KR102626378B1 - 드럼 용기용 자동 커플링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드럼 용기 내부의 케미컬을 필요로 하는 곳으로 공급하거나 드럼 용기 내에 케미컬을 주입하기 위해, 드럼 용기의 입구에 커플러를 착탈가능하게 결합하는 커플링 시스템에 관한 것으로서, 일단이 시스템의 일 개소에 고정되고, 타단에는 커플러를 파지가능한 그립퍼가 장착되며, 일단과 타단 사이가 서로 다른 복수의 회전축을 중심으로 회동가능한 복수의 아암으로 연결된 다축 로봇을 구비하여, 그립퍼로 커플러를 파지하여 드럼 용기의 입구에 착탈한다. 본 발명에 따르면, 전체 시스템을 자동화하고, 소형화하며 간소화할 수 있다.

Description

드럼 용기용 자동 커플링 시스템{Automatic Coupling System for Drum Container}

본 발명은 반도체 공장이나 화학 공장 등 케미컬의 사용처 또는 공급처에서 케미컬을 이송하는 설비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 드럼 용기에 담아 공급되는 케미컬을 사용처로 공급하거나 또는 공급처로부터 드럼 용기에 케미컬을 주입하기 위해, 드럼 용기와 케미컬의 사용처 또는 공급처를 유체 연결하는 커플링 시스템에 관한 것이다.

반도체 공장이나 화학 공장 등에서는 다양한 종류의 케미컬을 대량으로 사용하거나 공급하고 있다. 여기서, 케미컬이라 함은, 순수나 산성, 알칼리성 또는 중성의 각종 용액과 같은 액체, 나아가 액체에 분말등이 혼합된 슬러리(slurry)와 같이 에멀젼 상태나 페이스트 상태의 것을 포함한다.

이러한 케미컬들은 통상적으로 탱크나 드럼 등의 용기에 담아 탱크로리나 트럭 등으로 운송된다. 따라서, 이러한 용기에 케미컬을 주입하거나 용기에 담긴 케미컬을 사용처로 공급하기 위해서는 용기의 입구에 커플러라는 연결 부품을 결합하고 커플러를 통해 용기에 케미컬을 주입하거나 용기 내부의 케미컬을 흡입하는 이송 과정을 거치게 된다.

한편, 상술한 케미컬은 인체나 환경에 유해한 독성이나 인화성을 가지고 있는 경우가 있고, 이송 과정에 먼지 등의 이물질이 혼입되지 않을 것이 요구되는 경우도 있다. 따라서, 작업자는 커플러의 결합과 케미컬의 이송 과정에서 케미컬이 유출되거나 이물질이 혼입되지 않도록 주의하여야 하고, 케미컬의 유출에 대비하여 내화복(耐化服)을 입고 작업을 하여야 하는 번거러움이 있다.

이에, 최근에는 인력을 사용하지 않고 자동으로 커플링 작업(커플러의 결합)이 수행되는 시스템으로 교체되고 있다. 예컨대, 특허문헌 1과 특허문헌 2에는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템이 개시되어 있다. 이 특허문헌들에 개시된 시스템은, 드럼 용기 상단의 입구 캡(마개)의 개폐 동작, 개방된 입구에 커플러의 결합, 커플러를 이용한 케미컬 이송 동작 등 모든 동작을 자동화함으로써, 작업자가 위험한 커플링 작업에 노출되는 것을 원천적으로 방지할 수 있다.

그러나, 이러한 자동 커플링 시스템은, 드럼 용기 상단의 입구 캡(마개)을 개폐하는 캡 개폐 동작과 개방된 입구에 커플러를 결합하는 동작을, 각각 캡 개폐 장치와 커플링 장치라는 별도의 장치를 통해 수행한다. 그런데, 캡의 개폐 동작과 커플러의 결합 동작은, 캡 또는 커플러의 파지, 수평 이동, 회전 구동, 수직 이동 등 동일한 기본 동작을 포함하고 있음에도 불구하고, 각각의 장치에 의해 갭 개폐 동작과 커플러의 결합 동작이 별개로 이루어지므로 전체 커플링 시스템이 대형화되고 제어가 복잡하다는 문제가 있다.

더욱이, 드럼 용기는 내부 압력이나 기온 등의 외부 환경, 반복적인 사용에 따라 변형될 수 있고, 그에 따라 드럼 용기의 상면이 수평을 이루지 못하고, 캡이나 입구도 경사져 있을 수 있다. 이러한 경우, 캡이나 커플러의 원활한 결합을 위해서는 드럼 용기 상면이나 입구의 경사를 추종 내지 반영하여 캡이나 커플러도 경사지게 파지하면서 결합할 수 있는 복잡한 구조나 자세 제어가 필요하다.

등록특허공보 제10-1625186호 등록특허공보 제10-1917943호

본 발명은 상기와 같은 기술적 배경을 고려하여 창안된 것으로서, 드럼 용기의 캡 개폐 동작과 커플러의 착탈 동작을 자동으로 수행할 수 있고, 전체 시스템을 소형화하고 간소화할 수 있는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 드럼 용기 내부의 케미컬을 필요로 하는 곳으로 공급하거나 드럼 용기 내에 케미컬을 주입하기 위해, 상기 드럼 용기의 입구에 커플러를 착탈가능하게 결합하는 커플링 시스템으로서, 일단이 상기 시스템의 일 개소에 고정되고, 타단에는 상기 커플러를 파지가능한 그립퍼가 장착되며, 상기 일단과 타단 사이가 서로 다른 복수의 회전축을 중심으로 회동가능한 복수의 아암으로 연결된 다축 로봇을 구비하여, 상기 그립퍼로 상기 커플러를 파지하여 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 그립퍼는 상기 드럼 용기의 입구에 체결되는 캡을 파지하여 상기 캡을 상기 드럼 용기의 입구에 착탈가능하게 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 그립퍼는 그 길이방향 중심축을 중심으로 회전가능하고, 상기 캡을 상기 드럼 용기의 입구에 착탈할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 캡의 중심축이 서로 일치하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 캡을 파지하고 상기 그립퍼를 회전시킴으로써 상기 캡을 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 커플러는, 내부에 케미컬 유로가 형성되어 있는 커플러 헤드; 및 상기 커플러 헤드의 케미컬 유로와 연통되도록 결합되어, 상기 커플러가 상기 드럼 용기의 입구에 결합되었을 때 상기 드럼 용기 내부로 삽입되어 드리워지는 딥 튜브를 포함하여, 상기 커플러 헤드와 상기 딥 튜브가 함께 상기 드럼 용기의 입구에 착탈되고, 상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하기 위해 상기 그립퍼로 상기 커플러를 파지할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하도록 구성될 수 있다.

이 경우, 상기 커플러는, 상하로 관통된 중공 기둥 형태로 이루어지고, 상기 드럼 용기의 입구에 나사 결합가능한 커플러 소켓을 더 포함하고, 상기 커플러 헤드는 상기 커플러 소켓의 상기 중공에 소정 각도만큼 회동함으로써 상기 커플러 소켓에 결합가능하고, 상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 결합할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러 소켓의 중심축이 서로 일치하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 소켓을 파지하고 상기 그립퍼를 회전시킴으로써 상기 커플러 소켓을 상기 드럼 용기의 입구에 결합한 다음, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하고 상기 복수의 아암 중 일부를 이용하여 상기 커플러 헤드를 상기 소정 각도만큼 회동함으로써 상기 커플러 헤드를 상기 커플러 소켓에 결합하도록 구성될 수 있다.

대안적으로, 상기 커플러는, 상하로 관통된 중공 기둥 형태로 이루어지고, 상기 드럼 용기의 입구에 나사 결합가능한 커플러 소켓을 더 포함하고, 상기 커플러 헤드는 상기 커플러 소켓의 상기 중공에 상기 커플러 소켓과 상대적으로 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 결합할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하고, 상기 커플러 헤드가 결합된 상기 커플러 소켓만을 회전시킴으로써 상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 결합 하도록 구성될 수 있다.

또한, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은, 상기 드럼 용기의 상면을 촬상하는 비전 유닛을 더 포함하고, 상기 비전 유닛에 의해 촬상된 화상 정보에 기초하여 상기 다축 로봇의 위치 및 자세 제어가 가능하게 구성될 수 있다.

또한, 상기 커플러에는 플렉시블한 배관이 연결되어 있고, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은, 상기 다축 로봇에 의한 상기 커플러의 착탈시 상기 커플러의 이동에 의해 움직이는 상기 배관을 지탱하며 슬라이딩하는 배관 지지 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은, 상기 드럼 용기의 입구에서 분리된 상기 커플러를 거치하여 보관하는 커플러 보관 유닛을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 커플러 보관 유닛은 상기 커플러를 거치하고 상기 커플러에 세정수를 분사하여 세정가능하게 구성될 수 있다.

또한, 이 경우, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은, 상기 커플러 보관 유닛과 상기 드럼 용기의 입구 간에 이동하는 커플러로부터 낙하하는 케미컬 잔액을 받는 잔액 받이를 더 포함할 수 있다.

또한, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은, 상기 드럼 용기를 수평방향으로 이동가능하게 지지하는 드럼 탑재대; 및 상기 드럼 탑재대에 탑재된 상기 드럼 용기의 입구가 미리 정해진 위치에 위치하도록 상기 드럼 용기를 회전시키는 드럼 회전 유닛을 더 포함할 수 있다.

이 경우, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은, 상기 드럼 회전 유닛에 의해 상기 드럼 용기가 회전하여 상기 드럼 용기의 입구가 미리 정해진 위치에 도달하였음을 감지하여 상기 드럼 회전 유닛을 정지시키는 드럼 정렬 유닛을 더 포함할 수 있다.

또한, 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은 외부와 차단된 부스 형태의 하우징 내에 배치되고, 상기 하우징의 전면에는 상기 드럼 용기의 출입시 열리는 도어가 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 커플러를 임의의 위치와 방향으로 이동시킬 수 있는 다축 로봇을 사용함으로써 드럼 용기의 갭과 커플러를 복잡한 기구나 복잡한 자세 제어 없이 원활하게 자동으로 드럼 용기 입구에 착탈할 수 있고, 하나의 장치(다축 로봇)로 커플러뿐만 아니라 드럼 용기의 캡도 착탈할 수 있어, 전체 시스템을 소형화하고 간소화할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 드럼 용기용 자동 커플링 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 시스템의 하우징 패널과 도어를 제거하고 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 시스템에서 일 실시예에 따른 커플러를 파지한 상태의 다축 로봇을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 커플러의 분해 사시도(a) 및 단면도(b)이다.
도 5는 드럼 용기의 캡을 분리하고 도 4에 도시된 커플러를 드럼 용기의 입구에 결합하는 과정을 도시한 사시도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 커플러의 분해 사시도(a) 및 단면도(b)이다.
도 7은 도 6에 도시된 커플러를 파지한 상태의 다축 로봇의 일부를 도시한 사시도이다.
도 8은 도 1에 도시된 시스템에서 배관 지지 유닛을 도시한 사시도이다.
도 9는 도 1에 도시된 시스템에서 다축 로봇을 제거한 상태를 도시한 상방 사시도이다.
도 10은 도 1에 도시된 시스템에서 세정기능을 구비한 커플러 보관 유닛을 도시한 전면 절개 사시도이다.
도 11은 도 1에 도시된 시스템에서 잔액 받이를 도시한 사시도이다.
도 12는 도 1에 도시된 시스템에서 드럼 탑재대, 드럼 가이드 유닛, 드럼 회전 유닛 및 드럼 정렬 유닛을 도시한 사시도이다.
도 13은 도 1에 도시된 시스템에서 도어가 개방된 상태를 도시한 사시도이다.

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

본 명세서에서 사용되는 '결합', '착탈', '체결','장착', '고정' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합, 착탈, 체결, 장착, 고정 또는 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 중간 부재를 개재하여 다른 부재에 간접적으로 결합, 착탈, 체결, 장착, 고정 또는 연결되는 경우도 포함한다.

또한, 본 명세서에서는 상, 하, 좌, 우, 전, 후, 수직, 수평 등과 같이 방향을 나타내는 용어를 사용하나, 이러한 방향은 사물이 놓여진 방향과 관찰 방향에 따라 달라질 수 있다. 다만, 본 명세서에서는 도 1과 같은 상태를 기준으로 방향을 설정하고 설명한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 일 실시형태에 따른 드럼 용기용 자동 커플링 시스템(이하, 간단히 '시스템'이라고도 한다)의 전체적인 구성이 도시되어 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 시스템은, 주요 구성요소가 하우징(20)내에 배치된다. 하우징(20)은 대략 입방체 형상을 가지는 부스 형태로 이루어지며, 프레임(21)과 하우징 패널(23)을 포함할 수 있다.

하우징(20)의 전면에는 드럼 용기(10)의 출입시 개방되는 도어(27)가 설치될 수 있다. 이 도어(27)에 대해 상세히는 후술한다.

또한, 하우징(20)의 전면 일측에는 조작 패널(29)이 설치될 수 있다. 조작 패널(29)에는 시스템의 조작을 위한 각종 스위치(버튼), 시스템의 상태나 비상 상황 등을 알리는 디스플레이나 스피커, 시스템 전반을 제어하는 제어부 등이 배치될 수 있다.

본 실시형태에 따른 시스템은, 케미컬의 이송, 즉 드럼 용기(10) 내부의 케미컬을 공정 라인 등 필요로 하는 곳으로 공급하거나 드럼 용기(10) 내에 케미컬을 주입하기 위해, 드럼 용기(10)의 입구(11)에 커플러(40)를 착탈가능하게 결합하기 위한 구성으로서 다축 로봇(30)을 구비한다.

도 2와 도 3을 참조하면, 다축 로봇(30)은 일단이 시스템의 일 개소인 테이블(25) 상에 고정되고, 복수의 회전축(R1 내지 R6)을 중심으로 회동가능한 복수의 아암(31)이 서로 연결되어 이루어지고, 타단에는 커플러(40)를 파지하는 그립퍼(33)가 장착된다. 예컨대, 다축 로봇(30)은 6개의 회전축(R1 내지 R6)을 가지는 6축 로봇으로 이루어질 수 있으며, 복수의 아암(31)의 운동 범위 내에서 그립퍼(33)에 의해 파지되는 커플러(40)를 임의의 위치와 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 다축 로봇(30)과 그립퍼(33)의 동작은 미리 정해진 시퀀스로 정의하여 제어부나 메모리에 미리 기억시켜 둠으로써, 커플러(30)의 드럼 용기(10) 입구(11)에의 착탈 동작을 전자동화할 수 있다.

그립퍼(33)는 적어도 한 쌍의 핑거(33a)를 포함하여, 이 한 쌍의 핑거(33a)를 오므리거나 벌림으로써 커플러(40)를 파지하거나 놓을 수 있다. 또한, 그립퍼(33)는 드럼 용기(10)의 입구(11)에 체결되는 캡(15, 도 5 참조)을 파지할 수도 있다. 또한, 그립퍼(33)는 그 길이방향 중심축과 일치하는 회전축(R6)을 중심으로 회전할 수 있어, 파지한 커플러(40)나 캡(15)을 드럼 용기(10)의 입구(11)에 착탈할 수 있다. 다축 로봇(30)과 그립퍼(33)에 의한 커플러(40)와 캡(15)의 파지 및 드럼 용기(10)의 입구(11)에의 착탈 동작의 상세에 대해서는 후술한다.

본 실시예의 커플러(40)는 케미컬의 이송을 위해 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합되는 연결 부품으로서, 그 분해 사시도와 단면도를 도시한 도 4를 참조하면, 커플러 헤드(41)와 딥 튜브(dip tube)(43)를 포함하고, 선택적으로 커플러 소켓(45)을 더 포함할 수 있다.

커플러 헤드(41)는 커플러(40)의 몸체를 이루는 부품으로서, 그 내부에는 케미컬 유로(41a)가 형성되어 있고, 선택적으로 기체 유로(41b) 및/또는 케미컬 순환 유로(41c)가 더 형성될 수 있다.

케미컬 유로(41a)는 커플러(40)를 통해 이송되는 케미컬이 통과하는 유로로서, 일단에는 딥 튜브(43)가, 예컨대 나사결합에 의해 분리가능하게 결합되고, 타단에는 케미컬 배관(42a, 도 2 참조. 나머지 도면에는 도시 생략)이 적절한 피팅을 개재하여 연결된다. 케미컬 배관(42a)은 케미컬의 공급처 또는 사용처에 마련되는 케미컬 탱크에 유체 연결된다.

기체 유로(41b)는 케미컬의 이송(주입이나 배출)을 원활하게 하기 위해 드럼 용기(10) 내부의 공기를 배출하거나 드럼 용기 내부로 압축 공기나 질소 등의 불활성 기체를 불어넣기 위한 유로이다. 기체 유로(41b)의 일단은 커플러(40)가 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합되었을 때 드럼 용기의 내부와 연통되고, 타단에는 기체 배관(42b, 도 2 참조. 나머지 도면에는 도시 생략)이 적절한 피팅을 개재하여 연결된다. 기체 배관(42b)은 케미컬의 공급처 또는 사용처에 마련되는 배기관 또는 압축 기체 공급원에 유체 연결된다.

또한, 케미컬 순환 유로(41c)는 해당 케미컬을 사용하는 사용처에서 일시적으로 해당 케미컬을 받아들일 수 없는 상태인 경우 케미컬이 침전되거나 굳어 커플러(40) 내외부에 고착되는 것을 방지하기 위해, 케미컬 유로(41a)를 통해 흡입되어 드럼 용기(10) 외부로 배출되는 케미컬을 다시 드럼 용기(10) 내부로 순환시키는 유로이다. 케미컬 순환 유로(41c)의 일단은 커플러(40)가 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합되었을 때 드럼 용기의 내부와 연통되고, 타단에는 순환 배관(42c, 도 2 참조. 나머지 도면에는 도시 생략)이 적절한 피팅을 개재하여 연결된다. 순환 배관(42c)은 시스템 또는 케미컬의 공급처 또는 사용처에 마련되는 순환 펌프에 유체 연결된다.

한편, 커플러(40)(커플러 헤드(41))의 외주면에는 드럼 용기(10)에 충전된 또는 충전될 케미컬의 종류에 따라 고유한 패턴으로 돌기(41e) 또는 홈이 형성되어 있고, 그립퍼(33)(핑거(33a))의 내주면에는 커플러(40)의 외주면에 형성된 상기 돌기(41e) 또는 홈에 대응되는 패턴으로 홈(33e, 도 5 참조) 또는 돌기가 형성되어 있을 수 있다. 커플러(40)에 형성된 돌기(41e) 또는 홈과 그립퍼(33)에 형성된 홈(33e) 또는 돌기는, 그립퍼(33)가 커플러(40)를 파지하였을 때 서로 형합하여 잘못된 케미컬을 이송하는 것을 방지하는 일종의 키코드(key code)로서 기능할 수 있다.

딥 튜브(43)는 커플러(40)가 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합되었을 때 드럼 용기 내부로 삽입되어 드리워져 하단이 드럼 용기(10)의 내부 바닥 근방까지 연장된다. 이러한 딥 튜브(43)에 의해, 드럼 용기(10)에 주입되거나 드럼 용기(10)로부터 배출되는 케미컬은 드럼 용기(10)의 바닥 근방부터 충전되거나 배출될 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에서 딥 튜브(43)는 커플러 헤드(41)와 함께 드럼 용기(10)의 입구(11)에 착탈되도록 구성된다. 이러한 구성에 의하면, 커플러(40)의 사용후 딥 튜브(43)를 포함한 커플러(40)를 드럼 용기(10)로부터 분리하여 커플러 헤드(41)와 딥 튜브(43)를 세척할 수 있다. 이는, 예컨대 화학기계적 연마(CMP)용 슬러리와 같이 시간의 경과나 온도의 변화에 따라 침전되거나 굳는 성질의 케미컬의 경우에 딥 튜브(43)와 커플러 헤드(41)의 폐색을 방지하는 데에 매우 유용하다. 커플러 헤드(41)와 딥 튜브(43)의 세정에 대해 상세히는 후술한다.

커플러 소켓(45)은 커플러 헤드(41)와 드럼 용기 입구(11) 사이에 개재되는 부품으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상하로 관통된 중공 기둥 형태로 이루어지고, 상부는 각형(예건대 6각형)의 외주면을 가지고, 하부의 외주면은 원형으로 이루어지고 나사산(45a)이 형성되어 드럼 용기(10)의 입구(11)에 나사 결합될 수 있다. 또한, 중공에는 딥 튜브(43)가 관통되고 커플러 헤드(41)가 결합된다.

구체적으로, 본 실시예에 따른 커플러(40)에서는 커플러 헤드(41)의 하부 외주면에 적어도 2개의 결합돌기(41d)가 돌출 형성되어 있고, 커플러 소켓(45)의 중공의 내주면에는 커플러 헤드(41)의 결합돌기(41d)가 삽입되어 소정 각도만큼 회동가능한 결합홈(45d)이 형성되어 있어, 커플러 헤드(41)의 결합돌기(41d)를 커플러 소켓(45)의 결합홈(45d)에 삽입하여 소정 각도만큼 회동함으로써 커플러 헤드(41)를 커플러 소켓(45)에 결합할 수 있다.

여기서, 상기 소정 각도는 예컨대 45도 정도로서, 그다지 크지 않은 각도이다. 이는, 전술한 바와 같이 커플러 헤드(41)에는 케미컬 배관(42a), 기체 배관(42b) 및/또는 순환 배관(42c)이 연결되므로, 이들 배관이 플렉시블하다 하더라도 커플러 헤드(41)를 과도하게(예컨대 한 바퀴 이상) 회동시키면 배관이 꼬이거나 꺾일 수 있기 때문이다.

이어서, 도 5를 참조하여 드럼 용기(10)의 입구(11)에 체결된 캡(15)을 분리하고 도 4에 도시된 커플러(40)를 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합하는 과정을 설명한다.

먼저, 드럼 용기(10)의 상면에는 케미컬의 출입을 위한 입구(11)가 마련되며, 이 입구(11)에는 캡(15)(마개)이 체결되어 있다. 본 실시예에서 입구(11)의 내주면과 캡(15)의 외주면에는 서로 대응되는 나사산이 형성되어 있어, 캡(15)은 입구(11)의 내주면에 나사결합된다. 또한, 캡(15)의 상면에는 다축 로봇(30)의 그립퍼(33)가 파지할 수 있도록 파지 홈이 형성되어 있을 수 있다.

한편, 드럼 용기(10)의 상면에는, 다른 종류의 케미컬을 잘못 공급하거나 잘못 충전하는 사고를 방지하기 위해, 해당 드럼 용기(10)에 충전된 또는 충전될 케미컬의 종류에 따라 부여된 고유 코드(13)가 인쇄 또는 부착되어 있을 수 있다. 이 경우, 시스템에는 고유 코드(13)를 인식하기 위한 코드 리더기(도시 생략)가 마련되거나, 또는 후술하는 비전 유닛(39, 도 3 참조)이 코드 리더기의 역할을 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이 그립퍼(33)는 한 쌍의 핑거(33a)를 이용하여 캡(15)을 파지하고, 회전축(R6)을 중심으로 회전할 수 있어, 파지한 캡(15)을 입구(11)에 착탈할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 핑거(33a)의 단부에는 캡(15)의 파지 홈에 삽입가능한 핑거 팁(33b)이 형성되어 있다. 따라서, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 그립퍼(33)의 길이방향 중심축(다축 로봇(30)의 회전축(R6))과 캡(15)의 중심축이 서로 일치하도록 하여 핑거 팁(33b)을 캡(15)의 파지 홈에 삽입하고, 한 쌍의 핑거(33a)를 약간 오므리거나 벌림으로써 캡(15)을 파지할 수 있다. 이어서, 회전축(R6)을 중심으로 그립퍼(33)를 캡(15)의 나사결합이 풀리는 방향으로 회전시킴으로써(화살표 a 참조) 캡(15)을 입구(11)에서 분리할 수 있다. 이때 캡(15)이 풀리면서 드럼 용기(10)의 상면에서 멀어지는 방향으로 조금씩 상승하므로, 이에 맞추어 다축 로봇(30)을 제어하여 그립퍼(33)도 동일한 속도로 상승하도록 한다. 캡(15)이 입구(11)에서 완전히 분리되면 다축 로봇(30)은 미리 정해진 곳(예컨대, 후술하는 잔액 받이(70, 도 2 참조)으로 이동하여 캡(15)을 놓는다.

이어서, 미리 정해진 곳(예컨대, 잔액 받이(70))에 놓여 있는 커플러 소켓(45)을 파지하여 캡(15)이 분리되어 개방된 입구(11)에 결합한다. 구체적으로, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 그립퍼(33)의 길이방향 중심축(다축 로봇(30)의 회전축(R6))과 커플러 소켓(45)의 중심축이 서로 일치하도록 하여 커플러 소켓(45)의 각형의 외주면을 가지는 상부를 한 쌍의 핑거(33a)로 감싸고, 한 쌍의 핑거(33a)를 약간 오므림으로써 커플러 소켓(45)을 파지한다. 이어서, 드럼 용기(10)의 입구(11) 위로 이동하여 커플러 소켓(45)의 나사산(45a)이 형성된 하부를 입구(11)에 삽입하고, 회전축(R6)을 중심으로 그립퍼(33)를 커플러 소켓(45)이 나사결합되는 방향으로 회전시킴으로써(화살표 a 참조) 커플러 소켓(45)을 입구(11)에 결합할 수 있다. 이때 커플러 소켓(45)이 입구(11)에 결합되면서 드럼 용기(10)의 내부 방향으로 조금씩 하강하므로, 이에 맞추어 다축 로봇(30)을 제어하여 그립퍼(33)도 동일한 속도로 하강하도록 한다.

이어서, 미리 정해진 곳(후술하는 커플러 보관 유닛(60, 도 2 및 도 9 참조)에 보관되어 있는 커플러 헤드(41)를 파지하여 입구(11)에 먼저 결합된 커플러 소켓(45)에 결합한다. 구체적으로, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 그립퍼(33)의 길이방향 중심축(다축 로봇(30)의 회전축(R6))과 커플러(40)의 길이방향 중심축(딥 튜브(43)의 중심축)이 서로 직교하도록 하여 커플러 헤드(41)의 외주면을 한 쌍의 핑거(33a)로 감싸고, 한 쌍의 핑거(33a)를 약간 오므림으로써 딥 튜브(43)가 결합되어 있는 커플러 헤드(41)를 파지한다. 이어서, 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합되어 있는 커플러 소켓(45) 위로 이동하여 커플러 소켓(45)의 중공에 딥 튜브(43)를 관통시켜 하강시킨 다음, 커플러 헤드(41)의 결합돌기(41d)를 커플러 소켓(45)의 결합홈(45d)에 삽입하여 커플러(40)의 길이방향 중심축을 중심으로 소정 각도만큼 회동함으로써(화살표 b 참조) 커플러 헤드(41)를 커플러 소켓(45)에 결합한다. 이때 커플러 헤드(41)의 소정 각도 회동은, 회전축(R6)을 중심으로 그립퍼(33)를 회전시키는 것이 아니라, 다축 로봇(30)의 복수의 아암(31) 중 일부를 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 다축 로봇(30)의 두 회전축(R1, R5)을 서로 반대방향으로 회전시키면 한 쌍의 핑거(33a)가 이루는 평면이 수평을 유지하면서 커플러 헤드(41)가 커플러(40)의 길이방향 중심축을 중심으로 회동된다.

이와 같이, 그립퍼(33)를 수평방향으로 하여 커플러 헤드(41)의 측방에서 파지하고 수평방향으로 소정 각도 회동시켜 커플러 헤드(41)를 커플러 소켓(45)에 결합함으로써, 다축 로봇(30)의 크기를 대폭 감소시켜 시스템을 소형화할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서 커플러(40)는 길이가 긴 딥 튜브(43)를 포함하는데, 커플러(40)(커플러 헤드(41))를 캡(15)이나 커플러 소켓(45)과 같이 상방에서 수직방향으로 파지하고 딥 튜브(43) 하단을 드럼 용기(10)의 입구(11)에 삽입하려면 다축 로봇(30)의 아암(31)이 상당히 길어야 하고 그에 따라 시스템(하우징)의 높이를 포함한 사이즈도 방대하여야 하지만, 위와 같이 커플러 헤드(41)를 측방에서 파지하게 되면 아암(31)을 짧게 할 수 있고 시스템도 소형화할 수 있다.

한편, 시스템에는 드럼 용기(10)의 상면을 촬상하는 비전 유닛(39)을 더 포함할 수 있다. 비전 유닛(39)은 CCD 카메라와 같은 촬상 수단을 구비하여, 촬상 수단에 의해 촬상된 영상을 데이터 처리함으로써 캡(15)이나 입구(11)의 정확한 위치와 각도 등을 산출하여, 다축 로봇(30)의 위치와 자세를 제어하도록 할 수 있다. 특히, 전술한 바와 같이 드럼 용기(10)는 상면이 수평을 이루지 못하여 캡(15)이나 입구(11)가 경사져 있을 수 있다. 이 경우 비전 유닛(39)에 의해 캡(15)이나 입구(11)의 정확한 위치와 경사 정도 등을 산출하고 그립퍼(33)의 위치나 파지 각도 등을 미세 제어함으로써 캡(15)이나 커플러(40)의 착탈을 원활하게 수행할 수 있다. 또한, 비전 유닛(39)은 드럼 용기(10)의 상면에 인쇄 또는 부착된 전술한 고유 코드(13)를 판독하는 코드 리더기를 겸할 수 있다.

이상과 같이 커플러(40)가 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합되면, 시스템은 커플러(40)를 통해 드럼 용기(10)의 케미컬을 흡입 배출하여 케미컬의 사용처로 공급하거나 반대로 드럼 용기(10)에 케미컬을 주입 충전하는 케미컬 이송 작업을 실시할 수 있다.

케미컬의 이송 작업이 완료되면 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합된 커플러(40)를 분리하고 입구(11)에 캡(15)을 결합한다. 커플러(40)의 분리와 캡(15)의 결합 작업은 도 5를 참조하여 설명한 캡(15)의 분리와 커플러(40)의 결합 작업의 역순으로 수행하면 되므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 본 실시예에서 드럼 용기(10)의 입구(11)는 암나사로 이루어지고 캡(15)과 커플러 소켓(45)은 수나사로 이루어져 캡(15)과 커플러 소켓(45)의 외주면이 입구(11)의 내주면에 나사결합하는 것으로 도시하고 설명하였지만, 이들의 암수 결합관계는 반대가 될 수도 있다.

나아가, 본 실시예에서 커플러 소켓(45)은 케미컬을 이송할 때마다 드럼 용기(10)의 입구(11)에 착탈되는 것으로 도시하고 설명하였지만, 커플러 소켓(45)은 드럼 용기(10)의 입구(11)에 고정적으로 결합되어 있을 수 있다. 이 경우, 케미컬의 이송을 위해 커플러(40)를 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합할 때는, 드럼 용기(10)의 입구(11)에서 캡(15)을 분리하고(도 5의 (a) 참조), 입구(11)에 결합되어 있는 커플러 소켓(45)에 커플러 헤드(41)를 결합하는 작업(도 5의 (c) 참조)만을 수행하면 된다.

도 6은 다른 실시예에 따른 커플러(40')의 분해 사시도(a) 및 단면도(b)이고, 도 7은 도 6에 도시된 커플러(40')를 파지한 상태의 다축 로봇(30)의 일부를 도시한 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하여, 다른 실시예에 따른 커플러(40') 및 그립퍼(33')에 대해 설명한다. 도 6 및 도 7에서 도 3 내지 도 5와 동일한 참조부호는 전술한 실시예에 따른 커플러(40) 및 그립퍼(33)와 동일한 구성을 의미하므로 그 상세한 설명은 생략하고, 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다. 한편, 도 7에서는 비전 유닛(39, 도 3 참조)의 도시를 생략하였지만, 본 실시예의 시스템(그립퍼(33'))에도 마찬가지의 비전 유닛이 마련될 수 있다.

본 실시예의 커플러(40')는 전술한 실시예의 커플러(40)와 마찬가지로, 커플러 헤드(41'), 딥 튜브(43') 및 커플러 소켓(45')을 포함한다. 본 실시예의 커플러 헤드(41'), 딥 튜브(43') 및 커플러 소켓(45')은 전술한 실시예의 커플러 헤드(41), 딥 튜브(43) 및 커플러 소켓(45)과 유사하나, 이들간의 결합 관계가 다르다.

구체적으로, 먼저 커플러 헤드(41')는 커플러 소켓(45')의 중공에 커플러 소켓(45')과 상대적으로 회전가능하게 결합된다. 이를 위해, 커플러 헤드(41')의 하부 외주면에는 복수개의 볼 플런저(41p)가 마련되고, 커플러 소켓(45')의 중공 내주면에는 볼 플런저(41p)에 대응되는 위치에 오목홈(45p)이 마련되어, 커플러 헤드(41')를 커플러 소켓(45')의 중공에 삽입하면 볼 플런저(41p)가 오목홈(45p)에 안착하여 커플러 헤드(41')와 커플러 소켓(45')은 상대 회전가능하게 된다. 여기서, 볼 플런저(41p)와 오목홈(45p)의 배치는 서로 바뀔 수 있다. 즉, 커플러 소켓(45')의 중공 내주면에 볼 플런저가 배치되고, 커플러 헤드(41')의 하부 외주면에 오목홈이 형성될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서 커플러 소켓(45)의 상부는 각형의 외주면을 가졌으나, 본 실시예에서 커플러 소켓(45')의 상부 외주면은 원형으로 이루어지고, 이 외주면에는 커플러 소켓(45')을 커플러 헤드(41')에 대해 상대 회전시키기 위한 기어(45t)가 형성된다.

또한, 전술한 실시예에서는 딥 튜브(43)가 케미컬 유로(41a)와 연통되도록, 예컨대 나사결합에 의해 커플러 헤드(41)에 분리가능하게 결합되었지만, 본 실시예서는 딥 튜브(43')가 커플러 헤드(41')의 케미컬 유로(41a)와 연통되도록 커플러 소켓(45')에 일체 성형된다. 물론, 본 실시예에서 딥 튜브(43')는 커플러 소켓(45')에 분리가능하게 결합될 수 있고, 나아가 전술한 실시예와 같이 커플러 헤드(41')에 결합될 수도 있다.

한편, 도 7을 참조하면, 본 실시예의 그립퍼(33')는 전술한 실시예에서의 그립퍼(33)에 비해, 커플러 소켓(45')을 회전시킬 수 있는 구성을 더 가진다. 구체적으로, 본 실시예의 그립퍼(33')의 하부에는 한 쌍의 핑거(33a)로 커플러(40')(커플러 헤드(41'))를 파지하였을 때 커플러 소켓(45')의 상부 외주면에 형성된 기어(45t)와 맞물리는 기어(33t)가 마련되고, 그립퍼(33')의 내부에는 이 기어(33t)를 회전구동하는 모터가 내장되어 있다. 따라서, 그립퍼(33')로 커플러 소켓(45')이 결합된 커플러 헤드(41')를 파지한 채로, 커플러 소켓(45')만을 회전시킴으로써 커플러(40')를 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 그립퍼(33')로 드럼 용기(10)의 입구(11)에 체결된 캡(15)을 분리하고(도 5의 (a) 참조), 커플러 소켓(45'), 딥 튜브(43') 및 커플러 헤드(41')가 결합된 상태로 한 번에 커플러(40')를 드럼 용기(10)의 입구(11)에 결합할 수 있다.

본 실시형태에 따른 시스템에서 커플러 헤드(41, 41')에는 플렉시블한 케미컬 배관(42a), 기체 배관(42b) 및/또는 순환 배관(42c)이 연결되고, 이들 배관(42a, 42b, 42c)은 커플러(40, 40')를 드럼 용기(10)의 입구(11)에 착탈할 때 커플러 헤드(41, 41')와 함께 움직이게 된다. 특히, 커플러(40, 40')가 딥 튜브(43, 43')를 포함하는 경우에 이 배관(42a, 42b, 42c)의 상하 이동범위는 딥 튜브(43, 43')의 길이 이상이 된다. 이에, 본 실시형태의 시스템은 커플러(40, 40')의 이동에 의해 움직이는 이 배관(42a, 42b, 42c)을 지탱하며 슬라이딩하는 배관 지지 유닛(50, 도 2 및 도 8 참조)을 더 포함할 수 있다.

배관 지지 유닛(50)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 적어도 배관(42a, 42b, 42c)의 상하 이동범위 이상의 길이를 가지고 하우징(20) 내부에 고정된 가이드 레일(53)과, 배관(42a, 42b, 42c)을 지탱하며 가이드 레일(53)을 따라 상하로 슬라이딩하는 슬라이딩 블록(51)을 포함할 수 있다. 슬라이딩 블록(51)은 별도의 동력 없이 커플러(40, 40')의 상하 이동을 추종하여 상하로 슬라이딩 하도록 구성될 수 있고, 별도의 동력(예컨대, 리니어 모터, 모터 및 랙과 피니언 기어, 또는 에어 실린더 등)에 의해 구동되어 커플러(40, 40')의 높이와 연동하여 자동으로 슬라이딩 하도록 구성될 수도 있다.

또한, 배관 지지 유닛(50)은 슬라이딩 블록(51)에 결합된 배관 지탱 부재(52)를 더 포함할 수 있다. 배관 지탱 부재(52)에는 배관공(52a, 52b, 52c)이 형성되어 있어 각각의 배관(42a, 42b, 42c)이 삽입될 수 있다. 이때, 배관공(52a, 52b, 52c)은 배관공(52a, 52b, 52c)에 삽입된 배관(42a, 42b, 42c)이 어느 정도 움직일 수 있도록 그 내경이 배관(42a, 42b, 42c)의 외경보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 배관 지탱 부재(52)는 슬라이딩 블록(51)의 표면이 이루는 평면상에서 360도 회동가능하게(도 8의 화살표 r 참조) 결합되는 것이 바람직하다.

이러한 배관 지지 유닛(50)을 구비함으로써 커플러(40, 40')의 착탈 동작에 따라 배관(42a, 42b, 42c)이 꺾여 접히거나 꼬이는 등의 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 따른 시스템에서는, 전술한 바와 같이 드럼 용기(10)의 입구(11)에서 분리된 커플러(40, 40')를 커플러 보관 유닛(60, 도 9 참조)에 거치하여 보관할 수 있다. 특히, 커플러(40, 40')가 딥 튜브(43, 43')를 포함하는 경우에 커플러 보관 유닛(60)은 딥 튜브(43, 43')를 포함한 커플러(40, 40')를 보관할 수 있으며, 나아가 커플러 보관 유닛(60)은 커플러(40, 40')에 세정수를 분사하여 세정하는 세정기능을 구비할 수 있다. 즉, 커플러 보관 유닛(60)은 커플러 세정 유닛을 겸할 수 있다.

커플러 보관 유닛 겸 커플러 세정 유닛(60)은, 그 전면 절개 사시도인 도 10을 참조하면, 세정 챔버(61)와 노즐(63a)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 세정 챔버(61)는 커플러(40, 40')의 딥 튜브(43, 43')를 수용하는 내부 공간을 가지고, 상부에는 딥 튜브(43, 43')가 상기 내부 공간으로 드리워지게 커플러 헤드(41, 41')를 거치하는 커플러 거치구가 형성되어 있으며, 하부에는 배수구(67)가 형성되어 있다. 노즐(63a)은 딥 튜브(43, 43')와 평행하게 상기 내부 공간에 드리워진 세정수 공급관(63)의 딥 튜브(43, 43')의 외면과 대향하는 쪽에 다수개가 형성되어 있다.

따라서, 세정수 공급관(63)으로 세정수, 예컨대 순수를 공급하면 노즐(63a)을 통해 세정수가 딥 튜브(43, 43')를 향해 분사되어 딥 튜브(43, 43')의 외면을 세정할 수 있다. 또한, 이때 케미컬 배관(42a, 도 2 참조)를 통해 커플러 거치구에 거치된 커플러 헤드(41, 41')의 케미컬 유로(41a, 도 4 및 도 6 참조)로도 세정수를 공급하여 케미컬 유로(41a) 및 이에 연통된 딥 튜브(43, 43')의 내면도 동시에 세정할 수 있다. 나아가, 커플러 헤드(41, 41')가 케미컬 순환 유로(41c)를 가지는 경우에는 순환 배관(42c)으로도 세정수를 공급하여 케미컬 순환 유로(41c)도 동시에 세정할 수 있다. 또한, 커플러(40, 40')의 세정이 완료되면, 세정수를 공급했던 세정수 공급관(63), 케미컬 배관(42a) 및/또는 순환 배관(42c)으로, 또는 기체 배관(42b)으로 건조 공기 또는 건조 질소를 공급하여 커플러(40, 40')를 건조시킬 수 있다.

한편, 커플러 거치구에 커플러(40, 40')를 거치/분리하는 것은 다축 로봇(30)에 의해 커플러(40, 40')를 드럼 용기(10)의 입구(11)에 착탈하는 것과 동일한 방식으로 수행될 수 있다.

구체적으로, 커플러가 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 실시예의 커플러(40)인 경우에는, 커플러 거치구에 전술한 커플러 소켓(45)과 동일한 구조의 거치용 소켓(65)이 결합되어 있고, 다축 로봇(30)(그립퍼(33))은 도 5의 (c)를 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로, 커플러 소켓(45)을 제외하고 딥 튜브(43)가 결합된 커플러 헤드(41)를 파지하여 거치용 소켓(65)에 결합함으로써 딥 튜브(43)가 결합된 커플러 헤드(41)를 커플러 거치구에 거치할 수 있다.

또한, 커플러가 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한 실시예의 커플러(40')인 경우에는, 커플러 거치구가 드럼 용기(10)의 입구(11)와 동일한 구조로 이루어지고, 다축 로봇(30)(그립퍼(33'))은 도 7을 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로, 커플러 소켓(45')과 딥 튜브(43')가 결합된 커플러 헤드(41')를 파지하고 커플러 소켓(45')만을 회전시켜 커플러 거치구에 결합함으로써 커플러 소켓(45')과 딥 튜브(43')가 결합된 커플러 헤드(41')를 커플러 거치구에 거치할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 따른 시스템은 커플러 보관 겸 세정 유닛(60)을 구비하여 커플러(40, 40')를 세정함으로써 커플러(40, 40') 내외부에 케미컬이 고착되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시형태에 따른 시스템은 여분의 커플러 보관 유닛(커플러 세정 유닛)(60', 도 2 참조)을 더 포함할 수 있다. 이 여분의 커플러 보관 유닛(60')은 본래의 커플러 보관 유닛(60)의 청소 등 유지보수시에 본래의 커플러 보관 유닛(60)을 대체할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이 커플러(40, 40')가 드럼 용기(10)에 충전된 또는 충전될 케미컬의 종류에 따라 구분되어 사용하는 경우, 여분의 커플러 보관 유닛(60')은 케미컬의 종류에 따라 다른 커플러(40, 40')를 보관 및/또는 세정할 수 있다. 이 경우, 도 2에는 도시하지 않았으나, 여분의 커플러 보관 유닛(60')에는 대응되는 다른 커플러(40, 40')가 보관되고, 각 커플러(40, 40')별로 전술한 배관(42a, 42b, 42c)이 연결되어 다른 케미컬의 사용처 또는 공급처와 유체 연결되어 있고, 각 커플러(40, 40')별로 배관 지지 유닛(50)이 부가될 수 있다. 이 경우, 하나의 시스템(하나의 다축 로봇)으로 복수 종류의 케미컬 이송 작업을 수행할 수 있다.

본 실시형태의 시스템에서는 케미컬의 이송이 완료된 후 커플러(40, 40')를 드럼 용기(10)의 입구(11)에서 분리하여 커플러 보관 유닛(60)으로 이동하는 과정에서 커플러(40, 40')(딥 튜브(43, 43'))에서 케미컬이 낙하하여 하우징(20) 내부를 오염시킬 수 있다. 이에, 본 실시형태의 시스템은 딥 튜브(43, 43')로부터 낙하하는 케미컬 잔액을 받는 잔액 받이(70, 도 2 참조)를 더 포함할 수 있다.

잔액 받이(70)는, 도 2 및 도 9를 참조하면, 드럼 용기(10)의 입구(11)와 커플러 보관 유닛(60) 간의 커플러(40, 40')의 이동 경로에, 드럼 용기(10)의 입구(11)에서 분리되어 최대로 상승한 딥 튜브(43, 43')의 하단과 드럼 용기(10)의 상단 사이의 높이에 배치된다.

구체적으로, 잔액 받이(70)는, 도 9 및 도 11을 참조하면, 평면 형상이 대략 'ㄴ'자 형상의 쟁반으로 이루어지고, 에어 실린더 등의 진퇴 구동수단(75)에 의해 수평방향으로 드럼 용기(10)를 향해 진퇴가능하게 구성된다(도 11의 화살표 c 참조). 따라서, 다축 로봇(30)이 커플러(40, 40')를 드럼 용기(10)의 입구(11)에서 분리하여 상승시킨 다음, 진퇴 구동수단(75)으로 잔액 받이(70)를 드럼 용기(10) 위로 전진시키면, 잔액 받이(70)는 드럼 용기(10)의 입구(11)와 커플러 보관 유닛(60)의 커플러 거치구를 가리게 되고, 그 위에 위치하는 딥 튜브(43, 43')로부터 낙하할 수 있는 케미컬 잔액을 받을 수 있게 된다. 이 상태에서 다축 로봇(30)이 커플러(40, 40')를 커플러 보관 유닛(60)의 커플러 거치구 위로 수평이동하면, 잔액 받이(70)는 진퇴 구동수단(75)에 의해 원래의 위치로 후퇴한다. 그러면, 잔액 받이(70)에 의해 가려졌던 커플러 보관 유닛(60)의 커플러 거치구가 노출되고, 다축 로봇(30)은 커플러(40, 40')를 하강시켜 커플러 보관 유닛(60)의 커플러 거치구에 삽입하여 거치한다. 이때, 도면에는 도시하지 않았지만, 다축 로봇(30)이 커플러(40, 40')를 커플러 보관 유닛(60)의 커플러 거치구에 거치할 때 잔액 받이(70)가 방해되지 않도록 잔액 받이(70)를 하강시키는 에어 실린더와 같은 잔액 받이 승강수단을 더 구비할 수도 있다.

또한, 잔액 받이(70)는 경사진 쟁반 형태를 가지고, 가장 낮은 곳에 배수구(71)를 구비하여 받은 케미컬 잔액을 배수할 수 있다. 또한, 잔액 받이(70)에 케미컬이 고착되는 것을 방지하기 위해, 세정수 공급관(73) 및 노즐(73a)을 통해 세정수를 잔액 받이(70) 바닥에 분사하여 케미컬 잔액을 원활하게 배수하도록 할 수 있다.

한편, 본 실시형태의 시스템에서 다축 로봇(30)에 의해 커플러(40, 40')의 착탈이 원활하게 이루어지기 위해서는, 드럼 용기(10)의 입구(11)가 미리 정해진 위치에 위치하도록 드럼 용기(10)를 정렬할 필요가 있다. 이를 위해 본 실시형태의 시스템은, 드럼 탑재대, 드럼 가이드 유닛, 드럼 회전 유닛 및/또는 드럼 정렬 유닛을 더 포함할 수 있다. 이하, 도 12을 참조하여 드럼 탑재대(81), 드럼 가이드 유닛(83), 드럼 회전 유닛(85) 및 드럼 정렬 유닛(90)에 대해 설명한다.

드럼 탑재대(81)는 드럼 용기(10)의 하면보다 약간 더 큰 면적을 가지는 편평한 좌대의 형태로 이루어질 수 있다. 드럼 탑재대(81)의 상면에는 일부가 돌출된 다수의 볼 롤러(82)가 배치되어 있다. 따라서, 드럼 용기(10)는 드럼 탑재대(81) 상에서 임의의 수평방향으로 이동 및 회전이 가능하다.

드럼 가이드 유닛(83)은 드럼 용기(10)의 외주면을 감싸 지지하는 구성요소로서, 로터리 실린더나 모터 및 필요한 동력전달기구를 포함하는 회동수단(83a)에 의해 벌려지거나 오므려지는 가이드 바(83b)와, 가이드 바(83b)에 회전가능하게 결합되어 드럼 용기(10)의 외주면에 접촉하는 아이들 롤러(83c)를 포함할 수 있다. 여기서, 가이드 바(83b)는 선단부가 오므려짐으로써 드럼 탑재대(81)에 탑재되는 드럼 용기(10)를 드럼 회전 유닛(85) 쪽으로 인입하고, 선단부가 벌려짐으로써 후단부가 오므려져 드럼 용기(10)를 드럼 회전 유닛(85)에서 멀어지는 쪽으로 밀어 배출하도록 구성될 수 있다.

드럼 회전 유닛(85)은 드럼 가이드 유닛(83)에 의해 지지되는 드럼 용기(10)의 외주면에 밀착되고 내장된 모터에 의해 회전함으로써 드럼 용기(10)를 수직방향 중심축을 중심으로 회전시키는 구동 롤러로 이루어질 수 있다.

드럼 정렬 유닛(90)은 드럼 회전 유닛(85)에 의해 회전하는 드럼 용기(10)의 입구(11)를 감지하여 드럼 용기(10)의 입구(11)가 미리 정해진 위치에 도달하면 드럼 회전 유닛(85)을 정지시키는 구성요소로서, 회동바(91)와, 회동바(91)를 승강시키는(화살표 d 참조) 에어 실린더와 같은 승강수단(97)과, 회동바(91)를 회동축(A1)을 중심으로 회동시키는(화살표 e 참조) 모터나 로터리 실린더와 같은 회동수단(99)을 포함할 수 있다. 회동바(91)의 선단에는 드럼 용기(10)의 입구(11)의 외경과 대략 동일하거나 약간 큰 내경을 가지는 반원형의 스토퍼(93)와, 스토퍼(93)의 대략 중앙에서 돌출되어 드럼 용기(10)의 입구(11) 외주면이 접촉되면 이를 감지하는 접촉 센서(95)가 마련될 수 있다.

이와 같이 구성되는 드럼 가이드 유닛(83), 드럼 회전 유닛(85) 및 드럼 정렬 유닛(90)에 의한 드럼 용기(10)의 인입, 정렬 및 배출 동작에 대해 설명한다.

먼저, 드럼 가이드 유닛(83)의 가이드 바(83b)가 회동수단(83a)에 의해 선단부가 벌려져 드럼 용기(10)를 받아들일 수 있는 상태가 된다. 이어서, 드럼 용기(10)가 대차(도시 생략)에 의해 드럼 탑재대(81)에 탑재되어 드럼 회전 유닛(85) 쪽으로 밀어진다. 드럼 용기(10)가 드럼 탑재대(81)에 탑재되면 가이드 바(83b)의 선단부가 회동수단(83a)에 의해 오므려지고 드럼 용기(10)는 인입되어 드럼 회전 유닛(85)에 밀착된 상태로 드럼 가이드 유닛(83)에 의해 지지된다.

이어서 또는 전술한 동작과 병행하여, 드럼 정렬 유닛(90)의 승강수단(97)에 의해 회동바(91)가 상승하여, 스토퍼(93)가 드럼 용기(10)의 상단 턱보다 높게 위치하게 된다. 이어서, 드럼 정렬 유닛(90)의 회동수단(99)에 의해 회동바(91)가 회동축(A1)을 중심으로 도 12에서 시계방향으로 대략 90도 정도 회동된 다음, 드럼 정렬 유닛(90)의 승강수단(97)에 의해 회동바(91)가 하강하여, 스토퍼(93)가 드럼 용기(10)의 상면에 근접한 높이에서 드럼 용기(10) 입구(11)가 위치해야 할 미리 정해진 위치에 위치하게 된다. 이 상태에서 드럼 회전 유닛(85)이 드럼 용기(10)를 시계방향으로 회전시킨다. 드럼 용기(10)의 회전에 의해 드럼 용기(10)의 입구(11) 외주면이 스토퍼(93)에 의해 감싸지고 접촉 센서(95)에 접촉하면, 드럼 용기(10)의 입구(11)가 미리 정해진 위치에 정렬된 것이므로 드럼 회전 유닛(85)의 회전을 정지한다.

이어서, 드럼 정렬 유닛(90)이 전술한 동작과 역순으로 동작하여 원위치(도 12에 도시된 상태)로 복귀하고, 전술한 바와 같이 다축 로봇(30)에 의해 드럼 용기(10)의 입구(11) 캡(15)이 분리되고, 커플러(40, 40')가 입구(11)에 결합되어 케미컬의 이송이 수행된다. 케미컬의 이송이 완료되면, 전술한 바와 같이 드럼 용기(10)의 입구(11)에서 커플러(40, 40')가 분리되고, 입구(11)에 캡(15)이 체결된다.

이어서, 드럼 가이드 유닛(83)의 회동수단(83a)에 의해 가이드 바(83b)의 선단부를 벌리고 후단부를 오므림으로써 드럼 용기(10)를 밀어 드럼 탑재대(81) 앞에 대기중인 대차(도시 생략)로 배출한다.

이와 같이, 본 실시형태의 시스템에 의하면, 드럼 용기(10)의 인입, 정렬, 배출이라는 전후 작업을 포함한 케미컬 이송의 전과정이 자동으로 이루어진다.

한편, 케미컬 이송 작업시 먼지 등의 이물질이 혼입되거나 작업자가 케미컬에 노출되는 것을 방지하기 위해, 본 실시형태에 따른 시스템은 부스 형태의 하우징(20) 전면에 드럼 용기(10)의 출입시에 열리고 케미컬 이송중에는 닫히는 자동 또는 수동의 도어(27)를 더 포함할 수 있다.

도 1 및 도 13을 참조하면, 도어(27)는 하우징(20)의 내부에 설치된 가이드 레일(27b)을 따라 승강가능한 복수의 도어 패널(27a)을 포함할 수 있다. 또한, 도어 패널(27a)은 커플러(40, 40')의 드럼 용기(10) 입구(11)에의 커플링 과정과 케미컬 이송 과정을 작업자가 시인할 수 있도록 투명창을 구비할 수 있다.

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

10: 드럼 용기
11: 드럼 용기의 입구
13: 고유 코드
20: 하우징
21: 프레임
25: 테이블
27: 도어
27a: 도어 패널
27b: 가이드 레일
29: 조작 패널
30: 다축 로봇
31: 아암
33, 33': 그립퍼
33a: 핑거
33b: 핑거 팁
39: 비전 유닛
40: 커플러
41: 커플러 헤드
42a, 42b, 42c: 배관
50: 배관 지지 유닛
51: 슬라이딩 블록
52: 배관 지탱 부재
53: 가이드 레일
60, 60': 커플러 보관 유닛(커플러 세정 유닛)
70: 잔액 받이
81: 드럼 탑재대
83: 드럼 가이드 유닛
85: 드럼 회전 유닛
90: 드럼 정렬 유닛

Claims (14)

1. 드럼 용기 내부의 케미컬을 필요로 하는 곳으로 공급하거나 드럼 용기 내에 케미컬을 주입하기 위해, 상기 드럼 용기의 입구에 커플러를 착탈가능하게 결합하는 커플링 시스템으로서,
   일단이 상기 시스템의 일 개소에 고정되고, 타단에는 상기 커플러를 파지가능한 그립퍼가 장착되며, 상기 일단과 타단 사이가 서로 다른 복수의 회전축을 중심으로 회동가능한 복수의 아암으로 연결된 다축 로봇을 구비하여,
   상기 그립퍼로 상기 커플러를 파지하여 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하며,
   상기 커플러는, 내부에 케미컬 유로가 형성되어 있는 커플러 헤드; 및 상기 커플러 헤드의 케미컬 유로와 연통되도록 결합되어, 상기 커플러가 상기 드럼 용기의 입구에 결합되었을 때 상기 드럼 용기 내부로 삽입되어 드리워지는 딥 튜브를 포함하여, 상기 커플러 헤드와 상기 딥 튜브가 함께 상기 드럼 용기의 입구에 착탈되고,
   상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하기 위해 상기 그립퍼로 상기 커플러를 파지할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하고,
   상기 커플러는, 상하로 관통된 중공 기둥 형태로 이루어지고, 상기 드럼 용기의 입구에 나사 결합가능한 커플러 소켓을 더 포함하고,
   상기 커플러 헤드는 상기 커플러 소켓의 상기 중공에 소정 각도만큼 회동함으로써 상기 커플러 소켓에 결합가능하고,
   상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 결합할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러 소켓의 중심축이 서로 일치하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 소켓을 파지하고 상기 그립퍼를 회전시킴으로써 상기 커플러 소켓을 상기 드럼 용기의 입구에 결합한 다음, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하고 상기 복수의 아암 중 일부를 이용하여 상기 커플러 헤드를 상기 소정 각도만큼 회동함으로써 상기 커플러 헤드를 상기 커플러 소켓에 결합하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그립퍼는 상기 드럼 용기의 입구에 체결되는 캡을 파지하여 상기 캡을 상기 드럼 용기의 입구에 착탈가능한 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 그립퍼는 그 길이방향 중심축을 중심으로 회전가능하고,
   상기 캡을 상기 드럼 용기의 입구에 착탈할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 캡의 중심축이 서로 일치하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 캡을 파지하고 상기 그립퍼를 회전시킴으로써 상기 캡을 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 드럼 용기 내부의 케미컬을 필요로 하는 곳으로 공급하거나 드럼 용기 내에 케미컬을 주입하기 위해, 상기 드럼 용기의 입구에 커플러를 착탈가능하게 결합하는 커플링 시스템으로서,
   일단이 상기 시스템의 일 개소에 고정되고, 타단에는 상기 커플러를 파지가능한 그립퍼가 장착되며, 상기 일단과 타단 사이가 서로 다른 복수의 회전축을 중심으로 회동가능한 복수의 아암으로 연결된 다축 로봇을 구비하여,
   상기 그립퍼로 상기 커플러를 파지하여 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하며,
   상기 커플러는, 내부에 케미컬 유로가 형성되어 있는 커플러 헤드; 및 상기 커플러 헤드의 케미컬 유로와 연통되도록 결합되어, 상기 커플러가 상기 드럼 용기의 입구에 결합되었을 때 상기 드럼 용기 내부로 삽입되어 드리워지는 딥 튜브를 포함하여, 상기 커플러 헤드와 상기 딥 튜브가 함께 상기 드럼 용기의 입구에 착탈되고,
   상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 착탈하기 위해 상기 그립퍼로 상기 커플러를 파지할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하고,
   상기 커플러는, 상하로 관통된 중공 기둥 형태로 이루어지고, 상기 드럼 용기의 입구에 나사 결합가능한 커플러 소켓을 더 포함하고,
   상기 커플러 헤드는 상기 커플러 소켓의 상기 중공에 상기 커플러 소켓과 상대적으로 회전가능하게 결합되어 있고,
   상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 결합할 때, 상기 그립퍼의 길이방향 중심축과 상기 커플러의 길이방향 중심축이 서로 직교하도록 하여 상기 그립퍼로 상기 커플러 헤드를 파지하고, 상기 커플러 헤드가 결합된 상기 커플러 소켓만을 회전시킴으로써 상기 커플러를 상기 드럼 용기의 입구에 결합하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제6항에 있어서,
   상기 드럼 용기의 상면을 촬상하는 비전 유닛을 더 포함하고,
   상기 비전 유닛에 의해 촬상된 화상 정보에 기초하여 상기 다축 로봇의 위치 및 자세 제어가 가능한 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
8. 삭제
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제6항에 있어서,
   상기 드럼 용기의 입구에서 분리된 상기 커플러를 거치하여 보관하는 커플러 보관 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 커플러 보관 유닛은 상기 커플러를 거치하고 상기 커플러에 세정수를 분사하여 세정가능한 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
11. 제9항에 있어서,
    상기 커플러 보관 유닛과 상기 드럼 용기의 입구 간에 이동하는 커플러로부터 낙하하는 케미컬 잔액을 받는 잔액 받이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제6항에 있어서,
    상기 드럼 용기를 수평방향으로 이동가능하게 지지하는 드럼 탑재대; 및
    상기 드럼 탑재대에 탑재된 상기 드럼 용기의 입구가 미리 정해진 위치에 위치하도록 상기 드럼 용기를 회전시키는 드럼 회전 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    상기 드럼 회전 유닛에 의해 상기 드럼 용기가 회전하여 상기 드럼 용기의 입구가 미리 정해진 위치에 도달하였음을 감지하여 상기 드럼 회전 유닛을 정지시키는 드럼 정렬 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항 또는 제6항에 있어서,
    상기 드럼 용기용 자동 커플링 시스템은 외부와 차단된 부스 형태의 하우징 내에 배치되고,
    상기 하우징의 전면에는 상기 드럼 용기의 출입시 열리는 도어가 설치된 것을 특징으로 하는 드럼 용기용 자동 커플링 시스템.

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