KR101058073B1 - 기판부재의 절단장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얇은 기판으로 제공되는 태양전지 등 기판부재를 절단하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 실시예로 적재된 기판부재들에서 하나의 기판부재를 파지하여 이송하는 기판공급부, 상기 기판공급부에서 전달된 기판부재를 평판상에 파지하며, 평면상에서 이동시키는 테이블이송유닛과, 상기 테이블이송유닛에 올려진 기판부재에 레이저를 조사하여 상기 기판부재에 함몰된 커팅홈을 형성하는 레이저유닛을 포함하는 하프커팅부, 상기 하부커팅부에서 커팅홈이 형성된 기판부재를 공급받아 커팅홈에 따라 상기 기판공급부를 절단하는 브레이킹부, 그리고 상기 기판공급부, 하프커팅부 및 브레이킹부의 순차적인 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 기판부재의 절단장치를 제시한다.

Description

기판부재의 절단장치{Cutting apparatus for the plate device}

본 발명은 얇은 기판으로 제공되는 태양전지 등 기판부재를 절단하는 장치에 관한 것이다.

기판부재는 얇은 판재로 제공되는 것이며, 기판부재를 최종 제품에 설치하기 위해서는 최종제품에서 요구하는 임의의 크기로 다시 절단할 필요가 있다.

일례로, 요구되는 임의의 크기로 태양전지모듈을 제조하기 위해서는 큰 사이즈로 제조된 태양전지를 요구되는 사이즈로 절단할 필요가 있다.

종래의 기술에서는 태양전지모듈을 작업자가 수공으로 잘라냄으로써 단시간에 다수의 태양전지를 절단할 수 없고, 미숙련자가 작업하는 경우에는 분할된 태양전지에 크랙이 발생되는 등 절단 과정 중에 불량이 발생되는 문제가 있었다. 태양전지의 미세 크랙 등은 육안으로 확인이 어렵고 태양전지모듈을 완성한 후 테스트 과정 중에서 발견되기 때문에 불량품에 의한 제조원가의 상승을 가져온다. 특히, 태양전지모듈을 대량생산함에 있어서 수공작업을 최소화하기 위하여 태양전지의 절개를 자동화할 필요가 있었다.

본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 태양전지 등 기판부재를 요구되는 사이즈로 절단하는 과정을 자동화된 장비에 의하여 수행하고, 할 수 있게 하는 목적을 갖는다.

상기 과제를 위하여 본 발명은 실시예로, 적재된 기판부재들에서 하나의 기판부재를 파지하여 이송하는 기판공급부, 상기 기판공급부에서 전달된 기판부재를 평판상에 파지하며, 평면상에서 이동시키는 테이블이송유닛과, 상기 테이블이송유닛에 올려진 기판부재에 레이저를 조사하여 상기 기판부재에 함몰된 커팅홈을 형성하는 레이저유닛을 포함하는 하프커팅부, 상기 하부커팅부에서 커팅홈이 형성된 기판부재를 공급받아 커팅홈에 따라 상기 기판공급부를 절단하는 브레이킹부, 그리고 상기 기판공급부, 하프커팅부 및 브레이킹부의 순차적인 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 기판부재의 절단장치를 제시한다.

이때, 상기 기판공급부는 적재된 기판부재들의 둘레가 접촉하여 상기 기판부재들의 평면상 이동을 방지하는 홀더, 상기 기판부재들을 지지하며, 높낮이 조절이 가능한 받침대, 그리고, 최상부에 위치한 기판부재를 파지하여 이송하는 픽커이송부를 포함하고, 상기 제어부는 최상부에 위치한 기판부재의 높낮이를 일정하게 유지하도록 상기 받침대를 승강시킬 수 있다.

또한, 상기 테이블이송유닛은 공급된 기판부재를 위치고정하는 복수의 흡입공이 표면에 형성되어 있는 테이블판, 그리고 상기 테이블판에 연결되어 있고, 상기 판부재를 평면상에 이송시키는 이송기를 포함할 수 있다.

이때, 상기 레이저유닛에는 기판부재의 4 모서리 좌표값을 산출하기 위하여 상기 모서리들을 인식하는 적어도 한 쌍의 감지센서가 구비되어 있고, 상기 제어부는 인식된 4 모서리의 좌표값들을 통하여 상기 기판부재의 중앙을 인식하여, 상기 커팅홈을 형성할 위치에 상기 레이저유닛 하부에 상기 기판부재가 위치되도록 상기 테이블이송유닛을 작동시킬 수 있다.

더하여, 상기 감지센서는 비전카메라이며, 상기 기판부재의 모서리 인식은, 2개의 이격된 비전카메라가 한번에 2 모서리들을 촬영하고, 상기 기판부재를 위치이동한 다음 나머지 2 모서리들를 촬영하거나, 4개의 이격된 비전카메라 또는 1개의 비전카메라로 한번에 상기 기판부재의 4개의 모서리를 촬영하면서 이루어질 수 있다.

나아가, 상기 기판부재가 올려지는 상기 테이블이송유닛의 테이블판은 투광성을 가지고, 상기 테이블판의 내부 또는 하부에 구비되어 있고, 상기 기판부재가 올려진 상면를 향하여 빛을 방출하는 백라이트수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이킹부는 각 표면에는 공기를 흡입하는 흡입공이 복수로 형성되어 있고, 힌지결합되어 있는 좌측파지유닛과 우측파지유닛, 그리고 상기 좌측파지유닛의 표면과 상기 우측파지유닛의 표면을 서로 어긋나게 상기 좌측파지유닛 또는 우측파지유닛을 회전시키는 작동유닛를 포함할 수 있다.

더하여, 상기 작동유닛은 상기 좌측파지유닛과 상기 우측파지유닛의 각 하부에 일단이 회전가능하게 결합되어 있는 링크암들, 상기 링크암들의 타단이 힌지결합되는 결합부, 그리고 상기 결합부를 상승 또는 하강시키는 하나의 승강부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 브레이킹부에서 절단된 기판부재가 적재되는 적어도 하나의 적재부과, 상기 브레이킹부에서 적재부로 기판부재를 파지하여 이송하는 픽커이송부를 더 포함하고, 상기 적재부는 적재된 기판부재들의 둘레가 접촉하여 상기 기판부재들의 평면상 이동을 방지하는 홀더부와, 상기 기판부재들을 지지하며, 높낮이 조절이 가능한 받침대부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 픽커이송부는 분할된 기판부재의 수에 따라 복수로 구비되는 기판부재의 절단장치할 수 있다. 여기서, 상기 기판부재는 태양전지일 수 있다.

또한, 상기 픽커이송부는 적어도 하나의 공기흡입판이 구비되는 파지툴, 상기 파지툴을 승강시키는 액추에이터, 상기 액추에이터를 평면상에서 이동시키는 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 적재된 기판부재들에서 기판부재의 절단 및 적재까지 자동화된 장비에 의하여 이루어짐에 따라 기판부재의 절단 작업의 생산성이 향상되는 효과를 갖는다. 또한, 작업자의 직접적인 간섭이 배제됨에 따라 숙련도에 상관없이 절단 과정 중의 불량률을 현저히 낮출 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판부재의 절단장치를 개략적으로 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 실시예를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 3은 도 1의 실시예에 채용된 기판공급부를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 4는 도 1의 실시예에 채용된 테이블이송유닛을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 5는 도 1의 실시예에 채용된 레이저유닛을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 6은 도 1의 실시예에 채용된 브레이킹부를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 브레이킹부의 작동을 나타낸 측면도.
도 8은 도 1의 실시예에 채용된 적재부과 픽커이송부를 개략적으로 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판부재의 절단장치에 대한 개략적인 평면도.
도 10은 도 9에 도시된 실시예에 채용된 브레이킹부의 개략적인 측면도.
도 11은 본 발명이 적용된 기판부재의 절단과정을 차례로 나타낸 사시도.

이하, 첨부된 도면의 실시예들을 참고하여 본 발명에 따른, 기판부재의 절단장치의 구성, 기능 및 작용을 설명한다. 단, 유사하거나 동일한 구성요소에 대한 도면번호는 통일하여 사용한다. 또한, 기판부재는 태양전지일 수 있다. 그러나, 레이저커팅이 가능한 유리기판 등 다양한 판형 부재에 적용가능하다. 또한, 도면에 도시된 좌표계는 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 방향의 설명을 용이하게 하기 위하여 사용된다.

본 발명의 실시예에 따른 기판부재의 절단장치에는 적재된 기판부재들에서 하나의 기판부재를 파지하여 이송하는 기판공급부, 상기 기판공급부에서 전달된 기판부재를 평판상에 파지하며, 평면상에서 이동시키는 테이블이송유닛과, 상기 테이블이송유닛에 올려진 기판부재에 레이저를 조사하여 상기 기판부재에 함몰된 커팅홈을 형성하는 레이저유닛을 포함하는 하프커팅부, 상기 하부커팅부에서 커팅홈이 형성된 기판부재를 공급받아 커팅홈에 따라 상기 기판공급부를 절단하는 브레이킹부, 그리고 상기 기판공급부, 하프커팅부 및 브레이킹부의 순차적인 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.

도 1 내지 도 2에는 작업대 위에 설치된 기판부재의 절단장치(10)가 도시되어 있다. 순차적으로 기판공급부(1), 제1픽커이송부(5), 하프커팅부(2), 제2픽커이송부(6), 제2픽커이송부(6), 브레이킹부(3), 적재부(4) 및 제3픽커이송부(7)가 도시되어 있다.

기판공급부(1)는 복수의 기판부재가 적재 보관되며, 하프커팅부(2)에 기판부재를 하나씩 공급하는 제1픽커이송부(5)를 포함한다.

하프커팅부(2)에서 테이블이송유닛(21)은 제1픽커이송부(5)가 옮긴 기판부재를 표면에 고정시킨다. 또한, 테이블이송유닛(21)은 고정된 위치의 레이저유닛(22) 하부에서 평면상에서 이동가능하여, 테이블이송유닛이 기판부재를 이송시키면서 레이저유닛에서 조사된 레이저로 기판부재에 함몰된 커팅홈(도 11의 21)을 형성한다.

제2픽커이송부(6)는 테이블이송유닛(21)에서 브레이킹부(3)로 기판부재를 이송하고, 브레이킹부(3)는 커팅홈을 기준으로 좌측의 기판부재(이하, '좌측기판'이라 함)와 우측의 기판부재(이하, '우측기판'이라 함)를 꺾어 커팅홈에 따라 분할시킨다(도 11의 (c) 참고).

제3픽커이송부(7)는 분할된 좌측기판과 우측기판을 적재부(4)로 이송한다.

제어부(도시 생략)는 기판공급부, 하프커팅부, 브레이킹부 및 픽커이송부들 등을 순차적으로 작동하도록 제어한다. 이 제어부는 미리 프로그램된 알고리즘을 따라 순차적으로 작동명령을 내리는 것일 수 있으며, 프로그램 방식은 일반 NC 머신 등에 널리 사용되는 것일 수 있다. 제어부에는 사용자에게 작업프로세싱을 알려주는 디플레이수단과, 사용자가 조작명령을 변경할 수 있게 하는 입력수단을 갖는다. 이하, 제어부의 구체적 기능은 하기에 설명되는 부분을 제외하고는 널리 사용되는 방식을 전용하여 본 발명에 적용할 수 있는 것이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판공급부의 기판부재들이 차례로 절단되어 적재부에 분할되어 적층되기까지의 일련의 과정이 자동화되어 이루어진다. 따라서 중간에 작업자가 간섭할 필요가 없어진다. 또한, 대량의 반복 작업을 자동화하여 처리하므로 생산성이 향상된다. 특히, 커팅홈을 따라 좌, 우측기판으로 분할함에 있어 작업자의 관여를 배제할 수 있으므로, 일정한 커팅 품질을 얻을 수 있고, 기존 수작업에 비하여 불량률의 발생이 현저히 저하된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 기판공급부(1)는 적재된 기판부재들의 둘레가 접촉하여 상기 기판부재들의 평면상 이동을 방지하는 홀더(11), 상기 기판부재들을 지지하며, 높낮이 조절이 가능한 받침대(12), 그리고, 최상부에 위치한 기판부재를 파지하여 이송하는 제1픽커이송부(5)를 포함한다.

홀더(11)는 적재된 기판부재들이 흐트러지는 것을 방지하기 위하여, 기판부재들의 둘레와 접촉된다. 홀더(11)는 도시된 바와 같이 복수의 이격된 기둥부재이거나, 기판부재의 테두리를 막는 벽면으로 형성될 수 있다. 이때, 기둥부재의 이격 간격은 기판부재의 사이즈에 따라 미리 설정된 것이다.

홀더의 상부는 개방되어 있어, 개방된 상부로부터 기판부재들이 투입되거나, 반출된다.

받침대(12)는 홀더의 내부에서 승강가능하다. 일예로, 도시된 바와 같이, 액추에이터(A)의 피스톤에 하부가 결합되어 있어, 액추에이터의 작동에 따라 홀더(11)의 내부에서 상승하거나 하강할 수 있다.

이때, 액추에이터는 공기에 의하여 작동되거나 유압에 의하여 작동되는 것이다. 또는 액추에이터를 대신하여 엘엠가이드, 볼스크류 등 공지된 구성의 직선이동수단이 적용될 수 있다. 이는 이하에서 설명되는 액추에이터에도 동일한 것이다.

제어부는, 제1픽커이송부가 동일한 높이에서 홀더에 적재된 기판부재를 파지하도록, 최상부에 위치한 기판부재의 높낮이를 상기 액추에이터의 작동을 통하여 조절한다. 구체적인 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 홀더(11)의 상부측에 감지센서(13)를 설치하고, 감지센서(13)에서 기판부재를 인식하여, 이때, 감지센서는 비전카메라 등일 수 있다.

만일 제1픽커이송부가 기판부재를 파지하기 직전에 해당 높이에 기판부재가 없다고 판단되면, 감지센서(13)에서 기판부재를 인식할 때까지 받침대(12)를 상승시킬 수 있다.

이와 같이, 제1픽커이송부가 기판부재를 파지하는 높이를 일정하게 해줌으로써, 제1픽커이송부의 높낮이를 별도로 제어할 필요가 없어지므로 작동관계가 간명해지는 장점을 갖게 된다.

한편, 제1픽커이송부(5)는 적어도 하나의 공기흡입판(511)이 구비되는 파지툴(51), 상기 파지툴(51)을 승강시키는 액추에이터(A), 상기 액추에이터(A)를 평면상으로 이동시키는 구동부(52)를 포함한다.

파지툴(51)의 하부에 구비된 공기흡입판(511)은 공기를 흡입하는 구멍이 형성되어 있는 빨판이다. 공기흡입판(511)은 연질의 고무나 실리콘 등으로 이루어지며, 파지툴의 하부에서 하나 또는 기판부재를 안정되게 파지하기 위하여 복수가 돌출될 수 있다. 연질의 공기흡입판은 기판부재의 상부에 파지툴이 접근할 때에 기판부재에 전달되는 충격을 저감할 수 있다.

공기흡입판의 구멍은 작업대의 내부에 장착되어 있는 흡입기(도시 생략)에 연통되어 있다. 이때, 흡입기는 공기를 흡입하여 외부로 배출하는 것으로, 브로워 등 다양하게 공지된 구성 중 어느 하나일 수 있다. 한편, 흡입기는 이하에서 설명되는 다양한 구성요소에서 공기를 흡입하는 데 사용된다. 하나의 흡입기에는 각 구성요소에 대한 복수의 배관을 설치하고, 각 배관마다 개폐밸브를 두어 제어부가 선택적으로 개폐밸브를 단속하거나, 각 구성요소마다 적절한 용량을 갖는 흡입기를 설치할 수도 있다.

공기흡입판의 흡입 작동 중에는 기판부재가 파지툴에 의하여 파지된 상태를 유지할 수 있다.

한편, 액추에이터(A)는 파지툴을 상하방향으로 이동시키는 것으로, 공압이나 유압으로 작동되는 것일 수 있다. 또는 액추에이터는 엘엠가이드 등 공지된 구성의 이동부재로 대체가능한 것이다.

구동부(52)는 액추에이터를 평면상에서 이동시키는 작동부재이다. 구체적으로, 제1픽커이송부(5)의 구동부(52)는 Y 방향으로 작동되는 엘엠가이드이다. 이러한 구동부는 볼스크류 등으로 대체 가능하다. 구동부와 액추에이터에 의하여 파지툴이 기판부재를 홀더에서 테이블이송유닛으로 이송할 수 있게 된다.

도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 5를 참고하여, 본 발명의 실시예에 채용된 하프커팅부를 설명한다.

하프커팅부(2)는 테이블이송유닛(21)과 레이저유닛(22)을 포함한다.

테이블이송유닛(21)은 공급된 기판부재를 위치고정하는 복수의 흡입공이 표면에 형성되어 있는 테이블판(211), 상기 테이블판에 연결되어 있고, 상기 판부재를 평면상에 이송시키는 이송기(212)를 포함한다.

테이블판(211)의 표면에 분포된 흡입공들은 테이블판의 하부에 형성된 유로에 연통되어 있고, 이 유로는 전술된 흡입기에 연결되어 있다.

테이블판에 올려진 기판부재의 하부에서 흡입공이 공기를 빨아들이고 있으므로, 기판부재의 위치고정이 이루어진다.

이송기(212)는 테이블판을 평면(X-Y 평면)상에서 이동시키는 것이다. 구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 테이블판(211)의 일측에는 구조물(213)이 결합되어 있고, 구조물은 상부 엘엠가이드(212a)에 의하여 X축 상에서 슬라이딩 가능하고, 상부 엘엠가이드(212a)의 하부는 그 길이방향과 수직되게 한 쌍의 하부 엘엠가이드(212b)에 결합되어 Y축 상에서 슬라이딩 가능하다.

이송기는 이에 한정되지 아니하고, 테이블판을 X축 및 Y축 상에서 직선이동시키는 다양한 구성으로 대체될 수 있다. 또한, 테이블판의 높낮이가 더 조절가능하게 할 수도 있다.

한편, 레이저유닛(22)은 테이블판의 표면과 이격되며, 테이블판의 상부에 위치된다.

레이저유닛(22)에는 테이블판(211)을 향하여 레이저를 조사할 수 있는 레이저조사수단(221)이 구비되어 있다. 이때, 레이저조사수단은 기판의 특성에 따라 레이저빔의 강도를 조절할 수 있거나, 일정한 강도를 가지도록 할 수 있다. 이러한 레이저는 도 11에 도시된 바와 같이 기판부재(20)을 완전히 관통하지 아니하면서, 기판부재(20)에 일정한 깊이를 가지는 커팅홈(21)을 형성할 수 있는 것으로, 공지된 레이저조사수단이 사용될 수 있다.

레이저조사수단(221)의 렌즈 근처에는, 상기 렌즈 주변에 에어를 공급하는 공기노즐(223)이 위치되어 있고, 상기 공기노즐(223)에 대향된 위치에는 공기를 흡입하는 흡입구(224)가 더 구비된다. 공기노즐은 렌즈에 직접 공기를 불어줄 수 있다.

공기노즐에서 토출된 에어는 노즐의 외측에 공기벽을 형성함으로써, 커팅홈을 생성하는 과정 중에 발생하는 유해가스나 파티클 등에 의하여 노즐이 오염되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 렌즈에 접근한 발생된 유해가스나 파티클 등은 흡입구를 통하여 제거될 수 있다.

더하여, 테이블판(211)에는 X 방향에 따른 적어도 하나의 장공(211a)이 형성되어 있고, 테이블판(211)의 하부에는 테이블판과 이격된 배기덕트(23)가 더 구비되어 있다. 이 배기덕트는 전술된 흡입기에 의하여 공기를 흡입배출할 수 있다. 배기덕트(23)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저유닛(22)에 장착되거나, 별도의 유닛화되어 장착될 수 있다.

테이블판 위에서 기판부재에 커팅홈을 형성할 때에 발생되는 유해가스나 파티클 등은 전술된 흡입구를 통하여 어느 정도 제거가능하며, 일부는 공기노즐에서 토출된 에어에 의하여 기판부재의 후단으로 쓸려 이동된다. 기판부재의 끝단으로 이동된 파티클 등은 장공을 통하여 배기덕트로 빨려 외부로 제거된다. 이러한 배기덕트로 인하여 파티클 등이 기판부재의 상부에 잔류하는 것을 저감할 수 있게 된다.

또한, 레이저유닛(22)에는 한 쌍의 감지센서가 구비되어 있다. 이 감지센서는 한 쌍의 비전카메라(222)일 수 있다. 비전카메라(222)는 공지된 구성의 가시광을 촬영할 수 있는 카메라 등일 수 있다. 비전카메라들(222)은 레이저조사수단(221) 주변에 장착되며, 서로 이격되게 위치된다. 비전카메라들의 간격은 대략 사각형인 기판부재의 어느 한 면의 길이와 유사하다.

테이플판 위에 올려진 기판부재에 커팅홈이 형성될 위치를 정확히 판단하기 위하여, 제어부는 감지센서를 활용한다. 구체적으로, 제어부는 테이블판에 올려진 기판부재 일측의 양 모서리(도 11의 22 참고)를 상기 비전카메라들로 한 번에 인식하여 상기 일측의 양 모서리에 대한 좌표값들을 얻게 된다.

일례로, 제어부는 모서리들의 좌표값을 기설정된 설정 포인트에서 테이블판의 X축 또는 Y축에 따른 이동거리를 산출함으로써 알 수 있게 된다. 또한 설정 포인트에서 고정된 위치의 비전카메라까지의 고정좌표값을 통하여, 비전카메라에서 감지된 모서리의 좌표를 제어부가 알 수 있게 된다.

다른 예로, 테이블판의 표면에 특정좌표값에 해당되는 마커를 미리 표시하여 두고, 비전카메라에서 파악한 마커와 모서리 간의 공간 관계를 통하여 모서리의 좌표값을 얻을 수도 있다. 그 외에도 공지된 구성에 따라 비전카메라를 통하여 기판부재의 모서리에 대한 좌표값들을 얻을 수 있다.

한 쌍의 비전카메라를 구비함에 따라, 한 번에 대략 사각형인 기판부재의 이웃하는 두 모서리를 인식할 수 있다. 따라서 하나의 센서로 각 모서리를 인식하는 경우에 비하여, 비전카메라의 아래에 모서리가 위치되게 기판부재를 이동시키는 테이블이송유닛의 작동 횟수를 줄일 수 있으므로, 기판부재의 모서리들 전부를 인식하는데 소요되는 시간이 절감된다. 이로써 절단 작업의 생산성이 향상된다.

다른 예로, 레이저조사수단의 둘레에는 기판부재의 4 모서리를 한번에 인식하는 4개의 비전카메라가 구비될 수 있다. 4개의 비전카메라는, 기판부재의 넓이에 대응되게, 서로 이격되게 설치될 수 있다. 4개의 비전카메라를 통하여 투입된 기판부재의 4 모서리를 한 번에 촬영할 수 있고, 그에 따라 각 모서리에 대한 좌표값을 한번의 촬영을 통하여 인식할 수 있다. 또 다른 예로, 레이저조사수단의 주변에 기판부재 전체를 한 번에 촬영할 수 있는 단일한 비전카메라가 설치될 수도 있다.

이와 같이, 각 모서리를 한번에 촬영할 수 있게 4개의 비전카메라가 구비되거나, 기판부재 전체를 촬영할 수 있는 단일한 비전카메라가 구비됨으로써, 모든 모서리에 대한 좌표값을 얻기 위하여 테이블이송유닛을 작동시켜 기판부재를 이동시키는 단계를 생략할 수 있게 된다. 따라서 기판부재를 인식하는데 소요되는 시간이 단축된다.

나아가, 기판부재가 올려지는 상기 테이블유닛의 테이블판은 투광성을 가지고, 상기 테이블판의 내부 또는 하부에 구비되어 있고, 상기 기판부재가 올려진 상면를 향하여 빛을 방출하는 백라이트수단(도시 생략)을 더 포함할 수 있다.

투광성질을 가지는 테이블판은 투명한 재질의 공지된 합성수지로 제작될 수 있다. 또한, 기판부재가 올려지는 부분만 기판부재보다 넓은 면적으로 한정되게 투광성의 합성수지로 제작될 수 있다.

백라이트수단은 엘이디 등 공지된 발광램프로 이루어지고, 테이블판의 내부에 또는 테이블판의 하부에서, 기판부재가 올려진 테이블판을 향하여 비추는 것이다.

이 경우, 백라이트수단에 의하여 음영진 기판부재의 윤곽이 보다 명확하게 비전카메라에 촬영되는 장점을 갖는다. 특히, 빛을 일부 반사하는 태양전지와 같이 빛을 반사하는 표면을 가지는 기판부재의 경우에도 선명한 윤곽 이미지를 얻을 수 있으므로, 모서리에 대한 좌표값 산출이 정확하게 이루어지는 효과를 갖게 된다.

한편, 다각형인 기판부재의 모서리들(도 11의 22, 23 참고)에 대한 좌표값을 통하여, 제어부는 기판부재를 인식할 수 있게 된다. 이후, 제어부는 기판부재의 중앙이 어디 부분인지 산출하며, 그에 따라 커팅홈을 형성할 위치가 레이저조사수단의 수직하방에 위치되도록 테이블판을 이동시키게 된다. 만일, 기판부재가 좌우 비대칭되게 절단될 필요가 있는 경우, 사용자는 중앙으로부터의 오프셋 지점을 설정할 수 있고, 제어부는 인지한 중앙으로부터 오프셋된 지점이 레이저조사수단의 하부에 위치하도록 테이블판을 이동시키게 된다.

이후, 제어부는 레이저조사수단을 작동시키며, 테이블을 Y축 방향으로 이동시켜 기판부재의 상부에 커팅홈이 형성되게 한다.

다시 도 1 내지 도 2를 참고하면, 제2픽커이송부(6)는 하프커팅부(2)와 브레이킹부(3) 사이에 위치되어 있다. 제2픽커이송부는 전술된 제1픽커이송부와 동일한 구성일 수 있다. 제2픽커이송부(6)는 하프커팅부(2)에서 커팅홈이 형성된 기판부재를 브레이킹부(3)에 공급하는 기능을 담당한다. 설계에 따라 후술되는 제3픽커이송부가 제2픽커이송부의 이러한 기능을 담당할 수 있으며, 이러한 경우에 제2픽커이송부는 생략가능한 것이다.

한편, 도 6과 도 7를 참고하면, 브레이킹부(3)는 각 표면에는 공기를 흡입하는 흡입공(311)이 복수로 형성되어 있고, 힌지결합되어 있는 좌측파지유닛(31)과 우측파지유닛(32), 그리고 상기 좌측파지유닛(31)의 표면과 상기 우측파지유닛(32)의 표면을 서로 어긋나게 상기 좌측파지유닛(31) 또는 우측파지유닛(32)을 회전시키는 작동유닛(33)을 포함한다.

좌측파지유닛(31)과 우측파지유닛(32)은 평면상에서 이웃되게 위치되어 있으며, 서로 만나는 면이 힌지결합되어 있다. 좌측파지유닛 및 우측파지유닛의 각 표면에는 공기를 빨아들이는 복수의 흡입공(311)이 형성되어 있고, 이 흡입공들은 전술된 흡입기와 연통되어 있다.

이때, 흡입공들은 적어도 기판부재에 대응되는 면적에 분산 형성되어 있으며, 특히, 좌측파지유닛과 우측파지유닛의 각 표면 중 상기 힌지결합된 부분의 주변 표면에 형성되어 있는 것이다.

이 경우, 커팅홈이 형성된 부분을 포함한 기판부재의 바닥면을 흡입공을 통하여 좌측파지유닛과 우측파지유닛의 표면에 견고하게 밀착할 수 있게 된다. 이로써, 종래의 기술에서 수공으로 기판부재를 절단 시, 커팅홈이 형성된 중앙부분이 휘어지면서 커팅홈을 빗겨나 기판부재가 깨지는 문제점을 해소할 수 있게 된다.

좌측파지유닛과 우측파지유닛의 표면이 평면을 이룬 상태에서, 제2픽커이송부에 의하여 기판부재는 커팅홈이 힌지축 상에 위치되게 상기 좌측파지유닛과 우측파지유닛 상에 올려지고, 흡입공에 의하여 올려진 기판부재가 각 파지유닛의 표면에 고정된다.

한편, 작동유닛은 좌측파지유닛 또는 우측파지유닛을 회전시키는 것이다. 작동유닛은 좌측파지유닛과 우측파지유닛 중 어느 하나를 회전시키도록 구성되거나, 좌측파지유닛과 우측파지유닛 모두를 회전시킬 수 있다.

작동유닛에서 의하여 좌측파지유닛 또는 우측파지유닛이 회전되면, 커팅홈을 따라 기판부재가 좌측기판과 우측기판으로 분리된다. 이후, 작동유닛은 좌측파지유닛 또는 우측파지유닛을 역으로 회전시켜 좌측파지유닛과 우측파지유닛이 서로 평면상에 위치되게 복원시킨다.

작동유닛(33)의 구체적인 예로, 도 6과 도 7을 참고하면, 좌측파지유닛(31)과 상기 우측파지유닛(32)의 각 하부에 일단이 회전가능하게 결합되어 있는 링크암들(331), 상기 링크암들(331)의 타단이 힌지결합되는 결합부(332), 그리고 상기 결합부(332)를 상승 또는 하강시키는 하나의 승강부(333)를 포함한다.

승강부(333)는 Z축 방향으로 승강조절이 가능한 구동수단으로 엘엠가이드이다. 이때, 승강부는 모터에 장착된 피니언과 렉기어의 조합, 공압 등을 활용한 액추에이터 등 공지된 이송부재일 수 있다.

단일의 승강부(333)에 결합된 결합부와 링크암들(331)에 의하여 좌측파지유닛(31)과 우측파지유닛(32)은, 승강부(333)의 승강에 따라 동시에 같은 각도로 회전하여 기울어지게 된다.

도 7에서, 승강부(333)의 하강에 따라 수평하였던 좌측파지유닛(31)과 우측파지유닛(32)의 표면들 중 중앙의 힌지 결합된 부분은 상승되고, 외측부가 하강되게 회전된 상태를 점선으로 도시하였다. 이와 같이, 힌지 결합된 부분이 상승되는 형상으로 좌측파지유닛(31)과 우측파지유닛(32)이 회전되므로, 커팅홈의 개방된 부분을 더 벌리면서 기판부재를 절단할 수 있게 된다. 따라서 절개된 면이 서로 접할 일 없이 좌측기판과 우측기판으로 분할된다.

도시된 작동유닛은 하나의 승강부와 링크부재를 사용함으로써, 좌측파지유닛과 우측파지유닛과의 회전이 동시에 이루어지고, 항시 대칭되게 하는 것이다. 이 경우, 커팅홈에 따른 기판부재의 절단시에 가해지는 힘의 크기와 방향을 매번 일정하게 함으로써, 일정한 절단 품질을 가져오게 한다.

만일, 작동유닛이 좌측파지유닛의 회전수단과 우측파지유닛의 회전수단으로 나뉜 경우에는, 회전수단 간의 성능차이에 따라 파지유닛들의 회전각이나 순서가 서로 다르게 되며, 특히 회전수단의 노화에 따라 성능차이가 점차 커질 수 있으므로, 매번 레귤레이팅해야 하는 번거로움이 있을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 작동유닛에서는 하나의 승강부를 사용하므로, 이러한 수고가 필요 없게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에는 브레이킹부에서 절단된 기판부재가 적재되는 적어도 하나의 적재부과, 상기 브레이킹부에서 적재부로 기판부재를 파지하여 이송하는 픽커이송부를 더 포함할 수 있다.

도 8에는 본 발명의 실시예에 따른 적재부(4) 및 제3픽커이송부(7)가 도시되어 있다.

적재부(4)는 적재된 기판부재들의 둘레가 접촉하여 상기 기판부재들의 평면상 이동을 방지하는 홀더부와, 상기 기판부재들을 지지하며, 높낮이 조절이 가능한 받침대부를 포함한다. 이러한 적재부의 구성요소는 전술된 기판공급부의 홀더, 받침대와 동일할 수 있다. 다만, 홀더부가 형성하는 면적은 절단된 좌측기판과 우측기판의 사이즈에 대응된다.

적재부의 받침대부는 쌓인 기판에 따라 일정 높이에서 제3픽커이송부가 떨군 기판을 받도록 할 수 있다. 즉, 제3픽커이송부는 적재부의 상부 가까이로 기판을 이동한 후 공기흡입판의 흡입 작동을 멈추어 기판을 낙하시킨다. 이때, 받침대부는 기존에 적재된 기판들이 홀더 보다 높아지지 아니하는 범위내에서 최대한 상승되어, 낙하되는 기판을 받는다. 이후, 다시 새로운 기판이 공급되면 점차 받침대부는 하강하며 새로운 또 다른 기판을 받는다. 이와 같이 받침대부의 승강에 의해 제3픽커이송부에서 낙하되는 기판의 손상을 방지하면서 기판을 받아 적재할 수 있게 된다.

이러한 적재부의 작용으로 제3픽커이송부는 적재부의 상부에서 굳이 하강한 후 기판을 놓을 필요가 없어져, 적재부 위에 머무는 시간을 절약할 수 있게 된다.

더하여, 적재부(4)는 좌측기판과 우측기판을 각각 수용하도록 한 쌍이 구비될 수 있다. 이 경우, 각 적재부에는 좌측기판만이 또는 우측기판만이 담겨지므로, 비대칭적인 사이즈로 절단되거나, 기판부재의 패턴 등이 비대칭적인 경우에 구분하여 좌측기판과 우측기판을 구분하여 한 데 모을 수 있는 장점을 갖는다.

제3픽커이송부는 파지툴, 액추에이터 및 구동부를 포함한다. 제3픽커이송부는 전술된 제1픽커이송부와 동일한 것일 수 있다. 또는, 제3픽커이송부(7)의 파지툴과 액추에이터는 제1픽커이송부의 것들과 동일하며, 제3픽커이송부의 구동부(52)는 Y축 방향으로 파지툴을 이송할 수 있는 제1엘엠가이드(521)와, 상기 제1엘엠가이드(521)를 X축 방향으로 이동할 수 있는 제2엘엠가이드(522)로 이루어질 수 있다. 각 엘엠가이드는 전술된 바와 같이 공지된 구성의 이송부재로 대체 가능한 것이다.

이 경우, 제3픽커이송부는 액추에이터, 제1엘엠가이드 및 제2엘엠가이드의 조합된 작동에 의하여, 파지툴의 3차원 공간에서 이동이 가능하여, 분할된 기판들을 임의의 위치에 형성된 적재부에 이송할 수 있다.

나아가, 제3픽커이송부는 분할된 기판부재의 수에 따라 복수로 구비될 수 있다. 본 실시예에서 제3픽커이송부는 한 쌍이 구비되어, 각 제3픽커이송부가 좌측기판과 우측기판의 이송을 담당할 수 있다. 이 경우, 제3픽커이송부들의 동시 작동으로 한 번에 분할된 좌측기판과 우측기판을 적재부로 이송시킬 수 있다. 따라서 브레이킹부에 새로운 기판부재를 바로 옮길 수 있어, 생산성이 향상되는 효과를 갖게 된다.

또는 단일의 제3픽커이송부가 구비되고, 파지툴의 사이즈를 크게하여, 한 번에 좌측기판과 우측기판을 파지하도록 구성할 수도 있다.

한편, 도 9와 도 10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판부재의 절단장치 및 브레이킹부가 도시되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기판부재의 절단장치(10)는 전술된 기판공급부(1), 하프커팅부(2), 브레이킹부(3), 제어부 및 픽커이송부들 등을 포함한다. 또한, 각 구성요소는 하기에 설명되는 바를 제외하고는 전술된 구성 및 작용이 동일하다.

본 발명의 다른 실시예에서 기판부재는 3등분되는 것이다. 기판부재는 중앙기판, 중앙기판의 좌측의 좌측기판, 우측의 우측기판으로 절단된다.

제어부는 하프커팅부에서 테이블이송유닛을 평면이동시키며, 레이저를 2회 조사하며, 나란한 한 쌍의 커팅홈을 형성한다.

브레이킹부는 각 커팅홈에 따라 기판부재를 절단한다. 도 10에는 기판부재를 3개로 절단하기 위한 브레이킹부(3)가 도시되어 있다.

브레이킹부(3)에는 중앙파지유닛(34), 상기 중앙파지유닛(34)의 좌측과 우측에서 각각 회전가능하게 결합되어 있는 좌측파지유닛(31) 및 우측파지유닛(32)과, 상기 좌측파지유닛과 우측파지유닛을 회전시키는 작동유닛(33)을 포함한다.

이때, 각 파지유닛의 표면에는 전술된 바와 같이 기판부재를 표면에 고정시키기 위한 복수의 흡입공이 형성되어 있다. 또한, 작동유닛(33)은 전술된 바와 같이 하나의 승강부(333), 링크암들(331) 그리고 결합부(332)를 포함한다. 물론, 작동유닛은 좌측파지유닛과 우측파지유닛을 각기 회전시키는 다른 구성일 수도 있다.

중앙파지유닛(34), 좌측파지유닛(31) 및 우측파지유닛(32)이 평면을 유지하는 가운데, 기판부재의 각 커팅홈이 각 힌지결합된 부분의 상부에 위치되게 기판부재를 브레이킹부에 고정시키고, 좌측파지유닛(31)과 우측파지유닛(32)을 회전시켜 커팅홈에 따라 기판부재를 세 기판으로 절단할 수 있다.

한편, 도 9에는 제3픽커이송부(7)가 2세트 구비되고, 적재부(4)는 분할된 기판 수에 따라 3세트가 구비되어 있다. 이때, 제3픽커이송부 및 적재부의 구성은 전술된 실시예와 같은 것일 수 있다.

이때, 어느 하나의 제3픽커이송부는 2개의 기판을 파지하여 이송하고, 나머지 제3픽커이송부는 남은 1개의 기판을 파지하여 이송한다. 제3픽커이송부들이 브레이킹부에서 분할된 모든 기판들을 한 번에 파지하여 브레이킹부를 비울 수 있게 된다.

이 경우, 브레이킹부에 있는 기판을 신속하게 브레이킹부에서 이탈시킬 수 있고, 브레이킹부에서 픽업한 기판을 적재부에 이소한 다음, 픽커이송부가 다음의 기판을 가져가기 위하여 다시 브레이킹부로 신속히 복귀할 수 있다. 다시 말하면, 제3픽커이송부가 전 단계인 히프커팅부나 브레이킹부에서의 처리 속도보다 느리면 전체 장치의 생산 속도가 낮아지는데, 제2픽커이송부를 복수의 세트로 구성함으로써 처리속도를 높이므로 장치의 전체 생산속도의 저하를 방지할 수 있게 된다.

이송된 기판들은 각 적재부에 저장된다. 적재부의 수와 분할된 기판들의 수가 동일하므로, 어느 한 적재부에는 한 종의 기판들만이 적재될 수 있다. 즉, 중앙의 적재부에는 중앙기판들만 저장될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서 적재부는 2세트로 구비될 수 있다. 또한 제3픽커이송부의 수도 단일 또는 복수로 구비될 수 있다.

10 : 절단장치
1 : 기판공급부
11 : 홀더 12 : 받침대 13 : 감지센서
2 : 하프커팅부
21 : 테이블이송유닛 311 : 테이블판 211a : 장공
212 : 이송기 212a : 상부 엘엠가이드 212b : 하부 엘엠가이드
213 : 구조물
22 : 레이저유닛 221 : 레이저조사수단 222 : 비전카메라
223 : 공기노즐 224 : 흡입구
23 : 배기덕트
3 : 브레이킹부
31 : 좌측파지유닛 311 : 흡입공 32 : 우측파지유닛
33 : 작동유닛 331 : 링크암 332 : 결합부 333 : 승강부
34 : 중앙파지유닛
4 : 적재부
5 : 제1픽커이송부
51 : 파지툴 511 : 공기흡입판 52 : 구동부
521 : 제1엘엠가이드 522 : 제2엘엠가이드
6 : 제2픽커이송부 7 : 제3픽커이송부 A : 액추에이터
20 : 기판부재 21 : 커팅홈 22,23 : 모서리

Claims (12)

1. 적재된 기판부재들에서 기판부재를 파지하여 이송하는 기판공급부,
   상기 기판공급부에서 전달된 기판부재에 레이저를 조사하여 함몰된 커팅홈을 형성하는 하프커팅부,
   상기 하프커팅부에서 커팅홈이 형성된 기판부재를 공급받아 커팅홈에 따라 상기 기판부재를 절단하는 브레이킹부, 그리고
   상기 기판공급부, 하프커팅부 및 브레이킹부의 순차적인 작동을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 브레이킹부는
   각 표면에 공기를 흡입하는 흡입공이 복수로 형성되어 있고, 힌지결합되어 있는 좌측파지유닛과 우측파지유닛, 그리고
   상기 좌측파지유닛의 표면과 상기 우측파지유닛의 표면을 서로 어긋나게 상기 좌측파지유닛 또는 우측파지유닛을 회전시키는 작동유닛을 포함하는 기판부재의 절단장치.
2. 제1항에서,
   상기 기판공급부는
   적재된 기판부재들의 둘레가 접촉하여 상기 기판부재들의 평면상 이동을 방지하는 홀더,
   상기 기판부재들을 지지하며, 높낮이 조절이 가능한 받침대, 그리고,
   최상부에 위치한 기판부재를 파지하여 이송하는 제1픽커이송부를 포함하고,
   상기 제어부는
   최상부에 위치한 기판부재의 높낮이를 일정하게 유지하도록 상기 받침대를 승강시키는 기판부재의 절단장치.
3. 제1항에서,
   상기 하프커팅부는
   상기 기판부재를 평판상에 파지하며, 평면상에서 이동시키는 테이블이송유닛, 그리고
   상기 테이블이송유닛에 올려진 기판부재에 상기 커팅홈을 형성하는 레이저유닛을 포함하고,
   상기 테이블이송유닛은
   공급된 기판부재를 위치고정하는 복수의 흡입공이 표면에 형성되어 있는 테이블판 그리고
   상기 테이블판에 연결되어 있고, 상기 판부재를 평면상에 이송시키는 이송기를 포함하는 기판부재의 절단장치.
4. 제3항에서,
   상기 레이저유닛에는 기판부재의 4 모서리 좌표값을 산출하기 위하여 상기 모서리들을 인식하는 적어도 한 쌍의 감지센서가 구비되어 있고,
   상기 제어부는
   인식된 4 모서리의 좌표값들을 통하여 상기 기판부재의 중앙을 인식하여, 상기 커팅홈을 형성할 위치에 상기 레이저유닛 하부에 상기 기판부재가 위치되도록 상기 테이블이송유닛을 작동시키는 기판부재의 절단장치.
5. 제4항에서,
   상기 감지센서는 비전카메라이며,
   상기 기판부재의 모서리 인식은,
   2개의 이격된 비전카메라가 한번에 2 모서리들을 촬영하고, 상기 기판부재를 위치이동한 다음 나머지 2 모서리들를 촬영하거나,
   4개의 이격된 비전카메라 또는 1개의 비전카메라로 한번에 상기 기판부재의 4개의 모서리를 촬영하면서 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판부재의 절단장치.
6. 제4항에서,
   상기 기판부재가 올려지는 상기 테이블이송유닛의 테이블판은 투광성을 가지고,
   상기 테이블판의 내부 또는 하부에 구비되어 있고, 상기 기판부재가 올려진 상면를 향하여 빛을 방출하는 백라이트수단을 더 포함하는 기판부재의 절단장치.
7. 제1항에서,
   상기 작동유닛은
   상기 좌측파지유닛의 표면과 상기 우측파지유닛의 표면을 서로 어긋나게 상기 좌측파지유닛과 우측파지유닛을 함께 회전시키는 것을 특징으로 하는 기판부재의 절단장치.
8. 제7항에서,
   상기 작동유닛은
   상기 좌측파지유닛과 상기 우측파지유닛의 각 하부에 일단이 회전가능하게 결합되어 있는 링크암들,
   상기 링크암들의 타단이 힌지결합되는 결합부, 그리고
   상기 결합부를 상승 또는 하강시키는 하나의 승강부를 포함하는 기판부재의 절단장치.
9. 제1항에서,
   상기 브레이킹부에서 절단된 기판부재가 적재되는 적어도 하나의 적재부과,
   상기 브레이킹부에서 적재부로 기판부재를 파지하여 이송하는 제3픽커이송부를 더 포함하고,
   상기 적재부는
   적재된 기판부재들의 둘레가 접촉하여 상기 기판부재들의 평면상 이동을 방지하는 홀더부와, 상기 기판부재들을 지지하며, 높낮이 조절이 가능한 받침대부를 포함하는 기판부재의 절단장치.
10. 제9항에서,
    상기 제3픽커이송부는 분할된 기판부재의 수에 따라 복수로 구비되는 기판부재의 절단장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에서,
    상기 기판부재는 태양전지인 기판부재의 절단장치.
12. 제2항에서,
    상기 제1픽커이송부는
    적어도 하나의 공기흡입판이 구비되는 파지툴,
    상기 파지툴을 승강시키는 액추에이터, 그리고
    상기 액추에이터를 평면상에서 이동시키는 구동부를 포함하는 기판부재의 절단장치.

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