KR102345571B1 - 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스자동공급장치 쪽으로 운반된 수평식(누운 자세) 가스실린더의 가스를 반도체 제조공정으로 자동 공급하는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 관한 것으로서, 특히 엔드 캡의 형태와 상관없이 엔드 캡의 홀딩 유무를 고주파 발진형 근접센서로 안정적으로 감지할 수 있는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 관한 것이다.

Description

가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈{endcap removal auto supply apparatus of gas cylinder}

본 발명은 가스자동공급장치 쪽으로 운반된 수평식(누운 자세) 가스실린더의 가스를 반도체 제조공정으로 자동 공급하는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 관한 것으로서, 특히 엔드 캡의 형태와 상관없이 엔드 캡의 홀딩 유무를 고주파 발진형 근접센서로 안정적으로 감지할 수 있는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 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.

이를 위해 특허문헌(한국공개특허 제10-2019-0040922호)에 공지된 바와 같이, 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하도록 캐비닛(cabinet)에 로딩(loading) 및 언로딩(unloading) 되는 고압가스통을 자동으로 교체하는 고압가스통 자동교체시스템에 관한 것으로써, 좀 더 구체적으로는 고압가스통 리프트에 고압가스통을 로딩하기만 하면 고압가스통을 고압가스통 연결 유닛에 자동으로 연결하고 고압가스통 내의 가스가 적정량 소진되면 고압가스통 연결유닛으로부터 고압가스통을 자동으로 분리하여 언로딩 할 수 있도록 하는 고압가스통 자동교체시스템에 관한 것이다.

그러나, 종래의 고압가스통은 수직(직립)한 고압가스통으로서, 밸브는 수직방향, 가스분사노즐은 수평방향인 서로 직교하는 자세로 밸브를 열고 가스분사노즐로부터 가스를 배출시키는 작업이 이루어진다.

한편, Y-실린더(상하에 밸브 어셈블리가 설치된 용기) 또는 톤 실린더(무게가 많이 나가는 용기)라 불리는 가스실린더는 세운 상태로 작업을 하지 못하는 형상 또는 큰 중량으로 말미암아 통상 가스실린더 운반용 스키드에 눕힌 수평으로 거치한 상태로 가스자동공급장치의 위치로 가지고 와서 하늘을 향하는 가스분사노즐에 작업자가 커넥터를 내려서 체결한다.

그러나, 하늘로 향하는 가스분사노즐이 정확히 수직하게 향하지 않으면 커넥터와의 체결이 잘 이루어지지 않기 때문에, 다시 수평식 가스실린더의 가스분사노즐을 정확히 하늘로 향하게 돌려 조정한 다음 커넥팅 작업을 해야 한다.

또한, 위에서 아래로 내려오는 커넥터 상에 가스분사노즐이 정확히 들어와 맞아야 하는데, 작업자가 가스실린더의 운반용 스키드를 밀고 들어올 때 그 센터가 맞지 않을 경우에 작업자가 스키드를 이리저리 밀면서 맞추어야 하는 불편함이 있다.

이와 같이 수평식 가스실린더의 가스분사노즐과 커넥터를 정확히 자동으로 맞추는 시스템이 없기 때문에 억지 나사 체결에 의한 커넥팅 등 현장 애로 사항이 많았다.

또한, 작업자가 운반용 스키드의 투입 완료 시점을 미숙지하여 계속 투입하게 되면 설비와 충돌 발생 우려가 크다.

한편, 운반용 스키드의 미 투입상태에서 커넥터모듈의 배관 오염 및 가스 공급 배관의 가스 잔여물이 외부로 퍼지는 현상을 막기 위한 구성이 없다.

다른 한편, 커넥터 너트 내부에서 가스켓의 투입 투출되는 특허문헌(한국공개특허 제10-2019-0070878호)에는 그 구조가 복잡하고, 가스켓 제거 카트리지도 그 구조 및 작동이 복잡하다.

또한, 종래의 가스켓 자동 교체 장치는 누워있는 가스통의 가스출구포트가 하늘로 향하는 경우에는 적용할 수 없다.

또 다른 한편, 가스통의 엔드 캡 이탈방지기능을 갖는 홀더가 특허문헌(한국공개특허 제10-2019-0040922호)에 공지되어 있다.

종래의 가스통의 엔드 캡 이탈방지기능을 갖는 홀더에서는 엔드 캡을 회전시켜 분리/체결하는 액추에이터가 별도로 있기 때문에, 엔드 캡이 분리된 후 가스분사노즐로부터 가스를 공급하기 위해 커넥터 쪽으로 가스통을 회전시켜야 하는 회전테이블과 그 구동부 등이 필요하다.

또한, 엔드 캡을 지지하는 지지수단이 래치와 탄성부재 등을 이용하기 때문에 구조가 매우 복잡하고, 홀더가 엔드 캡의 외주면에 무리하게 삽입될 수 있다.

한편, 홀더에 엔드 캡의 홀딩 유무를 감지하는 센서가 없기 때문에, 엔드 캡 분리 후 엔드 캡의 탈착이 이상 없이 이루어졌는지 그리고 엔드 캡의 체결 전 실제 엔드 캡을 홀딩 중에 있다가 체결 후 엔드 캡이 비정상 동작으로 인하여 다시 빠져 나오지는 않았는지 확인할 수 없다.

한국공개특허 제10-2019-0040922호 한국공개특허 제10-2019-0070878호

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 엔드 캡의 형태와 상관없이 엔드 캡의 홀딩 유무를 안정적으로 감지할 수 있는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈을 제공함에 그 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청구항 1에 기재된 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈은, 수평으로 눕힌 가스실린더(1)의 길이방향(y축)에 있는 밸브(5)를 개폐하고, 밸브(5)에 대해 직교(z축)한 가스출구포트(7)에 커넥팅되는 커넥터 너트(340)의 회전동력을 전달받아 가스출구포트(7)의 마개인 엔드 캡(8)을 회전시켜 분리/체결하는 엔드캡 분리/체결모듈(600)로서, 수평 암(610)과, 수평 암(610)의 일단이 z축을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 회전용 엔드캡액추에이터(630)와, 수평 암(610)의 타단에 수직하게 지지된 채 상측엔 커넥터 너트(340)가 배치되고 하측엔 엔드 캡(8)이 배치될 공구부(650)와, 회전용 엔드캡액추에이터(630)와 공구부(650) 사이의 수평 암(610) 하측에 설치되어 엔드 캡(8)의 홀딩 유무를 비접촉 감지하는 엔드캡용 근접센서(690)를 포함한다.

본 발명의 청구항 2에 기재된 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 있어서, 엔드캡용 근접센서(690)는 고주파 발진형 근접센서로 이루어진다.

본 발명의 청구항 3에 기재된 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 있어서, 공구부(650)는 수평 암(610)의 상측에 배치되는 커넥터 너트용 소켓(651)과, 수평 암(610)의 하측에 배치되는 엔드 캡용 소켓(653)과, 커넥터 너트용 소켓(651)과 엔드 캡용 소켓(653)을 연결한 채 수평 암(610)에 지지되는 샤프트(655)와, 엔드 캡용 소켓(653)에 설치되는 엔드캡홀딩부를 포함한다.

본 발명의 청구항 4에 기재된 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 있어서, 샤프트(655)는 수평 암(610)의 타단에 형성된 관통공(611)에 배치되고, 수평 암(610)의 하면에는 엔드캡 소켓용 근접센서(670)가 설치되고, 수평 암(610)의 상면에는 커넥터너트 소켓용 근접센서(680)가 설치되어 있다.

본 발명의 청구항 5에 기재된 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈에 있어서, 상기 엔드캡홀딩부는 자석을 포함한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

엔드 캡의 홀딩 유무를 감지하는 엔드캡용 근접센서가 수평암의 하측에 설치됨으로써, 엔드 캡 분리 후 엔드 캡의 탈착이 이상 없이 이루어졌는지 그리고 엔드 캡의 체결 전 실제 엔드 캡을 홀딩 중에 있다가 체결 후 엔드 캡이 비정상 동작으로 인하여 다시 빠져 나오지는 않았는지 확인할 수 있어서 전체적인 자동 공정을 원활히 수행하는데 기여를 한다.

특히 엔드캡용 근접센서가 고주파자기장이 접근하면 그 안에 유도전류가 흘러 열 손실이 발생하여 발진이 감소 또는 정지되는 변화로 감지는 고주파 발진형 근접센서가 사용됨으로써, 엔드 캡의 모양과 상관없이 안정적으로 감지할 수 있다. 그러나 종래에는 화이바, 레이저와 같은 빛계열 센서로 사용하게 되면 외면이 육각모양인 엔드 캡이 회전할 때 그 모서리 부분에서 빛 산란으로 인하여 감지가 안 되는 부분이 생긴다.

수평식 가스실린더의 수직한 가스출구포트용 마개인 엔드 캡을 엔드캡분리/체결모듈 및 커넥팅모듈 간의 조합으로 자동 분리/체결이 가능하여 전체적인 점유공간을 최소화하여 장치의 콤팩트화에 기여한다.

특히 엔드 캡의 분리/체결 시 공구부용 근접센서를 이용하여 엔드 캡의 풀림 상승/체결 하강되는 높낮이에 따라 엔드캡분리/체결모듈과 커넥팅모듈이 함께 상승/하강시켜 엔드캡분리/체결모듈과 커넥팅모듈에 가해지는 부하를 자연스럽게 해소시킨다.

또한, 분리된 엔드 캡이 엔드캡용 소켓에서 아래로 임의 이탈을 방지하는 홀딩 구조로서 자석이 사용됨으로써, 그 홀딩 구조가 매우 간단하다.

도 1은 수평식 가스실린더(또는 Y-실린더)가 실린 운반용 스키드의 측면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스자동공급장치와 얼라인 가이드 장치를 포함하는 가스자동공급시스템을 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 수평식 가스실린더 운반용 스키드가 도 2의 가스자동공급장치에 도킹 전 상태의 사시도.
도 4 내지 도 8은 도 1의 가스자동공급장치를 도시한 정면도, 배면도, 좌우측면도 및 평면도.
도 9는 도 4의 9-9선을 취하여 본 단면도.
도 10은 수평식 가스실린더 운반용 스키드의 얼라인 가이드 되어 이송 상태를 도시한 설명도.
도 11은 커넥터모듈의 공전(틸팅) 전의 정면도.
도 12 및 도 13은 커넥터모듈이 시계 및 반시계방향으로 공전(틸팅) 후의 정면도.
도 14 내지 도 16은 공정유닛을 도시한 사시도.
도 17 및 도 18은 가스켓을 척킹한 상태의 정면도와 부분 사시도.
도 19 및 도 20은 90도 회전하여 커넥팅모듈 주위에 배치된 정면도와 부분 사시도.
도 21 및 도 22는 가스켓투입/투출모듈이 커넥터모듈의 하부 및 투입된 정면도.
도 23은 사용된 가스켓을 척킹한 그립부의 위치로 가스켓수거통이 슬라이딩 한 사시도.
도 24는 공급된 가스켓의 차지(a) 및 리프팅 한(b) 상태의 정면도.
도 25는 가스켓얼라인부의 주요 부분을 나타낸 횡단면도.
도 26은 그립퍼를 도시한 사시도.
도 27은 그립퍼가 가스켓을 척킹한 상태의 평면도.
도 28은 그립퍼가 가스켓을 척킹한 상태의 부분 사시도.
도 29 및 도 30은 엔드캡분리/체결모듈의 상하 사시도.
도 30a는 엔드캡용 근접센서가 달린 엔드캡분리/체결모듈의 사시도.
도 31 내지 도 36은 엔드 캡의 분리 과정을 설명하는 도.
도 37 내지 도 40은 커넥터모듈에 대한 커넥터플러그모듈의 분리 순서를 도시한 배면도.
도 41 내지 도 43은 사용한 가스켓의 수거 순서를 나타낸 사시도.
도 44는 엔드캡의 분리/체결 시 커넥터플러그모듈과의 간섭 회피 상태를 나타낸 사시도.
도 45는 밸브셔터모듈을 제외한 커넥터플러그모듈, 커넥터모듈, 비전모듈, 엔드캡분리/체결모듈, 커넥터공전모듈, 가스켓투입/투출모듈, 가스켓수거모듈을 나타낸 배면도.
도 46 및 도 47은 얼라인 가이드 유닛의 입구에 바퀴브레이크모듈이 설치된 평면도 및 정면도.
도 48 및 도 49는 바퀴브레이크모듈이 아이들 한 상태의 사시도 및 정면도.
도 50 및 도 51은 바퀴브레이크모듈이 브레이킹한 상태의 사시도 및 정면도.
도 52a 내지 도 52e는 가스 공급 제어 방법을 도시한 플로 차트.
도 53a 내지 도 53d는 가스 교체 제어 방법을 도시한 플로 차트.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, X축은 좌우방향, Y축은 전후(길이)방향, Z축은 승강(상하)방향으로 정의한다.

도 1은 수평식 가스실린더(또는 Y-실린더)가 실린 운반용 스키드의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가스자동공급장치와 얼라인 가이드 장치를 포함하는 가스자동공급시스템을 도시한 사시도이고, 도 3은 도 1의 수평식 가스실린더 운반용 스키드가 도 2의 가스자동공급장치에 도킹 전 상태의 사시도이고, 도 4 내지 도 8은 도 1의 가스자동공급장치를 도시한 정면도, 배면도, 좌우측면도 및 평면도이고, 도 9는 도 4의 9-9선을 취하여 본 단면도이고, 도 10은 수평식 가스실린더 운반용 스키드의 얼라인 가이드 되어 이송 상태를 도시한 설명도이고, 도 11은 커넥터모듈의 공전(틸팅) 전의 정면도이고, 도 12 및 도 13은 커넥터모듈이 시계 및 반시계방향으로 공전(틸팅) 후의 정면도이고, 도 14 내지 도 16은 공정유닛을 도시한 사시도이고, 도 17 및 도 18은 가스켓을 척킹한 상태의 정면도와 부분 사시도이고, 도 19 및 도 20은 90도 회전하여 커넥팅모듈 주위에 배치된 정면도와 부분 사시도이고, 도 21 및 도 22는 가스켓투입/투출모듈이 커넥터모듈의 하부 및 투입된 정면도이고, 도 23은 사용된 가스켓을 척킹한 그립부의 위치로 가스켓수거통이 슬라이딩 한 사시도이고, 도 24는 공급된 가스켓의 차지(a) 및 리프팅 한(b) 상태의 정면도이고, 도 25는 가스켓얼라인부의 주요 부분을 나타낸 횡단면도이고, 도 26은 그립퍼를 도시한 사시도이고, 도 27은 그립퍼가 가스켓을 척킹한 상태의 평면도이고, 도 28은 그립퍼가 가스켓을 척킹한 상태의 부분 사시도이고, 도 29 및 도 30은 엔드캡분리/체결모듈의 상하 사시도이고, 도 30a는 엔드캡용 근접센서가 달린 엔드캡분리/체결모듈의 사시도이고, 도 31 내지 도 36은 엔드 캡의 분리 과정을 설명하는 도이고, 도 37 내지 도 40은 커넥터모듈에 대한 커넥터플러그모듈의 분리 순서를 도시한 배면도이고, 도 41 내지 도 43은 사용한 가스켓의 수거 순서를 나타낸 사시도이고, 도 44는 엔드캡의 분리/체결 시 커넥터플러그모듈과의 간섭 회피 상태를 나타낸 사시도이고, 도 45는 밸브셔터모듈을 제외한 커넥터플러그모듈, 커넥터모듈, 비전모듈, 엔드캡분리/체결모듈, 커넥터공전모듈, 가스켓투입/투출모듈, 가스켓수거모듈을 나타낸 배면도이고, 도 46 및 도 47은 얼라인 가이드 유닛의 입구에 바퀴브레이크모듈이 설치된 평면도 및 정면도이고, 도 48 및 도 49는 바퀴브레이크모듈이 아이들 한 상태의 사시도 및 정면도이고, 도 50 및 도 51은 바퀴브레이크모듈이 브레이킹한 상태의 사시도 및 정면도이다.

먼저, 도 1에 도시한 바와 같이, 길이방향(y)인 수평식 가스실린더(1)는 가스실린더 몸체(3)의 양단에 밸브 조립체가 형성된 Y실린더인 것으로 설명하다.

수평식 가스실린더(1)의 일단 헤드(2)에는 길이방향(y)을 따르는 밸브(5)가 설치되고, 가스출구포트(7)는 밸브(5)와 직교하는 z방향으로 배치되어 있다. 즉, 밸브(5)와 가스출구포트(7)는 직각으로 배치된다.

또한, 가스출구포트(7)에는 마개인 엔드 캡(8)이 나사 체결되어 있다.

이러한 수평식 가스실린더(1)는 캐스트(바퀴)가 달린 운반용 스키드(9)의 상면에 수평방향으로 눕혀 실은 상태에서 움직이지 않게 벨트로 묶은 후, 작업자가 가스자동공급장치(100) 쪽으로 가까이 밀게 된다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 가스실린더의 가스자동공급시스템은 크게 가스자동공급장치(100)와, 가스자동공급장치(100) 쪽으로 운반용 스키드(9)를 길이방향(y)으로 똑바로 맞춰 이송 도킹시키는 얼라인 가이드 장치(1000)를 포함한다.

가스자동공급장치(100)

가스자동공급장치(100)는 도 4 내지 도 8에 도시한 바와 같이 밸브셔터모듈(200), 상하로 배치되는 커넥터모듈(300)과 비전모듈(400), 좌우측에 배치되는 가스켓투입/투출모듈(500)과 엔드캡분리/체결모듈(600), 그리고 커넥터공전모듈(700)을 포함한다.

이러한 가스자동공급장치(100)는 후드 박스(hood box) 내에 있다.

이하에서는 커넥터모듈(300), 비전모듈(400), 가스켓투입/투출모듈(500), 엔드캡분리/체결모듈(600), 커넥터공전모듈(700), 커넥터플러그모듈(800) 및 가스켓수거모듈(900)은 가스출구포트(7)와 직간접으로 관련된 것으로서, '가스출구포트용 모듈'이라고 정의한다.

밸브셔터모듈(200)

밸브셔터모듈(200)은 도 8에 도시한 바와 같이, 밸브(5)를 개폐하는 밸브셔터(210)와, 밸브셔터(210)에 회전 구동시키는 밸브셔터모터(230)를 포함한다.

물론 밸브셔터(210)와 밸브셔터모터(230) 사이에는 회전동력전달부(220)가 설치되어 있다.

밸브셔터(210)는 도 4와 같이, 밸브(5)의 테두리 요홈 사이로 핀(211)이 들어간 상태에서 회전시켜 개폐하는 구성이다.(특허문헌의 종래기술 참조)

또한 밸브셔터모듈(200)은 도 8의 제1,2액추에이터(201)(203)에 의해 x축과 y축을 따라 이동한다.

제1,2액추에이터(201)(203)는 에어 실린더로서 서로 직교하게 배치되어 있다.

제1액추에이터(201)는 도 5에 도시한 바와 같이, 베이스(30)에 고정된 제1고정레일블록(201a) 위에서 x축방향으로 슬라이딩 되는 제1가동레일블록(201b)으로 이루어진다.

제2액추에이터(203)는 도 8과 같이, 제1가동레일블록(201b)에 고정된 제2고정레일블록(203a) 위에서 y축방향으로 슬라이딩 되는 제2가동레일블록(203b)으로 이루어진다.

x축은 밸브셔터(210)를 밸브(5)의 위치로 이동시키고, y축은 밸브셔터(210)가 밸브(5)에 끼워져 개폐시킬 위치로 이동시키는 방향이다.

커넥터모듈(300)

커넥터모듈(300)은 도 9에 도시한 바와 같이, 모터(310)와, 모터(310)의 회전동력을 전달받는 중공감속기(320)와, 중공감속기(320)의 출력단인 커넥터 소켓(330)에 설치되어 가스출구포트(7)에 체결되는 커넥터 너트(340)와, 커넥터 소켓(330)과 커넥터 너트(340) 사이에 설치되는 너트동심보정편(350)과, 중공감속기(320)의 중심을 통해 배치되는 가스 배관(360)과, 가스 배관(360)의 헤드(361)와 커넥터 너트(340) 사이에 개재되는 이탈방지용 C링(370)을 포함한다.

헤드(361)의 선단에는 가스켓(G)이 삽입된 것을 보여주고 있다.

헤드(361) 선단에 가스켓(G)의 투입/투출은 도 4에 도시한 가스켓투입/투출모듈(500)에 의해 행해진다.

또한, 커넥터모듈(300)은 제3액추에이터(301)에 의해 z축을 따라 승강한다.

커넥터모듈(300)의 하강은 가스출구포트(7)에 체결하기 위한 것이고, 커넥터모듈(300)의 상승은 비체결 위치로 복귀하기 위한 것이다.

제3액추에이터(301)도 에어 실린더이다.

제3액추에이터(301)는 도 4에 도시한 바와 같이, 지지프레임(10)에 지지되는 제3고정레일블록(301a)과, 제3고정레일블록(301b)을 따라 z축방향으로 슬라이딩하는 제3가동레일블록(301b)으로 이루어진다.

제3가동레일블록(301b)에는 커넥터모듈(300)이 설치되어, 커넥터모듈(300)의 승강이 가스출구포트(7)에 체결/분리되게 접근/퇴거시킨다. 물론, 후술되는 엔드캡(8)의 분리/체결 시에도 커넥터모듈(300)의 승강을 통해 접근/퇴거가 이루어진다.

비전모듈(400)

비전모듈(400)은 가스 공급될 위치로 도킹된 가스실린더(1)의 헤드(2)를 계속 촬영하면서 가스출구포트용 모듈을 X축 및 Y축 이동과 θ(공전) 시키면서, 결국 커넥터모듈(300)의 커넥터 너트(340)가 가스출구포트(7)에 정확히 커넥팅 될 최종 위치를 확인하는 촬영 모듈이다.

비전모듈(400)은 비전 카메라(미도시)와 조명(미도시)을 포함한다.

커넥터모듈(300)과 비전모듈(400)은 도 45에 도시한 바와 같이, 지지프레임(10)에 상하 마주보게 지지되어 있다.

커넥터플러그모듈(800)

커넥터플러그모듈(800)은 가스실린더(1) 미 도킹 상태에서 커넥터모듈(300)의 배관(360)의 오염 및 가스 공급 배관의 가스 잔여물이 외부로 퍼지는 현상을 막기 위한 기능성 모듈이며, 커넥터모듈(300)의 승강 없이 대기위치에서 커넥터플러그(810)가 커넥터 너트(340)를 개폐하는데 그 의미가 있다.

만약 커넥터모듈(300)의 하강동작이 필요하게 된다면 가스실린더(1)가 가스자동공급장치(100) 내 도킹되는 길목을 차단하기 때문에, 가스실린더(1)의 가스자동공급장치(100) 내의 도킹 전 커넥터플러그(810)를 미리 개방(해제)하게 되는데, 이는 오염이나 가스 잔여물로부터 안전상 바람직하지 못하다.

따라서, 시퀀스 상 가스실린더(1)의 커넥팅 동작과 최대한 근접한 곳에 시퀀스 배치를 하기 위하여 가스실린더(1)의 도킹 완료 및 비전 얼라인 후 커넥터플러그(810)의 개폐가 가능한 형식으로 제작되었다.

커넥터플러그모듈(800)은 도 37 내지 도 40에 도시한 바와 같이, 커넥터모듈(300)과 동시에 승강되게 제3가동레일블록(301b)에 설치되고 있다.

즉, 커넥터플러그모듈(800)은 커넥터 너트(340)에 분리/체결되는 커넥터플러그(810)와, 제3액추에이터(301)의 제3가동레일블록(301b)에 설치되어 커넥터플러그(810)를 z축 중심으로 선회시키는 커넥터플러그 선회용 액추에이터(801)와, 커넥터플러그 선회용 액추에이터(801)에 설치되어 커넥터플러그(810)를 승강(z축)시키는 커넥터플러그 승강용 액추에이터(803)와, 커넥터플러그 승강용 액추에이터(803)와 커넥터플러그(810) 사이를 연결하는 브리지(830)를 포함한다.

커넥터플러그 선회용 액추에이터(801)는 제3가동레일블록(301b)과 커넥터모듈(300)을 연결하는 브라켓의 하면에 설치되는 로터리 에어 실린더(801)이다.

커넥터플러그 승강용 액추에이터(803)는 에어 실린더로서, 로터리공압실린더(801)의 하면에 설치되는 고정레일블록(803a)과, 고정레일블록(803a)을 따라 승강하는 가동레일블록(803b)로 이루어진다.

따라서, 커넥터 너트(340)의 회전방향에 따라 커넥터플러그(810)가 아래로 하강하면 분리(도 38 참조), 상승하면 체결(도 37 참조)된다.

또한, 브리지(830)에는 커넥터플러그모듈(800)의 하강과 간섭되지 않게 회피시키는 회피공간부(835)가 형성되어 있다.

즉, 브리지(830)는 일측이 커넥터플러그 승강용 액추에이터(803)에서 외측 아래로 향하는 경사브리지(831)와, 경사브리지(831)의 타측에서 외측 수평으로 향하는 수평브리지(833)를 포함한다.

수평브리지(833)의 타측 상면에는 커넥터플러그(810)가 설치된다.

이러한 회피공간부(835)는 경사브리지(831)의 하측에 형성된 공간으로서, 커넥터모듈(300)과 엔드캡분리/체결모듈(600) 간의 엔드캡(8)의 분리/체결시킬 때 도 44와 같이, 하강한 브리지(831)에 간섭되지 않는 통로의 역할을 하여, 콤팩트화 한다.

이러한 커넥터플러그(810)의 분리(해제) 과정을 도 37 내지 도 40을 참조하여 설명한다.

도 37은 커넥터플러그(810)가 커넥터 너트(340)에 체결되어 막고 있는 상태이다.

이 상태에서, 커넥터 너트(340)가 해체 방향으로 회전하면서 커넥터플러그 승강용 액추에이터(803)의 가동레일블록(803b)을 하강시키면, 도 38과 같이 해제된다.

이 해제된 상태에서 커넥터 너트(340)의 회전은 멈추고 도 39와 같이, 커넥터플러그 선회용 액추에이터(801)로 브리지(830)를 90도 선회시켜 커넥터플러그(810)가 커넥터 너트(340)의 외곽으로 배치된다.

그 다음 도 40과 같이 가동레일블록(803b)을 상승시켜 커넥터플러그(810)의 분리는 완료된다.

커넥터플러그(810)의 체결 과정은 분리 과정의 역순으로 하면 된다.

엔드캡분리/체결모듈(600)

엔드캡분리/체결모듈(600)은 커넥터 너트(340)의 회전동력을 전달받아 가스출구포트(7)의 마개인 엔드 캡(8)을 회전시켜 분리/체결하는 모듈이다.

즉, 엔드캡분리/체결모듈(600)은 도 29 및 도 30에 도시한 바와 같이, 수평 암(610)과, 수평 암(610)의 일단이 z축을 중심으로 회전 가능하게 지지되는 회전용 엔드캡액추에이터(630)와, 수평 암(610)의 타단에 지지되는 공구부(650)를 포함한다.

수평 암(610)은 링크 타입으로 되어 있다.

또한, 수평 암(610)은 회전용 엔드캡액추에이터(630)에 일측이 설치되는 제1수평 암(611)과, 제1수평 암(611)의 타측 상면에 일측이 배치되는 제2수평 암(613)과, 제1수평 암(611)에 대해 제2수평 암(613)이 길이 조절 가능하게 지지하는 길이조절부(615)를 포함한다.

길이조절부(615)는 제2수평 암(613)에 형성된 장공과, 제1수평 암(611)에 체결되는 볼트로 통상의 구조로 되어 있다.

회전용 엔드캡액추에이터(630)는 로터리 에어 실린더이다.

공구부(650)는 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 상측에 배치되는 커넥터 너트용 소켓(651)과, 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 하측에 배치되는 엔드 캡용 소켓(653)과, 커넥터 너트용 소켓(651)과 엔드 캡용 소켓(653)을 연결한 채 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)에 지지되는 샤프트(655)와, 엔드 캡용 소켓(653)의 내부에 설치되는 엔드캡홀딩부(미도시)를 포함한다.

샤프트(655)는 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 타단에 상하로 관통 형성된 관통공(611)에 배치되어, 상하 자유롭게 움직이게 된다.

수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 하면에는 엔드캡 소켓용 근접센서(670)가 설치되고, 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 상면에는 커넥터너트 소켓용 근접센서(680)가 설치되어 있다.

엔드캡 소켓용 근접센서(670)는 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 하면과 엔드 캡용 소켓(653) 사이의 거리를 센싱하기 때문에, 엔드캡 소켓용 근접센서(670)가 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 하면과 동일 선상에 있도록 수평 암(610)의 하면에 형성된 위로 오목한 홈 내에 설치되는 것이 바람직하다.

마찬가지로 커넥터 너트용 근접센서(680)는 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 상면과 커넥터 너트용 소켓(651) 사이의 거리를 센싱하기 때문에, 커넥터 너트용 근접센서(680)가 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 상면과 동일 선상에 있도록 수평 암(610) 또는 제2수평 암(613)의 상면에 형성된 아래로 오목한 홈 내에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 엔드캡홀딩부(미도시)는 기계식이나 마그넷 타입 등 다양하게 구현 가능하나, 본 실시예에서와 같이 자석(미도시)으로 구현되는 것이 구조 상 간단하여 바람직하다.

한편, 회전용 엔드캡액추에이터(630)와 공구부(650) 사이의 수평 암(610) 또는 제1수평 암(611) 하측에는 도 30a와 같이, 브라켓을 통해 엔드캡용 근접센서(690)가 더 설치되는 것이 바람직하다.

엔드캡용 근접센서(690)는 엔드 캡(8) 분리 후 엔드캡용 소켓(653)에 엔드 캡(8)의 홀딩이 이상 없이 이루어졌는지 그리고 엔드 캡(8) 체결 전 실제 엔드 캡(8)을 홀딩 중에 있다가 체결 후 엔드 캡(8)이 비정상 동작으로 인하여 다시 이탈되지는 않았는지 확인하기 위한 감지 센서이다.

이를 위한 엔드캡용 근접센서(690)로는 고주파 발진형 근접센서(690)가 바람직하다.

고주파 발진형 근접센서(690)는 고주파자기장이 접근하면 엔드 캡(8) 안에 유도전류가 흘러 열 손실이 발생하여 발진이 감소 또는 정지되는 변화로 감지하는 센서로, 엔드 캡(8)의 형태와 무관하게 안정적으로 감지한다.

이러한 엔드캡분리/체결모듈(600)의 동작은 도 31 내지 도 36을 참조하여 설명하다.

엔드 캡 분리 동작

1. 도 3과 같이 가스실린더(1)의 헤드(2)가 자동가스공급장치(100)에 도킹 되면, 도 31과 같이 커넥터모듈(300)의 커넥터 너트(340) 아래에 엔드 캡(8)이 배치된다.

2. 도 31의 상태에서 도 32와 같이 수평 암(610)을 z축을 중심으로 90도 회전시켜 커넥터 너트(340)와 엔드 캡(8) 사이로 공구부(650)를 배치시킨다. 공구부(650)의 커넥터 너트용 소켓(651)이 수평 암(610)에 걸리게 된다.

3. 도 32의 상태에서, 후술되는 승강구동부(110)를 작동하여 지지프레임(10)을 하강시키면 도 33과 같이 상기 가스출구포트용 모듈이 화살표①와 같이 하강하면서 엔드 캡용 소켓(653)이 엔드 캡(8)의 외주면에 끼운 후 화살표②와 같이 약간 위로 상승시켜 수평 암(610)이 엔드 캡용 소켓(653)에서 떨어트려 샤프트(655)의 중간쯤에 있게 된다.

4. 도 33의 상태에서 제3액추에이터(301)를 동작시켜 도 34 및 도 44와 같이 커넥터모듈(300)을 화살표③으로 하강시켜 커넥터 너트용 소켓(651)의 내부에 커넥터 너트(340)를 끼운다.

5. 도 34 및 도 44의 상태에서 커넥터 너트(340)를 회전{전술한 가스출구포트(7)로부터 풀림 방식과 같이 회전}시키면, 도 35와 같이 공구부(650)도 엔드 캡(8)을 풀림 방향으로 회전시켜 위로 빼내게 된다. 이때, 엔드 캡(8)의 풀림 높이를 엔드 캡용 근접센서(670)로 센싱하여 화살표④방향으로 지지프레임(10)도 점차 상승시킨다.

6. 도 35와 같이 가스출구포트(7)에서 엔드 캡(8)이 분리되면 도 36과 같이 제3액추에이터(301)의 동작으로 커넥터 너트(340)가 커넥터너트용 소켓(651)에서 빠지면서 커넥터모듈(300)을 원래의 위치로 복귀된다.

7. 엔드 캡(8)을 홀딩한 수평 암(610)은 회전되어 도 31과 같은 위치로 가게 된다.

8. 도 31의 위치에서 수평 암(610)이 홀딩한 엔드 캡(8)을 엔드캡용 근접센서(690)가 홀딩 유무를 감지하며, 만약 홀딩되지 않을 시 작업자에게 알람으로 알린다.

이처럼 분리된 엔드 캡(8)은 엔드 캡용 소켓(653)의 내부에 설치된 자석 등과 같은 엔드캡홀딩부(미도시)에 의해 흡착 홀딩되어 이탈되지 않는다.

여기서, 엔드 캡(8)의 분리되는 동안 지지프레임(10)도 위로 약간 상승해 있기 때문에, 밸브(5)에 밸브셔터(210)를 맞추게 지지프레임(10)을 하강시킨 후 가스 공급을 위한 동작을 행한다.

엔드캡 체결 동작

가스실린더(1)의 가스 공급이 완료된 후, 분리된 엔드 캡(8)을 가스출구포트(7)로 체결해서 다시 막기 위해서는 엔드캡 분리 동작의 역순으로 하면 된다. 물론, 이것은 전술한 가스출구포트(7)에 커넥터 너트(340)의 체결 접속 방식과 같이 회전시켜 엔드 캡(8)을 가스출구포트(7)에 체결시켜 막는다.

이때에는 커넥터너트 소켓용 근접센서(680)와 수평 암(610) 사이의 거리를 측정하면서 엔드 캡(8)이 체결되어 내려가는 양에 따라 지지프레임(10)을 하강시키면 된다.

가스켓투입/투출모듈(500)

가스켓투입/투출모듈(500)은 커넥터 너트(340)가 가스출구포트(7)에 체결되기 전에 미사용 가스켓(G)을 가스 배관(360)의 가스켓지지관(362)에 투입시키고, 커넥터 너트(340)가 가스출구포트(7)로부터 분리되면 투입된 사용된 가스켓(G)을 꺼내는 모듈이다.

즉, 가스켓투입/투출모듈(500)은 도 17 내지 도 23에 도시한 바와 같이, 가스켓공급부(501)로부터 공급되는 가스켓(G)을 로딩하는 가스켓로딩부(510)와, 가스켓로딩부(510)에 로딩된 가스켓(G)을 그립핑하는 한 쌍의 핑거 그립퍼(550)와, 한 쌍의 핑거 그립퍼(550)를 서로 접근/퇴거(y축)시키는 접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)와, 한 쌍의 핑거 그립퍼(550)를 좌우(x축)로 이동시키는 좌우용 가스켓액추에이터(570)와, 한 쌍의 핑거 그립퍼(550)를 커넥터모듈(300) 쪽으로 회전(x-z평면)시키는 회전용 가스켓액추에이터(580)와, 한 쌍의 핑거 그립퍼(550)의 가스켓(G)을 커넥터모듈(300)의 커넥터 너트(340)에 투입/투출되게 리프팅(z축)시키는 투입/투출용 가스켓액추에이터(590)를 포함한다.

가스켓로딩부(510)는 도 24 및 도 25에 도시한 바와 같이, 가스켓공급부(501)로부터 공급되는 가스켓(G)을 차지(charge)하는 가스켓차지부(520)와, 가스켓차지부(520)의 상측에 배치되는 가스켓얼라인부(530)와, 가스켓차지부(520)의 가스켓(G)을 가스켓얼라인부(530)로 리프팅(z축)시키는 리프트용 가스켓액추에이터(540)를 포함한다.

또한, 가스켓로딩부(510)에는 도 24(b)와 같이 가스켓(G)이 리프팅 위치에 있는지, 도 18과 같이 가스켓(G)이 그립핑되어 있는지의 유무를 감지하는 가스켓용 근접센서(515)가 설치되어 있다.

가스켓차지부(520)는 도 24 및 도 25에 도시한 바와 같이, 가스켓(G)의 하면 및 전면을 받치는 하면 및 전면 받침편(521)(222)을 갖는 가스켓차지판(523)과, 가스켓(G)의 배면을 받치는 얼라인용 블록(524)을 포함한다.

하면 받침편(521)은 가스켓(G)의 하면과 같은 궤적인 아래로 오목한 원호 형상이다.

전면 받침편(522)은 가스켓차지판(523)의 수직 중심 선상에서 돌출된 바 형상으로, 그 상단은 가스켓(G)의 중심까지 돌출되어 있다.

얼라인용 블록(524)의 일측면에는 도 25에 도시한 바와 같이, 가스켓공급부(미도시)에서 공급된 가스켓(G)이 하면 받침편(521) 상에서 벗어나지 못하게 차단하는 차단벽(525)이 형성되어 있다.

가스켓얼라인부(530)는 도 24 및 도 25에 도시한 바와 같이, 얼라인용 블록(524)의 전면에 설치되어 있다.

가스켓얼라인부(530)는 얼라인용 블록(524)의 전면에서 좌측면을 향해(x축) 형성되는 얼라인용 홈(531)과, 얼라인용 홈(531)에 배치되는 가스켓얼라인판(532)과, 가스켓얼라인판(532)과 얼라인용 홈(531) 사이에 설치되는 스프링(533)을 포함한다.

이것은 가스켓(G)의 얼라인 동작에 있어 가스켓얼라인판(532)이 고정 형식이면 핑거 그립퍼(550)가 가스켓(G)을 가스켓얼라인판(532)으로 압착하게 되어 가스켓(G)에 흠집이 발생할 수 있기 때문에, y축방향으로 압축되는 스프링(533)을 넣은 가동식 가스켓얼라인판(532)과 수지계열의 재질로 제작하여 가스켓(G)의 자동 얼라인과 흠집을 방지한다.

즉, 가스켓(G)이 차지된 가스켓차지판(523)이 리프팅 되어 가스켓(G)의 배면이 가스켓얼라인판(523)의 전면에 위치하면, 핑거 그립퍼(550)로 가스켓(G)의 양측면을 척킹할 때 자동으로 얼라인이 함께 된다.

리프팅용 가스켓액추에이터(540)는 얼라인용 블록(524)의 배면에 설치되는 에어 실린더이다.

가스켓차지판(523)의 하면과 후술될 전후용 액추에이터(930)의 피스톤은 연결블록(543)에 의해 연결된다.

얼라인용 블록(524)은 도 23에 도시한 바와 같이, 전후용 액추에이터(930)를 통해 지지프레임(10)에 지지되어 있다.

한 쌍의 핑거 그립퍼(550)는 전면 받침편(522)을 중심으로 좌우에 배치되어 있다.

즉, 한 쌍의 핑거 그립퍼(550)는 도 26 내지 도 28에 도시한 바와 같이, 접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)의 상면에 설치되는 한 쌍의 접근/퇴거 블록(551)과, 접근/퇴거 블록(551)의 상단에 설치되어 가스켓(G)의 양측면에 배치되는 한 쌍의 그립부(552)와, 한 쌍의 그립부(552)의 내측면에 형성되어 가스켓(G)의 전면에 닿는 한 쌍의 가스켓얼라인돌기(553)를 포함한다.

특히 한 쌍의 그립부(552)의 내면에는 도 26 및 도 27과 같이, 가스켓(G)의 측면에 설치된 C링(G1)이 끼워지는 끼움홈(554)이 형성되어 있다.

여기서, 가스켓(G)은 도넛 형상의 금속이며, 그 측면에 C링(G1)이 끼워져 있다(도 27 참조).

따라서, 가스켓(G) 측면 형상과 일치하는 모양으로 그립부(552)를 제작하여 척 동작 시 2포지션 그립(Position Grip)만으로 안정적인 동작 구현이 가능하다.

또한, 핑거 그립퍼(550)에 얼라인을 서포트해 줄 수 있는 가스켓얼라인돌기(553)가 있어, 가스켓 척 동작 중 별도의 동작 없이 얼라인이 함께 되도록 구성되어 있다.

또한, 가스켓(G)의 전면 및 배면은 흠집이 발생 돼서는 안 되기 때문에 그립부(552)는 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작되는 게 바람직하다.

접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)는 에어 실린더로서, 회전용 가스켓액추에이터(580)에 설치되어 있다.

좌우용 가스켓액추에이터(570)는 에어 실린더로서, 지지프레임(10)에 지지되어 있다.

회전용 가스켓액추에이터(580)는 로터리 에어 실린더이다.

투입/투출용 가스켓액추에이터(590)는 수평식 가스실린더(1)라는 특정 자세로 인해 마련된 에어 실린더로서, 도 17과 같이 좌우용 가스켓액추에이터(570)와 회전용 가스켓액추에이터(580) 사이에 설치된다.

투입/투출용 가스켓액추에이터(590)는 커넥터모듈(300)이 수직하게 배치된 관계로 핑거 그립퍼(550)를 위로 아래로 이동시킨다.

한편 가스켓로딩부(510)의 일측에는 가스켓수거부(910)가 설치되고, 가스켓로딩부(510)와 가스켓수거부(910)는 전후방향(y)으로 이송시키는 전후용 액추에이터(930)를 더 포함한다.

전후용 액추에이터(930)는 에어 실린더로서, 고정레일블록(931)과, 고정레일블록(931)에서 전후로 슬라이딩하는 가동레일블록(933)을 포함하다.

고정레일블록(931)은 지지프레임(10) 상에 지지되고, 가동레일블록(933)에는 가스켓로딩부(510)와 가스켓수거통(911)이 설치되어 있다.

가스켓(G)은 체결될 때 압축되는 일회용이라서 가스켓수거통(911)에 수거되어 버려진다.

이와 같이 가스켓수거통(911)이 상부에 배치되는 것은 수평식 가스실린더(1)의 가스출구포트(7)가 직교하게 배향되어 있기 때문에, 가스자동공급장치(100)의 내부 중 최소한의 점유공간을 차지하게 하기 위함이다.

이러한 가스켓투입/투출모듈(500)의 동작은 도 17 내지 도 24를 참조하여 설명하다.

가스켓 투입 동작

1. 도 24(a)와 같이 가스켓공급부(501)로부터 공급된 미사용 가스켓(NG) 1개가 가스켓차지판(523)에 인계 받는다.

2. 도 24(a)에서 도 24(b)와 같이, 리프팅용 가스켓액추에이터(540)로 가스켓차지판(523)을 업(z축)시켜 그립부(552)와 마주하는 가스켓얼라인부(530)로 미사용 가스켓(NG)을 리프팅시킨다. 가스켓(G)의 리프팅 유무는 가스켓용 근접센서(515)로 감지된다.

3. 도 17, 도 18 및 도 28에 도시한 바와 같이, 좌우용 가스켓액추에이터(570)를 좌측으로 당겨(x축) 그립부(552)를 미사용 가스켓(NG)에 접촉과 동시에 가스켓얼라인부(530)의 가스켓얼라인판(532)에서 미사용 가스켓(NG)을 얼라인하면서 접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)의 접근(y축) 동작으로 척킹한다.

4. 미사용 가스켓(NG)이 얼라인 및 척킹되면, 가스켓차지판(523)을 하강(z축)시키면, 미사용 가스켓(NG) 1개를 인계받은 상태로 정지해 있다. 이때의 가스켓용 근접센서(515)는 가스켓(G)의 척킹 유무를 감지된다.

5. 척킹한 그립부(552)를 좌우용 가스켓액추에이터(570)로 우측으로 밀어(x축) 가스켓얼라인부(530)에서 벗어나 최초 위치로 복귀시킨다.

6. 최초 위치로 복귀한 척킹한 그립부(552)를 회전용 가스켓액추에이터(580)로 y축을 중심으로 90도 회전시켜 도 19 및 도 20과 같이 커넥터모듈(300)의 주변에 배치시킨다.

7. 척킹한 그립부(552)를 좌우용 가스켓액추에이터(570)로 우측으로 더 밀어(x축) 도 21과 같이, 척킹된 미사용 가스켓(NG)을 커넥터 너트(340) 바로 아래로 위치시킨다.

8. 도 22와 같이, 투입/투출용 가스켓액추에이터(590)의 상승(z축) 동작으로 그립부(552)의 미사용 가스켓(NG)을 커넥터 너트(340)의 가스켓지지관(362)에 투입시킨다.

9. 미사용 가스켓(NG)의 투입이 완료되면, 접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)의 퇴거(y축) 동작으로 언척킹한 후, 투입/투출용 가스켓액추에이터(570)의 하강(z축) 동작으로 언척킹된 그립부(552)를 커넥터 너트(340)의 밖으로 꺼낸다.(도 21 참조)

10. 언척킹된 그립부(552)를 좌우용 액추에이터(570)로 좌측(x)으로 당겨 커넥터 너트(340)의 주위로부터 벗어나게 한다.(도 19 참조)

가스켓 투출 동작

가스실린더(1)의 가스 공급이 완료된 후, 가스출구포트(7)로부터 분리된 커넥터 너트(340)의 내부에 있는 사용된 가스켓(OG)을 투출하는 동작인 1사이클을 이하에서 설명한다.

1. 좌우용 가스켓액추에이터(570)로 언척킹된 그립부(552)를 우측(x)으로 밀어 커넥터 너트(340)의 하부에 위치시킨다.(도 21 참조)

2. 투입/투출용 가스켓액추에이터(570)의 상승 동작으로 그립부(552)가 커넥터 너트(340)의 내부로 삽입된다.(도 22 참조)

3. 접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)의 접근 동작으로 그립부(552)가 사용된 가스켓(OG)을 척킹한다.

4. 투입/투출용 가스켓액추에이터(590)의 하강 동작으로 척킹된 그립부(552)를 커넥터 너트(340)로부터 꺼낸다.(도 21 참조)

5. 척킹된 그립부(552)를 좌우용 가스켓액추에이터(570)로 좌측으로 당겨 커넥터 너트(340)의 주위로부터 벗어나게 한다.(도 19 참조)

6. 척킹된 그립부(552)를 회전용 가스켓액추에이터(580)로 -90도 회전시켜 가스켓얼라인부(530)와 마주하는 위치로 복귀킨다.

7. 가스켓수거통(911)과 가스켓로딩부(510)를 후방으로 슬라이딩시켜 도 23과 같이, 가스켓수거통(911)을 척킹된 그립부(552)와 마주시킨다.

8. 척킹된 그립부(552)를 좌우용 액추에이터(570)로 좌측으로 당겨 가스켓수거통(911) 상에 위치시킨다.

9. 접근/퇴거용 가스켓액추에이터(560)의 퇴거 동작으로 그립부(552)의 언척킹으로 사용된 가스켓(OG)을 자유 낙하시켜 가스켓수거통(911)에 수거한다.

가스켓수거모듈(900)

통상 사용된 가스켓에는 공급했던 가스의 미세 잔여물이 묻어 나오게 되는데 이 가스켓이 가스켓수거통(911)에서 계속하여 연기(Hum)를 발생시키게 되고, 이는 공중에 분산되어 공기를 오염시키고, 작업자를 위험에 노출 시키게 된다.

따라서, 가스켓수거통(911)의 상부에 덮개(913)를 설치하고, 덮개(913)에 배기 배관(미도시)을 연결하여 외부로의 연기 비산을 억제하는 역할을 한다.

한가지 가스켓수거모듈 구조상 특이점은 덮개(913)를 움직이는 액추에이터를 따로 만들지 않고 기존 사용중인 전후 액추에이터(930)를 이용하여 필요 상황에서만 덮개(913)를 자동으로 온/오프되는 구조로 제작되었다.

가스켓수거모듈(900)은 도 41 내지 도 43, 도 45에 도시한 바와 같이, 가스켓수거부(910), 전후이송용 액추에이터(930) 및 수거통개폐구동부(950)를 포함한다.

가스켓수거부(910)는 가스켓로딩부(510)의 일측에 배치되는 가스켓수거통(911)과 덮개(913)를 포함한다.

전후이송용 액추에이터(930)는 에어 실린더로서, 가스켓로딩부(510)와 가스켓수거부(910)를 전후방향(y)으로 이송시킨다.

가스켓로딩부(510)와 가스켓수거부(910)는 가동레일블록(933)에 설치되어 있다.

수거통개폐구동부(950)는 전후이송하는 가스켓수거통(911)에 대해 덮개(913)의 전후이송 및 승강을 통해 개폐시킨다.

수거통개폐구동부(950)는 지지프레임(10)과 가스켓투입/투출모듈(500)을 연결하는 브라켓(15)에 고정되는 캠 고정판(951)과, 덮개(913)에 설치된 채 캠 고정판(951)의 캠(952) 궤적을 따라 이동하는 핀(953)을 포함한다.

캠(951)은 도 42에 도시한 바와 같이 아래에서 위로 경사지게 가다가 최종 수평방향으로 형성되어, 핀(953)이 전후이송됨에 따라 동시에 점차 승강되게 된다.

또한, 덮개(913)의 승강을 가이드하는 승강용 가이드부(970)가 전후이송용 액추에이터(930)와 덮개(913) 사이에 더 설치되는 것이 바람직하다.

승강용 가이드부(970)는 가동레일블록(933)에 설치되는 승강가이드봉(971)과, 승강가이드봉(971)을 따라 승강되는 승강볼록(973)과, 승강블록(973)과 덮개(913)를 연결하는 연결브라켓(975)을 포함한다.

덮개(913)에는 배기 배관(미도시)과 연결되는 배기홀(915)이 형성되어 있다.

이와 같은 가스켓수거모듈(900)의 동작을 도 41 내지 도 43을 참조하여 설명한다.

도 41과 같이 사용된 가스켓(OG)을 그립핑한 핑거 그립퍼(550)가 가스켓로딩부(510) 상에 위치한 상태에서, 도 42와 같이 y축(뒤쪽)으로 이송시켜 가스켓수거부(910)를 핑거 그립퍼(550)가 있는 위치로 이동시킨다.

그러면 도 42와 같이 가스켓수거부(910)가 후방으로 이송될 때 덮개(913)는 위로 올라가 가스켓수거통(911)의 상부를 개방시킨다.

도 42와 같이 덮개(913)가 개방된 가스켓수거부(910)가 핑거 그립퍼(550)의 위치에 오면, 도 43과 같이 핑거 그립퍼(550)가 회전용 가스켓액추에이터(580)에 의해 회전하여 가스켓수거통(911)에 위치하고 그립핑을 해제하면 가스켓(OG)이 가스켓수거통(911) 속으로 낙하되어 자동 수거가 된다.

커넥터공전모듈(700)

커넥터공전모듈(700)은 상기 가스출구포트용 모듈을 지지프레임(10)에 대해 x-z평면 상에서 공전(회전)시키는 유닛이다.

커넥터공전모듈(700)은 가동좌우레일블록(150)에 대해 지지프레임(10)을 x-z평면 즉 커넥터모듈(300)과 비전모듈(400)이 그리는 원을 중심으로 공전(회전)시키는 유닛이다.

즉 도 11에 도시한 바와 같이 커넥터모듈(300)과 비전모듈(400) 사이로 가스출구포트(7)가 같은 선상에 위치하면 커넥터모듈(300)을 하강시켜 가스출구포트(7)에 커넥팅시키면 된다.

그러나, 도 13 및 도 14와 같이 커넥터모듈(300)과 비전모듈(400) 사이로 가스출구포트(7)가 같은 선상에 위치하지 않고 +θ 또는 -θ만큼 기울어진 상태로 들어온 경우, 커넥터공전모듈(700)에 의해 상기 가스출구포트용 모듈을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 같은 틸팅 선상에 맞춘 후, 커넥터모듈(300)을 하강시켜 가스출구포트(7)에 커넥팅시키면 된다.

커넥터공전모듈(700)은 도 14 내지 도 16에 도시한 바와 같이, 모터(710)와 스크루봉(720), 스크루봉(720)에 체결되는 볼 스크루 무빙 블록(730), 볼 스크루 무빙 블록(730)의 전후에 배치되는 캠팔로우 블록(740)과, 캠팔로우 블록(740)의 제1캠팔로우 레일(741)을 따라 구르는 제1캠팔로우(750)와, 캠팔로우 블록(740)과 캠팔로우(750) 사이에 설치되는 구동플레이트블록(760)과, 캠팔로우 블록(740)의 제2캠팔로우 레일(743)을 따라 구르는 제2캠팔로우(770)와, 제2캠팔로우(770)가 고정되는 공전플레이트(780)와, 구동플레이트블록(760)과 공전플레이트(780)에 체결 고정되는 덮개판(790)을 포함한다.

캠팔로우 블록(740)의 일면은 가동좌우레일블록(153)에 브라켓(157)을 통해 지지된다.

제1캠팔로우 레일(741)은 캠팔로우 블록(740)의 타면에 아래로 볼록한 원호 형상이다.

제2캠팔로우 레일(743)은 캠팔로우 블록(740)에 천공 형성된 원호형 장공이다.

따라서, 제1,2캠팔로우 레일(741)(743)은 좌우 나란히 배치되어 있다.

구동플레이트블록(760)은 볼 스크루 무빙 블록(730)의 z축 레일(731)을 따라 승강(z)한다.

구동플레이트블록(760)의 좌우 무빙은 제1캠팔로우(750)가 제1캠팔로우 레일(741)을 따라 움직임과 연동된다.

제1캠팔로우(750)는 구동플레이트블록(760)에 회전 가능하게 설치되고, 제1캠팔로우 레일(741)에 놓여 있다.

제2캠팔로우(770)는 도 15 및 도 16에 도시한 바와 같이, 제2캠팔로우 레일(743) 내에 다수개 놓여 있다.

물론, 제2캠팔로우(770)는 미리 공전플레이트(780)에 조립 설치되어 있다.

이와 같은 커넥터공전모듈(700)의 공전 동작은 다음과 같다.

모터(710)가 회전하면 스크루봉(720)이 회전되고, 회전된 양만큼 볼 스크루 무빙 블럭(730)이 z축방향으로 상승 또는 하강한다.

상승 또는 하강한 길이만큼 구동플레이트블록(760)도 상승 또는 하강하는 동시에, 제1캠팔로우(750)가 제1캠팔로우 레일(741)을 따라 올라거나 내려가도록 구동플레이트블록(760)도 좌측 또는 우측으로 이동한다.

구동플레이트블록(760)의 상승 또는 하강은 덮개판(790)을 통해 전달된 공전플레이트(780)의 제2캠팔로우(770)도 제2캠팔로우 레일(743)을 따라 동시에 올라거나 내려감으로써, 도 12 또는 도 13과 같이 커넥터모듈(300)의 공전 또는 틸팅이 행해진다.

이러한 커넥터공전모듈(700)에 의해서 매우 무겁고 누워 들어온 가스실린더(1)의 가스출구포트(7)의 방향이 어디에 위치하더라도 커넥팅 너트(340)와의 동일한 반경으로 맞춰 자동 커넥팅이 가능하게 된다.

만약 공전 또는 틸팅하지 못할 경우에는 가스실린더(1)를 다시 가지고 나가서 가스실린더(1)의 가스출구포트(7)를 정위치가 되게 돌려야 하는 번거로움이 있다.

가스자동공급장치(100)의 X,Y,Z축 이송구동부

한편, 가스자동공급장치(100)에는 도 4 내지 도 8, 도 45에 도시한 바와 같이, 가스자동공급장치(100)를 승강(Z)시키는 승강구동부(110)와, 상기 가스출구포트용 모듈을 전후(Y) 및 좌우(X)로 이동시키는 전후이동부(130)와 좌우이동부(150)를 포함한다.

승강구동부(110)는 바닥과 베이스(30) 사이에 설치되며, 커넥터모듈(300)과 비전모듈(400) 사이의 가상 중심 상을 가스출구포트(7)와 맞추기 위한 상하 이송 구동부이다.

전후이동부(130)는 얼라인 가이드 장치(1000)가 가스자동공급장치(100)에 들어오면, 상기 가스출구포트용 모듈을 가스출구포트(7) 쪽으로 당겨 접근시키는 전후 이송 구동부이다.

즉, 전후이동부(130)는 고정전후레일블록(131)과, 고정전후레일블록(131)의 상면에 놓이는 가동전후레일블록(133)과, 고정전후레일블록(131)에 대해 가동전후레일블록(133)을 전후로 슬라이딩시키는 전후구동부(135)를 포함한다.

전후구동부(135)는 모터의 스크루봉의 회전에 의해 가동전후레일블록(133)의 너트가 전후 왕복운동하는 스크루-너트기구를 포함한다.

또한, 고정전후레일블록(131)의 하면은 베이스(30)의 상면 일측에 고정되어 있다.

좌우이동부(150)는 커넥터모듈(300)과 비전모듈(400)을 가스출구포트(7) 쪽으로 맞추기 위한 좌우 이송 구동부이다.

즉, 좌우이동부(150)는 가동전후레일블록(133)의 상면에 고정되는 고정좌우레일블록(151)과, 고정좌우레일블록(151)의 상면에 놓이는 가동좌우레일블록(153)과, 고정좌우레일블록(151)에 대해 가동좌우레일블록(153)을 좌우로 슬라이딩시키는 좌우구동부(155)를 포함한다.

좌우구동부(155)도 모터의 스크루봉의 회전에 의해 가동좌우레일블록(153)의 너트가 좌우 왕복운동하는 스크루-너트기구를 포함한다.

커넥터공전모듈(700)은 가동좌우레일블록(150)에 대해 지지프레임(10)을 공전(회전)시킨다.

가스실린더의 얼라인 가이드 장치(1000)

또한, 처음부터 가스실린더(1)가 가스자동공급장치(100)에 그 길이방향으로 똑바로 들어가는 게 바람직하다.

이를 위해 도 2 및 도 9에 도시한 바와 같이, 얼라인 가이드 장치(1000)가 가스자동공급장치(100)의 전면에 설치되어 있다.

얼라인 가이드 장치(1000)는 좌우측 얼라인 가이드 유닛(1100)이 길이방향으로 나란히 설치되어 있다.

좌우측 얼라인 가이드 유닛(1100)은 운반용 스키드(9)의 좌우 측면에 나란히 배치되는 좌우 고정얼라인가이드부(1200)와, 좌우 고정얼라인가이드부(1200)의 상면에 배치되는 좌우 가동얼라인가이드부(1300)와, 좌우 고정얼라인가이드부(1200)에 대해 좌우 가동얼라인가이드부(1300)를 길이방향(y축)으로 슬라이딩시키는 얼라인가이드구동부(1400)와, 좌우 가동얼라인가이드부(1300)의 내측면에 형성되는 다수의 롤(1500)과, 좌우 가동얼라인가이드부(1300)에 설치되어 운반용 스키드(9)를 클램핑하는 클램핑모듈(1600)을 포함한다.

얼라인가이드구동부(1400)는 모터의 회전에 의해 볼 스크루 타입으로 회전운동을 직선운동으로 바꾸는 기구이다.

좌우 고정얼라인가이드부(1200)와 좌우 가동얼라인가이드부(1300)는 레일 형태로 슬라이딩하게 된다.

클램핑모듈(1600)은 에어 실린더와 같은 구동실린더(1610)에 의해 클램프(1630)가 움직여 스키드(9)의 양측면을 가압해서 클램핑되게 된다.

한편, 좌우 고정얼라인가이드부(1200)와 좌우 가동얼라인가이드부(1300) 사이의 진입 초입부에는 운반용 스키드(9)의 좌우 폭보다 넓은 사다리꼴 형상의 경사 도입부(1115)가 형성되어 있다.

이러한 얼라인 가이드 장치(1000)의 작동은 도 10을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 10(a)과 같이 운반용 스키드(9)가 얼라인 가이드 유닛(1100) 사이로 초기 진입하게 된다.

이때, 운반용 스키드(9)가 길이방향에 대해 θ만큼 비뚤어지게 진입한 경우를 나타낸다.

도 10(a)과 같이 초기 진입한 상태에서 도 10(b)과 같이 좌우 가동얼라인가이드부(1300)가 길이방향으로 후퇴하면, 롤(1500)들이 운반용 스키드(9)의 측면을 타고 가면서 좌우 가동얼라인가이드부(1300) 사이의 폭과 같게 비뚤어진 상태를 바로 얼라인 가이드 하게 된다.

도 10(b)과 같이 운반용 스키드(9)가 얼라인 가이드 되면, 도 10(c)과 같이 클램핑모듈(1600)의 클램프(1630)가 운반용 스키드(9)의 양측면을 가압해서 클램핑한다.

운반용 스키드(9)를 클램핑한 상태에서 도 10(d)과 같이 좌우 가동얼라인가이드부(1300)를 가스자동공급장치(100) 쪽으로 길이방향을 따라 전진시키면 된다.

한편, 도 46 내지 도 51에 도시한 바와 같이, 얼라인 가이드 장치(1000)에는 좌우측 얼라인 가이드 유닛(1100)의 입구 측 전방에 배치되며, 이송되는 운반용 스키드(9)의 좌우 측면에 접촉된 채 z축을 중심으로 아이들(회전)되는 좌우측 바퀴(1700)와, 좌우측 얼라인 가이드 유닛(1100)의 출구에서 벗어나기 전의 운반용 스키드(9)를 감지하는 스키드용 센서(1800)와, 좌우측 클램핑모듈(1600)의 클램핑 유무 또는 스키드용 센서(1800)의 감지에 따라 좌우측 바퀴(1700)를 아이들(회전) 또는 브레이크(정지) 상태로 전환시키는 좌우측 바퀴브레이크부(1900)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

좌우측 바퀴(1700)는 z축을 회전중심으로 설치되는 것으로, 운반용 스키드(9)의 측면에 그 외주면이 선접촉된다.

스키드용 센서(1800)는 도 47과 같이, 좌우 가동얼라인가이드부(1300)의 내부에 설치되는 발광센서(1800a)와 수광센서(1800b)로 이루어진다.

또한, 도 46과 같은 위치까지 작업자가 운반용 스키드(9)를 밀고 들어 오가다 스키드용 센서(1800)가 운반용 스키드(9)의 측면을 감지하게 되면, 운반용 스키드(9)의 측면에 접촉된 채 아이들 하게 회전(도 48 및 도 49 참조)하는 좌우측 바퀴(1700)가 브레이크 걸려(도 50 및 도 51 참조) 회전을 멈춤게 된다. 그러면, 작업자는 더이상 운반용 스키드(9)를 밀지 않고 종료한다.

좌우측 바퀴브레이크부(1900)는 도 48 내지 도 51에 도시한 바와 같이, 좌우측 바퀴(1700)와 동일 회전축에 설치되는 제1록깅부(1910)와, 제2록킹부(1930)와, 제2록킹부(1930)를 제1록킹부(1910)에 맞물리게 직선 이동시키는 바퀴록킹용 액추에이터(1950)를 포함한다.

제1록킹부(1910)는 평기어 타입으로 구현되는 바람직하다.

제2록킹부(1930)는 평기어와 맞물리는 길이가 매우 짧은 랙기어 타입으로 구현되는 것이 바람직하다.

바퀴록킹용 액추에이터(1950)는 공압 유입 시 스프링 복귀(언록킹), 공압 배기 시 스프링 확장(록킹)되는 단동 실린더(1950)로 구현되는 것이 바람직하다.

따라서, 제2록킹부(1930)는 단동 실린더(1950)의 피스톤(1953)에 설치되는 제2록킹편(1931)과, 단동 실린더(1950)의 실린더(1951)에 대해 제2록킹편(1931)의 직선 운동을 가이드하는 직선 가이드 레일(1933)을 포함한다.

직선 가이드 레일(1933)은 고정 가이드 레일(1933a)과 가동 가이드 레일(1933b)로 구성된다.

고정 가이드 레일(1933a)은 단동 실린더(1950)를 감싸는 브라켓(1955)의 상면에 고정된다.

가동 가이드 레일(1933b)의 선단에는 제2록킹편(1931)이 브라켓(1935)을 통해 결합되어 있다.

또한, 피스톤(1953)과 브라켓(1935)은 ㄱ자 형상의 브라켓(1937)을 통해 결합되어 있다.

이러한 바퀴록킹용 액추에이터(1950)는 스키드용 센서(1800)에 따라 좌우측 바퀴(1700)를 도 49의 아이들(언록킹) 또는 도 51의 브레이크(록킹)하게 작동한다.

한편, 가스 공급 중 운반용 스키드(9)의 가스실린더(1) 무게를 측정하는 로드 셀(1010)이 바닥에 설치되는 것이 바람직하다.

즉 가스 공급이 행해질 때 운반용 스키드(9)를 어느 정도는 잡아준 상태에서 하기 때문에, 가스 공급 중의 클램프(1630)의 클램핑 힘이 운반용 스키드(9) 이송 시의 클램핑 힘 보다 약하게 전환시키지 않으면 운반용 스키드(9)의 미세한 승강을 감지 못해 정밀한 무게 측정이 불가능하기 때문에, 무게 측정을 위해 약해진 클램핑 힘을 보완하기 위해 좌우측 바퀴(1700)가 록킹되어 운반용 스키드(9)의 뒤쪽을 브레이크 상태로 잡아준다.

이와 같은 좌우측 바퀴브레이크부(1900)의 구성으로 인해 아래와 같은 효과를 가진다.

수평식 가스실린더(1) 투입 시 작업자가 투입완료 시점을 미 숙지하여 계속 투입하게 되면 가스자동공급장치(100)와 충돌 발생 우려가 있기 때문에, 수평식 가스실린더(1)의 투입 유/무 감지센서가 수평식 가스실린더(1) 투입을 감지하게 되면 아이들 상태(언록킹)의 좌우측 바퀴(1700)를 브레이크 상태(록킹)로 전환시켜 작업자가 가스실린더 운반용 스키드(9)를 밀어 넣기가 다소 어렵게 하여 충돌 전에 숙지를 가능케 한다.

운반용 스키드(9)를 클램핑하여 가스자동공급장치(100)로 스텝 이동 시에는 바퀴(1700)의 아이들 상태로 유지하고, 스텝 동작 사이에 클램핑을 해제하는 구간이 발생하는데 이때 운반용 스키드(9)가 밀리는 것을 방지하지 위하여 바퀴(1700)의 브레이크 상태로 전환하여 얼라인 가이드 동작에 안전성을 높인다.

바퀴록킹용 액추에이터(1950)가 공압 유입 시 스프링 복귀(언록킹), 공압 배기 시 스프링 확장(록킹)되는 단동 실린더로 구성하여, 에어 공급 차단 장비전원 오프 시 운반용 스키드(9)가 가스자동공급장치(100) 안쪽 혹은 바깥쪽으로 밀리는 현상을 막아주는 인터록(Interlock) 역할을 한다.

운반용 스키드(9)의 정상 투입완료 후 가스 공급 중에 로드 셀(1010)을 이용하여 가스 잔량 및 교체 시기를 확인하게 되는데, 얼라인 가이드의 클램핑 힘이 강하면 로드 셀(1010) 측정에 영향을 미치기 때문에 클램핑 힘이 고압에서 저압으로 전환하게 된다. 하지만 저압 파지로 전환하면 지진 혹은 바닥 경사로 인하여 미끄러지는 현상이 발생할 수 있기에 바퀴(1700)의 록킹(브레이크)인 안전장치로 스키드(9)를 잡아주는 역할을 한다. 단, 바퀴(1700)가 선접촉이고 브레이크력은 접촉한 바퀴(1700)의 멈춤 상태를 유지시키는 정도이기 때문에 로드 셀(1010)에 큰 영향이 없다.

수평식 가스실린더(1)를 운반하는 스키드(9)가 좌우 얼라인 가이드부(1100) 사이로 경사지게 진입하더라도, 그 경사 진입 상태에서 좌우 가동얼라인가이드부(1300)를 앞뒤로 슬라이딩시키면 롤(1500)에 닿는 부위와 닿지 않는 부위의 교차를 통해 스키드(9)의 경사가 좌우 얼라인 가이드부(1300)의 길이방향으로 손쉽게 얼라인 가이드 된다.

이처럼 센터가 맞은 상태가 되면 클램프(1630)로 스키드(9)를 클램핑 및 해제를 좌우 가동얼라인가이드부(1300)를 앞뒤 슬라이딩과 함께 작동시키면, 가스자동공급장치(100)의 원하는 위치로 가스실린더(1)가 이송 도킹된다.

가스 공급/교체 제어 방법

이하에서는, 위에서 살펴본 가스실린더(1)의 얼라인 가이드 장치(1000)와 가스자동공급장치(100)를 이용해서 가스실린더의 가스를 투입 또는 가스실린더의 교체를 위한 제어 방법을 설명한다.

가스 공급 제어 방법

가스 공급 제어 방법은 도 52a 내지 도 52e에 도시한 바와 같이, 가스실린더 운반용 스키드 투입->가스실린더 바코드 판독(BCR)->가스실린더 센터 높이 측정->비전->커넥터플러그 분리(해체)->엔드캡 분리->가스켓 체결->커넥터 너트 체결->밸브 오픈 순서로 이루어진다.

1. 스키드(9) 투입

(1)작업자는 스키드(9)를 얼라인 가이드 장치(1000) 사이로 밀고 들어가 가스실린더(1)(Y-Cylinder)의 투입을 시작한다(S10).

(2)투입되는 스키드(9)가 스키드용 센서(1800)에 감지되면 바퀴(1700)는 아이들에서 브레이크가 걸리고(lock) 작업자는 더이상 스키드(9)를 밀지 않고 투입을 종료한다(S11).

(3)그리고 나서, 작업자가 투입 버튼을 누르면(S12), 얼라인 가이드 실린더인 클램프(1630)가 스키드(9)를 클램핑(chuck)하게 되고, 바퀴(1700)의 브레이크는 해제(unlock)된다(S13).

(4)클램핑(chuck) 상태에서 좌우 가동얼라인가이드부(1300)가 y축 방향을 따라 스키드(9)를 밀어 전진시킨다(S14).

(5)전진된 스키드(9)가 정위치 확인 결과 맞으면 가스실린더(1)의 바코드의 판독 여부를 판단하고(S20), 아니면 브레이크 걸림(lock) 및 클램핑 해제(unchuck)하여 좌우 가동얼라인가이드부(1300)를 후진시키고(S16), 단계(S13)를 반복한다.

2. 가스실린더의 바코드 판독(BCR Reading)

가스실린더(1)의 바코드를 판독하여 공급하려는 가스의 종류가 맞으면 Z축 승강구동부(110)를 이용하여 가스자동공급장치(100)를 상승시키고(S30), 아니면 알람을 발생시킨다(S21).

3. 가스실린더 높이 센터와 가스자동공급장치의 높이 센터 맞추기

Z축을 상승 이동시키고(S30), 높이 측정 센서로 가스실린더(1)의 길이방향 센터 높이를 측정하고(S31), 가스실린더(1)의 센터 높이 위치로 가스자동공급장치(100)를 이동시킨다(S32).

4. 비전 얼라인(X축, Y축, 공전)

Z축 센터 위치로 이동시킨 후(S32), 비전 측정 위치 즉 자동가스공급장치 내(skid hood box 안쪽)로 가스실린더(1)를 이동시킨다(S40).

비전 측정 위치로 이동한 후(S40), 비전 촬영을 확인하면서 가스자동공급장치(100)의 X축, Y축, 공전 위치를 판단해서(S41), 맞으면 가스자동공급장치(100)를 커넥터플러그(CGA Plug) 및 엔드캡(End Cap) 작업 가능 위치인 Z축 위치로 이동하고(S50), 아니면 X축, Y축, 공전 위치 이동시키고(S42), 이동된 X축, Y축, 공전 위치를 비전으로 확인 판단을 행한다(S43).

5. 커넥터플러그(CGA PLUG) 분리(해제)

X축, Y축, 공전 위치가 맞으면(S41 또는 S43), 가스자동공급장치(100)를 커넥터플러그 및 엔드캡 작업 가능 위치인 Z축 위치로 이동한다(S50).

커넥터플러그(810)의 선회 중립 상태에서 커넥터 너트(340)를 분리방향으로 회전하고(S51), 커넥터플러그(810)를 하강시켜 분리시킨다(S52).

커넥터 너트(340)의 회전을 정지하고, 분리된 커넥터플러그(810)를 90도 선회시키고(S53), 커넥터플러그(810)를 상승시켜 커넥터플러그(810)의 분리를 종료한다(S54).

6. 엔드 캡 분리(해체)

커넥터플러그(810)의 분리가 종료되면(S54), 엔드캡분리/체결모듈(600)을 엔드캡(8) 쪽으로 선회시키고(S60), 엔드캡(8)의 바텀을 확인하면서 Z축을 하강시켜 엔드캡분리/체결모듈(600)의 엔드캡용 소켓(653)을 엔드캡(8)에 끼운다.(S61).

커넥터모듈(300)을 하강시켜 엔드캡분리/체결모듈(600)의 커넥터 너트용 소켓(651)에 커넥터 너트(340)가 끼워진다(S62).

커넥터 너트(340)가 분리방향으로 회전하고(S63), 엔드캡분리/체결모듈(600)은 중립 상태에서(S64), 회전 엔코더 값과 비례하여 Z축을 상승시키면 체결이 해제된다(S65).

지정된 엔코더 값 만큼 회전한 후 센서가 탑 확인 감지, 바텀 미확인 되면 커넥터 너트(340)의 회전을 중지하고(S66), 커넥터모듈(300)을 상승 및 엔드캡분리/체결모듈(600)을 선회(Swing)시켜 엔드캡(8)의 분리를 종료한다(S67).

엔드캡(8)의 홀딩 유무를 판단해서(S68), 맞으면 Z축 위치를 가스출구포트(7)의 체결 위치로 이동시키고(S70), 아니면 알람을 발생시킨다(S69).

7. 가스켓 투입

커넥터 너트(340)가 가스출구포트(7)의 체결 위치로 Z축 위치 이동되면(S70), 그립퍼(550)를 90도 회전하고 가스켓(G)을 그립핑 준비 위치로 가스켓차지부(520) 실린더를 업 시킨다(S71).

가스켓(G)이 준비 위치에 있는지 판단해서(S72), 맞으면 그립퍼(550)(gasket hand)로 가스켓(G) 척킹하고(S73), 아니면 가스켓 준비 실린더 다운(2회 이상 시 알람을 발생)시킨다(S72').

그립퍼(550)가 가스켓(G) 척킹을 확인 후(S73), 가스켓차지부(520) 실린더를 다운시키고(S74), 그립퍼(550)의 가스켓 척킹 유무를 판단하여(S75), 맞으면 그립퍼(550)를 90도 회전하고 커넥터 너트(340)로 포워드(forward) 시키고(S76), 아니면 그립퍼(550)가 가스켓을 언척킹한 단계로 간다(S75').

포워드 된 가스켓은 위로 상승되면서 커넥터 너트로 투입 및 언척킹시키고(S77), 아래로 내려와 그립퍼(55)가 백워드(backward)시키고(S78), 그립퍼(550)를 0도 위치로 회전시켜 가스켓의 투입을 완료한다(S79).

8. CGA 체결

가스켓의 투입이 완료된 후(S79), 커넥터 너트(340)가 가스출구포트(9)에 커넥팅(Put In) 되고(S80), 커넥터 너트(340)를 설정 바퀴수로 역방향으로 회전시키고(S81), 커넥터 너트(340)를 체결방향으로 회전시킨다(S82).

체결이 설정 토크 값에 도달하면(S83), 커넥터모듈(300)의 모터 최소 엔코더 값 이상이 되었는지 그리고 Putting 센서가 감지되었는지 확인해서(S84), 맞으면 상위 제어기로 상태신호를 전달하고(S90), 아니면 알람을 발생한다(S85).

9. 밸브 오픈(가스 공급 시작)

상위 제어기로 상태신호를 전달하고(S90), 상위 제어기 신호가 획득되면(S91), 밸브 셔터(210) 실린더의 이동으로 밸브(5)에 풋 인(Put In)되고(S92), 다시 상위 제어기로 상태신호를 전달하고(S90), 상위 제어기 신호가 획득되면(S91) 밸브 셔터(210)로 밸브(5)를 오픈하면서(S93) 가스의 공급이 시작된다(S94).

가스 공급이 시작되면 바퀴(1700)의 브레이크는 걸림(lock)되고, 얼라인 가이드 실린더인 클램프(1630)가 스키드(9)를 클램핑 해제(unchuck)한다.

가스 교체 제어 방법

가스 교체 제어 방법은 도 53a 내지 도 53d에 도시한 바와 같이, 가스 공급 제어 방법과 반대로, 밸브 클로스(닫음)->CGA 해체->가스켓 투출(해체)->엔드캡 체결->커넥터플러그 체결->스키드 배출 순서로 이루어진다.

1. 밸브 클로즈(가스 공급 종료)

가스 공급이 종료되면(S94), 밸브 셔터(210)로 밸브(5)를 클로즈 시키고(S100), 밸브 셔터(210)를 밸브(5)로부터 꺼내고(Put Out)(S110), 본래의 위치로 포워드 이동시킨다(S120).

2. 커넥터모듈(CGA) 분리(해체)

밸브 셔터(210)가 분리된 후(S120), 커넥터 너트(340)가 가스출구포트(7)에 커넥팅 체결 상태(S200)에서, 커넥터 모듈(300) 실린더를 중립상태로 유지하고 커넥터 너트(340)을 해체 방향으로 회전시키게 된다(S210).

커넥터 모듈(300)의 해체 유무를 Putting 위치 감지 및 엔코더 값을 체크해서(S220), 맞으면 커넥터 모듈(300)을 상승 시키게 되고, 실린더 상승 신호를 획득하게 되면 커넥터 너트(340)의 회전이 멈추고 해체를 완료하게 된다(S230).

3. 가스켓 투출(해체)

그립퍼(550)를 90도 회전(Swing)하고 커넥터 너트(340)로 포워드(forward) 시키고(S300), 그립퍼(550)가 위로 상승 후 그립퍼(550)가 사용된 가스켓을 척킹한다(S310).

상승했던 그립퍼(500)가 하강하여 사용된 가스켓을 투출하고, 그립퍼(550)를 백워드시킨다(S320).

그립퍼(550)를 0도 회전(Swing)시켜 가스켓로딩부(510)에 접근시킨 후 센서로 가스켓이 핑거 그립퍼에 있는지 확인해서(S340), 맞으면 그립퍼(550)를 0도 회전(Swing) 후 가스켓수거부(910)가 그립퍼(550)와 마주하는 위치로 이동(stoke backward)시키고 그립퍼(550)를 90도 회전(Swing)시켜 가스켓수거부(910)에 접근시킨다(S330). 아니면 알람을 발생한다(S360).

수거부(910)에 접근한 그립퍼(550)를 언척킹하여 사용된 가스켓을 가스켓수거부(910)의 가스켓수거통(911)으로 떨어트리고(S350) 다시 그립퍼(550)를 90도 회전시키고, 가스켓수거부(910)가 원위치로 이동하면 가스켓로딩부(510)가 그립퍼(550)와 마주하는 위치로 복귀하고(S370), 그립퍼(550)가 0도 위치로 회전해서 미사용 가스켓을 척킹할 준비를 한다(S380).

4. 엔드 캡 체결

미사용 가스켓을 척킹할 준비를 한 후(S380), 가스자동공급장치(100)를 커넥터플러그 및 엔드캡 작업 가능 위치인 Z축 위치로 이동한다(S400). Z축 이동 후 엔드캡분리/체결모듈(600)을 가스출구포트(7) 쪽으로 선회시킨다(S410).

Z축을 하강시켜 엔드캡의 바텀(bottom)을 확인하고(S420), 커넥터 너트(340)를 하강시켜 커넥터 너트용 소켓(651)에 끼우고(S430), 엔드캡분리/체결모듈(600)을 중립 상태로 만든다.(S440),

그 후 커넥터 너트(340)를 체결방향으로 회전하면서 엔코더 값과 비례하여 Z축을 하강하게 되고 설정 토크 값에 도달하면 체결이 완료되게 된다(S450).

체결 완료 후 설정된 엔코더 값 만큼 커넥터 너트(340)가 역방향 회전 후 커넥터 너트(340)를 상승시켜(S460) 커넥터 너트(340)와 커넥터 너트용 소켓(651)을 분리한다(S470).

분리 후 가스자동공급장치(100)를 커넥터플러그 및 엔드캡 작업 가능 위치인 Z축 위치로 이동하고(S480), 엔드캡분리/체결모듈(600)을 선회(Swing)시켜 엔드캡(8)의 분리를 종료한다(S490).

5. 커넥터플러그 체결

엔드캡(8)의 분리를 종료한 후(S490), 커넥터플러그(810) 실린더 다운 및 커넥터 너트(340) 쪽으로 선회시키고(S500), 커넥터플러그(810) 실린더 업 시켜 커넥터 너트(340)에 접속시킨다(S510).

커넥터모듈(300)축 체결 전 역방향으로 위치시키고(S520), 커넥터플러그 중립 상태에서 커넥터모듈(300)축 체결(토크 제어)하여(S530), 커넥터플러그(810)가 커넥터 너트(340)에 체결된다(S540).

6. 스키드(9) 배출

Z축을 비전 위치로 이동 시키고(S600), 스키드 브레이크 해제 및 클램프(1630)로 클램핑을 하고(S610), 좌우 가동얼라인가이드부(130)를 후진 위치시킨다(S620).

가동얼라인가이드 동작을 지정 횟수만큼 반복동작 후(S630) 알람을 발생(S640) 및 상위로 신호를 전달하여(S650) 작업이 종료 되었음을 작업자에게 알린다(S660).

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.

1 : 수평식 가스실린더 3 : 가스실린더 몸체
5 : 밸브 7 : 가스출구포트
8 : 엔드 캡 9 : 운반용 스키드
10 : 지지프레임 30 : 베이스
100 : 가스자동공급장치 200 : 밸브셔터모듈
300 : 커넥터모듈 340 : 커넥터 너트
400 : 비전모듈 500 : 가스켓투입/투출모듈
510 : 가스켓로딩부 520 : 가스켓차지부
550 : 핑거 그립퍼 600 : 엔드캡분리/체결모듈
610 : 수평 암 630 : 회전용 엔드캡액추에이터
650 : 공구부 651 : 커넥터 너트용 소켓
653 : 엔드 캡용 소켓 655 : 샤프트
670 : 엔드캡 소켓용 근접센서 680 : 커넥터너트 소켓용 근접센서
690 : 엔드캡용 근접센서 700 : 공전유닛모터
710 : 모터 720 : 스크루봉
730 : 볼 스크루 무빙 블록 740 : 캠팔로우 블록
741,743 : 제1,2캠팔로우 레일 750,770 : 제1,2캠팔로우
760 : 구동플레이트블록 780 : 공전플레이트
790 : 덮개판 800 : 커넥터플러그모듈
810 : 커넥터플러그 830 : 브리지
835 : 회피공간부 900 : 가스켓수거모듈
910 : 가스켓수거부 911 : 가스켓수거통
913 : 덮개 1000 : 얼라인 가이드 장치
1010 : 로드 셀 1100 : 좌우 얼라인 가이드 유닛
1115 : 경사 도입부 1200 : 좌우 고정 얼라인가이드부
1300 : 좌우 가동 얼라인가이드부 1400 : 얼라인가이드구동부
1500 : 롤 1600 : 클램핑모듈
1630 : 클램프 1700 : 바퀴
1800 : 스키드용 센서 1900 : 바퀴브레이크부
1910,1930 : 제1,2록킹부 1950 : 바퀴록킹용 액츄에이터

Claims (5)

1. 가스실린더(1)의 가스출구포트(7)에 커넥팅되는 커넥터 너트(340)의 회전동력을 전달받아 가스출구포트(7)의 마개인 엔드 캡(8)을 회전시켜 분리/체결하는 엔드캡 분리/체결모듈(600)로서,
   수평 암(610)과,
   수평 암(610)의 타단에 지지된 채 상측엔 커넥터 너트(340)가 배치되고 하측엔 엔드 캡(8)이 배치될 공구부(650)와,
   수평 암(610)에 설치되어 엔드 캡(8)의 홀딩 유무를 비접촉 감지하는 엔드캡용 근접센서(690)를 포함하며,
   공구부(650)는,
   수평 암(610)의 상측에 배치되는 커넥터 너트용 소켓(651)과,
   수평 암(610)의 하측에 배치되는 엔드 캡용 소켓(653)과,
   커넥터 너트용 소켓(651)과 엔드 캡용 소켓(653)을 연결한 채 수평 암(610)에 배치되는 샤프트(655)와,
   엔드 캡용 소켓(653)에 설치되는 엔드캡홀딩부를 포함하는,
   가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결 모듈.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   엔드캡용 근접센서(690)는 고주파 발진형 근접센서인 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결 모듈.
   
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   샤프트(655)는 수평 암(610)의 타단에 형성된 관통공(611)에 배치되고,
   수평 암(610)의 하면에는 엔드캡 소켓용 근접센서(670)가 설치되고,
   수평 암(610)의 상면에는 커넥터너트 소켓용 근접센서(680)가 설치되는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 엔드캡홀딩부는 자석을 포함하는 가스실린더의 가스자동공급장치용 엔드캡 분리/체결모듈.
   

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