KR102195096B1 - 분무 시스템 압력차 감시 방법 - Google Patents

분무 시스템 압력차 감시 방법 Download PDF

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데이빗 엘. 페르
존 알. 잉게브랜드
코일렌 데니스 제이. 반
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그라코 미네소타 인크.
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Abstract

본 발명은 별개의 유체 성분을 위한 제1 및 제2 펌프를 갖는 2성분 분무 시스템을 위한 제어 방법으로서, 제어 방법은 목표 분무 압력을 등록하는 단계와, 재료 특정 압력 인자 한계를 등록하는 단계와, 제2 펌프의 토출 압력을 감지하는 단계와, 감지된 토출 압력이 적어도 임계 시간 동안 목표 분무 압력으로부터 압력 인자 한계를 초과하는 경우 고장 상태를 확인하는 단계를 포함한다.

Description

분무 시스템 압력차 감시 방법{SPRAY SYSTEM PRESSURE DIFFERENTIAL MONITORING}
본 발명은 전체적으로 페인트, 밀폐제, 코팅 등과 같은 유체를 분무하는데 사용되는 도포기 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 2성분 유체 분무 시스템과 같은 다중 유체 분무 시스템을 위한 압력과 유량 진단 및 고장 검출에 관한 것이다.
몇몇의 유체 도포기는 2개 이상의 별개의 유체 성분을 결합시키고 분무하도록 구성된다. 예컨대, 2성분 시스템은 상이한 유체 성분을 이송하는 별개의 "A-측" 및 "B-측" 유체 시스템(예컨대, 펌프, 저장조 및 유체 라인)을 가질 수도 있다. 이들 성분들은 분무되거나 달리 도포될 때까지 격리되며, 그리고 이 성분들은 후속적으로 도포 재료를 형성하도록 혼합되고 화학적으로 상호작용한다. 2성분 유체 분무 시스템은 에폭시, 발포체 및 2성분 페인트를 도포하는데 통상적으로 사용된다. 예컨대, 페인트 시스템은 A-측 페인트를 B-측 촉매 재료와 결합시킬 수도 있다. 공통 촉매 재료는 이소시아네이트, 폴리에스테르, 에폭시 및 아크릴을 포함한다. 상이한 페인트들 또는 다른 A-측 재료들은 상이한 B-측 촉매들을 필요로 할 수도 있다.
A-측 및 B-측 유체 시스템은 별개의 펌프를 통해 인간 운용자 또는 자동화된 기계 공정에 의해 작동되는 공통 분무기 헤드로 펌핑되는 별개의 유체 공급원(예컨대, 저장조 또는 라인)을 통상적으로 포함한다. 많은 2성분 분무 시스템은 적절한 분무 유동을 제공하기 위해 기어 펌프를 사용한다. 필요 분무 압력은 재료와 어플리케이션의 함수로서 변화되며, A-측 및 B-측 유체의 목표 유량은 대체로 상이하다. 10 대 1의 비율로 결합되도록 되어 있는 페인트와 촉매는 예컨대 B-측 펌프 배출량보다 10배 큰 A-측 펌프 배출량을 필요로 한다.
많은 어플리케이션에서, 단일 분무 시스템은 몇몇 상이한 재료(예컨대, 상이한 페인트)를 순차적으로 도포하는데 사용될 수도 있다. 새로운 유체 재료가 펌핑되어 분무되기 전에, 이전의 재료는 오염을 방지하도록 펌핑 시스템으로부터 플러싱되어야 한다. 플러싱은 상당한 폐기 재료를 포함할 수 있으며, 그리고 펌프 압력과 유량은 새로운 재료로 펌핑되기 시작할 때 변경될 수도 있다.
제1 실시예에서, 분무 시스템은 제1 및 제2 유체 공급원, 분무기, 제1 및 제2 펌프, 제1 및 제2 압력 센서, 및 제어 장치를 포함한다. 제1 및 제2 유체 공급원은 제1 및 제2 유체를 각각 제공하도록 구성된다. 분무기는 제1 유체와 제2 유체를 결합시켜 분무하도록 구성된다. 제1 및 제2 펌프는 제1 및 제2 유체를 가변적인 제1 및 제2 펌핑 속도에서 각각의 펌프로부터 분무기로 각각 펌핑하도록 구성된다. 제1 및 제2 압력 센서는 제1 및 제2 펌프의 제1 및 제2 토출 압력을 각각 감지하도록 배치된다. 제어 장치는 제1 토출 압력에 기초하여 제1 및 제2 펌프를 제어하도록 구성되고 그리고 제2 토출 압력이 임계 기간보다 길게 재료 특정 압력 인자량을 초과하여 목표 분무 압력과 상이한 경우 펌프 고장 상태를 확인하도록 구성된다.
제2 실시예에서, 별개의 유체 성분을 위한 제1 및 제2 펌프를 갖는 2성분 분무 시스템을 위한 제어 방법으로서, 목표 분무 압력을 등록하는 단계와, 재료 특정 압력 인자 한계를 등록하는 단계와, 제2 펌프의 토출 압력을 감지하는 단계와, 감지된 토출 압력이 적어도 임계 시간 동안 목표 분무 압력으로부터 압력 인자 한계를 초과하는 경우 고장 상태를 확인하는 단계를 포함한다.
도 1은 분무 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 분무 시스템을 위한 펌핑 유체 압력 및 유량 제어의 방법을 도시하는 방법 흐름도이다.
도 3은 도 2의 방법의 운용을 도시하는 시간의 함수로서의 압력 및 펌프 속도의 예시적인 도면이다.
도 4는 도 1의 분무 시스템의 A-측과 B-측 사이의 압력차를 감시하는 방법을 도시하는 방법 흐름도이다.
도 5는 도 4의 방법의 운용을 예시하는 시간의 함수로서의 압력의 예시적인 도면이다.
본 발명은 페인트, 에폭시 또는 발포체 분무기와 같은 2성분 분무 시스템의 2차 후속 펌프에서의 펌핑 고장 및 결합을 검출하기 위한 시스템 및 방법이다.
도 1은 분무 시스템(10), 즉 분무될 때만 단지 결합되는 별개의 유체 성분을 이송하도록 구성된 A-측 및 B-측을 갖는 2측 분무 시스템의 개략도이다. 분무 시스템(10)은 예컨대, 분무시에 A-측 페인트를 B-측 촉매(예컨대, 폴리우레탄, 아크릴, 폴리에스테르 또는 에폭시)와 결합시킬 수 있다. 분무 시스템(10)은 주로 페인트를 분무하기 위한 시스템으로서 이하에 기술되지만, 본 발명은 발포체, 접착제 및 다른 재료를 위한 분무기에 유사하게 적용될 수 있다. 분무 시스템(10)의 많은 구성요소들은 시스템의 A-측 및 B-측 양자 모두에 병렬적으로 존재한다. 명확함을 위해, A-측 구성요소는 아래 첨자 "a"로 표기되며, B-측 구성요소는 아래 첨자 "b"로 표기된다. 이하에선, 아래 첨자가 없는 도면 부호는 분무 시스템(10)의 A-측 및 B-측 양자 모두에 병렬적으로 존재하는 요소와 양 측 모두에 공통적인 요소를 포괄적으로 나타내는데 사용되지만, 특정한 A-측 및 B-측 대응 요소는 적절하게 아래 첨자 "a" 또는 "b"로 표기된다. 예컨대, "펌프(12a)" 및 "펌프(12b)"는 각각 분무 시스템의 A-측 및 B-측 서브시스템의 특정 요소이다. (아래 첨자가 없는) "펌프(12)"와 관련된 설명은 포괄적으로 펌프에 관한 것이다.
분무 시스템(10)은 유입 매니폴드(14)로부터 유입 라인(Ia, Ib)을 통해 유출 라인(Oa, Ob)을 통해 유출 매니폴드(16)까지 유체를 펌핑하는 A-측 및 B-측 펌프(12)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 펌프(12)는 윤활 시스템(20)에 의해 윤활되는 시일을 갖춘 동력식 액추에이터(18)에 의해 구동되는 복동식 왕복 실린더 펌프이다. 동력식 액추에이터(18)는 예컨대, 선형 DC 스텝 모터일 수 있다. 윤활 시스템(20)은 적어도 하나의 윤활제 저장조와, 윤활 시스템(20)으로부터 펌프(12)의 밸브 시일 및 다른 스로트 시일까지 윤활제를 이송하는데 적합한 유체 전달 라인을 포함한다. 윤활 시스템(20)은 단일 시스템으로서 도시되어 있지만, 분무 시스템(10)의 몇몇 실시예는 예컨대, 상이한 윤활제를 이용하는 별개의 A-측 및 B-측 윤활 시스템을 사용할 수 있다.
유입 및 유출 매니폴드(14, 16)는 각각 펌프(12)를 복수의 유체 공급원 및 토출부에 선택적으로 커플링시키는 밸브식 매니폴드이다. 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)로 인해 분무 시스템(10)은 유체 라인들의 연결해제 또는 재연결의 필요 없이 복수의 연결된 유체 라인들 사이에서 스위칭할 수 있다. 각각의 유출 매니폴드(16)는 3개의 유출구를 갖고 있는 것으로 도시되어 있으며, 각각의 유입 매니폴드(14)는 3개의 유입구를 갖고 있는 것으로 도시되어 있지만, 임의의 개수의 유입구와 유출구가 사용될 수 있다. 정상 작동 상태 하에서, 매니폴드(14, 16)에서의 밸빙은 한 번에 단지 하나의 유입 또는 토출 라인이 개방되는 것을 허용한다. 몇몇의 실시예에서, 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)는 제어 장치(40)와 관련하여 이하에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이 전자적으로 제어된다. 다른 실시예에서, 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)는 수동으로 작동될 수 있다. 분무 시스템(10)의 몇몇 실시예는 유입 및 유출 매니폴드(14, 16)의 전자식 밸브 작동과 수동식 밸브 작동 양자 모두를 허용할 수 있다.
도시된 실시예에서, 유입 매니폴드(14)는 펌프(12)를 유체 라인(F1, F2)을 통해 1차 유체 공급원(22, 24)에 각각 그리고 용매 라인(S)을 통해 용매 공급원(26)에 선택적으로 연결한다. 1차 유체 공급원(22a, 24a)은 예컨대 제1 및 제2 페인트(P1, P2)일 수 있으며, 1차 유체 공급원(22b, 24b)은 예컨대 제1 및 제2 촉매 유체(C1, C2)일 수 있다. 용매 공급원(26a, 26b)은 용매 재료의 공통 저장조를 사용하거나, 상이한 용매 재료를 사용할 수 있다.
도시된 실시예에서, 유출 매니폴드(16)는 유사하게는 펌프(12)를 분무 라인(S1, S2)을 통해 분무기(28, 30)에 그리고 폐기물 라인(W)을 통해 폐기 유체 덤프(31)에 선택적으로 연결한다. 폐기 유체 덤프(31)는 [예컨대, 제1 페인트(P1) 및 제1 촉매 유체(C1)에서 제2 페인트(P2) 및 제2 촉매 유체(C2)로 스위칭될 때] 분무 시스템(10)으로부터 플러싱된 폐기 페인트, 촉매 및 용매를 수용한다. 분무기(28, 30)는 각각 A-측 및 B-측 유출 매니폴드(16) 양자 모두로부터의 분무 라인을 수용한다. 분무기(28)는 예컨대, A-측 유출 매니폴드(16a)로부터의 분무 라인(S1a) 및 B-측 유출 매니폴드(16b)로부터의 분무 라인(S1b)을 수용한다. 단지 2개의 분무기(28, 30)가 도 1에 도시되어 있지만, 임의 개수의 별개의 분무기가 사용될 수 있다. 각각의 분무기는 상이한 유체들의 혼합 또는 오염을 방지하기 위해 (예컨대, 페인트 및 촉매의) 단일 분무 유체 결합물에 대해 전용일 수 있다. 따라서, 추가의 유체 공급원을 갖는 실시예는 유리하게는 추가의 분무기를 또한 포함한다. 다르게는, 분무기들은 특정한 유체 결합물에 대해 전용일 필요가 없으며, 그리고 상이한 유체를 이용하는 분무 기간들 사이에서 세척되어야 하는 경우에는 복수의 다른 유체 결합물을 위해 순차적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 분무기(28, 30)는 사용자 촉발식 분무건 또는 기계 작동식 자동 분무기일 수 있다.
몇몇의 실시예에서, 1차 유체 공급원(22, 24) 및 용매 공급원(26)은 펌프(12)의 토출 압력의 적어도 50%를 공급할 수 있는 사전 가압된 공급원이다. 사전 가압된 공급원은 동력식 액추에이터(18)에 대한 펌핑 부하를 완화함으로써, 펌프(12)는 (상술된 경우에서는) 토출 압력의 50% 미만을 단지 공급하기만 하면 된다. 공급원(22, 24, 26)은 사전 가압된 유체를 위한 전용 펌프를 포함할 수 있다.
도시된 실시예에서, 펌프(12)는 변위 로드(34)를 이송하는 도우징 실린더(32)를 갖춘 계량된 선형 펌프이다. 변위 로드(34)는 동력식 액추에이터(18)에 의해 구동되며, 양쪽 변위 로드는 플런저(36)를 위치설정하고 플런저를 구동한다. 몇몇의 실시예에서, 도우징 실린더(32), 변위 로드(34) 및 플런저(36)는 상향 행정 및 하향 행정시 사전 가압된 공급원(예컨대, 22, 24)으로부터 동일한 압력을 수용하기 위해 작업 표면적이 밸런싱될 수도 있다.
동력식 액추에이터(18)의 모터 속도는 가변적이며, 그리고 펌프(12)의 배출량을 결정한다. 변위 로드(34)는 로드 저장조(38) 내로 연장되는데, 몇몇 실시예에서 이 로드 저장조에는 윤활 시스템(20)으로부터의 윤활제가 가득 찰 수 있다. 펌프(12)는 각각 유체를 플런저(36)의 위로 또는 아래로 안내하기 위해 변위 로드(34)의 상향 행정과 하향 행정 사이에서 작동하는 유입구 및 유출구 밸브를 갖는다.
분무 시스템(10)은 제어 장치(40)에 의해 제어된다. 제어 장치(40)는 관련된 메모리 및 지역 운용자 인터페이스(42)를 갖춘 마이크로프로세서 또는 마이크로프로세서들의 집합체와 같은 컴퓨팅 장치이다. 지역 운용자 인터페이스(42)는 예컨대, 스크린, 키, 다이얼 및/또는 게이지를 갖춘 사용자 인터페이스이다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 지역 운용자 인터페이스(42)는 사용자 작업식 태블릿 또는 컴퓨터를 위한 유선 또는 무선 연결부일 수 있다. 다른 실시예에서, 지역 운용자 인터페이스(42)는 직접적인 사용자 입력을 수용하고 그리고 진단 및 작업 데이터를 사용자에게 직접 제공하도록 구성된 집적 인터페이스일 수 있다. 예컨대, 지역 운용자 인터페이스(42)는 사용자가 A-측 유체와 B-측 유체의 각각의 결합물을 위한 A-측 유체 유동과 B-측 유체 유동의 목표 비율, 및 목표 토출 압력을 입력할 수 있게 한다. 지역 운용자 인터페이스(42)는 (예컨대, 막힘 또는 누출과 관련된) 고장 표시, 분무 통계(예컨대, 분무된 또는 잔류하는 유체 체적), 및 상태 표시(예컨대, "세정중", "분무중" 또는 "오프라인")를 포함하지만 이에 제한되지 않는 진단 정보를 사용자에게 또한 제공할 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 제어 장치(40)는 공지된 또는 종래의 구성의 데이터베이스(예컨대, 특정한 재료에 대한 목표 비율 및/또는 압력)를 포함할 수도 있어, 지역 운용자 인터페이스(42)에 있는 사용자는 몇 개의 선택 사항들로부터 구성을 단지 선택하기만 하면 된다.
제어 장치(40)는 모터 속도 제어 신호(Cs)를 통해 동력식 액추에이터(18)를 제어하며, 그리고 펌프 밸브 제어 신호(Cpv)를 통해 펌프(12)의 펌프 밸빙을 제어한다. 제어 장치(40)는 플런저(36)가 도우징 실린더(32) 내에서 플런저의 운동 거리의 최상위 또는 최하위에 도달할 때 정지 시간을 최소화하기 위해 펌프(12)의 밸브 작동을 펌프 전환과 동기화한다. 몇몇의 실시예에서, 제어 장치(40)는 또한 유입구 밸브 제어 신호(CIV) 및 유출구 밸브 제어 신호(COV)를 통해 유입 매니폴드(14) 및 유출 매니폴드(16)의 밸빙을 각각 제어할 수도 있다. 제어 장치(40)는 압력 센서(44a, 44b)로부터 감지된 압력 값(Pa, Pb)을 각각 수신하며, 그리고 동력식 액추에이터(18a, 18b)로부터 모터 상태를 반영하는 인코더 피드백 데이터(fa, fb)를 각각 수신한다.
펌핑 시스템(10)은 특정한 압력 및 재료 비율에서의 펌프 전환을 통해 균일하고 연속적인 분무 압력을 사실상 제공한다. 펌핑 시스템(10)은 유체 오염의 위험 없이 그리고 긴 정지 시간의 필요없이 큰 체적의 세척 용매를 사용할 필요없이 완벽하고 효율적인 펌핑 및 유체 스위칭을 가능케 한다.
도 2는 방법(100)을 도시하는 방법 흐름도이다. 방법(100)은 분무 시스템(10)을 위한 제어 방법이며, 이 제어 방법에 의해 유체 압력 및 유량이 조절된다. 도 3은 방법(100)의 작동에 따른 시간의 함수로서의 A-측 펌프 속도(SA), B-측 펌프 속도(SB), 및 목표 압력(PT)의 예시적인 도면이다.
처음에, 구성 파라미터가 등록된다(단계 S100-1). 구성 파라미터는 집합적으로 또는 별개의 단계 S100-2 및 S100-3을 통해 각각 설정될 수도 있는 목표 분무 압력(PT) 및 목표 유량(FRT)을 포함하는데, 예컨대 PT는 변경되지만 목표 유량(FRT)은 불변인 상태로 유지되거나, 또는 역으로도 가능하다. 분무 압력(PT) 및 목표 유량(FRT)은 지역 운용자 인터페이스(42)를 통해 인간 사용자에 의해 수동으로 설정되거나, 제어 장치(40)의 데이터베이스로부터 선택되거나, 주변 장치로부터 불러올 수도 있다. 몇몇의 실시예에서, 목표 분무 압력(PT)은 전체적인 분무 시스템의 일반적인 목표 압력이 아니라 1차 펌프(예컨대, 12a)의 목표 토출 압력일 수 있다.
구성 파라미터가 등록되면, 도 1과 관련하여 도시된 바와 같이 펌프(12)가 유체를 유입 매니폴드(14)로부터 유출 매니폴드(16)로 그리고 분무기(28 또는 30) 상으로 펌핑하는 상태에서 정상 분무 작업이 시작될 수 있다. 제어 장치(40)는 감지된 압력과 목표 압력에 기초하여 펌프(12a, 12b)의 펌프 속도를 제어한다. 분무 시스템(10)의 A-측 유체 시스템은 "1차" 측으로서 그리고 B-측 유체 시스템은 "2차" 측으로서 이하에서 기술되지만, 다른 실시예에서는 이 순서의 반대일 수 있다. 정상 분무 작업 중에, 압력 센서(44a, 44b)가 펌프(12a, 12b)의 토출 압력을 각각 감지한다(단계 S100-4). A-측 토출 압력 Pa에 대응하는 1차 압력에 따라 제어 장치(40)에서 비례 적분 미분 제어 루프를 실행하여 동력식 액추에이터(18a)를 조절하는 속도 제어 신호 CSa를 생성함으로써, A-측 토출 압력 Pa가 목표 압력(PT)을 생성하도록 1차 펌핑 속도 SP1에 대해 제약된다(단계 S100-5). 제어 장치(40)는 2차 펌핑 속도(SP2)를 생성하기 위해 속도 제어 신호 CSa를 목표 유량 FRT를 곱하여 스케일링함으로써 동력식 액추에이터(18b)를 조절하는 속도 제어 신호 CSb를 생성한다(단계 S100-6). 펌프 배출량은 펌핑 속도에 사실상 비례하기 때문에, 동력식 액추에이터(18a)의 속도에 의해 균일한 재료 비율을 확보한 후에 동력식 액추에이터(18b)의 속도를 스케일링하는 것은 시간이 지남에 따라 목표 압력 PT에 이르게 되는 A-측 토출 압력 Pa 상태에 있는 분무기(28 또는 30)를 달성한다. B-측 토출 압력 Pb는 모터 속도를 제어하는데 사용되지 않지만, 진단을 목적으로 감지될 수 있다.
제어 장치(40)는 감지된 A-측 토출 압력(Pa)에 영향을 미치는 명령된 펌핑 속도 SP1과, 상술된 비례 미분 적분 제어 루프를 통해 속도 제어 신호 CSa 및 CSb를 결정하는 감지된 A-측 토출 압력(Pa)을 이용하여 피드백 루프로 작동된다. 예컨대 재료를 변경하기 위해 펌핑을 중지하는 경우, 방법(100)은 새로운 목표 분무 압력 및 유량을 위해 단계 S100-1에서 재시작될 수도 있다(단계 S100-7). 목표 유량 및 분무 압력은 재료에 따라 결정된다. 페인트와 촉매의 상이한 결합물은 예컨대 가변 비율의 페인트와 촉매를 사용할 수도 있다. 유체들의 결합물에 적절한 임의의 재료 비율이 사용될 수 있다. 또한, 점성 및 환경 온도에 있어서의 차이가 상이한 목표 분무 압력 PT에 필요할 수도 있다.
도 3은 각각 시간의 함수로서의 토출 압력 Pa 대비 목표 분무 압력 PT와, 1차 및 2차 펌핑 속도 SP1 및 SP2의 예시적인 도면을 제공한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 토출 압력 Pa는 목표 분무 압력 PT에 근접할 때까지 분무 또는 재료 전환의 시작에 대응하는 초기 시간 t0으로부터 목표 분무 압력 PT를 향해 사실상 선형일 수 있으며, 또한 시간 tL에서 펌핑 속도 SP1과 SP2는 떨어지기 시작하고 토출 압력 Pa는 안정되기 시작한다. 후속 시간 tS에서, 펌핑 속도 SP1과 SP2 및 토출 압력 Pa는 사실상 안정된 상태에 이르게 되며, 이때 토출 압력 Pa는 목표 압력 PT와 사실상 동일하다.
방법(100) 및 분무 시스템(10)은 분무의 경우에, 재료 전환 중에, 그리고 기계 시동/정지의 경우에 균일한 소정의 압력과 재료 유량을 달성하도록 펌핑 속도를 신속하게 조절한다.
도 4는 방법(200)을 도시하는 방법 흐름도이다. 방법(200)은 누출, 폐색 및 유체 공급원 고갈과 같은 결함 또는 고장을 이용하여 분무 시스템(10)을 감시하는 방법이다. 방법(100)은 1차 압력 피드백 루프에만 기초하여 동력식 액추에이터(18a, 18b)의 속도를 조절하기 때문에, (예컨대, 목표 압력 PT에 대한 비수렴을 야기하는 폐색 또는 누출로 인한) 2차 유동과 관련된 고장은 방법(100)에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 방법(200)은 A-측 고장 및 B-측 고장 양쪽 모두를 검출하여 사용자에게 고장 상태를 경고하는 방법을 제공한다. 도 5는 방법(200)의 작동의 한 가지 경우를 예시하는 시간의 함수로서의 압력의 예시적인 도면이다.
도 2와 관련하여 상술된 바와 같이, 제어 장치는 구성 파라미터를 등록한다(단계 S200-1). 구성 파라미터는 상술된 바와 같이 개별적으로 등록될 수 있는 목표 분무 압력 PT 및 목표 압력 인자 ΔP를 포함한다(단계 S200-2 및 S200-3). 구성 파라미터는 또한 경고 간격(ΔtA)을 포함할 수도 있으며, 또는 경고 간격은 사전 설정된 고정 기간일 수도 있다. 목표 압력 인자 ΔP는 2차 토출 압력 PS[즉, A-측 및 B-측이 분무 시스템(10)의 1차 측 및 2차 측을 각각 구성하는 경우의 토출 압력 Pb]에 있어서의 허용가능한 변동 범위이다. 2차 토출 압력 PS는 목표 분무 압력 PT의 분율로서 또는 절대 압력 밴드 폭으로서 표현될 수도 있다. 어느 경우든, 목표 압력 인자 ΔP는 2차 압력 PS의 최대 및 최소 허용 값 PMax 및 PMin을 각각 한정하는 한계 값이다. 목표 압력 인자 ΔP는 예컨대 재료 특정 값일 수 있다. 제어 장치(40)는 압력 PS가 허용 한계를 벗어나 있는지(예컨대, PMax보다 큰지 또는 PMin보다 작은지) 여부를 결정하기 위해(단계 S200-5) 제2 압력 PS를 압력 센서(44b)를 통해 계속적으로 감지한다(단계 S200-4). 2차 압력 PS가 경고 간격 ΔtA와 동일한 임계 기간보다 길게 경계를 벗어나 있는 상태라면(단계 S200-6), 제어 장치(40)가 고장 상태를 확인한다. 경고 간격 ΔtA는 사용자에 의해 제공되거나, 다른 구성 인자에 기초하여 제어 장치(40)에 의해 생성되거나, 사전 설정될 수 있다. 도 5는 2개의 경계를 벗어난 시간 간격 Δt1 및 Δt2를 도시하는데, 여기서 Δt1 ＜ Δt2이다. Δt1 ＜ ΔtA ＜ Δt2인 경우, 예컨대 제어 장치(40)는 Δt2 동안에는 경고 또는 고장 상태를 표시할 수도 있지만, Δt1 동안에는 그렇게 하지 않을 수도 있다. 경고 간격 ΔtA 및 압력 인자 ΔP는 2차 압력 PS에 있어서의 변동에 대한 운용상 허용 오차의 범위를 반영한다. 경고 간격 ΔtA 및 압력 인자 ΔP는 어플리케이션 요건, 유체 점성 및 유량에 따라 변경될 수도 있다.
제어 장치(40)는 2차 압력이 경고 간격 ΔtA보다 길게 경계를 벗어나 있을 때마다 고장 상태를 확인하여 지역 운용자 인터페이스(42)를 통해 사용자에게 경고한다(단계 S200-7). 고장 상태를 확인하는 것은 고장의 경우를 표시하는 것을 포함하며, 그리고 추가적으로는 유형별로 고장의 경우를 분류하는 것, 예컨대 (누출에 대응할 수도 있는) 저압과 (폐색에 대응할 수도 있는) 과압을 구별하는 것을 포함할 수도 있다. 목표 압력 PT와 압력 인자 ΔP에 의해 한정된 허용 오차의 범위로부터의 2차 압력 PS의 지속적인 이탈을 사용자에게 경고함으로써, 방법(200)은 2차 압력에 대한 진단을 제공하는데, 이런 진단은 방법(100)에 의해서는 어떤 식으로도 가능하지 않다. 잘못된 경고를 방지하기 위해, 방법(200)은 상당한 압력 변동이 예상되는 시간 동안, 예컨대 시동 중에 또는 펌프 전환시에 중지될 수도 있다.
가능한 실시예에 대한 논의
이하는 본 발명의 가능한 실시예에 대한 비배타적인 설명이다.
분무 시스템은 제1 유체를 제공하도록 구성되는 제1 유체 공급원과; 제2 유체를 제공하도록 구성되는 제2 유체 공급원과; 제1 유체와 제2 유체를 결합시켜 분무하도록 구성되는 분무기와; 제1 유체를 가변적인 제1 펌핑 속도에서 제1 유체 공급원으로부터 분무기로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프와; 제2 유체를 가변적인 제2 펌핑 속도에서 제2 유체 공급원으로부터 분무기로 펌핑하도록 구성되는 제2 펌프와; 제1 펌프의 제1 토출 압력을 감지하도록 배치되는 제1 압력 센서와; 제2 펌프의 제2 토출 압력을 감지하도록 배치되는 제2 압력 센서와; 제1 토출 압력에 기초하여 제1 및 제2 펌프를 제어하도록 구성되고 그리고 제2 토출 압력이 임계 기간보다 길게 압력 인자량을 초과하여 목표 분무 압력과 상이한 경우 펌프 고장 상태를 확인하도록 구성되는 제어 장치를 포함한다.
이전 단락의 분무 시스템은 다음의 특징, 구성 및/또는 추가적인 구성요소 중 임의의 하나 이상을 임의로, 추가적으로 그리고/또는 대안적으로 포함할 수 있다:
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 목표 분무 압력은 제1 펌프의 목표 토출 압력이다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 제어 장치는 비례 적분 미분 루프를 통해 제1 펌프를 제어하도록 그리고 제2 펌프를 목표의 1차 대 2차 분무 성분 유량비에서 제1 펌프를 추종하게 제어하도록 구성된다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 제1 및 제2 펌프는 용적형(positive displacement) 왕복 펌프이다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 고장 상태 확인은 제1 및 제2 펌프가 전환될 때에는 가능하지 않다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 고장 상태 확인은 제1 및 제2 펌프의 시동 기간 동안에는 불능화된다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 제1 유체는 페인트이다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 제2 유체는 촉매이다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 압력 인자량은 적어도 제2 유체의 점성의 함수이다.
상술된 분무 시스템의 다른 실시예에서, 목표 분무 압력, 재료 특정 압력 인자 한계 및 임계 기간의 입력을 사용자로부터 수신하도록 구성되는 지역 운용자 인터페이스를 더 포함한다.
별개의 유체 성분을 위한 제1 및 제2 펌프를 갖는 2성분 분무 시스템을 위한 제어 방법은 목표 분무 압력을 등록하는 단계와, 재료 특정 압력 인자 한계를 등록하는 단계와, 제2 펌프의 토출 압력을 감지하는 단계와, 감지된 토출 압력이 적어도 임계 시간 동안 목표 분무 압력으로부터 압력 인자 한계를 초과하는 경우 고장 상태를 확인하는 단계를 포함한다.
이전 단락의 제어 방법은 다음의 특징, 구성 및/또는 추가적인 구성요소 중 임의의 하나 이상을 임의로, 추가적으로 그리고/또는 대안적으로 포함할 수 있다:
상술된 제어 방법의 다른 실시예에서, 임계 시간은 제1 재료와 제2 재료의 결합물의 함수이다.
상술된 제어 방법의 다른 실시예에서, 사용자 입력을 기록하는 단계를 더 포함한다.
상술된 제어 방법의 다른 실시예에서, 사용자 입력은 목표 분무 압력, 재료 특정 압력 인자 한계 및 임계 시간을 포함한다.
상술된 제어 방법의 다른 실시예에서, 고장 상태를 확인하는 단계는 저압의 경우와 과압의 경우 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 포함한다.
본 발명은 예시적인 실시예(들)를 참조하여 기술되었지만, 통상의 기술자는 다양한 변형예 및 등가예가 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 요소들을 대체할 수도 있음을 알 것이다. 또한, 특정한 상황 또는 재료를 본 발명의 기본 범주를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 맞추기 위해 많은 변경이 이루어질 수도 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예(들)에 제한되는 것이 아니라, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 모든 실시예들을 포함하는 것이다.

Claims (15)

  1. 분무 시스템이며,
    제1 유체를 제공하도록 구성되는 제1 유체 공급원과,
    제2 유체를 제공하도록 구성되는 제2 유체 공급원과,
    상기 제1 유체와 제2 유체를 결합시켜 분무하도록 구성되는 분무기와,
    상기 제1 유체를 가변적인 제1 펌핑 속도에서 제1 유체 공급원으로부터 분무기로 펌핑하도록 구성되는 제1 펌프와,
    상기 제2 유체를 가변적인 제2 펌핑 속도에서 제2 유체 공급원으로부터 분무기로 펌핑하도록 구성되는 제2 펌프와,
    상기 제1 펌프의 제1 토출 압력을 감지하도록 배치되는 제1 압력 센서와,
    상기 제2 펌프의 제2 토출 압력을 감지하도록 배치되는 제2 압력 센서와,
    상기 제1 토출 압력에 기초하여 제1 및 제2 펌프를 제어하도록 구성되고 그리고 제2 토출 압력이 임계 기간보다 길게 재료 특정 압력 인자량을 초과하여 목표 분무 압력과 상이한 경우 제1 및 제2 펌프 고장 상태를 확인하도록 구성되는 제어 장치를 포함하고,
    상기 제어 장치는 비례 적분 미분 루프를 통해 제1 펌프를 제어하도록 그리고 제2 펌프를 목표의 1차 대 2차 분무 성분 유량비에서 제1 펌프를 추종하게 제어하도록 구성되는 분무 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 펌프는 용적형 왕복 펌프인 분무 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 유체는 페인트를 포함하는 분무 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 유체는 촉매를 포함하는 분무 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 목표 분무 압력, 재료 특정 압력 인자 한계 및 임계 기간의 입력을 사용자로부터 수신하도록 구성되는 지역 운용자 인터페이스를 더 포함하는 분무 시스템.
  7. 별개의 유체 성분을 위한 제1 및 제2 펌프를 갖는 2성분 분무 시스템을 위한 제어 방법이며,
    목표 분무 압력을 등록하는 단계와,
    재료 특정 압력 인자 한계를 등록하는 단계와,
    상기 제2 펌프의 토출 압력을 감지하는 단계와,
    감지된 제2 펌프의 토출 압력이 적어도 임계 시간 동안 압력 인자 한계를 초과하여 목표 분무 압력과 상이한 경우 제1 및 제2 펌프 고장 상태를 확인하는 단계를 포함하는 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 목표 분무 압력은 제1 펌프의 목표 토출 압력인 제어 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 고장 상태의 확인은 제2 펌프가 전환될 때에는 불능화되는 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 고장 상태의 확인은 제2 펌프의 시동 기간 동안에는 불능화되는 제어 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 임계 시간은 제1 및 제2 재료의 함수인 제어 방법.
  12. 제7항에 있어서, 상기 압력 인자 한계는 적어도 제2 유체의 점성의 함수인 제어 방법.
  13. 제7항에 있어서, 사용자 입력을 기록하는 단계를 더 포함하는 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 사용자 입력은 목표 분무 압력, 재료 특정 압력 인자 한계 및 임계 시간을 포함하는 제어 방법.
  15. 제7항에 있어서, 상기 고장 상태를 확인하는 단계는 저압의 경우와 과압의 경우 중 적어도 하나를 확인하는 단계를 포함하는 제어 방법.
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