(57)【要約】  本発明は、半導体のＦＡＢ工程（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）設備からウェーハの生産ラインへとガスを供給するようにキャビネット（ｃａｂｉｎｅｔ）にローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）及びアンローディング（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）される高圧ガス筒を自動的に取り替える高圧ガス筒の自動取り替えシステム及びその方法に関するものであり、高圧ガス筒リフトに高圧ガス筒をローディングさえすれば、高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに自動的に連結し、高圧ガス筒内のガスが適量だけ使い尽くされれば、高圧ガス筒連結ユニットから高圧ガス筒を自動的に取り外してアンローディングできるようにしたものである。  このために、本発明は、キャビネットｋの内部に昇降自在に設けられ、高圧ガス筒１０が載置されるダイ２０１が配備された高圧ガス筒リフト２００と、前記高圧ガス筒リフト２００のダイ２０１に載置された高圧ガス筒１０をクランプした後、高圧ガス筒１０の位置合わせを行う高圧ガス筒クランプ３００と、前記高圧ガス筒リフト２００により上昇された高圧ガス筒１０からエンドキャップ２１を取り外した後、ガス噴射ノズル２３にコネクタホルダ４１を自動的に連結してガスの流れを調節する高圧ガス筒連結ユニット１００と、前記キャビネットｋに設けられて、高圧ガス筒連結ユニット１００、高圧ガス筒リフト２００、高圧ガス筒クランプ３００の駆動を制御する制御部４００と、を備えることを特徴とする。
2021503581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビネット（ｋ）の内部に昇降自在に設けられ、高圧ガス筒（１０）が載置されるダイ（２０１）が配備された高圧ガス筒リフト（２００）と、
前記高圧ガス筒リフト（２００）のダイ（２０１）に載置された高圧ガス筒（１０）をクランプした後、高圧ガス筒（１０）の位置合わせを行う高圧ガス筒クランプ（３００）と、
前記高圧ガス筒リフト（２００）により上昇された高圧ガス筒（１０）からエンドキャップ（２１）を取り外した後、ガス噴射ノズル（２３）にコネクタホルダ（４１）を自動的に連結してガスの流れを調節する高圧ガス筒連結ユニット（１００）と、
前記キャビネット（ｋ）に設けられて、高圧ガス筒連結ユニット（１００）、高圧ガス筒リフト（２００）、高圧ガス筒クランプ（３００）の駆動を制御する制御部（４００）と、
を備えることを特徴とする高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項２】
前記高圧ガス筒リフト（２００）は、
前記高圧ガス筒（１０）をダイ（２０１）に載せておき、高圧ガス筒（１０）のガス噴射ノズル（２３）にエンドキャップ（２１）又はコネクタホルダ（４１）を自動的に締着できるようにオートカップラユニット（７０）に複数のセンサを設けて高圧ガス筒（１０）の上昇高さを調節する機能がさらに付加されたことを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項３】
前記高圧ガス筒リフト（２００）のダイ（２０１）にローディングされた高圧ガス筒（１０）の重さをロードセル（２０２）を用いて測定して、高圧ガス筒（１０）の取り替え時期を報知手段を用いて知らせることを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項４】
前記高圧ガス筒クランプ（３００）は、
互いに対称をなすように設けられたフレーム（３０１）に回動自在に設けられて駆動手段により開いたり縮んだりする一対のグリッパ（３０２）と、前記グリッパの両端にそれぞれ回転自在に設けられて高圧ガス筒（１０）をクランプするローラ（３０３）と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項５】
前記高圧ガス筒リフト（２００）により高圧ガス筒（１０）が上昇されれば、高圧ガス筒のガス噴射ノズル（２３）をコネクタホルダ（４２）とアラインするオートカップラユニット（７０）と、
複数の支持杆（７１）により固定されて高圧ガス筒（１０）をセンタリングするセンタリングガイド（７２）と、
前記高圧ガス筒（１０）の上部に固定されて、高圧ガス筒（１０）が高圧ガス筒リフト（２００）により上昇されれば、センタリングガイド（７２）に結合されながら高圧ガス筒（１０）がセンタリングされるようにする安全キャップナットリング（２４）がさらに配備されたことを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項６】
前記センタリングガイド（７２）の外側に、コネクタホルダ（４２）にガスケット（１０５）を嵌入させるときに脱落するガスケット（１０５）を受け止めるガスケット脱落受け（７４）を設けたことを特徴とする請求項５に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項７】
前記コネクタホルダ（４２）の直ぐ下方に配設されるガスケット脱落受け（７４）の上部に、コネクタホルダ（４２）から脱落するガスケット（１０５）をガスケット脱落受け（７４）へと導くガスケット脱落ガイド（７５）がさらに設けられたことを特徴とする請求項６に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項８】
前記高圧ガス筒連結ユニット（１００）は、
メインプレート（３０）の下部に設けられてエンドキャップ（２１）を着脱したり、バルブ（２０）のガス噴射ノズル（２３）にコネクタホルダ（４２）を自動的に締着したり取り外したりする高圧ガス筒連結部（４０）と、
前記メインプレート（３０）の上部に設けられてガスの流れを調節するバルブハンドル（２２）を自動的に開閉するバルブハンドルユニット（１１０）と、
前記メインプレート（３０）の一方の側に設けられて前記メインプレート（３０）を上下に移動させる移動部（６０）と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項９】
前記メインプレート（３０）に、高圧ガス筒（１０）から漏れ出るガスを感知するセンサ（３１）を設けたことを特徴とする請求項８に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１０】
前記高圧ガス筒連結部（４０）は、
前記メインプレート（３０）に設けられて第２の配設板（４４）をエンドキャップ（２１）側に進退運動させる第２のアクチュエータ（４７）と、
前記第２の配設板（４４）に設けられて第１の配設板（４８）を第２の配設板（４４）の移動方向と直交する方向に移動させる第１のアクチュエータ（４６）と、
前記第１の配設板（４８）に固定された垂直板（４９）に回転自在に設けられてエンドキャップ（２１）を包み込んで着脱するエンドキャップホルダ（４１）と、
前記エンドキャップホルダ（４１）を回転させてエンドキャップ（２１）を取り外したり締着したりする第３のアクチュエータ（４５）と、
前記垂直板（４９）に設けられて高圧ガス筒（１０）のガス噴射ノズル（２３）に螺合されるコネクタホルダ（４２）と、
前記エンドキャップホルダ（４１）及びコネクタホルダ（４２）の軸にそれぞれ固定されて第３のアクチュエータ（４５）の動力が伝わるように互いに係合した第１及び第２の歯車（４３ａ）（４３ｂ）と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１１】
前記バルブハンドルユニット（１１０）は、
前記高圧ガス筒（１０）のバルブハンドル（２２）を包み込んで回転させるバルブハンドルホルダ（１１１）と、
前記バルブハンドルホルダ（１１１）の内部に複数設けられてバルブハンドル（２２）の凹部（２２ａ）に引っ掛かる係止ピン（１１２）と、
前記係止ピン（１１２）を下方に偏倚させる第４の弾性部材（１１３）と、
前記バルブハンドルホルダ（１１１）の上部に配設されてラック（５３）と係合して回転するバルブハンドルギヤ（１１４）と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１２】
前記メインプレート（３０）の上部に、高圧ガス筒（１０）のバルブ（２０）を自動的に開閉するバルブハンドル開閉ユニット（５０）がさらに配備されたことを特徴とする請求項８に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１３】
前記バルブハンドル開閉ユニット（５０）は、
前記メインプレート（３０）にヒンジ軸（５１）を中心として回動可能なように設けられた回動部材（５２）と、
前記回動部材（５２）の一方の側に配設されるメインプレート（３０）に設けられて回動部材（５２）を回動させる回動部材用のアクチュエータ（５３）と、
前記回動部材（５２）及び回動部材用のアクチュエータ（５３）の間に設けられた第３の弾性部材（５４）と、
前記回動部材（５２）に固設された一対のラック駆動用のアクチュエータ（５５）と、
前記ラック駆動用のアクチュエータ（５５）の駆動につれてガイド棒（５６）に導かれて進退運動する可動片（５７）と、
前記可動片（５７）に固定されてバルブハンドルギヤ（１１４）と噛合するラック（５８）と、
前記バルブハンドルギヤ（１１４）に引っ掛かってゼンマイ（９３）を巻くときにバルブハンドルギヤ（１１４）が逆転されないようにする第１のラッチ（５９）と、
を備えることを特徴とする請求項１２に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１４】
前記バルブハンドル開閉ユニット（５０）にゼンマイ巻きユニット（９０）が配備されたことを特徴とする請求項１２に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１５】
前記ゼンマイ巻きユニット（９０）は、
前記バルブハンドルユニット（１１０）の中心に設けられた第１の軸（９１）と、
前記バルブハンドルユニット（１１０）の内部に配設された固定ピン（９２）と、
前記固定ピン（９２）に一方の端が固定され、他方の端は第１の軸（９１）に固定されてバルブハンドル（２２）が開く方向に第１の軸（９１）が回転されることにつれて巻かれるゼンマイ（９３）と、
前記バルブハンドルギヤ（１１４）の上部に位置付けられるように第１の軸（９１）に固定されたゼンマイ駆動歯車（１２０）と、
前記メインプレート（３０）に回転自在に設けられた第２の軸（１２１）と、
前記第２の軸（１２１）に固定されて第２の軸（１２１）の回転数を増幅させる増幅歯車（１２２）と、
前記第２の軸（１２１）に固定されたリンク（１２３）と、
前記リンク（１２３）の一方の端に増幅歯車（１２２）と係合するように設けられてゼンマイ駆動歯車（１２０）に係合したり、係合が解除したりする遊星歯車（１２４）と、
前記第２の軸（１２１）に固定された第２のラッチホイール（１２７）と、
前記第２のラッチホイール（１２７）に噛合されてワンウェイクラッチ（１２８）の復元の際に第２の軸（１２１）が逆転しないようにする第２のラッチ（１２９）と、
前記第２のラッチ（１２９）の一方の端が連結された第２の弾性部材（１３０）と、
前記リンク（１２３）の他の一方の端にロッド（１２５ａ）が蝶合されてリンク（１２３）を回動させる遊星歯車起動用のアクチュエータ（１２５）と、
前記第２の軸（１２１）を回転させて第１の軸（９１）にゼンマイ（９３）が巻かれるようにするゼンマイ巻き用のアクチュエータ（１２６）と、
を備えることを特徴とする請求項１４に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１６】
前記高圧ガス筒連結ユニット（１００）には、コネクタホルダ（４２）の内部にガスケット（１０５）を自動的に嵌入させたり、使用済みのガスケット（１０５ａ）を自動的に抜脱したりするガスケット自動入れ替え手段（５００）がさらに配備されたことを特徴とする請求項８に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１７】
前記ガスケット自動入れ替え手段（５００）は、
前記コネクタホルダ（４２）の一方の側に配設されたホルダ（５０１）と、
前記ホルダ（５０１）に回動自在に設けられた可動部材（５０２）と、
前記ホルダ（５０１）に設けられて可動部材（５０２）を回動させる第４のアクチュエータ（５０３）と、
前記ホルダ（５０１）から可動部材（５０２）をコネクタホルダ（４２）側に進退運動させるドッキングアクチュエータ（５０４）と、
前記可動部材（５０２）に設けられてコネクタホルダ（４２）から使用済みのガスケット（１０５ａ）を自動的に抜き外して順番に収容するガスケット抜脱カートリッジ（５１０）と、
前記ガスケット抜脱カートリッジ（５１０）の上部又は下部に設けられて収容していた新たなガスケット（１０５）をコネクタホルダ（４２）に嵌入させるガスケット嵌入カートリッジ（５２０）と、
を備えることを特徴とする請求項１６に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１８】
前記ガスケット抜脱カートリッジ（５１０）は、
円筒状に形成されて使用済みのガスケット（１０５ａ）を順番に収容する第１のスリーブ（５１１）と、
前記第１のスリーブ（５１１）内に設けられてエア圧力により移動する第１のピストン（５１２）と、
前記第１のスリーブ（５１１）の先端に等間隔にて形成されてガスケット（１０５ａ）を保持する係止片（５１３）と、
を備え、
内部に係止突起（４２ａ）を有するコネクタホルダ（４２）の入口には前記各係止片（５１３）が通過するように切り欠き部（４２ｂ）を形成して前記係止片（５１３）が切り欠き部（４２ｂ）を介して移動してガスケット（１０５ａ）を保持した状態でドッキングアクチュエータ（５０４）により可動部材（５０２）が後退することにより使用済みのガスケット（１０５ａ）が抜き外されるようにしたことを特徴とする請求項１７に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項１９】
前記ガスケット嵌入カートリッジ（５２０）は、
円筒状に形成されて未使用のガスケット（１０５）を収容する第２のスリーブ（５２１）と、
前記第２のスリーブ（５２１）内に設けられてエア圧力により移動する第２のピストン（５２２）と、
前記第２のスリーブ（５２１）の出口の内周面に形成されてガスケット（１０５）の移動を制限する突出爪（５２３）と、
を備えることを特徴とする請求項１７に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項２０】
前記ガスケット抜脱カートリッジ（５１０）及びガスケット嵌入カートリッジ（５２０）にカートリッジの取り替え時期を検出する第１及び第２の検出手段がさらに配備されたことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項２１】
前記第１及び第２の検出手段は、
前記第１及び第２のピストン（５１２）（５２２）に設けられた磁石（５０５ａ）（５０５ｂ）と、
前記磁石（５０５ａ）（５０５ｂ）を感知して前記ガスケット抜脱カートリッジ（５１０）又はガスケット嵌入カートリッジ（５２０）の取り替え時期を知らせる第１及び第２の感知センサ（５０６ａ）（５０６ｂ）と、
を備えることを特徴とする請求項２０に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項２２】
前記ガスケット抜脱カートリッジ（５１０）とガスケット嵌入カートリッジ（５２０）との間に配設される可動部材（５０２）に反射型センサ（５０７）を設けて前記コネクタホルダ（４２）に使用済みのガスケット（１０５ａ）が残っているか否かを検出できるようにしたことを特徴とする請求項１７に記載の高圧ガス筒の自動取り替えシステム。
【請求項２３】
制御部（４００）において、高圧ガス筒（１０）の重さを検出して高圧ガス筒（１０）の取り替え時期であると判断すれば、バルブハンドルユニット（１１０）によりバルブハンドル（２２）をロックするステップと、
高圧ガス筒連結ユニット（１００）によりガス噴射ノズル（２３）に連結されたコネクタホルダ（４２）を取り外した後、エンドキャップ（２１）を用いてガス噴射ノズル（２３）を閉鎖するステップと、
高圧ガス筒リフト（２００）を下死点まで下降させた後、高圧ガス筒（１０）から高圧ガス筒クランプ（３００）を開放させ、ダイ（２０１）から使用済みの高圧ガス筒（１０）を取り去るステップと、
前記ダイ（２０１）に新たな高圧ガス筒（１０）を載せておいた後、高圧ガス筒クランプ（３００）を用いてクランプした後、高圧ガス筒（１０）を上死点まで上昇させるステップと、
前記高圧ガス筒（１０）が上死点まで上昇され終わると、オートカップラユニット（７０）及び高圧ガス筒クランプ（３００）を用いて高圧ガス筒（１０）の位置をアラインするステップと、
前記高圧ガス筒（１０）のアラインが完了すれば、高圧ガス筒（１０）のガス噴射ノズル（２３）からエンドキャップ（２１）を取り外した後、コネクタホルダ（４２）にガス噴射ノズル（２３）を連結するステップと、
前記バルブハンドルユニット（１１０）の作動を用いてバルブハンドル（２２）を回転させてガス配管（８０）にガスを供給するステップと、
を含むことを特徴とする高圧ガス筒の自動取り替え方法。
【請求項２４】
前記コネクタホルダ（４２）に新たな高圧ガス筒（１０）のガス噴射ノズル（２３）を締め付ける前に、前記コネクタホルダ（４２）から使用済みのガスケット（１０５ａ）を抜き外した後、新たなガスケット（１０５）を嵌入させるステップをさらに行うことを特徴とする請求項２３に記載の高圧ガス筒の自動取り替え方法。
【請求項２５】
前記高圧ガス筒（１０）からガス配管（８０）へとガスを供給していて、ガスの漏出が感知されれば、ゼンマイ巻きユニット（９０）を駆動して高圧ガス筒（１０）のバルブハンドル（２２）を自動的にロックすることを特徴とする請求項２３に記載の高圧ガス筒の自動取り替え方法。
【請求項２６】
前記キャビネット内に一対の高圧ガス筒リフト（２００）、高圧ガス筒クランプ（３００）、高圧ガス筒連結ユニット（１００）を設けて一つの高圧ガス筒（１０）からガスをガス配管（８０）へと供給するとき、他の一つの高圧ガス筒は待機していて、ガスの使い尽くしにより高圧ガス筒の取り替えの際に他の一方の側の高圧ガス筒（１０）からガスを工程ラインに供給するようになっていることを特徴とする請求項２３に記載の高圧ガス筒の自動取り替え方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体のＦＡＢ工程（Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）設備からウェーハの生産ラインへとガスを供給するようにキャビネット（ｃａｂｉｎｅｔ）にローディング（ｌｏａｄｉｎｇ）及びアンローディング（ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）される高圧ガス筒を自動的に取り替える高圧ガス筒の自動取り替えシステム及びその方法に関し、さらに詳しくは、高圧ガス筒リフトに高圧ガス筒をローディングさえすれば、高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに自動的に連結し、高圧ガス筒内のガスが適量だけ使い尽くされれば、高圧ガス筒連結ユニットから高圧ガス筒を自動的に取り外してアンローディングできるようにする高圧ガス筒の自動取り替えシステム及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体を製造する製造工程には、用途に応じて多種多様なガスが供給されて用いられるが、これらのガスは、多くが人体に吸い込まれたり大気中に露出されたりする場合、安全事故および環境汚染などの甚だしい被害を蒙らせるため、細心の注意を必要とする。
【０００３】
例えば、イオン注入工程に用いられるガスの種類としては、水素化ヒ素（ＡｓＨ３：Ａｒｓｉｎｅ）、リン化水素（ＰＨ３：Ｐｈｏｓｐｈｉｎｅ）または三フルオロ化ホウ素（ＢＦ３：Ｂｏｒｏｎ  Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）などの有毒性ガスが挙げられるが、これらのガスは、毒性が非常に強いため、作業者が呼吸器で吸い込む場合に致命的な結果を招き、それ故に、生産ラインに供給する過程で漏出しないように細かく管理せねばならない。
【０００４】
このような半導体の製造工程に用いられるガスは、その管理が非常に重要であるが、これらのガスは、ガス筒（以下、「高圧ガス筒」という。）に高圧にて充填された状態でキャビネットに取り付けられて、ガス供給ラインを介して生産ラインに供給され、ガスが約９０％ほど使い尽くされれば、高圧ガス筒の内部に残留する異物がウェーハの加工工程に供給されないように作業者が新たな高圧ガス筒に取り替えることにより、ガスを供給し続ける。
【０００５】
図１は、従来の技術による半導体装備のガス供給装置を概略的に示す斜視図であって、ＦＡＢ  ７の外部の所定の場所には、ＦＡＢ  ７内の色々な装備８において必要とするＳｉＨ４、ＰＨ３、ＮＦ３、ＣＦ４などの工程ガスがそれぞれ充填された複数の高圧ガス筒（図示略）を載置できるようにキャビネット１が位置しており、前記キャビネット１の一方の側には、前記高圧ガス筒にそれぞれ連結されたガス供給ライン３を案内できるようにダクト４が設けられている。
【０００６】
前記ダクト４の他方の側には、ガス供給ライン３に沿って流れ込んだ工程ガスを供給できるように高圧ガス筒に対応する数でレギュレータボックス５が設けられており、前記それぞれのレギュレータボックス５の上端部には、ＦＡＢ  ７内の各装備８に対応して連結できるように装備８の数と同数の供給管９が連結されている。
【０００７】
したがって、キャビネット１に載置されているそれぞれの高圧ガス筒から工程ガスが供給されれば、それぞれの工程ガスは、ダクト４の内部を通過するガス供給ライン３に沿ってそれぞれのレギュレータボックス５に流れ込む。
【０００８】
次いで、それぞれのレギュレータボックス５の内部に流れ込んだそれぞれの工程ガスは、フィルタ（図示略）を介して浄化された後、ＦＡＢ  ７内の装備８に対応する数に分岐されて連結されているそれぞれの供給管９に沿って流れて供給されるので、ウェーハを加工することが可能になる。
【０００９】
前述したように、ガスをガス供給ライン３に供給していて、ガスが使い尽くされて高圧ガス筒の取り替え時期が制御部（図示略）により検出されれば、作業者が使用済みの高圧ガス筒のバルブを閉めた後に、外部のガスラインから取り外す。
【００１０】
次いで、作業者がガスラインから取り外された高圧ガス筒をキャビネット１からアンローディングした後、新たな高圧ガス筒に取り替えた後に前記高圧ガス筒を再び外部のガスラインに連結し直した後、ガス噴射ノズルを閉じているバルブハンドルを開けば（オープンすれば）、高圧ガス筒の取り替えが完了する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】大韓民国登録特許公報第１０−０２４２９８２号公報（１９９８年１１月１５日付けで登録）
【特許文献２】大韓民国登録特許公報第１０−０６４９１１２号公報（２００６年１１月１６日付けで登録）
【特許文献３】大韓民国登録特許公報第１０−０９８５５７５号公報（２０１０年０９月２９日付けで登録）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような従来の高圧ガス筒の取り替え方法は、次のような色々な問題を抱えていた。
【００１３】
まず、第一に、ガスラインに供給されるガスの供給が途切れないように使用済みの高圧ガス筒を速やかに取り替えることを余儀なくされるが、作業者が台車を用いて重量体の高圧ガス筒を持ち運んで取り替えるが故に、高圧ガス筒の速やかな取り替えを行うことができないことはもとより、作業者の疲労度が増していた。
【００１４】
第二に、キャビネット内にローディングされた高圧ガス筒においてガスが使い尽くされる度に作業者が高圧ガス筒をマニュアルで取り替えていたため、作業者の熟練度に応じてヒューマンエラー（Ｈｕｍａｎ  Ｅｒｒｏｒ）が生じていた。
【００１５】
第三に、作業者が高圧ガス筒を持ち運んだり、取り替えたりする作業を行う最中に不注意に起因して高圧ガス筒からガスが漏れ出ると、ガスが爆発したり、作業者が漏れ出たガスに中毒されたりするという致命的な欠陥があった。
【００１６】
本発明は、従来のこのような問題を解決するために案出されたものであって、半導体のＦＡＢ工程設備において高圧ガス筒の自動取り替えが行えるようにシステムを実現して、キャビネットの高圧ガス筒リフトに高圧ガス筒をローディングさえすれば、高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに安全に連結していて、高圧ガス筒内のガスが使い尽くされれば、高圧ガス筒連結ユニットから高圧ガス筒を安全に取り外せるようにするところにその目的がある。
【００１７】
本発明の他の目的は、高圧ガス筒の取り替えが自動的に行われるようにすることで、高圧ガス筒の速やかな取り替えはもとより、作業者の疲労度を軽減できるようにするところにある。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、高圧ガス筒を取り替えるとき、不注意に起因して高圧ガス筒からのガスの漏出に伴う安全事故の発生を未然に防止できるようにするところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の態様によれば、キャビネットの内部に昇降自在に設けられ、高圧ガス筒が載置されるダイが配備された高圧ガス筒リフトと、前記高圧ガス筒リフトのダイに載置された高圧ガス筒をクランプした後、高圧ガス筒の位置合わせを行う高圧ガス筒クランプと、前記高圧ガス筒リフトにより上昇された高圧ガス筒からエンドキャップを取り外した後、ガス噴射ノズルにコネクタホルダを自動的に連結してガスの流れを調節する高圧ガス筒連結ユニットと、前記キャビネットに設けられて、高圧ガス筒連結ユニット、高圧ガス筒リフト、高圧ガス筒クランプの駆動を制御する制御部と、を備えることを特徴とする高圧ガス筒の自動取り替えシステムが提供される。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、制御部において、高圧ガス筒の重さを検出して高圧ガス筒の取り替え時期であると判断すれば、バルブハンドルユニットによりバルブハンドルをロックするステップと、高圧ガス筒連結ユニットによりガス噴射ノズルに連結されたコネクタホルダを取り外した後、エンドキャップを用いてガス噴射ノズルを閉じるステップと、高圧ガス筒リフトを下死点まで下降させた後、高圧ガス筒から高圧ガス筒クランプを開放させ、ダイから使用済みの高圧ガス筒を取り去るステップと、前記ダイに新たな高圧ガス筒を載せておいた後、高圧ガス筒クランプを用いてクランプした後、高圧ガス筒を上死点まで上昇させるステップと、前記高圧ガス筒が上死点まで上昇され終わると、オートカップラユニット及び高圧ガス筒クランプを用いて高圧ガス筒の位置をアラインするステップと、前記高圧ガス筒のアラインが完了すれば、高圧ガス筒のガス噴射ノズルからエンドキャップを取り外した後、コネクタホルダにガス噴射ノズルを連結するステップと、前記バルブハンドルユニットの作動を用いてバルブハンドルを回転させてガス配管にガスを供給するステップと、を含むことを特徴とする高圧ガス筒の自動取り替え方法が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、従来に比べて次のような色々なメリットを有する。
【００２２】
第一に、有毒性ガスの充填された高圧ガス筒を高圧ガスリフトに載せておくさえすれば、有毒性ガスの充填された高圧ガス筒の取り替えに伴う自動化が実現可能であることから、高圧ガス筒を安全に取り替えることができることはもとより、高価な人件費を節減することが可能になる。
【００２３】
第二に、キャビネットに収納された高圧ガス筒からエンドキャップを自動的に取り外して収納していて、ガス筒の取り替えの際にエンドキャップを自動的に締め付けてガス噴射ノズルを閉じることから、高圧ガス筒を自動的に取り替えることが可能であることはもとより、バルブハンドルのバルブが老巧化してエンドキャップを取り外すとき、たとえガスが漏れたとしても、エンドキャップを速やかに再び締め付けてガス噴射ノズルを閉じることが可能になることから、ガスの漏出による爆発事故または作業者がガスに中毒される事故を未然に防ぐことが可能になる。
【００２４】
第三に、コネクタホルダから使用済みのガスケットを抜き外した後、新たなガスケットに自動的に取り替えることから、ガスラインにガスを供給する際に、高圧ガス筒の連結部の上から有毒ガスが漏れ出る現象を防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の技術による半導体装備のガス供給装置を概略的に示す斜視図。
【図２】本発明の高圧ガス筒の自動取り替えシステムを示す正面図。
【図３ａ】本発明における高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに結合する前後の斜視図。
【図３ｂ】本発明における高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに結合する前後の斜視図。
【図４】本発明における高圧ガス筒連結ユニットの底面斜視図。
【図５】本発明の高圧ガス筒連結ユニットに用いられるガス配管を示す斜視図。
【図６ａ】本発明のガスケット自動入れ替え手段を示す斜視図。
【図６ｂ】本発明のガスケット自動入れ替え手段を示す斜視図。
【図７】本発明におけるガスケット自動入れ替え手段のガスケット嵌入カートリッジ及びガスケット抜脱カートリッジを示す断面図及び斜視図。
【図８】本発明のコネクタホルダにガスケットが嵌入した状態及びガスケット抜脱カートリッジが使用済みのガスケットを保持した状態の斜視図。
【図９】本発明のバルブハンドルユニット、バルブハンドル開閉ユニット、ゼンマイ巻きユニットを示す斜視図。
【図１０】図９の平面図。
【図１１】本発明からメインプレートを取り外した状態の斜視図。
【図１２】本発明のバルブハンドルユニットを断面で示す斜視図。
【図１３】本発明の高圧ガス筒リフトを示す斜視図。
【図１４】図１３の正面図及び側面図。
【図１５ａ】本発明の高圧ガス筒クランプを示す斜視図及び底面斜視図。
【図１５ｂ】本発明の高圧ガス筒クランプを示す斜視図及び底面斜視図。
【図１６】本発明の高圧ガス筒の自動取り替え方法を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は、種々の異なる形態に具体化でき、ここで説明する実施の形態に何ら限定されない。図面は概略的であり、縮尺に合うように示されていないことに留意されたい。図面にある部分の相対的な寸法および比率は、図面における明確性および便宜のために大きさにおいて誇張もしくは縮小されて示されており、任意の寸法は、単に例示的なものに過ぎず、限定的なものではない。なお、２以上の図面に現れる同じ構造物、要素または部品には、同じ参照符号が同じ特徴を示すために用いられる。
【００２７】
図２は、本発明の高圧ガス筒の自動取り替えシステムを示す正面図であり、図３ａ及び図３ｂは、本発明における高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに結合する前後の斜視図であり、図４は、本発明における高圧ガス筒連結ユニットの底面斜視図であって、本発明は、図２に示すように、キャビネットKの内部に昇降自在に設けられ、高圧ガス筒１０が載置されるダイ２０１が配備された高圧ガス筒リフト２００と、前記高圧ガス筒リフト２００のダイ２０１に載置された高圧ガス筒１０をクランプした後、高圧ガス筒１０の位置合わせを行う高圧ガス筒クランプ３００と、前記高圧ガス筒リフト２００により上昇された高圧ガス筒１０からエンドキャップ２１を取り外した後、ガス噴射ノズル２３にコネクタホルダ４２を自動的に連結してガスの流れを調節する高圧ガス筒連結ユニット１００と、前記キャビネットｋに設けられて、高圧ガス筒連結ユニット１００、高圧ガス筒リフト２００、高圧ガス筒クランプ３００の駆動を制御する制御部４００と、を備えてなることを特徴とする。
【００２８】
前記高圧ガス筒リフト２００は、図１３及び図１４に示すように、前記高圧ガス筒１０をダイ２０１に載せて置き、高圧ガス筒１０のガス噴射ノズル２３にエンドキャップ２１又はコネクタホルダ４２を自動的に締着できるように、図３ａ及び図３ｂに設けられたオートカップラユニット７０には、高圧ガス筒１０のＸ、Ｙ、Ｚ軸の位置を検出する複数のセンサ（図示略）を設けて高圧ガス筒１０の上昇高さを調節する機能をさらに有することがより好ましい。
【００２９】
前記高圧ガス筒リフト２００のダイ２０１にローディングされた高圧ガス筒１０の重さは、ガスをガスラインに供給する過程で、図１３に示すように、ロードセル２０２を用いて測定して、高圧ガス筒１０の取り替え時期をブザー又は耿光などの報知手段（図示略）を用いて知らせるようになっている。
【００３０】
すなわち、高圧ガス筒リフト２００は、キャビネットｋにベース２０３が垂直状態で固定設けられており、前記ベース２０３には、下端にダイ２０１が配備されたムービングベース２０４が駆動手段（図示略）により昇降可能なように設けられている。
【００３１】
そして、前記ベース２０３にアップ／ダウンボールスクリュ（図示略）が設けられており、前記ボールスクリュに螺合されるボールスクリュナットにはムービングブロックが設けられており、ここに高圧ガス筒１０の重さを測定するロードセル２０２が設けられており、前記ロードセル２０２の上面には軸受けスライドブロック２０５が載置されており、前記ムービングベース２０４に固定された軸受けピン２０６には軸受け２０７が回転自在に設けられて底面が軸受けスライドブロック２０５に当接されている。
【００３２】
したがって、高圧ガス筒１０からガスが供給されれば、ムービングベース２０４のダイ２０１に載置された高圧ガス筒１０の重さが軸受け２０７を介してロードセル２０２に加えられるので、前記ロードセル２０２が高圧ガス筒１０の重さを測定して高圧ガス筒１０からガスが使い尽くされれば、高圧ガス筒１０の取り替え時期を制御部４００に知らせる。
【００３３】
しかしながら、高圧ガス筒１０に充填されるガスの種類に応じて、比重の低いガスが充填される高圧ガス筒である場合には、たとえガスが使い尽くされたとしても、重さの変化が少ないため、ロードセルを用いて感知するのに限界があるため、このような場合には、ガス配管８０の上に圧力センサ（図示略）を設けて高圧ガス筒の取り替え時期を知らせることも可能であるということは理解できる筈である。
【００３４】
前記高圧ガス筒クランプ３００は、図１４及び図１５に示すように、互いに対称をなすようにムービングベース２０４に設けられていて、第５のアクチュエータ３０４が駆動されれば、一対のグリッパ３０２が開いたり縮んだりする構造であり、前記グリッパの両端にそれぞれ回転自在に設けられて高圧ガス筒１０をクランプするローラ３０３から構成されていて、前記高圧ガス筒リフト２００のダイ２０１に高圧ガス筒１０が載置され終わると、第５のアクチュエータ３０４が駆動されてグリッパ３０２を縮めるため、グリッパ３０２を中心として位置合わせられながら、高圧ガス筒１０が高圧ガス筒クランプ３００にクランプされる。
【００３５】
図３ａ及び図３ｂは、本発明における高圧ガス筒を高圧ガス筒連結ユニットに結合する前後の斜視図であって、高圧ガス筒リフト２００のダイ２０１に載置された高圧ガス筒１０が上昇されて連結される高圧ガス筒連結ユニット１００には高圧ガス筒のガス噴射ノズル２３をコネクタホルダ４２とアライン（ａｌｉｇｎ）するオートカップラユニット７０が設けられており、前記オートカップラユニット７０の底面に固定されたメインプレート３０には複数の支持杆７１により固定されて高圧ガス筒１０をセンタリングするセンタリングガイド７２が設けられており、前記高圧ガス筒１０の上部には安全キャップナットリング２４が固設されているため、図３ｂに示すように、高圧ガス筒１０が高圧ガス筒リフト２００により上昇されるが、このとき、オートカップラユニット７０は、Ｘ、Ｙの方向に自由度（チルト）を有しているため、高圧ガス筒クランプ３００に固定された高圧ガス筒１０がセンタリングガイド７２に結合されながらセンタリングされるようになっている。
【００３６】
また、前記センタリングガイド７２の外側に、コネクタホルダ４２にガスケット１０５を嵌入させるときに脱落するガスケット１０５を受け止めるガスケット脱落受け７４が設けられているが、前記コネクタホルダ４２の直ぐ下方に配設されるガスケット脱落受け７４の上部に、コネクタホルダ４２から脱落するガスケット１０５をガスケット脱落受け７４になお一層安定的に回収できるように導くガスケット脱落ガイド７５がさらに設けられている。
【００３７】
図４は、本発明における高圧ガス筒連結ユニットの底面斜視図であって、前記高圧ガス筒連結ユニット１００は、ダイ２０１に載置された状態で高圧ガス筒リフト２００により上昇されて高圧ガス筒１０のアラインが完了すれば、高圧ガス筒１０のガス噴射ノズル２３からエンドキャップ２１を取り外した後、コネクタホルダ４２に自動的に連結する役割を果たす。
【００３８】
前記高圧ガス筒連結ユニット１００は、メインプレート３０の下部に設けられてエンドキャップ２１を着脱したり、バルブ２０のガス噴射ノズル２３にコネクタホルダ４２を自動的に締着したり取り外したりする高圧ガス筒連結部４０と、前記メインプレート３０の上部に設けられてガスの流れを調節するバルブハンドル２２を自動的に開閉するバルブハンドルユニット１１０と、前記メインプレート３０の一方の側に設けられて前記メインプレート３０を上下に移動させる移動部６０と、を備えてなる。
【００３９】
このとき、前記メインプレート３０には、高圧ガス筒１０から漏れ出るガスを感知するセンサ３１が設けられているので、ガスの漏出に伴う安全事故を未然に防ぐことが可能になる。
【００４０】
前記高圧ガス筒連結ユニット１００の高圧ガス筒連結部４０は、図４に示すように、前記メインプレート３０に設けられて第２の配設板４４をエンドキャップ２１側に進退運動させる第２のアクチュエータ４７と、前記第２の配設板４４に設けられて第１の配設板４８を第２の配設板４４の移動方向と直交する方向に移動させる第１のアクチュエータ４６と、前記第１の配設板４８に固定された垂直板４９に回転自在に設けられてエンドキャップ２１を包み込んで着脱するエンドキャップホルダ４１と、前記エンドキャップホルダ４１を回転させてエンドキャップ２１を取り外したり締着したりする第３のアクチュエータ４５と、前記垂直板４９に設けられて高圧ガス筒１０のガス噴射ノズル２３に螺合されるコネクタホルダ４２と、前記エンドキャップホルダ４１及びコネクタホルダ４２の軸にそれぞれ固定されて第３のアクチュエータ４５の動力が伝わるように互いに係合した第１及び第２の歯車４３ａ、４３ｂと、を備えている。
【００４１】
前記コネクタホルダ４２に一方の端が固定されてガスラインにガスを供給するガス配管８０は、図５に示すように、高圧ガス筒１０のガス噴射ノズル２３と結合したり分離したりするときに、メインプレート３０が昇降するにつれてねじれが少なく、且つ、Ｘ、Ｙ軸の方向に流動性を確保できるように、「Ｐ」字状の連結点に２本の余裕配管８２を長い楕円状に確保することが好ましい。
【００４２】
図１２は、本発明のバルブハンドルユニットを断面で示す斜視図であって、高圧ガス筒１０のバルブハンドル２２を自動的に開閉する役割を果たすものである。
【００４３】
前記バルブハンドルユニット１１０は、前記高圧ガス筒１０のバルブハンドル２２を包み込んで回転させるバルブハンドルホルダ１１１と、前記バルブハンドルホルダ１１１の内部に複数設けられてバルブハンドル２２の凹部２２ａに引っ掛かる係止ピン１１２と、前記係止ピン１１２を下方に偏倚させる第４の弾性部材１１３と、前記バルブハンドルホルダ１１１の上部に配設されてラック５８と係合して回転するバルブハンドルギヤ１１４と、を備えている。
【００４４】
図９は、本発明のバルブハンドルユニット、バルブハンドル開閉ユニット、ゼンマイ巻きユニットを示す斜視図であり、図１０は、図９の平面図であって、前記メインプレート３０の上部に高圧ガス筒１０のバルブ２０を自動的に開閉するバルブハンドル開閉ユニット５０がさらに備えられている。
【００４５】
前記バルブハンドル開閉ユニット５０は、図９に示すように、前記メインプレート３０にヒンジ軸５１を中心として回動可能なように設けられた回動部材５２と、前記回動部材５２の一方の側に配設されるメインプレート３０に設けられて回動部材５２を回動させる回動部材用のアクチュエータ５３と、前記回動部材５２及び回動部材用のアクチュエータ５３の間に設けられた第３の弾性部材５４と、前記回動部材５２に固設された一対のラック駆動用のアクチュエータ５５と、前記ラック駆動用のアクチュエータ５５の駆動につれてガイド棒５６に導かれて進退運動をする可動片５７と、前記可動片５７に固定されてバルブハンドルギヤ１１４と噛合されるラック５８と、前記バルブハンドルギヤ１１４に引っ掛かってゼンマイ９３を巻くときにバルブハンドルギヤ１１４が逆転しないようにする第１のラッチ５９と、を備えている。
【００４６】
本発明は、高圧ガス筒１０を介してガス配管８０にガスを供給する過程で、不意の事故によりガスが漏れ出たり、突然の停電が生じたりしたときに、高圧ガス筒１０のバルブハンドル２２を自動的にロックできるように前記バルブハンドル開閉ユニット５０に配設されたゼンマイ巻きユニット９０をさらに備えることがさらに好ましい。
【００４７】
前記ゼンマイ巻きユニット９０は、図１２に示すように、前記バルブハンドルユニット１１０の中心に設けられた第１の軸９１と、前記バルブハンドルユニット１１０の内部に配設された固定ピン９２と、前記固定ピン９２に一方の端が固定され、他方の端は第１の軸９１に固定されてバルブハンドル２２が開く方向に第１の軸９１が回転することにつれて巻かれるゼンマイ９３と、を備えている。
【００４８】
前記ゼンマイ巻きユニット９０には、ゼンマイ９３を巻くときに、巻かれたゼンマイが解けることなく、ガスが漏れ出ると、巻かれたゼンマイ９３が自動的に解けながらバルブハンドル２２がバルブ２０を閉める方向に速やかに回転するようにする駆動手段がさらに配備されている。
【００４９】
前記駆動手段は、図９及び図１２に示すように、前記バルブハンドルギヤ１１４の上部に位置付けられるように第１の軸９１に固定されたゼンマイ駆動歯車１２０と、前記メインプレート３０に回転自在に設けられた第２の軸１２１と、前記第２の軸１２１に固定されて第２の軸１２１の回転数を増幅させる増幅歯車１２２と、前記第２の軸１２１に固定されたリンク１２３と、前記リンク１２３の一方の端に増幅歯車１２２と係合するように設けられてゼンマイ駆動歯車１２０に係合したり、係合が解除されたりする遊星歯車１２４と、前記第２の軸１２１に固定された第２のラッチホイール１２７と、前記第２のラッチホイール１２７に噛合されてワンウェイクラッチ（ｏｎｅ  ｗａｙ  ｃｌｕｔｃｈ）１２８の復元の際に第２の軸１２１が逆転しないようにする第２のラッチ１２９と、前記第２のラッチ１２９の一方の端が連結された第２の弾性部材１３０と、前記リンク１２３の他の一方の端にロッド１２５ａが蝶合されてリンク１２３を回動させる遊星歯車起動用のアクチュエータ１２５と、前記第２の軸１２１を回転させて第１の軸９１にゼンマイ９３が巻かれるようにするゼンマイ巻き用のアクチュエータ１２６と、を備えている。
【００５０】
図６ａ及び図６ｂは、本発明のガスケット自動入れ替え手段を示す斜視図であり、図７は、本発明におけるガスケット自動入れ替え手段のガスケット嵌入カートリッジ及びガスケット抜脱カートリッジを示す断面図及び斜視図であって、本発明の一実施の形態においては、ガスケット１０５の使用に伴うパーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生しないように金属材質から形成されているため、図７に示すように、ガスケット１０５をコネクタホルダ４２の内部に嵌め込み、高圧ガス筒１０のガス噴射ノズル２３を締め付けると、ガスケット１０５の両面がコネクタホルダ４２及びガス噴射ノズル２３の入口に形成された環状の突出帯４２ｃにより押し潰されて凹溝１０５ｂが形成されるため、高圧ガス筒１０を取り替える度に使用済みのガスケット１０５ａを入れ替えなければならない。
【００５１】
このために、本発明は、前記高圧ガス筒連結ユニット１００のコネクタホルダ４２にガスケット１０５を自動的に嵌入させたり、使用済みのガスケット１０５ａを自動的に抜脱したりするガスケット自動入れ替え手段５００がさらに配備されている。
【００５２】
前記ガスケット自動入れ替え手段５００は、図６ａ及び図６ｂに示すように、前記コネクタホルダ４２の一方の側に配設されたホルダ５０１と、前記ホルダ５０１に回動自在に設けられた可動部材５０２と、前記ホルダ５０１に設けられて可動部材５０２を回動させる第４のアクチュエータ５０３と、前記ホルダ５０１から可動部材５０２をコネクタホルダ４２側に進退運動させるドッキングアクチュエータ５０４と、前記可動部材５０２に設けられてコネクタホルダ４２から使用済みのガスケット１０５ａを自動的に抜き外して順番に収容するガスケット抜脱カートリッジ５１０と、前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０の上部又は下部に設けられて収容していた新たなガスケット１０５をコネクタホルダ４２に嵌入させるガスケット嵌入カートリッジ５２０と、を備えている。
【００５３】
前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０は、図７に示すように、円筒状に形成されて使用済みのガスケット１０５ａを順番に収容する第１のスリーブ５１１と、前記第１のスリーブ５１１内に設けられてエア圧力により移動する第１のピストン５１２と、前記第１のスリーブ５１１の先端に等間隔にて形成されてガスケット１０５ａを保持する係止片５１３と、を備え、図８に示すように、内部に係止突起４２ａを有するコネクタホルダ４２の入口には前記各係止片５１３が通過するように切り欠き部４２ｂを形成して、前記係止片５１３が切り欠き部４２ｂを介して移動してガスケット１０５ａを保持した状態で、ドッキングアクチュエータ５０４により可動部材５０２が後退することにより、使用済みのガスケット１０５ａが抜き外されるようになっている。
【００５４】
また、前記ガスケット嵌入カートリッジ５２０は、図７に示すように、円筒状に形成されて未使用のガスケット１０５を収容する第２のスリーブ５２１と、前記第２のスリーブ５２１内に設けられてエア圧力により移動する第２のピストン５２２と、前記第２のスリーブ５２１の出口の内周面に形成されてガスケット１０５の移動を制限する突出爪５２３と、を備えている。
【００５５】
前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０及びガスケット嵌入カートリッジ５２０の第１及び第２のスリーブ５１１、５２１の長さは、約１０〜１５個のガスケット１０５、１０５ａが収容されるように適宜に調節することができるので、別途に限定する必要はない。
【００５６】
前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０及びガスケット嵌入カートリッジ５２０にカートリッジの取り替え時期を検出する第１及び第２の検出手段がさらに配備されているが、前記第１及び第２の検出手段は、前記第１及び第２のピストン５１２、５２２に設けられた磁石５０５ａ、５０５ｂと、前記磁石５０５ａ、５０５ｂを感知して前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０又はガスケット嵌入カートリッジ５２０の取り替え時期を知らせる第１及び第２の感知センサ５０６ａ、５０６ｂと、を備えているため、前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０に使用済みのガスケット１０５ａがいっぱいに満たされるか、ガスケット嵌入カートリッジ５２０に満たされていた新たなガスケット１０５をコネクタホルダ４２にすべて供給し終えると、前記第１及び第２の感知センサ５０６ａ、５０６ｂがこれを検出するため、前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０及びガスケット嵌入カートリッジ５２０をまるごと取り替える。
【００５７】
このとき、前記ガスケット抜脱カートリッジ５１０とガスケット嵌入カートリッジ５２０との間に配設される可動部材５０２には反射型センサ５０７が設けられているため、前記コネクタホルダ４２に使用済みのガスケット１０５ａが残っているか否かを検出して使用済みのガスケット１０５ａを抜き外さないことに伴い起こるエラーを防止できるようになっている。
【００５８】
本発明の作用について説明すれば、次の通りである。
【００５９】
まず、高圧ガス筒１０が高圧ガス筒リフト２００のダイ２０１に載置された後、高圧ガス筒クランプ３００にクランプされた状態で上昇されてバルブ２０のガス噴射ノズル２３がコネクタホルダ４２に結合されてガス配管８０を介してガスラインにガスが供給される状態で説明する。
【００６０】
前述したように、高圧ガス筒１０からガスを供給することにつれて、高圧ガス筒１０の重さが軽くなって、ベース２０３に設けられたロードセル２０２が高圧ガス筒１０の重さを検出して高圧ガス筒の取り替え時期であることを制御部４００が判断すれば、バルブハンドルユニット１１０によりバルブハンドル２２をロックする（Ｓ１００）。
【００６１】
すなわち、ラック駆動用のアクチュエータ５５及び回動部材用のアクチュエータ５３を交互に作動させて、バルブハンドル開閉ユニット５０のラック５８を図１０の右側に繰り返し移動させることにつれて、バルブハンドルホルダ１１１が時計回り方向に回転するため、バルブハンドル２２がバルブ２０を閉める。
【００６２】
しかしながら、バルブハンドル開閉ユニット５０を使用せずとも、バルブ２０のバルブハンドル２２をロックすることができる。
【００６３】
つまり、第１の軸９１にゼンマイ巻きユニット９０のゼンマイ９３が巻かれているため、第１の軸９１が常に復元力（時計回り方向に回転しようとする力）を有しているため、遊星歯車起動用のアクチュエータ１２５を駆動してゼンマイ駆動歯車１２０から遊星歯車１２４を係脱させるとともに、第１のラッチ５９をバルブハンドルギヤ１１４から係脱させると、第１の軸９１がゼンマイ９３の復元力により時計回り方向に回転し、これにつれて、バルブハンドルホルダ１１１が時計回り方向に回転しながらバルブハンドル２２を回転させてバルブ２０を閉めることができる。
【００６４】
前記バルブハンドル２２がバルブ２０を閉め終えると、高圧ガス筒連結ユニット１００によりガス噴射ノズル２３に連結されたコネクタホルダ４２を取り外した後、エンドキャップ２１を用いてガス噴射ノズル２３を閉じる（Ｓ２００）。
【００６５】
前記ガス噴射ノズル２３に連結されたコネクタホルダ４２を取り外した後、エンドキャップ２１を用いてガス噴射ノズル２３を閉じる動作は、第１、第２及び第３のアクチュエータ４５、４６、４７が作動することにつれて、ガス噴射ノズル２３に螺合されたコネクタホルダ４２を螺脱させるとともに、エンドキャップホルダ４１に収納されたエンドキャップ２１を用いてガス噴射ノズル２３を閉じることにより、使用済みの高圧ガス筒１０の取り替えを行うことが可能になる。
【００６６】
すなわち、第３のアクチュエータ４５を駆動してコネクタホルダ４２を反時計回り方向に回転させてガス噴射ノズル２３から螺脱させるとき、第３のアクチュエータ４５が設けられた第２の配設板４４は、コネクタホルダ４２が取り外される（緩められる）分だけ第２のアクチュエータ４７のロッド４７ａに嵌め込まれて縮まっていた弾性部材６１の復元力により左側に移動するため、ガス噴射ノズル２３からコネクタホルダ４２が取り外されるが、このとき、第２のアクチュエータ４７が駆動されて第２の配設板４４を高圧ガス筒１０側から後退させる。
【００６７】
前述したような動作により、ガス噴射ノズル２３からコネクタホルダ４２を螺脱させ終えると、エンドキャップホルダ４１の内部に収納されていたエンドキャップ２１をガス噴射ノズル２３に螺着するために、第１のアクチュエータ４６が駆動されて第１の配設板４８をガス噴射ノズル２３側に移動させてエンドキャップホルダ４１とガス噴射ノズル２３とを同一軸線の上に位置づける。
【００６８】
その後、第２のアクチュエータ４７が駆動されるとともに、第３のアクチュエータ４５がエンドキャップホルダ４１を時計回り方向に回転させて前記エンドキャップホルダ４１に収納されていたエンドキャップ２１をガス噴射ノズル２３に螺合させて閉じる。
【００６９】
前述したような方法を利用し、ガス噴射ノズル２３をエンドキャップ２１を用いて閉じ終えると、使用済みの高圧ガス筒１０がダイ２０１に載置されていた高圧ガス筒リフト２００は下死点まで下降するため、高圧ガス筒１０から高圧ガス筒クランプ３００を開放させる（ｏｐｅｎ）ことにより、ダイ２０１から使用済みの高圧ガス筒１０を取り去った後、新たな高圧ガス筒に取り替える（Ｓ３００）。
【００７０】
その後、ガスケット自動入れ替え手段５００により前記コネクタホルダ４２から使用済みのガスケット１０５ａを抜き外した後、前記コネクタホルダ４２に新たなガスケット１０５を嵌入させる（Ｓ４００）。
【００７１】
すなわち、前記コネクタホルダ４２に嵌入していたガスケット１０５ａは、環状の突出帯４２ｃにより歪んで気密を保持することができないため、ガスケット自動入れ替え手段５００のガスケット抜脱カートリッジ５１０を用いてコネクタホルダ４２から抜き外してガスケット抜脱カートリッジ５１０の第１のスリーブ５１１に収納する。
【００７２】
このために、ガスケット抜脱カートリッジ５１０の第１のスリーブ５１１がコネクタホルダ４２と一直線の上に位置付けられた状態でドッキングアクチュエータ５０４が駆動されて可動部材５０２をコネクタホルダ５０１側に移動させると、図８に示すように、ガスケット抜脱カートリッジ５１０の先端に形成された係止片５１３がコネクタホルダ４２に形成された切り欠き部４２ｂに嵌まり込みながら使用済みのガスケット１０５ａの後端を保持（ｈｏｌｄｉｎｇ）する。
【００７３】
前述したように、ガスケット抜脱カートリッジ５１０の係止片５１３が使用済みのガスケット１０５ａを保持し終えると、第１のスリーブ５１１の内部にエアが供給されるため、第１のピストン５１２が図中の左側に移動して抜き外すべきガスケット１０５ａの一つの面に接続される。
【００７４】
しかしながら、ガスケット抜脱カートリッジ５１０の第１のスリーブ５１１に使用済みのガスケット１０５ａが満たされていると、最先端に位置するガスケット１０５ａが抜き外すべきガスケットと密着されるということが理解できる筈である。
【００７５】
前述したように、係止片５１３が抜き外すべきガスケット１０５ａを保持した状態で、ドッキングアクチュエータ５０４により可動部材５０２が初期の位置に戻ると、使用済みのガスケット１０５ａがコネクタホルダ４２から抜き外されて第１のスリーブ５１１内に収容される。
【００７６】
前記コネクタホルダ４２から使用済みのガスケット１０５ａを抜き外し終えると、前記コネクタホルダ４２に新たなガスケット１０５を嵌め入れなければならない。
【００７７】
前記コネクタホルダ４２に新たなガスケット１０５を嵌め入れるために、第４のアクチュエータ５０３が駆動されてホルダ５０１を回動させる過程で、反射型センサ５０７がコネクタホルダ４２に使用済みのガスケットが残っているか否かを検出して、使用済みのガスケット１０５ａが残っていれば、エラーを生じさせるとともに、報知手段を用いて作業者にその旨を知らせるが、使用済みのガスケットが残っていなければ、ガスケット嵌入カートリッジ５２０がコネクタホルダ４２と一致する個所までホルダ５０１を回動させる。
【００７８】
その後、前述したように、ドッキングアクチュエータ５０４が可動部材５０２をコネクタホルダ４２側に移動させて第２のスリーブ５２１の先端がコネクタホルダ４２と接続されるようにした後、ガスケット嵌入カートリッジ５２０にエアを供給すれば、第２のピストン５２２がコネクタホルダ４２側に移動するため、最先端に位置していた新たなガスケット１０５をコネクタホルダ４２の内部に嵌入させるが、このとき、前記コネクタホルダ４２の入口には係止突起４２ａが形成されているため、たとえガスケット嵌入カートリッジ５２０が初期の位置に戻るとしても、コネクタホルダ４２に嵌入したガスケット１０５が離脱することはない。
【００７９】
前述したように、コネクタホルダ４２に新たなガスケット１０５を嵌入させ終えると、ドッキングアクチュエータ５０４により可動部材５０２は初期の位置に戻って、次回のガスケットの入れ替え時点まで待機する。
【００８０】
前述したようなガスケット１０５の入れ替えは、できる限り新たな高圧ガス筒１０をコネクタホルダ４２に連結する直前に行うことがさらに好ましい。
【００８１】
これは、入れ替えられた新たなガスケット１０５が大気中にばく露されれば、微細なホコリなどにより汚れる虞があるためである。
【００８２】
前記コネクタホルダ４２からガスケットを入れ替える間に、ダイ２０１に載置された高圧ガス筒１０を高圧ガス筒クランプ３００を用いてクランプした後、高圧ガス筒１０を上死点まで上昇させると、高圧ガス筒１０の上部に固定された安全キャップナットリング２４がセンタリングガイド７２に嵌め込まれてセンタリングされる（Ｓ５００）。
【００８３】
前記高圧ガス筒１０が上死点まで上昇され終わると、オートカップラユニット７０に組み込まれた複数のセンサ（図示略）及び高圧ガス筒クランプ３００のグリッパ３０２の一方の端に設けられたローラ３０３を用いて、高圧ガス筒１０の位置をアラインする（Ｓ６００）。
【００８４】
前述した動作により高圧ガス筒１０のアラインが完了すれば、高圧ガス筒１０のガス噴射ノズル２３からエンドキャップ２１を取り外した後、コネクタホルダ４２にガス噴射ノズル２３を連結する（Ｓ７００）。
【００８５】
すなわち、高圧ガス筒連結部４０の第１、第２及び第３のアクチュエータ２２、２４、２６が上述したところとは逆に作動するため、ガス噴射ノズル23に螺合されていたエンドキャップ２１を螺脱させ、螺脱されたエンドキャップ２１をエンドキャップホルダ４１に収納するとともに、エンドキャップ２１の螺脱されたガス噴射ノズル２３をコネクタホルダ４２に連結することが可能になる。
【００８６】
前記コネクタホルダ４２にガス噴射ノズル２３が連結され終わると、前記バルブハンドルユニット１１０の作動によりバルブハンドル２２を回転させるので、ガス配管８０にガスを供給することが可能になる（Ｓ８００）。
【００８７】
すなわち、図９から図１２に示すように、回動部材用のアクチュエータ５３及びラック駆動用のアクチュエータ５５を用いて、ラック５８付き可動片５７を移動させて、前記ラック５８に係合したバルブハンドルギヤ１１４を反時計回り方向に回転させることにより、バルブハンドルホルダ１１１に嵌入したバルブハンドル２２を緩み方向に回転させるので、バルブ２０が開かれるが、前述したような動作を行うとき、第１の軸９１によりゼンマイ９３は巻かれるため、非常事態が起きたとき、バルブハンドルギヤ１１４に噛合した第１のラッチ５９の係止状態を解除してバルブハンドル２２を速やかにロックすることが可能になる。
【００８８】
その一方で、前記キャビネットｋ内に一対の高圧ガス筒リフト２００、高圧ガス筒クランプ３００、高圧ガス筒連結ユニット１００を設けると、一つの高圧ガス筒１０からガスをガス配管８０に供給するとき、他の一つの高圧ガス筒は待機していて、ガスの使い尽しにより高圧ガス筒を取り替えるときに、他の一方の側の高圧ガス筒１０からガスをガスラインに速やかに供給することができるということは理解できる筈である。
【００８９】
以上、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明したが、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の技術的な思想や必須的な特徴を変更することなく、他の具体的な形態へと容易に変形できることが理解できる筈である。
【００９０】
よって、上述した実施の形態は、あらゆる面において例示的なものに過ぎず、限定的ではないものと理解すべきであり、上記の詳細な説明の欄において述べられた本発明の範囲は、後述する特許請求の範囲によって開示され、特許請求の範囲の意味および範囲並びにその等価概念から導き出されるあらゆる変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００９１】
１０：高圧ガス筒
２０：バルブ
２１：エンドキャップ
２２：バルブハンドル
２３：ガス噴射ノズル
３０：メインプレート
３１：センサ  
４０：高圧ガス筒連結部
４１：エンドキャップホルダ
４２：コネクタホルダ
４２ａ：係止突起
４２ｂ：切り欠き部
４５、４６、４７：第１、第２及び第３のアクチュエータ
５０：バルブハンドル開閉ユニット
５２：回動部材
５３：回動部材用のアクチュエータ
５５：ラック駆動用のアクチュエータ
５８：ラック
５９：第１のラッチ
７０：オートカップラユニット
７２：センタリングガイド
７４：ガスケット脱落受け
７５：ガスケット脱落ガイド
８０：ガス配管
９０：ゼンマイ巻きユニット
９１：第１の軸
９３：ゼンマイ
１００：高圧ガス筒連結ユニット
１１０：バルブハンドルユニット
１１１：バルブハンドルホルダ
１１２：係止ピン
１１４：バルブハンドルギヤ
１２０：ゼンマイ駆動歯車
１２２：増幅歯車
１２４：遊星歯車
２００：高圧ガス筒リフト
２０１：ダイ
２０２：ロードセル
３００：高圧ガス筒クランプ
３０２：グリッパ
３０３：ローラ
４００：制御部
５００：ガスケット自動入れ替え手段
５０２：可動部材
５０４：ドッキングアクチュエータ
５０５ａ、５０５ｂ：磁石
５０６ａ、５０６ｂ：第１及び第２のセンサ
５０７：反射型センサ
５１０：ガスケット抜脱カートリッジ
５１１、５２１：第１及び第２のスリーブ
５１２、５２２：第１及び第２のピストン
５１３：係止片
５２０：ガスケット嵌入カートリッジ
５２３：突出爪
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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