KR20210115741A

KR20210115741A - 오토 샘플러

Info

Publication number: KR20210115741A
Application number: KR1020200031965A
Authority: KR
Inventors: 김철원
Original assignee: 호산테크(주)
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2021-09-27
Also published as: KR102354032B1

Abstract

본 발명은 오토 샘플러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화학용액(약액)의 상태를 분석하기 위해 샘플을 채취할 때 여러종류의 샘플을 하나의 샘플러에서 채취할 수 있어 효율성을 극대화시킬 뿐만 아니라, 샘플 채취시 뚜껑을 자동으로 분리하고, 샘플 채취용 용기를 자동으로 반전시켜 뚜껑과 용기를 초순수 또는 원액으로 세척한 후 사용토록 함으로써 샘플링 작업시 자동제어 시스템에 의한 무인작업을 가능케 하고, 샘플링 작업중 샘플 채취용 용기나 뚜껑에 부착된 오염물질로 부터의 약액의 오염을 최소화 할 수 있도록 하되 최적 설계를 통해 하나의 장치를 이용하여 다수개의 액체화학물질 소스로부터 샘플을 채취할 수 있는 것이 가능하도록 개선된 오토 샘플러에 관한 것이다.

Description

오토 샘플러 및 이에 사용되는 샘플링 용기{Automatic sampling device and sampling bottle used for it}

일반적으로, 반도체 제조공정 뿐만 아니라, 다양한 산업분야에서 사용되는 화학용액은 특성 확인을 위해 샘플을 채취한 후 농도, 성분 등과 같은 분석작업을 거치게 된다.

이 경우, 샘플링 작업은 화학용액 샘플을 용기에 채취함으로써 수행하게 된다.

통상, 채취전 세정수 또는 해당 화학용액을 용기에 넣은 후 뚜껑을 닫고 흔드는 방식으로 세정한 다음, 세정액을 버리고 샘플링할 화학용액 샘플을 용기에 담는 방식으로 진행된다.

이때, 용기를 세정하지 않고 화학용액을 샘플링 하게 되면 용기에 잔류되어 있던 물질(성분 포함)에 의한 오염으로 인해 정확한 분석이 어렵게 되어 샘플링 분석의 신뢰도를 떨어뜨리게 된다.

잔류된 오염물질에는 파티클은 물론 오가닉 카본, 기름, 불용성 물질, 기타 원치 않는 물질 등 다수가 될 수 있다.

이와 같은 이유로 샘플링하기 직전에 샘플을 담는 용기 및 뚜껑이 세정되어야 하는 것이 바람직하다.

한편, 앞서 설명하였듯이 종래 용기 세정방식은 작업자가 직접 샘플용기를 손으로 잡고 수작업을 통해 세정해야 했으므로 인력필요, 세정품질의 비균질 등의 문제가 예상된다.

또한, 샘플링할 용기에 남은 잔류 물질이 독성을 갖거나 혹은 인체에 치명적인 물질인 경우, 샘플링 작업중 이 잔류 물질이 작업자의 손 등 신체에 튀거나 묻게 되어 인명피해를 일으킬 수도 있으므로 안전사고 예방에 매우 취약하였다.

이에, 본 출원인은 특허출원 제10-2018-0102784호(2018.08.30.) '오토 샘플러'를 개발한 바 있다.

이러한 본 출원인의 개발 기술은 샘플링 용기를 자동으로 반전시켜 세정함으로써 세정효율을 높이고 안전사고를 예방할 수 있도록 한 것이다.

그런데, 본 출원인의 개발 기술은 완전 자동화를 위한 반자동화된 중간 개발 단계로서 작업자가 암 글로브를 착용한 상태에서 수동으로 조작하여 뚜껑을 용기로부터 분리해야 하는 한계를 안고 있다.

따라서, 본 발명은 이러한 처리과정까지 완전히 자동화시킨 풀 오토 샘플링 시스템(Full Auto Sampling System)으로의 기술적 도약이 필요한 시점이다.

나아가, 장비의 볼륨을 최적 크기로 설계하여 설치시 공간을 많이 차지하지 않으면서도 효율적이고 효과적인 처리가 가능하도록 기능화시킬 필요성도 있다.

대한민국 등록특허 제10-0203402호(1999.03.23.) '화학용액 샘플링장치', 출원인:삼성전자(주) 대한민국 등록특허 제10-0710802호(2007.04.17.) '초순수 샘플링을 위한 장치', 출원인:삼성전자(주)

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 화학용액(약액)의 상태를 분석하기 위해 샘플을 채취할 때 하나 이상 여러종류의 샘플을 하나의 샘플장치에서 채취할 수 있어 효율성을 극대화시킬 뿐만 아니라, 샘플 채취시 뚜껑을 자동으로 분리하고, 샘플 채취용 용기를 자동으로 반전시켜 뚜껑과 용기를 초순수 또는 원액으로 세척한 후 샘플을 채취함으로써 샘플링 작업시 자동제어시스템에 의한 무인운전이 가능하며, 샘플링 작업중 샘플 채취용 용기나 뚜껑 혹은 주변 접촉물이나 공간으로부터 약액의 오염을 방지하도록 하되 최적 설계를 통해 작업자가 상시 대기하는 필요성을 배제한 무인화 된 제어시스템에 의한 원활하고 효율적인 작동이 가능하도록 개선된 오토 샘플러 및 이에 사용되는 샘플링 용기를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 서로 분리 구획되고 순차로 형성된 용기대기챔버(200), 용기(BT)와 뚜껑(CAP)을 분리하고 샘플 용액을 채취하는 공간인 샘플링챔버(300)를 포함하는 오토 샘플러에 있어서; 상기 샘플링챔버(300)에 설치되고, 용기(BT)를 파지한 후 일정각도로 회전가능한 회동블럭(520); 상기 회동블럭(520)의 회전반경을 따라 간격을 두고 적어도 하나 이상의 샘플취입관(SP);을 구비하여, 상기 회동블럭(520)의 회전각도에 따라 적어도 하나 이상의 다른 소-스로부터의 액체를 샘플링할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러를 제공한다.

이때, 상기 회동블럭(520)의 일측면에는 흡착블럭(530)이 회전가능하게 축고정되고, 상기 흡착블럭(530)은 상기 용기(BT)를 흡착한 상태에서 회동블럭(520)에 고정된 축을 기준으로 180°반전가능하게 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 회동블럭(520)의 상면에는 회동관(510)의 하단이 삽입 고정되어 일체를 이루며, 상기 회동관(510)의 상단은 샘플링챔버(300)와 기계실(ROOM)을 구획하는 횡격벽(130)을 관통하여 베어링 고정되고, 상기 회동관(510)은 풀리-벨트의 동력전달수단에 의해 회동모터(500)의 동력을 받아 회전가능하게 구성되며; 상기 흡착블럭(530)의 배면 중심에는 블럭로드(532)가 일체로 고정되고, 상기 블럭로드(532)는 상기 회동블럭(520)을 관통하여 회전가능하게 조립되며, 상기 블럭로드(532)의 일부에는 풀리부가 형성되고, 상기 풀리부에는 로드구동벨트(540)가 감기되 상기 로드구동벨트(540)는 상기 회동관(510) 속에 배치된 상태로 횡격벽(130) 상에 고정된 벨트가이드(550) 속에서 회전될 수 있게 구비되며; 상기 벨트가이드(550)의 배면 상단에는 벨트승강실린더(560)가 더 설치되고, 상기 벨트승강실린더(560)의 구동에 따라 인출입되는 승강실린더로드(562)는 로드구동벨트(540)에 결속되어 상기 흡착블럭(530)을 회전반복시킬 수 있게 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 용기대기챔버(200)에는 용기(BT)를 회전이동시키는 용기회전판(210)이 설치되고; 상기 용기회전판(210)에는 둘레방향을 따라 일정간격을 두고 일측이 개방된 다수의 용기삽입홈(212)이 형성되며; 상기 용기대기챔버(200)와 기계실(ROOM)을 구획하는 횡격벽(130)상에 설치된 회전판구동모터(230)의 모터회전축에 커플링되는 회전판회전축(220)이 상기 용기회전판(210)의 원중심에는 고정되어 상기 용기회전판(210)을 일정각도씩 회전시키도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 회전판구동모터(230)의 인접측에는 스윙모터(250)가 더 설치되고, 상기 스윙모터(250)의 모터축에는 'ㄴ' 형상의 스위암(252)이 연결 고정되며, 상기 스윙암(252)의 하부에는 밀폐용 도어(DR)를 향해 직선상의 가이드홈(262)을 갖는 슬라이딩가이드(260)가 고정되고, 상기 슬라이딩가이드(260)의 가이드홈(262)에는 'ㄴ' 형상의 전후진암(270)의 상단이 링크되며, 전후진암(270)의 하단 전면에는 적어도 하나 이상의 흡착판이 더 설치되어 용기(BT)를 진공흡착식으로 파지할 수 있도록 구성된 것에도 그 특징이 있다.

또한, 본 발명은 화학용액(약액)을 샘플링하여 담는 용기(BT)와, 상기 용기(BT)의 개방부를 밀폐하는 뚜껑(CAP)을 포함하는 샘플링 용기에 있어서; 상기 뚜껑(CAP)의 상면에 일정깊이 설치홈(610)이 요입 형성되고, 상기 설치홈(610)에는 RFID(620) 태그가 매립되며, 상기 설치홈(610)은 보호커버(630)에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러에 사용되는 샘플링 용기도 제공한다.

이 경우, 상기 RFID(620)는 별도로 마련된 밀봉하우징(640) 속에 내장된 후 밀봉커버(650)로 밀봉된 상태로 뚜껑(CAP)의 설치홈(610)에 매립설치되는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 화학용액(약액)의 상태를 분석하기 위해 샘플을 채취할 때 여러종류의 샘플을 하나의 샘플장비에서 채취할 수 있다.

따라서, 샘플 채취의 효율성이 극대화된다.

또한, 샘플 채취시 뚜껑을 자동으로 분리 및 재결합하고, 샘플 채취용 용기를 자동으로 반전시켜 뚜껑과 용기를 초순수 또는 원액으로 세척한 후 사용토록 함으로써 샘플링 작업시 외부 조건에 영향을 받지 않는다.

뿐만 아니라, 샘플링 작업된 약액이 샘플 채취용 용기나 뚜껑 혹은 주변 접촉물이나 공간으로부터 약액의 오염이 방지된다.

도 1은 본 발명에 따른 오토 샘플러의 내부 구조를 보인 예시도이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명에 따른 오토 샘플러의 요부를 발췌하여 일부 구성은 생략한 채 도시한 예시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 오토 샘플러를 구성하는 뚜껑파지기의 요부를 발췌하여 보인 예시도이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 오토 샘플러의 샘플링 작업예를 보인 예시도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명에 따른 오토 샘플러에 사용되는 샘플링 용기의 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다.

따라서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 오토 샘플러는 직육면체 형상의 하부하우징(100)을 포함한다.

그리고, 하부하우징(100)의 상단에는 베이스판(110)이 고정되고, 상기 베이스판(110)의 상면에는 내부에 공간을 형성하는 상부하우징(120)이 안착 고정되어 내부를 밀폐시킨다.

또한, 상기 상부하우징(120)은 횡격벽(130)에 의해 내부공간이 상하로 구획되고, 하부공간은 다시 종격벽(140)에 의해 좌우공간으로 구획된다.

이때, 횡격벽(130)에 의해 구획된 상부공간은 기계실(ROOM)을 형성하고, 종격벽(140)에 의해 구획된 하부공간중 좌측공간은 용기대기챔버(200), 우측공간은 샘플링챔버(300)를 구성하게 된다.

아울러, 용기대기챔버(200)와 샘플링챔버(300) 사이를 구획하는 종격벽(140)의 일부는 개방되어 양 챔버(200,300)가 연통될 수 있게 구성되며, 이 개방된 부분에는 상하방향으로 개폐가능한 밀폐용 도어(DR)가 설치된다.

그리고, 샘플 용액을 담을 용기(BT)가 준비된 상태로 대기하는 공간 상기 용기대기챔버(200)에는 용기(BT)를 대기상태로 준비할 수 있도록 상기 베이스판(110)으로부터 일정높이 이격된 상태로 회전가능한 용기회전판(210)이 설치된다.

이때, 상기 용기회전판(210)에는 도 3의 예시와 같이, 둘레방향을 따라 일정간격을 두고 일측이 개방된 다수의 용기삽입홈(212)이 형성된다.

또한, 용기대기챔버(200)내 상기 용기회전판(210)의 동심원 외곽에 용기회전판과 용기를 사이에 두고 같은 레벨의 높이에 내측이 원형으로 형성된 용기이탈 방지 가이드판이 도어부문을 제외한 부위에 형성되어 있어 용기회전판(210)이 회전시 용기가 이탈되지 않도록 되어 있다.

따라서, 상기 용기삽입홈(212)의 개방된 부분이 도어(DR)의 중앙부 위쪽으로 회동되어 오게 되면 도어(DR)가 열렸을 때 용기삽입홈(212)에 갇힌 용기(BT)를 취출(取出)할 수 있다.

즉, 상기 용기삽입홈(212)의 개방된 부분은 앞서 설명한 도어(DR)와 근접한 쪽이다. 이것은 도어(DR)가 열렸을 때 용기(BT)를 취출(取出)할 수 있어야 하기 때문이다.

뿐만 아니라, 상기 용기회전판(210)의 원중심에는 회전판회전축(220)의 하단이 고정된다.

그리고, 상기 회전판회전축(220)의 상단은 상기 횡격벽(130)을 관통하여 기계실(ROOM)로 노출된다.

또한, 기계실(ROOM)에서 회전판구동모터(230)의 모터회전축에 커플링되어 회전판구동모터(230)의 회전구동에 따라 상기 용기회전판(210)을 일정각도씩 회전시킬 수 있도록 구성된다.

특히, 도 3의 예시와 같이, 상기 회전판구동모터(230)의 인접측에는 스윙모터(250)가 더 설치되고, 상기 스윙모터(250)의 모터축에는 스위암(252)이 연결 고정된다.

이때, 상기 스윙암(252)은 'ㄴ' 형상으로 형성되며, 횡격벽(130)을 상하로 관통하여 그 아래쪽에 배치된다.

그리고, 상기 스윙암(252)의 하부에는 밀폐용 도어(DR)를 향해 직선상의 가이드홈(262)을 갖는 슬라이딩가이드(260)가 고정된다.

또한, 상기 슬라이딩가이드(260)는 일단이 상기 밀폐용 도어(DR)가 조립되는 가이드프레임(미도시) 상에 고정될 수 있다.

보다 상세하게, 도 3에서 확대 도시된 바와 같이, 전후진암(270)의 상단이 슬라이딩가이드(260)에 도브테일 형태로 조립되어 있어 전후진암(270)이 슬라이딩가이드(260)를 이탈하지 않으면서 원활하게 전,후진될 수 있게 구성된다.

이것은 청정을 요하는 용기대기챔버(200)에서 오일이 수반되는 LM 베어링 형식을 사용할 수 없기 때문에 이를 해결하기 위해 도브테일 형태의 조립구조를 도입한 것이다.

그리고, 상기 슬라이딩가이드(260)의 가이드홈(262)에는 'ㄴ' 형상의 전후진암(270)의 상단이 링크된다.

또한, 전후진암(270)의 하단 전면에는 공지된 진공흡착판이 적어도 하나 이상 설치되어 용기(BT)를 진공흡착식으로 파지할 수 있도록 구성된다.

여기에서, 상기 스윙암(252)의 회전유동시 전후진암(270)이 슬라이딩가이드(260)의 가이드홈(262)을 따라 원활하게 움직일 수 있도록 스위암(252)의 단부에는 장공이 형성된다.

그리고, 상기 장공 상에서 전후진암(270) 상단의 핀이 링크된다.

또한, 상기 전후진암(270)의 하단 일측에는 검출센서(272)가 더 설치되어 전방에 용기(BT)가 있는지 없는지 사전에 먼저 검출할 수 있도록 구비되면 더욱 좋다.

이 경우, 상기 검출센서(272)는 특별히 한정하지는 않지만, 근접센서일 수 있다.

한편, 밀폐용 도어(DR)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상단 양측이 각각 도어승강로드(242)에 결속된다.

또한, 상기 도어승강로드(242)는 각각 도어승강실린더(240)에 조립되어 도어승강실린더(240)의 승하강 동작에 따라 상승 또는 하강하도록 구성된다.

즉, 상승하면 용기대기챔버(200)와 샘플링챔버(300)가 연통되며, 하강하면 용기대기챔버(200)와 샘플링챔버(300)가 서로 완전하게 격리된다.

이것은 위험물질인 화학약품을 다루기 때문에 샘플링챔버(300)로 부터 용기대기챔버(200)쪽으로 비산액체 또는 흄 등이 퍼지는 것을 막기 위함이다.

그리고, 상기 도어승강실린더(240)는 상기 횡격벽(130) 상에 견고히 고정된다.

아울러, 도 2 및 도 4 내지 도 7에서와 같이, 샘플링챔버(300)에는 뚜껑파지기(310)가 구비된다.

그리고, 상기 뚜껑파지기(310)는 파지기고정관(320)의 단부에 고정된다.

또한, 상기 파지기고정관(320)의 상단부는 샘플링챔버(300)와 기계실(ROOM)을 분리 구획하는 횡격벽(130)을 관통하여 제자리회전될 수 있도록 고정판(330)에 베어링 고정된다.

이때, 상기 파지기고정관(320)의 상단에는 파지기동작실린더(340)가 고정된다.

뿐만 아니라, 상기 파지기동작실린더(340)에 연결 설치되는 파지기동작로드(342)는 상기 파지기고정관(320)을 상하로 관통하여 상기 뚜껑파지기(310)까지 연결된다.

즉, 상기 파지기고정관(320)은 회전될 수 있는 구조를 가지면서 그 내부를 관통하여 설치된 파지기동작로드(342)는 상기 파지기동작실린더(340)의 구동에 따라 상하로 유동가능하게 구성된다.

이것이 필요한 이유는 뚜껑(CAP)을 열 때 나사 습동으로 인한 상승분 만큼 뚜껑(CAP)이 용기(BT)로부터 상승해야만 뚜껑(CAP)을 열 수 있기 때문이다.

아울러, 상기 뚜껑파지기(310)는 이분할 된 구조를 갖고 파지기고정관(320)을 감싸는 형태로 파지기고정관(320)에 고정되는 고정몸체(312)를 포함한다.

또한, 상기 고정몸체(312) 내부에는 상하유동블럭(314)이 구비된다. 상기 상하유동블럭(314)은 상기 파지기고정관(320)을 관통하여 삽입된 파지기동작로드(342)의 단부에 고정된다. 또한, 상기 상하유동블럭(314)은 양측에 경사홈(INC)이 형성된다.

그리고, 상기 경사홈(INC)에는 좌우유동블럭(316)이 조립되는데, 상기 좌우유동블럭(316)은 경사방향으로 슬라이딩 된다.

또한, 상기 좌우유동블럭(316)의 하단에는 파지부(318)가 형성되는데, 상기 파지부(318)는 곡률을 갖고, 곡률이 형성된 내주면에는 요철이 형성된다.

이때, 상기 고정몸체(312)의 직경방향으로 대칭되는 부분에는 상기 좌우유동블럭(316)이 출몰할 수 있도록 터져 있어야 한다.

그리하여, 파지기동작실린더(340)가 동작하여 파지기동작로드(342)를 하강시키면 상대적으로 파지기고정관(320)은 고정되어 있으므로 이에 고정된 고정몸체(312)도 고정된 상태를 유한다.

때문에, 파지기동작로드(342)의 하단에 고정된 상하유동블럭(314)이 하강함으로 인해 이와 경사로 맞물려 있던 좌우유동블럭(316)은 자연스럽게 밀려나면서 벌어지게 된다.

이 경우는 파지(把持)하였던 뚜껑(CAP)을 놓았을 때를 말하며, 반대로 파지기동작로드(342)가 상승하게 되면 좌우유동블럭(316)이 오므라들기 때문에 뚜껑(CAP)을 파지하게 된다.

한편, 상기 파지기고정관(320)의 상단부, 즉 상기 고정판(330)의 직하부에는 종동기어(322)가 일체로 고정된다.

그리고, 상기 종동기어(322)에는 구동기어(352)가 기어결합된다.

또한, 상기 구동기어(352)는 고정관구동모터(350)의 모터축에 커플링되고, 상기 고정관구동모터(350)는 상기 고정판(330)에 고정된다.

아울러, 상기 고정판(330)의 일측면에는 케이블가이드(CG)가 연결되어 고정판(330)이 승하강될 때 전원이 끊기지 않고 연속적으로 공급될 수 있도록 플렉시블하게 움직이는 구조를 갖춘다.

또한, 상기 고정판(330)은 도 5 내지 도 7의 예시와 같이, 일단이 수직판(360)의 하단면에 수직하게 고정되고, 고정판(330)의 타단에는 케이블가이드(CG)가 접속되게 설치된다.

뿐만 아니라, 상기 수직판(360)의 배면 일측에는 슬라이더(370)가 고정된다.

이때, 상기 슬라이더(370)는 LM가이드(380)에 끼워져 이를 따라 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 구성된다.

또한, 상기 LM가이드(380)는 상기 횡격벽(130)의 상면에 수직하게 고정 설치된다.

여기에서, 도 6, 7은 설명의 편의를 위해 도 5의 구성중 일부를 생략한 채 도시한 것이다.

즉, LM가이드(380)는 지지판(400)의 판면 일측에 견고하게 고정되고, 상기 지지판(400)은 한 쌍의 삼각지지대(410)에 의해 견고히 고정되어 수직상태를 유지하며, 이들 지지판(400)과 삼각지지대(410)의 하단은 모두 상기 횡격벽(130)의 상면에 고정된다.

아울러, 상기 수직판(360)과 지지판(400) 사이의 공간에는 도 5 및 도 7과 같이 축블럭(420)이 설치된다.

그리고, 상기 축블럭(420)에는 볼스크류(430)가 제자리회전되게 설치되며, 상기 볼스크류(430)에는 유동블럭(440)이 치결합되고, 상기 유동블럭(440)은 상기 수직판(360)에 고정된다.

물론, 상기 축블럭(420)은 지지판(420)의 일측면에 고정된다.

그리고, 도 5에서와 같이, 상기 축블럭(420)을 관통하여 회전되게 지지되는 볼스크류(430)의 상단에는 종동풀리(432)가 고정된다.

또한, 상기 축블럭(420)과 대향되게 상기 지지판(420)의 타측에는 스크류구동모터(450)가 고정된다.

그리고, 상기 스크류구동모터(450)의 모터축에는 구동풀리(452)가 고정되며, 상기 종동풀리(432)와 구동풀리(452)는 벨트(460)에 의해 동력전달가능하게 연결되는데, 상기 벨트(460)는 제어를 정확하게 할 수 있도록 타이밍벨트를 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 스크류구동모터(450)가 회전함에 따라 종동풀리(432)가 동력을 전달받아 회전함으로써 종동풀리(432)에 고정된 볼스크류(430)가 회전하게 되고, 이에 치결합되어 있는 유동블럭(440)이 승하강하게 된다.

이때, 유동블럭(440)은 수직판(360)에 고정되어 있고, 수직판(360)에는 슬라이더(370)가 고정되어 있기 때문에 결국 수직판(360)이 LM가이드(380)를 타고 승하강하게 된다.

이것은 뚜껑(CAP)을 열어 들어 올린 후 내리거나 내려져 있던 뚜껑(CAP)을 파지한 후 다시 들어 올려 잠글 수 있도록 하는 기능 구현을 위한 구조이다.

다른 한편, 도 2 및 도 4에서와 같이, 샘플링챔버(300)의 직상방 위치의 횡격벽(130) 상에 회동모터(500)가 더 고정된다.

그리고, 상기 회동모터(500)의 회동력은 풀리-벨트의 동력전달수단에 의해 회동관(510)으로 전달되어 회동관(510)이 회전될 수 있게 구성된다.

이때, 회동관(510)의 상단은 지지베어링(512)에 의해 상기 횡격벽(130) 상에 회전가능하게 고정되고, 하단은 회동블럭(520)에 끼워져 고정된다.

따라서, 상기 회동관(510)이 회전하게 되면 상기 회동블럭(520)도 회전하게 된다.

아울러, 상기 회동블럭(520)에는 수직하게 흡착블럭(530)이 설치되는데, 상기 흡착블럭(530)의 배면 중심에는 블럭로드(532)가 일체로 고정되고, 상기 블럭로드(532)는 상기 회동블럭(520)을 관통하여 회전가능하게 조립된다.

특히, 상기 블럭로드(532)의 일부에는 풀리부(도시생략)가 형성된다.

그리고, 상기 풀리부에는 로드구동벨트(540)가 감기는데, 상기 로드구동벨트(540)는 상기 회동관(510) 속에 배치된다.

또한, 상기 회동관(510)의 직상방 위치인 횡격벽(130) 상에 고정된 벨트가이드(550) 속에서 회전될 수 있게 구비된다.

뿐만 아니라, 도 2에 확대 도시한 바와 같이, 상기 벨트가이드(550)의 배면 상단에는 벨트승강실린더(560)가 더 설치된다.

그리고, 상기 벨트승강실린더(560)의 구동에 따라 인출입되는 승강실린더로드(562)는 로드구동벨트(540)에 결속된다.

이에 따라, 상기 승강실린더로드(562)가 일정거리 하강하게 되면 로드구동벨트(540)가 하강하므로 풀리부를 회전시켜 그 회전량만큼 흡착블럭(530)을 제자리 회전시킬 수 있게 된다.

때문에, 설계치를 반영하여 상기 흡착블럭(530)이 180°반전될 수 있는 스트로크를 갖도록 설계하면 된다.

또한, 상기 흡착블럭(530)에는 도시하지 않았지만 공지된 진공흡착판이 적어도 하나 이상 설치되어 있어 용기(BT)를 흡착식으로 파지할 수 있게 구성된다.

뿐만 아니라, 상기 흡착블럭(530)에는 도 4의 예시와 같이 액위검출센서인 레벨센서(534)가 설치된다.

상기 레벨센서(534)는 용기(BT)에 담기는 샘플 용액이 일정 액위에 이르렀을 때 이를 검출하여 샘플 용액의 주입을 중지시킴으로써 샘플 용액이 넘치는 것을 방지한다.

나아가, 상기 베이스판(110)에는 상기 용기(BT)의 뚜껑(CAP) 자리의 개구부가 180°반전된 상태에서 세정노즐에서 토출되는 분사 세정액이 병 내부로 상향 분사되고 이를 드레인시키기 위하여 배수개구부(DN)가 형성되어 있다.

아울러, 상기 횡격벽(130)의 저면, 즉 샘플링챔버(300)의 천정면에는 다수의 샘플취입관(SP)이 설치된다.

이것은 배수개구부(DN)의 직상부에 일정간격을 두고 배열되며, 이를 통해 다양한 종류의 샘플을 하나의 샘플장치를 통해 샘플링할 수 있는 장점이 있다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 작동관계를 통해 샘플링하게 된다.

예컨대, 도 9에서와 같이 먼저, 용기로딩(Bottle loading) → 용기흡착파지 → 도어개방 → 샘플링챔버의 회수위치로 용기장입 순서로 처리된다.

즉, 용기로딩은 샘플을 받을 용기(BT)를 용기회전판(210)의 용기삽입홈(212)에 로딩(loading)시키는 과정으로서 용기회전판(210)을 회전시키면서 필요한 수량만큼 용기를 정위치시킨다.

이때, 검출센서(272)가 전후진암(270)의 하단 전면의 흡착판에 용기(BT)가 흡착되어 있는지 없는지를 확인 할 수 있다.

여기에서, 용기흡착파지는 전후진암(270)이 진공흡착 방식으로 용기(BT)를 흡착하여 파지하는 과정이다.

아울러, 도어개방은 도어승강실린더(240)를 동작시켜 밀폐용 도어(DR)를 상승 개방시킴으로써 용기대기챔버(200)와 샘플링챔버(300)가 서로 개방되어 용기(BT)가 통과할 수 있도록 하는 과정이다.

이 상태에서 진공흡착파지된 용기(BT)를 전후진암(270)이 전진하여 용기(BT)를 샘플링챔버(300) 내부로 밀어 넣어 장입하는 용기장입 과정이 수행된다.

용기(BT)가 샘플링챔버(300)로 장입되면, 도 10과 같이 흡착블럭(540)이 용기(BT)를 흡착 고정하는 용기흡착 과정이 이루어진다.

그리고, 전후진암(270)이 후진하면 밀폐용 도어(DR)가 하강하여 용기대기챔버(200)와 샘플링챔버(300) 사이를 격리시킨다.

또한, 밀폐용 도어(DR)가 닫혀 샘플링챔버(300)가 밀폐되면, 뚜껑파지기(310)가 하강하여 뚜껑(CAP)을 파지한다.

또한, 뚜껑(CAP) 파지가 완료되면 뚜껑(CAP)을 용기(BT)로부터 분리 상승시키는 뚜껑개방 과정이 수행된다.

그리고, 뚜껑개방이 완료되면 흡착블럭(540)에 흡착된 용기(BT)를 회동블럭(520)을 회전시켜 다수개의 샘플위치 중 원하는 샘플링 위치로 이동한다.

아울러, 뚜껑(CAP)이 하강하여 세정위치에 대기된다.

여기에서 회동 개시전, 용기(BT)가 원하는 샘플위치에 있지 않도록 된 상태 즉, 샘플링 전에 구액이 남아있는 샘플취입관(SP)에 신액을 통과시켜 드레인쪽으로 쏟아 냄으로써 샘플취입관(SP)에 있는 구액을 신액으로 완전히 치환시키는 것이 필요하다.

또는, 원하는 샘플링 위치에 용기(BT)가 도달한 후 신액을 하부로 토출시켜 용기(BT)에 담은 후 용기(BT)를 180°반전시켜 비워 냄으로써 샘플취입관(SP)의 액체를 치환시키는 방법도 있을 것이다.

또한, 각 샘플링 위치에서 용기(BT)를 반전시킨 후 하부에서 초순수 또는 샘플원액을 상향으로 쏘아 용기(BT) 내부를 세정할 수도 있다.

이때, 용기(BT)세정시와 동시에 뚜껑(CAP) 하부에서도 초순수 또는 샘플원액을 상향으로 쏘아 줌으로서 뚜껑(CAP)의 세정작업이 진행될 수 있다.

그런 다음, 도 11의 예시와 같이, 샘플링챔버 내에서 용기흡착 → 샘플취입관 신액통과 세정 → 투껑개방 → 샘플해당위치로 회동이동 → 반전 및 용기세정 및 뚜껑세정 → 반전 및 샘플링 → 회수위치로 회전 복귀 → 뚜껑잠금 → 도어개방 및 홈포지션 복귀의 과정을 거쳐 샘플링이 완료된다.

이 과정은 샘플링시 역순이기 때문에 특이상항은 없다.

이렇게 함으로써 하나 또는 여러 종류의 서로다른 원액 소-스로부터의 샘플을 하나의 샘플장치를 이용하여 샘플링할 수 있는 장점이 있다.

다른 한편, 본 발명에서는 도 12 및 도 13의 예시와 같이, 샘플링 용기(BT)를 개량하여 용기(BT)에 담긴 샘플에 대한 정보를 알 수 있도록 샘플링 용기(BT)를 구성한 것에도 특징이 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 용기(BT)의 개구부를 밀폐하는 뚜껑(CAP)의 상면에 일정깊이 설치홈(610)이 요입 형성되고, 상기 설치홈(610)에는 RFID(Radio-Frequency Identification)태그(620)가 매립된다.

그리고, 상기 설치홈(610)은 보호커버(630)에 의해 밀봉된다.

이때, 상기 칩형태의 RFID(620) 태그를 적용 대상에 부착하고, 태그가 안테나(미도시)의 영향권내의 거리에 도달되도록 작동(회동)시키면 안테나를 통하여 무선으로 태그에 정보를 입력(WRITING)할 수 있다.

아울러, 용기(BT)와 뚜껑(CAP)을 회수한 후 외부에서 별도의 리더를 통하여 정보를 인식(READING)하는 방법으로 입력된 정보를 읽을 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 RFID태그(620)를 용기(BT)의 뚜껑(CAP)에 매립함으로써 용기대기챔버(200) 내에서 용기(BT)와 용기(BT)의 뚜껑(CAP)을 안테나의 영향거리 이내에 회전 정지시키고 필요한 샘플정보를 기록하도록 한다.

그리고, 샘플링 후 용기(BT)와 용기(BT)의 뚜껑(CAP)을 수거하여 리더기로 읽기만 하면 용기(BT)에 담겨 있는 화학약품이 어떤 종류이고, 언제 샘플링되었는지 등등 샘플과 관련된 필요한 다수의 정보들을 알 수 있다.

이 경우, RFID태그(620)를 안정적으로 고정하고, 특정위치에 정확히 위치하도록 하며, 밀봉상태를 안전하게 유지할 수 있도록 도 13의 예시와 같이 별도의 밀봉하우징(640)을 마련할 수 있고, RFID(620)를 넣은 후 밀봉커버(650)로 밀봉하는 방식으로 단품화시킬 수 있다.

특히, 밀봉커버(650)를 밀봉하우징(640)에 밀봉할 때는 밀봉력을 높일 수 있도록 요철방식으로 맞물리게 한 상태에서 초음파를 가진하여 돌기와 홈 부분이 융착되도록 할 수 있다.

이러한 돌기와 홈 형상은 초음파 융착시 융착성능을 높여 주는 기계구조적 특징을 가지므로 이와 같은 방식으로 밀봉하우징(640)과 밀봉커버(650)을 맞물어 고정시킨 상태에서 초음파 융착시킬 수 있다.

이렇게 RFID태그(620)를 내장하도록 밀봉하우징(640)과 밀봉커버(650)가 융착되어 이루어진 RFID 조립체는 설치홈(610)에 매립된다.

이때, 밀봉하우징(640)과 밀봉커버(650)의 융착은 반드시 초음파 융착으로 한정될 필요는 없으며, 다양한 밀봉방식이 적용될 수 있다.

특히, 도 14에서와 같이, 밀봉커버(650)의 둘레에는 경사면부(652)를 형성한다.

그리고, 상기 설치홈(610)의 내경 둘레에 결합요홈(612)을 더 형성한 상태에서 상기 RFID 조립체를 설치홈(610)에 눌러 끼우게 되면 경사면부(652)가 결합요홈(612) 속으로 파고들면서 견고한 고정력을 유지하게 되므로 아주 쉽게 조립 고정할 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 샘플링 용기(BT) 자체도 매우 특징적인 구성을 갖추도록 완성된 것이다.

100: 하부하우징
200: 용기대기챔버
300: 샘플링챔버

Claims

서로 분리 구획되고 순차로 형성된 용기대기챔버(200), 용기(BT)와 뚜껑(CAP)을 분리하고 샘플 용액을 채취하는 공간인 샘플링챔버(300)를 포함하는 오토 샘플러에 있어서;
상기 샘플링챔버(300)에 설치되고, 용기(BT)를 파지한 후 일정각도로 회전가능한 회동블럭(520);
상기 회동블럭(520)의 회전반경을 따라 간격을 두고 적어도 하나 이상의 샘플취입관(SP);을 구비하여,
상기 회동블럭(520)의 회전각도에 따라 적어도 하나 이상의 다른 소-스로부터의 액체를 샘플링할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러.
청구항 1에 있어서,
상기 회동블럭(520)의 일측면에는 흡착블럭(530)이 회전가능하게 축고정되고, 상기 흡착블럭(530)은 상기 용기(BT)를 흡착한 상태에서 회동블럭(520)에 고정된 축을 기준으로 180°반전가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러.
청구항 2에 있어서,
상기 회동블럭(520)의 상면에는 회동관(510)의 하단이 삽입 고정되어 일체를 이루며, 상기 회동관(510)의 상단은 용기대기챔버(200) 및 샘플링챔버(300) 상부에 구비된 기계실(ROOM)과, 샘플링챔버(300)를 구획하는 횡격벽(130)을 관통하여 베어링 고정되고, 상기 회동관(510)은 풀리-벨트의 동력전달수단에 의해 회동모터(500)의 동력을 받아 회전가능하게 구성되며;
상기 흡착블럭(530)의 배면 중심에는 블럭로드(532)가 일체로 고정되고, 상기 블럭로드(532)는 상기 회동블럭(520)을 관통하여 회전가능하게 조립되며, 상기 블럭로드(532)의 일부에는 풀리부가 형성되고, 상기 풀리부에는 로드구동벨트(540)가 감기되 상기 로드구동벨트(540)는 상기 회동관(510) 속에 배치된 상태로 횡격벽(130) 상에 고정된 벨트가이드(550) 속에서 회전될 수 있게 구비되며;
상기 벨트가이드(550)의 배면 상단에는 벨트승강실린더(560)가 더 설치되고, 상기 벨트승강실린더(560)의 구동에 따라 인출입되는 승강실린더로드(562)는 로드구동벨트(540)에 결속되어 상기 흡착블럭(530)을 회전반복시킬 수 있게 구성된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러.
청구항 1에 있어서,
상기 용기대기챔버(200)에는 용기(BT)를 회전이동시키는 용기회전판(210)이 설치되고; 상기 용기회전판(210)에는 둘레방향을 따라 일정간격을 두고 일측이 개방된 다수의 용기삽입홈(212)이 형성되며; 상기 용기대기챔버(200)와 기계실(ROOM)을 구획하는 횡격벽(130)상에 설치된 회전판구동모터(230)의 모터회전축에 커플링되는 회전판회전축(220)이 상기 용기회전판(210)의 원중심에는 고정되어 상기 용기회전판(210)을 일정각도씩 회전시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러.
청구항 4에 있어서,
상기 회전판구동모터(230)의 인접측에는 스윙모터(250)가 더 설치되고, 상기 스윙모터(250)의 모터축에는 'ㄴ' 형상의 스위암(252)이 연결 고정되며, 상기 스윙암(252)의 하부에는 밀폐용 도어(DR)를 향해 직선상의 가이드홈(262)을 갖는 슬라이딩가이드(260)가 고정되고, 상기 슬라이딩가이드(260)의 가이드홈(262)에는 'ㄴ' 형상의 전후진암(270)의 상단이 링크되며, 전후진암(270)의 하단 전면에는 적어도 하나 이상의 흡착판이 더 설치되어 용기(BT)를 진공흡착식으로 파지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러.
청구항 1에 있어서,
상기 샘플링챔버(300)에는 용기(BT)로 액체를 샘플링하기 전에 용기(BT)를 반전시킨 상태에서 용기(BT) 내부를 세정하거나 혹은 개방된 뚜껑(CAP) 내부를 세정하도록 각각의 세정노즐을 더 구비한 것을 특징으로 하는 오토 샘플러.
화학용액(약액)을 샘플링하여 담는 용기(BT)와, 상기 용기(BT)의 개방부를 밀폐하는 뚜껑(CAP)을 포함하는 샘플링 용기에 있어서;
상기 뚜껑(CAP)의 상면에 일정깊이 설치홈(610)이 요입 형성되고, 상기 설치홈(610)에는 RFID(620)가 매립되며, 상기 설치홈(610)은 보호커버(630)에 의해 밀봉된 것을 특징으로 하는 오토 샘플러에 사용되는 샘플링 용기.
청구항 7에 있어서,
상기 RFID(620)는 별도로 마련된 밀봉하우징(640) 속에 내장된 후 밀봉커버(650)로 밀봉된 상태로 뚜껑(CAP)의 설치홈(610)에 매립설치되는 것을 특징으로 하는 오토 샘플러에 사용되는 샘플링 용기.