KR20110088891A - 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치 - Google Patents
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Abstract
태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치가 개시된다. 본 발명의 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치는, 장치본체; 및 태양전지판의 외부로 노출된 적어도 한 쌍의 노출 리본이 정션 박스(junction box)의 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록, 한 쌍의 노출 리본 사이로 배치되어 노출 리본을 벤딩(bending)시키면서 세워 지지하는 벤딩블록을 구비하는 벤딩 툴(bending tool)을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 간단하고 단순한 구조에 의해 태양전지판의 노출 리본들을 정션 박스의 단자들과 나란하게 벤딩시킬 수 있어 정션 박스의 조립 작업을 보다 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.
Description
본 발명은, 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 간단하고 단순한 구조에 의해 태양전지판의 노출 리본들을 정션 박스의 단자들과 나란하게 벤딩시킬 수 있어 정션 박스의 조립 작업을 보다 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에 관한 것이다.
석탄이나 석유와 같은 화학에너지의 고갈 및 화학에너지 사용에 따른 환경오염 문제로 인해 근자에 들어서는 대체에너지의 개발에 노력을 기울이고 있는데, 그 중에 하나가 태양에너지를 이용한 태양광 발전(Photo Voltaic)이다. 태양광 발전이라 함은 태양에너지(태양열 또는 태양광)를 전기에너지로 변환시키는 일련의 기술이다.
기본 원리에 대해 간략하게 살펴보면, p-n 접합 반도체로 구성된 태양 전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광 에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생함으로써 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 결과를 이용한다.
이처럼 무한정, 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 무엇보다도 태양광을 집광하기 위한 태양광 모듈(solar battery module)에 대한 기술 개발이 요구된다.
동일하지는 않지만 LCD 공정 또는 반도체 공정과 마찬가지로 한 장의 태양광 모듈이 생산되기 위해서는 다수의 장치 또는 시스템을 거쳐야 한다.
태양광 모듈의 생산 공정에 대해 간략하게 살펴본다. 우선 대략 정사각 혹은 직사각 형태의 다수의 셀(cell)이 공급되면, 다수의 셀을 몇 개씩 일렬로 배열한다. 다음, 일렬 배치된 다수의 셀(cell)을 양극(+) 및 음극(-)을 고려하면서 인접된 것끼리 다수의 중앙 리본으로 연결하여 하나의 묶음 단위의 스트링으로 만들고, 이 스트링을 판면 방향으로 여러 개 배열한 후 스트링들의 일측으로 노출된 중앙 리본들을 다수의 사이드 리본으로 연결하여 모든 셀들이 통전되도록 함으로써 하나의 스트링 어셈블리를 제작한다.
그러 다음, 유리기판의 상면으로 방수막을 위한 제1 에바 시트(E.V.A sheet), 스트링 어셈블리, 제2 에바 시트, 그리고 백 시트(back sheet)를 차례로 배치하고 라미네이팅하여 태양전지판을 제작한다. 이후에, 태양전지판의 외부로 일정 길이만큼 노출된 다수의 노출 리본과 전기 커넥터로서의 정션 박스(junction box)의 단자들을 상호간 해당하는 것끼리 전기적으로 연결하면서 정션 박스를 조립하고, 최종적으로 태양전지판의 외곽에 프레임을 조립함으로써 하나의 태양광 모듈이 완성된다.
간략하게 설명하였으나 하나의 태양광 모듈이 생산되기 까지는 수많은 공정들, 즉 해당 공정을 수행하는 다수의 장치 또는 시스템을 거쳐야 한다.
이처럼 다양하고 복잡한 장치 또는 시스템, 그리고 이들을 아우르는 설비를 갖추어야만 비로소 태양광 모듈을 생산할 수 있기 때문에 태양광 발전 산업이 차세대 산업으로서 중요하다고 인정되는 것에 반하여 쉽게 접근하거나 투자하기 어려운 것이 현실이다.
따라서 현재까지 보면, 태양광 모듈을 생산하기 위한 다양한 장치 또는 시스템에 대한 연구 활동이 지속될 뿐 태양광 모듈 생산 설비의 각종 장치 또는 시스템에 대해 공지된 기술은 많지 않다.
한편, 전술한 태양광 모듈 생산 공정 중에 보면, 정션 박스의 조립 공정이 있는데, 태양전지판의 노출 리본들과 정션 박스의 단자들을 상호간 해당하는 것끼리 전기적으로 연결하기 위해서는 태양전지판의 노출 리본들을 정션 박스의 단자들과 나란하도록 벤딩(bending)시키는 작업이 선행되어야 하며, 그래야만 최종적으로 정션 박스의 조립이 원활하게 진행되어 양질의 태양광 모듈을 제작할 수 있다.
하지만, 현재까지는 태양전지판의 노출 리본들을 정션 박스의 단자들과 나란하게 벤딩시키기 위한 기술 개발이 진행되어 있지 않기 때문에 이러한 기술을 포함하여 정션 박스를 보다 간편하고 효율적으로 조립할 수 있는 별도의 정션 박스 조립장치의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 간단하고 단순한 구조에 의해 태양전지판의 노출 리본들을 정션 박스의 단자들과 나란하게 벤딩시킬 수 있어 정션 박스의 조립 작업을 보다 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 장치본체; 및 태양전지판의 외부로 노출된 적어도 한 쌍의 노출 리본이 정션 박스(junction box)의 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록, 상기 한 쌍의 노출 리본 사이로 배치되어 상기 노출 리본을 벤딩(bending)시키면서 세워 지지하는 벤딩블록을 구비하는 벤딩 툴(bending tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 벤딩 툴은 상기 벤딩블록에 인접하게 배치되며, 상기 노출 리본의 자유단 영역이 상기 태양전지판의 판면에 교차되는 방향으로 기립되어 상기 정션 박스의 단자와 나란해질 수 있도록 상기 노출 리본의 뿌리 영역을 가압하는 가압블록을 더 포함할 수 있다.
상기 벤딩 툴은, 벤딩 툴 몸체부; 상기 벤딩 툴 몸체부의 하부에 결합되어 상기 벤딩블록을 지지하는 지지블록; 및 상기 벤딩 툴 몸체부에 마련되고 상기 가압블록에 연결되어 상기 가압블록이 상기 노출 리본을 가압하는 방향으로 동작되는 액추에이터를 포함할 수 있다.
상기 벤딩 툴은, 상기 지지블록과 상기 벤딩블록 사이에서 상기 지지블록과 상기 벤딩블록을 상호 연결시키는 연결블록을 더 포함할 수 있다.
상기 가압블록은 상기 벤딩블록을 사이에 두고 상기 벤딩블록의 양측에 한 쌍으로 마련될 수 있으며, 상기 액추에이터는 상기 한 쌍의 벤딩블록 하나당 하나씩 연결될 수 있다.
상기 벤딩 툴 몸체부는, 상기 지지블록이 결합되는 하부 플레이트; 상기 액추에이터가 설치되는 공간을 사이에 두고 상기 하부 플레이트의 상부에 상기 하부 플레이트와 나란하게 배치되는 상부 플레이트; 및 상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.
상기 벤딩블록은 상기 한 쌍의 노출 리본 사이로 진입되는 진입 단부에 경사면이 형성되는 쐐기 형상을 가질 수 있다.
상기 벤딩 툴과는 다른 위치에서 상기 장치본체에 결합되며, 상호 나란하게 배치되는 상기 태양전지판의 노출 리본과 상기 정션 박스의 단자를 일체로 용접시키는 용접 툴(welding tool)을 더 포함할 수 있다.
상기 용접 툴은, 용접 툴 몸체부; 상기 태양전지판의 노출 리본 하나와 그에 대응하는 상기 정션 박스의 단자 하나를 한번에 집어 용접시키는 한 쌍의 용접 핑거; 및 상기 용접 툴 몸체부에 연결되어 상기 한 쌍의 용접 핑거를 상호간 접근 또는 이격 구동시키는 한 쌍의 핑거 구동블록을 포함할 수 있다.
상기 장치본체에 연결되어 상기 장치본체를 임의 방향으로 자유 이동시키는 로봇 아암을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 간단하고 단순한 구조에 의해 태양전지판의 노출 리본들을 정션 박스의 단자들과 나란하게 벤딩시킬 수 있어 정션 박스의 조립 작업을 보다 간편하고 효율적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정션 박스 조립장치가 적용된 태양광 모듈 생산 설비에 의해 생산된 태양광 모듈이 생산되는 과정을 단계적으로 도시한 사시도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 라미네이팅 공정 전후의 태양전지판에 대한 단면 구조도이다.
도 3은 태양광 모듈의 정면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에 대한 부분 동작 사시도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 벤딩 툴에 의해 태양전지판의 노출 리본들이 벤딩되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 정션 박스의 사시도이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 요부 확대도이다.
도 2의 (a) 및 (b)는 각각 라미네이팅 공정 전후의 태양전지판에 대한 단면 구조도이다.
도 3은 태양광 모듈의 정면도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에 대한 부분 동작 사시도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 벤딩 툴에 의해 태양전지판의 노출 리본들이 벤딩되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 정션 박스의 사시도이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면이다.
도 16은 도 15의 요부 확대도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정션 박스 조립장치가 적용된 태양광 모듈 생산 설비에 의해 생산된 태양광 모듈이 생산되는 과정을 단계적으로 도시한 사시도이고, 도 2의 (a) 및 (b)는 각각 라미네이팅 공정 전후의 태양전지판에 대한 단면 구조도이며, 도 3은 태양광 모듈의 정면도이다.
앞서도 간략하게 기술하였지만 태양광 모듈(1)의 생산 공정에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하면서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1의 (a)와 같이 대략 정사각 혹은 직사각 형태의 셀(2, cell)을 도 1의 (b)와 같이 10개씩 일렬로 배열하고 일렬로 배열된 셀(2)들을 양극(+) 및 음극(-)을 고려하면서 인접된 것끼리 다수의 중앙 리본(3)으로 연결함으로써 하나의 묶음 단위의 스트링(4)을 만든다.
그런 다음, 도 1의 (c)와 같이 스트링(4)들을 판면 방향으로 6개 배열한 후, 스트링(4)들의 일측으로 노출된 중앙 리본(3)들을 다수의 사이드 리본(5)으로 연결하여 60개의 셀(2)들이 상호 통전되도록 한 스트링 어셈블리(6)를 만든다.
다음, 도 2의 (a)처럼 유리기판(10)의 상면으로 방수막을 위한 제1 에바 시트(11, E.V.A sheet), 스트링 어셈블리(6), 제2 에바 시트(12), 그리고 백 시트(13, back sheet)를 차례로 배치하고, 라미네이팅하여 도 2의 (b)처럼 태양전지판(8)을 제작한다. 그런 다음에, 도 2의 (b)처럼 제1 및 제2 에바 시트(11,12)의 일부가 태양전지판(8)의 측면으로 흘러내린 에바 시트 더미(8a, E.V.A sheet dummy)를 트리밍(trimming)한 후 최종적으로 태양전지판(8)의 외곽에 도 1 및 도 3처럼 프레임(7)을 조립함으로써 하나의 태양광 모듈(1)이 완성된다.
본 실시예의 경우, 하나의 태양광 모듈(1)에 총 60개의 셀(2)이 사용되며, 도 1의 (b)와 같이 스트링(4)의 제조 시 중앙 리본(3)은 3줄이 사용되고, 도 1의 (c)와 같이 스트링 어셈블리(6)의 제조 시 사이드 리본(5)은 다른 길이로서 총 6개 사용되고 있다. 물론, 이는 하나의 실시예로 제조된 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 도시된 태양광 모듈(1)의 형상에 제한될 필요는 없다. 즉 셀(2)의 개수 및 사이즈, 중앙 및 사이드 리본(3,5)의 개수 및 사이즈 등은 상황에 따라 얼마든지 변경될 수 있는 것이다.
한편, 도 2처럼 태양전지판(8)을 제작하는 과정에서 스트링 어셈블리(6)의 사이드 리본(5)들 중에서 일부는 제2 에바 시트(12) 및 백 시트(13)를 통과하여 유리기판(10)의 반대편 면을 통해 외부로 다수 개(본 실시예의 경우는 4개임) 노출된다. 이를 노출 리본(9)이라 하는데, 이러한 노출 리본(9)들은 정션 박스(20, junction box)의 조립 공정 시 정션 박스(20)의 단자(22)들과 해당하는 것끼리 전기적으로 연결된다. 이처럼 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들과 정션 박스(20)의 단자(22)들을 전기적으로 연결하면서 정션 박스(20)를 조립하기 위해서는 앞서 기술한 바와 같이, 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 정션 박스(20)의 단자(22)들과 나란하도록 벤딩(bending)시키는 작업이 선행되어야 하며, 그래야만 최종적으로 정션 박스(20)의 조립이 원활하게 진행되어 양질의 태양광 모듈(1)을 제작할 수 있게 되는 것이다. 이를 위해 본 실시예와 같은 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치가 제안되는데, 이에 대해 도 4 내지 도 16을 참조하여 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에 대한 부분 동작 사시도이고, 도 7의 (a) 내지 (c)는 벤딩 툴에 의해 태양전지판의 노출 리본들이 벤딩되는 과정을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 8은 정션 박스의 사시도이고, 도 9 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치의 동작을 단계적으로 도시한 도면이며, 도 16은 도 15의 요부 확대도이다.
이들 도면을 참조하되 주로 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 실시예의 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치는, 장치본체(100)와, 장치본체(100)의 일측에 결합되어 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 정션 박스(20, junction box)의 단자(22)들과 나란하도록 벤딩(bending, 절곡)시키는 벤딩 툴(200, bending tool)과, 장치본체(100)의 타측에 결합되어 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들과 정션 박스(20)의 단자(22)들을 해당하는 것끼리 한 쌍씩 용접시키는 용접 툴(300, welding tool)을 포함한다.
장치본체(100), 벤딩 툴(200) 및 용접 툴(300)의 설명에 앞서, 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들과 정션 박스(20)에 대해 도 7 및 도 8을 참조하여 간략하게 먼저 설명한다.
앞서 기술한 바와 같이, 도 7을 참조하면, 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들은 도 2처럼 태양전지판(8)을 제작하는 과정에서 스트링 어셈블리(6)의 사이드 리본(5)들 중에서 일부가 제2 에바 시트(12) 및 백 시트(13)를 통과하여 유리기판(10)의 반대편 면을 통해 외부로 다수 개 노출된 것이다. 본 실시예의 경우, 총 4개의 노출 리본(9)들이 태양전지판(8)으로부터 노출되며 한 쌍씩 쌍을 이룬다. 노출 리본(9)들 역시 유연한 재질적 특성을 가지므로 쉽게 벤딩될 수 있다. 초기의 노출 리본(9)들은 도 7의 (a)처럼 태양전지판(8)에 완전히 포개진 상태는 아니지만 태양전지판(8) 상에서 약간 누운 상태로 들떠 배치된 상태로 존재한다. 그러다가 벤딩 툴(200)이 동작되면 도 7의 (b)처럼 약간 더 세워진 후에 도 7의 (c)처럼 대략 한글 'ㄴ'자 형태로 벤딩된다. 이의 동작은 후술한다.
도 8을 참조하면, 정션 박스(20)는 태양광 모듈(1)에서 만들어진 전기에너지를 한데 모아 발전기나 충전기 등으로 보내기 위한 전기커넥터의 일종이다. 이러한 정션 박스(20)는 대략 직사각 형태의 개구부(21a)가 형성된 박스 본체(21)와, 개구부(21a) 내에서 박스 본체(21)에 연결되는 다수의 단자(22)를 구비한다. 단자(22)들 역시 노출 리본(9)들의 개수와 마찬가지로 4개가 마련된다. 이러한 정션 박스(20)의 단자(22)들은 정션 박스(20)를 태양전지판(8)의 판면에 배치시킬 때 태양전지판(8)의 판면에 교차되는 방향으로, 즉 거의 수직된 방향으로 배치된다. 이처럼 정션 박스(20)의 단자(22)들은 미리 결정된 형상과 방향성을 갖기 때문에, 정션 박스(20)의 단자(22)들과 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 상호간 전기적으로 연결시키기 위해서는 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 정션 박스(20)의 단자(22)들처럼 태양전지판(8)의 판면에 교차되는 방향으로 세워야 하며, 이를 위해 아래의 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치가 제안되는 것이다. 참고로, 정션 박스(20)의 주변 구조물은 정션 박스(20)의 단자(22)들로부터 연장되는 전기케이블(23)을 일시적으로 홀딩시키는 더미 본체(24, 도 8의 점선 부분)로서 추후에는 제거되는 부품이다.
이하, 정션 박스 조립장치의 구성에 대해 특히 도 4 내지 도 6을 참조하면서 자세히 설명한다.
우선, 장치본체(100)는, 본 실시예의 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치에서 외관을 이루는 부분이다. 강성이 있으면서도 부식되지 않은 스테인리스 스틸이나 알루미늄 재질로 제작될 수 있다. 이러한 장치본체(100)는 벤딩 툴(200) 및 용접 툴(300)을 지지한다.
이처럼 벤딩 툴(200) 및 용접 툴(300)이 장치본체(100)에 연결되어 있고, 벤딩 툴(200)이 먼저 동작되어 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 벤딩시켜 세운 후에 용접 툴(300)이 동작되어 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 정션 박스(20)의 단자(22)들을 용접시키려면 장치본체(100)가 해당 작업 방향으로 쉽고 용이하게 이동되어야 한다.
이를 위해, 별도의 실린더(cylinder)와 리니어 모터(linear motor) 등을 적절하게 조합하여 장치본체(100)의 이동, 승하강 및 회전 동작을 제어할 수도 있으나 이러한 경우, 장치가 복잡해질 우려가 있을 뿐만 아니라 원하는 동작 제어를 유기적으로 수행하지 못할 수도 있다.
이에, 본 실시예에서는 장치본체(100)의 원활한 동작 제어를 위해 장치본체(100)를 로봇 아암(120)에 연결시키고 있다. 다양한 전자 혹은 기계제품 조립 라인에 두루 적용되는 로봇 아암(120)은 위치 제어가 자유롭고 또한 동작 및 반응 속도가 빠르기 때문에 장치본체(100)의 이동, 승하강 및 회전 동작을 제어하여 필요에 따라 벤딩 툴(200) 및 용접 툴(300)을 순차적으로 혹은 유기적으로 제어할 수 있는 이점이 있다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 장치본체(100)의 이동, 승하강 및 회전 동작 제어를 반드시 로봇 아암(120)에 의존할 필요는 없다.
다음으로, 벤딩 툴(200)은, 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들이 정션 박스(20)의 단자(22)들과 나란해질 수 있도록 태양전지판(8)의 판면에 교차되는 방향으로 즉 즉 도 7의 (a) 상태에서 (b)를 거쳐 (c) 상태가 되도록 노출 리본(9)들을 벤딩시켜 세워 지지하는 역할을 한다. 벤딩 툴(200)은 4개의 노출 리본(9)들을 한번에 함께 벤딩시킨다.
이러한 벤딩 툴(200)은, 벤딩 툴 몸체부(210)와, 벤딩 툴 몸체부(210)의 하부 중앙 영역에 연결되는 벤딩블록(220)과, 벤딩블록(220)을 사이에 두고 벤딩블록(220)의 양측에 한 쌍으로 마련되는 한 쌍의 가압블록(230)을 포함한다.
벤딩 툴 몸체부(210)는 벤딩 툴(200)의 외관을 형성하는 부분으로서 그 상부는 장치본체(100)와 연결된다. 이러한 벤딩 툴 몸체부(210)는, 하부 플레이트(211)와, 하부 플레이트(211)의 상부에 하부 플레이트(211)와 나란하게 배치되는 상부 플레이트(212)와, 하부 플레이트(211)와 상부 플레이트(212)를 연결하는 연결부(213)를 구비한다. 본 실시예에서 연결부(213)는 봉 형상을 가지며, 하부 플레이트(211)와 상부 플레이트(212) 사이에서 상호간 이격되게 다수 개 배치되면서 하부 플레이트(211)와 상부 플레이트(212)를 연결 지지한다.
벤딩블록(220)은 로봇 아암(120)의 동작 시 노출 리본(9)들 사이로 배치되어 최초에 약간 누운 상태로 배치된 노출 리본(9)들을 벤딩(bending)시키면서 세워 지지하는 역할을 한다. 벤딩블록(220)은 하부 플레이트(211)에 연결된 지지블록(221)과의 사이에 연결블록(222)에 의해 벤딩 툴 몸체부(210)와 연결된다. 여기서, 지지블록(221)과 연결블록(222)은 벤딩블록(220)을 벤딩 툴 몸체부(210)에 연결시키는 구성으로써 일체형의 한 몸체로 마련될 수도 있다. 다만, 벤딩블록(220)이 노출 리본(9)들 사이로 진입되어 배치되면서 노출 리본(9)을 벤딩시킨다는 점을 감안할 때, 연결블록(222)의 폭은 본 실시예의 도면처럼 노출 리본(9)들에 간섭되지 않을 정도로 얇게 형성되는 것이 바람직할 것이다.
이러한 벤딩블록(220)은 태양전지판(8) 상에서 약간 누운 상태로 배치된 노출 리본(9)들 사이로 진입되면서 누운 상태의 노출 리본(9)들을 세워야 하기 때문에 노출 리본(9)들 사이로의 진입이 쉬워야 한다. 이를 위해, 본 실시예에서 벤딩블록(220)은 노출 리본(9)들 사이로 진입되는 진입 단부에 경사면(220a)이 형성되는 쐐기 형상을 갖도록 마련된다.
한편, 벤딩블록(220)은 도 7의 (a)에서 (c)처럼 태양전지판(8) 상에서 약간 누운 상태로 배치된 노출 리본(9)들 사이로 진입되면서 누운 상태의 노출 리본(9)들을 세우는 역할을 수행할 뿐 벤딩블록(220)에 의해 노출 리본(9)들이 수직되게, 즉 정션 박스(20)의 단자(22)들과 나란하도록 태양전지판(8)의 판면에 교차되는 방향으로 수직되게 세워지지는 않는다. 이러한 역할은 벤딩블록(220)의 주변에서 벤딩블록(220)과 상호 작용하는 한 쌍의 가압블록(230)에 의해 수행된다.
다시 말해, 한 쌍의 가압블록(230)은 벤딩블록(220)을 사이에 두고 벤딩블록(220)의 양측에 한 쌍으로 마련되어 벤딩블록(220)의 작용에 의해 약간 세워진 노출 리본(9)들을 정션 박스(20)의 단자(22)들과 나란하게 완전히 세우는 역할을 한다(도 7 참조).
이러한 한 쌍의 가압블록(230)은 로봇 아암(120)에 의해 초기 위치까지는 이동되지만, 벤딩블록(220)이 노출 리본(9)들 사이로 진입되면서 누운 상태의 노출 리본(9)들을 세웠을 때 태양전지판(8)의 판면을 향해 하강되면서 노출 리본(9)들의 뿌리 영역(9a, 도 7 참조)을 가압한다.
한 쌍의 가압블록(230)의 역할에 대해 보다 구체적으로 살펴보면, 한 쌍의 가압블록(230)은, 노출 리본(9)들의 자유단 영역(9b, 도 7 참조)이 정션 박스(20)의 단자(22)들과 나란하게 완전히 세워질 수 있도록 노출 리본(9)들의 뿌리 영역(9a)을 가압하는 역할을 한다. 이처럼, 벤딩블록(220)이 노출 리본(9)들 사이로 진입되면서 누운 상태의 노출 리본(9)들을 세웠을 때, 한 쌍의 가압블록(230)이 노출 리본(9)들의 뿌리 영역(9a)을 가압하면 가압된 영역을 제외한 노출 리본(9)들의 자유단 영역(9b)은 벤딩블록(220)의 측벽과 가압블록(230)의 측벽 사이에서 벤딩되면서 수직되게 세워질 수 있게 된다. 따라서 상호 접면되는 벤딩블록(220)과 가압블록(230)의 측벽은 정션 박스(20)의 단자(22)와 나란한 수직 평면을 형성하는 것이 바람직하다.
그리고 전술한 바와 같이, 한 쌍의 가압블록(230)은, 벤딩블록(220)이 노출 리본(9)들 사이로 배치된 그 위치에서 태양전지판(8)의 판면을 향해 하강되면서 노출 리본(9)들의 뿌리 영역(9a)을 가압해야 하기 때문에 한 쌍의 가압블록(230)을 업/다운(up/down) 구동시키기 위한 수단이 필요하다. 이는 액추에이터(231)가 담당한다(도 4 및 도 5 참조).
액추에이터(231)는 하부 플레이트(211)와 상부 플레이트(212) 사이에 배치되고 한 쌍의 가압블록(230)에 연결되어 한 쌍의 가압블록(230)이 노출 리본(9)들의 뿌리 영역(9a)을 가압할 수 있도록 한다. 이러한 액추에이터(231)는 유압, 혹은 공압에 의해 동작되는 실린더(cylinder)일 수 있으며, 한 쌍의 가압블록(230) 하나당 하나씩 개별적으로 배치된다.
마지막으로, 용접 툴(300)은, 벤딩 툴(200)과는 다른 위치에서 장치본체(100)에 결합되며, 상호 나란하게 배치되는 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들과 정션 박스(20)의 단자(22)들을 해당하는 것끼리 한 쌍씩 일체로 용접시키는(용접하는) 역할을 한다.
이러한 용접 툴(300)은, 용접 툴 몸체부(310)와, 태양전지판(8)의 노출 리본(9) 하나와 그에 대응하는 정션 박스(20)의 단자(22) 하나를 한번에 집어 용접시키는 한 쌍의 용접 핑거(320)와, 용접 툴 몸체부(310)에 연결되어 한 쌍의 용접 핑거(320)를 상호간 접근 또는 이격 구동시키는 한 쌍의 핑거 구동블록(330)을 구비한다.
용접 툴(300) 역시 장치본체(100)에 결합되기 때문에 로봇 아암(120)에 의해 원하는 위치로 용이하게 이동될 수 있다.
한 쌍의 용접 핑거(320)에 의한 용접 작업은 히팅 열에 열압착 방식에 의해 수행될 수도 있고, 아니면 레이저 용접 방식에 의해 수행될 수도 있다. 그리고 한 쌍의 핑거 구동블록(330)은 고정된 한 쪽의 구동블록(330)에 대해 다른 한 쪽의 구동블록(330)이 실린더(cylinder)에 의해 접근 또는 이격되는 구조로 적용될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치의 작용에 대해 도 9 내지 도 16을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 9와 같이 태양전지판(8)이 정션 박스(20)의 조립 위치로 이동되어 로딩된다. 이때의 노출 리본(9)들은 태양전지판(8)에 완전히 포개진 상태는 아니지만 태양전지판(8) 상에서 약간 누운 상태로 들떠 배치된 상태로 존재한다(도 7의 (a) 참조).
이러한 상태에서 도 10과 같이 로봇 아암(120)의 이동, 승하강 및 회전 동작에 의해 장치본체(100)가 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들의 위치로 이동되며, 로봇 아암(120)의 연속 동작에 의해 벤딩 툴(200)이 먼저 동작된다.
즉 도 11과 같이 벤딩블록(220)이 태양전지판(8) 상에서 약간 누운 상태로 배치된 노출 리본(9)들 사이로 진입되면서 누운 상태의 노출 리본(9)들을 1차로 세운다(도 7의 (b) 참조). 이 상태에서 도 12와 같이 액추에이터(231)가 동작됨에 따라 한 쌍의 가압블록(230)은 노출 리본(9)들의 뿌리 영역(9a, 도 7 참조)을 가압한다. 그러면 가압된 영역을 제외한 노출 리본(9)들의 자유단 영역(9b, 도 7 참조)은 벤딩블록(220)의 측벽과 가압블록(230)의 측벽 사이에서 벤딩되면서 2차적으로 수직되게 세워진다(도 7의 (c) 참조).
벤딩 툴(200)에 의해 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들이 요구되는 형태로 벤딩되면, 도 13과 같이 별도의 이송 로봇(미도시)이 정션 박스(20)를 미리 결정된 위치로 로딩시킨다. 이때는 수직되게 세워진 노출 리본(9)들이 정션 박스(20)의 개구부(21a)를 통과하도록 정션 박스(20)를 로딩시킨다. 그러면, 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들과 정션 박스(20)의 단자(22)들이 해당하는 것끼리 상호간 접면되지는 않지만 상호 나란한 상태에서 인접 배치된다.
다음, 도 14와 같이 로봇 아암(120)의 동작에 의해 벤딩 툴(200)을 해당 위치에서 빠지고, 장치본체(100)의 회전을 통해 용접 툴(300)이 작업 위치로 배치된다. 그런 다음에, 도 15 및 도 16과 같이 즉 한 쌍의 핑거 구동블록(330)에 의해 한 쌍의 용접 핑거(320)가 태양전지판(8)의 노출 리본(9) 하나와 그에 대응하는 정션 박스(20)의 단자(22) 하나를 한번에 집어 용접시키게 되며, 이의 동작은 4번 수행되어 4개의 노출 리본(9)들과 4개의 단자(22)들은 대응하는 것끼리 한 쌍씩 용접됨으로써 최종적으로 정션 박스(20)의 조립이 완료된다.
정션 박스(20)의 조립이 완료되면 로봇 아암(120)에 의해 장치본체(100)는 취출되고, 정션 박스(20)가 조립된 태양전지판(8)은 후공정으로 이송된다.
그런 다음, 정션 박스(20) 상의 개구부(21a)가 실리콘 처리된 후, 더미 본체(24)가 탈거되며, 그 이후에 프레임(7) 조립 공정 및 전체 검수 공정을 거쳐 태양광 모듈(1)의 제품으로 제작 완료된다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 간단하고 단순한 구조에 의해 태양전지판(8)의 노출 리본(9)들을 정션 박스(20)의 단자(22)들과 나란하게 벤딩시킬 수 있어 정션 박스(20)의 조립 작업을 보다 간편하고 효율적으로 수행할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 태양광 모듈 2 : 셀
3 : 중앙 리본 4 : 스트링
5 : 사이드 리본 6 : 스트링 어셈블리
7 : 프레임 8 : 태양전지판
8a : 에바 시트 더미 10 : 유리기판
100 : 장치본체 120 : 로봇 아암
200 : 벤딩 툴 210 : 벤딩 툴 몸체부
220 : 벤딩블록 230 : 가압블록
300 : 용접 툴 310 : 용접 툴 몸체부
320 : 핑거 330 : 핑거 구동블록
3 : 중앙 리본 4 : 스트링
5 : 사이드 리본 6 : 스트링 어셈블리
7 : 프레임 8 : 태양전지판
8a : 에바 시트 더미 10 : 유리기판
100 : 장치본체 120 : 로봇 아암
200 : 벤딩 툴 210 : 벤딩 툴 몸체부
220 : 벤딩블록 230 : 가압블록
300 : 용접 툴 310 : 용접 툴 몸체부
320 : 핑거 330 : 핑거 구동블록
Claims (10)
- 장치본체; 및
태양전지판의 외부로 노출된 적어도 한 쌍의 노출 리본이 정션 박스(junction box)의 단자와 전기적으로 연결될 수 있도록, 상기 한 쌍의 노출 리본 사이로 배치되어 상기 노출 리본을 벤딩(bending)시키면서 세워 지지하는 벤딩블록을 구비하는 벤딩 툴(bending tool)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제1항에 있어서,
상기 벤딩 툴은 상기 벤딩블록에 인접하게 배치되며, 상기 노출 리본의 자유단 영역이 상기 태양전지판의 판면에 교차되는 방향으로 기립되어 상기 정션 박스의 단자와 나란해질 수 있도록 상기 노출 리본의 뿌리 영역을 가압하는 가압블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제2항에 있어서,
상기 벤딩 툴은,
벤딩 툴 몸체부;
상기 벤딩 툴 몸체부의 하부에 결합되어 상기 벤딩블록을 지지하는 지지블록; 및
상기 벤딩 툴 몸체부에 마련되고 상기 가압블록에 연결되어 상기 가압블록이 상기 노출 리본을 가압하는 방향으로 동작되는 액추에이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제3항에 있어서,
상기 벤딩 툴은, 상기 지지블록과 상기 벤딩블록 사이에서 상기 지지블록과 상기 벤딩블록을 상호 연결시키는 연결블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제3항에 있어서,
상기 가압블록은 상기 벤딩블록을 사이에 두고 상기 벤딩블록의 양측에 한 쌍으로 마련되며,
상기 액추에이터는 상기 한 쌍의 벤딩블록 하나당 하나씩 연결되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제3항에 있어서,
상기 벤딩 툴 몸체부는,
상기 지지블록이 결합되는 하부 플레이트;
상기 액추에이터가 설치되는 공간을 사이에 두고 상기 하부 플레이트의 상부에 상기 하부 플레이트와 나란하게 배치되는 상부 플레이트; 및
상기 하부 플레이트와 상기 상부 플레이트를 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제1항에 있어서,
상기 벤딩블록은 상기 한 쌍의 노출 리본 사이로 진입되는 진입 단부에 경사면이 형성되는 쐐기 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제1항에 있어서,
상기 벤딩 툴과는 다른 위치에서 상기 장치본체에 결합되며, 상호 나란하게 배치되는 상기 태양전지판의 노출 리본과 상기 정션 박스의 단자를 일체로 용접시키는 용접 툴(welding tool)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제8항에 있어서,
상기 용접 툴은,
용접 툴 몸체부;
상기 태양전지판의 노출 리본 하나와 그에 대응하는 상기 정션 박스의 단자 하나를 한번에 집어 용접시키는 한 쌍의 용접 핑거; 및
상기 용접 툴 몸체부에 연결되어 상기 한 쌍의 용접 핑거를 상호간 접근 또는 이격 구동시키는 한 쌍의 핑거 구동블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치. - 제1항에 있어서,
상기 장치본체에 연결되어 상기 장치본체를 임의 방향으로 자유 이동시키는 로봇 아암을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치.
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| KR1020100008609A KR101088045B1 (ko) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020100008609A KR101088045B1 (ko) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치 |
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| KR101088045B1 KR101088045B1 (ko) | 2011-11-29 |
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| KR1020100008609A KR101088045B1 (ko) | 2010-01-29 | 2010-01-29 | 태양광 모듈 생산 설비용 정션 박스 조립장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110076456A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-02 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种光伏焊接装置、光伏组件制造设备及太阳能电池 |
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2010
- 2010-01-29 KR KR1020100008609A patent/KR101088045B1/ko not_active IP Right Cessation
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| CN110076456A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-08-02 | 浙江晶科能源有限公司 | 一种光伏焊接装置、光伏组件制造设备及太阳能电池 |
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