KR101670533B1 - 딥 코팅 라인 - Google Patents

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KR101670533B1
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Abstract

본 발명에 따른 물체(204)의 딥 코팅 라인(200)은 공지된 컨베이어 시스템(206)으로 작동한다. 이동 경로에 인접한 하드 스트럭쳐와 물체(204) 사이에 충돌을 피하기 위하여, 고정 프레임(212)에 고정된 물체(204)의 운동의 각각의 자유도에 대한 절대값을 측정하는 위치 트랜스듀서(274, 274', 275, 275', 276)가 제공된다. 물체(204)의 이동 경로를 따라 하드 스트럭쳐의 경로를 나타내는 제 1 경계 표면 또는 제 1 경계선(270)의 경로가 메모리장치에 저장된다. 또한, 상기 제 1 경계 표면 또는 제 1 경계선(270)으로부터 일정 거리에 떨어져 있는 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선(271)의 경로도 메모리장치에 저장된다. 또한, 고정 프레임(212)에 고정된 물체(204)의 경로를 나타내는 컨투어(273)의 경로도 저장된다. 위치 트랜스듀서(274, 275, 276)에 의해 컨트롤 장치(232)에 전송되는 신호 및 그 외의 다른 저장 데이터로부터, 상기 컨트롤 장치(232)는 고정 프레임(212)에 고정된 물체(204)를 나타내는 컨투어(273)가 상기 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선(271)을 관통하는지 혹은 관통하지 않는지를 계산하는데, 상기 컨투어(273)가 상기 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선(271)을 관통하는 경우에는 물체(204)가 추가로 이동되는 것이 중지된다.

Description

딥 코팅 라인{DIP COATING LINE}
본 발명은 딥 코팅 라인(dip coating line), 특히 물체(object), 구체적으로는, 차체(vehicle body)를 딥 페인팅(dip painting)하기 위한 라인에 관한 것으로서, 상기 딥 코팅 라인은:
a) 코팅액(coating fluid)으로 특정 높이까지 채워질 수 있는 하나 이상의 딥 탱크(dip tank)를 포함하고;
b) 컨베이어 시스템을 포함하며, 상기 컨베이어 시스템의 도움으로, 코팅되어야 하는 물체가 상기 딥 탱크를 향해 이동되고, 딥 탱크 내부로 들어가서, 상기 딥 탱크로부터 나와 딥 탱크로부터 멀어지도록 이송될 수 있으며, 상기 컨베이어 시스템은 가이드 장치와 상기 가이드 장치를 따라 이동될 수 있는 하나 이상의 이송 캐리지를 가지고, 상기 이송 캐리지는:
ba) 상기 가이드 장치를 따라 이동시키기 위한 구동 모터;
bb) 하나 이상의 물체가 고정될 수 있는 고정 프레임;
bc) 하나 이상의 회전 축 또는 피벗 축을 가지며 상기 고정 프레임이 고정되는 침지 장치(immersion device)를 포함하고;
c) 상기 고정 프레임에 고정된 물체의 침지 곡선(immersion curve) 설정이 저장되며 상기 고정 프레임에 고정된 물체의 운동을 제어하는 컨트롤 장치를 포함한다.
차체를 딥 코팅하기 위한 종래의 라인에서는, 컨베이어 시스템으로서 펜들럼 컨베이어(pendulum conveyor)를 사용하였다. 이러한 펜들럼 컨베이어에서, 차체들은 각각 2개의 펜들럼 행거(pendulum hanger)에 의해 상기 펜들럼 행거의 하측 단부들을 서로 연결하는 스키드(skid) 상에서 지지된다(supported). 펜들럼 행거는 펜들럼 행거의 최상부에서 체인 컨베이어(chain conveyor)에 고정되며, 각각의 경우에서 체인 컨베이어의 높이(elevation)는 이송되는 차체의 국부 수직 위치를 결정한다. 현재에도 여전히 사용되고 있는 이러한 라인에서, 상기 라인의 구성은 이송되고 있는 차체가 차체의 이동 경로에 인접한 하드 스트럭쳐(hard structure) 특히, 예컨대, 두 딥 탱크 사이에 장착된, 스프레이 링(spray ring)과 같은 코팅 장치 또는 딥 탱크의 벽에 충돌할 위험이 없다는 것을 의미한다. 이를 위해 특별한 안전 장치가 필요하지 않다.
DE 196 41 048 A1호에 기술되어 있는 딥 코팅 라인에도 동일하게 적용되는데, 이 문헌에서, 각각의 경우 차체를 지지하고 있는 보기(bogie)가 체인의 도움으로 레일 시스템을 따라 끌어지고(pulled) 특정 타입의 기계식 연결 링크 가이드의 도움으로 딥 탱크 내로 회전되게 하고 딥 탱크로부터 회전되어 나오게 한다. 여기에서는, 기계식 가이드 장치들 중 하나가 고장나는 예외적인 경우에서만, 이동 경로에 인접한 하드 스트럭쳐와 코팅 차체 사이의 충돌이 고려될 수 있다.
DE 196 41 048 A1호에 기술되어 있는 딥 코팅 라인과 펜들럼 컨베이어와 작동하는 딥 코팅 라인 이 두 라인 모두 상대적으로 융통성이 거의 없기 때문에, 위에서 언급한 타입의 딥 코팅 라인, 가령, 예를 들어, DE 101 03 837 B4호 또는 DE 100 29 939 C1호에 기술되어 있는 딥 코팅 라인들은 최근에도 중요하게 고려된다. 이러한 딥 코팅 라인들은 개별 구동 모터가 제공된 독립 이동식 이송 캐리지를 사용하며 침지 장치(immersion device)의 도움으로 딥 탱크 내에서 지지되는 물체를 침지하고 물체를 딥 탱크로부터 제거하는 공통점을 가진다. 여기서, 침지 운동(immersion movement)은 하나 이상의 회전 축 또는 피벗 축 주위로 수행되는 하나 이상의 회전 운동 또는 피벗 운동을 포함한다. 상기 침지 운동 및 상응하는 가이드 장치를 따라가는 이송 캐리지의 선형 운동은 딥 코팅 라인에서 그 외의 이송 캐리지의 상응하는 운동에 무관하게 조절될 수 있다. 이에 따라, 종래의 라인 특히 이송 체인(transport chain)을 사용하는 라인으로 구현될 수 없는 전체 시스템에게 융통성이 제공된다.
하지만, 독립 이동식 이송 캐리지에 포함되는 상대적으로 적은 수의 기계식 포지티브 가이드(positive guide)는, 특정 시스템 오류, 특히 작동 및 소프트웨어 오류의 경우에서, 코팅되어야 하는 물체가 이동 경로에 인접한 하드 스트럭쳐, 가령, 특히, 딥 탱크의 벽과 충돌할 위험을 증가시킨다.
본 발명의 목적은 앞의 초반부에서 언급한 타입의 딥 코팅 라인(dip coating line)을 설계하여 이에 따라 이동 경로(movement path) 상에 위치된 하드 스트럭쳐(hard structure) 및 코팅되어야 하는 물체(object) 사이에 충돌이 발생될 위험이 현저하게 제거되게 하는 데 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라 구현되는데, 본 발명에 따르면,
d) 충돌 방지 시스템이 제공되며, 상기 충돌 방지 시스템은:
da) 고정 프레임(holding frame)에 고정된 물체의 운동의 각각의 가능한 자유도에 대한 절대값을 측정하는 위치 트랜스듀서(position transducer)를 포함하고;
db) 물체의 이동 경로를 따라 하드 스트럭쳐(hard structure)의 경로를 나타내는 1 경계 표면(boundary surface) 또는 제 1 경계선(boundeary line)의 경로가 저장되는 메모리장치(memory)를 포함하며;
dc) 상기 제 1 경계 표면 또는 제 1 경계선으로부터 일정 거리에 떨어져 있는 2 경계 표면 또는 제 2 경계선의 경로가 저장되는 메모리장치를 포함하고, 상기 제 1 경계 표면 또는 제 1 경계선과 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선 사이에 충돌 방지 영역(anti-collision area)이 형성되며;
dd) 컨투어(contour)의 경로가 저장되는 메모리장치를 포함하고, 상기 경로는 고정 프레임에 고정된 물체의 컨투어의 경로를 나타내며;
e) 상기 위치 트랜스듀서에 의해 컨트롤 장치(control device)에 전송되는 신호 및 상기 고정 프레임에 고정된 물체를 나타내는 컨투어에 관한 데이터와 상기 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선의 경로에 관한 저장된 데이터로부터, 상기 컨트롤 장치는, 지속적으로 또는 특정 시간간격으로, 상기 컨투어가 상기 충돌 방지 영역을 관통하는지 혹은 관통하지 않는지를 계산하는데, 상기 컨투어가 상기 충돌 방지 영역을 관통하는 경우에는 물체가 추가로 이동되는 것이 중지된다.
본 발명에 따르면, 물체의 이동 부분 위에 위치되고 상기 컨투어를 적어도 근사화하여 형성하는(approximate) 경계 표면 또는 경계선에 의해 나타내어지는 하드 스트럭쳐는 충돌 방지 영역에 의해 둘러싸이며, 물리적으로는 존재하지 않는 경계 표면 또는 경계선은 고정 프레임에 고정된 물체의 컨투어의 경로를 나타내는 경로에 의해 교차 되어서는(intersected) 안 된다. 여기서, 용어 "나타낸다(represent)"는 예를 들어 다각형 선(polygonal line)으로 형성될 수 있는 정확한 기하학적 형태로 적어도 근사화하는 것을 가리킨다. 해당 컨투어가 충돌 방지 영역을 관통하는 경우, 물체가 추가로 이동되는 것이 즉시 중지되며, 필요 시에는, 알람이 울린다. 따라서, 발생하려고 하는 충돌이 안정적으로 방지될 수 있다.
일반적으로, 이송 캐리지는 가로 방향으로(lateral direction) 매우 잘 안내되어 가로 방향으로 임의의 특정 충돌 방지 장치를 가질 필요가 없다. 이동 방향에 포함되는 수직 평면, 가령, 예를 들어, 코팅되어야 하는 물체의 수직 중앙 평면에서, 2차원적으로 관찰로도 충분하다. 이에 따라, 관련 기하학적 형태를 저장하는 것을 용이하게 하며 충돌을 체크하기 위한 계산상의 복잡성이 줄어든다.
이송 캐리지에 의해 컨트롤 장치가 이동되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 정보를 전달할 때 관한 시간 지연(time delay)이 감소한다.
위치 트랜스듀서의 정확한 기능을 승인하는 승인 장치(verification device)가 제공되는 것이 바람직하다. 하드 스트럭쳐 및 코팅되어야 하는 물체 사이에서 충돌이 일어나는 경우에 발생할 수 있는 높은 수준의 손상으로 인해, 충돌 방지 시스템이 안정적으로 작동하는 것이 필수적이며, 특히, 시스템의 기초를 형성하는 위치 트랜스듀서가 정확하게 작동하는 것이 필수적이다. 본 발명에 따른 승인 장치는 바로 이 점을 목적으로 한다.
상기 위치 트랜스듀서들 중 일부 위치 트랜스듀서들을 위한 승인 장치로서 상기 위치 트랜스듀서들과 동일한 기능을 수행하는 위치 트랜스듀서들이 추가로 포함된다. 서로 관련된 두 개의 위치 트랜스듀서들이 허용오차 창(tolerance window) 내에서 실질적으로 똑같은 값을 나타내면, 상기 위치 트랜스듀서들은 기능을 정확하게 수행한다고 가정한다. 그러나, 두 개의 출력 신호(output signal)들이 매우 상이하면, 오류가 있으며 물체의 운동이 정지되어야 한다고 가정한다.
상기 위치 트랜스듀서들 중 또 다른 위치 트랜스듀서들을 위한 승인 장치로서 정지 장치(stationary device)가 포함될 수 있고, 고정 프레임에 고정된 물체는 상기 정지 장치를 지나 한 번 이상 안내되며, 상기 정지 장치에서 상기 물체의 위치는 독립적으로 결정된다. 이 경우, 물체가 고정된 고정 프레임이 상기 승인 장치를 지나가며 안내될 때마다 상기 승인 장치는 지속적으로 작동하는 것이 아니라 단지 시간간격을 두고 작동된다. 하지만, 적절한 시간에 위치 트랜스듀서가 가진 오류를 발견하는 것은 통상 충분하다.
상기 정지 장치는 예를 들어 코팅되어야 하는 물체가 특정 위치에 있을 때 차단되거나 제거되는 광 배리어(light barrier), 또는 초음파 센서 또는 금속에 반응하는 센서, 또는 선형 스캔 시스템 또는 이와 비슷한 것을 포함할 수 있다.
충돌 방지 영역의 폭은 물체의 속도에 대한 함수인 것이 특히 바람직하다. 이는, 충돌을 야기할 수 있는 고장을 발견하고 물체가 이동하는 것이 정지될 때, 코팅되어야 하는 물체가 이동하는 경로는 물체의 속도와 함께 증가하는 것을 고려한 것이다.
코팅되어야 하는 차체의 형태를 자동으로 인식하는 차체 형태의 인식 장치가 제공되어야 한다. 상기 인식 장치는, 예를 들어, 차체가 수평 방향 및 수직 방향으로 운동하여 통과하는 복수의 광 배리어, 또는 이미지 인식 장치 또는 코드 인식 장치를 포함할 수 있다.
하기에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 대표적인 한 구체예가 설명된다.
도 1은 차체를 위한 전기이동식 딥 코팅 라인을 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 딥 코팅 라인 내에서 사용되는 것과 같은 이송 캐리지를 도시한 투시도로서, 차체가 딥 코팅 탱크 내에 잠기는 과정에 있다.
도 3은 도 1의 딥 코팅 라인을 세부적으로 도식적으로 도시한 측면도로서, 충돌 방지를 위해 설치되어 이송 캐리지에 고정된 차체가 충돌될 위험이 없다.
도 4는 도 4과 비슷한 도면이나, 여기서 이송 캐리지를 따라 이동된 차체는 충돌될 위험이 있다.
우선, 도 1과 도 2를 보자. 이 도면들에 예시되어 있고 전반적으로 도면부호(200)로 표시되어 있는 전기이동식 딥 코팅 라인(cataphoretic dip coating line)은 본 발명에 따른 충돌 방지 시스템(collision prevention system)이 사용되는 딥 코팅 라인의 대표적인 한 구체예를 나타낸다. 상기 딥 코팅 라인은 액상 페인트로 채워진 딥 탱크(202)를 포함한다. 색상 입자들은 차체(204)와 애노드(anode) 사이에 형성된 전기장(electric field) 내에서 차체(204)를 향해 이동하고 차체 위에 증착되며(deposited), 상기 애노드는 차체(204)의 이동 경로를 따라 배열되고 간결성을 위해 도면에 도시되지는 않는다.
차체(204)는 컨베이어 시스템(206)의 도움으로 내부에 함유된 페인트와 특히 딥 탱크(202)를 통해 상기 딥 코팅 라인을 따라 안내된다(guided). 딥 코팅 라인은 복수의 이송 캐리지(208)를 포함하며 상기 이송 캐리지(208)는 구동 캐리지(210)와 고정 프레임(212)를 가지고 상기 고정 프레임(212)은 텔레스코픽 장치(telescopic device)(214)에 의해 서로 결합되는데, 이는 밑에서 상세하게 설명될 것이다.
종래에 전기식 모노레일 오버헤드 컨베이어(electric monorail overhead conveyor)에서 사용되는 것과 같이 구동 레일(216)이 딥 탱크(202) 위로 연장된다. 컨베이어 시스템(206)에 의해 차체(204)가 이동되는 이동 방향이 도 1에서 화살표(220)로 표시되어 있다. 구동 레일(216)은 도 1의 도면 평면에 대해 수직인 방향으로 딥 탱크(202)의 중심에 대해 외부를 향해 오프셋되어 배열된다.
구동 캐리지(210)는 실질적으로 전기식 모노레일 오버헤드 컨베이어로 알려진 구조로 구성된다. 이 구동 캐리지(210)들은, 각각, 기술 용어로 "리더(leader)"로 알려져 있으며 이동 방향(220)에서 전방으로 이동되는 운행 메커니즘(222) 및 기술 용어로 "팔로어(follower)"로 알려져 있고 이동 방향(220)에서 뒤에서 따라가는 추가적인 운행 메커니즘(224)을 가진다. 리더(222)와 팔로어(224)에는 공지된 방식으로 가이드 및 서포트 롤러(여기서는, 개별적인 도면부호로는 표시되지 않음)가 장착되며, 상기 가이드 및 서포트 롤러는 구동 레일(116)의 I자형 프로파일의 상이한 면들을 따라 굴러간다(roll). 리더(222)와 팔로어(224)의 롤러 중 하나 이상의 롤러가 구동 롤러(drive roller)로서 기능을 하며 이를 위해 전기 모터(226 및 228)에 의해 회전할 수 있다.
각각의 구동 캐리지(210)의 리더(222)와 팔로어(224)는 연결 프레임(230)에 의해 서로 연결된다. 이는, 역시 공지된 방식으로, 딥 코팅 라인(200)의 중앙 제어부(central control)과 통신(communication)할 수 있는 컨트롤 장치(232) 및, 가능하다면, 딥 코팅 라인(200) 내에 있는 추가적인 구동 캐리지(210)의 컨트롤 장치(232)들을 지지한다. 이에 따라, 상이한 이송 캐리지(208)와 상기 이송 캐리지(208) 위에 장착된 이동식 부분들이 실질적으로 독립적으로 이동할 수 있게 한다.
구동 캐리지(210)를 고정 프레임(212)에 결합시키는 상기 텔레스코픽 장치(214)는 3개의 부재들로 구성되고 수직 방향으로 연장되는 텔레스코픽 암(234)을 포함하는데, 이 텔레스코픽 암(234)의 길이는 가변적일 수 있다. 상기 텔레스코픽 암(234)은 상부 텔레스코픽 부재(246), 중앙 텔레스코픽 부재(254) 및 하부 텔레스코픽 부재(256)를 포함하며, 이 부재들은 서로에 대해 이동가능하다. 이를 위해 필요한 모터는 컨트롤 장치(232)에 의해 제어되는데, 여기서는 도시되지 않는다.
하부 텔레스코픽 부재(256)의 하측 자유 단부 영역(258)에 피벗 핀(260)이 장착된다. 상기 피벗 핀은 도 2에 도시된 수평 방향의 회전 축(262)을 형성한다. 상기 피벗 핀(260)은 기어드 모터(geared motor)(264)(도면에는 도시되어 있지 않음)에 의해 상기 회전 축(262) 주위로 두 회전 방향으로 회전될 수 있으며, 상기 기어드 모터(264)는 이송 캐리지(208)의 컨트롤 장치(232)에 의해 조절되고 텔레스코픽 부재(256)에 의해 이동된다.
고정 프레임(212)은, 공지된 방식으로, 2개의 서로 평행하게 연장되는 세로방향 빔(266)을 포함하는데, 상기 세로방향 빔(266)들 중 오직 관찰자를 향하고 있는 빔만이 도 1과 도 2에 각각 도시되어 있다. 상기 세로방향 빔들은 중앙에서 횡단방향의 크로스-바(cross-bar)(270)에 의해 서로 연결되어 있다. 상기 피벗 핀(260)은 고정되어 회전하는 방식으로(rotationally fixed) 고정 프레임(212)의 세로방향 빔(266)의 외측 표면에 연결된다. 세로방향 빔(266 및 268)들의 단부에 고정 수단(272)이 장착되며, 코팅되어야 하는 차체(204)는 공지되어 있는 방식으로 상기 고정 수단(272)에 의해 고정 프레임(212)에 탈착가능하게 고정될 수 있다.
따라서, 고정 프레임(212)은 한 면에서 피벗 핀(260)에 의해서만 지지되며 이에 따라 고정 프레임(212) 위의 수직 방향에 있는 공간에는 컨베이어 시스템(206)의 어떠한 구성요소도 배열되지 않는다. 따라서, 컨베이어 시스템(206)의 구성요소들로부터 떨어지는 오염 물질, 가령, 예를 들어, 먼지, 오일 또는 이와 유사한 것에 의해 차체(204)가 더럽혀지는 위험이 줄어든다.
앞에서 언급한 것과 같이, 텔레스코픽 암(234)의 텔레스코픽 부재(246, 254 및 256)들은 서로에 대해서 이동될 수 있다. 이를 위해, 개별 텔레스코픽 부재(246, 254 및 256)들의 횡단면은 중앙 텔레스코픽 부재(254)가 안내되는 방식으로(guided manner) 상부 텔레스코픽 부재(246) 내에서 이동될 수 있으며 하부 텔레스코픽 부재(256)가 안내되는 방식으로 중앙 텔레스코픽 부재(254) 내에서 이동될 수 있도록 서로에 대해 상호보완적으로(complementary) 구성된다.
무간섭 코팅 모드(uninterrupted coating mode)에서, 위에서 기술된 전기이동식 딥 코팅 라인(200)의 "정상(normal)" 작동 모드는 다음과 같다:
도 1에서, 코팅되어야 하는 차체(204)는 상기 차체(204)가 세척(cleaning), 탈지(degreasing) 등에 의해 공지된 방식으로 코팅 절차를 위해 준비되는 예비-코팅 스테이션(pre-coating station)으로부터 실질적으로 수평 방향으로 정렬되어 이송된다. 텔레스코픽 부재(246, 254 및 256)들은 서로 내부로 이동되며 이에 따라 텔레스코픽 암(234)이 가장 짧은 길이에 있게 된다. 이에 상응하는 이송 캐리지(208)의 구동 캐리지(210)는 전기 모터(226 및 228)의 도움으로 구동 레일(216)을 따라 딥 탱크(202)로 이동되며, 차체(204)가 고정된 고정 프레임(212)가 텔레스코픽 장치(214)에 의해 이동된다.
이송 캐리지(208)가 딥 탱크(202)의 유입부 쪽에 위치된 단부 벽으로 접근할 때, 차체(204)는 텔레스코픽 암(234)이 연장됨에 다라 점차 내려간다. 차체(204)의 전방부분이 딥 탱크(203)의 단부 벽 위에서 딥 탱크(202)의 내부로 돌출하는 즉시, 피벗 핀(260), 및 피벗 핀(260)과 함께, 차체(204)가 고정된 고정 프레임(212)은 위에서 언급된 기어드 모터의 도움으로 회전 축(262) 주위로 회전된다. 따라서, 이 상태에서, 차체(204)의 전체 운동은 세 운동 즉 구동 레일(216)을 따르는 수평방향 선형 운동(화살표(220)), 텔레스코픽 암(234)의 세로방향 축에 상응하는 수직방향 선형 운동 및 피벗 핀(260)의 회전 축(262) 주위로의 회전 운동 이 세 운동을 중첩(superposition)하는 것으로 고려될 수 있다. 여기서, 차체(204)는 딥 탱크(202)의 유입부 쪽 단부 벽 위로 굴러간다. 이에 상응하는 위치가 도 2의 투시도에 도시되어 있다.
차체(204)가 지속적으로 내려가고 피벗 핀(260)의 회전 축(262) 주위로 지속적으로 회전하면, 최종적으로 차체(204)가 실질적으로 수직 방향으로 배열되는 위치가 구현된다. 여기서, 차체(204)는 여전히 딥 탱크(202)의 유입부 쪽 단부 벽에 상대적으로 가깝게 위치된다. 이송 캐리지(208)가 지속적으로 이동하여 따라서 딥 탱크(202)의 유입부 쪽 단부 벽과 차체(204)의 중심 사이의 거리는 늘어나면, 피벗 핀(260), 및 피벗 핀(260)과 함께 차체(204)는 시계 방향으로 추가로 회전되어 이에 따라 차체(204)는 거꾸로 뒤집히기 시작한다. 결국 차체(204)가 완전히 뒤집혀서 수평 방향이 되면, 차체(204)가 액상 페인트 내에 완전히 잠긴다.
그 뒤, 차체(204)는 차체(204)가 딥 탱크(202)의 배출부 쪽 단부 벽에 더 가까이 전진할 때까지 이 위치에서 이송 캐리지(208)의 도움으로 딥 탱크(202)를 통해 추가로 이송된다.
그 후, 차체(204)가 제거되는 과정이 시작된다. 이 과정도 역시 세 운동 즉 이동 방향(220)으로의 수평방향 선형 운동, 텔레스코픽 암(234)의 세로방향 축을 따르는 수직방향 운동 및 피벗 핀(260)의 회전 축(262) 주위로의 회전 운동 이 세 운동을 중첩하는 것으로 나타내진다. 여기서, 차체(204)는 텔레스코픽 암(234)이 짧아지면서 굴러가고 멀어지며 따라서 고정 프레임(212)이 상부 방향으로 이동하고 이동 방향(220)에서 볼 수 있듯이, 새로 코팅된 차체(204)가 딥 탱크(202)의 하류에서(downstream) 다시 수평 방향으로 위치될 때까지 딥 탱크(202)의 배출부 쪽 단부 벽 위로 계속 회전 운동을 수행한다.
위에서 기술한 운동 과정들은, 가능하게는, 높은 수준의 딥 코팅 라인(200) 중앙 제어부와 협력하여, 상이한 이송 캐리지(208)에 의해 이동되는 컨트롤 장치(232) 내에 저장된 프로그램 하에서 수행된다.
모든 기술적 장치들과 마찬가지로, 위에서 언급한 딥 코팅 라인(200)에서도 고장이 날 수 있다. 밑에서 기술한 또 다른 사항 없이도, 이러한 고장으로 인해, 코팅되어야 하는 차체(204)와 하드 스트럭쳐(hard structure) 특히 딥 탱크(202)의 벽들 사이가 충돌(collision)될 수 있다. 이러한 고장은 예를 들어 처리되는 특정 차체를 위한 침지 곡선(immersion curve)을 작동 요원이 실수로 잘못 선택하거나 또는 컨트롤 장치(232)를 위해 실행되는 프로그램 내의 오류일 수 있다.
또한, 이러한 고장은 소위 수동 작동(manual run)으로 발생할 수 있는데, 이 수동 작동에서는, 이송 캐리지(208) 위에 매달린(suspended) 차체(204)를 가진 개별 이송 캐리지(208)가 수동 명령(manual command)을 이용하여 즉 컨트롤 장치(232) 내에 프로그래밍된 침지 곡선에 따르지 않는다. 마지막으로, 컨트롤 장치용으로 사용되는 상이한 프로그램 내에는 인식하지 못하는 오류가 존재할 수도 있는데, 이 오류들은 특정 환경 하에서 예측하지 못하는 시간 지점에 영향을 미칠 수 있으며 딥 코팅 라인(200)을 통과하는 차체(204)가 정확하게 안내되는 것을 손상시킬 수 있다.
이를 위해, 도 1과 도 2를 참조하여 위에서 기술된 딥 코팅 라인(200)에는 충돌 방지 시스템이 추가로 제공되는데, 이 충돌 방지 시스템은 도 3과 도 4를 참조해서 밑에서 설명될 것이다.
상기 충돌 방지 시스템은 소프트웨어 구성요소(software component)와 하드웨어 구성요소(hardware component)로 구성된다.
소프트웨어 구성요소는 충돌이 발생하는 것을 방지하기 위해 차체(204)의 방해받지 않는 이동 순서를 조정하는 정상작동 프로그램 내에 삽입되어 있고 상이한 침지 캐리지(208)의 컨트롤 장치(232) 내에 저장되어 있는 충돌 방지 프로그램을 포함하는데, 이는 밑에서 기술될 것이다.
이를 위하여, 딥 코팅 라인(200)의 정지 하드 스트럭쳐의 기하학적 상태(geometric condition) 및 코팅되어야 하는 차체(204)의 기하학적 상태는 상이한 컨트롤 장치(232) 내에 프로그래밍 된다. 상기 하드 스트럭쳐는 특히 딥 탱크(202)의 벽들 뿐만 아니라 딥 탱크(202)의 상류 또는 하류에 연결되거나 혹은 두 딥 탱크(202)를 서로 연결하는 스트럭쳐를 가리킨다. 두 딥 탱크 사이의 코팅 장치, 가령, 예를 들어, 스프레이 링(spray ring)도 상기 하드 스트럭쳐에 포함된다. 이들의 위치는 지금 코팅되고 있는 차체(204)의 타입에 좌우될 수 있다.
물론, 하드 스트럭쳐의 기하학적 형태는 차체(204)의 기하학적 형태와 같이 본질적으로 3차원으로 구성된다. 하지만, 구동 레일(216)에 의해 차체(204)가 안정적으로 가로 방향으로 안내될 수 있기 때문에, 예를 들어 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 것과 같이, 이동 방향(220)을 포함하고 있는 수직 평면에서 2차원적으로 바라볼 때 충돌 방지 문제가 감소될 수 있다. 상기와 같이 2차원적으로 바라볼 때에는 표면이 선이 된다.
하드 스트럭쳐의 경계선(boundary line)(270)이 도 3과 도 4에 도시된다. 상기 설명과 같이, 상기 경계선(270)은 서로 다른 컨트롤 장치(232)들 내에 저장된다. 위에서 언급한 것과 같이, 상기 경계선(270)은 코팅되는 차체(204)의 형태에 따라 결정될 수 있기 때문에, 차체의 형태를 자동으로 인식하는 인식 장치(recognition device)가 코팅 라인 부분의 상류에 연결된다. 각 경우에 이용되는 경계선(270)이 차체 형태의 인식 장치에 의한 결과에 따라 선택된다.
이와 비슷하게 충돌 방지 영역(272)의 경계선(271)도 저장되는데, 상기 충돌 방지 영역은 하드 스트럭쳐의 경계선(270)과 경계선(271) 사이에 위치되고, 상기 경계선(271)은 하드 스트럭쳐(270)의 경계선에 대해 평행하게 연장되며 차체(204)의 이동 경로를 향한다.
상기 충돌 방지 영역(272)의 폭 및, 따라서, 경계선(271 및 270) 사이의 거리는 고정될 수 있거나 또는, 필요시에는, 변동적일 수 있다(dynamic). 변동적인 경우에서는, 충돌 방지 영역(272)의 폭은 차체(204)의 이동 속도와 함께 증가된다. 그러면, 컨트롤 장치(232)에 의해 하드 스트럭쳐의 경계선(270)의 위치로부터 경계선(271)의 위치와 차체(204)의 이동 속도가 계산될 것이며, 경계선(271)의 위치는 컨트롤 장치에 대해 알려져 있으며 차체(204)의 이동 속도도 이미 컨트롤 장치 (232)에 알려져 있다. 차체(204)의 운동 속도는, 가장 간단한 경우에서, 수평 방향에서의 속도 성분을 의미하는 것으로 이해될 수 있는데, 차체(204)의 한 지점이 3개의 중첩된 운동 타입을 포함하여 전체 운동 동안 도달하는 최대 속도로 간주하는 것이 바람직하다.
고정 프레임(212)에 고정된 차체(204)의 기하학적 형태는 컨트롤 장치(232)에 저장된다. 도 3과 도 4에 표시된 것과 같이, 상기 기하학적 형태는, 여기에서 적용된 2차원적으로 바라볼 때, 고정 프레임(212)과 차체(204)를 둘러싸고 있는, 수학적으로 다르게 정의된 엔벌로프(envelope), 또는 다각형 선(273)으로 근사화되어 형성될 수 있다(approximated).
충돌 방지 시스템의 하드웨어 구성요소는, 각각의 이송 캐리지(208)에서 컨베이어 시스템(206)의 운동의 각각의 선형 자유도(linear degree of freedom)에 대해, 2개의 절대 측정 위치 트랜스듀서(absolute measurement position transducer)(274, 274', 275)를 포함한다.
화살표(220) 방향으로 구동 레일(216)을 따라 이송 캐리지(208)의 선형 운동에 대한 트랜스듀서 위치는 예를 들어 코드 스트립(code strip)과 협력할 수 있는데, 상기 코드 스트립은 구동 레일(216)을 따라 연장되고 각각의 경우 코드는 구동 레일이 위치되는 지점을 가리킨다. 상기 코드들은 각각 이송 캐리지(208)를 따라 이동되는 2개의 판독 헤드(reading head)(274, 274')에 의해 판독된다. 상기 판독 헤드(274, 274')는 도 3과 도 4에서 매우 도식적으로 표시된다.
상기 판독 헤드(275, 275')와 함께, 비슷한 원리에 따른 위치 표시기(position indicator)들이 선형 수직 운동을 기록하기 위해 텔레스코픽 암(234) 위에 제공된다. 도 3과 도 4에 도시된 상기 판독 헤드(275', 275')의 위치는 단지 기호로 볼 수 있는데, 실제 형상에서는, 상기 판독 헤드들은 텔레스코픽 암(234) 내부에 배열되어 이에 따라 외부로부터는 보이지 않는다.
회전 축(260) 주위로 수행되는 고정 프레임(212)의 운동의 자유도는, 최종적으로 고정 프레임(212)에 고정된 회전각 표시기(276)에 의해 모니터링 된다. 상기 회전각 표시기와 동일하게 설계된 제2의 회전각 표시기가 상기 회전각 표시기(276)와 결합될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 회전각 표시기 대신에 2개의 고정식 광 배리어(stationary light barrier)(277, 278)들이 정지 장치로서 제공되고, 상기 광 배리어들은 차체(204)의 특정 위치에서 방해되지 않도록 위치한다.
충돌 방지 시스템을 작동시키기 위하여, 실질적으로 오직 판독 헤드(274, 275)와 회전각 표시기(276)만이 필요하다. 추가적인 판독 헤드(274', 275')와 광 배리어(277, 278)는 중복적인 것으로서 신뢰성을 높이기 위해 사용된다.
여기서 기술된 충돌 방지 시스템은 컨트롤 장치(232)에서 정상적인 프로그램 순서로 작동하며, 수동 작동에서는, 다음과 같이 작동 요원에 의해 내려진 작동 명령들에 의해 작동된다.
상이한 지지 캐리지(supporting carriage)(208)의 컨트롤 장치(232)들은 각각 컨트롤 장치와 결합된 판독 헤드(274)로부터 구동 레일(216) 위에 있는 지지 캐리지(208)의 현 위치에 대한 정보와 각각의 텔레스코픽 암(234)의 길이에 대한 정보 및 이에 따라 판독 헤드(275)로부터 각각 결합된 회전 축(260)의 높이에 대한 정보를 수신한다. 회전각 표시기(276)는 차체(204)와 함께 고정 프레임(212)이 회전 축(260) 주위로 배열되는 각위치에 대한 정보를 전송한다. 이 정보로부터, 그리고, 컨트롤 장치(232)에 저장된, 고정 프레임(212)에 고정된 차체(204)의 이상적인 컨투어(idealized contour)(273)와 충돌 방지 영역(272)의 경계선(271)에 대한 정보로부터, 컨트롤 장치(232)는 도 3에 도시된 것과 같이 상기 이상적인 컨투어(273)가 충돌 방지 영역 외부에 위치되는지 또는 도 4에 도시된 것과 같이 충돌 방지 영역(272)을 관통하는지를 계산한다. 두 번째 경우와 같이, 이상적인 컨투어(273)가 충돌 방지 영역(272)을 관통하는 경우에는, 컨트롤 장치(232)는 알람을 울리며 정상적인 프로그램을 오버라이딩(overriding) 함으로써 차체(204)가 추가로 이동하는 것을 바로 정지시킨다. 따라서, 경계선(270)에 의해 기호화된 하드 스트럭쳐와 차체(204) 사이에 일어나려는 충돌이 방지된다.
서로 다른 절대 측정 위치 트랜스듀서(274, 275 및 276)로부터 대략적으로 전달된 정보와 이 정보에 관련된 계산값들은 특정의 짧은 시간간격(interval)에서 실질적으로 실시간으로 계산될 수 있다.
위치 트랜스듀서(274, 275 또는 276)가 고장나는 경우 충돌 방지 시스템이 작동불능이(inoperative) 되는 것을 방지하기 위하여 중복적인 판독 헤드(274', 275')와 광 배리어(277, 278)가 제공된다. 판독 헤드 쌍(274, 274', 275, 275')들에 의해 전송되는 정보는 동시에 검색되고(retrieved) 비교되는데, 정보가 미리 정해진 허용오차 창(tolerance window)보다 더 큰 편차(deviation)를 보이면, 앞에서와 같이, 알람이 울리고 차체(204)가 추가로 이동되는 것이 중지된다. 회전각 표시기(276)의 작동 모드가 모니터링 되며, 한 지점에서, 절대 측정 위치 트랜스듀서(274, 275, 및 276)가 상기 광 배리어(277, 278)의 일관성이 존재해야 되는 차체(204) 위치 신호를 보내는 시간 내에서, 광 배리어(277, 278)의 일관성(continuity)이 체크된다. 하지만, 이 광 배리어(277, 278)들 중 하나가 상기 시간 내에서 상기 지점에서 차단되는(interrupted) 경우, 이것은 절대 측정 위치 트랜스듀서(274, 275 또는 276)들 중 하나가 고장났다는 것을 의미한다. 이 경우도 알람이 울리고 차체(204)가 추가로 이동되는 것이 바로 중지된다.
바람직하게는, 위에서 기술된 충돌 방지 시스템은 앞에서 구체적으로 기술된 컨베이어 시스템(206)에서 사용될 수 있을 뿐만 아니라 특정 차체에서 딥 탱크 내에 유입되어야 하는 임의의 물체에 대해서도 사용할 수 있으며 하나 이상의 선형 운동과 하나 이상의 회전 운동 또는 피벗 운동을 중첩하여 상기 딥 탱크로부터 제거될 수 있다.

Claims (8)

  1. 물체(object)를 딥 코팅(dip coating)하기 위한 딥 코팅 라인으로서,
    a) 코팅액(coating fluid)에 의해 특정 높이까지 채워지는 하나 이상의 딥 탱크(dip tank)를 포함하고,
    b) 컨베이어 시스템(206)을 포함하며, 코팅되어야 하는 물체가 상기 컨베이어 시스템에 의해 상기 딥 탱크를 향해 이동되고 딥 탱크 내부로 들어가며 상기 딥 탱크로부터 나와 딥 탱크로부터 멀어져 이송되고, 상기 컨베이어 시스템은 가이드 장치(guide device)(206) 및 상기 가이드 장치를 따라 이동하는 하나 이상의 이송 캐리지(208)를 가지고, 상기 이송 캐리지(208)는
    ba) 상기 가이드 장치(206)를 따라 이동시키기 위한 구동 모터(226,228),
    bb) 하나 이상의 물체가 고정될 수 있는 고정 프레임(212),
    bc) 상기 고정 프레임(212)이 고정된 하나 이상의 회전 축 또는 피벗 축(262)을 가지는 침지 장치(immersion device)를 포함하고,
    c) 상기 고정 프레임에 고정된 물체의 침지 곡선(immersion curve) 설정이 저장되며 상기 고정 프레임에 고정된 물체의 운동을 제어하는 컨트롤 장치(232)를 포함하는 딥 코팅 라인에 있어서,
    d) 충돌 방지 시스템이 제공되며, 상기 충돌 방지 시스템은,
    da) 고정 프레임(212)에 고정된 물체의 운동 자유도에 대해 절대 위치값을 측정하는 위치 트랜스듀서(274, 275, 276)를 포함하고,
    db) 물체의 이동 경로를 따라 하드 스트럭쳐(hard structure)의 경로를 나타내는 1 경계 표면 또는 제 1 경계선(270)의 경로가 저장되는 메모리장치를 포함하며,
    dc) 상기 제 1 경계 표면 또는 제 1 경계선(270)으로부터 일정 거리에 떨어져 있는 2 경계 표면 또는 제 2 경계선(271)의 경로가 저장되는 메모리장치를 포함하고, 상기 제 1 경계 표면 또는 제 1 경계선(270)과 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선(271) 사이에 충돌 방지 영역(272)이 형성되며,
    dd) 컨투어(contour)(273)의 경로가 저장되는 메모리장치를 포함하고, 상기 경로는 고정 프레임(212)에 고정된 물체의 컨투어의 경로를 나타내며,
    e) 상기 위치 트랜스듀서(274, 275, 276)에 의해 컨트롤 장치(232)로 전송되는 신호 및 상기 고정 프레임(212)에 고정된 물체를 나타내는 컨투어(273)에 관한 데이터와 상기 제 2 경계 표면 또는 제 2 경계선(271)의 경로에 관해 저장된 데이터로부터, 상기 컨트롤 장치(232)는, 지속적으로 또는 특정 시간간격으로, 상기 컨투어(273)가 상기 충돌 방지 영역(272)을 관통하는지 혹은 관통하지 않는지를 계산하며, 상기 컨투어(273)가 상기 충돌 방지 영역(272)을 관통할 때 상기 물체는 추가로 이동되는 것이 중지되는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤 장치(232)는 이송 캐리지(208)를 따라 이동되는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 위치 트랜스듀서(274, 275, 276)의 정확한 기능을 승인하는 승인 장치(verification device)(274', 275', 277, 278)가 제공되는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 위치 트랜스듀서들 중 위치 트랜스듀서(274, 275)들을 위한 승인 장치는 상기 위치 트랜스듀서(274, 275)들과 동일한 기능을 수행하는 추가의 위치 트랜스듀서(274', 275')를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 위치 트랜스듀서들 중 위치 트랜스듀서(276)의 승인 장치는 정지 장치(stationary device)(277, 278)를 포함하고, 상기 고정 프레임(212)에 고정된 물체가 상기 정지 장치(277,278)를 지나 한 번 이상 안내되며, 상기 물체의 위치는 상기 정지 장치에서 독립적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 정지 장치는 하나 이상의 광 배리어(light barrier)(277, 278)를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 충돌 방지 영역(272)의 폭은 상기 물체의 속도에 대한 함수인 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 물체는 차체(204)를 포함하고, 상기 제1 경계선(270)은 코팅되는 차체(204)의 형태에 따라 결정되고, 차체의 형태를 자동으로 인식하는 인식 장치(recognition device)가 딥 코팅 라인(200)의 상류에 연결되는 것을 특징으로 하는 딥 코팅 라인.
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