KR102001170B1

KR102001170B1 - 액체 공급 장치

Info

Publication number: KR102001170B1
Application number: KR1020167020887A
Authority: KR
Inventors: 케이 와타나베; 히데키 사토우; 다이스케 이하라; 아키라 쇼지
Original assignee: 카와사키 주코교 카부시키 카이샤
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2019-07-17
Also published as: CN105849408B; WO2015107567A1; CN105849408A; KR20160105483A; US10294929B2; US20160333870A1

Abstract

본 발명은, 공급 대상에 액체를 공급하는 액체 공급 장치(100)로서, 상기 액체 공급 장치는, 양단부가 폐쇄된 실린더(30)와, 실린더의 내부 공간을 제1 공간(35) 및 제2 공간(36)으로 구분하며 실린더의 내부 벽면에 대해 상대적으로 슬라이딩하는 피스톤(31)과, 실린더의 단부를 관통하도록 연장되며, 선단부가 피스톤에 연결된 피스톤 로드(32, 33)와, 피스톤 로드(32, 33)의 실린더(30)의 외부에 위치하는 부분을 고정하는 프레임체와, 피스톤 로드의 연장 방향으로 실린더를 왕복 운동시키는 구동부(34)와, 제1 공간에 연통되고, 액체를 흐르게 하기 위한 제1 유통 라인과, 제2 공간에 연통되고, 액체를 흐르게 하기 위한 제2 유통 라인을 구비한다.

Description

액체 공급 장치{LIQUID SUPPLY DEVICE}

본 발명은 액체 공급 장치에 관한 것으로, 특히, 도료 등을 공급하는 액체 공급 장치에 관한 것이다.

종래부터 도료 등 액체를 정량 공급하는 액체 공급 장치가 알려져 있다.

이 액체 공급 장치는 2개의 개구부를 가진 실린더 본체, 실린더 본체의 내 벽면을 따라 슬라이딩하는 슬라이딩 블록, 전동 액추에이터, 및 유체압 실린더를 구비하고 있다. 전동 액추에이터는 슬라이딩 블록에 연결되어 실린더 본체의 축선을 따라 진퇴하는 로드를 구비하고 실린더 본체의 축선 상이며, 실린더 본체의 한 단부의 바깥쪽에 배치되어 있다. 그리고 전동 액추에이터의 구동에 의해 슬라이딩 블록을 구동한다. 유체압 실린더는 슬라이딩 블록에 연결되어 실린더 본체의 축선을 따라 진퇴하는 피스톤 로드를 구비하고 실린더 본체의 축선 상이며, 실린더 본체의 한 단부의 바깥쪽에 배치되어 있다. 그리고 유체압 실린더의 구동에 의해 슬라이딩 블록을 구동한다.

그리고 액체의 정량 공급을 할 때에는 전동 액추에이터 및 유체압 실린더의 구동에 의해 슬라이딩 블록을 실린더 본체의 축선을 따라 이동시킨다. 이에 따라 한 개구부를 통해 슬라이딩 블록에 의해 2개로 구분되는 실린더의 내부 공간 중 어느 하나의 내부 공간에 액체를 유입시킬 수 있고 또한, 다른 내부 공간에서 다른 개구부를 통해 액체를 토출할 수 있다.

일본 공개특허공보 특개2006-063804호 공보

그런데 특허문헌 1에 기재된 액체 공급 장치는 전동 액추에이터 및 유체압 실린더가 실린더 본체, 구동 로드 및 피스톤 로드의 축선 상에 배치되어 있기 때문에 액체 공급 장치가 축선 방향으로 대형화하여 토출 건의 근처에 설치할 수 없는 경우가 있었다. 따라서 액체 공급 장치와 토출 건을 연결하는 배관 길이가 길어지고 그 결과 응답성이 떨어진다는 문제점이 있었다.

또한, 종래, 소형 액체 공급 장치로서 기어 펌프가 이용되고 있지만, 기어 펌프는 토출 속도에 맥동이 발생하기 때문에 액체 공급 장치의 용도가 한정된다는 문제가 있었다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 액체 공급 장치는 공급 대상에 액체를 공급하는 액체 공급 장치로서, 양단부가 폐쇄된 실린더와, 상기 실린더의 내부 공간을 제1 공간 및 제2 공간으로 구분하며, 상기 실린더의 내부 벽면에 대해 상대적으로 슬라이딩하는 피스톤과, 상기 실린더의 단부를 관통하도록 연장되며, 선단부가 상기 피스톤에 연결된 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드의 상기 실린더의 외부에 위치하는 부분을 고정하는 프레임체와, 상기 피스톤 로드의 연장 방향으로 상기 실린더를 왕복 운동시키는 구동부와, 상기 제1 공간에 연통되고, 상기 액체를 흐르게 하기 위한 제1 유통 라인과, 상기 제2 공간에 연통되고, 상기 액체를 흐르게 하기 위한 제2 유통 라인을 구비한다.

이 구성에 따르면, 실린더와 피스톤이 상대적으로 이동하도록 구동부가 구동함으로써 액체를 토출할 수 있다. 따라서 액체의 토출 속도에 맥동이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 액체 공급 장치를 다양한 용도에 적용할 수 있다.

또한, 구동부를 피스톤 로드의 축선 방향으로 배치할 필요가 없으므로 피스톤 로드의 축선 방향의 액체 공급 장치의 길이 치수를 줄일 수 있다. 이에 따라 장치의 소형화를 도모할 수 있고, 예를 들어 로봇에 액체 공급 장치를 탑재함으로써 액체 공급 장치와 토출 건을 연결하는 배관 길이를 단축할 수 있고, 그 결과 액체 공급 장치의 응답성을 향상시킬 수 있다.

상기 구동부는 상기 실린더의 옆쪽에 배치될 수도 있다.

이 구성에 따르면, 피스톤 로드의 축선 방향의 액체 공급 장치의 길이 치수를 줄일 수 있다.

상기 구동부는 모터와, 상기 모터의 회전력을 직선 운동력으로 변환하여 가동체를 상기 피스톤 로드의 축 방향과 평행한 방향으로 직선 이동시키는 동력 전달 기구를 포함하며, 상기 피스톤 로드는 상기 실린더의 외부에 위치하는 부분의 고정을 해제할 수 있도록 구성되고, 상기 실린더는 상기 가동체에 착탈 가능하게 설치될 수도 있다.

이 구성에 따르면, 실린더, 피스톤 및 피스톤 로드의 교체를 용이하고 신속하게 할 수 있다.

상기 동력 전달 기구는, 상기 피스톤 로드의 축 방향과 평행하게 연장되는 볼나사와, 상기 볼나사에 나사 결합하는 슬라이더와, 상기 볼나사에 평행하게 연장되고 상기 슬라이더를 그 연장 방향으로 안내하는 가이드 바를 포함할 수도 있다.

이 구성에 따르면, 실린더의 축선 방향의 실린더의 위치 결정을 정밀하게 할 수 있다.

상기 제1 유통 라인 또는 상기 제2 유통 라인은 상기 피스톤 로드 및 상기 피스톤의 내부에 형성된 유로를 통해 상기 제1 공간 또는 상기 제2 공간에 연통될 수도 있다.

이 구성에 따르면, 제1 유통 라인 및 제2 유통 라인 중 적어도 하나에서 실린더의 왕복 운동에 추종하기 위한 가동부를 설치할 필요성을 없앨 수 있다.

본 발명에 따르면, 액체의 토출 속도에 맥동이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 액체 공급 장치를 다양한 용도에 적용할 수 있다. 또한, 피스톤 로드의 축선 방향의 액체 공급 장치의 길이 치수를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액체 공급 장치의 구성 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 액체 공급 장치 본체의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 액체 공급 장치 본체의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 액체 공급 장치 본체의 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 제어 계통의 구성 예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 동작 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 동작 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 액체 공급 장치의 동작 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 액체 공급 장치의 변형 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 액체 공급 장치의 변형 예를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하에서는 모든 도면에 걸쳐 동일하거나 동등한 요소에는 동일한 참조부호를 부여하고 그 중복되는 설명을 생략한다.

[전체 구성]

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 액체 공급 장치(100)의 구성 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.

액체 공급 장치(100)는 로봇(미도시) 암의 선단부에 장착되어 있는 토출 건(5)에 액체를 정량 공급하는 장치이다. 로봇으로서, 다관절형 로봇 등이 예시된다. 액체로서, 바디의 바닥 하면에 도포하는 염화 비닐 수지, 자동차 바디의 실내 등에 도포하는 실러재, 제진재 등 도료가 예시되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

토출 건(5)은 그 선단부에 개구부가 있으며, 이 개구부는 로봇의 제어부에 의해 그 개방 및 폐쇄가 이루어진다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 액체 공급 장치(100)는 중계 탱크(1), 재료 공급 펌프(2), 레귤레이터 모듈(3), 액체 공급 장치 본체(4), 및 액체 공급 장치(100)의 동작을 제어하는 제어기(59)(도 5 참조)를 구비하고 있다. 그리고 이것들은 후술하는 바와 같이 액체를 흐르게 하는 배관인 유통 라인으로 연결되어 있다. 또한, 설명의 편의상, 유통 라인의 액체를 흐르게 하는 방향의 하류 측을 하류라고 하고 상류 측을 상류라고 하는 경우가 있다.

중계 탱크(1)는 액체를 저장하는 탱크이다.

재료 공급 펌프(2)는 중계 탱크(1)에 저장되어 있는 액체를 액체 공급 장치 본체(4)에 대해 공급하는 펌프이다.

레귤레이터 모듈(3)은 재료 공급 펌프(2)에 의해 액체 공급 장치 본체(4)에 대해 공급되는 액체의 공급압을 조절하는 모듈이다.

액체 공급 장치 본체(4)는 재료 공급 펌프(2)에서 공급받은 액체를 토출 건에 정량 공급하는 장치이다.

유통 라인은 제1 공급 라인(10), 제2 공급 라인(11), 제1 토출 라인(12), 제2 토출 라인(13), 및 재료 리턴 라인(18)을 포함한다.

제1 공급 라인(10)은 재료 공급 펌프(2)와 제1 공급 토출구(40)(자세한 내용은 후술)를 연결하여 재료 공급 펌프(2)에서 공급받은 액체를 제1 공급 토출구(40)에 공급한다. 그리고 제1 공급 라인(10)의 경로에는 제1 차단 밸브(14)가 설치되어 있다. 제1 차단 밸브(14)는 제어기(59)에 의해 제어되어 제1 공급 라인(10)의 개방 및 차단을 하도록 구성되어 있다.

제2 공급 라인(11)은 재료 공급 펌프(2)와 제2 공급 토출구(41)(자세한 내용은 후술)를 연결하여 재료 공급 펌프(2)에서 공급받은 액체를 제2 공급 토출구(41)에 공급한다. 그리고 제2 공급 라인(11)의 경로에는 제2 차단 밸브(15)가 설치되어 있다. 제2 차단 밸브(15)는 제어기(59)에 의해 제어되어 제2 공급 라인(11)의 개방 및 차단을 하도록 구성되어 있다.

제1 토출 라인(12)은 제1 공급 토출구(40)와 토출 건(5)을 연결하여 제1 공급 토출구(40)에서 토출된 액체를 토출 건(5)에 공급한다. 그리고 제1 토출 라인(12)의 경로에는 제3 차단 밸브(16)가 설치되어 있다. 제3 차단 밸브(16)는 제어기(59)에 의해 제어되어 제1 토출 라인(12)의 개방 및 차단을 하도록 구성되어 있다.

제2 토출 라인(13)은 제2 공급 토출구(41)와 토출 건(5)을 연결하여 제2 공급 토출구(41)에서 토출된 액체를 토출 건(5)에 공급한다. 그리고 제2 토출 라인(13)의 경로에는 제4 차단 밸브(17)가 설치되어 있다. 제4 차단 밸브(17)는 제어기에 의해 제어되어 제2 토출 라인(13)의 개방 및 차단을 하도록 구성되어 있다.

재료 리턴 라인(18)은 제1 토출 라인(12)의 제3 차단 밸브(16)보다 하류 측의 부분 및 제2 토출 라인(13)의 제4 차단 밸브(17)보다 하류 측의 부분에서 분기하도록 구성되어 제1 토출 라인(12) 및 제2 토출 라인(13)과 중계 탱크(1)를 연결하고 있다. 그리고 제1 토출 라인(12) 및 제2 토출 라인(13)을 흐르는 액체를 중계 탱크(1)로 되돌릴 수 있다. 그리고 재료 리턴 라인(18)의 경로에는 환류 차단 밸브(21)가 설치되어 있다. 환류 차단 밸브(21)는 제어기(59)에 의해 제어되어 재료 리턴 라인(18)의 개방 및 차단을 하도록 구성되어 있다.

그리고 본 실시 예에 있어서, 제1 공급 라인(10) 및 제1 토출 라인(12)은 제1 공급 라인(10)의 하류 측 단부 및 제1 토출 라인(12)의 상류 측 단부에서 합류하여 제1 합류부(19)를 구성하고 있다. 하지만, 이 구성에 한정되지 않으며, 대신에 제1 공급 라인(10) 및 제1 토출 라인(12)을 각각 제1 공급 토출구(40)에 연결할 수도 있다. 또한, 제2 공급 라인(11) 및 제2 토출 라인(13)은 제2 공급 라인(11)의 하류 측 단부 및 제2 토출 라인(13)의 상류 측 단부에서 합류하여 제2 합류부(20)를 구성하고 있다. 하지만, 이 구성에 한정되지 않으며, 대신에 제2 공급 라인(11) 및 제2 토출 라인(13)을 각각 제2 공급 토출구(41)에 연결할 수도 있다.

[액체 공급 장치 본체의 구성]

도 2는 액체 공급 장치 본체(4)의 구성 예를 나타내는 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 액체 공급 장치 본체(4)는 실린더(30), 피스톤(31), 제1 피스톤 로드(32), 제2 피스톤 로드(33), 실린더 구동부(34), 및 각 구성 요소를 소정의 위치 관계로 배치하는 프레임체(미도시)를 구비하고 있다.

실린더(30)는 중공 원통형으로 형성되며, 양단부에 단부 벽면(25)이 실린더(30)의 단부를 폐쇄하도록 형성되어 있다. 각 단부 벽면(25)의 중심, 즉 실린더(30)의 축선 상에는 단부 벽면(25)을 관통하는 관통 구멍(25a)이 형성되어 있다.

피스톤(31)은 원통형 블록으로, 그 축선이 실린더(30)의 축선 상에 위치하도록 실린더(30)의 내부 공간에 배치되어 실린더(30)의 내부 벽면에 대해 상대적으로 슬라이딩 가능하게 구성되어 있다. 그리고 피스톤(31)은 실린더(30)의 내부 공간을 실린더(30)의 축선 방향으로 제1 공간(35) 및 제2 공간(36)으로 구분(compart)하고 있다.

그리고 본 실시 예에 있어서, 피스톤(31)은 그 내부에 형성된 도관(conduit)인 제1 피스톤 내부 유로(37) 및 제2 피스톤 내부 유로(38)를 가지고 있다. 제1 피스톤 내부 유로(37)는 그 양단부가 제1 공간(35)을 향하고 있는 면에 개구되어 있다. 또한, 제2 피스톤 내부 유로(38)는 그 양단부가 제2 공간(36)을 향하고 있는 면에 개구되어 있다.

제1 피스톤 로드(32)는 중공 원통형으로 형성되며, 그 내부 공간이 제1 피스톤 내부 유로(37)를 구성하고 있다. 그리고 제1 피스톤 로드(32)는 제1 공간(35)을 향하고 있는 실린더(30)의 단부 벽면(25)의 관통 구멍(25a)에 삽입 통과되며, 실린더(30)의 축선 상에 배치되어 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 대신에 제1 피스톤 로드(32)가 실린더(30)의 축선과 평행하게 연장 배치되도록 구성할 수도 있다.

그리고 제1 피스톤 로드(32)의 선단부는 제1 피스톤 내부 유로(37)의 한 개구부에 연결되어 있다. 따라서 제1 피스톤 내부 유로(37)는 제1 공간(35)과 제1 피스톤 로드 내부 유로(28)를 연통하는 통로를 구성하고 있다. 또한, 제1 피스톤 로드(32)의 기단부의 개구부가 제1 공급 토출구(40)를 구성하고, 언급한 바와 같이 제1 공급 토출구(40)는 제1 합류부(19)와 연결되어 있다. 제1 피스톤 내부 유로(37), 제1 피스톤 로드 내부 유로(28), 제1 공급 라인(10) 및 제1 토출 라인(12)이 제1 합류부(19)에 연통하는 제1 유통 라인을 구성하고 있다.

제2 피스톤 로드(33)는 중공 원통형으로 형성되며, 그 내부 공간이 제2 피스톤 로드 내부 유로(29)를 구성하고 있다. 그리고 제2 피스톤 로드(33)는 제2 공간(36)을 향하고 있는 실린더(30)의 단부 벽면(25)의 관통 구멍(25a)에 삽입 통과되며, 실린더(30)의 축선 상에 배치되어 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 대신에 제2 피스톤 로드(33)가 실린더(30)의 축선과 평행하게 연장 배치되도록 구성할 수도 있다.

그리고 제2 피스톤 로드(33)의 선단부는 제2 피스톤 내부 유로(38)의 한 개구부에 연결되어 있다. 따라서 제2 피스톤 내부 유로(38)는 제2 공간(36)과 제2 피스톤 로드 내부 유로(29)를 연통하는 통로를 구성하고 있다. 또한, 제2 피스톤 로드(33)의 기단부의 개구부가 제2 공급 토출구(41)를 구성하며, 언급한 바와 같이 제2 공급 토출구(41)는 제2 합류부(20)와 연결되어 있다. 제2 피스톤 내부 유로(38), 제2 피스톤 로드 내부 유로(29), 제2 공급 라인(11) 및 제2 토출 라인(13)이 제2 합류부(20)에 연통하는 제2 유통 라인을 구성하고 있다.

그리고 제1 피스톤 로드(32) 및 제2 피스톤 로드(33)의 측면과 실린더(30)의 각각의 관통 구멍(25a)의 내부 벽면 사이에는 고리형 씰링 부재(예를 들어 O링)가 배치되어 있고, 양자는 액밀하게(liquid-tight) 슬라이딩 가능하게 구성되어 있다.

실린더 구동부(34)는 서보 모터(45) 및 볼나사 기구(46)를 포함한다.

서보 모터(45)는 실린더(30)의 옆쪽에 배치되어 있다.

볼나사 기구(46)는 볼나사(47)와 슬라이더(가동체)(48)를 갖는다.

볼나사(47)는 그 축선이 실린더(30)의 축선과 평행하게 연장 배치되며, 실린더(30)의 옆쪽에 배치되어 있다. 볼나사(47)는 서보 모터(45)와 감속기(49)를 통해 연결되어 있다.

도 3은 액체 공급 장치 본체(4)의 구성 예를 나타내는 도면으로, 실린더(30)를 제1 위치에 위치시킨 상태를 나타내는 도면이다. 도 4는 액체 공급 장치 본체(4)의 구성 예를 나타내는 도면으로, 실린더(30)를 제2 위치에 위치시킨 상태를 나타내는 도면이다.

슬라이더(48)는 실린더(30)와 분리 가능하게 연결되어 있다. 그리고 실린더(30)는 볼나사(47)의 회동에 따라 볼나사(47)가 연장되는 방향으로 이동한다. 따라서 볼나사 기구(46)에 의해 실린더(30)는 도 3에 나타낸 제1 위치와 도 4에 나타낸 제2 위치 사이에서 이동하도록 구성되어 있다. 따라서 실린더(30)의 축 방향의 실린더(30)의 위치 결정을 정밀하게 할 수 있다.

또한, 본 실시 예에서, 액체 공급 장치 본체(4)는 가이드 레일 기구(50)를 구비한다.

가이드 레일 기구(50)는 제1, 2 피스톤 로드(32, 33)의 축선 방향으로 연장되는 가이드 레일(51)과, 가이드 레일(51) 위를 이동하는 가이드 레일 슬라이더(52)를 가진다. 이에 따라 실린더(30)는 가이드 레일 슬라이더(52)에 의해 안내되어 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복 운동한다. 가이드 레일 슬라이더(52)와 실린더(30)는 착탈 가능하게 설치되어 있다. 그리고 가이드 레일(51)의 양단부에는 제1 피스톤 로드 지지부(53) 및 제2 피스톤 로드 지지부(54)가 가이드 레일의 연장 방향과 대략 직교하도록 연장되어 있다. 제1 피스톤 로드 지지부(53) 및 제2 피스톤 로드 지지부(54)는 서로 평행하게 연장되며, 각각 제1 피스톤 로드(32)의 실린더(30)의 외부에 위치하는 부분 및 제2 피스톤 로드(33)의 실린더(30)의 외부에 위치하는 부분을 각각 고정하고 있다.

또한, 본 실시 예에서, 제1 피스톤 로드(32) 및 제2 피스톤 로드(33)는 가이드 레일 기구(50)에 착탈 가능하게 설치되며, 그 고정을 해제할 수 있도록 구성되어 있다.

또한, 언급한 바와 같이, 본 실시 예에서, 제1 피스톤 로드(32) 및 제2 피스톤 로드(33)는 가이드 레일 기구(50)에 고정되어 있지만, 이 구성에 한정되지 않으며, 대신에 제1 피스톤 로드(32) 및 제2 피스톤 로드(33)는 액체 공급 장치 본체(4)의 프레임체에 고정될 수도 있다.

그리고 실린더(30), 피스톤(31), 제1 피스톤 로드(32), 및 제2 피스톤 로드(33)는 본체 유닛(6)을 구성한다. 그리고 언급한 바와 같이, 이 본체 유닛(6)은 가이드 레일 기구(50) 및 실린더 구동부(34), 제1 합류부(19) 및 제2 합류부(20)에서 분리할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서 예를 들어, 피스톤 로드가 마모되었을 때에는 마모된 피스톤 로드를 포함한 본체 유닛(6)을 액체 공급 장치 본체(4)에서 분리하고 새로운 본체 유닛(6)을 액체 공급 장치 본체(4)에 설치함으로써 본체 유닛(6)을 교체할 수 있다. 따라서 본체 유닛(6)의 교체를 용이하고 신속하게 할 수가 있다.

또한, 제1 유통 라인은 제1 피스톤 내부 유로(37) 및 제1 피스톤 로드 내부 유로(28)를 통해 제1 공간(35)에 연통되고, 또한 제2 유통 라인은 제2 피스톤 내부 유로(38) 및 제2 피스톤 로드 내부 유로(29)를 통해 제2 공간(36)에 연통되어 있기 때문에, 제1 유통 라인 및 제2 유통 라인에서 실린더(30)의 왕복 운동에 추종하기 위한 가동부를 설치할 필요성을 없앨 수 있다. 또한, 본체 유닛(6)을 교체할 때에는 분리하는 본체 유닛(6)의 제1 피스톤 로드(32)에서 제1 합류부(19)를 분리한 다음에 새로운 본체 유닛(6)의 제1 피스톤 로드(32)와 제1 합류부(19)를 연결하는 동시에, 분리하는 본체 유닛(6)의 제2 피스톤 로드(33)에서 제2 합류부(20)를 분리한 다음에 새로운 본체 유닛(6)의 제2 피스톤 로드(33)와 제2 합류부(20)를 연결하면 된다. 따라서 본체 유닛(6)의 교체를 더욱 용이하고 신속하게 할 수가 있다.

[제어부]

액체 공급 장치(100)가 구비한 제어기(59)는 예를 들면, 시피유(CPU) 등 연산기를 갖는 제어부(60)와, 롬(ROM) 및 램(RAM) 등 메모리를 갖는 저장부(61)를 구비하고 있다. 제어부(60)는 집중 제어를 하는 단일 제어기로 구성될 수도 있고, 서로 협동하여 분산 제어를 하는 복수 제어기로 구성될 수도 있다. 제어부(60)는 실린더 구동부(34), 제1 차단 밸브(14), 제2 차단 밸브(15), 제3 차단 밸브(16), 제4 차단 밸브(17) 및 환류 차단 밸브(21)의 동작을 제어함으로써 액체 공급 장치(100)의 동작을 제어한다. 저장부(61)에는 소정의 제어 프로그램이 저장되어 있고, 제어부가 이러한 제어 프로그램을 판독하여 실행함으로써 액체 공급 장치(100)의 동작이 제어된다.

[동작 예]

그 다음에, 액체 공급 장치(100)의 동작 예를 설명한다.

먼저, 실린더(30)를 초기 위치에 위치시키는 동작에 대해 설명한다.

도 6 내지 도 8은 액체 공급 장치(100)의 동작 예를 나타낸 도면이다. 또한, 이러한 도면에서, 개방된 차단 밸브는 백색으로 표시되고, 폐쇄된 차단 밸브는 흑색으로 표시되어 있다.

제어부(60)는 실린더(30)의 제1 설정 위치 및 제2 설정 위치를 결정한다. 제1 설정 위치 및 제2 설정 위치란 제1, 2 피스톤 로드(32, 33)의 축선 방향의 설정된 위치이며, 제1 위치와 제2 위치 사이에 설정된다. 이 제1 설정 위치 및 제2 설정 위치는 제1 설정 위치에 위치할 때의 제1 공간(35)(또는 제2 공간(36))의 부피와 제2 설정 위치에 위치할 때의 제1 공간(35)(또는 제2 공간(36))의 부피의 차이가 정량 토출하는 액체의 부피가 되도록 설정된다. 본 실시 예에서는, 제1 설정 위치가 실린더(30)의 초기 위치를 구성한다.

그 다음에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제어부(60)는 제1 차단 밸브(14), 제2 차단 밸브(15), 제3 차단 밸브(16) 및 환류 차단 밸브(21)를 개방하고 제4 차단 밸브(17)를 폐쇄한다.

그 다음에, 제어부(60)는 실린더 구동부(34)를 구동하여 실린더(30)를 초기 위치인 제1 설정 위치를 향해 이동시킨다. 이에 따라 제2 공간(36)의 부피가 감소하여 제2 공간(36)에 수용되어 있는 액체가 제2 피스톤 내부 유로(38) 및 제2 피스톤 로드(33)를 통해 제2 합류부(20)에 밀려난다. 그리고 언급한 바와 같이 제4 차단 밸브(17)는 폐쇄되어 있기 때문에 이 밀려난 액체는 제2 합류부(20)에서 제2 공급 라인(11)으로 밀려나고 또한 제1 공급 라인(10)으로 밀려난다. 여기서, 제2 공간(36)의 부피가 감소하면 제1 공간(35)의 부피가 동량 증가한다. 따라서 제1 공급 라인(10)으로 밀려난 액체는 제1 합류부(19)를 지나서 제1 공간(35)에 유입된다.

또한, 이 동안에, 재료 공급 펌프(2)로부터 액체가 공급됨으로써 제1 공급 라인(10)에 유입되는 액체의 부피가 제1 공간(35)의 부피를 상회하고, 그 결과 제1 공간(35)에 유입하지 못한 액체가 발생했을 경우, 이 액체는 제1 공급 라인(10)에서 제1 토출 라인(12)으로 밀려난다. 그리고 토출 건(5)이 폐쇄되어 있는 때에는, 이 액체는 제1 토출 라인(12)에서 재료 리턴 라인(18)으로 밀려나서 중계 탱크(1)로 되돌아간다.

이렇게 하여 실린더(30)를 초기 위치인 제1 설정 위치에 위치시킨다.

또한, 상기 액체 공급 장치(100)의 동작은 액체 공급 장치 본체(4) 내 및 제1, 2 유통 라인의 내부에 잔류하고 있는 도료 등 액체가 굳어지는 것을 방지할 목적으로도 실행된다.

또한, 개방 및 차단을 하는 차단 밸브는 위에서 언급한 구성에 한정되지 않으며, 그 목적과의 관계에 따라 적절하게 선택된다.

그 다음에, 토출 건(5)에서 정량의 액체를 토출하는 동작 예에 대해 설명한다.

먼저, 도 7에 나타낸 바와 같이, 제어부(60)는 제2 차단 밸브(15) 및 제3 차단 밸브(16)를 개방하는 동시에 제1 차단 밸브(14), 제4 차단 밸브(17) 및 환류 차단 밸브(21)를 폐쇄한다.

그 다음에, 제어부(60)는 실린더 구동부(34)를 구동하여 실린더(30)를 초기 위치인 제1 설정 위치에서 제2 설정 위치를 향해 이동시킨다. 이에 따라 제1 공간(35)의 부피가 감소하여 제1 공간(35)에 수용되어 있는 액체가 제1 피스톤 내부 유로(37) 및 제1 피스톤 로드(32)를 통해 제1 합류부(19)로 밀려난다. 그리고 언급한 바와 같이, 제1 차단 밸브(14)는 폐쇄되어 있기 때문에 이 밀려난 액체는 제1 합류부(19)에서 제1 토출 라인(12)으로 밀려난다. 또한, 제4 차단 밸브(17) 및 환류 차단 밸브(21)는 폐쇄되어 있기 때문에 제1 토출 라인(12)으로 밀려난 액체는 토출 건(5)에서 토출된다.

이때, 제1 공간(35)의 부피 감소에 따라 제2 공간(36)의 부피가 증가하여 재료 공급 펌프(2)에서 공급받은 액체가 제2 공급 라인(11)을 통해 제2 공간(36)으로 공급된다.

이렇게 하여 토출 건(5)에서 정량의 액체가 토출된다.

그 다음에, 추가로 토출 건(5)에서 정량의 액체를 토출하는 동작 예에 대해 설명한다.

먼저, 도 8에 나타낸 바와 같이, 제어부(60)는 제1 차단 밸브(14) 및 제4 차단 밸브(17)를 개방하는 동시에 제2 차단 밸브(15), 제3 차단 밸브(16) 및 환류 차단 밸브(21)를 폐쇄한다.

그 다음에, 제어부(60)는 실린더 구동부(34)를 구동하여 실린더(30)를 제2 설정 위치에서 제1 설정 위치를 향해 이동시킨다. 이에 따라 제2 공간(36)의 부피가 감소하여 제2 공간(36)에 수용되어 있는 액체가 제2 피스톤 내부 유로(38) 및 제2 피스톤 로드(33)를 통해 제2 합류부(20)로 밀려난다. 그리고 언급한 바와 같이, 제2 차단 밸브(15)는 폐쇄되어 있기 때문에 이 밀려난 액체는 제2 합류부(20)에서 제2 토출 라인(13)으로 밀려난다. 또한, 제3 차단 밸브(16) 및 환류 차단 밸브(21)는 폐쇄되어 있기 때문에 제2 토출 라인(13)으로 밀려난 액체는 토출 건(5)에서 토출된다.

이때, 제2 공간(36)의 부피 감소에 따라 제1 공간(35)의 부피가 증가하여 재료 공급 펌프(2)에서 공급받은 액체가 제1 공급 라인(10)을 통해 제1 공간(35)에 공급된다. 이와 같이, 본 실시 예에서, 실린더(30)의 내부 공간의 액체 충전은 액체의 토출과 동시에 이루어지기 때문에 실린더(30)의 내부 공간의 액체 충전을 다른 단계에서 별도로 실시할 필요가 없다. 따라서 액체 공급 장치 본체(4)의 액체 토출 동작의 사이클 타임을 단축할 수 있다.

이렇게 하여 토출 건(5)에서 정량의 액체가 토출된다.

이상과 같이, 실린더(30)를 제1 설정 위치와 제2 설정 위치 사이를 이동시킴으로써 1 스트로크마다 토출 건(5)에서 정량의 액체를 토출할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 액체 공급 장치(100)는 실린더(30)와 피스톤(31)을 상대적으로 이동시킴으로써 액체를 토출할 수 있으므로 액체의 토출 속도에 맥동이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 액체 공급 장치(100)를 다양한 용도에 적용할 수 있다.

또한, 실린더 구동부(34)가 실린더(30)의 옆쪽에 배치되어 있기 때문에 제1, 2 피스톤 로드(32, 33)의 축선 방향의 액체 공급 장치 본체(4)의 길이 치수를 줄일 수 있다. 따라서 액체 공급 장치 본체(4)를 소형화할 수 있으므로 토출 건(5)의 근처에 액체 공급 장치 본체(4)를 배치하거나 로봇에 액체 공급 장치 본체(4)를 탑재할 수도 있다. 따라서 액체 공급 장치 본체(4)와 토출 건(5)을 연결하는 제1 토출 라인(12) 및 제2 토출 라인(13)의 길이 치수를 줄일 수 있으므로 액체 공급 장치(100)의 동작에 의해 토출 건(5)에서 토출되는 액체의 응답성을 향상시킬 수가 있다.

또한, 본 발명은, 실린더(30), 피스톤(31), 제1 피스톤 로드(32) 및 제2 피스톤 로드(33)를 포함한 본체 유닛(6)을 가이드 레일 기구(50) 및 실린더 구동부(34), 제1 합류부(19) 및 제2 합류부(20)에서 분리할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 예를 들어, 피스톤 로드가 마모되었을 때에는 마모된 피스톤 로드를 포함한 본체 유닛(6)을 액체 공급 장치 본체(4)에서 분리하고 새로운 본체 유닛(6)을 액체 공급 장치 본체(4)에 설치함으로써 본체 유닛(6)을 교체할 수가 있다. 따라서 본체 유닛(6)의 교체를 용이하고 신속하게 할 수 있으므로 생산 라인의 중지 시간을 단축할 수가 있다.

<변형 예>

위의 실시 예에서는, 실린더(30)는 볼나사 기구(46)를 포함한 실린더 구동부(34)에 의해 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복 운동시키는 구성으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 대신에 실린더(30)는 랙앤피니언 기구를 포함한 구동부에 의해 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복 운동시키는 구성일 수도 있다.

또한, 위의 실시 예에서는, 실린더(30)는 서보 모터(45)를 포함한 실린더 구동부(34)에 의해 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복 운동시키는 구성으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 대신에 에어 실린더 또는 유압 실린더를 포함한 실린더 구동부(34)에 의해 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복 운동시키는 구성일 수도 있다.

또한, 위의 실시 예에 있어서는, 피스톤(31)에 제1 공간(35)과 제1 피스톤 로드 내부 유로(28)를 연통하는 통로인 제1 피스톤 내부 유로(37)와, 제2 공간(36)과 제2 피스톤 로드 내부 유로(29)를 연통하는 통로인 제2 피스톤 내부 유로(38)를 형성하는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 대신에 도 9에 나타낸 바와 같이, 피스톤(31)에 제2 공간(36)과 제1 피스톤 로드 내부 유로(28)를 연통하는 통로인 제1 피스톤 내부 유로(137)와, 제1 공간(35)과 제2 피스톤 로드 내부 유로(29)를 연통하는 통로인 제2 피스톤 내부 유로(138)를 형성할 수도 있다.

또한, 위의 실시 예에 있어서는 제1 유통 라인은 제1 피스톤 내부 유로(37) 및 제1 피스톤 로드 내부 유로(28)를 통해 제1 공간(35)에 연통되고, 또한 제2 유통 라인은 제2 피스톤 내부 유로(38) 및 제2 피스톤 로드 내부 유로(29)를 통해 제2 공간(36)에 연통되어 있는 것으로 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 대신에 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 유통 라인 및 제2 유통 라인은 실린더(30)의 각각의 단부 벽면(25)에 형성된 연결구(125b)에 연결할 수도 있다. 그리고 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 실린더(30)의 한 단부 벽면(25)에 이를 관통하는 관통 구멍(125a)을 형성하고, 이 관통 구멍(125a)에 삽입 통과되는 피스톤 로드(132)를 배치할 수도 있다.

본 발명은 도장 로봇의 토출 건에 도료를 공급하는 액체 공급 장치에 적용할 수 있다.

1: 중계 탱크
2: 재료 공급 펌프
3: 레귤레이터 모듈
4: 액체 공급 장치 본체
5: 토출 건
6: 본체 유닛
10: 제1 공급 라인
11: 제2 공급 라인
12: 제1 토출 라인
13: 제2 토출 라인
14: 제1 차단 밸브
15: 제2 차단 밸브
16: 제3 차단 밸브
17: 제4 차단 밸브
18: 재료 리턴 라인
19: 제1 합류부
20: 제2 합류부
21: 환류 차단 밸브
25: 단부 벽면
25a: 관통 구멍
28: 제1 피스톤 로드 내부 유로
29: 제2 피스톤 로드 내부 유로
30: 실린더
31: 피스톤
32: 제1 피스톤 로드
33: 제2 피스톤 로드
34: 실린더 구동부
35: 제1 공간
36: 제2 공간
37: 제1 피스톤 내부 유로
38: 제2 피스톤 내부 유로
40: 제1 공급 토출구
41: 제2 공급 토출구
45: 서보 모터
46: 볼나사 기구
47: 볼나사
48: 슬라이더
49: 감속기
50: 가이드 레일 기구
51: 가이드 레일
52: 가이드 레일 슬라이더
53: 제1 피스톤 로드 지지부
54: 제2 피스톤 로드 지지부
60: 제어부
61: 저장부
100: 액체 공급 장치

Claims

탱크에 저장되어 있는 액체를 공급 대상에 공급하는 액체 공급 장치로서,
양단부가 폐쇄된 실린더;
상기 실린더의 내부 공간을 제1 공간 및 제2 공간으로 구분하며, 상기 실린더의 내부 벽면에 대해 상대적으로 슬라이딩하는 피스톤;
상기 실린더의 단부를 관통하도록 연장되며, 선단부가 상기 피스톤에 연결된 피스톤 로드;
상기 피스톤 로드의 상기 실린더의 외부에 위치하는 부분을 고정하는 프레임체;
상기 피스톤 로드의 연장 방향으로 상기 실린더를 왕복 운동시키는 구동부;
상기 제1 공간에 공급되는 상기 액체 및 상기 제1 공간으로부터 밀려나는 상기 액체를 흐르게 하기 위한 유로를 가지는 제1 유통 라인; 및
상기 제2 공간에 공급되는 상기 액체 및 상기 제2 공간으로부터 밀려나는 상기 액체를 흐르게 하기 위한 유로를 가지는 제2 유통 라인을 포함하고,
상기 제1 유통 라인은 상기 탱크와 상기 제1 공간을 연결하는 라인 상에 설치된 제1 공급 라인 및 상기 제1 공간과 상기 공급 대상을 연결하는 라인 상에 설치된 제1 토출 라인을 포함하고,
상기 제2 유통 라인은 상기 탱크와 상기 제2 공간을 연결하는 라인 상에 설치된 제2 공급 라인 및 상기 제2 공간과 상기 공급 대상을 연결하는 라인 상에 설치된 제2 토출라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 모터와, 상기 모터의 회전력을 직선 운동력으로 변환하여 가동체를 상기 피스톤 로드의 축 방향과 평행한 방향으로 직선 이동시키는 동력 전달 기구를 포함하며,
상기 피스톤 로드는 상기 실린더의 외부에 위치하는 부분의 고정을 해제할 수 있도록 구성되고,
상기 실린더는 상기 가동체에 착탈 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
제2항에 있어서,
상기 동력 전달 기구는 상기 피스톤 로드의 축 방향과 평행하게 연장되는 볼나사와, 상기 볼나사에 나사 결합하는 슬라이더와, 상기 볼나사에 평행하게 연장되고 상기 슬라이더를 상기 볼나사의 연장 방향으로 안내하는 가이드 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
제1항에 있어서,
상기 구동부는 상기 실린더의 옆쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
제4항에 있어서,
상기 구동부는 모터와, 상기 모터의 회전력을 직선 운동력으로 변환하여 가동체를 상기 피스톤 로드의 축 방향과 평행한 방향으로 직선 이동시키는 동력 전달 기구를 포함하며,
상기 피스톤 로드는 상기 실린더의 외부에 위치하는 부분의 고정을 해제할 수 있도록 구성되고,
상기 실린더는 상기 가동체에 착탈 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
제5항에 있어서,
상기 동력 전달 기구는 상기 피스톤 로드의 축 방향과 평행하게 연장되는 볼나사와, 상기 볼나사에 나사 결합하는 슬라이더와, 상기 볼나사에 평행하게 연장되고 상기 슬라이더를 상기 볼나사의 연장 방향으로 안내하는 가이드 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유통 라인 또는 상기 제2 유통 라인은 상기 피스톤 로드 및 상기 피스톤의 내부에 형성된 유로를 통해 상기 제1 공간 또는 상기 제2 공간에 연통되는 것을 특징으로 하는 액체 공급 장치.