KR102186079B1 - 지그장치를 이용한 용사코팅방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지그장치를 이용한 용사코팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대차의 상부에 회전되는 2개의 롤러를 가진 제1롤러부와 제2롤러부가 설치된 지그를 이용하여 어느 한쪽의 롤러부는 대차에 대한 상대적인 높이를 일정하게 유지시키고 다른 쪽의 롤러부는 대차에 대한 높낮이의 조절이 가능하도록 하여 직경에 변화가 있는 원통형 부품이 일정한 각도로 기울어진 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행함으로써 균일한 두께의 코팅막을 형성하여 품질향상을 도모함과 동시에 무게중심을 낮추어 줌으로써 안정적인 용사코팅이 이루어질 수 있는 지그장치를 이용한 용사코팅방법이다.

Description

지그장치를 이용한 용사코팅방법{Method of thermal spray coating using jig device}
본 발명은 지그장치를 이용한 용사코팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대차의 상부에 회전되는 2개의 롤러를 가진 제1롤러부와 제2롤러부가 설치된 지그를 이용하여 어느 한쪽의 롤러부는 대차에 대한 상대적인 높이를 일정하게 유지시키고 다른 쪽의 롤러부는 대차에 대한 높낮이의 조절이 가능하도록 하여 직경에 변화가 있는 원통형 부품이 일정한 각도로 기울어진 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행함으로써 균일한 두께의 코팅막을 형성하여 품질향상을 도모함과 동시에 무게중심을 낮추어 줌으로써 안정적인 용사코팅이 이루어질 수 있는 지그장치를 이용한 용사코팅방법이다.
일반적으로 대형 풍력발전기는 지상에서 수십m에 달하는 높이로 설치되어 바람을 이용해 전기를 생산하는 장치로써 바람이 많이 부는 산이나 해안지대에 주로 설치되고, 근래에는 해상에 설치되는 해상 풍력발전기도 많이 설치되고 있다.
이러한 대형 풍력발전기는 바람에 의해 회전되는 블레이드의 크기가 수십m에 달할 정도로 대형이므로, 대형 블레이드를 지지해주기 위한 관체나 블레이드의 회전축을 잡아주기 위해 설치되는 요베어링(yaw bearing), 피치베어링(pitch bearing), 브레이크 디스크(brake disc) 및 메인샤프트(main shaft) 등의 부품이 상대적으로 커질 수밖에 없는데, 도 1에 도시된 메인샤프트(100)의 경우 높은 원심력을 가지고 회전되는 블레이드를 안정적으로 지지해주기 위해 헤드부(101)의 크기가 몸통부(102)의 크기보다 상대적으로 크게 구비되므로, 메인샤프트의 중심축이 지면에 대해 수평한 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행할 경우 헤드부 쪽으로 쏠린 무게중심에 의해 메인샤프트가 떨어져 메인샤프트의 파손 및 안전사고가 발생할 우려가 높아지게 된다.
용사코팅 또는 도장장치의 지그와 관련된 종래기술로서는 등록특허 제10-1487315호에 제안되어 있는 관체 도장 장치가 있다.
상기 특허에는 휠 및 상기 휠을 구동하는 휠 구동부가 구비된 몸체, 상기 몸체에 구비되며, 상기 관체의 외주면의 호를 따라 이동하면서 도료를 분사하는 도료분사부를 포함하고, 관체의 외측에 구비되며, 상기 관체의 길이방향을 따라 이동하면서 상기 관체의 외주면에 도료를 분사하여 도장하는 도장유닛; 상기 관체의 길이방향을 축방향으로 회전 가능하게 상기 관체의 양 단을 각각 지지하며, 상기 관체의 지면과 마주보는 모선이 상기 도장유닛이 관체의 길이방향으로 이동하는 동선과 평행하도록 상기 관체를 지지하는 높이의 조절이 가능한 터닝롤러를 포함하고, 상기 도장유닛이 상기 터닝롤러에 의해 회전되는 관체의 외주면을 도장하는 관체 도장 장치가 개시되어 있는데, 관체의 도장만을 위한 장치로써 해상 풍력발전기나 요베어링 및 메인샤프트 등의 풍력발전기 부품의 표면처리에는 미흡한 부분이 있다.
한편, 용사코팅과 관련된 종래기술로서는 등록특허 제10-1722239호에 개시되어 있는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 있다.
상기 특허에는 코팅의 불균일성이나 기공(porosity) 발생 및 코팅층의 접착력에 문제가 발생할 가능성이 존재하는 데 더하여, 코팅작업으로 인한 대상물의 피로를 회복하고 표면을 개질하기 위한 사후처리가 전혀 고려되지 않았던 기존의 열용사 코팅기술을 이용한 종래의 표면처리방법들의 문제점을 해결할 수 있도록 구성되는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법에 있어서, 표면처리를 실시할 대상물을 준비하는 단계; 상기 대상물을 준비하는 단계에서 준비된 상기 대상물에 원하는 기계적 특성을 부여하기 위해 열용사 코팅(Thermal Spray Coating ; TSC)을 수행하는 단계; 상기 열용사코팅(TSC)을 수행하는 단계에서 열용사 코팅이 수행된 상기 대상물의 표면에 초음파 나노크리스탈 표면개질(Ultrasonic Nanocrystal Surface Modification ; UNSM)을 수행하는 단계; 및 상기 열용사코팅 및 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)이 수행된 상기 대상물에 도색이나 표면처리를 포함하는 마감처리를 행하여 최종 제품을 완성하는 처리가 수행되는 마무리 작업을 수행하는 단계를 포함하여 구성됨으로써, 상기 열용사 코팅이 수행된 상기 대상물의 표면에 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM) 처리를 수행하여 상기 대상물의 표면에 존재하는 불균일성이나 기공(porosity)을 제거하고 코팅층의 접착성을 향상시키는 것에 의해 상기 열용사 코팅과정에서의 불량 발생을 방지하는 동시에, 상기 열용사 코팅과정에서의 고온 및 고압으로 인한 상기 대상물의 저하된 강도 및 경도를 회복 또는 개선하고 피로와 마찰 및 마모를 포함하는 기계적 성능을 향상시킬 수 있도록 구성되고, 상기 표면처리방법은, 상기 열용사코팅(TSC)을 통하여 복수의 코팅층을 형성시, 각각의 코팅층(coating layer)에 대하여 상기 열용사코팅(TSC)과 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 레이어별로 연속적으로 수행하거나, 또는, 상기 열용사코팅(TSC)을 통하여 각각의 상기 코팅층을 형성한 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하도록 구성되며, 또한, 상기 표면처리방법은, 상기 대상물에 상기 열용사 코팅(TSC)을 수행시, 비표면적을 높이기 위해 블래스팅(blasting) 처리 후에 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하거나, 상기 블래스팅 공정을 제외하고 바로 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 부가하는 것에 의해 코팅층의 접착력을 증가시킬 수 있도록 구성되며, 아울러, 상기 표면처리방법은, 모재 위에 열용사 코팅(TSC) 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 것에 의해 코팅층의 수명을 증가시킬 수 있도록 구성됨으로써, 코팅작업의 주기를 연장하여 전체적인 비용을 절감할 수 있도록 구성되고, 더욱이, 상기 표면처리방법은, 사용중 마멸이나 훼손된 부품의 손상부위에 상기 열용사 코팅(TSC) 후 상기 초음파 나노크리스탈 표면개질(UNSM)을 수행하는 것에 의해 손상된 부분을 복원하도록 구성됨으로써, 단일의 부품뿐만 아니라 장치 전체의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 열용사코팅 및 초음파 나노크리스탈 표면개질을 이용한 표면처리방법이 제안되어 있는데, 열용사코팅의 경우 대형 면적을 적절한 시간 내에 수행할 수 있으나 초음파 나노크리스탈 표면개질의 경우 대형 풍력발전기의 메인샤프트와 같은 대형부품의 경우 모든 표면을 수행하기에는 너무나 많은 시간이 소모되므로 현실적으로 불가능하다.
또 다른 종래기술로서는 등록특허 제10-1843308호에 제안되어 있는 지르코늄 튜브의 용사코팅 방법이 있다.
상기 특허에는 베이스(10), 상기 베이스(10)의 전방 및 후방에 각각 배치되며 지르코늄 튜브(30)를 지지하는 전, 후방 플레이트(12, 14), 상기 전, 후방플레이트(12, 14)의 사이에 적어도 하나 이상 배치되며 상기 지르코늄 튜브(30)의 처짐을 방지함과 동시에 모터의 동력으로 상기 지르코늄 튜브(30)를 회전 동작시키는 방진수단(20) 및 상기 베이스(10) 위에 위치하며 상기 방진수단(20)에 회전 가능하게 지지되어 있는 지르코늄 튜브(30)의 표면에 용사 코팅층을 형성하는 플라즈마 용사건(40)으로 구성한 용사 코팅장치를 이용하여 지르코늄 튜브의 표면을 용사코팅하는 방법에 있어서, 지르코늄 튜브(30)의 표면에 불활성가스의 압력으로 알루미나 분말을 2~3㎏/㎠의 분사압력으로 분사시켜 상기 지르코늄 튜브(30)의 표면을 샌딩하는 샌딩공정(100); 상기 샌딩공정(100)을 거친 지르코늄 튜브(30)의 표면에 묻어있는 불순물을 제거하는 세정공정(200); 상기 세정공정(200)을 거친 지르코늄 튜브(30)를 상기 전, 후방플레이트(12, 14) 및 방진수단(30)에 지지시킨 후, 상기 방진수단(30)을 구동시켜 상기 지르코늄 튜브(30)를 100~1050rpm의 회전속도로 회전시킴과 동시에 상기 플라즈마 용사건(40)을 상기 지르코늄 튜브(30)에서 100~150mm 거리만큼 떨어뜨린 상태에서 상기 지르코늄튜브(30)의 길이 방향을 따라 상기 플라즈마 용사건(40)을 80~150mm/s 속도로 이동시켜가며 상기 플라즈마 용사건(40)으로 불활성 가스를 투입하여 상기 지르코늄 튜브(30)의 표면에 플라즈마 제트화염을 분사시켜 상기 지르코늄 튜브(30)를 80~120℃ 사이로 예열하는 예열공정(300); 상기 예열공정(300)을 거친 지르코늄 튜브(30)를 상기 방진수단(20)의 구동으로 800~1050rpm의 회전속도로 회전시킴과 동시에 상기 플라즈마 용사건(40)을 상기 지르코늄 튜브(30)에서 100~150mm 거리만큼 떨어뜨린 상태에서 상기 지르코늄 튜브(30)의 길이 방향을 따라 상기 플라즈마 용사건(40)을 80~150mm/s 속도로 이동시켜가며 상기 플라즈마 용사건(40)에서 분사되는 플라즈마 제트 화염속으로 금속크롬분말을 20~60ｇ/min 토출압력으로 토출시켜 상기 금속크롬분말의 용융을 통한 상기 지르코늄 튜브(30)의 표면에 20~50㎛의 두께를 갖는 용사 코팅층을 형성하는 용사코팅공정(400)으로 이루어짐을 특징으로 하는 지르코늄 튜브 용사 코팅방법이 제안되어 있는데, 지르코늄 튜브의 표면을 불활성 가스의 압력으로 알루미나 분말을 분사시켜 샌딩을 함으로써 샌딩공정에 들어가는 비용이 급격히 상승되고, 지르코늄 튜브를 잡아주기 위한 방진수단이 있는 쪽에는 용사가 이루어지지 않음으로써 별도로 위치를 이동시켜야 하므로 표면처리에 들어가는 시간이 더욱 소모됨과 동시에 용사코팅으로 인한 용사코팅층의 두께가 균일하게 형성되기가 어려운 문제가 있을 수 있다.
또한, 지르코늄 튜브의 회전과 동시에 플라즈마 용사건의 위치를 이동시켜서 용사를 수행함으로써 튜브 표면에 균일한 두께의 용사코팅층을 형성하기가 더욱 어려운 문제가 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1487315호 대한민국 등록특허공보 제10-1722239호 대한민국 등록특허공보 제10-1843308호
본 발명은 지그장치를 이용한 용사코팅방법을 제공하되, 대차의 상부에 회전되는 2개의 롤러를 가진 제1롤러부와 제2롤러부가 설치된 지그를 이용하여 어느 한쪽의 롤러부는 대차에 대한 상대적인 높이를 일정하게 유지시키고 다른 쪽의 롤러부는 대차에 대한 높낮이의 조절이 가능하도록 하여 직경에 변화가 있는 원통형 부품이 일정한 각도로 기울어진 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행함으로써 균일한 두께의 코팅막을 형성하여 품질향상을 도모함과 동시에 무게중심을 낮추어 줌으로써 안정적인 용사코팅이 이루어질 수 있는 지그장치를 이용한 용사코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기 대차의 일측에는 부품이 안정적으로 회전될 수 있도록 부품에 형성된 홈에 끼워지는 삽입돌기가 설치된 회전지지부를 더 구비하여, 원통형 부품이 임의로 미끄러지거나 지그에서 분리되는 것을 방지하여 안정성을 높인 지그장치를 이용한 용사코팅방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 상기 제2롤러부는 대차에 고정 설치된 레일을 따라 대차의 길이방향으로 이동될 수 있도록 구성하여 메인샤프트의 길이변화에 대응할 수 있도록 하여 범용성을 높인 지그장치를 이용한 용사코팅방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 지그장치를 이용한 용사코팅방법은 원통형 부품을 용사코팅하기 위한 방법에 있어서, 지면에 고정될 수 있는 대차(1)와, 상기 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제1롤러부(10)와, 상기 제1롤러부(10)와 일정거리 떨어져 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제2롤러부(20)로 구성되며, 상기 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)에는 구동장치에 의해 회전될 수 있는 회전롤러가 각각 설치되어 있는 지그장치를 이용하여 원통형 부품을 일정한 속도로 회전시키면서 용사코팅을 수행하되, 두 개의 롤러부(10, 20) 중에서 어느 한쪽의 롤러부는 대차를 기준으로 높낮이 조절이 가능하여 원통형 부품의 중심축이 지면과 수평하지 않은 상태에서 원통형 부품을 회전시키면서 용사코팅을 수행하는 것이 특징이다.
본 발명에 의한 지그장치를 이용한 용사코팅방법은 대차의 상부에 회전되는 2개의 롤러를 가진 제1롤러부와 제2롤러부가 설치된 지그를 이용하여 어느 한쪽의 롤러부는 대차에 대한 상대적인 높이를 일정하게 유지시키고 다른 쪽의 롤러부는 대차에 대한 높낮이의 조절이 가능하도록 하여 직경에 변화가 있는 원통형 부품이 일정한 각도로 기울어진 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행함으로써 균일한 두께의 코팅막을 형성하여 품질향상을 도모함과 동시에 무게중심을 낮추어 줌으로써 안정적인 용사코팅이 이루어질 수 있는 현저한 효과와 함께, 상기 대차의 일측에는 부품이 안정적으로 회전될 수 있도록 부품에 형성된 홈에 끼워지는 삽입돌기가 설치된 회전지지부를 더 구비하여, 원통형 부품이 임의로 미끄러지거나 지그에서 분리되는 것을 방지하여 안정성을 높인 효과가 있으며, 상기 제2롤러부는 대차에 고정 설치된 레일을 따라 대차의 길이방향으로 이동될 수 있도록 구성하여 메인샤프트의 길이변화에 대응할 수 있도록 하여 범용성을 높인 현저한 효과가 있다.
도 1은 풍력발전기용 메인샤프트의 구성예시도
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 사용상태 예시도
도 3은 도 2의 측면도
도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 분리구성도
도 5는 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 일부분 구성도
도 6과 도 7은 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 타실시 예시도
도 8은 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 또 다른 실시예시도
본 발명은 지그장치를 이용한 용사코팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대차의 상부에 회전되는 2개의 롤러를 가진 제1롤러부와 제2롤러부가 설치된 지그를 이용하여 어느 한쪽의 롤러부는 대차에 대한 상대적인 높이를 일정하게 유지시키고 다른 쪽의 롤러부는 대차에 대한 높낮이의 조절이 가능하도록 하여 직경에 변화가 있는 원통형 부품이 일정한 각도로 기울어진 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행함으로써 균일한 두께의 코팅막을 형성하여 품질향상을 도모함과 동시에 무게중심을 낮추어 줌으로써 안정적인 용사코팅이 이루어질 수 있는 지그장치를 이용한 용사코팅방법이다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 사용될 수 있는 지그의 사용상태 예시도이고, 도 3은 도 2의 측면도이며, 도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 지그의 분리구성도로써, 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치는 지면에 고정될 수 있는 대차(1)와, 상기 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제1롤러부(10)와, 상기 제1롤러부(10)와 일정거리 떨어져 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제2롤러부(20)로 구성되며, 상기 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)에는 구동장치에 의해 회전될 수 있는 회전롤러가 각각 설치되어 있어서, 원통형 부품을 일정한 속도로 회전시키면서 용사코팅을 수행할 수 있는 것이 특징이다.
먼저, 대차(1)는 바퀴(3)가 설치되어 중량물을 탑재한 상태에서 이동될 수 있도록 구성하는 것이 바람직하며, 대차(1)의 안정적인 이동을 위해 지면에 레일을 설치하고 레일을 따라 대차가 이동하도록 구성할 수 있다.
상기 대차(1)의 상부에는 제1롤러부(10) 및 제2롤러부(20)가 고정 설치되며, 본 발명에서는 원통형 부품인 메인샤프트(100)의 헤드부(101) 쪽에 설치된 롤러부를 제1롤러부(10)로 지정하고, 몸통부(102) 쪽에 설치된 롤러부를 제2롤러부(20)로 지정한다.
상기 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)에는 구동장치에 의해 회전될 수 있는 회전롤러가 각각 설치되어 있으며, 원통형 부품을 회전시키면서 로봇 즉, 다관절 로봇이 메인샤프트의 표면을 따라 이동되면서 용사코팅을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제2롤러부(20)는 대차(1)에서 높이가 조절될 수 있어서 부품의 중심축이 지면을 기준으로 기울어진 상태에서 부품을 회전시킬 수 있다.
즉, 도시된 풍력발전기에 사용되는 메인샤프트(100)의 경우 풍력의 작용에 의해 강한 원심력을 가지고 회전되는 블레이드를 안정적으로 지지해주기 위해 헤드부(101)의 직경이 몸통부(102)의 직경보다 상대적으로 크게 되고 이로써 메인샤프트(100)의 무게 중심이 헤드부(101) 쪽에 쏠려 있으므로, 메인샤프트의 헤드부(101) 중심을 몸통부(102)의 중심부다 높여준 상태에서 회전시킴으로써 메인샤프트(100)가 회전할 때 헤드부(101) 쪽으로 기울어져 넘어지는 것을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1롤러부(10)에 설치된 2개의 롤러는 모터(14)와 벨트(15) 및 풀리(16) 의해 회전되는 구동롤러(11)와, 상기 구동롤러(11)에 의해 회전되는 메인샤프트(100)에 의해 회전되는 피구동롤러(12)이다.
또한, 제2롤러부(20) 역시 한쪽의 롤러를 모터에 의해 회전시키도록 구성할 수 있으며, 이러한 경우 제1롤러부(10)에 설치된 구동롤러(11)의 회전속도와 제2롤러부(20)에 설치된 롤러(21)의 회전속도를 메인샤프트 몸통부의 직경이 다른 제품인 경우에는 서로 다르게 가져갈 수 있다.
또한, 상기 대차(1)의 일측에는 부품이 안정적으로 회전될 수 있도록 부품에 형성된 중심홀(103)에 끼워지는 삽입돌기(32)가 설치된 회전지지부(30)가 더 구비되어 있다.
즉, 상기 회전지지부(30)는 삽입돌기(32)가 설치되어 메인샤프트(100)의 몸통부(102)에 형성된 중심홀(103)에 끼워져 고정되며, 이 상태에서 메인샤프트(100)를 회전시켜 메인샤프트(100)가 회전할 때 제1롤러부(10) 및 제2롤러부(20)에서 미끄러져 빠지는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 상기 삽입돌기(32)는 베어링(33)에 의해 지지되어 있어 삽입돌기(32)의 회전에 대한 마찰이 최소화될 수 있으며, 상기 베어링(33)은 베어링하우징(34)에 의해 회전지지부(30)의 컬럼(31)에 고정되어 있어 높낮이가 조절될 수 있다.
또한, 상기 회전지지부(30)의 삽입돌기(32)는 부품의 기울기에 대응하기 위해 삽입돌기(32)의 중심축이 지면을 기준으로 일정범위 내에서 기울기가 조절될 수 있도록 구성할 수 있다.
즉, 삽입돌기(32)를 베어링(33)에 의해 지지하되, 베어링하우징(34)이 컬럼(31)에 대해 상하로의 위치조절뿐만 아니라 각도조절이 될 수 있도록 설치할 수 있으며, 경우에 따라 삽입돌기의 일측에 볼조인트나 유니버셜조인트 등을 사용하여 컬럼에 고정시킴으로써, 회전에 대한 마찰을 줄이면서 메인샤프트의 기울기에 대응하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 제2롤러부(20)는 대차(1)에 고정 설치된 레일(2)을 따라 대차(1)의 길이방향으로 이동될 수 있도록 구성하여, 메인샤프트(100)의 길이가 상대적으로 길거나 짧은 경우에도 하나의 지그장치로써 회전시키면서 용사코팅을 수행할 수 있어서 범용성을 높여주는 효과를 얻을 수 있다.
상기 제2롤러부(20)의 경우 프레임(23)의 하부에 형성된 잭(22)을 이용하여 높낮이를 조절할 수 있는데, 상기 잭(22)은 나사잭(screw jack), 래크잭(rack jack) 또는 유압잭(oil pressure jack)을 사용할 수 있으며, 경우에 따라 볼트와 너트를 이용해 프레임(23)의 높낮이를 조절할 수 있도록 구성할 수도 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 상기 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21)는 프레임(23)을 따라 이동될 수 있어서 2개의 롤러 회전중심축 사이의 거리가 조절될 수 있으며, 회전중심축 사이의 거리를 조절시켜 부품의 기울기를 조절할 수 있다.
즉, 제2롤러부(20) 전체의 높낮이는 프레임(23)과 대차(1) 사이에 설치된 잭(22)을 이용해 조절하면서, 2개의 롤러 사이의 거리는 프레임(23)을 따라 롤러(32)를 이동시킴으로써 조절하도록 하여 메인샤프트(100)가 안착된 상태에서도 기울기를 미세하게 조절할 수 있다.
부연하면, 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21) 사이의 거리를 가까이 가져가게 되면(점선으로 표시) 몸통부(102)의 높이가 높아지게 됨으로써 메인샤프트(100)의 중심축과 지면이 이루는 예각이 작아질 것이고, 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러 사이의 거리를 멀게 하면(실선으로 표시) 몸통부(102)의 높이가 낮아지게 됨으로써 메인샤프트(100)의 중심축과 지면이 이루는 예각이 커지게 되므로, 이러한 원리를 이용하여 메인샤프트(100)의 기울기를 미세하게 조절할 수 있다.
상기 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21)는 프레임을 따라 롤러가 이동되도록 할 수도 있고, 도 6과 같이 2개의 롤러(21) 사이에 나사산이 서로 반대방향으로 나있는 나사를 2개의 롤러를 지지하는 프레임 사이에 설치하여 나사의 회전에 따라 롤러 사이의 거리를 조절할 수 있도록 구성할 수 있다. 이러한 경우 2개의 롤러 사이의 중심축은 항상 일정한 위치를 유지할 수 있으므로, 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)의 중심을 일치시킨 상태에서 메인샤프트의 기울기를 조절할 수 있는 유리한 점이 있다.
도 7은 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 타실시 예시도로써, 상기 제1롤러부(10) 및 제2롤러부(20)와 접촉하는 원통형 부품의 외면은 부착력이 있는 합성종이(40)에 의해 감싸지고 상기 합성종이(40)는 철밴드(41)에 의해 원통형 부품에 고정되어 있는 것이다.
즉, 메인샤프트(100)의 경우 회전을 위해 베어링이 결합되는 부분은 용사코팅이 수행되지 않아도 무방하며, 특히 안정적인 공차관리를 위해 용사코팅이 수행되지 않아야 되는 부분이 있는데, 이러한 부분을 합성종이(40)에 의해 감싼 상태에서 용사코팅을 수행함으로써 마스킹을 하게 된다.
또한, 상기 합성종이(40)는 철밴드(41)에 의해 메인샤프트(100)에 안정적으로 고정시켜 롤러에 의해 합성종이가 벗겨지는 것을 방지하게 된다.
도 8은 본 발명에 사용될 수 있는 지그장치의 또 다른 실시예시도로써, 제1롤러부(10)나 제2롤러부(20)에 별도의 모터를 구비하지 않고, 회전지지부(30)에 모터(35)와 벨트(36)를 구비하여, 메인샤프트의 중심홀(103)에 끼워져 있는 삽입돌기(32)를 회전시켜 메인샤프트를 회전시키는 것이다.
이러한 구성의 경우 제1롤러부(10)나 제2롤러부(20)는 메인샤프트의 기울기만을 조절하고, 메인샤프트의 회전에 대한 구동력은 회전지지부(30)에 설치된 모터(35)에 의해 발생시킴으로써 대차의 구성을 보다 간단하게 구성할 수 있고, 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)에 각각 설치되어 있는 롤러들의 설치 및 유지보수가 편리하게 이루어질 수 있다.
또한, 도시된 실시예는 삽입돌기(32) 자체를 연장시켜 벨트(36)에 의해 구동되도록 구성하였으나, 경우에 따라 삽입돌기(32)의 외부에 풀리를 더 구비하거나, 삽입돌기와 커플링에 의해 결합된 회전축을 구비하여 회전축의 회전에 의해 삽입돌기가 회전하도록 구성할 수 있으며, 이러한 커플링은 메인샤프트의 회전을 방해하는 강한 부하가 걸렸을 경우 삽입돌기의 파손을 방지하게 된다.
본 발명은 상술한 지그장치를 사용하게 되는데, 본 발명에 의한 지그장치를 이용한 용사코팅방법은 원통형 부품을 용사코팅하기 위한 방법에 있어서, 지면에 고정될 수 있는 대차(1)와, 상기 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제1롤러부(10)와, 상기 제1롤러부(10)와 일정거리 떨어져 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제2롤러부(20)로 구성되며, 상기 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)에는 구동장치에 의해 회전될 수 있는 회전롤러가 각각 설치되어 있는 지그장치를 이용하여 원통형 부품을 일정한 속도로 회전시키면서 용사코팅을 수행하되, 두 개의 롤러부(10, 20) 중에서 어느 한쪽의 롤러부는 대차를 기준으로 높낮이 조절이 가능하여 원통형 부품의 중심축이 지면과 수평하지 않은 상태에서 원통형 부품을 회전시키면서 용사코팅을 수행하는 것이 특징이다.
즉, 직경의 변화가 비교적 심한 원통형 부품이 그 자체의 하중에 의해 롤러에 의해 회전하다가 어느 한쪽으로 기울어져 넘어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 대차(1)의 일측에는 부품이 안정적으로 회전될 수 있도록 부품에 형성된 중심홀(103)에 끼워지는 삽입돌기(32)가 설치된 회전지지부(30)가 더 구비되어 있으며, 삽입돌기(32)를 원통형 부품의 중심홀(103)에 끼운 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행하게 된다.
이러한 회전지지부 역시 원통형 부품이 회전하면서 롤러에서 미끄러지는 것을 방지하게 되고, 헤드부 쪽으로 기우는 것을 방지하게 된다.
또한, 상기 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21)는 프레임(23)을 따라 이동될 수 있어서 2개의 롤러(21) 회전중심축 사이의 거리가 조절될 수 있으며, 회전중심축 사이의 거리를 조절하여 원통형 부품이 안착된 상태에서 부품의 기울기를 미세하게 조절할 수 있다.
즉, 지그장치에 최초 셋팅된 위치로 메인샤프트를 안착시켜도 크레인 등에 의해 메인샤프트를 든 상태에서 안착시킴으로써 부품마다 미세한 오차가 생길 수 있는데, 이러한 오차를 잡아주기 위해 원통형 부품을 크레인에 의해 약간 든 상태에서 롤러를 이동시킴으로써 제2롤러부(20)의 높이조절이 가능하다.
또한, 상기 제1롤러부(10) 및 제2롤러부(20)와 접촉하는 원통형 부품의 외면은 부착력이 있는 합성종이(40)에 의해 감싸지고 상기 합성종이(40)는 철밴드(41)에 의해 원통형 부품에 고정되어 있어서, 용사코팅이 불필요한 부분에 대한 마스킹을 수행하게 된다.
즉, 합성종이가 부착력이 있다고 하더라도 고하중의 메인샤프트가 회전하면서 많은 하중이 가해져 롤러에 끼여서 벗겨질 수 있는데, 철밴드(41)에 의해 견고하게 잡아준 상태에서 회전되도록 함으로써 용사코팅이 이루어지는 동안 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21) 사이에 나사산이 서로 반대방향으로 나있는 나사를 2개의 롤러를 지지하는 프레임 사이에 설치하여 나사의 회전에 따라 롤러 사이의 거리를 조절함으로써, 2개의 롤러 사이의 중심축은 항상 일정한 위치를 유지할 수 있으므로, 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)의 중심을 일치시킨 상태에서 메인샤프트의 기울기를 조절할 수 있다.
즉, 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20) 중심이 일치된 상태에서 원통형 부품이 회전됨으로써 용사건이 설치된 로봇에 의해 용사코팅을 수행할 때 제품마다 로봇의 이동경로를 수정하지 않음으로써, 생산속도를 향상시키고 비용을 줄일 수 있다.
결국, 본 발명에 의한 지그장치를 이용한 용사코팅방법은 대차의 상부에 회전되는 2개의 롤러를 가진 제1롤러부와 제2롤러부가 설치된 지그를 이용하여 어느 한쪽의 롤러부는 대차에 대한 상대적인 높이를 일정하게 유지시키고 다른 쪽의 롤러부는 대차에 대한 높낮이의 조절이 가능하도록 하여 직경에 변화가 있는 원통형 부품이 일정한 각도로 기울어진 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행함으로써 균일한 두께의 코팅막을 형성하여 품질향상을 도모함과 동시에 무게중심을 낮추어 줌으로써 안정적인 용사코팅이 이루어질 수 있는 현저한 효과와 함께, 상기 대차의 일측에는 부품이 안정적으로 회전될 수 있도록 부품에 형성된 홈에 끼워지는 삽입돌기가 설치된 회전지지부를 더 구비하여, 원통형 부품이 임의로 미끄러지거나 지그에서 분리되는 것을 방지하여 안정성을 높인 효과가 있으며, 상기 제2롤러부는 대차에 고정 설치된 레일을 따라 대차의 길이방향으로 이동될 수 있도록 구성하여 메인샤프트의 길이변화에 대응할 수 있도록 하여 범용성을 높인 현저한 효과가 있다.
1. 대차 2. 레일
3. 바퀴
10; 제1롤러부
11. 구동롤러 12. 피구동롤러
13. 지지프레임 14. 모터
15. 벨트 16. 풀리
20; 제2롤러부
21. 롤러 22. 잭
23. 프레임 24. 나사
30; 회전지지부
31. 컬럼 32. 삽입돌기
33. 베어링 34. 베어링하우징
35. 모터 36. 벨트
40. 합성종이 41. 철밴드
100; 메인샤프트
101. 헤드부 102. 몸통부
103. 중심홀

Claims (5)

  1. 원통형 부품을 용사코팅하기 위한 방법에 있어서,
    지면에 고정될 수 있는 대차(1)와, 상기 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제1롤러부(10)와, 상기 제1롤러부(10)와 일정거리 떨어져 대차(1) 상부에 고정 설치되는 제2롤러부(20)로 구성되며, 상기 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)에는 구동장치에 의해 회전될 수 있는 회전롤러가 각각 설치되어 있는 지그장치를 이용하여 원통형 부품을 일정한 속도로 회전시키면서 용사코팅을 수행하되,
    두 개의 롤러부(10, 20) 중에서 어느 한쪽의 롤러부는 대차를 기준으로 높낮이 조절이 가능하여 원통형 부품의 중심축이 지면과 수평하지 않은 상태에서 원통형 부품을 회전시키면서 용사코팅을 수행하며,
    상기 대차(1)의 일측에는 부품이 안정적으로 회전될 수 있도록 부품에 형성된 중심홀(103)에 끼워지는 삽입돌기(32)가 설치된 회전지지부(30)가 더 구비되어 있으며, 삽입돌기(32)를 원통형 부품의 중심홀(103)에 끼운 상태에서 회전시키면서 용사코팅을 수행하는 것이 특징인 지그장치를 이용한 용사코팅방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21)는 프레임(23)을 따라 이동될 수 있어서 2개의 롤러(21) 회전중심축 사이의 거리가 조절될 수 있으며, 회전중심축 사이의 거리를 조절하여 원통형 부품이 안착된 상태에서 부품의 기울기를 미세하게 조절할 수 있는 것이 특징인 지그장치를 이용한 용사코팅방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1롤러부(10) 및 제2롤러부(20)와 접촉하는 원통형 부품의 외면은 부착력이 있는 합성종이(40)에 의해 감싸지고 상기 합성종이(40)는 철밴드(41)에 의해 원통형 부품에 고정되어 있어서, 용사코팅이 불필요한 부분에 대한 마스킹을 수행하는 것이 특징인 지그장치를 이용한 용사코팅방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2롤러부(20)에 설치된 2개의 롤러(21) 사이에 나사산이 서로 반대방향으로 나있는 나사를 2개의 롤러를 지지하는 프레임 사이에 설치하여 나사의 회전에 따라 롤러 사이의 거리를 조절함으로써, 2개의 롤러 사이의 중심축은 항상 일정한 위치를 유지할 수 있으므로, 제1롤러부(10)와 제2롤러부(20)의 중심을 일치시킨 상태에서 메인샤프트의 기울기를 조절할 수 있는 것이 특징인 지그장치를 이용한 용사코팅방법.
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