KR100707015B1 - 자동 셀 분류장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 셀 라인의 패킹 공정에 사용되는 자동 셀 분류장치에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 셀 라인의 패킹 공정에 있어서, 카세트의 로딩 및 언로딩을 제외한 모든 동작을 자동화하여 작업자의 부하를 최소화하고, 수작업에 의한 오류의 발생을 제거함으로써 작업 효율이 상승될 수 있는 자동 셀 분류장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치는 본체를 이루는 프레임 내에, 셀 검사 공정이 완료된 다중 모델이 셀이 수용된 카세트가 안착되는 로딩 영역과, 상기 로딩 영역의 좌, 우측에 상기 셀에 관한 정보를 상위 호스트로부터 제공받을 수 있도록 상기 셀을 정렬시키는 셀 얼라이너와, 상기 정보에 따라 셀을 분류하고, 분류된 셀을 이송하는 로보트 영역과, 상기 로보트 영역에서 이송된 셀을 각 모델별로 수용할 수 있도록 2종류의 카세트가 구비된 언로딩 영역을 포함한다.

자동 셀 분류장치

Description

자동 셀 분류장치{auto cell sorter}

도 1은 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 전체 모습을 나타낸 횡단면도

도 2는 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 로딩 영역을 나타낸 단면도

도 3은 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 셀 얼라이너를 나타낸 단면도

도 4a는 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 언로딩 영역을 나타낸 단면도

도 4b는 도 4a의 A 부분을 나타낸 확대 단면도

도 4c는 도 4b의 측면도

도 5는 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 로보트 영역을 나타낸 단면도

도 6은 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 전체 모습을 나타낸 종단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 본체 10 : 로딩 영역

20 : 셀 얼라이너 30 : 로보트 영역

40 : 언로딩 영역 51 : 이오나이저

52 : 비시알(BCR) 53 : 영역 센서

본 발명은 셀 라인의 패킹 공정에 사용되는 장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 검사가 끝난 셀(cell)을 글래스 아이디(glass ID)를 기준으로 각각 종류별로 정렬하여 새로운 로트(lot)를 구성하고, 이 정보를 상위 호스트와 통신을 통하여 서로 주고받음으로써, 다중 모델 셀에 대응이 가능하고 카세트의 수납을 제외한 모든 동작이 자동으로 이루어지는 자동 셀 분류장치(auto cell sorter)에 관한 것이다.

일반적인 셀 라인(cell line)의 패킹(packing) 공정을 상술하면 다음과 같다.

먼저, 패킹 공정에 앞서 셀 테스터(cell tester)에서 셀을 종류 및 검사 방법에 따라 18V,20V,Q 급으로 분류하는 셀 검사 공정이 이루어진다.

상기 셀 검사 공정을 통해 적정 급으로 분류된 셀은 패킹 공정에 들어가는데, 이 과정에서는 현물과 워크시트 상의 아이디(ID)를 비교하여 카세트 아이디에 따라 상위 호스트에 정보를 요청하고, 셀 아이디에 따라 정렬(sorting)을 실시한 후, 상위 호스트에 분류된 로트 아이디 및 셀 정보를 저장하게 된다.

이를 상술하면, 먼저 셀 검사 공정으로부터 셀 및 워크시트가 전달된다. 다음, 카세트(cassette)에 있는 셀을 한 장씩 언로딩하여 상기 워크시트와 아이디를 확인하다. 다음, PC를 이용해 상위 호스트로부터 카세트 정보를 전송받는다. 다음, 상기 워크시트와 PC 상이 데이터를 비교 확인한 후, 셀을 언로딩하여 종류별로 정렬을 실시한다. 다음, PC 상에 카세트 아이디를 써놓고 정렬된 셀 정보를 기록한 후, 상위 호스트에 새로운 정보를 저장하게 된다.

그러나, 이러한 과정을 거치면서 다음과 같은 문제점이 대두되었다.

첫째, 작업자가 손으로 직접 셀을 잡고 로딩 및 언로딩을 실시함에 따라 제품에 스트레스가 가해지며 작업의 효율도 떨어지게 되었다.

둘째, 작업자가 직접 정렬 정보인 셀 아이디를 타이핑함으로써, 작업에 오류가 발생할 소지가 항상 있었으며, 작업자의 육안에 의한 확인 작업은 작업자의 피로도를 증가시키는 요인이 되었다.

셋째, 셀 아이디 확인 및 셀 로딩과 언로딩, 그리고 셀 아이디 타이핑 등 작업자에게 주어지는 부하가 너무 과중하여 작업 효율이 떨어지게 되었다.

넷째, 작업자가 직접 글래스를 다룸에 따라 정전기에 그대로 노출되었다.

다섯째, 수작업에 의한 카세트로의 셀 로딩시 카세트 슬릿과 상기 셀이 충돌하여 크랙의 발생 등 셀이 파손되는 문제가 야기되었다.

여섯째, 수작업으로 인한 이물질 발생의 소지를 항상 지니고 있다.

마지막으로, 공정 자동화 관점에서 패킹 공정만이 수작업으로 행해진다는 것은 라인 전체의 자동화 측면에서 상당히 부정적인 요소로 작용하며, 수작업에 의한 데이터 오류의 요인이 항상 잔존하게 되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 셀 라인의 패킹 공정에 있어서, 카세트의 로딩 및 언로딩을 제외한 모든 동작을 자동화하여 작업자의 부하를 최소화하고, 수작업에 의한 오류의 발생을 제거함으로써 작업 효율이 상승될 수 있는 자동 셀 분류장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치는 본체를 이루는 프레임 내에, 셀 검사 공정이 완료된 다중 모델의 셀이 수용된 카세트가 안착되는 로딩 영역과, 상기 로딩 영역의 좌, 우측에 상기 셀에 관한 정보를 상위 호스트로부터 제공받을 수 있도록 상기 셀을 정렬시키는 셀 얼라이너와, 상기 정보에 따라 셀을 분류하고 분류된 셀을 이송하는 로보트 영역과, 상기 로보트 영역에서 이송된 셀을 각 모델별로 수용할 수 있도록 2종류의 카세트가 구비된 언로딩 영역을 포함한다.

이 때, 상기 로딩 영역은 상기 카세트의 양 측면과 후면에 구비되어 상기 카세트를 클램핑하는 좌, 우면 클램핑 실린더 및 후면 클램핑 실린더와, 상기 카세트의 일측에 구비되어 상기 카세트에 수용된 셀의 크기를 감지하는 근접 센서와, 상기 카세트의 다른 일측에 구비되어 상기 카세트의 유무를 확인하는 포토 센서와, 상기 후면 클랭핑 실린더의 동작시 전면의 기준을 제공하고 고정을 담당하는 스토퍼로 이루어진다.

또한, 상기 좌, 우면 클램핑 실린더는 카세트 클랭핑시 서로 밀리는 것을 방지하기 위해 서로 용량이 다른 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 셀 얼라이너는 서보 모터와, 셀과 직접 접촉하는 부분으로 아세탈로 만들어진 블록과, 상기 서보 모터에 연결되고 상기 블록의 일단이 가이드되는 볼 스크류 및 엘엠(LM)과, 상기 블록의 일측에 구비되어 셀에 과도한 압력이 가해질 경우 상기 블록을 셀과 멀어지는 방향으로 밀어내는 실린더로 이루어진다.

그리고, 상기 로보트 영역은 기판 반송 로보트와, 모터와 상기 모터의 일단에 연결된 볼 스크류와 엘엠(LM)으로 이루어져 상기 기판 반송 로보트를 이동시키는 구동부와, 상기 기판 반송 로보트의 정지시 충격을 완화시키는 충격흡수부와, 상기 기판 반송 로보트의 이동 영역 주위에 구비되어, 상기 기판 반송 로보트의 이동시 발생하는 이물질을 아래로 유동시키는 타공판으로 이루어진다.

그리고, 상기 언로딩 영역은 상기 각 카세트의 양 측면과 후면에 구비되어 상기 카세트를 클램핑하는 좌, 우면 클램핑 실린더 및 후면 클램핑 실린더와, 상기 각 카세트의 유무를 확인하는 포토 센서와, 상기 각 카세트에 삽입되는 셀의 크기를 감지하는 셀 사이즈 체커로 이루어진다.

이 때, 상기 셀 사이즈 체커는 실린더에 연결되어 함께 이동하는 포토 센서 및 포토 커플러와 상기 포토 커플러의 이동 경로상에 일정간격으로 형성된 다수의 슬릿으로 이루어져, 상기 포토 센서 이동시 포토 커플러가 지나간 슬릿의 개수를 계산하여 셀의 크기를 감지하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 각 카세트 별로 구비되어 제전 분위기를 조성하는 이오나이저와, 상기 로딩 영역 및 언로딩 영역에 구비되는 영역 센서(area sensor)와, 상기 언로딩 영역에 카세트 아이디를 자동으로 읽고 이를 통신할 수 있는 비시알(BCR) 유니트가 더 포함된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 셀 분류장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 전체 모습을 나타낸 횡단 면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 로딩 영역을 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 셀 얼라이너를 나타낸 단면도이다. 그리고, 도 4a는 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 언로딩 영역을 나타낸 단면도이고, 도 4b는 도 4a의 A 부분을 나타낸 확대 단면도이며, 도 4c는 도 4b의 측면도이다. 그리고, 도 5는 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 로보트 영역을 나타낸 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치의 전체 모습을 나타낸 종단면도이다.

도 1에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 따른 자동 셀 분류장치(auto cell sorter)는 본체(1)를 이루는 프레임 내부 우측에 셀 검사 공정이 완료된 다중 모델의 셀이 동일한 카세트에 수용되는 로딩 영역(10)이 위치하고, 상기 로딩 영역(10)의 양 측면에 상기 카세트에 수용된 셀의 정보를 상위 호스트(도시 생략)로부터 제공받을 수 있도록 상기 셀을 정렬시키는 셀 얼라이너(20)가 구비되며, 상기 본체(10) 내부 중앙부에 상위 호스트로부터 제공받은 정보를 이용하여 상기 셀을 분류하고 분류된 셀을 다음 영역으로 이송시키는 로보트 영역(30)이 위치하고, 상기 본체(1) 내부의 우측에는 상기 로보트(30) 영역에서 이송된 셀을 수용할 수 있도록 2개의 카세트가 구비된 언로딩 영역(40)이 위치한다.

이하, 상기 로딩 영역, 셀 얼라이너, 로보트 영역 및 언로딩 영역을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바에 따르면, 상기 로딩 영역(10)에는 카세트(15)의 좌, 우측면과 후면에 상기 카세트를 클램핑하는 좌, 우면 클램핑 실린더(11,12)와 후면 클램핑 실린더(13)가 설치된다. 이 때, 상기 좌, 우면 클램핑 실린더(11,12)는 서로 용량이 다른 것을 선택하는데, 이것은 상기 좌, 우면 클램핑 실린더의 용량이 같은 경우 카세트(15)를 클램핑하거나 또는 그 후에 서로 밀리는 현상이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 그리고, 상기 카세트 접촉면은 롤러(도시 생략)를 사용하여 상기 후면 클램핑 실린더(13)의 동작시 구름접촉이 가능하도록 한다. 또한, 상기 후면 클램핑 실린더(13)의 브라켓에 상기 카세트(15)에 일치하는 요철(17)을 형성하여, 정확한 클램핑이 이루어지도록 한다.

한편, 상기 카세트(15)의 우측 상부에는 셀의 크기를 측정하는 근접 센서(14)가 설치된다. 즉, 상기 카세트(15)에는 여러 종류의 셀이 수용되는 바, 이들을 하나의 카세트로 대응하기 위해 카세트의 슬롯을 조정해야 하는데, 이 때 상기 근접 센서(14)가 사용된다.

그리고, 상기 카세트(15)의 우측 하부에는 카세트의 유무를 감지하기 위한 포토 센서(photo sensor,16)가 설치되며, 상기 근접 센서(14)의 주위에는 후면 클램핑 실린더(13)의 동작시 전면의 기준을 제공하고 고정을 담당하는 스토퍼(stopper,18)가 설치된다.

다음, 도 3에 도시된 바에 따르면, 상기 셀 얼라이너(cell aligner,20)는 서보 모터(servo motor,21), 실린더(23), 근접 센서(24), 엘엠(LM,25), 볼 스크류(26) 및 블록(22)으로 이루어진다.

상기 서보 모터(21)는 로딩 영역의 카세트에 수용된 셀의 크기에 따라 블록(22)을 가변적으로 유연하게 조정하기 위해 사용된 것으로, 상기 블록(22)을 가이드하는 볼 스크류(26) 및 엘엠(25)이 연결된다. 그리고, 상기 실린더(23)는 서보 모터(21)의 오동작으로 셀에 가해지는 압력이 일정량을 초과할 경우 작동하여 상기 셀의 손상을 최소화하기 위한 것이다. 즉, 상기 서보 모터(21)의 오동작시 셀과 직접 접촉하는 블록(22)을 우측으로 강제 이동시키고, 상기 근접 센서(24)의 감지에 의해 인터록(interlock)이 걸리게 된다. 그리고, 상기 블록(22)은 셀에 직접 접촉하는 부분이기 때문에 아세탈로 만들어지며, 셀과의 직각도를 유지하기 위해 체결부위에 미세 조정이 가능하도록 잔공이 가공된다.

다음, 도 4a 내지 4c에 도시된 바에 따르면, 상기 언로딩 영역(40)에는 상술한 로딩 영역의 클램핑 실린더와 같은 역할을 하는 다수의 클램핑 실린더(41,42)와 포토 센서 및 셀 사이즈 체커(cell size checker,43)가 설치된다.

그러나, 상기 언로딩 영역(40)은 크기가 다른 2종류의 카세트(45a,45b)가 구비되고 후면 기준이기 때문에, 상기 클램핑 실린더(41,42)는 카세트의 좌, 우측면에 하나씩 구비되고 전면에 푸시 타입의 클램핑 실린더(도시 생략)가 구비된다.

한편, 상기 셀 사이즈 체커(43)는 2종류의 카세트(45a,45b)에 삽입되는 셀의 크기를 다수의 센서를 이용하여 감지하는 복잡한 구조를 피한 것으로, 실린더(43b)에 연결된 포토 센서(43a)와 상기 포토 센서와 함께 이동하는 포토 커플러(photo coupler,43d)와 상기 포토 커플러의 이동 경로상에 형성된 다수의 슬릿(slit,43c)으로 구성된다. 즉, 상기 포토 센서(43a)가 실린더(43b)에 의해 이동하는 동안, 상기 포토 커플러(43d)는 슬릿(43c)의 개수를 자동으로 세게 되며, 상기 슬릿의 개수는 프로그램에 미리 설정된 셀의 크기와 대응한다.

다음, 도 5에 도시된 바에 따르면, 상기 로보트 영역(30)에는 JEA 사의 기판 반송 로보트(31)가 수평이동 가능하도록 소정 경로상에 위치하고, 상기 기판 반송 로보트(31)를 이동시키기 위한 모터(32)와 경로를 가이드하는 볼 스크류(33) 및 엘엠(LM,34)으로 이루어진 구동부가 상기 로보트(31)의 이동시 진동을 최소화할 수 있도록 구비되며, 상기 기판 반송 로보트(31)의 하부에는 정지시에 충격을 완화하는 충격 흡수부(35)가 구비되다. 이 때, 상기 기판 반송 로보트(31)의 이동 경로 주위에 타공판(36)을 설치하여, 이동시 발생하는 이물질이 아래로 유동되는 것을 가능하게 한다.

다음, 도 6에 도시된 바에 따르면, 본체(1)의 각 카세트 영역별로 정전기를 방지하기 위해 제전 분위기를 조성하는 이오나이저(ionizer,51)가 상부 프레임에 설치되어 있는데, 도 6에는 상기 언로딩 영역부만을 도시하고 있다.

그리고, 상기 로딩 영역 및 언로딩 영역에는 작업자의 안전 대책으로 영역 센서(area sensor,53)가 설치되며, 상기 언로딩 영역의 상부 프레임에는 카세트 아이디를 자동으로 읽기 위한 비시알(BCR) 유니트(52)가 설치된다. 이 때, 상기 비시알 유니트(52)에는 통신 유니트가 구비되어 있어 상위 호스트와의 통신이 가능하다.

이제, 이와 같이 구성된 자동 셀 분류장치의 전체적인 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전원을 인가한 후 준비 버튼을 눌림으로써, 장비의 상태 및 상위 호스트와의 통신 점검이 이루어지고, 모든 이동하는 유니트가 원점으로 복귀된다. 다 음, 언로딩 영역(40)에 좌, 우면 클램핑 실린더(41,42)와 전면 클램핑 실린더가 작동되어 빈 카세트(45)가 장착된다. 다음, 비시알 유니트(52)에서 상기 카세트(45)의 아이디를 읽고 상위 호스트에 등록한다. 다음, 로딩 영역(10)에 셀 검사 공정이 완료된 혼합 셀이 수용된 카세트(15)가 좌, 우면 클램핑 실린더(11,12) 및 후면 클램핑 실린더(13)의 작용으로 안착된다.

다음, 상기 로딩 영역(10)의 좌우에 있는 셀 얼라이너(20)가 카세트에 수용된 셀을 정열시킨 후, 상기 로딩 영역(10)과 언로딩 영역(40)의 카세트의 셀 유무를 확인한다. 다음, 작업자는 작업 PC 상에 아이디를 타이핑함으로써, 상기 아이디에 의한 셀 정보가 상위 호스트로부터 작업 PC 상으로 전송된다. 다음, 작업자는 제공받은 정보를 기준으로 상기 셀을 18V, 20V, Q 급으로 분류하고, 이를 워크시트와 비교하여 최종 확인한다.

다음, 작업자가 시작 버튼을 누르게 되면 로보트(31)가 분류를 실시하게 된다. 이 후, 작업이 완료되면 상위 호스트로 정보가 백업되고 작업자는 카세트를 언로딩하게 된다. 이 때, 상기 언로딩 영역(40)의 카세트(45)가 풀(full)이 아닐 경우 로딩 영역의 카세트만 교체하여 작업을 계속 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 자동 셀 분류장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 수작업을 자동화하여 작업자가 직접 셀을 접촉해야 하는 경우를 제거할 수 있고 이오나이저를 설치하여 정전기를 방지할 수 있는 환경을 구축할 수 있다.

둘째, 카세트의 이동은 작업자에 의해 이루어지나, 셀에 대한 작업자의 핸들링을 제거함으로써 이물질의 오염을 방지할 수 있다.

셋째, 육안에 의한 셀 아이디의 개별 검사 및 작업 PC를 이용하여 타이핑하는 것이 자동화됨에 따라 작업자에게 가해지는 피로도를 감소시키고 작업을 효율성을 증대시킬 수 있다.

넷째, 기존의 작업자를 대신하여 상위 호스트와의 통신이 자동화됨에 따라 라인의 전체 흐름을 자동화할 수 있다.

마지막으로, 카세트의 로딩 및 언로딩과 약간의 전산 작업만으로 모든 작업을 완료할 수 있어, 기존에 비해 작업시간 및 업무량을 축소시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 본체를 이루는 프레임 내에,

   셀이 탑재되되, 일측에 구비되어 상기 카세트에 수용된 셀의 크기를 감지하는 근접 센서와, 상기 카세트의 다른 일측에 구비되어 상기 카세트의 유무를 확인하는 포토 센서를 구비하는 카세트와;

   셀 검사 공정이 완료된 다중 모델의 셀이 수용된 카세트가 안착되는 로딩 영역과;

   상기 로딩 영역의 좌, 우측에 상기 셀에 관한 정보를 상위 호스트로부터 제공받을 수 있도록 상기 셀을 정렬시키되, 서보 모터와, 셀과 직접 접촉하는 부분으로 아세탈로 만들어진 블록과, 상기 서보 모터에 연결되고 상기 블록의 일단이 가이드되는 볼 스크류 및 엘엠(LM)과, 상기 블록의 일측에 구비되어 셀에 과도한 압력이 가해질 경우, 상기 블록을 셀과 멀어지는 방향으로 밀어내는 실린더로 이루어지는 셀 얼라이너와;

   상기 정보에 따라 셀을 분류하고, 분류된 셀을 이송하는 로보트 영역과;

   상기 로보트 영역에서 이송된 셀을 각 모델별로 수용할 수 있도록 2종류의 카세트가 구비되고, 상기 각 카세트의 양 측면과 후면에 구비되어 상기 카세트를 클램핑하는 좌, 우면 클램핑 실린더 및 후면 클램핑 실린더와, 상기 각 카세트의 유무를 확인하는 포토 센서와, 상기 각 카세트에 삽입되는 셀의 크기를 감지하는 셀 사이즈 체커를 구비하는 언로딩 영역을 포함하는 자동 셀 분류장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 로딩 영역은:

   상기 카세트의 양측면과 후면에 구비되어 상기 카세트를 클램핑하는 좌, 우면 클램핑 실린더 및 후면 클램핑 실린더와;

   상기 후면 클랭핑 실린더의 동작시 전면의 기준을 제공하고 고정을 담당하는 스토퍼로 이루어지는 자동 셀 분류장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 좌, 우면 클램핑 실린더는 카세트 클랭핑시 서로 밀리는 것을 방지하기 위해 서로 용량이 다른 자동 셀 분류장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 로보트 영역은:

   기판 반송 로보트와;

   모터와 상기 모터의 일단에 연결된 볼스크류와 엘엠(LM)으로 이루어져 상기 기판 반송 로보트를 이동시키는 구동부와;

   상기 기판 반송 로보트의 정지시 충격을 완화시키는 충격흡수부와;

   상기 기판 반송 로보트의 이동 영역 주위에 구비되어, 상기 기판 반송 로보트의 이동시 발생하는 이물질을 아래로 유동시키는 타공판으로 이루어지는 자동 셀 분류장치.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 셀 사이즈 체커는 실린더에 연결되어 함께 이동하는 포토 센서 및 포토 커플러와 상기 포토 커플러의 이동 경로상에 일정간격으로 형성된 다수의 슬릿으로 이루어져, 상기 포토 센서 이동시 포토 커플러가 지나간 슬릿의 개수를 계산하여 셀의 크기를 감지하는 자동 셀 분류장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 카세트 별로 구비되어 제전 분위기를 조성하는 이오나이저가 더 포함되는 자동 셀 분류장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 로딩 영역 및 언로딩 영역에 구비되는 영역 센서(area sensor)가 더 포함된 자동 셀 분류장치.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 언로딩 영역에 카세트 아이디를 자동으로 읽고 이를 통신할 수 있는 비시알(BCR) 유니트가 더 포함되는 자동 셀 분류장치.

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