ES2329401T3 - Procedimiento para la formacion de una carga de obleas "dorso a dorso" a posicionar en una barquilla de soporte y sistema de manipulacion para la formacion de la carga de obleas "dorso a dorso". - Google Patents
Procedimiento para la formacion de una carga de obleas "dorso a dorso" a posicionar en una barquilla de soporte y sistema de manipulacion para la formacion de la carga de obleas "dorso a dorso". Download PDFInfo
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Abstract
Procedimiento para la formación de una carga de obleas "dorso a dorso" ("back-to-back") a modo de paquete (carga de obleas BTB) (14) a posicionar en una barquilla de soporte (16), estando la misma compuesta por un número par predeterminado de obleas (1) dispuestas en serie y a dopar en una cara, tales como obleas solares, cuya cara que no ha de ser dopada se apoya contra la cara que tampoco ha de ser dopada de la correspondiente oblea (1) adyacente de forma que se recubren entre sí, siendo la primer mitad y la segunda mitad del número par predeterminado de obleas (1) colocadas en una posición de preparación por medio de un soporte (2) fijado en una posición horizontal con ranuras de alojamiento dirigidas hacia arriba, siendo las mismas extraídas del soporte (2), una detrás de otra, en forma de un primer apilamiento (9) y un segundo apilamiento (13) de obleas, respectivamente, mediante peines elevadores (5a; 5b) desplazables en sentido vertical, que se han de posicionar debajo del soporte (2), y posicionadas una detrás de otra y orientadas una hacia la otra en una posición de elevación común, en la que las obleas (1) del primer apilamiento (9) y las obleas del segundo apilamiento (13) están giradas entre sí en 180º, y el segundo apilamiento de obleas (13) se junta con el primer apilamiento de obleas (9) con acoplamiento de forma para constituir la carga de obleas "dorso a dorso" a modo de paquete (carga de obleas BTB) (14), siendo las caras que no han de ser dopadas de las obleas (1) asignadas entre sí del primer apilamiento (9) y del segundo apilamiento (13) de obleas, respectivamente, apoyadas una contra la otra de forma simultánea y de modo que se recubren entre sí, tras lo cual la carga de obleas BTB (14) es recogida con acoplamiento de forma por una pinza de transferencia (15) y depositado en una posición de inserción de la barquilla de soporte (16), caracterizado porque la primera mitad y la segunda mitad del número par predeterminado de obleas (1) destinadas para formar una carga de obleas BTB (14) se colocan en serie en las ranuras de alojamiento de un solo soporte (2), del cual se extraen las obleas (1) en forma de un primer y un segundo apilamiento de obleas (9; 13), de tal manera que primero se eleva el primer apilamiento de obleas (9) a otra posición de elevación distinta a la posición de elevación común mediante el peine elevador (5a) asignado a la misma, ésta se recoge en esta posición por una pinza de vacío múltiple (6) desplazable en dirección horizontal de un módulo BTB (7) de forma controlada a través de interruptores de proximidad inductivos, se gira mediante la rotación en 180º de la pinza de vacío múltiple (6) en precisamente este ángulo con respecto a su situación en la posición de preparación y, a continuación, mediante el desplazamiento de la pinza de vacío múltiple (6) en dirección horizontal en esta posición girada, se posiciona en la posición de elevación común donde, tras la transferencia del segundo apilamiento de obleas (13) a la posición de elevación común por medio del peine elevador (5b) asignado a la misma, se junta el primer apilamiento (9) con el segundo apilamiento de obleas (13), mediante el desplazamiento de las obleas (1) del segundo apilamiento (13) siguiendo una trayectoria de desplazamiento servocontrolado a lo largo de las obleas (1) del primer apilamiento (9) colocadas en la posición de elevación común hasta que se recubren entre sí con acoplamiento de forma, y apoyando luego las obleas (1) del primer apilamiento (9) contra las obleas (1) del segundo apilamiento (13) dorso a dorso en el peine de elevación (5b) asignado al segundo apilamiento de obleas (13).
Description
Procedimiento para la formación de una carga de
obleas "dorso a dorso" a posicionar en una barquilla de soporte
y sistema de manipulación para la formación de la carga de obleas
"dorso a dorso".
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la formación de una carga de elementos en forma
de obleas "dorso a dorso"
("back-to-back") a modo de
paquete (carga de obleas BTB) a posicionar en una barquilla de
soporte, estando la misma compuesta por un número par predeterminado
de obleas dispuestas en serie y a dopar en una cara, tales como
obleas solares, cuya cara que no ha de ser dopada se apoya contra la
cara que tampoco ha de ser dopada de la correspondiente oblea
adyacente de forma que se recubren entre sí, siendo la primer mitad
y la segunda mitad del número par predeterminado de obleas colocadas
en una posición de preparación por medio de un soporte fijado en
una posición horizontal con ranuras de alojamiento dirigidas hacia
arriba, siendo las mismas extraídas del soporte, una detrás de
otra, en forma de un primer apilamiento y un segundo apilamiento de
obleas, respectivamente, mediante peines elevadores desplazables en
sentido vertical, que se han de posicionar debajo del soporte, y
posicionadas, una detrás de otra, y orientadas una hacia la otra en
una posición de elevación común, en la que las obleas del primer
apilamiento y las obleas del segundo apilamiento están giradas
entre sí en 180º, y el segundo apilamiento de obleas es ensamblada
con el primer apilamiento de obleas con acoplamiento de forma para
constituir la carga de obleas "dorso a dorso" a modo de paquete
(carga de obleas BTB), siendo las caras que no han de ser dopadas
de las obleas asignadas entre sí del primer apilamiento y del
segundo apilamiento de obleas, respectivamente, apoyadas una contra
la otra de forma simultánea y de modo que se solapan o recubren
entre sí, tras lo cual la carga de obleas BTB es recogida con
acoplamiento de forma por una pinza de transferencia y depositado
en una posición de inserción de la barquilla de soporte.
La invención también se refiere a un
procedimiento alternativo para la formación de una carga de obleas
"dorso a dorso" a modo de paquete (carga de obleas BTB) a
posicionar en una barquilla de soporte, estando la misma compuesta
por un número par predeterminado de obleas dispuestas en serie y a
dopar en una cara tales como obleas solares, cuya cara que no ha de
ser dopada se aplica sobre la cara que no ha de ser dopada de la
correspondiente oblea adyacente, de forma que se recubren entre sí,
en el que se dispone en serie el número predeterminado de obleas a
dotar en una cara en las ranuras de alojamiento de un soporte que
está fijado en un plano horizontal con ranuras de alojamiento
dirigidas hacia arriba, se extrae del soporte una mitad del número
par predeterminado de obleas destinadas para formar la carga de
obleas BTB y se traslada la misma en forma de un primer apilamiento
de obleas mediante un dispositivo de trasferencia a la barquilla de
soporte, posicionándolo en las ranuras de alojamiento de dicha
barquilla en una posición de inserción, luego se extrae del soporte
la otra mitad del número predeterminado de obleas destinadas para
formar la carga de obleas BTB y se traslada en forma de un segundo
apilamiento de obleas, cuyas obleas han sido giradas previamente en
180º con respecto a la posición de las obleas del primer
apilamiento dispuestas en la posición de inserción de la barquilla,
mediante el dispositivo de transferencia a la barquilla, se
posiciona por encima en alineación con las obleas del primer
apilamiento dispuestas en la barquilla en la posición de inserción
de forma desplazada con respecto a esta posición de inserción por
una distancia que corresponde, como mínimo, al grosor de la oblea y
se junta, a continuación, con el primer apilamiento de obleas
colocada en la posición de inserción de la barquilla, siendo, las
caras que no han de ser dopadas de las obleas, asignadas entre sí
del primer apilamiento y del segundo apilamiento de obleas,
respectivamente, apoyadas una contra la otra de forma simultánea y
de modo que se recubren entre sí.
La invención se refiere, además, a un sistema de
manipulación para cargar una barquilla de soporte que presenta
varias posiciones de inserción con cargas de obleas antes de su
dopado en un horno de difusión, que comprende un dispositivo
automático de transferencia mediante el cual un soporte cargado de
un número predeterminado de obleas es desplazado en un plano de
transporte horizontal a una posición de preparación para la
formación de apilamientos de obleas, un módulo de fijación mediante
el cual el soporte puede ser fijado con las ranuras de alojamiento
dirigidas hacia arriba en la posición de preparación orientado de
tal manera que los centros de las obleas colocadas en las ranuras
de alojamiento del soporte quedan alineados exactamente con respecto
a los intersticios de los peines elevadores desplazables en
dirección vertical de un primer y un segundo módulo de ejes
verticales que están dispuestos fijamente por debajo del módulo de
fijación en la posición de preparación, en el que la primera mitad
del número predeterminado de obleas, dispuestas en el soporte fijado
por el módulo de fijación, ha de ser desplazada hacia arriba en
forma de un primer apilamiento de obleas por el peine elevador del
primer módulo de eje vertical a una primera posición de elevación, y
este apilamiento ha de ser dispuesto en una posición girada en 180º
con respecto a su situación en la posición de preparación en el
peine elevador del primer módulo de eje vertical mediante un
dispositivo de giro, y el peine elevador ha de volver a bajar, a
continuación, la segunda mitad del número de obleas colocadas en las
ranuras de alojamiento del soporte, que constituye el segundo
apilamiento de obleas, ha de ser elevada por el peine elevador del
segundo módulo de eje vertical a la segunda posición de elevación,
luego el segundo apilamiento de obleas ha de ser desplazada sin
giro a la primera posición de elevación por encima del primer
apilamiento de obleas y ésta ha de ser elevada por el peine
elevador del primer módulo de eje vertical a dicha primera posición
de elevación insertándose en el segundo apilamiento de obleas, y
las obleas del primer y del segundo apilamiento han de apoyarse
entre sí espalda a espalda formando una carga de obleas BTB a modo
de paquete con doble superficie de dopado en el peine de elevación
del primer módulo de eje vertical, así como una pinza de
transferencia mediante la cual la carga de obleas BTB, formada de
esta manera, ha de ser desplazada desde una primera posición de
elevación hasta la barquilla de soporte y depositada en una de sus
posiciones de inserción.
Según un procedimiento del tipo indicado
anteriormente, que se conoce por el documento US 4 856 957 A, para
formar una carga de obleas BTB a partir de obleas de semiconductores
se utilizan dos soportes, en cada uno de los cuales está colocada
en serie la mitad del número de obleas a dopar en un lado para
formar la carga de obleas BTB, dándose ya, durante la preparación
consecutiva de cada mitad de obleas en el correspondiente soporte
en una estación de preparación, una orientación girada en 180º de
las obleas dispuestas en un soporte con respecto a la orientación
de las obleas dispuestas en el otro soporte. Además, la primera y la
segunda mitad de las obleas son trasladadas en forma de un primer y
segundo apilamiento de obleas, respectivamente, mediante los peines
elevadores desplazables en dirección vertical una tras otra a una
sola posición de elevación común, en la que son alineadas entre sí
y juntadas con acoplamiento de forma para formar la carga de obleas
BTB a modo de paquete.
Por el documento US 4 840 530 A también se
conoce un procedimiento alternativo del tipo mencionado
anteriormente para formar una carga de obleas "dorso a dorso"
a modo de paquete (carga de obleas BTB), a partir de obleas de
semiconductores, que ha de ser posicionada en una barquilla de
soporte, en el que primero se extrae una mitad del número
predeterminado de obleas del soporte dispuesto en una estación de
preparación por medio de un peine elevador y se traslada mediante
el mismo en forma de un primer apilamiento de obleas a un
dispositivo de retención posicionado en una posición de elevación,
que recoge el primer apilamiento de obleas y la traslada a la
posición de inserción de la barquilla. El peine elevador puede ser
retirado, a continuación, de la posición de elevación y volver a la
estación de preparación donde se gira luego el soporte en el que
todavía está dispuesta la segunda mitad del número predeterminado
de obleas mediante una mesa giratoria que puede girar en 180º
alrededor de un eje vertical. Debido a ello, se coloca la segunda
mitad del número predeterminado de obleas en la estación de
preparación en la posición girada en 180º con respecto a la posición
de las obleas del primer apilamiento que ya ha sido trasladada a la
posición de inserción de la barquilla. La segunda mitad del número
predeterminado de obleas es trasladada, a continuación, en forma de
un segundo apilamiento de obleas por medio del peine elevador desde
el soporte hasta el dispositivo de retención que ha vuelto a la
posición de elevación, es recogida por el mismo, trasladada a la
barquilla de soporte y juntada con el primer apilamiento de obleas
de forma alineada con respecto a ésta en la posición de inserción
de la barquilla de soporte.
Además, se conoce un sistema de manipulación,
del tipo indicado anteriormente, para cargar una barquilla que
presenta varias posiciones de inserción con cargas de obleas antes
del dopaje en un horno de difusión (JP 6 30373 B y JP 63 84043 A),
en el que se combinan los peines elevadores mediante un dispositivo
de giro para formar la carga de obleas "dorso a dorso". En
este caso, se ha de extraer la primera mitad del número
predeterminado de obleas del primer soporte a posicionar en una
estación de preparación, elevándola en forma de un primer
apilamiento de obleas a una posición de elevación mediante el
dispositivo de giro, girarla en esta posición mediante dicho
dispositivo de giro en 180º y desplazarla otra vez a la estación de
preparación. A continuación, se ha de extraer la segunda mitad del
número predeterminado de obleas del segundo soporte, que ha de ser
posicionado en la estación de preparación, elevándola en forma de
un segundo apilamiento de obleas mediante un segundo peine elevador
que se combina con el dispositivo de giro y colocándola en la
segunda posición de elevación en un dispositivo de transferencia
desplazable horizontalmente, que ha de desplazar esta segundo
apilamiento de obleas de la segunda posición de elevación a la
primera posición de elevación sin girar la misma, teniendo que,
seguidamente, elevar a esta posición el primer apilamiento de
obleas, que está dispuesta en el primer soporte en la estación de
preparación y ha sido girada previamente en 180º, extrayéndola de
dicho soporte mediante el primer peine de elevación e insertándola
en el segundo apilamiento de obleas en la primera posición de
elevación.
Finalmente, por la patente DE 10 2004 039 787 se
conocen en principio un sistema de manipulación para cargar y
descargar un equipo de procesamiento con, como mínimo, un soporte
que puede ser cargado y descargado con, como mínimo, un substrato
plano para un transporte vertical del substrato, así como un
procedimiento para el funcionamiento de este sistema de
manipulación. De acuerdo con la misma, están dispuestos un primer y
un segundo módulo de manipulación, estando asignado a, como mínimo,
uno de los módulos de manipulación, como mínimo, una unidad de
manipulación de substrato para un traslado del substrato separado
del soporte. El soporte puede ser trasladado con el substrato
orientado verticalmente entre el equipo de procesamiento y el primer
módulo de manipulación, entre el equipo de procesamiento y el
segundo módulo de manipulación, así como entre ambos módulos de
manipulación, y la unidad de manipulación del substrato está
realizada en forma de robot de ejes múltiples y, preferentemente,
dotada de una pinza o varias pinzas de ventosas.
Para aumentar la rentabilidad del proceso de
producción de células solares, la automatización en la manipulación
de las obleas solares representa un factor importante, en especial,
el proceso de carga y descarga de la barquilla con la que se
introducen las obleas solares en el horno de difusión y se extraen
del mismo. El proceso de difusión requiere sólo la difusión de una
cara de la oblea. Las obleas solares se introducen en el horno de
difusión mediante una barquilla dotada típicamente de 200 ranuras de
alojamiento inclinadas en 3º con respecto a la vertical. Debido a
esta inclinación de las ranuras de alojamiento se obtiene una
preorientación de las obleas solares para que éstas se apoyen en
los flancos de las ranuras de alojamiento de la barquilla.
El objetivo de la presenta invención consiste en
dar a conocer un procedimiento y un sistema de manipulación, del
tipo indicado anteriormente, mediante el cual se puede conseguir que
los procesos de transporte, manipulación y posicionamiento sean al
mismo tiempo más rápidos y más precisos, a efectos de aumentar el
rendimiento del proceso de difusión y reducir simultáneamente la
tasa de desechos.
Este objetivo se consigue, de acuerdo con la
invención, porque la primera mitad y la segunda mitad del número
par predeterminado de obleas, destinadas para formar una carga de
obleas BTB, se colocan en serie en las ranuras de alojamiento de un
solo soporte, del cual se extraen las obleas en forma de un primer y
un segundo apilamiento de obleas, de tal manera que primero se
eleva el primer apilamiento de obleas a otra posición de elevación
distinta a la posición de elevación común mediante el peine elevador
asignado a la misma, ésta se recoge en esta posición por una pinza
de vacío múltiple de un módulo BTB desplazable en dirección
horizontal de forma controlada a través de interruptores de
proximidad inductivos, se gira mediante la rotación en 180º de la
pinza de vacío múltiple en precisamente este ángulo con respecto a
su situación en la posición de preparación y, a continuación,
mediante el desplazamiento de la pinza de vacío múltiple en
dirección horizontal en esta posición girada, se posiciona en la
posición de elevación común donde, tras la transferencia del segundo
apilamiento de obleas a la posición de elevación común por medio
del peine elevador asignado a la misma, se junta el primer
apilamiento con el segundo apilamiento de obleas mediante el
desplazamiento de cada una de las obleas del segundo apilamiento
siguiendo una trayectoria de desplazamiento servocontrolado a lo
largo de las obleas del primer apilamiento colocadas en la posición
de elevación común hasta que se recubren entre sí con acoplamiento
de forma, y apoyando luego las obleas del primer apilamiento contra
las obleas del segundo apilamiento espalda a espalda en el peine de
elevación asignado al segundo apilamiento de obleas.
El objetivo se consigue de forma alternativa,
según la invención, porque como dispositivo de transferencia se
utiliza una pinza de vacío múltiple del módulo BTB que extrae la
primera y la segunda mitad del número predeterminado de obleas
destinadas para formar la carga de obleas BTB una tras la otra
directamente del soporte en forma de un primer y un segundo
apilamiento de obleas, respectivamente, y las traslada sucesivamente
y de forma servocontrolada a la posición de inserción de la
barquilla, siendo el segundo apilamiento de obleas, que se extrae
del soporte mediante la pinza de vacío múltiple, girada a la
posición desplazada en 180º con respecto a la posición del primer
apilamiento de obleas que ya está colocada en la posición de
inserción de la barquilla mediante rotación de dicha pinza de vacío
múltiple durante la transferencia a la barquilla.
Debido a que es posible extraer tanto el primer
como el segundo apilamiento de obleas, una detrás de otra,
directamente del soporte y girar las obleas del segundo apilamiento
en 180º con respecto a la posición de las obleas del primer
apilamiento mediante la rotación de la pinza de vacío múltiple
durante la transferencia a la barquilla, se consigue un desarrollo
del proceso eficiente y que ahorra costes.
Además, todas las posiciones de inserción de la
barquilla con 50 ranuras de alojamiento cada una se han de cargar
una detrás de otra de la misma forma, de manera que, debido al
principio "dorso a dorso", según la invención, se puede doblar
la capacidad de una barquilla habitual de típicamente 200 ranuras de
alojamiento inclinadas en 3º con respecto a la vertical obteniendo
una capacidad de 400 obleas solares.
Debido a la recepción de dos obleas dispuestas
"dorso a dorso" de la carga de obleas solares BTB en cada
ranura de alojamiento de la barquilla, se dobla la densidad de
empaquetado de la misma y, por lo tanto, también el rendimiento del
horno de difusión.
El objetivo de la invención se consigue,
asimismo, por el sistema de manipulación indicado anteriormente para
formar una carga de obleas "dorso a dorso" a modo de paquete
(carga de obleas BTB) a partir de obleas a dotar en una cara como,
por ejemplo, obleas solares, el cual se caracteriza por
- -
- un módulo "dorso a dorso" (módulo BTB) que presenta una pinza de vacío múltiple dispuesta por encima del módulo de fijación y desplazable en una dirección X-Y-Z y en una dirección R, dotada de peines de aspiración, a la que se ha de poner en rotación alrededor de su eje orientado verticalmente por medio de un servomotor a través de un engranaje sin juego montado detrás, y
- -
- un módulo de centrado mediante el cual el número de obleas del primer y del segundo apilamiento de obleas extraídas del soporte y elevadas a la primera y a la segunda posición de elevación, respectivamente, han de ser alineadas en los cantos laterales y con una distancia exacta entre las obleas en el primer y en el segundo apilamiento de obleas,
- -
- en el que la primer apilamiento de obleas dispuesta en la primera posición de elevación ha de ser recogida por la pinza de vacío múltiple del módulo "dorso a dorso" (módulo BTB) de forma controlada a través de interruptores de proximidad inductivos, ha de ser girada en un ángulo de 180º y volver a ser depositada en el peine elevador del primer módulo de eje vertical en una posición girada en 180º en la primera posición de elevación sin desplazamiento relativo con respecto a dicho peine elevador, y este peine elevador del primer módulo de eje vertical ha de ser bajado otra vez,
- -
- a continuación, el segundo apilamiento de obleas, elevada a la segunda posición de elevación, ha de ser recogida por la pinza de vacío múltiple y desplazada sin giro a la primera posición de elevación por encima del primer apilamiento de obleas, a cuya posición se han de elevar las obleas del primer apilamiento mediante el peine elevador del primer módulo de eje vertical siguiendo una trayectoria de desplazamiento servocontrolado a lo largo de las obleas asignadas, respectivamente, del segundo apilamiento de obleas, y se han de apoyar las obleas del segundo apilamiento contra las obleas del primer apilamiento espalda a espalda en el peine elevador elevado del primer módulo de eje vertical.
El primer apilamiento de obleas a recoger por
aspiración por la pinza de vacío múltiple ha de ser puesta en
rotación con unas rampas de arranque y de frenado exactamente
definidas mediante el accionamiento rotatorio del módulo BTB
alrededor de su eje vertical por medio del servomotor a través del
engranaje sin juego montado detrás, debido a lo cual se evitan
movimientos bruscos de giro y se reduce la tasa de desechos. El
control del movimiento de giro a través de un servomotor posibilita
el desplazamiento de las obleas a la posición deseada de forma
exacta, sin movimientos bruscos y, por lo tanto, sin estrés para la
oblea. La posibilidad de un posicionamiento, mejorado de esta
manera, garantiza la elevación y reintroducción muy exactas de un
apilamiento de obleas en un peine, evitándose movimientos relativos
entre las obleas y el peine.
De forma ventajosa, la pinza de vacío múltiple
del módulo BTB presenta una parte superior unida con su eje
vertical y una parte inferior en la que se alojan peines de
aspiración, estando la parte superior y la parte inferior unidas
por dos elementos de guía de rodamiento de bolas y retenidas por los
mismos durante un desplazamiento de forma alineada con precisión.
En la parte superior de la pinza de vacío múltiple están dispuestos,
además, dos sensores inductivos, que han de detectar durante la
bajada de la pinza de vacío múltiple cuándo la cara inferior de los
peines de aspiración se asientan sobre las superficies frontales
superiores de las obleas dispuestas en un peine elevador y han de
impedir, con un retardo mínimo, que las pinzas de vacío múltiple
bajen más. Debido al tiempo de respuesta mejorado, cuando se
asienta, sólo ejerce una fuerza reducida sobre las obleas
solares.
Preferentemente, la pinza de vacío múltiple está
dotada de dos peines de aspiración presentando, cada uno de ellos,
50 paredes con las que se puede recoger en total 50 obleas solares.
En el soporte se han de colocar, por lo tanto, 100 obleas solares
que han de ser suministradas al módulo BTB por los peines elevadores
del primer y del segundo módulo de eje vertical, respectivamente,
en forma de un primer y un segundo apilamiento de 50 obleas cada
una, y este módulo ha de juntar el primer y el segundo apilamiento
de obleas para formar la carga de obleas BTB a modo de paquete con
100 obleas dispuestas espalda a espalda. En una barquilla formada
de cuarzo se pueden disponer 4 compartimientos de carga en cada uno
de los que ha de ser depositada una carga de obleas BTB a modo de
paquete con 50 obleas BTB (100 obleas solares) cada una mediante una
pinza de transferencia.
Preferentemente, las paredes de los peines de
aspiración de la pinza de vacío múltiple, que limitan las ranuras
de alojamiento de cada peine y encajan con las superficies laterales
de las obleas, están realizadas en forma de enmarcado con
laminillas que se extienden horizontalmente y en paralelo entre sí,
entre las que se constituyen ranuras de aspiración orientadas de
manera que forman un ángulo con la pared del peine, estando formada
la superficie de apoyo de cada pared del peine que encaja con una
de las superficies laterales de la oblea que tiene asignada por la
superficie exterior del enmarcado de las laminillas y los cantos
frontales de las laminillas, que están dispuestas en el mismo plano
vertical en el que también está dispuesta la superficie exterior del
enmarcado, debido a lo cual la presión superficial de la oblea por
unidad de superficie queda minimizada.
Mediante la invención se consigue aumentar el
rendimiento, en el proceso de dopaje, de las obleas en los hornos
de difusión sin tener que modificar su tamaño o modo de
construcción, así como reducir considerablemente el tiempo de
preparación total. Asimismo, los procesos de transporte,
manipulación y posicionamiento se realizan de forma más precisa lo
cual reduce la tasa de desperfectos y/o de rotura y hace que
disminuya la tasa de dopajes deficientes de obleas. Un
reequipamiento del sistema de manipulación, según la invención, en
instalaciones convencionales para la carga y descarga de barquillas
con obleas es posible sin problemas.
A continuación, se describirá la invención en
relación con los dibujos, en los cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
soporte preparado con una carga de 2 x 50 obleas, con un dispositivo
de 50 pinzas de vacío de un módulo BTB dispuesto por encima de
dicho soporte y con un dispositivo de centrado lateral dispuesto
lateralmente;
La figura 2 es una vista en perspectiva análoga
a la de la figura 1, pero con un primer apilamiento elevado
compuesta de 50 obleas;
La figura 3 es una vista en perspectiva, análoga
a la de la figura 2, pero con dos dispositivos de centrado lateral
dispuestos en los lados;
La figura 4 es una vista en perspectiva, análoga
a la de la figura 3, pero con el primer apilamiento de obleas
recogida por la pinza de vacío del módulo BTB con el peine elevador
retirado;
La figura 5 es una vista en perspectiva, análoga
a la de la figura 4, pero durante el giro del primer apilamiento de
obleas mediante el módulo BTB;
La figura 6 es una vista en perspectiva, análoga
a la de la figura 5, pero una vez girada el primer apilamiento de
obleas mediante el módulo BTB en 180º con respecto a la posición del
segundo apilamiento de obleas en el soporte y en la posición de
preparación del primer apilamiento de obleas por encima del segundo
apilamiento de obleas que se encuentra colocada en el soporte;
La figura 7 es una vista en perspectiva, análoga
a la de la figura 6, pero una vez elevada el segundo apilamiento de
obleas del soporte y juntada la misma con el primer apilamiento de
obleas preparada en la posición elevada, formando una carga de
obleas BTB a modo de paquete;
La figura 8 es una representación en perspectiva
de una pinza de transferencia durante la recogida de la carga de
obleas BTB a modo de paquete en la posición que se aprecia en la
figura 7;
La figura 9 es una representación en perspectiva
de la pinza de transferencia por encima de una posición de
inserción de la barquilla, en la que la carga de obleas BTB es
depositada por la pinza de transferencia, una vez trasladada aquí,
y del soporte vaciado con los peines elevadores dispuestos por
debajo del mismo;
La figura 10 es una representación en
perspectiva del módulo BTB con pinza de vacío múltiple que ha de ser
puesto en rotación alrededor de su eje vertical por un servomotor a
través de un engranaje montado detrás;
La figura 11 es una vista en sección esquemática
de la pinza de vacío múltiple del módulo BTB; y
La figura 12 es una vista en sección parcial y
en perspectiva de un peine de aspiración de la pinza de vacío
múltiple en dos formas de realización distintas.
Tal como se comprende de la figura 1, un soporte
(2) cargado preferentemente de 2 x 50 obleas solares es orientado y
fijado en un módulo de fijación (3), de tal manera que su abertura
de inserción de apilamiento (4) está dirigida hacia arriba. Por
debajo del soporte (2) están dispuestos dos peines elevadores (5a) y
(5b) desplazables en dirección vertical, mientras que por encima
del soporte (2) está dispuesto un dispositivo de vacío (6) de 50
pinzas de un módulo "dorso a dorso" (módulo BTB) (7), tal como
se muestra por separado en la figura 10. Dos peines de centrado (8)
desplazables linealmente también están posicionados por encima del
soporte (2) a su izquierda y a su derecha (figura 6) formando un
dispositivo de centrado lateral.
Primero se extraen mediante el peine elevador
derecho (5a), según la figura 2, cuyos intersticios están alineados
exactamente con los centros de la primera mitad del número de obleas
(1) dispuestas en el soporte (2), 50 de las obleas dispuestas (1)
como primer apilamiento de obleas (9) del soporte (2) y se trasladan
a una primera posición de elevación, allí son centradas
lateralmente por los peines centradores (8) (figura 3) y, a
continuación, recogidas por los 50 peines de aspiración (10) de la
pinza de vacío múltiple (6) desplazable en dirección
X-Y-Z y en dirección R del módulo
BTB (7), tal como se puede ver en la figura 4.
Tal como se comprende de la figura 10, la pinza
de vacío (6) con los peines de aspiración (10) del módulo BTB (7)
ha de ser puesto en rotación alrededor de su eje vertical, por medio
de un servomotor (11), a través de un engranaje sin juego (12)
montado detrás.
Según la figura 5, el primer apilamiento de
obleas (9) recogida por la pinza de vacío (6) con sus 50 peines de
aspiración (10) es girada mediante la rotación de la pinza de vacío
(6) en 180º en precisamente este ángulo con respecto a su posición
inicial en el soporte (2) y trasladada a una posición de preparación
por encima de la segunda mitad de las 100 obleas (1) (figura 6) que
todavía está dispuesta en el soporte (2) mediante el desplazamiento
de la pinza de vacío (6) en dirección horizontal.
Seguidamente, la segunda mitad del total de las
100 obleas (1) que permanece todavía en el soporte (2) es extraída
mediante el segundo peine elevador (5b), cuyos intersticios están
alineados exactamente con los centros de las obleas (1) que
permanecen el en soporte (2), y elevada en forma de segundo
apilamiento de obleas (13) a la segunda posición de elevación que
corresponde a la posición de preparación del primer apilamiento de
obleas (9). Este movimiento se realiza de tal manera que las obleas
(1) del segundo apilamiento de obleas (13) son desplazadas
siguiendo una trayectoria de desplazamiento servocontrolado a lo
largo de las obleas (1) que tienen asignadas del primer apilamiento
de obleas (9) y que están dispuestas en la posición de preparación
giradas en 180º hasta que se recubren con acoplamiento de forma y, a
continuación, se apoyan contra las mismas formando una carga de
obleas "dorso a dorso" (carga de obleas BTB) (14) a modo de
paquete, tal como se comprende de la figura 7. La carga de obleas
BTB (14) formada de esta manera se recoge de la posición de
preparación, según la figura 8, con acoplamiento de forma mediante
una pinza de transferencia (15), se traslada a una barquilla (16)
dotada de cuatro posiciones de inserción (17) y se deposita en una
de las posiciones de inserción (17) (figura 9).
La barquilla (16) se puede cargar, por lo tanto,
con un total de 400 obleas solares (1) para someterlas a un proceso
de difusión en un horno de difusión.
Tal como se comprende de la vista en sección
detallada de la pinza de vacío (6) del módulo BTB (7), según la
figura 11, la pinza de vacío (6) presenta una parte superior (18)
unida con su eje vertical y una parte inferior (19) en la que se
alojan dos peines de aspiración (10), estando la parte superior (18)
y la parte inferior (19) unidas mediante dos elementos de guía de
rodamiento de bolas (20) y retenidas por los mismos durante un
desplazamiento de forma alineada con precisión. En la parte superior
(18) están dispuestos, además, dos sensores inductivos (21), que
detectan durante la bajada de la pinza de vacío (6) cuándo la cara
inferior (22) (figura 10) de los peines de aspiración (10) se
asienta sobre las superficies frontales superiores de las obleas
(1) dispuestas en los peines elevadores (5a); (5b). La utilización
de elementos de guía de rodamiento de bolas (20) de marcha suave
mejora el tiempo de respuesta, de manera que cuando se produce el
asiento, sólo se ejerce una fuerza reducida sobre las obleas
(1).
En la figura 12, finalmente, se pueden ver dos
formas de realización posibles para la geometría de los peines de
aspiración, según las que las paredes (23) de los peines de
aspiración (10) de la pinza de vacío múltiple (6) del módulo BTB
(7), que limitan las ranuras de alojamiento (24) de cada peine de
aspiración (10) y encajan con las superficies laterales (25) de las
obleas (1), presentan un enmarcado (26). Según la forma de
realización que en la figura 12 sale en un primer plano, el
enmarcado (26) está realizado ventajosamente con laminillas (27)
que se extienden paralelamente entre sí y en horizontal, entre las
que se constituye una ranura de aspiración (28), respectivamente,
que está orientada formando un ángulo con la pared (23) respectiva.
En este caso, la superficie de apoyo de cada pared (23) del peine
que encaja con una de las superficies laterales (25) de la oblea
(1) que tiene asignada, está formada por la superficie exterior (29)
del enmarcado (26) de las laminillas (27) y de los cantos frontales
(30) de las laminillas (27) que están dispuestas en el mismo plano
en el que también está dispuesta la superficie exterior (29) del
enmarcado (26). Debido a ello, la presión superficial de cada oblea
(1) por unidad de superficie queda minimizada, lo que conlleva una
reducción considerable de la tasa de desperfectos y de rotura de
obleas.
- 1
- Oblea, oblea solar
- 2
- Soporte de transferencia, soporte
- 3
- Módulo de fijación
- 4
- Abertura de inserción de apilamiento
- 5a, 5b
- Peines elevadores
- 6
- Pinza de vacío, pinza de vacío múltiple
- 7
- Módulo "dorso a dorso" ("back-to-back")), módulo BTB
- 8
- Peines centradores
- 9
- Primer apilamiento de obleas
- 10
- Peine de aspiración
- 11
- Servomotor
- 12
- Caja de engranajes sin juego
- 13
- Segundo apilamiento de obleas
- 14
- Carga de obleas "dorso a dorso" ("back-to-back"), carga de obleas BTB
- 15
- Pinza de transferencia
- 16
- Barquilla de soporte
- 17
- Posiciones de inserción
- 18
- Parte superior de la pinza de vacío
- 19
- Parte inferior de la pinza de vacío
- 20
- Elementos de guía de rodamiento de bolas
- 21
- Sensores inductivos
- 22
- Cara inferior del peine de aspiración
- 23
- Paredes del peine
- 24
- Ranuras de alojamiento del peine de aspiración
- 25
- Superficies laterales de las obleas
- 26
- Enmarcado
- 27
- Laminillas
- 28
- Ranura de aspiración
- 29
- Superficie exterior del enmarcado
- 30
- Cantos frontales de las laminillas
Claims (6)
1. Procedimiento para la formación de una carga
de obleas "dorso a dorso"
("back-to-back") a modo de
paquete (carga de obleas BTB) (14) a posicionar en una barquilla de
soporte (16), estando la misma compuesta por un número par
predeterminado de obleas (1) dispuestas en serie y a dopar en una
cara, tales como obleas solares, cuya cara que no ha de ser dopada
se apoya contra la cara que tampoco ha de ser dopada de la
correspondiente oblea (1) adyacente de forma que se recubren entre
sí, siendo la primer mitad y la segunda mitad del número par
predeterminado de obleas (1) colocadas en una posición de
preparación por medio de un soporte (2) fijado en una posición
horizontal con ranuras de alojamiento dirigidas hacia arriba, siendo
las mismas extraídas del soporte (2), una detrás de otra, en forma
de un primer apilamiento (9) y un segundo apilamiento (13) de
obleas, respectivamente, mediante peines elevadores (5a; 5b)
desplazables en sentido vertical, que se han de posicionar debajo
del soporte (2), y posicionadas una detrás de otra y orientadas una
hacia la otra en una posición de elevación común, en la que las
obleas (1) del primer apilamiento (9) y las obleas del segundo
apilamiento (13) están giradas entre sí en 180º, y el segundo
apilamiento de obleas (13) se junta con el primer apilamiento de
obleas (9) con acoplamiento de forma para constituir la carga de
obleas "dorso a dorso" a modo de paquete (carga de obleas BTB)
(14), siendo las caras que no han de ser dopadas de las obleas (1)
asignadas entre sí del primer apilamiento (9) y del segundo
apilamiento (13) de obleas, respectivamente, apoyadas una contra la
otra de forma simultánea y de modo que se recubren entre sí, tras lo
cual la carga de obleas BTB (14) es recogida con acoplamiento de
forma por una pinza de transferencia (15) y depositado en una
posición de inserción de la barquilla de soporte (16),
caracterizado porque la primera mitad y la segunda mitad del
número par predeterminado de obleas (1) destinadas para formar una
carga de obleas BTB (14) se colocan en serie en las ranuras de
alojamiento de un solo soporte (2), del cual se extraen las obleas
(1) en forma de un primer y un segundo apilamiento de obleas (9;
13), de tal manera que primero se eleva el primer apilamiento de
obleas (9) a otra posición de elevación distinta a la posición de
elevación común mediante el peine elevador (5a) asignado a la
misma, ésta se recoge en esta posición por una pinza de vacío
múltiple (6) desplazable en dirección horizontal de un módulo BTB
(7) de forma controlada a través de interruptores de proximidad
inductivos, se gira mediante la rotación en 180º de la pinza de
vacío múltiple (6) en precisamente este ángulo con respecto a su
situación en la posición de preparación y, a continuación, mediante
el desplazamiento de la pinza de vacío múltiple (6) en dirección
horizontal en esta posición girada, se posiciona en la posición de
elevación común donde, tras la transferencia del segundo
apilamiento de obleas (13) a la posición de elevación común por
medio del peine elevador (5b) asignado a la misma, se junta el
primer apilamiento (9) con el segundo apilamiento de obleas (13),
mediante el desplazamiento de las obleas (1) del segundo apilamiento
(13) siguiendo una trayectoria de desplazamiento servocontrolado a
lo largo de las obleas (1) del primer apilamiento (9) colocadas en
la posición de elevación común hasta que se recubren entre sí con
acoplamiento de forma, y apoyando luego las obleas (1) del primer
apilamiento (9) contra las obleas (1) del segundo apilamiento (13)
dorso a dorso en el peine de elevación (5b) asignado al segundo
apilamiento de obleas (13).
2. Procedimiento para la formación de una carga
de obleas "dorso a dorso" a modo de paquete (carga de obleas
BTB) (14) a posicionar en una barquilla de soporte (16), estando la
misma compuesta por un número par predeterminado de obleas (1)
dispuestas en serie y a dopar en una cara tales como obleas solares,
cuya cara que no ha de ser dopada se aplica sobre la cara que
tampoco ha de ser dopada de la correspondiente oblea (1) adyacente
de forma que se recubren entre sí, en el que se dispone en serie el
número predeterminado de obleas (1) a dotar en una cara en las
ranuras de alojamiento de un soporte (2) que está fijado en un plano
horizontal con ranuras de alojamiento dirigidas hacia arriba, se
extrae del soporte (2) una mitad del número par predeterminado de
obleas (1) destinadas para formar la carga de obleas BTB (14) y se
traslada la misma en forma de un primer apilamiento de obleas (9)
mediante un dispositivo de trasferencia (15) a la barquilla de
soporte (16), posicionándola en las ranuras de alojamiento de dicha
barquilla (16) en una posición de inserción, luego se extrae del
soporte (2) la otra mitad del número predeterminado de obleas (1)
destinadas para formar la carga de obleas BTB (14) y se traslada en
forma de un segundo apilamiento de obleas (13), cuyas obleas (1) han
sido girado previamente en 180º con respecto a posición de las
obleas (1) del primer apilamiento (9) dispuestas en la posición de
inserción de la barquilla (16), mediante el dispositivo de
transferencia (15) a la barquilla (16), se posiciona por encima en
alineación con las obleas (1) del primer apilamiento (9) dispuestas
en la barquilla (16) en la posición de inserción de forma
desplazada con respecto a esta posición de inserción por una
distancia que corresponde, como mínimo, al grosor de la oblea y se
junta, a continuación, con el primer apilamiento de obleas (9)
colocada en la posición de inserción de la barquilla (16), siendo
las caras que no han de ser dopadas de las obleas (1) asignadas
entre sí del primer apilamiento (9) y del segundo apilamiento de
obleas (13), respectivamente, apoyadas una contra la otra de forma
simultánea y de modo que se recubren entre sí, caracterizado
porque como dispositivo de transferencia se utiliza una pinza de
vacío múltiple (15) del módulo BTB (7) que extrae la primera y la
segunda mitad del número par predeterminado de obleas (1) destinadas
para formar la carga de obleas BTB (14), una tras la otra,
directamente del soporte (2) en forma de un primer y un segundo
apilamiento de obleas, respectivamente, y las traslada sucesivamente
y de forma servocontrolada a la posición de inserción de la
barquilla (16), siendo el segundo apilamiento de obleas (13) que es
extraída del soporte (2) por la pinza de vacío múltiple (15),
girada a la posición desplazada en 180º con respecto a la posición
del primer apilamiento de obleas (9) que ya está colocada en la
posición de inserción de la barquilla (16) mediante rotación de
dicha pinza de vacío múltiple (15) durante la transferencia a la
barquilla (16).
3. Sistema de manipulación para cargar una
barquilla de soporte (16) que presenta múltiples posiciones de
inserción (17) con cargas de obleas (14) antes de su dopado en un
horno de difusión, que comprende un dispositivo automático de
transferencia mediante el cual un soporte (2) cargado de un número
predeterminado de obleas (1) es desplazado en un plano de
transporte horizontal a una posición de preparación para la
formación de apilamientos de obleas (9; 13), un módulo de fijación
(3) mediante el cual el soporte (2) puede ser fijado con las
ranuras de alojamiento dirigidas hacia arriba en la posición de
preparación orientado de tal manera que los centros de las obleas
(1) colocadas en las ranuras de alojamiento del soporte (2) quedan
alineados exactamente con respecto a los intersticios de los peines
elevadores (5a; 5b) desplazables en dirección vertical de un primer
y un segundo módulo de ejes verticales que están dispuestos
fijamente por debajo del módulo de fijación (3) en la posición de
preparación, en el que la primera mitad del número predeterminado de
obleas (1) dispuestas en el soporte (2) fijado por el módulo de
fijación (3) ha de ser desplazada hacia arriba en forma de un
primer apilamiento de obleas (9) por el peine elevador (5a) del
primer módulo de eje vertical a una primera posición de elevación,
y ésta ha de ser dispuesta en una posición girada en 180º con
respecto a su situación en la posición de preparación en el peine
elevador (5a) del primer módulo de eje vertical mediante un
dispositivo de giro y el peine elevador (5a) ha de volver a bajarse,
a continuación, la segunda mitad del número de obleas (1) colocadas
en las ranuras de alojamiento del soporte (2), que constituye el
segundo apilamiento de obleas (13), ha de ser elevada por el peine
elevador (5b) del segundo módulo de eje vertical a la segunda
posición de elevación, luego el segundo apilamiento de obleas (13)
ha de ser desplazada sin giro a la primera posición de elevación
por encima del primer apilamiento de obleas (9), en el que el primer
apilamiento de obleas (9) ha de ser elevado por el peine elevador
(5a) del primer módulo de eje vertical a dicha primera posición de
elevación insertándose en el segundo apilamiento de obleas (13), y
las obleas (1) del primer y del segundo apilamiento (9; 13) han de
colocarse espalda a espalda formando una carga de obleas BTB (14) a
modo de paquete con doble superficie de dopado en el peine de
elevación (5a) del primer módulo de eje vertical, así como una
pinza de transferencia (15) mediante la cual la carga de obleas BTB
(14) formada de esta manera ha de ser desplazada desde una primera
posición de elevación hasta la barquilla de soporte (16) y
depositada en una de sus posiciones de inserción,
caracterizado por un módulo "dorso a dorso" (módulo BTB)
(7) que presenta una pinza de vacío múltiple (6) dispuesta por
encima del módulo de fijación (3) y desplazable en una dirección
X-Y-Z y en una dirección R, dotada
de peines de aspiración (10), a la que se ha de poner en rotación
alrededor de su eje orientado verticalmente por medio de un
servomotor (11) a través de un engranaje sin juego (12) montado
detrás, y un módulo de centrado mediante el cual el número de obleas
(1) del primer y del segundo apilamiento de obleas (9; 13)
extraídas del soporte (2) y elevadas a la primera y a la segunda
posición de elevación, respectivamente, han de ser alineadas en los
cantos laterales y con una distancia exacta entre las obleas (1) en
el primer y en el segundo apilamiento de obleas (9; 13), en el que
el primer apilamiento de obleas (9) dispuesta en la primera
posición de elevación ha de ser recogida por la pinza de vacío
múltiple (6) del módulo "dorso a dorso" (módulo BTB) (7) de
forma controlada a través de interruptores de proximidad
inductivos, ha de ser girada en un ángulo de 180º y volver a ser
depositada en la primera posición de elevación sin desplazamiento
relativo con respecto al peine elevador (5a) del primer módulo de
eje vertical en una posición girada en 180º dentro del mismo, y el
peine elevador (5a) del primer módulo de eje vertical ha de ser
bajado otra vez, a continuación, el segundo apilamiento de obleas
(13) elevada a la segunda posición de elevación ha de ser recogida
por la pinza de vacío múltiple (6) del módulo "dorso a dorso"
(módulo BTB) (7) y desplazada sin giro a la primera posición de
elevación por encima del primer apilamiento de obleas (9), a cuya
posición se han de elevar las obleas (1) del primer apilamiento (9)
mediante el peine elevador (5a) del primer módulo de eje vertical
siguiendo una trayectoria de desplazamiento servocontrolado a lo
largo de las obleas (1) asignadas respectivamente del segundo
apilamiento de obleas (13), y se han de apoyar las obleas (1) del
segundo apilamiento (13) contra las obleas (1) del primer
apilamiento (9) espalda a espalda en el peine elevador (5a) elevado
del primer módulo de eje vertical.
4. Sistema de manipulación, según la
reivindicación 3, caracterizado porque la pinza de vacío
múltiple (6) del módulo BTB (7) presenta una parte superior (18)
unida con su eje vertical y una parte inferior (19) en la que se
alojan peines de aspiración (10), estando la parte superior (18) y
la parte inferior (19) unidas por dos elementos de guía de
rodamiento de bolas (20) y retenidas por los mismos durante un
desplazamiento de forma alineada con precisión, y porque en la
parte superior (18) de la pinza de vacío múltiple (6) están
dispuestos dos sensores inductivos (21), que han de detectar durante
la bajada de la pinza de vacío múltiple (6), cuándo la cara
inferior (22) de los peines de aspiración (10) se asienta sobre las
superficies frontales superiores de las obleas (1) dispuestas en el
soporte (2) y han de impedir con un retardo mínimo que las pinzas
de vacío múltiple (6) bajen más.
5. Sistema de manipulación, según una de las
reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque la pinza de
vacío múltiple (6) presenta dos peines de aspiración (10) dotados
de 50 paredes (23) cada uno, con los que se pueden recoger en total
50 obleas solares (1).
6. Sistema de manipulación, según la
reivindicación 5, caracterizado porque las paredes (23) de
los peines de aspiración (10) de la pinza de vacío múltiple (6) ,
que limitan las ranuras de alojamiento (24) de cada peine (10) y
encajan con las superficies laterales (25) de las obleas (1), están
realizadas en forma de enmarcado (26) con laminillas (27) que se
extienden horizontalmente y en paralelo entre sí, entre las que se
constituyen ranuras de aspiración (28) orientadas de manera que
forman un ángulo con la pared (23) del peine, estando formada la
superficie de apoyo (29) de cada pared (23) del peine que encaja con
una de las superficies laterales (25) de la oblea (1) que tiene
asignada por la superficie exterior (29) del enmarcado (26) de las
laminillas (27) y los cantos frontales (30) de las laminillas (27),
que están dispuestas en el mismo plano vertical en el que también
está dispuesta la superficie exterior (29) del enmarcado (26),
minimizando la presión superficial de la oblea (1) por unidad de
superficie.
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