KR102306871B1 - 토출량 자동보정 및 토출 노즐의 오염방지 기능을 제공하는 페인트 전용 자동조색 시스템 - Google Patents

Abstract

토출량 자동보정 및 토출 노즐의 오염방지 기능을 제공하는 페인트 전용 자동조색 시스템이 개시된다. 이를 위하여 본 발명의 자동 조색 시스템은 제조사별 페인트의 컬러값을 이용하여 소비자 명령에 따라 입력된 컬러를 생성하기 위한 배합비율을 출력하는 컬러 매칭장치, 및 컬러 매칭장치로부터 전송된 배합비율에 따라 적어도 두가지 이상의 컬러런트를 동시 투입하여 혼합하는 조색장치를 포함한다. 이에 따라, 소비자가 원하는 색상을 신속하고 정확하게 자동으로 조색할 수 있게 된다.

Description

토출량 자동보정 및 토출 노즐의 오염방지 기능을 제공하는 페인트 전용 자동조색 시스템{Automatic paint colorant dispensing system for provide automatic dispensing volume correction and prevent contamination of nozzle}

본 발명은 토출량 자동보정 및 토출 노즐의 오염방지 기능을 제공하는 페인트 전용 자동조색 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 소비자가 원하는 색상을 신속하고 정확하게 자동으로 조색하기 위해 토출량 자동보정 및 토출 노즐의 오염방지 기능을 제공하는 페인트 전용 자동조색 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 산업에 있어 컬러가 중요한 요소로 자리매김하면서 페인트 수요가 증가하고 있으며, 이 중에서 건축용 페인트가 많은 비중을 차지하고 있다. 특히, 가정용 페인트 시장이 친환경이나 DIY(Do It Yourself) 제품을 중심으로 빠르게 증가하고 있으며, 이에 따라 소비자들은 더욱 다양한 컬러를 요구하고 있는 추세이다.

하지만, 현실적으로 페인트 생산공장에서 모든 컬러를 미리 구비하고 있을 수 없으므로 페인트 대리점에서 주문제작 방식을 통해 소비자가 원하는 컬러를 원하는 양만큼 수작업으로 배합하여 맞춤형으로 조색하여 판매하고 있다. 즉, 경험과 눈대중으로 컬러런트(Colorant)를 배합하면서 소비자가 원하는 주문 컬러와 비교하여 컬러런트를 추가하는 방식으로 주문 컬러를 만들어낸다.

이러한 기존의 수작업 방식을 통해서는 균일한 품질의 페인트를 만들어 낼 수 없고, 제작 시간이 오래 걸리며, 인건비 비중이 높아서 판매 단가를 높이는 결과를 초래한다. 즉, 소비자가 원하는 컬러를 경험과 눈대중으로 만들어내기 때문에 제조 시 마다 조금씩 다른 컬러를 생산하게 되므로 추가 주문 시 같은 컬러를 만들어 내기 어렵다. 또한, 정확한 컬러를 만들기 위해 컬러런트를 추가하다 보면 색 재료가 낭비되어 원가가 상승되거나 주문량보다 많은 양을 생산하게 되므로 남는 페인트는 버려지는 상황이 발생하기도 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-0868966호(2008.11.10.)

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 컬러런트의 토출량을 자동으로 보정하고 토출 노즐의 오염을 방지할 수 있도록 구성되어 소비자가 원하는 컬러의 페인트를 빠르고 정확하게 만들어내기 위한 페인트 전용 자동조색 시스템을 제공하는데 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 페인트 전용 자동조색 시스템은 제조사별 페인트의 컬러값을 이용하여 소비자 명령에 따라 입력된 컬러를 생성하기 위한 배합비율을 출력하는 컬러 매칭장치, 및 상기 컬러 매칭장치로부터 전송된 상기 배합비율에 따라 적어도 두가지 이상의 컬러런트를 동시 투입하여 혼합하는 조색장치를 포함한다.

여기서, 상기 조색장치는 상기 적어도 두가지 이상의 컬러런트가 저장용기에 각각 저장된 컬러런트 저장부, 상기 컬러런트 저장부에 저장된 컬러런트들 중 선택된 컬러런트를 상기 배합비율에 따라 필요한 양만큼 토출하는 컬러런트 투입부, 상기 컬러런트 투입부를 통해 토출된 컬러런트를 혼합하는 컬러런트 혼합부, 상기 컬러런트 투입부를 통해 토출되는 컬러런트 토출량을 계량하는 토출량 계량부, 및 상기 토출량 계량부를 통해 컬러런트별 토출량을 계량한 후, 상기 컬러런트 투입부를 통해 토출되는 컬러런트량을 보정하여 조색 시, 상기 배합비율에 따라 필요한 양만큼 컬러런트가 토출되도록 제어하는 조색 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 컬러런트 투입부는 상기 컬러런트 저장부에 각각 저장된 컬러런트를 상기 컬러런트 혼합부로 토출하는 기어펌프, 상기 조색 제어부의 제어에 따라 컬러런트의 토출량이 조절되도록 상기 기어펌프를 구동시키는 서보 모터부, 및 상기 기어펌프에 의해 컬러런트가 토출되는 노즐로 안내하는 토출로 및 상기 컬러런트 저장부로 회수하는 회수로에 연결되는 밸브부를 포함하며, 상기 조색 제어부는 상기 서보 모터부의 펄스값에 따른 각 컬러런트별 토출량을 계량한 후, 보정하여 조색 시 배합비율에 따라 필요한 양만큼 컬러런트가 토출되면, 상기 토출로가 닫히도록 상기 밸브부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 컬러런트 투입부는 상기 노즐이 모여 구성된 노즐부를 자동으로 개폐하는 노즐캡을 더 포함하며, 상기 노즐캡은 각각의 노즐을 독립적으로 폐쇄하는 독립 노즐캡으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 페인트 전용 자동조색 시스템에 의하면, 소비자가 원하는 컬러를 빠른 시간 내에 정확한 컬러와 양으로 조색할 수 있으며, 별도의 용기와 조색도구가 필요 없이 작업이 간편해지며 추가 주문 시에도 동일한 컬러로 재현이 가능하다.

또한, 토출량 자동보정 기능을 통해 필요한 양만큼 조색 가능하므로 남거나 조색불량으로 인한 손실을 방지할 수 있으며, 필요 시마다 조색하면 되므로 재고를 비축할 필요가 없다.

그리고 독립 노즐갭으로 구성된 노즐캡으로 노즐부를 개폐하므로 노즐부의 오염을 방지하여 제품의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템에 포함된 조색장치의 개략적인 구성을 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템에 포함된 노즐부 및 노즐캡의 구조를 개략적으로 나타낸 도면,그리고
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템의 토출량 보정방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 설명하기 위하여 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 이를 참조하여 살펴본다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 페인트 전용 자동조색 시스템에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 모식도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템에 포함된 조색장치의 개략적인 구성을 나타낸 모식도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템에 포함된 노즐부 및 노즐캡의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 자동조색 시스템은 컬러 매칭장치(100) 및 조색장치(200)를 포함하며, 컬러 매칭장치(100)는 네트워크를 통해 조색장치(200)와 연결된다.

컬러 매칭장치(100)는 제조사별 페인트의 컬러값을 이용하여 사용자 명령에 따라 입력된 컬러를 생성하기 위한 배합비율을 출력한다. 사용자가 컬러 매칭장치(100)에 표시되는 표준색상표에서 원하는 컬러를 선택하고 필요한 페인트 양을 입력하면, 조색장치(200)로 배합비율 및 페인트 양에 대한 정보가 네트워크를 통해 조색장치(200)로 전송된다.

컬러 매칭장치(100)에는 컬러별 색상 배합비율이 저장되어 있으며, 사용자 명령에 따라 입력된 컬러를 생성하기 위한 배합비율을 출력한다. 만약, 배합비율이 컬러 매칭장치(100)에 저장되어 있지 않은 컬러의 경우, 컬러 매칭장치(100)는 CCM(Computer Color Matching) 프로그램을 통해 측색하여 배합비율을 산출한다.

조색장치(200)는 컬러 매칭장치(100)로부터 전송된 배합비율에 따라 적어도 두 가지 이상의 컬러런트를 동시 투입하여 혼합함으로써 사용자가 원하는 컬러의 페인트를 생산한다. 이러한 조색장치(200)는 사용자 인터페이스부(210), 컬러런트 저장부(220), 컬러런트 투입부(230), 컬러런트 혼합부(240), 토출량 계량부(250), 및 조색 제어부(260)를 포함한다.

사용자 인터페이스부(210)에는 조색장치(200)의 동작을 제어하기 위한 사용자 명령이 입력되거나 조색장치(200)의 동작 상태가 화면으로 표시된다. 사용자는 사용자 인터페이스부(210)를 통해 색상 별 컬러런트 배합비율을 등록할 수 있고, 새로운 컬러의 컬러런트가 컬러런트 저장부(220)에 추가되는 경우 이를 등록할 수 있다. 또한, 컬러런트의 잔량이 사용자 인터페이스부(210)를 통해 그래프로 표시되어 잔량을 확인할 수 있다.

컬러런트 저장부(220)는 적어도 두 가지 이상의 컬러런트가 복수의 저장용기(223)에 각각 저장된다. 본 발명의 일실시예에서는 저장용기(223)의 수가 16개인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 컬러런트 저장부(220)에는 잔량 및 계량 현황을 파악할 수 있는 투명창(221)이 구비되어 있으며, 16가지의 컬러런트가 각각의 저장용기(223)에 남아 있는 용량을 투명창을 통해 확인할 수 있다.

도 3을 참고하면, 각각의 저장용기(223) 내부에는 임펠러(225)가 설치되어 회전하면서 저장된 컬러런트가 경화되는 것을 방지한다. 또한, 저장용기(223)에는 전극봉 수위센서(미도시)가 설치되어 있어 컬러런트량이 하한선 아래로 떨어지는 경우 사용자 인터페이스부(210)를 통해 경고 메시지가 출력된다.

컬러런트 투입부(230)는 컬러런트 저장부에 저장된 컬러런트들 중 선택된 컬러런트를 배합비율에 따라 필요한 양만큼 토출한다. 도 3을 참고하면, 컬러런트 투입부(230)는 기어펌프(231), 서보 모터부(232), 밸브부(233-1,233-2), 및 노즐(235)을 포함한다. 도 3은 한가지 컬러런트가 저장용기(223)에서 노즐(235)을 통해 토출되기까지의 과정을 설명하기 위해 나타낸 모식도이며, 16가지의 컬러런트가 동일한 구성을 통해 토출된다.

기어펌프(231)는 내부에 맞물리는 2개 이상의 치차(齒車)의 회전에 의해 치홈 내의 유체를 흡입 측에서 토출 측으로 보내는 용적식 펌프이다. 컬러런트가 16가지인 경우 기어펌프(231)도 16개가 설치되며, 각각의 기어펌프(231)가 컬러런트 저장부(220)에 저장된 컬러런트를 컬러런트 혼합부(240)로 토출한다. 이때, 기어펌프(231)는 서보 모터부(232)의 펄스값에 따라 정량의 컬러런트가 토출되도록 한다.

즉, 서보 모터부(232)는 기어박스로 구성되며 풀리를 통해 16개의 기어펌프(231)를 동시에 구동시킨다. 각각의 기어펌프(231)에 의해 배합비율에 따라 필요한 양만큼 토출되면 후술되는 조색 제어부(260)이 제어에 의해 제1밸브(233-1)가 닫히게 된다. 이러한 동작에 대해서는 도 5를 통해 상세하게 후술하기로 한다.

밸브부(233-1,2333-2)는 기어펌프(231)에 의해 토출되는 컬러런트가 토출되는 토출노즐(235)로 안내하는 토출로(234)에 연결된 제1밸브(233-1) 및 컬러런트 저장부(220)로 회수하는 회수로(236)에 연결된 제2밸브(233-2)로 구성된다.

제1밸브(233-1)는 토출로(234)에 설치되며, 서보 모터부(232)에 의해 배합비율에 따른 필요량만큼 컬러런트가 토출되면 닫히게 된다. 제2밸브(233-2)는 컬러런트 저장용기(223)에 담겨진 컬러런트의 침전 및 건조를 방지하기 위해 컬러런트의 순환을 제어하기 위해 적용된다.

노즐(235)을 통해서 컬러런트가 조색용기(10)로 토출되며, 16개의 노즐(235)이 모여 노즐부(237)를 구성한다. 노즐캡(238)은 노즐부(237)를 자동으로 개폐하도록 설치되며, 노즐부(237)에는 노즐캡(238)의 개폐 여부를 감지하는 센서(미도시)가 부착되어 있어, 토출이 완료될 때 노즐캡(238)이 개방되어 있는 것으로 감지되는 경우 조색 제어부(260)는 노즐부(237)를 자동으로 폐쇄하도록 노즐캡(238)을 제어한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 16개의 노즐(235)이 모여서 노즐부(237)를 구성하며, 16개의 노즐(235)을 통해 동시에 컬러런트가 토출되므로 조액 시간이 단축된다. 또한, 노즐캡(238)은 각각의 노즐(235)을 독립적으로 폐쇄하는 독립 노즐캡(239)으로 구성되며, 각각의 독립 노즐캡(239)에는 페인트 건조방지 및 세척용 용제가 수용되어 있어, 토출이 완료된 후 노즐캡(238)으로 노즐(237)를 폐쇄하여 컬러런트의 경화를 방지하고 컬러런트 간의 이염을 방지할 수 있다.

컬러런트 혼합부(240)는 컬러런트 투입부(230)를 통해 토출된 컬러런트를 베이스 도료에 자동으로 혼합한다.

토출량 계량부(250)는 컬러런트 투입부(230)를 통해 토출되는 컬러런트 토출량을 계량한다. 즉, 토출량 계량부(250)에는 조색을 위한 조색용기(10)를 고정하는 조색용기 투입부(251)가 구비되며, 조색용기 투입부(251)는 실린더 제어방식으로 높낮이 조절이 가능하도록 설치된다. 또한, 조색용기 투입부(251)에는 저울이 내장되어 있어 컬러런트 투입부(230)를 통해 토출되어 조색용기에 담기는 컬러런트량을 계량한다.

조색 제어부(260)는 컬러 매칭장치(100)에서 전송되는 배합비율 및 필요한 페인트 양에 따라 컬러런트 저장부(220)에 저장된 컬러런트가 토출되도록 컬러런트 투입부(230)를 제어한다. 즉, 조색장치(100)의 최초 구동 시, 서보 모터부(232)의 펄스값에 따른 각 컬러런트별 토출량을 토출량 계량부(250)를 통해 계량한 후, 보정하여 조색 시 배합비율에 따라 필요한 양만큼 컬러런트가 토출되도록 한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자동조색 시스템의 토출량 보정방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5에는 서보 모터부(232)의 펄스값에 따른 노란색 컬러런트의 토출량 계량결과를 그래프로 나타내었다. 토출량은 조색용기 투입부(251)에 내장된 저울에 의해 계량되며, 컬러런트마다 점도 및 비중이 다르기 때문에 컬러런트별 펄스값에 따른 계량 결과도 달라진다. 아래 [표 1]에는 노란색 컬러런트의 계량결과 및 목표 그램(g) 당 펄스값 산출식을 나타내었다.

구간	펄스값	계량 결과(g)	1g계량을 위한 펄스값	목표 n그램 계량 시 펄스값 산출식
1	500	0.5	1,000	n×1,000
2	1,000	0.7	1,429	n×1,429
3	2,000	1.2	1,667	n×1,667
4	4,000	2.2	1,818	n×1,818
5	8,000	4.2	1,905	n×1,905
6	16,000	8.1	1,975	n×1,975
7	32,000	16.0	2,000	n×2,000
8	64,000	31.5	2,032	n×2,032
9	128,000	63.0	2,032	n×2,032
10	256,000	126.0	2,032	n×2,032

상기 [표 1]에서와 같이, 서보 모터부(232)의 펄스값을 1~10단계의 구간으로 나누어 컬러런트를 계량한 후, 1g 계량을 위한 펄스값을 산출한다.

그리고 예를 들어, 배합비율에 따라 필요한 노란색 컬러런트의 양이 0.6g인 경우, 제1구간의 펄스값 산출식에 따라 0.6×1,000 = 600 이 산출된다. 따라서, 조색 시, 서보 모터부(232)의 펄스값이 600일 때, 제1밸브(233-1)가 조색 제어부(260)의 제어에 의해 닫히게 되어 노란색 컬러런트 0.6g을 정확히 토출하게 된다.

같은 방법으로, 배합비율에 따라 필요한 노란색 컬러런트의 양이 4g인 경우, 제5구간의 펄스값 산출식에 따라 4×1,905 = 7,620 이 산출된다. 따라서, 조색 시, 서보 모터부(232)의 펄스값이 7,620일 때, 제1밸브(233-1)가 조색 제어부(260)의 제어에 의해 닫히게 되어 노란색 컬러런트 4g을 정확히 토출하게 된다.

여기서, 사용자는 사용자 인터페이스부(210)를 통해 상기 보정방법으로 보정할 컬러런트를 선택하는 것이 가능하다. 즉, 컬러런트의 사용량에 따라 펄스값 구간을 선택하는 것이 가능하다. 예를 들어, 빨간색 컬러런트를 5g이하 소량만 주로 사용하는 경우, 1~6구간 중에서 보정하도록 설정하고, 검은색 컬러런트를 20g이상 대용량만 주로 사용하는 경우, 7~10구간 중에서 보정하도록 설정할 수 있다.

이상과 같은 토출량 자동보정 기능을 통해 필요한 양만큼 정확하게 조색이 가능하므로 남거나 조색불량으로 인한 손실을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해 할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어 단일형으로 설명되어 있는 각 구성요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석 되어야 한다.

10 : 조색용기 100 : 컬러 매칭장치
200 : 조색장치 210 : 사용자 인터페이스부
220 : 컬러런트 저장부 211 : 투명창
223 : 저장용기 225 : 임펠러
230 : 컬러런트 투입부 231 : 기어펌프
232 : 서보 모터부 233-1 : 제1밸브
233-2 : 제2밸브 234 : 토출로
235 : 노즐 236 : 회수로
237 : 노즐부 238 : 노즐캡
239 : 독립 노즐캡 240 : 컬러런트 혼합부
250 : 토출량 계량부 251 : 조색용기 투입부
260 : 조색 제어부

Claims (4)

1. 제조사별 페인트의 컬러값을 이용하여 소비자 명령에 따라 입력된 컬러를 생성하기 위한 배합비율을 출력하는 컬러 매칭장치; 및
   상기 컬러 매칭장치로부터 전송된 상기 배합비율에 따라 적어도 두가지 이상의 컬러런트를 동시 투입하여 혼합하는 조색장치;를 포함하되,
   상기 조색장치는,
   상기 적어도 두가지 이상의 컬러런트가 저장용기에 각각 저장된 컬러런트 저장부;
   상기 컬러런트 저장부에 저장된 컬러런트들 중 선택된 컬러런트를 상기 배합비율에 따라 필요한 양만큼 토출하는 컬러런트 투입부;
   상기 컬러런트 투입부를 통해 토출된 컬러런트를 혼합하는 컬러런트 혼합부;
   상기 컬러런트 투입부를 통해 토출되는 컬러런트 토출량을 계량하는 토출량 계량부; 및
   상기 토출량 계량부를 통해 컬러런트별 토출량을 계량한 후, 상기 컬러런트 투입부를 통해 토출되는 컬러런트량을 보정하여 조색 시, 상기 배합비율에 따라 필요한 양만큼 컬러런트가 토출되도록 제어하는 조색 제어부;를 포함하고,
   상기 컬러런트 투입부는,
   상기 컬러런트 저장부에 각각 저장된 컬러런트를 상기 컬러런트 혼합부로 토출하는 기어펌프;
   상기 조색 제어부의 제어에 따라 컬러런트의 토출량이 조절되도록 상기 기어펌프를 구동시키는 서보 모터부;
   상기 기어펌프에 의해 컬러런트가 토출되는 노즐로 안내하는 토출로 및 상기 컬러런트 저장부로 회수하는 회수로에 연결되는 밸브부; 및
   상기 노즐이 모여 구성된 노즐부를 자동으로 개폐하는 노즐캡을 더 포함하며,
   상기 노즐캡은 각각의 노즐을 독립적으로 폐쇄하는 독립 노즐캡으로 구성되고,
   상기 조색 제어부는,
   상기 서보 모터부의 펄스값에 따른 각 컬러런트별 토출량을 계량한 후, 보정하여 조색 시 배합비율에 따라 필요한 양만큼 컬러런트가 토출되면, 상기 토출로가 닫히도록 상기 밸브부를 제어하는 것을 특징으로 하는 페인트 전용 자동조색 시스템.
   
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