KR102013374B1

KR102013374B1 - 케미컬 공급 설비의 필터 자동 교체 시스템

Info

Publication number: KR102013374B1
Application number: KR1020180040176A
Authority: KR
Inventors: 김영걸; 박덕철
Original assignee: 한양이엔지 주식회사
Priority date: 2018-04-06
Filing date: 2018-04-06
Publication date: 2019-08-22

Abstract

본 발명은 케미컬 공급 설비에 구비되는 원통형 필터를 교체하는 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 시스템은, 필터 유닛 및 필터 교체 유닛을 포함한다. 필터 유닛은, 내부에 필터를 세워서 수용하고, 필터링 대상 케미컬이 유입되는 유입구와, 유입구를 통해 유입되어 필터를 통과하면서 필터링된 케미컬이 유출되는 유출구가 형성되며, 개폐기구에 의해 자동개폐 가능한 필터 하우징을 포함한다. 또한, 필터 교체 유닛은, 상기 필터 유닛의 필터 하우징이 개방되었을 때 필터 하우징 내부에 있던 폐 필터를 배출하고, 새로운 필터를 필터 하우징 내부에 탑재한다. 필터 교체 유닛은 필터의 외주면을 파지하는 파지 암과, 파지 암을 필터가 눕혀진 상태와 세워진 상태에 대응하는 위치들 사이에서 회동시키는 파지 암 회동기구를 포함한다. 본 발명에 따르면, 종래 수동으로 수행하던 필터의 교체 작업 자체를 완전 자동화할 수 있다.

Description

케미컬 공급 설비의 필터 자동 교체 시스템{Filter auto change system of chemical supply facility}

본 발명은 반도체 공장이나 화학 공장에서 케미컬을 공급하는 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 케미컬 공급 설비에 구비되는 필터를 교체하는 시스템에 관한 것이다.

반도체 공장이나 화학 공장에서는 다양한 종류의 케미컬을 대량으로 사용하고 있다. 여기서, 케미컬이라 함은, 불산, 황산, 염산, 암모니아, 과산화수소, 도금액, 포토레지스트, 현상액 등의 액상의 물질이나, 화학기계적 연마(CMP) 등에 사용되는 슬러리 등의 페이스트상의 물질을 포함한다.

이러한 케미컬들은 인체나 환경에 유해한 성분을 가지고 있는 경우가 많고, 탱크나 드럼 등의 용기에 저장되어 탱크로리나 트럭 등으로 운반되어 공장으로 공급된다. 한편, 이러한 공장들은 높은 청정도가 요구되는 경우가 많다.

따라서, 이렇게 운반되어 온 케미컬을 공장의 반도체나 화학제품의 생산 설비에 공급할 때에는, 생산 설비와는 격리된 케미컬 공급 설비를 갖추고, 이 공급 설비에 케미컬 저장 용기를 연결하여 공급하는 것이 일반적이다.

케미컬 공급 설비는, 전형적으로 생산 설비를 이루는 건물의 외벽의 바깥 또는 안쪽에 부스 형태로 설치된다. 또한, 케미컬 공급 설비는, 생산 설비의 각 생산 라인으로 케미컬을 공급하는 배관과, 펌프와, 이러한 배관들을 개폐하기 위한 밸브 등을 갖추고 있으며, 공급되는 케미컬의 불순물 등을 걸러내는 필터를 구비하고 있는 경우가 있다.

전술한 바와 같이 이러한 케미컬은 인체나 환경에 유해한 성분이 많기 때문에, 케미컬 저장 용기를 케미컬 공급 설비에 연결하여 생산 설비로 케미컬을 공급하거나 공급이 끝난 저장 용기를 케미컬 공급 설비로부터 분리할 때, 또는 수명이 다한 필터를 교체할 때에는, 케미컬이 누출되거나 작업자가 케미컬에 노출되는 등의 사고가 일어나지 않도록 세심한 주의를 기울여야 하며, 작업자는 반드시 내화복(耐化服)을 착용하여야 한다.

이와 같이 케미컬 공급 작업은 매우 번거롭고 위험한 작업이므로, 최근에는 그 자동화가 추진되고 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 그러나, 케미컬 공급 설비는 공장마다 환경과 구조가 다르고, 특히 기존의 케미컬 공급 설비의 경우에는 구조적 또는 공간적 제약이 있어, 그 자동화에는 한계가 있고, 특히 필터의 교체를 자동화하기는 곤란한 실정이다.

한편, 특허문헌 2 내지 4에는 필터의 자동 교체 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 내지 4는, 일부 자동화가 곤란한 작업(예컨대, 필터 카트리지를 로우프 등에 현수하는 작업이나, 폐 필터의 수거 작업 등)에 대한 구체적인 자동화 기구 등에 대해 개시하고 있지 않다.

또한, 특허문헌 2 내지 4에 개시된 기술은 구조가 복잡하고 차지하는 공간이 방대해지는 문제가 있다. 즉, 통상적인 케미컬 필터는 긴 원통형으로 이루어지고, 필터가 장착되는 필터 하우징도 필터 형상에 따라 원통형으로 이루어진다. 또한, 필터 하우징은 케미컬 공급 설비에서 세워서 설치되며, 필터도 세워서 장착하는 것이 일반적이다. 따라서, 필터의 교체시에는 필터 하우징의 일단(전형적으로 상단)에 마련된 뚜껑이 개방된 상태에서 필터 하우징의 내부로부터 폐 필터를 꺼내고 새로운 필터를 필터 하우징의 내부로 장입하여야 하는데, 이러한 폐 필터의 제거나 새 필터의 장입시, 원통형 필터의 상단을 붙잡고 지면에 수직한 상하방향으로 길게 늘어뜨린 상태로 필터를 상하 및 좌우로 이동시켜야 한다. 게다가 개방된 뚜껑이 필터의 제거나 장입시 방해되지 않도록 뚜껑을 이동시켜야 한다. 따라서, 필터의 자동 교체를 위해서는 방대한 공간이 필요하고, 필터나 뚜껑의 상하 및 수평 이동을 위한 기구가 복잡해진다.

나아가, 특허문헌 2 내지 4에 개시된 필터 교체 기술에서는, 필터를 붙잡는 척(chuck)이나 로프 등의 파지 수단을 폐 필터의 제거시와 새 필터의 장입시에 공통으로 사용하고 있다. 따라서, 파지 수단에 의한 필터의 교차 오염을 피할 수 없다는 문제가 있다.

특허문헌 1: 공개특허공보 제10-2017-0017956호 특허문헌 2: 일본 공개특허공보 평08-112507호 특허문헌 3: 일본 등록특허공보 제3369478호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 평09-037668호

본 발명은 상기와 같은 기술적 배경을 고려하여 창안된 것으로서, 케미컬 공급 설비에 구비된 필터의 교체 작업을 간단한 구조와 좁은 공간에서 완전 자동화할 수 있는 필터 자동 교체 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 필터의 교체시 필터의 교차 오염을 방지할 수 있는 필터 자동 교체 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 케미컬 공급 설비에 포함된 필터를 교체하기 위한 필터 자동 교체 시스템으로서, 상기 필터는 원통 형상을 가지고, 내부에 상기 필터를 세워서 수용하고, 필터링 대상 케미컬이 유입되는 유입구와, 상기 유입구를 통해 유입되어 상기 필터를 통과하면서 필터링된 케미컬이 유출되는 유출구가 형성되며, 개폐기구에 의해 자동개폐 가능한 필터 하우징을 포함하는 필터 유닛; 및 상기 필터 유닛의 필터 하우징이 개방되었을 때 필터 하우징 내부에 있던 폐 필터를 배출하고, 새로운 필터를 상기 필터 하우징 내부에 탑재하는 필터 교체 유닛;을 포함하고, 상기 필터 교체 유닛은, 상기 원통 형상 필터의 외주면을 파지하는 파지 암과, 상기 파지 암을 상기 필터가 눕혀진 상태와 세워진 상태에 대응하는 위치들 사이에서 회동시키는 파지 암 회동기구를 포함하는 필터 자동 교체 시스템을 제공한다.

실시예에 따르면, 상기 파지 암은, 상기 폐 필터를 파지하여 상기 필터 하우징으로부터 분리하는 분리용 파지 암; 및 새로운 필터를 파지하여 상기 필터 하우징에 탑재하는 탑재용 파지 암을 포함하고, 상기 분리용 파지 암과 탑재용 파지 암은 서로 독립적으로 파지 동작이 가능하다.

이 경우, 상기 파지 암 회동기구는, 상기 분리용 파지 암과 탑재용 파지 암을 함께 회동시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 파지 암은, 상기 분리용 파지 암으로부터 상기 폐 필터를 전달받아 상기 폐 필터를 배출구로 배출하는 배출용 파지 암을 더 포함할 수 있고, 상기 배출용 파지 암은 상기 분리용 파지 암 및 탑재용 파지 암과 독립적으로 파지 동작이 가능하다.

이 경우, 상기 파지 암 회동기구는, 상기 분리용 파지 암과 배출용 파지 암을 서로 독립적으로 회동시킬 수 있는 구조를 가질 수 있다.

또한, 상기 파지 암은, 상기 새로운 필터를 상기 탑재용 파지 암에 전달하는 공급용 파지 암을 더 포함할 수 있고, 상기 공급용 파지 암은 상기 분리용 파지 암 및 탑재용 파지 암과 독립적으로 파지 동작이 가능하다.

또한, 실시예에 따르면, 필터 자동 교체 시스템은, 상기 필터 교체 유닛의 상방에 설치되고, 상기 필터를 눕힌 상태로 복수개를 적재하여 보관하는 보관함을 구비하여, 필터의 교체시 상기 보관함의 맨밑에 적재된 새로운 필터를 하나씩 상기 필터 교체 유닛에 공급하는 필터 공급 유닛을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 공급용 파지 암은, 상기 보관함의 맨밑에 적재된 필터를 파지하고 하강하여 상기 탑재용 파지 암에 전달가능하도록 승강가능하게 구성될 수 있다.

또한, 이 경우, 상기 필터 공급 유닛은 상기 보관함의 하단에 마련되어 상기 보관함을 개폐하는 보관함 하부 도어를 더 포함하고, 상기 보관함 하부 도어에는, 상기 보관함 하부 도어가 닫힌 상태에서 상기 공급용 파지 암이 출입가능한 파지 암 출입홀이 형성되어 있을 수 있다.

또한, 실시예에 따르면, 상기 필터 공급 유닛은, 상기 필터를 눕힌 상태로 복수개를 적재하여 보관하는 보관함과, 상기 보관함의 하단에 인접하여 승강가능하게 배치되고 상기 필터를 눕힌 상태로 수용하는 반원통 형상의 수용부와, 상기 보관함의 하단에 마련되어 상기 보관함을 개폐하는 보관함 하부 도어를 포함하여, 상기 보관함 하부 도어의 작동에 의해 상기 보관함의 맨밑에 적재된 필터를 상기 수용부로 배출하고, 상기 수용부는 배출된 상기 필터를 수용한 상태에서 하강하여 상기 파지 암에 상기 필터를 전달하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 필터 공급 유닛을 포함하는 경우, 상기 보관함의 하단 내벽면에는, 상기 하단에 적재된 필터가 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 상기 보관함의 내부를 향해 돌출하는 복수의 볼 플런저가 마련되어 있을 수 있다.

또한, 상기 필터 공급 유닛을 포함하는 경우, 상기 보관함의 전방 또는 상방에는 새로운 필터를 투입하여 상기 보관함에 적재가능하도록 투입구가 형성될 수 있으며, 상기 보관함의 내벽면 형상이 상기 필터의 외곽 형상과 일치하도록 되어 있어, 상기 필터의 투입방향이 다르거나 상기 필터 유닛에 탑재될 필터와 다른 형상의 필터가 투입될 경우 적재가 불가능하게 구성될 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 필터 하우징은, 상기 유입구 및 유출구가 형성되고, 상기 필터가 탑재되며, 상기 필터 자동 교체 시스템의 베이스 프레임에 고정된 하부 하우징; 및 상기 하부 하우징에 분리가능하게 결합되고, 상기 필터 자동 교체 시스템의 승강 프레임에 고정된 상부 하우징을 포함하고, 상기 필터 하우징은, 상기 개폐기구에 의해 상기 상부 하우징과 하부 하우징이 분리/결합됨에 따라 개폐되며, 상기 상부 하우징과 하부 하우징이 분리되었을 때, 상기 상부 하우징은 상기 승강 프레임에 의해 상기 하부 하우징에 대해 상대적으로 승강가능하게 이루어질 수 있다.

이 경우, 상기 상부 하우징과 하부 하우징은 후크 클램프의 체결/해제에 의해 결합/분리되고, 상기 개폐기구는 상기 상부 하우징에 결합된 공압 또는 유압 실린더이고, 상기 공압 또는 유압 실린더의 로드가 상기 후크 클램프의 후크에 링크 결합되고, 상기 로드의 진퇴 동작에 따라 상기 후크가 상기 하부 하우징의 측면에 걸리거나 걸림해제됨으로써 상기 상부 하우징과 하부 하우징이 결합/분리될 수 있다.

본 발명의 필터 자동 교체 시스템은, 상기 필터 유닛 및 필터 교체 유닛을 수용하여 밀폐하는 캐비닛 형태로 이루어질 수 있다.

이 경우, 필터 자동 교체 시스템은, 교체되어 배출되는 폐 필터를 수용하는 수거함을 더 포함하고, 상기 수거함은 상기 캐비닛의 적어도 일면으로 개폐가능하게 구성될 수 있다.

또한, 본 발명의 필터 자동 교체 시스템은, 적재함과 핸들을 가지며, 배출된 폐 필터 또는 새로운 필터를 적재하여 운반하는 대차를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 적재함은 서랍식으로 인출하여 확장가능하고, 상기 적재함의 길이방향 일측 단부의 측벽은 나머지 측벽보다 높이가 더 높게 형성되며, 상기 일측 단부의 측벽의 적재함 바깥쪽면의 상부 귀퉁이에는 고정 클램프가 부착되어 있고, 상기 핸들은 'ㄷ'자 형상을 가지고, 'ㄷ'자 형상의 양단부는 상기 적재함의 양측벽에 회동가능하게 고정되고, 상기 적재함이 수축되었을 때 상기 핸들을 세우면 상기 고정 클램프에 의해 고정가능하게 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 필터 자동 교체 시스템은, 종래 수동으로 수행하던 필터의 교체 작업 자체를 완전 자동화할 수 있다. 따라서, 필터 교체 작업에 수반하는 케미컬의 누출이나 노출에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 필터 교체 유닛이 필터를 파지하고 탑재하거나 분리 배출하도록 구동하는 기구가 간단하고, 필터 교체에 소요되는 공간이 작다. 따라서, 구동기구의 정밀한 위치 제어가 불필요하고 오동작이 발생할 염려가 거의 없으며, 시스템의 소형화를 꾀할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 폐 필터의 분리 배출 과정에서 필터 교체 유닛에 묻을 수 있는 오염물이 새 필터에 전달되는 교차 오염을 방지할 수 있다.

또한, 실시예에 따르면, 필터 교체 유닛이 파지 암을 회동 구동하여 폐 필터의 배출과 새 필터의 탑재가 모두 가능하므로, 필터의 교체를 위한 부품수를 줄이고 간소화할 수 있다.

또한, 실시예에 따르면, 복수개의 새 필터를 적재하여 보관하고 있다가, 필터 교체 유닛에 새 필터를 하나씩 전달하는 필터 공급 유닛을 포함함으로써, 작업자는 필터의 교체시 마다 새 필터를 필터 교체 유닛에 공급하지 않아도 되므로, 내화복을 입고 수행해야 하는 위험하고 번거로운 작업을 최소한으로 줄일 수 있다.

또한, 실시예에 따르면, 확장 가능한 보관함을 가지고, 원터치 방식으로 고정이 가능한 핸들을 가지는 대차를 이용함으로써, 한 번에 복수개의 필터를 운반, 수거할 수 있으므로, 내화복을 입고 수행해야 하는 위험하고 번거로운 작업을 최소한으로 줄일 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 필터 자동 교체 시스템을 포함한 케미컬 공급 설비를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 필터 자동 교체 시스템의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 시스템의 필터 유닛을 도시한 정면도로서, 필터 하우징을 절개하여 그 내부 구성을 도시한 일부 단면 정면도이다.
도 5의 (a)는 도 4에 도시된 필터 하우징의 상부 일부의 구성을 도시한 단면도이고, 도 5의 (b)는 도 5의 (a)에서 B-B'선을 따라 본 단면도이다.
도 6은 도 4의 측면도이다.
도 7은 필터 유닛을 도시한 정면도로서, 필터 하우징을 개방하는 과정을 도시한 정면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 시스템의 필터 교체 유닛을 도시한 사시도로서, 필터 하우징이 개방된 상태의 하부 하우징도 함께 도시한 사시도이다.
도 9는 도 8의 필터 교체 유닛의 동작을 설명하기 위해 도시한 사시도이다.
도 10은 도 2에 도시된 시스템의 필터 공급 유닛을, 정면 커버를 제거한 상태로 도시한 사시도이다.
도 11은 도 1에 도시된 케미컬 공급 설비에 적용가능한 대차를 도시한 사시도로서, 대차의 적재함이 확장된 상태를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 11의 대차를 도시한 사시도로서, 대차의 적재함이 수축된 상태를 도시한 사시도이다.
도 13 내지 도 20은 도 2에 도시한 시스템의 동작, 즉 필터 필터 교체 동작을 도시한 사시도들이다.
도 21은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 자동 교체 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 22는 도 21에 도시된 필터 자동 교체 시스템의 주요 구성을 도시한 사시도이다.
도 23은 도 21에 도시된 시스템의 필터 공급 유닛을 도시한 도면으로서, (a)는 정면 커버를 제거하고 하방에서 바라본 사시도이고, (b)는 보관함 하부 도어가 개방된 상태의 하방에서 바라본 사시도이며, (c)는 보관함을 위에서 바라본 평면도이다.
도 24 내지 도 27은 도 21에 도시한 시스템의 동작, 즉 필터 필터 교체 동작을 도시한 사시도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 필터 자동 교체 시스템을 포함한 케미컬 공급 설비(1000)를 설명한다.

본 실시예의 필터 자동 교체 시스템이 적용되는 케미컬 공급 설비(1)는, 생산 설비(도시 생략)에 인접하여, 그러나 생산 설비와 격리되어 부스 형태로 제공될 수 있다. 케미컬 공급 설비(1)는, 크게 케미컬 공급 시스템(10,20), 본 실시예에 따른 필터 자동 교체 시스템(100), 및 조작 패널(30)을 포함한다.

케미컬 공급 시스템(10,20) 중 좌측에 도시된 시스템(10)은, CMP(화학기계적 연마)용 슬러리와 같이 드럼(도시 생략)에 담긴 형태로 공급되는 케미컬이나 재료를 받아들여 생산 설비로 공급하기 위한 시스템으로서, 드럼을 로딩하기 위한 로딩 롤러(12)와, 드럼 상단의 케미컬 주입/추출구와 결합되어 케미컬을 흡입하는 커플러(14)와, 흡입한 케미컬을 분배하여 공급하기 위한 각종 배관(도면부호 생략), 밸브(도면부호 생략) 및 펌프(도면부호 생략) 등을 포함한다.

또한, 케미컬 공급 시스템(10,20) 중 우측에 도시된 시스템(20)은, 탱크 로리로 운반되어 탱크(도시 생략)로부터 직접 공급되는 케미컬을 받아들여 생산 설비로 공급하기 위한 시스템으로서, 탱크의 케미컬 배출 배관(도시 생략)과 결합되어 케미컬을 받아들이는 커플러(22)와, 흡입한 케미컬을 분배하여 공급하기 위한 각종 배관(도면부호 생략), 밸브(도면부호 생략) 및 펌프(도면부호 생략) 등을 포함한다.

조작 패널(30)은 케미컬 공급 설비(1) 전반의 조작과 모니터링 및 제어를 위한 구성요소로서, 디스플레이, 키보드, 마우스, 버튼 등의 작업자 입출력 수단을 포함하고, 후술하는 각종 센서나 카메라 및 밸브나 모터, 액츄에이터 등 전기적으로 구동되는 요소와 전기적으로 연결되어 있다.

케미컬 공급 시스템(10,20)의 우측에 도시된 필터 자동 교체 시스템(100)은, 케미컬 공급 시스템(10,20)에서 받아들인 케미컬을 생산 설비로 공급하기 전에, 케미컬에 포함된 불순물 등을 걸러내는 필터 유닛을 포함하고, 이 필터 유닛에 포함된 필터를 자동으로 교체할 수 있도록 본 실시예에 의해 제공되는 시스템이다. 필터 자동 교체 시스템(100)에 포함된 필터 유닛은 케미컬 공급 시스템(10,20)의 배관과, 이 필터 유닛에 의해 불순물이 제거된 케미컬을 생산 설비로 공급하는 배관과 연결되어 있다.

도 1에 도시된 본 실시예에서, 필터 자동 교체 시스템(이하, 간단히 시스템이라고도 한다)(100) 및 그에 포함된 필터 유닛은 설비(1) 전면에 4조, 설비 후면에 4조, 총 8조가 구비되는데, 설비(1) 전면과 후면에 구비된 시스템(100)(필터 유닛)으로부터 교체되어 배출되는 필터는 필터 배출공(5, 도 2 참조)으로 배출되어 통합된 필터 배출구(6)로 모아져서 배출된다. 한편, 설비(1) 내에 포함되는 필터 유닛 및 시스템(100)의 개수는 실시형태에 따라 변경될 수 있음은 물론이다.

이어서, 본 실시예에 따른 시스템(100)에 대해 상세히 설명한다.

먼저, 도 2는 본 실시예에 따른 시스템(100)의 주요 구성을 도시한 사시도이고, 도 3은 그 측면도로서, 도 3에서는 필터 하우징(111)이 개방된 상태를 도시하고 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 시스템(100)은 크게, 필터 유닛(110)과 필터 교체 유닛(130)을 포함하고, 선택적으로 필터 공급 유닛(150)과, 대차(170, 도 11 및 도 12 참조)를 포함할 수 있다.

필터 유닛(110)은, 케미컬 공급 시스템(10,20)에 의해 공급된 케미컬의 불순물 등을 걸러내기 위해 본래 케미컬 공급 설비(1) 내에 포함되는 유닛이나, 본 발명에서는 이를 작업자가 아닌 후술하는 필터 교체 유닛(130)에 의해 자동적으로 필터(F)를 교체가능하도록 그 구조를 변경한 것이다.

구체적으로 필터 유닛(110)은, 필터 하우징(111), 필터 하우징 결합기구(118), 필터 하우징 개폐기구(117)를 포함한다. 이하, 필터 유닛(110)의 상세 구성에 대해, 도 2 및 도 3과, 도 4(필터 유닛의 일부 단면 정면도), 도 5(필터 하우징의 상부 일부 단면도), 도 6(필터 유닛의 일부 단면 측면도) 및 도 7(필터 하우징 개방 과정을 도시한 필터 유닛의 정면도)를 참조하여 설명한다.

필터 하우징(111)은, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 내부에 필터(F)를 수용하는 내부 공간(112)을 가지고, 케미컬이 유입되는 유입구(113a)와, 유입구를 통해 유입되어 필터(F)를 통과하면서 필터링된 케미컬이 유출되는 유출구(113b)가 형성되며, 결합기구(118) 및 개폐기구(117)에 의해 자동개폐 가능하다.

더욱 구체적으로, 필터 하우징(111)은 상부 하우징(111a)과 하부 하우징(111b)을 구비하고, 상부 하우징(111a)과 하부 하우징(111b)이 결합(폐쇄)되었을 때 O-링(111c)과 같은 씰링수단에 의해 씰링된다. 하부 하우징(111b)은 베이스 프레임(2) 상에 고정되고, 하부 하우징(111b)에는 상기 유입구(113a)과 유출구(113b)가 형성되어 있다. 상부 하우징(111a)은 하부 하우징(111b)에 분리가능하게 결합되고, 수직 프레임(4)에 설치되어 상하로 승강가능한 승강 프레임(120)에 고정되어 있다. 따라서, 상부 하우징(111a)과 하부 하우징(111b)이 분리되었을 때(도 3 참조), 상부 하우징(111a)은 승강 프레임(120)에 의해 승강가능하다. 또한, 상부 하우징(111a)이 필터 하우징(111)의 대부분을 차지하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 상부 하우징(111a)이 하부 하우징(111b)과 분리되어 상방으로 상승하였을 때, 하부 하우징(111b)의 바닥면이 노출되어 하부 하우징(111b)의 바닥면에 필터(F)를 세우기만 하면 탑재가 가능하게 되어 있다.

한편, 필터(F)는 대략 원통 형상을 가지고, 필터 하우징(111)의 내부 공간(112)은 필터(F)를 세워서 수용하도록 기본적으로 원통 형상을 가지는데, 내부 공간(112)의 수평방향(X,Y축 방향)의 폭과 수직방향(Z축방향)의 길이는 필터(F)의 직경 및 길이보다 각각 약간 크게 형성된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 공간(112)의 상부에는 내부 공간(112)의 내측벽으로부터 중심을 향해 돌출된 복수개의 리브(114)가 형성되어 있어, 필터(F)가 내부 공간(112)에 수용되었을 때 안정적으로 고정되도록 한다.

이와 같이, 필터(F)가 내부 공간(112)에 수용되고 상하부 하우징(111a, 111b)이 서로 결합되어 시스템(100)이 정상적으로 작동하고 있을 때, 유입구(113a)로 유입된 케미컬은 필터(F)의 중공부로 공급되어 불순물이 걸러져서 필터(F)의 측면 및 상부를 통해 필터(F)와 내부 공간(112)의 내측벽 사이의 공간으로 흘러나오고, 유출구(113b)를 통해 유출되어 생산 설비(도시 생략)로 공급되게 된다.

한편, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 필터 하우징(111)의 상단은 개구되어 있고, 이 개구부에 드레인 연결관(115)이 연결되고, 드레인 연결관(115)은 다시 상부 하우징(111a) 및 하부 하우징(111b)에 각각 정렬되어 형성된 드레인관(116a, 116b)에 연결되며, 베이스 프레임(2)에 배치된 드레인 배관(116c)에 연결된다. 이 드레인 연결관(115), 드레인관(116a,116b) 및 드레인 배관(116c)은 필터(F)의 교체전에 내부 공간(112)에 남아 있는 케미컬을 배수하거나, 폐 필터(F)를 제거한 후 새로운 필터(F)를 장착하기 전에 필터 하우징(111) 내부를 세정하고 건조할 때 사용하는 배관이다. 한편, 도 4와 도 6을 제외한 본 실시예의 다른 도면에서는 드레인 연결관(115), 드레인관(116a,116b) 및 드레인 배관(116c)의 도시를 생략하였다.

상하부 하우징(111a, 111b)을 분리가능하게 결합하는 필터 하우징 결합기구는, 종래에 볼트/너트를 사용하는 것이 일반적인데, 본 실시예에서는 후크 클램프로 구현된다. 이는, 볼트/너트를 사용하는 경우 체결/해제의 자동화가 가능하기는 하지만 해제한 너트(또는 볼트)를 추후 체결을 위해 로봇 암 등의 필터 하우징 개폐기구가 붙잡고 있어야 하는 등의 구성이 필요하여 구조가 복잡하기 때문이다.

후크 클램프(118)는 후크부와, 후크부의 후크가 걸리는 후크 캐치로 이루어지는데, 구체적으로는 도 4 및 도 7에 도시된 바와 같이, 하부 하우징(111b)의 양측면에 후크 캐치(118d)가 고정되고, 그에 대응되는 위치의 상부 하우징(111a)의 양측면에 고리 모양의 후크(118c)와 클램프 핸들(118a)을 포함하는 후크부가 링크 핀(118e, 118f)을 개재하여 고정된다. 따라서, 도 4와 같이, 후크 클램프(118)가 체결된 상태에서 클램프 핸들(118a)을 도면 하방으로 젖히면 후크(118c)를 포함한 후크부가 링크 핀(118e)을 중심으로 회동하면서 후크부 전체가 하방으로 이동하고, 그에 따라 도 7과 같이, 후크(118c)가 후크 캐치(118d)보다 약간 하방으로 내려오면서 헐거워져 후크(118c)와 후크 캐치(118d) 간의 결합이 해제된다. 또한, 도 7과 같은 상태에서, 후크(118c)의 선단을 후크 캐치(118d)에 걸고 클램프 핸들(118a)을 상방으로 젖히면, 후크부가 링크 핀(118e)을 중심으로 회동하면서 후크부 전체가 상방으로 이동하고, 그에 따라 도 4와 같이, 후크(118c)가 후크 캐치(118d)에 걸린 상태에서 클램프가 체결된다.

이상의 설명은 통상적인 후크 클램프의 수동 작동과정에 대한 설명인데, 본 실시예에서는 이를 필터 하우징 개폐기구(117)에 의해 자동으로 가능하게 구현된다. 즉, 본 실시예에서 필터 하우징 개폐기구(117)는 상부 하우징(111a)에 결합된 공압 또는 유압 실린더로 구현된다. 구체적으로 공압 또는 유압 실린더(117)는, 실린더(117a)측 단부가 상부 하우징(111a)에 링크 핀(119a)을 개재하여 링크 핀(119a)을 중심으로 회동가능하게 결합되고, 실린더(117a) 내부의 피스톤과 연결된 로드(117b)의 단부가 클램프 핸들(118b)에 링크 핀(119b)을 개재하여 링크 핀(119b)을 중심으로 회동가능하게 결합된다. 따라서, 상술한 설명에서 작업자가 수동으로 젖히던 클램프 핸들(118a)을 공압 또는 유압 실린더(117)의 로드(117b)가 대신함으로써 자동화할 수 있다.

다만, 단순히 종래의 후크 클램프(118)의 클램프 핸들(118a)에 공압 또는 유압 실린더(117)의 로드(117b)를 링크 연결하면, 다음과 같은 이유에서 후크 클램프(118)의 체결/해제가 원활하지 않고 후크 클램프(118)의 체결/해제를 완전 자동화하기가 곤란할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 후크 클램프(118)를 해제하기 위해 클램프 핸들(118a)를 하방으로 젖히면, 후크(118c)를 포함한 후크부가 하방으로 이동하면서 후크(118c)가 헐거워져 후크 캐치(118d)와 해제되지만, 이 상태에서 후크(118c)는 중력에 의해 하방으로 늘어뜨려진 상태에 있게 된다. 이 상태에서 필터 하우징(111)을 개방하기 위해 상부 하우징(111a)을 승강 프레임(120)에 의해 상방으로 이동시키면, 늘어져 있던 후크(118c)가 다시 후크 캐치(118d)에 걸려 필터 하우징(111)의 개방이 불가능하거나, 무리하게 작동시키면 후크 클램프 등 장치나 부품의 파손이 우려된다.

따라서, 이를 해결하기 위해, 본 실시예에서는 후크 클램프(118)의 해제시, 후크(118c)의 선단부(후크 캐치(118d)에 걸리는 쪽 단부)가 하부 하우징(111b)의 측면으로부터 이격되도록 구성했다. 구체적으로, 링크 핀(118f)에 의해 후크부와 링크 결합된 후크(118c)의 후단부(후크 캐치(118d)에 걸리는 쪽과 반대쪽 단부)를 링크 핀(118f)을 넘어 약간 연장 형성하고, 링크 핀(119b)에 의해 로드(117b)와 링크 결합된 클램프 핸들(118b)을 기존의 클램프 핸들(118a)에 링크 핀(118g)에 의해 링크 결합시킨다. 그리하여, 클램프 해제시, 클램프 핸들(118b)의 선단부(클램프 핸들(118b)에서 링크 핀(119b)과 반대쪽 단부)에 의해 상기 연장 형성된 후크(118c)의 후단부를 누름으로써, 후크(118c)의 선단부를 하부 하우징(111b)의 측면으로부터 이격시킬 수 있다.

한편, 상기의 링크 핀들, 특히 링크 핀(119b)은 도구에 의해 간단히 해체 가능하다. 따라서, 공압 또는 유압 실린더(117)의 고장시 등에 링크 핀(119b)을 해체하고 수동으로 클램프 핸들(118a)을 젖혀 필터 하우징(111)의 결합/분리를 할 수도 있다.

이와 같이, 본 실시예의 필터 유닛(110)에 의하면 필터 하우징(111)의 개폐(분리/결합)를 완전 자동화할 수 있다.

이어서, 필터 교체 유닛(130)의 상세 구성에 대해, 도 2 및 도 3과, 도 8(필터 교체 유닛의 대기상태를 나타낸 사시도), 도 9 및 도 15(필터 교체 유닛의 동작상태를 나타낸 사시도)를 참조하여 설명한다.

필터 교체 유닛(130)은 베이스 프레임(2) 상에 설치되어, 필터 유닛(110)의 필터 하우징(111)이 개방되었을 때 필터 하우징(111) 내부에 있는 폐 필터(F)를 분리 배출하고, 새로운 필터(F)를 필터 하우징(111) 내부에 탑재하는 구성요소이다. 구체적으로, 필터 교체 유닛(130)은 새로운 필터를 받아 파지하는 파지부(131,132) 및 파지부(131,132)에 의해 파지된 필터(F)가 필터 하우징(111) 내부의 탑재 위치에 위치하도록 파지부(131,132)를 구동하는 구동기구(134,135)를 포함한다.

더욱 구체적으로, 파지부는 원통 형상을 가지는 필터(F)를 눕힌 상태로 수용하는(도 3 참조) 반원통 형상의 수용부(131; 131a,131b)와, 필터(F)의 외주면을 파지하는 파지 암(132)을 구비한다.

본 실시예에서 수용부(131)는 고정되어 움직이지 않는 고정 수용부(131a)와, 파지 암(132)과 함께 파지 암 회동기구(135)에 의해 움직이는 가동 수용부(131b)로 이루어진다. 수용부(고정 수용부(131a))의 하방에는 필터(F)의 수용여부를 감지하는 센서(136)가 마련된다. 본 실시예에서 이 센서(136)는 접촉식 센서로서 고정 수용부(131a)의 저면에 형성된 관통공을 통해 고정 수용부(131a)의 저면 상에 돌출되어 필터(F)가 고정 수용부(131a)에 수용된 상태에서 눌림으로써 필터(F)가 수용되었음을 감지하는 센서이다(도 15 참조). 물론, 이 센서(136)는 접촉식에 아닌 발광소자와 수광소자를 사용한 비접촉식으로 구현될 수도 있다.

파지 암(132)은 파지 암 설치축(134)에 파지 암 구동기구(133)를 개재하여 설치된다. 파지 암(132)은, 도 15에 도시된 바와 같이, 서로 대향하는 한 쌍의 암으로 이루어져, 파지 암 구동기구(133)에 의해 서로 근접하거나 이격되도록(오므려지거나 벌려지도록) 동작함으로써 필터(F)를 파지하거나 파지 해제가능하다. 파지 암 구동기구(133)는, 예컨대 공압 또는 유압 실린더에 의해 구현된다. 한편, 가동 수용부(131b) 역시 파지 암 설치축(134)에 설치된다.

파지 암 회동기구(135)는, 도 8의 상태에서 파지 암 설치축(134)을 시계방향으로 90도 회동함으로써, 파지 암 설치축(134)에 설치된 파지 암(132), 파지 암 구동기구(134) 및 가동 수용부(131b)를, 도 9에 도시된 바와 같이, 개방된 하부 하우징(111b)의 중심축과 일치하게 세워, 파지 암(132)에 의해 파지된 필터(도 9에서는 도시 생략)를 탑재 위치인 하부 하우징(111b)의 중심에 세워 탑재하는 회동기구이다. 즉, 파지 암 회동기구(135)는 필터가 눕혀진 상태와 세워진 상태에 대응하는 위치들 사이에서 회동시키 파지 암(132)을 회동시키는 기구로서, 로터리 실린더, 공압 또는 유압 실린더나, 스텝 모터 또는 서보 모터에 의해 구현될 수 있다.

또한, 개방된 하부 하우징(111b) 상에 교체대상인 폐 필터가 탑재된 상태(도 13 참조)에서 파지 암(132)을 도 9와 같이 파지 암 회동기구(135)에 의해 시계방향으로 90도 회동시키면, 파지 암(132)의 선단부가 교체대상인 폐 필터를 밀어 필터 배출공(5)으로 배출시킬 수 있다(도 14 참조). 이때, 배출되는 폐 필터는 수직 프레임(4)의 필터 배출공(5) 주위에 마련된 센서(137)에 의해 감지되어, 폐 필터의 배출여부를 확인하고 카운트할 수 있다. 이 센서(137)는 가로방향(X축방향)으로 설치된 바를 필터가 밀어 아래쪽으로 회동시킴으로써(이 바는 필터가 배출된 후 원상복귀함) 감지하는 접촉식 센서로 구현되지만, 발광소자와 수광소자를 사용한 비접촉식으로 구현될 수도 있음은 물론이다.

이와 같이, 본 실시예의 필터 교체 유닛(130)에 의하면 원통 형상의 필터(F)를 눕힌 상태로 파지하여, 90도 회동함으로써 개방된 필터 하우징(111)의 탑재 위치, 즉 하부 하우징(111b) 상에 세워서 탑재하거나, 개방된 필터 하우징(111)에 있는 폐 필터를 밀어 배출할 수 있다.

이어서, 선택적인 구성요소인 필터 공급 유닛(150)의 상세 구성에 대해, 도 2 및 도 3과, 도 10(필터 공급 유닛의 정면 커버를 제거한 상태로 도시한 사시도)을 참조하여 설명한다.

필터 공급 유닛(150)은, 필터 교체 유닛(130)의 상방에 설치되어, 복수개의 새로운 필터(F)를 보관하며, 필터의 교체시 새로운 필터를 하나씩 전술한 필터 교체 유닛(130)의 파지부(131,132) 상에 자동 공급하는 구성요소이다. 구체적으로, 필터 공급 유닛(150)은 보관함(151)과, 수용부(152)와, 보관함 하부 도어(153)를 포함한다.

보관함(151)은 원통 형상의 필터(F)를 눕혀서 복수개 적재하여 보관할 수 있도록 실질적으로 직육면체 형상을 가진다. 보관함(151)의 전면 커버는, 도 13에 도시된 바와 같이, 적어도 일부가 투명창으로 형성되어 보관함(151) 내부에 필터(F)가 있는지 시인가능하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 보관함(151)의 전면 커버 안쪽, 보관함(151) 측벽에는 필터(F)의 길이방향 위치를 정렬하고 상하방향 이동을 원활하게 가이드하는 가이드 레일(157)이 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 보관함(151)의 전면 커버 또는 그 주위에는 바코드 리더기(158)와 같은 코드 리더기가 마련되어 있을 수 있다. 이는, 작업자가 보관함(151)에 새로운 필터(F)를 적재할 때, 필터(F)의 표면 또는 그 포장에 형성된 식별코드(바코드)를 바코드 리더기(158)에 읽혀, 적재할 새 필터(F)가 해당 필터 유닛(110)에 대응되는 규격의 필터인지를 확인할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 작업자가 적재할 새 필터(F)의 식별코드를 바코드 리더기(158)에 읽혔을 때 대응되는 규격이 아닌 경우, 시스템(100)의 제어부(도시 생략)는 조작 패널(30)이나 스피커(도시 생략)를 통해 경고 메시지를 발하거나, 보관함(151)의 상부 커버를 잠궈, 다른 규격의 필터를 잘못 적재하는 오류를 방지할 수 있다.

수용부(152)는 보관함(151)의 하단에 인접하여 배치되어, 보관함(151)으로부터 배출되는 필터(F) 하나를 눕혀서 수용하는 반원통 형상의 구성요소이다. 수용부(152)는 보관함(151)에 대하여 상하(Z축방향)로 승강가능하게 배치되고, 또한, 수용부 회동축(152a)을 중심으로 180도만큼 회동가능하다. 이는, 수용부(152)에 수용한 새 필터(F)를 하방에 위치하는 필터 교체 유닛(130)의 파지부(131,132)에 전달하기 위하여, 수용부(152)에 새 필터(F)를 수용한 상태에서 하강하여 필터 교체 유닛(130)의 파지부(131,132) 상에 위치한 다음, 수용부(152)를 수용부 회동축(152a)을 중심으로 180도 회동하여 수용부(152)에 수용된 새 필터(F)를 파지부(131,132)에 전달할 수 있도록 하기 위함이다.

이를 위해, 필터 공급 유닛(150)은 수용부 회동기구(155, 도 3 참조)와, 수용부 승강기구(156)을 구비한다. 수용부 회동기구(155)는 전술한 파지 암 회동기구(135)와 마찬가지로, 로터리 실린더나 스텝 모터 또는 서보 모터로 구현될 수 있다. 수용부 승강기구(156)는 필터 유닛(110)의 승강 프레임(120) 구동부와 마찬가지로, 공압 또는 유압 실린더나 리니어 모터 등으로 구현될 수 있다.

보관함 하부 도어(153)는 보관함(151)과 수용부(152) 사이에서 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 배치되어, 보관함(151)의 맨밑에 적재된 필터(F)를 하나씩 수용부(152)로 배출할 수 있도록 하는 구성요소이다. 즉, 도 10에 도시된 예에서, 보관함 하부 도어(153)가 오른쪽(X축방향)으로 후퇴하면 보관함(151)에 적재된 복수개의 필터(F)들 중 맨밑의 필터가 배출되어 수용부(152)에 수용되고, 보관함 하부 도어(153)가 왼쪽(-X축방향)으로 보관함(151)으로 전진하면 맨밑의 필터와 그 위에 적재된 필터 사이에 삽입되어 수용부(152)가 하강할 때(도 16 참조) 보관함(151)에 적재되어 있는 필터들이 보관함(151)에서 배출되어 낙하하지 않도록 막는다.

보관함 하부 도어(153)를 수평방향으로 슬라이딩시키기 위한 도어 구동기구(154, 도 3 참조)가 마련된다. 도어 구동기구(154)는 공압 또는 유압 실린더나 리니어 모터 등으로 구현될 수 있다.

이와 같이, 본 실시예의 필터 공급 유닛(150)에 의하면, 복수개의 새 필터(F)들을 미리 보관하고 있다가 필터 교체시에 하나씩 필터 교체 유닛(130)에 자동적으로 공급할 수 있다.

이어서, 본 실시예의 시스템(100)에 적용가능한 또 다른 선택적인 구성요소인 대차(170)에 대하여, 도 11 및 도 12(각각 대차의 적재함이 확장된 상태 및 수축된 상태를 도시한 사시도)를 참조하여 설명한다.

대차(170)는 전술한 필터 교체 유닛(130)에 의해 교체되어 배출구(6, 도 1 참조)로 배출된 폐 필터를 수거하거나, 전술한 필터 공급 유닛(150)의 보관함(151)에 적재할 새 필터를 운반하기 위한 구성요소로서, 적재함(171)과 핸들(172)을 구비한다.

여기서, 적재함(171)은 서랍식으로 인출하여 확장가능할 수 있다. 이를 위해, 적재함(171)은 복수의 서브 적재함(171a,171b,171c)으로 구성되며, 서브 적재함(171a,171b,171c)의 인입/인출을 가이드하는 가이드 레일(173,173a,173b)이 서브 적재함(171a,171b,171c)의 양측벽 내외부에 마련되고, 최대 확장한도를 규정하는 스토퍼(도시 생략)가 가이드 레일(173)의 단부에 마련된다.

핸들(172)은 대기시(예컨대, 도 1의 배출구(6)에 정렬하여 폐 필터를 수거할 때)에는 접어서 놓고(도 11 참조), 이동시에는 작업자가 파지할 수 있도록 세울 수 있는(도 12 참조) 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 구체적으로, 핸들(172)은 대략 'ㄷ'자 형상을 가지고, 'ㄷ'자 형상의 양단부(172a)는 적재함의 양측벽에 회동가능하게 고정된다. 또한, 적재함(171) 중 길이방향 일측 단부에 배치되는 서브 적재함(171a)의 바깥쪽 측벽은 나머지 측벽보다 높이가 더 높게 형성되며, 상기 일측 단부의 측벽의 바깥쪽면의 상부 귀퉁이에는 고정 클램프(174)가 부착되어 있다. 이 고정 클램프(174)의 핸들(172) 표면과 접하는 표면에는, 적재함(171)이 수축되었을 때 핸들(172)을 세우면 원터치식으로 고정 클램프(174)에 의해 고정가능하도록, 핸들(172)의 외주면 형상, 예컨대 원형에 맞추어 호(arc) 형상의 오목부가 형성되어 있다.

이와 같이, 본 실시예의 대차(170)에 의하면, 적재함(171)의 확장/수축 구조를 가짐으로써 적재 용량을 탄력적으로 가변할 수 있고, 접히는 핸들 구조를 가지고 원터치식 고정 구조를 가짐으로써 본 발명의 시스템(100)에 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 적재함(171)이 확장되었을 때 다른 측벽보다 높게 형성된 서브 적재함(171a)의 측벽 바깥쪽을 핸들(172)의 중앙부가 감싸면서 눕혀짐으로써, 적재함의 최대 확장한도를 안정적으로 규정할 수 있다.

이어서, 도 13 내지 도 20을 참조하여 상술한 본 실시예에 따른 시스템의 동작에 대해 설명한다.

먼저, 교체해야 할 필터를 포함하고 있는 필터 유닛(110)의 작동을 중지하고, 도 6 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 필터 하우징(111) 내부에 남아있는 케미컬을 배수하고 필터 하우징(111) 내부를 순수(DI Water)와 불활성 기체 등을 이용하여 세정 및 건조한다.

이어서, 도 7 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 필터 하우징 개폐기구(유압 또는 공압 실린더)(117)를 작동시켜 필터 하우징 결합기구(후크 클램프)(118)를 해제하고, 결합 해제된 필터 하우징(111)의 상부 하우징(111a)을 승강 프레임(120)을 이용하여 상승시킨다. 그러면, 도 13에 도시된 바와 같이, 필터 하우징(111)이 개방되고, 하부 하우징(111b) 상에 교체할 폐 필터(F)가 노출된다.

이어서, 도 9 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 필터 교체 유닛(130)의 파지부(132,131b)를 파지 암 회동기구(135)를 이용하여 시계방향으로 90도 회동시킨다. 그러면, 도 14에 도시된 바와 같이, 파지부(132,131b)가 폐 필터(F)를 밀어 필터 배출공(5)으로 배출한다. 이때, 파지 암(132)은 파지 암 구동기구(133)에 의해 서로 근접하도록(오므려지도록) 구동함으로써, 파지 암(132)의 선단부만이 폐 필터(F)의 외주면에 접촉하도록 하는 것이 바람직하다. 이는 폐 필터에 남아있을 수 있는 오염물이 파지부(132,131b)의 내면에 묻어 후속 동작에서 새 필터를 파지할 때 새 필터를 오염시키는 것을 방지하기 위함이다.

이어서, 파지 암 회동기구(135)를 이용하여 파지부(132,131b)를 반시계방향으로 90도 회동시켜 원위치시키고, 도 15에 도시된 바와 같이, 파지 암 구동기구(133)를 이용하여 파지 암(132)을 벌려, 새 필터(F)를 파지부(131,132)에 받아들일 준비를 한다.

이어서, 도 16에 도시된 바와 같이, 필터 공급 모듈(150)의 수용부(152) 승강기구(156)를 이용하여, 새 필터(F)를 수용하고 있는 수용부(152)를 필터 교체 유닛(130)의 파지부(131,132) 바로 위까지 하강시킨다.

이어서, 수용부(152) 회동기구(155)를 이용하여 수용부(152)를 수용부 회동축(152a)을 중심으로 180도 회동시키면, 도 17에 도시된 바와 같이, 수용부(152)에 수용되어 있던 새 필터(F)가 필터 교체 유닛(130)의 파지부(131,132)에 전달되어 수용된다. 이어서, 수용부(152) 승강기구(156)를 이용하여, 새 필터(F)를 전달하고 비어있는 수용부(152)를 상승시켜 필터 공급 유닛(150)의 보관함(150) 바로 아래에 원위치시킨다. 그러면, 필터 공급 유닛(150)의 보관함 하부 도어(153)가 1회 후퇴 및 전진 동작을 하여 보관함(150)의 맨밑에 적재되어 있던 새 필터 하나를 수용부(152)에 수용시켜 다음 번의 필터 교체를 준비한다.

보관함 하부 도어(153)의 진퇴 동작과 함께 또는 독립적으로, 필터 교체 유닛(130)의 파지 암 구동기구(133)를 이용하여 파지 암(132)을 오므려 새 필터(F)를 파지하고, 필터 교체 유닛(130)의 파지부(132,131b)를 파지 암 회동기구(135)를 이용하여 시계방향으로 90도 회동시킨다. 그러면, 도 18에 도시된 바와 같이, 새 필터(F)가 개방된 필터 하우징(111)의 하부 하우징(111b) 상의 탑재 위치에 세워진 상태로 탑재된다.

이어서, 도 19에 도시된 바와 같이, 필터 교체 유닛(130)의 파지 암 구동기구(133)를 이용하여 파지 암(132)을 벌려 새 필터(F)의 파지를 해제하고, 이어서 파지 암 회동기구(135)를 이용하여 파지부(132,131b)를 반시계방향으로 90도 회동시켜 원위치시키고, 승강 프레임(120)을 작동시켜 상부 하우징(111a)을 하강시켜 하부 하우징(111b) 위에 위치시킨다.

이어서, 도 7 등을 참조하여 설명한 바와 반대의 동작으로, 필터 하우징 개폐기구(유압 또는 공압 실린더)(117)를 작동시켜 필터 하우징 결합기구(후크 클램프)(118)를 체결함으로써, 도 20에 도시된 바와 같이, 새 필터를 받아들인 필터 하우징(111)을 폐쇄하여, 필터 교체 작업을 완료한다. 이어서, 필터 유닛(110)으로 케미컬 공급을 재개하여 케미컬의 필터링 작업을 재개한다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 종래 작업자가 수행하던 필터 교체 작업 자체를 완전 자동화할 수 있다.

한편, 이상의 설명에서는, 도 13 및 도 14를 참조하여 설명한 폐 필터 배출 동작 이후 새 필터 탑재 동작까지 필터 하우징(111)은 개방된 상태(즉, 상부 하우징(111a)을 상승시킨 상태)를 유지하는 것으로 설명하였으나, 폐 필터의 배출 후 새 필터의 탑재 전에 필터 하우징(111)을 폐쇄하여 폐 필터가 배출된 후의 필터 하우징의 내부 공간(112)을 세정 및 건조한 다음, 필터 하우징(111)을 다시 개방하여 새 필터를 탑재하도록 할 수도 있다. 이 경우, 폐 필터 배출 전에 행하는 것으로 설명했던 필터 하우징(111) 내부의 순수(DI Water)와 불활성 기체 등을 이용한 세정 및 건조는 생략할 수도 있다.

이어서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터 자동 교체 시스템에 대해, 도 21 내지 도 27을 참조하여 설명한다. 다만, 도 21 내지 도 27에서 도 1 내지 도 20을 참조하여 설명한 실시예와 동일 유사한 기능을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략하고, 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.

본 실시예에 따른 시스템을 개략적으로 도시한 사시도인 도 21을 참조하면, 본 실시예의 시스템(200)은 전면에 도어(201)가 장착되어 전체로서 밀폐된 캐비닛 형태로 이루어질 수 있다(도 21에서 좌측에는 이해를 돕기 위해 도어(201)를 생략하였다). 도 21에서 참조부호 202는 제어부(도시 생략)에 의해 잠금/해제가 제어되는 잠금장치이다. 또한, 참조부호 203은 교체되어 배출되는 폐 필터를 수용하는 수거함으로서, 이 수거함(203)은 캐비닛의 일면(본 실시예에서는 전면)으로 개폐가능한 도어의 형태로 구현될 수 있다. 수거함(203)에 폐 필터가 수거되는 동작에 대해서는 후술한다.

또한, 도어(201)에는 캐비닛 내부의 필터 교체 시스템의 각 구성요소들의 동작이 시인가능한 투명창(204)이 설치될 수 있다. 또한, 도어(201)에는 새 필터를 보관함(251)에 투입하기 위한 투입구(259, 도 22 참조)와 연통되는 위치에, 필터 투입 도어(205)가 설치되어, 작업자가 도어(201)를 열지 않더라도 새 필터를 투입할 수 있도록 한다.

한편, 도 21에 도시된 본 실시예에서 시스템(200)과 그에 포함된 필터 유닛은 총 4조가 구비되는데, 시스템 및 필터 유닛의 개수와 배치는 다양하게 변경될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 실시예에서도, 시스템(200)에 인접하여 도 1에 도시된 바와 같은 케미컬 공급 시스템(10,20) 및 조작 패널(30)이 배치될 수 있음은 물론이다.

도 22는 본 실시예에 따른 시스템(200)의 주요 구성을 도시한 사시도로서, 도 22를 참조하면, 본 실시예의 시스템(200)은 전술한 실시예의 시스템(100)과 마찬가지로, 필터 유닛(210), 필터 교체 유닛(230) 및 필터 공급 유닛(250)을 포함한다. 이하, 본 실시예의 필터 유닛(210), 필터 교체 유닛(230) 및 필터 공급 유닛(250)에 대해, 전술한 실시예의 필터 유닛(110), 필터 교체 유닛(130) 및 필터 공급 유닛(150)과의 차이점을 중심으로 설명한다.

본 실시예의 필터 유닛(210)은, 도 22 및 도 24에 도시된 바와 같이, 그 기본 구조는 전술한 실시예의 필터 유닛(110)과 동일한 구조를 가진다. 즉, 본 실시예의 필터 유닛(210)은, 상하부 하우징(111a,111b)으로 이루어진 필터 하우징(111)과, 필터 하우징 개폐기구인 공압 또는 유압 실린더(117)와, 필터 하우징 결합기구인 후크 클램프(218)를 포함한다. 다만, 본 실시예의 후크 클램프(218)의 세부 구성과, 공압 또는 유압 실린더(117) 및 필터 하우징(111)에의 결합 구조가, 전술한 실시예의 그것들과 약간 다르다.

구체적으로, 본 실시예의 후크 클램프(218)는 후크(218c)와, 후크(218c)의 선단이 걸려 고정되도록 하부 하우징(111b)의 측면에 고정된 후크 캐치(218d)를 포함한다. 여기서, 후크 캐치(218d)는 하부 하우징(111b)의 측면에 일체로 형성될 수도 있고, 하부 하우징(111b)의 측면 하부에 후크(218c)가 걸릴 수 있는 형상이라면 별도의 후크 캐치(218d)를 마련하지 않을 수도 있다.

본 실시예에서 후크(218c)는 고리 모양으로 이루어지는 전술한 실시예의 후크(118c)와 달리 갈고리 모양으로 이루어지며, 후크(218c)의 선단은 상하부 하우징(111a,111b)이 체결되었을 때 후크 캐치(218d)에 걸려 고정되도록 그 길이와 형상이 이루어진다. 후크(218c)의 후단은 상부 하우징(111a)의 측면에 링크 핀(119b)을 개재하여 링크 핀(119b)을 중심으로 회동가능하게 결합되고, 후크 (218c)의 선단과 후단 사이의 중간 부분이 링크 핀(218g)을 개재하여 공압 또는 유압 실린더(117)의 로드(117b)에 링크 핀(218g)을 중심으로 회동가능하게 결합된다.

한편, 본 실시예의 후크 클램프(218)는 전술한 실시예의 클램프 핸들(118a)에 해당하는 별도의 요소를 구비하고 있지 않다.

한편, 본 실시예의 공압 또는 유압 실린더(117)는, 전술한 실시예와 유사하게, 상부 하우징(111a)에 링크 핀(119a)을 개재하여 링크 핀(119a)을 중심으로 회동가능하게 결합된다. 그밖에 본 실시예에서 설명하지 않는 필터 유닛(210)의 나머지 구성들, 예컨대 필터 하우징(111)의 내부 구성이나 승강 프레임(120) 등은 전술한 실시예와 동일 또는 유사하게 구성된다.

이와 같은 본 실시예의 후크 클램프(218)와 공압 또는 유압 실린더(117)의 구성에 의해, 실린더 로드(117b)가 전진하여 신장되면 후크(218c)가 후크 캐치(218d)에 걸려 상하부 하우징(111a,111b)이 체결되고(도 22 참조), 실린더 로드(117b)가 후퇴하여 수축하면 로드(117b)가 후크(218c)를 당겨 후크(218c)는 링크 핀(119b)을 중심으로 회동하여 후크(218c)의 선단이 하부 하우징(111b)의 측면으로부터 이격되면서 후크 캐치(218d)에서 벗어나 상하부 하우징(111a,111b)의 체결이 해제된다(도 24 참조).

본 실시예의 필터 교체 유닛(230)은, 전술한 실시예의 필터 교체 유닛(130)과 마찬가지로, 원통 형상의 필터 외주면을 파지하는 파지 암(232)과, 필터가 눕혀진 상태와 세워진 상태에 대응하는 위치들 사이에서 회동시키는 파지 암 회동기구(235)를 포함한다. 다만, 다음과 같은 점에서 전술한 실시예와 다르다.

먼저, 본 실시예의 필터 교체 유닛(230)은 전술한 실시예의 수용부(131)를 구비하지 않는다. 즉, 필터 교체 유닛(230)의 파지부는 전술한 수용부가 없고 파지 암(232)과 파지 암(232)을 오므리고 벌리는 파지 암 구동기구(참조부호 생략, 전술한 실시예의 133 참조)로만 이루어진다. 다만, 전술한 실시예에서 파지 암(132)은 한 쌍으로 이루어진 반면, 본 실시예에서 파지 암(232)은 그 역할에 따라 각각 독립적으로 파지 동작이 가능한 복수 쌍으로 이루어진다.

구체적으로, 파지 암(232)은 폐 필터를 파지하여 필터 하우징(111)으로부터 분리하는 분리용 파지 암(232c), 새 필터를 파지하여 필터 하우징에 탑재하는 탑재용 파지 암(232b)을 포함한다. 분리용 파지 암(232c)과 탑재용 파지 암(232b)은 서로 독립적으로 파지 동작이 가능하지만, 동일한 파지 암 설치축(참조부호 생략, 전술한 실시예의 134 참조)에 함께 설치되어, 공통의 파지 암 회동기구(235a)에 의해 회동축(238a)을 중심으로 동시에 회동가능하다(도 22 및 도 24 참조).

또한, 파지 암(232)은 분리용 파지 암(232c)으로부터 폐 필터를 전달받아 폐 필터를 배출구로 배출하는 배출용 파지 암(232d)을 더 포함할 수 있다. 배출용 파지 암(232d)은 분리용 파지 암(232c) 및 탑재용 파지 암(232b)과 독립적으로 파지 동작이 가능할 뿐만 아니라, 독립적인 파지 암 회동기구(235b)에 의해 회동축(238b)를 중심으로 독립적으로 회동이 가능하다(도 22 및 도 24 참조).

또한, 파지 암(232)은 새 필터를 탑재용 파지 암(232b)에 전달하는 공급용 파지 암(232a)을 더 포함할 수 있다. 공급용 파지 암(232a)은 전술한 다른 파지 암들(232b,232c,232d)과 독립적으로 파지 동작이 가능함은 물론이다. 나아가, 공급용 파지 암(232a)은 전술한 다른 파지 암들(232b,232c,232d)과는 달리, 회동하지는 않는다. 대신에 공급용 파지 암(232a)은 상하방향(Z축방향)으로 승강가능하다(도 22 및 도 27 참조). 즉, 공급용 파지 암(232a)은 후술하는 필터 공급 유닛(250)의 보관함(251)에서 새 필터(F) 하나를 파지하여 필터 교체 유닛(230)에 전달하는 필터 공급 유닛(250)의 일 구성요소이기도 하다. 따라서, 공급용 파지 암(232a)에 대해 더욱 상세하게는, 후술하는 필터 공급 유닛(250)에 대한 설명과 함께 후술한다.

그밖에 본 실시예에서 설명하지 않는 필터 교체 유닛(230)의 나머지 구성들, 예컨대 필터 유무를 판별하기 위한 센서가 설치될 수 있다는 점, 파지 암 회동기구(235)가 로터리 실린더, 공압 또는 유압 실린더나, 스텝 모터 또는 서보 모터에 의해 구현될 수 있다는 점 등은 전술한 실시예와 동일하다.

본 실시예의 필터 공급 유닛(250)은, 전술한 실시예의 필터 공급 유닛(150)과 마찬가지로, 필터를 눕힌 상태로 복수개를 적재하여 보관하는 보관함(251)과, 보관함 하단에 마련되어 보관함을 개폐하는 보관함 하부 도어(253)와, 필터 교체시 보관함(251)의 맨밑에 적재된 필터를 하방에 위치한 필터 교체 유닛(230)에 전달하는 수단을 포함한다. 다만, 다음과 같은 점에서 전술한 실시예와 다르다.

먼저, 본 실시예의 보관함(251)에는, 새 필터(F)를 보관함(251)에 투입하기 위한 투입구(259)가 형성되어 있다. 특히, 이 투입구(258)는, 시스템 캐비닛의 도어(201)에 설치된 필터 투입 도어(205)와 연통되는 위치에 형성되어, 작업자가 도어(201)를 열지 않더라도 새 필터(F)를 보관함(251)에 투입할 수 있도록 한다.

또한, 본 실시예의 보관함(251)은, 도 23에 도시된 바와 같이, 보관함 하단 내벽면에 보관함(251)에 적재된 필터(F)가 낙하하는 것을 방지하도록, 보관함(251)의 내부를 향해 돌출하는 복수의 볼 플런저(258)가 마련되어 있다. 따라서 투입구(259)를 통해 투입된 필터(F)가 볼 플런저(258)에 걸려, 보관함 하부 도어(253)가 열려 있거나, 나아가 별도의 보관함 하부 도어가 없더라도 낙하하지 않게 된다.

한편, 전술한 실시예에서 보관함 하부 도어(153)는 수평방향으로 슬라이딩하여 보관함 하단을 개폐하는 구조로 되어 있었지만, 본 실시예에서 보관함 하부 도어(253)는 회동하여 개폐하는 구조로 되어 있다(도 23의 (a) 및 (b) 참조). 보다 구체적으로, 본 실시예의 보관함 하부 도어(253)는, 파지 암 출입홀(253c)을 사이에 두고 이격된 2개의 도어판(253a,253b)으로 이루어져 있다. 이 파지 암 출입홀(253c)은, 보관함 하부 도어(153)가 닫힌 상태에서도 전술한 공급용 파지 암(232a(252))이 보관함(251)의 맨밑에 적재된 필터(F)를 파지하기 위해 보관함 내부로 출입할 수 있는 통로를 제공한다. 즉, 도 23의 (c)에 도시된 바와 같이, 공급용 파지 암(232a(252))은 파지 암 출입홀(253c)을 통해 상승하여 보관함(251)의 맨밑에 적재된 새 필터(F)를 파지할 수 있다. 다만, 공급용 파지 암(232a(252))이 새 필터(F)를 필터 교체 유닛(230)의 탑재용 파지 암(232b)에 새 필터(F)를 전달하기 위해서는 필터를 파지한 상태로 하강하여야 하는데, 이때 보관함 하부 도어(253)는 열어야 한다. 공급용 파지 암(232a(252))이 새 필터(F)를 파지한 상태로 하강할 때에는 보관함 하부 도어(153)는 열린 상태가 되고(도 23의 (b) 참조), 전술한 볼 플런저(259)가 있지만 필터(F)가 강한 힘으로 하강할 때 내부에 스프링이 내장된 볼 플런저(259)를 보관함(251)의 바깥쪽 방향으로 밀어냄으로써 공급용 파지 암(232a(252))이 새 필터(F)를 파지한 상태로 하강할 수 있게 된다. 따라서, 본 실시예의 공급용 파지 암(232a(252))은 전술한 실시예의 수용부(152)에 대응하는 요소라 할 수 있다.

한편, 도 23의 (c)를 참조하면, 보관함(251)의 내벽면 형상은 필터(F)의 외곽 형상과 일치하도록 되어 있다. 따라서, 필터(F)의 투입방향이 다르거나(도 23의 (c)에서 필터의 상하가 바뀌거나) 필터 유닛(210)에 탑재될 필터와 다른 규격(형상)의 필터가 투입될 경우 보관함의 내벽면에 걸려 적재가 불가능하게 되어 있다.

그밖에 본 실시예에서 설명하지 않는 필터 공급 유닛(250)의 나머지 구성들, 예컨대 공급용 파지암(252(232a))를 승강시키기 위한 승강기구(156), 보관함 하부 도어(253)를 개폐하기 위한 도어 구동기구(참조부호 생략, 전술한 실시예의 참조부호 154 참조), 바코드 리더기(도시 생략, 전술한 실시예의 참조부호 158 참조 등은 전술한 실시예와 동일 또는 유사하다.

이어서, 도 24 내지 도 27을 참조하여 상술한 본 실시예에 따른 시스템(200)의 동작에 대해 설명한다.

먼저, 교체해야 할 필터를 포함하고 있는 필터 유닛(210)의 작동을 중지하고, 필터 하우징(111) 내부에 남아있는 케미컬을 배수하고 필터 하우징(111) 내부를 순수(DI Water)와 불활성 기체 등을 이용하여 세정 및/또는 건조한다.

이어서, 필터 하우징 개폐기구(유압 또는 공압 실린더)(117)를 작동시켜 필터 하우징 결합기구(후크 클램프)(218)를 해제하고, 결합 해제된 필터 하우징(111)의 상부 하우징(111a)을 승강 프레임(120)을 이용하여 상승시킨다. 그러면, 도 24에 도시된 바와 같이, 필터 하우징(111)이 개방되고, 하부 하우징(111b) 상에 교체할 폐 필터(F)가 노출된다.

이어서, 도 24에 도시된 바와 같이, 필터 교체 유닛(230)의 파지 암(232b,232c)을 파지 암 회동기구(235a)를 이용하여 시계방향으로 90도 회동시키고, 분리용 파지 암(232c)을 오므려 폐 필터(F)를 파지한다.

한편, 파지 암(232b,232c)의 회동 및 분리용 파지 암(232c)의 파지 동작과 동시에, 또는 그 전후에, 배출용 파지 암(232d)을 파지 암 회동기구(235b)를 이용하여 시계방향으로 90도 회동시킴으로써, 도 24에 도시된 바와 같이, 배출용 파지 암(232d)이 상방(Z축방향)을 향하도록 한다.

이어서, 도 25에 도시된 바와 같이, 파지 암 회동기구(235a)를 이용하여 파지 암(232b,232c)를 반시계방향으로 90도 회동시켜 폐 필터(F)가 수평방향이 되도록 한 다음, 배출용 파지 암(232d)을 오므리고 분리용 파지 암(232c)을 벌려 분리한 폐 필터(F)를 배출용 파지 암(232d)으로 전달한다.

이어서, 배출용 파지 암(232d)을 파지 암 회동기구(235b)를 이용하여 반시계방향으로 90도 회동시킴으로써, 도 26에 도시된 바와 같이, 배출용 파지 암(232d)에 파지된 폐 필터(F)가 세워지도록 한다. 이어서, 배출용 파지 암(232d)을 벌려 폐 필터(F)를 놓으면 폐 필터는 도 26에는 도시되지 않은 배출구로 배출되게 된다. 즉, 도 26에서 필터(F)의 위치가 배출구의 위치가 되며, 본 실시예에서는 도 21을 참조하여 설명한 수거함(203)의 캐비닛 안쪽에 대응된다. 전술한 실시예에서는 폐 필터를 시스템(100)의 후방으로 배출하였지만, 본 실시예에서는 이와 같이 시스템(200)의 전방으로, 특히 수거함(203)에 배출함으로써, 추후 작업자가 시스템의 전방에서 수거함(203)을 열어 폐 필터를 편리하게 수거할 수 있다.

한편, 폐 필터(F)의 배출 동작과 함께, 도 26에 도시된 바와 같이, 필터 유닛(210)의 상하부 하우징(111a,111b)을 체결하여 빈 필터 유닛(210)의 내부 공간을 세정 및 건조한 후, 새 필터를 탑재하기 위해 필터 유닛(210)을 다시 개방할 수 있다.

이어서, 도 23을 참조하여 설명한 바와 같이, 공급용 파지 암(232a(252))으로 보관함(251)의 맨밑에 적재된 새 필터(F)를 파지하고 공급용 파지 암(232a)을 하강시킨다. 그러면, 도 27에 도시된 바와 같이, 공급용 파지 암(232a)은 배출용 파지 암(232d)이 위치하고 있던 위치(도 25 참조)에 새 필터(F)를 파지한 상태로 위치하게 되고, 이어서, 탑재용 파지 암(232b)을 오므리고 공급용 파지 암(232a)을 벌림으로써 새 필터(F)를 탑재용 파지 암(232b)으로 전달한다.

이어서, 별도의 도시는 생략하지만 도 24를 참조하여 설명한 바와 유사하게, 파지 암(232b,232c)을 파지 암 회동기구(235a)를 이용하여 시계방향으로 90도 회동시키면, 새 필터(F)는 개방된 필터 하우징(111)의 하부 하우징(111b)의 탑재 위치에 세워진다. 이어서, 탑재용 파지 암(232b)을 벌려 새 필터(F)를 하부 하우징(111b)에 탑재하고, 파지 암(232b,232c)을 파지 암 회동기구(235a)를 이용하여 반시계방향으로 90도 회동시켜 원위치시킨 후, 필터 하우징(111)을 체결함으로써 필터 교체 작업을 완료한다.

이때, 새 필터의 탑재 동작과 함께, 공급용 파지 암(232a)은 상승시켜 보관함(251)의 맨밑에 적재된 새 필터(F)를 파지함으로써 다음 번의 필터 교체를 준비한다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 필터 교체 작업을 완전 자동화할 수 있다. 특히, 본 실시예에서는, 오염물이 묻어 있을 수 있는 폐 필터는 분리용 파지 암(232c)과 배출용 파지 암(232d)에 의해서만 파지되고, 새 필터는 공급용 파지 암(232a)과 탑재용 파지 암(232b)에 의해서만 파지된다. 따라서, 필터의 교체에 수반될 수 있는 필터의 교차 오염을 방지할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 의하면 필터의 교차 오염을 방지할 수 있지만, 필터의 교차 오염을 더욱 확실하게 방지하기 위해, 본 발명의 시스템(100,200)은 필터 교체 유닛(130,230)의 상방에, 필터 교체 유닛(130,230)을 세정할 수 있는 세정 유닛을 더 구비할 수 있다. 즉, 세정 유닛(도시 생략)은 필터 교체 유닛(130,230)의 상방, 예를 들어 필터 공급 유닛(150,250)의 측벽에 마련될 수 있다. 세정 유닛은, 세정액이나 불활성 기체를 필터 교체 유닛(130,230), 특히 파지 암(132,232)을 향해 분사할 수 있는 노즐과, 시스템(100,200)의 캐비닛(부스) 바닥면에 마련된 배수구와, 캐비닛의 천정 또는 측벽에 마련된 배기구로 구현할 수 있다. 이렇게 세정 유닛을 마련하고, 주기적 또는 비주기적으로 필터 교체 유닛(130,230)을 세정 및 건조함으로써 시스템을 항상 청결하게 유지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 간단한 구조로 작은 공간을 차지하는 자동화된 필터 교체 시스템을 제공할 수 있다.

구체적으로, 상술한 실시예들에서, 필터를 파지하고 필터 하우징에 탑재하거나 필터 하우징으로부터 분리 배출하는 파지 암(132,232b,232c,232d)은 90도로 회동하는 동작만을 수행한다. 또한, 공급용 파지 암(232a)의 경우는 수직방향(Z축방향)을 따라 필터의 길이만큼 승강하는 동작만을 수행한다. 아울러, 필터 유닛(110,120)의 상부 하우징(111a) 역시 필터 하우징(111)의 개방후 필터 길이만큼 승강하는 동작만을 수행한다.

따라서, 필터 교체에 소요되는 공간이 파지 암의 동작 반경 또는 파지 암이나 상부 하우징의 이동 거리, 결국 필터(F)의 길이만큼만 차지하게 되어, 전체 시스템의 소형화를 꾀할 수 있다.

또한, 본 발명의 시스템에서 움직이는 구성요소들인 파지 암(132,232)이나 상부 하우징(111a)은 하나의 축을 따른 직선 이동이나 하나의 축을 따른 회동 운동만을, 그것도 정해진 길이와 각도로 이동 또는 회동하는 단위 운동만을 한다. 따라서, 움직이는 구성요소들을 구동하는 기구를 간단하게 구성할 수 있으며, 정밀한 위치 제어가 불필요하고 오동작이 발생할 염려가 거의 없다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들어, 전술한 실시예에서 각종 구동기구는 공압 또는 유압 실린더나, 로터리 실린더, 리니어 모터 이외에도, 모터와 기어, 체인, 벨트 등의 적절한 공지의 전동기구를 이용하여 구현할 수 있다.

또한, 전술한 센서(136,137) 이외에도 필요에 따라 각종 센서를 부가할 수 있고, 움직이는 부재의 움직임 한계를 규정하는 리미트 스위치 등을 부가하여 시스템(100)의 안전하고 정확한 동작을 제어할 수 있다.

또한, 전술한 두 실시예의 어느 하나에서 설명된 구성은 구성과 동작이 모순되지 않는 한, 다른 실시예에도 적용가능함은 물론이다.

또한, 전술한 설명에서는 상,하,좌,우,전,후 등 방향과 관련된 용어를 사용하였지만, 이는 관측방향에 따른 것으로서 관측방향이 변화되거나 시스템의 설치방향이 변화되는 경우 상,하,좌,우,전,후 등 방향과 관련된 용어가 변경되더라도 본 발명의 기본 사상을 그대로 적용하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석된다. 따라서, 예컨대, 도 1 또는 도 21에 도시된 시스템(100,200)은 XY 평면을 지면과 평행한 평면으로 하여 설치되었지만, 이 시스템(100,200)을 X축을 중심으로 90도 회동시켜 설치하는 경우, 전술한 설명에서 필터(필터 하우징)가 세워진 상태는 필터(필터 하우징)가 눕혀진 상태로, 또한 전술한 설명에서 필터(필터 하우징)가 눕혀진 상태는 필터(필터 하우징)가 세워진 상태로 된다. 이러한 경우에도 본 발명의 기본 동작 원리를 그대로 이용하는 경우 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석된다.

또한, 전술한 설명에서는 도 13 내지 도 20과 도 24 내지 도 27을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 시스템의 동작을 설명했지만, 각 동작의 구체적인 순서나, 병행 또는 순차 수행은 구체적인 상황과 응용에 따라 변경가능하고, 나아가 일부 특정 동작의 생략도 가능하다.

1: 케미컬 공급 설비 2: 베이스 프레임
4: 수직 프레임 5: 필터 배출공
6: 필터 배출구 10, 20: 케미컬 공급 시스템
12: 로딩 롤러 14, 22: 커플러
30: 조작 패널 100,200: 필터 자동 교체 시스템
110,210: 필터 유닛 111: 필터 하우징
111a: 상부 하우징 111b: 하부 하우징
111c: O-링 112: 내부 공간
113a: 유입구 113b: 유출구
114: 리브 115: 드레인 연결관
116a, 116b: 드레인관 116c: 드레인 배관
117: 필터 하우징 개폐기구(유압 또는 공압 실린더)
117a: 실린더 117b: 로드
118,218: 필터 하우징 결합기구(후크 클램프)
118a, 118b: 클램프 핸들 118c,218c: 후크
118d,218d: 후크 캐치
118e,118f,118g,218g,119a,119b: 링크 핀
120: 승강 프레임 130,230: 필터 교체 유닛
131: 수용부 132,232,232a,232b,232c,232d: 파지 암
133: 파지 암 구동기구 134: 파지 암 설치축
135: 암 설치축 구동기구 235a,235b: 파지 암 회동기구
136, 137: 센서 238a,238b: 회동축
150,250: 필터 공급 유닛 151,251: 보관함
152: 수용부 252: 공급용 파지 암
152a: 수용부 회동축 153,253: 보관함 하부 도어
154: 도어 구동기구 155: 수용부 회동기구
156: 수용부 승강기구(공급용 파지 암 승강기구)
157: 가이드 레일 158: 바코드 리더기
258: 볼 플런저 259: 필터 투입구
170: 대차 171, 171a, 171b, 171c: 보관함
172: 핸들 172a: 핸들 양단부
173, 173a, 173b: 가이드 레일 174: 핸들 고정구
175: 바퀴 201: 도어
202: 잠금장치 203: 수거함
204: 투명창 205: 필터 투입 도어

Claims

케미컬 공급 설비에 포함된 필터를 교체하기 위한 필터 자동 교체 시스템으로서,
상기 필터는 원통 형상을 가지고, 그 표면 또는 포장에 식별코드가 형성되어 있고,
내부에 상기 필터를 세워서 수용하고, 필터링 대상 케미컬이 유입되는 유입구와, 상기 유입구를 통해 유입되어 상기 필터를 통과하면서 필터링된 케미컬이 유출되는 유출구가 형성되며, 개폐기구에 의해 자동개폐 가능한 필터 하우징을 포함하는 필터 유닛;
상기 필터 유닛의 필터 하우징이 개방되었을 때 필터 하우징 내부에 있던 폐 필터를 배출하고, 새로운 필터를 상기 필터 하우징 내부에 탑재하는 필터 교체 유닛; 및
상기 필터 교체 유닛의 상방에 설치되고, 상기 필터를 눕힌 상태로 복수개를 적재하여 보관하는 보관함을 구비하여, 필터의 교체시 상기 보관함의 맨밑에 적재된 새로운 필터를 하나씩 상기 필터 교체 유닛에 공급하는 필터 공급 유닛을 포함하고,
상기 필터 교체 유닛은, 상기 원통 형상 필터의 외주면을 파지하는 파지 암과, 상기 파지 암을 상기 필터가 눕혀진 상태와 세워진 상태에 대응하는 위치들 사이에서 회동시키는 파지 암 회동기구를 포함하고,
상기 필터 교체 유닛은, 상기 필터가 눕혀진 상태에서 상기 파지 암이 상기 필터를 파지한 후, 상기 필터가 눕혀진 상태에서의 상기 필터의 중심축과 상기 필터가 세워진 상태에서의 상기 필터의 중심축이 이루는 평면 내에서 상기 파지 암 회동기구가 상기 파지 암을 상기 필터가 세워진 상태에 대응하는 위치로 회동시키는 동작만으로 상기 필터를 상기 필터 하우징 안에 탑재 가능하도록 구성되고,
상기 파지 암은,
상기 폐 필터를 파지하여 상기 필터 하우징으로부터 분리하는 분리용 파지 암;
새로운 필터를 파지하여 상기 필터 하우징에 탑재하는 탑재용 파지 암; 및
상기 새로운 필터를 상기 탑재용 파지 암에 전달하는 공급용 파지 암을 포함하고,
상기 분리용 파지 암, 상기 탑재용 파지 암 및 상기 공급용 파지 암은 서로 독립적으로 파지 동작이 가능하고,
상기 공급용 파지 암은, 상기 보관함의 맨밑에 적재된 필터를 파지하고 하강하여 상기 탑재용 파지 암에 전달가능하도록 승강가능하게 구성되고,
상기 필터 공급 유닛은 코드 리더기를 구비하여, 새로운 필터를 상기 필터 공급 유닛에 적재할 때, 상기 식별코드를 상기 코드 리더기에 의해 판독한 후 적재가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 파지 암 회동기구는, 상기 분리용 파지 암과 탑재용 파지 암을 함께 회동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제1항에 있어서,
상기 파지 암은,
상기 분리용 파지 암으로부터 상기 폐 필터를 전달받아 상기 폐 필터를 배출구로 배출하는 배출용 파지 암을 더 포함하고,
상기 배출용 파지 암은 상기 분리용 파지 암 및 탑재용 파지 암과 독립적으로 파지 동작이 가능한 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제4항에 있어서,
상기 파지 암 회동기구는, 상기 분리용 파지 암과 배출용 파지 암을 서로 독립적으로 회동시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
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제1항에 있어서,
상기 필터 공급 유닛은 상기 보관함의 하단에 마련되어 상기 보관함을 개폐하는 보관함 하부 도어를 더 포함하고,
상기 보관함 하부 도어에는, 상기 보관함 하부 도어가 닫힌 상태에서 상기 공급용 파지 암이 출입가능한 파지 암 출입홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
케미컬 공급 설비에 포함된 필터를 교체하기 위한 필터 자동 교체 시스템으로서,
상기 필터는 원통 형상을 가지고,
내부에 상기 필터를 세워서 수용하고, 필터링 대상 케미컬이 유입되는 유입구와, 상기 유입구를 통해 유입되어 상기 필터를 통과하면서 필터링된 케미컬이 유출되는 유출구가 형성되며, 개폐기구에 의해 자동개폐 가능한 필터 하우징을 포함하는 필터 유닛;
상기 필터 유닛의 필터 하우징이 개방되었을 때 필터 하우징 내부에 있던 폐 필터를 배출하고, 새로운 필터를 상기 필터 하우징 내부에 탑재하는 필터 교체 유닛; 및
상기 필터 교체 유닛의 상방에 설치되어, 복수개의 새로운 필터를 적재하여 보관하고, 필터의 교체시 상기 새로운 필터를 하나씩 상기 필터 교체 유닛에 공급하는 필터 공급 유닛을 포함하고,
상기 필터 교체 유닛은, 상기 원통 형상 필터의 외주면을 파지하는 파지 암과, 상기 파지 암을 상기 필터가 눕혀진 상태와 세워진 상태에 대응하는 위치들 사이에서 회동시키는 파지 암 회동기구를 포함하고,
상기 필터 교체 유닛은, 상기 필터가 눕혀진 상태에서 상기 파지 암이 상기 필터를 파지한 후, 상기 필터가 눕혀진 상태에서의 상기 필터의 중심축과 상기 필터가 세워진 상태에서의 상기 필터의 중심축이 이루는 평면 내에서 상기 파지 암 회동기구가 상기 파지 암을 상기 필터가 세워진 상태에 대응하는 위치로 회동시키는 동작만으로 상기 필터를 상기 필터 하우징 안에 탑재 가능하도록 구성되고,
상기 필터 공급 유닛은, 상기 필터를 눕힌 상태로 복수개를 적재하여 보관하는 보관함과, 상기 보관함의 하단에 인접하여 승강가능하게 배치되고 상기 필터를 눕힌 상태로 수용하는 반원통 형상의 수용부와, 상기 보관함의 하단에 마련되어 상기 보관함을 개폐하는 보관함 하부 도어를 포함하여,
상기 보관함 하부 도어의 작동에 의해 상기 보관함의 맨밑에 적재된 필터를 상기 수용부로 배출하고, 상기 수용부는 배출된 상기 필터를 수용한 상태에서 하강하여 상기 파지 암에 상기 필터를 전달하도록 구성된 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제1항에 있어서,
상기 보관함의 하단 내벽면에는, 상기 하단에 적재된 필터가 하방으로 낙하하는 것을 방지하도록 상기 보관함의 내부를 향해 돌출하는 복수의 볼 플런저가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제1항 또는 제9항에 있어서,
상기 보관함의 전방 또는 상방에는 새로운 필터를 투입하여 상기 보관함에 적재가능하도록 투입구가 형성되어 있으며,
상기 보관함의 내벽면 형상이 상기 필터의 외곽 형상과 일치하도록 되어 있어, 상기 필터의 투입방향이 다르거나 상기 필터 유닛에 탑재될 필터와 다른 형상의 필터가 투입될 경우 적재가 불가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제9항에 있어서,
상기 필터는 그 표면 또는 포장에 식별코드가 형성되어 있고,
상기 필터 공급 유닛은 코드 리더기를 구비하여,
새로운 필터를 상기 필터 공급 유닛에 적재할 때, 상기 식별코드를 상기 코드 리더기에 의해 판독한 후 적재가 가능하도록 구성된 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제1항에 있어서,
상기 필터 하우징은,
상기 유입구 및 유출구가 형성되고, 상기 필터가 탑재되며, 상기 필터 자동 교체 시스템의 베이스 프레임에 고정된 하부 하우징; 및
상기 하부 하우징에 분리가능하게 결합되고, 상기 필터 자동 교체 시스템의 승강 프레임에 고정된 상부 하우징을 포함하고,
상기 필터 하우징은, 상기 개폐기구에 의해 상기 상부 하우징과 하부 하우징이 분리/결합됨에 따라 개폐되며,
상기 상부 하우징과 하부 하우징이 분리되었을 때, 상기 상부 하우징은 상기 승강 프레임에 의해 상기 하부 하우징에 대해 상대적으로 승강가능한 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제13항에 있어서,
상기 상부 하우징과 하부 하우징은 후크 클램프의 체결/해제에 의해 결합/분리되고,
상기 개폐기구는 상기 상부 하우징에 결합된 공압 또는 유압 실린더이고,
상기 공압 또는 유압 실린더의 로드가 상기 후크 클램프의 후크에 링크 결합되고, 상기 로드의 진퇴 동작에 따라 상기 후크가 상기 하부 하우징의 측면에 걸리거나 걸림해제됨으로써 상기 상부 하우징과 하부 하우징이 결합/분리되는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제14항에 있어서,
상기 후크 클램프의 해제시, 상기 후크의 단부가 상기 하부 하우징의 측면으로부터 이격되도록 구성된 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제1항, 제3항 내지 제5항, 제8항 내지 제10항 및 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터 유닛 및 필터 교체 유닛을 수용하여 밀폐하는 캐비닛 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제16항에 있어서,
교체되어 배출되는 폐 필터를 수용하는 수거함을 더 포함하고,
상기 수거함은 상기 캐비닛의 적어도 일면으로 개폐가능한 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
제16항에 있어서,
상기 필터 교체 유닛을 향하여 세정액을 분사하는 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 필터 자동 교체 시스템.
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