KR20160131141A

KR20160131141A - 화학약품 자동 공급시스템

Info

Publication number: KR20160131141A
Application number: KR1020150062891A
Authority: KR
Inventors: 서준교
Original assignee: 주원하이텍 주식회사
Priority date: 2015-05-06
Filing date: 2015-05-06
Publication date: 2016-11-16
Also published as: KR101763848B1

Abstract

화학약품 자동 공급시스템이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템은, 보호 캡이 착탈 가능하게 결합되는 고정식 커플러를 구비하며, 화학약품이 사용되는 공정 설비에 설치되어 고정식 커플러를 통해 공정 설비로 화학약품을 공급하는 고정식 화학약품 공급유닛; 및 화학약품을 공급하는 화학약품 공급용 호스가 일측에 연결되는 이동식 커플러를 고정식 커플러에 자동으로 도킹 또는 도킹해제시키는 커플러 도킹부를 구비하는 커플러 도킹장치를 포함한다.

Description

화학약품 자동 공급시스템{Chemical Auto Supplying System}

본 발명은, 화학약품 자동 공급시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종전과 달리 화학약품을 자동으로 공급할 수 있어 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 화학약품 자동 공급시스템에 관한 것이다.

반도체나 디스플레이를 제조하는 회사에서는 공정의 특성상 다양한 화학약품(물질)을 사용하고 있는데, 사용되는 다양한 종류의 화학약품 중에서 일부의 화학약품은 건강상 많은 악영향을 미치는 것으로 알려지고 있다.

예컨대, 벤젠은 웨이퍼에 회로 패턴을 형성시키는 포토공정에서 유기용제로 사용되고 있는데, 이러한 벤젠에 노출되면 중추신경계에 영향을 받아 두통과 구역질, 현기증 등 증상이 나타나고 심할 경우, 백혈병을 유발시킬 수 있다고 보고되고 있다.

포토공정에서 사용되는 글리콜에테르에 지속적으로 노출되면 자연유산, 임신지연 같은 생식기능이 떨어진다.

그리고 반도체에 이온을 주입하는 공정에서 아르신이란 물질을 사용하면 부산물로 비소가 발생하는데 이는 폐암과 간암, 피부암을 유발하며, 반도체 웨이퍼 가공라인 전반에 사용되는 아세톤만 해도 노출될 경우 눈과 기도를 자극하고 심하면 중추신경계를 손상시킨다.

반도체 웨이퍼 가공라인에서 이온을 주입할 때 사용되는 비소는 발암성이 높은 1급 위험물질에 속하기도 한다.

한편, 위에서 설명한 화학약품들 외에 예컨대, 불산, 황산, 질산 등의 화학약품은 반도체나 디스플레이의 부품 혹은 제품을 제조할 때, 특히 부품 혹은 제품을 세척하는 과정에서 많이 사용된다.

이처럼 불산, 황산, 질산 등의 화학약품은 다른 화학약품들과 달리 많은 양이 사용되기 때문에 수시로 공급 및 보충해주어야 하는데, 이러한 화학약품을 설비로 공급하거나 혹은 보충하는 과정에서 근로자들이 불산, 황산, 질산 등의 화학약품에 노출될 우려가 상당히 높은 것으로 알려지고 있다.

실제, 2014년 대한민국에서 연이은 누출 사고로 문제가 된 불산은 황산, 질산과 함께 웨이퍼를 세척하는 과정에서 많이 사용되는데, 이러한 불산, 황산, 질산 등의 화학약품들에 장기간 노출되면 뼈가 약해지거나 후두암을 일으키는 등 건강에 심각한 문제를 유발할 수 있다.

따라서 불산, 황산, 질산 등의 화학약품을 설비로 공급할 때는 화학약품을 자동으로 공급할 수 있도록 하는 방안이 필요하나 아직까지는 불산, 황산, 질산 등의 화학약품을 자동으로 공급하기 위한 시스템이 갖춰지지 않고 수작업에 의존하고 있는 것이 현실임을 감안할 때, 불산, 황산, 질산 등의 화학약품을 자동으로 공급할 수 있도록 함으로써 안전사고를 미연에 예방할 수 있도록 하는 시스템에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.

대한민국특허청 출원번호 제10-1993-0021851호

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 종전과 달리 화학약품을 자동으로 공급할 수 있어 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 화학약품 자동 공급시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 보호 캡이 착탈 가능하게 결합되는 고정식 커플러를 구비하며, 화학약품이 사용되는 공정 설비에 설치되어 상기 고정식 커플러를 통해 상기 공정 설비로 상기 화학약품을 공급하는 고정식 화학약품 공급유닛; 및 상기 화학약품을 공급하는 화학약품 공급용 호스가 일측에 연결되는 이동식 커플러를 상기 고정식 커플러에 자동으로 도킹 또는 도킹해제시키는 커플러 도킹부를 구비하는 커플러 도킹장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템이 제공될 수 있다.

상기 커플러 도킹장치는, 투명 또는 반투명 윈도우(window)가 일측에 설치되는 장치 프레임; 및 상기 장치 프레임에 마련되고 상기 커플러 도킹부와 연결되며, 상기 이동식 커플러를 로딩(loading)시키는 커플러 로딩부를 더 포함할 수 있다.

상기 커플러 도킹부는 상기 장치 프레임의 사이드 영역에 배치될 수 있다.

상기 커플러 로딩부가 배치되는 상기 장치 프레임의 일측에는 로더 도어(loader door)가 개폐 가능하게 마련될 수 있으며, 상기 커플러 로딩부에는 상기 이동식 커플러가 상기 커플러 로딩부에 정상적으로 클램핑되었는 지의 여부를 확인하는 클램핑 확인 센서가 더 마련될 수 있다.

상기 커플러 도킹장치는, 상기 고정식 커플러로부터 상기 보호 캡을 제거하는 보호 캡 제거부를 더 포함할 수 있다.

상기 보호 캡 제거부는, 상기 보호 캡을 클램프하는 보호 캡 클램프; 및 상기 보호 캡 클램프를 구동시키는 클램프 구동부를 포함할 수 있다.

상기 클램프 구동부는, 상기 보호 캡 클램프와 연결되어 상기 보호 캡 클램프를 구동시키는 클램프 액추에이터; 상기 클램프 액추에이터가 상기 보호 캡이 위치되는 상기 고정식 커플러에 접근 또는 이격되는 X축 방향으로 이동되도록 상기 클램프 액추에이터를 구동시키는 액추에이터 X축 구동유닛; 및 상기 액추에이터 구동부와 연결되며, 상기 X축에 교차되는 Y축 방향으로 상기 액추에이터 X축 구동유닛과 상기 클램프 액추에이터를 위치 이동시키는 액추에이터 Y축 구동유닛을 포함할 수 있다.

상기 보호 캡 제거부는, 상기 고정식 커플러의 주변에 배치되어 상기 보호 캡을 로킹(locking) 또는 언로킹(unlocking)시키는 다수의 보호 캡 로커를 더 포함할 수 있다.

상기 보호 캡 로커는, 반달 형상의 로커 바디; 및 상기 로커 바디에 연결되는 바디 아암을 포함할 수 있다.

상기 보호 캡 제거부는, 상기 보호 캡 로커의 바디 아암과 연결되어 상기 보호 캡 로커를 회전 구동시키는 로커 구동용 액추에이터를 더 포함할 수 있다.

상기 커플러 도킹장치는, 상기 장치 프레임의 중앙 영역에 배치되어 상기 장치 프레임 내의 공간을 구획하는 오토 셔터를 더 포함할 수 있다.

상기 커플러 도킹장치는, 상기 오토 셔터와 연결되며, 상기 오토 셔터를 구동시키는 셔터 구동부를 더 포함할 수 있다.

상기 커플러 도킹장치는, 상기 화학약품의 리크(leak) 여부를 감지하는 화학약품 리크 감지부; 압력을 감지하는 압력 감지부; 및 가스(gas)의 누출을 감지하는 가스 감지부를 더 포함할 수 있다.

상기 커플러 도킹장치는, 상기 화학약품 리크 감지부, 상기 압력 감지부 및 상기 가스 감지부 중 적어도 어느 하나로부터의 신호에 기초하여 상기 셔터 구동부의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

상기 오토 셔터와 상기 고정식 화학약품 공급유닛 사이에 형성되는 공간에 마련되며, 소화를 위한 물을 분사시키는 샤워 노즐; 및 상기 샤워 노즐에 이웃하게 배치되며, 소화를 위한 이산화탄소를 분사시키는 이산화탄소 노즐을 더 포함할 수 있다.

상기 오토 셔터와 상기 고정식 화학약품 공급유닛 사이에 형성되는 공간에 마련되는 화이어 오토 댐퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 장치 프레임의 하부 영역에는 드레인(drain)되는 화학약품이 저장되는 화학약품 드레인 탱크가 마련될 수 있다.

상기 장치 프레임의 일측에 결합되어 장비를 조작하는 터치스크린; 및 상기 장치 프레임의 타측에 마련되는 소화기를 더 포함할 수 있다.

상기 고정식 화학약품 공급유닛과 상기 커플러 도킹장치를 지지하는 베이스 프레임을 더 포함할 수 있다.

상기 베이스 프레임 상에는 위치 고정된 상기 고정식 화학약품 공급유닛에 대해 상기 커플러 도킹장치가 접근 또는 이격되도록 상기 커플러 도킹장치를 슬라이딩 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩 레일이 마련될 수 있다.

본 발명에 따르면, 종전과 달리 화학약품을 자동으로 공급할 수 있어 안전사고를 미연에 예방할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 각각 고정식 화학약품 공급유닛의 고정식 커플러에 커플러 도킹장치의 이동식 커플러가 도킹되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템의 사시도이다.
도 5는 도 4에서 고정식 화학약품 공급유닛에 커플러 도킹장치가 결합된 상태의 도면이다.
도 6은 커플러 도킹장치의 확대도이다.
도 7은 도 6에서 로더 도어가 개방된 상태의 도면이다.
도 8은 커플러 도킹장치의 부분 측면도이다.
도 9는 도 8의 평면 구조도이다.
도 10은 도 8의 정면도이다.
도 11은 도 8의 B-B선에 따른 상세도이다.
도 12 내지 도 15는 각각 도 7의 A 영역의 확대도로서 보호 캡 제거부에 의해 보호 캡이 제거되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템의 시스템 제어블록도이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1 내지 도 3은 각각 고정식 화학약품 공급유닛의 고정식 커플러에 커플러 도킹장치의 이동식 커플러가 도킹되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템의 사시도이고, 도 5는 도 4에서 고정식 화학약품 공급유닛에 커플러 도킹장치가 결합된 상태의 도면이며, 도 6은 커플러 도킹장치의 확대도이고, 도 7은 도 6에서 로더 도어가 개방된 상태의 도면이며, 도 8은 커플러 도킹장치의 부분 측면도이고, 도 9는 도 8의 평면 구조도이며, 도 10은 도 8의 정면도이고, 도 11은 도 8의 B-B선에 따른 상세도이며, 도 12 내지 도 15는 각각 도 7의 A 영역의 확대도로서 보호 캡 제거부에 의해 보호 캡이 제거되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템의 시스템 제어블록도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템은 종전과 달리 화학약품을 자동으로 공급할 수 있어 안전사고를 미연에 예방할 수 있도록 한 것으로서, 고정식 화학약품 공급유닛(200)과, 커플러 도킹장치(100)를 포함한다.

고정식 화학약품 공급유닛(200)은 도 1 내지 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 화학약품이 사용되는 공정 설비, 예컨대 반도체나 디스플레이를 제조하기 위한 공정 설비에 설치되는 고정 구조물이다.

이러한 고정식 화학약품 공급유닛(200)에는 고정식 커플러(210)가 마련되며, 고정식 커플러(210)의 개구(210a)에는 보호 캡(220)이 착탈 가능하게 결합된다.

이에, 도 1처럼 고정식 커플러(210)의 개구(210a)에 보호 캡(220)이 결합되어 있는 상태에서 도 2처럼 보호 캡(220)을 제거하고, 이어 도 3처럼 고정식 커플러(210)의 개구(210a)에 화학약품 공급용 호스(111)가 일측에 연결되는 이동식 커플러(110)를 도킹시킴으로써, 이동식 커플러(110)와 고정식 커플러(210)를 연결할 수 있다.

화학약품 공급용 호스(111)는 탱크로리(미도시)에서 연장되어 고정식 화학약품 공급유닛(200)으로 화학약품, 예컨대 불산, 황산, 질산 등의 화학약품을 공급하는 역할을 하기 때문에, 도 3처럼 이동식 커플러(110)와 고정식 커플러(210)가 연결되고 나면 탱크로리 내의 화학약품이 화학약품 공급용 호스(111), 이동식 커플러(110) 및 고정식 커플러(210)를 통해 예컨대 반도체나 디스플레이를 제조하기 위한 공정 설비로 공급될 수 있다.

참고로, 고정식 화학약품 공급유닛(200)에 사이즈가 다른 다수의 고정식 커플러(210)가 마련되고 있는데, 이는 종류가 다른 화학약품을 공급하기 위한 방안일 뿐이다.

즉 고정식 커플러(210)가 1개 적용되거나 3개 이상 적용되는 고정식 화학약품 공급유닛에도 본 발명의 권리범위가 적용될 수 있으므로 도면의 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

한편, 앞서도 기술한 것처럼 반도체나 디스플레이를 제조하기 위한 공정 설비로 공급되는 불산, 황산, 질산 등의 화학약품은 반도체나 디스플레이의 부품 혹은 제품을 제조할 때, 특히 부품 혹은 제품을 세척하는 과정에서 다량 사용되기 때문에 보충이 수시로 이루어질 수 있다.

이처럼 설비로 화학약품을 공급(보충)하기 위해서는 도 1 내지 도 3의 과정을 반복해야 하는데, 이때 도 1 내지 도 3의 과정이 작업자의 수작업에 의해 진행되면 작업자의 건강에 심각한 문제를 유발할 수 있다.

따라서 본 실시예의 경우에는 커플러 도킹장치(100)를 적용하여 공정 설비로 화학약품을 공급(보충)하기 위한 도 1 내지 도 3의 과정을 자동으로 진행하고 있는 것이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 커플러 도킹장치(100)는 고정식 화학약품 공급유닛(200)과 함께 베이스 프레임(300)에 지지될 수 있다

베이스 프레임(300) 상에는 위치 고정된 고정식 화학약품 공급유닛(200)에 대해 커플러 도킹장치(100)가 접근 또는 이격되도록 커플러 도킹장치(100)를 슬라이딩 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩 레일(310)이 마련된다.

다시 말해, 슬라이딩 레일(310) 상에 탑재된 커플러 도킹장치(100)는 도 4처럼 위치 고정된 고정식 화학약품 공급유닛(200)으로부터 이격될 수도 있고, 도 5처럼 위치 고정된 고정식 화학약품 공급유닛(200)에 결합될 수도 있다.

이처럼 베이스 프레임(300)과 슬라이딩 레일(310)을 적용함으로써, 본 실시예에 따른 커플러 도킹장치(100)의 고장 발생에 유연하게 대처할 수 있다. 즉 커플러 도킹장치(100)가 고장나면 도 4처럼 위치 고정된 고정식 화학약품 공급유닛(200)으로부터 커플러 도킹장치(100)를 이동시킨 후에 정비작업을 진행하면 된다.

본 실시예에 따른 커플러 도킹장치(100)는 장치 프레임(120), 커플러 도킹부(130), 그리고 커플러 로딩부(140)를 포함할 수 있다.

장치 프레임(120)은 본 실시예에 따른 커플러 도킹장치(100)의 외관을 형성하며, 커플러 도킹부(130)와 커플러 로딩부(140)를 비롯하여 각종 부품이나 구성들을 지지한다. 따라서 장치 프레임(120)은 강성이 우수한 금속 프레임으로 제작될 수 있다.

앞서 기술한 도 1 내지 도 3의 작업이 장치 프레임(120) 내에서 진행되기 때문에 외부에서 장치 프레임(120)의 내부를 관찰할 필요가 있다.

따라서 장치 프레임(120)의 외벽에는 투명 또는 반투명 윈도우(123, window)가 설치된다. 투명 또는 반투명 윈도우(123)는 개폐가 가능할 수 있다.

프레임의 결합에 의해 제조되는 장치 프레임(120)의 하부 영역에는 화학약품 드레인 탱크(115)가 마련된다.

앞서 기술한 도 1 내지 도 3의 작업이 장치 프레임(120) 내에서 진행될 때, 화학약품이 아래로 떨어질 수 있는데, 장치 프레임(120) 내에서 장치 프레임(120)의 바닥으로 떨어진 화학약품을 드레인(drain)시키기 위해 화학약품 드레인 탱크(115)가 마련된다. 화학약품 드레인 탱크(115)가 다 채워진 경우, 새 것으로 교체할 수 있다.

장치 프레임(120)의 일측에는 장비 조작을 위한 터치스크린(116)이 마련된다. 작업자는 터치스크린(116)을 조작함으로써, 화학약품의 공급을 위한 도킹 혹은 도킹해제 과정을 선택할 수 있다.

장치 프레임(120)의 타측에는 소화기(117)가 마련된다. 화학약품에 의해 화재가 발생될 우려가 높다는 점에서 소화기(117)가 인접되게 비치되는 것이 바람직할 수 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 커플러 로딩부(140)가 배치되는 장치 프레임(120)의 일측에는 로더 도어(126, loader door)가 개폐 가능하게 마련된다. 로더 도어(126)는 장치 프레임(120)의 일측에 마련되는 로더 도어 액추에이터(126a)에 의해 자동으로 동작될 수 있다.

로더 도어 액추에이터(126a)는 유압 실린더일 수 있으나 다른 구동수단으로 대체되어도 관계는 없으며, 컨트롤러(190)에 의해 컨트롤될 수 있다. 도 7은 편의상 도 6에서 로더 도어(126)를 제거한 상태의 도면인데, 로더 도어(126)를 제거하면 장치 프레임(120) 내에 갖춰진 구성들, 예컨대 커플러 도킹부(130)와 커플러 로딩부(140) 등의 구성들이 노출될 수 있다.

커플러 로딩부(140)에 대해 먼저 알아보면, 커플러 로딩부(140)는 장치 프레임(120)에 마련되고 커플러 도킹부(130)와 연결되며, 이동식 커플러(110)를 로딩(loading)시키는 역할을 한다.

작업자는 이동식 커플러(110)에서 마개(미도시)를 제거한 뒤 이동식 커플러(110)를 커플러 로딩부(140)에 로딩시킬 수 있는데, 커플러 로딩부(140)가 이동식 커플러(110)를 흔들림 없이 클램핑하기 때문에 도 3처럼 커플러 도킹부(130)에 의해 이동식 커플러(110)가 이동되어 고정식 화학약품 공급유닛(200)의 고정식 커플러(210)에 도킹될 때까지 이동식 커플러(110)가 커플러 로딩부(140)에서 떨어지지 않는다.

이러한 커플러 로딩부(140)는 이동식 커플러(110)의 바깥쪽에서 집게 방식으로 이동식 커플러(110)를 클램핑하는 구조일 수도 있고, 아니면 파워 롤러(power roller) 방식으로 이동식 커플러(110)를 클램핑하는 구조일 수도 있는데, 어떠한 방식이 적용되더라도 관계는 없다.

도면에는 자세히 도시하지 않았으나 커플러 로딩부(140)에는 이동식 커플러(110)가 커플러 로딩부(140)에 정상적으로 클램핑되었는 지의 여부를 확인하는 클램핑 확인 센서(145, 도 16 참조)가 더 마련될 수 있다.

클램핑 확인 센서(145)가 커플러 로딩부(140)에 이동식 커플러(110)가 정상적으로 클램핑되지 않았다고 센싱하면 이의 정보를 컨트롤러(190)로 전송하여 더 이상의 작업이 진행되지 않도록 한다. 즉 커플러 도킹부(130) 또는 보호 캡 제거부(150) 등이 동작되지 않도록 한다.

도 9에 도시된 바와 같이, 장치 프레임(120) 내에는 호스 가이드(113)가 더 마련된다. 호스 가이드(113)는 커플러 도킹부(130)가 이동식 커플러(110)를 고정식 화학약품 공급유닛(200)의 고정식 커플러(210)로 이동시킬 때, 딸려가는 화학약품 공급용 호스(111)가 꼬이거나 다른 부품에 걸리지 않게 가이드하는 역할을 한다.

커플러 도킹부(130)는 화학약품을 공급하는 화학약품 공급용 호스(111)가 일측에 연결되는 이동식 커플러(110)를 도 3 및 도 15처럼 고정식 커플러(210)에 자동으로 도킹 또는 도킹해제시키는 역할을 한다.

즉 앞서도 기술한 것처럼 커플러 로딩부(140)에 로딩되어 클램핑된 이동식 커플러(110)가 고정식 화학약품 공급유닛(200)의 고정식 커플러(210)로 이동되어 고정식 커플러(210)에 도킹될 수 있도록 커플러 로딩부(140)를 비롯하여 이동식 커플러(110)를 이동시키는 역할을 한다.

커플러 도킹부(130)는 도 7 내지 도 11에 자세히 도시된 것처럼 볼 스크루(ball screw) 또는 리니어 모터(Linear motor)에 의해 커플러 로딩부(140)를 비롯하여 이동식 커플러(110)를 이동시키는 구조를 갖는다. 즉 모터(131)가 구동되면 이동식 커플러(110)가 클램핑된 커플러 도킹부(130)가 레일 혹은 볼 스크루(132)를 따라 이동되는 구조로 커플러 도킹부(130)가 적용될 수 있다.

한편, 이와 같은 역할을 수행하는 커플러 도킹부(130)를 장치 프레임(120) 내에 적용함에 있어 커플러 도킹부(130)를 장치 프레임(120) 내의 하부, 즉 바닥 영역에 설치하는 것을 고려해볼 수 있다.

물론, 커플러 도킹부(130)를 장치 프레임(120) 내의 하부, 즉 바닥 영역에 설치하더라도 이동식 커플러(110)가 고정식 커플러(210)에 자동으로 도킹 또는 도킹해제되도록 하는 데에는 문제가 없다.

다만, 앞서도 기술한 것처럼 고정식 커플러(210)에 대한 이동식 커플러(110)의 도킹 작업 시 화학약품이 떨어질 우려가 높은데, 이렇게 낙하되는 화학약품이 장치 프레임(120) 내의 하부, 즉 바닥 영역에 설치된 커플러 도킹부(130)에 닿을 경우, 커플러 도킹부(130)가 손상될 우려가 상당히 높다. 따라서 본 실시예에서는 커플러 도킹부(130)의 내구성을 위하여, 즉 화학약품이 커플러 도킹부(130)에 접촉되지 못하게 하여 커플러 도킹부(130)가 손상되지 않도록 커플러 도킹부(130)를 장치 프레임(120)의 사이드 영역에 배치하고 있는 것이다.

고정식 화학약품 공급유닛(200)에 다수의 고정식 커플러(210)가 배치되고, 또한 고정식 커플러(210)의 개수만큼의 이동식 커플러(110)와 커플러 로딩부(140)가 사용되기 때문에 커플러 도킹부(130) 역시, 장치 프레임(120)의 사이드 영역 양측에 각각 설치될 수 있다. 하지만, 고정식 커플러(210)가 1개라면 커플러 도킹부(130)는 장치 프레임(120)의 사이드 한쪽에만 설치되면 된다.

한편, 도 3 및 도 15처럼 고정식 커플러(210)에 이동식 커플러(110)가 자동으로 도킹되기 위해서는 도 2, 그리고 도 12 내지 도 14처럼 고정식 커플러(210)에 결합되어 있던 보호 캡(220)을 고정식 커플러(210)로부터 제거해야 하는데, 이의 작업 역시, 보호 캡 제거부(150)에 의해 자동으로 진행될 수 있다.

즉 본 실시예에 따른 커플러 도킹장치(100)에는 고정식 커플러(210)로부터 보호 캡(220)을 제거하는 보호 캡 제거부(150)가 갖춰진다. 보호 캡 제거부(150) 역시, 컨트롤러(190)에 의해 컨트롤될 수 있다.

이러한 보호 캡 제거부(150)는 도 12 내지 도 15에 자세히 도시된 바와 같이, 보호 캡 클램프(160)와, 보호 캡 클램프(160)를 구동시키는 클램프 구동부(170)와, 고정식 커플러(210)의 주변에 배치되어 보호 캡(220)을 로킹(locking) 또는 언로킹(unlocking)시키는 다수의 보호 캡 로커(155)를 포함할 수 있다.

보호 캡 클램프(160)는 보호 캡(220)을 클램프하는 역할을 한다. 본 실시예에서 보호 캡 클램프(160)는 보호 캡(220)의 양측에서 보호 캡(220)을 집게 타입으로 클램프하는 구조를 갖는다.

클램프 구동부(170)는 보호 캡 클램프(160)가 보호 캡(220)을 집게 타입으로 클램프하기 위해 보호 캡 클램프(160)를 구동, 즉 동작시키는 역할을 한다.

이러한 클램프 구동부(170)는 보호 캡 클램프(160)와 연결되어 보호 캡 클램프(160)를 구동시키는 클램프 액추에이터(171)와, 클램프 액추에이터(171)가 보호 캡(220)이 위치되는 고정식 커플러(210)에 접근 또는 이격되는 X축 방향으로 이동되도록 클램프 액추에이터(171)를 구동시키는 액추에이터 X축 구동유닛(172)과, 액추에이터 구동부와 연결되며, X축에 교차되는 Y축 방향으로 액추에이터 X축 구동유닛(172)과 클램프 액추에이터(171)를 위치 이동시키는 액추에이터 Y축 구동유닛(173)을 포함할 수 있다.

이에, 고정식 커플러(210)로부터 보호 캡(220)을 제거하기 위한 신호가 입력되면 액추에이터 Y축 구동유닛(173)과 액추에이터 X축 구동유닛(172)에 의해 보호 캡 클램프(160)가 보호 캡(220)의 전방에 위치된 후, 클램프 액추에이터(171)에 의해 도 12처럼 보호 캡(220)을 집어 클램핑하게 되며, 이후 액추에이터 X축 구동유닛(172)과 액추에이터 Y축 구동유닛(173)의 동작에 의해 도 13처럼 고정식 커플러(210)에서 일측으로 비켜서게 된다. 그러면, 고정식 커플러(210)에 개구(210a)가 드러나기 때문에 도 14 및 도 15처럼 커플러 도킹부(130)에 의해 이동식 커플러(110)가 고정식 커플러(210)의 개구(210a)에 도킹되도록 하며 된다.

보호 캡 로커(155)는 고정식 커플러(210)의 주변에 배치되어 보호 캡(220)을 로킹(locking) 또는 언로킹(unlocking)시키는 역할을 한다. 도 13처럼 보호 캡 로커(155)에 의해 보호 캡(220)이 언로킹된 이후에 클램프 구동부(170)의 동작에 의해 보호 캡(220)이 제거될 수 있다.

이러한 보호 캡 로커(155)는 반달 형상의 로커 바디(155a)와, 로커 바디(155a)에 연결되는 바디 아암(155b)을 포함할 수 있다. 보호 캡 로커(155)는 보호 캡(220)의 양측에 대칭되게 배치될 수 있다.

보호 캡 로커(155)의 로커 바디(155a)에는 로커 구동용 액추에이터(157)가 연결된다. 유압 실린더로 적용될 수 있는 로커 구동용 액추에이터(157)는 보호 캡 로커(155)의 바디 아암(155b)과 연결되어 보호 캡 로커(155)를 회전 구동시킨다.

예컨대, 도 12처럼 로커 바디(155a)의 원 부분이 보호 캡(220)에 가압 접촉된 경우에는 보호 캡 로커(155)로 인해 보호 캡(220)이 로킹된 상태이기 때문에 보호 캡(220)을 제거할 수 없다. 하지만, 로커 구동용 액추에이터(157)의 작용에 의해 도 13처럼 보호 캡 로커(155)가 일부 회전된 경우에는 보호 캡(220)을 가압하고 있던 힘이 제거되기 때문에 비로소 보호 캡(220)을 제거할 수 있게 된다.

고정식 화학약품 공급유닛(200)의 고정식 커플러(210)에 커플러 도킹장치(100)의 이동식 커플러(110)가 자동으로 도킹되거나 도킹해제되는 작업이 진행될 때, 누수되는 화학약품이 작업자가 서 있는 로더 도어(126) 쪽으로 흘러나오면 곤란하다.

따라서 본 실시예의 경우, 이러한 현상을 예방하기 위해 오토 셔터(127)를 더 갖추고 있다.

오토 셔터(127)는 도 8 및 도 9에 해칭한 것처럼 장치 프레임(120)의 중앙 영역에 배치되어 장치 프레임(120) 내의 공간을 구획하는 역할을 한다.

이러한 오토 셔터(127)는 오토 셔터(127)를 구동시키는 셔터 구동부(128)에 연결될 수 있다. 셔터 구동부(128)는 장치 프레임(120)의 상단부 외측으로 노출되는 유압 실린더일 수 있다.

한편, 셔터 구동부(128)에 의해 오토 셔터(127)가 내려와 장치 프레임(120)의 중앙 영역을 차단하기 위해서는 셔터 구동부(128)가 동작되기 위한 신호를 감지해야 한다.

이를 위해, 본 실시예의 경우, 도 16처럼 화학약품 리크 감지부(181), 압력 감지부(182), 가스 감지부(183), 그리고 컨트롤러(190)가 더 갖춰진다.

뿐만 아니라 장치 프레임(120) 내의 일측, 즉 오토 셔터(127)와 고정식 화학약품 공급유닛(200) 사이에 형성되는 공간에는 소화를 위한 물을 분사시키는 샤워 노즐(185), 소화를 위한 이산화탄소를 분사시키는 이산화탄소 노즐(186), 그리고 화이어 오토 댐퍼(187)가 마련된다.

화학약품 리크 감지부(181)는 화학약품의 리크(leak) 여부를 감지하고, 압력 감지부(182)는 압력을 감지하며, 가스 감지부(183)는 가스(gas)의 누출을 감지한다.

샤워 노즐(185)과 이산화탄소 노즐(186)은 화학약품 또는 가스 누출에 의해 화재가 발생되거나 발생될 소지가 있을 경우에 물이나 이산화탄소를 분사함으로써 화재를 소화시키는 역할을 하고, 화이어 오토 댐퍼(187)는 고정식 화학약품 공급유닛(200) 쪽으로 화재가 번지는 것을 차단한다.

마지막으로, 컨트롤러(190)는 화학약품 리크 감지부(181), 압력 감지부(182) 및 가스 감지부(183) 중 적어도 어느 하나로부터의 신호에 기초하여 셔터 구동부(128)의 동작을 컨트롤한다.

특히, 화학약품의 공급 시 리크가 발생될 경우, 컨트롤러(190)는 셔터 구동부(128)를 구동시켜 자동으로 오토 셔터(127)가 내려와 화학약품이 확산되는 것을 방지시킨다.

뿐만 아니라 컨트롤러(190)는 화학약품 또는 가스 누출에 의해 화재가 발생되거나 발생될 소지가 있을 경우에 물이나 이산화탄소를 분사하여 화재를 소화시키도록 샤워 노즐(185)과 이산화탄소 노즐(186)의 동작을 컨트롤하는 한편, 화이어 오토 댐퍼(187)의 동작을 컨트롤한다.

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(190)는 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.

중앙처리장치(191)는 본 실시예에서 컨트롤러(190)는 화학약품 리크 감지부(181), 압력 감지부(182) 및 가스 감지부(183) 중 적어도 어느 하나로부터의 신호에 기초하여 셔터 구동부(128)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.

메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.

서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 컨트롤러(190)는 컨트롤러(190)는 화학약품 리크 감지부(181), 압력 감지부(182) 및 가스 감지부(183) 중 적어도 어느 하나로부터의 신호에 기초하여 셔터 구동부(128)의 동작을 컨트롤한다.

이때, 컨트롤러(190)가 화학약품 리크 감지부(181), 압력 감지부(182) 및 가스 감지부(183) 중 적어도 어느 하나로부터의 신호에 기초하여 셔터 구동부(128)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 화학약품 자동 공급시스템의 작용을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

우선, 로더 도어(126)를 개방하고 이동식 커플러(110)를 커플러 로딩부(140)에 로딩시킨다. 그런 다음, 터치스크린(116)을 통해 불산, 황산, 질산 등의 화학약품을 공급(보충)하기 위한 신호를 입력한다.

불산, 황산, 질산 등의 화학약품을 공급(보충)하기 위한 신호가 입력되면 보호 캡 제거부(150)의 도 12 내지 도 15와 같은 동작에 의해 고정식 커플러(210)로부터 보호 캡(220)이 제거된다.

즉 로커 구동용 액추에이터(157)에 의한 고정 캡 로커(155)의 회전 동작에 의해 보호 캡(220)이 로킹해제된 상태에서 액추에이터 Y축 구동유닛(173)과 액추에이터 X축 구동유닛(172)에 의해 보호 캡 클램프(160)가 보호 캡(220)의 전방에 위치된다.

이후, 클램프 액추에이터(171)에 의해 도 12처럼 보호 캡(220)을 집어 클램핑하게 되며, 이후 액추에이터 X축 구동유닛(172)과 액추에이터 Y축 구동유닛(173)의 동작에 의해 도 13처럼 고정식 커플러(210)에서 일측으로 비켜서게 됨으로써, 고정식 커플러(210)에 개구(210a)가 드러난다.

도 13처럼 고정식 커플러(210)에 개구(210a)가 드러나면 커플러 도킹부(130)가 동작되어 이동식 커플러(110)를 실은 커플러 로딩부(140)를 고정식 화학약품 공급유닛(200)의 고정식 커플러(210)로 이동시키게 되며, 이어 도 14 및 도 15처럼 이동식 커플러(110)가 고정식 커플러(210)의 개구(210a)에 도킹되도록 한다.

이와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 종전과 달리 화학약품을 자동으로 공급할 수 있어 안전사고를 미연에 예방할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100 : 커플러 도킹장치 110 : 이동식 커플러
111 : 화학약품 공급용 호스 113 : 호스 가이드
115 : 화학약품 드레인 탱크 116 : 터치스크린
117 : 소화기 120 : 장치 프레임
123 : 윈도우 126 : 로더 도어
126a : 로더 도어 액추에이터 127 : 오토 셔터
128 : 셔터 구동부 130 : 커플러 도킹부
140 : 커플러 로딩부 150 : 보호 캡 제거부
155 : 보호 캡 로커 155a : 로커 바디
155b : 바디 아암 157 : 로커 구동용 액추에이터
160 : 보호 캡 클램프 170 : 클램프 구동부
171 : 클램프 액추에이터 172 : 액추에이터 X축 구동유닛
173 : 액추에이터 Y축 구동유닛 181 : 화학약품 리크 감지부
182 : 압력 감지부 183 : 가스 감지부
185 : 샤워 노즐 186 : 이산화탄소 노즐
187 : 화이어 오토 댐퍼 190 : 컨트롤러
200 : 고정식 화학약품 공급유닛 210 : 고정식 커플러
220 : 보호 캡 300 : 베이스 프레임
310 : 슬라이딩 레일

Claims

보호 캡이 착탈 가능하게 결합되는 고정식 커플러를 구비하며, 화학약품이 사용되는 공정 설비에 설치되어 상기 고정식 커플러를 통해 상기 공정 설비로 상기 화학약품을 공급하는 고정식 화학약품 공급유닛; 및
상기 화학약품을 공급하는 화학약품 공급용 호스가 일측에 연결되는 이동식 커플러를 상기 고정식 커플러에 자동으로 도킹 또는 도킹해제시키는 커플러 도킹부를 구비하는 커플러 도킹장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 커플러 도킹장치는,
투명 또는 반투명 윈도우(window)가 일측에 설치되는 장치 프레임; 및
상기 장치 프레임에 마련되고 상기 커플러 도킹부와 연결되며, 상기 이동식 커플러를 로딩(loading)시키는 커플러 로딩부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제2항에 있어서,
상기 커플러 도킹부는 상기 장치 프레임의 사이드 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제2항에 있어서,
상기 커플러 로딩부가 배치되는 상기 장치 프레임의 일측에는 로더 도어(loader door)가 개폐 가능하게 마련되며,
상기 커플러 로딩부에는 상기 이동식 커플러가 상기 커플러 로딩부에 정상적으로 클램핑되었는 지의 여부를 확인하는 클램핑 확인 센서가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 커플러 도킹장치는,
상기 고정식 커플러로부터 상기 보호 캡을 제거하는 보호 캡 제거부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제5항에 있어서,
상기 보호 캡 제거부는,
상기 보호 캡을 클램프하는 보호 캡 클램프; 및
상기 보호 캡 클램프를 구동시키는 클램프 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제6항에 있어서,
상기 클램프 구동부는,
상기 보호 캡 클램프와 연결되어 상기 보호 캡 클램프를 구동시키는 클램프 액추에이터;
상기 클램프 액추에이터가 상기 보호 캡이 위치되는 상기 고정식 커플러에 접근 또는 이격되는 X축 방향으로 이동되도록 상기 클램프 액추에이터를 구동시키는 액추에이터 X축 구동유닛; 및
상기 액추에이터 구동부와 연결되며, 상기 X축에 교차되는 Y축 방향으로 상기 액추에이터 X축 구동유닛과 상기 클램프 액추에이터를 위치 이동시키는 액추에이터 Y축 구동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제6항에 있어서,
상기 보호 캡 제거부는,
상기 고정식 커플러의 주변에 배치되어 상기 보호 캡을 로킹(locking) 또는 언로킹(unlocking)시키는 다수의 보호 캡 로커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제8항에 있어서,
상기 보호 캡 로커는,
반달 형상의 로커 바디; 및
상기 로커 바디에 연결되는 바디 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제9항에 있어서,
상기 보호 캡 제거부는,
상기 보호 캡 로커의 바디 아암과 연결되어 상기 보호 캡 로커를 회전 구동시키는 로커 구동용 액추에이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제2항에 있어서,
상기 커플러 도킹장치는,
상기 장치 프레임의 중앙 영역에 배치되어 상기 장치 프레임 내의 공간을 구획하는 오토 셔터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제11항에 있어서,
상기 커플러 도킹장치는,
상기 오토 셔터와 연결되며, 상기 오토 셔터를 구동시키는 셔터 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제12항에 있어서,
상기 커플러 도킹장치는,
상기 화학약품의 리크(leak) 여부를 감지하는 화학약품 리크 감지부;
압력을 감지하는 압력 감지부; 및
가스(gas)의 누출을 감지하는 가스 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제13항에 있어서,
상기 커플러 도킹장치는,
상기 화학약품 리크 감지부, 상기 압력 감지부 및 상기 가스 감지부 중 적어도 어느 하나로부터의 신호에 기초하여 상기 셔터 구동부의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제11항에 있어서,
상기 오토 셔터와 상기 고정식 화학약품 공급유닛 사이에 형성되는 공간에 마련되며, 소화를 위한 물을 분사시키는 샤워 노즐; 및
상기 샤워 노즐에 이웃하게 배치되며, 소화를 위한 이산화탄소를 분사시키는 이산화탄소 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제11항에 있어서,
상기 오토 셔터와 상기 고정식 화학약품 공급유닛 사이에 형성되는 공간에 마련되는 화이어 오토 댐퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제2항에 있어서,
상기 장치 프레임의 하부 영역에는 드레인(drain)되는 화학약품이 저장되는 화학약품 드레인 탱크가 마련되는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제2항에 있어서,
상기 장치 프레임의 일측에 결합되어 장비를 조작하는 터치스크린; 및
상기 장치 프레임의 타측에 마련되는 소화기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제1항에 있어서,
상기 고정식 화학약품 공급유닛과 상기 커플러 도킹장치를 지지하는 베이스 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.
제19항에 있어서,
상기 베이스 프레임 상에는 위치 고정된 상기 고정식 화학약품 공급유닛에 대해 상기 커플러 도킹장치가 접근 또는 이격되도록 상기 커플러 도킹장치를 슬라이딩 이동 가능하게 지지하는 슬라이딩 레일이 마련되는 것을 특징으로 하는 화학약품 자동 공급시스템.