KR20220040226A

KR20220040226A - 오토 샘플링 장치

Info

Publication number: KR20220040226A
Application number: KR1020200123162A
Authority: KR
Inventors: 김철원; 전성원
Original assignee: 호산테크(주)
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2022-03-30
Also published as: KR102383876B1

Abstract

용기가 대기되는 공간과 샘플링이 이루어지는 공간 사이의 용기 이송을 간단한 기구구조로 자동화 구현할 수 있는 오토 샘플링 장치가 개시된다. 오토 샘플링 장치는 용기가 대기되는 버퍼챔버와 용기에 샘플이 주입되는 샘플챔버를 갖는 본체부; 상기 버퍼챔버에 구비되고, 용기를 파지 및 파지해제하는 피커부; 상기 피커부를 이동시켜 용기를 버퍼챔버와 샘플챔버 사이에서 이동시키는 용기이송부; 및 상기 샘플채버로 이동된 용기의 내부로 샘플을 공급하는 샘플주입부를 포함하며, 상기 용기이송부는, 동력원인 이송용모터를 구비하고, 상기 이송용모터의 회전 운동을 직선 운동을 변환하도록 구성된다.

Description

오토 샘플링 장치{APPARATUS FOR AUTOMATIC SAMPLING}

본 발명은 오토 샘플링 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케미컬 샘플을 용기에 채취하는 일련의 공정들을 완전히 자동화하여 무인운행이 가능한 오토 샘플링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 케미컬(Chemical)은 화학산업이 만들어내는 인공의 물질로서, 반도체 산업, 의약품 산업 등 다양한 산업분야에서 사용된다. 예를 들어, 반도체 소자 생산공정에서는 다양한 종류의 케미컬이 사용되고 있으며, 케미컬의 순도저하는 반도체 소자의 불량 발생의 원인이 되어 생산수율에 큰 영향을 미친다.

따라서, 케미컬의 농도, 성분 등과 같은 특성을 확인하기 위해, 용기에 일정량의 케미컬(화학용액) 샘플을 채취한 후 분석작업이 수행된다. 이러한 케미컬의 샘플링은 수작업에 의해 수행되거나 샘플링 장치에 의해 수행된다.

예를 들어, 수작업의 샘플링 과정을 설명하면, 작업자는 용기에서 캡을 열어 작업대에 놓고 샘플 채취전 세정액 또는 샘플링할 케미컬을 용기에 넣은 후 캡을 닫고 흔들어 세정한 후에, 다시 용기에서 캡을 열어 세정액을 버리고 용기에 케미컬 샘플을 채취한다. 이후에, 캡을 닫고 작업대에서 케미컬이 채워진 용기를 수거하여 케미컬 분석 장소로 운반한다.

이 경우, 용기를 세정하지 않고 케미컬을 샘플링하게 되면 용기에 잔류되어 있던 오염물질에 의해 샘플의 신뢰성이 저하된다. 잔류되어 있던 오염물질에는 파티클, 오가닉 카본, 기름, 불용성 물질, 기타 의도하지 않은 불순물 등 다수가 포함될 수 있다. 따라서, 샘플링 직전에 샘플을 담을 용기 및 캡은 반드시 세정될 것이 요구된다.

전술한 수작업에 의한 샘플링은 인력의 소모가 크고 작업자가 케미컬에 직접 노출될 확률이 높으며 작업자의 부주의에 의해 용기의 내외부 또는 캡의 내외부 또는 채취된 케미컬 자체가 오염되어 샘플의 신뢰성이 저하될 뿐 아니라, 세정품질의 비균질 등의 문제가 발생한다. 무엇보다, 용기에 남은 잔류 물질이 독성을 가질경우 안전사고가 발생하면 인체에 치명적일 수 있다.

한편, 본 출원인에 의해 선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-2056106에는 샘플링 작업시 용기를 자동으로 반전시켜 세척한 후에 케미컬을 채취하는 자동 샘플링 장치가 개시된 바 있다. 하지만, 종래의 자동 샘플링 장치는 완전 자동화를 위한 반자동화된 중간 개발단계의 장치로서의 한계가 있으며, 그 밖에도 개선해야할 다양한 문제점을 갖고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-2056106(2019.12.10)

이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 용기가 대기되는 공간과 샘플링이 이루어지는 공간 사이의 용기 이송을 간단한 기구구조로 자동화 구현할 수 있는 오토 샘플링 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에서는 용기의 자동 이송을 위한 구동 메커니즘을 제공함과 아울러 일련의 자동화된 샘플링 공정들이 이루어지는 챔버 내부 공간을 외부 공간으로부터 밀폐하여 챔버 내부의 청정상태를 유지할 수 있는 오토 샘플링 장치를 제공한다.

아울러, 본 발명에서는 용기의 정보를 무선으로 리딩 또는 라이팅하는 RFID를 용기의 이송 수단과의 간섭없이 용기의 상부에 설치할 수 있는 개선된 구조를 갖는 오토 샘플링 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 오토 샘플링 장치는 용기가 대기되는 버퍼챔버와 용기에 샘플이 주입되는 샘플챔버를 갖는 본체부; 상기 버퍼챔버에 구비되고, 용기를 파지 및 파지해제하는 피커부; 상기 피커부를 이동시켜 용기를 버퍼챔버와 샘플챔버 사이에서 이동시키는 용기이송부; 및 상기 샘플채버로 이동된 용기의 내부로 샘플을 공급하는 샘플주입부를 포함하며, 상기 용기이송부는, 동력원인 이송용모터를 구비하고, 상기 이송용모터의 회전 운동을 직선 운동을 변환하도록 구성된다.

상기 용기이송부는: 상기 이송용모터에 연결되어 모터축을 중심으로 회전되며, 상기 피커부에 연결되는 스윙암; 및 상기 피커부가 슬라이딩 가능하게 연결되어, 피커부의 직선 운동을 안내하는 요크가이드를 구비한다.

상기 피커부에 핀이 형성되고, 상기 스윙암에 핀을 삽입시키는 장공이 형성되어, 상기 피커부의 핀이 장공의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 구성된다.

상기 요크가이드에 슬라이딩 방향으로 가이드홀이 상하를 관통하게 형성되고, 상기 피커부의 핀은 가이드홀을 관통하여 요크가이드의 상부에서 스윙암의 장공에 연결된다.

상기 스윙암은 이송용모터의 모터축에 결합되는 피봇축을 가지며, 상기 피봇축은 횡단면이 원형으로 이루어진다.

상기 본체부는 버퍼챔버 또는 샘플챔버에 설치되는 구성들을 구동하기 위한 구동수단들이 설치된 머신챔버와, 버퍼챔버를 머신챔버에 대해 상하 방향으로 구획하는 횡격벽을 구비하며, 상기 이송용모터는 머신챔버에 배치되고, 상기 요크가이드는 버퍼챔버에 배치되며, 상기 피봇축이 횡격벽을 관통하여 이송용모터에 연결된다.

상기 횡격벽의 관통구에 피봇축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비되고, 상기 베어링과 횡격벽의 관통구 사이에 오링이 구비된다.

상기 용기의 정보를 무선으로 리딩(Reading) 또는 라이팅(Writing)하는 무선인식부를 구비하고; 상기 무선인식부는 스윙암의 피봇축에 연결되어 피커부가 버퍼챔버와 샘플챔버 사이를 이동할 때 연동되어 회전됨으로써, 피커부와의 간섭을 피하면서 용기의 상부에 위치 가능하다.

상기 요크가이드에 스윙암의 피봇축을 관통시키는 축홀이 형성되고; 상기 요크가이드의 하부에서 축홀을 관통한 피봇축의 하단에 연결되는 회전부재를 구비하며, 상기 회전부재에 무선인식부가 결합된다.

상기 피봇축의 하단에 둘레를 따라 원호 형상의 안내홈이 형성되고, 상기 회전부재에 안내홈에 삽입되는 핀돌기가 형성되어, 무선인식부의 회전시 유격을 갖는다.

본 발명에 따른 오토 샘플링 장치는 이송용모터의 회전 운동을 직선 운동을 변환하도록 구성된 용기이송부를 구비하여 버퍼챔버와 샘플챔버 사이의 용기 이송을 간단한 기구구조로 자동화 구현할 수 있다. 따라서, 장치의 부피를 줄일 수 있고 집약적이고 컴펙트한 설계가 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 오토 샘플링 장치는 용기이송부의 동력전달수단이 샤프트 구조로 이루어져 버퍼챔버와 머신챔버 간의 씰링 성능을 더욱 향상시키면서도 안정적인 직선 구동을 수행할 수 있다. 따라서, 챔버 내부의 청정상태를 유지하며 샘플의 신뢰성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 오토 샘플링 장치는 RFID헤더를 피커와의 간섭없이 용기의 상부에 설치할 수 있어, 용기가 버퍼챔버에 대기한 상태에서 RFID의 각종 정보 송수신을 원활히 수행하며 용기가 버퍼챔버에서 샘플챔버로 이송될 때에는 용기를 원활히 이송시킬 수 있는 매우 유용한 발명이다.

또한, 용기의 로딩(장입) 및 언로딩(수거)를 제외한 모든 공정을 완전 자동화함에 따라 작업자의 인력을 대폭 감소시키고, 챔버 내의 완전 밀봉 구조를 통해 작업자가 안전한 환경에서 간소화된 복장으로 작업 가능하다. 특히, 샘플링을 표준화하고 품질을 완정화시키며 RFID에 의한 용기 정보를 리딩하고 샘플 결과를 라이팅함으로써 샘플 정보의 오류를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치의 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치의 정면도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치의 평면도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치의 내부 구성들을 도시한 사시도이며,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인덱스부를 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피커부를 도시한 배면 사시도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용기이송부를 도시한 사시도이고,
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캡탈착부를 도시한 사시도이며,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 캡탈착부 일부의 분리 사시도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복합모듈을 도시한 사시도이며,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 반전 및 정립부를 도시한 것이고,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 그립부 및 리볼빙블럭을 도시한 단면도이며,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 세정 및 건조부를 도시한 사시도이고,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용기이송부의 분리 사시도이며,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 용기이송부의 분리 정면도이고,
도 18 내지 도 23은 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치의 작동 과정을 설명한 것이다.

이하 첨부된 도면에 따라서 오토 샘플링 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치(100)는 케미컬 제조공정, 저장 또는 이송 설비에서 사용되며, 이외에도 다양한 산업 분야에 적용되어 사용될 수 있다. 케미컬 이송 설비는 탱크로리로부터 공급되는 케미컬을 저장탱크에 공급하는 ACQC(Automatic Clean Quick Coupler)를 구비한다. 오토 샘플링 장치(100)는 ACQC로부터 저장탱크로 분배되는 배관 등에서 케미컬을 샘플링하여 분석작업을 포함한 다양한 용도로 활용될 수 있도록 구성된다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치(100)는 본체부(10)와, 인덱스부(20)와, 피커부(30)와, 용기이송부(40)와, 그립부(35)와, 캡탈착부(50)와, 리볼빙부(60)와, 반전 및 정립부(65)가 하나의 모듈로 이루어진 복합모듈(300)과, 샘플주입부(70)와, 세정 및 건조부(80)와, 제어부 및 무선인식부를 포함하여 이루어진다.

본체부(10)는 용기(15)가 대기되는 버퍼챔버(110)와, 용기(15)에 샘플이 주입되는 샘플챔버(120)와, 버퍼챔버(110) 및 샘플챔버(120)에 설치되는 구성들을 구동하기 위한 구동수단들이 설치된 머신챔버(130)를 구비한다. 버퍼챔버(110) 및 샘플챔버(120)는 횡격벽(101)에 의해 머신챔버(130)에 대해 상하 방향으로 구획된다. 버퍼챔버(110)는 종격벽(102)에 의해 샘플챔버(120)에 대해 좌우 방향으로 구획된다.

횡격벽(101)은 횡방향으로 연장되어 상하 방향으로 공간을 구획하며, 종격벽(102)은 종방향으로 연장되어 좌우 방향으로 공간을 구획한다. 버퍼챔버(110), 샘플챔버(120) 및 머신챔버(130)는 횡격벽(101)과 종격벽(102)에 의해, 그리고 동력전달수단의 원형봉 또는 원형관 형상에 의해, 그리고 오링 등의 씰링수단에 의해 각각 밀폐된 공간을 형성한다. 케미컬, 비산액, 흄 등은 각 챔버들의 부품들과 기계장치들을 부식시켜 변형을 유발할 수 있어, 각 챔버들 간의 씰링(Sealing) 성능은 장치의 내구성을 향상하고 외부 오염을 방지하는데 매우 중요한 요소이다. 각 챔버들 간의 구체적인 씰링 구조는 이후에 다시 상세히 설명할 것이다.

본체부(10)는 대략 직육면체 형상의 케이스(103)를 구비하며, 케이스(103)의 내부 공간 중 상부에는 머신챔버(130)가, 머신챔버(130)의 하부 좌측에 버퍼챔버(110)가 우측에 샘플챔버(120)가 형성된다. 즉, 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120)는 수평 방향으로 나란하게 배치된다. 버퍼챔버(110) 및 샘플챔버(120)의 하부에는 낙하하는 세정액 또는 케미컬을 회수하는 드레인탱크(104)와 배관들이 설치된 드레인챔버(107)가 형성되고, 드레인챔버(107)의 하부에는 장치의 제어를 위한 설비들이 설치되는 컨트롤챔버(105)가 형성된다.

케이스(103)의 내부 공간 중 측 방향으로 머신챔버(130) 및 샘플챔버(120)의 일측에는 케미컬라인에 연결되어 샘플챔버(120)로 다양한 종류의 케미컬을 공급하기 위한 배관 및 밸브 등이 설치된 배관챔버(106)가 형성된다. 케이스(103)의 측 방향으로 타측에는 용기(15)를 로딩 및 언로딩하기 위한 입출도어(115)가 구비된다. 케이스(103)의 전면에는 버퍼챔버(110), 샘플챔버(120), 드레인탱크(104) 등의 내부 상태를 육안으로 확인하기 위한 투명재질의 윈도우(122)가 형성될 수 있다. 아울러, 케이스(103)의 전면에는 장치의 각종 정보를 디스플레이하고 제어조작을 가능하게 하는 터치스크린(131)이 구비된다.

또한, 본체부(10)는 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이를 연통 또는 폐쇄시키는 슬라이딩도어(11)를 구비한다. 슬라이딩도어(11)는 종격벽(102)에 형성된 개구부에 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 개구부는 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이를 연결하는 통로이다. 슬라이딩도어(11)가 상승하면 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이는 연통되며, 슬라이딩도어(11)가 하강하면 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이는 폐쇄된다.

슬라이딩도어(11)는 플레이트 형상으로 이루어지며, 도어승강실린더(12)의 동력에 의해 슬라이딩 작동한다. 도어승강실린더(12)는 z축 방향으로 구동하는 도어승강로드(121)를 구비하며, 도어승강로드(121)에 슬라이딩도어(11)가 결합된다. 도어승강실린더(12)는 케이스(10)에 결합되어 고정된다. 슬라이딩도어(11)에 의해 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120)는 밀폐되어 각각 독립된 공간을 형성함으로써, 챔버 간에 또는 챔버의 외부로 케미컬, 비산액, 흄 등이 이동하는 것을 방지한다.

도 6을 더 참조하면, 인덱스부(20)는 버퍼챔버(110)에 복수개의 용기(15)를 수용할 수 있도록 구성되고, 수용된 용기(15)를 수평 방향으로 일정각도씩 로테이션시켜 용기(15)를 원하는 위치로 이동시킨다.

인덱스부(20)는 버퍼챔버(110)에 설치되는 인덱스판(21)을 구비한다. 인덱스판(21)은 원형판 형상으로 이루어지며, 외주면에 용기(15)를 수용하는 용기안착홈(211)이 방사형으로 복수개 요입 형성된다. 용기안착홈(211)은 인덱스판(21)에 60°간격으로 6개 형성된다. 용기안착홈(211)은 2개 또는 4개 또는 8개 이상으로 구성할 수도 있으며, 이 경우, 용기안착홈(211)이 n개 구비될 때 용기안착홈간의 간격은 360°/n로 이루어진다. 용기안착홈(211)에 용기(15)와의 미끄럼을 방지하고 세정/건조시 해당 유체가 잘 통과할 수 있도록 요철이 형성될 수 있다. 용기안착홈(211)의 개수는 장치의 스케일 또는 샘플링 처리능력 등에 따라 적절히 가감할 수 있다. 인덱스판(21)은 본체부(10)에 형성된 베이스(17)에 수평 방향으로 회전가능하게 연결된다. 이 경우, 수평 방향은 횡방향을 의미한다.

또한, 인덱스판(21)은 버퍼챔버(110) 내부의 지지벽(176)에 형성된 회전지지공(177)에서 회전된다. 지지벽(176)은 베이스(17)의 상부에 이격 형성되며, 인덱스판(21)이 회전지지공(177)에서 원활히 회전되도록 회전지지공(177)의 직경은 인덱스판(21)의 직경보다 미세하게 크게 형성된다. 인덱스판(21)의 중심에는 원형단면을 갖는 인덱스샤프트(22)의 하단이 결합된다. 인덱스샤프트(22)는 인덱스판(21)에 회전 동력을 전달하는 동력전달수단으로서, 원형봉 형상으로 이루어지거나 내부가 중공인 원형관 형상으로 이루어진다.

인덱스샤프트(22)의 상단은 인덱스모터(23)에 연결되어, 인덱스모터(23)의 회전에 의해 인덱스샤프트(22) 및 인덱스판(21)이 일체로 회전된다. 인덱스모터(23)는 횡격벽(101)에 결합되며, 머신챔버(130)에 배치된다. 인덱스샤프트(22)는 횡격벽(101)을 관통하며, 관통구에 베어링(24)이 결합되어 인덱스샤프트(22)가 베어링(24)에 회전 가능하게 지지된다. 베어링(24)과 횡격벽의 관통구 사이에는 오링이 결합된다. 인덱스모터(23)는 제어부에 의해 인덱스판(21)이 60°씩 회전되도록 제어될 수 있다.

도 7을 더 참조하면, 피커부(30)는 버퍼챔버(110)에 배치되어 용기(15)를 파지 및 파지해제한다. 아울러, 피커부(30)는 용기이송부(40)에 의해 좌우 방향(x축 방향)으로 왕복 이동된다. 피커부(30)는 피커몸체(31)와, 핀(32)과, 진공패드(33)를 구비한다. 피커몸체(31)는 하단이 x축 방향으로 절곡된 "ㄴ" 형상으로 이루어지며, x축 단부에 용기(15)가 고정되어 파지된다. 피커몸체(31)의 y축 방향으로 연장된 수직체(34)의 상부에 도브테일(341)이 형성되고 상단에 핀(32)이 형성된다.

도 8을 더 참조하면, 용기이송부(40)는 스윙암(41) 및 요크가이드(42)를 구비하며, 이송용모터(45)에 연결되어 구동된다. 이송용모터(45)는 머신챔버(130)에 배치되고 본체부(10)에 결합되며, 용기이송부(40)로 회전 동력을 제공한다. 용기이송부(40)는 피커부(30)를 이동시켜, 용기(15)를 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이에서 왕복 이동시킨다. 스윙암(41) 및 요크가이드(42)는 버퍼챔버(110)에 배치된다.

스윙암(41)은 이송용모터(45)에 연결되어 모터축을 중심으로 회전되며, 피커부(30)에 연결된다. 즉, 스윙암(41)은 길이 방향으로 일측에 장공(411)이 형성되고 타측에 피봇축(412)이 형성된다. 장공(411)은 스윙암(41)의 길이 방향 일측으로부터 중앙부를 향해 연장 형성된다. 장공(411)은 스윙암(41)을 z축 방향으로 관통하며, 피커부(30)의 핀(32)이 장공(411)에 z축 방향으로 삽입 연결되고 장공(411)의 길이 방향을 따라 이동 가능하다.

피봇축(412)은 스윙암(41)의 길이 방향 타측에 z축 방향으로 형성되어, 상단이 이송용모터(45)에 연결된다. 이송용모터(45)의 회전에 의해 스윙암(41)은 피봇축(412)을 중심으로 회전된다. 피봇축(412)은 횡격벽(101)을 관통하며, 관통구에 베어링(46)이 결합되어 피봇축(412)이 베어링(46)에 회전 가능하게 지지된다. 베어링(46)과 횡격벽(101)의 관통구 사이에는 오링이 구비된다. 피봇축(412)은 스윙암(41)에 회전 동력을 전달하는 동력전달수단으로서, 원형봉 또는 내부가 중공인 원형관으로 구성되어 횡단면이 원형으로 이루어진다.

요크가이드(42)는 피커부(30)가 슬라이딩 가능하게 연결되어, 피커부(30)의 직선 운동을 안내한다. 즉, 요크가이드(42)는 대략 직육면체 형상으로 이루어지고 본체부(10)에 결합되어 고정된다. 요크가이드(42)에는 길이 방향을 따라 가이드홀(421)이 형성된다. 이 경우, 요크가이드(42)의 길이 방향은 x축 방향이다. 가이드홀(421)은 요크가이드(42)의 길이 방향 일측으로부터 타측까지 연장 형성되며, 요크가이드(42)를 상하 방향으로 관통하게 형성된다. 피커부(30)의 핀(32)은 가이드홀(421)을 관통하여 요크가이드(42)의 상부에서 스윙암(41)의 장공(411)에 연결된다. 요크가이드(42)에는 피봇축(412)을 관통시키는 축홀(422)이 형성되어, 요크가이드(42)의 하부에는 회전부재가 브라켓(424)에 회전 지지된 상태로 피봇축(412)에 연결된다. 회전부재에는 RFID헤더(86)를 포함한 무선인식부가 장착된다.

피커부(30)의 도브테일(341)은 요크가이드에 형성된 홈(423)에 슬라이딩 가능하게 연결된다. 즉, 요크가이드(42)의 하단에는 피커부(30)가 x축 방향으로 슬라이딩 가능하게 연결된다. 샘플링할 용기(15) 및 샘플링 완료된 용기(15)가 머무는 버퍼챔버(110)는 상시 청정을 요구하는 공간이므로, 오일이 사용되는 LM베어링 구조 등을 적용하는 것은 바람직하지 못하며, 피커부(30)와 요크가이드(42) 간을 도브테일 구조로 연결함으로써 버퍼챔버(110)에서의 최적화된 구동구조를 구현할 수 있다.

이와 같이, 용기이송부(40)는 스윙암(41) 및 요크가이드(42)를 구비함으로써, 이송용모터(45)의 회전 운동을 직선 운동으로 변환하도록 구성된다. 이송용모터(45)가 일방향으로 회전되면 스윙암(41)이 일방향으로 회전되고, 스윙암(41)의 장공(411)에 연결된 핀(32)이 장공(411)을 따라 이동되면서 피커부(30)는 요크가이드(42)의 가이드홀(421)을 따라 우측으로 이동된다. 반대로, 이송용모터(45)가 타방향으로 회전되면 스윙암(41)이 타방향으로 회전되고, 스윙암(41)의 장공(411)에 연결된 핀(32)이 장공(411)을 따라 이동되면서 피커부(30)는 요크가이드(42)의 가이드홀(421)을 따라 좌측으로 이동된다.

도 9 내지 도 11을 참조하면, 캡탈착부(50)는 용기(15)로부터 캡(16)을 분리 및 체결하고, 캡(16)을 파지한 상태로 승강하도록 구성된다. 캡탈착부(50)는 좌우 방향으로 복합모듈(300)을 기준으로 버퍼챔버(110)의 반대측에 배치된다. 용기(15)의 상부에 있는 마우스(주둥이)의 외주면과 캡(16)의 내주면에는 각각 나사산이 형성되어, 캡(16)을 용기(15)에 대해 정회전(시계방향 회전)하면 캡(16)이 용기(15)에 체결되고 캡(16)을 용기(15)에 대해 역회전(반 시계방향 회전)하면 캡(16)이 용기(15)로부터 분리된다.

캡탈착부(50)는 파지모듈(51)과, 파지실린더(52)와, 탈착회전관(53)과, 탈착모터(54)와, 승강모터(55)를 포함하여 이루어진다.

파지모듈(51)은 파지몸체(514)와 핑거(511)와 승강유닛(515)을 구비한다. 파지몸체(514)는 탈착회전관(53)의 하부를 결속하여 탈착회전관(53)과 결합된다. 파지몸체(514)의 상단에는 탈착회전관(53)을 삽입시켜 고정하기 위한 체결구(519)가 형성되며, 측면을 따라 방사형으로 3개의 핑거홈(518)이 형성된다. 핑거홈(518)은 핑거(511)의 슬라이드리브(513)를 사선 방향으로 슬라이딩 가능하게 삽입시켜, 핑거(511)들이 오므라지고 벌어지게 한다.

핑거(511)는 3개 구비되며, 일측면(내측면)이 용기(15)의 캡(16)의 외주면에 밀착되도록 캡(16)의 외주면에 대응되는 형상으로 유선형으로 이루어진다. 핑거(511)의 내측면에는 핑거(511)의 회전시 캡(16)과의 마찰을 높여 미끄러짐을 방지하기 위한 복수의 돌기(512)들이 형성된다. 핑거(511)의 상단에는 파지몸체(514)의 핑거홈(518)에 삽입되는 슬라이드리브(513)가 내측을 향해 일체로 형성된다. 슬라이드리브(513)에는 승강유닛(515)의 사선홈(516)에 슬라이딩 가능하게 연결되는 슬라이드돌기(517)가 형성된다.

승강유닛(515)은 회전중심에 파지실린더로드(521)의 하단이 결합된다. 승강유닛(515)의 몸체는 파지몸체(514)에 형성된 핑거홈(518)의 위치에 대응되도록 3개 부위가 방사형으로 연장된 형상을 갖는다. 이 연장된 3개의 몸체에 각각 사선홈(516)이 사선 방향으로 형성되며 핑거(511)가 조립된다. 따라서, 파지실린더로드(521)와 함께 승강유닛(515)이 상승하면, 핑거(511)들은 사선홈(516)에 안내되어 파지몸체(514)의 핑거홈(518)을 따라 오므라지며 캡(16)을 파지한다. 반대로, 파지실린더로드(521)와 함께 승강유닛(515)이 하강하면, 핑거(511)들은 사선홈(516)에 안내되어 파지몸체(514)의 핑거홈(518)을 따라 벌어지며 캡(16)을 파지해제한다.

파지실린더(52)는 파지모듈(51)에 캡(16)의 파지 및 파지해제를 위한 동력을 제공하는 수단으로서, 지지블럭(56)에 결합된다. 파지실린더(52)는 상하 방향으로 슬라이딩 구동되는 파지실린더로드(521)를 구비한다. 파지실린더로드(521)의 하단은 탈착회전관(53)의 내부에서 횡격벽(101)을 관통하여 파지모듈(51)의 승강유닛(515)의 상단에 결합된다. 따라서, 파지실린더(52)가 구동되면, 파지실린더로드(521)는 파지실린더(52)에서 인입 또는 인출되어 승강유닛(515)이 상하 방향으로 이동된다.

탈착회전관(53)은 파지모듈(51)에 회전 동력을 전달하는 수단으로서, 내부가 중공인 원형관 형상으로 이루어진다. 이 경우, 파지실린더로드(521)는 탈착회전관(53)의 내부를 관통하여 파지실린더(52)와 파지모듈(51)의 승강유닛(515) 사이를 연결한다. 탈착회전관(53)의 하부는 파지모듈(51)의 파지몸체(514)에 결합되고, 상부는 지지블럭(56)에 회전 가능하게 연결된다. 이러한 구성을 통해, 파지실린더로드(521)는 탈착회전관(53) 내부에서 자유로이 상하 이동 가능함과 아울러 탈착회전관(53)은 자체로 축을 중심으로 회전 가능하다.

아울러, 탈착회전관(53)은 횡격벽(101)을 관통하며, 관통구에 베어링(57)이 결합되어 탈착회전관(53)이 베어링(57)에 회전 가능하게 지지된다. 탈착회전관(53)의 상부에는 종동기어(531)가 결합된다. 종동기어(531)는 구동기어(541)에 치합되며, 구동기어(541)는 탈착모터(54)의 회전축에 결합된다. 탈착모터(54)는 파지모듈(51)에 회전 동력을 제공하는 수단으로서, 지지블럭(56)에 결합된다.

탈착모터(54)의 회전에 의해 구동기어(541) 및 종동기어(531)가 회전되어, 탈착회전관(53) 및 파지모듈(51)은 일체로 회전된다. 탈착모터(54)가 일방향으로 회전되면 파지모듈(51)은 일방향으로 회전되어 용기(15)로부터 캡(16)을 분리하고, 탈착모터(54)가 타방향으로 회전되면 파지모듈(51)은 타방향으로 회전되어 용기(15)에 캡(16)을 체결한다. 이 경우, 탈착모터(54)의 작동과 동시에 승강모터(55)가 작동하여 파지모듈(51)은 회전과 동시에 승강된다.

승강모터(55)는 파지모듈(51)에 승강 동력을 제공하는 수단으로서, 고정프레임(58)에 결합된다. 고정프레임(58)은 본체부(10)의 내벽에 결합되거나 일체로 형성된다. 고정프레임(58)의 일측에는 고정블럭(581)이 결합되며, 고정블럭(581)에 스크류축(582)이 회전 가능하게 연결된다. 고정블럭(581)을 기준으로 스크류축(582)의 상부에는 종동풀리(584)가 결합되고, 고정블럭(581)을 기준으로 스크류축(582)의 하부에는 이동블럭(583)이 스크류 연결된다.

즉, 스크류축(582)은 고정블럭(581)에 대해 베어링 등을 통해 자유로이 회전 가능하게 지지되며, 이동블럭(583)이 승강하는 대응면에는 나사산이 형성된다. 승강모터(55)의 회전축에는 구동풀리(585)가 결합되며, 구동풀리(585)와 종동풀리(584)는 타이밍벨트(586)에 의해 연결된다. 이동블럭(583)은 지지블럭(56)의 수직벽(561)에 결합된다. 수직벽(561)은 지지블럭(56)에서 수직 방향으로 연장 형성된 것으로서, 지지블럭(56)에 결합되거나 일체로 형성된다.

수직벽(561)에는 슬라이더(562)가 결합되며, 횡격벽(101)에는 LM가이드(563)가 결합된다. LM가이드(563)는 상하 방향으로 연장 형성되어 횡격벽(101)의 상단과 케이스(103)의 내벽에 별도의 지지체에 의해 견고히 고정된다. 슬라이더(562)는 LM가이드(563)를 따라 상하 방향으로 슬라이딩 가능하게 연결된다. 지지블럭(56)은 수직벽(561)에 형성된 면의 반대면에 케이블가이드(59)가 결합된다. 케이블가이드(59)는 지지블럭(56)이 승강모터(55)에 의해 승강될 때 전원이 원활히 공급될 수 있도록 플렉시블하게 움직인다.

도 12 내지 도 14를 더 참조하면, 그립부(35)는 샘플챔버(120)에 배치되어 용기(15)를 파지 및 파지해제한다. 그립부(35)는 그립퍼몸체(351)와 진공패드(354)를 구비한다. 용기(15)와 마주하는 그립퍼몸체(351)의 일면에는 용기(15)의 외주면에 대응되는 형상으로 요입된 안착홈(352)이 형성된다. 그립퍼몸체(351)의 내부에는 진공패드(354)로 용기(15)를 흡착하기 위한 유로인 진공라인(353)이 형성된다. 즉, 진공패드(354) 및 진공라인(353)을 통해, 그립부(35)는 용기(15)를 진공흡착한다. 진공패드(354)의 반대측 그립부(35)의 단부에는 수평 방향으로 형성된 샤프트(36)가 구비된다. 샤프트(36)의 외주면에는 타이밍벨트에 치합되는 기어(366)가 형성된다.

리볼빙부(60)는 그립부(35)를 수평 방향으로 회전시켜, 용기(15)를 샘플 주입위치로 이동시킨다. 리볼빙부(60)는 리볼빙블럭(61)과 리볼빙관(62)과 리볼빙모터(63)를 구비한다. 리볼빙블럭(61)은 샤프트(36)를 샤프트의 축선 중심으로 회전 가능하게 결합한다. 리볼빙관(62)은 리볼빙블럭(61)에 결합되며 상부 방향으로 연장된다. 리볼빙모터(63)는 리볼빙관(62)을 리볼빙관의 축선 중심으로 회전시키는 동력을 제공한다.

리볼빙블럭(61)은 샘플챔버(120)에 배치되며, 베이스(17)에 회전 가능하게 지지된다. 샤프트(36)는 리볼빙블럭(61)에 축선을 중심으로 회전 가능하게 연결된다. 즉, 리볼빙블럭(61)에는 그립부(35)의 샤프트(36)를 회전 가능하게 삽입시키는 회전용홀이 형성된다. 회전용홀은 샤프트(36)의 삽입 방향(길이 방향)으로 리볼빙블럭(61)의 양측을 관통하게 형성된다. 샤프트(36)가 리볼빙블럭(61)에 조립되면, 샤프트(36)의 외주면에 형성된 기어(366)는 길이 방향으로 회전용홀의 중앙부에 위치한다.

또한, 리볼빙블럭(61)의 회전용홀에는 한 쌍의 베어링(613)이 구비된다. 베어링(613)은 길이 방향으로 샤프트(36)의 기어(366)의 후방과 전방에 각각 배치된다. 샤프트(36)의 외주면은 베어링(613)에 의해 리볼빙블럭(61)에 대해 회전 가능하게 지지된다. 샤프트(36)의 외주면과 리볼빙블럭(61) 사이에 오링(642)이 구비된다. 리볼빙블럭(61)의 상단에는 리볼빙관(62)의 하단을 결합시키는 결합홈이 형성되며, 이 결합홈에 리볼빙관(62)과의 씰링을 위한 오링(641)이 구비된다.

리볼빙관(62)은 중공의 관 형상으로 이루어지며, 상하 방향으로 연장 형성된다. 리볼빙관(62)의 하부는 리볼빙블럭(61)에 결합되고, 리볼빙관(62)의 상부는 횡격벽(101)을 관통하며, 관통구에 베어링(621)이 결합되어 리볼빙관(62)이 베어링(621)에 회전 가능하게 지지된다. 횡격벽(101)의 상부인 머신챔버(130)에는 종동풀리(622)가 구비되며, 종동풀리(622)는 리볼빙관(62)에 결합된다. 이 경우, 베어링(621)과 횡격벽(101)의 관통구 사이에 오링(628)이 구비되어, 샘플챔버(120)와 머신챔버(130)는 서로 완벽히 밀폐된다.

리볼빙모터(63)는 횡격벽(101)의 상부인 머신챔버(130)에 구비되며, 리볼빙모터(63)의 모터축에는 감속기(635)가 구비되고 브라켓에 스크류(636)를 체결하여 횡격벽(101)의 상부에 결합된다. 리볼빙모터(63)의 회전축에는 구동풀리(631)가 결합되며, 구동풀리(631)와 종동풀리(622)는 벨트(632)에 의해 연결된다. 리볼빙모터(63)가 회전되면 구동풀리(631) 및 종동풀리(622)가 회전되어 리볼빙관(62)과 리볼빙블럭(61)은 함께 리볼빙관의 축선을 중심으로 수평 방향으로 제자리 회전된다.

반전 및 정립부(65)는 그립부(35)를 상하 방향으로 회전시켜, 용기(15)를 정립 또는 반전시키거나 원하는 각도로 경사지게 회전시킨다. 반전 및 정립부(65)는 타이밍벨트(66)와 벨트지지체(67)와 벨트구동실린더(68)를 구비한다. 타이밍벨트(66)는 샤프트(36)의 외주면에 감겨 샤프트(36)를 샤프트의 축선 중심으로 회전시킨다. 벨트구동실린더(68)는 타이밍벨트(66)를 회전시키는 동력을 제공한다.

타이밍벨트(66)는 동력전달수단으로서, 리볼빙부(60)의 리볼빙관(62) 내부를 상하 방향으로 관통하여 리볼빙관(62) 내부에서 독립적으로 회전 가능하게 구성된다. 즉, 타이밍벨트(66)의 상부는 벨트지지체(67) 내에서 회전 가능하게 연결되며, 타이밍벨트(66)의 하부는 샤프트(36)의 외주면에 형성된 기어(366)에 치합된다. 벨트지지체(67)는 머신챔버(130)에 배치되며, 종동풀리(622)의 상부에 결합 또는 일체로 형성된 지지판(671)의 상부에 결합된다.

벨트지지체(67)의 상부 내측에는 기어가 형성된 타이밍풀리(673)가 풀리축(674)을 중심으로 회전 가능하게 구비되며, 타이밍풀리(673)에는 타이밍벨트(66)가 치합된다. 타이밍풀리(673)는 샤프트(36)에서 이격되고 샤프트의 축선과 나란한 축선상에서 회전 가능하다. 타이밍벨트(66)는 타이밍풀리(673)와 샤프트(91)를 연결한다. 지지판(671)에는 타이밍벨트(66)가 관통되도록 관통홀(672)이 형성된다.

벨트구동실린더(68)는 벨트지지체(67)에 결합되며, 타이밍풀리(673)의 양측에 한 쌍이 구비된다. 한 쌍의 벨트구동실린더(68)는 타이밍풀리(673)를 기준으로 서로 마주하게 배치된다. 각 벨트구동실린더(68)는 벨트구동실린더(68)에 의해 전진 및 후진되어 승강되는 벨트구동로드(681)를 구비하며, 벨트구동로드(681)는 타이밍벨트(66)에 치합되는 기어가 형성된 벨트그립(683)을 갖는다.

벨트그립(683)은 벨트구동로드(681)와 함께 일체로 승강된다. 이 경우, 벨트구동로드(681)의 이동방향은 풀리축(674)의 축선 방향에 대해 직교하는 방향으로 형성되어야 한다. 벨트구동로드(681)는 안내바(682)를 따라 슬라이딩 안내되며, 안내바(682)는 지지판(671)에 고정되어 상하 방향으로 연장 형성된다. 즉, 타이밍벨트(66)의 외면은 벨트구동로드(681)의 메끈한 면에 접하며 타이밍벨트(66)의 내면은 벨트그립(683)의 기어에 치합된다.

일측의 벨트구동실린더(68)의 벨트구동로드(681) 및 벨트그립(683)은 상부를 향해 후진한 상태로 타이밍벨트(66)에 결속되어 있고, 타측의 벨트구동실린더(68)의 벨트구동로드(681) 및 벨트그립(683)은 하부를 향해 후진한 상태로 타이밍벨트(66)에 결속되어 있다. 이 상태에서, 일측의 벨트구동실린더(68)의 벨트구동로드(681) 및 벨트그립(683)은 하부를 향해 전진 구동하고 타측의 벨트구동실린더(68)의 벨트구동로드(681) 및 벨트그립(683)은 상부를 향해 후진 구동하면, 타이밍벨트(66)는 반 시계 방향으로 회전된다.

이러한 구성을 통해, 일측의 벨트구동실린더(68)는 타이밍풀리(673)를 기준으로 좌측에서 타이밍벨트(66)를 잡아당기고 타측의 벨트구동실린더(68)는 타이밍풀리(673)를 기준으로 우측에서 타이밍벨트(66)를 밀어주는 효과를 낼 수 있다. 따라서, 타이밍벨트(66)가 받는 장력을 완화시키고 타이밍벨트(66)의 회전을 더욱 정밀하고 안정적으로 제어하며 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

정리하면, 리볼빙부(60) 및 반전 및 정립부(65)는 하나의 복합모듈(300)로 구성된다. 즉, 타이밍벨트(66)는 샘플챔버(120)에 위치한 샤프트(36)와 머신챔버(130)에 위치한 타이밍풀리(673) 사이를 감고 있고, 리볼빙관(62)의 내부에서 횡격벽(101)을 관통한다. 이러한 구성을 통해, 리볼빙관(62)의 회전, 타이밍벨트(66)의 회전이 하나의 복합모듈(300)을 통해 구현될 수 있어, 용기(15)의 선택된 샘플링 위치로의 리볼빙, 캡탈착 위치로의 리볼빙, 내부세정 및 샘플링을 위한 반전 및 정립 회전, 원하는 각도로의 경사 회전 등의 일련의 동작들을 하나의 복합모듈(300)로 동시에 달성 가능하다.

샘플주입부(70)는 용기(15)의 내부로 샘플을 공급하는 것으로서, 용기(15)보다 상부에 배치된다. 샘플주입부(70)는 복수개의 노즐(71)을 구비하며, 각 노즐(71)은 리볼빙부(60)의 리볼빙관(62)을 중심으로 일정 각도씩 이격 배치된다. 본 실시 예에서는 도 3에 도시된 것처럼 6곳에 각각 노즐이 배치된다. 노즐(71)들은 노즐지지대(72)에 의해 샘플챔버(120) 내에 설치된다. 각 노즐(71)에는 케미컬라인과 연결되는 샘플배관(73)이 연결되어, 서로 다른 소스의 케미컬을 독립된 샘플배관(73) 및 노즐(71)로 샘플 채취할 수 있도록 구성된다.

한편, 베이스(17)에는 각 샘플 주입위치를 연결하는 용기(15)의 리볼빙 회전 경로를 따라 개구부(171)가 형성된다. 개구부(171)의 하부에는 캡(16)의 내부 및 용기(15)의 내부를 세정하는 동액분사구(172)(173)가 형성된다. 동액분사구(172)(173)는 캡(16)의 내부 및 180°반전된 용기(15)의 내부를 향해 동액(同液)을 상향 분사한다. 이러한 상향 분사구조를 통해 용기(15)의 세정시 세정과 동시에 분사액이 하부로 배출되어 분사액을 배출하기 위한 별도의 공정을 수행할 필요가 없다. 이 경우, 동액은 샘플링하고자 하는 샘플을 의미한다. 예를 들어, 용기(15)에 샘플링할 케미컬이 황산인 경우, 세정액분사구(172)(173)는 황산을 분사한다. 캡탈착부(50)의 파지모듈(51)의 하부에 위치한 동액분사구(172)는 캡(16) 내부를 세정하며, 각 샘플 주입위치에 위치한 동액분사구(173)들은 용기(15) 내부를 세정한다.

도 15를 더 참조하면, 세정 및 건조부(80)는 노즐기구(81)와, 커버통(82) 및 세정부실린더(83)를 구비한다. 노즐기구(81)는 세정액과 에어를 선택적으로 용기(15) 및 캡(16)의 외부면에 분사한다. 커버통(82)은 용기(15)의 외부 공간을 적어도 일부 감싸도록 구성된다. 노즐기구(81)는 커버통(82)의 결합되어 고정된다. 커버통(82)의 상단은 세정부실린더(83)의 로드에 결합되어, 노즐기구(81) 및 커버통(82)이 함께 승강 구동된다.

샘플링이 완료된 용기(15)는 인덱스부(20)에 의해 회전되어 이동되며, 이동된 샘플링이 완료된 용기(15)는 세정 및 건조부(80)의 하부에 위치한다. 먼저, 세정 및 건조부(80)는 버퍼챔버(110)에 위치한 샘플링이 완료된 용기(15) 및 캡(16) 외부에 탈이온수(De Ionized Water) 등의 세정액을 분사하여 세정을 수행한다. 세정 후, 세정 및 건조부(80)는 용기(15) 및 캡(16) 외부에 에어를 분사하여 건조를 수행한다.

제어부는 작업자가 용기(15)를 로딩한 후 모든 작업을 무인으로 수행하도록, 전술한 인덱스부(20), 피커부(30), 그립부(35), 용기이송부(40), 복합모듈(300), 캡탈착부(50), 세정 및 건조부(80) 등의 구동수단들의 작동을 제어한다. 또한, 제어부는 시간설정에 의해 샘플링을 수행하거나, ACQC, 생산설비 등의 외부시그널에 의해 샘플링을 수행하도록 구성된다.

무선인식부(RFID)는 RFID태그 및 RFID헤더(86)를 구비하여, 버퍼챔버(110)에 대기되는 용기(15)의 시리얼넘버를 포함한 정보를 리딩(Reading)하고, 샘플챔버(120)에서 샘플주입부(70)에 의해 샘플링이 완료된 후 다시 버퍼챔버(110)로 이송된 용기(15)의 샘플 정보를 라이팅(Writing)하여 저장한다.

도 16 및 도 17을 더 참조하면, 스윙암(41)의 피봇축(412) 상단에 이송용모터(45)의 모터축이 결합되며, 스윙암(41)은 피봇축(412)의 외주면에서 반경 방향으로 암부재가 연장된 형상을 갖는다. 상기 암부재에 장공(411)이 형성되며, 피커부(30)의 핀(32)이 요크가이드(42)의 가이드홀(421)을 관통하여 요크가이드(42)의 상부에서 스윙암의 장공에 연결된다. 또한, 요크가이드(42)에 형성된 축홀(422)은 가이드홀(421)의 옆에 위치한다.

피봇축(412)의 하단은 축홀(422)을 관통하여 RFID헤더(86)를 포함한 무선식인부가 장착된 회전부재(429)의 상단에 연결된다. 요크가이드(42)의 하단에는 브라켓(424)이 결합되고, 브라켓(424)은 하단에 수평 방향으로 연장된 지지부(425)를 갖는다. 브라켓(424)의 지지부(425)에는 지지보스(426)가 형성되며, 지지보스(426)에 회전부재(429)의 하단이 회전 가능하게 연결된다.

이 경우, RFID헤더(86)가 결합된 회전부재(429)는 스윙암(41)의 피봇축(412)에 연결되어 피커부(30)가 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이를 이동할 때 연동되어 회전됨으로써, RFID헤더(86)를 피커부(30)와의 간섭을 피하면서 용기 캡(16)의 직상부에 위치시킬 수 있다. 이를 위해, 피봇축(412)의 하단에 둘레를 따라 원호 형상의 안내홈이 형성되고, 회전부재(429)에 안내홈에 삽입되는 핀돌기가 형성된다.

이러한 구성을 통해, 회전부재(429)의 회전시 안내홈의 길이만큼 핀돌기가 유격을 갖게 된다. 따라서, 이송용모터(45)가 일방향으로 작동되면 스윙암(41)은 피봇축(412)을 중심으로 일방향으로 회전되어 장공(411)에 결속된 핀(32)을 이동시켜 피커부(30)가 버퍼챔버(110)에서 샘플챔버(120)로 전진한다. 이와 동시에 피봇축(412)에 연결된 회전부재는 일정한 유격 후에 회전되어 RFID헤더(86)가 피봇축(412)을 중심으로 회전된다. 반대로, 이송용모터(45)가 타방향으로 작동되면 스윙암(41)은 피봇축(412)을 중심으로 타방향으로 회전되어 장공(411)에 결속된 핀(32)을 이동시켜 피커부(30)가 샘플챔버(120)에서 버퍼챔버(110)로 후진한다. 이와 동시에 피봇축(412)에 연결된 회전부재는 일정한 유격 후에 회전되어 RFID헤더(86)가 피봇축(412)을 중심으로 회전된다.

용기이송부(40)는 이송용모터(45)의 회전 운동을 직선 운동을 변환하도록 구성됨에 다라, 버퍼챔버(110)와 샘플챔버(120) 사이의 용기 이송을 간단한 기구구조로 자동화 구현할 수 있다. 따라서, 장치의 부피를 줄일 수 있고 집약적이고 컴펙트한 설계가 가능하다.

또한, 용기이송부(40)의 피봇축(412)은 횡단면이 원형으로 이루어져, 버퍼챔버(110)와 머신챔버(130) 간의 씰링 성능을 더욱 향상시키면서도 안정적인 직선 구동을 수행할 수 있다.

도 18 내지 도 23을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 오토 샘플링 장치의 작동을 순서대로 설명한다.

버퍼챔버에 용기(15)가 로딩되며 인덱스부(20)가 회전되어 최대 6개의 용기를 투입할 수 있다. 용기(15)가 로딩되면 RFID는 용기의 시리얼넘버 등을 리딩하여 확인한다. 이 때, 제어부는 약액 배관에 샘플링할 신약액을 정해진 시간동안 흘려보내 약액 배관에 남아 있는 구약액을 신약액으로 치환하며 센서를 통해 약액의 유입 여부를 확인한다. 또한, 샘플 배관을 정해진 시간동안 구약액을 신약액으로 치환한다.

이후에, 슬라이딩도어가 개방되고 피커부(30)가 용기(15)를 진공흡착 파지하며 용기이송부에 의해 용기가 샘플챔버 측으로 전진하여 그립부(35)로 인계된다. 인계완료 후 피커부는 후진하고 슬라이딩도어는 폐쇄된다. 캡탈착부(50)는 파지모듈이 하강하고 캡(16)을 파지한 후 파지모듈이 회전되면서 상승하여 용기(15)로부터 캡(16)을 분리한다. 복합모듈(300)은 캡이 분리된 용기를 선택된 샘플링 위치로 리볼빙시킨다.

이후에, 복합모듈(300)의 반전 및 정립부에 의해 용기는 180°반전되어 도립 상태가 된다. 이와 동시에, 캡탈착부(50)에 의해 파지모듈이 하강하여 캡이 세정 위치로 이동한다. 용기 내부를 정해진 시간동안 샘플 약액과 동일한 약액으로 세정한다. 캡을 정해진 시간동안 샘플 약액과 동일한 약액으로 세정한다.

이후에, 복합모듈(300)의 반전 및 정립부에 의해 150°반전되어 용기가 30°기울인 위치로 회전된다. 용기에 샘플을 주입하여 액위센서 위치까지 채취한다. 채취가 완료되면 용기를 정립하고 캡탈착부(50)는 캡을 상승시킨다. 용기는 리볼빙되어 캡탈착 위치로 이동하며, 캡탈착부(50)에 의해 캡이 용기에 체결된 후 파지모듈이 상승한다.

이후에, 슬라이딩도어가 개방된 후 피커부(30)가 샘플챔버로 전진하여 용기를 파지한 후 후진한다. 이후에, 슬라이딩도어가 폐쇄되며 RFID는 용기에 케미컬명, 샘플 시간, 장비명, 사용횟수 등의 샘플 정보를 라이팅한다. 이후에, 인덱스부(20)를 회전시켜 용기(15)를 외부 세정위치로 이동시키고, 세정 및 건조부를 통해 용기 및 캡의 외부를 세정액으로 세정하고 에어로 건조한다.

이와 같이 1차 샘플링을 완료한 후 2차 ~ 6차 시그널을 대기하며 전공정이 무인으로 운전된다. 이후의 샘플링 과정은 1차 샘플링 과정과 동일하게 반복 수행된다. 로딩된 용기를 모두 샘플링 작업 완료한 후에 작업자의 스케쥴에 따라 용기를 언로딩(수거)한다.

지금까지 본 발명에 따른 오토 샘플링 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100: 오토 샘플링 장치
10: 본체부 11: 슬라이딩도어
12: 도어승강실린더 15: 용기
16: 캡 17: 베이스
101: 횡격벽 102: 종격벽
20: 인덱스부 21: 인덱스판
22: 인덱스샤프트 23: 인덱스모터
24: 베어링 211: 용기안착홈
30: 피커부 31: 몸체
32: 핀 33: 진공패드
35: 그립부 354: 진공패드
36: 샤프트
40: 용기이송부 41: 스윙암
42: 요크가이드 45: 이송용모터
46: 베어링 411: 장공
412: 피봇축 421: 가이드홀
50: 캡탈착부 51: 파지모듈
52: 파지실린더 53: 탈착회전관
54: 탈착모터 55: 승강모터
56: 지지블럭 57: 베어링
58: 고정프레임 59: 케이블가이드
60: 리볼빙부 61: 리볼빙블럭
62: 리볼빙관 63: 리볼빙모터
65: 반전 및 정립부 66: 타이밍벨트
67: 벨트지지체 68: 벨트구동실린더
70: 샘플주입부 80: 세정 및 건조부
300: 복합모듈

Claims

용기가 대기되는 버퍼챔버와 용기에 샘플이 주입되는 샘플챔버를 갖는 본체부;
상기 버퍼챔버에 구비되고, 용기를 파지 및 파지해제하는 피커부;
상기 피커부를 이동시켜 용기를 버퍼챔버와 샘플챔버 사이에서 이동시키는 용기이송부; 및
상기 샘플채버로 이동된 용기의 내부로 샘플을 공급하는 샘플주입부를 포함하며,
상기 용기이송부는,
동력원인 이송용모터를 구비하고, 상기 이송용모터의 회전 운동을 직선 운동을 변환하도록 구성된 오토 샘플링 장치.
제1 항에 있어서,
상기 용기이송부는:
상기 이송용모터에 연결되어 모터축을 중심으로 회전되며, 상기 피커부에 연결되는 스윙암; 및
상기 피커부가 슬라이딩 가능하게 연결되어, 피커부의 직선 운동을 안내하는 요크가이드를 구비하는 오토 샘플링 장치.
제2 항에 있어서,
상기 피커부에 핀이 형성되고, 상기 스윙암에 핀을 삽입시키는 장공이 형성되어, 상기 피커부의 핀이 장공의 길이 방향을 따라 이동 가능하게 구성된 오토 샘플링 장치.
제3 항에 있어서,
상기 요크가이드에 슬라이딩 방향으로 가이드홀이 상하를 관통하게 형성되고, 상기 피커부의 핀은 가이드홀을 관통하여 요크가이드의 상부에서 스윙암의 장공에 연결되는 오토 샘플링 장치.
제2 항에 있어서,
상기 스윙암은 이송용모터의 모터축에 결합되는 피봇축을 가지며, 상기 피봇축은 횡단면이 원형으로 이루어지는 오토 샘플링 장치.
제5 항에 있어서,
상기 본체부는 버퍼챔버 또는 샘플챔버에 설치되는 구성들을 구동하기 위한 구동수단들이 설치된 머신챔버와, 버퍼챔버를 머신챔버에 대해 상하 방향으로 구획하는 횡격벽을 구비하며,
상기 이송용모터는 머신챔버에 배치되고, 상기 요크가이드는 버퍼챔버에 배치되며, 상기 피봇축이 횡격벽을 관통하여 이송용모터에 연결된 오토 샘플링 장치.
제6 항에 있어서,
횡격벽의 관통구에 피봇축을 회전 가능하게 지지하는 베어링이 구비되고, 상기 베어링과 횡격벽의 관통구 사이에 오링이 구비되는 오토 샘플링 장치.
제5 항에 있어서,
용기의 정보를 무선으로 리딩(Reading) 또는 라이팅(Writing)하는 무선인식부를 구비하고;
상기 무선인식부는 스윙암의 피봇축에 연결되어 피커부가 버퍼챔버와 샘플챔버 사이를 이동할 때 연동되어 회전됨으로써, 피커부와의 간섭을 피하면서 용기의 상부에 위치 가능한 오토 샘플링 장치.
제8 항에 있어서,
상기 요크가이드에 스윙암의 피봇축을 관통시키는 축홀이 형성되고;
상기 요크가이드의 하부에서 축홀을 관통한 피봇축의 하단에 연결되는 회전부재를 구비하며, 상기 회전부재에 무선인식부가 결합되는 오토 샘플링 장치.
제9 항에 있어서,
상기 피봇축의 하단에 둘레를 따라 원호 형상의 안내홈이 형성되고, 상기 회전부재에 안내홈에 삽입되는 핀돌기가 형성되어, 무선인식부의 회전시 유격을 갖는 오토 샘플링 장치.