KR101290105B1 - 기판 로딩장치 - Google Patents

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KR101290105B1
KR101290105B1 KR1020120045396A KR20120045396A KR101290105B1 KR 101290105 B1 KR101290105 B1 KR 101290105B1 KR 1020120045396 A KR1020120045396 A KR 1020120045396A KR 20120045396 A KR20120045396 A KR 20120045396A KR 101290105 B1 KR101290105 B1 KR 101290105B1
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박홍진
정광현
최기철
선상필
나윤성
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주식회사 엘티에스
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

본 발명은 기판 로딩장치에 관한 것으로서, 제1클램핑부와, 제1구동부와, 제2클램핑부와, 제2구동부와, 반출부와, 제어부를 포함한다. 제1클램핑부는 기판들이 적재된 카세트를 클램핑한다. 제1구동부는 카세트에 이웃하게 적재된 기판 사이의 간격만큼 제1클램핑부를 하측으로 반복이동시킨다. 제2클램핑부는 제1클램핑부의 하측에 배치되고, 제1클램핑부에서 클램핑이 해제된 카세트를 클램핑한다. 제2구동부는 카세트에 이웃하게 적재된 기판 사이의 간격만큼 제2클램핑부를 하측으로 반복이동시킨다. 반출부는 제1클램핑부에서 클램핑된 카세트 또는 제2클램핑부에서 클램핑된 카세트로부터 기판을 반출한다. 제어부는 카세트에 적재된 기판들 중 일부 기판들이 반출되는 동안에는 제1클램핑부에서만 상기 카세트를 클램핑하고, 카세트에 적재된 기판들 중 나머지 기판들이 반출되는 동안에는 제2클램핑부에서만 카세트를 클램핑하도록, 제1클램핑부와 제2클램핑부를 제어한다.

Description

기판 로딩장치{Apparatus for loading substrate}
본 발명은 기판 로딩장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 레이저를 이용하여 태양전지 기판에 전극 패턴을 형성하는 가공장치에 태양전지 기판을 로딩하는 기판 로딩장치에 관한 것이다.
태양전지는 광기전력효과(Photo Voltanic Effect)를 이용하여 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자다. 광기전력 효과란 반도체의 P-N 접합부나 정류작용이 있는 금속과 반도체의 경계면에 강한 빛을 입사시키면, 반도체 중에 만들어진 전자와 전자핵이 전위차 때문에 분리되어 양쪽 물질에서 서로 다른 종류의 전기가 나타나는 현상이다.
이와 같이 생성되는 전기를 이송하기 위하여 태양전지의 전면과 후면에는 전극이 있는데, 후면 전극은 전체에 걸쳐 형성되어 있고, 전면 전극은 빛이 통과할 수 있도록 총 면적의 5∼15% 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
태양전지 종류 중에 상업용으로 가장 널리 사용되고 있는 것은 실리콘 웨이퍼를 이용한 결정질 실리콘 태양전지로서, 현재 15% 이상의 가장 높은 상용화 효율을 나타내고 있다. 이러한 결정질 실리콘 태양전지의 전극을 형성하는데 있어서, 환경오염, 전극 폭의 미세화 등을 이유로 최근에는 레이저빔을 태양전지 기판에 조사하여 전극 패턴을 형성하는 가공장치가 이용되고 있다.
이때 기판 로딩장치는 레이저를 이용한 전극 패턴 가공장치에 태양전지 기판을 공급하는데, 종래에는 카세트에 적재된 모든 기판을 반출하여 전극 패턴 가공장치에 공급한 후, 빈 카세트를 배출하고 다시 새로운 카세트를 투입하여 새로운 카세트에 적재된 모든 기판을 다시 전극 패턴 가공장치에 공급하는 작업을 순차적으로 수행하도록 구성되어 기판 로딩장치에 의한 태양전지 기판의 공급이 효율적으로 이루어지지 않았다.
따라서, 전극 패턴 가공장치의 수율을 높이더라도 기판 로딩장치의 수율이 전극 패턴 가공장치의 수율을 따라가지 못해 전체 생산효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 카세트로부터 기판이 반출되는 동안 카세트를 클램핑하는 수단을 복수 개로 분리하여, 새로운 카세트를 투입하는 작업, 빈 카세트를 배출하는 작업, 기판들이 적재된 카세트로부터 기판을 반출하여 기판 가공장치에 공급하는 작업을 동시에 수행할 수 있도록 구성함으로써, 기판을 가공하는 가공장치에 기판을 공급하는 수율을 월등하게 향상시킬 수 있는 기판 로딩장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기판 로딩장치는, 기판들이 적재된 카세트를 클램핑하는 제1클램핑부; 상기 카세트에 이웃하게 적재된 기판 사이의 간격만큼 상기 제1클램핑부를 하측으로 반복이동시키는 제1구동부; 상기 제1클램핑부의 하측에 배치되고, 상기 제1클램핑부에서 클램핑이 해제된 카세트를 클램핑하는 제2클램핑부; 상기 카세트에 이웃하게 적재된 기판 사이의 간격만큼 상기 제2클램핑부를 하측으로 반복이동시키는 제2구동부; 상기 제1클램핑부에서 클램핑된 카세트 또는 상기 제2클램핑부에서 클램핑된 카세트로부터 기판을 반출하는 반출부; 및 상기 카세트에 적재된 기판들 중 일부 기판들이 반출되는 동안에는 상기 제1클램핑부에서만 상기 카세트를 클램핑하고, 상기 카세트에 적재된 기판들 중 나머지 기판들이 반출되는 동안에는 상기 제2클램핑부에서만 상기 카세트를 클램핑하도록, 상기 제1클램핑부와 상기 제2클램핑부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 로딩장치에 있어서, 바람직하게는, 기판들이 적재된 새로운 카세트를 상기 제1클램핑부 측으로 이송시키는 제1이송부; 및 상기 제1이송부 상측과 상기 제2클램핑부의 상측 사이에서 상기 제1클램핑부를 왕복 이동시키는 제3구동부;를 더 포함하고, 상기 제2클램핑부에 의해 클램핑된 카세트로부터 기판들이 반출되는 동안, 상기 제1클램핑부는 상기 제3구동부에 의해 상기 제1이송부 상측으로 이동하여 새로운 카세트를 클램핑하고 상기 제3구동부에 의해 다시 상기 제2클램핑부의 상측으로 이동한다.
본 발명에 따른 기판 로딩장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제2클램핑부 하측에 배치되고, 기판들의 반출이 완료되어 상기 제2클램핑부에서 클램핑이 해제된 빈 카세트를 외부로 이송시키는 제2이송부;를 더 포함한다.
본 발명에 따른 기판 로딩장치에 있어서, 바람직하게는, 상기 제1클램핑부 및 상기 제2클램핑부는, 상기 카세트를 클램핑하기 위하여 서로 가까워지는 방향으로 이동하거나 상기 카세트에 대한 클램핑을 해제하기 위하여 서로 멀어지는 방향으로 이동하는 한 쌍의 핑거부재를 포함한다.
본 발명의 기판 로딩장치에 따르면, 대기 시간을 줄이고 기판을 가공하는 가공장치에 기판을 공급하는 수율을 월등하게 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 로딩장치의 평면도이고,
도 2 내지 도 5는 도 1의 기판 로딩장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 1의 기판 로딩장치에 있어서 제1구동부 또는 제2구동부에 의해 반복이동되는 카세트를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 기판 로딩장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 로딩장치의 평면도이고, 도 2 내지 도 5는 도 1의 기판 로딩장치의 작동 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1의 기판 로딩장치에 있어서 제1구동부 또는 제2구동부에 의해 반복이동되는 카세트를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 로딩장치(100)는, 레이저를 이용하여 태양전지 기판에 전극 패턴을 형성하는 가공장치에 태양전지 기판을 로딩하기 위한 것으로서, 제1클램핑부(110)와, 제1구동부와, 제2클램핑부(120)와, 제2구동부와, 반출부(130)와, 제어부와, 제1이송부(140)와, 제3구동부와, 제2이송부(150)를 포함한다.
상기 제1클램핑부(110)는, 기판(1)들이 적재된 카세트(10)를 클램핑하며, 한 쌍의 핑거부재(111)를 포함한다.
한 쌍의 핑거부재(111)는 카세트(10)를 클램핑하기 위하여 서로 가까워지는 방향으로 이동하거나 또는 카세트(10)에 대한 클램핑을 해제하기 위하여 서로 멀어지는 방향으로 이동한다. 한 쌍의 핑거부재(111)를 이동시키기 위한 구동부로는 직선이동유닛을 이용할 수 있는데, 본 실시예에서는 공압실린더를 이용하여 한 쌍의 핑거부재(111)를 왕복 이동시킨다.
상기 제1구동부(미도시)는, 상하 방향으로 배치되며, 제1클램핑부(110)에 결합되어 제1클램핑부(110)를 상하 방향으로 이동시킨다.
도 6에 도시된 바와 같이, 반출부(130)를 통해 카세트(10)로부터 하나의 기판(1)을 반출한 후, 연속적으로 기판(1)을 반출하기 위하여 반출된 기판(1)의 바로 상측에 적재된 기판(1)이 반출부(130)와 접촉되도록 카세트(10)를 하측으로 이동시킨다. 이때, 제1구동부는 카세트(10)에 이웃하게 적재된, 예컨대 상하 방향으로 적재된 기판(1) 사이의 간격(P)만큼 제1클램핑부(110)를 하측으로 이동시켜, 반출된 기판(1)의 바로 상측에 적재된 기판(1)과 반출부(130)가 접촉되도록 한다.
이와 같이 제1구동부는 상하 방향으로 적재된 기판(1) 사이의 간격(P)만큼 제1클램핑부(110)를 하측으로 반복이동시키면서, 반출부(130)를 통해 카세트(10) 내에 적재된 모든 기판(1)을 하나씩 반출한다.
제1클램핑부(110)를 상하 방향으로 이동시키는 제1구동부로는 직선이송유닛을 이용할 수 있다. 직선이송유닛은 리니어 모터, 회전 모터와 볼 스크류가 조합된 구성 등을 채용할 수 있는데, 이러한 구성은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2클램핑부(120)는, 제1클램핑부(110)의 하측에 배치되고, 제1클램핑부(110)에서 클램핑이 해제된 카세트(10)를 클램핑하며, 한 쌍의 핑거부재(111)를 포함한다.
제2클램핑부(120)의 한 쌍의 핑거부재(111)는 제1클램핑부(110)의 한 쌍의 핑거부재(111)와 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 실질적으로 동일한 기능을 수행한다. 본 실시예에서는 공압실린더를 이용하여 한 쌍의 핑거부재(111)를 왕복 이동시킨다.
상기 제2구동부(미도시)는, 상하 방향으로 배치되며, 제2클램핑부(120)에 결합되어 제2클램핑부(120)를 상하 방향으로 이동시킨다.
제2구동부는 제1구동부와 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 실질적으로 동일한 기능을 수행한다. 제1구동부와 마찬가지로 제2구동부는 카세트(10)에 이웃하게 적재된, 예컨대 상하 방향으로 적재된 기판(1) 사이의 간격(P)만큼 제2클램핑부(120)를 하측으로 반복이동시키면서, 반출부(130)를 통해 카세트(10) 내에 적재된 모든 기판(1)을 하나씩 반출한다.
제2클램핑부(120)를 상하 방향으로 이동시키는 제2구동부로는 직선이송유닛을 이용할 수 있다. 직선이송유닛은 리니어 모터, 회전 모터와 볼 스크류가 조합된 구성 등을 채용할 수 있는데, 이러한 구성은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 반출부(130)는, 제1클램핑부(110)에서 클램핑된 카세트(10) 또는 제2클램핑부(120)에서 클램핑된 카세트(10)로부터 기판(1)을 반출한다. 본 실시예의 반출부(130)는 회전구동력을 공급하는 모터와, 모터에 결합되는 구동풀리와, 구동풀리와 이격되게 배치되는 종동풀리와, 구동풀리와 종동풀리에 감아 걸려 설치되는 벨트 등으로 구성된다.
반출부(130)의 벨트가 카세트(10)에 적재된 기판(1)의 하면에 접촉되고, 벨트와 기판(1) 사이의 마찰력으로 인해 벨트가 회전하면 카세트(10)에 적재된 기판(1)은 카세트(10)로부터 반출된다. 반출된 기판(1)은 반출부(130)가 배치된 방향을 따라 이송되며, 기판 가공장치 측으로 전달된다.
상기 제어부(미도시)는, 제1클램핑부(110)와 제2클램핑부(120)에서 카세트(10)를 클램핑하는 작동과 제1클램핑부(110)와 제2클램핑부(120)에서 카세트(10)의 클램핑을 해제하는 작동을 각각 제어한다.
카세트(10)로부터 기판(1)을 반출하는 과정에서, 우선 제어부는 제1클램핑부(110)가 기판(1)들이 가득 적재된 상태의 카세트(10)를 클램핑하도록 제어한다. 그리고, 카세트(10)에 적재된 기판(1)들 중 일부 기판(1)들이 반출되는 동안 제1클램핑부(110)에서만 카세트(10)를 클램핑하는 상태를 계속 유지한다.
이후, 제어부는 제1클램핑부(110)가 카세트(10)에 대한 클램핑을 해제하도록 제어하고, 동시에 제2클램핑부(120)를 이용하여 일부 기판(1)들이 반출된 상태의 카세트(10)를 클램핑하도록 제어한다. 그리고, 카세트(10)에 적재된 기판(1)들 중 나머지 기판(1)들이 반출되는 동안 제2클램핑부(120)에서만 카세트(10)를 클램핑하는 상태를 계속 유지한다.
예컨대, 카세트(10)에 적재될 수 있는 기판(1)의 수량이 20장인 경우, 제어부는 먼저 10장의 기판(1)이 반출되는 동안에는 제1클램핑부(110)에서만 카세트(10)를 클램핑하도록 제어하고, 나머지 10장의 기판(1)이 반출되는 동안에는 제2클램핑부(120)에서만 카세트(10)를 클램핑하도록 제어한다.
상기 제1이송부(140)는, 기판(1)들이 적재된 새로운 카세트(11)를 제1클램핑부(110) 측으로 이송시킨다. 본 실시예의 제1이송부(140)는 회전구동력을 공급하는 모터와, 모터에 결합되는 구동풀리와, 구동풀리와 이격되게 배치되는 종동풀리와, 구동풀리와 종동풀리에 감아 걸려 설치되는 벨트 등으로 구성된다.
벨트 상부에 공급된 새로운 카세트(11)는 벨트가 회전하면서 제1이송부(140)가 배치된 방향을 따라 이송되며, 제1클램핑부(110)에 인접한 위치로 전달된다.
상기 제3구동부(미도시)는, 제1이송부(140) 상측과 제2클램핑부(120)의 상측 사이에서 제1클램핑부(110)를 왕복 이동시킨다. 제3구동부는 제1이송부(140)가 설치된 방향과 평행하게 설치된다.
카세트(10)로부터 일부 기판(1)들을 반출하는 동안에는 제1클램핑부(110)는 카세트(10)를 클램핑하면서, 제2클램핑부(120)의 상측에 위치한다. 카세트(10)에 대한 제1클램핑부(110)의 클램핑이 해제되고 제2클램핑부(120)가 카세트(10)를 클램핑하면, 제1클램핑부(110)는 기판(1)들이 적재된 새로운 카세트(11)를 가져오기 위하여, 제1이송부(140) 상측으로 이동한다. 이때, 제1클램핑부(110)는 제3구동부에 의해 제1이송부(140) 측으로 이동 가능하다. 이후, 제1클램핑부(110)가 제1이송부(140) 상의 새로운 카세트(11)를 클램핑하고, 제1클램핑부(110)는 제3구동부에 의해 다시 제2클램핑부(120)의 상측으로 이동한다.
제1이송부(140) 상측과 제2클램핑부(120)의 상측 사이에서 제1클램핑부(110)를 왕복 이동시키는 제3구동부로는 직선이송유닛을 이용할 수 있다. 직선이송유닛은 리니어 모터, 회전 모터와 볼 스크류가 조합된 구성 등을 채용할 수 있는데, 이러한 구성은 통상의 기술자에게 자명한 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 제2이송부(150)는, 제2클램핑부(120) 하측에 배치되고, 기판(1)들의 반출이 완료되어 제2클램핑부(120)에서 클램핑이 해제된 빈 카세트(12)를 외부로 이송시킨다. 제2이송부(150)에 의해 외부로 이송된 빈 카세트(12)에는 다시 기판(1)들이 적재되고, 기판(1)들이 적재된 새로운 카세트(11)는 제1이송부(140)로 전달된다.
본 실시예의 제2이송부(150)는 회전구동력을 공급하는 모터와, 모터에 결합되는 구동풀리와, 구동풀리와 이격되게 배치되는 종동풀리와, 구동풀리와 종동풀리에 감아 걸려 설치되는 벨트 등으로 구성된다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하면서, 상술한 바와 구성된 본 실시예의 기판 로딩장치(100)의 작동원리에 대하여 개략적으로 설명한다.
우선, 도 2를 참조하면, 제1클램핑부(110)를 이용하여 기판(1)들이 가득 적재된 상태의 카세트(10)를 클램핑하고, 제1구동부는 상하 방향으로 적재된 기판(1) 사이의 간격(P)만큼 제1클램핑부(110)를 하측으로 이동시키면서, 카세트(10)로부터 기판(1)을 반출한다. 반출된 기판(1)은 반출부(130)가 배치된 방향을 따라 이송되며, 기판 가공장치 측으로 전달된다. 카세트(10)에 적재된 기판(1)들 중 일부 기판(1)들이 반출되는 동안 제1클램핑부(110)에서만 카세트(10)를 클램핑하는 상태를 계속 유지한다.
이후, 도 3을 참조하면, 카세트(10)에 적재된 기판(1)들 중 일부 기판(1)들이 반출된 후, 카세트(10)에 대한 제1클램핑부(110)의 클램핑이 해제되고, 동시에 제2클램핑부(120)를 이용하여 일부 기판(1)들이 반출된 상태의 카세트(10)를 클램핑한다. 제2구동부는 상하 방향으로 적재된 기판(1) 사이의 간격(P)만큼 제2클램핑부(120)를 하측으로 이동시키면서, 카세트(10)로부터 기판(1)을 반출한다.
이후, 도 4를 참조하면, 제2클램핑부(120)에 의해 클램핑된 카세트(10)로부터 기판(1)들이 반출되는 동안, 제1클램핑부(110)는 제3구동부에 의해 제1이송부(140) 상측으로 이동하여 새로운 카세트(11)를 클램핑한다. 새로운 카세트(11)에는 기판 가공장치 측으로 전달될 새로운 기판(1)이 적재되어 있다.
이후, 도 5를 참조하면, 새로운 카세트(11)를 클램핑한 제1클램핑부(110)는 제3구동부에 의해 다시 제2클램핑부(120)의 상측으로 이동한다. 그리고, 제1구동부는 상하 방향으로 적재된 기판(1) 사이의 간격(P)만큼 제1클램핑부(110)를 하측으로 이동시키면서, 카세트(10)로부터 기판(1)을 반출하는 작업을 반복한다. 이때, 기판(1)들의 반출이 완료되어 제2클램핑부(120)에서 클램핑이 해제된 빈 카세트(12)는 외부로 이송된다. 제2이송부(150)에 의해 외부로 이송된 빈 카세트(12)에는 다시 기판(1)들이 적재되고, 기판(1)들이 적재된 새로운 카세트(11)는 제1이송부(140)로 전달된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 실시예의 기판 로딩장치는, 카세트로부터 기판이 반출되는 동안 카세트를 클램핑하는 수단을 복수 개로 분리하여, 기판들이 적재된 카세트로부터 기판을 반출하여 기판 가공장치에 공급하는 작업, 새로운 카세트를 투입하는 작업, 빈 카세트를 배출하는 작업을 동시에 수행할 수 있도록 구성함으로써, 대기 시간을 줄이고 기판을 가공하는 가공장치에 기판을 공급하는 수율을 월등하게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100 : 기판 로딩장치
110 : 제1클램핑부
120 : 제2클램핑부
130 : 반출부
140 : 제1이송부
150 : 제2이송부

Claims (4)

  1. 기판들이 적재된 카세트를 클램핑하는 제1클램핑부;
    상기 카세트에 이웃하게 적재된 기판 사이의 간격만큼 상기 제1클램핑부를 하측으로 반복이동시키는 제1구동부;
    상기 제1클램핑부의 하측에 배치되고, 상기 제1클램핑부에서 클램핑이 해제된 카세트를 클램핑하는 제2클램핑부;
    상기 카세트에 이웃하게 적재된 기판 사이의 간격만큼 상기 제2클램핑부를 하측으로 반복이동시키는 제2구동부;
    상기 제1클램핑부에서 클램핑된 카세트 또는 상기 제2클램핑부에서 클램핑된 카세트로부터 기판을 반출하는 반출부; 및
    상기 카세트에 적재된 기판들 중 일부 기판들이 반출되는 동안에는 상기 제1클램핑부에서만 상기 카세트를 클램핑하고, 상기 카세트에 적재된 기판들 중 나머지 기판들이 반출되는 동안에는 상기 제2클램핑부에서만 상기 카세트를 클램핑하도록, 상기 제1클램핑부와 상기 제2클램핑부를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 로딩장치.
  2. 제1항에 있어서,
    기판들이 적재된 새로운 카세트를 상기 제1클램핑부 측으로 이송시키는 제1이송부; 및
    상기 제1이송부 상측과 상기 제2클램핑부의 상측 사이에서 상기 제1클램핑부를 왕복 이동시키는 제3구동부;를 더 포함하고,
    상기 제2클램핑부에 의해 클램핑된 카세트로부터 기판들이 반출되는 동안, 상기 제1클램핑부는 상기 제3구동부에 의해 상기 제1이송부 상측으로 이동하여 새로운 카세트를 클램핑하고 상기 제3구동부에 의해 다시 상기 제2클램핑부의 상측으로 이동하는 것을 특징으로 하는 기판 로딩장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2클램핑부 하측에 배치되고, 기판들의 반출이 완료되어 상기 제2클램핑부에서 클램핑이 해제된 빈 카세트를 외부로 이송시키는 제2이송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 로딩장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1클램핑부 및 상기 제2클램핑부는,
    상기 카세트를 클램핑하기 위하여 서로 가까워지는 방향으로 이동하거나 상기 카세트에 대한 클램핑을 해제하기 위하여 서로 멀어지는 방향으로 이동하는 한 쌍의 핑거부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 로딩장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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