KR102661854B1 - 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템 - Google Patents

태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템 Download PDF

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김현태
김남헌
정수연
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(주)에프피에이
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Abstract

본 발명은 공정 진행 중 공정 장비에서의 비상 정지 등의 공정 상황에 유연하게 대처할 수 있도록 복수의 태양전지 기판을 임시로 적재할 수 있는 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템은, 카세트에서 인출된 태양전지 기판을 정해진 속도로 이송하는 로딩컨베이어 상에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 양측 내측면에 태양전지 기판의 양측 에지부가 안착되면서 지지되는 복수의 지지편이 상하로 일정 간격으로 배열된 버퍼카세트; 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 상하로 이동시키는 승강유닛; 및, 공정 진행 상황에 대응하여, 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 상승시키면서 상기 로딩컨베이어 상의 태양전지 기판을 상승시키면서 지지편 상에 안착시켜 상측에서부터 순차적으로 적재하고, 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 하강시키면서 상기 지지편에 안착된 태양전지 기판을 로딩컨베이어 상에 하측에서부터 순차적으로 내려놓도록 상기 승강유닛의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템{Buffer System for Transferring Solar Cell Substrates}
본 발명은 태양전지의 제조 공정 중 태양전지 기판을 이송하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지의 제조 공정 중 태양전지 기판을 컨베이어 장치를 이용하여 이송할 때 복수의 태양전지 기판을 일시적으로 적재하고, 비상 상황이나 카세트 교체 작업 등의 필요시 적재된 태양전지 기판을 컨베이어 장치 상으로 공급하여 태양전지 기판의 이송 공정을 효율적으로 진행할 수 있는 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지는, 외부에서 들어온 빛에 의해 태양전지의 반도체 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성되고, 이러한 전자와 정공의 쌍에서 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동함으로써 전력을 생산한다.
태양전지를 제조하는 과정에서 태양전지 기판은 복수가 카세트에 적재된 후 로딩(loading) 위치에서 카세트로부터 차례로 인출되어 컨베이어를 통해 식각 장비, 세정 장비 등의 공정 장비로 이송된다.
공정 장비에서는 태양전지 기판을 일정한 속도로 이송하면서 태양전지 기판에 식각 공정 또는 세정 공정 등의 소정의 공정 처리를 진행하게 된다.
그런데, 공정 장비에서 이상이 발생하여 공정이 중단되거나 카세트와 공정 장비 사이의 컨베이어 또는 기타 장치에 이상이 발생하여 이송이 중단되면, 카세트에서 태양전지 기판을 인출하는 작업도 중단되어야 하므로 전체 작동이 중단되고, 공정 전체를 초기화하여 공정을 재개해야 하므로 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
공개특허 제10-2014-0003717호 등록특허 제10-1937725호
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공정 장비 등에서 비상 상황이 발생하거나 알람이 발생하여 공정 장비가 정지하는 경우, 공정 장비로 투입되는 태양전지 기판을 임시로 적재하고, 공정이 재개되면 임시로 적재하고 있는 태양전지 기판들을 컨베이어에 다시 내려 놓아 공정 장비로 이송할 수 있도록 함으로써 태양전지의 생산 효율을 향상시킬 수 있는 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템은, 카세트에서 인출된 태양전지 기판을 정해진 속도로 이송하는 로딩컨베이어 상에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 양측 내측면에 태양전지 기판의 양측 에지부가 안착되면서 지지되는 복수의 지지편이 상하로 일정 간격으로 배열된 버퍼카세트; 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 상하로 이동시키는 승강유닛; 및, 공정 진행 상황에 대응하여, 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 상승시키면서 상기 로딩컨베이어 상의 태양전지 기판을 상승시키면서 지지편 상에 안착시켜 상측에서부터 순차적으로 적재하고, 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 하강시키면서 상기 지지편에 안착된 태양전지 기판을 로딩컨베이어 상에 하측에서부터 순차적으로 내려놓도록 상기 승강유닛의 작동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 형태에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템은, 상기 버퍼카세트의 후단부에서 상기 로딩컨베이어의 상측에 배치되어, 상기 버퍼카세트가 상승할 때 태양전지 기판의 후단부와 접촉하면서 버퍼카세트 내에 적재되는 태양전지 기판의 위치를 정렬하는 가이드유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드유닛은, 상기 로딩컨베이어의 외측에 고정되게 설치되는 가이드고정프레임; 및, 상기 가이드고정프레임의 상부에 설치되며, 하부가 전방을 향해 상향 경사진 형태로 되어 상기 버퍼카세트에 의해 로딩컨베이어에서 상승하는 태양전지 기판의 후단부와 접촉하는 가이드플레이트;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가이드플레이트는 상기 가이드고정프레임의 상부에 힌지축을 중심으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드플레이트는 탄성부재에 의해 상기 가이드고정프레임에 탄력적으로 지지될 수 있다.
다른 일례로, 상기 가이드유닛은, 상기 로딩컨베이어의 외측에 고정되게 설치되는 가이드고정프레임; 및, 상기 가이드고정프레임의 상부에 회전이 자유롭게 설치되어 외주면이 상기 버퍼카세트에 의해 로딩컨베이어에서 상승하는 태양전지 기판의 후단부와 접촉하면서 안내하는 1개 이상의 롤러베어링;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 로딩컨베이어 후방에 배치된 공정 장비가 비상 정지하거나 불량 발생으로 인해 알람이 발생하여 공정컨베이어의 작동이 정지되는 등 공정 진행 상황에 따라 버퍼카세트에 태양전지 기판을 임시로 적재하고, 공정이 재개되면 버퍼카세트에 임시로 적재된 태양전지 기판들을 로딩컨베이어에 순차적으로 내려 놓아 공정 장비로 이송할 수 있다.
따라서, 공정 진행 상황에 유연하게 대처할 수 있으며, 비상 상황이 해제되고 작업을 재개할 때 전체 장비를 초기화하지 않고 버퍼 시스템을 가동하여 작업을 재개할 수 있으므로 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 로딩부에서 카세트를 교체하는 작업을 수행할 때에도 버퍼카세트에 적재되어 있는 태양전지 기판을 로딩컨베이어에 순차적으로 내려 놓아 후공정 위치로 공급함으로써 카세트 교체에 따른 태양전지 이송 지연을 방지하여 태양전지 기판의 이송을 효율적으로 진행할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템을 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템의 측면에서 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템의 측면에서 본 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시한 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템을 구성하는 구성부품의 일례를 나타낸 단면도이다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 개시된 발명의 바람직한 일 예에 불과할 뿐이며, 본 출원의 출원시점에 있어서 본 명세서의 실시예와 도면을 대체할 수 있는 다양한 변형 예들이 있을 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템을 구체적으로 설명하도록 한다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
이해를 돕기 위하여, 이하의 실시예의 설명에서 태양전지 기판의 이송 방향을 기준으로 상류측을 버퍼 시스템의 전방으로, 하류측을 버퍼 시스템의 후방으로 정의하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템을 나타낸 것으로, 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템은 공정 위치에서의 비상 정지 상황 등 공정 진행 상황에 유연하게 대처할 수 있도록 로딩부(100)의 카세트(110)에서 인출된 복수의 태양전지 기판(S)을 공정 장비 투입 전에 중간에서 인터셉트(intercept)하여 적재하고, 공정이 정상적으로 진행될 때 적재하고 있던 태양전지 기판(S)을 컨베이어에 순차적으로 내려 놓아 이송할 수 있도록 구성된 것이다.
이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템은, 로딩부(100)에서 인출된 태양전지 기판(S)을 정해진 속도로 이송하는 로딩컨베이어(120) 상에 상하로 이동 가능하게 설치되어 로딩컨베이어(120)를 따라 이송되는 복수의 태양전지 기판(S)을 적재할 수 있도록 된 버퍼카세트(200), 버퍼카세트를 일정 거리씩 상하로 이동시키는 승강유닛(300), 공정 진행 상황에 대응하여 버퍼카세트(200)가 일정 거리씩 상승하거나 하강하도록 상기 승강유닛(300)의 작동을 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 로딩부(100)는 카세트(110)에 적재된 복수의 태양전지 기판(S)을 하나씩 순차적으로 인출하여 로딩컨베이어(120)를 통해 정해진 속도로 이송하도록 구성된 것으로, 카세트(110)를 일정 거리만큼 하측으로 이동시키는 카세트승강수단(130), 카세트(110)의 하단부에 전후방향으로 회전하도록 설치되어 카세트(110)의 하단부에서부터 태양전지 기판(S)을 하나씩 순차적으로 후방으로 이송하는 로딩컨베이어(120)를 포함할 수 있다.
카세트승강수단(130)은 볼스크류와 서보모터를 이용한 선형운동장치, 또는 서보모터와 풀리 및 벨트를 이용한 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있으며, 선형운동장치의 상하방향 직선 운동에 의해 카세트(110)를 상하의 임의의 위치로 이동시키도록 구성된다.
로딩컨베이어(120)는 로딩부(100)의 카세트(110)의 하측에서부터 후방으로 연장되게 설치되어 카세트(110)에서 태양전지 기판(S)을 전달받아 후방으로 정해진 속도로 이송한다. 상기 로딩컨베이어(120)는 단일하게 구성될 수 있지만, 태양전지 기판(S)의 이송 경로를 따라 복수개로 분할되어 구성될 수 있다. 로딩컨베이어(120)는 버퍼카세트(200)의 후방에 배치된 공정컨베이어(400)와 연속적으로 배치되어 공정컨베이어(400)로 태양전지 기판(S)을 이송하며, 공정컨베이어(400)는 태양전지 기판(S)에 증착 공정 또는 세정 공정 등의 소정의 공정 처리를 수행하는 공정 장비로 태양전지 기판(S)을 이송한다.
로딩컨베이어(120)는 공정컨베이어(400)보다 빠른 속도로 태양전지 기판(S)을 이송할 수 있다. 예를 들어 로딩컨베이어(120)는 500㎜/s ~ 1000㎜/s의 속도로 상대적으로 고속으로 태양전지 기판(S)을 이송하며, 공정컨베이어(500)는 2M/min ~ 5M/min(대략 33.3 ㎜/s ~ 83.3 ㎜/s)의 속도로 상대적으로 저속으로 태양전지 기판(S)을 이송하면서 공정 장비(10)에서 정해진 공정이 수행되도록 한다.
상기 버퍼카세트(200)는 로딩컨베이어(120) 상에 배치되어, 로딩컨베이어(120)의 후방에서 비상 상황이 발생하거나 알람이 발생할 경우, 로딩부(100)에서 인출되는 복수의 태양전지 기판(S)을 받아서 적재하도록 구성된다. 버퍼카세트(200)는 상기 로딩부(100)의 카세트(110)와 동일 또는 유사하게 구성될 수 있다. 예를 들어, 버퍼카세트(200)는 전방면과 후방면, 하부면이 개방된 대략 직육면체의 함체 형태를 가질 수 있으며, 양측 내측면에 태양전지 기판(S)의 양측 에지(edge)부가 안착되면서 지지되는 복수의 지지편(210)이 상하로 일정 간격으로 배열될 수 있다. 지지편(210)은 태양전지 기판(S)을 손상 없이 안정적으로 지지할 수 있도록 수지 재질로 이루어질 수 있다.
버퍼카세트(200)는 승강유닛(300)에 의해 일정 거리씩 상하로 이동하면서 로딩컨베이어(120) 상의 태양전지 기판(S)을 들어 올려 버퍼카세트(200)의 상측에서부터 순차적으로 태양전지 기판(S)을 적재하고, 버퍼카세트(200)에 적재된 태양전지 기판(S)을 하측에서부터 순차적으로 로딩컨베이어(120) 상으로 내려 놓을 수 있다.
승강유닛(300)은 상기 로딩부(100)의 카세트승강수단(130)과 동일하게 볼스크류와 서보모터를 이용한 선형운동장치, 또는 서보모터와 풀리 및 벨트를 이용한 선형운동장치, 리니어모터를 이용한 선형운동장치 등 공지의 선형운동장치를 적용하여 구성할 수 있다.
제어부(미도시)는 공정 진행 상황에 따라 상기 버퍼카세트(200)를 상승 또는 하강시키도록 승강유닛(300)의 작동을 제어한다. 예를 들어, 로딩컨베이어(120) 후방에 배치된 공정 장비가 비상 정지하거나 불량 발생으로 인해 알람이 발생하여 공정컨베이어(400)의 작동이 정지되는 경우, 제어부(미도시)는 버퍼카세트(200)가 일정 거리씩 상승하도록 승강유닛(300)을 작동시켜 상기 로딩컨베이어(120)를 통해 이송되는 복수의 태양전지 기판(S)을 버퍼카세트(200)의 지지편(210) 상에 안착시키면서 상측에서부터 순차적으로 적재한다. 그리고, 비상 상황이 해제되어 다시 공정 장비로 태양전지 기판(S)을 공급할 수 있는 상황이 되면, 제어부(미도시)는 상기 승강유닛(300)을 작동시켜 버퍼카세트(200)를 일정 거리씩 하강시키면서 지지편(210)에 안착된 태양전지 기판(S)을 로딩컨베이어(120) 상에 하측에서부터 순차적으로 내려놓도록 제어한다.
한편, 상기 로딩컨베이어(120)에서 공정컨베이어(400)로 이송되는 태양전지 기판(S)은 정해진 간격으로 이송되는 것이 바람직하다. 따라서, 버퍼카세트(200)에 복수의 태양전지 기판(S)이 상하로 적재될 때 태양전지 기판(S)이 정확하게 정렬되어 적재되는 것이 바람직하다.
이에 버퍼카세트(200)의 외측에 로딩컨베이어(120)를 통해 이송되는 태양전지 기판(S)을 감지하는 기판감지센서(220)를 설치하여 태양전지 기판(S)이 로딩컨베이어(120)에 의해 이송되다가 버퍼카세트(200)의 바로 하측에 위치하게 되면, 기판감지센서(220)가 태양전지 기판(S)을 감지하여 로딩컨베이어(120)의 작동을 정지시켜 태양전지 기판(S)이 버퍼카세트(200)의 바로 하측에 정렬되게 할 수 있다.
이와 같이 기판감지센서(220)를 이용하여 태양전지 기판(S)을 버퍼카세트(200)의 바로 하측에 정렬하는 경우에도 슬립 현상 등에 의해 태양전지 기판(S)들의 전후방향 위치가 미세하게 달라질 수 있다.
이에 도 3에 도시한 것과 같이, 버퍼카세트(200)의 후단부에 태양전지 기판(S)의 후단부와 접촉하면서 버퍼카세트(200) 내에 적재되는 태양전지 기판(S)의 위치를 정렬하는 가이드유닛을 추가로 설치하여 태양전지 기판(S)이 버퍼카세트(200)에 적재될 때 태양전지 기판(S)들의 위치가 일치되게 정렬될 수 있다.
상기 가이드유닛은, 로딩컨베이어(120)의 외측에 고정되게 설치되는 가이드고정프레임(250), 상기 가이드고정프레임(250)의 상부에 설치되며 하부가 전방을 향해 상향 경사진 형태로 되어 상기 로딩컨베이어(120)에서 상승하는 태양전지 기판(S)의 후단부와 접촉하는 가이드플레이트(260)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가이드플레이트(260)는 상기 가이드고정프레임(250)의 상부에 힌지축(261)을 중심으로 전후방향으로 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드플레이트(260)는 힌지축(261)에 설치되는 토션스프링과 같은 탄성부재(미도시)에 의해 상기 가이드고정프레임(250)에 탄력적으로 지지될 수 있다.
또는 도 4 및 도 5에 도시한 것과 같이, 상기 가이드유닛은, 로딩컨베이어(120)의 외측에 고정되게 설치되는 가이드고정프레임(250), 및 상기 가이드고정프레임(250)의 상부에 회전이 자유롭게 설치되어 외주면이 태양전지 기판(S)의 후단부와 접촉하면서 안내하는 1개 이상의 롤러베어링(270)을 포함할 수 있다. 태양전지 기판(S)의 후단부가 상기 롤러베어링(270)의 외주면과 접촉하여 안내될 때 태양전지 기판(S)의 후단부가 손상되는 것을 방지하고 정확하게 안내될 수 있도록 하기 위하여 롤러베어링(270)의 외주면에 실리콘과 같은 탄성재질의 가이드패드(271)가 마련될 수 있다.
전술한 것과 같이, 본 발명의 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템은 로딩컨베이어(120) 후방에 배치된 공정 장비가 비상 정지하거나 불량 발생으로 인해 알람이 발생하여 공정컨베이어(400)의 작동이 정지되는 등 공정 진행 상황에 따라 버퍼카세트(200)에 로딩부(100)에서 이송되는 태양전지 기판(S)을 임시로 적재하고, 공정이 재개되면 버퍼카세트(200)에 임시로 적재된 태양전지 기판(S)들을 로딩컨베이어(120)에 순차적으로 내려 놓아 공정 장비로 이송할 수 있다.
따라서, 공정 진행 상황에 유연하게 대처할 수 있으며, 비상 상황이 해제되고 작업을 재개할 때 전체 장비를 초기화하지 않고 버퍼 시스템을 가동하여 작업을 재개할 수 있다.
또한 로딩부(100)의 카세트(110)에 적재된 태양전지 기판들이 모두 이송되어 카세트(110)가 빈 상태로 되면 카세트(110) 교체 작업을 진행하게 되는데, 이러한 카세트(110)를 교체 작업을 수행하기 전에 버퍼카세트(200)에 미리 복수의 태양전지 기판(S)을 적재한 후 카세트(110)를 교체 작업 시 버퍼카세트(200)에 적재되어 있는 카세트(110)를 교체 작업을 로딩컨베이어(120)에 순차적으로 내려 놓아 후공정 위치로 공급함으로써 카세트(110) 교체에 따른 태양전지 기판(S) 이송 지연을 방지하여 태양전지 기판의 이송을 효율적으로 진행할 수 있는 이점도 있다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
S : 태양전지 기판 100 : 로딩부
110 : 카세트 120 : 로딩컨베이어
130 : 카세트승강수단 200 : 버퍼카세트
210 : 지지편 250 : 가이드고정프레임
260 : 가이드플레이트 261 : 힌지축
270 : 롤러베어링 271 : 가이드패드
300 : 승강유닛 400 : 공정컨베이어

Claims (5)

  1. 카세트에서 인출된 태양전지 기판을 정해진 속도로 이송하는 로딩컨베이어 상에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 양측 내측면에 태양전지 기판의 양측 에지부가 안착되면서 지지되는 복수의 지지편이 상하로 일정 간격으로 배열된 버퍼카세트;
    상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 상하로 이동시키는 승강유닛;
    공정 진행 상황에 대응하여, 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 상승시키면서 상기 로딩컨베이어 상의 태양전지 기판을 상승시키면서 지지편 상에 안착시켜 상측에서부터 순차적으로 적재하고, 상기 버퍼카세트를 일정 거리씩 하강시키면서 상기 지지편에 안착된 태양전지 기판을 로딩컨베이어 상에 하측에서부터 순차적으로 내려놓도록 상기 승강유닛의 작동을 제어하는 제어부; 및,
    상기 버퍼카세트의 후단부에서 상기 로딩컨베이어의 상측에 배치되어, 상기 버퍼카세트가 상승할 때 태양전지 기판의 후단부와 접촉하면서 버퍼카세트 내에 적재되는 태양전지 기판의 위치를 정렬하는 가이드유닛;
    을 포함하고,
    상기 가이드유닛은,
    상기 로딩컨베이어의 외측에 고정되게 설치되는 가이드고정프레임;
    상기 가이드고정프레임의 상부에 회전이 자유롭게 설치되어 외주면이 상기 버퍼카세트에 의해 로딩컨베이어에서 상승하는 태양전지 기판의 후단부와 접촉하면서 안내하는 1개 이상의 롤러베어링; 및,
    상기 롤러베어링의 외주면에 설치되는 탄성재질의 가이드패드;
    를 포함하는 태양전지 기판 이송용 버퍼 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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