KR101172086B1 - 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색두께 측정 방법 - Google Patents

차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색두께 측정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도색 공정에서 차체에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께 측정을 실시간으로 실시함과 아울러 차체에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께 측정을 용이하게 할 수 있는 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치는 완성된 차체의 내부 또는 외부에 부착되는 유동 전위 측정 센서와; 상기 유동 전위 측정 센서가 측정한 데이터가 수신되며, 수신된 데이터를 처리하여 차량의 도색 두께를 실시간으로 측정하는 데이터 처리 시스템과; 상기 유동 전위 측정 센서와 데이터 처리 시스템을 접속시키는 내열성 와이어를 구비한다.
적분, 센서, 도료, 전착

Description

차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법{Measuring apparatus for painting thickness of vehicle and Measuring method using the same}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 장치를 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 차량의 도색 두께 측정 장치의 등가회로도.
도 4는 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법으로 측정한 유전성 폴리머에 저장되는 페인팅 도료의 전하량의 변화에 따른 도색의 두께를 측정한 그래프.
도 5는 실시간 페인팅 도료의 두께 측정 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 유동 전위 측정 센서 11 : 베이트 플레이트
12 : 유전성 폴리머 20 : 데이터 처리 시스템
22 : A/D 컨버터 30 : 내열성 와이어
본 발명은 차량의 도색 두께 측정 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 도색 공정에서 차체에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께 측정을 실시간으로 실시함과 아울러 차체에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께 측정을 용이하게 할 수 있는 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법에 관한 것이다.
자동차를 생산하는 생산라인에서는 차체가 완성되면, 완성된 차체의 내?외부에 도색을 실시한다. 차체의 도색은 자동차를 생산하는 자동화 기기 예를 들어, 로보트들이 차체에 직접 페인트를 도색하여 실시되거나, 전계를 이용하여 (-) 전하를 띄는 차체에 (+) 전하를 띄는 페인팅 도료를 전착시킴으로써 실시된다. 차체의 도색은 소정의 두께로 실시되어야 하며, 소정 두께 이하로 도색이 실시된 차체는 차량의 도색 두께 검사에서 불량으로 판별된다.
종래 차량의 도색 두께 검사는 도색이 실시된 차체에 엔지니어가 직접 페인팅 도료의 두께를 측정함으로써 실시된다. 따라서, 종래 차량의 도색 두께 검사에서는 도색 공정이 실시된 후에야 도색 두께가 소정 두께 이하로 실시된 차체 즉, 불량으로 판별되는 차체를 판별할 수 있다. 이에 따라, 종래 차량의 도색 두께 검사에서는 도색이 실시되고 난 후에 불량으로 판별되는 차량에 의한 생산 비용의 상승으로 자동차의 원가가 상승하는 단점이 있다. 또한, 종래 차량의 도색 두께 검사 는 차량의 도색 두께를 검사하기 위해 엔지니어가 직접 생산라인에 투입됨에 따라 인건비 소요로 인한 자동차의 생산 비용의 상승으로 차량의 원가가 상승하는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 도색 공정에서 차체에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께 측정을 실시간으로 실시함과 아울러 차체에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께 측정을 용이하게 할 수 있는 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 장치는 완성된 차체의 내부 또는 외부에 부착되는 유동 전위 측정 센서와; 상기 유동 전위 측정 센서가 측정한 데이터가 수신되며, 수신된 데이터를 처리하여 차량의 도색 두께를 실시간으로 측정하는 데이터 처리 시스템과; 상기 유동 전위 측정 센서와 데이터 처리 시스템을 접속시키는 내열성 와이어를 구비한다.
상기 유동 전위 측정 센서는, 상기 완성된 차체에 부착되어 전기적으로 접지(GND)된 베이스 플레이트와; 상기 완성된 차체에 전착되는 페인팅 도료의 (+) 전하들이 저장되는 유전성 폴리머와; 상기 베이스 플레이트와 접속된 (-) 단자, 및 상기 유전성 폴리머와 접속된 (+) 단자를 구비하며, 상기 데이터 처리 시스템은 상 기 유동 전위 측정 센서의 상기 (+) 단자로부터 수신되는 (+) 전하량과 상기 유동 전위 측정 센서의 상기 (-) 단자로부터 수신되는 (-) 전하량을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와; 상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 신호를 수신하며 상기 신호를 처리하여 차량의 도색 두께를 측정하는 신호처리기와; 상기 A/D 컨버터의 출력과 상기 신호처리기의 출력을 저장하는 메모리 및 전원을 공급하는 배터리를 구비한다.
상기 차량의 도색 두께 측정 장치는 상기 유동 전위 측정 센서와 상기 데이터 처리 시스템 사이에 서로 직렬 접속되는 제1 및 제2 고저항소자를 더 구비한다.
상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 신호는 상기 유전성 폴리머에 저장된 상기 페인팅 도료의 (+) 전하량이다.
상기 유전성 폴리머에 저장된 페인팅 도료의 (+) 전하량과 상기 완성된 차체에 도색되는 페인팅 도료의 두께는 비례한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 방법은 완성된 차체에 전착되는 페인팅 도료의 (+) 전하량을 측정하는 단계와; 상기 측정된 페인팅 도료의 (+) 전하량과 상기 완성된 차체에 페인팅 도료를 전착시키기 위해 공급하는 전압을 이용하여 상기 완성된 차체에 전착된 페인팅 도료의 두께를 계산하는 단계를 포함한다.
상기 차량의 도색 두께 측정 방법은 상기 완성된 차체에 페인팅 도료를 전착시키기 위해 공급하는 전압이 높을수록 상기 완성된 차체에 전착되는 페인팅 도료의 두께가 두꺼워진다는 것을 가정하는 단계를 더 포함한다.
상기 차량의 도색 두께 측정 방법은 상기 측정된 페인팅 도료의 (+) 전하량을 이용하여 상기 완성된 차체의 도색시에 전력을 계산하는 단계를 더 포함한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 장치는 완성된 차체의 내부 또는 외부에 부착되는 유동 전위 측정 센서(10)와, 유동 전위 측정 센서(10)가 측정한 데이터가 수신되며, 수신된 데이터를 처리하여 차량의 도색 두께를 실시간으로 측정하는 데이터 처리 시스템(20)과, 유동 전위 측정 센서(10)와 데이터 처리 시스템(20)을 접속시키는 내열성 와이어(30)를 구비한다.
유동 전위 측정 센서(10)는 차체에 부착되어 전기적으로 접지(GND)된 베이스 플레이트(Base plate)(11)와, 유전성 폴리머(Dielectric polymer)(12)와, 베이스 플레이트(11)와 접속된 (-) 단자와, 유전성 폴리머(12)와 접속된 (+) 단자로 구성된다.
데이터 처리 시스템(20)은 유동 전위 측정 센서(10)의 (+) 단자로부터 수신되는 (+) 전하량과 (-) 단자로부터 수신되는 (-) 전하량을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(22)와, A/D 컨버터(22)로부터 출력되는 신호를 수신하며 상기 신호를 처리하여 차량의 도색 두께를 측정하는 신호처리기와, A/D 컨버터(22)의 출력과 신 호처리기의 출력을 저장하는 메모리 및 전원을 공급하는 배터리를 구성된다.
그리고, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치는 유동 전위 측정 센서(10)와 데이터 처리 시스템(20) 사이에 제1 및 제2 고저항소자(R1, R2)를 더 구비한다.
제1 및 제2 고저항소자(R1, R2)는 차량의 도색을 위하여 공급되는 고전압이 데이터 처리 시스템(20)으로 직접 입력되는 것을 방지한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치를 이용한 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 도께 측정 방법은 차량에 도색이 실시되면 유동 전위 측정 센서(10)를 통하여 (+) 전하를 띄는 페인팅 도료의 (+) 전하량을 측정한다. 이를 도 2를 참조하여 상세히 하면, 차량의 차체는 (-) 전하를 띄고, 유동 전위 측정 센서(10)의 (-) 단자는 차체에 접속된 베이스 플레이트(11)에 접속된다. 그리고, 차체에 (+) 전하를 띄는 페인팅 도료가 도색되면 페인팅 도료의 (+) 전하들은 유전성 폴리머(12)에 저장된다. 따라서, 유동 전위 측정 센서(10)는 유전성 폴리머(12)에 저장된 (+) 전하량을 측정한다.
도 3은 도 2에 도시된 차량의 도색 두께 측정 장치의 등가회로를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 Vi는 A/D 컨버터(22)로 입력되는 전압이며, VC는 유전성 폴리머(22)에 저장되는 페인팅 도료의 (+) 전하량이다.
키르히호프 법칙에 의하여,
Figure 112006080610106-pat00001
이다. 따라서
Figure 112006080610106-pat00002
… 수식 ①이다.
그리고,
Figure 112006080610106-pat00003
… 수식 ②이며(여기서, C는 유전성 폴리머의 커패시턴스, VC1는 페인팅 도료의 전착을 위해 차체에 공급되는 전압), 수식 ②를 수식 ①에 대입하면,
Figure 112006080610106-pat00004
… 수식 ③이 도출되며, 수식 ③을 계산하면, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법은 유동 전위 측정 센서(10)의 유전성 폴리머(12)에 저장된 페인팅 도료의 (+) 전하량에 의한 전류(I)
Figure 112006080610106-pat00005
… 수식 ④ 를 구할 수 있다(여기서, R = R1 + R2).
또한, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법은 상기 수식 ④에서 구한 전류(I)를 수식 ②에 대입하여 t 시간 동안 유전성 폴리머(12)에 저장되는 (+) 전하량(VC)
Figure 112006080610106-pat00006
… 수식 ⑤를 구할 수 있다.
일반적으로, 전착으로 차체에 도색되는 페인팅 도료의 두께는 전착을 위해 차체에 공급되는 전압 VC1과 비례한다. 따라서, 상기 수식 ⑤는 … 수식
Figure 112006080610106-pat00007
…⑥으로 표현할 수 있다(여기서, n은 도료에 저장된 전하의 수). 왜냐하면, 공급 전압 VC1를 높이면 차체에 도색되는 페인팅 도료의 두께는 두껍게 도색되며, 페인팅 도료가 두껍게 도색된다는 것은 페인팅 도료의 (+) 전하가 차체에 많이 저장된다는 의미이기 때문이다.
그리고, 본 발명의 데이터 처리 시스템(20)은 A/D 컨버터(22)로 입력되는 유전성 폴리머(12)에 저장된 페인팅 도료의 (+) 전하량(VC)을 이용하여 도색 공정에 소요되는 전력(Wi)을 측정한다.
Figure 112006080610106-pat00008
이다. 그리고,
Figure 112006080610106-pat00009
이며,(여기서,v는 전하가 띄고 있는 전압, a는 전하가 띄고 있는 전류)
Figure 112006080610106-pat00010
이고,
Figure 112006080610106-pat00011
이다.
이때, VC=v 라고 가정하면
Figure 112006080610106-pat00012
…⑦ 를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법은 유전성 폴리머(22)에 저장되는 페인팅 도료의 (+) 전하량(VC)을 유동 전위 측정 센서(10)로 측정하고 이를 데 이터 처리 시스템(20)이 상기 수식 ① 내지 ⑦을 통하여 처리하여 차체에 도색된 페인팅 도료의 두께(n)를 출력한다. 이에 따라, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법은 차량에 도색된 페인팅 도료의 두께를 실시간으로 측정할 수 있을 뿐만 아니라 용이하게 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법으로 측정한 유전성 폴리머(12)에 저장된 전하량(VC)에 따른 도색의 두께(n)를 측정한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 유전성 폴리머(12)에 저장된 전하량(VC)이 상승할수록 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 방법으로 측정한 도색의 두께(n)가 두껍게 측정된다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법은 유동 전위 측정 센서(10)와 유동 전위 측정 센서에서 측정한 신호를 처리하는 데이터 처리 시스템(20)을 이용하여 차량에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께를 실시간으로 측정할 수 있으며, 뿐만 아니라 용이하게 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법은 차량에 전착으로 도색색 페인팅 도료의 두께를 실시간으로 측정함으로써 도 5에 도시된 바와 같이 도색 후에 차량이 불량으로 판별되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 도색 후에 불량으로 판별되는 차량에 의한 자동차의 생산 비용이 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 차량의 도색 두께 측정을 위해 엔지니어가 직접 생산 라인에 투입되지 않아도 됨에 따라 인건비 소요로 인한 자동차의 생산 비용이 상승하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법은 차량에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께를 실시간으로 측정할 수 있으며, 뿐만 아니라 용이하게 측정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 차량의 도색 두께 측정 장치 및 이를 이용한 차량의 도색 두께 측정 방법은 차량에 전착으로 도색된 페인팅 도료의 두께를 실시간으로 모니터함으로써 도색 후에 차량이 불량으로 판별되는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 도색 후에 불량으로 판별되는 차량에 의한 자동차의 생산 비용이 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 차량의 도색 두께 측정을 위해 엔지니어가 직접 생산 라인에 투입되지 않아도 됨에 따라 인건비 소요로 인한 자동차의 생산 비용이 상승하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (9)

  1. 완성된 차체의 내부 또는 외부에 부착되는 유동 전위 측정 센서와;
    상기 유동 전위 측정 센서가 측정한 데이터가 수신되며, 수신된 데이터를 처리하여 차량의 도색 두께를 실시간으로 측정하는 데이터 처리 시스템과;
    상기 유동 전위 측정 센서와 데이터 처리 시스템을 접속시키는 내열성 와이어를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 전위 측정 센서는,
    상기 완성된 차체에 부착되어 전기적으로 접지(GND)된 베이스 플레이트와;
    상기 완성된 차체에 전착되는 페인팅 도료의 (+) 전하들이 저장되는 유전성 폴리머와;
    상기 베이스 플레이트와 접속된 (-) 단자, 및 상기 유전성 폴리머와 접속된 (+) 단자를 구비하며,
    상기 데이터 처리 시스템은 상기 유동 전위 측정 센서의 상기 (+) 단자로부터 수신되는 (+) 전하량과 상기 유동 전위 측정 센서의 상기 (-) 단자로부터 수신되는 (-) 전하량을 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터와;
    상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 신호를 수신하며 상기 신호를 처리하여 차 량의 도색 두께를 측정하는 신호처리기와;
    상기 A/D 컨버터의 출력과 상기 신호처리기의 출력을 저장하는 메모리 및 전원을 공급하는 배터리를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 전위 측정 센서와 상기 데이터 처리 시스템 사이에 서로 직렬 접속되는 제1 및 제2 고저항소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 A/D 컨버터로부터 출력되는 신호는 상기 유전성 폴리머에 저장된 상기 페인팅 도료의 (+) 전하량인 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유전성 폴리머에 저장된 페인팅 도료의 (+) 전하량과 상기 완성된 차체에 도색되는 페인팅 도료의 두께는 비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 장치.
  6. 완성된 차체에 전착되는 페인팅 도료의 (+) 전하량을 측정하는 단계와;
    상기 측정된 페인팅 도료의 (+) 전하량과 상기 완성된 차체에 페인팅 도료를 전착시키기 위해 공급하는 전압을 이용하여 상기 완성된 차체에 전착된 페인팅 도료의 두께를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 완성된 차체에 페인팅 도료를 전착시키기 위해 공급하는 전압이 높을수록 상기 완성된 차체에 전착되는 페인팅 도료의 두께가 두꺼워진다는 것을 가정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정된 페인팅 도료의 (+) 전하량을 이용하여 상기 완성된 차체의 도색시에 전력을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 측정된 페인팅 도료의 (+) 전하량과 상기 완성된 차체에 전착된 페인팅 도료의 두께는 비례하는 것을 특징으로 하는 차량의 도색 두께 측정 방법.
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