KR20230138563A - 가스 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 가스 공급 장치는 가스 용기가 수용되는 수용부를 가지는 본체 및 상기 본체에 이동 가능하게 설치되는 체결용 로봇을 포함하며, 상기 체결용 로봇은 상기 본체에 이동 가능하게 설치되는 바디와, 상기 가스 용기에 대향 배치되도록 상기 바디에 설치되는 작업모듈과, 상기 작업모듈의 상부에 배치되는 비젼 센서 모듈과, 상기 작업모듈에 가해지는 반력을 감지하는 힘 센서 모듈 및 상기 비젼 센서 모듈과 상기 힘 센서 모듈에 연결되는 제어부를 구비하며, 상기 비젼 센서 모듈은 상기 작업모듈에 설치되는 티칭 글랜드와 상기 가스 용기에 설치되는 티칭 엔드캡의 위치를 감지하고, 상기 힘 센서 모듈은 상기 작업모듈에 가해지는 반력을 감지하며, 상기 제어부는 상기 비젼 센서 모듈과, 상기 힘 센서 모듈에 의해 송출된 신호에 따라 상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡의 정렬을 수행할 수 있다.

Description

가스 공급 장치{Apparatus for supplying gas}
본 발명은 가스 공급 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조공정에 사용되는 가스는 가스가 저장된 가스 용기로부터 가스배관을 거쳐 제조 설비로 공급된다. 가스가 소진되어 가스 용기를 교체하는 경우 가스 용기와 가스배관의 연결/분리, 가스배관 연결부의 개스킷 교체 및 가스 용기에 구비되는 밸브의 개폐로 이루어지는 일련의 교체작업이 발생하는데 (이하 가스 용기 교체작업이라 함), 상기 작업에서 공정가스는 인화성, 부식성 및 유독성 등의 성질을 가지고 있어 가스 유출 또는 잔여물과 접촉 시 작업자와 환경에 큰 피해를 가져올 수 있으므로 작업 시 상당한 주의와 안전 대책이 요구된다.
한편, 각 가스 용기에 구비되는 가스배관 연결부와 가스배관과의 연결을 위해 가스 용기의 가스 배관 연결부와 가스 공급 장치의 체결 모듈 간의 정렬이 필요하며, 이러한 가스 용기의 가스 배관 연결부와 가스 공급 장치의 체결 모듈 간의 정렬의 정확도를 향상시킬 수 있는 기술 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 가스 용기의 가스 배관 연결부와 가스 공급 장치의 체결 모듈 간의 정렬의 정확도를 향상시킬 수 있는 가스 공급 장치를 제공하는 것이다.
예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치는 가스 용기가 수용되는 수용부를 가지는 본체 및 상기 본체에 이동 가능하게 설치되는 체결용 로봇을 포함하며, 상기 체결용 로봇은 상기 본체에 이동 가능하게 설치되는 바디와, 상기 가스 용기에 대향 배치되도록 상기 바디에 설치되는 작업모듈과, 상기 작업모듈의 상부에 배치되는 비젼 센서 모듈과, 상기 작업모듈에 가해지는 반력을 감지하는 힘 센서 모듈 및 상기 비젼 센서 모듈과 상기 힘 센서 모듈에 연결되는 제어부를 구비하며, 상기 비젼 센서 모듈은 상기 작업모듈에 설치되는 티칭 글랜드와 상기 가스 용기에 설치되는 티칭 엔드캡의 위치를 감지하고, 상기 힘 센서 모듈은 상기 작업모듈에 가해지는 반력을 감지하며, 상기 제어부는 상기 비젼 센서 모듈과, 상기 힘 센서 모듈에 의해 송출된 신호에 따라 상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡의 정렬을 수행할 수 있다.
가스 용기의 가스 배관 연결부와 가스 공급 장치의 체결 모듈 간의 정렬의 정확도를 향상시킬 수 있는 가스 공급 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치를 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치의 체결용 로봇에 연결되는 주행 모듈 및 가이드부를 설명하기 위한 설명도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치의 체결용 로봇을 나타내는 사시도이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치의 체결용 로봇에 구비되는 작업 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 티칭 엔드캡과 가스 용기의 배관 연결부의 정렬 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치를 나타내는 개략 사시도이고, 도 2는 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치를 나타내는 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 가스 공급 장치(100)는 일예로서, 본체(120) 및 체결용 로봇(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
본체(120)는 복수개의 가스 용기(10)가 수용되는 수용부(122)를 구비한다. 수용부(122)는 일측을 향하여 개방되어 있으며, 수용부(122)에는 복수개의 가스 용기(10)의 고정을 위한 고정부재(124)가 배치될 수 있다. 그리고, 본체(120)에는 가스 용기(10)의 하단부를 가열하기 위한 히팅부재(126)를 구비할 수 있다. 한편, 본체(120)의 상단부에는 체결용 로봇(200)의 주행을 안내하는 가이드부(128)를 구비할 수 있다.
체결용 로봇(200)은 상기한 본체(120)의 가이드부(128)를 따라 본체(120)의 길이 방향, 폭 방향 및 높이 방향, 즉 도 1의 X축, Y축 및 Z축 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다. 체결용 로봇(200)의 자세한 사항을 후술하기로 한다.
도 3은 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치의 체결용 로봇에 연결되는 주행 모듈 및 가이드부를 설명하기 위한 설명도이고, 도 4는 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치의 체결용 로봇을 나타내는 사시도이고, 도 5는 예시적인 실시예에 따른 가스 공급 장치의 체결용 로봇에 구비되는 작업 모듈을 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 체결용 로봇(200)은 바디(210), 작업모듈(230), 비젼 센서 모듈(240) 및 힘 센서 모듈(250)를 포함한다.
바디(210)의 상단부에는 주행모듈(220)이 구비되며, 바디(210)는 주행모듈(220)의 이동에 의해 이동될 수 있다. 일예로서, 주행모듈(220)은 바디(210)와 함께 본체(120, 도 1 참조)의 가이드부(128)를 따라 이동된다. 한편, 가이드부(128)는 본체(120)의 상단부에 배치되는 제1 가이드레일(128a)를 구비하며, 도 3의 X축 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 가이드부(128)는 제1 가이드 레일(128a)의 하부에 배치되는 제2 가이드 레일(128b)를 구비할 수 있으며, 제2 가이드 레일(128b)는 도 3의 Y축 방향으로 배치될 수 있다. 나아가, 가이드부(128)는 제3 가이드 레일(128c)를 구비할 수 있으며, 제3 가이드 레일(128c)는 제2 가이드 레일(128b)의 하부에 배치될 수 있다. 한편, 제3 가이드 레일(128c)은 도 3의 Z축 방향으로 배치될 수 있다. 한편, 주행모듈(220)은 제3 가이드 레일(128c)에 연결되며 주행 모듈(220)의 이동을 위해 주행모듈(220)에는 주행 구동부(미도시, 예를 들어 엑츄에이터), 주행 바퀴(미도시) 및 보조 바퀴(미도시)를 포함할 수 있다. 한편, 바디(210)에는 가스 용기(10)에 대향 배치되도록 작업모듈(230)이 설치된다.
작업모듈(230)은 케이스(232), 엔드캡 하우징(234), 커넥터 하우징(236) 및 배관 커넥터(238)를 구비할 수 있다.
케이스(232)는 내부 공간을 가지며, 일면에 엔드캡 하우징(234), 커넥터 하우징(236)이 회전 가능하게 설치된다. 한편, 케이스(232)의 내부 공간에는 동력 전달부(미도시)로부터 전달받은 동력을 엔드캡 하우징(234), 커넥터 하우징(236)로 전달하기 위한 동력전달부재(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 케이스(232)에는 가스 용기(10)에 연결되는 배관 커넥터(238)가 관통되도록 설치될 수 있다. 한편, 배관 커넥터(238)의 일단은 커넥터 하우징(236)으로부터 돌출되도록 배치될 수 있다.
엔드캡 하우징(234)은 케이스(232)의 일단부에 회전 가능하게 설치된다. 한편, 엔드캡 하우징(234)은 회전하여 가스 용기(10)의 엔드캡(미도시)을 제거하거나 설치하는 역할을 수행한다. 이를 위해, 엔드캡 하우징(234)은 동력전달부에 연결되어 회전될 수 있다.
커넥터 하우징(236)은 엔드캡 하우징(234)에 이웃하여 배치되도록 케이스(232)의 일면에 회전 가능하게 설치될 수 있다. 한편, 커넥터 하우징(236)은 회전하여 배관 커넥터(238)를 가스 용기에 결합하는 역할을 수행한다. 또한, 커넥터 하우징(236)도 동력 전달부에 연결되어 회전될 수 있다. 한편, 커넥터 하우징(236)에는 후술할 티칭 엔드캡(30, 도 5 참조)과 가스 용기(10)의 배관 연결부(20, 도 5 참조)의 정렬 시 티칭 엔드캡(20)이 커넥터 하우징(236)에 설치될 수 있다.
비젼 센서 모듈(240)은 작업모듈(230)의 케이스(232)의 상부에 배치될 수 있다. 한편, 비젼 센서 모듈(240)은 티칭 엔드캡(20)의 상대적인 위치를 인식하는 역할을 수행한다. 일예로서, 비젼 센서 모듈(240)은 도 5 내지 도 8에 도시된 티칭 엔드캡(20) 중심의 y-z평면 상의 상대 위치를 인식하며, 티칭 엔드캡(20)의 y-z평면 상 상대 위치를 인식하는 역할을 수행한다.
힘 센서 모듈(250)은 주행모듈(220)과 작업모듈(230) 사이에 배치되도록 바디(210)에 설치될 수 있다. 한편, 힘 센서 모듈(250)은 체결용 로봇(200)에 가해지는 힘을 감지하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 힘 센서 모듈(250)은 x축 방향으로 체결용 로봇(200)이 이동되어 티칭 엔드캡(20)에 힘이 가해지도록 하였을 때 티칭 엔드캡(20)의 중심 반대 방향으로 티칭 엔드캡(20)에 가해지는 반력을 감지하는 역할을 수행한다.
제어부(260)는 비젼 센서 모듈(240)과, 힘 센서 모듈(250)에 연결되어 비젼 센서 모듈(240)과, 힘 센서 모듈(250)의 신호에 따라 티칭 엔드캡(20)과 티칭 글랜드(30)의 정렬 여부를 판단한다.
이와 같이, 비젼 센서 모듈(240)과, 힘 센서 모듈(250)을 통해 티칭 엔드캡(20)과 티칭 글랜드(30)의 정렬을 수행함으로써, 보다 정확하게 정렬이 수행될 수 있다. 나아가, 비젼 센서 모듈(240)과, 힘 센서 모듈(250)을 통해 티칭 엔드캡(20)과 티칭 글랜드(30)의 정렬을 수행하여 정렬을 수행하는 정렬 소요 시간을 단축시킬 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 티칭 엔드캡과 가스 용기의 배관 연결부의 정렬 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 비젼 센서 모듈(240, 도 3 참조)을 사용하여 도 6에 도시된 티칭 엔드캡(20)의 중심이 y-z평면 상에서 위치하는 상대 위치를 인식한다.
이후, 비젼 센서 모듈(240)에 대한 티칭 엔드캡(20)의 y-z평면 상 상대 위치를 이용하여 제어부(260)가 체결용 로봇(200)을 이동하여 티칭 글랜드(30)와 티칭 엔드캡(20)에 대한 1차 정렬을 수행한다. 여기서, 티칭 엔드캡(20)에 대하여 살펴보면, 티칭 엔드캡(20)은 가스 용기(10)에 결합되는 연결부(22)와, 연결부(22)에 결합되며 경사면(24a)을 가지는 경사부(24)를 구비할 수 있다.
1차 정렬을 수행한 후 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(260)는 체결용 로봇(200)의 이동을 통해 티칭 글랜드(30)를 x축 방향으로 이동시켜 티칭 엔드캡(20)의 경사부(24)와 접촉시킨다.
이와 같이, x축 방향으로 체결용 로봇(200)을 이동시켜 티칭 엔드캡(20)에 힘을 가하면 경사부(24)의 형상으로 인해 티칭 엔드캡(20)의 중심 반대 방향으로 티칭 엔드캡(20)에 반력이 가해진다.
이와 같이, 가해지는 힘의 방향을 힘 센서 모듈(240)로 측정한 후 제어부(260)는 티칭 엔드캡(20) 중심 방향으로 티칭 글랜드(30)를 일정 거리 이동시킨다.
이후, 제어부(260)는 x축 방향으로 체결용 로봇(200)의 이동과, 티칭 글랜드(30)의 이동을 반복적으로 수행하여 도 8에 도시된 바와 같이 티칭 글랜드(30)를 경사부(24)의 중심으로 정렬시키면 도 9에 도시된 바와 같이 티칭 글랜드(30)에 가해지는 반력의 방향이 -x축과 일치할 때 정렬이 완료되었다고 제어부(260)가 판단한다.
이후, 티칭 글랜드(30)의 상대 위치를 보상하여 체결용 로봇(200)과 가스 용기(10)의 정렬을 수행하는 방식으로 오토 티칭을 종료한다. 이후, 작업자는 티칭 글랜드(30)와 티칭 엔드캡(20)을 작업모듈(230)과 가스 용기(10)로부터 제거한다.
상기한 바와 같이, 비젼 센서 모듈(240)과, 힘 센서 모듈(250)을 통해 티칭 엔드캡(20)과 티칭 글랜드(30)의 정렬을 수행함으로써, 보다 정확하게 정렬이 수행될 수 있다. 나아가, 비젼 센서 모듈(240)과, 힘 센서 모듈(250)을 통해 티칭 엔드캡(20)과 티칭 글랜드(30)의 정렬을 수행하여 정렬을 수행하는 정렬 소요 시간을 단축시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
100 : 가스 공급 장치
120 : 본체
200 : 체결용 로봇
210 : 바디
220 : 주행모듈
230 : 작업모듈
240 : 비젼 센서 모듈
250 : 힘 센서 모듈
260 : 제어부

Claims (10)

  1. 가스 용기가 수용되는 수용부를 가지는 본체; 및
    상기 본체에 이동 가능하게 설치되는 체결용 로봇;
    을 포함하며,
    상기 체결용 로봇은
    상기 본체에 이동 가능하게 설치되는 바디;
    상기 가스 용기에 대향 배치되도록 상기 바디에 설치되는 작업모듈;
    상기 작업모듈의 상부에 배치되는 비젼 센서 모듈;
    상기 작업모듈에 가해지는 반력을 감지하는 힘 센서 모듈; 및
    상기 비젼 센서 모듈과 상기 힘 센서 모듈에 연결되는 제어부;
    를 구비하며,
    상기 비젼 센서 모듈은 상기 작업모듈에 설치되는 티칭 글랜드와 상기 가스 용기에 설치되는 티칭 엔드캡의 위치를 감지하고,
    상기 힘 센서 모듈은 상기 작업모듈에 가해지는 반력을 감지하며,
    상기 제어부는 상기 비젼 센서 모듈과, 상기 힘 센서 모듈에 의해 송출된 신호에 따라 상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡의 정렬을 수행하는 가스 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 작업모듈은
    상기 바디에 연결되는 케이스;
    상기 케이스의 일면으로 돌출 배치되는 엔드캡 하우징;
    상기 엔드캡 하우징에 이웃하여 배치되며 상기 케이스의 일면으로 돌출되는 커넥터 하우징; 및
    상기 케이스의 타면으로 돌출되도록 배치되는 배관 커넥터;
    를 구비하는 가스 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡의 정렬 시 상기 티칭 글랜드는 상기 커넥터 하우징에 설치되며,
    상기 티칭 엔드캡은 상기 가스 용기의 배관 연결부에 설치되는 가스 공급 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비젼 센서 모듈은 상기 가스 용기에 설치되는 티칭 엔드캡의 중심의 y-z 평면 상의 상대 위치를 인식하는 가스 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 티칭 엔드캡은 상기 가스 용기에 결합되는 연결부와, 상기 연결부에 결합되며 경사면을 가지는 경사부를 구비하는 가스 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 힘 센서 모듈은 상기 경사면에 상기 티칭 글랜드가 접촉되는 경우 상기 티칭 글랜드에 가해지는 반력의 크기 및 방향을 감지하는 가스 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 티칭 글랜드에 가해지는 반력의 방향이 상기 티칭 글랜드 길이 방ㅎ야과 평행하게 인식되는 셩우 상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡의 정렬을 완료하는 가스 공급 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡의 정렬이 완료된 경우 상기 티칭 글랜드와 상기 티칭 엔드캡이 제거되는 가스 공급 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 체결용 로봇은 상기 본체의 가이드부를 따라 이동 가능하게 설치되는 주행 모듈을 더 구비하는 가스 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주행 모듈은 상기 본체에 구비되는 가이드부를 따라 이동되는 가스 공급 장치.
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