KR101876673B1

KR101876673B1 - 자동도장장치

Info

Publication number: KR101876673B1
Application number: KR1020170039831A
Authority: KR
Inventors: 이종경; 허욱; 최성열; 박봉규
Original assignee: (주)삼성금속
Priority date: 2017-03-29
Filing date: 2017-03-29
Publication date: 2018-07-13

Abstract

본 발명은 형강재 등을 연속적으로 이송하면서 균일하고 고품질로 자동 도장할 수 있는 자동도장장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 피도장물(6)이 연속적으로 이송되는 이송라인(2)상의 도장부스(100) 내에 설치되는 자동도장장치에 있어서, 도장부스(100)의 이송라인(2) 일측 바닥에 설치되며 이송라인(2)과 평행한 평행레일(11)과, 이 평행레일(11)에 이동가능하게 탑재되며 상기 평행레일(11)에 직교하는 크로스레일(14)이 상면에 설치된 가동다이(12)와, 상기 가동다이(12)의 크로스레일(14) 상에 이동가능하게 탑재되며 상기 이송라인(2)에 면한 측에 수직레일(22) 및 이 수직레일(22)상에 승강가능하게 설치되는 수평레일(26)이 구비되는 가동프레임(20)과, 상기 이송라인(2)에 면하도록 상기 수평레일(26)에 장착되며 이송라인(2)에 대하여 상하 및 좌우로 회동가능한 로봇암(30)과, 상기 로봇암(30)에 탑재되어 도료를 분사하는 스프레이건(40)과, 상기 가동다이(12)의 평행레일(11)상의 전후진과 상기 가동프레임(20)의 크로스레일(14)상의 전후진과 상기 로봇암(30)의 수직레일(20)상의 승강과 수평레일(26)상의 전후진거리 및 로봇암(30)의 상하좌우 회동각도를 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동도장장치가 제공된다.

Description

자동도장장치 {Auto painting machine for shape steelbeam and aluminum sash}

본 발명은 자동도장장치에 관한 것으로서, 좀 더 상세히는 복잡한 단면형상을 가지는 형강재 등을 연속적으로 이송하면서 균일하고 고품질로 자동 도장할 수 있는 컴팩트하고 효율적인 자동도장장치에 관한 것이다.

압출성형되는 알루미늄 프로파일부재와 같은 금속 형강재는 창호의 프레임이나 건물의 외벽프레임, 내외장재 등으로 사용된다. 이러한 프로파일 형강재는 다양한 설계조건과 기능에 부합하도록 점점 복잡한 단면형태로 제작됨과 더불어, 미려한 색상이나 외관 또는 방청 등의 품질에 대한 요구수준이 높아짐에 따라 이러한 형강재에 대한 도장품질도 엄격하게 요구되는 실정이다. 또한 건물의 층고가 높아지고 건물의 평면설계도 다양화됨에 따라 하나의 형강재가 커버해야 하는 높이나 길이도 증가됨에 따라 제작되는 형강재의 단위길이도 점점 길어지는 추세에 있다.

이와 같이 복잡해진 단면형태의 형강재는 그 기능과 용도에 따라 다양한 단면형태를 가지는데, 도 1에 도시한 바와 같은 예시적인 형강재의 피도장물(6)은 대략 장방향 단면을 가지며 외부면의 길이방향을 따라 내향절곡부(8)를 가진 절개홈(7)이 형성된다. 이러한 단면의 형강재는 특히 절개홈(7)의 내향절곡부(8)나 절개홈(7) 내부공간을 둘러싸는 내벽(9)도 외부에서 눈에 띠기도 하고 또는 부식 등의 우려가 없지 않으므로 이러한 절개홈(7) 내부에 대한 높은 수준의 도장이 요구된다. 그런데 종래의 자동도장장치로는 이러한 형강재의 절개홈 내부 공간에 대한 균일하고 효과적인 도장이 어려워서 수작업에 의한 도장에 의존하게 되고, 수작업에 의한 도장은 생산성이 낮고 도장부스 내의 작업환경이 만족스럽지 못하여 인력을 구하기 어려운 문제점이 있었다.

일본 특개평5-123616호 (1993.05.21)

본 발명은 전술한 바와 같은 형강재 자동도장장치의 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 자동화라인을 통해 연속적으로 이송되는 피도장물인 형강재 등을 균일하게 고품질로 효율좋게 도장을 행할 수 있는 새로운 구조의 자동포장장치를 제공하고자 하는 것이다. 또한 본 발명은 피도장물의 길이가 길더라도 도장부스의 크기를 증대시키지 않으면서, 효율적으로 도장처리할 수 있는 새로운 구조의 자동도장장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 피도장물(6)이 연속적으로 이송되는 이송라인(2)상의 도장부스(100) 내에 설치되는 자동도장장치에 있어서, 상기 도장부스(100)의 이송라인(2) 일측 바닥에 설치되며 이송라인(2)과 평행한 평행레일(11)과, 이 평행레일(11)에 이동가능하게 탑재되는 가동다이(12)와, 상기 가동다이(12)의 크로스레일(14) 상에 이동가능하게 탑재되며 상기 이송라인(2)에 면한 측에 수직레일(22) 및 이 수직레일(22)상에 승강가능하게 설치되는 수평레일(26)이 구비되는 가동프레임(20)과, 상기 이송라인(2)에 면하도록 상기 수평레일(26)에 장착되며 이송라인(2)에 대하여 상하 및 좌우로 회동가능한 로봇암(30)과, 상기 로봇암(30)에 탑재되어 도료를 분사하는 스프레이건(40)과, 상기 가동다이(12)의 평행레일(11)상의 전후진과 상기 로봇암(30)의 수직레일(20)상의 승강과 수평레일(26)상의 전후진거리 및 로봇암(30)의 상하좌우 회동각도를 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동도장장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 가동다이(12)의 상면에는 상기 평행레일(11)에 직교하는 크로스레일(14)이 설치되고, 상기 가동프레임(20)의 크로스레일(14)상의 전후진은 상기 컨트롤러(50)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자동도장장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 피도장물(6)은 이송라인(2)에 구비된 행거(3)에 수평배치되고 상하로 다단연결되어 이송라인(2)을 따라 연속적으로 이송되는 장척물이고, 상기 로봇암(30)은 이송라인(2)에 대하여 수평인 직교방향으로 접근후퇴가능하게 가동프레임(20)상에 장착되고, 상기 컨트롤러(50)는, 수평배치되어 상하로 다단연결된 피도장물(6)을 수평방향을 따라 복수개의 구간(S)으로 구획하고 이 구간(S)을 다시 도입부(S1)와 중간부(S2) 및 종료부(S3)로 구분하여, 먼저 선행구간의 최상단 피도장물(6)을 해당 구간(S) 내에서 도입부(S1)쪽에서 종료부(S3)를 향해 수평이동하면서 도장한 후에 복귀하여 다음 하단의 피도장물(6)의 도입부(S1)를 도장하는 방식으로 선행구간의 최하단 피도장물(6)의 도장을 완료한 후에 다음구간의 최상단 피도장물(6)의 도입부(S1)부터 도장하는 방식으로 순차적으로 도장하도록 제어하되, 피도장물(6)의 구간(S)의 도입부(S1)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 피도장물(6)에 대하여 경사방향에서 점진적으로 직각방향이 되고, 중간부(S2)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각이 되도록 유지하며, 종료부(S3)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각방향에서 점진적으로 경사방향이 되도록 로봇암(30)을 각도제어하는 것을 특징으로 하는 자동도장장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 도장부스(100)와 건조부(200)가 이송라인(2)을 따라 순차적으로 배치되어 피도장물(6)이 연속적으로 이송되는 도장라인에서, 이송라인(2)을 따라 평행이동되면서 필요에 따라 직교방향으로 접근후퇴가능한 가동다이(12)상에 수직레일(22)과 수평레일(26)이 설치된 가동프레임(20)을 탑재하고, 이 가동프레임(20)의 수평레일(26)상에는 이송라인(2)에 대하여 상하 및 좌우로 회동되는 로봇암(30)을 설치하고 이 로봇암(30)에 도료용 스프레이건(40)을 설치하고, 컨트롤러(50)가 스프레이건(40)의 위치 및 각도를 제어함으로써, 피도장물(6)의 다양한 크기와 형태에 부응하여 스프레이건(40)과 피도장물(6)간의 최적의 거리와 같나 분사방향과 같은 상대적인 위치를 유지할 수 있으므로, 균일하고 빈틈없는 고품질의 도장을 용이하게 달성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 피도장물(6)을 수평으로 배치하여 상하로 다단연결하여 도장부스(100)에 도입하고, 피도장물(6)을 수평방향을 따라 복수개의 구간(S)으로 구획하고 선행구간을 수평방향으로 순차적으로 상부로부터 하부로 전부 도장한 후에 다음구간을 도장함으로써, 도장부스(100)의 높이나 길이를 크게 하지 않더라도 장척물의 피도장물(6)을 효과적으로 도장처리할 수 있고, 피도장물(6)의 임의의 구간(S)을 도입부(S1)와 중간부(S2) 및 종료부(S3)로 구분하여, 도입부(S1)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 피도장물(6)에 대하여 경사방향에서 점진적으로 직각방향이 되고, 중간부(S2)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각방향을 유지하며, 종료부(S3)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각방향에서 점진적으로 경사방향이 되도록 로봇암(30)을 각도제어함으로써 인접하는 구간끼리 서로 중첩되어 도장되는 도입부(S1)와 종료부(S3)의 중첩으로 인해 다른 부분에 비해 도장층이 두꺼워지거나 진하게 도장처리되어 불균일하게 도장되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 적용되는 장척물의 피도장물의 예시도
도 2는 본 발명이 적용되는 도장라인의 개략구성도
도 3은 상기 본 발명의 실시예의 도장부스의 개략 평면도
도 4는 상기 실시예의 자동도장장치의 사시도
도 5는 상기 실시예의 요부사시도
도 6은 피도장물과 스프레이건의 위치관계를 보여주는 개략평면도
도 7은 피도장물과 스프레이건의 위치관계를 보여주는 개략단면도

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 2는 본 발명이 적용되는 도장라인의 개략구성도이고, 도 3은 도장부스의 개략평면도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따르면, 폐루프를 따라 순환되는 이송라인(2)을 따라 도장부스(100)와 건조부(200)가 순차적으로 배치된다. 상기 도장부스(100)는 대체로 초벌용 도장부스(100a)와 본도장용 도장부스(100)로 구분된다. 이중 도장부스(100)는 이송라인(2)의 전후단에 서로 어긋나게 배치되어 이송라인(2)에 매달려 이송되는 피도장물을 양측에서 도료를 분사하도록 한다. 이중 어느 하나의 도장부스(100)의 바닥에는 이송라인(2)과 평행한 평행레일(11)이 배치되고, 이 평행레일(11)에는 가동다이(12)가 탑재되어 이송라인(2)과 평행하게 왕복할 수 있다. 그리고 이 평행레일(11)상에는 평행레일(11)과 직교하는 크로스레일(14)이 설치된다. 그리고 이 크로스레일(14)상에는 가동프레임(20)이 설치된다. 상기 평행레일(11)에 탑재되는 가동다이(12)와 상기 크로스레일(14)에 탑재되는 가동프레임(20)상에는 도시가 생략되었으나, 제어모터에 의해 회전수나 각도 또는 이동거리가 제어되는 휠, 볼스크류 또는 실린더와 같은 제어가능한 직선운동기구나 적절한 센서가 구비되어 후술하는 컨트롤러에 의해 이동거리나 위치를 제어할 수 있다.

이러한 구조에 따라 가동프레임(20)은 평행레일(11)을 따라 이송라인(2)에 평행하게 왕복이동함과 동시에 크로스레일(14)을 따라 이송라인(2)에 대하여 접근 또는 후퇴될 수 있다. 도시된 실시예에서는 평행레일(11) 상에 가동다이(12)가 탑재되고 가동다이(12) 상에 크로스레일(14)이 설치되는 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 가동다이(12)가 크로스레일(14) 상에 탑재되고 가동다이(12) 상에 평행레일(11)이 설치되는 것도 가능하고 이러한 구조도 본 발명의 기술사상의 범위에 포함된다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 가동프레임(20)의 이송라인(2)에 면한 측에는 간격을 두고 배치되는 한 쌍의 수직레일(22)과 이 수직레일(22)에 승강가능하게 설치되는 수평레일(26)이 구비된다. 그리고 이 수평레일(26)에는 본 발명에 따른 로봇암(30)이 브라켓(32)을 매개로 탑재된다. 이 브라켓(32)의 수직레일(22) 및 수평레일(26)상의 위치조절이나 이동을 위해, 역시 도시가 생략되었으나, 제어모터에 의해 회전수나 각도 또는 이동거리가 제어되는 휠, 볼스크류 또는 실린더와 같은 제어가능한 직선운동기구나 적절한 센서가 구비되어 후술하는 컨트롤러에 의해 이동거리나 위치를 제어할 수 있다.

이러한 구조에 따라 본 발명의 로봇암(30)은 평행레일(11)을 따라 이송라인(2)에 평행하게 왕복가능함과 동시에 크로스레일(14)을 따라 이송라인(2)에 직각방향으로 접근후퇴가능하고 아울러 수직레일(22)을 따라 이송라인(2)에 대해 승강가능하면서 동시에 이송라인(2)을 따라 왕복으로 전후진할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 로봇암(30)에는 도료분사용 스프레이건(40)이 탑재되는데, 이 로봇암(30)은 수직축(34)을 중심으로 회동가능한 수평회동암(35)과, 이 수평회동암(35)에 장착된 수평축(36)을 중심으로 회동가능한 경사회동암(37)을 구비한다. 또한, 바람직하게는 상기 로봇암(30)은 수평레일(26)에 설치된 브라켓(32)상에서 이송라인(2)에 대하여 직각방향으로 접근후퇴가능하게 설치된다. 이를 위해 도시된 실시예에서는 로봇암(30)이 브라켓(32)상에 이송라인(2)에 대하여 직교하는 방향으로 배치된 직각레일(38)을 따라 이동가능하다. 그러나 이와 달리 로봇암(30) 자체의 관절구조 등에 의해 이송라인(2)에 대하여 접근 또는 후퇴되도록 구성될 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 가동다이(12)의 평행레일(11)상의 전후진, 상기 가동프레임(20)의 크로스레일(14)상의 전후진, 상기 로봇암(30)의 수직레일(20)상의 승강과 수평레일(26)상의 전후진거리 및 로봇암(30)의 상하좌우 회동각도 및 이송라인(2)에 대한 접근후퇴동작을 제어하는 컨트롤러(50)를 더 포함한다. 이와 같이 컨트롤러(50)는 이송라인(2)을 따라 연속적으로 이송되는 피도장물(6)의 형태가 규격 또는 상하로 연결된 간격 등의 데이터를 입력받아 도장용 스프레이건(40)이 피도장물과 최적의 거리를 유지하고, 다양한 윤곽형태의 피도장물의 도장면에 대하여 직각에 가까운 각도를 유지하도록 하며, 피도장물의 표면에 형성된 틈새나 홈 등에도 분사되는 도료가 적절하고 효과적으로 침투되도록 한다. 또한 연속적으로 이송되는 피도장물(6)과 보조를 맞추면서 구획된 구간 내에서 이송라인(2)을 따라 전진하고 복귀하면서 다음 하단의 피도장물(6)을 도장하게 된다.

본 발명에 따르면, 알루미늄프로파일과 같이 단면이 복잡하고 길이가 긴 형강재와 같은 피도장물(6)을 수평배치하여 도 6에 도시된 바와 같이 이송와이어(3)상에 지그(4) 또는 행거를 이용하여 상하로 다단연결하여 매달아서 도장부스(100)에 투입할 때, 도 6a에 예시된 바와 같이, 단면 직사각형의 피도장물(6)의 장변qn부(6a)와 같이 스프레이건(40)에 직각 또는 직각에 가깝게 노출된 부분에 대하여는 스프레이건(40)이 수평상태로 자세를 유지하면서 도료를 분사하지만, 도6b에 예시된 바와 같이, 피도장물(6)의 상하면인 단변부(6b)와 같이 스프레이건(40)에 대하여 투영면적이 좁은 면에 대하여는 로봇암(30)의 경사회동암(37)에 의해 스프레이건(40)의 분사각도를 조절하여 가급적 피도장물(6)의 도장면에 대하여 직각에 가깝게 도료를 분사시킴으로써, 도료의 부착효율을 높일 수 있다. 또한, 도6c에 도시된 바와 같이 피도장물(6)의 외부면에 형성된 절개홈(7)에 도료를 분사시킬 때에는, 절개홈(7)의 형태에 따라 피도장물(6) 내부에 도료를 효과적으로 침투시키기 위해 스프레이건(40)을 절개홈(7)에 대하여 직각으로 면하도록 상하방향 각도조절하게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 장척물인 피도장물(6)을 수평배치하여 이송라인(2)에 투입하되, 도 7에 도시된 바와 같이, 피도장물(6)을 이송라인(2)을 따라 복수개의 구간(S))으로 구획하고, 선행구간의 피도장물(6)에 대하여 스프레이건(40)을 수평방향을 따라 이동하면서 도장하고, 해당 구간(S)의 도장이 완료되면 다시 해당 구간(S)의 시작위치, 즉 도입부로 복귀하여 그 다음 하단의 피도장물(6)을 따라 수평이동하면서 도장하게 된다. 이 때, 구간(S)을 도입부(S1)와 종료부(S3) 및 대부분을 차지하는 그 사이의 중간부(S2)로 구분하여 도장처리한다. 임의의 구간(S)중 도입부(S1)와 종료부(S3)는 선행구간 및 다음구간의 도장시에 도장층의 이음매가 드러나지 않도록 스프레이건(40)의 분사방향을 중첩시키거나, 스프레이건(40)의 분사방향을 중첩시키기 않더라도 분사된 도료가 확산되어 중첩적으로 도장됨으로써 구획된 구간의 연결부에 미약하게 도장되는 부분이 없도록 한다. 그런데 이러한 도입부(S1)와 종료부(S3)의 중첩된 도장으로 오히려 과도하게 도장되어 이 부분의 도장층이 지나치게 두꺼워지고 다른 부분과의 칼라가 불균일해질 우려가 있다. 이에 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 도입부(S1)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 피도장물(6)에 대하여 경사방향에서 점진적으로 직각방향이 되고, 중간부(S2)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각방향을 유지하며, 종료부(S3)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각방향에서 점진적으로 경사방향이 되도록 로봇암(30)을 각도제어한다. 이에 따라 선행구간의 종료부(S3)와 후행구간의 도입부(S1)를 중첩하여 도장처리할 때, 이러한 중첩부에서의 과도한 도장을 억제하여 균일하고 고품질의 도장을 달성할 수 있다.

Claims

피도장물(6)이 연속적으로 이송되는 이송라인(2)상의 도장부스(100) 내에 설치되는 자동도장장치에 있어서, 상기 도장부스(100)의 이송라인(2) 일측 바닥에 설치되며 이송라인(2)과 평행한 평행레일(11)과, 이 평행레일(11)에 이동가능하게 탑재되는 가동다이(12)와, 상기 가동다이(12)의 크로스레일(14) 상에 이동가능하게 탑재되며 상기 이송라인(2)에 면한 측에 수직레일(22) 및 이 수직레일(22)상에 승강가능하게 설치되는 수평레일(26)이 구비되는 가동프레임(20)과, 상기 이송라인(2)에 면하도록 상기 수평레일(26)에 장착되며 이송라인(2)에 대하여 상하 및 좌우로 회동가능한 로봇암(30)과, 상기 로봇암(30)에 탑재되어 도료를 분사하는 스프레이건(40)과, 상기 가동다이(12)의 평행레일(11)상의 전후진과 상기 로봇암(30)의 수직레일(20)상의 승강과 수평레일(26)상의 전후진거리 및 로봇암(30)의 상하좌우 회동각도를 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하고,
상기 피도장물(6)은 이송라인(2)에 구비된 행거(3)에 수평배치되고 상하로 다단연결되어 이송라인(2)을 따라 연속적으로 이송되는 장척물이고, 상기 로봇암(30)은 이송라인(2)에 대하여 수평인 직교방향으로 접근후퇴가능하게 가동프레임(20)상에 장착되고, 상기 컨트롤러(50)는, 수평배치되어 상하로 다단연결된 피도장물(6)을 수평방향을 따라 복수개의 구간(S)으로 구획하고 이 구간(S)을 다시 도입부(S1)와 중간부(S2) 및 종료부(S3)로 구분하여, 먼저 선행구간의 최상단 피도장물(6)을 해당 구간(S) 내에서 도입부(S1)쪽에서 종료부(S3)를 향해 수평이동하면서 도장한 후에 복귀하여 다음 하단의 피도장물(6)의 도입부(S1)를 도장하는 방식으로 선행구간의 최하단 피도장물(6)의 도장을 완료한 후에 다음구간의 최상단 피도장물(6)의 도입부(S1)부터 도장하는 방식으로 순차적으로 도장하도록 제어하되, 피도장물(6)의 구간(S)의 도입부(S1)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 피도장물(6)에 대하여 경사방향에서 점진적으로 직각방향이 되고, 중간부(S2)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각이 되도록 유지하며, 종료부(S3)에서는 스프레이건(40)의 분사방향이 직각방향에서 점진적으로 경사방향이 되도록 로봇암(30)을 각도제어하는 것을 특징으로 하는 자동도장장치.
제 1 항에 있어서, 상기 가동다이(12)의 상면에는 상기 평행레일(11)에 직교하는 크로스레일(14)이 설치되고, 상기 가동프레임(20)의 크로스레일(14)상의 전후진은 상기 컨트롤러(50)에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 자동도장장치.
삭제