KR20100064698A - 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에사용되는 정렬유닛 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템은 단위셀들이 직렬로 연결된 스트링 셀들을 공급하는 공급유닛; 스트링 셀을 정렬하는 정렬 유닛; 상기 공급 유닛에서 상기 정렬 유닛으로 스트링 셀을 반송하는 제1싱글 반송 유닛; 상기 정렬 유닛에서 정렬된 스트링 셀이 배열되고, 배열된 스트링 셀들을 전기적으로 연결하는 버싱(Bussing) 작업이 이루어지는 워크 테이블 유닛; 상기 워크 테이블 유닛 버싱 작업된 태양전지 스트링들을 일괄적으로 반송하는 멀티 반송 유닛; 및 모듈전면커버가 위치되고, 상기 멀티 반송 유닛에 의해 반송되어진 태양전지 스트링들이 상기 모듈전면커버 상에 놓여지는 어셈블리 스테이지 유닛을 포함한다.
태양전지, 레이업, 정렬
Description
본 발명은 태양 전지 모듈을 높은 작업 처리량으로 양산할 수 있는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛에 관한 것이다.
일반적으로 태양 전지에는 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘을 이용한 결정형의 태양전지와, 아몰퍼스 실리콘(비결정 실리콘), CIGS(구리인듐갈륨셀레늄), CdTe(카드늄텔루리늄)등을 이용한 박막형 태양전지 등이 있다.
태양 전지 모듈은 서로 결선한 단위 태양전지들을 환경적으로 완전히 보호할 수 있게 내환경성을 가진 구조로 봉입하고 규정된 출력을 갖게 만든 작은 조립체이다.
태양 전지 모듈의 제조 공정에는 태양전지를 직렬로 연결한 스트링 셀들을 가로 방향으로 배열하고 모듈전면커버에 적층하는 레이업 공정이 있으며, 이 공정에서는 일렬로 연결된 스트링 셀을 운반하는 과정에서 파손, 휘어짐, 배열 흐트러 짐 등의 문제가 발생되고 있다.
이처럼, 최근에는 합리적인 생산 비용으로 대면적의 태양 전지 모듈을 효율적으로 양산할 수 있는 새로운 레이업 시스템에 대한 요구가 증대되고 있다.
본 발명은 작업자 수를 최소화할 수 있는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 신속하고 신뢰성 있는 레이업 처리가 가능한 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 스트링 셀의 빠르고 안정한 정렬이 가능한 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 버싱 처리된 스트링 셀들을 모듈전면커버에 어셈블리 하는 작업과, 스트링 셀들의 최종 연결 검사가 가능한 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 설비 공간을 대폭 감소시킬 수 있고, 작업자의 작업 반경도 줄일 수 있는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛을 제공한다.
또한, 본 발명은 버싱 작업을 하는 작업자가 검사 작업까지 수행할 수 있는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템 및 그 시스템에 사용되는 정렬유닛을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 과제를 달성하기 위한 것으로, 태양 전지 모듈의 라미네이트 시스템의 정렬 유닛은 스트링 셀이 놓여지는 틸트 스테이지; 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 길이 방향으로 정렬하는 제1정렬부재; 및 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 폭 방향으로 정렬하는 제2정렬부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정렬부재는 제1직선구동부; 및 상기 제1직선구동부에 의해 상기 길이방향으로 이동되며, 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀의 일측을 가압하는 푸시를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정렬부재는 스트링 셀의 길이방향 정렬기준에 위치되는 스톱퍼; 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 가압하여 스트링 셀의 일단을 상기 스톱퍼에 정렬시키는 푸시; 및 상기 푸시를 길이방향으로 왕복 이동시키는 제1직선구동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정렬부재는 스트링 셀의 길이에 따라 상기 제1직선구동부를 제어하여 상기 푸시의 이동 거리를 조절한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정렬부재는 상기 스톱퍼를 정렬기준 위치 그리고 상기 정렬기준 위치로부터 떨어진 대기위치로 이동시키는 제2직선구동부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 틸트 스테이지는 스트링 셀의 미끄럼성 향 상을 위해 미끄럼층을 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2정렬부재는 상기 틸트 스테이지의 양단에 길이방향을 축으로 설치되는 힌지축; 및 상기 틸트 스테이지가 상기 힌지축을 중심으로 일정각도 회전되도록 상기 틸트 스테이지에 연결되는 승강기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정렬부재는 상기 틸트 스테이지를 길이방향으로 틸트시켜 스트링 셀을 정렬하고, 상기 제2정렬부재는 상기 틸트 스테이지를 폭방향으로 틸트시켜 스트링 셀을 정렬한다.
상술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템은 스트링 셀을 정렬하는 정렬 유닛; 상기 정렬 유닛에서 정렬된 스트링 셀이 배열되고, 배열된 스트링 셀들을 전기적으로 연결하는 버싱(Bussing) 작업이 이루어지는 워크 테이블 유닛; 및 모듈전면커버가 제공되고, 상기 워크 테이블 유닛으로부터 제공받은 버싱 처리된 스트링셀들이 상기 모듈 전면커버에 적층되는 어셈블리 스테이지 유닛을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 정렬 유닛은 스트링 셀이 놓여지는 틸트 스테이지; 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 길이 방향으로 정렬하는 제1정렬부재; 및 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 폭 방향으로 정렬하는 제2정렬부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1정렬부재는 스트링 셀의 길이방향 정렬기준에 위치되는 스톱퍼; 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 가압하여 스트링 셀의 일단을 상기 스톱퍼에 정렬시키는 푸시; 및 상기 푸시를 길이방향으로 왕 복 이동시키는 제1직선구동부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2정렬부재는 상기 틸트 스테이지의 양단에 길이방향을 축으로 설치되는 힌지축; 및 상기 틸트 스테이지가 상기 힌지축을 중심으로 일정각도 회전되도록 상기 틸트 스테이지에 연결되는 승강기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제2정렬부재는 상기 틸트 스테이지를 폭방향으로 틸트시켜 스트링 셀을 정렬한다.
본 발명에 의하면, 스트링 셀이 보관되어 있는 트레이들이 자동 로딩 및 언로딩됨으로써 빠른 공급과 작업자 수를 줄일 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 스트링 셀에 충격을 가하지 않고 빠르고 안전하게 정렬 작업을 실시할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 스트링 셀들을 연결하는 버싱을 양쪽에서 실시할 경우 한명의 작업자만으로도 버싱 작업이 가능한 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 워크 테이블에서 스트링 셀들을 진공으로 고정한 상태에서 버싱 작업을 수행하기 때문에 스트링 셀 배열 상태가 흐트러지지 않는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 버싱 처리된 스트링 셀들을 모듈전면커버에 어셈블리 하는 스테이지와, 스트링 셀들의 최종 연결 검사를 위한 스테이지가 하나의 스테이지로 구성함으로써 설비 공간을 대폭 감소시킬 수 있고, 작업자의 작업 반경도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 버싱 작업을 하는 작업자가 검사 작업까지 수행할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 레이업 공정에 필요한 작업자의 수, 공정 시간 및 공수를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 태양 전지 모듈의 생산성 및 품질을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 22를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예에서 태양 전지 모듈은 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘을 이용한 결정형의 태양전지, 아몰퍼스 실리콘(비결정 실리콘), CIGS(구리인듐갈륨셀레늄), CdTe(카드늄텔루리늄)등을 이용한 박막형 태양전지, 건축 재료용 등에 이용되는 외벽재나 지붕재와 태양 전지를 일체화시킨 일체형 모듈일 수 있다.
태양 전지 모듈의 제조 공정은 크게 태버 및 스트링거(Tabber & Stringer)단계, 레이업 단계, 라미네이터 단계 그리고 검사 단계를 포함한다. 여기서, 태버 및 스트링거 단계는 태양전지(셀)를 직렬로 연결하기 위해 전면과 후면에 엇갈리도록 도체 리본을 연결하는 과정이다. 레이업(Lay-Up) 단계는 스트링거로부터 일렬의 태양전지들(이하, 스트링 셀이라고 함)을 다시 가로방향으로 배열하여 원하는 모양 을 만든 후, 저철분강화유리, EVA 등으로 이루어지는 모듈전면커버에 적층하는 과정이다. 라미네이터(Laminator) 단계는 모듈전면커버에 적층된 스트링 셀에 모듈후면커버를 적층하고, 이들을 고온에서 진공 압착하여, 태양전지모듈이 충격에 견디고 방수성을 갖도록 하는 과정이다. 마지막으로, 모듈 테스터(Module Tester) 단계는 완성된 태양전지모듈이 정상적으로 작동하는지 테스트하는 과정이다. 본 발명에서는 레이업 공정을 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 방법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템(1)은 공급 유닛(100), 제1싱글 반송 유닛(200), 정렬 유닛(300), 제2싱글 반송 유닛(200a), 워크 테이블 유닛(400), 멀티 반송 유닛(500), 어셈블리 스테이지 유닛(600)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 상술한 구성을 갖는 레이업 시스템(1)에서의 레이업 공정은 단위 셀(C)들이 직렬로 연결된 스트링 셀(S-T)들을 공급하는 단계, 공급된 스트링 셀(S-T)을 정렬하는 단계, 정렬된 스트링 셀을 워크 테이블(410)에 배열하고, 워크 테이블(410)에 배열된 스트링 셀들을 전기적으로 연결하는 버싱 단계, 마지막으로 버싱 처리된 스트링 셀들을 모듈전면커버(10)에 적층한 후 검사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 레이업 시스템(1)은 스트링 셀(S-T)의 공급, 정렬, 배열, 버싱 그 리고 적층과 검사가 반자동으로 이루어지는 자동화 시스템을 제공한다. 여기서, 스트링 셀들을 전기적으로 연결하는 버싱 작업은 작업자에 의해 진행될 수 있다.
(공급 유닛)
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 레이업 시스템의 공급 유닛을 보여주는 정면도이다. 도 4는 공급 유닛에서 공급하는 스트링 셀이 놓여진 트레이를 보여주는 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 공급 유닛(100)은 단위셀들이 직렬로 연결된 스트링 셀(S-C)이 놓여진 트레이(T)들을 공급한다. 공급 유닛(100)은 로딩 컨베이어부(110)와, 언로딩 컨베이어부(120), 트레이 버퍼부(130)를 포함한다.
로딩 컨베이어부(110)는 트레이 버퍼부(130)와 동일 선상에 인접하게 설치된다. 로딩 컨베이어부(110)는 외부로부터 트레이(T)를 제공받아 트레이 버퍼부(130)로 공급한다. 로딩 컨베이어부(110)로부터 트레이 버퍼부(130)로의 트레이 이송은 로딩 컨베이어부(110)에 설치된 디버트(divert) 장치(140)에 의해 이루어진다.
트레이(T)에는 스트링 셀(S-C)이 수납된다. 스트링 셀(S-C)은 12개의 단위 셀(C)들이 도체 리본에 의해 서로 직렬 연결된 것으로, 스트링 셀(S-C)은 단위 셀들의 배면이 위로 가도록 트레이(T)에 수납된다.
트레이 버퍼부(130)에서는 4개의 트레이(T)가 대기할 수 있다. 트레이 버퍼부(130)는 벨트 컨베이어 방식으로 트레이(T)를 반송한다. 트레이(T)에 놓여진 스트링셀(S-C)은 제1반송유닛(200)에 의해 정렬 유닛(300)으로 공급된다. 그리고 빈 트레이(T)는 제1반송 유닛(200)에 의해 척킹되어 언로딩 컨베이어부(120)로 옮겨진 다. 언로딩 컨베이어부(120)는 로딩 컨베이어부(110)의 상부에 위치된다. 언로딩 컨베이어부(120)로 옮겨진 빈 트레이(T)는 외부로 반출된다.
스트링 셀(S-C)은 트레이(T)에 수납된 상태로 로딩 컨베이어부(110)를 통해 트레이 버퍼부(130)로 이동된 후, 제1싱글 반송 유닛(20))에 의해 정렬 유닛(300)으로 공급된다. 그리고, 빈 트레이(T)는 정렬 유닛(300)에서 스트링 셀(S-C)의 정렬이 이루어지는 동안 제1싱글 반송 유닛(200)에 의해 언로딩 컨베이어부(120)로 옮겨진다. 그리고, 스트링 셀이 수납된 또 다른 트레이(S-C)는 2개씩 로딩 컨베이어부(110)로부터 트레이 버퍼부(130)로 공급되며, 트레이 버퍼부(130)의 트레이(T)들은 화살표 방향으로 이동된다. 본 실시예에서는 12개의 단위 셀(C)들이 직렬연결된 스트링 셀(S-C)이 사용된다.
(제1싱글 반송 유닛)
도 5는 제1싱글 반송 유닛의 정면도이고, 도 6은 제1싱글 반송 유닛의 측면도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 제1싱글 반송 유닛(200)은 공급 유닛(100)에서 정렬 유닛(300)으로의 스트링셀(S-C) 반송과, 빈 트레이(T)를 트레이 버퍼부(130)로부터 언로딩 컨베이어부(120)로 반송하기 위한 유닛이다.
제1싱글 반송 유닛(200)은 정렬 유닛(300)의 상측으로부터 공급 유닛(100)의 언로딩 컨베이어부(120) 상측으로 연장된 제1주행레일부(250), 제1주행레일부(250)를 타고 제1방향으로 이동하는 제1프레임(202), 제1프레임(202)에 설치되는 승강부(220), 승강부(220)에 의해 상하 방향으로 이동되는 척킹부(210)를 포함한다.
척킹부(210)는 트레이(T)의 길이 방향(제2방향)으로 설치되는 포트 플레이트(212)와 포트 플레이트(212)에 2열로 설치되는 48개의 제1진공흡착포트(214)들 그리고 4개의 제2진공흡착포트(216)들을 포함한다. 도시하지 않았지만, 제1,2진공흡착포트(214,216)들은 진공라인들과 연결된다는 것은 자명한 사실이다. 제1진공흡착포트(214)들은 스트링셀(S-C)을 진공으로 흡착한다. 제1진공흡착포트(214)들은 안정적인 반송을 위해 스트링셀(S-C)의 단위 셀(C) 각각에 4개의 제1진공흡착포트들이 사용된다. 제2진공흡착포트(216)들은 포트 플레이트(212)의 양단에 2개씩 배치된다. 제2진공흡착포트(216)들은 크기가 제1진공흡착포트(214)보다 크다.
척킹부(210)는 승강부(220)에 의해 업다운 된다. 승강부(220)는 모터(222)와 모터(222)에 의해 회전되는 볼스크류(224) 그리고 2개의 수직가이드부(226)를 포함한다. 본 실시예에서는 제1싱글 반송 유닛(200)이 트레이(T)를 진공으로 흡착 고정한 후 반송하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 진공 흡착 방식이 아닌 기계적인 클램핑 방식으로 트레이를 척킹해서 반송할 수 도 있다.
(정렬 유닛)
도 7은 정렬 유닛의 사시도이다. 도 8은 정렬 유닛의 평면도이다. 도 9a 및 도 9b는 정렬 유닛의 정면도 및 측면도이다.
도 6 내지 도 9b를 참조하면, 정렬 유닛(300)은 스트링 셀(S-C)을 정렬하기 위한 유닛이다. 정렬 유닛(300)은 스트링 셀(S-C)이 놓여지는 틸트 스테이지(310)와, 틸트 스테이지(310)에 놓여진 스트링 셀(S-C)을 길이 방향으로 정렬하는 제1정 렬부재(320) 및 틸트 스테이지(310)에 놓여진 스트링 셀(S-C)을 폭 방향으로 정렬하는 제2정렬부재(330)를 포함한다.
제1정렬부재(320)는 스트링 셀의 길이방향 정렬기준에 위치되는 스톱퍼(322), 틸트 스테이지(310)에 놓여진 스트링 셀을 가압하여 스트링 셀의 일단을 스톱퍼(322)에 정렬시키는 푸시(324), 푸시(324)를 길이방향으로 왕복 이동시키는 제1직선구동부(326) 그리고 스톱퍼(322)를 정렬기준 위치(도 10b 참조) 그리고 정렬기준 위치로부터 떨어진 대기위치(도 10a 참조)로 이동시키는 제2직선구동부(328)를 포함한다. 스톱퍼(322)는 틸트 스테이지(310)에 형성된 제1홀(312)에 삽입되어 틸트 스테이지(310)의 상면으로 돌출된다. 푸시(324)는 틸트 스테이지(310)에 형성된 제2홀(314)에 삽입되어 틸트 스테이지(310)의 상면으로 돌출된다.
특히, 제1정렬부재(320)는 스트링 셀(S-C)의 전체길이에 따라 제1직선구동부(326)를 제어하여 푸시(324)의 정렬 거리를 조절할 수 있다. 이를 위해 제1직선구동부(326)는 서보모터를 사용하는 것이 바람직하다.
제2정렬부재(330)는 틸트 스테이지(310)의 양단에 길이방향을 축으로 설치되는 힌지축(332)과 틸트 스테이지(310)가 힌지축(332)을 중심으로 일정각도 회전되도록 틸트 스테이지(310)에 연결되는 실린더 방식의 승강기(334)를 포함한다. 이처럼, 본 발명에서 제2정렬부재(330)는 틸트 스테이지(310)를 폭방향으로 틸트시킴으로써 스트링 셀(S-C)의 폭방향 정렬이 이루어진다.
도시 하지 않았지만. 틸트 스테이지(310)는 스트링 셀의 미끄럼성 향상을 위해 표면에 미끄럼 표면 코팅을 하거나 또는 미끄럼성이 좋은 재질을 부착하거나 또 는 볼베어링 같은 것을 설치할 수도 있다.
(가로 정렬)
도 10a 및 도 10b는 정렬 유닛에서의 가로 방향 정렬 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 스트링 셀은 스톱퍼(322)와 푸시(324)가 양측 방향으로 이동된 대기 상태에서 틸트 스테이지(310)에 놓여진다. 즉, 스톱퍼(322)는 제2직선구동부(328)에 의해 대기위치에서 대기하며, 푸시(324)는 제1직선구동부(326)에 의해 대기위치에서 대기하게 된다.
도 10b를 참조하면, 스트링 셀(S-C)이 스톱퍼(322)와 푸시(324) 사이의 틸트 스테이지(310)에 놓여지면, 스톱퍼(322)가 정렬기준 위치로 이동되고, 푸시(324)가 제1직선구동부(326)에 의해 스톱퍼 방향(화살표로 표시됨)으로 이동된다. 푸시(324)가 스트링 셀(S-C)의 일단을 정렬 방향으로 밀어붙이면, 스트링 셀(S-C)의 타단이 스톱퍼(322)에 맞닿게 되면서 길이 방향 정렬이 완료된다. 푸시(324)와 스톱퍼(322) 사이의 거리(L)는 스트링 셀(S-C)의 전체 길이와 동일한 것이 바람직하다. 즉, 푸시(324)는 무조건 스트링 셀(S-C)을 정렬 방향으로 밀어붙이는 것이 아니고 기설정된 이동 거리만큼만 이동됨으로써 스트링 셀에 무리한 힘이 가해지지 않는다.
도 11에는 11개의 단위셀로 이루어진 스트링 셀의 정렬 상태를 보여주는 도면이다. 도 11에서와 같이, 11개의 단위 셀을 갖는 스트링 셀(S-C)의 정렬은 푸시(324)가 11개의 단위 셀로 이루어진 스트링 셀의 길이와 같은 거리를 두고 이동 된다.
도 22는 정렬 유닛의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.
도 22에 도시된 정렬 유닛의 제1정렬부재(340)는 틸트 스테이지(310)를 길이방향으로 틸트시켜 스트링 셀(S-C)을 정렬한다. 제1정렬부재(340)는 틸트 스테이지(310)를 지지하는 프레임(348)과, 프레임(348)의 일단에 설치되는 힌지부(342) 그리고 프레임(348)의 타단에 설치되는 승강기(344)를 포함한다. 제1정렬부재(340)는 승강기(344)의 상승 동작에 의해 프레임(348)이 힌지부(342)를 중심으로 틸트된다. 따라서, 틸트 스테이지(310)에 놓여진 스트링 셀(S-C)이 화살표 방향으로 미끄러지면서 길이 방향 정렬이 이루어진다.
(세로 정렬)
도 12a 및 도 12b는 정렬 유닛에서의 세로 방향 정렬 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12a에 도시된 바와 같이, 스트링 셀(S-C)은 수평한 상태의 틸트 스테이지(310)에 놓여진다. 이때, 스트링 셀의 로딩은 세로방향 기준면(316)이 후방으로 후퇴한 상태에서 이루어진다. 도 12b를 참조하면, 스트링 셀(S-C)이 놓여진 틸트 스테이지(310)는 제2정렬부재(330)의 승강기(334) 동작에 의해 오른쪽(도면을 보았을때 오른쪽임)이 들어 올려지면서 틸트된다. 이때, 세로방향 기준면(316)은 정렬을 위한 위치로 전진 이동된다. 스트링셀(S-C)은 왼쪽으로 미끄러지면서 틸트 스테이지(310)의 세로방향 기준면(316)에 정렬된다. 세로방향 기준면(316)은 틸트 스테이지(310)의 왼쪽 가장자리에 길이방향으로 설치되며, 스트링 셀(S-C)의 튐 방지 를 위해 상부에 턱을 갖는다.
(제 2 싱글 반송 유닛)
도 13은 제 2 싱글 반송 유닛의 정면도이다.
도 13을 참조하면, 제 2 싱글 반송 유닛(200a)은 정렬 유닛(100)에서 정렬된 스트링셀을 워크 테이블 유닛(300)으로 반송하기 위한 것이다.
제 2 싱글 반송 유닛(200a)은 제 1 싱글 반송 유닛(200)과 거의 동일한 구성을 갖는다. 다만, 제 2 싱글 반송 유닛(200a)이 제 1 싱글 반송 유닛과 다른 점은 트레이 반송을 위한 제 2 진공 흡착 패드들이 생략되었다는 것뿐이다. 제 2 싱글 반송 유닛(200a)은 정렬 유닛(300)의 상측으로부터 워크테이블 유닛(400)의 상측으로 연장된 제1주행레일부(250a), 제1주행레일부(250a)를 타고 제1방향으로 이동하는 제1프레임(202a), 제1프레임(202a)에 설치되는 승강부(220a), 승강부(220a)에 의해 상하 방향으로 이동되는 척킹부(210a)를 포함한다.
척킹부(210a)는 트레이(T)의 길이 방향(제2방향)으로 설치되는 포트 플레이트(212)와 포트 플레이트(212)에 2열로 설치되는 48개의 제1진공흡착포트(214)들d을 포함한다. 도시하지 않았지만, 제1진공흡착포트(214,216)들은 진공라인들과 연결된다. 제1진공흡착포트(214)들은 스트링셀(S-C)을 진공으로 흡착한다. 제1진공흡착포트(214)들은 안정적인 반송을 위해 스트링셀(S-C)의 셀(C) 하나당 4개의 제1진공흡착포트들이 진공으로 흡착 고정하게 된다.
척킹부(210)는 승강부(220)에 의해 업다운 된다. 승강부(220)는 모터(222)와 모터(222)에 의해 회전되는 볼스크류(224) 그리고 2개의 수직가이드부(226)를 포함 한다.
(워크 테이블 유닛)
도 14는 워크 테이블의 사시도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 워크 테이블 유닛(400)에서는 6개의 스트링 셀(S-c)들이 제1방향으로 배열되고, 배열된 스트링 셀들을 전기적으로 연결하는 버싱 공정이 이루어진다.
워크 테이블 유닛(400)은 태양전지모듈의 넓이보다 큰 워크 테이블(410)을 갖으며, 워크 테이블(410)은 제2싱글 반송 유닛(200a)에 의해 반송되어 놓여지는 스트리 셀(S-C)들을 진공을 흡착하는 진공홀(412)들을 갖는다. 버싱 작업은 작업자에 의해 이루어진다. 버싱 작업은 작업자가 스트링 셀(S-C)들을 납땜 연결하는 작업으로, 워크 테이블(410)은 상면이 금속 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 한편, 워크 테이블 유닛(400)에서의 버싱 작업은 스트링 셀(S-C)들의 움직임이 제한된 상태에서 진행되기 때문에 버싱 작업중에 스트링 셀들의 위치 틀어짐 등이 예방된다.
한편, 태양전지모듈 타입에 따라 스트링 셀(S-C)들의 양단에서 버싱 작업을 해야할 경우가 있다. 이 경우에는 멀티 반송 유닛(500)이 워크 테이블(410)에 놓여진 스트링 셀들을 들어 올려 180도 회전한 후 다시 워크 테이블(410)에 내려놓게 된다. 따라서, 작업자는 한곳에서 머물면서 스트링 셀들의 양단에 대한 버싱 작업을 모두 처리할 수 있게 된다.
(멀티 반송 유닛)
도 15는 멀티 반송 유닛의 측면도이다. 도 16a은 멀티 방송 유닛이 버싱처리된 스트링 셀들을 워크 테이블로부터 들어올린 상태를 보여주는 도면이고, 도 16b 는 육안 검사를 위해 멀티 방송 유닛이 스트링 셀들을 틸트시킨 상태를 보여주는 도면이다.
도 15 내지 도 16b를 참조하면, 멀티 반송 유닛(500)은 워크 테이블 유닛(400)에서 어셈블리 스테이지 유닛(600)으로 버싱처리된 스트링셀(S-C)들을 반송하며, 육안 검사를 위해 스트링 셀(S-C)들을 틸트시키기 위한 유닛이다.
육안 검사(visual inspection)는 버싱 처리된 스트링 셀(S-C)들의 시각적 결함을 찾아내기 위한 검사로서, 밝은 조명 상태에서 육안으로 모듈의 성능을 떨어뜨리거나 나쁜 영향을 미칠 수 있는 결함 유무를 살펴본다. 예를 들어, 스트링 셀들의 표면(여기서 표면은 셀의 광 입사면을 말한다.)의 크렉, 휨, 이물 유무 또는 배열 흐트러짐, 결선 결함, 기타 모듈의 성능에 영향을 끼칠 수 있는 조건을 가진 것 등을 살펴본다.
멀티 반송 유닛(500)은 버싱 처리된 스트링셀(S-C)들을 진공흡착하는 척킹부재(520)를 포함한다. 척킹부재(520)는 6개의 스트링 셀(S-C)들을 진공흡착하기 위한 6개의 단위 척킹부(510)를 갖는다. 단위 척킹부(510)들 각각은 스트링셀(S-C)의 길이 방향(제2방향)으로 설치되는 포트 플레이트(512)와 포트 플레이트(512)에 2열로 설치되는 48개의 제1진공흡착포트(514)들을 포함한다. 도시하지 않았지만, 제1진공흡착포트(514)들은 진공라인들과 연결된다. 제1진공흡착포트(514)들은 스트링셀(S-C)의 12개 단위 셀을 진공으로 흡착한다. 제1진공흡착포트(514)들은 안정적인 반송을 위해 스트링셀(S-C)의 셀(C) 하나당 4개의 제1진공흡착포트들이 진공으로 흡착 고정하게 된다.
이러한 6개의 단위 척킹부(510)들은 제1프레임(522)에 고정 설치된다. 그리고 제1프레임(522)은 제2프레임(502)에 회전 가능하게 설치된다. 제2프레임(522)에는 척킹부재(520)를 기울이기 위한 틸트부재(530)가 설치된다. 도 16b에서와 같이, 틸트부재(530)는 작업자가 척킹부재(520)에 진공흡착된 스트링셀들을 육안으로 검사할 수 있도록 척킹부재(520)를 일정각도(바람직하게는 50도) 틸트시킨다.
제2프레임(502)은 수직회전축(503)을 통해 제3프레임(504)에 설치된다. 수직회전축(503)에는 회전부재(505)가 연결되며, 회전부재(505)의 회전력이 회전축(503)으로 전달되면서, 제2프레임(502)이 회전축(503)을 중심으로 회전된다. 회전부재(505)는 스트링 셀(S-C)들의 양단에서 버싱 작업을 해야하는 경우 사용된다. 즉, 워크 테이블(410)에 놓여진 스트링 셀들의 일단에 대한 버싱 작업이 완료되면, 스트링 셀들의 타단에 대한 버싱 작업을 위해 멀티 반송 유닛(500)에 의해 180도 방향이 바뀌게 된다. 즉, 멀티 반송 유닛(500)은 워크 테이블(410)로부터 스트링 셀들을 들어올린 상태에서 180도 회전한 후 워크 테이블(410)에 다시 내려놓는다. 따라서, 작업자는 한곳에서 머물면서 스트링 셀들의 양단에 대한 버싱 작업을 모두 처리할 수 있게 된다.
제3프레임(504)은 제4프레임(506)에 승강 가능하게 설치된다. 제4프레임(506)에는 승강부재(540)가 설치된다. 그리고 제4프레임(506)은 상측으로 연장된 주행레일부(550)를 따라 제1방향으로 이동된다.
승강부재(540)는 제3프레임(504)을 승강시킨다. 승강부재(540)는 모터(542)와 모터(542)에 의해 회전되는 볼스크류(544) 그리고 2개의 수직가이드부(546)를 포함한다.
승강부재(540)는 척킹부재(520)가 워크 테이블 유닛(400)에 놓여진 버싱처리된 스트링 셀(S-C)들을 척킹할 수 있도록 제3프레임(504)을 다운시킨다. 그리고, 승강부재(540)는 척킹부재(520)가 버싱처리된 스트링 셀들을 진공 흡착하면 제3프레임(504)을 상승시킨다. 틸트 부재(530)는 육안 검사를 위해 일정 시간동안 척킹부재(520)를 틸트시킨다. 육안 검사가 끝나면, 버싱처리된 스트링 셀(S-C)들은 멀티 반송 유닛(500)에 의해 어셈블리 스테이지 유닛(600)에 위치한 모듈전면커버에 적층된다.
(어셈블리 스테이지 유닛)
도 17은 어셈블리 스테이지 유닛의 사시도이다. 도 18은 어셈블리 스테이지 유닛의 평면도이다. 도 19는 도 18에 표시된 측면방향에서 바라본 어셈블리 스테이지 유닛의 측면도이다.
도 17 내지 도 19를 참조하면, 어셈블리 스테이지 유닛(600)은 투명한 스테이지(610), 스테이지 내부에 설치되는 조명부재(620), 스테이지 상부에 설치되는 컨베이어 밸트(630)들 그리고 스테이지(610)의 테두리에 설치되는 제1정렬부(640)와 제2정렬부(650)들을 포함한다.
어셈블리 스테이지 유닛(600)은 모듈전면커버(10)가 이송되는 컨베이어 반송로(30)에 인접하게 배치된다. 컨베이어 반송로(30)는 모듈전면커버(10) 이송을 위 한 이송롤러들을 포함하는 롤러 컨베이어(32)와, 모듈전면커버(10)를 어셈블리 스테이지 유닛의 스테이지로 반송하기 위한 디버트(divert) 장치(34)를 포함한다.
어셈블리 스테이지 유닛(600)과 컨베이어 반송로(30) 간의 모듈전면커버 반입 및 반출은 컨베이어 반송로(30)에 설치된 디버트 장치(34)와 어셈블리 스테이지 유닛(600)의 컨베이어 밸트(630)들에 의해 이루어진다.
컨베이어 밸트(630)들은 컨베이어 반송로(30)로부터 반입되는 모듈전면커버를 스테이지(610) 상부에 위치시키고, 스트링 셀(S-C)들이 적층된 모듈전면커버(10)를 스테이지(610)로부터 컨베이어 반송로(30)로 반출하기 위한 것이다. 컨베이어 밸트(630)들은 밸트 구동부(632)에 의해 구동된다. 밸트 구동부(632)는 모터(634)와 모터(632)에 의해 회전되며 3개의 컨베이어 밸트에 연결되는 회전력을 제공하는 회전축(636)을 포함한다.
스테이지(610)는 모듈전면커버보다 넓은 상판을 갖는 사각 박스 형상으로 이루어진다. 스테이지(610)는 테두리를 이루는 프레임(612)을 갖는데, 프레임(612)에는 제1,2정렬부(640,650)들과 컨베이어 밸트(630)들을 지지하는 구조물들 그리고 밸트 구동부(632) 등이 설치된다. 스테이지(610)의 상판(614)은 투명한 재질로 이루어지며, 내부에는 복수의 조명부재(620)들이 설치된다. 한편, 스테이지(610)의 하판(616)에는 내부 공간을 강제 쿨링하기 위한 송풍팬(618)들이 설치된다.
조명 부재(620)는 모듈전면커버(10)에 놓여진 스트링셀(S-C)들의 전기적인 연결 상태를 검사(기능 검사)하기 위해 광을 조사한다. 즉, 모듈전면커버(10)에 놓여진 버싱처리된 스트링 셀(S-C)들의 출력단자에 전류계(미도시됨)를 연결한 다음 스테이지(610) 내부에 설치된 조명부재(620)로 스트링 셀(S-C)들을 조명한다. 이때, 전류계에서 전류가 측정되는지를 확인하면, 각각의 스트링셀을 구성하는 단위 셀들, 단위 셀들을 연결하는 도체 리본, 그리고 각각의 스트링 셀들을 연결하는 연결부위 등에 단선 등의 결함이 있는지 여부를 파악하게 된다. 이처럼, 본 발명의 레이업 시스템(1)은 라미네이트하기 전에 실시하는 레이업 단계에서 전기적인 연결 상태 등을 검사하기 때문에 수정이 가능하다.
스테이지(610)는 컨베이어 반송로(30)와 나란한 제1변과, 제2변 그리고 제1변과 제2변을 잇는 제3변과 제4변을 갖으며, 제1정렬부(540)는 제1변과 제3변 그리고 제4변에 설치된다. 그리고 제2정렬부(550)는 제2변에 설치된다.
제2정렬부(550)는 고정핀(552)을 갖는다. 그리고, 제1정렬부(640)는 모듈전면커버(10)의 이송 통로상에 위치된다. 따라서, 제1정렬부(540)의 정렬핀(542)은 이송중인 모듈전면커버(10)와 충돌하지 않도록 업다운 되며, 모듈전면커버(10) 정렬을 위해 전후 이동된다. 도시하지 않았지만, 제1정렬부(540)는 정렬핀(542)을 업다운 시키기 위한 제1실린더와, 정렬핀(542)을 전후 이동시키기 위한 제2실린더를 포함한다.
도 20a 내지 도 20e는 어셈블리 스테이지 유닛에서의 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 20a를 참조하면, 모듈전면커버(10)는 컨베이어 반송로(30)로부터 스테이지(610)로 반송된다. 도 20b를 참조하면, 스테이지(610) 상부에 위치된 모듈전면커버(10)는 제1정렬부(540)들과 제2정렬부(550)들에 의해 정렬된다. 모듈전면커 버(10)의 정렬이 완료되면, 버싱 처리된 스트링셀(S-C)들이 멀티 반송 유닛(500)에 의해 반송되어 모듈 전면커버(10)에 적층된다(도 20c 참조). 전류계(미도시됨)를 모듈전면커버(10)에 놓여진 버싱처리된 스트링 셀(S-C)들의 출력단자에 연결한 다음 스테이지(610) 내부에 설치된 조명부재(620)로 스트링 셀(S-C)들을 조명하여 스트링 셀들의 전기적인 연결 상태 등을 검사한다. 검사가 완료되며, 스트링셀들이 적층된 모듈전면커버는 컨베이어 반송로로 반출된다(도 20d 참조).
도 21은 모듈전면커버의 처짐 방지 부재를 갖는 어셈블리 스테이지 유닛을 보여주는 평면 구성도이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 어셈블리 스테이지 유닛(600a)은 앞에서 언급한 어셈블리 스테이지 유닛(600)과 동일한 구성들을 갖는다. 다만, 도 21에 도시된 어셈블리 스테이지 유닛(600a)은 모듈전면커버(10)의 처짐을 방지하는 처짐 방지부재(660)를 추가로 구성하고 있다.
처짐 방지부재(660)는 스테이지(610)의 가장자리에 중앙을 기준으로 좌우에 설치된다. 처짐 방지 부재(660)는 펼쳐지거나 접혀질 수 있도록 회동된다. 처짐 방지 부재(660)는 스트링 셀(S-C)들이 모듈전면커버(10)에 놓여질때까지 모듈전면커버(10)를 받친다. 그리고 처짐 방지 부재(660)는 스트링셀(S-C)들의 기능 검사를 위해 조명 부재(620)로부터 광이 조사될때에는 스테이지(610)의 가장자리로 접혀지도록 이동된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 공정을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시에에 따른 레이업 시스템의 공급 유닛을 보여주는 정면도이다.
도 4는 공급 유닛에서 공급하는 스트링 셀이 놓여진 트레이를 보여주는 사시도이다.
도 5는 제1싱글 반송 유닛의 정면도이다.
도 6은 제1싱글 반송 유닛의 측면도이다.
도 7은 정렬 유닛의 사시도이다.
도 8은 정렬 유닛의 평면도이다.
도 9a 및 도 9b는 정렬 유닛의 정면도 및 측면도이다.
도 10a 및 도 10b는 정렬 유닛에서의 가로 방향 정렬 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 11개의 단위셀로 이루어진 스트링 셀의 정렬 상태를 보여주는 도면이다.
도 12a 및 도 12b는 정렬 유닛에서의 세로 방향 정렬 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 13은 제 2 싱글 반송 유닛의 정면도이다.
도 14는 워크 테이블의 사시도이다.
도 15는 멀티 반송 유닛의 측면도이다.
도 16a은 멀티 방송 유닛이 버싱처리된 스트링 셀들을 워크 테이블로부터 들어올린 상태를 보여주는 도면이다.
도 16b는 육안 검사를 위해 멀티 방송 유닛이 스트링 셀들을 틸트한 상태를 보여주는 도면이다.
도 17은 어셈블리 스테이지 유닛의 사시도이다.
도 18은 어셈블리 스테이지 유닛의 평면도이다.
도 19는 도 18에 표시된 측면방향에서 바라본 어셈블리 스테이지 유닛의 측면도이다.
도 20a 내지 도 20d는 어셈블리 스테이지 유닛에서의 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 21은 모듈전면커버의 처짐 방지 부재를 갖는 어셈블리 스테이지 유닛을 보여주는 평면 구성도이다.
도 22는 다른 실시예의 정렬 유닛을 보여주는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 공급 유닛 200 : 제1싱글 반송 유닛
300 : 정렬 유닛 400 : 워크 테이블 유닛
500 : 멀티 반송 유닛 600 : 어셈블리 스테이지 유닛
Claims (13)
- 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛에 있어서:스트링 셀이 놓여지는 틸트 스테이지;상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 길이 방향으로 정렬하는 제1정렬부재; 및상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 폭 방향으로 정렬하는 제2정렬부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 제1항에 있어서,상기 제1정렬부재는제1직선구동부; 및상기 제1직선구동부에 의해 상기 길이방향으로 이동되며, 상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀의 일측을 가압하는 푸시를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 제1항에 있어서,상기 제1정렬부재는스트링 셀의 길이방향 정렬기준에 위치되는 스톱퍼;상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 가압하여 스트링 셀의 일단을 상기 스톱퍼에 정렬시키는 푸시; 및상기 푸시를 길이방향으로 왕복 이동시키는 제1직선구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 제1정렬부재는스트링 셀의 길이에 따라 상기 제1직선구동부를 제어하여 상기 푸시의 이동 거리를 조절하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 제3항에 있어서,상기 제1정렬부재는상기 스톱퍼를 정렬기준 위치 그리고 상기 정렬기준 위치로부터 떨어진 대기위치로 이동시키는 제2직선구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 제2항 또는 제3항에 있어서,상기 틸트 스테이지는 스트링 셀의 미끄럼성 향상을 위해 미끄럼층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유 닛.
- 제1항에 있어서,상기 제2정렬부재는상기 틸트 스테이지의 양단에 길이방향을 축으로 설치되는 힌지축; 및상기 틸트 스테이지가 상기 힌지축을 중심으로 일정각도 회전되도록 상기 틸트 스테이지에 연결되는 승강기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 제1항에 있어서,상기 제1정렬부재는상기 틸트 스테이지를 길이방향으로 틸트시켜 스트링 셀을 정렬하고,상기 제2정렬부재는상기 틸트 스테이지를 폭방향으로 틸트시켜 스트링 셀을 정렬하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템의 정렬 유닛.
- 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템에 있어서:스트링 셀을 정렬하는 정렬 유닛;상기 정렬 유닛에서 정렬된 스트링 셀이 배열되고, 배열된 스트링 셀들을 전기적으로 연결하는 버싱(Bussing) 작업이 이루어지는 워크 테이블 유닛; 및모듈전면커버가 제공되고, 상기 워크 테이블 유닛으로부터 제공받은 버싱 처리된 스트링 셀들이 상기 모듈 전면커버에 적층되는 어셈블리 스테이지 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템.
- 제9항에 있어서,상기 정렬 유닛은스트링 셀이 놓여지는 틸트 스테이지;상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 길이 방향으로 정렬하는 제1정렬부재; 및상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 폭 방향으로 정렬하는 제2정렬부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템.
- 제10항에 있어서,상기 제1정렬부재는스트링 셀의 길이방향 정렬기준에 위치되는 스톱퍼;상기 틸트 스테이지에 놓여진 스트링 셀을 가압하여 스트링 셀의 일단을 상기 스톱퍼에 정렬시키는 푸시; 및상기 푸시를 길이방향으로 왕복 이동시키는 제1직선구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템.
- 제10항에 있어서,상기 제2정렬부재는상기 틸트 스테이지의 양단에 길이방향을 축으로 설치되는 힌지축; 및상기 틸트 스테이지가 상기 힌지축을 중심으로 일정각도 회전되도록 상기 틸트 스테이지에 연결되는 승강기를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템.
- 제10항에 있어서,상기 제2정렬부재는상기 틸트 스테이지를 폭방향으로 틸트시켜 스트링 셀을 정렬하는 것을 특징으로 하는 태양 전지 모듈 제조를 위한 레이업 시스템.
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