KR102487846B1 - 가스 공급 자동화 시스템 - Google Patents

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KR102487846B1 KR1020200021453A KR20200021453A KR102487846B1 KR 102487846 B1 KR102487846 B1 KR 102487846B1 KR 1020200021453 A KR1020200021453 A KR 1020200021453A KR 20200021453 A KR20200021453 A KR 20200021453A KR 102487846 B1 KR102487846 B1 KR 102487846B1
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Abstract

가스 공급 자동화 시스템이 제공된다. 가스 공급 자동화 시스템은, 내부에 가스가 저장된 적어도 하나의 가스 실린더들이 저장된 크래들(cradle)을 이송하는 가스 실린더 이송부, 가스 실린더 이송부로부터 이송된 가스 실린더의 내부에 저장된 가스의 성상을 확인하고, 가스 실린더의 가스 누출 여부를 검사하는 가스 실린더 검사부, 가스 실린더 검사부로부터 모바일 로봇에 의해 가스 실린더를 이송받고, 이송된 가스 실린더를 가스 실린더의 내부에 저장된 가스의 성상에 따라 분류하여 저장하는 스토리지 큐, 및 스토리지 큐로부터 모바일 로봇에 의해 가스 실린더를 이송받고, 이송된 가스 실린더의 일측에 배치된 가스 분사 노즐에 반도체 제조 공정 라인과 연결된 가스 배관을 체결하여 반도체 제조 공정 라인에 가스 실린더의 내부에 저장된 가스를 공급하는 가스 캐비닛을 포함하고, 가스 캐비닛은, 가스 배관과 체결된 가스 실린더의 내부에 저장된 가스의 잔여량을 감지하는 가스 잔여량 감지부를 포함하고, 모바일 로봇은, 가스 잔여량 감지부로부터 감지된 가스의 잔여량이 설정 가스 잔여량 이하이면, 모바일 로봇은 가스 캐비닛 내의 가스 실린더를 회수하고 스토리지 큐에 보관된 가스 실린더를 가스 캐비닛으로 이송한다.

Description

가스 공급 자동화 시스템{Gas supply automatic system}
본 발명은 가스 공급 자동화 시스템에 관한 것이다.
반도체 및 디스플레이 등을 제조하는 공정은 세정용 가스, 에칭용 가스 등 다양한 가스들을 사용한다. 공정에 필요한 가스의 공급은 차량에서 하차된 가스 실린더를 운반하는 것에서 시작된다. 일반적으로 가스 실린더는 작업자가 지게차와 손수레 등을 이용하여 직접 운반하여 각 공정 요소에 공급된다. 이 때 가스 실린더의 무게는 가스 성상별로 상이하지만 대략 120kg 이상이다. 따라서 작업자는 반복적인 중량물 작업으로 인해 근골격계에 영향을 줄 수 있다.
또한 운반된 가스 실린더는 통상 캐비닛에 보관되고, 가스 실린더의 교체 가 필요한 경우 작업자가 캐비닛으로부터 가스 실린더를 꺼내 공정 설비에 가스 실린더를 체결시킨다. 따라서 작업자는 가스에 노출될 수 있으며, 가스 사고, 폭발 또는 화재의 위험에 놓일 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 가스 실린더의 입고부터 출고까지 모든 과정의 자동화를 통해 사람이 일련의 작업들 사이에 노출되어 위험에 처하지 않는 가스 공급 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 가스 공급 자동화 시스템은, 내부에 가스가 저장된 적어도 하나의 가스 실린더들이 저장된 크래들(cradle)을 이송하는 가스 실린더 이송부, 가스 실린더 이송부로부터 이송된 가스 실린더의 내부에 저장된 가스의 성상을 확인하고, 가스 실린더의 가스 누출 여부를 검사하는 가스 실린더 검사부, 가스 실린더 검사부로부터 모바일 로봇에 의해 가스 실린더를 이송받고, 이송된 가스 실린더를 가스 실린더의 내부에 저장된 가스의 성상에 따라 분류하여 저장하는 스토리지 큐, 및 스토리지 큐로부터 모바일 로봇에 의해 가스 실린더를 이송받고, 이송된 가스 실린더의 일측에 배치된 가스 분사 노즐에 반도체 제조 공정 라인과 연결된 가스 배관을 체결하여 반도체 제조 공정 라인에 가스 실린더의 내부에 저장된 가스를 공급하는 가스 캐비닛을 포함하고, 가스 캐비닛은, 가스 배관과 체결된 가스 실린더의 내부에 저장된 가스의 잔여량을 감지하는 가스 잔여량 감지부를 포함하고, 모바일 로봇은, 가스 잔여량 감지부로부터 감지된 가스의 잔여량이 설정 가스 잔여량 이하이면, 모바일 로봇은 가스 캐비닛 내의 가스 실린더를 회수하고 스토리지 큐에 보관된 가스 실린더를 가스 캐비닛으로 이송한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 가스 실린더 이송부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1 및 도 2의 가스 실린더 검사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1 및 도 2의 가스 실린더 저장부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 제2 안착부를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5의 인식부를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 가스 실린더 저장부를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 1 및 도 2의 가스 실린더 교체부를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 9의 주행부를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 9의 공용체결장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 9의 체결부를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 가스 실린더를 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 도 9의 CGA 플러그부를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 도 9의 가스 실린더 교체부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 도 9의 하부 클램프 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 도 9의 가스켓 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 도 1 및 도 2의 모바일 로봇과 가스 캐비닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 도 18의 A부분의 확대도이다.
도 20은 도 9의 제2 안착부를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 도 21의 가스 캐비닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 순서도이다.
이하에서 도 1 내지 도 23을 참고하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 가스 공급 자동화 시스템에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 도 1 및 도 2의 가스 실린더 이송부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템은 가스 실린더 이송부(100), 가스 실린더 검사부(200), 가스 실린더 저장부(300), 가스 실린더 교체부(400), 적어도 하나의 모바일 로봇(500) 및 제어부(600)를 포함할 수 있다.
제어부(600)는 가스 공급 자동화 시스템을 제어할 수 있다. 제어부(600)는 가스 실린더 이송부(100), 가스 실린더 검사부(200), 가스 실린더 저장부(300), 가스 실린더 교체부(400) 및 적어도 하나의 모바일 로봇(500)을 제어할 수 있다.
차량에서 하차된 가스 실린더(20)들은 크래들(cradle, 10)에 저장되어 가스 공급 자동화 시스템에 제공될 수 있다.
가스 실린더 이송부(100)는 이송부(110) 및 이송 로봇(140)을 포함할 수 있다. 가스 실린더 이송부(100)는 가스 실린더(20)를 가스 공급 자동화 시스템의 도어(120)를 통해 내부로 이송할 수 있다. 가스 실린더 이송부(100)와 도어(120)는 제어부(600)의 명령에 따라 작동될 수 있다.
크래들(10)은 이송부(110) 상에 적재될 수 있다. 크래들(10)이 이송부(110) 상에 적재되면, 작업자는 제어부(600)에 가스 실린더 입고 정보를 송신할 수 있다. 제어부(600)는 가스 실린더 이송부(100)와 도어(120)를 제어할 수 있다.
이송부(110)는 제1 이송부(112)와 제2 이송부(114)를 포함할 수 있다. 제1 이송부(112)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 이송부(112)는 크래들(10)을 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 크래들(10)은 가스 공급 자동화 시스템 내부로 들어올 수 있다.
제2 이송부(114)는 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)과 수직인 방향일 수 있다. 제2 이송부(114)는 크래들(10)을 제2 방향(D2)으로 이동시킬 수 있다.
가이드 레일(130)은 제2 이송부(114)의 측면에 배치될 수 있다. 가이드 레일(130)은 제2 방향(D2)으로 연장될 수 있다. 이송 로봇(140)은 가이드 레일(130)을 따라 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다.
이송 로봇(140)은 크래들(10)에 저장된 적어도 하나의 가스 실린더(20)를 가스 실린더(20) 단위로 분리할 수 있다. 즉, 이송 로봇(140)은 가스 실린더(20)를 잡아 가스 실린더 검사부(200)로 이동시킬 수 있다. 이송 로봇(140)은 비전 모듈(vision module, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 이송 로봇(140)은 비젼 모듈을 통해 실린더 외부의 잡을 부분을 찾을 수 있다. 또한, 이송 로봇(140)은 비전 모듈을 통해 가스 실린더 검사부(200)까지의 거리를 파악할 수 있다. 따라서, 이송 로봇(140)은 가스 실린더(20)를 가스 실린더 검사부(200)로 보다 정확하게 이동시킬 수 있다.
한편 공병인 가스 실린더(20)가 출고될 때, 이송 로봇(140)은 가스 실린더(20)를 크래들(10) 단위로 모을 수 있다. 즉, 이송 로봇(140)은 가스 실린더(20)를 집어 크래들(10) 상에 모을 수 있다. 따라서, 가스 실린더(20)는 크래들(10) 단위로 출고될 수 있다.
도 4는 도 1 및 도 2의 가스 실린더 검사부를 설명하기 위한 도면이다. 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 가스 실린더 검사부(200)는 작업부(210), 바코드 리더기(230), 제1 그리퍼(220) 및 제1 가스 감지기(240)를 포함할 수 있다. 가스 실린더 검사부(200)는 가스 실린더(20) 내의 가스의 성상과 가스 누출 여부를 검사할 수 있다.
가스 실린더 검사부(200)는 가스 실린더(20)를 인식하여 가스 실린더 검사부(200)의 출입구를 개폐할 수 있다. 이송 로봇(140)은 가스 실린더 검사부(200)에 가스 실린더(20)를 이송할 수 있다. 가스 실린더(20)는 이송 로봇(140)에 의해 작업부(210)에 안착될 수 있다.
가스 실린더 검사부(200)는 카메라(미도시)를 더 포함할 수 있다. 카메라는 제1 그리퍼(220)에 의해 회전하는 가스 실린더(20)의 외부 형상과 외부에 부착된 바코드(21)의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 카메라는 가스 실린더(20)의 밸브 형상을 확인할 수 있다.
바코드 리더기(230)는 가스 실린더(20)에 부착된 바코드(21)를 인식할 수 있다. 제어부(600)는 바코드 리더기(230)로부터 인식된 바코드 데이터를 제공받을 수 있다. 예를 들어, 바코드 데이터는 가스 실린더(20) 내에 저장된 가스의 성상 등과 같은 가스에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어부(600)는 바코드 리더기(230)로부터 제공받은 가스 실린더(20) 내에 저장된 가스의 성상과 가스 실린더 이송부(100)로부터 제공받은 가스 실린더(20) 내에 저장된 가스의 성상이 일치하는지 판단할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 바코드 리더기(230)로부터 제공받은 가스 실린더(20) 내에 저장된 가스에 대한 정보를 토대로 가스 공급 자동화 시스템 내의 가스 실린더(20)의 재고를 파악할 수 있다.
제1 그리퍼(220)는 가스 실린더(20)의 측벽의 적어도 일부를 감쌀 수 있다. 예를 들어, 제1 그리퍼(220)는 집게 형상의 구조를 가질 수 있다. 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 가스 실린더(20)를 고정할 수 있는 다른 구조를 가질 수 있다. 제1 그리퍼(220)는 바코드 리더기(230)가 가스 실린더(20)의 바코드(21)를 인식할 수 있도록 가스 실린더(20)를 회전시킬 수 있다. 작업부(210)는 제1 그리퍼(220)가 회전하면서 생기는 마찰을 줄일 수 있도록 설계될 수 있다.
제1 가스 감지기(240)는 가스 실린더 검사부(200)의 출입구가 모두 폐쇄된 상태에서 가스 실린더(20)의 가스 누설 여부를 점검할 수 있다. 따라서 가스 실린더 검사부(200)는 가스 실린더(20)의 이송과정에서 발생한 가스 실린더(20)의 이상을 판별할 수 있다.
도 5는 도 1 및 도 2의 가스 실린더 저장부를 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 도 5의 제2 안착부를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 5의 인식부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 가스 실린더 저장부(300)는 적어도 하나의 스토리지 큐(Storage Queue, 310)를 포함할 수 있다. 스토리지 큐(310)는 입출부(311), 제1 안착부(312), 제2 그리퍼(313), 제2 가스 감지기(314) 및 인식부(315)를 포함할 수 있다. 스토리지 큐(310)는 후술할 모바일 로봇(500)에 의해 가스 실린더 검사부(200)로부터 가스 실린더(20)를 제공받을 수 있다.
입출부(311)는 제2 방향(D2)으로 움직일 수 있고, 스토리지 큐(310)가 개폐될 수 있다. 입출부(311)는 가스 실린더(20)가 적재된 모바일 로봇(500)이 스토리지 큐(310)로 이동하면, 개방될 수 있다. 입출부(311)는 슬라이딩 도어일 수 있다.
제1 안착부(312)는 스토리지 큐(310)의 하면에 배치될 수 있다. 가스 실린더(20)는 모바일 로봇(500)에 의해 제1 안착부(312)에 안착될 수 있다. 제2 그리퍼(213)는 스토리지 큐(310)의 측벽에 배치될 수 있다. 제2 그리퍼(313)는 제1 안착부(312)에 저장된 가스 실린더(20)의 측면을 감쌀 수 있다. 가스 실린더(20)는 제2 그리퍼(313)에 의해 스토리지 큐(310)에 고정될 수 있다.
제1 안착부(312)는 제1 안착부 몸체(312_1), 롤러부(312_3) 및 이동부(312_2)를 더 포함할 수 있다. 제1 안착부 몸체(312_1)는 니은(ㄴ)모양을 가질 수 있다. 제1 안착부 몸체(312_1)는 제1 높이를 가지는 부분과 제1 높이보다 높은 제2 높이를 가지는 부분을 포함할 수 있다. 제1 안착부 몸체(312_1)의 제1 높이를 가지는 부분에 롤러부(312_3)와 이동부(312_2)가 배치될 수 있다.
롤러부(312_3)는 제1 방향(D1)으로 연장되는 복수의 롤러를 포함할 수 있다. 가스 실린더(20)는 롤러부(312_3)에 의해 제1 방향(D1)으로 이동될 수 있다.
이동부(312_2)는 롤러부(312_3)의 하면에 배치될 수 있다. 이동부(312_2)는 롤러부(312_3)를 제1 방향(D1)으로 이동시킬 수 있다. 가스 실린더(20)는 이동부(312_2)에 의해 제2 방향(D2)으로 이동될 수 있다. 즉, 가스 실린더(20)는 롤러부(312_3)에 의해 제2 방향(D2)으로 정렬될 수 있고 이동부(312_2)에 의해 제1 방향(D1)으로 정렬될 수 있다.
제1 안착부(312)의 밑면이 평평한 바닥인 경우, 가스 실린더(20)가 제2 그리퍼(313)에 의해 제1 안착부(312)에 안착될 때 마찰력에 의해 제2 그리퍼(313)에 의해 고정된 가스 실린더(20)의 상부가 스토리지 큐(310)의 내부로 기울어질 수 있다. 따라서 가스 실린더(20)가 안전하게 스토리지 큐(310)에 저장될 수 없다.
하지만, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 제1 안착부(312) 상에 롤러부(312_3)가 배치되기 때문에, 가스 실린더(20)의 상부가 기울어지는 현상을 방지할 수 있어 가스 실린더(20)를 보다 안전하게 제1 안착부(312) 상에 안착시킬 수 있다.
홀딩 감지 센서(미도시)는 제2 그리퍼(313) 상에 배치될 수 있다. 홀딩 감지 센서는 제2 그리퍼(313)가 가스 실린더(20)를 홀딩하고 있는지 여부를 감지할 수 있다. 제어부(600)는 홀딩 감지 센서로부터 제2 그리퍼(313)가 가스 실린더(20)를 홀딩하고 있는지 여부를 제공받을 수 있다.
제어부(600)는 제2 그리퍼(313)가 가스 실린더(20)를 홀딩하고 있는지 여부에 따라 가스 실린더(20)를 홀딩할 제2 그리퍼(313), 즉 가스 실린더(20)가 안착된 제1 안착부(312)의 위치를 결정할 수 있다. 모바일 로봇(500)은 제어부(600)에 의해 결정된 위치에 가스 실린더(20)를 제공할 수 있다.
제2 가스 감지기(314)는 스토리지 큐(310)가 폐쇄되었을 때, 가스 실린더(20)의 가스 누설 여부를 감지할 수 있다. 제어부(600)는 제2 가스 감지기(314)로부터 감지된 스토리지 큐(310) 내의 가스 실린더(20)의 가스 누설 여부를 제공받을 수 있다.
인식부(315)는 스토리지 큐(310)의 측벽에 배치될 수 있다. 인식부(315)는 공압 액츄에이터(316), 바코드 리더기(317) 및 복수의 위치 센서(318)를 포함할 수 있다.
공압 액츄에이터(316)는 제어부(600)의 제어에 따라 스토리지 큐(310)의 측벽을 따라 제2 방향(D2)으로 움직일 수 있다. 가스 실린더(20)는 그 내부에 인화성 가스를 저장될 수 있기 때문에, 전기 액츄에이터를 이용할 경우 화재 또는 폭발의 위험성이 있을 수 있다. 하지만, 본 발명은 공압 액츄에이터(316)를 이용하므로 가스 실린더(20) 내부에 저장된 가스의 화재 또는 폭발의 위험성을 방지할 수 있다.
바코드 리더기(317)는 제어부(600)의 제어에 따라 가스 실린더(20)에 부착된 바코드(21)를 인식할 수 있다. 바코드 리더기(317)는 공압 액츄에이터(316)에 결합되어 공압 액츄에이터(316)에 의해 제2 방향(D2)으로 이동할 수 있다. 공압 액츄에이터(316)는 공압 액츄에이터(316)의 특성 상 바코드 리더기(317)가 설정 위치에 오도록 제어하는데 어려움이 있을 수 있다. 따라서 본 발명의 인식부(315)는 복수의 위치 센서(318)를 더 포함할 수 있다.
복수의 위치 센서(318)는 공압 액츄에이터(316)를 따라 제2 방향(D2)으로 설정 간격을 두고 배치될 수 있다. 복수의 위치 센서(318)는 가스 실린더(20)가 제1 안착부(312)에 안착되는 경우 가스 실린더(20)의 제2 방향(D2)으로의 양측면에 배치될 수 있다. 즉, 설정 간격은 가스 실린더(20)의 제2 방향(D2)으로의 폭보다 클 수 있다.
바코드 리더기(317)는 서로 이웃하는 위치 센서(318) 사이의 구간(S)에서 공압 액츄에이터(316)에 의해 제2 방향(D2)으로 이동하면서 가스 실린더(20)에 부착된 바코드(21)를 인식할 수 있다. 즉, 바코드 리더기(317)는 가스 실린더(20)가 안착되는 제1 안착부(312)의 앞에 배치된 위치 센서(318)에서 바코드 인식 동작을 시작하고 가스 실린더(20)가 안착되는 제1 안착부(312)의 뒤에 배치된 위치 센서(318)에서 바코드 인식 동작을 종료할 수 있다. 제어부(600)는 바코드 리더기(317)로부터 인식된 바코드 데이터를 제공받을 수 있다.
도 8은 본 발명의 몇몇 다른 실시예들에 따른 도 1 및 도 2의 가스 실린더 저장부를 설명하기 위한 도면이다. 도 5와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 1, 도 2 및 도 8을 참조하면, 가스 실린더 저장부(300)는 적어도 하나의 스토리지 큐(320)를 포함할 수 있다. 스토리지 큐(320)는 입구부(321), 롤러부(322), 회전 모듈(323), 제2 그리퍼(324), 비전 모듈(325) 및 출구부(326)를 포함할 수 있다. 가스 실린더(20)는 입구부(321)를 통해 스토리지 큐(320) 내부로 제공될 수 있다.
가스 실린더(20)는 롤러부(322) 상에 적재될 수 있다. 비전 모듈(325)은 입구부(321)를 통해 스토리지 큐(320) 내부로 제공된 가스 실린더(20)의 정보를 읽을 수 있다. 예를 들어, 비전 모듈(325)은 가스 실린더(20)에 부착된 바코드(21)를 인식하는 바코드 리더기일 수 있다.
회전 모듈(323)을 중심으로 회전 모듈(323)의 측면을 따라 적어도 하나의 제2 그리퍼(324)가 배치될 수 있다. 따라서 적은 공간 내에 더 많은 가스 실린더(20)를 효율적으로 저장할 수 있다.
제2 그리퍼(324)는 회전 모듈(323)의 외측면을 따라 일정 간격으로 배치될 수 있다. 제2 그리퍼(324)는 가스 실린더(20)의 측면을 감쌀 수 있으며, 가스 실린더(20)를 고정할 수 있다. 가스 실린더(20)가 입구부(321)를 통해 스토리지 큐(320)에 제공되면, 회전 모듈(323)이 회전할 수 있다. 회전 모듈(323)이 회전함에 따라, 제2 그리퍼(324)에 고정된 가스 실린더(20)는 롤러부(322)에 의해 이동될 수 있다.
출구부(326)는 입구부(321)와 마주보는 스토리지 큐(320)의 측면에 배치될 수 있다.
스토리지 큐(320)에 저장된 가스 실린더(20)들은 회전 모듈(323)의 회전 방향에 따라 왼쪽 또는 오른쪽으로 이동될 수 있다. 따라서, 가스 실린더(20)는 스토리지 큐(320)에 저장된 순서에 따라 출구부(326)에 배치될 수 있고, 출구부(326)를 통해 가스 실린더 교체부(400)로 제공될 수 있다. 이에 따라 가스 실린더(20)가 적체되지 않고, 유통기한에 따라 스토리지 큐(320)로부터 가스 실린더 교체부(400)로 가스 실린더(20)가 제공될 수 있다.
도 9는 도 1 및 도 2의 가스 실린더 교체부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9를 참조하면, 가스 실린더 교체부(400)는 적어도 하나의 가스 캐비닛(410)을 포함할 수 있다. 가스 실린더(20)내의 가스는 가스 캐비닛(410)을 통해 반도체 공정 라인과 연결된 가스 배관과 연결되어 반도체 공정 라인에 공급될 수 있다.
가스 캐비닛(410)은 가스 잔여량 감지부(미도시), 하부 클램프 모듈(423), 상부 클램프 모듈(425), 히팅 자켓(427), 제2 안착부(421), 주행부(430), 공용체결장치(440), 체결부(450) 및 CGA 플러그부(460)를 포함할 수 있다.
가스 잔여량 감지부는 가스 캐비닛(410) 내, 반도체 공정 라인과 연결된 가스 배관과 연결된 가스 실린더(20)에 저장된 가스의 양을 감지할 수 있다. 제어부(600)는 가스 잔여량 감지부로부터 감지된 가스 실린더(20)에 저장된 가스의 잔여량을 제공받을 수 있다. 제어부(600)는 가스의 잔여량이 설정 가스 잔여량 이하인지 판단할 수 있고 모바일 로봇(500)과 가스 캐비닛(410)이 가스 실린더(20)를 교체하도록 제어할 수 있다. 모바일 로봇(500)은 제어부(600)의 제어에 의해 가스 캐비닛(410)으로부터 가스 실린더(20)를 회수할 수 있고, 회수된 가스 실린더(20)에 저장된 가스의 성상에 따라 가스 실린더 저장부(300)로부터 가스 캐비닛(410)으로 가스 실린더(20)를 제공할 수 있다.
이 때, 제어부(600)는 모바일 로봇(500)의 배터리 또는 모바일 로봇(500)의 위치 등을 고려하여 가장 효율적인 모바일 로봇(500)이 가스 캐비닛(410)으로부터 가스 실린더(20)를 회수하도록 제어할 수 있다. 또한, 가장 효율적인 모바일 로봇(500)이 가스 실린더 저장부(300)로부터 가스 캐비닛(410)으로 가스 실린더(20)를 제공하도록 제어할 수 있다.
도 10은 도 9의 주행부를 설명하기 위한 도면이다. 도 11은 도 9의 공용체결장치를 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 도 9의 체결부를 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 가스 실린더를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9 내지 도 12을 참조하면, 제1 가이드 레일(412)은 가스 캐비닛(410)의 상면에 배치될 수 있다. 제1 가이드 레일(412)은 가스 캐비닛(410)의 길이 방향인 제2 방향(D2)을 따라 연장될 수 있다. 제2 가이드 레일(413)은 제1 가이드 레일(412)의 하면에 배치될 수 있다. 제2 가이드 레일(413)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제3 가이드 레일(414)은 제2 가이드 레일(413)의 하면에 배치될 수 있다. 제3 가이드 레일(414)은 제3 방향(D3)으로 연장될 수 있다.
주행부(430)는 제3 가이드 레일(414)에 결합될 수 있다. 주행부(430)는 내부에 제1 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다. 주행부(430)는 제1 액츄에이터로부터 동력을 얻어 제1 내지 제3 가이드 레일(412, 413, 414)을 따라 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)으로 이동할 수 있다.
공용체결장치(440)는 주행부(430)에 결합될 수 있다. 공용체결장치(440)는 주행부(430)의 하면에 결합될 수 있다. 공용체결장치(440)는 주행부(430)에 의해 제1 내지 제3 가이드 레일(412, 413, 414)을 따라 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)으로 이동할 수 있다.
한편, 도 13을 참조하면, 가스 실린더(20)는 밸브 바디(26)와 가스 분사 노즐(24)을 포함할 수 있다. 밸브는 밸브 바디(26)에 연결될 수 있다. 가스 분사 노즐(24)은 밸브 바디(26)로부터 외측으로 돌출될 수 있다. 가스 실린더(20)에 저장된 가스는 가스 분사 노즐(24)을 통해 외부로 공급될 수 있다. 엔드캡(end cap, 미도시)은 가스 분사 노즐(24)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 엔드캡은 가스 분사 노즐(24)에 나사 결합될 수 있다.
다시 도 9 내지 도 13을 참조하면, 복수의 체결부(450)는 가스 캐비닛(410)의 측벽 상에 배치될 수 있다. 체결부(450)는 가스 실린더(20)의 가스 분사 노즐(24)의 제2 방향(D2)으로의 측면에 배치될 수 있다. 체결부(450)는 체결부(450)의 외측면으로 돌출된 CGA 홀더부(452)와 엔드캡 홀더부(454)를 포함할 수 있다. CGA 홀더부(452)는 반도체 제조 공정 라인과 연결된 가스 배관과 연결될 수 있다. 엔드캡 홀더부(454)는 가스 실린더(20)의 가스 분사 노즐(24)에 결합된 엔드캡과 결합될 수 있다.
체결부(450)의 상면에는 얼라인 마크(456)가 형성될 수 있다. 얼라인 마크(456)는 체결부(450)의 정렬 상태를 나타내는 마크일 수 있다. 예를 들어, 얼라인 마크(456)는 도면에 도시된 바와 같이 내부에 십자 모양을 포함하는 원형 모양일 수 있으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
공용체결장치(440)는 비전 센서(442)와 제2 액츄에이터(미도시)를 포함할 수 있다.
공용체결장치(440)는 주행부(430)에 결합되어 체결부(450)가 위치한 티칭 포인트로 이동될 수 있다. 그 후, 비전 센서(442)는 체결부(450)의 상면에 배치된 얼라인 마크를 감지할 수 있다. 제어부(600)는 비전 센서(442)로부터 감지된 얼라인 마크를 기초로 하여 공용체결장치(440)와 체결부(450)의 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)의 정렬을 판단할 수 있다
제어부(600)는 공용체결장치(440)가 체결부(450)와 정렬되도록 주행부(430)를 제어할 수 있다. 공용체결장치(440)는 주행부(430)에 의해 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)으로 이동하여 체결부(450)와 정렬될 수 있다. 그 후, 정렬된 공용체결장치(440)는 제3 방향(D3)으로 이동하여 체결부(450)와 결합할 수 있다. 즉, 공용체결장치(440)와 체결부(450)의 비정렬(misalign) 정도는 주행부(430)와 공용체결장치(440)에 의해 보상될 수 있다.
따라서, 본 발명은 하나의 공용체결장치(440)는 제어부(600)의 제어에 따라 복수의 체결부(450) 중 어느 하나와 결합될 수 있다.
또한, 공용체결장치(440)에 결합된 체결부(450)는 가스 실린더(20)와 결합하기 위해 가스 분사 노즐(24)이 위치한 티칭 포인트로 이동될 수 있다. 비전 센서(442)는 가스 분사 노즐(24)의 윤곽을 감지할 수 있다. 제어부(600)는 비전 센서(442_로부터 제공받은 가스 분사 노즐(24)의 윤곽을 기초로 하여 체결부(450)와 가스 분사 노즐(24)의 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)의 정렬을 판단할 수 있다.
제어부(600)는 체결부(450)가 가스 분사 노즐(24)과 정렬되도록 주행부(430)를 제어할 수 있다. 체결부(450)는 주행부(430)에 의해 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)으로 이동하여 체결부(450)와 정렬될 수 있다. 즉, 가스 분사 노즐(24)과 체결부(450)의 비정렬(misalign) 정도는 주행부(430)와 공용체결장치(440)에 의해 보상될 수 있다.
제2 액츄에이터는 공용체결장치(440)에 결합된 체결부(450)의 CGA 홀더부(452)와 엔드캡 홀더부(454)에 동력을 전달할 수 있다. 제2 액츄에이터는 예를 들어, 모터일 수 있다. CGA 홀더부(452)와 엔드캡 홀더부(454)는 제2 액츄에이터에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
따라서 CGA 홀더부(452)는 제2 액츄에이터에 의해 가스 분사 노즐(24)과 결합되거나 분리될 수 있다. 엔드캡 홀더부(454)는 제2 액츄에이터에 의해 가스 분사 노즐(24)에 결합된 엔드캡과 결합되어 가스 분사 노즐(24)로부터 엔드캡을 분리하거나, 엔드캡 홀더부(454)에 결합된 엔드캡을 다시 가스 분사 노즐(24)에 결합시킬 수 있다.
즉, 가스 캐비닛(410)에 가스 실린더(20)가 안착된 경우, 공용체결장치(440)는 안착된 가스 실린더(20)의 측면에 배치된 체결부(450)에 정렬한 뒤 결합될 수 있다. 가스 실린더(20)의 가스 분사 노즐(24)에 결합된 엔드캡은 공용체결장치(440)에 의해 체결부(450)의 엔드캡 홀더부(454)에 결합되고, 가스 분사 노즐(24)은 체결부(450)의 CGA 홀더부(452)에 연결될 수 있다. 가스 실린더(20)에 저장된 가스가 소진된 경우, 가스 분사 노즐(24)은 공용체결장치(440)에 의해 체결부(450)의 CGA 홀더부(452)로부터 분리되고 엔트캡 홀더부(454)에 결합되어 엔드캡이 다시 결합될 수 있다.
도 14는 도 9의 CGA 플러그부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9 내지 도 14를 참조하면, CGA 플러그부(460)는 가스 캐비닛(410)의 측벽에 배치될 수 있다. CGA 플러그부(460)는 가스 실린더(20)의 가스 분사 노즐(24)의 제2 방향(D2)으로의 측면에 배치될 수 있다.
체결부(450)의 CGA 홀더부(452)에 연결된 가스 실린더(20)에 저장된 가스의 잔여량이 설정 잔여량 이하인 경우, 가스 실린더(20)는 모바일 로봇(500)에 의해 회수될 수 있다. 가스 실린더(20)가 회수된 경우, 체결부(450)는 CGA 홀더부(452)는 CGA 플러그부(460)에 연결될 수 있다. 모바일 로봇(500)에 의해 새로운 가스 실린더(20)가 가스 캐비닛(410)에 제공된 경우, 공용체결장치(440)는 체결부(450)와 결합하고, CGA 홀더부(452)에 동력을 제공하여 CGA 홀더부(452)로부터 CGA 플러그부(460)를 분리할 수 있다.
도 15는 도 9의 가스 실린더 교체부의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 16은 도 9의 하부 클램프 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9 내지 도 16을 참조하면, 하부 클램프 모듈(423)과 상부 클램프 모듈(425)은 가스 캐비닛(410)의 측벽에 배치될 수 있다. 상부 클램프 모듈(425)은 제3 방향(D3)을 기준으로 하부 클램프 모듈(423)보다 상측에 배치될 수 있다.
하부 클램프 모듈(423)은 가스 실린더(20)의 하측 측면을 클램핑할 수 있다. 상부 클램프 모듈(425)은 가스 실린더(20)의 상측 측면을 클램핑할 수 있다. 하부 클램프 모듈(423)과 상부 클램프 모듈(425)은 동일한 구조를 가질 수 있다. 이하, 하부 클램프 모듈(423)을 기준으로 설명한다.
하부 클램프 모듈(423)은 클램프 바디(423_1), 클램프 암(423_2) 및 제3 액츄에이터(423_4)를 포함할 수 있다.
클램프 바디(423_1)는 가스 캐비닛(410)의 측벽에 배치될 수 있다. 클램프 바디(423_1)를 기준으로 양측에 클램프 암(423_2)이 배치될 수 있다.
클램프 암(423_2)은 가스 실린더(20)의 측면을 감싸도록 집게 형태일 수 있다. 클램프 암(423_2)은 내측면은 가스 실린더(20)를 감싸도록 둥근 모양일 수 있다. 클램프 암(423_2)은 롤러(423_3)로 구성될 수 있다.
제3 액츄에이터(423_4)는 클램프 암(423_2)의 하면에 배치될 수 있다. 제3 액츄에이터(423_4)는 롤러(423_3)의 하면에 연결될 수 있다. 제3 액츄에이터(423_4)는 롤러(423_3)로 동력을 제공할 수 있다.
또한 히팅 자켓(427)은 하부 클램프 모듈(423)과 상부 클램프 모듈(425) 사이에 배치될 수 있다. 히팅 자켓(427)은 가스 실린더(20)의 일부를 감쌀 수 있다. 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 가스 실린더(20)의 전부를 감쌀 수 있다. 히팅 자켓(427)은 가스 실린더(20) 내의 가스가 액체 상태인 경우, 가스 실린더(20)에 열을 가할 수 있다. 히팅 자켓(427)은 가스 실린더(20)의 온도를 올려줄 수 있고, 이에 따라 가스 배관으로 가스가 원활하게 제공될 수 있다.
한편, 공용체결장치(440)에 결합된 체결부(450)가 가스 실린더(20)의 가스 분사 노즐(24)과 결합하기 위해 가스 분사 노즐(24)이 위치한 티칭 포인트로 이동하는 경우, 비전 센서(442)는 가스 실린더(20)의 가스 분사 노즐(24)의 윤곽과 가스 실린더(20)의 밸브 바디(26)의 윤곽을 감지할 수 있다.
제어부(600)는 비전 센서(442)로부터 제공받은 가스 분사 노즐(24)의 윤곽의 중심과 가스 실린더(20)의 밸브 바디(26)의 윤곽의 중심을 비교할 수 있다. 제어부(600)는 가스 분사 노즐(24)의 윤곽의 중심과 가스 실린더(20)의 바디의 윤곽의 중심을 비교하여 가스 실린더(20)의 정렬을 판단할 수 있다. 즉, 제어부(600)는 가스 실린더(20)가 제3 방향(D3)을 기준으로 기울어졌는지 판단할 수 있다.
제어부(600)는 가스 실린더(20)가 제3 방향(D3)을 기준으로 기울어지지 않도록 하부 클램프 모듈(423)과 상부 클램프 모듈(425)을 제어할 수 있다. 하부 클램프 모듈(423) 및/또는 상부 클램프 모듈(425)은 롤러(423_3)에 의해 가스 실린더(20)를 제3 방향(D3)으로 정렬할 수 있다. 즉, 가스 실린더(20)의 제3 방향(D3)으로 기울어진 정도는 롤러(423_3)에 의해 보상될 수 있다.
따라서 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템은, 공용체결장치(440)가 체결부(450)와 정렬된 후 체결부(450)와 결합되고, 가스 실린더(20)가 제3 방향(D3)으로 정렬될 후 가스 분사 노즐(24)과 체결부(450)가 결합되기 때문에, 가스 실린더(20)와 반도체 공정 라인과 연결된 가스 배관이 자동으로 정렬되어 연결될 수 있다.
도 17은 도 9의 가스켓 공급 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9 내지 도 16을 참조하면, 가스켓 공급 장치(470)는 가스켓 공급부(472), 가스켓(474) 및 가스켓 박스(476)를 포함할 수 있다.
가스켓 공급부(472)는 가스 캐비닛(410)의 측면에 배치될 수 있다. 가스켓 공급부(472)는 가스 캐비닛(410)의 제1 방향(D1)의 일측면에 배치될 수 있다. 가스켓 공급부(472)는 제2 방향(D2)으로 돌출될 수 있다. 가스켓 공급부(472)는 내부에 적어도 하나의 가스켓(474)을 보관할 수 있다.
가스켓 공급부(472)는 내부에 스프링과 같은 탄성체를 더 포함할 수 있다. 가스켓 공급부(472)는 탄성체에 의해 가스켓(474)을 제2 방향(D2)으로 제공할 수 있다. 가스켓 공급부(472)는 가스 캐비닛(410)으로부터 탈부착이 가능할 수 있다. 따라서 가스켓 공급부(472) 내의 가스켓(474)이 모두 소진된 경우 가스켓 공급부(472)는 가스 캐비닛(410)으로부터 탈착되어 가스켓(474)이 충전되고 다시 가스 캐비닛(410)에 부착될 수 있다.
가스켓 박스(476)는 가스켓 공급부(472)의 측면에 배치될 수 있다. 가스켓 박스(476)는 사용된 가스켓(474)을 보관할 수 있다. 가스켓 박스(476) 또한 가스 캐비닛(410)으로부터 탈부착이 가능할 수 있다.
한편, 도 11 및 도 12를 참조하면, 공용체결장치(440)는 가스켓 이동부(444) 및 가스켓 그리퍼(446)를 더 포함할 수 있다.
가스켓 이동부(444)는 공용체결장치(440)의 측면에 배치될 수 있다. 가스켓 그리퍼(446)는 가스켓 이동부(444)에 연결될 수 있다. 가스켓 이동부(444)는 공용체결장치(440)의 이동에 따라 가스켓 공급 장치(470) 및 체결부(450)로 이동할 수 있다.
가스켓 그리퍼(446)는 가스켓(474)을 그립할 수 있고, 제1 방향(D1)과 제3 방향(D3)이 이루는 평면 상에서 회전할 수 있다. 가스켓 그리퍼(446)는 가스켓(474)을 그립하여 CGA 홀더부(452)에 제공할 수 있다. 가스켓 그리퍼(446)는 CGA 홀더부(452)에 결합된 가스켓(474)을 그립하여 CGA 홀더부(452)로부터 가스켓(474)을 제거할 수 있다. 제거된 가스켓(474)은 가스켓 박스(476)에 보관될 수 있다. 가스켓 그리퍼(446)는 공압 액츄에이터, 스텝 모더 또는 서브 모터 등과 같은 액츄에이터에 의해 동력을 제공받을 수 있다.
가스켓(474)은 CGA 홀더부(452)에 가스 분사 노즐(24)이 결합될 때, CGA 홀더부(452)와 가스 분사 노즐(24)의 사이에 배치될 수 있다. 가스켓(474)은 예를 들어, 가스 분사 노즐(24)로부터 CGA 홀더부(452)로 제공된 가스가 누수 되는 것을 방지할 수 있다.
따라서 가스켓(474)은 제어부(600)의 제어에 의해 자동으로 CGA 홀더부(452)에 제공되거나 자동으로 CGA 홀더부(452)로부터 분리될 수 있다.
도 18은 도 1 및 도 2의 모바일 로봇과 가스 캐비닛을 설명하기 위한 도면으로 가스 캐비닛의 일부 구성요소만 나타낸 도면이다. 도 19는 도 18의 A부분의 확대도이다. 도 20은 도 9의 제2 안착부를 설명하기 위한 도면이다.
도 1, 도 2 및 도 9 내지 도 20을 참조하면, 모바일 로봇(500)은 바디부(510), 암부(520) 및 제2 적재 감지 센서(530)를 포함할 수 있다.
암부(520)는 바디부(510)의 일면에 배치될 수 있다. 암부(520)는 제3 그리퍼(522), 구동부(523) 및 제3 안착부(524)를 포함할 수 있다. 구동부(523)는 바디부(510)와 제3 그리퍼(522)를 연결할 수 있다. 구동부(523)의 일단은 바디부(510)에 연결될 수 있고, 타단은 제3 그리퍼(522)에 연결될 수 있다.
제3 그리퍼(522)는 가스 실린더(20)의 측면을 감쌀 수 있다. 가스 실린더(20)는 제3 그리퍼(522)에 의해 모바일 로봇(500)에 고정될 수 있다.
구동부(523)는 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)으로 이동할 수 있다. 제3 그리퍼(522)에 고정된 가스 실린더(20)는 구동부(523)에 의해 제1 내지 제3 방향(D1, D2, D3)으로 이동될 수 있다.
제1 거리 측정 센서(525)는 구동부(523)의 양측면 각각에 배치될 수 있다. 제1-1 거리 측정 센서(525_1)는 구동부(523)의 일측면에 배치될 수 있고, 제1-2 거리 측정 센서(525_2)는 제1-1 거리 측정 센서(525_1)와 마주보는 면에 배치될 수 있다.
제1 거리 측정 센서(525)는 레이저를 이용하여 마주보는 제2 안착부(421)의 제1 면(421_2)을 감지할 수 있다. 제어부(600)는 제1 거리 측정 센서(525)에 의해 감지된 의 제1 면(421_2)을 기초로 하여 모바일 로봇(500)으로부터 제2 안착부(421)까지의 거리를 인식할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 제1 거리 측정 센서(525)에 의해 감지된 의 제1 면(421_2)을 기초로 하여 모바일 로봇(500)과 제2 안착부(421)의 기울기 차이를 감지할 수 있다. 즉, 제어부(600)는 모바일 로봇(500)을 기준으로 제2 안착부(421)가 기울어진 각도를 감지할 수 있다. 제1 거리 측정 센서(525)는 예를 들어, LDS 센서일 수 있다.
따라서 모바일 로봇(500)은 제어부(600)의 제어에 의해 제2 안착부(421)와 정렬될 수 있다.
제3 안착부(524)는 구동부(523)의 최하면에 배치될 수 있다. 제3 안착부(524)는 구동부(523)의 중앙으로부터 제1 방향(D1)으로 돌출될 수 있다. 제3 안착부(524) 상에 가스 실린더(20)가 안착될 수 있다.
제3 안착부(524)는 제2 거리 측정 센서(526)를 더 포함할 수 있다. 제2 거리 측정 센서(526)는 제3 안착부(524) 상에 배치될 수 있다. 제2 거리 측정 센서(526)는 제2 거리 측정 센서(526)와 마주보는 제2 안착부(421)의 제1 면(421_2)을 감지할 수 있다. 제2 거리 측정 센서(526)는 제1 면(421_2)에 배치된 QR 마크를 감지할 수 있다. 제2 거리 측정 센서(526)는 예를 들어, QR 코드 리더기일 수 있다. 제어부(600)는 제2 거리 측정 센서(526)로부터 감지된 QR 마크를 기초로 하여 모바일 로봇(500)과 제2 안착부(421)의 위치 차이 및/또는 기울어진 각도를 감지할 수 있다.
따라서 모바일 로봇(500)은 제어부(600)의 제어에 의해 제2 안착부(421)와 정렬될 수 있다. 모바일 로봇(500)은 제1 거리 측정 센서(525) 및/또는 제2 거리 측정 센서(526)에 의해 가스 캐비닛(410)과 정렬될 수 있다. 본 도면에서는 모바일 로봇(500)이 제1 거리 측정 센서(525)와 제2 거리 측정 센서(526)를 포함하는 것으로 도시하였지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 모바일 로봇(500)은 제1 거리 측정 센서(525)와 제2 거리 측정 센서(526)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 모바일 로봇(500)은 암부(520)에 제1 및 제2 거리 측정 센서(525, 526)를 포함하기 때문에, 암부(520)가 가스 실린더(20)를 적재하여, 가스 실린더(20)의 무게로 인해 암부(520)의 위치가 틀어질 경우 제1 및 제2 거리 측정 센서(526)도 함께 위치가 틀어질 수 있다. 따라서 제어부(600)는 보다 정확하게 모바일 로봇(500)과 제2 안착부(421)의 정렬을 보정하고 제어할 수 있다.
제2 적재 감지 센서(530)는 바디부(510)에 배치될 수 있다. 제2 적재 감지 센서(530)는 암부(520)가 배치된 바디부(510)의 일면의 상부에 배치될 수 있다. 제2 적재 감지 센서(530)는 제2 적재 감지 센서(530)와 마주보는 가스 캐비닛(410) 내의 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재 되어있는지 여부를 감지할 수 있다.
가스 캐비닛(410) 내에는 제2 안착부(421), 하부 클램프 모듈(423) 및 상부 클램프 모듈(425)이 배치될 수 있다. 제1 적재 감지 센서(429)는 상부 클램프 모듈(425) 상에 배치될 수 있다. 제1 적재 감지 센서(429)는 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재 되어있는지 여부를 감지할 수 있다. 본 도면에서는 제1 적재 감지 센서(429)가 상부 클램프 모듈(425)에 배치되는 것으로 도시하였지만 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 적재 감지 센서(429)는 예를 들어, 제2 안착부(421) 또는 하부 클램프 모듈(423) 상에 배치되어 가스 실린더(20)의 적재 여부를 감지할 수 있다.
제1 적재 감지 센서(429)는 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재되었는지 여부를 감지할 수 있다. 제어부(600)는 제1 적재 감지 센서(429)의 감지 결과를 기초로 하여 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재되지 않음을 판단할 수 있다. 제어부(600)는 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재되지 않은 경우 모바일 로봇(500)이 가스 실린더(20)를 적재하고 있는지를 판단할 수 있다. 가스 실린더(20)는 가스 실린더(20)가 적재되지 않은 제2 안착부(421)에 제공 되어야하기 때문이다.
가스 실린더(20)가 적재된 모바일 로봇(500)은 제어부(600)의 제어에 따라 가스 캐비닛(410)으로 이동할 수 있다. 모바일 로봇(500)은 가스 캐비닛(410) 내 가스 실린더(20)가 제공될 제2 안착부(421)로 이동할 수 있다. 모바일 로봇(500)에 배치된 제2 적재 감지 센서(530)는 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재되었는지 여부를 감지할 수 있다. 제어부(600)는 제2 적재 감지 센서(530)의 감지 결과를 기초로 하여 제2 안착부(421) 상에 가스 실린더(20)가 적재되지 않음을 더 판단할 수 있다.
모바일 로봇(500)의 암부(520)는 가스 캐비닛(410) 내의 다른 구성요소와 부딪히지 않도록 제2 안착부(421) 앞에 위치될 수 있다. 제2 안착부(421)는 중앙부에 내부로 만입된 홈을 포함할 수 있다. 모바일 로봇(500)의 제3 안착부(524)는 제2 안착부(421)에 형성된 홈에 안착될 수 있다.
암부(520)가 가스 실린더(20)를 가스 캐비닛(410)으로 제공하면, 하부 클램프 모듈(423)과 상부 클램프 모듈(425)이 가스 실린더(20)를 세미 그립(semi grip)할 수 있다. 하부 클램프 모듈(423)과 상부 클램프 모듈(425)이 가스 실린더(20)를 완전히 그립하면, 모바일 로봇(500)의 암부(520)는 가스 실린더(20)를 가스 캐비닛(410)에 제공할 수 있다.
도 21은 본 발명의 다른 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1 및 도 2의 가스 공급 자동화 시스템과 다른 점을 중심으로 설명한다.
본 발명의 몇몇 다른 실시예에 따른 가스 공급 자동화 시스템은, 제3 방향(D3)으로 적어도 하나의 층을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 층은 제1 층(301)과 제2 층(302)을 포함할 수 있다. 제2 층(302)은 예를 들어, 제3 방향(D3)으로 최상위층에 해당할 수 있다. 제1 층(301)은 가연성 가스 외의 가스가 저장된 제1 가스 실린더(20)가 저장될 수 있다. 제2 층(302)은 가연성 가스가 저장된 제2 가스 실린더(22)가 저장될 수 있다. 제2 층(302)은 제2 이송부(115), 제2 이송 로봇(142), 제2 스토리지 큐(330) 및 제4 이송 로봇(502)이 배치될 수 있다.
지게차(1)로부터 적어도 하나의 제2 가스 실린더(22)가 저장된 크래들(10)이 제공될 수 있다. 가스 실린더 이송부(100)는 엘리베이터(105)를 더 포함할 수 있다. 크래들(10)은 엘리베이터(105) 내의 컨베이어밸트(107) 상에 적재될 수 있다. 크래들(10)은 엘리베이터(105)에 의해 제3 방향(D3)으로 이동될 수 있고, 제2 층(302)에 제공될 수 있다.
크래들(10)은 제2 층(302)에 배치된 제2 이송부(115)에 제공될 수 있다. 제2 층 (302)에 배치된 제3 이송 로봇(142)은 크래들(10)에 저장된 제2 가스 실린더(22)를 제2 가스 실린더(22) 단위로 분리할 수 있다. 제3 이송 로봇(142)은 이송 로봇(140)과 동일한 이송 로봇일 수 있다.
제2 층 (302)에는 제4 이송 로봇(502)과 제2 스토리지 큐(330)가 배치될 수 있다. 제4 이송 로봇(502)은 제2 가스 실린더(22)를 제2 스토리지 큐(330)에 제공할 수 있다. 제2 가스 실린더(22)는 가연성 가스를 저장하고 있기 때문에, 제4 이송 로봇(502)은 방폭 프레임(도 11의 506)을 더 포함할 수 있다. 이하 도 11을 참고하여 설명한다.
한편, 가스 실린더 이송부(100)는 가스 실린더 저장부(300)와 가스 실린더 교체부 사이에 배치된 실린더 리프터(165)를 더 포함할 수 있다. 가스 실린더 교체부는 제1 층(301)에 배치될 수 있다. 따라서 제2 가스 실린더(22)는 실린더 리프터(165)를 통해 제1 층(301)의 가스 실린더 교체부에 제공될 수 있다. 또는 제2 가스 실린더(22)는 연결 통로(350)를 통해 다른 건물에 배치된 가스 실린더 교체부로 제공될 수 있다.
제2 스토리지 큐(330)에 저장된 제2 가스 실린더(22)는 실린더 리프터(165)를 통해 가스 실린더 교체부(400)에 제공될 수 있다. 실린더 리프터(165)는 제3 방향(D3)으로 제2 가스 실린더(22)를 이동시킬 수 있다. 제2 가스 실린더(22)는 가연성 가스를 포함하고 있기 때문에 방폭 프레임(도 11의 506) 내에 적재되어 실린더 리프터(165)에 제공될 수 있다.
도 22는 도 21의 가스 캐비닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 가연성 가스가 저장된 제2 가스 실린더(22)는 방폭 프레임(506) 내에 적재되어, 제1 층(301)에 제공될 수 있다. 방폭 프레임(506)의 일측은 모바일 로봇(500)의 하단과 암부(520)에 연결될 수 있다. 제2 가스 실린더(22)가 적재된 방폭 프레임(506)은 모바일 로봇(500)에 연결되어 가스 캐비닛(410)으로 이송될 수 있다. 모바일 로봇(500)이 방폭 프레임(506)을 가스 캐비닛(410) 앞으로 이송하고 위치를 정렬할 수 있다.
도킹부(516)는 방폭 프레임(506)의 타측에 배치될 수 있다. 도킹부(516)는 가스 캐비닛(410)과 도킹될 수 있다. 도킹부(516)와 가스 캐비닛(410)이 도킹되면, 가스 캐비닛(410)의 입출부(431)가 개방될 수 있다.
방폭 프레임(506)은 제1 텔레스코픽 액츄에이터(512)와 제2 텔레스코픽 액츄에이터(514)를 포함할 수 있다. 제1 텔레스코픽 액츄에이터(512)는 방폭 프레임(506)의 상측에 배치될 수 있다. 제2 텔레스코픽 액츄에이터(514)는 방폭 프레임(506)의 하단에 배치될 수 있다. 가스 캐비닛(410)의 입출부(431)가 개방되면, 제1 텔레스코픽 액츄에이터(512)와 제2 텔레스코픽 액츄에이터(514)는 가스 캐비닛(410) 측으로 이동할 수 있다.
제1 텔레스코픽 액츄에이터(512)는 가스 캐비닛(410)과 연결될 수 있다. 제2 텔레스코픽 액츄에이터(514)는 가스 캐비닛(410)의 적재부(433)와 연결될 수 있고, 연결 통로가 형성될 수 있다. 제2 가스 실린더(22)는 연결 통로를 통해 가스 캐비닛(410)으로 이동될 수 있고, 제1 텔레스코픽 액츄에이터(512)에 의해 가이드 되어 쓰러지지 않을 수 있다. 따라서 안전하게 가연성 가스가 저장된 제2 가스 실린더(22)를 자동으로 교체할 수 있다. 또한, 방폭 프레임(506)에 의해 제2 가스 실린더(22)의 가스 누출 또는 폭발로 인한 피해가 감소될 수 있다.
도 23는 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1 내지 도 23을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 가스 공급 자동화 시스템은, 가스 실린더(20)가 가스 공급 자동화 시스템에 투입될 수 있다(S100). 가스 실린더(20)는 가스 실린더 이송부(100)에 의해 가스 실린더 검사부(200)로 이송될 수 있다.
이어서, 가스 실린더 검사부(200)는 가스 실린더(20)의 밸브 형상을 확인하고, 가스 실린더(20)의 측면을 그리핑할 수 있다(S110). 가스 실린더 검사부(200)는 가스 실린더(20)의 외부에 부착된 바코드(21)를 통해 가스 실린더(20)의 정보를 읽을 수 있다. 또한 가스 실린더(20)의 가스 누설 여부를 검사할 수 있다(S120).
이어서, 가스 실린더 검사부(200)에서 검사가 완료된 가스 실린더(20)는 모바일 로봇(500)에 로드될 수 있다(S130). 모바일 로봇(500)은 가스 실린더(20)를 스토리지 큐(310)로 이송할 수 있다. 가스 실린더(20)는 스토리지 큐(310)에 저장되어(S140), 가스 실린더(20)는 모바일 로봇(500)에 언로드될 수 있다(S150).
이어서, 가스 캐비닛(410) 내에 적재된 가스 실린더(20) 내의 가스가 소진된 경우, 스토리지 큐(310)에 저장된 가스 실린더(20)는 모바일 로봇(500)에 로드될 수 있다(S160). 모바일 로봇(500)은 가스 실린더(20)를 가스 캐비닛(410)에 투입할 수 있다(S170). 가스 실린더(20)는 공용체결장치(440)에 의해 가스 캐비닛(410)에 연결될 수 있다(S170). 가스 실린더(20)의 밸브 셔터(443)가 연결될 수 있다(S190).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
20: 가스 실린더 22: 가스 분사 노즐
100: 가스 실린더 이송부 200: 가스 실린더 검사부
300: 가스 실린더 저장부 310, 320: 스토리지 큐
400: 가스 실린더 교체부 410: 가스 캐비닛
500: 모바일 로봇 600: 제어부

Claims (10)

  1. 내부에 가스가 저장된 적어도 하나의 가스 실린더들이 저장된 크래들(cradle)을 이송하는 가스 실린더 이송부;
    상기 가스 실린더 이송부로부터 이송된 상기 가스 실린더의 내부에 저장된 상기 가스의 성상을 확인하고, 상기 가스 실린더의 가스 누출 여부를 검사하는 가스 실린더 검사부;
    상기 가스 실린더 검사부로부터 모바일 로봇에 의해 상기 가스 실린더를 이송받고, 상기 이송된 가스 실린더를 상기 가스 실린더의 내부에 저장된 상기 가스의 성상에 따라 분류하여 저장하는 스토리지 큐; 및
    상기 스토리지 큐로부터 상기 모바일 로봇에 의해 상기 가스 실린더를 이송받고, 상기 이송된 가스 실린더의 일측에 배치된 가스 분사 노즐에 반도체 제조 공정 라인과 연결된 가스 배관을 체결하여 상기 반도체 제조 공정 라인에 상기 가스 실린더의 내부에 저장된 상기 가스를 공급하는 가스 캐비닛을 포함하고,
    상기 가스 캐비닛은,
    상기 가스 배관과 체결된 상기 가스 실린더의 내부에 저장된 상기 가스의 잔여량을 감지하는 가스 잔여량 감지부를 포함하고,
    상기 모바일 로봇은,
    상기 가스 잔여량 감지부로부터 감지된 상기 가스의 잔여량이 설정 가스 잔여량 이하이면, 상기 모바일 로봇은 상기 가스 캐비닛 내의 상기 가스 실린더를 회수하고 상기 스토리지 큐에 보관된 가스 실린더를 상기 가스 캐비닛으로 이송하는 가스 공급 자동화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 실린더 이송부는,
    상기 크래들을 제1 방향으로 이동시켜 상기 가스 공급 자동화 시스템의 내부로 이동시키는 제1 이송부와, 상기 제1 이송부와 연결되어 상기 크래들을 상기 제1 방향과 수직을 이루는 제2 방향으로 이동시키는 제2 이송부와, 상기 제2 방향으로 연장된 가이드 레일 상에 배치되고, 상기 제2 이송부 상의 상기 크래들에 저장된 상기 가스 실린더를 상기 가스 실린더 검사부로 이송하는 이송 로봇을 포함하고,
    상기 가스 실린더 검사부는,
    상기 가스 실린더 이송부로부터 이송된 상기 가스 실린더가 적재되는 작업부와, 상기 가스 실린더에 부착된 바코드를 인식하여 상기 가스 실린더 내의 가스의 성상을 파악하는 바코드 리더기와, 상기 가스 실린더의 측면을 감싸 상기 가스 실린더를 고정하는 제1 그리퍼와, 상기 작업부 내의 가스 누설을 감지하는 가스 감지기를 포함하는 가스 공급 자동화 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스토리지 큐는,
    상기 스토리지 큐의 측벽에 배치되고, 상기 가스 실린더의 측면을 감싸 상기 가스 실린더를 고정하는 제2 그리퍼와,
    상기 스토리지 큐의 하면에 배치되고, 상기 가스 실린더가 안착되는 제1 안착부와,
    상기 가스 실린더에 부착된 바코드를 인식하는 바코드 리더기와,
    상기 스토리지 큐의 측벽에 배치되고, 상기 바코드 리더기와 결합되어 상기 바코드 리더기를 상기 스토리지 큐의 연장 방향인 제2 방향으로 이동시키는 공압 액츄에이터와,
    상기 공압 액츄에이터를 따라 상기 제2 방향으로 설정 간격을 두고 배치된 복수의 위치 센서를 포함하고,
    상기 바코드 리더기는, 상기 복수의 위치 센서 중 서로 인접하는 위치 센서의 사이에서 상기 가스 실린더에 부착된 바코드를 인식하는 가스 공급 자동화 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 안착부는,
    상기 제2 방향과 수직인 제1 방향으로 연장된 복수의 롤러를 포함하는 롤러부와,
    상기 롤러부의 하면에 배치되고, 상기 롤러부를 상기 제1 방향으로 이동시키는 이동부를 포함하고,
    상기 가스 실린더는 상기 롤러부 상에 안착되고,
    상기 롤러부는 상기 가스 실린더를 상기 제2 방향으로 정렬시키고, 상기 이동부는 상기 가스 실린더를 상기 제1 방향으로 정렬시키는 가스 공급 자동화 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 캐비닛은,
    상기 가스 캐비닛의 측벽에 배치되고, 상기 가스 실린더의 측면을 클램핑하는 클램프 모듈과,
    상기 가스 실린더가 안착되는 제2 안착부와,
    상기 가스 캐비닛의 측벽 상, 상기 가스 실린더의 가스 분사 노즐의 측면에 배치되고, 상기 가스 배관에 연결된 CGA 홀더부와, 상기 가스 실린더의 가스 분사 노즐에 결합된 엔드캡과 결합되어 상기 가스 분사 노즐로부터 상기 엔드캡을 분리하거나 상기 가스 분사 노즐에 상기 엔드캡을 결합시키는 엔드캡 홀더부를 포함하는 체결부와,
    상기 가스 캐비닛의 측벽 상, 상기 가스 실린더의 가스 분사 노즐의 측면에 배치되고, 상기 제2 안착부에 상기 가스 실린더가 없는 경우 상기 CGA 홀더부와 체결되는 CGA 플러그부와,
    상기 가스 캐비닛의 상면에 배치되고 상기 가스 캐비닛의 길이 방향인 제2 방향으로 연장된 제1 가이드 레일과,
    상기 제1 가이드 레일의 하면에 배치되고, 상기 제2 방향과 수직인 제1 방향으로 연장된 제2 가이드 레일과,
    상기 제2 가이드 레일에 결합되고, 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 수직인 제3 방향으로 연장된 제3 가이드 레일과,
    상기 제3 가이드 레일에 결합되고, 제1 액츄에이터를 포함하여 상기 제1 내지 제3 가이드 레일을 따라 상기 제1 내지 제3 방향으로 이동하는 주행부와,
    상기 주행부에 결합되어 상기 제1 내지 제3 방향으로 이동하고, 상기 체결부와 결합하여 상기 CGA 홀더부 및 상기 엔드캡 홀더부 중 적어도 하나를 회전시키는 제2 액츄에이터를 포함하는 공용체결장치를 포함하는 가스 공급 자동화 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 공용체결장치는, 상기 가스 실린더의 일측에 배치된 가스 분사 노즐의 위치를 감지하는 센서를 더 포함하고, 상기 센서로부터 감지된 상기 가스 분사 노즐의 위치를 기초로 하여 상기 가스 실린더가 상기 제2 방향으로 기울어진 정도를 보상하는 가스 공급 자동화 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 클램프 모듈은, 상기 가스 실린더의 측면을 회전시켜, 상기 센서로부터 감지된 상기 가스 분사 노즐의 위치가 상기 체결부와 정렬되어 상기 가스 실린더가 상기 제2 방향으로 기울어진 정도를 보상하는 롤러를 더 포함하고, 상기 체결부는, 상기 체결부의 상면에 형성된 얼라인 마크를 더 포함하고,
    상기 센서는, 상기 얼라인 마크를 감지하고,
    상기 공용체결장치는, 상기 센서로부터 감지된 상기 얼라인 마크를 기초로 하여 상기 체결부와 정렬되도록 이동한 후 상기 체결부와 결합하는 가스 공급 자동화 시스템.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 제2 안착부는, 상기 가스 실린더가 안착될 때 상기 가스 실린더와 마주보는 면에 배치된 QR 코드를 더 포함하고,
    상기 모바일 로봇은,
    상기 가스 실린더의 측면을 감싸 상기 가스 실린더를 고정하고, 양측면에 각각 상기 제2 안착부까지의 거리를 감지하는 제1 위치 감지 센서를 포함하는 제3 그리퍼와,
    상기 가스 실린더가 안착되고 상기 제2 안착부에 배치된 상기 QR 코드를 인식하여 상기 제2 안착부까지의 거리를 감지하는 제2 거리 감지 센서를 포함하는 제3 안착부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 거리 감지 센서로부터 감지된 거리를 기초로 하여 상기 제2 안착부에 상기 가스 실린더를 안착하는 가스 공급 자동화 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제3 안착부는, 상기 제2 안착부에 상기 가스 실린더가 적재 되어있는지 여부를 감지하는 제1 적재 감지 센서를 더 포함하고,
    상기 모바일 로봇은,
    상기 제2 안착부에 상기 가스 실린더가 적재 되어있는지 여부를 감지하는 제2 적재 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 적재 감지 센서로부터 감지된 상기 제2 안착부에 상기 가스 실린더가 적재 되어있는지 여부에 따라 상기 제2 안착부에 상기 가스 실린더를 안착하는 가스 공급 자동화 시스템.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 가스 캐비닛은,
    상기 가스 캐비닛의 측면에 배치되어 내부에 배치된 스프링에 의해 가스켓을 공급하는 가스켓 공급부와,
    상기 가스켓 공급부의 측면에 배치되어 사용된 가스켓이 보관되는 가스켓 박스를 더 포함하고,
    상기 공용체결장치는,
    상기 공용체결장치의 측면에 배치되고 상기 제2 방향으로 연장된 가스켓 이동부와,
    상기 가스켓 이동부에 연결되어 상기 가스켓 공급부로부터 상기 가스켓을 그립하여, 상기 가스 실린더의 가스 분사 노즐 또는 상기 CGA 홀더부에 상기 가스켓을 제공하거나 사용된 가스켓을 제거하는 가스켓 그리퍼를 더 포함하고,
    상기 가스켓 이동부는 상기 주행부에 의해 상기 가스켓 박스에 상기 사용된 가스켓을 제공하는 가스 공급 자동화 시스템.
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