WO2019117560A1 - 고압가스통의 자동 얼라인방법 - Google Patents

고압가스통의 자동 얼라인방법 Download PDF

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WO2019117560A1
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center
pressure gas
end cap
gas cylinder
lift
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PCT/KR2018/015589
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English (en)
French (fr)
Inventor
최원호
김찬우
Original Assignee
에이엠티 주식회사
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/04—Arrangement or mounting of valves

Definitions

  • a high pressure gas cylinder is loaded on a lift of a cabinet so as to supply a gas from a fabrication process facility of a semiconductor to a wafer production line. Then, the high pressure gas cylinder to which the lift is loaded is raised, To an automatic aligning method of a high-pressure gas cylinder for automatically aligning an end cap and a center of a connector holder of a gas piping.
  • a flowable gas such as arsenic hydride (AsH 3: Arsine), hydrogen phosphide (PH 3: Phosphine) or boron trifluoride (BF 3: boron fluoride)
  • Arsine arsenic hydride
  • PH 3 hydrogen phosphide
  • BF 3 boron trifluoride
  • the gas used in such a semiconductor manufacturing process is very important to be managed.
  • These gases are supplied to a production line through a gas supply line, mounted in a cabinet (hereinafter referred to as "high-pressure gas cylinder"
  • high-pressure gas cylinder When the gas is exhausted by about 90%, an operator continuously replaces the high-pressure gas cylinder with a new high-pressure gas cylinder so as to prevent foreign matter remaining in the high-pressure gas cylinder from being supplied to the wafer processing step.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a gas supply device for a semiconductor device according to the prior art.
  • SiH4, PH3, NF3, and SiH4 necessary for various equipments 8 in the FAB 7, (Not shown) in which a plurality of high-pressure gas cylinders (not shown) filled with process gases such as CF4 gas are respectively filled in the cabinet 1, and a gas supply line 3 so that the ducts 4 can be guided.
  • a number of regulator boxes 5 corresponding to the high-pressure gas cylinders are provided on the other side of the duct 4 so as to supply the process gas introduced along the gas supply lines 3,
  • the same number of supply pipes 9 as the number of the equipment 8 are connected so as to be able to be connected to each equipment 8 in the FAB 7.
  • Each of the process gases introduced into each of the regulator boxes 5 is purified through a filter (not shown), and then branched into a number corresponding to the equipment 8 in the FAB 7 So that the wafer can be processed.
  • control unit (not shown) detects the replacement timing of the high-pressure gas cylinder after the gas is exhausted while supplying the gas to the gas supply line 3 as described above, the valve of the high-pressure gas cylinder used by the operator is closed, Gas line.
  • the operator unloads the high-pressure gas cylinder separated from the gas line from the cabinet 1 and then replaces it with a new high-pressure cylinder, connects the high-pressure cylinder to the outside gas line again, When opened, the replacement of the high-pressure gas cylinder is completed.
  • Patent Document 0001 Korean Registered Patent No. 10-0242982 (registered on November 15, 1998)
  • Patent Document 0002 Korean Registered Patent No. 10-0649112 (Registered on November 16, 2006)
  • Patent Document 0003 Korean Registered Patent No. 10-0985575 (registered on September 29, 2010)
  • the operator loads the new high-pressure gas cylinder into the cabinet and then moves the high-pressure gas cylinder of the weight body in the correct position and rotates so that the gas injection nozzle of the high-pressure gas cylinder coincides with the connector holder of the gas pipe It is impossible to quickly replace the high-pressure gas cylinder, and when the gas injection nozzle of the high-pressure gas cylinder can not be precisely aligned with the connector holder of the gas pipe, when the connector holder is forcedly fastened to the gas injection nozzle, the thread acid is broken, There was a fatal flaw.
  • Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a high-pressure gas cylinder, in which the center of the end cap is aligned with the center of the connector holder connected to the gas pipe, The alignment of the center of the &thetas; is performed one more time so that the center of the end cap of the high-pressure gas cylinder can always be exactly aligned with the center of the connector holder connected to the gas piping.
  • a high-pressure gas cylinder is placed on a lift, the lift is elevated so that the center of the end cap in the horizontal direction of the valve installed on the upper portion of the high- And aligning the? Center of the end cap with the .theta. Center of the connector holder, while rotating the lift, the Z center of the end cap is aligned with the Z center of the connector holder. do.
  • a method of controlling a vehicle comprising: elevating a lift until a first sensor detects an upper end of a valve handle mounted on a high-pressure gas cylinder by placing a high-pressure gas cylinder on the lift; (A) of the end cap by rotating the high-pressure gas cylinder, when the second sensor senses the starting point (A) of the end cap, And when the second sensor senses the end point (B) of the end cap, the control unit notifies the control unit and stops the rotation of the high-pressure gas cylinder, and the center of the end cap calculated by the control unit Aligning the center of the end cap with the center of the second sensor by rotating the high pressure gas cylinder in the opposite direction, (C) of the end cap to the control unit and stopping the elevation of the lift.
  • the control unit When the second sensor senses the bottom dead center (D) of the end cap, the control unit notifies the control unit of the top dead center The step of lowering the lift and simultaneously raising the lift along the Z center of the end cap calculated by the control unit to align the Z center of the end cap with the center of the second sensor are sequentially performed. An alignment method is provided.
  • the center of ⁇ and the center of Z of the end cap screwed to the gas injection nozzle of the valve are automatically connected to the connector It is possible to automatically replace the high-pressure gas cylinder, unlike the conventional method in which the high-pressure gas cylinder is manually replaced, thereby making it possible to prevent human errors caused by the operator in advance,
  • the automation can be realized by replacing the gas cylinder.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a gas supply apparatus for a semiconductor device according to a conventional technique
  • FIG. 2 is a front view of a cabinet for explaining the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state where the first and second sensors of the present invention are installed
  • FIG. 4 is a front view showing a lift and a clamp of the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view showing the clamp of the present invention
  • FIG. 6 is a schematic view showing a section in which the high-
  • connection unit 7 is a perspective view showing the connection unit and the high-
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the process of finding the ⁇ center and the Z center of the end cap in the present invention
  • FIG. 9 is a flow chart of a high-pressure gas cylinder for explaining the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of a cabinet for explaining the present invention
  • FIG. 3 is a perspective view showing a state where first and second sensors of the present invention are installed
  • FIG. 4 is a front view showing a lift and a clamp of the present invention
  • a connection unit 300 installed at an upper portion of the high pressure gas cylinder 200 to automatically connect or disconnect the gas injection nozzle 211 of the high pressure gas cylinder 200 to the connector holder 310
  • a clamp 420 installed on the lift 400 for clamping and rotating the high-pressure gas cylinder 200
  • a clamping unit 420 for clamping the high- And a control unit 500 for controlling the configuration.
  • connection unit 300 is provided with a first sensor 320 for detecting the upper end of the valve handle 212 of the high pressure gas cylinder 200 ascended by the lift 400, And a second sensor 330 for detecting the center of? And the center of Z of the end cap 213 in accordance with the rise, fall and rotation of the high-pressure gas cylinder 200 are provided.
  • the second sensor 330 is disposed at a position that is coincident with the ⁇ center and the Z center of the connector holder 310.
  • the clamp 420 is provided on the lift 400 so that a pair of grippers 421 are opened or closed to clamp or unclamp the high-pressure gas cylinder 200
  • the gripper 421 is provided with a roller 423 rotated by an actuator serving as a driving means 422 so that the high pressure gas cylinder 200 is placed on the die 410 of the lift 400,
  • the high-pressure gas cylinder 200 is lifted by driving the lift 400 while being clamped by a roller 423 rotatably installed in the gripper 421.
  • FIG. 9 is a flow chart of a high-pressure gas cylinder for explaining the present invention
  • FIG. 10 is a flow chart for explaining the present invention.
  • the pair of grippers 421 are maintained in the opened state before the high-pressure gas cylinder 200 is mounted on the die 410 by the coil spring 425) are connected.
  • the lift 400 is driven so that the upper end of the valve handle 212 installed on the upper portion of the high-pressure gas cylinder 200 is detected by the first sensor 320 as shown in FIG. 9 (b) It is possible to raise the lift 400 at the same speed at this time.
  • the control unit 500 raises the lift 400 It is preferable to raise the lift 400 at a low speed in the section F 'in which the first sensor 320 senses a high speed by a predetermined distance F set as shown in FIG.
  • the control unit 500 controls the lift 400 so that the first sensor 320 is lifted up until the first sensor 320 detects the valve handle 212 of the high-
  • the high pressure gas cylinder 200 is further raised by the value set in the control unit 500 (the center distance S of the end cap 213 at the upper end of the valve handle 212) Pressure gas cylinder 200 is stopped.
  • valve handle 212 it is more preferable to rotate the valve handle 212 in the opposite direction when the first high-pressure gas cylinder 200 is rotated to raise the high-pressure gas cylinder 200 to find the center of the end cap 213.
  • the center of Z of the end cap 213 should be aligned with the center of Z of the connector holder 310 after the center of? Of the end cap 213 is aligned with the center of? Of the connector holder 310 in the above-described manner.
  • the second sensor 330 senses the bottom dead center D of the end cap 213 and notifies the control unit 500 that the lift 400 is lowered, the lift 400 is lifted along the Z center of the end cap 213 calculated by the controller 500 and the Z center of the end cap 213 is moved to the center of the second sensor 330 9 (g), the alignment of the end cap 213 is completed.
  • the second sensor 330 detects the start point A, the end point B and the top dead center C of the end cap 213, The bottom dead center D is detected and the control point 500 is informed of the bottom dead center D of the bottom dead center D Can be known by calculating the encoder value obtained by driving the driving means 422 in the control unit 500.
  • the high-pressure gas cylinder 200 is raised to detect the Z-axis to sense the top dead center C and then descend to sense the bottom dead center D.
  • the center of Z may be coincident with the second sensor 330. In this case,
  • the tolerance range set in the controller 500 is exceeded (for example, When the width of the cap is 20 mm, since the center of theta and the Z center value are about 10 mm, an approximate value is preliminarily input to the control unit, and when the calculated value is out of the approximate value, an error occurs to inform the operator. It is more preferable to perform the operation of rotating the high-pressure gas cylinder 200 at the same time and raising and lowering again the operation of detecting the? Center and the Z center of the end cap 213 a predetermined number of times.
  • the operator manually adjusts the error so that the gas injection nozzle 211 of the high-pressure gas cylinder 200 can be connected to the connector holder 310.
  • the height of the upper end of the valve handle 212 coupled to the upper portion of the high-pressure gas cylinder 200 is slightly different from that of the high-pressure gas cylinder 200 according to the machining error and the assembly error of the valve 210,
  • the ⁇ center of the end cap 213 and the Z center of the end cap 213 are aligned with the second sensor 330 as described above, Since the center of ⁇ and Z center of the end cap 213 can be made to coincide with the ⁇ center and the Z center of the connector holder 310 by repeating the step of re-detecting the ⁇ center of the cap 213 one more time, It is possible to automatically connect the gas injection nozzle 211 to the connector holder 310 connected to the gas supply line after removing the end cap 213 from the valve 210 of the gas supply line 200.
  • cabinet 200 high pressure gas cylinder
  • valve 211 gas injection nozzle
  • valve handle 213 end cap
  • connection unit 310 connector holder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하도록 캐비닛(cabinet)의 리프트에 고압가스통을 로딩(loading)하고 나면 리프트가 로딩된 고압가스통을 상승시킨 다음 고압가스통의 엔드 캡과 가스배관의 커넥터 홀더의 중심을 자동으로 얼라인(align)하는 고압가스통의 자동 얼라인방법에 관한 것으로, 캐비닛에 승, 하강 가능하게 리프트를 설치하여 리프트에 로딩된 고압가스통을 자동으로 상승 및 하강 그리고 회전시키면서 고압가스통에 결합된 밸브의 엔드 캡 중심을 가스배관과 연결된 커넥터 홀더의 중심과 일치시켜 고압가스통 교체의 자동화 실현이 가능해지도록 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 리프트(400)에 고압가스통(200)을 얹어 고압가스통(200)의 상부에 설치된 밸브(210)의 엔드 캡(213) 수평방향 중심이 커넥터 홀더(310)의 수평방향 중심과 일치되도록 리프트(400)를 상승시킨 다음 고압가스통(200)을 회전시키면서 엔드 캡(213)의 θ 중심을 커넥터 홀더(310)의 θ 중심과 일치시킨 다음 리프트(400)를 승, 하강시킨 후 엔드 캡(213)의 Z 중심을 커넥터 홀더(310)의 Z 중심과 일치시키는 것을 특징으로 한다.

Description

고압가스통의 자동 얼라인방법
본 발명은 반도체의 FAB 공정(Fabrication Process)설비에서 웨이퍼 생산라인으로 가스를 공급하도록 캐비닛(cabinet)의 리프트에 고압가스통을 로딩(loading)하고 나면 리프트가 로딩된 고압가스통을 상승시킨 다음 고압가스통의 엔드 캡(end cap)과 가스배관의 커넥터 홀더의 중심을 자동으로 얼라인(align)하는 고압가스통의 자동 얼라인방법에 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 로딩한 다음 중량체의 고압가스통을 정위치 이동 및 회전시키면서 고압가스통의 가스분사노즐을 가스배관의 커넥터 홀더와 일치시키도록 되어 있어 고압가스통의 신속한 교체가 불가능하였음은 물론이고 고압가스통의 가스분사노즐을 가스배관의 커넥터 홀더에 정확히 일치시키지 못한 상태에서 커넥터 홀더를 가스분사노즐에 강제로 체결할 경우에는 나사 산이 망가져 유독가스가 누출되는 치명적인 결함이 있었다.
또한, 캐비닛으로부터 고압가스통을 작업자가 수작업으로 교체하였기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 휴먼 에러(human error)가 발생되었을 뿐만 아니라 교체하는 작업 중에 부주의로 고압가스통으로부터 가스가 누출되면 가스가 폭발하거나, 작업자가 누출된 가스에 중독되는 치명적인 결함이 있었다.
본 발명은 종래의 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 캐비닛에 승, 하강 가능하게 리프트를 설치하여 리프트에 로딩된 고압가스통을 자동으로 상승 및 하강 그리고 회전시키면서 고압가스통에 결합된 밸브의 엔드 캡 중심을 가스배관과 연결된 커넥터 홀더의 중심과 일치시켜 고압가스통 교체에 따른 자동화 실현이 가능해지도록 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 고압가스통의 상단에 나사 결합된 밸브의 가공 및 조립 공차가 발생되어 있더라도 엔드 캡의 중심을 가스배관과 연결된 커넥터 홀더의 중심과 일치시키는 θ 중심 및 Z 중심의 얼라인을 완료한 후 θ 중심의 얼라인을 1번 더 실시하여 고압가스통의 엔드 캡의 중심을 항상 가스배관과 연결된 커넥터 홀더의 중심에 정확히 일치시킬 수 있도록 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 리프트에 고압가스통을 얹어 고압가스통의 상부에 설치된 밸브의 엔드 캡 수평방향 중심이 커넥터 홀더의 수평방향 중심과 일치되도록 리프트를 상승시킨 다음 고압가스통을 회전시키면서 엔드 캡의 θ 중심을 커넥터 홀더의 θ 중심과 일치시킨 후 리프트를 승, 하강시키면서 엔드 캡의 Z 중심을 커넥터 홀더의 Z 중심과 일치시키는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법이 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 리프트에 고압가스통을 얹어 고압가스통의 상부에 설치된 밸브 핸들의 상단을 제1 센서가 감지할 때까지 리프트를 상승시키는 단계와, 상기 리프트를 재구동하여 제어부에 설정된 값(밸브 핸들의 상단에서 엔드 캡의 중심 거리)만큼 고압가스통을 재상승시키고 리프트의 구동을 중단하는 단계와, 상기 고압가스통을 회전시켜 제2 센서가 엔드 캡의 시작점(A)을 센싱하면 이를 제어부에 알리는 단계와, 상기 고압가스통을 계속해서 회전시켜 제2 센서가 엔드 캡의 끝점(B)을 센싱하면 이를 제어부에 알림과 동시에 고압가스통의 회전을 중단하고 제어부에 의해 산출된 엔드 캡의 θ 중심에 따라 고압가스통을 반대방향으로 회전시켜 엔드 캡의 θ 중심을 제2 센서의 중심과 일치시키는 단계와, 상기 리프트를 상승시켜 제2 센서가 엔드 캡의 상사점(C)을 센싱하면 이를 제어부에 알리고 리프트의 상승을 중단하는 단계와, 상기 리프트를 하강시켜 제2 센서가 엔드 캡의 하사점(D)을 센싱하면 이를 제어부에 알림과 동시에 리프트의 하강을 중단하고 제어부에 의해 산출된 엔드 캡의 Z 중심에 따라 리프트를 상승시켜 엔드 캡의 Z 중심을 제2 센서의 중심과 일치시키는 단계가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법이 제공된다.
본 발명은 캐비닛에 승, 하강 가능하게 설치된 리프트에 고압가스통을 얹어 놓기만 하면 고압가스통을 승, 하강 및 회전시키면서 자동으로 밸브의 가스분사노즐에 나사 결합된 엔드 캡의 θ 중심 및 Z 중심을 커넥터 홀더의 θ 중심 및 Z 중심과 일치시킬 수 있게 되므로 고압가스통을 수작업으로 교체하던 종래와는 달리 고압가스통의 자동 교체가 가능하게 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 발명을 설명하기 위한 캐비닛의 정면도
도 3은 본 발명의 제1, 2 센서가 설치된 상태를 나타낸 사시도
도 4는 본 발명의 리프트 및 클램프를 나타낸 정면도
도 5는 본 발명의 클램프를 나타낸 사시도
도 6은 본 발명의 고압가스통이 상승되는 구간을 나타낸 개략도
도 7은 본 발명의 연결 유닛과 고압가스통을 나타낸 사시도
도 8은 본 발명에서 엔드 캡의 θ 중심 및 Z 중심을 찾는 과정을 설명하기 위한 개략도
도 9는 본 발명을 설명하기 위한 고압가스통의 이동 흐름도
도 10은 본 발명을 설명하기 위한 플로우 챠트
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 발명을 설명하기 위한 캐비닛의 정면도이고 도 3은 본 발명의 제1, 2 센서가 설치된 상태를 나타낸 사시도이며 도 4는 본 발명의 리프트 및 클램프를 나타낸 정면도로써, 본 발명은 캐비닛(100) 내부의 상부에 설치되어 고압가스통(200)의 가스분사노즐(211)을 커넥터 홀더(310)에 자동으로 연결하거나, 해제하는 연결 유닛(300)과, 상기 고압가스통(200)이 얹혀지는 다이(410)를 구비하며 고압가스통(200)을 승, 하강시키는 리프트(400)와, 상기 리프트(400)에 구비되어 고압가스통(200)을 클램핑하며, 회전시키는 클램프(420)와, 상기한 구성을 제어하는 제어부(500)를 포함하여 구성되어 있다.
상기 연결 유닛(300)에는 리프트(400)에 의해 상승하는 고압가스통(200)의 밸브 핸들(212) 상단을 감지하는 제1 센서(320)가 설치되어 있고 상기 제1 센서(320)의 하부에는 고압가스통(200)의 승, 하강 및 회전에 따라 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 검출하도록 하는 제2 센서(330)가 설치되어 있다.
이때, 상기 제2 센서(330)는 커넥터 홀더(310)의 θ 중심 및 Z 중심과 일치된 위치에 설치되어 있음은 물론이다.
상기 클램프(420)는 도 5에 나타낸 바와 같이 리프트(400)에 설치되어 있어 한 쌍의 그립퍼(421)가 벌어지거나, 오므러져 고압가스통(200)을 클램핑하거나, 클램핑을 해제하도록 되어 있고 상기 각 그립퍼(421)에는 구동수단(422)인 액츄에이터에 의해 회전하는 롤러(423)가 설치되어 있어 상기 리프트(400)의 다이(410)에 고압가스통(200)이 얹혀지면서 그립퍼(421)를 오므리면 상기 고압가스통(200)이 그립퍼(421)에 회전 가능하게 설치된 롤러(423)에 의해 감싸져 클램핑된 상태에서 리프트(400)의 구동으로 상승하게 된다.
이하에서는 상기한 구성에 의해 고압가스통(200)을 얼라인하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
*도 9는 본 발명을 설명하기 위한 고압가스통의 이동 흐름도이고 도 10은 본 발명을 설명하기 위한 플로우 챠트이다.
먼저, 클램프(420)의 그립퍼(421)가 상호 벌어진 상태에서 리프트(400)의 하부에 설치된 다이(410)에 고압가스통(200)을 얹으면 벌어져 있던 한 쌍의 그립퍼(421)가 고압가스통(200)에 의해 동시에 밀려 오므러들게 되므로 그립퍼(421)에 설치된 롤러(423)가 고압가스통(200)을 클램핑하게 된다.
상기 고압가스통(200)이 다이(410)에 얹혀지기 전에 한 쌍의 그립퍼(421)가 벌어진 상태를 유지하는 것은 클램프(420)를 구성하는 프레임(424)과 그립퍼(421) 사이에 코일스프링(425)이 연결되어 있기 때문에 가능하다.
즉, 도 9(a)와 같은 상태에서 리프트(400)가 구동하여 도 9(b)와 같이 고압가스통(200)의 상부에 설치된 밸브 핸들(212)의 상단을 제1 센서(320)가 감지할 때까지 고압가스통(200)을 상승시키는데, 이때 리프트(400)를 동일한 속도로 상승시켜도 무방하지만, 고가 장비의 싸이클 타임(cycle time)을 줄이기 위해 제어부(500)에 의해 리프트(400)의 상승 초기에는 도 6과 같이 세팅된 설정된 거리(F)만큼 고속으로 상승시켰다가 제1 센서(320)가 센싱하는 구간(F')에서는 리프트(400)를 저속으로 상승시키는 것이 보다 바람직하다.
상기한 바와 같은 리프트(400)의 상승으로 제1 센서(320)가 고압가스통(200)의 밸브 핸들(212)을 감지할 때까지 상승시키고 나면 제어부(500)에 의해 상기 리프트(400)를 재구동하여 도 9(c)와 같이 제어부(500)에 설정된 값[밸브 핸들(212)의 상단에서 엔드 캡(213)의 중심 거리(S)]만큼 고압가스통(200)을 더 상승시키고 리프트(400)의 구동을 중단함에 따라 고압가스통(200)의 상승이 완료된다.
이에 따라, 밸브(210)에 나사 결합되어 가스분사노즐(211)을 폐쇄하고 있던 엔드 캡(213)의 Z 중심이 가 결정된다.
그 후, 엔드 캡(213)의 θ 중심을 찾기 위해 클램프(420)의 구동수단(422)인 액츄에이터의 구동으로 일 측의 롤러(423)가 회전하면 다이(410)에 얹혀진 고압가스통(200)이 도 9(d)와 같이 회전하는데, 상기 고압가스통(200)의 회전으로 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 시작점(A)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알리게 된다.
상기한 바와 같이 고압가스통(200)을 상승시켜 엔드 캡(213)의 θ 중심을 찾기 위해 최초 고압가스통(200)을 회전시킬 때 밸브 핸들(212)이 잠기는 반대방향으로 회전시키는 것이 보다 바람직하다.
이는, 리프트(400)에 고압가스통(200)이 로딩된 상태에서 고압가스통(200)을 회전시킬 때 원심력에 의해 밸브 핸들(212)이 열리는 현상을 미연에 방지하기 위함이다.
이러한 상태에서 고압가스통(200)을 계속해서 회전시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 끝점(B)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알림과 동시에 고압가스통(200)의 회전을 중단하고 제어부(500)에 의해 산출된 엔드 캡(213)의 θ 중심에 따라 고압가스통(200)을 반대방향으로 회전시켜 도 9(e)와 같이 엔드 캡(213)의 θ 중심을 제2 센서(330)의 중심과 일치시키게 된다.
그러나 보다 정확한 엔드 캡(213)의 θ 중심을 찾기 위해 고압가스통(200)을 반 시계방향으로 회전시켜 (B)지점에서 (A)지점까지의 거리를 검출하는 것이 보다 바람직하다.
이는, 고압가스통(200)이 회전하기 시작하여 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 시작점(A)을 검출한 시간과 제어부(500)에서 이를 인지하는 시간의 오차(일명 "응차 : differential"라 함)가 발생함에 따라 엔드 캡(213)의 θ 중심이 어긋나는 현상을 최소화하기 위한 것이다.
상기한 방법으로 엔드 캡(213)의 θ 중심을 커넥터 홀더(310)의 θ 중심과 일치시키고 나면 엔드 캡(213)의 Z 중심을 커넥터 홀더(310)의 Z 중심과 일치시켜야 된다.
이를 위해, 상기 리프트(400)를 상승시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 상사점(C)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알리고 리프트(400)의 상승을 중단하게 된다.
그 후, 상기 리프트(400)를 하강시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 하사점(D)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알림과 동시에 리프트(400)의 하강을 도 9(f)와 같이 중단하고 제어부(500)에 의해 산출된 엔드 캡(213)의 Z 중심에 따라 리프트(400)를 상승시켜 엔드 캡(213)의 Z 중심을 제2 센서(330)의 중심과 일치시킴에 따라 도 9(g)와 같이 엔드 캡(213)의 얼라인이 완료된다.
상기한 바와 같이 구동수단(422)에 의해 고압가스통(200)이 회전할 때, 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 시작점(A), 끝점(B) 그리고 상사점(C), 하사점(D)을 검출하여 그 지점을 제어부(500)에 알리는데, 시작점(A) 및 끝점(B)의 중심인 θ 중심 그리고 상사점(C) 및 하사점(D)의 중심인 Z 중심은 구동수단(422)의 구동에 따라 얻어진 엔코더 값을 제어부(500)에서 연산함에 따라 알 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 Z 중심을 찾기 위해 고압가스통(200)을 상승시켜 상사점(C)을 센싱한 다음 하강시켜 하사점(D)을 센싱하도록 설명하고 있으나, 이와는 반대로 고압가스통(200)을 하강시켰다가 상승시켜 Z 중심을 제2 센서(330)와 일치시킬 수도 있음은 이해 가능한 것이다.
상기한 방법으로 상기 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 커넥터 홀더(310)의 θ 중심 및 Z 중심과 일치시킬 때, 제어부(500)에 설정된 오차 범위를 벗어나면(예를 들어, 엔드 캡의 폭이 20mm인 경우, θ 중심 및 Z 중심 값이 10mm 내외이므로 제어부에 근사 치를 미리 입력하여 산출된 값이 근사 치를 벗어났을 때) 에러를 발생하여 작업자에게 이를 알린 다음 제어부(500)에 의해 설정된 시간 후에 고압가스통(200)을 회전시킴과 동시에 승, 하강시켜 상기 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 재검출하는 동작을 설정된 횟수만큼 더 실시하는 것이 보다 바람직하다.
만약, 상기한 동작시 계속해서 에러를 발생시키면 작업자가 수작업으로 이를 조치하여야 고압가스통(200)의 가스분사노즐(211)을 커넥터 홀더(310)에 연결할 수 있게 된다.
그러나 고압가스통(200)의 상부에 결합되는 밸브 핸들(212)의 상단 높이는 밸브(210)의 가공 오차 및 조립 오차에 따라 고압가스통(200)마다 미세한 차이가 발생되어 최초 검출한 엔드 캡(213)의 θ 중심이 정확하지 않을 수 있으므로 전술한 바와 같이 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 제2 센서(330)와 일치시키고 난 다음에 도 9(h), (i)와 같이 상기 엔드 캡(213)의 θ 중심을 재검출하는 단계를 1번 더 실시함으로써, 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 커넥터 홀더(310)의 θ 중심 및 Z 중심과 일치시킬 수 있게 되므로 고압가스통(200)의 밸브(210)에서 엔드 캡(213)을 제거한 후 가스분사노즐(211)을 가스 공급라인과 연결된 커넥터 홀더(310)에 자동으로 연결할 수 있게 된다.
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.
[부호의 설명]
100 : 캐비닛 200 : 고압가스통
210 : 밸브 211 : 가스분사노즐
212 : 밸브 핸들 213 : 엔드 캡
300 : 연결 유닛 310 : 커넥터 홀더
320 : 제1 센서 330 : 제2 센서
400 : 리프트 410 : 다이
420 : 클램프 421 : 그립퍼
422 : 구동수단 423 : 롤러
500 : 제어부

Claims (9)

  1. 리프트(400)에 고압가스통(200)을 얹어 고압가스통(200)의 상부에 설치된 밸브(210)의 엔드 캡(213) 수평방향 중심이 커넥터 홀더(310)의 수평방향 중심과 일치되도록 리프트(400)를 상승시킨 다음 고압가스통(200)을 회전시키면서 엔드 캡(213)의 θ 중심을 커넥터 홀더(310)의 θ 중심과 일치시킨 다음 리프트(400)를 승, 하강시킨 후 엔드 캡(213)의 Z 중심을 커넥터 홀더(310)의 Z 중심과 일치시키는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  2. 리프트(400)에 고압가스통(200)을 얹어 고압가스통(200)의 상부에 설치된 밸브 핸들(212)의 상단을 제1 센서(320)가 감지할 때까지 리프트(400)를 상승시키는 단계와, 상기 리프트(400)를 재구동하여 제어부(500)에 설정된 값(밸브 핸들의 상단에서 엔드 캡의 중심 거리)만큼 고압가스통(200)을 재상승시키고 리프트(400)의 구동을 중단하는 단계와, 상기 고압가스통(200)을 회전시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 시작점(A)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알리는 단계와, 상기 고압가스통(200)을 계속해서 회전시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 끝점(B)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알림과 동시에 고압가스통(200)의 회전을 중단하고 제어부(500)에 의해 산출된 엔드 캡(213)의 θ 중심에 따라 고압가스통(200)을 반대방향으로 회전시켜 엔드 캡(213)의 θ 중심을 제2 센서(330)의 중심과 일치시키는 단계와, 상기 리프트(400)를 상승시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 상사점(C)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알리고 리프트(400)의 상승을 중단하는 단계와, 상기 리프트(400)를 하강시켜 제2 센서(330)가 엔드 캡(213)의 하사점(D)을 센싱하면 이를 제어부(500)에 알림과 동시에 리프트(400)의 하강을 중단하고 제어부(500)에 의해 산출된 엔드 캡(213)의 Z 중심에 따라 리프트(400)를 상승시켜 엔드 캡(213)의 Z 중심을 제2 센서(330)의 중심과 일치시키는 단계가 순차적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고압가스통(200)이 얹혀진 리프트(400)를 제어부(500)에 의해 세팅된 설정된 거리(F)만큼 고속으로 상승시켰다가 제1 센서(320)가 센싱하는 구간(F')에서는 리프트(400)를 저속으로 상승시키는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고압가스통(200)을 리프트(400)의 다이(410)에 얹은 다음 클램프(420)에 의해 클램핑하여 상승시킴과 동시에 구동수단(422)에 의한 롤러(423)의 회전으로 다이(410)에 얹혀진 고압가스통(200)이 회전되도록 한 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고압가스통(200)을 상승시켜 엔드 캡(213)의 θ 중심을 찾기 위해 최초 고압가스통(200)을 회전시킬 때 밸브 핸들(213)이 잠기는 반대방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 엔드 캡(213)의 θ 중심을 찾을 때, 엔드 캡(213)의 끝점(B)이 센싱된 상태에서 고압가스통(200)을 핸들(213)이 잠기는 방향으로 회전시켜 엔드 캡의 시작점(A)을 재검출하는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 찾을 때, 제어부(500)에 설정된 오차 범위를 벗어나면 에러를 발생하여 작업자에게 이를 알리는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부(500)에 의해 에러를 발생하여 작업자에게 알린 다음 제어부(500)에 의해 설정된 시간 후에 고압가스통(200)을 회전시킴과 동시에 승, 하강시켜 상기 엔드 캡(213)의 θ 중심 및 Z 중심을 재검출하는 동작을 설정된 횟수만큼 더 실시하는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 고압가스통(200)을 승, 하강시켜 엔드 캡(213)의 Z 중심을 제2 센서(330)에 일치시키고 나면 밸브(210)의 가공 오차 및 조립 오차를 감안하여 상기 엔드 캡(213)의 θ 중심을 재검출하는 단계를 1번 더 실시하는 것을 특징으로 하는 고압가스통의 자동 얼라인방법.
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