KR20200122907A - 커플러 체결 장치 및 시스템 - Google Patents

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봉은상
윤진웅
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윤진웅
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Abstract

커플러 체결 장치 및 시스템을 개시한다. 일 실시 예에 따른 제1배관에 연결되는 수커플러를 제2배관에 연결되는 암커플러와 체결시키기 위한 커플러 체결 장치는, 상기 수커플러가 위치하는 중공이 형성된 지지 프레임; 상기 중공에 상기 수커플러가 위치한 상태에서, 상기 지지 프레임에 대한 상기 수커플러의 상대적인 위치를 고정하는 제1지지부; 및 상기 수커플러의 외면을 지지하고, 상기 수커플러의 위치를 상하 방향으로 조절하는 제2지지부를 포함할 수 있다.

Description

커플러 체결 장치 및 시스템{COUPLER CONNECTING DEVICE AND SYSTEM}
아래의 실시 예는 커플러 체결 장치 및 시스템에 관한 것이다.
다양한 종류의 약액이 반도체 장치의 제조 공정에 사용되고 있다. 반도체 장치의 제조 공정에 사용되는 약액은 대부분이 환경 및 인체에 유해하기 때문에, 모든 단계에서 약액이 외부로 유출되는 것을 최소화하고, 그 취급을 주의할 필요가 있다. 반도체 장치의 제조 공정 중 약액 공급 공정은, 탱크 로리(Tank lorry)에서 약액 저장 탱크(chemical storage tank)로 케미컬을 이송하고, 약액 저장 탱크에서 각 단위 공정이 진행되는 챔버로 약액을 이송하는 방식으로 수행된다.
탱크로리와 약액 저장 탱크 사이의 약액 이송을 위해 ACQC(automatic clean quick coupler unit, “자동 세정 약품 이송 유닛”)라는 중계 유닛을 사용한다. ACQC는 탱크로리와 약액 저장 탱크를 밀폐된 상태로 연결함으로써, 약액이 외부로 유출되는 것을 방지하게 된다.
종래에는 ACQC의 수 커플러를 물리적으로 고정시킨 상태에서 암 커플러에 삽입하는 방식으로 커플러를 체결하였다. 이 경우, 수 커플러는 이동 방향을 제외한 자유도가 구속되기 때문에 삽입을 위한 위치 정렬이 정확하게 수행되지 않으면 커플러가 손상되는 문제가 발생하였다. 따라서, 커플러 체결 과정에서 커플러의 손상을 방지하기 위한 장치가 요구되는 실정이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 커플러를 파지하면서도 미세 위치 조정을 위한 자유도를 부여함으로써 커플러 체결 과정에서 손상을 방지할 수 있는 커플러 체결 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 목적은, 커플러의 체결 공정을 자동화할 수 있는 커플러 체결 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 제1배관에 연결되는 수커플러를 제2배관에 연결되는 암커플러와 체결시키기 위한 커플러 체결 장치는, 상기 수커플러가 위치하는 중공이 형성된 지지 프레임; 상기 중공에 상기 수커플러가 위치한 상태에서, 상기 지지 프레임에 대한 상기 수커플러의 상대적인 위치를 고정하는 제1지지부; 및 상기 수커플러의 외면을 지지하고, 상기 수커플러의 위치를 상하 방향으로 조절하는 제2지지부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제1지지부는 복수의 고정 클램프를 포함하고, 상기 복수의 고정 클램프 각각은 상기 수커플러 외면의 서로 다른 부위를 각각 지지할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수커플러의 단면을 기준으로 상기 복수의 고정 클램프는 상기 수커플러의 중심을 원점으로 하는 좌표계의 사분면(quardrant)에 각각 배치될 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 고정 클램프는, 액츄에이터; 일측이 상기 액츄에이터에 연결되는 연결 링크; 및 상기 연결 링크의 타측에 회전 가능하게 연결되고, 상기 액츄에이터의 작동에 따라 상기 수커플러의 외면에 접촉하는 접촉부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 제2지지부는 상기 수커플러의 단면을 기준으로, 상기 수커플러의 상단 및 하단에 각각 접촉하는 한 쌍의 수직 클램프를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 수직 클램프는 상기 수커플러의 외면에 접촉하는 지지부재; 및 상기 지지부재에 연결되고, 상기 지지부재를 수직 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 한 쌍의 수직 클램프는 지면에 대한 상기 수커플러의 위치가 정위치에 도달하도록, 상기 수커플러의 외면을 지지한 상태로 수직 방향으로 상기 수커플러를 이동시킬 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 커플러 체결 장치는 상기 지지 프레임에 연결되고, 상기 수커플러가 상기 제1지지부 또는 제2지지부에 의해 지지된 상태에서 상기 수커플러를 상기 암커플러를 향해 이동시키는 이동부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 탱크로리 호스에 연결되는 수커플러와, 약액탱크의 주입구에 연결되는 암커플러를 체결하기 위한 커플러 체결 시스템은, 상기 수커플러를 정위치로 정렬시키고, 제1위치에서 제2위치로 이동시키는 정렬 장치; 및 상기 제2위치로 이동한 수커플러의 외주면을 파지한 상태로 상기 수커플러를 제2위치로부터 체결위치로 이동시키고, 상기 수커플러가 상기 암커플러에 체결 가능하도록 상기 수커플러의 수직 위치를 조절하는 커플러 체결 장치를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 정렬 장치는 상기 수커플러가 안착되는 안착부; 상기 안착부에 안착된 수커플러의 외주면을 파지하는 파지부; 및 상기 안착부의 하측에 연결되고, 상기 제1위치로부터 제2위치까지 배치되는 가이드 레일에 연결되는 가이드 부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 파지부는 상기 수커플러의 단면을 기준으로, 상기 수커플러의 양측 원주에 각각 배치되고, 간격이 조절되는 한 쌍의 파지부재를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 정렬장치는 상기 수커플러가 상기 파지부에 의해 파지된 상태에서, 상기 수커플러를 제1위치에서 제2위치로 이동시키고, 상기 수커플러가 상기 커플러 체결 장치에 의해 파지된 이후에, 상기 파지부에 의한 상기 수커플러의 파지 상태를 해제할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 커플러 체결 장치는 상기 제2위치로 이송된 상기 수커플러의 둘레를 감싸는 지지 프레임; 지지 프레임에 대한 상기 수커플러의 위치를 고정하도록, 상기 수커플러의 외주면을 파지하는 제1지지부; 상기 수커플러의 외주면을 지지한 상태로, 상기 수커플러의 수직 위치를 조절하는 제2지지부; 및 상기 지지 프레임에 연결되고, 상기 수커플러를 제2위치로부터 체결 위치로 이송시키는 이동부를 포함할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 커플러 체결 장치는 상기 지지 프레임에 연결되고, 상기 저장 탱크에 형성된 가이드 홈에 삽입 가능한 가이드 핀을 더 포함하고, 상기 제2지지부는, 상기 가이드 홈에 대한 상기 가이드 핀의 삽입 여부에 기초하여 지면에 대한 상기 수커플러의 수직 위치를 조절할 수 있다.
일 측에 있어서, 상기 커플러 체결 시스템은 상기 제1위치에 배치되고, 상기 수커플러에 접촉함으로써, 상기 수커플러에 형성된 키코드(key code)를 확인하는 키코드 검출부를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치 및 시스템은, 커플러를 파지하면서도 미세 위치 조정을 위한 자유도를 부여함으로써 커플러 체결 과정에서 손상을 방지할 수 있다.
일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치 및 시스템은, 커플러의 체결 공정을 자동화할 수 있다.
일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치 및 시스템의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템의 사시도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 정렬 장치의 사시도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 정렬 장치의 작동도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치의 사시도이다.
도 5은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치의 정면도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 제1지지부의 작동도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 제1지지부의 작동도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제2지지부의 작동도이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 제2지지부의 작동도이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템의 작동도이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템의 작동도이다.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템(1)은 약액 공급을 위해 복수의 배관을 연결하는데 사용될 수 있다. 커플러 체결 시스템(1)은 제1배관에 연결되는 수커플러(M)와, 제2배관에 연결되는 암커플러(F)를 체결하는데 사용될 수 있다. 수커플러(M)는 제1배관에 연결되고, 암커플러(F)는 제2배관에 연결될 수 있다. 수커플러(M) 및 암커플러(F)는 커플러 체결 시스템(1)에 의해 서로 체결됨으로써, 제1배관 및 제2배관을 연통시킬 수 있다.
수커플러(M) 및 암커플러(F)는 예를 들어, 케미컬 탱크로리로부터 약액탱크로 약액을 공급하기 위한 ACQC(Automatic clean quick coupler unit)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 수커플러(M)는 약액을 공급하는 탱크로리 호스(H)의 말단에 연결되고, 암커플러(F)는 약액을 수용하는 약액탱크의 주입구에 연결될 수 있다. 이 경우, 수커플러(M) 및 암커플러(F)는 약액이 탱크로리에서 저장 탱크로 유동하는 과정에서 외부로 누출되는 것을 방지하고, 이에 따라 발생할 수 있는 작업자의 위험노출, 화재 발생의 위험성을 제거할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 커플러 체결 시스템(1)이 ACQC의 커플러를 체결하는데 사용되는 경우를 예시로 설명하도록 한다. 다만, 이는 예시를 위한 것으로써, 커플러 체결 장치(110) 및 시스템의 적용이 이에 한정되는 것은 아니다.
커플러 체결 시스템(1)은 수커플러(M)를 암커플러(F) 방향으로 이동시킴으로써, 수커플러(M) 및 암커플러(F)의 체결을 자동으로 수행할 수 있다. 수커플러(M) 및 암커플러(F)는 서로 긴밀하게 체결 가능한 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 수커플러(M)는 원통형의 말단을 포함하고, 암커플러(F)는 수커플러(M)의 원통형 말단부가 삽입되는 삽입구를 포함할 수 있다. 이하에서는, 수커플러(M) 및 암커플러(F)가 체결되는 과정을 '커플러 체결 과정'이라 표현하도록 한다. 커플러 체결 과정에서, 수커플러(M)는 암커플러(F) 방향으로 이동하게 된다. 커플러 체결 과정에서 수커플러(M)는 최초 위치인 제1위치(L1)에 위치할 수 있다. 제1위치(L1)에서 커플러 체결 시스템(1)은 수커플러(M)의 위치상태를 정 위치로 정렬시키는 정렬 과정 및, 수커플러(M)의 종류를 확인하는 키코드 확인 과정을 수행할 수 있다. 이후, 커플러 체결 시스템(1)은 제1위치(L1)에서 제2위치(L2)로 수커플러(M)를 이동시키고, 수커플러(M)를 제2위치(L2)에서 체결위치(L3)로 이동시킴으로써 수커플러(M) 및 암커플러(F)를 체결할 수 있다. 앞서 설명한 커플러 체결 과정에서, 수커플러(M)가 제1위치(L1)에서 체결위치(L3)로 이동하는 방향을 '전방'이라 표현하고, 반대 방향을 '후방'이라 표현하도록 한다.
일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템(1)은 정렬 장치(100), 키코드 검출부(130), 및 커플러 체결 장치(110)를 포함할 수 있다.
정렬 장치(100)는 제1위치(L1)에 위치한 수커플러(M)의 위치 상태를 정렬하고, 정렬된 수커플러(M)를 제1위치(L1)로부터 제2위치(L2)로 이송할 수 있다.
키코드 검출부(130)는 제1위치(L1)에 위치한 수커플러(M)의 키코드를 확인함으로써, 매칭되지 않는 커플러 간의 체결을 방지할 수 있다. 일반적으로, 탱크 로리와 약액 탱크는 사용 약액의 종류별로 구분되어 사용된다. 따라서, 커플러 체결 과정에서는 암/수커플러(M)가 적용되는 배관의 대상 약액이 일치하는지 여부를 판별할 필요가 있다. 서로 상이한 약액을 위한 배관이 연결되는 경우, 각 배관의 상이한 약액이 혼합되어 화학 반응이 발생하거나 화재가 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 암/수커플러(M)는 적용되는 배관의 약액 종류에 따라 규격, 크기, 형상이 달라지는 경우가 있는데, 상이한 약액에 적용되는 암/수커플러(M)를 체결하는 경우에, 커플러 체결 과정에서 커플러가 손상되거나 파손되는 문제가 야기될 수 있다. 따라서, 약액의 이송을 위한 커플러에는 약액 종류에 따라 결정되는 특정 패턴을 가지는 키코드가 형성될 수 있다. 예를 들어, 수커플러(M) 및 암커플러(F) 각각에는 서로 매칭되는 패턴을 가지는 키코드가 형성될 수 있다.
키코드 검출부(130)는 제1위치(L1)에 위치한 수커플러(M)의 키코드 패턴을 식별할 수 있다. 키코드 검출부(130)는 제1위치(L1)에 위치한 수커플러(M)가 정렬 장치(100)에 의해 정 위치로 정렬된 상태에서, 수커플러(M) 표면에 형성된 키코드를 확인하고, 체결 대상 암커플러(F)의 키코드와 수커플러(M)의 키코드가 매칭되는지를 판별하여, 커플러 체결 과정의 진행 여부를 결정할 수 있다. 만약, 암/수커플러(M)의 키코드가 매칭되지 않는 경우, 커플러 체결 시스템(1)은 커플러의 체결 공정을 중지할 수 있다. 반면, 암/수커플러(M)의 키코드가 서로 매칭되는 경우, 커플러 체결 시스템(1)은 수커플러(M)를 제1위치(L1)로부터 제2위치(L2)로 이송시킬 수 있다.
커플러 체결 장치(110)는, 제2위치(L2)로 이송된 수커플러(M)를 파지한 상태로, 수커플러(M)를 제2위치(L2)로부터 체결위치(L3)로 이송할 수 있다. 커플러 체결 장치(110)는 수커플러(M)를 체결위치(L3)로 이송하여 암커플러(F)와 체결하는 과정에서, 수커플러(M)의 수직 위치에 대한 자유도를 부여함으로써 커플러의 안정적인 체결을 위한 미세 조정을 수행할 수 있다. 커플러 체결 장치(110)에 대해서는 후술하도록 한다.
도 2는 일 실시 예에 따른 정렬 장치(100)의 사시도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 정렬 장치(100)의 작동도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 정렬 장치(100)는 제1위치(L1)로 위치한 수커플러(M)의 위치 상태를 정렬하고, 정렬된 수커플러(M)를 제1위치(L1)로부터 제2위치(L2)로 이송시킬 수 있다. 정렬 장치(100)는 수커플러(M) 및 암커플러(F)의 체결을 위해, 수커플러(M)의 위치를 포지셔닝 하고, 커플링 가능하도록 회전시키는 기능을 수행할 수 있다. 정렬 장치(100)는 안착부(102), 파지부(103) 및 가이드 부재(101)를 포함할 수 있다.
안착부(102)에는 수커플러(M)가 안착될 수 있다. 수커플러(M)는 안착부(102)의 상면에 의해 지지될 수 있다. 안착부(102)의 상면은 수커플러(M)가 안정적으로 안착될 수 있도록 수커플러(M)의 외면 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 수커플러(M)가 원형의 단면 형상을 가지는 경우, 안착부(102)의 상면은 수커플러(M)의 단면 형상에 대응하는 곡률을 가질 수 있다. 안착부(102)의 후방에는 수커플러(M)에 연결된 호스(H)를 지지하는 호스 롤러(104)가 구비될 수 있다.
파지부(103)는 안착부(102)에 안착된 수커플러(M)의 외주면을 파지할 수 있다. 파지부(103)는 한 쌍으로 구비되고, 수커플러(M)의 양 측면을 지지함으로써, 수커플러(M)의 이동 과정에서 수커플러(M)가 안착부(102)로부터 이탈하거나, 정렬 상태가 해제되는 것을 방지할 수 있다. 파지부(103)는 수커플러(M)의 단면을 기준으로, 수커플러(M)의 양측 원주에 각각 배치되고, 서로 간격이 조절되는 한 쌍의 파지부재를 포함할 수 있다.
한 쌍의 파지부재는 수커플러(M)가 안착부(102)에 안착된 상태에서 좌우 방향으로 거리가 조절됨으로써 수커플러(M)의 외주면을 파지할 수 있다. 예를 들어, 파지부재는 도 2와 같이 수커플러(M)가 제1위치(L1)에서 제2위치(L2)로 이동하는 과정에서 수커플러(M)의 외주면을 파지하고, 도 3과 같이 수커플러(M)의 이동이 완료된 이후에는 간격이 벌어지면서 수커플러(M)의 파지 상태를 해제할 수 있다.
정렬 장치(100)는 수커플러(M)가 제1위치(L1)에 위치한 상태에서 정 위치로 정렬된 이후, 키코드 검출부(130)(130)에 의해 키코드 패턴 매칭이 확인되면, 수커플러(M)를 파지부(103)에 의해 파지한 상태로 제1위치(L1)에서 제2위치(L2)로 이동시킬 수 있다. 이후, 제2위치(L2)로 이동한 수커플러(M)가 커플러 체결 장치(110)에 의해 파지되면, 정렬 장치(100)는 파지부(103)에 의한 수커플러(M)의 파지 상태를 해제할 수 있다.
가이드 부재(101)는 안착부(102)에 하측에 연결되고, 가이드 레일(R)을 따라 이동할 수 있다. 가이드 레일(R)은 제1위치(L1)로부터 제2위치(L2)를 따라 배치될 수 있다. 따라서, 안착부(102)에 안착된 수커플러(M)는 가이드 레일(R)을 따라 제1위치(L1)로부터 제2위치(L2)로 이동할 수 있다.
도 4는 일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치(110)의 사시도이고, 도 5은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치(110)의 정면도이다.
도 4 내지 도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 커플러 체결 장치(110)는 제2위치(L2)로 이송된 수커플러(M)를 체결위치(L3)로 이동시킴으로써, 수커플러(M) 및 암커플러(F)를 체결시킬 수 있다. 커플러 체결 장치(110)는 암커플러(F)의 삽입구에 수커플러(M)가 삽입되는 과정에서, 수커플러(M)의 수직 방향으로의 자유도를 허용함으로써, 암커플러(F)에 대한 수커플러(M)의 안정적인 체결을 도모할 수 있다. 커플러 체결 장치(110)는, 지지 프레임(111), 제1지지부, 제2지지부, 이동부 및 가이드 핀(120)을 포함할 수 있다.
지지 프레임(111)은 제2위치(L2)로 이송된 수커플러(M)의 둘레를 감쌀 수 있다. 지지 프레임(111)은 중앙을 관통하여 형성되는 중공을 포함할 수 있다. 중공에는 제2위치(L2)로 이송된 수커플러(M)가 위치할 수 있다.
제1지지부는 중공에 수커플러(M)가 위치한 상태에서, 지지 프레임(111)에 대한 수커플러(M)의 상대적인 위치를 고정할 수 있다. 제1지지부는 일측은 지지 프레임(111)에 연결되고, 타측은 수커플러(M)의 외주면을 파지할 수 있다. 제1지지부는 수커플러(M)의 외면에 접촉 가능한 복수의 고정 클램프(112)를 포함할 수 있다. 복수의 고정 클램프(112) 각각은 수커플러(M) 외면의 서로 다른 부위를 각각 지지할 수 있다. 수커플러(M)의 단면을 기준으로, 복수의 고정 클램프(112)는 수커플러(M)의 중심을 원점으로 하는 좌표계의 사분면(quradrant)에 각각 배치될 수 있다. 예를 들어, 고정 클램프(112)는 4개로 구비되고, 수커플러(M)의 단면 중심을 기준으로 90도의 각을 두고 배치될 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 고정 클램프(112)가 수커플러(M) 외면의 4개 지점을 지지하기 때문에, 도 5와 같이 수커플러(M)의 단면을 기준으로 하는 평면 상에서의 수커플러(M) 위치를 안정적으로 고정시킬 수 있다. 따라서, 수커플러(M)가 제2위치(L2)로부터 체결위치(L3)로 이동하는 과정에서 수커플러(M)의 정렬 상태가 해제되는 것을 방지할 수 있다.
고정 클램프(112)는 액츄에이터(1121), 연결 링크(1122), 지지 링크(1124) 및 접촉부재(1123)를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 제1지지부의 작동도이고, 도 7은 일 실시 예에 따른 제1지지부의 작동도이다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 고정 클램프(112)의 작동에 따라 접촉부재(1123)가 수커플러(M)의 외면을 파지할 수 있다.
액츄에이터(1121)는 고정 클램프(112)의 작동을 위한 동력을 제공할 수 있다. 액츄에이터(1121)는 예를 들어, 길이 방향으로 길이가 조절되는 유압 실린더일 수 있다. 액츄에이터(1121)의 작동에 따라 고정 클램프(112)는 선택적으로 수커플러(M)의 외면을 파지할 수 있다.
연결 링크(1122)는 일측이 액츄에이터(1121)에 연결될 수 있다. 연결 링크(1122)는 액츄에이터(1121)의 작동에 따라 지지 프레임(111)에 연결된 축을 중심으로 회전 작동할 수 있다.
접촉부재(1123)는 일측은 연결 링크(1122)의 타측에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 접촉부재(1123)는 액츄에이터(1121)의 작동에 따라 연결 링크(1122)가 회전하면, 선택적으로 수커플러(M)의 외면에 접촉함으로써 수커플러(M)의 외면을 파지할 수 있다.
지지 링크(1124)는 일측이 지지 프레임(111)에 회전 가능하게 연결되고, 타측은 접촉부재(1123)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 지지 링크(1124)는 접촉부재(1123)의 자유도를 제한함으로써, 접촉부재(1123)를 1 자유도의 움직임으로 회전시킬 수 있다.
액츄에이터(1121)가 작동하게 되면, 연결 링크(1122)는 도 6에서 도 7과 같이 회전하게 되고, 이에 따라 접촉부재(1123)는 수커플러(M)의 외면을 파지하도록 회전할 수 있다.
제2지지부는 수커플러(M)의 외면을 지지하는 동시에, 수커플러(M)의 위치를 상하 방향으로 조절할 수 있다.
도 8은 일 실시 예에 따른 제2지지부의 작동도이고, 도 9는 일 실시 예에 따른 제2지지부의 작동도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 제2지지부는 수커플러(M)의 단면을 기준으로 수커플러(M)의 상단 및 하단에 각각 접촉되는 한 쌍의 수직 클램프(113)를 포함할 수 있다. 수직 클램프(113)는 지지부재(1131) 및 수직 액츄에이터(1132)를 포함할 수 있다.
지지부재(1131)는 수커플러(M)의 외면에 접촉할 수 있다. 수직 클램프(113)가 한 쌍으로 구비되기 때문에, 한 쌍의 지지부재(1131)는 각각 수커플러(M)의 외면 상단, 하단을 지지할 수 있다.
수직 액츄에이터(1132)는 지지부재(1131)를 수직 방향으로 이동시킬 수 있다. 수직 액츄에이터(1132)의 작동에 따라 지지부재(1131)가 선택적으로 수커플러(M)의 외면에 접촉할 수 있다.
이 경우, 한 쌍의 수직 클램프(113)는 지면에 대한 수커플러(M)의 위치가 정위치, 즉, 암커플러(F)와 체결되는 위치로 도달하도록, 수커플러(M)의 수직 위치를 미세 조정할 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 수직 클램프(113)는 수커플러(M)의 외면을 지지한 상태, 즉, 동일 간격을 유지한 상태에서 수직 방향으로 상하 이동함으로써, 수커플러(M)를 이동시킬 수 있다.
이와 같은 구조에 의하면, 암/수커플러(M)가 체결되는 과정에서, 커플러 편심에 따른 스트레스가 수커플러(M)에 작용하는 것을 완화시킬 수 있다. 즉, 수직 클램프(113)는 종래와 같이 수커플러(M)의 위치를 정렬한 상태에서 암커플러(F)의 삽입구로 이동하여 체결하는 경우, 수커플러(M) 및 암커플러(F)의 수직 위치의 편심에 따른 스트레스 발생을 방지할 수 있다.
도 10은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템(1)의 작동도이고, 도 11은 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템(1)의 작동도이다.
도 10 및 도 11을 참조하여, 수커플러(M)가 제2위치(L2)로부터 체결위치(L3)로 이동하는 과정을 설명하도록 한다.
이동부는 지지 프레임(111)에 연결되고, 수커플러(M)가 제1지지부 또는 제2지지부에 의해 지지된 상태에서, 수커플러(M)를 암커플러(F)를 향해 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 이동부는 지지 프레임(111)의 상부에 연결되고, 제2위치(L2)로부터 체결위치(L3)로 배치된 레일을 따라 이동할 수 있다.
가이드 핀(120)은 커플러 체결과정에서 제2지지부에 의한 수커플러(M)의 수직 위치 조절을 가이드할 수 있다. 가이드 핀(120)은 지지 프레임(111)에 연결되고, 저장 탱크에 형성된 가이드 홈에 삽입될 수 있다. 가이드 홈은 암/수커플러(M)가 올바르게 체결되는 상태에서, 가이드 핀(120)에 대응되는 저장 탱크 위치에 형성될 수 있다.
수커플러(M)가 도 10의 제2위치(L2)에서, 도 11의 체결위치(L3)로 이동하는 경우, 가이드 핀(120)은 가이드 홈에 슬라이딩 하며 삽입될 수 있다. 이 경우, 가이드 핀(120)은 가이드 홈에 삽입되면서 수 커플러의 수직 위치에 대한 정렬 정보를 제공하게 되고, 제2지지부는 가이드 핀(120)의 움직임에 따라 수 커플러의 수직 위치를 미세 조절하여 암/수커플러(M)의 원활한 체결을 보조할 수 있다.
정리하면, 일 실시 예에 따른 커플러 체결 시스템(1)은, 정렬 장치(100)를 통해 수커플러(M)의 위치를 정렬시키고, 커플러 체결 장치(110)를 통해 수커플러(M) 및 암커플러(F)의 체결을 보조할 수 있다. 특히, 커플러 체결 장치(110)는 수커플러(M)의 외면을 파지하여, 정렬된 수커플러(M)의 위치를 유지하면서도, 수직 방향으로의 자유도를 부여함으로써 커플러 체결 과정에서 발생할 수 있는 커플러의 손상을 완화할 수 있다.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
1: 커플러 체결 시스템
100: 정렬 장치
110: 커플러 체결 장치
120: 가이드 핀
130: 키코드 식별부

Claims (15)

  1. 제1배관에 연결되는 수커플러를 제2배관에 연결되는 암커플러와 체결시키기 위한 커플러 체결 장치에 있어서,
    상기 수커플러가 위치하는 중공이 형성된 지지 프레임;
    상기 중공에 상기 수커플러가 위치한 상태에서, 상기 지지 프레임에 대한 상기 수커플러의 상대적인 위치를 고정하는 제1지지부; 및
    상기 수커플러의 외면을 지지하고, 상기 수커플러의 위치를 상하 방향으로 조절하는 제2지지부를 포함하는, 커플러 체결 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1지지부는 복수의 고정 클램프를 포함하고,
    상기 복수의 고정 클램프 각각은 상기 수커플러 외면의 서로 다른 부위를 각각 지지하는, 커플러 체결 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수커플러의 단면을 기준으로,
    상기 복수의 고정 클램프는 상기 수커플러의 중심을 원점으로 하는 좌표계의 사분면(quardrant)에 각각 배치되는, 커플러 체결 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 고정 클램프는,
    액츄에이터;
    일측이 상기 액츄에이터에 연결되는 연결 링크; 및
    상기 연결 링크의 타측에 회전 가능하게 연결되고, 상기 액츄에이터의 작동에 따라 상기 수커플러의 외면에 접촉하는 접촉부재를 포함하는, 커플러 체결 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2지지부는,
    상기 수커플러의 단면을 기준으로, 상기 수커플러의 상단 및 하단에 각각 접촉하는 한 쌍의 수직 클램프를 포함하는, 커플러 체결 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수직 클램프는,
    상기 수커플러의 외면에 접촉하는 지지부재; 및
    상기 지지부재에 연결되고, 상기 지지부재를 수직 방향으로 이동시키는 액츄에이터를 포함하는, 커플러 체결 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 한 쌍의 수직 클램프는,
    지면에 대한 상기 수커플러의 위치가 정위치에 도달하도록, 상기 수커플러의 외면을 지지한 상태로 수직 방향으로 상기 수커플러를 이동시키는, 커플러 체결 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지 프레임에 연결되고,
    상기 수커플러가 상기 제1지지부 또는 제2지지부에 의해 지지된 상태에서 상기 수커플러를 상기 암커플러를 향해 이동시키는 이동부를 더 포함하는, 커플러 체결 장치.
  9. 탱크로리 호스에 연결되는 수커플러와, 약액탱크의 주입구에 연결되는 암커플러를 체결하기 위한 커플러 체결 시스템에 있어서,
    상기 수커플러를 정위치로 정렬시키고, 제1위치에서 제2위치로 이동시키는 정렬 장치; 및
    상기 제2위치로 이동한 수커플러의 외주면을 파지한 상태로 상기 수커플러를 제2위치로부터 체결위치로 이동시키고, 상기 수커플러가 상기 암커플러에 체결 가능하도록 상기 수커플러의 수직 위치를 조절하는 커플러 체결 장치를 포함하는, 커플러 체결 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 정렬 장치는,
    상기 수커플러가 안착되는 안착부;
    상기 안착부에 안착된 수커플러의 외주면을 파지하는 파지부; 및
    상기 안착부의 하측에 연결되고, 상기 제1위치로부터 제2위치까지 배치되는 가이드 레일에 연결되는 가이드 부재를 포함하는, 커플러 체결 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 파지부는,
    상기 수커플러의 단면을 기준으로, 상기 수커플러의 양측 원주에 각각 배치되고, 간격이 조절되는 한 쌍의 파지부재를 포함하는, 커플러 체결 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 정렬장치는,
    상기 수커플러가 상기 파지부에 의해 파지된 상태에서, 상기 수커플러를 제1위치에서 제2위치로 이동시키고,
    상기 수커플러가 상기 커플러 체결 장치에 의해 파지된 이후에, 상기 파지부에 의한 상기 수커플러의 파지 상태를 해제하는, 커플러 체결 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 커플러 체결 장치는,
    상기 제2위치로 이송된 상기 수커플러의 둘레를 감싸는 지지 프레임;
    지지 프레임에 대한 상기 수커플러의 위치를 고정하도록, 상기 수커플러의 외주면을 파지하는 제1지지부;
    상기 수커플러의 외주면을 지지한 상태로, 상기 수커플러의 수직 위치를 조절하는 제2지지부; 및
    상기 지지 프레임에 연결되고, 상기 수커플러를 제2위치로부터 체결 위치로 이송시키는 이동부를 포함하는, 커플러 체결 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 커플러 체결 장치는,
    상기 지지 프레임에 연결되고, 상기 저장 탱크에 형성된 가이드 홈에 삽입 가능한 가이드 핀을 더 포함하고,
    상기 제2지지부는, 상기 가이드 홈에 대한 상기 가이드 핀의 삽입 여부에 기초하여 지면에 대한 상기 수커플러의 수직 위치를 조절하는, 커플러 체결 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제1위치에 배치되고,
    상기 수커플러에 접촉함으로써, 상기 수커플러에 형성된 키코드(key code)를 확인하는 키코드 검출부를 더 포함하는, 커플러 체결 시스템.
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