KR102040713B1

KR102040713B1 - 고압가스통 자동교체시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR102040713B1
Application number: KR1020180121300A
Authority: KR
Inventors: 최원호; 김찬우
Original assignee: 에이엠티 주식회사
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-11-27
Also published as: WO2020075904A1; CN111316032A; CN111316032B; KR20190040922A; JP6966127B2; US20210222834A1; US11320094B2; JP2021503581A

Abstract

본 발명은 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하도록 캐비닛(cabinet)에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)되는 고압가스통을 자동으로 교체하는 고압가스통 자동교체시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 고압가스통 리프트에 고압가스통을 로딩하기만 하면 고압가스통을 고압가스통 연결 유닛에 자동으로 연결하고 고압가스통 내의 가스가 적정량 소진되면 고압가스통 연결 유닛으로부터 고압가스통을 자동으로 분리하여 언로딩할 수 있도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 캐비닛(k)의 내부에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통(10)이 얹혀지는 다이(201)가 구비된 고압가스통 리프트(200)와, 상기 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 얹혀진 고압가스통(10)을 클램핑한 다음 고압가스통(10)의 위치를 정렬하는 고압가스통 클램프(300)와, 상기 고압가스통 리프트(200)에 의해 상승된 고압가스통(10)으로부터 엔드 캡(21)을 제거한 다음 가스분사노즐(23)에 커넥터 홀더(42)를 자동으로 연결하여 가스의 흐름을 조절하는 고압가스통 연결 유닛(100)과, 상기 캐비닛(k)에 설치되어 고압가스통 연결 유닛(100), 고압가스통 리프트(200), 고압가스통 클램프(300)의 구동을 제어하는 제어부(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고압가스통 자동교체시스템 및 그 방법{Automatic replacement system and method of high-pressure gas tank}

본 발명은 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하도록 캐비닛(cabinet)에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading)되는 고압가스통을 자동으로 교체하는 고압가스통 자동교체시스템 및 그 방법에 관한 것으로써, 좀더 구체적으로는 고압가스통 리프트에 고압가스통을 로딩하기만 하면 고압가스통을 고압가스통 연결 유닛에 자동으로 연결하고 고압가스통 내의 가스가 적정량 소진되면 고압가스통 연결 유닛으로부터 고압가스통을 자동으로 분리하여 언로딩할 수 있도록 하는 고압가스통 자동교체시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 반도체를 제조하는 제조공정에는 용도에 따라 다양한 종류의 가스가 공급되어 사용되는데, 이러한 가스들은 대부분 인체에 흡입되거나 대기중에 노출될 경우 안전사고 및 환경오염 등의 큰 피해를 일으키게 되므로 세심한 주의를 요한다.

예를 들면, 이온주입공정에 사용되는 가스의 종류로는, 수소화비소(AsH3 : Arsine), 인화수소(PH 3 : Phosphine) 또는 삼플루오르화붕소(BF3 : Boron Fluoride) 등과 같은 유동성 가스가 있는데, 이들 가스는 독성이 매우 강하여 작업자가 호흡기로 흡입할 경우 치명적인 결과를 초래하므로 생산라인으로 공급하는 과정에서 누출(漏出)되지 않도록 세심하게 관리하여야 된다.

이와 같은 반도체 제조 공정에 사용되는 가스들은 그 관리가 매우 중요한데, 이러한 가스들은 가스통(이하 "고압가스통"이라 함)에 고압으로 충전된 상태로 캐비닛에 장착되어 가스 공급라인을 통해 생산라인에 공급되며, 가스가 약 90% 정도 소진되면 고압가스통의 내부에 잔류하는 이물질이 웨이퍼 가공공정으로 공급되지 않도록 작업자가 새로운 고압가스통으로 교체함으로써, 계속해서 가스를 공급하게 된다.

도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 장비의 가스 공급장치를 개략적으로 나타낸 사시도로써, FAB(7) 외부의 소정 장소에는 FAB(7) 내의 여러 장비(8)에서 필요로 하는 SiH4, PH3, NF3, CF4 등과 같은 공정 가스가 각각 충전된 복수 개의 고압가스통(도시는 생략함)을 안착할 수 있도록 캐비닛(1)이 위치하고 있고, 상기 캐비닛(1)의 일 측에는 상기 고압가스통에 각각 연결된 가스 공급라인(3)을 안내할 수 있도록 덕트(4)가 설치되어 있다.

상기 덕트(4)의 타 측에는 가스 공급라인(3)을 따라 유입된 공정 가스를 공급할 수 있도록 고압가스통에 대응하는 개수로 레귤레이터 박스(5)가 설치되어 있고 상기 각각의 레귤레이터 박스(5)의 상단부에는 FAB(7) 내의 각 장비(8)에 대응하여 연결될 수 있도록 장비(8)의 개수와 동일한 개수의 공급관(9)이 연결되어 있다.

따라서 캐비닛(1)에 안착되어 있는 각각의 고압가스통으로부터 공정 가스가 공급되면, 각각의 공정 가스는 덕트(4)의 내부를 통과하는 가스 공급라인(3)을 따라 각각의 레귤레이터 박스(5)로 유입된다.

이후, 각각의 레귤레이터 박스(5) 내부로 유입된 각각의 공정 가스는 필터(도시는 생략함)를 통해 정화된 후 FAB(7) 내의 장비(8)에 대응되는 개수로 분기되어 연결되어 있는 각각의 공급관(9)을 따라 흘러 공급되므로 웨이퍼를 가공할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 가스를 가스 공급라인(3)으로 공급하다가 가스가 소진되어 고압가스통의 교체시기가 제어부(도시는 생략함)에 의해 검출되면 작업자가 사용하고 난 고압가스통의 밸브를 잠근 다음 외부의 가스라인으로부터 분리하게 된다.

이후, 작업자가 가스라인으로부터 분리된 고압가스통을 캐비닛(1)에서 언로딩한 다음 새로운 고압가스통으로 교체한 후 상기 고압가스통을 다시 외부의 가스라인에 연결시킨 뒤 가스분사노즐을 닫고 있는 밸브 핸들을 오픈(Open)하면 고압가스통의 교체가 완료된다.

(선행기술문헌)

(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-0242982(1998.11.15.등록)

(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-0649112(2006.11.16.등록)

(특허문헌 0003) 대한민국 등록특허공보 10-0985575(2010.09.29.등록)

그러나 이러한 종래의 고압가스통 교체방법은 다음과 같은 여러 가지 문제점이 있었다.

첫째, 가스라인으로 공급되는 가스의 공급이 중단되지 않도록 사용하고 난 고압가스통을 신속하게 교체하여야 되는데, 작업자가 대차를 이용하여 중량체의 고압가스통을 운반하여 교체함으로써, 고압가스통의 신속한 교체가 불가능함은 물론이고 작업자의 피로도가 가중되었다.

둘째, 캐비닛 내에 로딩된 고압가스통에서 가스가 소진될 때마다 작업자가 고압가스통을 수작업으로 교체하였기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 휴먼 에러(human error)가 발생되었다.

셋째, 작업자가 고압가스통을 운반하거나, 교체하는 작업 중에 부주의로 고압가스통으로부터 가스가 누출되면 가스가 폭발하거나, 작업자가 누출된 가스에 중독되는 치명적인 결함이 있었다.

본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 반도체의 FAB 공정설비에서 고압가스통의 자동 교체가 가능하도록 시스템을 구현하여 케비닛의 고압가스통 리프트에 고압가스통을 로딩하기만 하면 고압가스통을 고압가스통 연결유닛에 안전하게 연결하였다가 고압가스통 내의 가스가 소진되면 고압가스통 연결 유닛으로부터 고압가스통을 안전하게 분리할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 고압가스통의 교체가 자동으로 이루어지도록 함으로써, 고압가스통의 신속한 교체는 물론이고 작업자의 피로도를 경감시킬 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 고압가스통을 교체할 때 부주의로 고압가스통으로부터 가스 누출에 따른 안전사고의 발생을 미연에 방지할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 캐비닛의 내부에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통이 얹혀지는 다이가 구비된 고압가스통 리프트와, 상기 고압가스통 리프트의 다이에 얹혀진 고압가스통을 클램핑한 다음 고압가스통의 위치를 정렬하는 고압가스통 클램프와, 상기 고압가스통 리프트에 의해 상승된 고압가스통으로부터 엔드 캡을 제거한 다음 가스분사노즐에 커넥터 홀더를 자동으로 연결하여 가스의 흐름을 조절하는 고압가스통 연결 유닛과, 상기 캐비닛에 설치되어 고압가스통 연결 유닛, 고압가스통 리프트, 고압가스통 클램프의 구동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템이 제공된다.

본 발명의 다른 형태에 따르면, 제어부에서 고압가스통의 무게를 검출하여 고압가스통의 교체시기를 판단하면 밸브 핸들 유닛에 의해 밸브 핸들을 잠그는 단계와, 고압가스통 연결 유닛에 의해 가스분사노즐에 연결된 커넥터 홀더를 분리시킨 다음 엔드 캡으로 가스분사노즐을 폐쇄하는 단계와, 고압가스통 리프트를 하사점까지 하강시킨 다음 고압가스통으로부터 고압가스통 클램프를 오픈시키고 다이에서 사용하고 난 고압가스통을 제거하는 단계와, 상기 다이에 새로운 고압가스통을 올려놓은 다음 고압가스통 클램프로 클램핑한 후 고압가스통을 상사점까지 상승시키는 단계와, 상기 고압가스통이 상사점까지 상승하고 나면 오토 커플러 유닛 및 고압가스통 클램프을 이용하여 고압가스통의 위치를 얼라인하는 단계, 상기 고압가스통의 얼라인이 완료되고 나면 고압가스통의 가스분사노즐에서 엔드 캡을 제거한 다음 커넥터 홀더에 가스분사노즐을 연결하는 단계와, 상기 밸브 핸들 유닛의 작동으로 밸브 핸들을 회전시켜 가스 배관으로 가스를 공급하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체방법이 제공된다.

본 발명은 종래에 비하여 다음과 같은 여러 가지 장점을 갖는다.

첫째, 유독성 가스가 충진된 고압가스통을 고압가스통 리프트에 올려놓기만 하면 유독가스가 충진된 고압가스통의 교체에 따른 자동화 실현이 가능하므로 고압가스통을 안전하게 교체할 수 있음은 물론이고 고가의 인건비를 절감할 수 있게 된다.

둘째, 캐비닛에 수납된 고압가스통으로부터 엔드 캡을 자동으로 분리하여 수납하였다가 고압가스통의 교체 시 엔드 캡을 자동으로 체결하여 가스분사노즐을 폐쇄하기 때문에 고압가스통의 자동교체가 가능함은 물론이고 밸브 핸들의 밸브가 노후되어 엔드 캡을 제거할 때 가스가 누설되더라도 엔드 캡을 신속하게 다시 체결하여 가스분사노즐을 폐쇄할 수 있게 되므로 가스의 누출로 인한 폭발사고 또는 작업자가 가스에 중독되는 사고를 미연에 방지하게 된다.

셋째, 커넥터 홀더에서 사용하고 난 가스켓을 제거한 다음 새로운 가스켓으로 자동 교체하므로 가스라인으로 가스를 공급할 때 고압가스통의 연결부위에서 유독가스가 누출되는 현상을 방지하게 된다.

도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 장비의 가스 공급장치를 개략적으로 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 고압가스통 자동교체시스템을 나타낸 정면도
도 3a 및 도 3b는 본 발명에서 고압가스통을 고압가스통 연결 유닛에 결합하기 전, 후의 사시도
도 4는 본 발명에서 고압가스통 연결 유닛의 저면 사시도
도 5는 본 발명의 고압가스통 연결 유닛에 사용되는 가스배관을 나타낸 사시도
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 가스켓 자동교체수단을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명에서 가스켓 자동교체수단의 가스켓 삽입 카트리지 및 가스켓 제거 카트리지를 나타낸 단면도 및 사시도
도 8은 본 발명의 커넥터 홀더에 가스켓이 삽입된 상태 및 가스켓 제거 카트리지가 사용하고 난 가스켓을 홀딩한 상태의 사시도
도 9는 본 발명의 밸브 핸들 유닛, 밸브 핸들 개폐 유닛, 태엽 감김 유닛을 나타낸 사시도
도 10은 도 9의 평면도
도 11은 본 발명에서 메인 플레이트를 제거한 상태의 사시도
도 12는 본 발명의 밸브 핸들 유닛을 단면으로 나타낸 사시도
도 13은 본 발명의 고압가스통 리프트를 나타낸 사시도
도 14는 도 13의 정면도 및 측면도
도 15a 및 도 15b는 본 발명의 고압가스통 클램프를 나타낸 사시도 및 저면 사시도
도 16은 본 발명의 고압가스통 자동교체방법을 설명하기 위한 플로우챠트

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

도 2는 본 발명의 고압가스통 자동교체시스템을 나타낸 정면도이고 도 3a 및 도 3b는 본 발명에서 고압가스통을 고압가스통 연결 유닛에 결합하기 전, 후의 사시도이며 도 4는 본 발명에서 고압가스통 연결 유닛의 저면 사시도로써, 본 발명은 도 2에 나타낸 바와 같이 캐비닛(k)의 내부에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통(10)이 얹혀지는 다이(201)가 구비된 고압가스통 리프트(200)와, 상기 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 얹혀진 고압가스통(10)을 클램핑한 다음 고압가스통(10)의 위치를 정렬하는 고압가스통 클램프(300)와, 상기 고압가스통 리프트(200)에 의해 상승된 고압가스통(10)으로부터 엔드 캡(21)을 제거한 다음 가스분사노즐(23)에 커넥터 홀더(42)를 자동으로 연결하여 가스의 흐름을 조절하는 고압가스통 연결 유닛(100)과, 상기 캐비닛(k)에 설치되어 고압가스통 연결 유닛(100), 고압가스통 리프트(200), 고압가스통 클램프(300)의 구동을 제어하는 제어부(400)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 고압가스통 리프트(200)는, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이 상기 고압가스통(10)을 다이(201)에 올려놓고 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에 엔드 캡(21) 또는 커넥터 홀더(42)를 자동으로 체결할 수 있도록 도 3a 및 도 3b에 설치된 오토 커플러 유닛(70)에는 고압가스통(10)의 X, Y, Z축의 위치를 검출하는 복수 개의 센서(도시는 생략함)를 설치하여 고압가스통(10)의 상승 높이를 조절하는 기능을 더 구비하는 것이 보다 바람직하다.

상기 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 로딩된 고압가스통(10)의 무게는 가스를 가스라인으로 공급하는 과정에서 도 13에 나타낸 바와 같이 로드 셀(202)을 통해 측정하여 고압가스통(10)의 교체 시기를 부저 또는 경광등과 같은 알림수단(도시는 생략함)으로 알려주도록 구성되어 있다.

즉, 고압가스통 리프트(200)는 캐비닛(k)에 베이스(203)가 수직 상태로 고정 설치되어 있고 상기 베이스(203)에는 하단에 다이(201)가 구비된 무빙 베이스(204)가 구동수단(도시는 생략함)에 의해 승, 하강 가능하게 설치되어 있다.

그리고 상기 베이스(203)에 업/다운 볼 스크류(도시는 생략함)가 설치되어 있고 상기 볼 스크류에 나사 결합되는 볼 스크류 너트에는 무빙블럭이 설치되어 있으며 여기에 고압가스통(10)의 무게를 측정하는 로드 셀(202)이 설치되어 있고 상기 로드 셀(202)의 상면에는 베어링 슬라이드 블럭(205)이 얹혀져 있으며 상기 무빙 베이스(204)에 고정된 베어링 핀(206)에는 베어링(207)이 회전 가능하게 설치되어 저면이 베어링 슬라이드 블럭(205)에 맞닿아 있다.

따라서 고압가스통(10)으로부터 가스가 공급되면 무빙 베이스(204)의 다이(201)에 얹혀진 고압가스통(10)의 무게가 베어링(207)을 통해 로드 셀(202)에 가해지므로 상기 로드 셀(202)이 고압가스통(10)의 무게를 측정하여 고압가스통(10)으로부터 가스가 소진되면 고압가스통(10)의 교체시기를 제어부(400)에 알리게 된다.

그러나 고압가스통(10)에 충진되는 가스의 종류에 따라 비중이 낮은 가스가 충진되는 고압가스통인 경우에는 가스가 소진되더라도 무게의 변화가 작아 로드 셀로 감지하는데, 한계가 있으므로 이러한 경우에는 가스 배관(80) 상에 압력센서(도시는 생략함)를 설치하여 고압가스통의 교체시기를 알려 줄 수도 있음은 이해 가능한 것이다.

상기 고압가스통 클램프(300)는 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이 상호 대칭되게 무빙 베이스(204)에 설치되어 있어 제5 액츄에이터(304)가 구동하면 한 쌍의 그립퍼(302)가 벌어지거나, 오므러지는 구조이고, 상기 그립퍼의 양단에 각각 회전 가능하게 설치되어 고압가스통(10)을 클램핑하는 롤러(303)로 구성되어 있어 상기 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 고압가스통(10)이 얹혀지고 나면 제5 액츄에이터(304)가 구동하여 그립퍼(302)를 오므리게 되므로 그립퍼(302)를 중심으로 정렬되면서 고압가스통(10)이 고압가스통 클램프(300)에 클램핑된다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에서 고압가스통을 고압가스통 연결 유닛에 결합하기 전, 후의 사시도로써, 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 얹혀진 고압가스통(10)이 상승하여 연결되는 고압가스통 연결 유닛(100)에는 고압가스통의 가스분사노즐(23)을 커넥터 홀더(42)와 얼라인(align)하는 오토 커플러 유닛(70)이 설치되어 있고 상기 오토 커플러 유닛(70)의 저면에 고정된 메인 플레이트(30)에는 복수 개의 지지대(71)에 의해 고정되어 고압가스통(10)을 센터링하는 센터링 가이드(72)가 설치되어 있으며 상기 고압가스통(10)의 상부에는 안전 캡 너트 링(24)이 고정 설치되어 있어 도 3b와 같이 고압가스통(10)이 고압가스통 리프트(200)에 의해 상승하는데, 이때 오토 커플러 유닛(70)은 X, Y방향으로 자유도(틸트)를 가지고 있어 고압가스통 클램프(300)에 고정된 고압가스통(10)이 센터링 가이드(24)에 결합되면서 센터링되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 센터링 가이드(72)의 외측으로 커넥터 홀더(42)에 가스켓(105)을 삽입시 탈락하는 가스켓(105)을 받는 가스켓 탈락받이(74)가 설치되어 있는데, 상기 커넥터 홀더(42)의 직하방에 위치하는 가스켓 탈락받이(74) 상부에 커넥터 홀더(42)에서 탈락하는 가스켓(105)을 가스켓 탈락받이(74)로 보다 안정적으로 회수할 수 있도록 안내하는 가스켓 탈락가이드(75)가 더 설치되어 있다.

도 4는 본 발명에서 고압가스통 연결 유닛의 저면 사시도로써, 상기 고압가스통 연결유닛(100)은 다이(201)에 얹혀진 상태에서 고압가스통 리프트(200)에 의해 상승하여 고압가스통(10)의 얼라인이 완료되고 나면 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에서 엔드 캡(21)을 제거한 다음 커넥터 홀더(42)에 자동으로 연결시키는 역할을 하게 된다.

상기 고압가스통 연결유닛(100)의 구성은 메인 플레이트(30)의 하부에 설치되어 엔드 캡(21)을 착탈하거나, 밸브(20)의 가스분사노즐(23)에 커넥터 홀더(42)를 자동으로 체결하거나, 분리하는 고압가스통 연결부(40)와, 상기 메인 플레이트(30)의 상부에 설치되어 가스의 흐름을 조절하는 밸브 핸들(22)을 자동으로 개폐하는 밸브 핸들 유닛(110)과, 상기 메인 플레이트(30)의 일 측에 설치되어 상기 메인 플레이트(30)를 상, 하로 이동시키는 이동부(60)로 이루어져 있다.

이때, 상기 메인 플레이트(30)에는 고압가스통(10)으로부터 누출되는 가스를 감지하는 센서(31)가 설치되어 있어 가스의 누설에 따른 안전사고를 미연에 방지하게 된다.

상기 고압가스통 연결유닛(100)의 고압가스통 연결부(40)는 도 4와 같이 상기 메인 플레이트(30)에 설치되어 제2 설치판(44)을 엔드 캡(21) 측으로 진퇴 운동시키는 제2 액츄에이터(47)와, 상기 제2 설치판(44)에 설치되어 제1 설치판(48)을 제2 설치판(44)의 이동방향과 직교된 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터(46)와, 상기 제1 설치판(48)에 고정된 수직판(49)에 회전 가능하게 설치되어 엔드 캡(21)을 감싸 착탈하는 엔드 캡 홀더(41)와, 상기 엔드 캡 홀더(41)를 회전시켜 엔드 캡(21)을 분리하거나, 체결하는 제3 액츄에이터(45)와, 상기 수직판(49)에 설치되어 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에 나사 결합되는 커넥터 홀터(42)와, 상기 엔드 캡 홀더(41) 및 커넥터 홀더(42)의 축에 각각 고정되어 제3 액츄에이터(45)의 동력이 전달되도록 상호 맞물린 제1, 2 기어(43a)(43b)로 구성되어 있다.

상기 커넥터 홀더(42)에 일단이 고정되어 가스라인으로 가스를 공급하는 가스 배관(80)은 도 5에 나타낸 바와 같이 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)과 결합/분리시 메인 플레이트(30)가 승, 하강함에 따라 뒤틀림이 적고 X, Y축 방향으로 유동성을 확보할 수 있도록 "P"자 형의 연결점에 2가닥의 여유배관(82)을 긴 타원형으로 확보하는 것이 바람직하다.

도 12는 본 발명의 밸브 핸들 유닛을 단면으로 나타낸 사시도로써, 고압가스통(10)의 밸브 핸들(22)을 자동으로 개방하거나 폐쇄하는 역할을 하는 것이다.

상기 밸브 핸들 유닛(110)은 상기 고압가스통(10)의 밸브 핸들(22)을 감싸 회전시키는 밸브 핸들 홀더(111)와, 상기 밸브 핸들 홀더(111)의 내부에 복수 개 설치되어 밸브 핸들(22)의 요입부(22a)에 걸리는 걸림 핀(112)과, 상기 걸림 핀(112)을 하방으로 편의하는 제4 탄성부재(113)와, 상기 밸브 핸들 홀더(111)의 상부에 위치되어 랙(58)과 맞물려 회전하는 밸브 핸들 기어(114)로 구성되어 있다.

도 9는 본 발명의 밸브 핸들 유닛, 밸브 핸들 개폐 유닛, 태엽 감김 유닛을 나타낸 사시도이고 도 10은 도 9의 평면도로써, 상기 메인 플레이트(30)의 상부에 고압가스통(10)의 밸브(20)를 자동으로 개폐하는 밸브 핸들 개폐 유닛(50)이 더 구비되어 있다.

상기 밸브 핸들 개폐 유닛(50)은 도 9에 나타낸 바와 같이 상기 메인 플레이트(30)에 힌지 축(51)을 중심으로 회동 가능하게 설치된 회동부재(52)와, 상기 회동부재(52)의 일 측에 위치하는 메인 플레이트(30)에 설치되어 회동부재(52)를 회동시키는 회동부재용 액츄에이터(53)와, 상기 회동부재(52) 및 회동부재용 액츄에이터(53) 사이에 설치된 제3 탄성부재(54)와, 상기 회동부재(52)에 고정 설치된 한 쌍의 랙 구동용 액츄에이터(55)와, 상기 랙 구동용 액츄에이터(55)의 구동에 따라 가이드 봉(56)에 안내되어 진퇴 운동하는 가동편(57)과, 상기 가동편(57)에 고정되어 밸브 핸들 기어(114)와 치합되는 랙(58)과, 제1 축(91)에 일단이 고정되고 타단은 고정 핀(92)에 고정된 태엽(93)을 감을 때 밸브 핸들 기어(114)가 역 회전되지 않도록 밸브 핸들 기어(114)에 걸리는 제1 래치(59)로 구성되어 있다.

본 발명은 고압가스통(10)을 통해 가스 배관(80)으로 가스를 공급하는 과정에서 불의의 사고로 가스가 누출되거나, 갑작스런 정전이 발생되었을 때 고압가스통(10)의 밸브 핸들(22)을 자동으로 잠글 수 있도록 상기 밸브 핸들 개폐 유닛(50)에 태엽 감김 유닛(90)을 더 구비하는 것이 보다 바람직하다.

상기 태엽 감김 유닛(90)은 도 12에 나타낸 바와 같이 상기 밸브 핸들 유닛(110)의 중심에 설치된 제1 축(91)과, 상기 밸브 핸들 유닛(110)의 내부에 위치되게 설치된 고정 핀(92)과, 상기 고정 핀(92)에 일단이 고정되고, 타단은 제1 축(91)에 고정되어 밸브 핸들(22)이 열리는 방향으로 제1 축(91)이 회전됨에 따라 감기는 태엽(93)으로 구성되어 있다.

상기 태엽 감김 유닛(90)에는 태엽(93)을 감을 때 감겨진 태엽이 풀리지 않고 가스가 누설되면 감겨진 태엽(93)이 자동으로 풀리면서 밸브 핸들(22)이 밸브(20)를 잠그는 방향으로 신속하게 회전되도록 하는 구동수단이 더 구비되어 있다.

상기 구동수단은 도 9 및 도 12에 나타낸 바와 같이 상기 밸브 핸들 기어(114)의 상부에 위치되게 제1 축(91)에 고정된 태엽 구동기어(120)와, 상기 메인 플레이트(30)에 회전 가능하게 설치된 제2 축(121)과, 상기 제2 축(121)에 고정되어 제2 축(121)의 회전수를 증폭시키는 증폭기어(122)와, 상기 제2 축(121)에 고정된 링크(123)와, 상기 링크(123)의 일단에 증폭기어(122)와 맞물리게 설치되어 태엽 구동기어(120)에 맞물리거나, 맞물림이 해제되는 유성기어(124)와, 상기 제2 축(121)에 고정된 제2 래치 휠(127)과, 상기 제2 래치 휠(127)에 치합되어 원웨이 클러치(one way clutch)(128)의 복원 시 제2 축(121)이 역회전하지 않도록 하는 제2 래치(129)와, 상기 제2 래치(129)의 일단이 연결된 제2 탄성부재(130)와, 상기 링크(123)의 다른 일단에 로드(125a)가 힌지 결합되어 링크(123)를 회동시키는 유성기어 가동용 액츄에이터(125)와, 상기 제2 축(121)을 회전시켜 제1 축(91)에 태엽(93)이 감기도록 하는 태엽 감기용 액츄에이터(126)로 구성되어 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 가스켓 자동교체수단을 나타낸 사시도이고 도 7은 본 발명에서 가스켓 자동교체수단의 가스켓 삽입 카트리지 및 가스켓 제거 카트리지를 나타낸 단면도 및 사시도로써, 본 발명의 일 실시예에서는 가스켓(105)의 사용에 따른 파티클(particle)이 발생되지 않도록 금속재질로 이루어져 있어 도 7에 나타낸 바와 같이 가스켓(105)을 커넥터 홀더(42)의 내부에 끼우고 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)를 체결하면 가스켓(105)의 양면이 커넥터 홀더(42) 및 가스분사노즐(23)의 입구에 형성된 환상의 돌출 띠(42c)에 의해 눌려 변형되어 요입홈(105b)이 형성되므로 고압가스통(10)을 교체할 때마다 사용하고 난 가스켓(105a)을 교체하여야 된다.

이를 위해, 본 발명은 상기 고압가스통 연결 유닛(100)의 커넥터 홀더(42)에 가스켓(105)을 자동으로 삽입하거나, 사용하고 난 가스켓(105a)을 자동으로 제거하는 가스켓 자동교체수단(500)이 더 구비되어 있다.

상기 가스켓 자동교체수단(500)은 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이 상기 커넥터 홀더(42)의 일 측에 위치되게 설치된 홀더(501)와, 상기 홀더(501)에 회동 가능하게 설치된 가동부재(502)와, 상기 홀더(501)에 설치되어 가동부재(502)를 회동시키는 제4 액츄에이터(503)와, 상기 홀더(501)로부터 가동부재(502)를 커넥터 홀더(42) 측으로 진퇴운동시키는 도킹 액츄에이터(504)와, 상기 가동부재(502)에 설치되어 커넥터 홀더(42)로부터 사용하고 난 가스켓(105a)을 자동으로 제거하여 차례로 수용하는 가스켓 제거 카트리지(510)와, 상기 가스켓 제거 카트리지(510) 상부 또는 하부에 설치되어 수용하고 있던 새로운 가스켓(105)을 커넥터 홀더(42)에 삽입하는 가스켓 삽입 카트리지(520)로 구성되어 있다.

상기 가스켓 제거 카트리지(510)는 도 7에 나타낸 바와 같이 원통형으로 형성되어 사용하고 난 가스켓(105a)을 차례로 수용하는 제1 슬리브(511)와, 상기 제1 슬리브(511) 내에 설치되어 에어 압력으로 이동하는 제1 피스톤(512)과, 상기 제1 슬리브(511)의 선단에 등 간격으로 형성되어 가스켓(105a)을 홀딩하는 걸림편(513)으로 구성하고, 도 8과 같이 내부에 걸림돌기(42a)를 갖는 커넥터 홀더(42)의 입구에는 상기 각 걸림편(513)이 통과되도록 절개부(42b)를 형성하여 상기 걸림편(513)이 절개부(42b)를 통해 이동하여 가스켓(105a)을 홀딩한 상태에서 도킹 액츄에이터(504)에 의해 가동부재(502)가 후퇴함에 따라 사용하고 난 가스켓(105a)이 제거되도록 구성되어 있다.

또한, 상기 가스켓 삽입 카트리지(520)는 도 7과 같이 원통형으로 형성되어 사용하지 않은 가스켓(105)을 수용하는 제1 슬리브(521)와, 상기 제2 슬리브(521) 내에 설치되어 에어 압력으로 이동하는 제2 피스톤(522)과, 상기 제2 슬리브(521)의 출구 내주면에 형성되어 가스켓(105)의 이동을 제한하는 돌출 턱(523)으로 구성되어 있다.

상기 가스켓 제거 카트리지(510) 및 가스켓 삽입 카트리지(520)의 제1, 2 슬리브(511)(521)의 길이는 대략 가스켓(105)(105a)이 10 ∼ 15개 정도 수용되도록 적절히 조절할 수 있으므로 별도로 한정할 필요는 없다.

상기 가스켓 제거 카트리지(510) 및 가스켓 삽입 카트리지(520)에 카트리지의 교체시기를 검출하는 제1, 2 검출수단이 더 구비되어 있는데, 상기 제1, 2 검출수단은 상기 제1, 2 피스톤(512)(522)에 설치된 자석(505a)(505b)과, 상기 자석(505a)(505b)을 감지하여 상기 가스켓 제거 카트리지(510) 또는 가스켓 삽입 카트리지(520)의 교체시기를 알리는 제1, 2 감지센서(506a)(506b)로 구성되어 있어 상기 가스켓 제거 카트리지(510)에 사용하고 난 가스켓(105a)이 가득 채워지거나, 가스켓 삽입 카트리지(520)에 채워져 있던 새로운 가스켓(105)을 커넥터 홀더(42)에 전부 공급하고 나면 상기 제1, 2 감지센서(506a)(506b)가 이를 검출하게 되므로 상기 가스켓 제거 카트리지(510) 및 가스켓 삽입 카트리지(520)를 통채로 교체하게 된다.

이때, 상기 가스켓 제거 카트리지(510)와 가스켓 삽입 카트리지(520)의 사이에 위치하는 가동부재(502)에는 반사형 센서(507)가 설치되어 있어 상기 커넥터 홀더(42)에서 사용하고 난 가스켓(105a)이 남아 있는지를 검출하여 사용하고 난 가스켓(105a)을 제거하지 않음에 따라 발생되는 에러를 방지할 수 있도록 되어 있다.

본 발명의 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 고압가스통(10)이 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 얹혀진 다음 고압가스통 클램프(300)에 클램핑된 상태로 상승하여 밸브(20)의 가스분사노즐(23)이 커넥터 홀더(42)에 결합되어 가스 배관(80)을 통해 가스라인으로 가스가 공급되는 상태에서 설명하기로 한다.

상기한 바와 같이 고압가스통(10)으로부터 가스를 공급함에 따라 고압가스통(10)의 무게가 가벼워져 베이스(203)에 설치된 로드 셀(202)이 고압가스통(10)의 무게를 검출하여 고압가스통의 교체시기를 제어부(400)가 판단하면 밸브 핸들 유닛(110)에 의해 밸브 핸들(22)을 잠그게 된다(S100).

즉, 랙 구동용 액츄에이터(55) 및 회동부재용 액츄에이터(53)를 교호로 작동시켜 밸브 핸들 개폐 유닛(50)의 랙(58)을 도 10의 우측으로 반복해서 이동시킴에 따라 밸브 핸들 홀더(111)가 시계방향으로 회전되므로 밸브 핸들(22)이 밸브(20)를 잠그게 된다.

그러나 밸브 핸들 개폐 유닛(50)을 이용하지 않고도 밸브(20)의 밸브 핸들(22)을 잠글 수 있다.

이는, 제1 축(91)에 태엽 감김 유닛(90)의 태엽(93)이 감겨져 있어 제1 축(91)이 항상 복원력(시계방향으로 회전하려는 힘)을 갖고 있으므로 유성기어 가동용 액츄에이터(125)를 구동하여 태엽 구동기어(120)로부터 유성기어(124)를 분리시킴과 동시에 제1 래치(59)를 밸브 핸들 기어(114)에서 분리시키면 제1 축(91)이 테엽(93)의 복원력에 의해 시계방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 밸브 핸들 홀더(111)가 시계방향으로 회전하면서 밸브 핸들(22)을 회전시켜 밸브(20)를 잠글 수 있다.

상기 밸브 핸들(22)이 밸브(20)를 잠그고 나면 고압가스통 연결 유닛(100)에 의해 가스분사노즐(23)에 연결된 커넥터 홀더(42)를 분리시킨 다음 엔드 캡(21)으로 가스분사노즐(23)을 폐쇄하게 된다(S200).

상기 가스분사노즐(23)에 연결된 커넥터 홀더(42)를 분리시킨 다음 엔드 캡(21)으로 가스분사노즐(23)을 폐쇄하는 동작은 제1, 2, 3 액츄에이터(45)(46)(47)가 작동함에 따라 가스분사노즐(23)에 나사 결합된 커넥터 홀더(42)를 분리함과 동시에 엔드 캡 홀더(41)에 수납된 엔드 캡(21)으로 가스분사노즐(23)을 폐쇄함으로써, 사용하고 난 고압가스통(10)의 교체가 가능해지게 된다.

즉, 제3 액츄에이터(45)의 구동으로 커넥터 홀더(42)를 반 시계방향으로 회전시켜 가스분사노즐(23)로부터 분리시킬 때, 제3 액츄에이터(45)가 설치된 제2 설치판(44)은 커넥터 홀더(42)가 풀리는 만큼 제2 액츄에이터(47)의 로드(47a)에 끼워져 압축되었던 탄성부재(61)의 복원력에 의해 좌측으로 이동하게 되므로 가스분사노즐(23)로부터 커넥터 홀더(42)가 분리되는 데, 이때 제2 액츄에이터(47)가 구동하여 제2 설치판(44)을 고압가스통(10) 측으로부터 후퇴시킨다.

상기한 바와 같은 동작으로 가스분사노즐(23)에서 커넥터 홀더(42)를 분리하고 나면 엔드 캡 홀더(41)의 내부에 수납된 엔드 캡(21)을 가스분사노즐(23)에 나사 체결하기 위해 제1 액츄에이터(46)가 구동하여 제1 설치판(48)을 가스분사노즐(23) 측으로 이동시켜 엔드 캡 홀더(41)와 가스분사노즐(23)을 동일 축선 상에 위치시킨다.

그 후, 제2 액츄에이터(47)가 구동함과 동시에 제3 액츄에이터(45)가 엔드 캡 홀더(41)를 시계방향으로 회전하여 상기 엔드 캡 홀더(41)에 수납된 엔드 캡(21)을 가스분사노즐(23)에 나사 결합하여 폐쇄하게 되는 것이다.

상기한 바와 같은 방법으로 가스분사노즐(23)을 엔드 캡(21)으로 폐쇄시키고 나면 사용하고 난 고압가스통(10)이 다이(201)에 얹혀져 있던 고압가스통 리프트(200)는 하사점까지 하강하게 되므로 고압가스통(10)으로부터 고압가스통 클램프(300)를 오픈(open)함으로써, 다이(201)에서 사용하고 난 고압가스통(10)을 제거한 다음 새로운 고압가스통으로 교체하게 된다(S300).

그 후, 가스켓 자동교체수단(500)에 의해 상기 커넥터 홀더(42)에서 사용하고 난 가스켓(105a)을 꺼내 제거한 다음 상기 커넥터 홀더(42)에 새로운 가스켓(105)을 삽입하게 된다(S400).

즉, 상기 커넥터 홀더(42)에 삽입되었던 가스켓(105a)은 환형의 돌출 띠(42c)에 의해 변형되어 기밀을 유지하지 못하므로 가스켓 자동교체수단(500)의 가스켓 제거 카트리지(510)를 이용하여 커넥터 홀더(42)에서 제거하여 가스켓 제거 카트리지(510)의 제1 슬리브(511)에 수납하게 된다.

이를 위해, 가스켓 제거 카트리지(510)의 제1 슬리브(511)가 커넥터 홀더(42)와 일직선상에 위치한 상태에서 도킹 액츄에이터(504)가 구동하여 가동부재(502)를 커넥터 홀더(501) 측으로 이동시키면 도 8과 같이 가스켓 제거 카트리지(510)의 선단에 형성된 걸림편(513)이 커넥터 홀더(42)에 형성된 절개부(42b)로 삽입되면서 사용하고 난 가스켓(105a)의 후단을 홀딩(holding)하게 된다.

상기한 바와 같이 가스켓 제거 카트리지(510)의 걸림편(513)이 사용하고 난 가스켓(105a)을 홀딩하고 나면 제1 슬리브(511)의 내부에 에어가 공급되므로 제1 피스톤(512)이 도면상 좌측으로 이동하여 제거할 가스켓(105a)의 일면에 접속된다.

그러나 가스켓 제거 카트리지(510)의 제 1 슬리브(511)에 사용하고 난 가스켓(105a)이 채워져 있으면 최선단에 위치하는 가스켓(105a)이 제거할 가스켓과 밀착됨은 이해 가능한 것이다.

상기한 바와 같이 걸림편(513)이 제거할 가스켓(105a)을 홀딩한 상태에서 도킹 액츄에이터(504)에 의해 가동부재(502)가 초기 위치로 환원하면 사용하고 난 가스켓(105a)이 커넥터 홀더(42)에서 제거되어 제1 슬리브(511) 내에 수용된다.

상기 커넥터 홀더(42)에서 사용하고 난 가스켓(105a)을 제거하고 나면 상기 커넥터 홀더(42)에 새로운 가스켓(105)을 넣어야 된다.

상기 커넥터 홀더(42)에 새로운 가스켓(105)을 넣기 위해 제4 액츄에이터(503)가 구동하여 홀더(501)를 회동시키는 과정에서 반사형 센서(507)가 커넥터 홀더(42)에 사용하고 난 가스켓이 있는지를 검출하여 사용하고 난 가스켓(105a)이 잔류하고 나면 에러를 발생시킴과 동시에 알림수단으로 작업자에게 이를 알리지만, 사용하고 난 가스켓이 없다면 가스켓 삽입 카트리지(520)가 커넥터 홀더(42)와 일치되는 지점까지 홀더(501)를 회동시키게 된다.

그 후, 전술한 바와 같이 도킹 액츄에이터(504)가 가동부재(502)를 커넥터 홀더(42) 측으로 이동시켜 제2 슬리브(521)의 선단이 커넥터 홀더(42)와 접속되도록 한 다음 가스켓 삽입 카트리지(520)에 에어를 공급하면 제2 피스톤(522)이 커넥터 홀더(42) 측으로 이동하게 되므로 최선단에 위치하고 있던 새로운 가스켓(105)을 커넥터 홀더(42)의 내부로 삽입하는데, 이때 상기 커넥터 홀더(42)의 입구에는 걸림돌기(42a)가 형성되어 있어 가스켓 삽입 카트리지(520)가 초기 위치로 환원되더라도 커넥터 홀더(42)에 삽입된 가스켓(105)이 이탈되지 않는다.

상기한 바와 같이 커넥터 홀더(42)에 새로운 가스켓(105)을 삽입하고 나면 도킹 액츄에이터(504)에 의해 가동부재(502)는 초기의 위치로 복귀하여 다음 가스켓의 교체 시점까지 대기를 하게 된다.

상기한 바와 같은 가스켓(105)의 교체는 가능한 새로운 고압가스통(10)을 커넥터 홀더(42)에 연결하기 직전에 실시하는 것이 보다 바람직하다.

이는, 교체된 새로운 가스켓(105)이 대기중에 노출되면 미세한 먼지 등에 오염될 우려가 있기 때문이다.

상기 커넥터 홀더(42)로부터 가스켓을 교체하는 동안 다이(201)에 얹혀진 고압가스통(10)을 고압가스통 클램프(300)로 클램핑한 후 고압가스통(10)을 상사점까지 상승시키면 고압가스통(10)의 상부에 고정된 안전 캡 너트 링(24)이 센터링 가이드(72)에 끼워져 센터링 된다(S500).

상기 고압가스통(10)이 상사점까지 상승하고 나면 오토 커플러 유닛(70)에 내장된 복수 개의 센서(도시는 생략함) 및 고압가스통 클램프(300)의 그립퍼(302)의 일단에 설치된 롤러(303)를 이용하여 고압가스통(10)의 위치를 얼라인하게 된다(S600).

상기한 동작으로 고압가스통(10)의 얼라인이 완료되고 나면 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에서 엔드 캡(21)을 제거한 다음 커넥터 홀더(42)에 가스분사노즐(23)을 연결하게 된다(S700).

즉, 고압가스통 연결부(40)의 제1, 2, 3 액츄에이터(22)(24)(26)가 전술한 바와는 반대로 작동하므로 가스분사노즐(23)에 나사 결합되어 있던 엔드 캡(21)을 분리하여 분리된 엔드 캡(21)을 엔드 캡 홀더(41)에 수납함과 동시에 엔드 캡(21)이 분리된 가스분사노즐(23)을 커넥터 홀더(42)에 연결할 수 있게 된다.

상기 커넥터 홀더(42)에 가스분사노즐(23)이 연결되고 나면 상기 밸브 핸들 유닛(110)의 작동으로 밸브 핸들(22)을 회전시키므로 가스 배관(80)으로 가스를 공급할 수 있게 된다(S800).

즉, 도 9 내지 도 12에 나타낸 바와 같이 회동부재 액츄에이터(53) 및 랙 구동용 액츄에이터(55)를 이용하여 랙(58)이 형성된 가동편(57)을 이동시켜 상기 랙(58)에 맞물린 밸브 핸들 기어(114)를 반 시계방향으로 회전시킴에 따라 밸브 핸들 홀더(111)에 삽입된 밸브 핸들(22)을 풀림방향으로 회전시키게 되므로 밸브(20)가 개방되는데, 상기한 바와 같은 동작시 제1 축(91)에 의해 태엽(93)은 감기게 되므로 비상사태 시 밸브 핸들 기어(114)에 치합된 제1 래치(59)의 걸림상태를 해제하여 밸브 핸들(22)을 신속하게 잠글 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 캐비닛(k) 내에 한 쌍의 고압가스통 리프트(200), 고압가스통 클램프(300), 고압가스통 연결 유닛(100)을 설치하면 1개의 고압가스통(10)으로부터 가스를 가스 배관(80)으로 공급할 때, 다른 1개의 고압가스통은 대기하고 있다가 가스의 소진으로 고압가스통의 교체시 다른 일 측의 고압가스통(10)으로부터 가스를 가스라인으로 신속하게 공급할 수 있음은 이해 가능한 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 고압가스통 20 : 밸브
21 : 엔드 캡 22 : 밸브 핸들
23 : 가스분사노즐 30 : 메인 플레이트
31 : 센서 40 : 고압가스통 연결부
41 : 엔드 캡 홀더 42 ; 커넥터 홀더
42a : 걸림돌기 42b : 절개부
45, 46, 47 : 제1, 2, 3 액츄에이터 50 : 밸브 핸들 개폐 유닛
52 : 회동부재 53 : 회동부재용 액츄에이터
55 : 랙 구동용 액츄에이터 58 : 랙
59 : 제1 래치 70 : 오토 커플러 유닛
72 : 센터링 가이드 74 : 가스켓 탈락받이
75 : 가스켓 탈락 가이드 80 : 가스 배관
90 : 태엽 감김 유닛 91 : 제1 축
93 : 태엽 100 : 고압가스통 연결 유닛
110 : 밸브 핸들 유닛 111 : 밸브 핸들 홀더
112 : 걸림핀 114 : 밸브 핸들 기어
120 : 태엽 구동기어 122 : 증폭기어
124 : 유성기어 200 : 고압가스통 리프트
201 : 다이 202 : 로드 셀
300 : 고압가스통 클램프 302 : 그립퍼
303 : 롤러 400 : 제어부
500 : 가스켓 자동교체수단 502 : 가동부재
504 : 도킹 액츄에이터 505a, 505b : 자석
506a, 506b : 제1 , 2 센서 507 : 반사형 센서
510 : 가스켓 제거 카트리지 511, 521 : 제1, 2 슬리브
512, 522 : 제1, 2 피스톤 513 : 걸림편
520 : 가스켓 삽입 카트리지 523 : 돌출 턱

Claims

캐비닛(k)의 내부에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통(10)이 얹혀지는 다이(201)가 구비된 고압가스통 리프트(200)와,
상기 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 얹혀진 고압가스통(10)을 클램핑한 다음 고압가스통(10)의 위치를 정렬하는 고압가스통 클램프(300)와,
상기 고압가스통 리프트(200)에 의해 상승된 고압가스통(10)으로부터 엔드 캡(21)을 제거한 다음 가스분사노즐(23)에 커넥터 홀더(42)를 자동으로 연결하여 가스의 흐름을 조절하는 고압가스통 연결 유닛(100)과,
상기 캐비닛(k)에 설치되어 고압가스통 연결 유닛(100), 고압가스통 리프트(200), 고압가스통 클램프(300)의 구동을 제어하는 제어부(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 고압가스통 리프트(200)는,
상기 고압가스통(10)을 다이(201)에 올려놓고 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에 엔드 캡(21) 또는 커넥터 홀더(42)를 자동으로 체결할 수 있도록 오토 커플러 유닛(70)에 복수 개의 센서를 설치하여 고압가스통(10)의 상승 높이를 조절하는 기능이 더 부가된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 고압가스통 리프트(200)의 다이(201)에 로딩된 고압가스통(10)의 무게를 로드 셀(202)을 통해 측정하여 고압가스통(10)의 교체 시기를 알림수단으로 알려주는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 고압가스통 리프트(200)에 의해 고압가스통(10)이 상승하면 고압가스통의 가스분사노즐(23)을 커넥터 홀더(42)와 얼라인하는 오토 커플러 유닛(70)과,
복수 개의 지지대(71)에 의해 고정되어 고압가스통(10)을 센터링하는 센터링 가이드(72)와,
상기 고압가스통(10)의 상부에 고정되어 고압가스통(10)이 고압가스통 리프트(200)에 의해 상승하면 센터링 가이드(72)에 결합되면서 고압가스통(10)이 센터링되도록 하는 안전 캡 너트 링(24)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 5에 있어서,
상기 센터링 가이드(72)의 외측으로 커넥터 홀더(42)에 가스켓(105)을 삽입시 탈락하는 가스켓(105)을 받는 가스켓 탈락받이(74)를 설치한 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 6에 있어서,
상기 커넥터 홀더(42)의 직하방에 위치하는 가스켓 탈락받이(74) 상부에 커넥터 홀더(42)에서 탈락하는 가스켓(105)을 가스켓 탈락받이(74)로 안내하는 가스켓 탈락가이드(75)가 더 설치된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 고압가스통 연결 유닛(100)은,
메인 플레이트(30)의 하부에 설치되어 엔드 캡(21)을 착탈하거나, 밸브(20)의 가스분사노즐(23)에 커넥터 홀더(42)를 자동으로 체결하거나, 분리하는 고압가스통 연결부(40)와,
상기 메인 플레이트(30)의 상부에 설치되어 가스의 흐름을 조절하는 밸브 핸들(22)을 자동으로 개폐하는 밸브 핸들 유닛(110)과,
상기 메인 플레이트(30)의 일 측에 설치되어 상기 메인 플레이트(30)를 상, 하로 이동시키는 이동부(60)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 메인 플레이트(30)에 고압가스통(10)으로부터 누출되는 가스를 감지하는 센서(31)를 설치한 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 고압가스통 연결부(40)는,
상기 메인 플레이트(30)에 설치되어 제2 설치판(44)을 엔드 캡(21) 측으로 진퇴 운동시키는 제2 액츄에이터(47)와,
상기 제2 설치판(44)에 설치되어 제1 설치판(48)을 제2 설치판(44)의 이동방향과 직교된 방향으로 이동시키는 제1 액츄에이터(46)와,
상기 제1 설치판(48)에 고정된 수직판(49)에 회전 가능하게 설치되어 엔드 캡(21)을 감싸 착탈하는 엔드 캡 홀더(41)와,
상기 엔드 캡 홀더(41)를 회전시켜 엔드 캡(21)을 분리하거나, 체결하는 제3 액츄에이터(45)와,
상기 수직판(49)에 설치되어 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에 나사 결합되는 커넥터 홀터(42)와,
상기 엔드 캡 홀더(41) 및 커넥터 홀더(42)의 축에 각각 고정되어 제3 액츄에이터(45)의 동력이 전달되도록 상호 맞물린 제1, 2 기어(43a)(43b)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 밸브 핸들 유닛(110)은,
상기 고압가스통(10)의 밸브 핸들(22)을 감싸 회전시키는 밸브 핸들 홀더(111)와,
상기 밸브 핸들 홀더(111)의 내부에 복수 개 설치되어 밸브 핸들(22)의 요입부(22a)에 걸리는 걸림 핀(112)과,
상기 걸림 핀(112)을 하방으로 편의하는 제4 탄성부재(113)와,
상기 밸브 핸들 홀더(111)의 상부에 위치되어 랙(58)과 맞물려 회전하는 밸브 핸들 기어(114)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 메인 플레이트(30)의 상부에 고압가스통(10)의 밸브(20)를 자동으로 개폐하는 밸브 핸들 개폐 유닛(50)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 밸브 핸들 개폐 유닛(50)은,
상기 메인 플레이트(30)에 힌지 축(51)을 중심으로 회동 가능하게 설치된 회동부재(52)와,
상기 회동부재(52)의 일 측에 위치하는 메인 플레이트(30)에 설치되어 회동부재(52)를 회동시키는 회동부재용 액츄에이터(53)와,
상기 회동부재(52) 및 회동부재용 액츄에이터(53) 사이에 설치된 제3 탄성부재(54)와,
상기 회동부재(52)에 고정 설치된 한 쌍의 랙 구동용 액츄에이터(55)와,
상기 랙 구동용 액츄에이터(55)의 구동에 따라 가이드 봉(56)에 안내되어 진퇴 운동하는 가동편(57)과,
상기 가동편(57)에 고정되어 밸브 핸들 기어(114)와 치합되는 랙(58)과,
제1 축(91)에 일단이 고정되고 타단은 고정 핀(92)에 고정된 태엽(93)을 감을 때 밸브 핸들 기어(114)가 역회전되지 않도록 밸브 핸들 기어(114)에 걸리는 제1 래치(59)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 밸브 핸들 개폐 유닛(50)에 태엽 감김 유닛(90)이 구비된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 14에 있어서,
상기 태엽 감김 유닛(90)은,
상기 밸브 핸들 유닛(110)의 중심에 설치된 제1 축(91)과,
상기 밸브 핸들 유닛(110)의 내부에 위치되게 설치된 고정 핀(92)과,
상기 고정 핀(92)에 일단이 고정되고, 타단은 제1 축(91)에 고정되어 밸브 핸들(22)이 열리는 방향으로 제1 축(91)이 회전됨에 따라 감기는 태엽(93)과,
상기 밸브 핸들 기어(114)의 상부에 위치되게 제1 축(91)에 고정된 태엽 구동기어(120)와,
상기 메인 플레이트(30)에 회전 가능하게 설치된 제2 축(121)과,
상기 제2 축(121)에 고정되어 제2 축(121)의 회전수를 증폭시키는 증폭기어(122)와,
상기 제2 축(121)에 고정된 링크(123)와,
상기 링크(123)의 일단에 증폭기어(122)와 맞물리게 설치되어 태엽 구동기어(120)에 맞물리거나, 맞물림이 해제되는 유성기어(124)와,
상기 제2 축(121)에 고정된 제2 래치 휠(127)과,
상기 제2 래치 휠(127)에 치합되어 원웨이 클러치(128)의 복원 시 제2 축(121)이 역회전하지 않도록 하는 제2 래치(129)와,
상기 제2 래치(129)의 일단이 연결된 제2 탄성부재(130)와,
상기 링크(123)의 다른 일단에 로드(125a)가 힌지 결합되어 링크(123)를 회동시키는 유성기어 가동용 액츄에이터(125)와,
상기 제2 축(121)을 회전시켜 제1 축(91)에 태엽(93)이 감기도록 하는 태엽 감기용 액츄에이터(126)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 고압가스통 연결유닛(100)에는 커넥터 홀더(42)의 내부에 가스켓(105)을 자동으로 삽입하거나, 사용하고 난 가스켓(105a)을 자동으로 제거하는 가스켓 자동교체수단(500)이 더 구비된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 16에 있어서,
상기 가스켓 자동교체수단(500)은,
상기 커넥터 홀더(42)의 일 측에 위치되게 설치된 홀더(501)와,
상기 홀더(501)에 회동 가능하게 설치된 가동부재(502)와,
상기 홀더(501)에 설치되어 가동부재(502)를 회동시키는 제4 액츄에이터(503)와,
상기 홀더(501)로부터 가동부재(502)를 커넥터 홀더(42) 측으로 진퇴운동시키는 도킹 액츄에이터(504)와,
상기 가동부재(502)에 설치되어 커넥터 홀더(42)로부터 사용하고 난 가스켓(105a)을 자동으로 제거하여 차례로 수용하는 가스켓 제거 카트리지(510)와,
상기 가스켓 제거 카트리지(510) 상부 또는 하부에 설치되어 수용하고 있던 새로운 가스켓(105)을 커넥터 홀더(42)에 삽입하는 가스켓 삽입 카트리지(520)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 가스켓 제거 카트리지(510)는,
원통형으로 형성되어 사용하고 난 가스켓(105a)을 차례로 수용하는 제1 슬리브(511)와,
상기 제1 슬리브(511) 내에 설치되어 에어 압력으로 이동하는 제1 피스톤(512)과,
상기 제1 슬리브(511)의 선단에 등 간격으로 형성되어 가스켓(105a)을 홀딩하는 걸림편(513)으로 구성하고,
내부에 걸림돌기(42a)를 갖는 커넥터 홀더(42)의 입구에는 상기 각 걸림편(513)이 통과되도록 절개부(42b)를 형성하여 상기 걸림편(513)이 절개부(42b)를 통해 이동하여 가스켓(105a)을 홀딩한 상태에서 도킹 액츄에이터(504)에 의해 가동부재(502)가 후퇴함에 따라 사용하고 난 가스켓(105a)이 제거되도록 한 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 가스켓 삽입 카트리지(520)는,
원통형으로 형성되어 사용하지 않은 가스켓(105)을 수용하는 제2 슬리브(521)와,
상기 제2 슬리브(521) 내에 설치되어 에어 압력으로 이동하는 제2 피스톤(522)과,
상기 제2 슬리브(521)의 출구 내주면에 형성되어 가스켓(105)의 이동을 제한하는 돌출 턱(523)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 18 또는 청구항 19에 있어서,
상기 가스켓 제거 카트리지(510) 및 가스켓 삽입 카트리지(520)에 카트리지의 교체시기를 검출하는 제1, 2 검출수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 20에 있어서,
상기 제1, 2 검출수단은,
상기 제1, 2 피스톤(512)(522)에 설치된 자석(505a)(505b)과,
상기 자석(505a)(505b)을 감지하여 상기 가스켓 제거 카트리지(510) 또는 가스켓 삽입 카트리지(520)의 교체시기를 알리는 제1, 2 감지센서(506a)(506b)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
청구항 17에 있어서,
상기 가스켓 제거 카트리지(510)와 가스켓 삽입 카트리지(520)의 사이에 위치하는 가동부재(502)에 반사형 센서(507)를 설치하여 상기 커넥터 홀더(42)에서 사용하고 난 가스켓(105a)이 남아 있는지를 검출할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체시스템.
제어부(400)에서 고압가스통(10)의 무게를 검출하여 고압가스통(10)의 교체시기를 판단하면 밸브 핸들 유닛(110)에 의해 밸브 핸들(22)을 잠그는 단계와,
고압가스통 연결 유닛(100)에 의해 가스분사노즐(23)에 연결된 커넥터 홀더(42)를 분리시킨 다음 엔드 캡(21)으로 가스분사노즐(23)을 폐쇄하는 단계와,
고압가스통 리프트(200)를 하사점까지 하강시킨 다음 고압가스통(10)으로부터 고압가스통 클램프(300)를 오픈시키고 다이(201)에서 사용하고 난 고압가스통(10)을 제거하는 단계와,
상기 다이(201)에 새로운 고압가스통(10)을 올려놓은 다음 고압가스통 클램프(300)로 클램핑한 후 고압가스통(10)을 상사점까지 상승시키는 단계와,
상기 고압가스통(10)이 상사점까지 상승하고 나면 오토 커플러 유닛(70) 및 고압가스통 클램프(300)을 이용하여 고압가스통(10)의 위치를 얼라인하는 단계,
상기 고압가스통(10)의 얼라인이 완료되고 나면 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)에서 엔드 캡(21)을 제거한 다음 커넥터 홀더(42)에 가스분사노즐(23)을 연결하는 단계와,
상기 밸브 핸들 유닛(110)의 작동으로 밸브 핸들(22)을 회전시켜 가스 배관(80)으로 가스를 공급하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체방법.
청구항 23에 있어서,
상기 커넥터 홀더(42)에서 새로운 고압가스통(10)의 가스분사노즐(23)을 체결하기 전에 상기 커넥터 홀더(42)로부터 사용하고 난 가스켓(105a)을 제거한 후 새로운 가스켓(105)을 삽입하는 단계를 더 실시하는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체방법.
청구항 23에 있어서,
상기 고압가스통(10)으로부터 가스 배관(80)으로 가스를 공급하다가 가스의 누출이 감지되면 태엽 감김 유닛(90)의 구동으로 고압가스통(10)의 밸브 핸들(22)을 자동으로 잠그는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체방법.
청구항 23에 있어서,
캐비닛 내에 한 쌍의 고압가스통 리프트(200), 고압가스통 클램프(300), 고압가스통 연결 유닛(100)을 설치하여 1개의 고압가스통(10)으로부터 가스를 가스 배관(80)으로 공급할 때, 다른 1개의 고압가스통은 대기하고 있다가 가스의 소진으로 고압가스통의 교체시 다른 일 측의 고압가스통(10)으로부터 가스를 공정라인으로 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체방법.
청구항 23에 있어서,
상기 고압가스통(10)의 얼라인은 고압가스통 리프트(200)에 의해 고압가스통(10)의 상승 높이를 조절하고, 상기 고압가스통 클램프(300)로 고압가스통(10)의 회전방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 고압가스통 자동교체방법.