KR101259975B1 - 원형 가공물의 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

원형 가공물의 코팅 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원형 가공물의 코팅에 있어서, 특히 실린더와 접촉되는 피스톤이나 회전축을 이루어 회동하는 샤프트와 같이 외주면에 코팅이 요구되는 원형 가공물에 코팅막을 형성해주는 코팅 장치와 방법에 관한 것으로, 원형 가공물의 규격을 측정하는 제1측정부와, 상기 원형 가공물을 코팅하는 코팅부와, 상기 코팅부에서 코팅된 원형 가공물의 규격을 측정하는 제2측정부와, 상기 제1측정부에서 측정된 규격과 외부 입력데이터에 기반하여 상기 코팅부의 상기 원형 가공물에 대한 코팅조건을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이 특징인 원형 가공물의 코팅 장치와, 그 장치를 이용하여 실현되는 원형 가공물의 코팅 방법에 관한 발명이다.

Description

원형 가공물의 코팅 장치 및 방법{apparatus and method of coating circular manufacturing material}
본 발명은 원형 가공물의 코팅에 관한 것으로, 특히 실린더와 접촉되는 피스톤이나 회전축을 이루어 회동하는 샤프트와 같이 외주면에 코팅이 요구되는 원형 가공물에 코팅막을 형성해주는 코팅 장치와 방법에 관한 것이다.
일반적으로 실린더와 접촉되는 피스톤이나 회전축을 이루어 회동하는 샤프트와 같은 기기 부속물들은 기밀성과 내마모성이 요구됨에 따라, 표면에 대한 코팅이 필수적이다.
예로써, 자동차용 공기조화기는 스와쉬 플레이트 타입 또는 워블 플레이트 타입의 압축기를 구비하는데, 그 압축기는 실린더에 다수 개의 피스톤을 구비한다. 압축기의 흡입 및 압축 작용을 위해 피스톤이 외주면은 실린더의 내면과 접촉하면서 일정 행정거리만큼 왕복 이송하게 된다. 그러므로, 피스톤은 내마모성과 접촉 기밀성이 요구된다.
종래 기술에서는 피스톤의 접촉 기밀성과 내마모성을 높이기 위해 피스톤의 표면에 그 피스톤의 재질보다 열전도율이 작은 코팅막을 형성하였다.
한편, 피스톤이나 샤프트의 표면에 코팅막을 형성하는 공정과 코팅 장치에 요구되는 사항으로는, 코팅의 균일성과 코팅제 소모량과 코팅 작업의 간소화와 코팅의 정밀성과 코팅 대상의 확장성 등이 있다.
코팅의 균일성은 피스톤이나 샤프트 표면에 코팅막이 균일한 두께로 형성되어야 한다는 점이다.
코팅제의 소모량은 피스톤이나 샤프트 표면에 코팅막을 형성할 시에 소모되는 코팅제의 량을 최소화해야 한다는 점이다.
코팅 작업의 간소화와 코팅의 정밀성은 피스톤이나 샤프트 표면에 코팅막을 형성하는데 요구되는 공정 과정이 단순하면서도 요구되는 코팅 부위를 정확하게 코팅해야 한다는 점이다.
코팅 대상의 확장성은 코팅 대상물과 코팅 범위가 한정되지 않고, 다양한 코팅 대상물의 규격과 요구되는 코팅 범위에 적응하여 능동적인 작업 영역을 지원해야 한다는 점이다.
이상에서 설명된 여러 요구 사항들은 가공물 코팅 분야에서 모두 중요한 사항이다. 그러나 코팅 가공물들의 규격과 형상들이 다양화되는 최근 시장을 고려할 때 코팅의 정밀성과 코팅 대상의 확장성이 무엇보다도 더 중요시 되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은 상기한 점을 감안하여 안출한 것으로, 특히 피스톤이나 샤프트를 포함하는 다양한 코팅 가공물의 표면에 코팅막을 형성하는 데 있어 요구되는 코팅의 균일성과 코팅제 소모량과 코팅 작업의 간소화에 대한 사항을 만족시키면서도 코팅의 정밀성과 코팅 대상의 확장성까지 만족시키는 원형 가공물의 코팅 장치 및 그를 이용한 코팅 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치의 특징은, 원형 가공물의 규격을 측정하는 제1측정부와, 상기 원형 가공물을 코팅하는 코팅부와, 상기 코팅부에서 코팅된 원형 가공물의 규격을 측정하는 제2측정부와, 상기 제1측정부에서 측정된 규격과 외부 입력데이터에 기반하여 상기 코팅부의 상기 원형 가공물에 대한 코팅조건을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것이다.
바람직하게, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 원형 가공물을 상기 제1측정부에서 상기 코팅부로 이송하고, 상기 원형 가공물을 상기 코팅부에서 상기 제2측정부로 이송하는 이송부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 코팅부는, 상기 원형 가공물의 양단을 고정 지지하는 지지부재와, 상기 원형 가공물의 회전을 위해 상기 지지부재 중 적어도 하나와 연결되어 상기 지지부재를 회동시키는 회전구동부와, 상기 원형 가공물의 회전 시에, 상기 코팅조건에 따른 압력으로 상기 코팅조건에 따른 량의 코팅제를 분사하면서 상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물에 도포하여 상기 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성시키는 노즐유닛과, 상기 코팅조건에 따라 상기 원형 가공물의 다수 부위에 상기 코팅막을 형성시키기 위해 상기 노즐유닛을 좌우 이송하는 좌우이송부와, 상기 코팅조건에 따라 상기 노즐유닛이 상기 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 간격만큼 이격되게 상기 노즐유닛을 상하 이송하는 상하이송부를 구비할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 노즐유닛은, 상기 코팅제가 담긴 용기로부터 상기 코팅조건에 의해 정해지는 압력으로 배출되는 상기 코팅제를 회전수 제어에 따라 배출하는 기어펌프와, 상기 기어펌프에서 배출되는 상기 코팅제를 상기 코팅조건에 의해 정해진 량만큼 일정하게 배출하는 다수 정량밸브와, 상기 다수 정량밸브에 일대일 대응하여 배치되면서 일정 간격으로 배열되며, 상기 다수 정량밸브에서 배출되는 상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면으로 분사하는 다수 노즐과, 상기 다수 노즐에 인접하게 장착되는 스패튤라(Spatula)를 구비할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 스패튤라는 상기 다수 노즐 중 적어도 하나를 통해 분사된 상기 코팅제가 상기 원형 가공물의 일측 외주면에 일정 두께로 도포되도록, 상기 원형 가공물의 회전 시에 상기 원형 가공물의 외주면으로부터 상기 두께에 해당하는 거리만큼 이격되어 상기 원형 가공물의 외주면에 상기 코팅제를 확포할 수 있다. 그리고, 상기 제어부는 상기 코팅제의 확포 후에 상기 원형 가공물의 외주면으로부터의 거리가 더 이격되도록, 상기 스패튤라의 위치를 조정할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 코팅조건에 따라 상기 기어펌프의 회전수와 회전속도를 제어하고, 상기 코팅조건에 의해 정해지는 코팅 폭에 따라 상기 다수 정량밸브의 각각에 대한 개폐를 제어하고, 상기 좌우이송부의 동작 시에 또는 상기 상하이송부의 동작 시에 상기 정량밸브가 폐쇄되게 제어할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어부는 상기 코팅조건에 의해 정해지는 코팅 폭에 따라 상기 좌우이송부의 동작을 제어하여 상기 노즐유닛을 상기 원형 가공물의 일측에서 타측으로 이송시킬 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 좌우이송부는 상기 제어부의 제어에 따라 상기 노즐유닛의 좌우 이송속도와 이송거리를 조절하는 액츄에이터를 구비할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어부는 상기 원형 가공물의 외주면에 형성되는 상기 코팅막의 두께를 조절하기 위해, 상기 회전구동부의 회전속도를 제어할 수 있다.
보다 바람직하게, 상기 제어부는 상기 노즐유닛을 통해 상기 코팅제가 분사될 시에 상기 원형 가공물이 제1회전속도로 회전하고, 상기 코팅막이 형성될 시에 상기 원형 가공물이 제2회전속도로 회전하도록 상기 회전구동부의 회전속도를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제1회전속도는 상기 제2회전속도에 보다 저속일 수 있다.
바람직하게, 상기 원형 가공물의 외주면 표면에 다수 흠을 형성하는 표면 처리부를 더 구비할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 방법의 특징은, 원형 가공물의 규격을 측정하는 단계와, 상기 측정된 규격과 외부 입력데이터에 기반하여 상기 원형 가공물에 대한 코팅조건을 설정하는 단계와, 상기 설정된 코팅조건에 따라, 상기 원형 가공물을 회전시키면서 코팅제를 노즐을 통해 분사하여 상기 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성하는 단계와, 상기 코팅막의 형성 후 상기 원형 가공물의 규격을 측정하는 단계로 이루어지는 것이다.
바람직하게, 상기 코팅막의 형성 이전에, 상기 원형 가공물의 외주면 표면에 다수 흠을 형성하는 표면 처리 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 설정된 코팅조건은 상기 코팅막의 두께, 상기 코팅막의 두께를 형성하기 위한 상기 코팅제의 량, 상기 코팅 두께를 형성하기 위한 상기 원형 가공물의 코팅 시 회전속도, 상기 원형 가공물의 코팅 폭, 그리고 상기 코팅 폭에 따른 상기 노즐의 좌우이송 거리를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 코팅막을 형성하는 단계는, 상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면에 분사하는 단계와, 상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면에서 확포하는 단계와, 상기 코팅제가 확포된 상기 원형 가공물을 건조 및 소성하는 단계로 이루어질 수 있다.
바람직하게, 상기 코팅막을 형성하는 단계는, 상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 일측 외주면에 분사하는 단계와, 상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물의 일측 외주면에서 확포하는 단계와, 상기 노즐을 상기 원형 가공물의 타측 외주면으로 이송하는 단계와, 상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 타측 외주면에 분사하는 단계와, 상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물의 타측 외주면에서 확포하는 단계와, 상기 일측 및 타측 외주면에 코팅제가 확포된 상기 원형 가공물을 건조 및 소성하는 단계로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따르면, 피스톤이나 샤프트를 포함하는 다양한 원형 가공물의 표면에 코팅막을 형성하는 데 있어 코팅 조건을 설정하기 위한 외부 입력데이터는 물론 측정된 원형 가공물의 규격에 능동적으로 적응하여 장치의 구조적 지원영역을 넘어서는 범위까지 코팅 부위를 확장해 주기 때문에, 코팅의 정밀성과 코팅 대상의 확장성까지 만족시키는 효과가 있다.
즉, 본 발명에서는 노즐유닛의 이송과 코팅제 배출을 제어하여 노즐유닛에 의해 지원되는 코팅 폭을 초과하는 코팅 작업이나 하나의 코팅 대상물에서 다수 부위에 대한 코팅 작업이 요구되는 경우에, 코팅 대상물을 직접 이송하지 않고도 해당 작업을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 블록다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치에서 코팅부의 구성을 도시한 다이어그램.
도 3은 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치에서 코팅부의 구성을 나타낸 다이어그램.
도 4는 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치에서 코팅부에 구비되는 노즐유닛을 도시한 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 스패튤라형 노즐을 구비하는 노즐유닛의 일부 구성을 나타낸 종단면도와, 스패튤라형 노즐의 횡단면도.
도 6은 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 절차를 나타낸 흐름도.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치 및 방법의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치의 전체 구성을 개략적으로 도시한 블록다이어그램이다.
본 발명에서 설명되는 원형 가공물은 외경(φ10~φ60)과 길이(50㎜~150㎜)를 규격으로 하는 피스톤류나 외경(φ10~φ60)과 길이(100㎜~250㎜)를 규격으로 하는 샤프트류와 같이 소형이면서 원통 형상을 갖는 소형 원형 가공물인 것이 바람직하며, 철이나 알루미늄과 같은 금속 소재의 가공물인 것이 바람직하다.
본 발명에서는 원형 가공물로써 피스톤이나 샤프트를 예로 설명하나 그에 한정하지 않으며, 피스톤이나 샤프트 이외에 원형의 코팅 가공물에 모두 적용될 수 있다.
도 1을 참조하면, 원형 가공물의 코팅 장치는 제1측정부(100), 표면 처리부(200), 코팅부(300), 제2측정부(400), 이송부(500), 그리고 제어부(600)로 구성된다.
제1측정부(100)는 원형 가공물의 규격을 측정한다.
표면 처리부(200)는 원형 가공물의 외주면 표면에 다수 흠을 형성한다.
별도의 예로써, 제1측정부(100)는 표면 처리부(200)에서 표면 처리된 원형 가공물의 규격을 측정할 수 있고, 표면 처리되기 이전에 원형 가공물의 규격을 측정할 수도 있다.
코팅부(300)는 코팅조건에 따라 원형 가공물에 대한 코팅작업을 수행한다.
제2측정부(400)는 코팅부(300)에서 코팅된 원형 가공물 즉, 코팅 결과물의 규격을 측정한다.
이송부(500)는 원형 가공물을 제1측정부(100)에서 표면 처리부(200)로 이송하고, 표면 처리된 원형 가공물을 표면 처리부(200)에서 코팅부(300)로 이송하고, 코팅된 원형 가공물을 코팅부(300)에서 제2측정부(400)로 이송한다.
한편, 본 발명에서 표면 처리부(200)는 코팅 조건에 따라 선택적으로 동작하는 구성으로써, 이후에 설명되는 제어부(600)의 제어에 따라 오프될 수도 있다. 따라서, 이송부(500)는 원형 가공물을 제1측정부(100)에서 코팅부(300)로 이송하고, 코팅된 원형 가공물을 코팅부(300)에서 제2측정부(400)로 이송하게 동작할 수도 있다. 이송부(500)는 이후에 설명되는 제어부(600)의 제어에 따른 이송 속도 및 이송 시간으로 동작한다.
제어부(600)는 제1측정부(100)에서 측정된 규격과 외부 입력데이터에 기반하여 코팅부(300)의 원형 가공물에 대한 코팅조건을 제어한다. 즉, 제어부(600)는 제1측정부(100)에 측정된 원형 가공물의 규격과 외부로부터 입력되는 데이터에 기반하여 원형 가공물에 대한 코팅 시에 요구되는 조건을 조절하며, 또한 제1측정부(100)와 표면 처리부(200)와 코팅부(300)와 제2측정부(400)와 이송부(500)의 각 동작을 제어한다.
코팅부(300)는 제어부(600)에서 코팅조건으로써 원형 가공물의 회전속도, 코팅 두께, 코팅 위치, 코팅제 배출량 등이 설정됨에 따라, 해당 코팅조건에 따라 구성요소들의 배치나 동작조건을 달리한다.
제어부(600)는 코팅조건을 조절함에 있어서, 제1측정부(100)에서 측정된 원형 가공물의 규격에 기반하면서 사용자로부터 입력되는 데이터를 더 참조한다. 따라서, 제어부(600)는 코팅조건을 입력받기 위한 입력수단과 연동하며, 그 입력수단으로 통해 입력되는 정보를 제1측정부(100)에서 측정된 규격에 적용하여 코팅부(300)의 최종 코팅조건을 설정한다.
도 2는 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치에서 코팅부의 구성을 도시한 다이어그램이다.
도 2를 참조하면, 코팅부(300)는 지지부재(310,320), 회전구동부(330), 노즐유닛(340), 좌우이송부(350), 그리고 상하이송부(360)로 구성된다.
지지부재(310,320)는 원형 가공물의 양단을 고정 지지하며, 지지부재(310,320)는 원형 가공물의 양 단부측면의 중심을 지지한다.
회전구동부(330)는 원형 가공물의 회전을 위해 지지부재(310,320) 중 적어도 하나와 연결되어 지지부재(310,320)를 회동시킨다.
노즐유닛(340)은, 원형 가공물의 회전 시에, 코팅조건에 따른 압력으로 코팅조건에 따른 량의 코팅제를 분사하면서 그 분사된 코팅제를 원형 가공물에 도포하여 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성시킨다.
좌우이송부(350)는 코팅조건에 따라 원형 가공물의 다수 부위에 코팅막을 형성시키기 위해 노즐유닛(340)을 좌우 이송한다.
상하이송부(360)는 코팅조건에 따라 노즐유닛(340)이 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 간격만큼 이격되게 노즐유닛(340)을 상하 이송한다.
좌우이송부(350)는 제어부(600)의 제어에 따라 노즐유닛(340)의 좌우 이송속도와 이송거리를 조절하는 액츄에이터(351)를 구비할 수 있다. 그 액츄에이터(351)는 스텝핑모터 또는 α-스텝핑모터에 의해 구동되는 것이 바람직하다.
상하이송부(360)도 스텝핑모터 또는 α-스텝핑모터에 의해 구동되는 것이 바람직하다.
제어부(600)는 좌우이송부(350)나 상하이송부(360)에 구비되는 모터의 구동을 제어하여 좌우이송부(350) 또는 상하이송부(360)의 이송거리, 이송속도 등을 포함하는 이송동작을 제어한다.
제어부(600)는 좌우이송부(350)의 제어를 통해 원형 가공물의 여러 위치에서 코팅막이 형성되도록 한다. 즉, 노즐유닛(340)을 이용하여 원형 가공물의 일측 외주면에 코팅막을 형성한 이후에, 제어부(600)는 좌우이송부(350)를 제어하여 노즐유닛(340)을 원형 가공물의 타측 외주면으로 위치를 조정한다. 이어, 노즐유닛(340)을 이용하여 원형 가공물의 타측 외주면에 코팅막을 더 형성하도록 제어한다. 그에 따라, 좌우이송부(350)는, 노즐유닛(340)을 이용하여 원형 가공물의 일측 외주면에 코팅막을 형성한 이후에, 노즐유닛(340)을 원형 가공물의 타측 외주면으로 이송한다. 이어, 코팅부(300)는 노즐유닛(340)을 이용하여 원형 가공물의 타측 외주면에 코팅막을 더 형성한다.
또한, 제어부(600)는 코팅막의 두께나 코팅막의 형성시점에 따라 상하이송부(360)의 이송동작을 제어한다. 즉, 제어부(600)는 코팅막의 두께에 따라 노즐유닛(340)이 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 거리 이격되도록 상하이송부(360)를 동작시키며, 제어부(600)는 원형 가공물의 외주면에 코팅제를 확포한 후에 노즐유닛(340)이 원형 가공물의 외주면으로부터의 더 이격되도록 상하이송부(360)를 동작시킨다. 또한, 제어부(600)는 코팅막의 형성시점에서 코팅막의 두께에 따라 노즐유닛(340)이 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 거리 이격되도록 상하이송부(360)를 동작시키며, 그 코팅막의 형성시점이 지난 후에는 노즐유닛(340)이 원형 가공물의 외주면으로부터의 더 이격되도록 상하이송부(360)를 동작시킨다.
전술된 도 2에는 이후에 설명되는 스패튤라(348)는 제외한 구조를 보이고 있다.
도 3은 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치에서 코팅부의 구성을 나타낸 다이어그램이고, 도 4는 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 장치에서 코팅부에 구비되는 노즐유닛을 도시한 예시도이다.
도 3 및 4를 참조하면, 노즐유닛(340)은 기어펌프(342), 다수 정량밸브(344), 다수 노즐(346), 그리고 스패튤라(348)를 구비한다.
기어펌프(342)는 코팅제가 담긴 용기로부터 코팅조건에 의해 정해지는 압력으로 배출되는 코팅제를 회전수 제어에 따라 배출한다.
제어부(600)는 기어펌프(342)의 회전수 제어를 수행하며, 그에 따라 기어펌프(342)의 회전수와 회전속도가 조절된다. 일 예로, 기어펌프(342)는 1회전당 1.5CC의 코팅제를 배출할 수 있다.
기어펌프(342)는 서보모터 또는 스텝핑모터 또는 α-스텝핑모터를 구비하며, 제어부(600)가 해당 모터의 구동을 제어하여 기어펌프(342)의 회전수와 회전속도를 조절한다.
다수 정량밸브(344)는 기어펌프(342)에서 배출되는 코팅제를 코팅조건에 의해 정해진 량만큼 일정하게 배출한다.
다수 노즐(346)은 다수 정량밸브(344)에 일대일 대응하여 배치되면서 일정 간격으로 배열되며, 다수 정량밸브(344)에서 배출되는 코팅제를 원형 가공물의 외주면으로 분사한다.
스패튤라(Spatula)(348)는 다수 노즐(346)에 인접하게 장착된다. 스패튤라(348)는 다수 노즐(346) 중 적어도 하나를 통해 분사된 코팅제가 원형 가공물의 일측 외주면에 일정 두께로 도포되도록 구비되는 것으로, 스패튤라(348)는 원형 가공물의 회전 시에 원형 가공물의 외주면으로부터 코팅 두께에 해당하는 거리만큼 이격되어 원형 가공물의 외주면에 코팅제를 확포한다.
제어부(600)는 코팅제의 확포 후에 원형 가공물의 외주면으로부터의 거리가 더 이격되도록, 스패튤라(348)의 위치를 조정한다. 즉, 제어부(600)는 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성할 시에는 그 코팅막의 형성 두께에 해당하는 거리만큼 스패튤라(348)가 이격되도록 조정하고, 스패튤라(348)에 의해 코팅제가 확포된 후에는 그 확포에 영향을 주지 않도록 원형 가공물의 외주면으로부터 스패튤라(348)를 더 이격시킨다.
이와 같이, 본 발명에서는 제어부(600)가 노즐유닛(340) 전체를 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 거리 이격되도록 상하이송부(360)의 동작을 제어하거나, 노즐유닛(340)에 구비되는 스패튤라(348)만을 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 거리 이격되도록 제어할 수 있다.
또다른 예로써, 본 발명에서는 노즐유닛(340)에 도 5에 도시된 바와 같은 스패튤라형 노즐(346a)을 사용할 수도 있다.
도 5는 스패튤라형 노즐(346a)을 구비하는 노즐유닛(340)의 일부 구성을 나타낸 종단면도와, 스패튤라형 노즐(346a)의 횡단면도로써, 3개의 배출공을 갖는 구조를 나타낸 것이다.
스패튤라형 노즐(346a)은 다수 배출공 중 적어도 하나를 통해 분사된 코팅제를 원형 가공물의 일측 외주면에 일정 두께로 도포하는 것으로, 스패튤라형 노즐(346a)은 원형 가공물의 회전 시에 원형 가공물의 외주면으로부터 코팅 두께에 해당하는 거리만큼 이격되어 원형 가공물의 외주면에 코팅제를 도포함과 동시에 확포한다.
제어부(600)는 코팅조건에 의해 정해지는 코팅 폭에 따라 다수 정량밸브(344)의 각각에 대한 개폐를 제어하고, 좌우이송부(350)의 동작 시에 또는 상하이송부(360)의 동작 시에 다수 정량밸브(344)가 폐쇄되게 제어한다.
별도의 예로써, 제어부(600)는 코팅조건에 따라 다수 정량밸브(344)의 각각에 대한 개방(open)과 폐쇄(close)를 제어하면서, 다수 정량밸브(344) 중 개방된 정량밸브의 개구 면적을 제어할 수도 있다.
또다른 예로써, 본 발명에서 다수 정량밸브(344)의 각 개구 면적은 수동 조작에 의해 조절될 수도 있다.
제어부(600)는 코팅조건에 의해 정해지는 코팅 폭에 따라 좌우이송부(350)의 동작을 제어하여 노즐유닛(340)을 원형 가공물의 일측에서 타측으로 이송시킨다.
상세하게, 제1측정부(100)에서 측정된 원형 가공물의 규격에 기준하여 외부 입력데이터에 의해 정해지는 코팅 폭이 노즐유닛(340)에 구비되는 노즐(346)의 배열 폭에 비해 상대적으로 좁을 경우, 제어부(600)는 다수 정량밸브(344) 중 일부만을 개방하도록 제어한다.
일 예로써, 3개의 노즐을 구비하는 노즐유닛(340)에서 노즐 하나당 50mm 코팅 폭을 지원하고 원형 가공물에 요구되는 코팅 폭이 100mm인 경우라면, 제어부(600)는 3개의 정량밸브 중 1개를 폐쇄하고 2개의 정량밸브만을 개방하도록 제어한다.
다른 예로써, 3개의 노즐을 구비하는 노즐유닛(340)에서 노즐 하나당 50mm 코팅 폭을 지원하고 원형 가공물에 요구되는 코팅 폭이 400mm인 경우라면, 제어부(600)는 정량밸브(344)의 개폐와 좌우이송부(350)의 구동을 제어한다. 즉, 제어부(600)는 3개의 정량밸브 중 1개를 폐쇄하고 2개의 정량밸브만을 개방하도록 제어하며, 그에 따라 코팅부(300)는 2개의 정량밸브가 개방된 노즐유닛(340)을 통해 1차측 코팅부위에 해당하는 200mm를 코팅한다. 이어, 제어부(600)는 좌우이송부(350)의 구동을 제어하여 노즐유닛(340)을 2차측 코팅부위로 이송시킨다. 이어, 코팅부(300)는 2개의 정량밸브가 개방된 노즐유닛(340)을 통해 2차측 코팅부위에 해당하는 200mm를 더 코팅한다.
또다른 예로써, 3개의 노즐을 구비하는 노즐유닛(340)에서 노즐 하나당 50mm 코팅 폭을 지원하고 원형 가공물에 요구되는 코팅 폭이 500mm인 경우라면, 제어부(600)는 정량밸브(344)의 개폐와 좌우이송부(350)의 구동을 제어한다. 즉, 제어부(600)는 3개의 정량밸브를 모두 개방하도록 제어하며, 그에 따라 코팅부(300)는 3개의 정량밸브가 모두 개방된 노즐유닛(340)을 통해 1차측 코팅부위에 해당하는 300mm를 코팅한다. 이어, 제어부(600)는 좌우이송부(350)의 구동을 제어하여 노즐유닛(340)을 2차측 코팅부위로 이송시킨다. 이어, 제어부(600)는 3개의 정량밸브 중 1개의 정량밸브를 폐쇄하고 2개의 정량밸브만을 개방하도록 제어하며, 그에 따라 코팅부(300)는 2개의 정량밸브가 개방된 노즐유닛(340)을 통해 2차측 코팅부위에 해당하는 200mm를 더 코팅한다.
제어부(600)는 원형 가공물의 외주면에 형성되는 코팅막의 두께를 조절하기 위해 회전구동부(330)의 회전속도를 제어한다. 또한 제어부(600)는 코팅막의 형성시점에 따라 회전구동부(330)의 회전동작을 제어한다. 즉, 제어부(600)는 코팅막의 두께에 따라 회전구동부(330)가 고속 또는 저속으로 회동하도록 제어한다. 또한, 제어부(600)는 노즐유닛(340)을 통해 코팅제가 분사될 시에 원형 가공물이 제1회전속도로 회전하고, 코팅막이 형성될 시에 원형 가공물이 제2회전속도로 회전하도록 회전구동부(330)의 회전속도를 제어한다. 여기서, 상기 제1회전속도는 상기 제2회전속도에 보다 저속인 것이 바람직하다. 따라서, 회전구동부(330)는 노즐유닛(340)을 통해 코팅제가 분사될 시에 제1회전속도로 회동하고, 코팅막이 형성될 시에는 보다 고속인 제2회전속도로 회동한다.
이하에서는 도 1 내지 5에서 설명된 장치적 구성에 기반하여 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성하는 코팅 절차를 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 원형 가공물의 코팅 절차를 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 장치에는 원형 가공물이 로딩되며, 제1측정부(100)가 원형 가공물의 규격을 측정한다(S10).
이어, 표면 처리부(200)는 코팅막의 형성 이전에 원형 가공물의 외주면 표면에 다수 흠을 형성하는 표면 처리를 진행하여(S20), 코팅제가 원형 가공물의 외주면에 보다 용이하게 결합되도록 한다.
이어, 제어부(600)는 제1측정부(100)에서 측정된 규격과 외부로부터 입력된 외부 입력데이터에 기반하여 원형 가공물에 대한 코팅조건을 설정한다(S30).
여기서, 설정된 코팅조건으로는 코팅막의 두께, 코팅막의 두께를 형성하기 위한 코팅제의 량, 코팅 두께를 형성하기 상기 원형 가공물의 코팅 시 회전속도, 원형 가공물의 코팅 폭, 그리고 코팅 폭에 따른 노즐의 좌우이송 거리 등을 포함한다.
이어, 코팅부(300)는 제어부(600)에서 설정된 코팅조건에 따라, 원형 가공물을 회전시키면서 코팅제를 노즐을 통해 분사하여 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성한다(S40).
일 예로써, 코팅부(300)가 코팅막을 형성하는 과정은, 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면에 분사하는 제1과정과, 분사된 코팅제를 원형 가공물의 외주면에서 확포하는 제2과정과, 코팅제가 확포된 원형 가공물을 건조 및 소성하는 제3과정으로 이루어진다.
다른 예로써, 코팅부(300)가 코팅막을 형성하는 과정은, 코팅제를 원형 가공물의 일측 외주면에 분사하는 제1과정과, 분사된 코팅제를 원형 가공물의 일측 외주면에서 확포하는 제2과정과, 노즐을 원형 가공물의 타측 외주면으로 이송하는 제3과정과, 코팅제를 원형 가공물의 타측 외주면에 분사하는 제4과정과, 분사된 코팅제를 원형 가공물의 타측 외주면에서 확포하는 제5과정과, 일측 및 타측 외주면에 코팅제가 확포된 원형 가공물을 건조 및 소성하는 제6과정으로 이루어진다.
상기한 코팅막의 형성 이후에, 제2측정부(400)는 코팅막의 형성 후 원형 가공물의 규격을 측정하여(S50), 완성품에 대한 검증을 실시한다.
한편, 전술된 원형 가공물에 대한 건조 및 소성 과정은 제2측정부(400)에 의한 측정 이후에 이루어질 수 있으며, 도 6에서는 제2측정부(400)에 의한 규격 측정 후 코팅제가 확포된 원형 가공물을 건조 및 소성하는 단계로 도시하였다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 제1측정부 200: 표면 처리부
300: 코팅부 400: 제2측정부
500: 이송부 600: 제어부
310,320: 지지부재 330: 회전구동부
340: 노즐유닛 342: 기어펌프
344: 정량밸브 346: 노즐
348: 스패튤라 350: 좌우이송부
360: 상하이송부

Claims (18)

  1. 원형 가공물의 규격을 측정하는 제1측정부;
    상기 원형 가공물의 외주면 표면에 다수 흠을 형성하는 표면 처리부;
    상기 표면 처리부에서 상기 다수 흠이 형성된 원형 가공물을 코팅하는 코팅부;
    상기 코팅부에서 코팅된 원형 가공물의 규격을 측정하는 제2측정부; 그리고
    상기 제1측정부에서 측정된 규격과 외부 입력데이터에 기반하여 상기 코팅부의 상기 원형 가공물에 대한 코팅조건을 제어하는 제어부로 이루어지되,
    상기 코팅부가, 상기 원형 가공물의 양단을 고정 지지하는 지지부재와, 상기 원형 가공물의 회전을 위해 상기 지지부재 중 적어도 하나와 연결되어 상기 지지부재를 회동시키는 회전구동부와, 상기 원형 가공물의 회전 시에, 상기 코팅조건에 따른 압력으로 상기 코팅조건에 따른 량의 코팅제를 분사하면서 상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물에 도포하여 상기 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성시키는 노즐유닛과, 상기 코팅조건에 따라 상기 원형 가공물의 다수 부위에 상기 코팅막을 형성시키기 위해 상기 노즐유닛을 좌우 이송하는 좌우이송부와, 상기 코팅조건에 따라 상기 노즐유닛이 상기 원형 가공물의 외주면으로부터 일정 간격만큼 이격되게 상기 노즐유닛을 상하 이송하는 상하이송부를 구비하고,
    상기 코팅부에 구비되는 상기 노즐유닛이, 상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면으로 분사하는 다수 노즐과, 상기 다수 노즐에 인접하게 장착되는 스패튤라(Spatula)를 구비하고,
    상기 코팅조건은 상기 코팅막의 두께, 상기 코팅막의 두께를 형성하기 위한 상기 코팅제의 분사 량, 상기 코팅막의 두께를 형성하기 위한 상기 원형 가공물의 코팅 시 회전속도, 상기 코팅막의 폭, 그리고 상기 코팅막의 폭에 따라 상기 좌우이송부에 의한 상기 노즐유닛의 좌우이송 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐유닛이 상기 코팅제가 담긴 용기로부터 상기 코팅조건에 의해 정해지는 압력으로 배출되는 상기 코팅제를 회전수 제어에 따라 배출하는 기어펌프와,상기 기어펌프에서 배출되는 상기 코팅제를 상기 코팅조건에 의해 정해진 량만큼 일정하게 배출하는 다수 정량밸브를 더 구비하되,
    상기 다수 노즐은 상기 다수 정량밸브에 일대일 대응하여 배치되면서 일정 간격으로 배열되어 상기 다수 정량밸브에서 배출되는 상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면으로 분사하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 스패튤라는,
    상기 다수 노즐 중 적어도 하나를 통해 분사된 상기 코팅제가 상기 원형 가공물의 일측 외주면에 일정 두께로 도포되도록, 상기 원형 가공물의 회전 시에 상기 원형 가공물의 외주면으로부터 상기 두께에 해당하는 거리만큼 이격되어 상기 원형 가공물의 외주면에 상기 코팅제를 확포하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 코팅제의 확포 후에 상기 원형 가공물의 외주면으로부터의 거리가 더 이격되도록, 상기 스패튤라의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 코팅조건에 따라 상기 기어펌프의 회전수와 회전속도를 제어하고,
    상기 코팅조건에 의해 정해지는 상기 코팅막의 폭에 따라 상기 다수 정량밸브의 각각에 대한 개폐를 제어하고,
    상기 좌우이송부의 동작 시에 또는 상기 상하이송부의 동작 시에 상기 다수 정량밸브가 폐쇄되게 제어하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 코팅조건에 의해 정해지는 코팅 폭에 따라 상기 좌우이송부의 동작을 제어하여 상기 노즐유닛을 상기 원형 가공물의 일측에서 타측으로 이송시키는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 좌우이송부는,
    상기 제어부의 제어에 따라 상기 노즐유닛의 좌우 이송속도와 이송거리를 조절하는 액츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 원형 가공물의 외주면에 형성되는 상기 코팅막의 두께를 조절하기 위해, 상기 회전구동부의 회전속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 노즐유닛을 통해 상기 코팅제가 분사될 시에 상기 원형 가공물이 제1회전속도로 회전하고, 상기 코팅막이 형성될 시에 상기 원형 가공물이 제2회전속도로 회전하도록 상기 회전구동부의 회전속도를 제어하되,
    상기 제1회전속도는 상기 제2회전속도에 보다 저속인 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 원형 가공물의 규격을 측정하는 단계;
    상기 측정된 규격과 외부 입력데이터에 기반하여 상기 원형 가공물에 대한 코팅조건을 설정하는 단계;
    상기 원형 가공물의 외주면 표면에 다수 흠을 형성하는 표면 처리 단계;
    상기 설정된 코팅조건에 따라, 상기 원형 가공물을 회전시키면서 코팅제를 노즐을 통해 분사하여 상기 원형 가공물의 외주면에 코팅막을 형성하는 단계;
    상기 코팅막의 형성 후 상기 원형 가공물의 규격을 측정하는 단계로 이루어지되,
    상기 설정된 코팅조건은,
    상기 코팅막의 두께, 상기 코팅막의 두께를 형성하기 위한 상기 코팅제의 량, 상기 코팅막의 두께를 형성하기 위한 상기 원형 가공물의 코팅 시 회전속도, 상기 코팅막의 폭, 그리고 상기 코팅막의 폭에 따른 상기 노즐의 좌우이송 거리를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계는,
    상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면에 분사하는 단계와,
    상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물의 외주면에서 확포하는 단계와,
    상기 코팅제가 확포된 상기 원형 가공물을 건조 및 소성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 방법.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 코팅막을 형성하는 단계는,
    상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 일측 외주면에 분사하는 단계와,
    상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물의 일측 외주면에서 확포하는 단계와,
    상기 노즐을 상기 원형 가공물의 타측 외주면으로 이송하는 단계와,
    상기 코팅제를 상기 원형 가공물의 타측 외주면에 분사하는 단계와,
    상기 분사된 코팅제를 상기 원형 가공물의 타측 외주면에서 확포하는 단계와,
    상기 일측 및 타측 외주면에 코팅제가 확포된 상기 원형 가공물을 건조 및 소성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원형 가공물의 코팅 방법.
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