KR102688261B1 - Fuel cell manufacturing system - Google Patents
Fuel cell manufacturing system Download PDFInfo
- Publication number
- KR102688261B1 KR102688261B1 KR1020210190009A KR20210190009A KR102688261B1 KR 102688261 B1 KR102688261 B1 KR 102688261B1 KR 1020210190009 A KR1020210190009 A KR 1020210190009A KR 20210190009 A KR20210190009 A KR 20210190009A KR 102688261 B1 KR102688261 B1 KR 102688261B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- unit
- film
- hand
- clamp
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0286—Processes for forming seals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H20/00—Advancing webs
- B65H20/16—Advancing webs by web-gripping means, e.g. grippers, clips
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H35/00—Delivering articles from cutting or line-perforating machines; Article or web delivery apparatus incorporating cutting or line-perforating devices, e.g. adhesive tape dispensers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0471—Processes of manufacture in general involving thermal treatment, e.g. firing, sintering, backing particulate active material, thermal decomposition, pyrolysis
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/256—Carrying devices, e.g. belts
-
- 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
- H01M8/0271—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes
- H01M8/0273—Sealing or supporting means around electrodes, matrices or membranes with sealing or supporting means in the form of a frame
-
- 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
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2405/00—Parts for holding the handled material
- B65H2405/50—Gripping means
- B65H2405/52—Gripping means reciprocating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
- B65H2701/00—Handled material; Storage means
- B65H2701/10—Handled articles or webs
- B65H2701/19—Specific article or web
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
연료전지 제조시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템은 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer) 및 양극층(Cathode Layer)의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(Sub gasket)을 공정으로 공급하는 서브 개스킷 공급장치; 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되며, 서브 개스킷을 매개로 해서 어셈블리를 제조하는 어셈블리 제조공정을 진행하는 어셈블리 제조장치; 및 공정라인 상에 배치되며, 서브 개스킷을 이루는 필름(film)이 해당 공정을 진행할 때, 필름을 단계적으로 클램프(clamp)하거나 이송(move)시키는 스텝식 필름 이송장치를 포함한다.A fuel cell manufacturing system is disclosed. The fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention serves for the manufacture of an assembly formed as one body by cementing a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer. A sub gasket supply device that supplies gaskets to the process; An assembly manufacturing device disposed on one side of the process line where the sub gasket is supplied and performing an assembly manufacturing process to manufacture the assembly via the sub gasket; and a step-type film transfer device disposed on the process line and clamping or moving the film in stages as the film forming the sub gasket progresses through the process.
Description
본 발명은, 연료전지 제조시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 연료전지를 자동으로 제조하는 연속 공정을 진행하더라도 종전처럼 서브 개스킷(Sub gasket)을 이루는 필름(film)이 변형(warpage)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 정상적인 공정을 수행할 수 있어서 연료전지의 품질 향상을 도모할 수 있는, 연료전지 제조시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fuel cell manufacturing system, and more specifically, to prevent warpage of the film forming the sub gasket as before, even if a continuous process for automatically manufacturing a fuel cell is performed. It relates to a fuel cell manufacturing system that can effectively prevent and thereby improve the quality of fuel cells by performing a normal process.
화학전지는 화학 변화가 일어날 때의 에너지 변화를 전기 에너지로 바꾸는 장치이다. 일반적으로 화학전지는 전극을 구성하는 물질과 전해질을 용기 속에 넣어 화학 반응을 시킨다.A chemical cell is a device that converts the energy change when a chemical change occurs into electrical energy. Generally, in a chemical cell, the materials that make up the electrode and the electrolyte are placed in a container and undergo a chemical reaction.
하지만, 연료전지는 외부에서 수소와 산소를 계속 공급해서 계속 전기 에너지를 낸다. 이는 마치 연료와 공기의 혼합물을 엔진 속에 공급하여 연소시키는 것과 유사하다.However, a fuel cell continuously supplies hydrogen and oxygen from the outside to continuously produce electrical energy. This is similar to supplying a mixture of fuel and air into an engine for combustion.
이처럼 연료의 연소와 유사한 화학전지를 연료전지(Fuel Cell)라고 한다. 다시 말해, 연료전지란 메탄올, 에탄올, 천연가스와 같은 탄화수소 계열의 물질 내에 함유되어 있는 수소와, 외부로부터 공급되는 산소의 화학 반응 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 장치를 가리킨다.A chemical cell that resembles the combustion of fuel is called a fuel cell. In other words, a fuel cell refers to a device that directly converts the chemical reaction energy of hydrogen contained in hydrocarbon-based materials such as methanol, ethanol, and natural gas and oxygen supplied from outside into electrical energy.
도 1처럼 연료전지는 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer), 양극층(Cathode Layer), 분리막층(Separator Layer)을 적층한 구조의 셀(cell, 도 1의 (a) 참조)을 기본 단위로 하여, 필요한 전류양을 얻기 위해 도 1의 (b)처럼 복수 개의 셀들을 적층(stack)한 구조를 이룬다.As shown in Figure 1, the fuel cell is a cell (see (a) in Figure 1) with a structure in which a cathode layer, an electrolyte layer, an anode layer, and a separator layer are stacked. With is as the basic unit, a structure is formed by stacking a plurality of cells as shown in (b) of FIG. 1 to obtain the required amount of current.
음극층, 전해질층 및 양극층은 각 층(layer) 간에 표면에서 본딩(bonding)되어야 하는데, 음극층, 전해질층 및 양극층은 재료 특성상, 즉 두께 및 재질 특성상 부서지기 쉽다.The cathode layer, electrolyte layer, and anode layer must be bonded on the surface between each layer, but the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are easily broken due to their material characteristics, that is, due to their thickness and material characteristics.
그래서, 도 2 및 도 3과 같은 고분자 필름(film) 재질의 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 이용한다. 즉 서브 개스킷(10)의 홀(11, hole) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층이 접합된 상태 혹은 구조(이를, 어셈블리(20, assembly)라 함)를 만들고, 이 어셈블리(20)를 핸들링(handling)하면서 분리막(Separator)과 적층(stack) 구조를 만들게 되는 것이다.Therefore, a sub gasket (10) made of polymer film as shown in FIGS. 2 and 3 is used. That is, a state or structure (this is called an assembly 20) in which the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are bonded is created in the
서브 개스킷(10)은 도 4처럼 필름 중앙에 홀(11, hole)이 있는 구조를 취한다. 다시 말해, 필름이 테두리에 있는 액자 형상으로 있는 구조로 서브 개스킷(10)이 마련된다.The
이러한 서브 개스킷(10)의 홀(11)을 기준으로 그 테두리 필름 부분에 음극층, 전해질층 및 양극층의 일부가 얹힌 후, 서브 개스킷(10)의 홀(11) 부분에서 음극층, 전해질층 및 양극층이 본딩된다. 참고로, 전해질층은 음극층이나 양극층에 이미 본딩된 후, 한 몸체로 핸들링되어 서브 개스킷(10)에 얹혀질 수도 있다.After parts of the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are placed on the edge film portion of the
결국, 서브 개스킷(10)을 공정라인으로 공급한 후, 서브 개스킷(10)에 홀(11)을 형성하고, 홀(11)을 매개로 음극층, 전해질층 및 양극층을 본딩해서 어셈블리(20)를 만든 다음, 이후에 어셈블리(20) 영역을 분리하는 연속 공정을 통해 연료전지를 자동으로 제조할 수 있다.Ultimately, after supplying the
그런데, 이처럼 연속 공정을 통해 연료전지를 자동으로 제조하는 시스템에서는 위의 공정들, 즉 홀(11)을 형성하는 공정, 어셈블리(20)를 제조하는 공정, 어셈블리(20)를 분리하는 공정을 진행하는 과정에서 서브 개스킷(10)을 이루는 필름(film)이 이동 및 정지(Move/Stop)를 반복해야만 하는데, 이 과정에서 필름이 변형(warpage)된 상태로 이동할 수 있고, 이러한 필름의 변형으로 인해 어셈블리(20)를 제조하는 공정이나 분리하는 공정이 정상적으로 이뤄지지 않을 수 있다. 다시 말해, 필름이 찌그러지는 등 필름에 변형이 생길 수도 있고 필름이 장치에 끼일 수도 있는 등 여러 문제점이 발생할 수 있다는 점을 고려해볼 때, 이를 해결하기 위한 기술개발이 필요한 실정이다.However, in a system that automatically manufactures fuel cells through a continuous process, the above processes, namely, the process of forming the
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 연료전지를 자동으로 제조하는 연속 공정을 진행하더라도 종전처럼 서브 개스킷(Sub gasket)을 이루는 필름(film)이 변형(warpage)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 정상적인 공정을 수행할 수 있어서 연료전지의 품질 향상을 도모할 수 있는, 연료전지 제조시스템을 제공하는 것이다.Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention is to effectively prevent warpage of the film forming the sub gasket, as in the past, even if a continuous process for automatically manufacturing a fuel cell is carried out. The goal is to provide a fuel cell manufacturing system that can perform normal processes and improve the quality of fuel cells.
본 발명의 일 측면에 따르면, 음극층(Anode Layer), 전해질층(Electrolyte Layer) 및 양극층(Cathode Layer)의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(Sub gasket)을 공정으로 공급하는 서브 개스킷 공급장치; 상기 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되며, 상기 서브 개스킷을 매개로 해서 상기 어셈블리를 제조하는 어셈블리 제조공정을 진행하는 어셈블리 제조장치; 및 상기 공정라인 상에 배치되며, 상기 서브 개스킷을 이루는 필름(film)이 해당 공정을 진행할 때, 상기 필름을 단계적으로 클램프(clamp)하거나 이송(move)시키는 스텝식 필름 이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a sub gasket is used to manufacture an assembly formed as one body by cementing a cathode layer, an electrolyte layer, and an anode layer. A sub gasket supply device that supplies to the process; an assembly manufacturing device disposed on one side of a process line to which the sub gasket is supplied, and performing an assembly manufacturing process to manufacture the assembly via the sub gasket; And a step-type film transfer device disposed on the process line and clamping or moving the film in stages as the film forming the sub gasket progresses the process. A fuel cell manufacturing system can be provided.
상기 서브 개스킷 공급장치와 상기 어셈블리 제조장치 사이에 배치되며, 상기 서브 개스킷 상에 홀(hole) 형성하는 홀 형성공정을 진행하는 개스킷 홀 형성장치를 더 포함할 수 있다.It may further include a gasket hole forming device that is disposed between the sub gasket supply device and the assembly manufacturing device and performs a hole forming process to form a hole on the sub gasket.
상기 공정라인 상에서 상기 어셈블리 제조장치의 공정 후방에 배치되며, 제조 완료된 어셈블리를 분리하는 어셈블리 분리공정을 진행하는 어셈블리 분리장치를 더 포함할 수 있다.It may further include an assembly separation device that is disposed behind the process of the assembly manufacturing device on the process line and performs an assembly separation process to separate the assembly that has been manufactured.
상기 서브 개스킷을 이루는 필름이 변형(warpage)되는 것을 방지하면서 상기 공정라인 상에서 상기 필름을 매개로 한 상기 홀 형성공정, 상기 어셈블리 제조공정 및 상기 어셈블리 분리공정이 연속적으로 진행될 수 있도록 상기 서브 개스킷 공급장치, 상기 개스킷 홀 형성장치, 상기 어셈블리 제조장치, 상기 어셈블리 분리장치 및 스텝식 필름 이송장치의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.The sub gasket supply device prevents the film forming the sub gasket from being deformed and allows the hole forming process, the assembly manufacturing process, and the assembly separation process to proceed continuously through the film on the process line. , It may further include a system controller that controls the operations of the gasket hole forming device, the assembly manufacturing device, the assembly separating device, and the step-type film transfer device through an organic mechanism.
상기 스텝식 필름 이송장치는, 상기 필름의 에지(edge)를 클램프(Clamp)하는 필름 클램프 유닛(Film Clamp Unit); 및 상기 필름의 에지(edge)를 클램프(Clamp)해서 이송하는 필름 피딩 유닛(Film Feeding Unit)을 포함할 수 있다.The step-type film transfer device includes a film clamp unit that clamps the edge of the film; And it may include a film feeding unit that clamps and transfers the edge of the film.
상기 서브 개스킷을 이루는 필름이 해당 공정을 진행할 때, 상기 필름 클램프 유닛은 클램프(Clamp), 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 컨트롤되고, 상기 필름 피딩 유닛은 클램프(Clamp), 대기, 전진, 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 후진, 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 컨트롤될 수 있다.When the film forming the sub gasket proceeds through the process, the film clamp unit is controlled to repeatedly perform clamp, wait, unclamp, wait, and clamp operations, and the film feeding unit Can be controlled so that the Clamp, Wait, Forward, Wait, Unclamp, Wait, Reverse, Wait, Clamp operations are performed repeatedly.
상기 필름 클램프 유닛은, 상기 필름의 일측 에지를 클램프하는 제1 클램프 핸드; 상기 제1 클램프 핸드와 연결되고 상기 제1 클램프 핸드를 구동하는 제1 클램프 핸드 구동부; 상기 제1 클램프 핸드와 이격 배치되고 상기 제1 클램프 핸드와 상대적으로 접근 또는 이격 가능하며, 상기 필름의 타측 에지를 클램프하는 제2 클램프 핸드; 상기 제2 클램프 핸드와 연결되고 상기 제1 클램프 핸드를 구동하는 제2 클램프 핸드 구동부; 및 상기 제1 클램프 핸드와 상기 제2 클램프 핸드 중 적어도 어느 하나에 연결되고 상기 제1 클램프 핸드와 상기 제2 클램프 핸드를 접근 또는 이격시키는 핸드 무버(hand mover)를 포함할 수 있다.The film clamp unit includes a first clamp hand that clamps one edge of the film; a first clamp hand driving unit connected to the first clamp hand and driving the first clamp hand; a second clamp hand that is spaced apart from the first clamp hand and is relatively accessible or spaced apart from the first clamp hand, and clamps the other edge of the film; a second clamp hand driving unit connected to the second clamp hand and driving the first clamp hand; And it may include a hand mover that is connected to at least one of the first clamp hand and the second clamp hand and approaches or separates the first clamp hand and the second clamp hand.
상기 필름 클램프 유닛은, 상기 제1 클램프 핸드와 상기 제2 클램프 핸드가 동작하여 상기 필름을 클램프하기 전에 상기 필름에 텐션을 제공하는 필름 텐션기를 더 포함할 수 있다.The film clamp unit may further include a film tensioner that provides tension to the film before the first clamp hand and the second clamp hand operate to clamp the film.
상기 필름 텐션기가 코일 스프링을 포함할 수 있다.The film tensioner may include a coil spring.
상기 필름 피딩 유닛은, 상기 필름의 일측 에지를 클램프하는 복수 개의 제1 피더 핸드; 상기 제1 피더 핸드와 연결되고 상기 제1 피더 핸드를 구동하는 제1 피더 핸드 구동부; 상기 제1 피더 핸드와 이격 배치되고 상기 제1 피더 핸드와 상대적으로 접근 또는 이격 가능하며, 상기 필름의 타측 에지를 클램프하는 복수 개의 제2 피더 핸드; 및 상기 제2 피더 핸드와 연결되고 상기 제2 피더 핸드를 구동하는 제2 피더 핸드 구동부를 포함할 수 있다.The film feeding unit includes a plurality of first feeder hands clamping one edge of the film; a first feeder hand driving unit connected to the first feeder hand and driving the first feeder hand; a plurality of second feeder hands that are spaced apart from the first feeder hand, are relatively accessible or spaced apart from the first feeder hand, and clamp the other edge of the film; and a second feeder hand driving unit connected to the second feeder hand and driving the second feeder hand.
상기 필름 피딩 유닛은, 상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드와 연결되고 상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드를 업/다운(up/down) 구동시키는 피더 핸드 업/다운 구동부를 더 포함할 수 있다.The film feeding unit further includes a feeder hand up/down driving unit that is connected to the first feeder hand and the second feeder hand and drives the first feeder hand and the second feeder hand up/down. It can be included.
상기 필름 피딩 유닛은, 상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드와 연결되고 상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드를 상기 공정라인 상에서 상기 필름이 이송되는 방향으로 이송시키는 피더 핸드 이송 구동부를 더 포함할 수 있다.The film feeding unit includes a feeder hand transport driving unit that is connected to the first feeder hand and the second feeder hand and transports the first feeder hand and the second feeder hand in the direction in which the film is transported on the process line. More may be included.
상기 어셈블리 제조장치는, 상기 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 상기 음극층과 상기 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 상기 서브 개스킷에 올리고 미리(PRE) 합착하는 프리 택(PRE Tack) 장치; 및 상기 프리 택 장치의 공정 후방에 배치되며, 상기 전해질층이 사이에 개재되게 하면서 상기 음극층과 상기 양극층을 라미네이션(lamination)하는 라미네이션 장치를 포함할 수 있다.The assembly manufacturing device is disposed on one side of the process line where the sub gasket is supplied, and aligns each of the cathode layer and the anode layer, places it on the sub gasket, and pre-bonds it. ) Device; and a lamination device disposed behind the process of the pre-tack device and laminating the cathode layer and the anode layer with the electrolyte layer interposed therebetween.
상기 프리 택 장치는, 상기 음극층 또는 상기 양극층을 얼라인하는 얼라인 유닛(Align Unit); 및 상기 얼라인 유닛에 의해 얼라인된 음극층 또는 양극층을 상기 서브 개스킷으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 턴 터렛 유닛(Trun Turret Unit)을 포함할 수 있다.The pre-tack device includes an alignment unit that aligns the cathode layer or the anode layer; And it may include a turn turret unit that transfers the cathode layer or anode layer aligned by the alignment unit to the sub gasket and pre-tacks it.
상기 프리 택 장치는, 상기 얼라인 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 적층되어 보관되는 매거진 유닛(Magazine Unit); 상기 매거진 유닛과 상기 얼라인 유닛 사이에 배치되며, 상기 매거진 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 얼라인 유닛으로 전달하는 제1 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit); 및 상기 얼라인 유닛과 상기 턴 터렛 유닛 사이에 배치되며, 상기 얼라인 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 턴 터렛 유닛으로 전달하는 제2 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)을 더 포함할 수 있다.The pre-tack device includes: a magazine unit disposed in front of the process of the align unit and storing the negative electrode layer or the positive electrode layer; a first transfer unit disposed between the magazine unit and the alignment unit and transferring the cathode layer or anode layer on the magazine unit to the alignment unit; and a second transfer unit disposed between the align unit and the turn turret unit and transferring the cathode layer or the anode layer on the align unit to the turn turret unit.
상기 얼라인 유닛은, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 얼라인되는 얼라인 스테이지(Align Stage); 및 상기 얼라인 스테이지 상에 로딩된 음극층 또는 양극층의 얼라인위치를 촬영하는 카메라(Camera)를 포함할 수 있다.The alignment unit includes an alignment stage on which the cathode layer or the anode layer is loaded and aligned; And it may include a camera that photographs the alignment position of the cathode layer or anode layer loaded on the alignment stage.
상기 턴 터렛 유닛은, 유닛 바디; 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 상기 서브 개스킷 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부; 및 상기 유닛 바디와 상기 히팅 로딩부에 연결되며, 상기 히팅 로딩부를 가압하는 로딩 가압부를 포함할 수 있으며, 상기 히팅 로딩부가 상기 유닛 바디의 양측에 대칭되게 한 쌍으로 마련될 수 있다.The turn turret unit includes a unit body; a heating loading portion forming a place where the cathode layer or the anode layer is loaded and heated while being pressed toward the sub gasket; And it is connected to the unit body and the heating loading part, and may include a loading pressing part that presses the heating loading part, and the heating loading part may be provided in a pair symmetrically on both sides of the unit body.
상기 로딩 가압부는, 상기 유닛 바디 내에 마련되는 실린더; 상기 히팅 로딩부를 지지하는 로딩 지지부; 및 상기 실린더와 상기 로딩 지지부에 연결되며, 상기 실린더의 작용으로 상기 로딩 지지부를 가압하는 가압 샤프트를 포함할 수 있다.The loading pressurization unit includes a cylinder provided within the unit body; a loading support unit supporting the heating loading unit; and a pressing shaft connected to the cylinder and the loading support unit and pressing the loading support unit by the action of the cylinder.
상기 히팅 로딩부는, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되되 복수 개의 배큠홀(vacuum hole)이 형성되는 스테이지 플레이트; 상기 스테이지 플레이트 내에 마련되며, 상기 스테이지 플레이트를 가열하는 제1 히팅 엘리먼트(heating element); 상기 로딩 가압부와 연결되되 단열 기능을 제공하는 제1 단열 플레이트; 및 상기 스테이지 플레이트와 상기 제1 단열 플레이트를 연결하는 제1 연결 플레이트를 포함할 수 있다.The heating loading unit includes a stage plate on which the cathode layer or the anode layer is loaded and where a plurality of vacuum holes are formed; a first heating element provided within the stage plate and heating the stage plate; A first insulating plate connected to the loading pressurization unit and providing an insulating function; And it may include a first connection plate connecting the stage plate and the first insulation plate.
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되는 상기 히팅 로딩부의 로딩면에 복수 개의 돌기부가 더 형성될 수 있다.A plurality of protrusions may be further formed on the loading surface of the heating loading part where the cathode layer or the anode layer is loaded.
상기 라미네이션 장치는 플랫(Flat) 타입으로 상기 음극층과 상기 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 플랫 투 플랫(Flat-to-Flat) 라미네이션 장치일 수 있다.The lamination device may be a flat type flat-to-flat lamination device that laminates the cathode layer and the anode layer while pressing them.
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는, 상기 음극층 또는 상기 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트; 상기 히팅 플레이트 내에 마련되며, 상기 히팅 플레이트를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(heating element); 단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트; 상기 히팅 플레이트와 상기 제2 단열 플레이트를 연결하는 제2 연결 플레이트; 및 상기 제2 단열 플레이트에 연결되며, 상기 히팅 플레이트를 가압하는 플레이트 가압부를 포함할 수 있다.The flat-to-flat lamination device includes a heating plate that pressurizes the cathode layer or the anode layer with heat; a second heating element provided within the heating plate and heating the heating plate; a second insulating plate providing an insulating function; a second connection plate connecting the heating plate and the second insulation plate; And it is connected to the second insulating plate and may include a plate pressing part that pressurizes the heating plate.
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는, 상기 히팅 플레이트의 노출면에 마련되는 쿠션층을 더 포함할 수 있다.The flat-to-flat lamination device may further include a cushion layer provided on the exposed surface of the heating plate.
본 발명에 따르면, 연료전지를 자동으로 제조하는 연속 공정을 진행하더라도 종전처럼 서브 개스킷(Sub gasket)을 이루는 필름(film)이 변형(warpage)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 정상적인 공정을 수행할 수 있어서 연료전지의 품질 향상을 도모할 수 있다.According to the present invention, even if a continuous process for automatically manufacturing a fuel cell is carried out, it is possible to effectively prevent warpage of the film forming the sub gasket as in the past, and this allows the normal process to be performed. This can help improve the quality of fuel cells.
도 1은 연료전지의 구조 설명을 위한 도면이다.
도 2는 서브 개스킷, 음극층, 전해질층, 양극층의 평면 구조도이다.
도 3은 어셈블리의 구조 단면도이다.
도 4는 홀(hole)이 형성된 서브 개스킷의 사시도이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 개략적인 측면 및 평면 구성도이다.
도 6은 스텝식 필름 이송장치의 필름 클램프 유닛에 대한 사시도이다.
도 7은 도 6의 정면도이다.
도 8 내지 도 10은 도 7의 A 영역에 대한 작동도들이다.
도 11은 스텝식 필름 이송장치의 필름 피딩 유닛에 대한 사시도이다.
도 12는 도 11의 정면도이다.
도 13 내지 도 20은 스텝식 필름 이송장치의 작용을 위한 개략적인 공정도들이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 제어블록도이다.
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 제조시스템에서 어셈블리 제조장치 영역의 구성도이다.
도 23 내지 도 27은 프리 택 장치의 개략적인 구성도로서 작용을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 28은 턴 터렛 유닛의 개략적인 부분 구조도이다.
도 29 및 도 30은 턴 터렛 유닛의 배치 사시도이다.
도 31은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 개략적인 구조도이다.
도 32 내지 도 36은 연료전지 제조시스템의 부분 동작도이다.
도 37은 턴 터렛 유닛의 변형 실시예이다.
도 38은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 변형 실시예이다.1 is a diagram for explaining the structure of a fuel cell.
Figure 2 is a plan view of the sub-gasket, cathode layer, electrolyte layer, and anode layer.
Figure 3 is a structural cross-sectional view of the assembly.
Figure 4 is a perspective view of a sub gasket in which a hole is formed.
Figures 5 (a) and (b) are schematic side and plan views of a fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a perspective view of the film clamp unit of the stepped film transport device.
Figure 7 is a front view of Figure 6.
Figures 8 to 10 are operational diagrams for area A of Figure 7.
Figure 11 is a perspective view of the film feeding unit of the step-type film transport device.
Figure 12 is a front view of Figure 11.
13 to 20 are schematic process diagrams for the operation of the step-type film transfer device.
Figure 21 is a control block diagram of a fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
Figure 22 is a configuration diagram of the assembly manufacturing device area in the fuel cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention.
Figures 23 to 27 are schematic configuration diagrams of the pre-tack device and are diagrams showing the operation step by step.
28 is a schematic partial structural diagram of the turn turret unit.
29 and 30 are perspective views of the arrangement of the turn turret unit.
31 is a schematic structural diagram of a flat-to-flat lamination device.
Figures 32 to 36 are partial operation diagrams of the fuel cell manufacturing system.
Figure 37 is a modified embodiment of a turn turret unit.
Figure 38 is a modified embodiment of a flat-to-flat lamination device.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.In order to fully understand the present invention, its operational advantages, and the objectives achieved by practicing the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in each drawing indicate the same member.
도 5의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 개략적인 측면 및 평면 구성도이고, 도 6은 스텝식 필름 이송장치의 필름 클램프 유닛에 대한 사시도이며, 도 7은 도 6의 정면도이고, 도 8 내지 도 10은 도 7의 A 영역에 대한 작동도들이며, 도 11은 스텝식 필름 이송장치의 필름 피딩 유닛에 대한 사시도이고, 도 12는 도 11의 정면도이며, 도 13 내지 도 20은 스텝식 필름 이송장치의 작용을 위한 개략적인 공정도들이고, 도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 연료전지 제조시스템의 제어블록도이다.Figures 5 (a) and (b) are a schematic side and plan view of a fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention, and Figure 6 is a perspective view of the film clamp unit of the step-type film transfer device. FIG. 7 is a front view of FIG. 6, FIGS. 8 to 10 are operating diagrams of area A of FIG. 7, FIG. 11 is a perspective view of the film feeding unit of the step-type film transfer device, and FIG. 12 is a front view of FIG. 11. 13 to 20 are schematic process diagrams for the operation of the step-type film transfer device, and Figure 21 is a control block diagram of the fuel cell manufacturing system according to an embodiment of the present invention.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 연료전지 제조시스템은 연료전지를 자동으로 제조하는 연속 공정을 진행하더라도 종전처럼 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 이루는 필름(film)이 변형(warpage)되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 정상적인 공정을 수행할 수 있어서 연료전지의 품질 향상을 도모할 수 있도록 한다.Referring to these drawings, the fuel cell manufacturing system according to this embodiment does not cause warpage of the film forming the sub gasket (10) as before, even if the continuous process of automatically manufacturing the fuel cell is performed. This can effectively prevent this, and this allows normal processes to be performed, thereby improving the quality of the fuel cell.
이러한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 연료전지 제조시스템은 도 5에 개략적으로 도시된 것처럼 서브 개스킷 공급장치(500), 개스킷 홀 형성장치(100), 어셈블리 제조장치(600), 어셈블리 분리장치(500) 및 스텝식 필름 이송장치(700)를 포함할 수 있다. 이들 장치는 서브 개스킷(10, Sub gasket)이 풀리면서 공정으로 공급되는 라인, 즉 인라인(inline) 상에 순차적으로 배치되고 시스템 컨트롤러(800)에 의해 유기적인 메커니즘으로 컨트롤되어 연속 공정을 진행함으로써, 전술한 어셈블리(20, assembly)가 형성될 수 있게끔 한다.As schematically shown in FIG. 5, the fuel cell manufacturing system according to the present embodiment that can provide such effects includes a
앞서도 잠시 언급한 것처럼 음극층, 전해질층 및 양극층은 각 층(layer) 간에 표면에서 본딩(bonding)되어야 하는데, 음극층, 전해질층 및 양극층은 재료 특성상, 즉 두께 및 재질 특성상 부서지기 쉽기 때문에, 이를 고려해서 고분자 필름(film) 재질의 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 이용한다. 이때, 서브 개스킷(10)의 홀(11, hole) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층이 접합된 상태 혹은 구조를 어셈블리(20, assembly)라 한다.As briefly mentioned earlier, the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer must be bonded on the surface between each layer, but the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are fragile due to their material characteristics, that is, due to their thickness and material characteristics. , taking this into consideration, a sub gasket (10) made of polymer film is used. At this time, the state or structure in which the cathode layer, electrolyte layer, and anode layer are bonded to the
서브 개스킷 공급장치(500)는 전해질층 및 양극층의 합착으로 한 몸체로 형성되는 어셈블리(10, assembly)의 제조를 위해 서브 개스킷(10, Sub gasket)을 공정으로 공급하는 역할을 한다.The sub
이러한 서브 개스킷 공급장치(500)는 웹(web) 형태의 서브 개스킷(10)을 공정으로 풀어 공급하는 언와인더(미도시0)와, 공정라인 상에 배치되고 언와인더에서 풀리는 서브 개스킷(10)을 가이드하는 복수 개의 가이드 롤러(미도시)를 포함할 수 있다. 물론, 가이드 롤러 외에도 서브 개스킷(10)을 잡고 당기는 구동 롤러(미도시), 서브 개스킷(10)의 사행을 저지시키는 사행 저지부(미도시), 서브 개스킷(10)의 풀림량을 감지하는 감지기(미도시) 등이 서브 개스킷 공급장치(500)에 더 갖춰질 수도 있는데, 편의상 이들에 대해 도시를 생략했다.This sub
개스킷 홀 형성장치(100)는 서브 개스킷 공급장치(500)와 어셈블리 제조장치(600) 사이에 배치되며, 서브 개스킷(10) 상에 홀(11, hole) 형성하는 홀 형성공정을 진행한다.The gasket
개스킷 홀 형성장치(100)는 일종의 펀치 구조일 수 있다. 서브 개스킷(10) 상에 형성된 홀(11)을 통해 음극층, 전해질층 및 양극층이 본딩되어 하나의 어셈블리(20)를 이룰 수 있다. The gasket
어셈블리 제조장치(600)는 서브 개스킷(10)이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되며, 즉 개스킷 홀 형성장치(100)의 공정 후방에 배치되며, 서브 개스킷(10)을 매개로 해서 어셈블리(20)를 제조하는 어셈블리 제조공정을 진행한다. 다시 말해, 어셈블리 제조장치(600)는 서브 개스킷(10)의 홀(11) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층이 접합된 상태 혹은 구조로 어셈블리(20)가 제조되게 한다. 이러한 어셈블리 제조장치(600)는 롤러(roller) 타입일 수도 있고 혹은 플레이트(plate) 타입일 수도 있는데, 구체적인 실시예는 아래 실시예에서 소개한다.The
어셈블리 분리장치(500)는 공정라인 상에서 어셈블리 제조장치(600)의 공정 후방에 배치되며, 제조 완료된 어셈블리(20)를 분리하는 어셈블리 분리공정을 진행한다.The
본 실시예에서 어셈블리 분리장치(400)가 연속된 서브 개스킷(10)을 단위 사이즈로 커팅하는 개스킷 커터(400)로 적용된다. 개스킷 커터(400)에 의해 웹(web) 상의 연속된 서브 개스킷(10)이 하나의 어셈블리(20)와 함께 단위 크기로 커팅될 수 있다.In this embodiment, the
물론, 이러한 개스킷 커터(400)를 사용하지 않고, 즉 웹(web) 상의 연속된 서브 개스킷(10)을 전체 절단하지 않고, 서브 개스킷(10)에서 어셈블리(20)만을 제거할 수도 있는데, 이러한 구조 역시, 어셈블리 분리장치(400)에 포함될 수 있다.Of course, it is possible to remove only the
한편, 앞서도 언급한 것처럼, 홀(11)을 형성하는 홀 형성공정, 어셈블리(20)를 제조하는 어셈블리 제조공정, 어셈블리(20)를 분리하는 어셈블리 분리공정을 진행하는 과정에서 서브 개스킷(10)을 이루는 필름(film)이 이동 및 정지(Move/Stop)를 반복해야만 하는데, 이 과정에서 필름이 변형(warpage)된 상태로 이동할 수 있고, 이러한 필름의 변형으로 인해 홀 형성공정, 어셈블리 제조공정 또는 어셈블리 분리공정이 정상적으로 이뤄지지 않을 수도 있다.Meanwhile, as mentioned earlier, during the hole forming process for forming the
이에, 본 실시예에서는 이러한 폐단이 발생하지 않도록, 즉 필름이 변형(warpage)되는 것을 효과적으로 방지하여 정상적인 공정을 수행할 수 있도록 스텝식 필름 이송장치(700)를 적용하고 있는 것이다.Accordingly, in this embodiment, the step-type
스텝식 필름 이송장치(700)는 도 5 내지 도 20에 도시된 것처럼 공정라인 상에 배치되며, 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 해당 공정을 진행할 때, 필름을 단계적으로 또한 선택적으로 클램프(clamp)하거나 이송(move)시키는 역할을 한다.The step-type
이러한 스텝식 필름 이송장치(700)는 필름의 에지(edge)를 클램프(Clamp)하는 필름 클램프 유닛(710, Film Clamp Unit)과, 필름의 에지를 클램프(Clamp)해서 이송하는 필름 피딩 유닛(730, Film Feeding Unit)을 포함할 수 있다.This step-type
서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 홀 형성공정, 어셈블리 제조공정 또는 어셈블리 분리공정을 진행할 때, 필름 클램프 유닛(710)은 클램프(Clamp), 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 컨트롤되고, 필름 피딩 유닛(730)은 클램프(Clamp), 대기, 전진, 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 후진, 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 컨트롤된다.When the film forming the
필름 클램프 유닛(710)은 도 6 내지 도 10에 도시된 것처럼 필름의 일측 에지를 클램프하는 제1 클램프 핸드(711)와, 제1 클램프 핸드(711)와 연결되고 제1 클램프 핸드(711)를 구동하는 제1 클램프 핸드 구동부(712)와, 제1 클램프 핸드(711)와 이격 배치되고 제1 클램프 핸드(711)와 상대적으로 접근 또는 이격 가능하며, 필름의 타측 에지를 클램프하는 제2 클램프 핸드(713)와, 제2 클램프 핸드(713)와 연결되고 제2 클램프 핸드(713)를 구동하는 제2 클램프 핸드 구동부(714)와, 제1 클램프 핸드(711) 및 제2 클램프 핸드(713) 중 적어도 어느 하나에 연결되고 제1 클램프 핸드(711)와 제2 클램프 핸드(713)를 접근 또는 이격시키는 핸드 무버(715, hand mover)를 포함할 수 있다.The
제1 클램프 핸드(711)와 제2 클램프 핸드(713)는 상하 동작형 집게 형식으로 마련되며, 각기 제1 클램프 핸드 구동부(712)와 제2 클램프 핸드 구동부(714)에 의해 동작한다. 제1 클램프 핸드 구동부(712)와 제2 클램프 핸드 구동부(714)는 실린더 구조일 수 있다. 제1 클램프 핸드(711)와 제2 클램프 핸드(713)는 필름이 손상되지 않게 에지 영역을 클램프한다.The
이러한 구조에서 필름 클램프 유닛(710)에 코일 스프링(717)을 포함하는 필름 텐션기(716)가 더 갖춰진다. 필름 텐션기(716)는 도 8 내지 도 10처럼 제1 클램프 핸드(711)와 제2 클램프 핸드(713)가 동작하여 필름을 클램프하기 전에 필름에 텐션을 제공한다. 그뿐만 아니라 필름 텐션기(716)는 필름에 대한 기준점을 형성한다.In this structure, the
부연하면, 도 8처럼 제2 클램프 핸드(713)가 벌어져 아직 필름을 클램프하기 전에 실린더(718)로 코일 스프링(717)을 당겨 고정함으로써 제2 클램프 핸드(713)의 평면상 위치, 예컨대 Y축 위치를 고정할 수 있다. 그러다가 도 9를 지나 도 10처럼 작용해서 필름을 클램프한 이후에는 코일 스프링(717)의 구속을 해제함으로써 제2 클램프 핸드(713)의 Y축 위치가 릴리스(Release)된 상태를 유지하게 한다. 따라서, 이러한 스프링이 작용으로 필름에 장력을 줄 수 있다.To elaborate, as shown in FIG. 8, before the
필름 피딩 유닛(730)은 도 11 및 도 12에 도시된 것처럼 필름의 일측 에지를 클램프하는 복수 개의 제1 피더 핸드(731)와, 제1 피더 핸드(731)와 연결되고 제1 피더 핸드(731)를 구동하는 제1 피더 핸드 구동부(732)와, 제1 피더 핸드(731)와 이격 배치되고 제1 피더 핸드(731)와 상대적으로 접근 또는 이격 가능하며, 필름의 타측 에지를 클램프하는 복수 개의 제2 피더 핸드(733)와, 제2 피더 핸드(733)와 연결되고 제2 피더 핸드(733)를 구동하는 제2 피더 핸드 구동부(734)를 포함할 수 있다.The
이뿐만 아니라 필름 피딩 유닛(730)은 제1 피더 핸드(731) 및 제2 피더 핸드(733)와 연결되고 제1 피더 핸드(731) 및 제2 피더 핸드(733)를 업/다운(up/down) 구동시키는 피더 핸드 업/다운 구동부(735)와, 제1 피더 핸드(731) 및 제2 피더 핸드(733)와 연결되고 제1 피더 핸드(731) 및 제2 피더 핸드(733)를 공정라인 상에서 필름이 이송되는 방향으로 이송시키는 피더 핸드 이송 구동부(736)를 더 포함할 수 있다.In addition, the
제1 피더 핸드(731)와 제2 피더 핸드(733)의 구조, 그리고 이들을 동작시키는 구동 구조는 전술한 제1 클램프 핸드(711)와 제2 클램프 핸드(713)와 같다. 따라서, 중복 설명은 생략한다.The structures of the
한편, 시스템 컨트롤러(800)는 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 변형(warpage)되는 것을 방지하면서 공정라인 상에서 필름을 매개로 한 홀 형성공정, 어셈블리 제조공정 및 어셈블리 분리공정이 연속적으로 진행될 수 있도록 서브 개스킷(10) 공급장치, 개스킷 홀 형성장치(100), 어셈블리 제조장치(600), 어셈블리 분리장치(400) 및 스텝식 필름 이송장치(700)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤한다.Meanwhile, the
다시 말해, 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 홀 형성공정, 어셈블리 제조공정 또는 어셈블리 분리공정을 진행할 때, 도 13 내지 도 20처럼 필름 클램프 유닛(710)은 클램프(Clamp), 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게, 필름 피딩 유닛(730)은 클램프(Clamp), 대기, 전진, 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 후진, 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 시스템 컨트롤러(800)가 컨트롤한다.In other words, when the film forming the
이러한 역할을 수행하는 시스템 컨트롤러(800)는 중앙처리장치(810, CPU), 메모리(820, MEMORY), 그리고 서포트 회로(830, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.The
중앙처리장치(810)는 본 실시예에서 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 변형(warpage)되는 것을 방지하면서 공정라인 상에서 필름을 매개로 한 홀 형성공정, 어셈블리 제조공정 및 어셈블리 분리공정이 연속적으로 진행될 수 있도록 서브 개스킷(10) 공급장치, 개스킷 홀 형성장치(100), 어셈블리 제조장치(600), 어셈블리 분리장치(400) 및 스텝식 필름 이송장치(700)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.In this embodiment, the
메모리(820, MEMORY)는 중앙처리장치(810)와 연결된다. 메모리(820)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리일 수 있다.Memory 820 (MEMORY) is connected to the
서포트 회로(830, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(810)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(830)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.The support circuit 830 (SUPPORT CIRCUIT) is combined with the
본 실시예에서 시스템 컨트롤러(800)는 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 변형(warpage)되는 것을 방지하면서 공정라인 상에서 필름을 매개로 한 홀 형성공정, 어셈블리 제조공정 및 어셈블리 분리공정이 연속적으로 진행될 수 있도록 서브 개스킷(10) 공급장치, 개스킷 홀 형성장치(100), 어셈블리 제조장치(600), 어셈블리 분리장치(400) 및 스텝식 필름 이송장치(700)의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는데, 이러한 일련의 컨트롤 프로세스 등은 메모리(820)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(820)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.In this embodiment, the
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.Although the process according to the present invention has been described as being executed by software routines, it is also possible that at least some of the processes according to the present invention are performed by hardware. As such, the processes of the present invention may be implemented as software running on a computer system, as hardware such as an integrated circuit, or as a combination of software and hardware.
이상 설명한 바와 같은 구조로 작용을 하는 본 실시예에 따르면, 연료전지를 자동으로 제조하는 연속 공정을 진행하더라도 종전처럼 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 정상적인 공정을 수행할 수 있어서 연료전지의 품질 향상을 도모할 수 있게 된다.According to the present embodiment, which operates with the structure described above, it is possible to effectively prevent the film forming the
도 22는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연료전지 제조시스템에서 어셈블리 제조장치 영역의 구성도이고, 도 23 내지 도 27은 프리 택 장치의 개략적인 구성도로서 작용을 단계적으로 도시한 도면들이며, 도 28은 턴 터렛 유닛의 개략적인 부분 구조도이고, 도 29 및 도 30은 턴 터렛 유닛의 배치 사시도이며, 도 31은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 개략적인 구조도이고, 도 32 내지 도 36은 연료전지 제조시스템의 부분 동작도이며, 도 37은 턴 터렛 유닛의 변형 실시예이고, 도 38은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 변형 실시예이다.Figure 22 is a configuration diagram of the assembly manufacturing device area in the fuel cell manufacturing system according to another embodiment of the present invention, and Figures 23 to 27 are schematic diagrams of the pretack device and are diagrams showing the operation step by step. 28 is a schematic partial structural diagram of the turn turret unit, Figures 29 and 30 are a perspective view of the arrangement of the turn turret unit, Figure 31 is a schematic structural diagram of a flat-to-flat lamination device, and Figures 32 to 36 are a fuel cell manufacturing system. is a partial operation diagram, Figure 37 is a modified embodiment of the turn turret unit, and Figure 38 is a modified embodiment of the flat-to-flat lamination device.
이들 도면을 참조하면, 본 시스템에도 어셈블리 제조장치(600a)가 적용된다. 본 시스템에 적용되는 어셈블리 제조장치(600a) 역시, 서브 개스킷(10)이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되며, 즉 개스킷 홀 형성장치(100, 도 5 참조)의 공정 후방에 배치되며, 서브 개스킷(10)을 매개로 해서 어셈블리(20)를 제조하는 어셈블리 제조공정을 진행한다. 다시 말해, 어셈블리 제조장치(600)는 서브 개스킷(10)의 홀(11) 영역에 음극층, 전해질층 및 양극층이 접합된 상태 혹은 구조로 어셈블리(20)가 제조되게 한다.Referring to these drawings, the
한편, 본 실시예에 적용되는 어셈블리 제조장치(600a)는 프리 택(PRE Tack) 장치(200)와 라미네이션 장치(300)의 조합으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the
프리 택 장치(200)는 도 22 내지 도 27에 도시된 것처럼 서브 개스킷(10)이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 즉 인라인 공정 상에서 개스킷 홀 형성장치(100)의 공정 후방에 배치되되 음극층과 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 서브 개스킷(10)에 올리고 미리(PRE) 합착하는 역할을 한다. 이때, 전해질층은 음극층과 양극층 중 하나에 미리 합착된 것으로 본다.As shown in FIGS. 22 to 27, the
그리고, 라미네이션 장치(300)는 도 22, 도 31 내지 도 36에 도시된 것처럼 인라인 공정 상에서 프리 택 장치(200)의 공정 후방에 배치되며, 전해질층이 사이에 개재되게 하면서 음극층과 양극층을 라미네이션(lamination)하는 역할을 한다.In addition, the
본 실시예에서 라미네이션 장치(300)는 플랫(Flat) 타입으로 음극층과 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 플랫 투 플랫(Flat-to-Flat) 라미네이션 장치(300)이다. 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)를 거침으로써 비로소 어셈블리(20)가 완성된다.In this embodiment, the
이처럼 본 실시예에 따른 연료전지 제조시스템에는 프리 택 장치(200)와 라미네이션 장치(300)를 포함하는 어셈블리 제조장치(600a)가 적용되는데 이러한 어셈블리 제조장치(600a)의 적용으로 인해 음극층, 전해질층, 양극층 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있다.In this way, the
우선, 프리 택 장치(200)에 대해 자세히 살펴본다. 프리 택 장치(200)는 인라인 공정 상에서 개스킷 홀 형성장치(100)의 공정 후방에 배치되되 음극층과 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 서브 개스킷(10)에 올리고 미리(PRE) 합착하는 역할을 한다.First, let's take a closer look at the
프리 택 장치(200)는 서브 개스킷(10)을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치된다. 한 쌍의 프리 택 장치(200) 중 하나가 음극판을, 다른 하나가 양극판을 프리 택한다는 점에서 대상체만 다를 뿐 구조, 기능은 모두 동일하다. 따라서, 동일한 참조부호를 부여했다.The
프리 택 장치(200)는 음극층 또는 양극층이 적층되어 보관되는 매거진 유닛(210, Magazine Unit)과, 음극층 또는 양극층을 얼라인하는 얼라인 유닛(220, Align Unit)과, 얼라인 유닛(220)에 의해 얼라인된 음극층 또는 양극층을 서브 개스킷(10)으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 턴 터렛 유닛(230, Trun Turret Unit)을 포함할 수 있다.The
또한, 본 실시예에서 프리 택 장치(200)는 매거진 유닛(210)과 얼라인 유닛(220) 사이에 배치되며, 매거진 유닛(210) 상의 음극층 또는 양극층을 얼라인 유닛(220)으로 전달하는 제1 트랜스퍼 유닛(201, Transfer Unit)과, 얼라인 유닛(220)과 턴 터렛 유닛(230) 사이에 배치되며, 얼라인 유닛(220) 상의 음극층 또는 양극층을 턴 터렛 유닛(230)으로 전달하는 제2 트랜스퍼 유닛(202, Transfer Unit)을 더 포함한다.Additionally, in this embodiment, the
제1 트랜스퍼 유닛(201)은 배큠 척(Vacuum Chuck) 등을 이용하여 음극층 또는 양극층을 당겨 매거진 유닛(210)으로부터 분리시키고, 상측 이동, 좌측 이동을 통해 음극층 또는 양극층을 얼라인 유닛(220)의 얼라인 스테이지(221) 위에 오게 하고, 언척킹(Unchucking) 공정을 통해 음극층 또는 양극층을 얼라인 스테이지(221) 상에 로딩시킬 수 있다. 제2 트랜스퍼 유닛(202) 역시, 제1 트랜스퍼 유닛(201)과 동일한 동작을 한다.The
구성들에 대해 좀 더 자세히 살펴보면, 매거진 유닛(210)은 음극층 또는 양극층이 적층되어 보관되는 장소를 이룬다. 결국, 본 실시예의 경우, 낱장의 음극층 또는 양극층을 적용하고 있는데, 도면과 달리 음극층 또는 양극층은 낱장이 아닌 웹(web) 형태로 제공된 후, 커팅될 수도 있다.Looking at the configurations in more detail, the
얼라인 유닛(220)은 제1 트랜스퍼 유닛(201)을 통해 매거진 유닛(210)에서 전달된 음극층 또는 양극층을 얼라인하는 수단이다.The
이러한 얼라인 유닛(220)은 음극층 또는 양극층이 로딩되고 얼라인되는 얼라인 스테이지(221, Align Stage)와, 얼라인 스테이지(221) 상에 로딩된 음극층 또는 양극층의 얼라인위치를 촬영하는 카메라(222, Camera)를 포함한다.This
얼라인 스테이지(221)는 평면좌표상에서 얼라인이 가능한 장치를 포함한다. 이에, 제1 트랜스퍼 유닛(201)이 매거진 유닛(210)에서 음극층 또는 양극층을 얼라인 스테이지(221)에 로딩시키면 카메라(222)가 얼라임 마크를 촬영하고, 이의 정보를 토대로 얼라인 스테이지(221)가 구동함으로써 음극층 또는 양극층의 정위치가 결정된다. 그러면, 제2 트랜스퍼 유닛(202)이 얼라인 완료된 음극층 또는 양극층을 그대로 집어 턴 터렛 유닛(230)으로 전달만 하면 되기 때문에 공정이 편리할뿐더러 얼라인이 틀어질 우려가 전혀 없다.The
턴 터렛 유닛(230)은 제2 트랜스퍼 유닛(202)을 통해 얼라인 유닛(220)에서 전달된 음극층 또는 양극층을 서브 개스킷(10)으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 역할을 한다.The
턴 터렛 유닛(230)은 유닛 바디(240)와, 음극층 또는 양극층이 로딩되고 서브 개스킷(10) 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부(250)와, 유닛 바디(240)와 히팅 로딩부(250)에 연결되며, 히팅 로딩부(250)를 가압하는 로딩 가압부(260)를 포함할 수 있다.The
이러한 턴 터렛 유닛(230)은 일종의 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)이며, 히팅 로딩부(250)에 올려진 음극층 또는 양극층, 예컨대 음극층을 서브 개스킷(10)으로 전달해서 프리 택하는 역할을 한다. 즉 히팅 로딩부(250)에 음극층이 올려지면 히팅 로딩부(250)의 스테이지 플레이트(251)에 있는 배큠홀(252, vacuum hole, 또는 배큠 척)을 이용해서 음극층을 척킹(Chucking)한 후, 180도 턴(Trun)해서 해당 음극층이 서브 개스킷(10)과 마주볼 수 있도록 한다. 히팅 로딩부(250)는 로딩 가압부(260)의 작용으로 음극층과 서브 개스킷(10)이 붙을 수 있게끔 한다. 이때, 히팅 로딩부(250)에 제1 히팅 엘리먼트(253, heating element), 예컨대 쉬스 타입 히터(Sheath Type Heater)가 내장됨에 따라 열이 음극층과 서브 개스킷(10)에 전달되게 하며, 이러한 가압력과 열에 의해 프리 택(PRE tack)되게 한다.This
본 실시예에서 히팅 로딩부(250)가 유닛 바디(240)의 양측에 대칭되게 한 쌍으로 마련된다. 이에 하나의 히팅 로딩부(250)에서 음극층 또는 양극층을 서브 개스킷(10)으로 전달하고 프리 택하는 동안 다른 히팅 로딩부(250)에 작업 대상의 음극층 또는 양극층이 새롭게 전달될 수 있다. 따라서, 택트 타임을 감소시켜 생산성을 높일 수 있다.In this embodiment, a pair of
히팅 로딩부(250)에 대해 좀 더 자세히 알아보면, 히팅 로딩부(250)는 음극층 또는 양극층이 로딩되되 복수 개의 배큠홀(252, vacuum hole)이 형성되는 스테이지 플레이트(251)와, 스테이지 플레이트(251) 내에 마련되며, 스테이지 플레이트(251)를 가열하는 제1 히팅 엘리먼트(253, heating element)와, 로딩 가압부(260)와 연결되되 단열 기능을 제공하는 제1 단열 플레이트(254)와, 스테이지 플레이트(251) 및 제1 단열 플레이트(254)를 연결하는 제1 연결 플레이트(255)를 포함할 수 있다.Looking at the
스테이지 플레이트(251)에 배큠홀(252)이 형성되기 때문에 흔들림 없이 음극층 또는 양극층이 스테이지 플레이트(251)의 로딩면에 로딩될 수 있다.Since the
로딩 가압부(260)는 유닛 바디(240) 내에 마련되는 실린더(261)와, 히팅 로딩부(250)를 지지하는 로딩 지지부(262)와, 실린더(261)와 로딩 지지부(262)에 연결되며, 실린더(261)의 작용으로 로딩 지지부(262)를 가압하는 가압 샤프트(263)를 포함할 수 있다.The
참고로, 도 23 내지 도 27에서는 프리 택 장치(200)가 음극층 또는 양극층을 순차적으로 이동시키는 것으로 도시했지만, 유닛별 동작이 동시에 진행될 수도 있다. 이럴 경우, 택트 타임이 더욱 단축되어 생산성 향상에 이바지할 수 있다.For reference, in FIGS. 23 to 27, the
다음으로, 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 앞서 기술한 것처럼 플랫(Flat) 타입으로 음극층과 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 역할을 한다. 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)를 거침으로써 비로소 어셈블리(20)가 완성된다.Next, the flat-to-
이러한 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 프리 택 장치(200)를 통해 서브 개스킷(10) 상에서 붙여진 음극층과 양극층 각각의 외면에 열과 압력을 가해 음극층과 양극층 각각의 안쪽면을 붙이고, 즉 음극층 안쪽면에서 테두리 쪽과 서브 개스킷(10)의 상면을 붙이는 한편, 양극층 안쪽면에서 테두리 쪽과 서브 개스킷(10)의 하면을 붙인다. 물론, 서브 개스킷(10)을 기준으로 해서 음극층과 양극층이 배치위치는 도면과 달리 반대가 될 수도 있다.This flat-to-
본 실시예에 적용되는 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 종전의 롤러(Roller) 타입(Type)이 아닌 핫 프레스 플레이트 타입(Hot Press Plate Type)이기 때문에, 합착공정 중 음극층과 양극층의 파손을 막을 수 있음은 물론 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있다.Since the flat-to-
이러한 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 서브 개스킷(10)을 사이에 두고 양측에 한 쌍으로 배치될 수 있다. 한 쌍의 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 작업 대상체가 음극층과 양극층일 뿐 그 구조와 기능, 역할은 동일하다.These flat-to-
이러한 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)는 음극층 또는 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트(310)와, 히팅 플레이트(310) 내에 마련되며, 히팅 플레이트(310)를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(320, heating element)와, 단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트(330)와, 히팅 플레이트(310) 및 제2 단열 플레이트(330)를 연결하는 제2 연결 플레이트(340)와, 제2 단열 플레이트(330)에 연결되며, 히팅 플레이트(310)를 가압하는 플레이트 가압부(350)를 포함할 수 있다. 플레이트 가압부(350)는 실린더 등으로 적용될 수 있다.This flat-to-
이에, 도 32처럼 프리 택 장치(200)의 작용으로 음극층과 양극층이 프리 택된 상태에서 도 33 내지 도 35처럼 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300)를 거쳐 라미네이션됨으로써 도 36처럼 어셈블리(20)로 만들어질 수 있으며, 이후에는 어셈블리 분리장치(400)를 통해 분리되는 공정을 진행할 수 있다.Accordingly, in a state in which the cathode layer and the anode layer are pre-tacked by the action of the
본 실시예의 어셈블리 제조장치(600a)가 적용되더라도 연료전지를 자동으로 제조하는 연속 공정을 진행하더라도 종전처럼 서브 개스킷(10)을 이루는 필름이 변형되는 것을 효과적으로 방지할 수 있으며, 이로 인해 정상적인 공정을 수행할 수 있어서 연료전지의 품질 향상을 도모할 수 있다. 특히, 본 실시예의 경우에는 프리 택 장치(200)와 라미네이션 장치(300)를 포함하는 어셈블리 제조장치(600a)가 적용되기 때문에 음극층, 전해질층, 양극층 간의 합착공정 중 음극층과 양극층이 파손되는 것을 방지하는 한편 합착공정 간 음극층과 양극층의 위치 편차 줄일 수 있게 된다.Even if the
도 37은 턴 터렛 유닛의 변형 실시예이다.Figure 37 is a modified embodiment of a turn turret unit.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 턴 터렛 유닛(230a) 역시, 유닛 바디(240)와, 음극층 또는 양극층이 로딩되고 서브 개스킷(10) 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부(250)와, 유닛 바디(240)와 히팅 로딩부(250)에 연결되며, 히팅 로딩부(250)를 가압하는 로딩 가압부(260)를 포함할 수 있다. 이들의 구조와 기능, 역할은 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.Referring to this drawing, the
한편, 본 실시예에서 음극층 또는 양극층이 로딩되는 히팅 로딩부(250)의 로딩면에 복수 개의 돌기부(251a)가 더 형성된다.Meanwhile, in this embodiment, a plurality of
돌기부(251a)는 효율적으로 음극층 또는 양극층에 전달되는 압력을 증가시키는 구조이다. 압력은 접촉 면적에 반비례하므로, 접촉 면적을 줄여 국부적 압력을 증가 시킬 수 있도록 한 것이 돌기부(251a) 구조이다. 국부적으로 압력을 증가시키되, 중요한 부분, 즉 테두리 부분은 본딩(bonding)되도록 할 수 있다. The
도 38은 플랫 투 플랫 라미네이션 장치의 변형 실시예이다.Figure 38 is a modified embodiment of a flat-to-flat lamination device.
이 도면을 참조하면, 본 실시예에 적용되는 플랫 투 플랫 라미네이션 장치(300a) 역시, 음극층 또는 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트(310)와, 히팅 플레이트(310) 내에 마련되며, 히팅 플레이트(310)를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(320, heating element)와, 단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트(330)와, 히팅 플레이트(310) 및 제2 단열 플레이트(330)를 연결하는 제2 연결 플레이트(340)와, 제2 단열 플레이트(330)에 연결되며, 히팅 플레이트(310)를 가압하는 플레이트 가압부(350)를 포함할 수 있다. 이들의 구조와 기능, 역할은 전술한 실시예와 동일하다. 따라서, 중복 설명은 피한다.Referring to this drawing, the flat-to-
한편, 본 실시예에서 히팅 플레이트(310)의 노출면에는 쿠션층(360)이 마련된다. 히팅 플레이트(310) 상면의 쿠션층(360)은 음극층 또는 양극층에 고른 압력이 인가될 수 있게 하는 수단이다.Meanwhile, in this embodiment, a
이처럼 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다고 하여야 할 것이다.As such, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is obvious to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, it should be said that such modifications or variations fall within the scope of the claims of the present invention.
10 : 서브 개스킷 11 : 홀(hole)
100 : 개스킷 홀 형성장치 400 : 어셈블리 분리장치
500 : 서브 개스킷 공급장치 600 : 어셈블리 제조장치
700 : 스텝식 필름 이송장치 710 : 필름 클램프 유닛
711 : 제1 클램프 핸드 712 : 제1 클램프 핸드 구동부
713 : 제2 클램프 핸드 714 : 제2 클램프 핸드 구동부
715 : 핸드 무버 716 : 필름 텐션기
717 : 코일 스프링 730 : 필름 피딩 유닛
731 : 제1 피더 핸드 732 : 제1 피더 핸드 구동부
733 : 제2 피더 핸드 734 : 제2 피더 핸드 구동부
735 : 피더 핸드 업/다운 구동부 736 : 피더 핸드 이송 구동부
800 : 시스템 컨트롤러10: sub gasket 11: hole
100: Gasket hole forming device 400: Assembly separation device
500: Sub gasket supply device 600: Assembly manufacturing device
700: Stepped film transfer device 710: Film clamp unit
711: first clamp hand 712: first clamp hand driving unit
713: second clamp hand 714: second clamp hand driving unit
715: Hand mover 716: Film tensioner
717: Coil spring 730: Film feeding unit
731: first feeder hand 732: first feeder hand driving unit
733: Second feeder hand 734: Second feeder hand driving unit
735: Feeder hand up/down driving unit 736: Feeder hand transfer driving unit
800: System Controller
Claims (23)
상기 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되며, 상기 서브 개스킷을 매개로 해서 상기 어셈블리를 제조하는 어셈블리 제조공정을 진행하는 어셈블리 제조장치; 및
상기 공정라인 상에 배치되며, 상기 서브 개스킷을 이루는 필름(film)을 단계적으로 클램프(clamp)하거나 이송(move)시키는 스텝식 필름 이송장치를 포함하며,
상기 어셈블리 제조장치는,
상기 음극층 또는 상기 양극층을 얼라인하는 얼라인 유닛(Align Unit)과, 상기 얼라인 유닛에 의해 얼라인된 음극층 또는 양극층을 상기 서브 개스킷으로 전달하고 프리 택(PRE Tack)하는 턴 터렛 유닛(Trun Turret Unit)을 구비하며, 상기 서브 개스킷이 공급되는 공정라인 상의 일측에 배치되되 상기 음극층과 상기 양극층 각각을 얼라인(Align)하여 상기 서브 개스킷에 올리고 미리(PRE) 합착하는 프리 택(PRE Tack) 장치; 및
상기 프리 택 장치의 공정 후방에 배치되며, 상기 전해질층이 사이에 개재되게 하면서 상기 음극층과 상기 양극층을 라미네이션(lamination)하는 라미네이션 장치를 포함하며,
상기 턴 터렛 유닛은,
유닛 바디;
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 상기 서브 개스킷 쪽으로 가압되면서 히팅되는 장소를 이루는 히팅 로딩부; 및
상기 유닛 바디와 상기 히팅 로딩부에 연결되며, 상기 히팅 로딩부를 가압하는 로딩 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.Sub gasket supply that supplies sub gaskets to the process for manufacturing an assembly that is formed as one body by cementing the anode layer, electrolyte layer, and cathode layer. Device;
an assembly manufacturing device disposed on one side of a process line to which the sub gasket is supplied, and performing an assembly manufacturing process to manufacture the assembly via the sub gasket; and
It is disposed on the process line and includes a step-type film transfer device that gradually clamps or moves the film forming the sub gasket,
The assembly manufacturing device,
An alignment unit that aligns the cathode layer or the anode layer, and a turn turret that delivers the aligned cathode layer or anode layer by the align unit to the sub gasket and pre-tacks it. It is equipped with a trun turret unit and is placed on one side of the process line where the sub gasket is supplied. The pre-gasket is placed on the sub gasket by aligning each of the cathode layer and the anode layer and bonding them in advance (PRE). PRE Tack device; and
It is disposed behind the process of the pre-tack device and includes a lamination device for lamination of the cathode layer and the anode layer with the electrolyte layer interposed therebetween,
The turn turret unit,
unit body;
a heating loading portion forming a place where the cathode layer or the anode layer is loaded and heated while being pressed toward the sub gasket; and
A fuel cell manufacturing system that is connected to the unit body and the heating loading unit and includes a loading pressurizing unit that pressurizes the heating loading unit.
상기 서브 개스킷 공급장치와 상기 어셈블리 제조장치 사이에 배치되며, 상기 서브 개스킷 상에 홀(hole) 형성하는 홀 형성공정을 진행하는 개스킷 홀 형성장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The fuel cell manufacturing system further includes a gasket hole forming device disposed between the sub gasket supply device and the assembly manufacturing device and performing a hole forming process to form a hole on the sub gasket.
상기 공정라인 상에서 상기 어셈블리 제조장치의 공정 후방에 배치되며, 제조 완료된 어셈블리를 분리하는 어셈블리 분리공정을 진행하는 어셈블리 분리장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 2,
The fuel cell manufacturing system further comprises an assembly separation device disposed behind the process of the assembly manufacturing device on the process line and performing an assembly separation process to separate the manufactured assembly.
상기 서브 개스킷을 이루는 필름이 변형(warpage)되는 것을 방지하면서 상기 공정라인 상에서 상기 필름을 매개로 한 상기 홀 형성공정, 상기 어셈블리 제조공정 및 상기 어셈블리 분리공정이 연속적으로 진행될 수 있도록 상기 서브 개스킷 공급장치, 상기 개스킷 홀 형성장치, 상기 어셈블리 제조장치, 상기 어셈블리 분리장치 및 스텝식 필름 이송장치의 동작을 유기적인 메커니즘으로 컨트롤하는 시스템 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 3,
The sub gasket supply device prevents the film forming the sub gasket from being deformed and allows the hole forming process, the assembly manufacturing process, and the assembly separation process to proceed continuously through the film on the process line. , The fuel cell manufacturing system further comprises a system controller that controls the operations of the gasket hole forming device, the assembly manufacturing device, the assembly separating device, and the step-type film transfer device through an organic mechanism.
상기 스텝식 필름 이송장치는,
상기 필름의 에지(edge)를 클램프(Clamp)하는 필름 클램프 유닛(Film Clamp Unit); 및
상기 필름의 에지(edge)를 클램프(Clamp)해서 이송하는 필름 피딩 유닛(Film Feeding Unit)을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The step-type film transfer device,
A film clamp unit that clamps the edge of the film; and
A fuel cell manufacturing system comprising a film feeding unit that clamps and transfers the edge of the film.
상기 서브 개스킷을 이루는 필름이 공정을 진행할 때, 상기 필름 클램프 유닛은 클램프(Clamp), 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 컨트롤되고, 상기 필름 피딩 유닛은 클램프(Clamp), 대기, 전진, 대기, 언클램프(Unclamp), 대기, 후진, 대기, 클램프(Clamp) 동작이 반복적으로 수행되게 컨트롤되는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 5,
When the film forming the sub gasket proceeds with the process, the film clamp unit is controlled to repeatedly perform clamp, wait, unclamp, wait, and clamp operations, and the film feeding unit A fuel cell manufacturing system characterized in that Clamp, standby, forward, standby, unclamp, standby, backward, standby, and clamp operations are controlled to be performed repeatedly.
상기 필름 클램프 유닛은,
상기 필름의 일측 에지를 클램프하는 제1 클램프 핸드;
상기 제1 클램프 핸드와 연결되고 상기 제1 클램프 핸드를 구동하는 제1 클램프 핸드 구동부;
상기 제1 클램프 핸드와 이격 배치되고 상기 제1 클램프 핸드와 상대적으로 접근 또는 이격 가능하며, 상기 필름의 타측 에지를 클램프하는 제2 클램프 핸드;
상기 제2 클램프 핸드와 연결되고 상기 제1 클램프 핸드를 구동하는 제2 클램프 핸드 구동부; 및
상기 제1 클램프 핸드와 상기 제2 클램프 핸드 중 적어도 어느 하나에 연결되고 상기 제1 클램프 핸드와 상기 제2 클램프 핸드를 접근 또는 이격시키는 핸드 무버(hand mover)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 5,
The film clamp unit is,
a first clamp hand that clamps one edge of the film;
a first clamp hand driving unit connected to the first clamp hand and driving the first clamp hand;
a second clamp hand that is spaced apart from the first clamp hand and is relatively accessible or spaced apart from the first clamp hand, and clamps the other edge of the film;
a second clamp hand driving unit connected to the second clamp hand and driving the first clamp hand; and
Fuel cell manufacturing, comprising a hand mover that is connected to at least one of the first clamp hand and the second clamp hand and moves the first clamp hand and the second clamp hand closer to or apart from each other. system.
상기 필름 클램프 유닛은,
상기 제1 클램프 핸드와 상기 제2 클램프 핸드가 동작하여 상기 필름을 클램프하기 전에 상기 필름에 텐션을 제공하는 필름 텐션기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.In clause 7,
The film clamp unit is,
The fuel cell manufacturing system further includes a film tensioner that provides tension to the film before the first clamp hand and the second clamp hand operate to clamp the film.
상기 필름 텐션기가 코일 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 8,
A fuel cell manufacturing system, wherein the film tensioner includes a coil spring.
상기 필름 피딩 유닛은,
상기 필름의 일측 에지를 클램프하는 복수 개의 제1 피더 핸드;
상기 제1 피더 핸드와 연결되고 상기 제1 피더 핸드를 구동하는 제1 피더 핸드 구동부;
상기 제1 피더 핸드와 이격 배치되고 상기 제1 피더 핸드와 상대적으로 접근 또는 이격 가능하며, 상기 필름의 타측 에지를 클램프하는 복수 개의 제2 피더 핸드; 및
상기 제2 피더 핸드와 연결되고 상기 제2 피더 핸드를 구동하는 제2 피더 핸드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 5,
The film feeding unit,
a plurality of first feeder hands clamping one edge of the film;
a first feeder hand driving unit connected to the first feeder hand and driving the first feeder hand;
a plurality of second feeder hands that are spaced apart from the first feeder hand, are relatively accessible or spaced apart from the first feeder hand, and clamp the other edge of the film; and
A fuel cell manufacturing system comprising a second feeder hand driving unit connected to the second feeder hand and driving the second feeder hand.
상기 필름 피딩 유닛은,
상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드와 연결되고 상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드를 업/다운(up/down) 구동시키는 피더 핸드 업/다운 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 10,
The film feeding unit,
Characterized in that it further comprises a feeder hand up/down driving unit that is connected to the first feeder hand and the second feeder hand and drives the first feeder hand and the second feeder hand up/down. Fuel cell manufacturing system.
상기 필름 피딩 유닛은,
상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드와 연결되고 상기 제1 피더 핸드 및 상기 제2 피더 핸드를 상기 공정라인 상에서 상기 필름이 이송되는 방향으로 이송시키는 피더 핸드 이송 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 10,
The film feeding unit,
Characterized by further comprising a feeder hand transport drive unit connected to the first feeder hand and the second feeder hand and transporting the first feeder hand and the second feeder hand in the direction in which the film is transported on the process line. fuel cell manufacturing system.
상기 프리 택 장치는,
상기 얼라인 유닛의 공정 전방에 배치되며, 상기 음극층 또는 상기 양극층이 적층되어 보관되는 매거진 유닛(Magazine Unit);
상기 매거진 유닛과 상기 얼라인 유닛 사이에 배치되며, 상기 매거진 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 얼라인 유닛으로 전달하는 제1 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit); 및
상기 얼라인 유닛과 상기 턴 터렛 유닛 사이에 배치되며, 상기 얼라인 유닛 상의 음극층 또는 양극층을 상기 턴 터렛 유닛으로 전달하는 제2 트랜스퍼 유닛(Transfer Unit)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The free tack device,
A magazine unit disposed in front of the alignment unit in which the cathode layer or the anode layer is stacked and stored;
a first transfer unit disposed between the magazine unit and the alignment unit and transferring the cathode layer or anode layer on the magazine unit to the alignment unit; and
A fuel cell disposed between the align unit and the turn turret unit and further comprising a second transfer unit that transfers the cathode layer or the anode layer on the align unit to the turn turret unit. Manufacturing system.
상기 얼라인 유닛은,
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되고 얼라인되는 얼라인 스테이지(Align Stage); 및
상기 얼라인 스테이지 상에 로딩된 음극층 또는 양극층의 얼라인위치를 촬영하는 카메라(Camera)를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The alignment unit is,
An Align Stage where the cathode layer or the anode layer is loaded and aligned; and
A fuel cell manufacturing system comprising a camera that photographs the alignment position of the cathode layer or anode layer loaded on the alignment stage.
상기 로딩 가압부는,
상기 유닛 바디 내에 마련되는 실린더;
상기 히팅 로딩부를 지지하는 로딩 지지부; 및
상기 실린더와 상기 로딩 지지부에 연결되며, 상기 실린더의 작용으로 상기 로딩 지지부를 가압하는 가압 샤프트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The loading pressurization unit,
A cylinder provided within the unit body;
a loading support unit supporting the heating loading unit; and
A fuel cell manufacturing system comprising a pressurizing shaft connected to the cylinder and the loading support unit and pressurizing the loading support unit by the action of the cylinder.
상기 히팅 로딩부는,
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되되 복수 개의 배큠홀(vacuum hole)이 형성되는 스테이지 플레이트;
상기 스테이지 플레이트 내에 마련되며, 상기 스테이지 플레이트를 가열하는 제1 히팅 엘리먼트(heating element);
상기 로딩 가압부와 연결되되 단열 기능을 제공하는 제1 단열 플레이트; 및
상기 스테이지 플레이트와 상기 제1 단열 플레이트를 연결하는 제1 연결 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The heating loading unit,
a stage plate on which the cathode layer or the anode layer is loaded and on which a plurality of vacuum holes are formed;
a first heating element provided within the stage plate and heating the stage plate;
A first insulating plate connected to the loading pressurization unit and providing an insulating function; and
A fuel cell manufacturing system comprising a first connection plate connecting the stage plate and the first insulation plate.
상기 음극층 또는 상기 양극층이 로딩되는 상기 히팅 로딩부의 로딩면에 복수 개의 돌기부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 19,
A fuel cell manufacturing system, characterized in that a plurality of protrusions are further formed on the loading surface of the heating loading part where the cathode layer or the anode layer is loaded.
상기 라미네이션 장치는 플랫(Flat) 타입으로 상기 음극층과 상기 양극층을 가압하면서 라미네이션하는 플랫 투 플랫(Flat-to-Flat) 라미네이션 장치인 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to paragraph 1,
The fuel cell manufacturing system is characterized in that the lamination device is a flat type flat-to-flat lamination device that laminates the cathode layer and the anode layer while pressing them.
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는,
상기 음극층 또는 상기 양극층을 열로 가압하는 히팅 플레이트;
상기 히팅 플레이트 내에 마련되며, 상기 히팅 플레이트를 가열하는 제2 히팅 엘리먼트(heating element);
단열 기능을 제공하는 제2 단열 플레이트;
상기 히팅 플레이트와 상기 제2 단열 플레이트를 연결하는 제2 연결 플레이트; 및
상기 제2 단열 플레이트에 연결되며, 상기 히팅 플레이트를 가압하는 플레이트 가압부를 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 21,
The flat-to-flat lamination device,
a heating plate that pressurizes the cathode layer or the anode layer with heat;
a second heating element provided within the heating plate and heating the heating plate;
a second insulating plate providing an insulating function;
a second connection plate connecting the heating plate and the second insulation plate; and
A fuel cell manufacturing system connected to the second insulating plate and comprising a plate pressurizing unit that pressurizes the heating plate.
상기 플랫 투 플랫 라미네이션 장치는,
상기 히팅 플레이트의 노출면에 마련되는 쿠션층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연료전지 제조시스템.According to clause 22,
The flat-to-flat lamination device,
A fuel cell manufacturing system further comprising a cushion layer provided on an exposed surface of the heating plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210190009A KR102688261B1 (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Fuel cell manufacturing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210190009A KR102688261B1 (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Fuel cell manufacturing system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230100273A KR20230100273A (en) | 2023-07-05 |
KR102688261B1 true KR102688261B1 (en) | 2024-07-25 |
Family
ID=87159305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210190009A Active KR102688261B1 (en) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | Fuel cell manufacturing system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102688261B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003092497A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Minami Kk | Tension device in integrated printing and mounting device of film-like printing body |
KR101575312B1 (en) * | 2014-10-21 | 2015-12-07 | 현대자동차 주식회사 | Device for manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101062789B1 (en) | 2009-06-22 | 2011-09-07 | 한국과학기술원 | Ultraviolet Light Emitting Diode Using Surface Plasmon Resonance |
KR101282618B1 (en) * | 2011-04-11 | 2013-07-12 | 기아자동차주식회사 | Hot press apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly |
KR101280069B1 (en) * | 2011-06-23 | 2013-06-28 | 주식회사 나래나노텍 | System for Stacking Electrodes |
KR20200053915A (en) * | 2018-11-09 | 2020-05-19 | 현대자동차주식회사 | Heat treatment device of mea for fuel cell |
-
2021
- 2021-12-28 KR KR1020210190009A patent/KR102688261B1/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003092497A (en) * | 2001-09-17 | 2003-03-28 | Minami Kk | Tension device in integrated printing and mounting device of film-like printing body |
KR101575312B1 (en) * | 2014-10-21 | 2015-12-07 | 현대자동차 주식회사 | Device for manufacturing membrane-electrode assembly of fuel cell |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20230100273A (en) | 2023-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6947136B2 (en) | Electrode laminate manufacturing equipment | |
CN112825360B (en) | Apparatus and method for manufacturing membrane electrode assembly with auxiliary gasket | |
WO2011118713A1 (en) | Electrode plate manufacturing apparatus | |
US20170069926A1 (en) | Heat treatment device of membrane-electrode assembly (mea) for fuel cell | |
KR20190076548A (en) | Apparatus for Carrying the Membrane-Electrode Assembly of Fuel Cell | |
JP2024541984A (en) | Method and apparatus for laminating battery cell components | |
KR102688261B1 (en) | Fuel cell manufacturing system | |
WO2014010266A1 (en) | Device and method for laminating and bonding sheet bases | |
JP5374825B2 (en) | Fuel cell manufacturing equipment | |
KR102688262B1 (en) | Fuel cell manufacturing system | |
JP6155989B2 (en) | Membrane electrode assembly manufacturing apparatus and manufacturing method | |
JP5298453B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing fuel cell | |
KR20240034998A (en) | Fuel cell manufacturing system | |
KR20240073278A (en) | Fuel cell manufacturing system | |
JP6725400B2 (en) | Method for manufacturing film joined body | |
JP2007172844A (en) | Fuel cell manufacturing method and fuel cell manufacturing apparatus | |
JP2020114767A (en) | Method for transporting thin plate member for fuel cell | |
KR20240012010A (en) | Fuel cell manufacturing system | |
CN110959218A (en) | Electrode crimping device | |
JP2000246718A (en) | Method for laminating ceramic green sheet and laminating device | |
JP5789378B2 (en) | Method and apparatus for producing double-sided pattern coated sheet | |
KR101886499B1 (en) | Apparatus for manufacturing membrane-electrode assembly for fuel cell | |
JP2001237138A (en) | Method and device for laminating ceramic green sheet | |
JP2008146973A (en) | Lamination method of mea, lamination system of mea, and sheet conveyor mechanism | |
JP2005129292A (en) | Device for cutting pattern parts from thin films |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20211228 |
|
PA0201 | Request for examination | ||
PG1501 | Laying open of application | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240314 Patent event code: PE09021S01D |
|
E90F | Notification of reason for final refusal | ||
PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Final Notice of Reason for Refusal Patent event date: 20240703 Patent event code: PE09021S02D |
|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20240715 |
|
GRNT | Written decision to grant | ||
PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20240722 Patent event code: PR07011E01D |
|
PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20240722 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
PG1601 | Publication of registration |