KR101485145B1

KR101485145B1 - 도장 시스템

Info

Publication number: KR101485145B1
Application number: KR1020107010667A
Authority: KR
Inventors: 로타 라데마커
Original assignee: 듀르 시스템스 게엠베하
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2015-01-22
Also published as: DE102007053073A1; ES2389132T3; US8434958B2; CN101855024A; EP2185293B1; PL2185293T3; US20100260531A1; CN101855024B; KR20100092442A; EP2185293A1; WO2009059753A1

Abstract

본 발명은 예를 들어 차체에 고 점성의 밀봉, 점성 또는 다른 코팅 물질의 도포하기 위한 도장 시스템에 관한 것이다. 상기 도장 시스템은 적어도 하나의 코팅 물질용 도장 노즐을 갖는 장치(61)를 구비하는 도장 장치(10)와 함께 설치된 도장 로봇과, 필요에 따라 상기 도장 노즐에 의해 적용되는 코팅 물질의 제어된 투여용 투여 장치를 포함한다. 상기 투여 장치는 상기 도장 장치(10) 내 도는 그 상에 설치되거나, 상기 변위 기계의 로봇 아암(2) 내 또는 그 상에 설치된 스크루 펌프 또는 나선 펌프를 포함한다.

Description

도장 시스템 {APPLICATION SYSTEM}

본 발명은 도장 시스템에 관한 것으로서, 특히 청구항 1의 전제부에 따라 예를 들어 밀봉, 점착, 절연 또는 이와 유사한 물질과 같이 고 점성의 코팅 물질의 연속 도장을 위한 도장 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 대응하는 도장 로봇 및 이 시스템에 적합한 대응하는 도장 장치에 관한 것이다.

예를 들어 자동차의 몸체(차체) 또는 그 부품과 같은 가공물을, 예를 들어 씸(seam) 밀봉을 위한 밀봉제, 또는 예를 들어 왁스, 적층제 또는 절연 물질 등과 같은 점착제 또는 보존제와 같은 코팅 혼합물로 코팅할 때, 일반적으로 도장 장치에 공급되는 물질에 대한 계량이 가능한 정확할 필요가 있음은 잘 알려져 있다. 이러한 코팅 혼합물의 점성은 예를 들어 동일한 측정 방법을 이용하여 측정된 액체 페인트의 점성보다 상당히 크며, 본 발명에 따른 시스템의 도장 장치는 이러한 코팅 혼합물에 적합하게 된다. 만일 예를 들어 표준 시리즈 DIN 53019로 표준화된 측정 방법을 이용하여 이러한 코팅 물질의 틱소트리피(thixotropy) 거동에 따라 전단 속도에 상당히 종속하는 수성 페인트의 점성을 측정하면, 예를 들어 1000/s의 전단 속도(액체가 흐르는 전단 틈의 폭에 대한 측정 샘플의 흐름 속도)에 대해 50 내지 약 200mPas(20℃에서)의 전형적인 값을 얻게 된다. 그와 대조적으로 본 발명에 따라 적용되는 코팅 혼합물의 점성은 동일하게 측정되었을 때 300mPas 이상, 전형적으로는 500mPas 이상이다. 유사하게 밀봉과 다른 언급된 목적을 위해 차체 용으로 사용되는 틱소트리피 물질은 언급된 방법을 이용하여 측정되는 경우 예를 들어 전형적으로 1.5 내지 7Pas(또는, 만일 전단 속도가 1000/s가 아닌 100/s라면 그 2배 이상)의 점성을 갖는다. 바람직하기로는, 본 발명에 따른 도장 시스템의 도장 장치는, 동일한 측정 방법을 사용하여 측정했을 때, 특히 차량 도장에 사용되는 종래의 페인트와 같은 액체 페인트의 점성의 적어도 5배, 특히 적어도 7배의 점성을 갖는 코팅 물질에 적절하다.

예를 들어 계량 기어 펌프에 내장된 회전 분무기(DE 10115463 A1)와 같은 종래의 페인트 분무기는 여기서 고려하는 특히 차체용 고 점성 코팅 혼합물의 도장용으로는 적합하지 않다. 대신에, 밀봉 씸 도장용으로 그 중 적절한 방법은 "에어리스 분무법(airless spraying method)"인데, 여기에서는 회전 분무 또는 에어 분무와 대조적으로 물질이 물질 압력만으로 도장 노즐에서 분무된다. 그러나, 본 발명을 위해, 공지된 공기 도장 장치도 넓은 영역에 대한 물질의 도장에 적절하며, 하부 밀봉 도장 또는 절연 물질의 분무를 위해 필요하다. 본 발명에 따라 적절한 다른 도장 장치들에 공통된 요소는 그것들이 종래의 페인트 분무기보다 훨씬 더 높은 원료의 압력으로 작동한다는 것인데, 도장 노즐에서의 물질 압력은 노즐 형태와 물질에 따라 결정되는데 전형적으로 15 bar 내지 230 bar이며, 반면에 계량 장치 또는 계량 펌프의 출구에서의 물질의 압력은 필연적인 압력 손실로 인해 더 높아지는데 전형적인 경우 25 bar 내지 350 bar일 수 있으며, 그에 따라 페인트 도장 시스템에서보다 훨씬 더 높다. 대체로, 본 발명에 따른 도장 시스템은 도장 노즐에서 적어도 15 bar 및/또는 계량 장치 또는 계량 펌프의 출력에서 적어도 25 bar의 물질 압력으로 작동한다.

계량은 수요에 의존한 방법으로 수행되는데, 즉, 코팅 시에 도장 장치로 제공되는 코팅 물질의 체적 유량(단위 시간당 통과 흐름)이 가공품의 각 작은 구역, 더 높은 단계의 장치 제어 수단에 저장되고 거기에 사전 설정된 각 설정 값의 함수로서 짧은 반응 시간으로 매우 정밀하게 변할 수 있어야 한다. 많은 경우에, 계량 정밀성은 온도, 점성 및 압력의 변동 하에서 우수한 반복성을 지니며, 설정 값의 적어도 ±1% 이내가 되어야 한다. 요구되는 수준의 정밀성 때문에, 연속된 체적 제어가 바람직하게 요구된다. 밀봉 도장의 경우에, 도장 시에 펄스를 피하는 것이 중요하다. 계량 시스템의 요소들은 무엇보다 교정을 피하기 위해 가능한 사각이 없어야 한다. 예를 들어 무엇보다 특별한 측정 장치가 필요한 NAD 물질(non-aqueous polymer dispersion)과 같은 특별한 코팅 물질이나, 도장 시에 예를 들어 PU의 경우에 400 bar까지의 높은 압력에 도달하는 물질을 구비하는 특별한 코팅 물질을 계량할 때 특별한 요구조건이 적용된다. 체적 유량, 즉 유량에 대한 다른 조건들이 있으며, 유량은 전형적인 경우에 예를 들어 2 내지 50 ccm/sec일 수 있다. 추가 조건들은, 시스템의 허용가능한 상승 및 반응 시간(설정 값의 ±5%에 도달하는데 < 40 ms), 짧은 반응 시간(< 100 ms)을 갖는 허용 압력의 자유롭게 프로그램가능한 조절기능, 및 코팅 물질의 점성 변화에 따른 허용 압력, 물질 변화에 따른 자동 교정의 가능성 및 작동 시작 시 짧은 지연 시간의 자동 동적 적응에 관한 것이다. 일반적으로, 설치 및 그 유지 비용뿐만 아니라, 특히 장착 또는 도장 로봇에 대하여, 시스템 구성품들의 무게 및 크기도 가능한 작아야 한다.

만일, 예를 들어 도장 로봇이 가공품의 용접 또는 가장자리를 형성하는 씸(seam)을 밀봉하기 위해 사용되면, 도장은 요구되는 물질의 양이 각 경우에 정밀하게 계량되어야 할 뿐만 아니라 사전 설정된 물질 씸의 시작 및 종료 점이 정밀하게 관측되도록 제어되어야 한다. 실제로 로봇의 상대적으로 빠른 도장 운동 때문에, 도장 온 오프에 대한 매우 정밀한 제어가 요구된다.

도장 부문에서와는 달리, 차체 코팅의 분야에서는 고 점성 코팅 혼합물을 계량하는 불연속 계량 장치 또는 상대적으로 가벼워서 도장 로봇에 장착될 수도 있는 "압력 조절기"가 통상적으로 사용된다. 그러나, 이러한 장치들은 계량 정확성이 낮고 동시에 낮은 계량 동력학 또는 반응 속도로 작동한다. 추가적으로, 그것들은 많은 경우에 그와 같이 요구되는 것처럼 물질 공급에 독립하여 도장 노즐에서 요구되는 압력을 적어도 일시적으로 증가시키거나, 마찬가지로 요구되는대로 도장 시작에 앞서서 압력을 줄일 수 없다. 또한, 불연속 계량 시스템은 보충 시간 손실, 긴 주기 시간 또는 작은 계량 범위와 같은 근본적인 단점을 갖는다.

무엇보다도 밀봉제 및 점착제용 계량 시스템은 WO 2004/041444로부터 알 수 있고, 실질적으로 연속 계량 피스톤 또는 기어 펌프 및 그 하류에 연결된 실린더 컨테이너 형태의 제2 계량 스테이지(stage)를 구비하며, 실린더 컨테이너의 내용물은 사전 설정된 두 단계 사이에서 피스톤에 의해 유지된다. 알려진 다른 피스톤 계량 장치처럼, 이러한 계량 시스템은 적어도 만일 충분한 계량 정확성을 얻을 수 있다면 너무 크고 무거워서, 도장 로봇 상에 또는 내에 장착될 수 없는데, 그 이유는 그 하중 운반 능력이 초과되고 및/또는 그 운동 동력학 및 많은 경우에 코팅될 가공품 영역(예를 들면, 차체의 내부)의 접근성이 저하되기 때문이다. 이것은 계량 장치와 도장 장치 사이의 바람직하지 않은 긴 호스 연결이라는 큰 단점을 제공하며, 무엇보다도 호스 "호흡"의 알려진 문제 때문에 계량 정확성 및 계량 동력학의 감소라는 결과를 초래한다. 긴 호스는, 특히 물질이 도장 장치까지 일정하게 순환하고 있지 않다면, 세정(rinsing) 또는 세척(cleaning) 시에 상대적으로 높은 물질 손실 또는 물질 침전 문제의 단점을 제공한다.

차체에 밀봉 물질을 도장하기 위한 로봇 및 도장 장치는 무엇보다도 US 6 053 434 및 EP 1 521 624으로부터 알 수 있다. 이러한 로봇들의 도장 장치들은 실질적으로 튜브형 랜스(lance) 부를 구비하며, 그 외부의 끝단에 예를 들어 대안으로서 선택가능한 3개의 노즐 장치가 위치한다. 각각의 노즐을 위해 외부로부터 도장 장치로 제공되는 물질을 위한 제어 밸브가 도장 장치 내에 설치되며, 제어 밸브(예를 들어 종래의 페인트 분무기의 주 바늘 기능에 대응)의 온 오프 시간 적용 및 그에 따른 적용된 물질 경로의 시작 및 종료 점이 제어된다.

본 발명의 목적은 고 점성 물질용으로 알려진 시스템의 단점을 극복하고, 하중 운반 능력, 운동 동력학 및/또는 코팅될 가공품의 영역의 접근성에 관한 운동 기계의 현저한 능력 저하 없이도, 계량 장치와 도장 장치 사이에서 가능한 가장 짧은 연결 및 가능한 가장 정확한 계량 및 도장을 달성하는 것이다. 가능한 최소의 비용으로 이러한 목적을 달성하고자 한다.

이러한 목적은 청구범위의 특징에 의해 달성된다.

계량 펌프를 로봇 아암 즉, 종래의 2 아암 로봇의 상부 아암 또는 바람직하게는 그 전방 아암에 일체화시켰을 때, 호스 길이가 로봇 손목에 위치하는 도장 장치까지 상당히 짧은 조각으로 줄어든다. 그에 따라 달성될 수 있는 도장 및 계량 동력학의 수준은 높다. 그러나, 계량 펌프를 도장 장치 내에 그 자체로 설치하는 것은 이상적인 것인데, 그것은 그 출구가 호스 연결 없이 노즐 장치에 직접 연결될 수 있기 때문이다.

계량 펌프는 바람직하기로는 적어도 일시적으로 그 입구측 물질 공급 압력에 독립적으로 그 자체로 바람직한 물질의 압력을 만들 수 있어야 하며, 상기 물질의 압력은 필요하다면 그 입구 압력보다 상당히 높다. 추가적으로, 상기 계량 펌프의 전달 방향은 가역성인 것이 바람직할 수 있어서, 일시적으로 출구측 압력, 즉 도장 장치에서의 허용 압력을 물질 공급 압력에 독립적으로 줄이는 것이 가능하다. 이것은 물질 씸의 끝단에 대해 적절할 수 있으며, 특히 계량 펌프가 로봇 아암 내에 설치되어서, 도장이 그 뒤에 다시 온으로 변경되었을 때, 도장 노즐로의 호스 연결의 완화의 결과에 따른 물질의 과잉이 발생하지 않는다.

추가적인 적절한 특징으로서, 계량 펌프는 정지하였을 때 스스로 밀봉될 수 있어서, 높은 입력 압력에서도 물질이 그 출구를 나갈 수 없다. 이러한 특징은 계량 펌프를 스스로 온 온프 스위칭함으로써 노즐을 통한 물질 전달의 제어 및 외부 신호에 의해 제어되며 공지된 도장 장치에서 노즐의 상류에 필연적으로 연결되는 제어 밸브의 제거를 가능하게 한다. 이는 특히 계량 펌프가 도장 장치에 일체화되어서 노즐이 계량 펌프의 출구에 직접 연결되는 경우에 가능하다. 이렇게 하여, 제어 밸브 자신 및 그 제어 구동 모두와 공간을 차지하고 무게 및 도장 및/또는 로봇 아암의 복잡성을 증가시키는 구성품들을 제거할 수 있는데, 이것은 각각에 제어 밸브를 필요로 하는 하나의 노즐 및 특히 다수의 노즐을 갖는 경우에 상당한 장점이 될 수 있다.

계량 펌프는 본 발명에 따라 로봇 아암 또는 도장 장치 상에 또는 바람직하게는 내부에 장착되므로, 높은 압력 발생 및 높은 계량 정확성이 가능함에도 불구하고 가능한 작고 가벼울 필요가 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 계량 펌프는 회전 양변위 펌프이고 특히 적어도 하나의 회전 스크루 또는 워엄(worm)을 구비하며 작동하는 펌프이다. 이러한 회전 양변위 펌프는 스크루 펌프, 나선 펌프 또는 편심 스크루 펌프로 알려져 있으며, 상업적으로 사용가능한 것이다.

앞서 언급된 바와 같이, 여기서 설명된 상기 시스템에 마련되는 계량 장치 또는 계량 펌프는 전달 수단을 의미하며, 그 전달 수단으로서, 체적 유량 즉, 시간당 전달되는 코팅 물질의 체적이 도장 시에 예를 들어 코팅될 구성품의 그 순간에 코팅될 각 작은 구역의 함수로서 자동적으로 변할 수 있다. 이러한 공급 속도의 수요에 기반한 변화는 피스톤 속도의 수요에 기반한 제어에 의해 피스톤 계량 장치로 달성될 수 있는 것으로 알려져 있으며, 반면에, 회전 양변위 펌프에서는 특히 프로그램 제어에 의해 회전 속도를 제어함으로써 달성될 수 있다.

마찬가지로 앞서 언급된 바와 같이, 실제에서 중요한 높은 처리 정확성 및 고 점성 코팅 물질용 노즐에서 요구되는 높은 압력은, 크고, 무거운 복잡한 구동 시스템을 구비하며, 대체로 본 발명에 따라 종래의 도장 로봇 또는 도장 장치 내부에도 병합될 수 없는 처리 장치를 갖는 종래의 시스템에서 달성될 수 있을 뿐이다. 상대적으로 단순하고 작은 계량 펌프를 사용하면서도 필요한 계량 정밀성을 얻을 수 있는 것은 2단 계량 시스템을 사용하는 것이며, 이는 기본적으로 2007년 5월 8일의 특허출원 EP 07 009 228.3/EP 1 854 548에 기재되어 있고, 이 출원의 내용은 여기서 설명되는 본 발명의 개시에 포함된다. 이 시스템은 실질적으로, 도장 장치에 의해 도포될 코팅 물질의 압력 또는 체적 유량을 설정 값의 함수로서 조절하는 제어되는 제1 계량 장치와, 도장 장치로 흐르는 코팅 물질의 압력 또는 체적 유량에 대응하는 측정 값을 산출하기 위한 측정 센서와, 제어 장치와, 도장 장치로 흐르는 코팅 물질용 상기 제1 계량 장치의 출구에 연결되는 제2 계량 장치를 포함하며, 상기 설정 값은 자동 장치 제어 수단에 의해 상기 제1 계량 장치를 위해 사전 설정되며, 상기 제어 장치는 상기 제1 계량 장치를 상기 사전 설정된 설정 값 및 상기 측정 센서의 측정 값의 함수로서 제어하고, 상기 제2 계량 장치는 상기 압력 흐름 및 체적 유량을 정밀 계량을 위해 사전 설정된 설정 값 및 도포되는 코팅 물질의 함수로서 제어한다. 상기 제1 계량 장치 및/또는 정밀 계량을 위한 상기 제2 계량 장치는 각각의 경우에 그 자신의 닫힌 제어 루프에 의해 제어되는 것이 바람직하며, 각 닫힌 제어 루프는 도장 장치로 흐르는 상기 코팅 물질의 압력 또는 체적 유량에 대응하는 측정 값을 사전 설정된 설정 값과 비교한다. 특히 상기 제1 계량 장치가 상기 제2 계량 장치로 흐르는 코팅 물질의 압력 또는 체적 유량을 상기 실제 값과 비교되는 상기 설정 값의 함수로서 조절하기 위한 액추에이터를 구비하는 닫힌 제어 루프에 의해 제어되는 것이 바람직하다.

이 계량 시스템은 단순한 구조, 제어 및 낮은 유지 비용으로 연속 무한 계량이 가능한 순수 흐름 시스템으로서 제조될 수 있으며, 공지의 연속 시스템과는 대조적으로 가능한 최대 계량 정밀도(일반적으로 설정 값으로부터 1%보다 적은 오차)의 장점을 갖는다. 비교될 수 있는 정확성은 불연속 피스톤 계량 장치에 의해서만 얻을 수 있을 뿐이다. 본 시스템은 마스터(master)로서의 제1 계량 스테이지(stage)와 슬레이브(slave)로서의 제2 계량 스테이지를 구비하는 마스터-슬레이브 원리에 의해 작동한다. 제1 계량 스테이지로는, 안성맞춤으로 단순하고, 컴팩트하고, 저비용이고, 저 유지비의 공지된 형태의 계량 장치가 사용될 수 있는데, 액추에이터 또는 더 단순한 계량 압력 조절기로서, 예를 들면 저 마모 및 저 유지비의 계량 밸브를 구비하는 흐름 조정기가 있다. 정밀 계량을 위해 필요한 제2 계량 스테이지로는, 본 발명에 따라 여기서 설명되는 본 출원 시스템의 회전 스크루 또는 나선 펌프 또는 다른 회전 양변위 펌프를 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 기본적인 장점은 무엇보다도 상기 계량 장치와 상기 도장 장치 사이의 가능한 짧은 연결 및 지극히 정밀한 계량(<1%), 펌프의 역 동작 시 노즐의 허용 압력의 목표된 조절 능력 및 특히 빠른 브러시 교체를 갖는 높은 계량 동력학, 즉, 예를 들어, 노즐을 통해 흐르거나 분무되는 물질의 압력 및/또는 체적 유량과 같은 코팅을 제어하는 파라미터의 변화에 대한 빠른 대응이다. 추가적으로, 무한 계량이 가능하며, 그로써 가공품을 코팅할 때 생산성이 향상된다. 만일 적절한 펌프가 사용되면, 연마 물질의 계량도 가능하다. 구조적인 관점에서, 상기 계량 펌프는 콤팩트하고 공간 절약법으로 외부 또는 내부에 설치되며, 많은 공지 시스템의 문제인 계량 장치용 외부 설치물은 제거될 수 있다.

본 발명은 어떤 바람직한 고 점성 물질, 특히 하나 및 두 개의 구성 물질 모두에 대해 적합하다. 후자의 경우에, 두 개의 요소는 도장 장치에 제공되는 챔버 내에서 자체적으로 알려진 방법으로 혼합될 수 있다. 마찬가지로 두 개의 요소를 동시에 가공품에 적용하는 것이 가능한데, 예를 들어 밀봉제 및 점착제를 하나의 동작에서 동시에 제공하는 것이 가능하다.

본 발명은 다음과 같은 도면에 도시된 실시예를 참조하여 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 적합한 2단 계량 시스템을 보여주며,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도장 로봇의 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따른 도장 장치의 바람직한 실시예을 보여준다.

도 1에 도시된 계량 시스템은 압력 제어용 및 체적 흐름(volumetric flow) 제어용 모두에 임의로 사용될 수 있도록 설계된다. 따라서, 특정 경우에 대해 모든 구성이 필요한 것은 아니다.

도장 장치(10)에 사용될 코팅 물질(예를 들어 차체 또는 그 부품용 밀봉 물질)은 물질 공급 장치(12)로부터 입구 라인(13)과 물질 압력 조절기(14)를 거쳐 제1 계량 장치(20)로 보내지고, 그 후 연결 라인(21)을 거쳐 제2 계량 장치(30)로 보내진다. 제2 계량 장치(30)의 출구로부터 코팅 물질은 라인(31)(예를 들면, 호스(hose) 라인)을 거쳐 도장 장치(10)의 입구로 흐른다. 물질은 라인(13, 21, 31) 내에서 압력 전파에 의해 이송된다. 파선은 예를 들어 전기 또는 공압 신호 제어 라인을 나타낸다.

물질 압력 조절기(14)는 제1 계량 장치(20)의 입구에서 물질 계량 시스템의 허용 압력을 조절하는 역할을 하며, 이를 위하여 입구 라인(13) 안으로 연결된 조절 밸브(22) 및 관련된 압력 센서(23)를 포함한다. 조절 밸브(22)는 조절 밸브(22)의 원료 출구에서 압력 센서(23)에 의해 측정된 실제 압력값과 사전 설정된 바람직한 허용 압력 설정값의 함수로서 닫힌 제어 루프(loop) 내에서, 도장 제어 수단(40)에 포함된 관련된 제어 장치(미도시)에 의해 자체적으로 알려진 방법으로 제어될 수 있다. 물질 압력 조절기(14)는 일정한 물질 압력을 설정하며, 일정한 물질 압력은 도장 작업에 필요한 시스템의 최대 압력보다 크다.

제1 계량 장치(20)는 연결 라인(21) 안으로 연결된 계량 밸브(22)와 압력 센서(23)를 포함하며, 계량 밸브(22)는 자체적으로 알려진 방법으로 닫힌 제어 루프용 및 예를 들어 기어 트레인(G)을 구비하는 전기 가역(reversible) 모터(M20)용 액추에이터로서 역할하며, 압력 센서(23)는 계량 밸브(22)의 물질 출구에서 압력을 측정한다. 도장 제어 수단(40)에 마찬가지로 포함된 관련된 제어장치(미도시)는 압력 센서(23)의 실제 압력값의 함수로서 및/또는 제2 계량 장치(30)의 출구에서의 실제 값 센서와 실제값과 통상적인 방법으로 비교된 설정값의 함수로서 모터(M20)를 제어할 수 있다. 설정값은 도장 작업 동안 코팅 물질의 바람직한 계량용으로 필요에 따라 변경되고 더 높은 단계의 자동 장치 제어 수단(미도시)에 의해 제어 루프용으로 사전 설정될 수 있다.

제2 계량 장치(30)는 코팅 물질의 정밀한 계량에 사용되고, 회전 양변위 펌프(positive-displacement pump)(32)를 구비하며, 회전 양변위 펌프는 가역 모터(M30)에 의해 두 회전방향 모두로 구동될 수 있으며 닫힌 제어 루프의 액추에이터로서 작동할 수 있다. 연결 라인(21)은 제1 계량 장치(20)의 물질 출구와 제2 계량 장치(30)의 물질 입구 사이에 위치하는 체크 밸브(35)를 구비할 수 있으며, 체크 밸브(35)는 정밀 계량 장치에 의해 형성된 여분의 압력이 있는 경우에 압력 반동이 계량 밸브(22)에 가해지는 것을 방지하기 위한 것이다.

부가 압력 센서(36)가 라인(31)을 통해 도장 장치(10)에 연결되는 정밀 계량 장치의 물질 출구에 연결되며, 압력 센서는 거기서 측정된 실제 압력값을 도장 제어 수단(40)의 추가 제어 장치(미도시)로 제공하며, 추가 제어 장치(미도시)는 시스템의 하나의 가능한 작동 모드(mode)에서, 실제값을 더 높은 단계의 장치 제어 수단에 의해(및 도장에 바람직한 배출흐름 양에 대응하여) 사전설정된 압력 설정값과 비교하고 대응하는 제어신호를 정밀 계량 장치의 모터(M30)에 제공할 수 있다. 만일 코팅 물질의 압력이 너무 낮으면, 장치에 의해 상승하며, 반면에 너무 높은 압력은 모터(M30)에 의해 낮아진다.

도장시 간격에서, 위에서 설명한 작동 모드에서 본 시스템의 정압을 조절하는 다른 기능에 따른 즉, 정밀 계량 장치의 물질 입구에서 정밀 계량 장치에 바로 작용하는 압력 센서(36)의 측정 값을 사용하는 것이 적절하다. 이 정압은 도장 제어 수단(40)에 구비되는 제어 장치에 의해 조절될 수 있다.

도시된 바와 같이, 실린더 유닛(32)의 물질 출구에 위치하는 압력 센서(36)에 부가하여 유량 측정 셀(37)이 라인(31) 안으로 연결되며, 본 시스템의 유사하게 가능한 작동 모드의 경우에, 유량 측정 셀(37)은 도장 장치(10)로 흐르는 코팅 물질의 체적 유량(volumetric flow rate)을 측정하고 그 실제값을 도장 제어 수단(40)의 관련 제어 장치로 보낸다. 이 실제값을 그 순간에 요구되는 체적 유량을 위한 설정값 또는 적절하게 변환된 압력 설정값과 비교함으로서, 제어 장치는 체적 흐름을 바로 제어하는 제2 계량 장치(30)의 액추에이터로서 작용하는 실린더 유닛(32)을 구동할 수 있다.

유량 측정 셀(37)은 두 계량 장치(20, 30) 모두로부터 얻은 결과인 도장 장치(10)로 흐르는 코팅 물질의 체적 유량을 측정하므로, 추가로 유량 측정 셀(37)로부터의 측정 값을 이용하는 제1 계량 장치를 위한 제어 루프를 조작하는 것이 더 적절하다. 두 계량 장치에서의 각 압력을 알고 있으므로, 두 제어 루프 모두가 별도로 제어될 수 있다. 유량 측정 셀(37)로부터의 측정 값은 도장 제어 수단(40)의 대응하는 압력 값으로 변경될 수 있다.

만일 체적 유량에 의해 제어되는 제어 시스템이 제공되지 않고 배타적으로 압력이 제어되는 계량 시스템이 제공되면, 유량 측정 셀(37)은 생략될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 다른 실시예에 따르면, 반면에 정밀 계량 장치의 상류에 연결된 제1 계량 장치를 예를 들어 연결 라인(21)에서 측정된 체적 유량의 직접 함수로서 구동하는 것도 가능하다.

위에서 설명된 기능의 경우에 제2 계량 장치(30)의 출구에서의 압력 또는 체적 유량 측정 값들은 도장 장치(10)에 직접 대응하는 값들에 정확하게 한정가능한 관계에 있다고 가정할 수 있다. 이러한 관계는 코팅 장치의 설치 또는 교정 작업동안 결정되어서 변하지 않고 유지될 수 있으며, 반면에 호스 호흡(breathing)과 같은 부정적 영향은 그 자체로 알려진 방법으로 보상될 수 있다(예를 들어 EP 1 481 736 및 EP 1 298 504 참조). 본질적으로 온도 변화 및 사용된 코팅 물질의 점성과 같은 가변 요소는 알려진 관계에 의해 도장 제어 수단(40)에서 수학적으로 고려될 수 있다. 유사하게, 압력과 체적 유량 및/또는 배출량 사이의 고정된 관계는 시스템이 교정될 때 도장 제어 수단에 저장될 수 있다.

추가 압력 센서(42)를 도장 장치(10)의 물질 입구에 바로 연결하는 것이 적절할 수 있다. 이 압력 센서(42)로부터의 측정 값은 상기 설명에 따른 실제 계량 제어를 위해 필요하지는 않지만, 예를 들어 시스템의 개조시에 도장 제어 수단(40)에서 온도 및/또는 점성의 영향을 제거하는데 도움이 된다. 다른 경우에, 예를 들어 특히 계량 시스템의 빠른 제어를 위해 도장 장치에서 압력 센서의 도움으로 제어하는 것이 다른 한편으로 적절할 수 있다.

만일 물질이 도포되고 있지 않으면, 예를 들어 물질의 변화 또는 물질의 침전을 방지하기 위해, 많은 경우에 라인(31)으로부터 도장 장치(10)로의 물질 흐름을 차단하지 않고 순환 루프 내에서 코팅 물질을 연속적으로 상류의 원료 공급 장치(12)로 복귀시키는 것이 적절하다. 순환 루프는 본질적으로 코팅 장치용으로 알려진 도장 장치(10)를 거칠 수 있다. 이를 위해, 도장 장치(10)로 이어지는 라인(31)은 스위칭 밸브(50)에 의해 회귀 라인(51)에 연결되어야 하며, 스위칭 밸브(50)는 도장시에 닫히고 코팅 사이의 간격에 열린다. 그러나 순환 루프는 도장 장치 또는 본 실시예에서 도장 장치를 거치는 모든 통로까지도 갈 필요가 없다. 대안으로서, 로봇 아암의 하나, 예를 들어 포아암(forearm)(3축 로봇), 까지만 연장되는 순환 루프의 도장 로봇용일 수 있다.

도시된 실시예에서, 순환 루프는 계량 장치(30)를 거쳐서 출구 라인(51')을 지나갈 수 있어서, 연속된 순환 루프를 형성한다. 출구 라인(51')은 삼방 밸브(53)에 연결되며, 순환 루프는 물질 공급 장치(12)의 입구 상류로 순환 연결부(52)로 연속된다. 만일 순환 루프가 계량 장치(30)를 통과하지 않는다면, 스위칭 밸브(53)는 생략될 수 있으며, 제2 실린더 챔버(39)의 배압은 라인(55)에 의해 물질 공급부로부터 바로 전달될 수 있다.

도 2에 개략적으로 도시된 6축 도장 로봇은 그 자체로 회전가능한 구동 하우징(A)을 구비하는 기초 부재(G)를 통상적으로 구비하며, 회전가능한 구동 하우징(A) 상에는 선회가능한 두 아암(1, 2)의 장치가 설치된다. 구동 하우징(A)의 회전 운동을 위한 구동 모터 및 아암(1)의 선회 운동을 위한 구동 모터는 구동 하우징 내에 위치하며, 아암(2)용 구동 모터는 아암(1)에 설치될 수 있다. 예를 들어 밀봉 도장용으로 전형적인 가늘고 긴 예를 들어 관형인 랜스(lance) 부(60)를 구비하는 도장 장치(10)가 본 예의 아암(2)의 3축 손목 구조(4)에 설치되며, 하나 또는 그보다 많은 그 자체로 알려진 방법으로 선택될 수 있는 노즐을 구비하는 노즐 장치(61)가 상기 랜스 부의 외부 끝단에 배치된다. 손목 구조(4)의 3축은 통상적인 형태로 아암(2)의 후방 끝에 배치되는, 예를 들어 아암(2)의 후방 벽에 설치된 3개의 모터와 기어 유닛(5)에 의해 구동될 수 있으며, 각각이 아암(2)을 통해 연장된 축을 구비한다. 도장 장치(10)는 위에서 언급된 자체로 알려진 에어 없이 또는 에어로 작동하는 분무 장치의 하나일 수 있으며, 종래의 회전 또는 다른 도장 분무기와는 대조적으로 이것은 본 발명에 따라 적용되고 이를 위해 현저하게 높은 원료 압력을 갖고 작동하는 고 점성 코팅제에 적합하다.

도시된 본 발명의 실시예에서, 개략적으로만 도시된 계량 펌프(32)는 아암(2)에 병합되며, 상기 계량 펌프는 예를 들어 스크루 펌프와 같이 가늘고 연장된 이러한 형태의 전형적 구조를 갖는다. 이 계량 펌프는 상대적으로 짧은 호스 조각(62)(미도시)을 통해 도장 장치(10)에 연결되며, 호스 조각(62)은 아암(2)과 손목 구조(4)를 통과하거나 실질적으로 외부에 위치할 수 있다. 계량 펌프(32)로 이어지는 원료 공급 라인(미도시)은 로봇 아암 내부에서 임으로 연장될 수도 있다. 계량 펌프(32)의 프로그램 제어된 구동을 위하여, 그 끝부분은 아암(2) 및 임의로 기어 트레인을 통해 연장된 부가 샤프트(63)를 거쳐 구동 모터(64)(도 1의 M30에 대응)에 연결될 수 있다. 예를 들어 전기 또는 공압 서보(servo) 또는 다른 모터의 계량 펌프의 구동 모터(64)는 마찬가지로 적절하게 아암(2)의 후방 끝단에, 예를 들어 모터와 기어 유닛(5) 다음 또는 그 횡으로 배치될 수 있다. 계량 펌프 구동은 이 점에 있어서, 그리고 임의로 모터 행태에 관해서도 적어도 기본적으로 종래의 로봇 축 구동부의 구조 및 장치에 대응한다. 그러나 다른 경우에 구동 모터(64)를 계량 펌프(32)에 바로 장착하는 것이 더욱 현실적일 수 있다. 본 발명은 6축 로봇의 도시된 예로 제한되는 것이 아니며, 더 적거나 더 많은 축 및 예를 들어 3 축보다 더 적거나 더 많은 손목도 제공될 수 있다.

계량 펌프 구동을 위해 필요한 프로그램 제어를 이미 자체로 존재하는 로봇 제어 수단에 합치는 것이 적절하며, 그에 따라 추가적인 도장 제어 수단에 대한 상당한 지출이 불필요하다. 마찬가지로, 계량 펌프가 그 자신의 도장 제어 수단을 갖는 것이 가능하다. 계량 펌프 구동은 이 점에 있어서 단순히 (임의로 추가되는) 로봇 축과 같은 제어 식으로 다루어질 수 있다.

다른 실시예(미도시)에서, 계량 펌프는 로봇 내에서 예를 들면 아암(1) 내 다른 위치에 설치될 수도 있으며, 그 구동 모터는 마찬가지로 예를 들어 아암(1) 내 또는 그 상 또는 실제로 구동 하우징(A) 내에 위치한다.

그러나, 도 3에 개략적으로 도시된 계량 펌프(32) 장치의 바람직한 예가 도장 장치(10)의 랜스 부(60)에 주어지는데, 계량 펌프(32)의 출구는 위치(62)에서 직접 호스 연결 없이 노즐 장치(61)에 연결될 수 있고, 도장 온 오프 변환용 외부 신호에 의해 제어되는 밸브의 중간 연결 없이 연결될 수 있다. 도장 장치(10)는 자체적으로 알려진 방법으로 로봇 손목(미도시) 상의 그 연결 블록(68)에 의해 장착된다. 마찬가지로 계량 펌프(32)의 구동 모터는 펌프 상에 바로 도장 장치에 위치하거나, 그것이 여의치 않으면 로봇의 아암(1) 내(또는 그 상)에 위치할 수 있다. 동일한 것이 구동 샤프트 및 도 2에 도시된 것처럼 계량 펌프의 원료 공급 라인에 적용될 수 있다.

펌프 특히 도장 장치 내(또는 그 상)에서 위에서 언급된 바람직한 형태의 도 3에 개략적으로 도시된 펌프의 장치는 여기서 실제로 설명된 도장 및 계량 시스템 외의 다른 목적 예를 들면 어떠한 바람직한 유체의 전달 장치로서도 적절하고 유리할 수 있다. 따라서, 이 장치는 여기서 설명된 발명의 다른 특징에 제한되지 않는다.

Claims

고 점성 코팅 물질을 차체 또는 기타 부품에 도포하기 위한 도장 시스템으로서,
손목구조(4)를 가지는 아암(2)을 포함하는 프로그램 제어되는 다축 운동 기계,
상기 운동 기계의 아암(2)의 손목구조(4)에 설치되고, 상기 고 점성 코팅 물질에 적합하며, 적어도 하나의 상기 코팅 물질용 도장 노즐을 갖는 장치(61)를 구비하는 도장 장치(1), 및
도장시에 가변 체적 유량을 갖는 도장 노즐에 의해 적용되는 코팅 물질의 수요 기반 계량 제어를 위한 계량 장치를 포함하며,
상기 계량 장치는 연속 전달 계량 펌프(32)를 구비하며, 상기 연속 전달 계량 펌프(32)는 상기 도장 장치(10) 또는 상기 다축 운동 기계의 운동가능한 아암(1, 2)의 내 또는 그 상에 설치되는 스크루 펌프 또는 나선 펌프인 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 다축 운동 기계가 도장 로봇인 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 계량 펌프(32)의 회전 또는 전달 방향이 가역성인 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 계량 펌프(32)는 상기 도장 노즐에 도장 온 오프 변환용 외부 제어 신호에 의해 제어가능한 밸브의 중간 연결 없이 직접 연결되는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 운동 기계의 아암(1, 2) 내 또는 상에 설치된 상기 계량 펌프(32)는 호스에 의해 상기 도장 장치(10)에 연결되며, 상기 호스는 상기 도장 장치(10)를 받치는 손목(4)에 인접한 아암(1) 내에 손목 근처까지 연장되고 상기 손목을 통하거나 넘어서 통과하는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 펌프(32)는 상기 도장 장치(10)의 가늘고 긴 랜스 부(60)의 내에 설치되거나 합체되며, 상기 노즐 장치(61)는 상기 랜스 부의 외부 끝단에 위치하는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 노즐 장치(61)는 호스 연결 없이 상기 펌프(32)의 출구에 직접 설치되는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 펌프(32)의 자동 제어 구동 모터가 상기 운동 기계의 아암 또는 상기 도장 장치(10) 상에 또는 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 펌프(32)의 구동 샤프트(63)는 상기 운동 기계의 아암(2) 및 상기 운동 기계의 상기 도장 장치(10)를 받치는 손목을 통해 통과하는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 계량 펌프 구동의 상기 프로그램 제어는 상기 운동 기계의 프로그램 제어에 병합되는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 도장 장치(10)에 의해 적용될 상기 코팅 물질의 압력 또는 체적 유량을 설정 값의 함수로서 조절하는 제1 계량 장치(20),
상기 도장 장치(10)로 흐르는 상기 코팅 물질의 상기 압력 또는 체적 유량에 대응하는 측정값의 측정 값 산출용 측정 센서(23, 37),
상기 사전 설정된 설정 값 및 상기 측정 센서(23, 37)의 측정 값의 함수로서 상기 제1 계량 장치(20)를 제어하기 위한 제어장치(40), 및
상기 도장 장치(10)로 흐르는 상기 코팅 물질을 위한 상기 제1 계량 장치(20)의 출구에 연결되는 제2 계량 장치(30)를 구비하며,
상기 설정 값은 자동 설치 제어 수단에 의해 상기 제1 계량 장치용으로 사전 설정되며,
상기 제2 계량 장치는 적용되는 코팅 물질의 압력 또는 체적 유량을 상기 코팅 물질의 정밀 계량을 위해 사전 설정된 설정 값의 함수로서 제어하는 2단 계량 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 계량 장치(20) 및 정밀 계량용인 상기 제2 계량 장치(30)는 각 경우에 그 자신의 제어 루프에 의해 제어되며, 각 제어 루프는 도장 장치(10)로 흐르는 상기 코팅 물질의 상기 압력 또는 상기 체적 유량에 대응하는 측정 값을 사전 설정된 설정 값과 비교하는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 제1 계량 장치(20)는 닫힌 제어 루프에 의해 제어되며, 상기 제1 계량 장치(20)는 상기 제2 계량 장치(30)로 흐르는 상기 코팅 물질의 상기 압력 또는 상기 체적 유량을 상기 측정 값과 비교되는 상기 설정 값의 함수로서 조절하기 위한 액추에이터(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 도장 시스템.
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