 지그 하판(310)과 지그 상판(320) 사이에 다공체와 캐소드가 정렬된 상태인 분리판 정렬지그부(300)에 대해 스폿 용접을 실시하게 된다.As described above, spot welding is performed on the separation plate
도 6은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 정렬지그부 및 분리판 용접부(400)를 나타내는 사시도로서, 상기 분리판 정렬지그부(300)는 분리판 용접부(400)로 이송된다. 상기 분리판 정렬지그부(300)를 분리판 용접부(400)까지 이송하는 분리판 이송부(350)는 가이드 레일(351)을 따라 분리판 정렬지그부(300)를 Y축방향으로 이송하게 되는데, 상기 가이드 레일(351)은 분리판 정렬지그부(300)를 정밀하게 이동시킬 수 있는 LM 가이드일 수 있다.6 is a perspective view showing a separation plate alignment jig portion and a separation
상기 분리판 용접부(400)의 용접팁(411,421)에 분리판의 용접 부위가 일치하게 되면 분리판 이송부(350)의 이송이 정지되어 상기 용접팁(411,421)과 용접 부위가 정렬 상태가 된다.When the welding parts of the separating plate coincide with the
상기 분리판 용접부(400)는 상부 및 하부에 서로 마주보도록 형성된 상부 용접프레임(410)과 하부 용접프레임(420)을 포함한다.The separation
상기 상,하부 용접프레임(410,420)에는 복수의 용접팁(411,421)이 구비되는바, 상,하부의 용접팁(411,421)은 중심축선이 각각 일치되어 정확한 정렬 상태가 되어, 서로 접촉 가능한 방향으로 이동하게 된다.The upper and lower welding frames 410 and 420 are provided with a plurality of
도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 상,하부 용접프레임(410,420)에는 고정프레임(412,422)과, 용접팁(411,421)을 지지하는 상,하부 홀더(413,423)와, 상기 상,하부 홀더(413,423)를 지지하는 지지대(414,424)와, 상기 고정프레임(412,422)과 상,하부 홀더(413,423) 사이에 설치되어 용접팁(411,421)이 분리판의 용접 부위에 탄성적으로 밀착되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재(415,425)를 포함한다.9 and 10, the upper and lower welding frames 410 and 420 have fixed
상기 상,하부 용접프레임(410,420)은 서로 대향하는 방향으로 왕복 이동하게 되는데, 서로 근접하여 분리판의 용접 부위에 밀착하게 되면 이를 감지하는 센서 신호에 의해 스폿 용접을 실시하도록 제어수단(미도시)이 제어하게 된다.The upper and lower welding frames 410 and 420 are reciprocated in opposite directions to each other, and control means (not shown) to perform spot welding by a sensor signal detecting them when they come close to each other and come into close contact with the welding portion of the separation plate. This control.
상기 제어수단의 제어 신호에 의해 상,하부 용접프레임(410,420) 중, 상기 상부 용접프레임(410)은 하강하고, 상기 하부 용접프레임(420)은 상승하여 분리판의 용접 부위에 밀착하게 될 경우, 스폿 용접을 실시하게 된다. 이때, 상기 상,하부 용접프레임(410,420)에 설치된 복수의 용접팁(411,421)에 의해 한 번에 용접 부위를 모두 용접하게 되므로 용접 공정이 단순화된다.Among the upper and lower welding frames 410 and 420 by the control signal of the control means, the
상기 복수의 용접팁(411,421)을 이용하여 용접 부위를 한 번에 모두 용접하기 위해서는 상기 용접팁(411,421) 전체가 용접 부위에 동시에 밀착하여야 하는데 용접팁(411,421) 중 하나라도 용접 부위와 간극이 발생하게 되면 용접을 실시할 수 없게 된다.In order to weld all of the welding sites at once using the plurality of
이와 같이 용접 부위와 용접팁(411,421) 간의 간극 발생을 방지하기 위해, 상기 고정프레임(412,422)과 상기 상,하부 홀더(413,423) 사이에는 가이드봉(425a)이 관통하여 고정 설치되며 상기 가이드봉(425a)에는 압축스프링(425b)이 삽입된다.In order to prevent the gap between the welding part and the welding tip 411,421, a
따라서, 상기 상,하부 용접프레임(410,420)이 서로 대향하는 방향으로 이동하여 용접팁(411,421)이 분리판의 용접 부위에 맞닿아 접촉하게 되면, 지지대(414,424)와 함께 상,하부 홀더(413,423)가 탄성부재(415,425)의 탄성 압축력에 의해 용접팁(411,421)의 이동방향이 반대방향으로 탄성적으로 이동하게 되는데, 제어수단은 용접팁(411,421)이 분리판의 용접 부위에 접촉한 것으로 판단하여 스폿 용접을 실시하도록 제어하게 된다.Therefore, when the upper and lower welding frames 410 and 420 move in opposite directions, and the
결국, 상,하부 용접프레임(410,420)의 용접팁(411,421)이 서로 대향하는 방향으로 연속적으로 이동하여 분리판의 용접 부위에 접촉하게 될 경우, 고정프레임(412,422)과 상,하부 홀더(413,423) 사이에 설치된 탄성부재(415,425)에 의해 전체 용접팁(411,421)이 분리판의 용접 부위에 탄성적으로 접촉하게 되므로 모든 용접 부위를 한 번에 모두 용접 가능하게 된다. As a result, when the
이와 같이 분리판 용접부(400)의 상,하부 용접프레임(410,420)에 구비된 용접팁(411,421)을 이용하여 분리판 이송부(350)에 의해 이송된 분리판의 복수의 용접 부위를 한 번에 모두 용접할 수 있게 된다.As described above, by using the
도 11은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 외관검사부를 나타내는 단면도로서, 용접이 완료된 분리판은 이송부에 의해 분리판 정렬지그부(300)로 복귀하고, 분리판 이송장치(200)에 의해 외관검사부(500)로 이송된다.11 is a cross-sectional view showing the appearance inspection unit of the separator welding apparatus for a fuel cell stack according to the present invention, the welding is completed separation plate is returned to the
상기 외관검사부(500)는 상부에 촬영장치(511,512)와 조명장치(520)가 구비되어, 분리판(s)의 영상을 촬영하고, 그 촬영 영상을 스캔하여 그 스캔 이미지데이터를 제어수단에 전송하게 되면, 상기 제어수단은 스캔 이미지데이터로부터 분리판(s)의 외관상태를 검사하게 된다.The
상기 외관검사부(500)는 미리 데이터 저장부(미도시)로 전달하여 저장되는 상기 촬영 영상에 의한 스캔 이미지데이터와 이미 설정된 이미지데이터를 비교하되, 스캔 이미지데이터의 음영을 판단하여 가스켓을 포함한 분리판(s)의 외관 상태를 검출하여 불량 여부를 판단한다.The
도 12는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 검사장치의 외관검사부의 촬영장치 및 조명장치의 제어신호 구조를 나타내는 도면이며, 도 13은 도 12의 촬영장치에 의해 촬영된 영상의 분리 및 결합상태를 나타내는 도면이다. 12 is a view showing the control signal structure of the photographing apparatus and the lighting apparatus of the external inspection unit of the separation plate inspection apparatus for a fuel cell stack according to the present invention, and FIG. 13 is a separation and combination of images taken by the imaging apparatus of FIG. It is a diagram showing the state.
도 12는 외관검사부(500)의 촬영장치(511,512)에 대한 이미지획득 구간과 조명장치의 작동 구간을 나타내는 것으로서, 촬영장치(511,512)는 분리판(s)의 외관을 검사하는 시간 동안 연속적으로 촬영을 실시하고, 촬영장치(511,512)의 트리거 신호를 조명장치(520)로 출력하되, 조명장치(520)는 온/오프 동작을 반복적으로 수행하면서 촬영장치(511,512)의 촬영 영상에 의한 스캔 이미지데이터를 영역별로 분리하게 된다. 조명장치(520)의 온/오프 신호는 교번적으로 반복 진행되는데, 트리거 동작이 이루어지는 일정 시간 동안 딜레이(trigger delay)가 발생하게 된다.FIG. 12 shows the image acquisition section and the operation section of the lighting device for the photographing
도 13은 촬영장치(511,512)에서 촬영된 스캔 이미지데이터를 영역별로 분리하며, 검사하고자 하는 가스켓과 분리판의 스캔 이미지데이터를 하나로 결합한 상태에서 불량 여부를 판단하게 된다.FIG. 13 separates the scanned image data photographed by the photographing
이때, 분리판(s) 위에서 수직으로 영상을 촬영하는 촬영장치(511)는 평면 상에서 노출되는 영상의 음영을 통해 기 설정된 이미지데이터와 비교함으로써, 구체적으로 불량 여부를 판정할 수 있으며, 경사진 방향에서 영상을 촬영하는 촬영장치(512)는 수직면 상태에서 노출되는 영상의 음영을 통해 기 설정된 이미지데이터와 비교함으로써, 구체적으로 불량 여부를 판정할 수 있게 된다. At this time, the photographing
상기 외관검사부(500)는 분리판 이송장치(200)에 의해 분리판(s)이 이송되어 안착되는 제1분리판 안착부(530)와, 상기 제1분리판 안착부(530)에 안착된 분리판이 이송제어부(미도시)의 가이드 레일을 따라 이송되는 이송지그(540)를 포함한다.The
상기 이송지그(540)는 중앙에 투명한 글라스가 설치되는 투명부(미도시)를 구비한 상부지그(541)와 하부지그(542)로 이루어져 상기 상,하부지그(541,542)의 투명부 사이에 분리판이 안착된 상태에서 상기 촬영장치(511,512)에 의해 스캔되는 스캔 구간을 정밀 이송하게 된다.The
상기 이송지그(540)의 상부지그(541)는 상기 하부지그(542) 상에서 모터 구동에 의해 Z축방향으로 승강 이동하면서 대응하는 하부지그(542)에 프레스 압력을 부여하여 분리판을 고정하게 된다. The
상기 분리판이 안착된 상태의 이송지그(540)가 스캔 구간을 따라 이송하게 되면서 촬영장치(510)에 의한 촬영이 완료되면, 이송지그(540)는 분리판을 처음 위치인 제1분리판 안착부(530)로 이송시킨다.When the
상기 제1분리판 안착부(530)로 이송된 분리판은 분리판 이송장치(200)에 의해 분리판 언로딩부(600)로 이송된다. The separation plate transferred to the first separation
도 14는 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 언로딩부(600)를 나타내는 사시도이고, 도 15은 본 발명에 따른 연료전지 스택용 분리판 용접장치의 분리판 언로딩부를 나타내는 측면도로서, 분리판이 분리판 이송장치(200)에 의해 분리판 언로딩부(600)의 제2분리판 안착부(610)에 안착된다.14 is a perspective view showing a separation
상기 분리판 언로딩부(600)는 분리판의 용접 상태 및 정렬 상태에 대한 검사 공정이 완료된 분리판 중 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 배출시키되, 상기 정상 분리판은 언로딩 카트리지(15)에 적층시키고, 상기 불량 분리판은 별도의 취출 카트리지(16)로 수집하여 처리하게 된다. The separating
상기 제2분리판 안착부(610)의 측부에는 상기 외관검사부(500)에서 문제가 발생한 불량 분리판을 별도로 처리하게 되는 취출 카트리지(16)가 구비된다.The side of the second separating
상기 제2분리판 안착부(610)에 안착되는 정상 분리판 또는 불량 분리판을 언로딩 카트리지(15)와 취출 카트리지(16)로 이송시키기 위해 분리판 언로딩부(600)의 상면 위에서 분리판을 X,Y축방향으로 이송 가능한 이송장치(620)가 구비된다.The separation plate on the upper surface of the separation
상기 이송장치(520)는 분리판 또는 간지를 흡착하기 위한 흡착부(621)와, 상기 흡착부(621)를 지지하는 지지대(622)와, 상기 지지대(622)가 지지된 상태로 언로딩 카트리지(15), 취출 카트리지(16) 및 간지공급 카트리지(17) 사이를 X축방향으로 왕복 이송하도록 하는 가이드이송부(623)를 포함한다.The
이와 같은 이송장치(620)는 전체적으로 Y축방향으로 가이드 레일(미도시)을 따라 왕복 이송이 가능하도록 설치된다. The
따라서, 상기 이송장치(620)는 흡착부(621)를 이용하여 정상 분리판을 흡착한 상태에서 언로딩 카트리지(15)에 분리판을 적층하게 된다.Therefore, the
상기 언로딩 카트리지(15)의 측부에는 상기 언로딩 카트리지(15)에 적층된 분리판들 사이에 간지를 공급하기 위한 간지공급 카트리지(17)가 구비된다. 따라서, 상기 이송장치(620)는 정상 분리판을 제2분리판 안착부(610)에서 언로딩 카트리지(15)에 적층한 상태에서, 일측의 간지공급 카트리지로(17)부터 간지를 흡착하여 언로딩 카트리지(15)에 적층되는 분리판들 사이에 간지를 교대로 적층하게 된다.The side of the unloading
상기 이송장치(620)는 상기 제2분리판 안착부(610)의 안착 영역으로 이송된 분리판을 흡착하여 상기 언로딩 카트리지(15)로 적층시키거나, 상기 간지공급 카트리지(17)로부터 간지를 흡착하여 상기 언로딩 카트리지(15)에 적층시키거나, 상기 제2분리판 안착부(610)의 안착 영역으로 이송된 분리판을 흡착하여 취출 카트리지(16)로 적층시킬 수 있게 되는 것이다. The
따라서, 본 발명은 이종소재, 즉 다공체와 캐소드로 이루어진 금속 분리판을 분리판 정렬지그부(300)의 정 위치에 정렬한 상태에서 일련의 용접 공정을 연속적으로 수행할 수 있으며, 용접 공정 시, 용접팁(411,421)의 용접 부위에 대한 접촉 불량을 방지하여 용접 불량을 예방할 수 있게 된다. Therefore, the present invention can continuously perform a series of welding processes in a state in which a metal separator plate made of a heterogeneous material, that is, a porous body and a cathode, is aligned at a predetermined position of the separator plate
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예의 기재에 한정되지 않으며, 본 발명의 특허청구범위의 기재를 벗어나지 않는 한 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변형 실시 또한 본 발명의 보호범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the description of the above-described embodiments, and has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains unless departing from the scope of the claims of the present invention. It should also be interpreted that various modifications performed by a person are within the protection scope of the present invention.
100 : 분리판 로딩부
200 : 분리판 이송장치
300 : 분리판 정렬지그부
400 : 분리판 용접부
500 : 외관검사부
600 : 분리판 언로딩부100: separation plate loading unit 200: separation plate transfer device
300: Alignment jig portion of the separation plate 400: Weld portion of the separation plate
500: visual inspection unit 600: separation plate unloading unit
Claims (11)
상기 분리판 로딩부에서 선택된 상기 다공체 및 상기 캐소드로 이루어진 분리판을 흡착하여 이송시키기 위한 분리판 이송장치;
상기 분리판 이송장치에 의해 이송된 상기 다공체 및 상기 캐소드를 정렬하여 결합 상태를 유지하기 위한 분리판 정렬지그부;
상기 분리판 정렬지그부에서 결합된 상기 분리판의 복수의 용접 부위를 용접하기 위해 복수의 용접팁이 상부 및 하부에 각각 서로 마주보도록 형성되는 상부 용접프레임과 하부 용접프레임을 포함하는 분리판 용접부;
촬영장치에 의해 용접된 분리판의 촬영 영상을 스캔하여 상기 분리판의 스캔 데이터로부터 상기 분리판의 용접 상태 및 상기 다공체 및 상기 캐소드의 정렬 상태를 검사하기 위한 외관검사부; 및,
상기 외관검사부에서 검사 완료된 상기 분리판을 언로딩 영역으로 유도하고, 정상 분리판과 불량 분리판을 선택하여 분리시키는 분리판 언로딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
Separator loading section for guiding the separator to the loading area so that the separator is continuously transported along a series of processes in a state in which the separator made of a separator and a porous body and a cathode is selectively taken out and separated from the loading cartridge. ;
A separator transporting device for adsorbing and transporting the separator comprising the porous body and the cathode selected from the separator loading part;
A separation plate alignment jig unit for aligning the porous body and the cathode conveyed by the separation plate transfer device to maintain a coupled state;
A separating plate welding part including an upper welding frame and a lower welding frame in which a plurality of welding tips are formed to face each other on the upper and lower portions to weld a plurality of welding parts of the separating plate coupled at the separation plate alignment jig portion;
An appearance inspection unit for scanning a photographed image of the separator plate welded by the photographing device and inspecting the welding state of the separator and the alignment state of the porous body and the cathode from the scan data of the separator; And,
A separator welding apparatus for a fuel cell stack, comprising a separator unloading unit for guiding the separation plate, which has been inspected by the external inspection unit, to an unloading region, and selecting and separating a normal separator and a defective separator.
상기 분리판 로딩부는,
복수의 층구조를 갖는 프레임 구조체로서, 컨베이어를 따라 상기 로딩 카트리지가 이송되어 정지한 상태에서, 상방으로 상기 간지와, 상기 다공체 및 상기 캐소드의 상기 분리판을 1매씩 이송시키기 위해 독립적으로 승강 동작을 수행하는 승강장치;
상기 승강장치에 의해 이송된 상기 간지를 흡착하여 간지회수 카트리지로 회수하기 위한 간지 이송부; 및,
상기 로딩 카트리지의 상방에서, 상기 로딩 카트리지 내부를 영상으로 스캔하여 스캔 데이터를 통해 상기 분리판과 상기 간지를 판별하도록 하는 영상판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
According to claim 1,
The separation plate loading unit,
As a frame structure having a plurality of layer structures, in the state in which the loading cartridge is transported and stopped along a conveyor, the lifting operation is independently performed to transport the separator and the separator of the porous body and the cathode one by one upward. A lifting device to perform;
An icebreaker transfer unit for adsorbing the icebreaker conveyed by the lifting device and recovering it with an icebreaker recovery cartridge; And,
And an image discrimination unit configured to scan the inside of the loading cartridge as an image from the upper side of the loading cartridge to discriminate the separator and the separator through scan data.
상기 간지 이송부는,
상기 간지를 흡착하기 위한 흡착부;
상기 흡착부를 지지하는 지지대; 및,
상기 지지대가 지지된 상태로 상기 로딩 카트리지와 상기 간지회수 카트리지 사이를 왕복 이송하는 이송체를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
According to claim 2,
The kanji transfer unit,
An adsorption unit for adsorbing the interleave;
A support for supporting the adsorption unit; And,
And a transfer member for reciprocating transfer between the loading cartridge and the interleave recovery cartridge while the support is supported.
상기 분리판 이송장치는,
상기 분리판의 이송방향으로 길게 형성된 가이드 레일;
상기 가이드 레일을 따라 이송되며 상기 승강장치의 베이스면에 배치된 상기 로딩 카트리지 내에 보관되는 각각의 상기 다공체와 상기 캐소드를 동시에 흡착하는 복수의 흡착부; 및,
상기 가이드 레일이 승강 이동 가능하도록 Z축방향으로 수직가이드가 형성된 승강 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
According to claim 1,
The separation plate transfer device,
A guide rail formed long in the transport direction of the separator;
A plurality of adsorption units transported along the guide rail and simultaneously adsorbing the respective porous bodies and the cathodes stored in the loading cartridge disposed on the base surface of the lifting device; And,
Separation plate welding apparatus for a fuel cell stack, characterized in that it comprises a vertical guide formed in the Z-axis direction to move the guide rail to move up and down.
상기 분리판 정렬지그부는,
중앙에 다공체를 안착하기 위한 오목한 형상의 다공체 안착홈과, 상기 다공체 안착홈과 단차지게 형성되며 상기 다공체 안착홈보다 넓은 면적을 가지는 캐소드 안착부와, 전후방향으로 관통되어 상기 캐소드의 전후면을 정렬시키기 위한 캐소드 정렬홀이 형성된 지그 하판;
상기 지그 하판에 대해 힌지를 통해 회전 가능하게 형성되어 상기 지그 하판 위에 밀착하도록 형성된 지그 상판; 및,
상기 지그 하판에 수용되는 상기 다공체와 상기 캐소드를 정렬하기 위한 복수의 정렬부재를 가지는 정렬부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
According to claim 1,
The separation plate alignment jig portion,
A porous seating groove having a concave shape for seating a porous body in the center, a cathode seating portion formed to be stepped with the porous seating groove, and having a larger area than the porous seating groove, penetrating in the front-rear direction to align the front and rear surfaces of the cathode A jig bottom plate having a cathode alignment hole for making it;
A jig top plate rotatably formed with respect to the jig bottom plate to be in close contact with the jig bottom plate; And,
And an alignment unit having a plurality of alignment members for aligning the porous body and the cathode accommodated in the jig lower panel.
상기 정렬부는, 상기 다공체 정렬홈에 진입 또는 진출하면서 상기 다공체를 정렬하기 위한 제1정렬부재;
상기 지그 하판에 대해 교차하는 방향으로 진입 또는 진출하면서 상기 캐소드의 측면을 가압하여 상기 지그 하판 위에서 상기 캐소드의 측면을 정렬하기 위한 제2정렬부재; 및,
상기 지그 하판의 상기 캐소드 정렬홀에 수직으로 삽입되어 상기 캐소드의 선단부와 후단부를 가압하여 상기 지그 하판 위에 상기 캐소드의 전후면을 정렬하기 위한 제3정렬부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
The method of claim 5,
The alignment unit, the first alignment member for aligning the porous body while entering or exiting the porous body alignment groove;
A second alignment member for aligning side surfaces of the cathode on the bottom surface of the jig by pressing the side surfaces of the cathode while entering or exiting in a direction crossing the bottom surface of the jig; And,
And a third alignment member for vertically inserting the cathode alignment hole of the jig plate into the front and rear ends of the cathode to align the front and rear surfaces of the cathode by pressing the front and rear ends of the cathode. Separator welding device.
상기 지그 상판에는 상기 분리판 용접부와 상기 정렬부에 의해 간섭되지 않도록 전후면과 측면에 복수의 절개부가 형성된 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
The method of claim 5,
Separation plate welding apparatus for a fuel cell stack, characterized in that a plurality of cutouts are formed on the front and back and side surfaces of the jig top plate so as not to interfere with the separation plate welding portion and the alignment portion.
상기 분리판 용접부의 상기 상,하부 용접프레임에는,
고정프레임;
상기 용접팁을 지지하는 상,하부 홀더;
상기 상,하부 홀더를 지지하는 지지대; 및,
상기 고정프레임과 상기 상,하부 홀더 사이에 설치되어 상기 용접팁이 상기 분리판의 용접 부위에 탄성적으로 밀착되도록 탄성력을 제공하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
According to claim 1,
In the upper and lower welding frame of the separation plate welding portion,
Fixed frame;
Upper and lower holders supporting the welding tip;
A support for supporting the upper and lower holders; And,
Separation plate welding device for a fuel cell stack, characterized in that it comprises an elastic member installed between the fixed frame and the upper and lower holders to provide an elastic force so that the welding tip elastically adheres to the welding portion of the separation plate. .
상기 탄성부재는 상기 고정프레임과 상기 상,하부 홀더 사이에 관통하여 고정 설치되는 가이드봉; 및,
상기 가이드봉에 삽입되는 압축스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
The method of claim 8,
The elastic member is a guide rod that is fixedly installed between the fixed frame and the upper and lower holders; And,
Separation plate welding apparatus for a fuel cell stack, characterized in that consisting of a compression spring inserted into the guide rod.
상기 외관검사부는,
상기 분리판 이송장치에 의해 상기 분리판이 이송되어 안착되는 분리판 안착부;
상기 분리판 안착부에 안착된 상기 분리판을 이송하기 위한 가이드 레일이 설치된 이송제어부; 및,
상기 분리판 이송부에 설치되며, 중앙에 투명한 글라스가 설치되는 투명부를 구비한 상부지그와 하부지그로 이루어져 상기 투명부 사이에 상기 분리판이 안착된 상태에서 상기 촬영장치에 의해 스캔되는 스캔 구간을 정밀 이송하는 이송지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 용접장치.
According to claim 1,
The appearance inspection unit,
A separation plate seating portion through which the separation plate is transferred and seated by the separation plate transfer device;
A transfer control unit provided with a guide rail for transferring the separation plate seated on the separation plate seating portion; And,
It is installed on the separation plate transfer part, and is composed of an upper jig and a lower jig having a transparent part in which a transparent glass is installed in the center, to precisely transport the scan section scanned by the photographing device while the separation plate is seated between the transparent parts. Separation plate welding apparatus for a fuel cell stack comprising a transfer jig.
상기 외관검사부는,
상기 분리판의 영상을 연속적으로 촬영하는 촬영장치; 및,
상기 촬영장치의 트리거신호에 의거하여 조명을 반복적으로 온/오프하는 조명장치;를 포함하며,
상기 촬영장치의 촬영 영상을 스캔한 스캔 이미지데이터와 이미 설정된 이미지데이터를 비교하되, 상기 스캔 이미지데이터의 음영을 판단하여 가스켓을 포함한 상기 분리판의 외관 상태를 검출하여 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 연료전지 스택용 분리판 검사장치.
According to claim 1,
The appearance inspection unit,
A photographing apparatus for continuously photographing an image of the separation plate; And,
Includes; a lighting device for repeatedly turning on / off the lighting based on the trigger signal of the photographing device,
The scanned image data scanned by the photographing apparatus is compared with the already set image data, but by determining the shading of the scanned image data, the appearance of the separator including the gasket is detected to determine whether it is defective. Separator inspection device for fuel cell stack.
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