KR102224354B1 - 향상된 세정 능력을 구비하는 회전 벨 컵 분무기 - Google Patents

향상된 세정 능력을 구비하는 회전 벨 컵 분무기 Download PDF

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Abstract

회전 벨 컵 분무 기기가 개시된다. 벨 컵 조립체(11)는 모터축에 의해서 구동되는 회전 가능한 벨 컵 요소(12)를 구비하며, 조립체는 모터축(15) 및 벨 컵의 외부 후면(14) 사이의 환형 간격(52)을 제공하도록 치수화되며, 상기 환형 간격은 축에 모터축에 축방향으로 인접하여 유효하고 실질적인 거리를 연장한다. 용매 채널들(54)은 환형 간격(52)을 둘러싸고 원위 단부에 가까운 간격 안으로 배출 위해서 벨 컵 조립체 내로 연장한다. 분무기의 세정 동안에, 기기 안으로 유입된 용매는 벨 컵의 전면(46)까지 페인트 노즐(42)을 일부 통과하고, 용매 채널(54)을 일부 통과하여 환형 간격(52)으로 배출되고 모터축에 직접적으로 부딪치며 컵(12)의 외부 표면(14) 위로 이동한다. 벨 컵의 내부 표면과 외부 표면 및 모터축 모두가 동시에 세척된다. 분무 기기는, 배출되는 페인트와 직접 부딪치는 반경방향의 유동 경로에서, 벨 컵의 전면에 바로 인접한 벨 컵 안에 위치된 교체 가능한 슬리브(62)를 포함할 수 있어서, 거기에 충돌하는 페인티의 힘을 흡수한다. 슬리브는 벨 컵의 경도를 초과하는 경도를 구비한다. 컵은 기기의 균형을 위해서 슬리브에 바로 인접한 적어도 하나의 균형 인덴트(64)를 구비할 수 있다.

Description

향상된 세정 능력을 구비하는 회전 벨 컵 분무기{ROTARY BELL CUP ATOMIZER HAVING IMPROVED CLEANING CAPABILITY}
본 발명은 회전 벨 컵 분무기, 보다 구체적으로 향상된 분무 능력, 수명 및 향상된 안티-파울리(anti-fouling) 특징을 구비하는 분무기에 관한 것이다.
회전 벨 컵 분무기는 피삭재(workpiece)에 페인트를 칠하기 위해서 사용되며, 보다 구체적으로 회전 벨 컵 분무기는 내부 축방향의 중심 개구 및 외부 반경방향의 분무 모서리 사이에서 연장하는 일반적으로 원뿔형인 내부의 전면 유동면을 구비하는 회전 벨 컵을 포함한다. 상용 벨 컵 분무기는 중앙 개구를 통하여 벨 컵으로 유입되는 페인트가 디플렉터의 후면에 부딪치고 미세한 미스트를 분무하는 컵의 외부 모서리 위로 유동하는 벨 컵의 전면의 분할 유동면 쪽에서 반경방향의 바깥쪽으로 분할하다록 중앙 개구 전면에 위치되고 중심축에 대하여 일반적으로 회전 대칭인 디플렉터를 더 포함한다.
가해진 페인트는 컵 중앙의 노즐로부터 외부 분무 모서리까지 복잡한 난류 경로를 따라 흐르는 것으로 알려져 있다. 분사는 중심 모터축에 설치된 컵이 고속, 통상적으로 60,000 내지 70,000RPM으로 회전될 때 생성된 원심력에 영향을 받는다.
벨 컵들은 다른 형상 및 구성을 가질 수 있다. 공기는 코팅된 피삭재로 제어 패턴으로 분무될 코팅 물질을 분사하도록, 분무될 코팅 물질이 벨 컵에 남아있는 곳에 인접한, 벨 컵 위로 동축으로 위치되는 보호판을 형성하도록 컵의 외부 주변부 주위로 공급될 수 있다.
벨 보호 몸체는 벨 보호 몸체의 전면 또는 윈위 단부에서 내부 분할 유동면을 구획하는 일반적으로 원뿔형인 구멍을 구비할 수 있으며, 내부 유동면은 내부 코팅 물질 원천으로부터 반경방향의 외부의 분사 모서리까지 연장한다. 사용시, 벨 컵은 고정 노즐 주위로 회전하며, 노즐은 페인트와 같은 물질 및 세정 용매가 공급되는 곳에 연결된 통로 또는 채널을 구비한다.
벨 컵 분무기의 알려진 문제점은 코팅 물질이 사용시에 벨 컵의 외부 노출 표면들에 누적될 수 있다는 것이다. 계속하여 사용하는 동안, 누적된 코팅 물질은 벨 컵에서 제거되고, 페인트 흐름으로 들어가며, 새로운 코팅 물질과 의도치 않게 섞이며, 특히 페인트 교체 후 페인트칠된 피삭재에서 시각적으로 불완전성을 발생시킨다. 이러한 불완전함은 본 기술분야에서 "더트(dirt)"로 불린다. 따라서, 이러한 원치 않는 물질을 모든 외부 표면에서 효과적으로 세정하는 것이 매우 필요로 된다.
하나의 방안으로 외부 주변 표면들에서 부착된 원지 않는 물질을 제거 또는 없애기 위해서 따로 용매 공급 또는 공기 분사하는 것이다(예컨대, US특허 5,862,988, 5,707,009 및 5,106,025 참조). 예컨대, US특허 5,707,009에 개시되었듯이 다른 방안은 벨 컵의 외부 표면 및 내부 유동 표면에 용매를 이송하기 위한 코팅 물질 채널과 별도로 복수의 채널을 가지는 고정 노즐을 사용한다. 용매 채널들은 코팅 물질 채널과 독립하기 때문에, 벨 컵은 페인트 채널로부터 페인트를 제거하지 않고 용매(세척제 또는 세정제)로 세척될 수 있다. 벨 컵과 동축으로 배열되는 공급 노즐은 벨 컵의 후면 또는 근위 단부의 상류에 위치된 원천들로부터 요구에 따라 용매 또는 코팅물질 중 하나를 이송한다.
US특허 5,707,009에서, 벨 컵은 용매 채널들과 연결된 벨 컵의 후면 구역 내에 위치된 환형 구멍을 구비한다. 환형 구멍은 벨 요소의 외부 표면상에서 후면 모서리 주위로 움직이며 용매가 유동하는 큰 환형 공간을 만든다(특허5,707,009, 칼럼2, 줄3-20). 사용시, 벨 컵이 페인트 작업을 수행하는 동안, 환형 구멍은 연속되는 사용에서 피삭재에 원치 않는 "더트(dirt)"를 형성하는 페인트 누적을 한다. 벨 컵 페인트 도구의 외부 주변주의 세정을 향상시키는 것이 필요하다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결한다.
"더트(dirt)" 문제를 해결하기 위한 최근의 방안은 US특허 6,050,499에 개시된다. 여기서, 회전 컵 분무기는 벨 컵의 외부 주면 표면과 페인트 저장소를 연결하는 컵에서의 용매 통로들을 구비한다. 통로들을 통하여 벨 컵의 외부 주변 표면으로 흐르는 용매는 벨 컵의 주변 모서리 쪽으로 안내된다. 보조 공기는 쉐이핑 공기 배출구의 내부 측면에서 반경방향의 위치에서 쉐이핑 공기 링의 전단 표면에 구비된다. 세척 작업시, 벨 컵의 외부 주변 표면상에 흐르는 용매는, 용매가 벨 컵에 증착된 페인트를 세척하기 위해 벨 컵의 전단 쪽으로 향할 때 보조 공기 및 쉐이핑 공기의 작업에 의해서 외부 주변 표면으로 강제로 밀려난다.
통상적인 코팅 작업에서, 코팅 물질의 다른 유동 성분이 요구될 수 있어, 유동-제어 구성부품들의 교체가 필요로 할 수 있다. 일부 기존의 벨 컵에서, 전체 벨 컵이 공급 매니폴드(manifold)로부터 분리되어야 하며, 전체 새로운 조립체가 부착되어야 하며, 이러한 과정은 각 코팅 작업에서 코팅 물질의 유동 구성에서 변화가 요구될 때마다 반복되어야만 해서, 페인트 주기를 방해하며 작업시간의 지연을 초래했다. 상기한 디플렉터로부터 반경방향의 외부로 연속적으로 배출되는 페인트는 벨 컵의 전방 반경방향의 안쪽의 분할 원뿔면과 충돌한다. 벨 컵의 내부 유동 표면상에 코팅 물질의 연속적인 충돌은 표면의 빠른 마모를 일으킬 수 있으며, 이는 벨 컵의 교체를 필요로 할 수 있으며, 시간 지연 및 불필요한 생산 주기의 정지를 수반할 수 있다.
본 명세서에 개시된 발명은 상기한 단점들을 개선하고, 실시예들의 조합을 통하여, 축을 기준으로 고속 회전하는 벨 컵의 정확한 회전 균형을 제공하여 벨 컵의 수명을 연장하는 완전히 새로운 구조를 제시한다.
향상된 통합 세정 능력을 가지는 회전 벨 컵 분무 기기가 제공된다. 분무 기기는 회전 가능한 모터축의 단부에 설치된 회전 가능한 벨 컵을 구비하는 회전 벨 컵 분무기를 포함하며, 상기 벨 컵은 벨 컵에 통합 또는 고정된 중공 허브에 의해서 모터축에 연결되고 모터축의 원위에서 원뿔형 분할 개구를 구비한다. 모터축은 중공이며 다른 유체들을 위한 공급선을 보관한다. 공급선은 각 유체 공급소와 유체 공급소의 상류 단부에서 연결되고, 각 공급선은 필요에 따라 원하는 유체를 공급하기 위해서 허브 안으로 연장한다. 공급선들은 상용 노즐을 통하여 컵의 내부 전면 원뿔형 분할 표면까지 페인트를 공급하기 위한 적어도 하나의 페인트 공급선을 포함하며, 작동시, 페인트는 기판 피삭재에 분무되며 가해진다. 결합한 벨 컵 및 허브는 그 원위 단부에서 모터축을 수용하고, 허브와 함께 모터축 및 벨 컵은 벨 컵의 외부 후면과 모터축에 인접한 표면 사이의 환형 간격을 구비하도록 수치화된다. 이러한 환형 간격은 모터축에 축방향으로 인접하여 유효하고 실질적인 거리를 연장한다. 결합한 벨 컵 및 허브는 허브의 중공으로부터 입구 개구까지 연장하고 그곳에 형성된 복수의 용매 채널들을 포함한다. 그러면, 이러한 채널 각각은 컵의 회전축에 대하여 원주방향으로 연장하는 매니폴드 채널 안으로 중간 개구까지 일반적으로 뒤쪽 방향으로 벨 컵 및 허브 안으로 연장해서, 이러한 매니폴드 채널들을 통하여 모든 용매 채널들은 서로 연결된다. 결합한 벨 컵 및 허브는 또한 원주방향의 매니폴드 채널로부터 일반적으로 뒤쪽으로 연장하는 복수의 용매 배출 채널을 포함하며, 각 배출 채널은 환형 간격의 원위 단부에 가까운 배출 개구까지 연장한다. 분무기의 세정 동안에, 분무 기기 안으로 유입된 세정제는 벨 컵의 전면에서 페인트 노즐을 부분적으로 통과하며 용매 채널들 및 허브를 부분적으로 통과해서, 상기한 용매, 매니폴드 및 배출 채널 모두를 통과한 용매는 환형 간격 안으로 향하며 벨 컵을 통하는 유동의 주요 축방향 상부의 일반적인 유동 방향에서 모터축과 직접적으로 부딪치며, 용매는 벨 컵의 외부 후면까지 통과하며, 이렇게 함으로써 벨 컵의 내부면과 외부면 및 모터축 모두가 분무 기기에서 용매의 분사에 따른 세정 작업에 의해서 세척된다.
용매 채널의 수는 분무 기기를 효과적으로 세척하도록 충분해야만 하며, 통상적으로 용매 채널이 8개면 충분하지만, 구체적인 상황에 따라 그 이상 또는 이하의 용매 채널이 적용될 수 있다.
이와 유사하게, 30개의 배출 채널을 구비하는 분무 기기가 선호되지만, 구체적인 상황에 따라 그 이상 또는 이하의 배출 채널이 적용될 수 있다.
선호된 실시예에서, 벨 컵은 원뿔형 분할 전면을 구비하는 전면벽 및 외부 후면을 구비하는 후면벽 사이에 중공이다. 벨 컵은 분할된 전면벽 구성부품 및 후면벽 구성부품으로 만들어질 수 있으며, 벨 컵 및 허브의 벽 구성부품들은 용접에 의해서 함께 고정된다.
벨 컵의 전면벽은 벨 컵의 외부 분사 모서리에 가까운 외부 위치부터 허브에 가까운 안쪽 위치까지 연장하는 전면 커버를 형성될 수 있으며, 이 커버는 양 위치에서 용접에 의해서 고정된다.
분무 기기는 피삭재 기판에 페인트를 가하기 위해 사용될 수 있으며, 필요 또는 요구될 때, 분무기에 용매 세정제를 공급하여 벨 컵의 전면과 후면 및 모터축의 외부 표면 모두 동시에 세척된다.
본 발명의 다른 실시예는 실기한 회전 벨 컵 분무기를 포함하는 회전 벨 컵 분무 기기이며, 상기 기기는 노즐에 가까운 벨 컵 안에 위치된 유동 전환기를 포함한다. 그러면, 노즐을 통하여 공급된 페인트는 전환기와 부딪치며 거기로부터 반경방향의 바깥쪽으로 전환된다. 본 발명에 따른 분무 기기는 전면에 직접 인접한 벨 컵과 축방향으로 대칭으로 위치된 테이퍼된 교체 가능한 슬리브 인서트를 포함한다. 인서트의 원위 표면은 외부 페인트의 직접적인 외부 반경의 유동 경로에 있도록 위치되어서, 인서트는 페인트의 충돌에 의한 힘을 흡수한다.
벨 컵 및 슬리브 인서트는 바람직하게는 인서트가 삽입될 때 인서트의 전면의 각과 벨 컵의 전면의 테이퍼 각이 일치하도록 구성되어서, 인서트는 벨 컵 및 인서트 위로 방해받지 않는 페인트 유동을 제공한다.
인서트는 벨 컵의 경도를 초과하는 경도를 가지는 물질로 만들어진다. 슬리브 인서트는 바람직하게는 스테인리스스틸로 만들어질 수 있으며, 구체적인 상황에 따라 열가소성 수지, 열경화성 수지, 세라믹, 등과 같은 물질로 만들어질 수 있다. 일반적으로, 인서트는 30HRC를 초과하는 경도 값을 가지는 물질로 만들어지며, 바람직하게는 60HRC를 초과한다.
다른 선호되는 실시예에서, 벨 컵은 인서트에 바로 인접하는 벨 컵의 전면에서 그곳에 형성된 적어도 하나의 균형 인덴트를 구비한다. 일반적으로, 인덴트는 작업시 컵의 회전 균형을 유지하기 위해서 분무 기기의 회전 축에 대하여 반경방향으로 위치된다. 벨 컵은 그곳에 형성된 복수의 인덴트를 구비할 수 있다.
본 명세서에 포함되어 있음.
도 1은, 부분으로 내부를 도시하며, 본 발명의 회전식 벨 컵 분무 기기의 측면도이다.
도 2는, 부분적으로 내부를 도시하며, 도 1에 도시된 벨 컵 및 벨 컵의 하우징의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 선호되는 실시예에 따른 벨 컵 분무기 및 재료 공급 노즐의 단면도이다.
도 4는 도 3의 선(4-4)에 따른 본 발명의 기기의 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 벨 컵 분무기의 부분 단면도 및 페인팅 작업 동안에 분무기 내에서 페인트의 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 6은 도 3에 도시된 벨 컵 분무기의 부분 단면도 및 세정(cleaning)/세척(rinsing) 주기 동안에 분무기 내에서 세정 흐름을 개략적으로 도시한다.
도 7은, 부분적인 단면으로, 본 발명의 회전식 분무 기기의 구성부품을 도시하는 분해 사시도이다.
회전 벨 컵 분무 기기(rotary bell cup atomizing apparatus)가 개시된다. 벨 컵 분무기는 모터축에 의해서 구동되는 회전 가능한 벨 컵 요소를 구비하며, 조립체는 모터축 및 벨 컵의 외부 후면 사이의 환형 간격을 제공하도록 수치화되며, 상기 환형 간격은 축에 모터축에 축방향으로 인접하여 유효하고 실질적인 거리를 연장한다. 용매 채널들은 환형 간격을 둘러싸고 원위 단부에 가까운 간격 안으로 배출 위해서 벨 컵 조립체 내로 연장한다. 분무기의 세정 동안에, 기기 안으로 유입된 용매는 벨 컵의 전면까지 페인트 노즐을 일부 통과하고, 용매 채널을 일부 통과하여 환형 간격으로 배출되고 모터축에 직접적으로 부딪치며 컵의 외부 표면 위로 이동한다. 벨 컵의 내부 표면과 외부 표면 및 모터축 모두가 동시에 세척된다. 분무 기기는, 배출되는 페인트와 직접 부딪치는 반경방향의 유동 경로에서, 벨 컵의 전면에 바로 인접한 벨 컵 안에 위치된 교체 가능한 슬리브를 포함할 수 있어서, 거기에 충돌하는 페인티의 힘을 흡수한다. 슬리브는 벨 컵의 경도를 초과하는 경도를 구비한다. 컵은 기기의 균형을 위해서 슬리브에 바로 인접한 적어도 하나의 균형 인덴트(indentation)를 구비할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명 및 선호되는 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 개시되며, 도 1은 벨 컵 조립체(11) 및 벨 컵 조립체의 하우징(40)을 포함하는 본 발명의 회전식 벨 컵 분무 기기(10)를 측면에서 도시한다. 도시된 분무 기기는 생략된 로봇암(28)에 설치되지만, 손에 들고 사용하는 것을 포함하는 다른 장치가 구체적인 적용에 따라 사용될 수 있다. 공급선은 도시된 것처럼 암(28)을 통하여 연장하며, 상기 공급선은 페인트 공급선(18), 전기 전력선(24), 그라운드(26), 용매 공급선(20), 및 작업 동안에 분무된 페인트를 덮는 쉐이핑 공기(shaping air)를 공급하기 위한 공기 공급선(22)을 포함한다. 상부 하우징(32)은, 모두 도시된, 연결 조인트(30), 커넥터(34, 35), 및 컵 하우징(40)이 컵 커넥터(38)에 의해서 고정되는 리시버(36)에 의해서 로봇암(28)과 벨 컵 기기(10)를 연결한다.
도 2는 벨 컵 분무기(10)를 측면에서 도시하며, 부분적으로 내부가 도시되고, 벨 컵 어셈블리(11)는, 조립체의 하우징(40) 안에서, 페인트 및 용매 공급 노즐(42)을 포함하며, 노즐로부터 연장하는 공급선들(18 및 20)을 통하는 재료와 함께 구비된다. 노즐(42)을 통하여 공급된 재료는 노즐부터 존재하며 도시된 것처럼 재료 유동의 직접 경로에 위치된 유동 전환기(48)에 직접적으로 출동하며, 이 모든 것은 이하에서 자세히 설명될 것이다. 작동 중, 벨 컵 조립체(11)는 벨 컵 조립체(11)가 고정된 모터축(15)을 구동하는 모터(미도시)에 의해서, 통상적으로 60-70,000rpm으로, 빠르게 회전된다. 중앙 공급 노즐(42) 및 공급선들(18, 20)은 정지상태로 남아있다. 또한, 쉐이핑 공기가 작업 동안에 공급되는 공기 통로(50) 또한 도 2에 도시된다.
도 3은 본 발명의 벨 컵 조립체(11)의 단면도이다. 바람직하게는, 벨 컵은 아우터, 후면 요소(12), 축방향 대칭인 몸체 또는 허브(16), 및 전면 덮개(44)를 포함하고, 상기 후면 요소(12), 허브(16) 및 덮개(44)는, 바람직하게는 티타늄으로 구성된, 바람직하게는 용접에 의해서, 부착되지만, 통 상의 기술자에게 알려진 다른 물질들이 구체적인 적용에 따라 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 중공 컵이 선호되지만, 특히 고형의 다른 구조들이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다.
도시된 것처럼 허브 또는 몸체(16)에 형성된 중공(17)을 가지는, 컵 조립체의 허브 또는 몸체(16)는 중공형태이며, 자세히 설명하자면, 허브(16) 및 부착된 벨 컵 요소(12, 44)는, 예컨대 모터축(15)의 원위 단부에, 예컨대 도 3처럼 나사연결로, 부착될 수 있다. 모터축의 근위 단부에서 허브(16)안으로 연장하는 것은, 페인트 공급 통로(18) 및 도시된 것처럼 그것을 통해서 연장하는 용매 공급 통로(20)를 포함하는, 고정된 재료 공급 노즐(42)이다.
컵 허브(16)의 원위 단부에서 컵 허브(16)에 부착할 수 있으며, 유동 전환기(48)가 지지대 또는 커넥터(51)에 의해서 부착되는, 벨 컵 연결 인서트(60)가 또한 도 3에 도시된다. 바람직하게는, 인서트 및 전환기는 폴리아세틸로 구성되고 커넥터들은 스테인리스스틸로 각각 만들어진다. 전환기(48)의 수명을 연장하기 위해서, 코팅 재료가 작업 중에 계속하여 강제적으로 영향을 줌에 따라, 바람직하게는 스테인리스스틸과 같은 금속으로 만들어진 충격 흡수 버튼이 도면에 도시된 것처럼 설치된다.
도 3을 참조하면, 노즐(42)로부터 분사된 페인트는 전환기(48, 49)에 부딪치고 전환기로부터 반경방향의 바깥쪽으로 이동하며, 페인트가 분사되는 외부 컵 모서리(13)에서 바깥쪽으로 흐르기 전에, 컵 어셈블리(11)의 내부 원위의 각진 원뿔 표면과 부딪친다. 이전의 컵 구성에서, 페인트는 시간이 지남에 따라 컵 재료가 각진 표면을 마모시키는 속도로 상기 각진 표면과 부딪친다. 이러한 마모가 완제품에서 페인트 품질의 예상치 못한 저하를 발생시킬 수 있으며, 궁극적으로 해결을 위해서 벨 컵의 빠른 교체로 이어질 수 있다. 본 발명에 따르면, 경화된 교체가능한 마모 슬리브(62)는 도 3에 도시된 것처럼 컵 안으로 삽입된다. 슬리브 재료는 통상적인 컵의 경도를 초과하는 경도를 가지는 재료로 만들어지며, 본 발명에 따른 슬리브(62)의 경도는 30HRC를 초과한다. 바람직하게는, 슬리브 경도는 30 내지 60HRC 내에 포함된다. 상기했듯이, 스테인리스스틸은 상기 슬리브를 위한 재료로 선호되지만, 다른 재료들이 구체적인 적용에 따라 사용될 수 있다.
도 3에 도시되었듯이, 슬리브(62)는 컵 내에 축방향으로 중앙으로 꽉 맞도록 치수화하여 구성되어서, 페인트가 흐르는 슬리브의 원위 표면은 슬리브(62) 위에 및 인접한 컵 커버(44)의 외부 원위 전면(46) 상에 방해받지 않는 유동 흐름을 보여준다.
컵 조립체(11)의 몸체(16)에 형성된 (가능하게는 수 개의) 홈 또는 균형점 또한 도 3에 도시된다. 컵 조립체의 정확한 균형은 각 벨 컵이 페인팅 과정 동안에 진동에 자유롭고 부드럽게 회전하는 것을 보장하기 위해서 요구된다. 이러한 균형을 달성하기 위해서, 작은 양의 재료가 장비의 균형 잡기 위해서 정해진 정확한 위치에서 제거되어야 한다. 특허 US 5,707,009에 개시된 것처럼 선행기술의 컵은 컵에 만들어진 하나 이상의 홈들을 포함한다. 작은 양의 재료가, 예컨대 컵 몸체의 내부 원위 표면, 즉 환형 구멍의 상부의 내부 표면으로부터 제거된다. 페인팅 과정 동안, 이러한 표면은 이러한 균형 홈 안으로 이동할 수 있는 페인트 과도분사에 종속될 수 있다. 이러한 선행기술의 컵에서, 특허 `009에서 15와 같은 이 환형 공간은 다음의 페인팅 과정에서 씻겨지지만, 이러한 홈들은 세정제가 상기 홈들을 완전히 세척하기에는 너무 깊어서, 고인 페인트를 남겨두고, 다음의 페인팅 과정 동안에 추출되어야 해서, 페인팅되는 표면을 더럽힌다. 도 3에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 균형 홈은, 보호용 마모 슬리브(62) 아래에 위치된, 컵 몸체(16)의 전면 원위 표면에 위치된다. 이러한 구성은 페인트 잔여물이 임의의 개방 구멍들을 찾는 것을 방지함으로써, 파울링 문제를 완전히 해결한다.
도 3에 도시된 것처럼, 컵 요소(12)의 표면 근위의 후면 외부 및 모터축(15) 사이의 환형 갭 및 유동 채널들(54, 56, 58)이 본 발명의 핵심적 사항들이다. 특허 US5,707,009와 같은 선행 기술의 컵 조립체에서, 세척 주기에서, 세정제는 내부부터 외부 컵 표면까지 원심력으로 이동하여 주위를 가로질러 균일하게 분포된다. 세정제는 중심에서 퍼질 수 있으며, 세정제가 후면, 원형 벨 돔 모서리를 경유하여 흐르는 외부 표면 내에서 반경방향으로 위치된 수집 공간(15, 29)으로 이동할 수 있다. 저장소로도 설명된 "수집 공간(collection space)"은 후면에서 축방향으로 열리며 벨 요소의 후면 모서리와 인접하는 "U"형 단면을 가진다. 중심축 주위로 각도상 간격으로 배치된 세정 통로들이 사용되며, 도 1에 모두 도시된 것처럼, 세정제는 세정 통로들을 통하여, 환형 수집 공간(15)으로, 마침내 컵의 후면 모서리 넘어 흐른다.
선행기술의 벨 컵 분무 기기와 대조적으로, 도 3은 컵이 부착되고 컵을 구동하는 모터축 및 벨 컵의 유효 표면을 효과적으로 청소하도록 설계된 본 발명의 컵 조립체에서 채널링(channeling)을 도시한다.
컵 조립체(11)에서, 결합된 컵 요소(12) 및 허브(16)는 도시된 것처럼 허브(16)와 있는 모터축(15)의 원위 단부를 수용하며, 컵 요소(12)는 컵(12)의 외부 후면 및 모터축(15) 사이의 상대적으로 얇은 간격(52)을 구비하도록 치수화되며, 상기 간격(52)은 도시된 것처럼 축방향으로 인접하여 유효하고 실질적인 거리를 연장한다.
도 3에서 알 수 있듯이, 페인팅 주기는 다음과 같다. 용매 공급선(20)을 경유하여 시스템으로 분사된 세정 용매는 컵 조립체(11)의 원위 전면(46)을 따라 전방으로 흐른다. 동시에, 용매의 일부는 컵 몸체(16)에서 중공(17)으로 연장하는 용매 공급선(21)를 통과한다. 도시되었듯이, 컵에 형성된 복수의 용매 채널(54)은 중공(17)으로부터 입구 구멍(55)을 통하여 컵 몸체(16)를 통과하며, 채널(54)은 환형 간격(52)을 피하기 위해서 허브 및 컵을 통하여 연장하고, 간격(52) 주위 및 위로 연장하여, 컵의 회전 축에 대하여 반경방향으로 연장하는 매니폴드 채널(56) 안으로 배출되어서, 도면에 도시된 것처럼 모든 용매 채널(54) 및 매니폴드 채널(56)을 연결한다. 매니폴드 채널(56)로부터, 도시된 것처럼 형성된 복수의 용매 배출 채널(58)이 매니폴드 채널(56)로부터 간격(52)으로 뒤쪽으로 일반적으로 연장되어, 환형 간격(52)의 원위 단부로부터 근위 단부로 배출한다. 상술한 것처럼 분사된 용매는 서로 유체로 연결되는 용매 채널(54), 매니폴드 채널(56), 배출 채널(58)을 통과하여 간격(52)으로 배출되어서, 용매는 도시된 것처럼 모터 축에 직접적으로 부딪친다. 따라서, 분사된 용매는 컵의 작동 전면(46, 13, 14)뿐만 아니라 모터축(15)까지 세정 및 세척한다.
용매 채널(54) 및 배출 채널(58)의 구체적인 수는 모든 작업 표면에 모든 페인트 잔여물을 효과적으로 세척하는데 작업에 따라 다를 수 있지만, 8개의 용매 채널(54) 및 30개의 배출 채널(58)이 통상적인 페인트 작업에서 효과적이며, 각 채널들의 복수의 상기 수들이 선호된다.
도 3의 4-4에 따른 단면도인 도 4는 복수의 배출 채널(58)이 허브(16)에 형성된 용매 채널(54)에 대하여 도시된 컵 요소(12)를 도시하며, 모든 통로들은 도면에 도시되지 않았지만 매니폴드 채널(56)에 의해서 유체로 서로 연결된다.
도 5는 페인팅 주기 동안에 벨 컵 기기를 통하여 분사되는 페인트의 유동 패턴을 도시하며, 도 6은 세정 주기 동안에 벨 컵 기기를 통하여 분사되는 세정 용매의 유동 패턴을 도시하며, 동일 부품들은 도 3에 도시된 것과 동일한 도면부호로 나타난다.
도 5를 참조하면, 공급선(18)을 통하여 분사되고 노즐(42)을 통하여 압력이 가해진 페인트는 충격 버튼(49)에 직접적으로 부딪치며, 충격 버튼은 유동 전환기(48)에 내장되고 작은 구멍을 가지며, 페인트는 도면에서 도시된 많은 화살표로 나타나는 것처럼 유동 전환기로부터 반경반향의 바깥쪽으로 전환된다. 기술분야에서 알려진 것처럼, 페인트의 일부는 전환기(48)의 표면에서 통로(47)를 통하여 유동하며, 모든 페인트는 페인트가 회전하는 컵의 원심력에 의해서 피삭재(workpiece) 가해지고 분사되는 컵 조립체(11)의 외부 모서리까지 흐른다.
기기 세정이 페인팅 주기 사이에 필요로 할 때, 아세톤(acetone)과 같은 세정 용매는 도 6에 다수의 점선 화살표처럼 기기에 분사된다. 세정 용매는 압력하에 공급선(20)을 통하여, 전환기 및 버튼(48, 49)에 가해지도록 노즐(42)을 통하여 부분적으로 전방으로 나아가며, 가지 용매 공급선(21)을 통과하여 부분적으로 흘러 컵 몸체(16)에서 중공(17)으로 배출된다.
전환기(48, 49)로부터 반경반향의 바깥쪽으로 유동하는 용매는 마모 슬리브(62), 커버(44)의 전방(원위) 전면(46) 위로 컵 모서리에서 배출되며, 용매가 흐른 컵 원위 전면(46) 및 모서리(13)를 세정한다. 상술한 것처럼, 용매의 일부는 또한 전환기(48)의 전면에서 통로(47)를 통하여 흐르면서 커버(44)의 표면(46) 위로 흐른다.
가지 공급선(21)으로부터 중공(17)으로 흐르는 세정 용매의 일부는 먼저 용매 채널(54)을 통과하여, 환형 갭(52)을 둘러싸며, 원주방향의 매니폴드 채널(56)으로 흐르며, 배출 채널(58)을 통하여, 궁극적으로 축에 직접적으로 부딪치며, 컵 요소(12)의 외부 근위 표면(14) 주위로 배출되어, 축(15) 및 컴의 외부 표면(14)을 효과적으로 세정한다.
도 7은 본 발명의 회전 벨 컵 분무 기기(10)의 구성부품들의 분해 사시도이다. 중공 벨 컵 조립체가 설치된 모터축(15)으로부터 시작하여, 페인트 공급선(18) 및 용매 공급선(20)이 고정 노즐(42) 내에 보관되며 통과하는 것이 도시되며, 가지 용매 공급선(21) 또한 보이게 도시된다. 외부 표면(14) 및 모서리(13)가 있는 벨 컵 후면 커버(12)는 전면 커버(44) 및 허브(16)와 분리된 구성부품으로 도시되지만, 이러한 부품들은 작업 중 결합한다. 컵 요소(12) 안에, 기기의 중심축을 중심으로 대칭으로 배열된 원주방향의 용매 매니폴드 채널(56) 및 복수의 배출 채널이 도시된다. 컵 요소(12)는 환형의 내부 중공(17)이 있는 허브/몸체(16)와 결합하며, 상기 결합은 도시된 것처럼 나사로 형성된다. 허브(16)에 형성된 복수의 용매 채널 중 두 개가 도 7에 도시된다.
커버(44)에서, 상기 설명한 이유로 회전 벨 컵 구성부품들에서 도시되지 않는 구조를 제공하는 컵 커버(44)의 원위 전면(46)에 형성된 3개의 인덴트(indent)(또는 균형점)(64)이 도시된다. 이러한 인덴트(64)은 회전 동안에 기기를 균형 잡기 위한 것으로 본 기술분야에 알려져 있지만, 이러한 균형점은 선행 기술의 컵들은 마모 슬리브를 구비하지 않는 이유로 컵 구성부품의 후면, 근위 위치에 위치되었으며, 만약 인텐트가 페인트가 흐르는 컵의 원위 표면에 위치했다면, 이러한 인덴트들은 원하지 않는 "먼지" 증착물이 형성되는 고인 유동 지역을 형성할 것이다. 본 발명은 이러한 가능성을 제거한다.
도 7의 조립체에서, 마모 슬리브(62)가 컵 커버(44)의 전면(46)에 축방향으로 대칭으로 맞춰진다. 슬리브(62) 및 컵 커버(44)는 도시된 것처럼 결합된 표면들 위로 부드러운 유선형의 유체 유동이 존재하게 정확하게 치수화된다. 즉, 조립체에서, 수평면으로부터 슬리브(62)의 전면의 각은 수평면으로부터 전면 커버(44)의 전면(46)의 각과 동일하다.
조립체를 완성하기 위해서, 지지대(51)에 의해서 고정되는 유동 전환기(48) 및 충격 버튼(49)을 구비하는, 연결 인서트(60)가, 바람직하게는 나사 방식으로, 허브(16)에 고정된다.
본 발명은 특정 실시예 및 상세한 설명에 의해서 설명되었지만, 설명된 세부사항의 변형 및 변경은 본 발명의 핵심을 벗어날 수 없고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 범위에 있는 것으로 이해되는 것은 통상의 기술자에게 자명한 사항이다.

Claims (16)

  1. 향상된 통합 세정 능력을 가지는 회전 벨 컵 분무 기기(10)로서,
    상기 분무 기기는 회전가능한 모터축에서 모터축의 근위 단부에 설치된 회전가능한 벨 컵 요소(12)를 가지는 분무기(11)를 포함하며,
    벨 컵 요소는 내부 전면(46) 및 외부 후면(14)을 가지며,
    상기 벨 컵 요소는 모터축(15)의 말단의 원뿔형 개구를 가지며 상기 벨 컵 요소에 통합 또는 고정된 중공 허브(16)에 의해서 모터축에 연결되어, 상기 벨 컵 요소 및 허브를 결합하며,
    모터축은 중공이며 다른 유체를 위한 공급선들(18, 20, 22)를 보관하며,
    상기 공급선들은 각 유체 공급 저장소의 상류 단부들에 연결되며,
    각 공급선들은 언제든지 원하는 유체를 공급하기 위해서 허브 안으로 연장하며,
    공급선들은 노즐(42)을 경유하여 상기 벨 컵 요소의 내부 전면에 페인트를 공급하기 위한 적어도 하나의 페인트 공급선(18)을 포함하며, 상기 페인트는 기판에 가해져 분무되며,
    공급선들은 상기 노즐 및 상기 허브(16)의 중공(17) 안으로 용매를 공급하기 위한 적어도 하나의 세정제 공급선(20)을 포함하며,
    결합한 벨 컵 요소 및 허브는 원위 단부에서 모터축을 수용하며,
    허브, 모터축 및 벨 컵 요소는 상기 벨 컵 요소의 외부 후면 및 모터축 사이의 환형 간격(52)을 구비하도록 치수화되며,
    상기 환형 간격은 근위 단부 및 원위 단부를 구비하며, 모터축에 인접한, 유효 거리를 축방향으로 연장하며,
    상기 결합한 벨 컵 요소 및 허브는 허브의 중공(17)으로부터 입구 구멍(55)까지 연장하고 환형 간격을 감싸는 허브 내로 연장하는 허브에 형성된 복수의 용매 채널(54)을 포함하며, 각 용매 채널은 벨 컵 요소의 회전축의 원주방향으로 연장하고 벨 컵 요소에 형성된 매니폴드 채널(56) 안으로 중간 구멍에서 뒤쪽 방향으로 연장하며, 상기 매니폴드 채널(56)은 모든 용매 채널(54)과 서로 연결되며,
    상기 결합한 벨 컵 요소 및 허브는 원주방향의 매니폴드 채널(56)으로부터 뒤쪽으로 연장하는 복수의 용매 배출 채널(58)을 포함하며, 각 배출 채널은 상기 환형 간격(52)의 원위 단부에 가깝게 배출 구멍을 연장해서,
    회전 벨 컵 분무 기기로 도입된 세정 용매는 일부 노즐(42)을 통과하며, 일부 허브(16) 및 용매 채널(54)을 통과하며,
    용매 채널을 통과하는 세정 용매는 환형 간격(52)으로 향하고 뒤쪽 유동 방향에서 모터축(15)과 부딪치고, 환형 간격을 통과하여, 벨 컵 요소의 외부 후면 위로 유동하여,
    벨 컵 요소의 내부 전면(46)과 외부 후면(14) 및 모터축(15)이 세정 용매의 분사에 따라 세정 작용에 의해서 세척되는 회전 벨 컵 분무 기기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매 채널은 8개인 것을 특징으로 하는 회전 벨 컵 분무 기기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    배출 채널은 30개인 것을 특징으로 하는 회전 벨 컵 분무 기기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    벨 컵 요소는 내부 전면을 가지는 원뿔형 전면벽 및 외부 후면을 가지는 후면벽 사이에서 중공인 것을 특징으로 하는 회전 벨 컵 분무 기기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    벨 컵 요소(12) 및 허브(16)는 용접에 의해서 고정되는 회전 벨 컵 분무 기기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    벨 컵 요소의 전면벽은 벨 컵 요소(12)의 외부 모서리(13)에 가까운 바깥쪽 위치로부터 버스에 가까운 안쪽 위치까지 연장하는 전면 커버로서 형성되며,
    상기 전면 커버는 양 위치에서 용접에 의해서 고정되는 회전 벨 컵 분무 기기.
  7. 기기에 페인트를 공급하는 단계; 및
    피삭재 기판에 페인트를 가하고 분무하는 단계; 를 포함하는 제 1 항에 따른 회전 벨 컵 분무 기기를 사용하여 피삭재 기판을 페인트칠하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기기에 용매 세정제를 공급하는 단계를 더 포함하여, 벨 컵 요소의 내부 전면과 외부 후면 및 모터축의 외부 표면을 동시에 세척하는 방법.
  9. 회전가능한 모터축(15)에서 모터축 근위 단부에 설치된, 내부 전면(46) 및 외부 후면(14)을 가지는 회전가능한 벨 컵 요소(12)를 가지는 회전 벨 컵 분무기를 포함하는 회전 벨 컵 분무 기기(10)로서,
    상기 벨 컵 요소는 모터축의 말단의 개구를 가지며 중공 허브(16)에 의해서 모터축에 연결되며,
    모터축은 중공이며 다른 유체를 위한 공급선들을 보관하며,
    상기 공급선들은 각 유체 공급 저장소의 상류 단부들에 연결되며,
    각 공급선 언제든지 원하는 유체를 공급하기 위해서 허브 안으로 연장하며,
    공급선들은 노즐을 경유하여 페인트를 공급하기 위한 적어도 하나의 페인트 공급선(18)을 포함하며, 상기 페인트는 기판에 가해져 분무되며,
    상기 벨 컵 분무 기기는 노즐(42)에 가까운 벨 컵 요소 안에 위치된 유동 전환기(48)를 포함하며,상기 노즐을 통하여 공급된 페인트는 상기 전환기(48)와 부딪치며 전환기로부터 반경방향의 바깥쪽으로 전환되며,
    상기 분무 기기는 상기 벨 컵 요소의 전면에 인접한 벨 컵 요소에 축방향으로 대칭으로 위치된 근위 후면 및 윈위 전면을 가지는 테이퍼된 교체 가능한 슬리브 인서트(62)를 포함하며,
    상기 인서트의 근위 후면은 페인트의 바깥쪽으로 전환된 반경방향의 유동 경로에 위치되며,
    벨 컵 요소는 상기 슬리브 인서트에 인접한 벨 컵 요소의 원위 전면(46)에 적어도 하나의 균형 인덴트(64)를 구비하여, 인서트(62)는 부딪치는 페인트의 충격으로 인한 힘을 흡수하는 회전 벨 컵 분무 기기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    벨 컵 요소는 복수의 균형 인덴트(64)를 구비하는 회전 벨 컵 분무 기기.
  11. 제 9 항에 있어서,
    벨 컵 요소(12) 및 인서트(62)는, 인서트(62)의 삽입시, 상기 인서트의 전면이 상기 벨 컵 요소의 전면과 결합하도록 구성되어서, 인서트는 벨 컵 요소 및 인서트 모두 위로 연속된 페인트 유동을 제공하는 회전 벨 컵 분무 기기.
  12. 제 9 항에 있어서,
    인서트(62)는 상기 벨 컵 요소의 경도를 초과하는 경도를 가지는 물질로 만들어지는 회전 벨 컵 분무 기기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    인서트(62)는 스테인리스스틸로 만들어지는 회전 벨 컵 분무 기기.
  14. 제 9 항에 있어서,
    인서트(62)는 30HRC를 초과하는 경도 값을 가지는 물질로 만들어지는 회전 벨 컵 분무 기기.
  15. 제 9 항에 있어서,
    인서트(62)는 30 내지 60HRC의 경도 값을 가지는 물질로 만들어지는 회전 벨 컵 분무 기기.
  16. 삭제
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