KR101793479B1

KR101793479B1 - 자동 도장 시스템

Info

Publication number: KR101793479B1
Application number: KR1020170013791A
Authority: KR
Inventors: 정호상
Original assignee: 이파트너 주식회사
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2017-11-03

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르는 자동 도장 시스템은, 지그가 수평으로 이동할 수 있도록 컨베이어를 구비하여 형성되는 바디; 상기 바디의 어느 일측에서 수직으로 연장되며, 상기 지그에 고정된 대상물로부터 정전기를 제거하도록, 연장되는 일 지점에서 수평으로 돌출되어 상기 지그 및 상기 대상물과 동시에 접촉하도록 형성되는 접점부; 및 상기 지그가 상기 접점부를 지난 시점에서 동작을 시작하며, 상기 대상물을 향하여 일정 압력의 공기를 분사하는 분사부를 구비하고, 상기 지그는 상기 분사부에서 토출되는 공기압에 의해 상부가 하부에 대하여 회전하도록 형성되고, 상기 분사부는 상기 상부를 대면하도록 이동가능하게 형성된다.

Description

자동 도장 시스템{Automatic Painting System}

본 발명의 일실시예들은 대상물을 도장할 수 있도록 형성되는 자동 도장 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 대량으로 생산되는 공산품의 경우에는 거의 모든 제품이 표면에 색을 입히게 된다. 이는 공산품의 표면을 부식이나 손상으로부터 보호하기 위함과 동시에 색상 자체로 심미감을 주기 위한 것으로서, 통상 도장될 제품(또는 부품)을 지그로 고정한 뒤 도장될 부위에 페인트와 같은 도료를 스프레이로 분사하여 도장층을 형성한다.

이러한 도장은 크게 액체도장과 분체도장으로 구분된다. 액체도장은 액체형 페인트 붓을 이용하거나 스프레이건으로 분사시켜 칠을 하는 것인데, 붓을 사용하는 액체도장은 칠한 후의 면이 고르지 못한 단점이 있고, 스프레이를 이용한 도장은 대기중에 미세한 페인트 성분이 날려 인체에 해로운 영향을 주게 된다.

이에 비해, 분체도장은 스프레이건(spray gun)을 통해 제품을 코팅하는 특수 도장방법으로써 고운 가루입자를 칠하고자 하는 면에 고르게 뿌려 놓고 열을 가하여 녹으면서 페인트가 입혀지게 되어 피도물 위에 도막이 일정하고 고르게 증착되고, 페인트 성분이 대기중에 퍼지지 않는 장점을 갖고 있다. 특히, 컨베이어 시스템 분체도장은 컨베이어 라인에 피도장물을 이송시키면서 제품을 생산하는 분체도장설비로서, 이 방법은 피도장물을 컨베이어 라인에 걸어 자동 이동시키면서 스프레이건을 통해 도료를 분사시킨다. 이때 스프레이건의 선단에 고전압이 걸려 있어 토출되는 분체는 음(-)전하를 띄게 되고, 토출된 분체가 어스(earth)된 피도장물에 도착되면 이를 가열 용융시켜 도막을 입히게 된다. 컨베이어 시스템은 컨베이어에 의한 자동이송으로 고품질 유지 및 대량 생산이 가능하고, 중량이 적은 제품의 대량생산을 위주로 하므로 대량 도색작업이 가능하다.

이러한 분체도장에서 피도장물에 정전기 및 먼지를 제거하지 않으면, 도색 품질이 저하되는 문제가 있으므로, 이를 해결하기 위한 방안이 고려될 수 있다.

본 발명의 일 목적은 보다 향상된 구조를 갖으며, 복합적인 기능을 갖는 자동 도장 시스템을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 해결 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동 도장 시스템은, 지그가 수평으로 이동할 수 있도록 컨베이어를 구비하여 형성되는 바디; 상기 바디의 어느 일측에서 수직으로 연장되며, 상기 지그에 고정된 대상물로부터 정전기를 제거하도록, 연장되는 일 지점에서 수평으로 돌출되어 상기 지그 및 상기 대상물과 동시에 접촉하도록 형성되는 접점부; 및 상기 지그가 상기 접점부를 지난 시점에서 동작을 시작하며, 상기 대상물을 향하여 일정 압력의 공기를 분사하는 분사부를 구비하고, 상기 지그는 상기 분사부에서 토출되는 공기압에 의해 상부가 하부에 대하여 회전하도록 형성되고, 상기 분사부는 상기 상부를 대면하도록 이동가능하게 형성된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 컨베이어를 따라 형성되는 제1 내지 제3 페인팅 모듈을 포함하고, 각 페인팅 모듈에 형성되는 페인팅 분사구는 상기 컨베이어에 연동되어 회전 또는 왕복운동하도록 형성된다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 지그는, 상기 컨베이어에 안착되는 하부; 및 상기 대상물이 고정될 수 있도록 일면에 고정부들이 형성되고, 상기 하부로부터 돌출되는 축에 결합되는 상부를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 축은 일측에 홈이 형성되고, 상기 지그는 상기 상부의 일측면에 형성된 관통홀을 따라 상기 홈에 삽입되는 스토퍼를 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 지그는, 상기 상부의 일측면에 내측으로 함몰되어 형성되는 함몰부를 더 포함한다.

본 발명과 관련한 일 예에 따르면, 상기 스토퍼의 삽입 또는 추출을 감지할 수 있도록 형성되는 감지부; 및 상기 감지에 따라 상기 분사부를 동작 및 이동시키는 제어부를 더 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 관련된 자동 도장 시스템은 대전 방지제를 사용하지 않고도, 도장시 정전기로 인한 불량률을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동 도장 시스템의 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 정전기 제거 모듈의 일 예를 도시한 개념도.
도 3은 도 2에 도시된 지그의 측면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지그의 상부를 도시한 평면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지그의 상부를 도시한 평면도.

이하, 본 발명에 관련된 자동 도장 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르는 자동 도장 시스템은 분체 도장에서 뿐만 아니라, 액체 도장에서도 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 도료로서, UV 경화도료가 사용될 수 있다. UV 경화도료는 알코올 용해성 셀룰로이즈(Alcohol soluble cellulose) 유도체를 수정한 에폭시 아크릴레이트 올리고머(Epoxy-Acrylate Oligomer)와친수성 아크릴 모노머(Acryl monomer)를 포함한다. UV 경화도료는 또한 EO(Ethylene Oxide) 부가물로서, 2-(2-Ethoxyethoxy)ethylacrylate, Ethoxylated hexandiol diacrylate, Ethoxylated Bispheol A Diacrylate, Polyethyene glycol acrylate, 등을 포함할 수 있고,PO(Propylene Oxide) 부가물로서 Propoxylated neopentyl glycol diacrylate, Propoxylated glyceryl acrylate, Propoxylated allyl methacrylate, Propoxylated trimethylolpropane triacrylate, 등을 포함할 수 있다. UV 경화도료는 또한 기타 amine류, methoxy류, alkoxylated acrylate, urethane acrylate등을 포함할 수 있다. UV 경화도료를 사용하는 경우에는 대상물에 분사한 다음 UV를 조사하는 단계가 요구된다.

그리고, 본 발명에서 사용되는 도료로서, 열경화성 수지가 사용될 수 있다. 열 경화성 수지로는 에폭시수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르, 알키드수지, 변성 에폭시수지, 변성 우레탄수지, 변성 실리콘수지, 변성 폴리에스테르수지, 변성 알키드수지 등이 존재한다. 또한, 상기 사용되는 수지의 분자량은 1,00∼100,000 가 적당하다. 이 때, 도장은 열경화성 수지를 이용하여 대상물에 분사한 다음 일정 온도로 대상물을 가열함으로써 얻을 수 있다. 이때, 가열 온도가 반드시 한정되지는 않는다. 예를들면 150 ℃ 로 가열할 경우 30 분이면 충분하지만 100 ℃ 가열할 경우에는 3 시간 정도 가열할 수도 있기 때문이다. 하지만 열경화성 수지는 통상적으로 80 ∼ 150 ℃ 정도 가열이 적당하다.

또한, 도료로서 분사 방식(Spray 코팅 방식)의 수지가 사용될 수 있다. 이러한 도장방법은 수지를 용매에 녹인 다음 분사(spray)기를 사용하여 대상물에 분사하여 코팅한 후에, 열풍 건조하여 용매를 증발시킴으로서 얻을 수가 있다. 그리고, 열풍 건조 온도가 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 150 ℃ 로 가열할 경우 30 분이면 충분하지만 120 ℃ 가열할 경우에는 1 시간 가열할 수도 있기 때문이다. 그리고 상온에서도 장시간 방치하면 용매가 증발되어 코팅된 수지만 남기 때문이다. 다만, 제조 공정의 여건과 경제성의 원칙에 의하여 시간이 정해진다. 일반적으로 분사 방법으로 사용될 수 있는 수지는 아크릴 실리콘 공중합체로 이루어진 수지일 수 있다. 그리고 상기 수지를 유기 용제에 녹여 사용하게 된다, 이때, 유기 용제로는 자일렌, 톨루엔, 부틸아세테이트, 에틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트, 코코졸-100 및 코코졸-150 등이 된다. 즉, 아크릴 실리콘 공중합체로 이루어진 수지를 상기 유기 용제에 녹인 다음 대상물에 코팅하여 수지층을 형성하는 것이다. 또한, 분사하여 도장을할 수 있는 또 다른 종류의 수지로는 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지(비스페놀 A형 에폭시 수지, 또는 트리글리시딜이소시아 누레이트인)도 될 수가 있다.

일반적인 도장 방법으로서, 도료에 대전 방지제를 추가할 수 있다. 일반적인 대전방지제로는 양이온 계면활성제나 양이온성 고분자 화합물 등이 있다. 그리고, 대전방지성 수지 조성물을 제조하는 방법을 이용할 수가 있으며, 알칼리금속알킬 술포네이트와 같은 페이스트 또는 고화 형태의 음이온성 대전방지제 및 폴리알킬렌 글리콜과 같은 비이온성 대전방지제를 사용할 수가 있다. 그리고, 음이온성 대전방지제는, 일반적으로 페이스트 또는 고화상태로 수득되며, 이들을 액체 또는 분말 상태로 만드는 추가 공정없이 그대로 사용한다. 음이온성 대전방지제는 포스페이트 또는 술포네이트이며, 바람직하게는 알칼리금속 알킬술포네이트, 특히 바람직하게는 나트륨 도데실술포네이트이다. 그리고, 비이온성 대전방지제로는 폴리알킬렌 글리콜이 있는데, 예를들면 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜이고, 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜이다.

본 발명은 이러한 대전 방지제를 사용하지 않고도, 후술하는 정전기 제거 모듈을 구비함으로써, 도장시 그 불량률을 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 자동 도장 시스템의 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 정전기 제거 모듈의 일 예를 도시한 개념도이고, 도 3은 도 2에 도시된 지그의 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지그의 상부를 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 자동 도장 시스템(100)은 복수의 모듈 중 전부 또는 일부가 일체로 결합되어 형성될 수 있다.

복수의 모듈 중 하나인 정전기 제거 모듈(110)은 바디(111), 접점부(112) 및 분사부(113)를 포함한다. 바디(111)는 지그(190)가 수평으로 이동할 수 있도록 컨베이어(120)를 구비하여 형성된다. 컨베이어(120)는 복수의 모듈에서 각각 그 내부를 통과하도록 형성될 수 있다. 이와 달리, 컨베이어(120)가 복수로 형성되어 모듈마다 다른 컨베이어(120)가 배치될 수도 있다.

접점부(112)는 대상물(M)의 정전기를 제거하도록 형성된다. 접점부(112)는 일측이 지면에 접지 연결된다. 접점부(112)는 바디(111)의 일측에서 수직으로 연장되며, 연장된 일 지점에서 다시 수평으로 돌출된다. 달리 표현하면, 접점부(112)는 수직으로 연장되다가 일 지점에서 절곡되어 수직으로 연장된다. 접점부(112)의 일측에는 브러시가 형성될 수 있으며, 브러시는 지그(190) 및 대상물(M)과 동시에 접촉하도록 형성된다. 이로 인해, 대상물(M)의 정전기를 제거할 수 있다. 지그(190)와 대상물(M)로부터 동시에 정전기를 제거하고, 지그(190)를 통해 대상물(M)이 접지되므로 분체 도장이 이루어지는 동안 대상물(M)을 접지시킬 수 있다.

분사부(113)는 지그(190)의 이동을 감지하도록 형성되는 감지부(121)로부터 신호를 전달받으며, 지그(190)가 접점부(112)를 지난 시점에서 동작을 시작한다.

감지부(121)는 적외선 카메라와 같은 센서로 형성될 수 있으며, 후술하는 스토퍼(195)에 형성된 반사면을 감지할 수 있다. 감지부(121)는 레이저 거리 측정센서와 적외선 카메라를 구비할 수 있으며, 스토퍼(195)의 전진과 후진 상태를 감지할 수 있다. 스토퍼(195)가 전진한 상태에서는 분사부(113)의 토출방향이 지그(190)의 상부(192)를 향하고, 스토퍼(195)가 후진한 상태에서는 분사부(113)의 토출방향의 지그(190)의 하부(191)를 향한다. 여기서, 전진한 상태란 스토퍼(195)가 관통홀을 따라 홈에 삽입된 상태를 말하고, 후진한 상태란 스토퍼(195)가 홈에서 빠져나온 상태를 말한다. 감지부(121)에서 감지된 결과에 따라 제어부(미도시)는 분사부(113)를 상하로 이동시킨다. 제어부는 바디(111)의 인쇄회로기판에 마이컴 형태로 형성될 수 있다.

분사부(113)는 대상물(M)을 향하여 일정 압력의 공기를 분사하도록 형성된다. 압력의 분사로 대상물(M)로부터 먼지를 제거할 수 있다. 분사부(113)는 바디(111)에 대하여 상하로 이동가능하게 결합된다. 분사부(113)는 바디(111)에 대해 슬라이드 이동가능하게 형성될 수 있다. 분사부(113)는 이동한 상태에서 바디(111)에 고정될 수 있다.

실제로 대상물(M)에 대한 도장은 제1 내지 제3 모듈(130, 140, 150) 내부에서 이루어진다. 도장을 마친 이후에는 대상물(M)이 컨베이어(120)를 따라 이동하게 된다. 대상물(M)은 자외선 모듈(160), 가열 모듈(170) 및 냉각 모듈(180)을 지나게 되며, 각 모듈(160, 170, 180)에서 대상물(M)에 대한 자외선 조사, 가열 및 냉각이 이루어지게 된다.

제1 모듈 내지 제3 모듈(130, 140, 150)은 대상물(M)이 이송되면 스프레이건으로 이루어진 분사구를 통해 도료를 분사한다. 분사구는 회동가능하게 형성되거나 왕복운동가능하게 형성되며, 컨베이어(120)에 연동하여 움직인다. 일 예로 제1 모듈(130)의 분사구는 제1 축을 기준으로 회전하며, 제2 모듈(140)의 분사구는 제1 축에 대해 교차하는 방향으로 회전한다. 그리고, 제3 모듈(150)의 분사구는 어느 하나의 축을 따라 왕복이동하도록 형성된다. 이를 통해 대상물(M)을 입체적으로 도장할 수 있다. 각각의 분사구는 컨베이어(120)에 연동하여 이동하도록 형성되는데, 컨베이어(120)의 이동에 따라 컨베이어(120)에 결합된 기어가 분사구를 이동시킨다. 이와 달리, 컨베이어(120)의 이동을 감지하고, 분사구에 결합된 작동모터가 분사구를 이동시킬 수 있다. 전체적으로 동작을 제어하는 제어부에 의해 분사구의 동작과 대상물(M)의 이송이 제어될 수 있다.

본 발명의 지그(190)는 대상물(M)로부터 먼지를 제거할 때, 분사부(113)에서 토출되는 공기압에 의해 상부(192)가 하부(191)에 대하여 회전하도록 형성된다. 분사부(113)의 공기 토출로 인해, 상부(192)가 회전하면서 원심력이 발생한다. 이러한 원심력에 의해 먼지를 제거할 수 있다. 이와 같이, 원심력을 발생시키는 이유는 특정한 대상물(M)의 경우 분사부(113)에서 토출되는 공기압에 의해 대상물(M)이 파손될 수 있기 때문이다. 즉, 원심력 만으로 대상물(M)에 쌓인 먼지를 제거하기 위함이다. 그리고 분사부(113)는 바디(111)로 부터 상하로 이동가능하게 형성된다. 이로 인해, 지그(190)의 상부(192)에 대해 공기를 토출할 수 있다.

지그(190)는 하부(191)와 상부(192)로 구분될 수 있다. 하부(191)는 컨베이어(120)에 안착되며, 상부(192)는 하부(191)로부터 돌출되는 축(193)에 회전가능하게 결합된다. 상부(192)에는 대상물(M)이 고정될 수 있도록 일면에 고정부들(194)이 형성된다.

도 4를 참조하면, 상부(192)의 회전을 중단하도록 스토퍼(195)가 형성된다. 축의 일측에 홈이 형성되고, 지그(190)에는 상기 홈에 연통되는 관통홀이 형성된다. 스토퍼(195)는 관통홀을 따라 홈에 삽입되면 지그(190)의 회전을 중단시킬 수 있다. 모듈 중 어느 하나에서 왕복이동에 의한 분체의 분사가 이루어질 때 지그(190)가 회전하는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 일정안 경우 분사부(113)의 동작에 의해 상부(192)가 회전하는 것을 방지할 수 있다.

지그(190)의 상부(192)에는 함몰부(198)가 형성될 수 있다. 함몰부(198)는 상부(192)의 일측면에서 내측으로 함몰된 부분으로서, 분사부(113)에서 토출되는 공기 중 일부가 함몰부(198)에 도달할 때, 상부(192)의 회전속도가 상승할 수 있다. 즉, 공기의 흐름에 저항을 일으켜 상부(192)의 회전이 보다 잘 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따르는 지그(190)의 상부(192)를 도시한 평면도이다.

도 4와 달리, 지그(190)의 상부(192)에는 상부(192)의 일면에서 돌출되는 돌출부(197)가 형성될 수 있다. 돌출부(197)도 공기의 흐름에 대한 저항을 상승시키도록 형성된다. 즉, 분사부(113)에서 토출되는 공기 중 일부가 돌출부(197)에 도달할 때, 상부(192)의 회전속도가 상승한다.

상기와 같이 설명된 자동 도장 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

Claims

지그가 수평으로 이동할 수 있도록 컨베이어를 구비하여 형성되는 바디;
상기 바디의 어느 일측에서 수직으로 연장되며, 상기 지그에 고정된 대상물로부터 정전기를 제거하도록, 연장되는 일 지점에서 수평으로 돌출되어 상기 지그 및 상기 대상물과 동시에 접촉하도록 형성되는 접점부; 및
상기 지그가 상기 접점부를 지난 시점에서 동작을 시작하며, 상기 대상물을 향하여 일정 압력의 공기를 분사하는 분사부를 구비하고,
상기 지그는 상기 분사부에서 토출되는 공기압에 의해 상부가 하부에 대하여 회전하도록 형성되고,
상기 분사부는 상기 상부를 대면하도록 이동가능하게 형성되고,
상기 지그는,
상기 컨베이어에 안착되는 하부; 및
상기 대상물이 고정될 수 있도록 일면에 고정부들이 형성되고, 상기 하부로부터 돌출되는 축에 결합되는 상부를 포함하고,
상기 축은 일측에 홈이 형성되고,
상기 지그는 상기 상부의 일측면에 형성된 관통홀을 따라 상기 홈에 삽입되고, 일면에 반사면이 형성되는 스토퍼와, 상기 상부의 일측면에 내측으로 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함하고,
상기 반사면을 통해 상기 스토퍼의 삽입 또는 추출을 감지할 수 있도록 형성되는 감지부; 및
상기 스토퍼가, 삽입된 상태에서 상기 분사부를 상기 지그의 상부로 상향시키고, 추출된 상태에서 상기 분사부를 상기 지그의 하부로 하향시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 도장 시스템.
제1항에 있어서,
상기 컨베이어를 따라 형성되는 제1 내지 제3 페인팅 모듈을 포함하고,
각 페인팅 모듈에 형성되는 페인팅 분사구는 상기 컨베이어에 연동되어 회전 또는 왕복운동하는 것을 특징으로 하는 자동 도장 시스템.
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