KR102410000B1 - 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법에 관한 것으로 보다 구체적으로 길이 방향이 지면에 수평하도록 스키드에 적재된 상태로 투입 또는 배출되며 헤드에 밸브와 가스출구포트 및 앤드캡이 각각 구비되는 가스실린더의 헤드 측을 얼라인유닛 케이스 내부로 이송 또는 배출시키는 가스실린더 이송유닛, 상기 얼라인유닛 케이스에 내장되어 지면을 기준으로 높이 방향과 상기 가스실린더의 길이 방향과 상기 스키드의 일측면에서 타측면 방향과 xz평면 상에서 y축을 중심으로 회전하는 방향(θ축)과 yz평면 상에서 x축을 중심으로 회전하는 방향(θ`축)으로 각각 이동하는 얼라인유닛, 상기 얼라인유닛에 결합되어 상기 밸브를 개폐하는 밸브개폐유닛, 상기 얼라인유닛에 결합되고 상기 가스출구포트에 탈부착되어 상기 가스실린더 내부에 충전된 가스를 공정챔버 측에 공급하는 커넥터와 상기 커넥터에 플러그를 탈부착시키는 플러그 홀더와 상기 앤드캡을 탈부착하는 앤드캡 홀더를 더 포함하는 커넥터유닛, 상기 얼라인유닛에 결합되어 상기 커넥터에 가스켓을 공급 또는 회수하는 가스켓유닛 및 상기 얼라인유닛 또는 상기 가스켓유닛에 결합되어 상기 헤드 측을 촬영하는 비전유닛을 포함하는 자동교체시스템의 제어방법에 있어서, 가스실린더 공급단계 및 가스실린더 회수단계를 포함한다.

Description

가스실린더 자동교체시스템의 제어방법{Control Method For Automatic Replacement System Of Gas Cylinder}

본 발명은 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 지면과 수평인 누운 상태로 투입되는 비교적 대용량의 가스실린더를 자동으로 교체하여 공정 챔버 측에 연속적으로 가스를 공급할 수 있는 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 반도체, 디스플레이 패널 등을 제조하는 공정은 용도에 따라 다양한 가스의 공급이 이루어지며 이러한 가스들은 대부분 유독성, 가연성 등이 비교적 높아 인체에 흡입되거나 대기 중에 노출되는 경우 안전사고 및 환경오염 등의 피해를 발생시킬 수 있다.

또한, 이러한 가스들은 단부에 가스출구포트 등이 구비되는 원통형의 실린더(이하, 가스실린더) 내부에 충전되어 보관 및 운반이 이루어지며 외부로 연장되는 가스 유로를 포함하는 커넥터 등에 연결되어 공정 챔버 측으로 가스의 공급이 이루어진다.

한편, 종래의 가스실린더 교체장치는 내부에 가스가 충전된 가스실린더의 가스출구포트를 공정 챔버 측으로 연장되는 배관과 연결하여 수동으로 밸브를 개폐하여 공정 챔버에 가스를 공급하도록 구성되었다.

그러나, 이러한 종래의 가스실린더 교체장치는 작업자의 숙련도에 따라 가스출구포트와 배관 연결부 사이에 누설이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0040922호에는 가스실린더 리프트에 가스실린더를 로딩하기만 하면 가스실린더를 가스실린더 연결 유닛에 자동으로 연결하고 가스실린더 내의 가스가 적정량 소진되면 가스실린더 연결 유닛으로부터 가스실린더를 자동으로 분리하여 언로딩할 수 있는 가스실린더 교체장치가 개시되어 있다.

그러나 이러한 종래의 가스실린더 교체장치는 가스실린더가 지면에 세워진 상태로 투입됨에 따라, 가스실린더 연결 유닛이 지상에서 비교적 높은 위치에 형성된다.

특히, 길이가 1,800mm 이상인 비교적 대용량의 가스실린더를 이러한 종래의 가스실린더 교체장치에 적용하는 경우 가스실린더 연결 유닛의 유지 보수를 위하여 장치를 분리하거나 작업자가 사다리나 지게차 등을 이용함에 따라 유지 보수성이 저하되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 10-2019-0040922(공개일 2019.04.19.)

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 비교적 대용량의 가스실린더를 지면에 수평인 방향으로 스키드에 적재한 상태에서 이송하여 다양한 공정 챔버에 원활한 가스 공급을 수행할 수 있는 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 얼라인유닛을 통하여 가스실린더의 가스출구포트와 일단이 공정 챔버 측으로 연결되는 커넥터가 자동으로 견고하게 결합할 수 있는 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법을 제공하는 것이다.

발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다.

또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 길이 방향이 지면에 수평하도록 스키드에 적재된 상태로 투입 또는 배출되며 헤드에 밸브와 가스출구포트 및 앤드캡이 각각 구비되는 가스실린더의 헤드 측을 얼라인유닛 케이스 내부로 이송 또는 배출시키는 가스실린더 이송유닛, 상기 얼라인유닛 케이스에 내장되어 지면을 기준으로 높이 방향과 상기 가스실린더의 길이 방향과 상기 스키드의 일측면에서 타측면 방향과 xz평면 상에서 y축을 중심으로 회전하는 방향(θ축)과 yz평면 상에서 x축을 중심으로 회전하는 방향(θ`축)으로 각각 이동하는 얼라인유닛, 상기 얼라인유닛에 결합되어 상기 밸브를 개폐하는 밸브개폐유닛, 상기 얼라인유닛에 결합되고 상기 가스출구포트에 탈부착되어 상기 가스실린더 내부에 충전된 가스를 공정챔버 측에 공급하는 커넥터와 상기 커넥터에 플러그를 탈부착시키는 플러그 홀더와 상기 앤드캡을 탈부착하는 앤드캡 홀더를 더 포함하는 커넥터유닛, 상기 얼라인유닛에 결합되어 상기 커넥터에 가스켓을 공급 또는 회수하는 가스켓유닛 및 상기 얼라인유닛 또는 상기 가스켓유닛에 결합되어 상기 헤드 측을 촬영하는 비전유닛을 포함하는 자동교체시스템의 제어방법에 있어서, 가스실린더 공급단계 및 가스실린더 회수단계를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 가스실린더 공급단계는 작업자에 의하여 가스실린더 이송유닛 측으로 상기 가스실린더를 투입하는 제 1준비단계와 상기 가스실린더의 길이 방향 중심선의 높이에 따라 상기 얼라인유닛이 z축으로 슬라이딩 이동하는 제 2준비단계를 포함하여 상기 가스실린더 이송유닛에 의하여 상기 가스실린더의 헤드를 얼라인유닛 케이스 내부로 이송하는 가스실린더 투입단계와 상기 플러그 홀더에 의하여 커넥터 측에 결합된 플러그를 분리하는 플러그 분리단계와 상기 밸브의 중심선 또는 상기 가스출구포트의 중심선 또는 상기 가스실린더의 길이 방향 중심선 또는 상기 앤드캡 중 적어도 어느 하나를 기준으로 하여 상기 얼라인유닛이 x, y, z, θ, θ`축 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 이동하는 얼라인단계와 상기 앤드캡 홀더에 의하여 상기 앤드캡을 분리하는 앤드캡 분리단계와 상기 가스켓유닛에 의하여 상기 커넥터에 가스켓이 투입되는 가스켓 투입단계와 상기 커넥터와 상기 가스출구포트가 접속되는 커넥팅단계 및 상기 밸브개폐유닛에 의하여 상기 밸브를 개방함에 따라 의하여 상기 가스실린더 내부에 충전된 가스를 상기 커넥터로 공급하는 밸브 개방단계를 포함한다.

상기 앤드캡 분리단계와 상기 가스켓 투입단계 사이에는 상기 비전유닛에 의하여 검출된 상기 가스출구포트의 위치를 기반으로 상기 얼라인유닛에 의하여 x, y, θ, θ`축 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 얼라인 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 가스실린더 회수단계는 상기 가스실린더 내부에 충전된 가스가 기 설정된 양만큼 상기 커넥터로 공급이 완료되는 경우 상기 밸브개폐유닛에 의하여 상기 밸브를 잠그는 밸브 잠금단계와 상기 커넥터와 상기 가스출구포트가 분리되는 커넥팅 해제단계와 상기 가스켓유닛에 의하여 상기 커넥터에 투입된 상기 가스켓을 회수하는 가스켓 배출단계와 상기 앤드캡 홀더에 의하여 상기 앤드캡을 상기 가스출구포트에 결합시키는 앤드캡 결합단계와 상기 플러그 홀더에 의하여 커넥터 측에 상기 플러그를 결합하는 플러그 결합단계와 유무선 연결망을 통하여 작업자에게 작업 진행 상태를 알리는 알림단계 및 상기 가스실린더 이송유닛에 의하여 상기 가스실린더를 외부로 배출하는 가스실린더 배출단계를 포함한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법은 비교적 대용량의 가스실린더를 지면에 수평인 방향으로 스키드에 적재한 상태에서 가스 공급이 이루어지는 시스템에서 다축으로 정렬이 수행됨에 따라, 가스실린더와 연결장치 등 간의 정교한 결합을 도모하여 가스 누설에 따른 안전사고를 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스실린더가 스키드에 적재된 상태를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스실린더가 적재된 스키드가 투입된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 프레임 조립체와 컨트롤유닛이 생략된 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 얼라인유닛을 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 얼라인유닛을 도시한 우측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 프레임 조립체와 가스실린더 이송유닛을 생략한 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 θ축 얼라인유닛과 커넥터유닛을 도시한 상면 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 θ축 얼라인유닛과 커넥터유닛을 도시한 저면 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스켓유닛을 도시한 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스켓 매거진이 생략된 가스켓유닛 및 비전유닛을 도시한 후면 사시도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.

또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템 및 이의 제어방법을 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스실린더가 스키드에 적재된 상태를 도시한 사시도이다.

우선, 본 발명에서 가스실린더(C)라 함은 도 1에 각각 도시되어 있는 바와 같이 전체적으로 원통 형상으로 내부에 고압의 가스가 충전되어 있다.

또한, 상기 가스실린더(C)는 일단에 길이 방향으로 형성되는 밸브(C1)와 상기 밸브(C1)의 직교방향으로 형성되는 가스출구포트(C2) 및 상기 가스출구포트(C2) 단부에 체결 및 분리 가능한 엔드캡(C3)을 포함한다.

이하, 상기 밸브(C1)와 상기 가스출구포트(C2) 및 엔드캡(C3)이 형성된 상기 가스실린더(C)의 단부를 상기 가스실린더(C)의 헤드라 정의한다.

또한, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 상기 가스실린더(C)는 크기나 용량에 한정되지 않으나 스키드에 누운 상태로 적재되어 운영된다.

한편, 본 발명에서 스키드(S)라 함은 도 1에 각각 도시되어 있는 바와 같이 전체적으로 복수 개의 중공 사각 파이프인 스키드 프레임(S1)이 용접 등으로 결합되어 전체적으로 직사각형의 형상으로 형성된다.

이에 따라, 상기 스키드(S)는 지게차 등의 포크가 상기 스키드 프레임(S1)에 삽입될 수 있으므로 운반을 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 스키드(S)는 상면에 각각 형성되는 복수 개의 가스실린더 지지부(S2) 및 스키드 파지부(S3)와 저면에 형성되는 복수 개의 스키드 캐스터(S4)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 가스실린더 지지부(S2)는 상기 스키드(S)의 상면에 적재되는 가스실린더(C)의 위치를 정렬하기 위한 것으로 상기 가스실린더(C)의 양단부와 반경 방향에 각각 형성되어 상기 가스실린더(S2)가 상기 스키드(S)의 상면에 적재되는 경우 안정적으로 고정될 수 있다.

또한, 상기 가스실린더 지지부(S2)는 운반 중 상기 가스실린더(C)에 가해지는 충격을 완화할 수 있도록 고무 등과 같이 탄성이 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스키드 캐스터(S4)는 이동용 바퀴로서 상기 가스실린더(C)가 적재되어 비교적 큰 하중의 상기 스키드(S)를 상기 스키드 파지부(S3)를 작업자가 파지한 상태로 용이하게 이동시킬 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스실린더가 적재된 스키드가 투입된 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 프레임 조립체와 컨트롤유닛이 생략된 상태를 도시한 사시도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 설명을 용이하게 하고자 하기와 같이 방향에 대하여 정의한다.

x축은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 스키드(S)의 일측면에서 타측면으로 향하는 방향을 의미한다.

또한, y축은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 가스실린더(C)가 상기 스키드(S)에 지면에 수평하게 적재된 상태에서 상기 가스실린더(C)의 길이 방향을 의미한다.

또한, z축은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 스키드(S)의 저면에서 상면으로 향하는 방향을 의미한다.

이때, 전방은 상기 스키드(S)에 적재된 상기 가스실린더(C)의 단부 중 상기 밸브가 형성되지 않은 측을 의미하며, 후방은 상기 스키드(S)에 적재된 상기 가스실린더(C)의 단부 중 상기 밸브가 형성된 측을 의미한다.

또한, θ축은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 xz평면 상에서 y축을 기준으로 회전하는 방향을 의미한다.

또한, θ`축(요잉)은 zy평면 상에서 x축을 기준으로 회전하는 방향을 의미한다.

한편, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템은 고압의 가스를 다루는 장치이므로 각 구성의 위치 변경 또는 회전 등을 위한 구동부, 실린더 등은 폭발 방지를 위하여 스파크 등이 발생하지 않는 공압 또는 유압 등으로 작동되는 것이 바람직하다.

도 2와 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템은 프레임 조립체(100), 가스실린더 이송유닛(200), 얼라인유닛(300), 밸브개폐유닛(400), 커넥터유닛(500), 가스켓유닛(600), 비전유닛(700) 및 컨트롤유닛(800)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 프레임 조립체(100)는 베이스 플레이트(110)와 얼라인유닛 케이스(120)을 포함한다.

이때, 상기 베이스 플레이트(110)의 상면에는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 전방에 상기 가스실린더 이송유닛(200)이 결합되고 후방에 상기 얼라인유닛 케이스(120)가 배치된다.

또한, 상기 베이스 플레이트(110)에는 로드셀(미도시)이 내장되어 도 2의 b에 도시되어 있는 바와 같이 상기 가스실린더(C)가 적재된 상기 스키드(S)가 상기 베이스 플레이트(110)에 적재되는 경우 이를 감지할 수 있다.

또한, 상기 얼라인유닛 케이스(120)는 상기 베이스 플레이트(110) 대신 지면에 설치될 수도 있다.

한편, 상기 얼라인유닛 케이스(120)에는 상기 얼라인유닛(300), 밸브개폐유닛(400), 커넥터유닛(500), 가스켓유닛(600) 및 비전유닛(700)이 내장된다.

또한, 상기 얼라인유닛 케이스(120) 상측에는 상기 컨트롤유닛(800)이 탑재되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨트롤유닛(800)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 전면으로 돌출되어 형성되어 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 On/Off 등을 조작하기 위한 스위치박스(810)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 컨트롤유닛(800)은 상기 가스실린더 이송유닛(200)과 상기 얼라인유닛(300), 밸브개폐유닛(400), 커넥터유닛(500), 가스켓유닛(600) 및 비전유닛(700)과 각각 전기적으로 연결되어 이를 제어할 수 있다.

한편, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법의 순서도이다.

도 4를 참조하면 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법은 길이 방향이 지면에 수평하도록 스키드(S)에 적재된 상태로 투입 또는 배출되며 헤드에 밸브(C1)와 가스출구포트(C2) 및 앤드캡(C3)이 각각 구비되는 가스실린더(C)의 헤드 측을 얼라인유닛 케이스(120) 내부로 이송 또는 배출시키는 가스실린더 이송유닛(200), 상기 얼라인유닛 케이스(120)에 내장되어 지면을 기준으로 높이 방향(z축)과 상기 가스실린더(C)의 길이 방향(y축)과 상기 스키드(S)의 일측면에서 타측면 방향(x축)과 xz평면 상에서 y축을 중심으로 회전하는 방향(θ축)과 yz평면 상에서 x축을 중심으로 회전하는 방향(θ`축)으로 각각 이동하는 얼라인유닛(300), 상기 얼라인유닛(300)에 결합되어 상기 밸브(C1)를 개폐하는 밸브개폐유닛(400), 상기 얼라인유닛(300)에 결합되고 상기 가스출구포트(C2)에 탈부착되어 상기 가스실린더(C) 내부에 충전된 가스를 공정챔버 측에 공급하는 커넥터(510)와 상기 커넥터(510)에 플러그(P)를 탈부착시키는 플러그 홀더(520)와 상기 앤드캡(C3)을 탈부착하는 앤드캡 홀더(530)를 더 포함하는 커넥터유닛(500), 상기 얼라인유닛(300)에 결합되어 상기 커넥터(510)에 가스켓(G)을 공급 또는 회수하는 가스켓유닛(600) 및 상기 얼라인유닛(300) 또는 상기 가스켓유닛(600)에 결합되어 상기 헤드 측을 촬영하는 비전유닛(700)을 포함하여 자동교체시스템의 제어방법에 있어서, 가스실린더 공급단계(S100) 및 가스실린더 회수단계(S200)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 가스실린더 공급단계(S100)는 작업자에 의하여 가스실린더 이송유닛(200) 측으로 상기 가스실린더(C)를 투입하는 제 1준비단계(S111)와 상기 가스실린더(C)의 길이 방향 중심선의 높이에 따라 상기 얼라인유닛(300)이 z축으로 슬라이딩 이동하는 제 2준비단계(S112)를 포함하여 상기 가스실린더 이송유닛(200)에 의하여 상기 가스실린더(C)의 헤드를 얼라인유닛 케이스(120) 내부로 이송하는 가스실린더 투입단계(S110)와 상기 플러그 홀더(520)에 의하여 커넥터(510) 측에 결합된 플러그(P)를 분리하는 플러그 분리단계(S120)와 상기 밸브(C1)의 중심선 또는 상기 가스출구포트(C2)의 중심선 또는 상기 가스실린더(C)의 길이 방향 중심선 또는 상기 앤드캡(C3) 중 적어도 어느 하나를 기준으로 하여 상기 얼라인유닛(300)이 x, y, z, θ, θ`축 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 이동하는 얼라인단계(S130)와 상기 앤드캡 홀더(530)에 의하여 상기 앤드캡(C3)을 분리하는 앤드캡 분리단계(S140)와 상기 가스켓유닛(600)에 의하여 상기 커넥터(510)에 가스켓(G)이 투입되는 가스켓 투입단계(S150)와 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2)가 접속되는 커넥팅단계(S160) 및 상기 밸브개폐유닛(400)에 의하여 상기 밸브(C1)를 개방함에 따라 의하여 상기 가스실린더(C) 내부에 충전된 가스를 상기 커넥터(510)로 공급하는 밸브 개방단계(S170)를 포함한다.

상기 얼라인단계(S120)와 상기 플러그 분리단계(S130)와 상기 앤드캡 분리단계(S140)와 상기 가스켓 투입단계(S150) 사이에는 상기 비전유닛(700)에 의하여 검출된 상기 가스출구포트(C2)의 위치를 기반으로 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 x, y, z, θ, θ`축 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 얼라인 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 가스실린더 회수단계(S200)은 상기 가스실린더(C) 내부에 충전된 가스가 기 설정된 양만큼 상기 커넥터(510)로 공급이 완료되는 경우 상기 밸브개폐유닛(400)에 의하여 상기 밸브(C1)를 잠그는 밸브 잠금단계(S210)와 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2)가 분리되는 커넥팅 해제단계(S220)와 상기 가스켓유닛(600)에 의하여 상기 커넥터(510)에 투입된 상기 가스켓(G)을 회수하는 가스켓 배출단계(S230)와 상기 앤드캡 홀더(530)에 의하여 상기 앤드캡(C3)을 상기 가스출구포트(C2)에 결합시키는 앤드캡 결합단계(S240)와 상기 플러그 홀더(520)에 의하여 커넥터(510) 측에 상기 플러그(P)를 결합하는 플러그 결합단계(S250)와 유무선 연결망을 통하여 작업자에게 작업 진행 상태를 알리는 알림단계(S260) 및 상기 가스실린더 이송유닛(200)에 의하여 상기 가스실린더(C)를 외부로 배출하는 가스실린더 배출단계(S270)를 포함한다.

한편, 상기 가스실린더 이송유닛(200)은 도 2와 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 상기 스키드(S)의 양측에 나란히 배치되도록 상기 베이스플레이트(110) 또는 지면에 고정되는 고정가이드(210)와 상기 고정가이드(210) 각각에 대하여 y축 방향으로 슬라이딩 이동하는 가동가이드(220) 및 상기 고정가이드(210)의 전방에 배치되도록 상기 베이스플레이트(110)에 고정되는 락스토퍼(230)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 고정가이드(210)는 상기 가동가이드(220)를 구동시키는 이송유닛 구동부(211)를 포함한다.

또한, 상기 가동가이드(220)는 상기 스키드(S)의 양측면에 각각 접촉되어 상기 스키드(S)를 파지하는 가동가이드 클램프(221)와 상기 스키드(S) 측으로 대향되어 형성되는 복수 개의 롤러(222)를 포함한다.

또한, 상기 가동가이드(220)는 상기 스키드(S)의 파지 여부, 상기 고정가이드(210)에 대한 상기 가동가이드(220)의 상대적 위치 등을 감지할 수 있는 적어도 1개 이상의 가스실린더 이송유닛 센서(223)를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 스키드(S)의 양측에 나란히 배치된 가동가이드(220) 간의 거리는 전방으로 갈수록 증가하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 가스실린더 이송유닛(200)은 상기 스키드(S)가 상기 가동가이드(220)의 단부에 충돌하여 발생하는 파손 또는 변형 등을 방지할 수 있다.

또한, 상기 락스토퍼(230)는 상기 스키드(S)의 측면에 접촉되어 상기 스키드(S)의 양측면을 파지하는 락스토퍼 클램프(231)와 전면에 형성되는 락스토퍼 댐퍼(232)를 포함한다.

상기한 바와 같이 구성되는 가스실린더 이송유닛(200)의 작동 방법은 하기와 같다.

상기 가스실린더(C)는 상기 스키드(S)에 적재된 상태로 상기 가스실린더(C)의 헤드가 상기 얼라인유닛 케이스(120) 측을 향하도록 상기 가스실린더 이송유닛(200)에 투입된다.

이후, 상기 가동가이드(220)는 상기 고정가이드(210)에 대하여 전방으로 슬라이딩 이동하여 상기 스키드(S)의 양측면에 위치하면 상기 가동가이드 클램프(221)에 의하여 상기 스키드(S)의 양측면을 파지한 상태로 복귀함에 따라 상기 가스실린더(C)를 상기 얼라인유닛 케이스(120) 측으로 이송시킨다.

이때, 상기 가스실린더(C)의 헤드가 상기 얼라인유닛 케이스(120) 내부에 위치하여 이송이 완료된 경우 상기 가동가이드 클램프(221)는 상기 스키드(S)의 측면과 이격되고 상기 락스토퍼 클램프(231)에 의하여 상기 스키드(S)의 양측면이 고정된다.

한편, 상기한 바와 같은 작동에 의하여 상기 가스실린더(C)의 이송이 완료되지 않은 경우 상기 가동가이드 클램프(221)는 상기 스키드(S)의 측면과 이격되고 상기 고정가이드(210)에 대하여 전방으로 슬라이딩 이동 및 상기 가동가이드 클램프(221) 작동을 통하여 상기 가스실린더(C)를 상기 얼라인유닛 케이스(120) 측으로 재차 이송시킨다.

이때, 상기 가동가이드 클램프(221)가 상기 스키드(S)의 측면과 이격되는 경우 발생할 수 있는 상기 스키드(S)의 밀림 등을 방지하기 위하여 상기 락스토퍼 클램프(231)에 의하여 상기 스키드(S)의 양측면이 고정될 수 있다.

즉, 상기 가스실린더(C)의 이송 중에 상기 가동가이드 클램프(221)와 상기 락스토퍼 클램프(231)의 클램핑 동작은 반대로 수행된다.

한편, 도 5와 6은 각각 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 얼라인유닛을 도시한 정면도와 우측면도이다.

도 5와 도 6을 참조하면 상기 얼라인유닛(300)은 z축 얼라인유닛(310), y축 얼라인유닛(320), x축 얼라인유닛(330), θ축 얼라인유닛(340)을 포함한다.

또한, 상기 z축 얼라인유닛(310), 상기 y축 얼라인유닛(320), 상기 x축 얼라인유닛(330), 상기 θ축 얼라인유닛(340)에는 각각 적어도 1개 이상의 위치감지센서가 구비되어 상기 가스실린더(C)의 위치를 실시간으로 감지할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 z축 얼라인유닛(310)은 상기 베이스 플레이트(110)에 고정되는 직사각 형상의 z축 얼라인 고정 플레이트(311)와 상기 z축 얼라인 베이스 플레이트(311)의 네모서리 측에 각각 수직으로 형성되는 4개의 z축 얼라인 실린더(312)와 상기 4개의 z축 얼라인 실린더(312)의 상단부에 결합하는 z축 얼라인 가동 플레이트(313)를 포함한다.

이때, 상기 z축 얼라인 고정 플레이트(311)는 상기 베이스 플레이트(110)와 일체형으로 형성될 수도 있다.

또한, 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 z축 얼라인 가동 플레이트 저면부(313a)와 상기 z축 얼라인 가동 플레이트 저면부(313a) 양측에 각각 수직으로 형성되는 2개의 z축 얼라인 가동 플레이트 측면부(313b)를 포함한다.

이에 따라, 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)는 상기 z축 얼라인 실린더(312)에 의하여 상기 z축 얼라인 고정 플레이트(311)에 대해 z축으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

또한, 전방에 위치한 상기 z축 얼라인 실린더(312)의 변위가 후방에 위치한 상기 z축 얼라인 실린더(312)의 변위와 다른 경우 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)는 전방측과 후방측의 높이가 다르게 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)는 전방에 위치한 상기 z축 얼라인 실린더(312)와 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)가 결합되는 x축을 기준으로 zy평면 상에서 회전하는 요잉(θ`)이 수행된다.

반대로, 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)는 후방에 위치한 상기 z축 얼라인 실린더(312)와 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)가 결합되는 x축을 기준으로 zy평면 상에서 회전하는 요잉(θ`)이 수행될 수도 있다.

즉, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 상기 z축 얼라인유닛(310)은 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)를 z축으로 슬라이딩 이동시킬 뿐만 아니라 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)를 zy평면 상에서 x축을 기준으로 회전하는 방향(θ`축)으로 선회 이동시킬 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)는 일측에 x축과 y축으로 각각 슬라이딩 이동 가능하도록 형성되는 θ축 댐퍼 결합부(313c)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 θ축 댐퍼 결합부(313c)는 2개의 상기 z축 얼라인 가동 플레이트 측면부(313b) 중 상기 y축 얼라인유닛(320)과 상기 얼라인유닛(330)이 형성되지 않은 측에 형성된다.

한편, 상기 y축 얼라인유닛(320)은 상기 z축 얼라인 가동 플레이트 측면부(313b) 중 어느 하나의 상면에 y축으로 형성되는 레일과 결합하여 y축 얼라인 구동부(321)에 의하여 y축으로 슬라이딩 이동한다.

보다 바람직하게 상기 y축 얼라인유닛(320)은 상기 θ축 댐퍼 결합부(313c)가 형성되지 않는 상기 z축 얼라인 가동 플레이트 측면부(313b)의 상면에 결합한다.

또한, 상기 x축 얼라인유닛(330)은 상기 y축 얼라인유닛(320)의 상면에 x축으로 형성되는 레일에 결합하여 x축 얼라인 구동부(331)에 의하여 x축으로 슬라이딩 이동한다.

이때, 상기 y축 얼라인 구동부(321)와 상기 x축 얼라인 구동부(331)는 공압 또는 유압으로 작동하는 실린더, 모터 등을 적용할 수 있다.

한편, 상기 θ축 얼라인유닛(340)은 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 x축 얼라인유닛(330)에 결합하는 θ축 얼라인 고정 플레이트(341)와 상기 θ축 얼라인 고정 플레이트(341)에 대하여 θ축 얼라인 구동부(342)에 의하여 y축을 회전축으로 회전하는 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)를 포함한다.

또한, 상기 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)는 상기 z축 얼라인 가동 플레이트 측면부(313b) 중 상기 θ축 얼라인 고정 플레이트(341)가 결합하는 측이 아닌 측에 형성되는 상기 θ축 댐퍼 결합부(313c)에 결합하는 θ축 댐퍼(344)를 포함한다.

이때, 상기 θ축 댐퍼(344)는 상기 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)가 θ축으로 틸팅되는 경우 발생되는 진동을 감소시키기 위한 것으로 가스 스프링을 포함한 다양한 기구가 적용될 수 있다.

한편, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 프레임 조립체와 가스실린더 이송유닛을 생략한 정면도이다.

도 3과 도 7을 참조하면, 상기 밸브개폐유닛(400)은 상기 밸브(C1) 외주면에 형성된 홈에 핀을 삽입시킨 후 θ축으로 회전시킴으로써 상기 밸브(C1)를 개폐하는 장치인 밸브셔터(410)를 포함한다.

이때, 상기 밸브셔터(410)는 대한민국 등록특허공보 제10-2148401호(공고일 2020.08.28)에 개시되어 있는 밸브셔터모듈 등과 같이 상기 밸브(C1)를 클램핑하여 회전시킬 수 있는 다양한 공지 기술이 적용될 수 있다.

보다 바람직하게 상기 밸브셔터(410)는 상기 밸브(C1) 외주면에 형성된 복수 개의 홈에 탈착되는 복수 개의 핀에 의하여 상기 밸브(C1)를 파지한 상태에서 회전하여 상기 밸브(C1)를 개폐할 수 있다.

또한, 상기 밸브개폐유닛(400)은 밸브셔터 이송부(420)를 포함하여 상기 얼라인유닛(300)과 독립적으로 상기 밸브셔터(410)를 x, y, z축으로 각각 이동시킬 수 있다.

보다 바람직하게 상기 밸브개폐유닛(400)은 일측이 상기 x축 얼라인유닛(330) 또는 상기 θ축 얼라인 고정 플레이트(341)에 고정 결합하고 타측이 상기 z축 얼라인 가동 플레이트 저면부(313a)에 x, y축으로 각각 슬라이딩 이동 가능하도록 결합할 수 있다.

이에 따라, 상기 밸브개폐유닛(400)은 상기 θ축 얼라인유닛(340)을 제외한 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 x, y, z축으로 각각 이동 가능하다.

한편, 도 8과 도 9는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 θ축 얼라인유닛과 커넥터유닛을 도시한 상면 사시도와 저면 사시도이다.

도 7 내지 도 9를 참조하면 상기 커넥터유닛(500)은 상기 가스실린더(C)의 가스출구포트(C2)에 접속되어 상기 가스실린더(C)에 충전된 가스를 반도체, 디스플레이 패널 등을 제조하는 공정 챔버에 공급하는 커넥터(510)와 상기 커넥터(510)에 플러그(P)를 탈부착하는 플러그 홀더(520) 및 상기 가스실린더(C)에 상기 앤드캡(C3)을 탈부착하는 앤드캡 홀더(530)를 포함한다.

또한, 상기 커넥터유닛(500)은 상기 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)에 결합되어 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 x, y, z, θ, θ`축으로 위치 조절이 가능하다.

보다 구체적으로 상기 커넥터(510)는 커넥터 너트 구동부(511)에 의하여 회전하는 커넥터 너트(512)와 상기 커넥터 너트(512) 중심부에 형성되는 가스통로(513) 및 상기 커넥터(510)를 Z축으로 이송시키는 커넥터 이송부(514)를 포함하고 일측이 상기 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)에 결합한다.

또한, 상기 커넥터 너트(512)의 내주면에는 상기 가스출구포트(C2)에 탈착되는 나사산과 상기 플러그(P) 및/또는 상기 가스켓(G)이 탈착되도록 돌기 또는 홈 등과 같은 구조가 형성된다.

또한, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 상기 커넥터 너트(512)는 상기 가스통로(513)로 가스 미 공급 시에는 상기 플러그(P)가 결합되어 있으며, 가스 공급 시에는 상기 플러그(P)가 분리된다.

또한, 상기 커넥터 너트(512)는 상기 가스통로(513)로 가스 미 공급 시에는 상기 가스켓(G)이 분리되어 있으며, 가스 공급 시에는 상기 가스켓(G)이 결합되어 있다.

또한, 상기 가스통로(513)의 일단은 상기 커넥터 너트(512)의 내측 중심부에 형성되며, 타단은 상기 커넥터(510)의 외부에 형성되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게 상기 가스통로(513)의 타단은 상기 공정 챔버 측으로 연결되는 배관이 연결될 수 있는 배관 커넥터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 커넥터(510)는 상기 커넥터 이송부(514)에 의하여 상기 얼라인유닛(300)과 독립적으로 z축 슬라이딩 이동이 가능하다.

한편, 상기 플러그 홀더(520)는 플러그 홀더 선회 구동부(521)와 플러그 홀더 선회암(522) 및 플러그 홀더 이송부(523)를 포함하며, 일측이 상기 커넥터 이송부(514)에 결합되어 상기 커넥터(510)와 함께 z축으로 슬라이딩 이동한다.

또한, 상기 플러그 홀더(520)는 상기 플러그 홀더 선회 구동부(521)에 의하여 플러그 홀더 선회암(522)을 따라 xy평면에서 z축을 중심으로 선회 이동하며, 상기 플러그 홀더 이송부(523)를 통하여 상기 커넥터(510)와 독립적으로 z축 슬라이딩 이동이 가능하다.

보다 구체적으로 상기 플러그 홀더 선회암(522)의 일단은 상기 플러그 홀더 선회 구동부(521)에 결합되고 타단에는 상기 플러그 홀더(520)가 형성된다.

또한, 상기 플러그 홀더(520)는 일반적인 상태에서 도 8과 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 후면을 향한 상태로 유지되며, 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2)의 접속 또는 해제 시 상기 커넥터 너트(512)의 중심 선상에 위치하도록 상기 플러그 홀더 선회암(522)과 상기 플러그 홀더 선회구동부(521)의 결합축을 중심으로 xy평면에서 반시계 방향으로 90˚ 선회 이동한다.

또한, 상기 플러그 홀더(520)는 상기 플러그(P)의 외주면을 파지할 수 있는 기계식 클램프를 포함하거나 돌기 또는 홈 등의 구조가 형성되어 상기 플러그(P)가 상기 플러그 홀더(520)에 고정될 수 있다.

또한, 상기 플러그(P)는 압축가스협회(CGA : Compressed Gas Association) 규격에 따른 플러그는 물론 다양한 규격 및 형상의 플러그가 적용될 수 있다.

한편, 상기 앤드캡 홀더(530)는 앤드캡 홀더 선회구동부(531)와 앤드캡 홀더 선회암(532) 및 앤드캡 홀더 회전구동너트(533)를 포함하고 일측이 상기 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)에 결합된다.

이에 따라, 상기 앤드캡 홀더(530)은 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 x, y, z, θ, θ`축으로 이동 가능하다.

또한, 상기 앤드캡 홀더(530)는 일반적인 상태에서 도 8과 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 후면을 향한 상태로 유지되며, 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2)의 접속 또는 해제를 위한 동작이 수행되는 경우 상기 커넥터 너트(512)의 중심 선상에 위치하도록 상기 앤드캡 홀더 선회암(532)과 상기 앤드캡 홀더 선회구동부(531)의 결합축을 중심으로 xy평면에서 반시계 방향으로 90˚ 선회 이동한다.

또한, 상기 커넥터 이송부(514)에 의하여 상기 앤드캡 홀더 회전구동너트(532)에는 상기 커넥터 너트(512)가 삽입 또는 분리될 수 있다.

또한, 상기 z축 얼라인유닛(310)에 의하여 상기 앤드캡 홀더(530)에는 상기 앤드캡(C3)이 삽입 또는 분리될 수 있다.

또한, 상기 앤드캡 홀더(530)는 진공 또는 자석 등을 포함하거나 탄성체를 포함한 돌기 구조 등에 의하여 상기 앤드캡(C3)이 상기 앤드캡 홀더(530)에 삽입되는 경우 상기 앤드캡 홀더(530)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 앤드켑 홀더(530)는 별도의 이송수단을 포함하여 상기 z축 얼라인 유닛(310)과 독립적으로 z축 슬라이딩 이동할 수도 있다.

한편, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스켓유닛을 도시한 사시도이며, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스실린더 자동교체시스템에서 가스켓 매거진이 생략된 가스켓유닛 및 비전유닛을 도시한 후면 사시도이다.

도 3과 도 10 및 도 11을 참조하면 상기 가스켓유닛(600)은 가스켓 로더 이송부(610)와 가스켓 매거진(620)과 가스켓 로더(630)와 가스켓 수거함(640) 및 가스켓 그리퍼(650)를 포함하여 상기 θ축 얼라인유닛(330)에 결합한다.

보다 구체적으로 상기 가스켓 로더 이송부(610)는 상기 θ축 얼라인 가동 플레이트(343)에 소정 결합하는 가스켓유닛 베이스 프레임(611)에 형성된 레일에 결합하여 상기 가스켓유닛 베이스 프레임(611)에 대하여 상기 가스켓 매거진(620)과 가스켓 로더(630)및 가스켓 수거함(640)을 함께 y축으로 슬라이딩 이동시킨다.

한편, 도 10은 상기 가스켓 매거진(620)의 커버가 생략된 상태를 도시한 사시도로서 이를 참조하면 상기 가스켓 매거진(620)은 내부에 형성되는 가스켓 레일(621)에 복수 개의 가스켓(G)이 일렬로 정렬된다.

또한, 상기 가스켓 레일(621)은 상기 가스켓 로더(630) 측으로 상기 가스켓(G)의 공급을 원활하게 하기 위하여 일단이 상기 가스켓 로더(630) 측으로 하향 경사 지도록 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가스켓 로더(630)는 상기 가스켓 매거진(620)의 일단측에 z축으로 단차가 지도록 형성되며, 상기 가스켓 매거진(620)으로부터 순차적으로 공급되는 상기 가스켓(G)을 1개씩 파지하여 가스켓 로딩부(631)로 이송 및 장착시키는 가스켓 로딩블럭(632)을 포함한다.

또한, 상기 가스켓 로딩블럭(632)은 상기한 바와 같이 z축으로 단차지게 형성된 상기 가스켓 매거진(620)의 일단으로부터 상기 가스켓 로딩부(631)로의 상기 가스켓(G) 이송을 위하여 상기 가스켓 로딩블럭(632)을 z축으로 슬라이딩 이동시키는 별도의 가스켓 로딩블럭 이송부(632a)를 포함한다.

한편, 상기 가스켓 수거함(640)은 기 사용된 상기 가스켓(G)을 수거하기 위한 상면이 개방된 박스 형상으로 가스켓 수거함 제 1커버(641)와 가스켓 수거함 제 2커버(642)를 포함한다.

보다 구체적으로 상기 가스켓 수거함 제 1커버(641)는 z축으로 슬라이딩 이동함에 따라 상기 가스켓 수거함(640)의 상면을 개폐하도록 형성된다.

이때, 상기 가스켓 수거함 제 1커버(641)는 상기 가스켓 로더 이송부(610)에 의하여 상기 가스켓 수거함(640)이 상기 가스켓 로더(630) 및 상기 가스켓 매거진(630)과 함께 y축으로 전진 이동하면 z축으로 상승하고, y축으로 후진 이동하면 z축으로 하강하도록 가스켓 수거함 제 1커버 캠(641a)와 가스켓 수거함 제 1커버 캠 팔로워(641b)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로 상기 가스켓 수거함 제 1커버 캠(641a)은 상기 가스켓유닛 베이스 프레임(611)에 형성되고, 상기 가스켓 수거함 제 1커버 캠 팔로워(641b)는 상기 가스켓 로더 이송부(610)에 형성된다.

또한, 상기 가스켓 수거함 제 2커버(642)는 상기 가스켓 수거함(640)과 경첩으로 결합되어 상기 가스켓 수거함(640)의 상면을 개폐할 수 있다.

이에 따라, 상기 가스켓 수거함(640)의 상면은 상기 가스켓 수거함 제 1커버(641)에 의하여 자동으로 개폐가 수행되며, 상기 가스켓 수거함 제 1커버(641)가 개방되어 있는 경우 상기 가스켓 수거함 제 2커버(642)에 의하여 수동 또는 자동으로 폐쇄될 수 있다.

이에 따라, 사용이 완료되어 오염된 상기 가스켓(G)의 공기 중 노출을 최소화할 수 있다.

한편, 상기 가스켓 그리퍼(650)는 가스켓 그리퍼 x축 구동부(651)와 가스켓 그리퍼 z축 구동부(652)와 가스켓 그리퍼 선회 구동부(653) 및 가스켓 선회암(654)을 포함한다. 또한, 상기 가스켓 그리퍼(650)는 상기 가스켓 그리퍼 x축 구동부(651)와 상기 가스켓 그리퍼 z축 구동부(652)에 의하여 상기 가스켓유닛 베이스 프레임(611)에 대하여 x축 및 z축으로 각각 슬라이딩 이동할 수 있다. 또한, 상기 가스켓 그리퍼(650)는 상기 가스켓 그리퍼 선회 구동부(653)에 일단이 결합하는 상기 가스켓 그리퍼 선회암(654)의 타단에 형성되어 xz평면 상에서 y축을 중심으로 90˚ 선회 이동한다.

또한, 상기 가스켓 그리퍼(650)는 좌우의 폭이 조절되는 기계식 클램프로서 상기 가스켓(G)을 파지하거나 파지를 해제할 수 있다.

이에 따라, 상기 가스켓 그리퍼(650)는 기 가스켓 로딩부(631)로부터 상기 가스켓(G)을 파지하여 상기 커넥터 너트(510)와 상기 가스출구포트(C2)의 사이를 거쳐 상기 커넥터 너트(512)로 공급하거나, 상기 커넥터 너트(510)로부터 기 사용된 상기 가스켓(G)을 파지하여 상기 가스켓 수거함(640)으로 버릴 수 있다.

한편, 상기 비전유닛(700)은 적어도 1개 이상의 촬영 수단 및 조명이 내장되고 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 가스켓유닛 베이스 프레임(611)에 결합되어 비전유닛 구동부(710)에 의하여 상기 가스켓유닛 베이스 프레임(611)에 대하여 x축으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

즉, 상기 비전유닛(700)은 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 x, y, z, θ축으로 이동 가능하며, 상기 비전유닛 구동부(710))에 의하여 상기 얼라인유닛(300)과 별도로 x축으로 슬라이딩 이동이 가능하다.

또한, 상기 비전유닛(700)는 상기 커넥터 너트(512) 측을 대향하도록 배치되어 상기 커넥터 너트(512) 측으로 이송되는 상기 가스출구포트(C2)와 상기 앤드캡(C3) 등을 촬영할 수 있다.

한편, 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 상기 컨트롤유닛(800)은 상기 얼라인유닛 케이스(120) 상측에 형성되어 상기 가스실린더 이송유닛(200), 상기 얼라인유닛(300), 상기 밸브개폐유닛(400), 상기 커넥터유닛(500), 상기 가스켓유닛(600) 및 상기 비전유닛(700)을 각각 제어할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템은 적어도 2개 이상이 병렬로 배치되어 가스실린더의 교체 간격에 따른 시간에 구애받지 않고 공정 챔버에 연속적으로 가스를 공급할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법은 상기한 바와 같은 구성을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 하기와 같다.

상기 실린더 공급단계(S110)는 상기 가스실린더(C)의 투입이 상기 이송유닛(200) 측에 구비되는 센서에 의하여 감지되면 상기 락스토퍼 클램프(231)가 상기 스키드(S)의 양측을 파지하여 고정이 이루어진다.

이후, 작업자가 상기 스위치박스(810)에 구비되는 스타트 버튼을 누르면 상기 얼라인유닛(200)에 의한 상기 가스실린더(C)의 로딩이 수행된다.

보다 구체적으로 상기 가동가이드(220)는 상기 고정가이드(210)에 대하여 전방으로 슬라이딩 이동하여 상기 스키드(S)의 양측면에 위치하면 상기 가동가이드 클램프(221)에 의하여 상기 스키드(S)의 양측면을 파지한 상태로 복귀함에 따라 상기 가스실린더(C)를 상기 얼라인유닛 케이스(120) 측으로 이송시킨다.

이때, 상기 가스실린더(C)의 헤드 측이 상기 얼라인유닛 케이스(120)에 삽입될 수 있도록 상기 얼라인유닛 케이스(120)에 구비되는 센서에 의하여 상기 벨브(C1)의 상단을 감지하고 이를 통하여 상기 z축 얼라인 실린더(312)에 의하여 상기 z축 얼라인 가동 플레이트(313)의 높이가 조절된다.

이후, 상기 얼라인유닛 케이스(120)에 구비되는 센서가 상기 가스실린더(C)의 목부분을 감지하고 이를 통하여 상기 z축 얼라인유닛(310)에 의하여 z축 보정이 수행된다.

또한, 상기 가스실린더(C)의 헤드가 상기 얼라인유닛 케이스(120) 내부에 위치하여 기 설정된 위치까지 이송 및 z축 얼라인이 완료된 경우 상기 가동가이드 클램프(221)는 상기 스키드(S)의 측면과 이격되고 상기 락스토퍼 클램프(231)에 의하여 상기 스키드(S)의 양측면이 고정된다.한편, 상기 플러그 분리단계(S130)에서 상기 플러그(P)는 상기 플러그 홀더(520)에 의하여 상기 가스실린더(C)로부터 분리되고 상기 플러그 홀더 선회구동부(521) 및 상기 플러그 홀더 이송부(523)에 의하여 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 상기 커넥터(510)와 이격되도록 이동된다.

이후, 상기 얼라인 단계(S130)에서 상기 비전유닛(700)에 의하여 상기 앤드캡(C3)의 위치가 측정되며, 이를 통하여 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 상기 커넥터유닛(500)의 x, y, θ, θ`축으로 각각 얼라인이 수행된다.

한편, 상기 앤드캡 분리단계(S140)는 상기 앤드캡 홀더(530)가 상기 앤드캡 선회구동부(5531)에 의하여 상기 커넥터(510)와 상기 앤드캡(C3) 사이로 위치한다.

이후, 상기 커넥터 너트(512)가 상기 커넥터 이송부(514)에 의하여 z축으로 이동하여 상기 앤드캡 홀더(530)에 체결되고 상기 앤드캡 홀더(530)와 상기 앤드캡(C3)이 체결된다.

이후n 상기 커넥터 너트 구동부(511)에 의하여 기 설정된 회전수만큼 회전하는 상기 커넥터 너트(512)에 의하여 상기 앤드캡(C3)이 상기 가스실린더(C)로부터 분리된다.

또한, 상기 가스실린더(C)로부터 분리된 상기 앤드캡(C3)은 상기 앤드캡 홀더(530)에 공압에 의하여 파지된 상태로 상기 앤드캡 선회구동부(5531)에 의하여 도 8에 도시되어 있는 바와 같이 상기 커넥터(510)와 이격되도록 이동된다.

이때, 상기 앤드캡(C3)의 파지 여부는 상기 앤드캡 홀더(530)의 공압량을 통하여 확인할 수 있다.

이후, 상기 비전유닛(700)에 의하여 상기 가스출구포트(C2)의 위치가 검출되고 이를 통하여 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 상기 커넥터유닛(500)의 x, y, θ, θ`축으로 각각 얼라인이 재차 수행된다.

한편, 상기 가스켓 투입단계(S150)에서 상기 가스켓(G)은 상기 가스켓 그리퍼(650)에 의하여 상기 가스켓 로딩부(631)로부터 상기 커넥터(510)의 가스통로(513) 입구 측으로 이송 및 투입된다.

이후, 상기 커넥팅 단계(S160)에서 상기 커넥터(510)가 z축으로 슬라이딩 이동하여 상기 가스출구포트(C2)와 체결된다.

이때, 상기 커넥터(510)는 무부하 상태이며 토크, 회전수, 위치 등으로 체결 완료 여부를 확인할 수 있다.

한편, 상기 밸브 개방단계(S170)에서 상기 밸브개폐유닛(400)에 의하여 상기 밸브(C1)의 개방이 완료되면, 상기 가스실린더(C) 내의 가스 변화량을 로드셀로 감지하기 위하여 상기 락스토퍼 클램프(231)에 의한 상기 스키드(S)의 파지가 해지된다.

이에 따라, 본 발명에 따른 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법 중 상기 가스실린더 공급단계(S100)가 완료되어 공정 챔버 측으로 가스가 공급된다.

한편, 상기 가스실린더 회수단계(S200)의 구체적인 내용은 하기와 같다.

상기 밸브 잠금단계(S210) 전에 상기 락스토퍼 클램프(231)에 의하여 상기 스키드(S)의 파지가 이루어진 후 상기 밸브(C1)가 상기 밸브개폐유닛(400)에 의하여 잠긴다.

또한, 상기 커넥팅 해제단계(S220)에서 상기 커넥터(510)는 무부하 상태이며 토크, 회전수, 위치 등으로 해제 완료 여부를 확인할 수 있다.

한편, 상기 가스켓 배출단계(S230)에서 기 사용된 상기 가스켓(G)은 상기 가스켓 그리퍼(650)에 의하여 상기 커넥터(510)의 가스통로(513) 입구 측으로부터 상기 수거함(640)으로 이송 및 배출된다.

이후, 상기 앤드캡 결합단계(S240)에서 상기 앤드캡(C3)을 파지한 상태로 대기하던 상기 앤드캡 홀더(530)는 상기 앤드캡 선회구동부(5531)에 의하여 상기 앤드캡(C3)을 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2) 사이로 이동시킨다.

이후, 상기 커넥터 너트(512)가 상기 커넥터 이송부(514)에 의하여 z축으로 이동하여 상기 앤드캡 홀더(530)에 체결되고 상기 앤드캡 홀더(530)와 상기 앤드캡(C3)이 체결되어 상기 커넥터 너트 구동부(511)에 의하여 기 설정된 회전수만큼 회전하는 상기 커넥터 너트(512)에 의하여 상기 앤드캡(C3)이 상기 가스실린더(C)에 체결된다.

한편, 상기 플러그 결합단계(S250)은 상기 플러그(P)를 파지한 상태로 대기하던 상기 플러그 홀더(520)는 상기 플러그 홀더 선회구동부(521) 및 상기 플러그 홀더 이송부(523)에 의하여 상기 플러그(P)가 상기 앤드캡(C3)의 체결위치로 이동한다.

이후, 상기 커넥터(510)의 회전에 의하여 상기 플러그(P)는 상기 앤드캡(C3)에 결합된다.

한편, 상기 알림단계(S260)에서 유무선 연결망을 통하여 작업자에게 알림 신호를 보내고, 이를 확인한 작업자가 상기 스위치 박스(810)에 배출 버튼을 클릭하는 경우 상기 가스실린더 배출단계(S270)가 수행된다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다.

아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

C. 가스실린더
C1. 밸브
C2. 가스출구포트
C3. 앤드캡
G. 가스켓
P. 플러그
S. 스키드
S1. 스키드 프레임
S2. 가스실린더 지지부
S3. 스키드 파지부
S4. 스키드 캐스터
S100. 가스실린더 공급단계
S110. 가스실린더 투입단계
S120. 플러그 분리단계S130. 얼라인단계
S140. 앤드캡 분리단계
S150. 가스켓 투입단계
S160. 커넥팅 단계
S170. 밸브 개방단계
S200. 가스실린더 회수단계
S210. 밸브 잠금단계
S220. 커넥팅 해제단계
S230. 가스켓 배출단계
S240. 앤드캡 결합단계
S250. 플러그 결합단계
S260. 알림단계S270. 가스실린더 배출단계
100. 프레임 조립체
110. 베이스 플레이트
120. 얼라인유닛 케이스
200. 가스실린더 이송유닛
210. 고정가이드
211. 이송유닛 구동부
220. 가동가이드
221. 가동가이드 클램프
222. 롤러
223. 가스실린더 이송유닛 센서
230. 락스토퍼
231. 락스토퍼 클램프
232. 락스토퍼 댐퍼
300. 얼라인유닛
310. z축 얼라인유닛
311. z축 얼라인 고정 플레이트
312. z축 얼라인 실린더
313. z축 얼라인 가동 플레이트
313a. z축 얼라인 가동 플레이트 저면부
313b. z축 얼라인 가동 플레이트 측면부
313c. θ축 댐퍼 결합부
320. y축 얼라인유닛
321. y축 얼라인 구동부
330. x축 얼라인유닛
331. x축 얼라인 구동부
340. θ축 얼라인유닛
341. θ축 얼라인 고정 플레이트
341a. θ축 얼라인 고정 블럭
341b. 제 1레일
341c. 제 2레일
342. θ축 얼라인 구동부
342a. θ축 얼라인 구동모터
342b. 스크류
342c. z축 무빙블럭
342d. x축 부빙블럭
343. θ축 얼라인 가동 플레이트
343a. 제 1캠팔로워
343b. 제 2캠팔로워
343c. θ축 얼라인 가동 블럭
344. θ축 댐퍼
400. 밸브개폐유닛
410. 밸브셔터
420. 밸브셔터 이송부
500. 커넥터유닛
510. 커넥터
511. 커넥터 너트 구동부
512. 커넥터 너트
513. 가스통로
514. 커넥터 이송부
520. 플러그 홀더
521. 플러그 홀더 선회구동부
522. 플러그 홀더 선회암
523. 플러그 홀더 이송부
530. 앤드캡 홀더
531. 앤드캡 홀더 선회구동부
532. 앤드캡 홀더 선회암
533. 앤드캡 홀더 회전구동너트
600. 가스켓유닛
610. 가스켓 로더 이송부
611. 가스켓유닛 베이스 프레임
620. 가스켓 매거진
621. 가스켓 레일
630. 가스켓 로더
631. 가스켓 로딩부
632. 가스켓 로딩블럭
632a. 가스켓 로딩블럭 이송부
640. 가스켓 수거함
641. 가스켓 수거함 제 1커버
641a. 가스켓 수거함 제 1커버 캠
641b. 가스켓 수거함 제 1커버 캠 팔로워
642. 가스켓 수거함 제 2커버
650. 가스켓 그리퍼
651. 가스켓 그리퍼 x축 구동부
652. 가스켓 그리퍼 z축 구동부
653. 가스켓 그리퍼 선회 구동부
654. 가스켓 그리퍼 선회암
700. 비전유닛
710. 비전유닛 구동부
800. 컨트롤유닛
810. 스위치박스

Claims (4)

1. 길이 방향이 지면에 수평하도록 스키드(S)에 적재된 상태로 투입 또는 배출되며 헤드에 밸브(C1)와 가스출구포트(C2) 및 앤드캡(C3)이 각각 구비되는 가스실린더(C)의 헤드 측을 얼라인유닛 케이스(120) 내부로 이송 또는 배출시키는 가스실린더 이송유닛(200); 상기 얼라인유닛 케이스(120)에 내장되어 지면을 기준으로 높이 방향(z축)과 상기 가스실린더(C)의 길이 방향(y축)과 상기 스키드(S)의 일측면에서 타측면 방향(x축)과 xz평면 상에서 y축을 중심으로 회전하는 방향(θ축)과 yz평면 상에서 x축을 중심으로 회전하는 방향(θ`축)으로 각각 이동하는 얼라인유닛(300); 상기 얼라인유닛(300)에 결합되어 상기 밸브(C1)를 개폐하는 밸브개폐유닛(400); 상기 얼라인유닛(300)에 결합되고 상기 가스출구포트(C2)에 탈부착되어 상기 가스실린더(C) 내부에 충전된 가스를 공정챔버 측에 공급하는 커넥터(510)와 상기 커넥터(510)에 플러그(P)를 탈부착시키는 플러그 홀더(520)와 상기 앤드캡(C3)을 탈부착하는 앤드캡 홀더(530)를 더 포함하는 커넥터유닛(500); 상기 얼라인유닛(300)에 결합되어 상기 커넥터(510)에 가스켓(G)을 공급 또는 회수하는 가스켓유닛(600); 및 상기 얼라인유닛(300) 또는 상기 가스켓유닛(600)에 결합되어 상기 헤드 측을 촬영하는 비전유닛(700);을 포함하는 자동교체시스템의 제어방법에 있어서,
   작업자에 의하여 가스실린더 이송유닛(200) 측으로 상기 가스실린더(C)를 투입하는 제 1준비단계(S111)와 상기 가스실린더(C)의 길이 방향 중심선의 높이에 따라 상기 얼라인유닛(300)이 z축으로 슬라이딩 이동하는 제 2준비단계(S112)를 포함하여 상기 가스실린더 이송유닛(200)에 의하여 상기 가스실린더(C)의 헤드를 얼라인유닛 케이스(120) 내부로 이송하는 가스실린더 투입단계(S110); 상기 플러그 홀더(520)에 의하여 커넥터(510) 측에 결합된 플러그(P)를 분리하는 플러그 분리단계(S120); 상기 밸브(C1)의 중심선 또는 상기 가스출구포트(C2)의 중심선 또는 상기 가스실린더(C)의 길이 방향 중심선 또는 상기 앤드캡(C3) 중 적어도 어느 하나를 기준으로 하여 상기 얼라인유닛(300)이 x, y, z, θ, θ`축 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 이동하는 얼라인단계(S130);상기 앤드캡 홀더(530)에 의하여 상기 앤드캡(C3)을 분리하는 앤드캡 분리단계(S140); 상기 가스켓유닛(600)에 의하여 상기 커넥터(510)에 가스켓(G)이 투입되는 가스켓 투입단계(S150); 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2)가 접속되는 커넥팅단계(S160); 상기 밸브개폐유닛(400)에 의하여 상기 밸브(C1)를 개방함에 따라 의하여 상기 가스실린더(C) 내부에 충전된 가스를 상기 커넥터(510)로 공급하는 밸브 개방단계(S170);를 포함하는 가스실린더 공급단계(S100); 및
   상기 가스실린더(C) 내부에 충전된 가스가 기 설정된 양만큼 상기 커넥터(510)로 공급이 완료되는 경우 상기 밸브개폐유닛(400)에 의하여 상기 밸브(C1)를 잠그는 밸브 잠금단계(S210); 상기 커넥터(510)와 상기 가스출구포트(C2)가 분리되는 커넥팅 해제단계(S220); 상기 가스켓유닛(600)에 의하여 상기 커넥터(510)에 투입된 상기 가스켓(G)을 회수하는 가스켓 배출단계(S230); 상기 앤드캡 홀더(530)에 의하여 상기 앤드캡(C3)을 상기 가스출구포트(C2)에 결합시키는 앤드캡 결합단계(S240); 상기 플러그 홀더(520)에 의하여 커넥터(510) 측에 상기 플러그(P)를 결합하는 플러그 결합단계(S250); 유무선 연결망을 통하여 작업자에게 작업 진행 상태를 알리는 알림단계(S260); 및 상기 가스실린더 이송유닛(200)에 의하여 상기 가스실린더(C)를 외부로 배출하는 가스실린더 배출단계(S270);를 포함하는 가스실린더 회수단계(S200);를 포함하는 자동교체시스템의 제어방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 앤드캡 분리단계(S140)와 상기 가스켓 투입단계(S150) 사이에는 상기 비전유닛(700)에 의하여 검출된 상기 가스출구포트(C2)의 위치를 기반으로 상기 얼라인유닛(300)에 의하여 x, y, θ, θ`축 중 적어도 어느 한 방향 이상으로 얼라인 하는 단계를 더 포함하는 가스실린더 자동교체시스템의 제어방법.
4. 삭제

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