KR102569050B1 - 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치에 관한 것으로서, 상면에 퀵커플러 방식의 주입플러그가 구비된 충진드럼이 직립 상태로 투입되게 프레임 구조로 형성된 본체(10); 상기 본체(10)의 상측에 설치되어 충진부(30)의 X,Y,Z축 방향의 이송력을 제공하는 이송부(20); 상기 이송부(20)에 의해 X,Y,Z축 방향으로 이송되게 설치되고, 화학물질공급부와 연결되어 화학물질이 공급되는 충진소켓(303)을 구비하여 본체(10)의 주입플러그와 충진소켓(303)의 체결과 분리를 자동으로 수행하여 충진드럼에 화학물질을 충진하는 충진부(30); 상기 본체(10)의 일측에 설치된 비전카메라(401)를 구비하여, 본체(10)의 내부로 투입되는 충진드럼의 상면에 형성된 주입플러그와 에어배출플러그의 위치를 비전카메라(401)의 촬영을 통해 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 화학물질의 충진을 위한 이송부(20)와 충진부(30)의 동작을 제어하는 제어부(40)를 포함한다.
본 발명에 따르면, 비전카메라를 이용한 촬영으로 충진드럼의 주입플러그의 위치를 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 X,Y,Z축으로 이동하여 충진소켓의 위치가 자동 조절된 후 충진소켓이 주입플러그에 자동 체결되어 화학물질이 자동 충진되고, 충진 완료 후 충진소켓의 분리도 자동으로 이루어짐으로써 화학물질 충진 작업의 효율성과 안전성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 화학물질의 자동 충진에 따른 완전 무인화가 가능케 되어 인건비 절감 및 화학물질의 취급에 따른 안전성이 크게 향상되는 효과가 있다.

Description

화학물질 충진드럼용 자동 충진장치{Automatic filling device for chemical filling drum}

본 발명은 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비전카메라를 이용한 촬영으로 충진드럼의 주입플러그의 위치를 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 X,Y,Z축으로 이동하여 충진소켓의 위치가 자동 조절된 후 충진소켓이 주입플러그에 자동 체결되어 화학물질이 자동 충진되고, 충진 완료 후 충진소켓의 분리도 자동으로 이루어짐으로써 화학물질 충진 작업의 효율성과 안전성이 향상되게 한 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치에 관한 것이다.

화학물질(chemical substance)은 본래 물질 중에서 화학의 대상이 되는 것을 화학물질이라고 하였으나, 현재와 같이 일반용어로서 쓰이는 경우는 화학산업이 만들어내는 물질 또는 천연으로는 없는 물질, 다시 말해서 인공적으로 제조된 물질이라는 뜻으로 쓰이는 경우가 일반적이다.

산업현장에서는 매우 다양한 화학물질이 사용되고 있는데, 일부 화학물질의 경우 그 취급이 부적합하면 단독 또는 복합으로서 주위에 다양한 영향을 미치게 되며 그 결과 폭발, 화재, 만성 또는 급성중독, 피부 장애, 직업암 등 여러 가지 산업재해가 발생할 수 있다.

따라서 이러한 산업재해 방지의 관점에서 화학물질의 제조, 취급 등에 대해서는 산업안전보건법 등 여러 법규에 따라 엄격하게 규제되고 있다.

화학물질은 고체, 액체, 기체, 플라스마 형태로 존재하며 온도나 압력의 변화에 따라 물질의 상태 사이에서 변화할 수 있으나, 일반적으로 산업현장에서 제조되는 화학물질은 액상인 경우가 대부분이며, 이러한 액상의 화학물질을 보관, 운반, 취급, 폐기하기 위하여 드럼통(Drum can)이 널리 사용되고 있다.

일반적으로 드럼통은 플라스틱이나 금속재로 된 200리터 용량의 사각통 또는 원통 형상으로 제조되는데, 내부에 보관되는 화학물질의 종류에 따라서 사용되는 소재를 달리하게 되며, 화학물질의 종류에 따라 산업안전보건법 등 각종 규제에 따른 기밀성, 내압성, 내식성, 강도 등을 만족하기 위해 특수한 구조로 제조되기도 한다.

이러한 드럼통 내부에 화학물질이 가득 충진되는 경우에 그 무게가 무거워 사람이 드럼통을 직접 운반하기 어렵기 때문에 화학물질이 충진된 드럼통의 운반은 주로 지게차를 사용하게 된다.

그러나, 반도체 제조 공정과 같이 내부 공기를 청정하게 유지해야 하는 크린룸 등 특수한 환경에서 사용하는 드럼통의 경우에 지게차를 이용한 드럼통의 운반이 어렵기 때문에 지게차 없이 작업자가 드럼통을 쉽게 운반, 이송할 수 있도록 다수의 캐스터가 구비된 이송판이 드럼통의 저면에 일체로 형성된 것을 사용하기도 한다.

한편, 내부에 저장되는 화학물질의 종류에 따라 기밀성, 내압성 등이 더욱 우수한 특수하게 제작되는 드럼통의 경우에 제조원가가 비싸기 때문에 반복적인 재사용이 가능하도록 충진드럼으로 제조하게 되며, 이러한 충진드럼(A)은 도 1에서 도시한 바와 같이 내부에 화학물질을 주입하기 위한 퀵커플러 방식의 주입플러그(B)가 상면 일측에 편심되게 형성되고, 주입플러그(B)를 이용해 충진드럼 내부에 화학물질을 주입하는 과정에서 내부 공기를 배출시켜 화학물질의 주입이 원활하게 하는 에어배출플러그(C)가 충진드럼의 상면 중앙에 형성된다.

이러한 종래의 충진드럼에 설치되는 퀵커플러 방식의 주입플러그(B)는 내부에 자동개폐밸브가 내장되어 충진장치의 충진소켓(D)과 체결되었을 때만 자동개폐밸브가 개방되어 화학물질의 충진이 가능케 되고, 충진부와 분리되면 자동으로 폐쇄됨으로써 화학물질의 누출을 방지할 수 있도록 구성된다.

그런데 퀵커플러 방식의 주입플러그(B)에 충진소켓(D)을 체결하기 위해서는 먼저 주입플러그(B)와 충진소켓(D)을 서로 마주보도록 대응시킨 상태에서 충진소켓(D)에 구비된 슬리브(D1)를 후퇴시킨 후 충진소켓(D)의 내부에 구비된 볼베어링이 주입플러그(B)의 홈부에 걸릴 때까지 주입플러그(B)가 충진소켓(D)의 내부로 투입되게 하면, 충진소켓(D) 내부의 볼베어링에 작용하는 탄성력에 의해 주입플러그(B)와 충진소켓(D)의 체결이 이루어짐과 동시에 주입플러그(B)에 형성된 유입구와, 충진소켓(D)에 형성된 배출구가 상호 연결되어 주입통로가 이어지면서 충진소켓(D)을 통해 공급되는 화학물질이 주입플러그(C)를 통해 충진드럼의 내부로 공급된다.

그런데, 전술한 주입플러그(B)와 충진소켓(D)의 체결 및 분리는 충진소켓에 구비된 볼베어링에 탄성력을 제공하는 슬리브(D1)의 슬라이딩 작동이 먼저 이루어져야 하기 때문에 종래에는 작업자가 충진소켓을 주입플러그에 수작업으로 체결 및 분리하는 방식으로 충진드럼에 화학물질을 충진하였다.

그러나 이와 같은 작업자에 의한 수동식 충진 방식은 인건비 지출 부담이 증가할 뿐만 아니라, 작업자가 충진소켓을 충진드럼의 주입플러그에 연결하고 분리하는 작업을 반복적으로 수행해야 함으로써 작업 능률이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 주입플러그(B)와 충진소켓(D)의 체결 및 분리 중 작업자의 실수나 설비의 오작동으로 인하여 화학물질이 외부로 누출 또는 비산되면서 작업자가 화학물질에 노출되어 심각한 산업재해가 발생할 가능성이 큰 단점도 있다.

등록특허 제10-0764241호

상술한 바와 같은 종래의 단점을 해결하기 위하여 본 발명은 비전카메라를 이용한 촬영으로 충진드럼의 주입플러그의 위치를 인식하고 그 인식된 위치에 맞게 X,Y,Z축으로 이동하여 충진소켓의 위치가 자동 조절된 후 충진소켓이 주입플러그에 자동 체결되어 화학물질이 자동 충진되고, 충진 완료 후 충진소켓의 분리도 자동으로 이루어지게 한 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

또한, 화학물질의 충진 후 충진소켓에서 발생할 수 있는 누액을 별도 수집하여 안전하게 처리할 수 있게 한 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치를 제공하는 것으로 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 목적의 달성을 위하여 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는,

상면에 퀵커플러 방식의 주입플러그가 구비된 충진드럼이 직립 상태로 투입되게 프레임 구조로 형성된 본체(10);

상기 본체(10)의 상측에 설치되어 충진부(30)의 X,Y,Z축 방향의 이송력을 제공하는 이송부(20);

상기 이송부(20)에 의해 X,Y,Z축 방향으로 이송되게 설치되고, 화학물질공급부와 연결되어 화학물질이 공급되는 충진소켓(303)을 구비하여 본체(10)의 주입플러그와 충진소켓(303)의 체결과 분리를 자동으로 수행하여 충진드럼에 화학물질을 충진하는 충진부(30);

상기 본체(10)의 일측에 설치된 비전카메라(401)를 구비하여, 본체(10)의 내부로 투입되는 충진드럼의 상면에 형성된 주입플러그와 에어배출플러그의 위치를 비전카메라(401)의 촬영을 통해 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 화학물질의 충진을 위한 이송부(20)와 충진부(30)의 동작을 제어하는 제어부(40); 를 포함한다.

일 실시 예에서, 상기 본체(10)는,

프레임의 하부 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입된 충진드럼을 일정 위치에 정지시키는 스토퍼수단(101);

상기 스토퍼수단(101)의 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입되는 충진드럼의 정지 위치를 감지하여 위치정보를 제어부(40)에 제공하는 투입감지수단(102);

프레임의 하부 타측에 설치되어 충진드럼의 무게를 실시간으로 측정하고 그 무게정보를 제어부(40)에 제공하는 무게측정수단(103); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 이송부(20)는,

상기 충진부(30)를 X축 방향으로 이송시키는 X축이송모듈;

상기 충진부(30)를 Y축 방향으로 이송시키는 Y축이송모듈;

상기 충진부(30)를 Z축 방향으로 승강시키는 Z축승강모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 X축이송모듈은,

상기 본체(10)의 상측에 좌우 방향으로 설치된 X축레일(201a);

상기 X축레일(201a)을 따라 이송 가능케 설치된 X축이송체(201b);

상기 X축레일(201a)을 따라 X축이송체(201b)를 이송시키도록 X축레일(201a)과 평행하게 설치되는 X축볼스크류세트(201c);

상기 X축볼스크류세트(201c)의 일측에 설치되어 X축볼스크류세트(201c)의 나사축을 회전시키는 X축이송모터(201d); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 Y축이송모듈은,

상기 X축이송모듈의 X축이송체(201b)에 전후 방향으로 설치된 Y축레일(202a);

상기 Y축레일(202a)을 따라 이송 가능케 설치된 Y축이송체(202b);

상기 Y축레일(202a)을 따라 Y축이송체(202b)를 이송시키도록 Y축레일(202a)과 평행하게 설치되는 Y축볼스크류세트(202c);

상기 Y축볼스크류세트(202c)의 일측에 설치되어 Y축볼스크류세트(202c)의 나사축을 회전시키는 Y축이송모터(202d); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 Z축승강모듈은,

상기 Y축이송모듈의 Y축이송체(202b) 하부에 설치된 Z축승강실린더(203a);

상기 Z축승강실린더(203a)의 피스톤로드 하단부에 설치되어 수직으로 승강하는 Z축승강체(203b);

상기 Z축승강체(203b)의 일측에 수직으로 설치되어 Y축이송모듈의 Y축이송체(202b) 일측에 설치된 가이드부시를 따라 승강하는 Z축가이드봉(203c); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 충진부(30)는,

상기 이송부(20)의 Z축승강모듈 하단부에 설치된 회전모터(301);

상기 회전모터(301)에 의해 회전 가능케 설치된 회전체(302);

상기 회전체(302)의 일측에 설치되고 화학물질공급부와 연결되는 충진소켓(303);

상기 회전체(302)의 타측에 설치되어 에어배출부와 연결되는 에어배출소켓(304);

상기 회전체(302)의 일측면에 설치되어 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)를 승강시키는 제1체결모듈(305);

상기 회전체(302)의 타측면에 설치되어 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)를 승강시키는 제2체결모듈(306); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 제1체결모듈(305)은,

상기 회전체(302)의 일측에 수직으로 설치된 제1액추에이터(305a);

상기 제1액추에이터(305a)에 의해 승강 가능케 설치되고, 하단부가 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)에 결합되어 제1슬리브(303a)를 승강시키는 제1핑거블록(305b); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 제2체결모듈(306)은,

상기 회전체(302)의 타측에 수직으로 설치된 제2액추에이터(306a);

상기 제2액추에이터(306a)에 의해 승강 가능케 설치되고, 하단부가 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)에 결합되어 제2슬리브(304a)를 승강시키는 제2핑거블록(306b); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 제어부(40)는,

상기 충진부(30)의 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입되는 충진드럼의 상면을 촬영하고 충진드럼 상면에 위치한 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그의 위치정보를 생성하는 비전카메라(401);

상기 본체(10)에서 제공되는 충진드럼의 위치정보와 무게정보와, 비전카메라(401)에서 제공되는 위치정보를 판독하고, 그 인식된 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그 위치에 맞게 충진부(30)를 이송하기 위한 이송부(20)의 제어와, 이송부(20)의 이송 후 약품 충진과 에어를 배출하는 충진부(30)의 제어를 위한 데이터 처리를 수행하는 프로세서유닛(402); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 제어부(40)는,

충진부(30)의 일측에 설치되어 충진소켓(303)의 화학물질의 누액을 감지하는 누액감지수단(403);

화학물질공급부와 이송부(20)와 충진부(30)를 원격으로 통합 제어하는 원격관제부(50)와 프로세서유닛(402) 간 데이터 교환이 가능하도록 통신을 수행하는 통신수단(404); 을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는,

상기 충진부(30)의 충진소켓(303)에서 흐르는 화학물질 누액을 받아서 수집하는 누액수집부; 를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 누액수집부는,

소정 크기의 받침판(601)으로 되어 본체(10) 일측에 설치되고, 화학물질의 충진이 완료된 충진소켓(303)이 충진드럼에서 분리된 후 대기 상태일 때 받침판(601)의 상부에 위치하게 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 누액수집부는,

상기 본체(10) 일측에 설치되는 거치대(602);

상기 거치대(602)에 탈부착 가능케 설치되며, 상면에는 충진소켓(303)이 투입되는 투입부가 형성된 수집통(603);

상기 수집통(603)의 일측에 연결되어 투입부에 충진소켓(303)이 투입되면 수집통(603) 내에 진공을 발생시켜 충진소켓(303)의 누액이 수집통(603) 내에 수집되게 하는 진공발생부(604); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는, 비전카메라를 이용한 촬영으로 충진드럼의 주입플러그의 위치를 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 X,Y,Z축으로 이동하여 충진소켓의 위치가 자동 조절된 후 충진소켓이 주입플러그에 자동 체결되어 화학물질이 자동 충진됨으로써 화학물질 충진 작업의 효율성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 화학물질의 자동 충진에 따른 완전 무인화가 가능케 되어 인건비 절감 및 화학물질의 취급에 따른 안전성이 크게 향상되는 효과가 있다.

또한, 화학물질공급부와 연결된 충진소켓에서 화학물질의 누액이 발생하는 것을 실시간으로 감지함으로써 화학물질의 누액에 대한 신속한 대처가 가능케 되어 화학물질의 누액으로 인한 각종 사고나 산업재해 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 화학물질의 충진 후 충진소켓에서 발생할 수 있는 누액을 별도 수집 처리함으로써 화학물질 누액으로 인한 산업재해 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 화학물질의 반복적인 충진이 가능한 충진드럼을 나타낸 예시도.
도 2는 퀵커플러 방식의 주입플러그와 충진소켓의 구조를 나타낸 단면 예시도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정면 예시도.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 측면 예시도.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 요부 확대 정면 예시도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 요부 확대 측면 예시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 주요부 구성과 제어부와의 관계를 나타낸 블록도.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제어부를 나타낸 블록도.
도 9, 도 10은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 누액수집부를 나타낸 예시도.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

본 발명에 관한 설명은 구조적이나 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에 관한 설명에서 사용되는 모든 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

또한, "제1", "제2" 등의 용어는 서로 다른 구성 요소임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 이들 용어에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.

도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 정면 예시도이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 측면 예시도이며, 도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 요부 확대 정면 예시도이고, 도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 요부 확대 측면 예시도이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 주요부 구성과 제어부와의 관계를 나타낸 블록도이다.

도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한다.

제1 실시 예에 따른 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는 본체(10), 이송부(20), 충진부(30), 제어부(40)를 포함한다.

상기 본체(10)는 상면에 퀵커플러 방식의 주입플러그가 구비된 충진드럼이 직립 상태로 투입되게 프레임 구조로 형성되며, 스토퍼수단(101), 투입감지수단(102), 무게측정수단(103)을 포함한다.

충진드럼의 본체(10) 내 투입을 위하여 본체(10)는 충진드럼을 이송하는 컨베이어의 상부에 설치되는 것이 바람직할 것이나 이에 한정하는 것은 아니며, 충진드럼을 이송하는 컨베이어를 본체(10)와 일체로 구성할 수 있음을 미리 밝혀둔다.

상기 스토퍼수단(101)은 본체(10)의 프레임 하부 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입된 충진드럼을 일정한 위치에 정지시키며, 액추에이터를 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 스토퍼수단(101)은 피스톤로드가 상하로 스트로크 되도록 본체(10)의 프레임 하부 일측에 수직으로 설치된다.

따라서 스토퍼수단(101)은 충진드럼을 이송하는 컨베이어의 작동과 연동하여 본체(10) 내부로 충진드럼이 투입되면, 피스톤로드가 실린더에서 상방으로 배출됨으로써 컨베이어에 의해 이송되던 충진드럼이 상방으로 배출된 피스톤로드에 의해 걸리면서 이송이 제한된다.

또한, 충진드럼에 화학물질의 충진이 완료되면, 피스톤로드가 하강하여 실린더 내로 인입됨으로써 충진드럼의 이송 제한이 해소됨에 따라 본체(10)의 외부로 충진드럼의 배출이 가능케 된다.

상기 투입감지수단(102)은 스토퍼수단(101)의 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입되는 충진드럼의 정지 위치를 감지하여 위치정보를 제어부(40)에 제공한다.

투입감지수단(102)은 본체(10) 내부로 투입된 충진드럼이 스토퍼수단(101)에 의해 정지된 위치를 감지하도록 충진드럼과 직접 접촉하는 방식의 스위치류나, 비접촉 방식으로 감지할 수 있는 센서류 중 어느 하나 이상을 선택적으로 사용할 수 있다.

상기 무게측정수단(103)은 본체(10)의 프레임 하부 타측에 설치되어 충진드럼의 무게를 실시간으로 측정하고 그 무게정보를 제어부(40)에 제공한다.

따라서 충진드럼 내 화학물질의 충진에 따른 충진드럼의 무게 변화를 실시간으로 측정하여 제어부(40)로 제공함으로써 그 측정값과 제어부(40)에 사전 저장된 기준값의 비교를 통해 충진드럼 내 화학물질의 충진량을 실시간으로 판독할 수 있게 된다.

이를 위해 제어부(40)에는 빈 충진드럼의 무게에 대한 데이터, 화학물질의 충진량 별 충진드럼의 변화된 무게에 대한 데이터가 사전 저장된 것이 바람직하며, 이를 통한 충진드럼 내 화학물질의 충진량 판독을 통해 충진부(30)의 동작을 제어함으로써 충진드럼에 정확한 양의 화학물질을 충진할 수 있게 된다.

상기 이송부(20)는 본체(10)의 상측에 설치되어 충진부(30)의 X,Y,Z축 방향의 이송력을 제공하며 X축이송모듈(201), Y축이송모듈(202), Z축승강모듈(203)을 포함한다.

상기 X축이송모듈은 충진부(30)를 X축 방향으로 이송시킬 수 있도록 X축레일(201a), X축이송체(201b), X축볼스크류세트(201c), X축이송모터(201d)를 포함한다.

상기 X축레일(201a)은 본체(10)의 상측에 좌우 방향으로 설치된다.

상기 X축이송체(201b)는 X축레일(201a)을 따라 이송 가능케 설치된다.

상기 X축볼스크류세트(201c)는 X축레일(201a)을 따라 X축이송체(201b)를 이송시키도록 X축레일(201a)과 평행하게 설치된다.

상기 X축이송모터(201d)는 X축볼스크류세트(201c)의 일측에 설치되어 X축볼스크류세트(201c)의 나사축을 정방향 또는 역방향으로 회전시킴으로써 X축볼스크류세트(201c)에 의해 X축이송체(201b)가 X축레일(201a)을 따라 슬라이딩된다.

상기 Y축이송모듈은 충진부(30)를 Y축 방향으로 이송시킬 수 있도록 Y축레일(202a), Y축이송체(202b), Y축볼스크류세트(202c), Y축이송모터(202d)를 포함한다.

상기 Y축레일(202a)은 X축이송모듈의 X축이송체(201b)에 전후 방향으로 설치된다.

상기 Y축이송체(202b)는 Y축레일(202a)을 따라 이송 가능케 설치된다.

상기 Y축볼스크류세트(202c)는 Y축레일(202a)을 따라 Y축이송체(202b)를 이송시키도록 Y축레일(202a)과 평행하게 설치된다.

상기 Y축이송모터(202d)는 Y축볼스크류세트(202c)의 일측에 설치되어 Y축볼스크류세트(202c)의 나사축을 정방향 또는 역방향으로 회전시킴으로써 Y축볼스크류세트(202c)에 의해 Y축이송체(202b)가 Y축레일(202a)을 따라 슬라이딩된다.

상기 Z축승강모듈은, 충진부(30)를 Z축 방향으로 승강시킬 수 있도록 Z축승강실린더(203a), Z축승강체(203b), Z축가이드봉(203c)을 포함한다.

상기 Z축승강실린더(203a)는 Y축이송모듈의 Y축이송체(202b) 하부에 수직으로 설치된다.

상기 Z축승강체(203b)는 Z축승강실린더(203a)의 피스톤로드 하단부에 설치되어 Z축승강실린더(203a)의 스트로크에 의해 수직으로 승강한다.

상기 Z축가이드봉(203c)은, Z축승강체(203b)의 일측에 수직으로 설치되어 Y축이송모듈의 Y축이송체(202b) 일측에 설치된 가이드부시를 따라 수직으로 승강함으로써 Z축승강실린더(203a)에 의한 Z축승강체(203b)의 수직 승강 시 Z축승강체(203b)의 정밀한 승강이 가능케 된다.

상기 충진부(30)는 이송부(20)에 의해 X,Y,Z축 방향으로 이송되게 설치되고, 화학물질공급부와 연결되어 화학물질이 공급되는 충진소켓(303)을 구비하여 본체(10)의 주입플러그와 충진소켓(303)의 체결과 분리를 자동으로 수행하여 충진드럼에 화학물질을 충진하며, 회전모터(301), 회전체(302), 충진소켓(303), 에어배출소켓(304), 제1체결모듈(305), 제2체결모듈(306)을 포함한다.

상기 회전모터(301)는 이송부(20)의 Z축승강모듈 하단부에 수직으로 설치된다.

상기 회전체(302)는 회전모터(301)에 의해 회전 가능케 회전모터(301)의 구동축에 결합된다.

상기 충진소켓(303)은 회전체(302)의 일측에 수직으로 설치되되 소정 높이 승강 가능케 코일스프링으로 탄설되며 화학물질공급부와 연결된다.

상기 화학물질공급부는 다량의 화학물질을 저장하고, 필요에 따라 일정량의 화학물질을 충진소켓(303)으로 공급하도록 충진소켓(303)과 호스로 연결된다.

또한, 화학물질공급부에는 화학물질의 공급 제어를 위한 밸브 등의 공급제어수단과 충진소켓(303)으로 공급되는 화학물질의 공급량을 측정하는 유량측정부를 구비할 수 있다.

따라서, 유량측정부에서 측정되는 화학물질의 공급량 측정값을 제어부(40)에 제공함으로써 제어부(40)는 내부에 사전 저장된 충진드럼에 대한 화학물질의 충진량 기준값과 유량측정부에서 제공되는 공급량 측정값을 비교하여 기준값과 측정값이 일치하면, 화학물질공급부의 공급제어수단의 동작을 제어함으로써 충진드럼에 정확한 양의 화학물질을 충진할 수 있게 된다.

상기 에어배출소켓(304)은 회전체(302)의 타측에 수직으로 설치되되 소정 높이 승강 가능케 코일스프링으로 탄설되며 에어배출부를 통해 충진드럼에서 배출되는 공기를 배출할 수 있도록 에어배출부와 호스로 연결된다.

상기 제1체결모듈(305)은 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)를 승강시키도록 제1액추에이터(305a), 제1핑거블록(305b)을 포함한다.

상기 제1액추에이터(305a)는 회전체(302)의 일측면에 수직으로 설치된다.

상기 제1핑거블록(305b)은 제1액추에이터(305a)에 의해 승강 가능케 상단부가 제1액추에이터(305a)의 피스톤로드에 결합되고, 하단부는 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)에 결합됨으로써 제1액추에이터(305a)의 스트로크에 따라 제1슬리브(303a)를 승강시킨다.

따라서 충진드럼의 상면에 형성된 퀵커플러 방식의 주입플러그와 화학물질공급부로부터 화학물질이 공급되는 충진소켓(303)의 체결 및 분리 시 선행되어야 하는 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)의 슬라이딩(승강)이 제1체결모듈(305)에 의해 자동으로 이루어질 수 있게 된다.

상기 제2체결모듈(306)은 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)를 승강시키도록 제2액추에이터(306a), 제2핑거블록(306b)을 포함한다.

상기 제2액추에이터(306a)는 회전체(302)의 타측면에 수직으로 설치된다.

상기 제2핑거블록(306b)은 제2액추에이터(306a)에 의해 승강 가능케 상단부가 제2액추에이터(306a)의 피스톤로드에 결합되고, 하단부는 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)에 결합됨으로써 제2액추에이터(306a)의 스트로크에 따라 제2슬리브(304a)를 승강시킨다.

따라서 충진드럼의 상면에 형성된 퀵커플러 방식의 에어배출플러그와 에어배출소켓(304)의 체결 및 분리 시 선행되어야 하는 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)의 슬라이딩(승강)이 제2체결모듈(306)에 의해 자동으로 이루어질 수 있게 된다.

상기 제어부(40)는 본체(10)의 내부로 투입되는 충진드럼의 상면에 형성된 주입플러그와 에어배출플러그의 위치를 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 화학물질의 충진을 위한 이송부(20)와 충진부(30)의 동작을 제어하며, 비전카메라(401), 프로세서유닛(402)을 포함한다.

상기 비전카메라(401)는 충진부(30)의 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입되는 충진드럼의 상면을 촬영하고 충진드럼 상면에 위치한 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그의 위치정보를 생성한다.

상기 프로세서유닛(402)은, 본체(10)에서 제공되는 충진드럼의 위치정보와 무게정보와, 비전카메라(401)에서 제공되는 위치정보를 판독하고, 그 인식된 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그 위치에 맞게 충진부(30)를 이송하기 위한 이송부(20)의 제어와, 이송부(20)의 이송 후 약품 충진과 에어를 배출하는 충진부(30)의 제어를 위한 데이터 처리를 수행한다.

즉, 프로세서유닛(402)은 본체(10)의 투입감지수단(102)에서 제공되는 충진드럼의 위치정보와, 무게측정수단(103)에서 제공되는 충진드럼의 무게정보 및 비전카메라(401)에서 제공되는 충진드럼 상면에 위치한 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그의 위치정보를 분석, 처리하여 충진드럼이 본체(10) 내부의 일정 위치에 투입된 상태와 충진드럼의 무게와, 충진드럼 상면의 주입플러그와 에어배출플러그의 위치를 판독하고, 그 판독결과에 따른 이송부(20)의 충진부(30)의 제어를 위한 제어정보의 생성을 위한 데이터 처리를 수행한다.

따라서, 제어부(40)가 이송부(20)와 충진부(30)에 대한 제어신호를 생성하면 충진드럼의 주입플러그와 충진부(30)의 충진소켓(303)이 수직으로 정렬되도록 이송부(20)에 의해 충진부(30)가 X,Y축 방향으로 이송됨과 동시에 회전모터(301)에 의한 회전체(302)의 회전이 이루어지게 된다.

그리하여 충진드럼의 주입플러그와 충진부(30)의 충진소켓(303)이 수직으로 정렬이 완료되면, 이송부(20)에 의해 충진부(30)가 Z축 방향으로 하강함에 따라 충진부(30)의 충진소켓(303) 내부로 충진드럼의 주입플러그가 삽입됨과 동시에 충진부(30)의 에어배출소켓(304) 내부로 충진드럼의 에어배출플러그가 삽입된다.

이때, 주입플러그와 충진소켓(303)의 체결을 위한 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)의 승강은 제1체결모듈(305)에 의해 이루어지고, 에어배출플러그와 에어배출소켓(304)의 체결을 위한 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)의 승강은 제2체결모듈(306)에 의해 이루어짐으로써 충진드럼에 화학물질을 충진하기 위한 주입플러그와 충진소켓(303)의 자동 체결 및 에어배출플러그와 에어배출소켓(304)의 자동 체결이 이루어짐에 따라 화학물질공급부와 연결된 충진소켓(303)을 통해 화학물질이 공급되어 충진드럼 내부에 충진된다.

충진드럼에 화학물질이 충진됨에 따른 충진드럼의 무게 변화에 따른 무게정보는 무게측정수단(103)에 의해 제어부(40)에 실시간으로 제공됨으로써 무게정보의 판독을 통해 충진드럼 내에 정확한 양의 화학물질을 충진할 수 있게 된다.

충진드럼 내 화학물질의 충진이 완료되면, 제1체결모듈(305)에 의한 제1슬리브(303a)의 승강, 제2체결모듈(306)에 의한 제2슬리브(304a)의 승강 및 이송부(20)에 의한 충진부(30)의 Z축 방향으로 상승에 의해 주입플러그와 충진소켓(303)의 분리 및 에어배출플러그와 에어배출소켓(304)의 분리가 이루어지고 스토퍼수단(101)의 피스톤로드가 하강함으로써 충진드럼은 본체(10)에서 배출 가능케 된다.

이상과 같은 제1 실시 예에 따른 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는 비전카메라를 이용한 촬영으로 충진드럼의 주입플러그의 위치를 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 X,Y,Z축으로 이동하여 충진소켓의 위치가 자동 조절된 후 충진소켓이 주입플러그에 자동 체결되어 화학물질이 자동 충진됨으로써 화학물질 충진 작업의 효율성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 화학물질의 자동 충진에 따른 완전 무인화가 가능케 되어 인건비 절감 및 화학물질의 취급에 따른 안전성이 크게 향상되는 효과가 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제어부를 나타낸 블록도이다.

도 8을 참조하여 설명하되, 전술한 실시 예와 중복되는 구성 및 동일부호를 갖는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제2실시 예에 따른 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치의 제어부(40)는 누액감지수단(403), 통신수단(404)을 더 포함할 수 있다.

상기 누액감지수단(403)은 충진부(30)의 일측에 설치되어 충진소켓(303)의 화학물질의 누액을 감지하여 누액정보를 프로세서유닛(402)에 제공한다.

누액감지수단(403)은 다양한 소재의 대상물질 표면의 이물질을 감지할 수 있는 초음파 센서를 사용하는 것이 바람직할 것이나 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.

상기 통신수단(404)은 화학물질공급부와 이송부(20)와 충진부(30)를 원격으로 통합 제어하는 원격관제부(50)와 프로세서유닛(402) 간 데이터 교환이 가능하도록 유선 또는 무선의 네트워크를 통해 통신을 수행한다.

또한, 원격관제부(50)는 모니터 등과 같은 디스플레이수단과 정보 입력을 위한 입력수단 및 제어수단을 더 구비할 수 있으며, 이를 통해 화학물질공급부와 이송부(20) 및 충진부(30)의 동작을 원격으로 제어하여 충진드럼에 화학물질을 충진하는 작업을 원격으로 수동 진행할 수 있다.

또한 알림부를 더 구비함으로써 누액감지수단(403)을 통해 감지된 누액정보가 제어부(40)를 통해 전달되면 알림부를 통해 화학물질의 누액을 알림으로써 원격관제부(50)를 관리하는 관리자가 화학물질의 누액을 안전하게 처리하기 위한 절차를 보다 신속하게 수행할 수 있게 된다.

이상과 같은 제2 실시 예에 따른 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는 화학물질공급부와 연결된 충진소켓(303)에서 화학물질의 누액이 발생하는 것을 실시간으로 감지함으로써 화학물질의 누액에 대한 신속한 대처가 가능케 되어 화학물질의 누액으로 인한 각종 사고나 산업재해 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 9, 도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 누액수집부를 나타낸 예시도이다.

도 9 내지 도 10을 참조하여 설명하되, 전술한 실시 예와 중복되는 구성 및 동일부호를 갖는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

제3 실시 예에 따른 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는 충진부(30)의 충진소켓(303)에서 흐르는 화학물질 누액을 받아서 수집하는 누액수집부를 더 구비할 수 있다.

일 실시 예에서, 상기 누액수집부는 소정 크기의 받침판(601)으로 되어 본체(10) 일측에 설치되며, 화학물질의 충진이 완료된 충진소켓(303)이 충진드럼의 주입플러그에서 분리된 후 대기 상태일 때는 받침판(601)의 상부에 위치하게 하는 것이 바람직하다.

따라서 화학물질의 충진 완료 후 충진소켓(303)에서 누액이 발생하더라도, 그 발생된 누액은 받침판(601)에 수집됨으로써 누액의 신속하고 안전한 처리가 가능케 되어 화학물질의 누액으로 인한 각종 사고나 산업재해 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또 다른 실시 예에 따른 누액수집부는, 거치대(602), 수집통(603), 진공발생부(604)를 포함할 수 있다.

상기 거치대(602)는 본체(10) 일측에 설치된다.

상기 수집통(603)은 거치대(602)에 탈부착 가능케 설치되며, 상면에는 충진소켓(303)이 투입되는 투입부가 형성된다.

상기 진공발생부(604)는 수집통(603)의 일측에 연결되어 투입부에 충진소켓(303)이 투입되면 수집통(603) 내에 진공을 발생시켜 충진소켓(303)의 누액이 수집통(603) 내에 수집되게 한다.

따라서, 화학물질의 충진이 완료된 충진소켓(303)이 충진드럼에서 분리된 후 충진소켓(303)이 수집통(603)의 투입부 내에 투입되면, 진공발생부(604)에 의해 수집통(603) 내에 진공이 생성되면서 충진소켓(303)에서 누액이 발생할 경우 그 누액이 수집통(603) 내의 진공에 의해 수집통(603) 내에 수집됨으로써 누액의 신속하고 안전한 처리가 가능케 되어 화학물질의 누액으로 인한 각종 사고나 산업재해 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같은 제3 실시 예에 따른 본 발명의 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치는 화학물질의 충진 후 충진소켓(303)에서 발생할 수 있는 누액을 별도 수집 처리함으로써 화학물질 누액으로 인한 산업재해 발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예에 대하여 설명되었으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래의 청구범위의 균등범위 내에서 이루어지는 여러 다양한 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

10: 본체 101: 스토퍼수단
102: 투입감지수단 103: 무게측정수단
20: 이송부 201a: X축레일
201b: X축이송체 201c: X축볼스크류세트
201d: X축이송모터 202a: Y축레일
202b: Y축이송체 202c: Y축볼스크류세트
202d: Y축이송모터 203a: Z축승강실린더
203b: Z축승강체 203c: Z축가이드봉
30: 충진부 301: 회전모터
302: 회전체 303: 충진소켓
304: 에어배출소켓 305: 제1체결모듈
305a: 제1액추에이터 305b: 제1핑거블록
306: 제2체결모듈 306a: 제2액추에이터
306b: 제2핑거블록 40: 제어부
401: 비전카메라 402: 프로세서유닛
403: 누액감지수단 404: 통신수단
50: 원격관제부 601: 받침판
602: 거치대 603: 수집통
604: 진공발생부

Claims (5)

1. 상면에 퀵커플러 방식의 주입플러그가 구비된 충진드럼이 직립 상태로 투입되게 프레임 구조로 형성된 본체(10);
   상기 본체(10)의 상측에 설치되어 충진부(30)의 X,Y,Z축 방향의 이송력을 제공하는 이송부(20);
   상기 이송부(20)에 의해 X,Y,Z축 방향으로 이송되게 설치되고, 화학물질공급부와 연결되어 화학물질이 공급되는 충진소켓(303)을 구비하여 본체(10)의 주입플러그와 충진소켓(303)의 체결과 분리를 자동으로 수행하여 충진드럼에 화학물질을 충진하는 충진부(30);
   상기 본체(10)의 일측에 설치된 비전카메라(401)를 구비하여, 본체(10)의 내부로 투입되는 충진드럼의 상면에 형성된 주입플러그와 에어배출플러그의 위치를 비전카메라(401)의 촬영을 통해 인식하고, 그 인식된 위치에 맞게 화학물질의 충진을 위한 이송부(20)와 충진부(30)의 동작을 제어하는 제어부(40); 를 포함하고,
   상기 충진부(30)는,
   상기 이송부(20)의 Z축승강모듈 하단부에 설치된 회전모터(301);
   상기 회전모터(301)에 의해 회전 가능케 설치된 회전체(302);
   상기 회전체(302)의 일측에 설치되고 화학물질공급부와 연결되는 충진소켓(303);
   상기 회전체(302)의 타측에 설치되어 에어배출부와 연결되는 에어배출소켓(304);
   상기 회전체(302)의 일측면에 설치되어 충진소켓(303)의 제1슬리브(303a)를 승강시키는 제1체결모듈(305);
   상기 회전체(302)의 타측면에 설치되어 에어배출소켓(304)의 제2슬리브(304a)를 승강시키는 제2체결모듈(306); 을 포함하여 충진소켓이 주입플러그에 자동 체결되어 화학물질이 자동 충진되고, 충진 완료 후 충진소켓의 분리도 자동으로 이루어지게 하는 것을 특징으로 하는 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체(10)는,
   프레임의 하부 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입된 충진드럼을 일정 위치에 정지시키는 스토퍼수단(101);
   상기 스토퍼수단(101)의 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입되는 충진드럼의 정지 위치를 감지하여 위치정보를 제어부(40)에 제공하는 투입감지수단(102);
   프레임의 하부 타측에 설치되어 충진드럼의 무게를 실시간으로 측정하고 그 무게정보를 제어부(40)에 제공하는 무게측정수단(103); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 이송부(20)는,
   상기 충진부(30)를 X축 방향으로 이송시키는 X축이송모듈;
   상기 충진부(30)를 Y축 방향으로 이송시키는 Y축이송모듈;
   상기 충진부(30)를 Z축 방향으로 승강시키는 Z축승강모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치.
   
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어부(40)는,
   상기 충진부(30)의 일측에 설치되어 본체(10) 내부로 투입되는 충진드럼의 상면을 촬영하고 충진드럼 상면에 위치한 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그의 위치정보를 생성하는 비전카메라(401);
   상기 본체(10)에서 제공되는 충진드럼의 위치정보와 무게정보와, 비전카메라(401)에서 제공되는 위치정보를 판독하고, 그 인식된 퀵커플러 방식의 주입플러그와 에어배출플러그 위치에 맞게 충진부(30)를 이송하기 위한 이송부(20)의 제어와, 이송부(20)의 이송 후 약품 충진과 에어를 배출하는 충진부(30)의 제어를 위한 데이터 처리를 수행하는 프로세서유닛(402); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학물질 충진드럼용 자동 충진장치.