KR20190080810A - 고압가스통의 자동 정렬장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하는 고압가스통의 자동 정렬장치에 관한 것으로, 리프트의 다이에 고압가스통을 얹어 놓은 다음 클램핑 한 후 고압가스통을 회전시키면서 고압가스통의 자동 정렬이 이루어지도록 하여 고압가스통 교체에 따른 자동화 실현이 가능해지도록 한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 캐비닛(100)에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통(300)이 회전 가능하게 얹혀지는 다이(210)를 구비하는 적어도 1개 이상의 리프트(200)와, 상기 각 리프트(200)에 설치되어 고압가스통(300)을 클램핑하며 고압가스통(300)을 회전시켜 센터링하는 클램프 유닛(400)(400a)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

고압가스통의 자동 정렬장치{Automatic alignment device for high-pressure gas tank}
본 발명은 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하도록 캐비닛(cabinet)의 리프트 다이에 고압가스통을 얹어 놓고 클램핑한 다음 고압가스통을 회전시키면서 고압가스통의 중심을 센터링하는 고압가스통의 자동 정렬장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체를 제조하는 제조공정에는 용도에 따라 다양한 종류의 가스가 공급되어 사용되는데, 이러한 가스들은 대부분 인체에 흡입되거나 대기중에 노출될 경우 안전사고 및 환경오염 등의 큰 피해를 일으키게 되므로 세심한 주의를 요한다.
예를 들면, 이온주입공정에 사용되는 가스의 종류로는, 수소화비소(AsH3 : Arsine), 인화수소(PH 3 : Phosphine) 또는 삼플루오르화붕소(BF3 : Boron Fluoride) 등과 같은 유동성 가스가 있는데, 이들 가스는 독성이 매우 강하여 작업자가 호흡기로 흡입할 경우 치명적인 결과를 초래하므로 생산라인으로 공급하는 과정에서 누출(漏出)되지 않도록 세심하게 관리하여야 된다.
이와 같은 반도체 제조 공정에 사용되는 가스들은 그 관리가 매우 중요한데, 이러한 가스들은 가스통(이하 "고압가스통"이라 함)에 고압으로 충전된 상태로 캐비닛에 장착되어 가스 공급라인을 통해 생산라인에 공급되며, 가스가 약 90% 정도 소진되면 고압가스통의 내부에 잔류하는 이물질이 웨이퍼 가공공정으로 공급되지 않도록 작업자가 새로운 고압가스통으로 교체함으로써, 계속해서 가스를 공급하게 된다.
도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 장비의 가스 공급장치를 개략적으로 나타낸 사시도로써, FAB(7) 외부의 소정 장소에는 FAB(7) 내의 여러 장비(8)에서 필요로 하는 SiH4, PH3, NF3, CF4 등과 같은 공정 가스가 각각 충전된 복수 개의 고압가스통(도시는 생략함)을 안착할 수 있도록 캐비닛(1)이 위치하고 있고, 상기 캐비닛(1)의 일 측에는 상기 고압가스통에 각각 연결된 가스 공급라인(3)을 안내할 수 있도록 덕트(4)가 설치되어 있다.
상기 덕트(4)의 타 측에는 가스 공급라인(3)을 따라 유입된 공정 가스를 공급할 수 있도록 고압가스통에 대응하는 개수로 레귤레이터 박스(5)가 설치되어 있고 상기 각각의 레귤레이터 박스(5)의 상단부에는 FAB(7) 내의 각 장비(8)에 대응하여 연결될 수 있도록 장비(8)의 개수와 동일한 개수의 공급관(9)이 연결되어 있다.
따라서 캐비닛(1)에 안착되어 있는 각각의 고압가스통으로부터 공정 가스가 공급되면, 각각의 공정 가스는 덕트(4)의 내부를 통과하는 가스 공급라인(3)을 따라 각각의 레귤레이터 박스(5)로 유입된다.
이후, 각각의 레귤레이터 박스(5) 내부로 유입된 각각의 공정 가스는 필터(도시는 생략함)를 통해 정화된 후 FAB(7) 내의 장비(8)에 대응되는 개수로 분기되어 연결되어 있는 각각의 공급관(9)을 따라 흘러 공급되므로 웨이퍼를 가공할 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 가스를 가스 공급라인(3)으로 공급하다가 가스가 소진되어 고압가스통의 교체시기가 제어부(도시는 생략함)에 의해 검출되면 작업자가 사용하고 난 고압가스통의 밸브를 잠근 다음 외부의 가스라인으로부터 분리하게 된다.
이후, 작업자가 가스라인으로부터 분리된 고압가스통을 캐비닛(1)에서 언로딩한 다음 새로운 고압가스통으로 교체한 후 상기 고압가스통을 다시 외부의 가스라인에 연결시킨 뒤 가스분사노즐을 닫고 있는 밸브 핸들을 오픈(Open)하면 고압가스통의 교체가 완료된다.
(선행기술문헌)
(특허문헌 0001) 대한민국 등록특허공보 10-0242982(1998.11.15.등록)
(특허문헌 0002) 대한민국 등록특허공보 10-0649112(2006.11.16.등록)
(특허문헌 0003) 대한민국 등록특허공보 10-0985575(2010.09.29.등록)
그러나 이러한 종래의 고압가스통의 교체는 작업자가 캐비닛에 새로운 고압가스통을 집어넣은 상태에서 고압가스통의 밸브 연결구를 커넥터 홀더에 얼라인하는 작업을 수작업으로 진행하지만, 고압가스통의 저면과 수직 중심이 정확하게 직각을 유지하지 못하고 일 측으로 기울어져 있으므로 고압가스통의 교체 작업시 작업자의 숙련도에 따라 휴먼 에러(human error)가 발생되었다.
또한, 고압가스통의 수직 중심이 일 측으로 기울어져 밸브 연결구의 중심과 커넥터 홀더의 중심이 일치시키지 못한 상태에서 고압가스통의 밸브 연결구를 커넥터 홀더에 나사 결합하면 밸브 연결구 또는 커넥터 홀더의 나사 산이 손상되어 고압가스통을 교체하는 작업 중에 가스가 누출될 경우에는 작업자가 누출된 가스에 중독되거나, 가스가 폭발하는 치명적인 결함이 있었다.
본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 리프트의 다이에 고압가스통을 얹어 놓은 다음 클램핑 한 후 고압가스통을 회전시키면서 고압가스통의 자동 정렬이 이루어지도록 하여 고압가스통 교체에 따른 자동화 실현이 가능해지도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 다이에 다이선회수단을 구비하여 다이에 고압가스통이 일 측으로 기울어지게 얹혀지더라도 클램프에 의해 고압가스통이 회전운동을 할 때 편심 회전되지 않도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 캐비닛에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통이 회전 가능하게 얹혀지는 다이를 구비하는 적어도 1개 이상의 리프트와, 상기 각 리프트에 설치되어 고압가스통을 클램핑하며 고압가스통을 회전시켜 센터링하는 클램프 유닛으로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치가 제공된다.
본 발명은 리프트의 다이에 고압가스통을 얹어 놓고 클램프에 의해 클램핑한 다음 고압가스통을 회전시키기만 하면 고압가스통의 수직 중심을 자동으로 정렬할 수 있게 되므로 고압가스통을 수작업으로 교체하던 종래와는 달리 고압가스통의 밸브 연결구를 자동으로 커넥터 홀더에 정확히 연결할 수 있게 되고, 이에 따라 작업자의 의한 휴먼 에러를 미연에 방지하게 됨은 물론이고 고압가스통의 교체에 따른 자동화 실현이 가능해지게 된다.
도 1은 종래의 기술에 의한 반도체 장비의 가스 공급장치를 개략적으로 나타낸 사시도
도 2는 본 발명의 장치가 설치된 캐비닛에서 도어를 제거하여 나타낸 정면도
도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 사시도
도 4는 도 3의 정면도 및 측면도
도 5는 본 발명의 리프트를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명의 다이를 나타낸 종단면도
도 7은 본 발명의 클램프 유닛을 나타낸 사시도
도 8은 본 발명의 클램프 유닛에 고압가스통이 클램핑된 상태로 리프트가 상승된 상태를 일부 절결하여 나타낸 측면도
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 클램프 유닛이 고압가스통을 클램핑하는 상태를 설명하기 위한 평면도로써,
도 9a는 클램프 유닛에 고압가스통을 로딩하지 않아 한 쌍의 그립퍼가 벌어진 상태도
도 9b는 고압가스통을 밀어 넣어 그립퍼가 내측으로 오므러 든 상태도
도 9c는 가동 롤러 및 프리 롤러가 고압가스통을 완전히 클램핑한 상태도
도 10a 및 도 10b는 본 발명에서 클램프 유닛의 다른 실시예를 나타낸 평면도
도 11은 고압가스통의 구조를 나타낸 정면도
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.
도 2는 본 발명의 장치가 설치된 캐비닛에서 도어를 제거하여 나타낸 정면도이고 도 3은 본 발명의 요부를 나타낸 사시도이며 도 4는 본 발명의 리프트를 나타낸 사시도로써, 본 발명은 캐비닛(100)의 내부에 고압가스통(300)이 회전 가능하게 얹혀지는 다이(210)를 구비하는 리프트(200)가 승, 하강 가능하게 설치되어 있고 상기 리프트(200)에는 다이(100)에 얹혀진 고압가스통(300)을 안정적으로 클램핑하여 회전시키면서 센터링하는 클램프 유닛(400)이 설치되어 있는데, 상기 고압가스통(300)을 클램핑하여 회전시키면서 센터링하는 클램프 유닛(400)을 본 발명의 일 실시예로 나타낸 도 2 내지 도 4에서는 리프트(200)의 상, 하부에 1조가 되게 설치되어 있다.
이는, 중량체의 고압가스통(300)을 보다 안정적으로 클램핑한 상태에서 회전시키면서 수직 중심을 센터링할 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한, 본 발명에서는 캐비닛(100)의 내부에 2 ∼ 4개 정도의 리프트(200)를 나란히 설치하여 고압가스통(300)에서 가스 공급라인으로 가스의 공급이 중단되지 않도록 연속 공급할 수 있도록 되어 있다.
도 11은 고압가스통의 구조를 나타낸 정면도로써, FAB 공정(Fabrication Process)설비에 가스를 공급하는 고압가스통(300)은 제조 공정상 모든 고압가스통의 저면(바닥면)과 고압가스통(300)의 중심(C)을 직각으로 유지하는 한계가 있어 고압가스통(300)을 다이(210)의 상부에 얹어 놓으면 고압가스통(300)의 상부는 중심(C)과 "t"만큼의 편차를 갖는다.
따라서 고압가스통(300)이 얹혀지는 다이(210)가 본 발명의 일 실시예에서는 틸팅(tilting) 가능한 구조로 이루어져 있다.
도 5는 본 발명의 리프트를 나타낸 사시도이고 도 6은 본 발명의 다이를 나타낸 종단면도로써, 상기 리프트(200)의 메인 베이스(220)에 고정된 볼 하우징(231)과, 상기 볼 하우징(231)에 얹혀지게 설치되어 다이(210)가 유니버셜(universal) 회전되도록 하는 유니버셜 볼(232)과, 상기 유니버셜 볼(232)의 이탈을 방지하는 다이 베이스(240)와, 상기 다이 베이스(240)가 메인 베이스(220)로부터 요동 운동이 가능하도록 다이 베이스(240)의 상부에서 메인 베이스(220)에 코일 스프링(233)으로 탄력 설치되는 복수 개의 체결부재(234)와, 상기 다이 베이스(240)의 상측에 위치되도록 중심 축(235)과 너트(236)로 고정되는 다이(210)와, 상기 다이(210)와 유니버셜 볼(232)의 상면 그리고 유니버셜 볼(232)의 저면과 중심 축(235) 사이에 설치된 트러스트 베어링(237)과, 상기 메인 베이스(220)에 형성된 복수 개의 통공(221)을 통해 메인 베이스(220)보다 하부로 노출되도록 다이 베이스(240)에 고정된 받침다리(238)를 더 포함하여 구성되어 있다.
상기 받침다리(238)는 리프트(200)가 하사점에 도달하였을 때, 캐비닛(100)의 바닥에 닿는 부품으로, 다이(210)의 상면에 중량체의 고압가스통(300)을 얹어 놓을 때 다이(210)가 일 측으로 기울어지지 않도록 하는 역할을 하게 된다.
상기 너트(236)의 중심에 와셔(222) 및 스크류(223)를 중심 축(235)에 고정한 이유는 다이(210)의 틸팅 운동으로 인해 다이(210)에 진동이 가해지더라도 너트(236)가 풀리지 않도록 하기 위한 것이다.
상기한 구성으로 인해 고압가스통(300)이 얹혀지는 다이(210)가 틸팅 가능하지만, 중량체의 고압가스통(300)을 보다 안정적으로 지지하면서 틸팅 기능을 수행하도록 상기 다이 베이스(240)의 상부로 노출되는 체결부재(234)와 간섭이 발생되지 않도록 체결부재(234)의 사이에 롤 베어링(239)이 더 설치되어 있고 상기 다이 베이스(240)에 설치되는 롤 베어링(239)은 다이(210)의 저면에 형성된 요입 홈(211)에 접속되어 있어 다이(210)의 상부에 중심이 "t"만큼 기울어지게 고압가스통(300)이 얹혀지더라도 트러스트 베어링(237)과 롤 베어링(239)에 의해 다이(210)가 안정적으로 틸팅 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 중심 축(235)이 통과되는 유니버셜 볼(232)의 중심에 형성된 삽입공 및 상부 트러스트 베어링(237)이 설치되는 다이 베이스(240)의 삽입공 그리고 하부 트러스트 베어링(237)이 위치하는 요입홈에 중심 축(235)과 소정의 간격으로 이격되게 공간부(S)가 형성되어 있어 다이(210)를 지지하는 중심 축(235)이 반경 방향으로 자유도를 갖는다.
만약, 고압가스통(300)이 얹혀진 다이(210)의 중심 축(235)이 고정된 상태에서 고압가스통(300)의 저면과 고압가스통(300)의 중심(C)이 직각을 유지하고 있다면 고압가스통(300)의 회전시 다이(210)에 부하가 걸리지 않지만, 상기 다이(210)에 고압가스통(300)의 중심이 저면과 직각을 유지하지 못하고 일 측으로 기울어지게 얹혀져 있는 상태에서 고압가스통(300)이 회전하면 다이(210)에 걸리는 부하가 커져 클램프 유닛(400)에 의한 얼라인 성능이 떨어지는 문제점이 발생 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 클램프 유닛(400)이 고압가스통(300)을 클램핑한 상태에서 고압가스통(300)을 회전시킬 때, 고압가스통(300)의 중심이 저면과 직각을 유지하지 못하고 일 측으로 기울어지게 다이(210)에 얹혀져 있어 고압가스통(300)의 회전 중심이 변하더라도 다이(210)의 중심 축(235)이 반경 방향으로 자유도를 갖고 있어 다이(210)에 작용하는 부하를 상쇄시키게 되므로 클램프 유닛(400)에 의한 얼라인 정밀도를 향상시키는 이점을 갖는다.
또한, 상기 다이(210)의 상면 후방에 고압가스통(300)의 삽입 깊이를 제한하는 가드(212)가 고정되어 있고 리프트(200)에는 다이(210)에 고압가스통(300)이 있는지의 유무를 검출하는 센서(250) 및 상기 센서(250)의 감지 여부에 따라 고압가스통(300)이 얹혀지는 다이(210)를 클램핑하거나, 언클램핑하는 홀더(261)를 진퇴시키는 제1 액츄에이터(260)가 설치되어 있다.
따라서 다이(210)에 중량체의 고압가스통(300)을 로딩하거나, 언로딩할 때 홀더(261)가 다이(210)의 외주면을 강하게 클램핑하므로 고압가스통(300)이 넘어지는 현상을 방지하게 된다.
이때, 다이(210) 외주면의 형상은 홀더(261)가 클램핑했을 때 미끌리지 않고 안정적으로 그 기능을 하기 위하여 너링(knurling)이나 기어형태의 돌기를 형성하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 홀더(261)의 재질이나 형상은 슬립(slip)현상이 발생되지 않도록 마찰력을 최대한 증대시킬 수 있는 우레탄 등과 같은 탄성을 갖는 비금속재질로 적용 하는게 바람직하며, 다이(210) 외주면과 같은 돌기 형상을 하여 기어처럼 맞물리게 하는 것이 좀 더 바람직하다.
상기 리프트(200)의 상, 하부에 설치되어 다이(210)에 얹혀진 고압가스통(300)을 클램핑한 다음 회전시키면서 고압가스통(300)의 수직 중심을 얼라인하는 클램프 유닛(400a)은, 상기 리프트(200)에 고정 설치된 제2 액츄에이터(410)와, 상기 제2 액츄에이터(410)에 의해 동시에 벌어지거나, 오므려 들게 설치된 한 쌍의 프레임(420)과, 상기 각 프레임(420)의 상, 하부에 설치된 그립퍼(430)와, 상기 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되어 구동수단에 의해 회전하는 한 쌍의 가동 롤러(440)와, 상기 다른 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 프리 롤러(450)로 구성되어 있다.
상기한 타입의 클램프 유닛(400a)은 도 10a와 같이 제2 액츄에이터(410)에 의해 한 쌍의 프레임(420)을 오므리거나, 벌림에 따라 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치된 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)가 고압가스통(300)을 감싸거나, 이탈되므로 캐비닛(100)의 수평 방향 폭이 넓은 경우, 적용 가능하다.
그러나 현재까지 사용하고 있는 캐비닛(100)은 도 2와 같이 2개의 고압가스통(300)을 내장하는 타입으로, 수평 방향의 폭이 좁아 일 측의 그립퍼(430)를 오픈 할 수 있는 간격이 10mm 밖에 되지 않아 전술한 타입의 클램프 유닛(400a)을 적용할 수 없다.
따라서 캐비닛(100)의 수평 방향의 폭이 좁은 경우에도 고압가스통(300)을 클램핑하거나, 언클램핑할 수 있도록 도 7과 같은 타입의 클램프 유닛(400)을 적용하였다.
도 7은 본 발명의 클램프 유닛을 나타낸 사시도이고 도 8은 본 발명의 클램프 유닛에 고압가스통이 클램핑된 상태로 리프트가 상승된 상태를 일부 절결하여 나타낸 측면도로써, 상기 클램프 유닛(400)은, 상기 리프트(200)에 고정 설치된 제2 액츄에이터(410)와, 상기 제2 액츄에이터(410)에 의해 동시에 벌어지거나, 오므려 들게 설치된 한 쌍의 프레임(420)과, 상기 각 프레임(420)의 상, 하부에 축(421)을 중심으로 회동 가능하게 설치된 그립퍼(430)와, 상기 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되어 구동수단에 의해 회전하는 한 쌍의 가동 롤러(440)와, 상기 다른 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 프리 롤러(450)와, 상기 각 프레임(420)과 상부 그립퍼(430) 사이에 연결되어 양측 그립퍼(430)를 좌, 우로 벌려주는 코일스프링(460)으로 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 다른 실시예에서는 그립퍼(430)가 도 9a와 같이 코일스프링(460)의 복원력으로 최대한 벌어진 상태로 설치됨에 따라 고압가스통(300)의 삽입으로 상호 대칭되게 설치된 한 쌍의 그립퍼(300)가 내측으로 오므려 든 다음 움직이지 않도록 도 8과 같이 그립퍼(300)에 형성된 위치결정공(431)으로 스토퍼 핀(471)을 승, 하강시키는 제3 액츄에이터(470)가 프레임(410)에 설치되어 있다.
또한, 상기 그립퍼(430)가 코일스프링(460)의 복원력으로 상호 벌어질 때 벌어짐 각도를 제한하도록 그립퍼(430)의 상부에 돌기(432)가 형성되어 있고 프레임(420)에는 상기 돌기(432)가 끼워지는 장홈 또는 장공(422)이 형성되어 있으며 고압가스통(300)에 의해 오므려질 때, 오므려짐 각도를 제한하도록 프레임(420)에 스토퍼(423)가 고정되어 있는데, 이러한 구성은 양측 프레임(420)에 동일하게 적용된다.
상기 고압가스통(300)의 외주면에 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)가 접속된 상태에서 고압가스통(300)을 회전시키는 구동수단은, 상기 일 측의 프레임(420)에 설치된 제4 액츄에이터(480)와, 상기 제4 액츄에이터(480)의 출력 측에 고정된 구동 풀리(481) 및 축(421)의 상부에 고정된 종동 풀리(482)에 감겨진 제1 타이밍벨트(483)와, 상기 축(421)의 중간에 고정된 중간 풀리(484) 및 외측 가동 롤러(440)에 고정된 풀리(485)에 감겨진 제2 타이밍벨트(486)와, 상기 축(421)의 하부에 고정된 하부 풀리(487) 및 내측 가동 롤러(440)에 고정된 풀리(488)에 감겨진 제3 타이밍벨트(489)로 구성되어 있다.
상기 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)는 고압가스통(300)과의 마찰력을 최대한 증대시켜 슬립(slip)현상이 발생되지 않도록 우레탄 등과 같은 탄성을 갖는 비금속재질로 이루어져 있다.
본 발명에 사용된 모든 액츄에이터(actuator)는 당해 분야의 전문가에 의해 필요에 따라 유압 또는 공압 실린더를 적용하거나, 스탭 모터 또는 서보 모터 등을 적용할 수 있음은 이해 가능한 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 리프트(200)의 다이(210)에 고압가스통(300)이 얹혀지지 않은 상태에서는 클램프 유닛(400)을 구성하는 프레임(420)이 상호 벌어져 있고, 한 쌍의 그립퍼(430)는 코일스프링(460)의 복원력에 의해 도 9a와 같이 최대한 벌어져 있는데, 상기 각 그립퍼(430)의 상부에는 돌기(432)가 고정되어 있고 상기 돌기(432)는 프레임(420)에 형성된 장홈 또는 장공(422)에 끼워져 있어 그립퍼(430)의 벌어짐 각도가 제한된다.
이와 동시에 다이(210)는 제1 액츄에이터(260)에 의해 작동하는 홀더(261)가 도 6과 같이 다이(210)의 외주면을 지지되어 있어 움직이지 않는다.
이러한 상태에서 다이(210)의 후방에 고정된 가드(212)에 고압가스통(300)이 밀착되게 고압가스통(300)을 다이(210)의 상부에 얹으면 다이(210)가 홀더(261)에 의해 지지되어 있어 움직이지 않으므로 고압가스통(300)을 다이(210)에 안정적으로 얹어 놓을 수 있게 된다.
이와 동시에 상기 고압가스통(300)이 각 그립퍼(430)의 후단(내측)에 위치하는 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)를 동시에 밀어주므로 그립퍼(430)가 코일스프링(460)을 인장시키면서 도 9b와 같이 상호 내측으로 회동하면서 오므려 들게 된다.
이때, 상기 고압가스통(300)은 다이(210)의 중심보다 더 삽입된 상태를 유지하게 되므로 전방에 위치하는 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)는 고압가스통(300)의 외주면에서 이격된 상태를 유지하게 된다.
상기한 바와 같이 고압가스통(300)이 다이(210)에 얹혀짐과 동시에 한 쌍의 그립퍼(430)가 내측으로 회동하면서 오므려 들면 리프트(200)에 설치된 센서(250)가 고압가스통(300)을 감지하여 제3 액츄에이터(470)를 작동시키게 되므로 스토퍼 핀(471)이 위치결정공(431)으로 삽입된다.
그 후, 클램프 유닛(400)에 의해 고압가스통(300)을 안정된 상태로 클램핑하기 위해 제2 액츄에이터(410)가 구동하여 상호 벌어져 있던 프레임(420)을 내측으로 이동시키게 되므로 다이(210)의 중심보다 안쪽으로 삽입되었던 고압가스통(300)이 도 9b의 화살표 방향을 따라 외 측으로 약간 빠져나오면서 도 9c와 같이 2개의 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)가 고압가스통(300)의 외주면에 긴밀하게 접속되므로 고압가스통(300)의 센터링이 완료된다.
상기한 동작시 다이(210)에 얹혀진 고압가스통(300)의 위치가 변하더라도 제3 액츄에이터(470)에 의해 스토퍼 핀(471)이 프레임(420)에 형성된 위치결정공(431)에 삽입되어 있어 한 쌍의 그립퍼(430)가 축(421)을 중심으로 회동되지 않고 고압가스통(300)을 클램핑하게 된다.
그러나 다른 실시예로 도시한 도 10a와 같이 프레임(420)에서 그립퍼(430)가 회동되지 않는 타입에서는 프레임(420)이 충분히 벌어진 상태를 유지하므로 다이(210)에 고압가스통(300)을 얹어 놓을 때 안쪽의 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)에 닿지 않는다.
상기 제2 액츄에이터(410)의 구동으로 한 쌍의 프레임(420)이 상호 내측으로 이동하면 도 10b와 같이 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)가 동시에 고압가스통(300)의 외주면에 긴밀하게 밀착되므로 고압가스통(300)의 센터링이 완료된다.
따라서 다이(210)에 얹혀진 고압가스통(300)의 수직 중심을 얼라인하기 위해 제1 액츄에이터(260)를 작동시켜 다이(210)의 외주면에 접속되어 있던 홀더(261)의 접속상태를 해제시킨 다음 리프트(200)을 소정의 높이로 상승시켜 상기 받침다리(238)가 캐비닛(100)의 바닥에서 이격되면 구동수단인 제4 액츄에이터(480)가 구동하면 그 회전력이 제1 타이밍벨트(483)를 통해 전달되어 축(421)을 회전시키게 되므로 그 회전력이 제2, 3 타이밍벨트(486)(489)로 전달되어 2개의 가동 롤러(440)가 동일방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 다이(210)에 얹혀진 고압가스통(300)이 회전하게 되므로 상기 고압가스통(300)의 외주면에 긴밀하게 접속된 2개의 프리 롤러(450)도 함께 회전하면서 고압가스통(300)의 얼라인이 이루어지게 된다.
상기한 바와 같이 클램프 유닛(400)의 구동수단에 의해 고압가스통(300)이 회전하면 고압가스통(300)이 얹혀진 다이(210)도 함께 회전하는데, 상기 다이(210)에 얹혀진 고압가스통(300)의 저면이 수평상태를 유지하지 않더라도 다이(210)를 고정하는 중심 축(235)이 트러스트 베어링(237)에 의해 유니버셜 볼(232)에 지지되어 있고 상기 유니버셜 볼(232)은 메인 베이스(220)에 고정된 볼 하우징(231)에 접속되어 있어 자연스럽게 틸팅되면서 회전운동하게 되므로 다이(210)의 회전에 따른 부하를 최소화할 수 있게 된다.
이때, 상기 다이(210)의 저면에는 복수 개의 롤 베어링(239)이 접속되어 있어 고압가스통(300)의 무게를 지탱해주므로 다이(210)가 보다 안정적으로 틸팅운동을 하게 된다.
또한, 고압가스통(300)이 얹혀진 다이(210)가 회전할 때, 고압가스통(300)의 중심이 저면과 직각을 유지하지 못하고 일 측으로 기울어짐에 따라 고압가스통(300)의 회전 중심이 변하더라도 다이(210)의 중심 축(235)이 반경 방향으로 자유도를 갖고 있어 다이(210)에 작용하는 부하를 상쇄시키게 되므로 클램프 유닛(400)에 의한 얼라인 정밀도를 향상시킬 수 있게 된다.
본 발명은 다이(210)에 얹혀진 고압가스통(300)이 가스를 가스 공급라인으로 공급하는 동안 클램프 유닛(400)에 의해 클램핑되어 있어 고압가스통(300)을 교체하기 위해서는 고압가스통(300)의 클램핑상태를 해제하여야 된다.
따라서 도 9c와 같이 고압가스통(300)을 클램핑한 상태에서 제2 액츄에이터(410)가 구동하여 한 쌍의 프레임(420)을 양측으로 벌려 고압가스통(300)의 클램핑상태를 해제한 다음 제3 액츄에이터(470)를 구동하여 위치결정공(431)에 삽입되었던 스토퍼 핀(471)을 인출하게 된다.
이러한 상태에서 다이(210)로부터 고압가스통(300)을 제거하면 한 쌍의 그립퍼(430)는 코일스프링(460)의 복원력에 의해 상호 벌어지는데, 이때 상기 그립퍼(430)는 프레임(420)에 고정된 스토퍼(423)에 걸려 벌어지는 각도가 제한되어 도 9a와 같은 상태를 유지하므로 다이(210)에 새로운 고압가스통(300)을 얹어 놓을 수 있게 되는 것이다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 캐비닛 200 : 리프트
210 : 다이 212 : 가드
220 : 메인 베이스 231 : 볼 하우징
232 : 유니버셜 볼 235 : 중심 축
237 : 트러스트 베어링 238 : 받침다리
239 : 롤 베어링 240 : 다이 베이스
250 : 센서 260 : 제1 액츄에이터
261 : 홀더 300 : 고압가스통
400, 400a : 클램프 유닛 410 : 제2 액츄에이터
420 : 프레임 422 : 장공
423 : 스토퍼 430 : 그립퍼
431 : 위치결정공 432 : 돌기
440 : 가동 롤러 450 : 프리 롤러
460 : 코일스프링 470 : 제3 액츄에이터
471 : 스토퍼 핀 480 : 제4 액츄에이터

Claims (15)

  1. 캐비닛(100)에 승, 하강 가능하게 설치되며 고압가스통(300)이 회전 가능하게 얹혀지는 다이(210)를 구비하는 적어도 1개 이상의 리프트(200)와, 상기 각 리프트(200)에 설치되어 고압가스통(300)을 클램핑하며 고압가스통(300)을 회전시켜 센터링하는 클램프 유닛(400)(400a)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 캐비닛(100)의 내부에 리프트(200) 및 클램프 유닛(400)(400a)을 2 ∼ 4개 나란히 설치한 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 클램프 유닛(400)(400a)은 리프트(200)의 상, 하부에 1조가 되게 설치한 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프트(200)의 메인 베이스(220)에 고정된 볼 하우징(231)과,
    상기 볼 하우징(231)에 얹혀지게 설치되어 다이(210)가 유니버셜 회전되도록 하는 유니버셜 볼(232)과,
    상기 유니버셜 볼(232)의 이탈을 방지하는 다이 베이스(240)와,
    상기 다이 베이스(240)가 메인 베이스(220)로부터 요동 운동이 가능하도록 다이 베이스(240)의 상부에서 메인 베이스(220)에 코일 스프링(233)으로 탄력 설치되는 복수 개의 체결부재(234)와,
    상기 다이 베이스(240)의 상측에 위치되도록 중심 축(235)과 너트(236)로 고정되는 다이(210)와,
    상기 다이(210)와 유니버셜 볼(232)의 상면 그리고 유니버셜 볼(232)의 저면과 중심 축(235) 사이에 설치된 트러스트 베어링(237)과,
    상기 메인 베이스(220)에 형성된 복수 개의 통공(221)을 통해 메인 베이스(220)보다 하부로 노출되도록 다이 베이스(240)에 고정된 받침다리(238)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 다이 베이스(240)의 상부로 노출되는 체결부재(234)와 간섭이 발생되지 않도록 체결부재(234)의 사이에 위치되게 다이 베이스(240)에 롤 베어링(239)을 설치하여 상기 롤 베어링(239)이 다이(210)의 저면에 형성된 요입 홈(211)에 접속되도록 한 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 중심 축(235)이 통과되는 유니버셜 볼(232)의 중심에 형성된 삽입공 및 상부 트러스트 베어링(237)이 설치되는 다이 베이스(240)의 삽입공 그리고 하부 트러스트 베어링(237)이 위치하는 요입홈에 중심 축(235)과 소정의 간격으로 이격되게 공간부(S)를 형성하여 다이(210)를 지지하는 중심 축(235)이 반경방향으로 자유도를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프트(200)에 설치되어 고압가스통(300)의 유무를 검출하는 센서(250)와,
    상기 리프트(200)에 설치되어 센서(250)의 감지 여부에 따라 고압가스통(300)이 얹혀지는 다이(210)를 클램핑하거나, 언클램핑하는 홀더(261)를 진퇴시키는 제1 액츄에이터(260)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  8. 청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
    상기 다이(210)의 상면 후방에 고압가스통(300)의 삽입 깊이를 제한하는 가드(212)가 고정된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 유닛(400a)은,
    상기 리프트(200)에 고정 설치된 제2 액츄에이터(410)와,
    상기 제2 액츄에이터(200)에 의해 동시에 벌어지거나, 오므려 들게 설치된 한 쌍의 프레임(420)과,
    상기 각 프레임(420)의 상, 하부에 설치된 그립퍼(430)와,
    상기 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되어 구동수단에 의해 회전하는 한 쌍의 가동 롤러(440)와,
    상기 다른 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 프리 롤러(450)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 클램프 유닛(400)은,
    상기 리프트(200)에 고정 설치된 제2 액츄에이터(410)와,
    상기 제2 액츄에이터(410)에 의해 동시에 벌어지거나, 오므려 들게 설치된 한 쌍의 프레임(420)과,
    상기 각 프레임(420)의 상, 하부에 축(421)을 중심으로 회동 가능하게 설치된 그립퍼(430)와,
    상기 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되어 구동수단에 의해 회전하는 한 쌍의 가동 롤러(440)와,
    상기 다른 일 측의 그립퍼(430)에 회전 가능하게 설치되는 한 쌍의 프리 롤러(450)와,
    상기 각 프레임(420)과 상부 그립퍼(430) 사이에 연결되어 양측 그립퍼(430)를 좌, 우로 벌려주는 코일스프링(460)으로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 프레임(420)에 스토퍼 핀(471)을 갖는 제3 액츄에이터(470)를 설치하고 그립퍼(430)에는 상기 스토퍼 핀(471)이 끼워지는 위치결정공(431)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 그립퍼(430)의 상부에 돌기(432)를 형성하고 프레임(420)에는 상기 돌기(432)가 끼워지는 장홈 또는 장공(422)을 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 각 프레임(420)에 그립퍼(430)가 고압가스통(300)에 의해 오므려질 때 오므려짐 각도를 제한하도록 스토퍼(423)를 고정하여 상기 스토퍼(423)에 그립퍼(430)의 외면이 걸리도록 한 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  14. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 구동수단은,
    상기 프레임(420)에 설치된 제4 액츄에이터(480)와,
    상기 제4 액츄에이터(480)의 출력 측에 고정된 구동 풀리(481) 및 축(421)의 상부에 고정된 종동 풀리(482)에 감겨진 제1 타이밍벨트(483)와,
    상기 축(421)의 중간에 고정된 중간 풀리(484) 및 외측 가동 롤러(440)에 고정된 풀리(485)에 감겨진 제2 타이밍벨트(486)와,
    상기 축(421)의 하부에 고정된 하부 풀리(487) 및 내측 가동 롤러(440)에 고정된 풀리(488)에 감겨진 제3 타이밍벨트(489)로 구성된 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
  15. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 가동 롤러(440) 및 프리 롤러(450)는 탄성을 갖는 비금속재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 정렬장치.
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