KR101883372B1

KR101883372B1 - 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치

Info

Publication number: KR101883372B1
Application number: KR1020160081465A
Authority: KR
Inventors: 김태형
Original assignee: 호산테크 (주)
Priority date: 2016-06-29
Filing date: 2016-06-29
Publication date: 2018-08-03
Also published as: KR20180002237A

Abstract

본 발명은 액상 독성 화학약품(이하 케미컬이라 함)을 제조 공정에 사용하도록 운반 탱크로리에서 저장 탱크로의 이송 라인을 일시적으로 연결하여 형성하거나, 형성한 이송 라인을 분리 해체하는 자동 청정 접속장치에 외부 급송 배관을 자동으로 연결하고 해체하도록 이루어진 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 자동 삽입 시스템에 관한 것으로 케미컬 운반 차량의 탱크 로리 호스 말단에 부착된 수 커넥터(4)와, 수 커넥터를 탑재하고 대향하는 ACQC의 암 커넥터(5) 측으로 수 커넥터를 이송하여 암, 수 커넥터 결합이 이루어지는 자동 청정 접속장치의 자동 삽입 시스템에 있어서, 방형 프레임 하우징(6), 상기 프레임 하우징의 작업자 접근 전면 하부에 수 커넥터(4)의 탑재 위치로 전후 방향과, 상하 방향 2축 구동을 이루며 수 커넥터를 탑재 고정하는 탑재 지지장치(1), 상기 프레임 하우징(6)의 상부에는 상기 탑재 지지장치(1)에 탑재된 수 커넥터(4)를 그리퍼로 파지하여 대향 ACQC의 암 커넥터(5) 방향으로 매달아 이송하도록 상하 방향과 전후 방향 2축 구동을 이루는 이송 주행장치(2), 상기 프레임 하우징(6)의 탑재 지지장치(1)에 대향 위치하는 ACQC와, ACQC 암 커넥터(5)의 유입 구멍을 개폐하는 밀봉 장치(3)로 이루어 상기 방형 프레임 하우징(6)에 내장 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치{The male connector feed driving device for the automatic cleaning device connected to feed the chemical}

본 발명은 액상 독성 화학약품(이하 케미컬이라 함)을 제조 공정에 사용하도록 운반 탱크로리에서 저장 탱크로의 이송 라인을 일시적으로 연결하여 형성하거나, 형성한 이송 라인을 분리 해체하는 자동 청정 접속장치의 외부 급송 배관에 형성된 수 커넥터를 매달아 파지하여 암 커넥터 측으로 이송하며 케미컬 이송이 종료되면 수 커넥터를 회수하여 원위치로 이송하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치에 관한 것이다.

공지된 바와 같이 반도체 및 LCD 제조 공장에서는 많은 종류의 액체 케미컬을 사용하고 있으며, 이들 케미컬은 주로 탱크로리에 적재 운반되어 공장의 특정 저장 설비(탱크)에 옮겨 보관, 사용되고 있다.

상기 케미컬은 운반, 이송, 사용의 모든 측면에서 누출 방지 대책이 극도로 높은 수준에서 요구되고 있으며, 누출 사고시 독극물인 케미컬에 의하여 인명 사상과 방재 처리에 많은 사회적 비용 손실이 발생하는 문제가 있고, 여러 유독성 케미컬 유출로 인해 이미 사회적인 이슈가 된바 있고, 이러한 케미컬 유출 사고는 방재 처리의 고비용과 기업의 이미지 훼손을 초래하는 문제가 있다.

특히 독극물 또는 위험물인 액체 케미컬이 공장 외부로 누출될 경우는 환경 오염과 2차 피해로 확산 되므로 그 취급이 매우 정교하고 엄격하게 이루어져야 한다.

그리하여 상기와 같은 위험물인 케미컬을 안전하게 운반 이송하기 위해 운반 탱크로리로부터 공장의 저장 탱크에 대량 이송에 적합하도록 자동 청정 접속장치(Automatic clean quick coupler device; 이하 ACQC라 함)를 시설한 하역 장치를 공장 외벽에 설치하던 것을 일부 개선하여 상기 ACQC를 공장의 외벽 내부로 1~2m 이격 설치(격벽으로 차단)하여 이송 운전하고 있는 사례가 있다.

이는 누출 사고 시 유출 케미컬을 공장 내에 홀딩함으로 공장 외부누출의 폐해를 방지하는 대책이라 볼 수 있으나, 이러한 격벽 시설만으로는 누출의 문제를 해소할 수 없고, 동시에 작업자는 탱크로리의 이송 호스를 ACQC에 직접 연결 고정하고, 해체 회수하는 수작업을 동반하므로 작업자 안전의 위해성과 피해를 방지하기 어렵다는 문제가 있고, 케미컬 호스와 호스 끝에 결합한 수 커넥터(male connector)의 중량이 무거워 조작에 어려움이 많으며, 케미컬 혼입을 초래하는 오 삽입의 경우 수를 예방하는데도 많은 주의가 필요하다는 문제가 있다.

수작업에 의하던 문제를 일부 개선한 종래 기술에 대하여 살펴본다.

상기 케미컬의 안전하고 편리한 이송 작업을 위하여 특화된 ACQC 장치가 개발되어 공지되 있다.

대한민국 특허 등록 제1572537호 "케미컬 탱크로리와 ACQC 유닛 간의 자동 체결 시스템"에 의하면 탱크로리로부터 ACQC 유닛에 케미컬을 공급하는 케미컬호스의 말단에 마련된 제1수커넥터를 캡이 결합된 상태로 거치할 수 있는 제1가동유닛; 상기 제1수커넥터가 상기 제1가동유닛에 거치된 상태에서 상기 제1수커넥터의 캡을 제거할 수 있는 제1수커넥터 캡제거수단; 상기 ACQC 유닛의 케미컬주입구에 마련된 제1암커넥터의 캡을 제거할 수 있는 제1암커넥터캡제거수단; 상기 제1수커넥터의 캡과 제1암커넥터의 캡이 제거된 상태에서 상기 제1가동유닛을 ACQC 유닛까지 직선 이송시켜 상기 ACQC 유닛의 제1암커넥터에 상기 제1수커넥터를 체결하는 제1이송수단; ACQC 유닛으로부터 탱크로리에 케미컬 압출용 질소를 공급하는 질소호스 말단의 제2수커넥터를 캡이 결합된 상태로 거치할 수 있는 제2가동유닛; 상기 제2수커넥터가 상기 제2가동유닛에 거치된 상태에서 상기 제2수커넥터의 캡을 제거할 수 있는 제2수커넥터 캡제거수단; 상기 ACQC 유닛의 질소배출구에 마련된 제2암커넥터의 캡을 제거할 수 있는 제2암커넥터캡제거수단; 상기 제2수커넥터의 캡과 제2암커넥터의 캡이 제거된 상태에서 상기 제2가동유닛을 ACQC까지 직선 이송시켜 상기 ACQC 유닛의 제2암커넥터에 상기 제2수커넥터를 체결하는 제2이송수단; 상기 ACQC 유닛의 제1수커넥터와 제1암커넥터의 체결부위에서 케미컬이 누출될 경우 케미컬이 비산되는 것을 방지하고 외부 오염원을 차단할 수 있게 상기 ACQC의 제1암커넥터 및 제2암커넥터 주변을 감싸도록 마련되고, 상기 제1가동유닛 및 제2가동유닛이 상기 ACQC 유닛 방향으로 진입하거나 복귀할 때만 열리는 셔터가 구비된 크린부스; 및 상기 제1가동유닛, 제1수커넥터캡제거수단, 제1암커넥터캡제거수단, 제1이송수단, 제2가동유닛, 제2수커넥터캡 제거수단, 제2암커넥터캡제거수단, 제2이송수단 및 크린부스를 내부에 장치하여 상기 ACQC 유닛 전면에 배치할 수 있는 크기의 프레임을 포함하여 이루어진 기술이 공지된 바 있다.

이러한 종래 기술에 의하면 2종의 케미컬을 이송하는 복수의 체결 유닛을 형성하여 가동유닛에 수 커넥터를 탑재 고정하고 가동유닛을 선형으로 이동시켜 대향 위치의 ACQC 암 커넥터에 삽입 고정하고 케미컬 이송을 이루도록 구성된 것으로 탱크로리 호스 끝 부분에 마련된 수 커넥터는 거치대에 탑재된 상태에서 대향 위치의 ACQC 암 커넥터를 향해 선형 이동하여 수 커넥터를 암 커넥터에 강제 삽입하도록 이루어져 있다.

상기 수 커넥터를 탑재 고정하는 거치대는 호스와 연결되어 장력 등 외력이 가해지는 수 커넥터를 암 커넥터에 정확하게 삽입될 수 있도록 파지하기 곤란하여 암, 수 결합이 어렵거나 불가능한 문제가 있다.

즉, 암 수 결합 공차는 케미컬 누출을 고려하여 유격을 0.25mm ~ 0.4mm 이하로 극히 긴밀하게 형성하고 있는데 수평 이송과정과 거치대 탑재 상태에서의 불안정과 수평 이송 과정의 진동, 프레임의 변형 등 다양한 외부 요인으로 인해 서로 이격된 암, 수 커넥터가 상기 유격 이내에서 정확하게 일치 삽입될 수 없다는 것이다.

일치 삽입이 불안정할 경우 편심에 의한 실링 파손, 편 마모 등으로 ACQC 내구성이 떨어져 수명이 단축되고 누출의 우려가 높아지는 폐해가 있어 실질적으로 사용이 불가하다.

KR

10-1572537

B1

KR

2001-0053914

A

KR

10-0505060

B1

본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 여러 가지 문제점을 감안하고 이를 해결하고자 이루어진 것으로 다음과 같은 해결 과제를 갖는다.

본 발명은 ACQC 자동 삽입 장치의 암, 수 커넥터 대향 체결을 허용 유격 범위 내에서 수 커넥터 파지장치가 유동하는 자유도를 부여하여 정확한 연결을 이루어 케미컬 유출을 방지하는 것과, ACQC 및 주변 장치의 파손, 마모에 의한 수명 단축을 배제할 수 있도록 이루어진 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이송 주행장치는 프레임 하우징의 상부에 마련하여 수 커넥터를 매달아 파지하고 이송하도록 이루므로 자동 삽입 시스템을 이루는 프레임 하우징의 하부 시설을 최대한 배제시켜 케미컬 유출 낙하로 인한 장치 손상을 최소화할 수 있도록 이루어진 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 수 커넥터를 탑재하고, 매달아 이동시키는 것에 의해 자동 삽입 시스템의 골격을 이루는 프레임 하우징 내부를 비워둘 수 있도록 이루어 유사시 작업자가 프레임 하우징 내부에 진입하여 수동 연결 작업이 가능하도록 이루어진 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 이루어지는 본 발명은 통상 케미컬 운반 차량의 탱크 로리 호스 말단에 부착된 수 커넥터와, 수 커넥터를 탑재하고 대향하는 ACQC의 암 커넥터 측으로 수 커넥터를 이송하여 암, 수 커넥터 결합이 이루어지는 자동 청정 접속장치의 자동 삽입 시스템에 있어, 프레임 하우징, ACQC의 암 커넥터 측으로 수 커넥터를 이송하는 이송 주행장치는 프레임 하우징 상부에 형성하여 하부로 승강하는 승강 플레이트와, 승강 플레이트를 상하 구동하는 실린더를 형성하고 승강 플레이트의 승강을 안내하고 지지하는 가이드 로드를 승강 플레이트의 네 모서리에 결합하여 프레임 하우징에 지지하여 이루어지는 승강장치와, 승강 플레이트에서 전후 방향으로 선형 이동하며 수 커넥터 파지 그리퍼를 갖는 파지장치를 결합하여 이루어진다.

상기 파지장치는 승강 플레이트에 매달려 이루어지고 승강 플레이트에서 전후 방향으로 선형 이동을 이루는 전후 구동유닛에 결합하여 상, 하, 전, 후 이동이 이루어지고, 전후 구동유닛에 수 커넥터를 파지하는 1쌍의 그리퍼를 갖는 파지 유닛을 결합하여 이루어진다.

상기 파지 유닛은 승강 플레이트에 매달아 결합할 때 수평 360도 전방위로 유동하는 유격을 형성하고 유격을 조성하도록 풀어주거나 유격을 배제하도록 잠그는 자유도를 제공하도록 자동조심블록을 개재하여 이루어진다.

상기 자동조심블록은 유격을 풀거나 잠그는 실린더와, 실린더 하면에 유격으로 이격한 블록을 대향 조립하여 1쌍으로 이루어지고, 실린더, 실린더와 대향하는 블록 사이는 상기 실린더 수축과 팽창으로 유격을 조성하거나 잠그도록 이루어지는 것에 의한다.

상기 파지 유닛은 수 커넥터의 파지 외경에 맞는 그리퍼를 결합한 파지실린더로 이루어진다.

상기 파지 유닛은 수 커넥터의 중량과 케미컬 이송 관로의 직경에 따른 하중을 부하로 산출하여 단수 또는 복수로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 파지 유닛은 자동조심블록 하부에 조인트 블록 어셈블리 어셈블리을 더 추가하여 2개의 파지 유닛을 결합하여 이루며, 2개의 파지 유닛의 각 그리퍼는 동심 축을 이루도록 정렬하여 이루어진다.

이상의 본 발명에 의하면 ACQC 자동 삽입 장치의 암, 수 커넥터 대향 체결을 허용 유격 범위 내에서 수 커넥터 파지장치가 유동하는 자유도를 부여하여 정확한 연결을 이루어 케미컬 유출을 방지하는 것과, ACQC 및 주변 장치의 파손, 마모에 의한 수명 단축을 배제할 수 있으며, 이송 주행장치는 프레임 하우징의 상부에 마련하여 수 커넥터를 매달아 파지하고 이송하도록 이루므로 자동 삽입 시스템을 이루는 프레임 하우징의 하부 시설을 최대한 배제시켜 케미컬 유출 낙하로 인한 장치 손상을 최소화할 수 있고, 프레임 하우징 내부를 비워둘 수 있도록 이루어 유사시 작업자가 프레임 하우징 내부에 진입하여 수동 연결 작업이 가능한 등의 여러 우수한 효과를 갖는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명을 포함하는 자동 삽입 시스템을 도시한 정면 상태 구성도.
도 2는 본 발명을 포함하는 자동 삽입 시스템을 도시한 측면 상태 구성도.
도 3은 본 발명의 이송 주행장치를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명을 설명하기 위한 탑재 지지장치를 도시한 구성도.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 밀봉 장치를 도시한 구성도.
도 6은 본 발명 자동 삽입 시스템의 작동 일례를 도시한 순서도.
도 7은 본 발명 자동 삽입 시스템의 작동 예를 개념적으로 발췌 도시한 순서도로서 다양한 작동 순서를 도시한 개략도.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 기술 구성에 대하여 살펴보기로 한다.

첨부 도 1, 2 도시와 같이 본 발명은 통상 케미컬 운반 차량의 탱크 로리 호스 말단에 부착된 수 커넥터(4)와, 수 커넥터를 탑재하고 대향하는 ACQC의 암 커넥터(5) 측으로 수 커넥터를 이송하여 암, 수 커넥터 결합이 이루어지는 자동 청정 접속장치의 자동 삽입 시스템에 있어, 프레임 하우징(6), 상기 프레임 하우징의 작업자 접근 전면 하부에 수 커넥터(4)의 탑재 위치로 전후 방향과, 상하 방향 2축 구동을 이루며 수 커넥터를 탑재 고정하는 탑재 지지장치(1), 상기 프레임 하우징(6)의 상부에는 상기 탑재 지지장치(1)에 탑재된 수 커넥터(4)를 그리퍼로 파지하여 대향 ACQC의 암 커넥터(5) 방향으로 매달아 이송하도록 상하 방향과 전후 방향 2축 구동을 이루는 이송 주행장치(2), 상기 프레임 하우징(6)의 탑재 지지장치(1)에 대향 위치하는 ACQC와, ACQC 암 커넥터(5)의 유입 구멍을 개폐하는 밀봉 장치(3)로 이루어진다.

상기 프레임 하우징(6) 상부에 형성하는 이송 주행장치(2)는 도 3 도시와 같이 하부로 승강하는 승강 플레이트(200)와, 승강 플레이트를 상하 구동하는 실린더(210)를 형성하고 승강 플레이트의 승강을 안내하고 지지하는 가이드 로드(220)를 승강 플레이트의 네 모서리에 결합하고 프레임 하우징(6)에 상기 가이드 로드(220)를 지지하는 가이더(222)로 지지하여 이루어지는 승강장치(20)와, 승강 플레이트(200)에서 전후 방향으로 선형 이동하며 수 커넥터 파지 그리퍼를 갖는 파지장치(22)를 결합하여 이루어진다.

상기 파지장치(22)는 상하 구동을 이루는 승강 플레이트(200)에 매달아 이루어지고 승강 플레이트에 전후 방향으로 선형 이동을 이루는 전후 구동유닛(25)에 의하여 상, 하, 전, 후 이동이 이루어지고, 전후 구동유닛에 수 커넥터를 파지하는 1쌍의 그리퍼(231)를 갖는 파지 유닛(23, 24)을 결합하여 이루어진다.

상기 파지 유닛(23, 24)은 승강 플레이트에 매달아 결합할 때 수평 360도 전방위로 유동하는 유격을 형성하고 유격을 조성, 배제하여 자유도를 형성하는 자동조심블록(26)을 개재하여 이루어진다.

상기 자동조심블록(26)은 유격을 풀거나 잠그는 유동 실린더(262)와, 유동 실린더 하면에 일정 유격으로 이격한 조심블록(264)을 대향 조립하여 1쌍으로 이루어지고, 유동 실린더(262), 유동 실린더와 대향하는 조심블록(264) 사이는 상기 유동 실린더 수축과 팽창으로 유격을 조성하거나 잠그도록 대향 면에 3개소의 볼 삽입공을 이루고 볼을 삽입하여 이루어지는 것에 의한다.

상기 볼은 강구로 이루어지며 유격은 최대 확장 상태에서 볼 이탈을 방지하도록 이루며 유동 실린더(262)의 하향 확장에 의해 볼을 개재하여 조심 블록(264)이 밀착하여 유동을 제한하도록 이루어진다.

볼 삽입공은 3개소 이상이어도 무방하지만 유동 실린더의 확장 밀착과 수축이격에 의한 자유도 제공이 기하 적으로 안정적인 작동을 이루기 위해 한정한다.

상기 파지 유닛(23, 24)은 수 커넥터(4)의 외경에 맞는 그리퍼(231, 241)를 결합한 파지실린더(230, 240)로 이루어진다.

상기 파지 유닛(23, 24)은 수 커넥터의 중량과 케미컬 이송 관로의 직경에 따른 하중을 부하로 산출하여 단수 또는 복수로 이루어질 수 있다.

상기 파지 유닛(23)은 20A 규격으로 이루어지고, 파지 유닛(24)은 50A 규격으로 이루어지며, 동일 규격의 파지 유닛(23) 또는 파지 유닛(24) 만으로 복수로 이루어 질 수 있다.

상기 파지 유닛은 상이한 규격의 파지 유닛(23a)과 파지 유닛(24)으로 형성하여 이루어질 수 있다.

상기 상이한 규격을 갖는 복수의 파지 유닛(23a, 24)은 자동조심블록(26) 하부에 조인트 블록 어셈블리(27)를 더 추가하여 2개의 파지 유닛(23a, 24)을 결합하여 이루며, 2개의 파지 유닛의 각 그리퍼(231, 241)는 동심 축을 이루도록 정렬하여 이루어진다.

상기 조인트 블록 어셈블리(27)는 좌우 대칭의 복수 조인트 블록(272)과, 조인트 블록 사이에 그리퍼(241) 작동을 이루는 파지 실린더(240)를 결합하고, 조인트 블록을 전후 방향으로 관통하는 조인트 로드(274)와, 조인트 로드(274) 일단을 일체로 체결하는 조인트 패널(276)을 결합하되, 조인트 블록(272)과 조인트 패널(276) 사이에는 압축 스프링(278)을 개재하여 이루고, 조인트 블록을 관통한 조인트 로드 타단에 조인트 로드(274) 출몰을 제한하는 실린더(279)를 형성하여 실린더(279) 로드와 조인트 로드(274) 타단이 접하도록 결합하여 이루어진다.

상기 조인트 블록(272) 하부에는 조인트 블록 하부를 체결하는 플레이트(280)와, 1쌍의 그리퍼(241)를 힌지(283) 결합하고 힌지를 중심으로 좌우 확장을 안내하는 장공(284)을 형성한 1쌍의 가이드 판(281)과 가이드 판 사이에서 파지 실린더(240) 동력으로 승강하는 구동 로드(282)를 형성하여 가이드 판(281)의 장공(284)과 그리퍼(241)의 장공 및 구동 로드(282)를 순차 관통하는 핀(285) 결합하여 파지 실린더(240) 출몰 구동으로 그리퍼(241) 좌우 확장, 수축 구동을 이루도록 구성한다.

상기 조인트 패널(276)에는 파지 유닛(23a)의 파지 실린더(230)를 결합하여 이루어진다.

상기 파지 실린더(230)은 공압 실린더 제조 회사에서 제작한 각도 개폐형 실린더(PH05-50)를 채택하였으며, 파지 하중에 따라 선택적으로 변경될 수 있다.

또한, 파지 유닛(23, 23a)은 실질적으로 동일한 각도 개폐형의 기성품 실린더를 구성하였으며, 상이한 규격의 그리퍼(231, 241) 구동을 위하여 조인트 블럭(27)과 그리퍼(241)의 좌우 확장 구조를 설계 구현하였다.

또한, 파지 유닛(23a)은 조인트 블럭 어셈블리(27) 일단에 결합하여 그리퍼 (241)와 상대적인 이격 거리를 수축시켜 축소 가능하도록 이루어 수 커넥터의 파지 위치를 이격하므로 안정적인 파지를 가능하게 한다.

상기 상대적인 이격 거리에 의하여 파지 유닛(23a)과 파지 유닛(24)의 그리퍼(231, 241)는 각각 수 커넥터(4)의 서스 링(43)과 플랜지(41) 부분을 파지하도록 이루어진다.

상기 전후 구동유닛(25)은 스테핑 모터와 리드 스크류 조합으로 이루어진다.

상기 전후 구동유닛(25)은 공압 실린더와 리니어 가이드로 이루어질 수도 있으며 스테핑 모터와 리드 스크류 조합에 의하는 경우에는 미분 위치 제어가 용이하고 정확하며, 공압 실린더와 리니어 가이드 조합으로 이루는 경우에는 인화성 케미컬 라인의 방폭 설비로서 유용하며 이들은 취급 케미컬의 종류에 따라 선택적으로 설계 적용할 수 있을 것이다.

이러한 전후 구동유닛은 프레임 하우징(6)에 설치된 상태에서 파지 유닛(23, 23a, 24)을 Y축 방향으로 선형 이동하는 기계요소로 다양한 구조가 알려져있어 구체적인 도시와 설명은 생략하여도 이해 가능할 것으로 판단한다.

상기 탑재 지지장치(1)는 도 4 도시와 같이 탑재하는 수 커넥터의 종류를 구분하는 케미컬 키를 구성한 지그(10)와, 지그를 고정하는 마운트 패널(100)을 형성하고, 마운트 패널을 상, 하, 전, 후 선형 이송하는 상하 구동 유닛(11)과, 전후 구동 유닛(12)으로 이루어진다.

상기 지그(10)는 수 커넥터 외경과 일치하는 U형 개구부를 형성한 받침대(110)와 받침대를 개폐하는 스윙 클램프(120)와, 스윙 클램프에 개폐 동력을 제공하는 클램프 실린더(130)와, 수 커넥터의 케미컬 키를 구분하는 위치 설정용 플런저(140)를 스윙 클램프(120)에 형성하여 이루어진다.

상기 스윙 클램프(120)는 클램프 실린더(130)로써 승강 및 선회 구동을 이루고 위치 설정용 키 플런저(140)는 스프링 탄지된 플런저 돌기를 내장하여 이루어진다.

상기 탑재 지지장치(1)의 마운트 패널(100)에는 복수의 수 커넥터(4) 탑재를 위한 동수의 받침대(110)를 형성하여 이루어질 수 있다.

여기서 복수의 받침대(110)는 이질의 케미컬 이송을 위해 보편적으로 수 커넥터의 직경 차로 케미컬 구분이 가능하도록 이루어지므로 20A와 50A 규격의 케미컬 이송을 위한 수 커넥터 받침대를 복수 형성한 것이며, 수 커넥터 직경이 동일한(또는 큰 차이가 없는) 경우에는 케미컬 키에 의해 구분 가능하도록 이루어진다.

상기 상하 구동 유닛(11)과 전후 구동유닛(12)은 실린더와 리니어 가이드로 이루어진다.

상기 두 구동 유닛(11, 12)의 실린더는 공압 실린더로 이루어지고 리니어 가이드는 상기 마운트 패널(100)에 탑재한 지그(10)와 지그에 결속하는 수 커플러(4)와 탱크로리의 호스 하중을 지지하며 선형 구동을 안내하도록 이루어지며 상하, 전후 작동을 위해 상호 직교하도록 결합하여 이루어진다.

상기 상하 구동 유닛(11)과 전후 구동유닛(12)의 구동은 전동모터와 리니어 가이드로 결합하여 이루어질 수도 있다.

상기 밀봉 장치(3)는 도 5 도시와 같이 프레임 하우징(6)에 결합한 로터리 실린더(31)와, 로터리 실린더 회전축에 직교 결합하고 연장한 회전로드(32) 단부에 밀봉캡(33)을 결합하여 ACQC의 암 커넥터(5) 구멍을 개폐하도록 이루어진다.

상기 밀봉 장치(3)는 암 커넥터 구멍에 삽입될 수 커넥터의 이탈을 제한하는 잠금 노치(34)와 노치의 잠김과 풀림 회전 구동을 이루는 실린더(35)를 더 결합하여 이루어진다.

수 커넥터(4)에는 플랜지(41)와 서스 링(43) 그리고 서스 링 표면 일부에 케미컬 키 홈(45)이 마련된다.

상술한 바와 같은 기술 사상을 이루는 본 발명의 작용에 대하여 좀 더 구체적으로 살펴본다.

ACQC는 케미컬의 안전한 이송을 위해 개발되었으며 암 커넥터 구멍을 갖으며 케미컬 키에 해당하는 복수의 돌기를 갖는다.

상기 암 커넥터의 케미컬 키인 돌기에 대응하는 키 홈은 수 커넥터에 요입 형성되어 있고, 이 홈과 돌기는 서로 일치할 때 정확한 결합 위치까지 체결이 가능하고 체결이 완료된 후에만 케미컬 이송이 이루어진다.

이송을 위한 케미컬은 통상적으로 탱크 로리에 의해 운반되며 케미컬은 로리로부터 호스에 의해 전달되며 호스 끝단에는 암 커넥터와 접속하기 위한 수 커플러가 마련된다.

먼저, 본 발명을 이용한 케미컬 이송을 위한 운전 과정을 도 6을 참조하여 개략적으로 살펴본다(도 6의 원 숫자는 하기 운전 과정의 단계 숫자와 동일).

규격이 상이한 복수의 파지 유닛(23a, 24)은 50A 케미칼용 ACQC에 주로 사용되고, 단일 규격의 파지 유닛(23)은 20A 질소용 ACQC에 적용될 수 있다.

이하, 작용은 복수의 파지 유닛(23a, 24)으로 이루어진 50A 케미칼용 ACQC에 적용된 실시 예 위주로 설명한다.

수 커넥터를 탑재하는 외부 작업자가 위치하는 방향을 전방, 대향 ACQC 측 방향을 후방으로 칭하며 전, 후 방향을 Y축 방향, 상하 방향을 Z축 방향으로 설명한다.

1. 케미컬 이송을 위해 본 발명 시스템 가동 대기 상태(시스템 홈 위치 - 이송 주행장치는 상향 위치, 탑재 지지장치는 하향 위치, 지그(10)의 스윙 클램프(120)는 벗겨진 상태, ACQC 암 커넥터 구멍 밀봉 캡(33)으로 폐쇄 상태, 노치(34) 해지 상태).

2. 시스템을 온 시키면 탑재 지지장치(1) 작업자 측(Y축)으로 전진 이동.

3. 작업자가 호스 끝단의 수 커넥터(4)를 지그(10)의 U형 개구부에 기준 핀에 맞춰 탑재.

4. 스윙 클램프(120) 클램프 실린더(130)로 90°회전 후 U형 개구부 폐쇄.

5. 수 커플러(4) 수동 회전시켜 케미컬 키 일치 작업(키 홈과 플런저 돌기 합치).

6. 수 커넥터 탑재 및 정위치 완료.

7. 탑재 지지장치(1) 작업자 측으로부터 ACQC 방향으로 후진, 파지장치(22) 파지 위치에 대기.

8. 암 커넥터(5) 밀봉 캡(33) 개방 구동.

9. 상부의 이송 주행장치(2) 파지 위치로 Y축, Z축 이동.

10. 하부의 탑재 지지장치(1) 파지 위치로 Z축 상향 이동.

11. 파지 장치(2)에 의한 수 커넥터(4) 파지{플랜지(41)와 서스 링(43) 표면}.

12. 탑재 지지장치(1)의 스윙 클램프(120) 개방 후 지그(10) Z축 방향 하강 원위치 이동.

13. 이송 주행장치(2) ACQC 방향으로 후진 수 커텍터(4)의 서스 링(43) 암 커넥터(5) 구멍에 1차 인입 후 조인트 블록 어셈블리(27)의 실린더(279) 공기압 해제.

14. 파지 유닛(23a)의 파지 실린더(230)와 ACQC 표면 접촉 후 조인트 로드(274)의 후진 거리 만큼 2차 인입 후 그리퍼(231) 해제.

15. 자동 조심 블록(26)의 유동 실린더(262) 수축, 유격 조성으로 수 커넥터와 암 커넥터 간 자유도 부여.

16. 수 커넥터의 케미컬 키 홈과 암 커넥터의 돌부에 의한 케미컬 키 체계 일치(불일치 경우 마지막 스트로크 삽입이 불가 및 알람 발생).

17. 이송 주행장치(2) 마지막 구간까지 수 커넥터 3차 인입.

18. 밀봉 장치(3)의 노치(34) 해지 상태에서 잠금 상태로 회전.

19. 수 커넥터 자동 삽입 작업 완료.

20. 하역 유닛(미도시)에서 ACQC 자동 조작(케미컬 이송 개시 ~ 종료).

21. 밀봉 장치(3) 실린더(35) 작동, 노치(34) 해제.

22. 수 커넥터(4) 플랜지(41) 파지 상태에서 이송 주행장치(2) Y축 방향 전진 1차 이탈, 파지 실린더(230) 압축 스프링(278)과 실린더(279)에 의해 원위치로 밀려나 그리퍼(231)의 서스 링(43) 파지 후 2차 이탈, 자동 조심 블록(26)의 유동 실린더(262) 팽창으로 유격 해제 구속(유동 실린더와 조심 블록 고정).

23. 이송 주행장치(2) Y축 방향 전진 구동 원위치 대기.

24. 탑재 지지장치(1) 지그(10) 상승, 수 커넥터 지그에 역 탑재 후 스윙 클램프(120) 잠김(수 커넥터 구속).

25. 그리퍼(231, 241) 해제.

26. 탑재 지지장치(1) 지그(10) 하강.

27. 파지 장치(20) 상승 원위치.

28. 지그(10) 작업자 측으로 후진 구동(초기 탑재 위치).

29. 스윙 클램프 개방 구동(작업자 수 커넥터 회수).

28. 지그(10) 탑재 지지장치(10) 초기 대기위치로 원위치 구동.

29. 밀봉 장치(3)의 로터리 실린더(31) 구동(암 커넥터 구멍 밀봉 캡(33)으로 폐쇄).

상기 작동 과정을 개략적으로 정리하면 도 7 (a)와 같으며 이러한 작동 과정은 도 7(b) (c)와 같이 초기 상태의 각 장치 대기 위치 및 수 커넥터 탑재 위치의 선정 등 각 장치의 작동 포지션은 현장에 맞도록 변경 설정할 수 있다.

각 운전 과정 중 본 발명의 상세한 작동을 필요 부분에 대하여 보충하여 살펴보면, 상기 작동 과정 중;

2. 시스템을 온 시키면 탑재 지지장치(1)는 작업자 측(Y축, Z축)으로 전진 이동하는데 이는 작업자가 무거운 호스와 수 커텍터의 취급을 용이하게 하며 탑재를 쉽게 하기 위해 프레임 하우징(6) 외부로 마운트 패널(100)이 최대한 작업자에 가깝게 이동시키도록 작용한다.

4. 스윙 클램프(120) 클램프 실린더(130)로 90°회전 후 U형 개구부 폐쇄는 작업자 안전을 고려하여 수동에 의하도록 하였으며 90°회전 후 센서(미도시) 감지에 의해 클램프 실린더(130)가 하강하여 스윙 클램프(120)가 잠기고, 스윙 클램프에 의해 수 커플러는 서스 링(43)에 구속되는데, 수 커플러를 제자리에서 회동시킬 정도의 유격이 유지된다.

상기 스윙 클램프(120)의 폐쇄는 자동으로 할 수도 있다.

5. 수 커플러(4) 수동 회전시켜 케미컬 키 일치 작업은 케미컬의 오주입을 방지하기 위한 것으로 서스 링(43)에 가공한 키 홈(45)과 위치 설정용 플런저(140)의 돌기가 서로 합치되면 위치 설정용 플런저(140)의 도그와 인접 센서가 인식하여 해당 수 커넥터의 탑재로 인식하고 케미컬 키 기준 그루브 정렬 상태가 유지되며 이후 파지 이동하여 ACQC에 삽입하는 과정에서도 기준 그루브 정렬 상태가 유지되면서 암 커넥터의 케미컬 키에 합치된다.

불일치할 때는 위치 설정용 플런저의 돌기가 하강을 못하고 해당 도그가 센서 인식 위치로 이동하지 못하므로 불일치 케미컬로 인식하여 재정렬 또는 케미컬 이송 중단을 선택하는 케미컬 키 합치 과정이 이루어진다.

8. 암 커넥터(5) 밀봉 캡(33) 개방 구동은 로터리 실린더(31) 구동에 의해 회전 로드(32) 단부의 밀봉 캡(33)이 암 커넥터(5)의 구멍에서 하향 선회하면서 구멍을 개방 상태로 한다.

9. 상부의 이송 주행장치(2)이 탑재 지지장치(1)의 수 커넥터 파지 위치로 Y축, Z축 이동하며 이때 Y축 구동은 전후 구동 유닛(25), Z축 구동은 승강 장치(20)의 가이드 로드(220) 하강으로 이루어지고 하강 위치는 하우징 프레임(6)에 설치한 스토퍼에 의해 제한된다.

10. 하부의 탑재 지지장치(1)는 작업자의 탑재 편의상 낮은 위치에서 Y축 방향 일정 지점으로 이동하여 대기하고 있고. Y축 방향의 동일 지점에 파지 유닛(23a, 24)과 맞나도록 파지 위치로 Z축 이동하는데 이 Z축 방향의 이동(파지 위치) 위치는 ACQC와 중심축이 일치하는 위치로 선정하는 것이 바람직하다, 왜나하면 파지 장치가 파지 후 Y축 방향 선형 이동하여 곧바로 암 커넥터에 삽입하기 위함이다.

11. 파지 장치(2)에 의한 수 커넥터(4) 파지는 수 커넥터에 마련된 플랜지(41)와 서스 링(43) 표면 2개소를 파지하도록 그리퍼(241)(231) 간격이 설정되어 있으며 호스와 수 커넥터 그리고 이송 케미컬의 자중을 고려할 때 상당한 하중이 걸리고 암, 수 커넥터 삽입 공차는 극미하므로 정확한 수 커넥터의 삽입을 위해 파지된 수 커넥터가 움직이지 않도록 견고하게 파지하도록 작용한다.

13 ~ 17 작동 과정에서 본 발명은 수 커넥터의 삽입을 1~3차 인입 작용을 이룬다.

1차 인입 상태에서는 2개의 그리퍼(231, 241)는 일정 간격 벌어진 상태이며 수 커텍터(4)의 서스 링(43) 일부가 암 커넥터(5) 구멍에 부분적으로 삽입된 상태이며, 2차 인입 상태에서는 파지 유닛(23a)의 파지 실린더(230)와 ACQC 표면 접촉할 때 그리퍼(231)에 의해 삽입 불가 상태가 조성되므로 그리퍼(231)가 삽입 역방향으로 밀려나도록 실린더(279) 규제 상태의 조인트 로드(274) 일단을 풀어주면 조인트 로드이 후진 거리 만큼 압축 스프링(279)이 압축되면서 그리퍼(231)가 파지 상태를 유지하며 2차 인입이 이루어진다.

상기 1, 2차 인입에서는 수 커넥터의 서스 링(43) 부분이 암 커넥터(5)의 입구부 직경에 비해 상대적으로 작아 삽입 유격이 큰 상태이다.

그러나, 상기 2차 인입 후 그리퍼(231) 해제하고 최종적인 3차 인입을 이루는 과정에서는 암, 수 커넥터의 공차가 극히 작아지므로(유출 방지를 위해 공지된 0.2~0.5mm의 공차임) 본 발명의 자동 조심 블록(26)이 수 커넥터의 구속 상태를 풀어 유격을 조성하므로 수 커넥터와 암 커넥터 간에는 상대적으로 자유도가 부여된다.

상기 자유도를 부여하기 위해 자동 조심블록(26)에는 유동 실린더(262)와 조심 블록(264) 사이에 유격이 존재하도록 이루었으며, 이 유격 일부에 홈을 형성하여 강구(볼)를 이탈 불가하게 내장하여 상호 결합하므로 유동 실린더가 팽창하면 강구를 개재한 유격이 구속되어 조심 블록과 밀착하고, 반대의 경우에는 서로 유격이 발생하여 자유도 부여가 구현된다.

자유도를 부여한 파지 유닛(24)을 더 밀어 삽입할 때 조인트 블록(272) 측면에 상기 파지 실린더(230)가 후퇴 불가한 위치까지 밀리도록 3차 인입을 이루면 완전한 암, 수 결합이 이루어진다.

상기 작동 과정 16에서 암, 수 커넥터의 케미컬 키 체계 불일치로 삽입 불가한 경우 기계적인 저항이 발생하고 이 저항에 의해 삽입 구동을 이루는 전후구동유닛(25)의 모터 회전 토크 증가로 검출하도록 이루면 케미컬 키 불일치에 따른 시스템 정지, 원위치 복귀 및 알람 발효 등의 조치를 취하도록 작용한다.

상기 전후 구동유닛을 공압 실린더로 이루는 경우 저항력을 검출하기 위한 로드셀(미도시)에 의한 전진력의 증가로 감지할 수 있으며 시스템 정지 등의 조치를 취하도록 한다.

이후 작용은 전술한 과정에 의해 명확하며 역작용으로 이루어진다.

본 발명의 구성과 작동 과정의 설명은 복수의 그리퍼를 형성한 50A 규격의 케미컬 이송 구조를 설명하였으며, 이러한 설명을 고려하면 도 1, 2에 도시된 바와 같이 20A 규격에 적합하게 단수 그리퍼를 형성한 질소 이송 구조 역시 그 구성과 작용은 동일 유사하여 설명을 생략한다.

이상과 같이 본 발명은 전술한 과제의 해결 수단에서 요구되는 여러 사항을 해소하여 과제를 달성한다.

마지막으로 본 발명은 암, 수 커넥터 삽입 과정에서 극미한 공차를 고려한 수 커넥터 파지 유닛의 자유도 부여와, 50A 규격 수 커넥터의 경우 고 하중을 견고하게 지지하면서 주행 이동시켜야 하는 것에 의해 2개의 파지 유닛을 구성한 점은 특히 특징적인 것이며, 조심 블록에 의한 자유도 부여와, 플랜지와 서스 링 부분 개소의 그리퍼 파지 위치 선정은 매우 중요하다 할 것이며, 청구범위 기재에 의해 특정된 구조는 실시 예에 불과하며 당업자에 의해 다양한 실시가 가능할 것이어서 이러한 변형은 본 발명의 기술 범주에 귀속됨을 밝혀둔다.

1: 탑재 지지장치 2: 이송 주행장치
3: 밀봉 장치 4: 수 커넥터
5: 암 커넥터 6: 프레임 하우징
10: 지그 11: 상하 구동 유닛
12: 전후 구동 유닛 20: 승강장치
22: 파지 장치 23. 23a, 24: 파지 유닛
25: 전후 구동유닛 26: 자동 조심블록
27: 조인트 블록 어셈블리 31: 로터리 실린더
32: 회전 로드 33: 밀봉 캡
34: 노치 35, 210, 279: 실린더
41: 플랜지 43: 서스 링
45: 키 홈 100: 마운트 패널
110: 받침대 120: 스윙 클램프
130: 클램프 실린더 140: 위치설정용플런저
200: 승강 플레이트 220: 가이드 로드
222: 가이더 230, 240: 파지 실린더
231, 241: 그리퍼 262: 유동 실린더
264: 조심 블록 272: 조인트 블록
274: 조인트 로드 276: 조인트 패널
278: 압축 스프링 280: 플레이트
281: 가이드 판 282: 구동로드
283: 힌지 284: 장공
285: 핀

Claims

케미컬 운반 차량의 탱크 로리 호스 말단에 부착된 수 커넥터(4)와,
수 커넥터를 탑재하고 대향 하는 ACQC의 암 커넥터(5) 측으로 수 커넥터를 이송하여 암, 수 커넥터 결합이 이루어지는 자동 청정 접속장치의 자동 삽입 시스템에 있어서,
프레임 하우징(6),
상기 프레임 하우징(6)의 상부에는 수 커넥터(4)를 그리퍼로 파지하여 대향 ACQC의 암 커넥터(5) 방향으로 매달아 이송하도록 상하 방향과 전후 방향 2축 구동을 이루는 이송 주행장치(2)로 이루어지며,
상기 이송 주행장치(2)는 프레임 하우징(6) 상부에 형성하여 하부로 승강하는 승강 플레이트(200)와, 승강 플레이트를 상하 구동하는 실린더(210)를 형성하고 승강 플레이트의 승강을 안내하고 지지하는 가이드 로드(220)를 승강 플레이트의 네 모서리에 결합하고 프레임 하우징(6)에 가이드 로드(220)를 지지하는 가이더(222)로 지지하여 이루어지는 승강장치(20)와,
승강 플레이트(200)에서 전후 방향으로 선형 이동하며 수 커넥터 파지 그리퍼를 갖는 파지장치(22)를 결합하여 이루어지고,
상기 파지장치(22)는 상하 구동을 이루는 승강 플레이트(200)에 매달아 이루어지고 승강 플레이트를 전후 방향으로 선형 이동을 이루는 전후 구동유닛(25)에 의하여 상, 하, 전, 후 이동이 이루어지고, 전후 구동유닛에 수 커넥터를 파지하는 1쌍의 그리퍼(231, 241)를 갖는 파지 유닛(23, 24)을 결합하여 이루어지며,
상기 파지 유닛(23, 24)은 승강 플레이트에 매달아 결합할 때 수평 360도 전방위로 유동하는 유격을 형성하고 유격을 조성, 배제하여 자유도를 형성하는 자동조심블록(26)을 개재하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 자동조심블록(26)은 유격을 풀거나 잠그는 유동 실린더(262)와, 유동 실린더 하면에 일정 유격으로 이격한 조심블록(264)을 대향 조립하여 1쌍으로 이루어지고, 유동 실린더(262), 유동 실린더와 대향 하는 조심블록(264) 사이는 상기 유동 실린더 수축과 팽창으로 유격을 조성하거나 잠그도록 대향 면에 3개소의 볼 삽입공을 이루고 볼을 삽입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
청구항 1에 있어서,
상기 파지 유닛(23, 24)은 수 커넥터(4)의 외경에 맞는 그리퍼(231, 241)를 결합한 파지 실린더(230, 240)로 이루되, 파지 유닛(23, 24)은 수 커넥터 파지 이송 중량에 따라 단수 또는 복수로 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
청구항 1에 있어서,
상기 파지 유닛은 파지 유닛(23a)과 파지 유닛(24)으로 복수 형성하여 이루고, 복수의 파지 유닛(23a, 24)은 자동조심블록(26) 하부에 조인트 블록 어셈블리(27)를 더 추가하여 2개의 파지 유닛(23a, 24)을 결합하여 이루며, 2개의 파지 유닛의 각 그리퍼(231, 241)는 동심 축을 이루도록 정렬하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
청구항 7에 있어서,
상기 조인트 블록 어셈블리(27)는 좌우 대칭의 복수 조인트 블록(272)과, 조인트 블록 사이에 그리퍼(241) 작동을 이루는 파지 실린더(240)를 결합하고, 조인트 블록을 전후 방향으로 관통하는 조인트 로드(274)와, 조인트 로드(274) 일단을 일체로 체결하는 조인트 패널(276)을 결합하되, 조인트 블록(272)과 조인트 패널(276) 사이에는 압축 스프링(278)을 개재하여 이루고, 조인트 블록을 관통한 조인트 로드 타 단에 조인트 로드(274) 출몰을 제한하는 실린더(279)를 형성하여 실린더(279) 로드와 조인트 로드(274) 타단이 접하도록 결합하는 것과,
상기 조인트 블록(272) 하부에는 조인트 블록 하부를 체결하는 플레이트(280)와, 1쌍의 그리퍼(241)를 힌지(283) 결합하고 힌지를 중심으로 좌우 확장을 안내하는 장공(284)을 형성한 1쌍의 가이드 판(281)과 가이드 판 사이에서 파지 실린더(240) 동력으로 승강하는 구동 로드(282)를 형성하여 가이드 판(281)의 장공(284)과 그리퍼(241)의 장공 및 구동 로드(282)를 순차 관통하는 핀(285) 결합하여 파지 실린더(240) 출몰 구동으로 그리퍼(241) 좌우 확장, 수축 구동을 이루는 것과,
상기 조인트 패널(276)에는 파지 유닛(23a)의 파지 실린더(230)를 결합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
청구항 8에 있어서,
상기 파지 유닛(23a)과 파지 유닛(24)의 그리퍼(231, 241)는 각각 수 커넥터(4)의 서스 링(43)과 플랜지(41) 부분을 파지하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전후 구동유닛(25)은 스테핑 모터와 리드 스크류 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전후 구동유닛(25)은 공압 실린더와 리니어 가이드 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 케미컬을 이송하는 자동 청정 접속장치의 수 커넥터 이송 주행장치.