KR101642640B1

KR101642640B1 - 드럼 용기용 캡 개폐유닛 및 이를 갖는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치

Info

Publication number: KR101642640B1
Application number: KR1020150010756A
Authority: KR
Inventors: 고윤성; 이세훈
Original assignee: 주식회사 프로텍
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2016-07-26

Abstract

본 발명은 액체가 저장된 드럼 용기에 캡을 자동으로 안정적으로 개폐함으로써 안전 사고의 위험을 크게 줄일 수 있는 드럼 용기용 캡 개폐유닛과 이를 갖는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 의한 드럼 용기용 캡 개폐유닛은 드럼 용기에 회전식 구조로 결합되어 드럼 용기의 배출구를 밀폐하는 캡을 자동으로 개폐하기 위한 것으로, 드럼 용기에 결합된 캡을 픽업할 수 있도록 캡에 탈착식으로 결합되는 캡 홀더와, 캡 홀더에 회전력을 전달하여 캡 홀더가 캡을 회전시켜 열거나 닫을 수 있도록 캡 홀더와 연결되는 작동축과, 작동축을 상하 슬라이딩되도록 지지하면서 작동축과 함께 회전할 수 있도록 작동축과 결합되는 축 가이드와, 축 가이드를 하강시켜 캡 홀더를 드럼 용기에 결합된 캡에 결합시킬 수 있도록 축 가이드를 지지하는 승강 프레임과, 축 가이드와 연결되어 축 가이드를 승강 프레임에 대해 회전시킬 수 있도록 승강 프레임에 설치되는 회전기구를 포함한다.

Description

드럼 용기용 캡 개폐유닛 및 이를 갖는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치{Opening and Closing Unit for Cap of Drum Container and Apparatus for Connecting Fluid Line to Drum Container Having the Same}

본 발명은 각종 액체가 저장되는 드럼 용기에 결합되는 캡을 개폐하기 위한 드럼 용기용 캡 개폐유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드럼 용기에 회전식 구조로 결합되는 캡을 자동으로 개폐할 수 있는 드럼 용기용 캡 개폐유닛과 이를 갖는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치에 관한 것이다.

고순도 및 고부식성의 액체 또는 약품이 반도체 처리 및 화학 제품 제조와 같은 산업에서 자주 이용된다. 예컨대, 반도체 제조에서는 각 공정 별로 다양한 화학 약품이 사용되는데, 포토(photo) 공정에서는 PR, BARC, HMDS, Thinner, Developer가, CMP 공정에서는 Slurry가, Wet 공정에서는 불산, BHF, Stripper, 황산, 과산화수소, 암모니아, 염산, 인산이, 씬필름(thinfilm) 공정에서는 TEOS와 구리 도금액 등이 사용된다.

특히, 반도체 제조에 있어서, 최근 반도체 소자가 초고집적화 되면서 제조 공정 수가 증가하고, 각 공정 후에는 많은 잔류물 또는 오염물이 표면에 남게 되어 이것들을 제거하는 세정 공정(cleaning process)의 중요성은 더욱 부각되고 있는 추세이다. 현재 반도체 소자 제조 공정은 약 400단계의 제조 공정을 가지고 있으며 이들 중 적어도 20% 이상의 공정이 웨이퍼의 오염을 막기 위한 세정 공정과 표면 처리 공정으로 이루어진다. 반도체 소자 제조 공정 중 발생하는 오염물은 소자의 구조적 형상의 왜곡과 전기적 특성(electrical characteristics)을 저하시킴으로써 그 소자의 성능, 신뢰성 및 수율 등에 특히 큰 영향을 미치기 때문에, 반드시 제거되어야 한다.

현재 반도체 제조 공정에서 실리콘 기판 위에 생성되는 주 오염물질은 파티클, 유기, 금속오염물, 자연산화막 등으로 제품의 수율, 품질과 신뢰성에 큰 영향을 미치고 있으며, 이러한 오염물질을 제거하는 방법에는 습식 세정법과 건식 세정법이 있다. 이 중에서 습식 세정법은 현재 반도체 소자 제조 공정 중에서 가장 널리 사용되고 있는 세정법이다. 습식 세정법은 DI water로 쉽게 rinse가 가능하고, 건조 후에도 잔류물이 매우 적으며, 제거될 오염물에 따라 적당하고 많은 종류의 화학 용액을 사용할 수 있다는 점 등이 장점이 있다.

습식 세정 공정에는 불산 등 다양한 액체가 사용되는데, 이러한 액체는 대체로 품질 및 안전 문제로 인해 뛰어난 내화학성, 내구성 및 내충격성 등의 물성을 갖는 드럼 용기 내에 보관되어 운반된다. 이러한 드럼 용기는 US6,045,000호(2000. 04. 04) 등에 개시된 것과 같이 다양한 구조의 것이 개발되어 사용되고 있다.

드럼 용기에 저장된 공정용 액체를 사용하기 위해 드럼 용기를 유체 라인 중의 펌프 등에 연결할 때는 많은 주의가 요구된다. 불산과 같은 액체는 인체에 매우 해로우므로, 누출 시 인명 피해로 이어질 수 있다. 그런데 현재 대부분의 공장에서는 드럼 용기에서 캡을 분리하고 이에 유체 라인이 연결된 커플러를 연결하는 과정이 작업자에 의한 수작업으로 이루어지고 있다. 따라서, 캡을 열고 커플러를 연결하는 과정에서 작업자가 유해 약품에 노출되어 안전 사고로 이어질 위험이 높은 실정이다.

US6,045,000호(2000. 04. 04)

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 해결하기 위해 위하여 안출된 것으로, 액체가 저장된 드럼 용기에 캡을 자동으로 안정적으로 개폐함으로써 안전 사고의 위험을 크게 줄일 수 있는 드럼 용기용 캡 개폐유닛과 이를 갖는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 드럼 용기용 캡 개폐유닛은, 드럼 용기에 회전식 구조로 결합되어 상기 드럼 용기의 배출구를 밀폐하는 캡을 개폐하기 위한 것으로, 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡을 픽업할 수 있도록 상기 캡에 탈착식으로 결합되는 캡 홀더; 상기 캡 홀더에 회전력을 전달하여 상기 캡 홀더가 상기 캡을 회전시켜 열거나 닫을 수 있도록 상기 캡 홀더와 연결되는 작동축; 상기 작동축을 상하 슬라이딩되도록 지지하면서 상기 작동축과 함께 회전할 수 있도록 상기 작동축과 결합되는 축 가이드; 상기 축 가이드를 하강시켜 상기 캡 홀더를 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 결합시킬 수 있도록 상기 축 가이드를 지지하는 승강 프레임; 및 상기 축 가이드와 연결되어 상기 축 가이드를 상기 승강 프레임에 대해 회전시킬 수 있도록 상기 승강 프레임에 설치되는 회전기구;를 포함하는 점에 특징이 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 드럼 용기용 유체 라인 연결장치는, 회전식 구조로 결합되어 배출구를 밀폐하는 캡을 갖는 드럼 용기를 떠받치는 받침대; 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡을 픽업할 수 있도록 상기 캡에 탈착식으로 결합되는 캡 홀더; 상기 캡 홀더에 회전력을 전달하여 상기 캡 홀더가 상기 캡을 회전시켜 열거나 닫을 수 있도록 상기 캡 홀더와 연결되는 작동축; 상기 작동축을 상하 슬라이딩되도록 지지하면서 상기 작동축과 함께 회전할 수 있도록 상기 작동축과 결합되는 축 가이드; 상기 축 가이드를 하강시켜 상기 캡 홀더를 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 결합시키기 위해 상기 축 가이드를 지지하도록 상기 받침대의 상측에 승강 가능하게 설치되는 승강 프레임; 상기 축 가이드와 연결되어 상기 축 가이드를 상기 승강 프레임에 대해 회전시킬 수 있도록 상기 승강 프레임에 설치되는 회전기구; 상기 승강 프레임과 연결되어 상기 승강 프레임을 승강시키는 승강기구; 및 상기 드럼 용기의 내부에 수용된 액체를 배출하기 위해 유체 라인이 연결되어 상기 드럼 용기의 배출구에 삽입되는 커플러를 구비하고, 상기 받침대 위에 놓인 상기 드럼 용기 쪽으로 하강할 수 있도록 상기 받침대의 상측에 승강 가능하게 설치되는 커플러 유닛;을 포함하는 점에 특징이 있다.

본 발명에 따른 드럼 용기용 캡 개폐유닛은 캡에 분리 가능하게 결합되는 캡 홀더를 회전기구로 정방향 또는 역방향으로 회전시킴으로써, 드럼 용기에 결합된 캡을 자동으로 드럼 용기로부터 분리할 수 있고, 캡을 드럼 용기에 자동으로 결합할 수 있다. 따라서, 작업자가 수작업으로 캡을 개폐함으로써 발생할 수 있는 안전 사고의 위험을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치는 캡 개폐유닛을 이용하여 캡을 자동으로 개폐하고, 커플러 유닛을 이용하여 유체 라인이 연결된 커플러를 자동으로 드럼 용기에 결합하거나 분리할 수 있다. 따라서, 드럼 용기로부터 액체를 배출하는 작업을 작업자의 수작업 없이 모두 자동으로 신속하고 안전하게 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치를 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치를 일부분을 절단하여 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 일부 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛 및 드럼 용기에 결합되는 캡을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛을 나타낸 나타낸 저면 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛을 나타낸 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛을 나타낸 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛의 조인트 기구를 설명하기 위한 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛의 틸팅 작용을 설명하기 위한 것이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 캡 개폐유닛이 드럼 용기의 캡에 결합된 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 드럼 용기용 캡 개폐유닛 및 이를 갖는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치를 나타낸 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치를 일부분을 절단하여 나타낸 측면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치의 일부 구성을 나타낸 평면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 것과 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치(100)는 액체가 저장되는 드럼 용기(10)를 떠받치는 받침대(101)와, 드럼 용기(10)의 상면을 촬영하기 위한 촬영유닛(103)과, 액체의 배출을 위해 드럼 용기(10)에 연결되는 커플러(106)를 갖는 커플러 유닛(105)과, 드럼 용기(10)의 캡(15)을 개폐하기 위한 드럼 용기용 캡 개폐유닛(110)과, 캡 개폐유닛(110)을 이송하는 이송유닛(195)과, 장치의 전반적인 동작을 제어하는 제어기(199)를 포함한다. 받침대(101)는 베이스 프레임(102) 내측에 설치되고, 촬영유닛(103)과 커플러 유닛(105) 및 캡 개폐유닛(110)은 받침대(101)의 상측에 위치하도록 베이스 프레임(102)에 지지된다.

이러한 본 실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치(100)는 화학 약품 등의 유체가 저장된 드럼 용기(10)에 유체 라인(20)을 자동으로 연결 또는 분리하고, 드럼 용기(10)의 배출구(13)를 밀폐하기 위한 캡(15)을 자동으로 개폐할 수 있다. 이러한 드럼 용기용 유체 라인 연결장치(100)를 이용하면 작업자가 드럼 용기(10)에 저장된 액체에 노출되는 안전 사고의 위험 없이 드럼 용기(10)에 대한 유체 배출 작업을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있다.

드럼 용기(10)는 액체가 저장된 내부로 연장된 딥 튜브(11)를 갖는다. 딥 튜브(11)의 상단에는 커플러(106)가 결합될 수 있도록 드럼 용기(10)의 상면으로부터 외부로 노출되는 헤드부(12)가 구비된다. 헤드부(12)의 중앙에는 액체의 배출을 위한 배출구(13)가 마련된다. 드럼 용기(10)의 배출구(13)는 드럼 용기(10)에 회전식 구조로 결합되는 캡(15)에 의해 밀폐된다. 캡(15)은 캡 바디(16)와, 캡 바디(16)의 외주면에 외측으로 돌출 구비되는 복수의 리브(17)를 갖는다. 리브(17)는 캡 바디(16)의 외측 둘레를 따라 일정한 간격으로 이격 배치된다.

촬영유닛(103)은 받침대(101) 위에 놓이는 드럼 용기(10)의 상측에 설치되어 받침대(101)에 놓인 드럼 용기(10)의 상면을 촬영하고 그 영상을 제어기(199)에 제공한다. 촬영유닛(103)은 드럼 용기(10)를 촬영하기 위한 카메라(104)를 갖는다. 촬영유닛(103)이 제어기(199)에 영상을 전송하면 제어기(199)는 영상으로부터 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)의 위치나, 드럼 용기(10)의 배출구(13) 위치에 대한 좌표를 찾을 수 있다. 촬영유닛(103)은 캡 개폐유닛(110)을 이송하기 위한 이송유닛(195)에 의해 이송될 수 있도록 설치될 수 있다.

커플러 유닛(105)은 받침대(101) 위에 놓이는 드럼 용기(10) 쪽으로 하강할 수 있도록 받침대(101)의 상측에 승강 가능하게 설치된다. 커플러 유닛(105)은 드럼 용기(10)의 내부에 수용된 액체를 배출하기 위해 유체 라인(20)이 연결되어 드럼 용기(10)의 배출구(13)에 삽입되는 커플러(106)를 갖는다. 유체 라인(20)에는 펌프(30)가 연결된다. 드럼 용기(10)의 배출구(13)가 개방된 상태에서 커플러(106)를 딥 튜브(11)의 헤드부(12)에 결합하고 유체 라인(20)에 연결된 펌프(30)를 작동시키면 드럼 용기(10)에 저장된 액체를 커플러(106) 및 유체 라인(20)을 통해 외부로 배출시킬 수 있다.

커플러 유닛(105)은 커플러 유닛 승강기구(107)에 의해 승강할 수 있다. 또한 커플러 유닛(105)은 캡 개폐유닛(110)을 이송하기 위한 이송유닛(195)에 의해 수평 이송될 수 있다. 커플러 유닛(105)은 이송유닛(195) 및 커플러 유닛 승강기구(107)에 의해 움직임으로써 받침대(101) 위에 놓인 드럼 용기(10)의 배출구(13)를 찾아 배출구(13)에 연결될 수 있다. 커플러 유닛(105)은 드럼 용기(10)의 배출구(13)에 삽입될 수 있는 다양한 구조의 커플러(106)를 갖는 다양한 구조를 취할 수 있다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 캡 개폐유닛(110)은 승강 프레임(111)과, 승강 프레임(111)에 설치되는 회전기구(113)와, 회전기구(113)에 의해 회전할 수 있도록 승강 프레임(111)에 설치되는 축 가이드(120)와, 축 가이드(120)에 결합되는 작동축(122)과, 드럼 용기(10)의 캡(15)을 회전시킬 수 있도록 작동축(122)과 연결되는 캡 홀더(168)를 포함한다. 이러한 캡 개폐유닛(110)은 그 승강 프레임(111)이 이송유닛(195)의 승강기구(196)에 결합되어 이송유닛(195)에 의해 움직이면서 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)을 자동으로 드럼 용기(10)로부터 분리하거나, 캡(15)을 자동으로 드럼 용기(10)에 결합할 수 있다.

회전기구(113)는 캡 홀더(168)를 회전시키기 위한 회전력을 발생하는 것으로, 승강 프레임(111)에 고정되는 모터(114)와, 모터(114)에 연결되어 회전하는 구동 풀리(115)와, 구동 풀리(115)와 연결되는 종동 풀리(116)와, 구동 풀리(115)와 종동 풀리(116)를 연결하는 구동 벨트(117)를 포함한다. 종동 풀리(116)는 풀리 연결부재(118)와 결합되어 승강 프레임(111)에 회전 가능하게 지지된다. 풀리 연결부재(118)는 축 가이드(120)와 결합되어 승강 프레임(111)에 설치되는 베어링(119)에 회전 가능하게 지지된다. 풀리 연결부재(118)는 회전기구(113)에 의해 축 가이드(120)와 함께 승강 프레임(111)에 대해 회전한다.

회전기구(113)는 제어기(199)에 의해 그 동작이 제어된다. 드럼 용기(10)로부터 캡(15)을 분리하는 경우, 제어기(199)는 모터(114)를 정해진 회전수로 작동시켜(예컨대, 정회전) 캡 홀더(168)가 캡(15)을 회전시켜 열도록 한다. 또한, 캡(15)을 드럼 용기(10)에 결합하는 경우, 제어기(199)는 모터(114)를 정해진 회전수로 작동시켜(예컨대, 역회전) 캡 홀더(168)가 캡(15)을 회전시켜 닫도록 한다.

물론, 회전기구(113)는 도시된 것과 같은 벨트-풀리 구조 이외에, 캡 홀더(168)에 회전력을 제공할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 회전기구(113)와 축 가이드(120)의 연결 구조도 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 또한 제어기(199)의 회전기구(113)에 대한 제어 방법도 다양하게 설정될 수 있다.

축 가이드(120)는 풀리 연결부재(118)를 통해 승강 프레임(111)에 회전 가능하게 지지되어 작동축(122)에 회전력을 전달한다. 축 가이드(120)는 작동축(122)이 끼움 결합될 수 있도록 중앙에 관통구멍이 형성된 중공 구조로 이루어진다. 축 가이드(120)는 작동축(122)을 상하 슬라이딩되도록 지지하면서 작동축(122)과 함께 회전할 수 있도록 작동축(122)과 결합된다. 즉, 작동축(122)은 축 가이드(120)에 대해 회전방향으로는 슬립이 억제되지만, 축 가이드(120)에 대해 축방향으로는 슬립되어 상하 이동할 수 있다. 이를 위해, 작동축(122)의 축 가이드(120)에 삽입되는 부분은 길이 방향의 요철(미도시)이 형성된 스플라인축 구조로 이루어지고, 축 가이드(120)의 내부면에는 작동축(122)의 길이 방향 요철에 대응하는 길이 방향 요철(미도시)이 마련된다. 물론, 축 가이드(120)와 작동축(122)은 이들 사이에 회전방향으로는 슬립이 억제되고 길이 방향으로는 슬립될 수 있는 다양한 다른 결합 구조를 취할 수 있다.

작동축(122)은 축 가이드(120)와 결합되어 회전기구(113)에 의해 축 가이드(120)와 함께 승강 프레임(111)에 대해 회전한다. 작동축(122)은 축 가이드(120)에 결합되는 스플라인축(123)과, 스플라인축(123)의 하단에 연결되는 연결축(124)과, 스플라인축(123)과 연결축(124) 사이에서 이들을 결합시키는 축 결합기구(126)를 포함한다. 스플라인축(123)은 그 상단부가 축 가이드(120)의 상측으로 돌출되도록 축 가이드(120)에 결합된다. 연결축(124)은 축 결합기구(126)를 통해 스플라인축(123)의 하단에 결합되어 하측에 배치되는 캡 홀더(168)에 연결되도록 하측으로 길게 연장된다. 축 결합기구(126)는 스플라인축(123)의 하단부와 연결축(124)의 상단부에 구비되는 헤드부(125)를 결합시킨다. 축 결합기구(126)의 구체적인 구조는 도시된 것 이외의 구조로 다양하게 변경될 수 있다. 또한 작동축(122)은 도시된 것과 같이 두 개의 축(123)(124)이 축 결합기구(126)에 의해 결합되는 구조 이외에 하나의 축으로 이루어지는 구조 등 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

작동축(122)은 승강 프레임(111)의 하측에 승강 프레임(111)에 지지되도록 설치되는 중간 지지대(128)와 상하 이동부재(132) 등을 통과하여 캡 홀더(168)를 지지하는 틸팅 프레임(140) 쪽으로 연장된다. 틸팅 프레임(140)에는 캡 홀더(168)와 결합된 캡 홀더 연결부재(148)가 회전 가능하게 결합되며, 작동축(122)은 조인트 기구(156)를 통해 캡 홀더 연결부재(148)와 연결된다.

중간 지지대(128)는 중앙에 작동축(122)이 통과할 수 있는 관통구멍이 형성된 디스크 형상으로 이루어지고, 복수의 지지 바(129)를 통해 승강 프레임(111)에 결합된다. 상하 이동부재(132)는 완충기구(134)를 통해 중간 지지대(128)에 연결되어 중간 지지대(128)의 하측에 배치된다. 상하 이동부재(132) 역시 중앙에 작동축(122)이 통과할 수 있는 관통구멍이 형성된 디스크 형상으로 이루어진다.

완충기구(134)는 중간 지지대(128)와 상하 이동부재(132) 사이에 배치되어 이들을 연결함으로써 캡 홀더(168)가 드럼 용기(10) 쪽으로 하강할 때 드럼 용기(10)로부터의 반력에 의한 충격을 완화시켜준다. 완충기구(134)는 중간 지지대(128)와 상하 이동부재(132)를 연결하는 가이드 바(135)와, 가이드 바(135)에 결합되는 완충 스프링(136)을 포함한다. 중간 지지대(128)와 상하 이동부재(132) 중 적어도 어느 하나는 가이드 바(135)에 대해 슬라이드 이동할 수 있도록 가이드 바(135)와 결합된다. 완충 스프링(136)은 중간 지지대(128)와 상하 이동부재(132)에 대해 상호 멀어지는 방향으로 탄성력을 가한다.

따라서, 상하 이동부재(132)는 승강 프레임(111)에 탄력적으로 지지되어 승강 프레임(111)에 대해 상하 이동할 수 있다. 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)을 열기 위해 캡 홀더(168)가 하강하여 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)에 접촉할 때 캡 홀더(168)에 가해지는 충격이 완충기구(134)에 의해 완화될 수 있다. 또한 드럼 용기(10)에 캡(15)을 결합하기 위해 캡 홀더(168)가 캡(15)을 픽업한 상태에서 하강하여 캡(15)을 드럼 용기(10)에 접촉시킬 때 캡 홀더(168)에 가해지는 충격이 완충기구(134)에 의해 완화될 수 있다.

물론, 완충기구(134)의 구체적인 구조나 설치 개수, 설치 구조 등은 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 완충기구(134)는 승강 프레임(111)과 캡 홀더(168)이에 배치되어 캡 홀더(168)에 대해 작동축(122)의 연장 방향으로 가해지는 충격을 완화시킬 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

상하 이동부재(132)는 복수의 탄력성 연결부재(138)를 통해 틸팅 프레임(140)과 연결된다. 탄력성 연결부재(138)는 고무나 실리콘 등 압축력을 받으면 탄성 변형할 수 있는 소재로 이루어진다. 복수의 탄력성 연결부재(138)는 압축력을 받을 때 탄성 변형함으로써 상하 이동부재(132)에 대한 틸팅 프레임(140)의 기울기가 조절될 수 있도록 해준다.

예컨대, 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)을 열기 위해 캡 홀더(168)가 하강하여 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)에 접촉하는 경우, 작동축(122)과 드럼 용기(10)의 캡(15)이 일직선 상에 놓여 있지 않으면 틸팅 프레임(140)이 복수의 탄력성 연결부재(138) 중 적어도 일부를 탄성 변형시키면서 상하 이동부재(132)에 대해 기울어지게 된다. 이때, 틸팅 프레임(140)에 지지된 캡 홀더(168)는 조인트 기구(156)와 캡 홀더 연결부재(148)를 통해 작동축(122)과 연결된 상태에서 작동축(122)에 대해 기울어져 캡(15)에 원활하게 결합될 수 있다.

또한 드럼 용기(10)에 캡(15)을 결합하기 위해 캡 홀더(168)가 캡(15)을 픽업한 상태에서 하강하여 캡(15)을 드럼 용기(10)에 접촉시키는 경우, 캡(15)과 드럼 용기(10)의 딥 튜브(11)가 일직선 상에 놓여 있지 않으면 틸팅 프레임(140)이 복수의 탄력성 연결부재(138) 중 적어도 일부를 탄성 변형시키면서 상하 이동부재(132)에 대해 기울어지게 된다. 이때, 틸팅 프레임(140)에 지지된 캡 홀더(168)는 조인트 기구(156)와 캡 홀더 연결부재(148)를 통해 작동축(122)과 연결된 상태로 작동축(122)에 대해 기울어져 캡(15)을 원활하게 딥 튜브(11)의 헤드부(12)에 결합할 수 있다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 틸팅 프레임(140)은 탄력성 연결부재(138)의 하단에 결합되는 연결 프레임(141)과, 연결 프레임(141)의 하부에 결합되는 캡 홀더 지지 프레임(142)과, 연결 프레임(141)과 캡 홀더 지지 프레임(142)을 상호 분리 가능하게 결합시키는 결합기구(143)를 포함한다. 캡 홀더 지지 프레임(142)에는 작동축(122)과 캡 홀더(168)를 연결하는 캡 홀더 연결부재(148)와 캡 홀더(168)를 지지하는 캡 홀더 지지체(152)가 회전 가능하게 결합된다. 캡 홀더 연결부재(148)는 캡 홀더 지지 프레임(142)의 내측에 설치되는 베어링(149)(150)에 의해 캡 홀더 연결부재(148)에 회전 가능하게 지지된다. 캡 홀더 지지체(152)는 캡 홀더 지지 프레임(142)의 내측에 설치되는 베어링(154)에 의해 캡 홀더 연결부재(148)에 회전 가능하게 지지된다. 작동축(122)은 조인트 기구(156)를 통해 캡 홀더 연결부재(148)와 연결되고, 작동축(122)의 회전력은 조인트 기구(156) 및 캡 홀더 연결부재(148)를 통해 캡 홀더(168)에 전달된다. 캡 홀더 지지체(152)는 캡 홀더(168)에 삽입 결합되는 복수의 결합 리브(153)를 갖는다. 복수의 결합 리브(153)는 캡 홀더(168)의 가장자리 둘레에 일정한 간격으로 결합된다. 회전기구(113)가 작동하여 캡 홀더(168)가 회전할 때 캡 홀더 지지체(152)는 캡 홀더(168)와 함께 회전하면서 캡 홀더(168)가 흔들리지 않고 안정적으로 회전할 수 있도록 캡 홀더(168)를 지지한다.

틸팅 프레임(140)의 연결 프레임(141)과 캡 홀더 지지 프레임(142)은 결합기구(143)를 통해 상호 분리 가능하게 결합된다. 결합기구(143)는 연결 프레임(141)에 설치되는 복수의 매미고리(144)와, 복수의 매미고리(144)에 대응하여 캡 홀더 지지 프레임(142)에 결합되는 복수의 걸쇠(145)를 포함한다. 복수의 매미고리(144)가 복수의 걸쇠(145)에 걸리거나 걸림 해제됨으로써 연결 프레임(141)과 캡 홀더 지지 프레임(142)은 상호 결합되거나 분리될 수 있다.

이렇게 연결 프레임(141)과 캡 홀더 지지 프레임(142)을 탈착식 구조로 하면, 드럼 용기(10)에 구비되는 캡(15)의 종류나 크기 등에 따라 캡 홀더(168)를 다른 구조의 것으로 편리하게 교체하여 사용할 수 있다. 또한 캡 홀더(168)가 파손되거나 원활하게 작용하지 못하는 경우 캡 홀더(168)를 신속하게 다른 것으로 교환할 수 있어 작업 효율이 떨어지는 것을 막을 수 있다.

물론, 결합기구(143)의 구조는 도시된 구조 이외의 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 연결 프레임(141)과 캡 홀더 지지 프레임(142)의 안정적인 결합을 위해 결합기구(143) 이외에 연결 프레임(141) 및/또는 캡 홀더 지지 프레임(142)에는 볼트 등 별도의 고정기구가 더 구비될 수도 있다.

도 7 내지 도 9를 참조하면, 조인트 기구(156)는 작동축(122)의 하단에 구비되는 제 1 조인트부재(157)와, 캡 홀더 연결부재(148)의 상단에 구비되는 제 2 조인트부재(158)를 포함한다. 이러한 조인트 기구(156)는 제 1 조인트 부재(157)와 제 2 조인트 부재(158)가 상호 분리될 수 있는 구조를 갖는다. 제 1 조인트 부재(157)는 볼록 구면(160)이 마련된 구면 스터드(159)를 갖고, 제 2 조인트 부재(158)는 구면 스터드(159)가 부분적으로 삽입되는 소켓홈(162)이 형성된 소켓(161)을 갖는다. 소켓홈(162)의 둘레에는 구면 스터드(159)의 볼록 구면(160)과 슬립될 수 있게 접촉하는 오목 구면(163)이 마련된다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 제 1 조인트 부재(157)의 볼록 구면(160)과 제 2 조인트 부재(158)의 오목 구면(163)에 접한 상태에서 오목 구면(163)이 볼록 구면(160)에 대해 슬립됨으로써 제 2 조인트 부재(158)는 제 1 조인트 부재(157)에 대해 틸팅될 수 있다.

또한 제 1 조인트 부재(157)의 측부에는 한 쌍의 결합홈(164)이 마련되고, 제 2 조인트 부재(158)의 소켓(161) 내측에는 한 쌍의 결합홈(164)에 대응하는 한 쌍의 결합돌기(165)가 서로 마주하도록 구비된다. 제 1 조인트 부재(157)와 제 2 조인트 부재(158)가 결합될 때 제 2 조인트 부재(158)의 결합돌기(165)가 제 1 조인트 부재(157)의 결합홈(164)에 삽입됨으로써 제 2 조인트 부재(158)는 제 1 조인트 부재(157)에 대해 회전 방향으로의 슬립이 억제된다. 따라서, 제 2 조인트 부재(158)는 제 1 조인트 부재(157)에 대해 기울어지더라도 제 1 조인트 부재(157)와 연결된 상태를 유지하여 제 1 조인트 부재(157)와 함께 회전할 수 있다.

이러한 조인트 기구(156)에 의해 캡 홀더(168)와 결합된 캡 홀더 연결부재(148)는 작동축(122)에 틸팅 가능하게 연결되며, 캡 홀더(168)는 작동축(122)에 대해 기울어질 수 있다. 따라서, 캡 홀더(168)가 하강하여 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)에 접촉할 때 작동축(122)과 캡(15)이 일직선 상에 놓여 있지 않으면, 캡 홀더(168)가 작동축(122)에 대해 기울어지면서 캡(15)에 결합된다. 그리고 캡 홀더(168)는 작동축(122)에 대해 기울어진 상태로 작동축(122)의 회전력을 전달받아 회전하여 캡(15)을 드럼 용기(10)로부터 안정적으로 분리할 수 있다. 또한 캡 홀더(168)가 캡(15)을 픽업한 상태에서 하강하여 캡(15)을 드럼 용기(10)에 접촉시킬 때 캡(15)과 드럼 용기(10)의 딥 튜브(11)가 일직선 상에 놓여 있지 않으면, 캡 홀더(168)가 작동축(122)에 대해 기울어지면서 캡(15)을 딥 튜브(11)의 헤드부(12)에 결합시킨다. 그리고 캡 홀더(168)는 작동축(122)에 대해 기울어진 상태로 작동축(122)의 회전력을 전달받아 회전하여 캡(15)을 드럼 용기(10)에 안정적으로 결합할 수 있다.

조인트 기구(156)의 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 조인트 기구는 작동축(122)과 캡 홀더(168) 사이에 설치되어 캡 홀더(168)를 작동축(122)에 틸팅 가능하게 연결하는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

도 4 내지 도 7과, 도 9 및 도 10을 참조하면, 캡 홀더(168)는 캡(15)에 분리 가능하게 결합될 수 있도록 캡 홀더 연결부재(148)에 결합된다. 캡 홀더(168)는 캡 홀더 연결부재(148)에 결합되는 회전체(169)와, 캡(15)을 파지할 수 있도록 회전체(169)의 가장자리에 하측으로 돌출되도록 구비되는 복수의 캡 그리퍼(171)(180)를 포함한다. 회전체(169)의 가장자리에는 상측으로 개방된 복수의 끼움홈(170)이 일정한 간격으로 이격되어 형성된다. 이들 복수의 끼움홈(170)에는 캡 홀더 지지체(152)의 복수의 결합 리브(153)가 끼움 결합된다. 복수의 캡 그리퍼(171)(180) 중에서 일부는 회전체(169)에 고정형으로 설치되고, 다른 일부는 회전체(169)에 피봇 결합된다.

회전체(169)에 고정형으로 설치되는 캡 그리퍼(171)는 캡(15)의 리브(17)가 끼움 결합되는 리브 삽입홈(172)을 갖는다. 그리고 캡 그리퍼(171)에는 리브 삽입홈(172)을 사이에 두고 한 쌍의 설치홈(173)이 서로 마주하도록 마련된다. 또한 캡 그리퍼(171)의 외면에는 걸림홈(174)이 형성된다.

캡 그리퍼(171)의 한 쌍의 설치홈(173)에는 볼 플런저(176)가 설치된다. 볼 플런저(176)는 설치홈(173)에 결합되는 플런저 바디(177)와, 리브 삽입홈(172) 측으로 돌출되도록 플런저 바디(177)에 이동 가능하게 결합되는 가압 볼(178)과, 플런저 바디(177) 내측에 설치되어 가압 볼(178)에 대해 리브 삽입홈(172) 측으로 돌출되는 방향으로 탄성력을 가하는 스프링(미도시)을 포함한다. 이러한 볼 플런저(176)는 그 가압 볼(178)이 리브 삽입홈(172)에 삽입되는 캡(15)의 리브(17)에 밀착됨으로써 캡(15)의 리브(17)가 캡 그리퍼(171)의 리브 삽입홈(172)에 삽입된 상태를 유지하도록 한다. 이러한 볼 플런저(176)의 작용으로 캡 그리퍼(171)는 캡(15)을 파지할 수 있다. 캡 그리퍼(171)는 캡(15)을 드럼 용기(10)에 결합한 후에는 캡(15)으로부터 분리될 수 있다.

회전체(169)에 피봇 결합되는 복수의 캡 그리퍼(180)는 회전체(169)의 가장자리에 캡 그리퍼들(171) 사이사이에 구비되는 복수의 피봇 핀(181)에 회전 가능하게 결합된다. 피봇 핀(181)은 캡 홀더(168)의 상하 이동 방향에 대해 수직으로 배치된다. 캡 그리퍼(180)는 피봇 핀(181)이 삽입되는 핀 홀(182)과, 캡(15)의 리브(17)가 끼움 결합되는 리브 삽입홈(183)을 갖는다. 캡 그리퍼(180)의 하단에는 캡(15)의 가장자리를 떠받칠 수 있도록 내측으로 돌출되는 후크(184)가 구비된다. 캡 그리퍼(180)의 외면에는 걸림홈(185)이 형성된다. 걸림홈(185)에는 탄성 가압부재(186)가 결합된다. 탄성 가압부재(186)는 링 구조로 이루어져 캡 그리퍼(171)의 걸림홈(174) 및 캡 그리퍼(180)의 걸림홈(185)에 삽입된다. 탄성 가압부재(186)는 고무 등 탄성력이 있는 소재로 이루어져 캡 그리퍼(180)에 대해 오므라드는 방향, 즉, 캡(15)의 가장자리에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가한다.

도 10에 나타낸 것과 같이, 복수의 캡 그리퍼(180)는 복수의 피봇 핀(181) 각각에 대해 일측 방향으로 회전하여 벌어졌다가 탄성 가압부재(186)에 의해 오므라들어 캡(15)의 가장자리에 밀착됨과 동시에 그 후크(184)로 캡(15)의 가장자리 하단을 떠받침으로써 캡(15)을 파지하게 된다. 그리고 캡(15)을 드럼 용기(10)에 결합한 후에는 탄성 가압부재(186)를 탄성 변형시키면서 피봇 핀(181)에 대해 회전하여 벌어짐으로써 캡(15)으로부터 분리될 수 있다.

이러한 캡 홀더(168)의 구체적인 구조는 도시된 것으로 한정되지 않고 다양하게 변경될 수 있다. 즉, 캡 홀더(168)는 도시된 것과 같이 복수의 고정형 캡 그리퍼(171)와 회전형 캡 그리퍼(180)가 회전체(169)의 가장자리를 따라 교번적으로 배치되는 구조 이외에, 캡(15)에 분리 가능하게 결합되어 캡(15)을 픽업할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

이 밖에, 드럼 용기용 캡 개폐유닛(110)은 작동축(122)의 회전 토크를 측정하기 위한 토크 측정기(188)와, 캡 홀더(168)가 드럼 용기(10) 쪽으로 하강할 때 드럼 용기(10) 상에 캡(15)의 존재 여부를 판단하기 위한 감지센서(192)를 포함한다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 토크 측정기(188)는 중간 지지대(128) 위에 결합되어 승강 프레임(111)에 지지되며, 리니어 클램프(189)와 측정센서(190)를 포함한다. 리니어 클램프(189)는 작동축(122)의 연결축(124)을 사이에 두고 상호 마주하는 한 쌍의 접촉돌기(미도시)를 갖는다. 작동축(122)에 대한 토크 측정시, 리니어 클램프(189)가 한 쌍의 접촉돌기를 연결축(124) 쪽으로 전진시켜 연결축(124)에 밀착시킨다. 그리고 이 상태에서 작동축(122)을 회전시키면서 측정센서(190)로 작동축(122)의 토크를 측정할 수 있다. 이러한 토크 측정기(188)는 캡(15)으로 드럼 용기(10)의 배출구(13)를 밀폐하는 과정에서 캡(15)을 일정 크기 이상의 결합력으로 드럼 용기(10)에 결합하는데 이용될 수 있다.

예컨대, 캡(15)을 드럼 용기(10)에 결합한 후, 캡 홀더(168)를 캡(15)에 결합한 상태에서 작동축(122)을 더 회전시키면서 토크 측정기(188)로 작동축(122)의 토크를 측정할 수 있다. 그리고 작동축(122)의 토크가 일정 크기가 될 때까지 작동축(122)을 더 회전시킴으로써 캡(15)을 정해진 크기의 토크로 드럼 용기(10)에 결합할 수 있다. 드럼 용기(10)에 결합되는 캡(15)이 운반이나 보관 중에 드럼 용기(10)로부터 분리되면 안전 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 캡(15)은 일정 크기 이상의 토크로 드럼 용기(10)에 결합되어야 하며, 토크 측정기(188)를 이용함으로써 캡(15)을 일정 크기 이상의 토크로 드럼 용기(10)에 겹합할 수 있다.

토크 측정기(188)는 도시된 구조 이외에 작동축(122)의 토크를 측정할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 그리고 토크 측정기(188)의 설치 위치도 도시된 것과 같이 중간 지지대(128) 상으로 한정되지 않고, 작동축(122)의 연결축(124) 또는 연결축(124) 이외의 부분에 접할 수 있도록 다양하게 변경될 수 있다

도 5 내지 도 7을 참조하면, 감지센서(192)는 작동축(122)의 상승 동작을 감지할 수 있도록 승강 프레임(111) 상에 설치된다. 감지센서(192)는 캡 홀더(168)가 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)에 접하여 작동축(122)과 함께 승강 프레임(111)에 대해 상승할 때, 작동축(122)의 상승 동작을 감지함으로써 드럼 용기(10) 상에서 캡(15)의 존재 여부를 판단하게 된다. 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)을 드럼 용기(10)로부터 분리하는 경우, 캡 홀더(168)는 이송유닛(195)에 의해 정해진 거리만큼 하강함으로써 드럼 용기(10)의 캡(15)에 결합된 후 회전기구(113)에 의해 회전한다. 만약, 캡(15)이 분리된 드럼 용기(10)가 드럼 용기용 캡 개폐유닛(110)의 하측으로 이송된다면, 캡 홀더(168)를 회전시키는 동작은 불필요하다. 따라서, 회전기구(113)를 작동시키기 전에 드럼 용기(10) 상에서 캡(15)의 존재 여부를 판단하는 단계를 먼저 수행하면 회전기구(113)를 불필요하게 작동시키는 문제를 피할 수 있다.

통상적으로, 캡(15)은 드럼 용기(10)의 상면으로부터 상측으로 돌출되므로, 캡 홀더(168)를 캡(15) 쪽으로 하강시켜 캡(15)에 접촉시킬 때, 캡 홀더(168)는 작동축(122)과 함께 승강 프레임(111)에 대해 상승하게 된다. 따라서, 캡 홀더(168)를 드럼 용기(10) 쪽으로 하강시킬 때 작동축(122)의 상단보다 상측에 위치하는 감지센서(192)가 작동축(122)의 상승을 감지하면 캡 홀더(168)가 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)에 접촉했다고 판단할 수 있다. 반면, 캡 홀더(168)를 드럼 용기(10) 쪽으로 일정 거리 하강시켰음에도 감지센서(192)가 작동축(122)의 상승을 감지하지 못한다면 드럼 용기(10)에서 캡(15)이 분리된 상태라고 판단할 수 있다.

감지센서(192)로는 발광부와 수광부가 상호 마주하도록 배치되는 광센서가 이용될 수 있다. 이러한 광센서 구조의 감지센서(192)를 이용하기 위해 작동축(122)에는 감지봉(193)이 설치된다. 감지봉(193)은 작동축(122)을 상하로 관통하도록 작동축(122)에 결합되어 작동축(122)이 승강할 때 작동축(122)과 함께 승강하고, 또한 작동축(122)에 대해 슬라이딩되어 작동축(122)과 별도로 승강할 수 있다. 감지봉(193)의 상단은 작동축(122)의 상단으로부터 상측으로 돌출되고, 감지봉(193)의 하단은 캡 홀더 연결부재(148)를 관통하여 캡 홀더(168)의 내측에 하측으로 돌출된다. 감지봉(193)의 상단에는 감지봉 고정부재(194)가 결합되어 감지봉(193)이 작동축(122)을 통과하여 하측으로 이탈하는 것을 방지한다. 감지봉 고정부재(194)는 감지봉(193)과 함께 움직여 작동축(122)에 대해 승강할 수 있다.

캡 홀더(168)가 캡(15) 쪽으로 하강할 때 감지봉(193)은 캡 홀더(168)보다 먼저 캡(15)의 상면에 접하여 작동축(122)에 대해 상승한다. 이때 감지봉(193)의 상단이 감지센서(192)의 발광부와 수광부 사이로 진입하여 감지센서(192)가 감지 신호를 발생함으로써 드럼 용기(10)에 캡(15)이 결합되어 있음을 확인할 수 있다.

물론, 감지센서(192)는 도시된 것과 같은 광센서 구조 이외에, 승강 프레임(111) 또는 다른 위치에 설치되어 감지봉(193)이나 작동축(122) 또는 캡 홀더(168) 등 작동축(122)과 함께 승강 프레임(111)에 대해 승강할 수 있는 구성요소의 상승 동작을 감지할 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다.

이러한 드럼 용기용 캡 개폐유닛(110)은 이송유닛(195)에 의해 움직인다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 이송유닛(195)은 베이스 프레임(102)에 설치되어 드럼 용기용 캡 개폐유닛(110)을 승강 및 수평 이송한다. 이송유닛(195)은 승강기구(196)와 제 1 수평이송기구(197) 및 제 2 수평이송기구(198)를 포함한다. 승강기구(196)는 캡 개폐유닛(110)의 승강 프레임(111)에 결합되어 승강 프레임(111)을 승강시킨다. 제 1 수평이송기구(197)는 승강기구(196)를 지지하여 승강기구(196)를 제 1 방향(X축 방향)으로 수평 이송하다. 제 2 수평이송기구(198)는 베이스 프레임(102)에 지지되어 제 1 수평이송기구(197)를 제 2 방향(Y축 방향)으로 수평 이송한다. 이러한 이송유닛(195)은 모터를 이용하는 구조나 실린더를 이용하는 구조 등 다양한 구조의 것이 이용될 수 있다.

이하에서는, 상술한 것과 같은 드럼 용기용 캡 개폐유닛(110)을 이용한 드럼 용기용 캡(15)의 개폐 과정 및 드럼 용기용 유체 라인 연결장치(100)의 작용에 대하여 설명한다.

먼저, 작업 대상 드럼 용기(10)가 받침대(101)에 로딩되면 촬영유닛(103)이 드럼 용기(10)의 상면을 촬영하여 그 영상을 제어기(199)에 제공한다. 제어기(199)는 드럼 용기(10) 상에서 캡(15)의 위치에 대한 좌표를 계산한다. 캡(15)의 위치를 검출한 후, 제어기(199)는 이송유닛(195)을 제어하여 캡 개폐유닛(110)을 드럼 용기(10)의 캡(15) 상측으로 이송한 후, 캡(15) 쪽으로 하강시킨다. 이때, 상술한 것과 같이, 감지센서(192)를 이용하여 드럼 용기(10) 상에서 캡(15)의 유무를 확인한다.

드럼 용기(10)에 캡(15)이 결합되어 있는 경우, 캡 홀더(168)가 캡(15)에 분리 가능하게 결합된다. 캡 홀더(168)가 캡(15)에 접할 때의 충격은 완충기구(134)와 탄력성 연결부재(138)에 의해 완충된다. 작동축(122)이 캡(15)과 일직선 상에 놓여있지 않고 편심되어 있는 경우, 앞서 설명한 것과 같이 탄력성 연결부재(138)와 조인트 기구(156), 틸팅 프레임(140) 등의 작용으로 캡 홀더(168)가 작동축(122)에 대해 기울어지면서 캡(15)에 안정적으로 결합될 수 있다.

캡 홀더(168)가 캡(15)에 접할 때, 캡(15)의 복수의 리브(17)가 캡 홀더(168)의 복수의 캡 그리퍼(171)(180)의 리브 삽입홈(172)(183)에 삽입된다. 이때, 복수의 볼 플런저(176)가 캡(15)의 리브(17)에 밀착되고, 캡 그리퍼(180)의 후크(184)가 캡(15)의 가장자리 하단을 떠받침과 동시에 탄성 가압부재(186)가 캡 그리퍼(180)를 캡(15)의 가장자리에 밀착시킴으로써 캡 홀더(168)는 캡(15)을 안정적으로 파지할 수 있다. 만약, 캡(15)의 리브들(17)과 캡 홀더(168)의 리브 삽입홈들(172)(183)의 위치가 맞지 않는다면 캡 홀더(168)를 회전시키는 과정에서 캡(15)의 리브들(17)이 캡 홀더(168)의 리브 삽입홈들(172)(183)에 삽입될 수 있다. 캡 홀더(168)는 캡(15)에 접할 때 완충기구(134) 및 탄력성 연결부재(138)에 의해 하측으로 탄성력을 받게 된다. 따라서, 캡(15)의 리브들(17)과 캡 홀더(168)의 리브 삽입홈들(172)(183)의 위치가 맞지 않더라도 캡 홀더(168)를 회전시키면, 캡 홀더(168)의 리브 삽입홈(172)(183)이 캡(15)의 리브(17)에 대응하는 위치에 도달할 때 캡 홀더(168)가 하강하면서 리브 삽입홈(172)(183)에 캡(15)의 리브(17)가 삽입된다.

캡 홀더(168)가 캡(15)에 결합된 후, 회전기구(113)가 작동하여 캡 홀더(168)를 회전시킨다. 앞서 설명한 것과 같이, 회전기구(113)의 회전력은 축 가이드(120)와, 작동축(122), 캡 홀더 연결부재(148) 등을 통해 캡 홀더(168)에 전달된다. 회전기구(113)의 작용으로 캡 홀더(168)가 캡(15)을 열림 방향으로 회전시킨다. 캡(15)이 열림 방향으로 회전할 때 캡(15)은 드럼 용기(10)의 상면으로부터 상승하게 되며, 이러한 캡(15)의 움직임에 맞춰 작동축(122)은 축 가이드(120)와 함께 회전하면서 축 가이드(120)에 대해 상측 방향으로 슬라이딩된다. 따라서, 캡 홀더(168)는 캡(15)을 열림 방향으로 회전시키면서 캡(15)과 함께 상측 방향으로 움직인다.

캡 홀더(168)가 회전기구(113)에 의해 일정 회전수만큼 회전하여 캡(15)을 연 후, 캡 홀더(168)는 승강기구(196)에 의해 상승하게 된다. 이때, 캡 홀더(168)는 캡(15)을 픽업하여 드럼 용기(10)로부터 분리한다.

캡 개폐유닛(110)이 캡(15)을 드럼 용기(10)로부터 분리하여 드럼 용기(10)의 배출구(13)를 개방한 후, 제어기(199)는 커플러 유닛(105)을 드럼 용기(10)의 배출구(13) 상측으로 이송한다. 그리고 커플러 유닛(105)을 드럼 용기(10) 쪽으로 하강시켜 커플러 유닛(105)의 커플러(106)를 드럼 용기(10)의 배출구(13)에 삽입한다. 이렇게 커플러 유닛(105)을 통해 유체 라인(20)을 드럼 용기(10)에 연결한 후, 유체 라인(20)에 연결된 펌프(30)를 작동시킴으로써 드럼 용기(10)에 저장된 액체를 유체 라인(20)을 통해 외부로 배출할 수 있다.

드럼 용기(10)에서 액체가 모두 배출되면, 제어기(199)는 커플러(106)를 드럼 용기(10)로부터 분리하고, 캡(15)을 픽업한 캡 개폐유닛(110)을 드럼 용기(10)의 배출구(13) 상측으로 이송한다. 그리고 캡 개폐유닛(110)을 드럼 용기(10) 쪽으로 하강시켜 캡(15)을 드럼 용기(10)의 배출구(13)에 삽입한 후, 캡(15)을 파지한 캡 홀더(168)를 닫힘 방향으로 회전시킨다.

캡(15)이 닫힘 방향으로 회전할 때 캡(15)은 그 일부가 배출구(13) 속으로 진입하게 되며, 이러한 캡(15)의 움직임에 맞춰 작동축(122)은 축 가이드(120)와 함께 회전하면서 축 가이드(120)에 대해 하측 방향으로 슬라이딩된다. 이때, 캡 홀더(168)는 캡(15)을 파지한 상태로 캡(15)과 함께 하측 방향으로 움직여 캡(15)을 안정적으로 닫을 수 있다.

캡 홀더(168)를 일정 회전수만큼 회전시켜 캡(15)을 드럼 용기(10)에 결합한 후, 토크 측정기(188)의 접촉돌기를 작동축에 밀착시키고 작동축(122)을 닫힘 방향으로 더 회전시킨다. 그리고 토크 측정기(188)로 작동축(122)의 토크를 측정하면서 작동축(122)의 토크가 일정 크기에 도달할 때까지 작동축(122)을 닫힘 방향으로 더 회전시킴으로써, 캡(15)을 일정 크기 이상의 토크로 드럼 용기(10)에 안정적으로 결합시킬 수 있다.

캡(15)을 드럼 용기(10)에 완전히 결합한 후, 캡 개폐유닛(110)을 상승시키면 캡 홀더(168)의 캡 그리퍼(180)가 탄성 가압부재(186)를 탄성 변형하면서 벌어지고, 캡(15)의 리브들(17)이 캡 홀더(168)의 리브 삽입홈들(172)(183)에서 벗어나면서 캡 홀더(168)가 캡(15)에서 분리된다.

상술한 것과 같이, 본 실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치(100)는 캡(15)에 분리 가능하게 결합되는 캡 홀더(168)를 회전기구(113)로 정방향 또는 역방향으로 회전시킴으로써, 드럼 용기(10)에 결합된 캡(15)을 자동으로 드럼 용기(10)로부터 분리할 수 있고, 캡(15)을 드럼 용기(10)의 배출구(13)에 자동으로 결합할 수 있다. 따라서, 작업자가 수작업으로 캡(15)을 개폐함으로써 발생할 수 있는 안전 사고의 위험을 크게 줄일 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 드럼 용기용 유체 라인 연결장치(100)는 자동으로 캡(15)을 개폐하고, 유체 라인(20)이 연결된 커플러(106)를 자동으로 드럼 용기(10)에 결합하거나 분리할 수 있다. 따라서, 드럼 용기(10)로부터 액체를 배출하는 작업을 작업자의 수작업 없이 모두 자동으로 신속하고 안전하게 수행할 수 있다.

이상 본 발명에 대하여 바람직한 예를 들어 설명하였으나 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 실시예로 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 도면에는 캡 개폐유닛(110)이 가장자리 둘레를 따라 복수의 리브(17)가 구비된 캡(15)을 자동으로 개폐하는 것으로 나타냈으나, 본 발명에 따른 캡 개폐유닛은 다양한 다른 구조의 캡을 개폐하는데 이용될 수 있다. 그리고 캡의 구조에 따라 캡을 픽업하는 캡 홀더의 구조도 다양하게 변경될 수 있다.

또한 도면에는 캡 홀더(168)가 복수의 결합 리브(153)를 구비하고 틸팅 프레임(140)에 회전 가능하게 결합되는 캡 홀더 지지체(152)에 지지되어 회전하는 것으로 나타냈으나, 캡 홀더 지지체는 생략될 수도 있다.

또한 도면에는 캡 홀더(168)의 탄성 가압부재(186)가 복수의 캡 그리퍼(180)에 대해 캡(15)의 가장자리에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하는 링 형상으로 이루어진 것으로 나타냈으나, 탄성 가압부재(186)가 그러한 구조로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 탄성 가압부재는 코일 스프링 등 스프링 구조로 이루어져 복수의 캡 그리퍼(180)에 각각 대응하도록 복수가 설치될 수도 있다.

또한 앞서서는 캡(15)을 개폐할 때 회전기구(113)가 캡 홀더(168)를 정해진 회전수만큼 회전시키는 것으로 나타냈으나, 캡(15) 개폐시 캡 홀더(168)의 회전 제어방법은 다양하게 변경될 수 있다. 예컨대, 캡 개폐시 센서나 토크 측정기를 이용하여 캡의 개폐 상태 등을 실시간으로 모니터링 하면서 캡 홀더의 동작을 제어할 수도 있다.

또한 도면에는 감지봉(193)이 작동축(122)에 대해 슬라이딩되어 작동축(122)과 별도로 승강할 수 있도록 작동축(122)에 결합되는 것으로 나타냈으나, 감지봉은 작동축에 대해 슬라이딩되지 않고 작동축과 함께 승강할 수 있도록 작동축에 결합될 수도 있다.

또한 도면에는 이송유닛(195)이 캡 개폐유닛(110)을 승강 및 2축 방향(X축 및 Y축)으로 수평 이송하는 구조인 것으로 나타냈으나, 이송유닛은 캡 개폐유닛(110)을 다양한 형태로 움직일 수 있는 다양한 다른 구조로 변경될 수 있다. 예컨대, 이송유닛은 캡 개폐유닛(110)을 상하 방향으로만 움직일 수 있는 구조를 취할 수 있다. 이 경우, 드럼 용기(10)가 놓이는 받침대(101)가 수평 이송되는 구조로 이루어질 수 있다. 다른 예로, 이송유닛은 캡 개폐유닛(110)을 자유롭게 이동시킬 수 있는 다관절 로봇 구조를 취할 수도 있다. 이러한 이송유닛의 구조는 촬영유닛(103)이나 커플러 유닛(105)에도 동일하게 적용될 수 있다.

10 : 드럼 용기 11 : 딥 튜브
13 : 배출구 15 : 캡
17 : 리브 20 : 유체 라인
30 : 펌프 100 : 드럼 용기용 유체 라인 연결장치
101 : 받침대 102 : 베이스 프레임
103 : 촬영유닛 105 : 커플러 유닛
106 : 커플러 107 : 커플러 유닛 승강기구
110 : 캡 개폐유닛 111 : 승강 프레임
113 : 회전기구 114 : 모터
115 : 구동 풀리 116 : 종동 풀리
117 ; 구동 벨트 118 : 풀리 연결부재
119, 149, 150, 154 : 베어링 120 : 축 가이드
122 : 작동축 123 : 스플라인축
124 : 연결축 126 : 축 결합기구
128 : 중간 지지대 129 : 지지 바
132 : 상하 이동부재 134 : 완충기구
138 : 탄력성 연결부재 140 : 틸팅 프레임
141 : 연결 프레임 142 : 캡 홀더 지지 프레임
143 : 결합기구 144 : 매미고리
145 : 걸쇠 148 : 캡 홀더 연결부재
152 : 캡 홀더 지지체 153 : 결합 리브
156 : 조인트 기구 157, 158 : 제 1, 2 조인트 부재
159 : 구면 스터드 160 : 볼록 구면
161 : 소켓 162 : 소켓홈
163 : 오목 구면 164 : 결합홈
165 : 결합돌기 168 : 캡 홀더
169 : 회전체 170 : 끼움홈
171, 180 : 캡 그리퍼 172, 183 : 리브 삽입홈
173 : 설치홈 174, 185 : 걸림홈
176 : 볼 플런저 177 : 플런저 바디
178 : 가압 볼 181 : 피봇 핀
184 : 후크 186 : 탄성 가압부재
188 : 토크 측정기 189 : 리니어 클램프
190 : 측정센서 192 : 감지센서
193 : 감지봉 195 : 이송유닛
196 : 승강기구 197, 198 : 제 1, 2 수평이송기구
199 : 제어기

Claims

드럼 용기에 회전식 구조로 결합되어 상기 드럼 용기의 배출구를 밀폐하는 캡을 개폐하기 위한 드럼 용기용 캡 개폐유닛에 있어서,
상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡을 픽업할 수 있도록 상기 캡에 탈착식으로 결합되는 캡 홀더;
상기 캡 홀더에 회전력을 전달하여 상기 캡 홀더가 상기 캡을 회전시켜 열거나 닫을 수 있도록 상기 캡 홀더와 연결되는 작동축;
상기 작동축과 연결되는 상기 캡 홀더의 틸팅 각도가 조절될 수 있도록 상기 작동축과 상기 캡 홀더 사이에 설치되어 상기 캡 홀더를 상기 작동축에 틸팅 가능하게 연결하는 조인트 기구;
상기 작동축을 상하 슬라이딩되도록 지지하면서 상기 작동축과 함께 회전할 수 있도록 상기 작동축과 결합되는 축 가이드;
상기 축 가이드를 하강시켜 상기 캡 홀더를 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 결합시킬 수 있도록 상기 축 가이드를 지지하는 승강 프레임; 및
상기 축 가이드와 연결되어 상기 축 가이드를 상기 승강 프레임에 대해 회전시킬 수 있도록 상기 승강 프레임에 설치되는 회전기구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 캡 홀더를 회전 가능하게 지지하는 틸팅 프레임; 및
상기 승강 프레임과 상기 틸팅 프레임을 연결하도록 상기 승강 프레임과 상기 틸팅 프레임 사이에 배치되어 압축력을 받으면 탄성 변형함으로써 상기 승강 프레임에 대한 상기 틸팅 프레임의 기울기를 변화시키는 탄력성 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 3 항에 있어서,
상기 캡 홀더와 결합되어 상기 캡 홀더와 함께 회전할 수 있도록 상기 틸팅 프레임에 회전 가능하게 결합되며, 상기 작동축에 대해 기울어질 수 있도록 상기 조인트 기구를 통해 상기 작동축과 연결되는 캡 홀더 연결부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 4 항에 있어서,
상기 틸팅 프레임은 상기 탄력성 연결부재가 고정되는 연결 프레임과, 상기 캡 홀더 연결부재를 회전 가능하게 지지하고 상기 연결 프레임과 탈착식으로 결합되는 캡 홀더 지지 프레임과, 상기 캡 홀더 지지 프레임을 상기 연결 프레임에 분리 가능하게 결합시키는 결합기구를 포함하고,
상기 조인트 기구는 상기 작동축의 하단에 구비되는 제 1 조인트부재와, 상기 제 1 조인트부재와 분리 가능하게 결합되어 상기 제 1 조인트부재에 대해 기울어질 수 있도록 상기 캡 홀더 연결부재의 상단에 구비되는 제 2 조인트부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 조인트부재와 상기 제 2 조인트부재 중 어느 하나는 볼록 구면을 갖는 구면 스터드를 구비하고, 나머지 다른 하나는 상기 볼록 구면과 슬립될 수 있게 접촉하는 오목 구면을 갖는 소켓을 구비하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 4 항에 있어서,
상기 캡 홀더는 상기 캡 홀더 연결부재가 중앙에 결합되고 그 가장자리에 상측으로 개방된 복수의 끼움홈이 형성된 회전체와, 상기 캡의 외주면에 접하여 상기 캡을 파지할 수 있도록 상기 회전체의 가장자리에 하측으로 돌출되도록 구비되는 복수의 캡 그리퍼를 구비하고,
상기 틸팅 프레임에 회전 가능하게 결합되고, 상기 캡 홀더의 복수의 끼움홈에 삽입되는 복수의 결합 리브를 구비하여 상기 복수의 결합 리브로 상기 캡 홀더를 지지하면서 상기 캡 홀더와 함께 회전하는 캡 홀더 지지체;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 캡은 캡 바디와, 상기 캡 바디의 외주면에 외측으로 돌출 구비되는 복수의 리브를 포함하고,
상기 캡 홀더는 상기 작동축으로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 상기 작동축과 연결되는 회전체와, 상기 캡을 파지할 수 있도록 상기 회전체의 가장자리에 하측으로 돌출되도록 구비되고 상기 캡의 리브가 끼움 결합되는 복수의 리브 삽입홈을 갖는 복수의 캡 그리퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 8 항에 있어서,
상기 캡 홀더는 상기 캡 그리퍼의 리브 삽입홈 측으로 돌출되어 상기 리브 삽입홈에 삽입되는 상기 캡의 리브에 밀착되도록 상기 캡 그리퍼에 구비되는 가압 볼을 갖는 볼 플런저를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 캡 홀더는 상기 작동축으로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 상기 작동축과 연결되는 회전체와, 상기 회전체의 가장자리에 상기 캡 홀더의 상하 이동 방향에 대해 수직으로 구비되는 복수의 피봇 핀과, 상기 회전체의 가장자리에 상기 복수의 피봇 핀 각각을 회전 중심으로 하여 회전할 수 있도록 설치되고 그 하단에 상기 캡의 가장자리를 떠받칠 수 있도록 내측으로 돌출되는 후크가 마련된 복수의 캡 그리퍼와, 상기 복수의 캡 그리퍼에 대해 상기 캡의 가장자리에 밀착되는 방향으로 탄성력을 가하도록 상기 복수의 캡 그리퍼에 결합되는 하나 이상의 탄성 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 승강 프레임과 상기 캡 홀더 사이에 배치되어 상기 승강 프레임과 상기 캡 홀더를 연결함으로써 상기 캡 홀더에 대해 상기 작동축의 연장 방향으로 가해지는 충격을 완화시키는 완충기구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 승강 프레임이 상기 드럼 용기 쪽으로 하강하여 상기 캡 홀더가 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 접함으로써 상기 작동축과 함께 상기 승강 프레임에 대해 상측으로 이동할 때 상기 작동축의 상승 동작을 감지하여 상기 드럼 용기 상에 상기 캡의 존재 여부를 판단할 수 있도록 상기 승강 프레임에 설치되는 감지센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 작동축을 관통하여 상기 작동축에 대해 승강할 수 있도록 설치되고 그 상단이 상기 작동축의 상단으로부터 상측으로 돌출되고 그 하단이 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 접할 수 있도록 상기 캡 홀더의 내측에 위치하는 감지봉; 및
상기 캡 홀더가 상기 드럼 용기 쪽으로 하강하여 상기 감지봉이 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 접함으로써 상기 작동축에 대해 상승할 때 상기 작동축에 대해 상승한 상기 감지봉을 감지하여 상기 드럼 용기 상에 상기 캡의 존재 여부를 판단할 수 있도록 상기 승강 프레임의 상기 작동축의 상단보다 상측에 설치되는 감지센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
제 1 항에 있어서,
상기 작동축의 회전 토크를 측정하기 위해 상기 승강 프레임에 지지되도록 설치되는 토크 측정기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 캡 개폐유닛.
회전식 구조로 결합되어 배출구를 밀폐하는 캡을 갖는 드럼 용기를 떠받치는 받침대;
상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡을 픽업할 수 있도록 상기 캡에 탈착식으로 결합되는 캡 홀더;
상기 캡 홀더에 회전력을 전달하여 상기 캡 홀더가 상기 캡을 회전시켜 열거나 닫을 수 있도록 상기 캡 홀더와 연결되는 작동축;
상기 작동축을 상하 슬라이딩되도록 지지하면서 상기 작동축과 함께 회전할 수 있도록 상기 작동축과 결합되는 축 가이드;
상기 축 가이드를 하강시켜 상기 캡 홀더를 상기 드럼 용기에 결합된 상기 캡에 결합시키기 위해 상기 축 가이드를 지지하도록 상기 받침대의 상측에 승강 가능하게 설치되는 승강 프레임;
상기 축 가이드와 연결되어 상기 축 가이드를 상기 승강 프레임에 대해 회전시킬 수 있도록 상기 승강 프레임에 설치되는 회전기구;
상기 승강 프레임과 연결되어 상기 승강 프레임을 승강시키는 승강기구; 및
상기 드럼 용기의 내부에 수용된 액체를 배출하기 위해 유체 라인이 연결되어 상기 드럼 용기의 배출구에 삽입되는 커플러를 구비하고, 상기 받침대 위에 놓인 상기 드럼 용기 쪽으로 하강할 수 있도록 상기 받침대의 상측에 승강 가능하게 설치되는 커플러 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 유체 라인 연결장치.