KR100512128B1 - 태양전지 자동배열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 자동배열장치에 관한 것으로, 그 목적은 태양전지모듈 셋업(Setup)공정을 자동화하여, 태양전지모듈(Photovoltaic Module)의 생산성을 높이고, 불량률을 최소화하며, 이로 인해 경제적 손실을 절감할 수 있는 태양전지 자동배열장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 다수개의 세로지지대 및 가로지지대로 이루어진 상/하부 지지틀부와, 상기 하부 지지틀부의 일측에 일체형으로 설치되고 스트링지그에 놓여진 태양전지를 이송하며 태양전지의 전류/전압값을 측정하는 테스트부와, 상기 상부 지지틀부 상단에 설치되어 작동 에어실린더와 서보모터에 의해 상/하 이동되고 다수개의 진공패드를 구비하는 상부흡착부와, 상기 상부 흡착부 하단에 위치하도록 상부 지지틀부 중단에 설치되고 에어실린더에 의해 회전되며 위치제어모터에 의해 LM가이드를 따라 전/후 이동됨과 동시에 다수개의 진공패드를 구비하는 이동흡착부를 포함하여 구성되어 태양전지를 자동으로 이송 배열하는 태양전지 자동배열장치를 제공함에 있다.

Description

태양전지 자동배열장치{Automatic arraying machine of solar cells}

본 발명은 태양전지 자동배열장치에 관한 것으로, 태양전지모듈 (Photovoltaic Module) 제조공정중에서 솔더링(Soldering M/C)을 이용하여 태양전지와 태양전지를 지그(Jig)위에서 일렬로 납땜한 태양전지를 자동으로 운반한 후 태양전지의 납땜성 및 전기적인 불량율을 검사하고, 세팅된 수순에 의해 자동으로 위치를 제어하여 태양전지를 모듈화하는 태양전지 자동배열장치에 관한 것이다.

현재 태양전지모듈 생산라인에서 사용되고 있는 태양전지 배열(Arraying)장치는 태양전지 4*9열 또는 8*12열 등등 소형 태양전지모듈로부터 대형 태양전지모듈까지 모두 미리 준비되어 있는 지그(Jig)위에서 납땜을 한 후 진공패드를 이용하여 지그로부터 태양전지를 분리한 후 회전하여 플레이트(Plate)위에 안착해주는 역할만을 담당하고 있으며, 수작업으로 하는 경우 지그위에 플레이트를 올려놓고 뒤집어서 지그로부터 납땜된 수십개의 태양전지를 분리하고 있으나, 위의 두가지 방법 모두 태양전지의 모델이 변경될 경우마다 항상 새로운 지그의 제작이 필요하게 되며, 또한 수작업으로 하는 경우 수십개의 태양전지를 뒤집고 운반하는 과정에서 태양전지의 파손 및 얇은 리본의 휘어짐, 배열의 흐트러지는 현상이 발생되고 있어, 생산성 저하 및 경제적으로 막대한 손실이 있는 등 여러 가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 태양전지모듈 셋업(Setup)공정을 자동화하여, 태양전지모듈(Photovoltaic Module)의 생산성을 높이고, 전기적 불량률을 최소화하며, 이로 인해 경제적 손실을 절감할 수 있는 태양전지 자동배열장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 다수개의 세로지지대 및 가로지지대로 이루어진 상/하부 지지틀부와, 상기 하부 지지틀부의 일측에 일체형으로 설치되고 스트링지그에 놓여진 태양전지를 이송하며 태양전지의 전류/전압값을 측정하는 테스트부와, 상기 상부 지지틀부 상단에 설치되어 서보모터에 의해 상/하 이동되고 다수개의 진공패드를 구비하는 상부흡착부와, 상기 상부 흡착부 하단에 위치하도록 상부 지지틀부 중단에 설치되고 에어실린더에 의해 회전되며 위치제어모터에 의해 LM가이드를 따라 전/후 이동됨과 동시에 다수개의 진공패드를 구비하는 이동흡착부를 포함하여 구성되어 태양전지를 자동으로 이송 배열하는 태양전지 자동배열장치를 제공함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 정면예시도를, 도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 측면예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 라미네이션(Lamination)하기 전에 납땜된 수개 또는 수십개의 태양전지를 스트링 지그(String Jig)로부터 분리하여 테스트 지그(Test Jig)위에 태양전지를 안착하면 할로겐램프가 점등되어 전압, 전류를 측정한 후 불량률을 검사하고, 합격된 일렬로 납땜된 수개의 태양전지를 진공패드와 PLC 프로그램에 의해 사용자가 디자인한 형태로 정확하게 자동으로 배열하여 태양전지모듈 제조를 위한 세팅작업을 용이하게 할 수 있도록 되어 있다.

즉, 본 발명은 컨베이어에 의해 일렬로 납땜된 다수개의 태양전지(100)가 놓여진 스트링 지그(10)를 이송하고, 상기 태양전지(100)를 이동흡착부(20)에 의해 흡착하여 테스트부(30)로 이동시키며, 테스트부(30)에 의해 태양전지의 전기적 불량여부를 검사한 후, 이를 다시 이동흡착부(20)에 의해 흡착하여 특정된 상부흡착부(40) 하부로 이동하고, 이를 상부흡착부(40)에서 흡착한 후 볼 캐리어 플레이트(50)에 의해 이송된 글라스로 다운-로딩하도록 되어 있다.

상기 테스트부(30)는 다수개의 세로지지대 및 가로지지대로 이루어진 상/하부 지지틀(61,62) 중, 하부 지지틀(62)의 일측에 설치되는 것으로, 도 3 에 도시된 바와 같이, 태양전지가 놓여진 스트링 지그를 이송하는 이송컨베이어(31)와, 상기 이송컨베이어(31) 끝단 위치하도록 설치되는 감지센서(32)와, 상기 이송컨베이어(31) 하부에 위치하고, 에어실린더에 의해 이동되어 일렬로 납땜된 수개의 태양전지 상하도체 리본(101)에 접촉되는 테스트 핀(33)과, 상기 테스트 핀(33)이 상부면에 설치된 테스트 지그(34)와, 상기 테스트 지그(34)를 승하강 시키는 승하강 에어실린더(37) 및, 상기 이송컨베이어(31), 감지센서(32)가 설치되고 승하강 에어실린더(37)를 지지하는 테스트 틀(35)로 구성되어 있으며, 테스트부(30) 상부에 위치하도록 상부 지지틀(61) 일측에 할로겐 램프(36)가 설치되어 있다.

상기 이동흡착부(20)는 스트링 지그(10)로부터 태양전지(100)를 흡착한 후 이를 테스트 지그(34) 또는 상부흡착부(40)로 이동시키는 것으로, 도 8 에 도시된 바와 같이, 상부 지지틀(61) 양측에 서로 평행하도록 각각 설치되는 LM가이드(21)와, 상기 양측에 위치한 LM 가이드(21)에 양끝단이 연결 설치되고 위치제어모터(22)에 의해 이동되며, 회전용 에어실린더(23) 및 회전기어(24)에 의해 회전되는 회전축 가이드바(25)와, 상기 회전축 가이드바(25)에 고정 설치되는 밸런스축(26)과, 상기 회전축 가이드바(25)를 중심으로 밸런스축(26)과 대칭되는 위치의 양측에 각각 설치되는 이동에어실린더(27)와, 상기 2개의 이동에어실린더(27) 끝단에 연결되어 설치되는 진공패드지지대(28)와, 상기 진공패드 지지대(28)에 설치되는 다수개의 진공패드(29)로 구성되어 있다. 이때, 상기 진공패드 지지대(28)에 설치되는 다수개의 진공패드(29)는 이송컨베이어(31)에 의해 이송된 다수개의 태양전지를 동시에 흡착할 수 있도록 태양전지(100)의 배열과 동일한 간격 및 배열로 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 이동흡착부(20)는 이동에어실린더(27)에 의해 진공패드 지지대(28)가 하강하게 되고, 진공패드(29)에 의해 태양전지가 흡착되며, 회전용 에어실린더(23)에 의해 회전기어(24)를 작동시켜 회전축 가이드바(25)를 회전시킴으로써, 회전축 가이드바(25)를 중심으로 태양전지가 진공흡착된 진공패드(29) 및 진공패드 지지대(28)를 회전시키도록 되어 있다. 이와 같이 진공패드(29)에 의해 흡착되고 회전용 에어실린더(23)에 의해 180°회전된 태양전지는 LM 가이드(21)와 회전축 가이드바(25)의 연결부위에 설치된 위치제어모터(22)에 의해 LM 가이드(21)를 따라 설정된 위치로 이동된다. 이와 같은 이동흡착부의 이동은 작업자가 미리 셋업해 놓은 설정값에 따라 동작하여 진공패드로 일렬로 납땜된 수개의 태양전지를 흡착한 후, 회전하여 자동으로 정확하게 위치할 수 있도록 되어 있다.

상기 상부 흡착부(40)는 이동흡착부(20)에 진공흡착되어 있는 태양전지를 흡착하여 볼 컨베이어 플레이트(50)에 의해 이송된 글래스로 다운로딩시키는 것으로, 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 상부 지지틀(61) 상단에 설치되는 서보모터(41)와, 상기 서보모터(41)에 연결되는 워엄기어(42)와, 상기 워엄기어(42)에 연결되고 상부 지지틀(61)을 관통하는 다수개의 가이드봉(43)을 구비하는 지지플레이트(44)와, 상기 지지플레이트(44) 하단에 하부 수직방향으로 설치되는 다수개의 작동에어실린더(46)와 상기 작동 에어실린더에 의해 작동되는 진공패드(45)로 구성되어 있다.

도 4 는 본 발명에 따른 테스트핀과 태양전지의 작동상태를 보인 예시도를, 도 9 는 태양전지의 납땜 결선 상태를 보인 예시도를 도시한 것으로, 상기 테스트부와 이동흡착부 및 상부흡착부를 연계하여 설명하면, 납땜장치에서 납땜되어 나오는 태양전지를 받쳐주는 스트링 지그는 남땝장치의 컨베이어를 통하여 이송컨베이어에 위치하게 되며, 이송컨베이어에 의해 이송된 스트링 지그는 감지센서의 감지에 의해 정지된다. 이와 같이 태양전지가 스트링 지그에 의해 이송되면, 이동흡착부의 이동에어실린더의 작동에 의해 진공패드가 하강하여 스트링 지그에서 일렬로 납땜된 수개의 태양전지를 흡착하게 되고, 스트링 지그가 이송컨베이어에 의해 빠져나가게 되며, 이를 감지센서에 의해 감지하도록 되어 있다.

이와 같이, 스트링 지그가 빠져나가는 것을 감지센서가 감지하면, 테스트 핀이 설치된 테스트 지그 플레이트가 승하강 에어실린더에 의해 스트링 지그가 놓여져 있던 위치까지 상부방향으로 이동되고, 이동흡착부의 이동에어실린더가 작동하여 테스트 지그 플레이트 상부로 태양전지를 로딩하게 된다.

이와 같이 테스트 지그 위에 납땜된 수개의 태양전지가 올려지면, 도 1 에 도시된 바와 같이, 테스트부 상부에 위치하도록 상부 지지틀 상단 일측에 설치된 할로겐 램프가 점등하게 되고, 테스트 핀이 에어실린더에 의해 작동되어 태양전지의 상하도체 리본에 접촉되어 전압, 전류를 측정한다.

이와 같이, 측정에 의해 측정값이 합격되면, 테스트 지그 플레이트위에 로딩되어 있던 일렬로 납땜된 수개의 태양전지를 이동흡착부가 다시 흡착하게 되며, 회전실린더에 의해 회전기어를 작동시켜 회전축 가이드바를 180°회전시킨 후, 위치제어모터에 의해 사용자가 셋업한 위치로 태양전지를 흡착한 회전축 가이드바를 이동시킨다. 이때, 테스트 플레이트는 원 위치로 이동하게 되며, 할로겐램프는 소등된다.

위치제어모터에 의해 셋업한 위치로 태양전지를 흡착한 진공패드 및 회전축 가이드바가 도착되면, 상부흡착부의 작동 에어실린더가 동작하여 이동흡착부의 진공패드위에 놓인 태양전지 후면의 표면까지 하강하게 된다. 이와 같은 상부흡착부의 하강에 의해 이동흡착부에 의해 셋업위치로 이동된 태양전지의 후면은 그 상단에 위치하는 상부흡착부의 진공패드에 흡착되며, 이동흡착부는 태양전지의 흡착을 해제하고 홈 포지션(최초대기위치)으로 이동하게 된다.

이동흡착부가 홈 포지션에 위치하게 되면, 상부흡착부의 서보모터가 동작되어 워엄기어를 작동시키고, 상기 워엄기어의 작동에 의해 태양전지를 흡착하고 있는 진공패드 및 이를 지지하는 지지플레이트가 하강하여 볼 캐리어 플레이트 위로 로딩되어 있는 글래스 위로 태양전지를 다운-로딩하게 된다. 상기 이동흡착부는 태양전지를 글래스위로 다운-로딩한 후, 원위치로 이동하게 된다.

상기와 같은 작동의 반복에 의해 태양전지 모듈은 도 10 과 같은 태양전지 모듈 형태로 배열하게 되며, 사용자의 선택사양으로 배열된 수십개의 태양전지를 흡착하여 올리고 내릴 수 있게 되며, 태양전지 모듈 세팅 완료 후 종료하게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 자동으로 태양전지의 불량여부를 검사하고, 이를 흡착하여 임의의 형태로 정렬할 수 있도록 되어 있어, 태양전지모듈 제조공정의 자동화가 가능하고, 이로 인해 생산성을 향상시킬 수 있으며, 태양전지의 파손을 방지하고 전기적인 불량률을 최소화할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 구성을 보인 정면예시도

도 2 는 본 발명에 따른 구성을 보인 측면예시도

도 3 은 본 발명에 따른 태양전지 테스트부의 구성을 보인 예시도

도 4 는 본 발명에 따른 테스트핀과 태양전지의 작동상태를 보인 예시도

도 5 는 본 발명에 따른 상부 흡착부의 구성을 보인 예시도

도 6 은 도 5 의 ' A ' 부 상세도

도 7 은 본 발명에 따른 볼 캐리어 플레이트부의 구성을 보인 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 이동흡착부의 개략적인 구성을 보인 예시도

도 9 는 태양전지의 납땜 결선 상태를 보인 예시도

도 10은 태양전지의 배열도를 보인 예시도

도 11은 본 발명에 따른 스트링 지그(string jig)의 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 스트링 지그(string jig) (20) : 이동흡착부

(21) : LM 가이드 (22) : 위치제어모터

(23) : 회전용 에어실린더 (24) : 회전기어

(25) : 가이드 바 (26) : 밸런스 축

(27) : 이동 에어실린더 (28) : 지지플레이트

(29) : 진공패드 (30) : 테스트부

(31) : 이송 컨베이어 (32) : 감지센서

(33) : 테스트 핀 (34) : 테스트 지그

(35) : 테스트 틀 (36) : 할로겐 램프

(37) : 승하강 에어실린더 (40) : 상부 흡착부

(41) : 서보모터 (42) : 워엄기어

(43) : 가이드봉 (44) : 지지플레이트

(45) : 진공패드 (46) : 작동에어실린더

(50) : 볼 캐리어 플레이트

(61) : 상부 지지틀 (62) : 하부 지지틀

(100) : 태양전지 (101) : 태양전지 상하도체 리본

Claims (4)

1. 다수개의 세로지지대 및 가로지지대로 이루어진 상/하부 지지틀부

   상기 하부 지지틀부의 일측에 일체형으로 설치되고 스트링지그에 놓여진 태양전지가 이송되며, 태양전지의 전류전압값을 측정하는 테스트부와,

   상기 상부 지지틀부 상단에 설치되어 작동에어실린더 및 서보모터에 의해 상/하 이동되고 다수개의 진공패드를 구비하는 상부흡착부와,

   상기 상부 흡착부 하단에 위치하도록 상부 지지틀부 중단에 설치되고 에어실린더에 의해 회전되며 위치제어모터에 의해 LM가이드를 따라 전/후 이동됨과 동시에 다수개의 진공패드를 구비하는 이동흡착부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 자동배열장치.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 테스트부는 태양전지가 적재된 스트링 지그를 이송하는 이송컨베이어와, 상기 이송컨베이어 끝단 위치하도록 설치되는 감지센서와, 상기 이송컨베이어 하부에 위치하고 에어실린더에 의해 이동되어 일렬로 납땜된 다수개 태양전지의 상하도체 리본에 접촉되는 테스트 핀과, 상기 테스트 핀이 상부면에 설치된 테스트 지그와, 상기 테스트지그를 상하 이동시키는 승하강 에어실린더와, 상기 이송컨베이어, 감지센서가 설치되고 승하강 에어실린더를 지지하며 하부 지지틀에 일체형으로 설치되는 테스트 틀과, 상기 상부 지지틀의 일측에 설치되는 할로겐 램프로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 자동배열장치.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 상부흡착부는 상부 지지틀 상단에 설치되는 서보모터와, 상기 서보모터에 연결되는 워엄기어와, 상기 워엄기어에 연결되고 상부 지지틀을 관통하는 다수개의 가이드봉을 구비하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트 하단에 하부 수직방향으로 설치되는 다수개의 작동에어실린더와, 상기 작동에어실린더에 연결설치되어 작동되는 진공패드로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 자동배열장치.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 이동흡착부는 상부 지지틀 양측에 서로 평행하도록 각각 설치되는 LM가이드와, 상기 양측에 위치한 LM 가이드에 양끝단이 연결 설치되고 위치제어모터에 의해 이동되며, 회전용 에어실린더에 의해 회전되는 회전축 가이드바와, 상기 회전축 가이드바에 고정 설치되는 밸런스축과, 상기 회전축 가이드바를 중심으로 밸런스축과 대칭되는 위치의 양측에 각각 설치되는 이동에어실린더와, 상기 2개의 이동에어실린더 끝단에 연결되어 설치되는 진공패드지지대와, 상기 진공패드 지지대에 설치되는 다수개의 진공패드로 구성된 것을 특징으로 하는 태양전지 자동배열장치.