KR20010041828A - 피복층 성형기 및 그 성형방법 - Google Patents

피복층 성형기 및 그 성형방법 Download PDF

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Abstract

부품에 피복층을 형성할 때의 도료액을 최소로 하고, 피복층의 성형면의 치수 정밀도를 양호하게 하는 피복층 성형기를 제공한다. 피복층 성형기는 회전 지지장치(2), 공급부(15), 층 형성장치(20), 및 도료 제거수단(30)을 구비하고, 피복층을 성형하는 도포 형성부(21)의 경사각(θ)을 피복면(D)의 도료(B)의 회전 접선방향(P)에 대하여 30°~ 70°로 유지하며, 도료 제거수단(30)에 의해 도포 형성부(21)에 부착된 잉여 도료액(E)을 제거한다.

Description

피복층 성형기 및 그 성형방법 {COATING LAYER FORMING MACHINE AND METHOD OF FORMING IT}
일본국특허출원 제96-173893호(특개평8-173893호) 공개공보에는 피복층 성형기 및 그 성형방법을 개시한다. 도 1을 참조하여 특개평8-173893호 공보에 개시되어있는 도포장치에 대하여 설명한다.
도 1에 도시된 도포장치(100)는 기재(104)의 상부에 도포용기(101)가 설치되어 있다. 도포용기(101)에는 도포액(102)이 수용되어 있다. 도포용기(101)의 하부에는 기재(104)를 회전가능하게 지지하는 축 베어링 지지플레이트(103)가 기재(104)의 양단에 배치되어 있다. 축 베어링 지지플레이트(103)에는 도시되지 않은 구동용 모터가 부착되어 있다. 이 구동용 모터에 의해 기재(104)를 도면의 시계방향 화살표(R)로 회전시킨다.
도시되지 않은 구동용 모터에 의해 회전되는 기재(104)의 피복면(105)에는 도포용기(101)의 노즐로부터 도포액(102)이 흘러내림으로써 기재(104)의 회전과 함께 피복면(105)의 전면에 감기도록 하여 도포액(102)이 도포된다. 피복면(105)에 도포된 도포액(102)의 두께를 일정하게 하기 위해 피복면(105)에는 기재(104)의 회전하는 접선방향에 대하여 경사각 θ를 135°로 설정한 블레이드(106)가 설치되어 있다.
블레이드(106)의 선단부(106a)는 피복면(105)으로부터 100㎛의 간극으로 유지되어 있다. 블레이드(106)의 선단부(106a)는 얇게 되도록 단부(段部)로 형성된다. 블레이드(106)는 블록(107)에 고정되어 있다. 도시되지 않은 구동 모터에 의해 기재(104)를 200rpm으로 5 ~ 6회 회전시키면서 기재(104)에 도포된 잉여 도포액(102)을 블레이드(106)의 경사면을 통해 블레이드(106)로 모아 하방으로 흘러내리게 한다. 블레이드(106)의 후단에는 흘러내리는 잉여의 도포액을 수용하는 액받이 기구(108)가 설치되어 있다.
상술한 도포장치(100)는 간단하게 구성되어 단순한 원리로 동작하지만 하기의 단점을 갖는다.
도포장치(101)에 수동된 도포액(102)을 자연낙하방식으로 도포용기(101)의 노즐로부터 회전하는 기재(104)의 피복면(105)에 떨어뜨리므로, 수용되어 있는 도포액(102)의 양, 점도에 따라 떨어지는 양이 변화한다. 이 때문에, 도포 부족을 방지하기 위해 다량의 도포액(102)을 기재(104)의 피복면(105)에 떨어뜨려, 잉여의 도포액을 블레이드(106)로 제거하여 액받이 기구(108)에 수용하나, 도포액(102)의 소비가 많아 비경제적이다.
다량의 도포액(102)이 기재(104)의 피복면(105)에 부착되면, 블레이드(106)로 충분히 제거할 수 없고, 균일한 두께의 피막이 형성되지 않으며, 기재(104)의 회전수를 떨어뜨려 피막의 품질을 높이는 것이 곤란하다. 기재(104)의 회전수를 올리면 피막 형성시간이 길어져서 생산성이 저하된다.
블레이드(106)는 잉여의 도포액(102)을 그 면을 따라 액받이 기구(108)로 유도하는 경사를 갖고 부착되어 있으므로, 블레이드(106)는 기재(104)의 회전피복면(105)과 둔각 θ= 135°로 향해있다. 즉, 블레이드(106)는 기재(104)의 피복면(105)의 표면의 잉여 도포액(102)을 걷어내는 것에 불과하다. 그러나, 도포액(102)은 점도가 있으므로, 블레이드(106)에서 제거된 도포액은 점도에 따라 변화하며, 남은 도포액 또한 점도에 따라 피복면(105)에서의 두께가 변화한다. 이로 인해, 도포막의 품질은 점도 의존성이 크다.
상술한 피복층 성형기는 별도의 장치로서 예를 들어, 특개평10-26081호 공보, 특개평5-147189호 공보에 피스톤 등의 부재에 코팅 재료를 스크린 인쇄하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 스크린 인쇄하는 장치에서는 코팅 재료의 피복 두께가 얇고 충분한 섭동 기능을 얻기 위한 피막을 형성하기 위해서는 중복된 도포가 필요하다. 이를 위해 다중으로 도포하지 않으면 안 되는 공정의 증가와 함께, 도장 설비의 증설이 필요하게 되어 생산방법이 고가로 되는 문제가 있다.
본 발명은 부품의 피복면에 피복층을 성형하는 피복층 성형기 및 그 성형방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 피스톤 등의 섭동면의 치수 정밀도 및 섭동면의 윤활작용이 향상된 피복층을 형성하는 피복층 성형기 및 그 성형 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 피복층 성형기의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서의 피복층 성형기의 도 3에 도시된 H-H 화살표 방향에 따른 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 피복층 성형기의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 도포 형성부 및 부품의 피복면의 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 회전 지지장치의 확대정면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 관계되는 부품의 정면도이다.
도 7은 도 6에 도시된 부품에 피복층을 형성한 정면도이다.
도 8 내지 도 10은 본 발명의 실시예의 노즐 및 본 발명과 관계되는 또 다른 실시예의 노즐의 정면도이다.
도 11A 및 11B는 본 발명에 관계되는 실시예의 도포 형성부를 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 12A 및 12B는 본 발명에 관계되는 또 다른 실시예의 도포 형성부를 도시하는 평면도 및 측면도이다.
도 13은 도 4에 도시된 상태에서 부품에 피복층을 형성한 단면도이다.
도 14는 도 2의 제어부와 도료 탱크와 공급부의 관계도이다.
도 15A 내지 15C는 본 발명의 제2 실시예에 있어서의 피복층 성형기 및 그 성형방법을 도시하며, 도 15A는 제2 실시예의 도포 형성부에 도료 제거수단을 설치한 평면도이고, 도 15B는 도 15A의 H-H 화살표에 따른 단면도이고, 도 15C는 도 15A의 측면도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예에서의 피복층 성형장치의 측단면도이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시예에서의 피복층 성형장치의 측단면도이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시예에서의 피복층 성형장치의 측단면도이다.
도 19는 본 발명의 제6 실시예에서의 피복층 성형장치의 측단면도이다.
도 20은 본 발명의 스프레이 코팅 도장기의 측면도이다.
본 발명의 목적은 도포하는 도료액의 양을 최소로 하고, 그럼에도 불구하고 도료액에 의한 피막층의 두께 정밀도를 향상시키는 피복층 성형기 및 그 성형방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 부품의 피복면에 도료액을 도포하는 도포 정밀도가 불충분하여도 도포 블레이드에 의해 피복층의 품질 및 치수 정밀도를 향상시키는 피복층 성형기 및 그 성형방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도료액의 점성에 관계없이 피복층의 두께 정밀도 및 품질을 향상시키는 피복층 성형기 및 그 성형방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 피복층 성형의 생산능률을 향상시킴은 물론 도료액 사용량을 최소로 하여 제조비용을 저감하는 피복층 성형기 및 그 성형방법을 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 피복층 성형기의 구성을 간단하게 할 수 있는 피복층 성형기 및 그 성형방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 관점에 의한 피복층 성형기는 피복층이 성형되는 부품의 양단을 중심을 맞출 수 있도록 착탈하여 회전가능하게 지지하는 지지부, 상기 지지부에 지지된 부품을 회전시키는 회전 구동부를 갖는 회전 지지장치, 각 회전 지지장치에 지지된 부품의 피복면에 도료액을 도포 공급하는 공급부, 각 공급부로부터 피복면에 공급된 도료액의 회전 접선방향에 대하여 30°~ 70°의 경사각으로 경사져 피복면에 대하여 선단이 피복층 두께의 간극으로 지지된 도포 형성부를 갖는 층 형성장치 및 층 형성장치의 도포 형성부에 부착된 도료액을 도포 형성부로부터 제거하는 도료 제거수단을 구비한다.
상술한 본 발명의 피복층 성형기는 층 형성장치가 피복면에 도포되는 도료액을 도포하면서 피복층의 외경을 균일하게 되도록 성형한다. 이 때, 피복면에 불균일하게 도료액이 도포되어도 도포 형성부와 부품의 피복면의 3각형상 공간부에 잉여 도료액으로 남아있는 도료액이 부족한 피복면으로 흐르므로, 피복층은 균일하게 도포되게 된다. 또한, 도포 형성부에 의해 피복면에 도료액을 압착하는 것이 가능하므로, 피복층의 외경 치수 정밀도가 향상된다. 또한, 공급부로부터 도포되는 피복면의 도료액이 불균일하게 되어도 도포 형성부가 잉여 도료액을 균일하게 하므로, 도료액을 공급 노즐을 통해 링 형상으로 도포할 수 있으며, 도료액이 들어있었던 침적조를 통해 도포하여도 고점도의 피복층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 피복층 성형기에서는, 도료 제거수단은 층 형성장치의 도포 형성부가 도료액을 피복층의 두께로 형성한 후 도포 형성부에 부착하는 잉여 도료액을 제거한다.
이러한 구성과 같이, 도료액이 도포 형성부에 부착할 때에는 도료 제거수단에 의해 제거되므로, 피복층의 치수 정밀도가 향상되며, 피복층의 표면에 돌출부를 형성시키려는 것이 방지된다. 또한, 성형중에 도포 형성부에 잉여되는 도료액을 확보할 수 있으며, 도료액을 압착시킬 수 있으므로 피복층의 치수 정밀도 및 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 피복층 성형기는 도료 제거수단이 층 형성장치에 설치된 도포 형성부의 층 형성부분 측에 있는 유출구에 의해 구성된다.
상기 구성과 같이, 도료 제거수단을 도포 형성부에 직접 형성함으로써 잉여 도료액은 유출구에 의해 유출될 수 있으므로 대체로 일정한 잉여 도료액을 확보하여 피복면에 도포하며, 잉여 도료액은 단계적으로 적어지게 되므로, 피복층의 표면을 정밀하게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 피복층 성형기에서 층 형성장치는 제1 도포 형성부와 대체로 평행한 제2 도포 형성부를 가지며, 제2 도포 형성부는 유출구를 갖는다.
상기 구성과 같이, 제1 도포 형성부와 달리 유출구를 설치한 제2 도포 형성부를 설치함으로써, 도료액을 2단계로 성형하여 피복층의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 도포 형성부에 잉여 도료액이 일정량 이상이 되면 제1 도포 형성부를 끌어들여 도료 제거수단으로 제거한다. 이 때, 제2 도포형성부가 도료액을 피복층에 형성한다. 이와 같이, 제1 및 제2 도포 형성부에 부착된 잉여 도료액을 번갈아 제거함으로서 피복층의 표면 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 관점에 의한 피복층 성형기는 피복층이 성형되는 부품의 양단을 중심을 맞출 수 있도록 착탈하여 회전가능하게 지지하는 지지부 및 지지부에 지지된 부품을 회전시키는 회전 구동부를 갖는 회전 지지장치, 회전 지지장치에 지지된 부품의 피복면에 도료액을 공급하는 공급부, 공급부로부터 피복면에 공급된 도료액의 회전 접선방향에 대하여 30°~ 70°의 각도범위로 경사져 피복면에 대하여 피복층 두께의 간극에 형성된 블레이드 형상의 도포 형성부를 회전체에 원주방향을 따라 복수 개 설치되어 있는 회전 층 형성장치, 및 회전 층 형성장치의 하부에 도포 형성부가 세정되는 세정조를 구비하고, 회전 층 형성장치의 회전방향이 부품의 회전과 역회전하는 구성으로 이루어져 있다.
상기 피복층 성형기는 회전체에 제1, 제2, 및 제3의 다수의 도포 형성부를 경사지게 설치하여 도포 형성부가 세정조에서 세정되도록 구성되어 있으므로, 도포 형성부에 부착된 도료액을 세정하며, 또한 한번 성형 완료될 때마다 세정하여 피복층을 마무리 성형하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 피복층 성형기에서, 회전 층 형성장치는 복수의 도포 형성부가 도료액을 피복층에 형성하는 제1 성형공정마다 순차 간헐적으로 회전한다.
상기 구성과 같이, 도포 형성부가 피복층을 형성하여 도포 형성부에 잉여 도료액이 부착되게 되면, 층 형성장치가 회전하여 다음 도포 형성부에 의해 피복층을 마무리 성형한다.
또한, 본 발명의 피복층 성형기에서, 회전 지지장치의 회전 구동부는 1개의 성형공정 중에 상기 부품을 분당 5 ~ 200회 범위로 회전시키며, 도포 형성부를 상기 피복층으로부터 이탈시키기 전에, 회전수를 증대시킨다.
상기 구성과 같이, 피복면에 도료액을 도포할 때에는 저 회전수로 부품을 회전시키며, 피복층을 성형하여 마무리할 때에는 피복층의 표면에 돌기가 형성되지 않도록 제1회의 저 회전보다 고속으로 회전시켜 도포 형성부를 피복층 표면으로부터 떼어놓는다.
본 발명의 다른 관점의 피복층 성형방법은, 회전 지지장치에 의해 부품의 양단을 중심을 맞추어 지지하여 피복면을 회전시키고, 피복면에 공급부에 의해 도료액을 도포하고, 피복면에 도포한 도료액의 회전 접선방향에 대하여 30°~ 70°의 경사각도로 경사를 주어 피복면에 대하여 피복층 두께의 간극으로 지지시킨 도포 형성부에 의해 피복층을 형성하고, 도포 형성부에 부착하는 잉여 도료액을 도료 제거수단을 통해 제거하며, 다음 성형공정의 피복층을 형성한다.
본 발명의 피복층 성형방법은 도포 성형부를 도료액의 회전 접선방향에 대하여 30°~ 70°의 범위 내로 경사지게 배치하여 도포 형성부에 잉여 도료액을 개재시키면서 피복층을 형성하며, 잉여 도료액이 필요 이상으로 부착한 경우, 또는 다음 성형공정으로 이행할 때, 도포 형성부를 도료 제거수단을 통해 제거하고, 피복층의 외표면을 마무리 성형한다.
본 발명의 피복층 성형방법에서는, 도포액은 도료 온도가 25℃이고 전단속도가 100S-1(shear rate)일 때 점도가 100 CP 내지 20000 CP 이다.
이렇게 함으로써, 광범위한 점도를 갖는 도료액에 대하여 표면 정밀도가 양호한 피복층을 성형하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 도료액은, 물 또는 유기용제 중에 용해 또는 분해되는 바인더인 유기계(有機系) 수지 및 고체윤활제인 PTFE 분말을 포함하며, 상기 바인더 중량 100에 대하여 PTFE 분말 중량을 10~100 포함한다.
이렇게 함으로써, PTFE 분말은 우수한 윤활작용을 이루어 도료액에 대하여 표면 정밀도가 양호한 피복층을 형성할 수 있도록 한다.
본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 형태를 첨부도면을 참조하여 기술한다.
제1 실시예
도 2 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 제1 실시예를 설명한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1 실시예의 피복층 성형기를 도시하며, 도 2는 도 3에서의 H-H 화살표 방향에서 본 피복층 성형기의 측면도이고, 도 3은 도 2의 평면도이다. 도 4는 도 3의 H-H 화살표방향에서 본 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 대한 도포 형성부(21)의 배치관계를 도시한다. 도 5는 도 2의 회전 지지장치의 정면도이다. 도 6은 도 5의 원통형 부품의 정면도이다. 도 7은 도 6의 원통형 부품의 피복면에 피복층을 형성한 정면도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 피복층 성형기(1)는 주요부가, 피복층이 형성되는 원통형의 부품(A)을 회전시키는 회전 지지장치(2), 도료액(B)을 원통형 부품(A)에 도포하는 공급부(15), 도료액(B)을 피복층(C)에 형성하는 층 형성장치(20), 층 형성장치(20)에 의해 도료액(B)을 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 성형할 때 잉여 도료액(E)으로서 도포 형성부(21)에 부착하는 것을 제거하는 도료 제거수단(30), 및 이들 각 부분을 제어하는 제어부(40)로 구성된다.
회전 지지장치(2)는 도 5에 도시되는 바와 같이 구성된다.
도 3 및 도 5에 있어서, 원통형 부품(A)은 도 6에 도시되는 바와 같이 형성되어 있다. 원통형 부품(A)은 피스톤의 섭동면에 윤활피복층(C')을 형성하기 위한 테스트 피스(test piece)이다. 테스트 피스로서의 원통형 부품(A)의 피복면(D)에는, 도 6에 도시되는 바와 같이피복층(C')이 형성된다. 피복층(C')은 상술한 바와 같이 성형된 후, 본 발명의 후공정에 있는 건조공정, 소성공정에 의해 제조된다. 피복층(C')의 재질 등에 대하여는 후술한다.
원통형 부품(A)은 양단에 원추형의 중심을 낸 구멍 F가 설치되어 상기 중심을 낸 구멍 F에 회전 지지장치(2)의 위치결정부(5)가 끼워져 원통형 부품(A)의 부착장치를 결정한다. 위치결정부(5)는 지지부(4, 4A)의 대향하는 양단면(6, 6A)에 설치되어 있다. 또한, 일방의 지지부(4)의 단면(6)에는 원통형 부품(A)을 압접하여 회전시키는 회전부재(4b)가 설치되어 있다. 일방의 지지부(4)에는 위치결정부(5)와 회전부재(4b)를 회전시키는, 예를 들어 모터인 회전 구동부(7)가 설치되어 있다.
타방의 지지부(4A)는 지지대(3)에 부착된 가이드레일(8)을 통해 에어실린더인 이동수단(9)에 의해 수평방향으로 이동할 수 있도록 이동가능하게 구성되어 있다. 에어실린더(9)에 의해 지지부(4A)를 X2 방향으로 되돌려 폐쇄함으로써 간단히 원통형 부품(A)은 회전 지지부(2)에 부착된다. 그리하여, 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 피복층(C)이 성형되면, 에어실린더(9)에 의해 지지부(4, 4A) 사이를 개방하여 원통형 부품(A)이 꺼내진다.
도 2 및 도 4에서, 도포 형성부(21)는 지지부(4, 4A)에 부착된 원통형 부품(A)의 축과 직교하는 위치에 배치되어 있다. 도포 형성부(21)는 안내부(22)를 통해 슬라이드 가능하게 부착되어 있으며, 제1 구동부(23)(예를 들면 에어실린더 또는 스크루나사를 회전시키는 모터)에 의해 원통형 부품(A)에 대하여 상대이동 가능하게 구성되어 있다. 안내부(22) 및 제1 구동부(23)는 프레임(24)에 고정되며, 프레임(24)은 지지부(4)에 회전가능하게 되도록 축(13)을 통해 부착되어 있다. 상기 회전은 에어실린더 또는 스크루나사의 제2 구동부(25)를 이동 또는 회전하여 도 4에 도시된 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 대한 도포 성형부(21)의 경사각 θ를 조정할 수 있도록 이루어져 있다.
경사각 θ는 원통형 부품(A)의 회전 접선방향 P에 대한 도포 형성부(21)의 방향이 예각, 예를 들면 20°~ 80°의 범위로 정확하게 조정할 수 있도록 이루어져 있다. 경사각 θ는 바람직하게는 30°~ 70°의 범위가 되면 좋다. 경사각 θ는 이 범위 내에서 도료액(B)의 점성 등에 따라 설정된다.
또한, 프레임(24)은 지지부(4)에 설치된 기다란 구멍(10)을 따라 상하방향으로 미세조정될 수 있다. 상기 미세조정에 의해 도포 형성부(21)의 선단과 피복면(D)의 거리를 조정할 수 있다.
도포 형성부(21)에서 성형되는 도료액(B)은 원통형 부품(A)의 상방에 배치된 공급부(15)의 노즐(16)로부터 피복면(D)에 도포된다. 공급부(15)에는 솔레노이드 밸브(17)가 설치되어 있다. 도 2, 도 3, 및 도 14에 도시되는 바와 같이, 도료 탱크(50)에는 도료액(B)이 투입되어 저장되어 있다. 도료 탱크(50)내의 도료액(B)은 에어 탱크(51)와 연결된 배관(52)을 통해 에어 탱크(51)로부터 도입되는 압축공기에 의해 압송된다. 압송되는 도료액(B)은 도료 탱크(50)와 솔레노이드 밸브(17)를 연통하는 튜브(53)를 통해 공급부(15)로 공급된다.
공급부(15)에 공급된 도료액(B)은 제어부(40)에 의해 솔레노이드 밸브(17)를 제어하여 노즐(16)로부터 도포된다. 이 때, 공급부(15)는 예를 들어, 도 9에 도시되는 바와 같이, 형성된 5개의 노즐(16)에 의해 피복면(D)을 축 방향으로 커버하고 있으므로, 피복면(D)을 회전시킴으로써 도료액(B)이 피복면(D)에 대하여 5개의 링 형상으로 도포된다. 피복면(D)의 축 방향 폭이 공급부(15)의 노즐(16) 전체 폭보다 기다란 경우에는 공급부(15)를 제3 구동부(에어실린더 등)(11)에 의해 원통형 부품(A)의 축 방향으로 이동시켜 피복면(D)에 대하여 스파이럴 형상으로 도포한다. 공급부(15)는 원통형 부품(A)과 접근 및 이격이 가능하도록 제4 구동부(12)에 의해 이동된다.
도 8은 도 2의 도료액을 공급하는 노즐의 정면도이다. 도 9는 도 8의 다른 실시예를 도시하는 노즐의 정면도이다. 도 10은 도 8의 또 다른 실시예를 도시하는 노즐의 정면도이다.
노즐(16)의 형태는 본 실시예에서는 도 8 내지 도 10에 도시되는 것이 사용된다. 도 8에 도시된 노즐(16)은 1개이므로, 제3 구동부(11)에 의해 공급부(15)를 피복면(D)의 축 방향으로 이동하면서 원통형 부품(A) 또한 회전시키므로, 원통형 부품(A)의 표면에 스파이럴 형상으로 도포액(B)이 도포된다. 또한, 원통형 부품(A)을 회전시키지 않고 도포액(B)을 도포하면 직선형상이 된다.
도 9의 노즐은 상술하였다.
도 10에 도시되는 노즐(16)은 단면이 직사각형으로 형성되어 있으며, 도료액(B)의 유출구 또한 단면이 직사각형으로 형성되어 있으므로, 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 대하여 띠 형상으로 전체 면에 도포된다. 노즐(16)의 유출구 폭이 피복면(D)의 폭 보다 작은 경우, 제3 구동부(11)에 의해 피복면(D)의 축 방향으로 이동하면서 전체 면에 띠 형상으로 도포된다.
층 형성장치(20)에 있어서, 도포 형성부(21)의 바람직한 실시예로서는, 도 11A, 도 11B, 및 도 12A, 도 12B에 도시되는 것이 좋다.
도 11A는 도포 형성부의 평면도이며, 도 11B는 도 11A의 H-H 화살표의 단면도이다. 도 12A는 도 11A, 도 11B에 도시된 피복층 성형기의 다른 실시예에 대한 도포 형성부의 평면도이며, 도 12B는 도 12A의 V-V 화살표의 단면도이다.
도 11A, 도 11B에 도시된 도포 형성부(21)는 층 형성부(35), 층 형성부(35)의 선단에 경사면(36)으로 쐐기 형상으로 형성된 선단부(35a), 및 도포 형성부(21)를 부착부(28)를 통해 층 형성부(35)에 고정하는 나사가 통과하는 부착공(38)을 갖는다. 선단부(35a)가 원통형 부품(A)의 피복층(D)과 접근하여 배치됨으로써, 피복층(D)에 도포된 도료의 두께를 균일하게 한다. 경사면(36)은 원통형 부품(A)과 선단부(35a)가 대면하는 쪽에 위치한다.
도 12A, 도 12B에 도시된 도포 형성부(21)는 층 형성부(35), 층 형성부(35)의 선단에 원호 형상의 단면(36A)으로 절결된 선단부(35b), 및 부착공(38)을 갖는다. 원호 형상의 단면(36A)은 원통형 부품(A)과 선단부(35a)가 대면하는 뒤쪽에 위치하여 선단부(35b)의 폭 W와 원호 형상의 단면(36a)은 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 형성되는 도포층에 웨이브가 발생하는 것을 방지한다.
원통형 부품(A)의 표면에 도포된 도료액(B)은 도포 형성부(21)에 의해, 도 4, 도 13에 도시되는 바와 같이, 피복층(C)에 형성된다. 피복층(C)의 두께 t는 0.01 mm에서 0.50 mm의 범위이면 좋다. 그리고, 피복층(C)의 두께의 바람직한 두께는 0.02에서 0.30 mm이면 좋다는 것이 실험에 의해 판명되었다. 피복층(C)의 두께 t가 0.30 mm 이상이면, 건조 및 소성 시의 발포(發泡)를 방지하기 위해, 어느 정도의 사간의 건조공정이 필요하게 된다. 또한, 두께 t가 0.050 mm 이상이 되면, 도료액(B)의 떨어뜨림, 건조, 소성 시의 발포가 야기되어, 건조 후에 얻어진피복층(C')을 일정한 두께로 형성하는 것이 곤란하게 된다.
피복층(C)의 최소 두께 t를 0.01 mm 이하로 하면, 원통형 부품(A)을 피스톤에 사용하는 경우, 건조, 소성공정 후에 완료되는 윤활용피복층(C')에서는 윤활작용이 적합하지 않게 된다.
본 발명은 원통형 부품(A)을 피스톤에 사용하는 경우, 피복면(D)으로 하여 소성 완료 후의 윤활용피복층(C')을 얻는 것 또한 하나의 목적이다.
피복층의 두께는 지지부(4)에 설치된 기다란 구멍에 따라 프레임(24)을 상하로 조정하여 원통형 부품(A)의 표면과 도포 형성부(21)의 선단부와의 거리를 조정하고, 도료액의 점도에 따라 도포 형성부(21)의 경사각 θ를 조정하는 등에 의해 조정될 수 있다.
피복층(C)을 성형하는 도포 형성부(21)는 피복면(D)의 회전 접선방향 P에 대하여 도포 형성부(21)의 접근점에서 20°내지 80°의 경사각 θ로 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 도포 형성부(21)의 경사각 θ를 20°보다 작은 각도로 하면, 도료액(B)과의 접촉면적이 증대되어 피복층(C)의 일부가 솟아오르게 된다. 경사각 θ를 80°이하로 하면, 도료액(B)이 도포 형성부(21)에 의해 긁혀나오는 양이 많아지게 되어, 도료액(B)의 공급을 과잉으로 해주어야 한다. 품질 상에서 바람직한 도포 형성부(21)의 경사각 θ는 30°내지 70°로 할 때에 피복층(C)의 치수 정밀도를 향상시키는 것으로 확인되었다.
회전 지지장치(2)에 의해 원통형 부품(A)은 분당 30 내지 200 회전수로 하는 것이 양호한 결과를 얻는 것이 확인되었다. 회전수를 30 rpm 이하로 하면, 피복층(C)의 표면이 극단적으로 솟아오르게 되기 때문이다. 또한, 회전수를 200 rpm 이상으로 하면, 피복층(C)에 기포가 섞이며, 원심력에 의한 도료액(B)의 비산 및 웨이브가 발생하여 피복층(C)의 표면이 불균일하게 된다.
도 2 및 도 3에 있어서, 도포 형성부(21)의 이동방향과 직교하는 방향으로 왕복이동하는 도료 제거수단(30)이 설치되어 있다. 도료 제거수단(30)에는 안내부(22)에 형성된 오목부(34)를 따라 안내되는 도료 제거도구(31)를 왕복이동시키는 제5 구동부(에어실린더)(14)가 설치되어 있다. 도료 제거도구(31)는 직사각형 판상으로 형성되어 후단이 제5 구동부(14)에 연결되어 있다. 그리고, 선단부가 도포 형성부(21)의 상면에 미끄럼접촉하여 잉여 도료액(E)을 제거하도록 형성되어 있다.
피복층 성형기(1)를 사용하는 실시예의 도료액(B)은 열경화형 섭동성 도료이고, 물 또는 유기용제 중에 용해 또는 분해되는 바인더로서의 유기계(有機系) 수지 및 고체윤활제로서 PTFE 분말로 이루어지며, 상기 바인더의 중량 100에 대하여 PTFE 분말의 중량 10 ~ 100을 포함한다. 상기 범위 내의 도료액(B)은 윤활 피복층으로서 우수하다.
윤활 피복층으로서는, 내마모능력, 섭동능력, 및 밀봉능력이 필요하며, 상기 성분은 이러한 능력을 구비하고 있다. PTFE 분말이 중량비 10% 이하이면, 섭동능력이 부족하게 된다. 또한, PTFE 분말이 중량비 50% 이상이면, 건조, 소성 후의피복층(C')의 강도가 저하된다.
바인더의 유기수지로서는, 폴리아미드수지, 폴리이미드수지, 폴리아미드이미드수지, 에폭시수지, 실리콘수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 페놀수지, 폴리에스테르수지, 우레탄수지 등을 이용한다. 이들은 한 가지 또는 두 가지 이상의 혼합물이다. 다른 배합제로서는 도료의 점도특성을 조정하기 위해 레올로지콘트롤(rheology-control)제를 이용한다. 더욱이, 고체윤활제로서, PTFE 분말 외에 그래파이트(graphite), 2황화몰리브덴, 첨가제로서의 안료, 소포제(消泡劑), 계면활성제 등을 이용할 수 있다.
도료액(B)의 점도는 100 CP 내지 20000 CP의 범위가 적당하다. 특히, 1000 CP 내지 10000 CP의 범위는 더욱 양호하다. 이것은, 1000 CP 이하에서는 도료액(B)의 피복면(D)으로부터의 흘러내림이 발생하기 쉬워, 피복층(C)의 두께를 두껍게 하는 것이 곤란하게 된다. 또한, 10000 CP 이상에서는 레벨링(leveling) 특성이 악화되므로, 이것을 해결하기 위해 도포시간이 길게 되어 생산성을 저하시키게 된다.
점성 특성은 콘 플레이트(cone plate) 형의 회전점도계를 사용하여 측정하고, 도료 점도는 25℃에서 전단속도가 100 S-1(shear rate)의 점이다.
도 14는 도 2에 도시된 제어부와 도료 탱크와 공급부와의 접속관계를 도시하는 도면이다. 제어부(40), 에어 탱크(51), 솔레노이드밸브(작동밸브)(17), 공급부(15), 도포 형성부(21), 노즐(16), 및 도료 탱크(50)가 도시된 대로 접속되어 있다. 도 14에 도시된 구성의 상세한 설명은 후술된다.
상술한 피복층 성형기를 사용한 본 발명과 관계되는 일실시예의 피복층 성형방법을 기술한다.
도 6 또는 도 7에 도시한 피스톤에 사용되는 원통형 부품(A)을 기계가공에 의해 형성한다.
원통형 부품(A)을 도 5에 도시하는 바와 같이 회전 지지장치(2)에 세팅한다. 상기 세팅은 이동수단(9)에 의해 이동식으로 이동하는 다른 쪽의 지지부(4A)를 개방하여 원통형 부품(A)을 회전 지지장치(2)에 부착하고, 다른 쪽의 지지부(4A)를 폐쇄한다(도 5의 상태). 이 때, 원통형 부품(A)은 위치결정부(5)에 의해 위치결정 상태로 부착된다. 상기 부착된 원통형 부품(A)의 피복층 형성기(1)에서의 부착 상태는 도 2에 도시되는 대로 된다. 이것이 부착공정이다.
다음에, 제어부(40)의 지령에 의해, 도 14에 도시되는 바와 같이, 에어 탱크(51)와 솔레노이드밸브(작동밸브)(17)가 작동하여 피복액(B)이 공급부(15)의 노즐(16)로부터 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 도포된다. 동시에, 회전 구동부(7) 또한 제어부(40)의 지령에 의해 원통형 부품(A)을 회전시킨다. 원통형 부품(A)의 회전은 회전 구동부(7)의 동력을 회전 부재(4b)를 통해 원통형 부품(A)에 전달하여 회전시킨다. 회전수는 30 rpm 내지 200 rpm의 범위이고, 제1회의 회전수를 50 rpm으로 회전시켜서 층 형성장치(20)의 도포 형성부(21)를 피복층(C)으로부터 이탈시키기 직전의 제2회의 회전수를 100 rpm으로 2단계 변속으로 이행한다. 이것이 원통형 부품(A)의 피복면(D)에 도료액(B)을 도포하는 도포공정이다.
원통형 부품(A)의 피복면(D)에 도료액(B)이 도포된 상태에서는 피복층(C)은 고르지 않은 면으로 되어 있으므로, 제1 구동부(23)가 제어부(40)의 지령에 의해 작동하여 도포 형성부(21)를 원통형 부품(A)을 향하여 전진시킨다. 그리하여, 도포 형성부(21)의 층 형성부(35)의 선단면이 원통형 부품(A)의 피복면(D)과의 간극(29)을 0.02 mm 내지 0.50 mm의 범위로 접근시킨다.
이 상태에서, 원통형 부품(A)은 50 rpm으로 회전되면서 도포 형성부(21)에 의해 도료액(B)을 피복층(C)에 형성한다. 본 실시예에서는 도포 형성부(21)와 피복면(D)과의 간극이 0.1 mm로 유지되어 피복층(C)이 성형된다. 이 공정이 피복층 성형공정이다. 또한, 잉여 도료는 도포 형성부(21)에 의해 피복층(C)이 제거된다.
또한, 도포 형성부(21)는 제2 구동부(25)에 의해 경사각 θ가 조정된다. 경사각 θ는 20°내지 80°의 범위로 조정되나, 본 실시예에서는 45°로 세팅되어 실시된다. 또한, 축(13)을 기다란 구멍(10)을 따라 도시되지 않은 조정나사에 의해 이동시키고, 도포 형성부(21)의 층 형성부(35)와 피복면(D)의 위치관계(Y방향의 위치)를 미세조정 한다.
그 다음에, 피복층 성형공정 중에 도포 형성부(21)의 층 형성부(35)에 잉여 도료액(E)이 남게 되나, 상기 잉여 도료액(E)이 많아지게 됨에 따라 피복층(C)의 원주면은 정밀도가 악화되어서, 도포 형성부(21)가 후퇴한 단계에서 도료 제거수단(30)에 의해 도포 형성부(21)에 부착되어 있는 잉여 도료액(E)을 제거하고, 다음 성형공정에서 성형할 때의 층 성형부(35)의 성형 마무리 작업을 향상시킨다. 이 공정이 도료 제거공정이다.
이러한 각 공정을 거쳐 피복층(C)의 성형공정이 완료된다. 상기 성형공정의 완료와 함께, 피복층(C)이 성형된 원통형 부품(A)은 회전 지지장치(2)로부터 꺼내어진다. 피복층(C)이 성형된 원통형 부품(A)은 건조공정으로부터 소성공정을 거쳐 완료된다. 상기 건조공정 및 소성공정은 도료의 각종 설비에 의해 실시될 수 있다. 이것이 최종공정이다.
또한, 다른 실시예에서 도포 형성부(21)에 부착되는 잉여 도료액(E)이 설정량보다 많아지게 되면, 도시되지 않은 센서가 동작하여 제1 구동부(23)를 동작시켜 안내부(22)로 복귀시켜 도료 제거수단(30)에 의해 제거될 수도 있다. 제거된 도포 형성부(21)는 다시 전진하여 피복층(C)을 성형한다.
제2 실시예
도 15를 참조하여 본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법에 대한 제2 실시예를 설명한다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에서 도포 형성부(21)에 설치된 도료 제거수단(30B)을 도시한다.
도 15A는 도료 제거수단(30B)을 설치한 도포 형성부(21)의 평면도이다.
도 15B는 도 15A의 V-V 화살표에 의한 단면도이다. 도 15C는 도 15A의 도포 형성부(21)의 측면도이다.
도 15A 내지 도 15C에 도시된 도포 형성부를 후술되는 제2 도포 형성부(21a)로서 사용할 수도 있다.
도 15A 내지 도 15C에서, 도포 형성부(21)는 플레이트 형상으로 형성되며, 후단의 부착부(28)에는 층 형성장치(20)의 홀더(37)에 부착되는 부착공(38)이 설치되어 있다. 후단과 반대의 선단부에는 층 형성부(35)가 경사면에 형성되어 있다. 층 형성부(35) 쪽에 양단 쪽으로부터 중앙으로 향하여 경사면(27)에 형성된 오목부에는 저면에 직사각형의 유출구(26)가 형성되어 있다. 경사면(27)의 양쪽은 단면(段面)으로 형성되어 있으나, 이 단면 또한 양쪽으로부터 가파른 경사면으로 형성될 수 있다. 도료 제거수단(30B)은 다수의 구멍을 가진 유출구(26)로 하여도 된다.
상술한 바와 같이, 도장 형성부(21)에 설치된 도료 제거수단(30B)은 도 2에 도시되는 홀더(37)에 부착된다. 도포 형성부(21)에 의해 도료액(B)이 피복층(C)에 형성되어 있을 때 잉여 도료액(E)은 도료 제거수단(30B(의 유출구(26)로 흘러 제거된다.
도료 제거수단(30B)을 설치한 경우에는, 도 2에 도시되는 도료 제거수단(30)은 사용되지 않으나, 양자를 병용하여 작동시키는 것 또한 가능하다. 그 외의 구성은 도 2와 동일하다.
제3 실시예
도 16을 참조하여 본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 제3 실시예를 설명한다.
도 16은 본 발명의 제3 실시예의 형태에 대한 피복층 성형기(1)의 측단면도이다.
도 16에서, 도 2와 상이한 점은 층 형성장치(20)가 회전 층 형성장치(20A)에 해당하는 기능으로 형성되어 있으며, 회전 층 형성장치(20A)의 도포 형성부(21)에 부착하는 잉여 도료액(E)을 세정조(30A)에 채워져 있는 용제에 의해 세정한다. 공급 배관(48)으로부터 세정액이 공급되는 세정조(30A)에는 분사 노즐(32)을 설치하여 분사 노즐(32)로부터 용제를 층 형성부(35)에 접촉시켜 세정할 수도 있다.
제3 실시예에서는 전술된 층 형성장치(20)가 회전 층 형성장치(20A)로 된다. 회전 층 형성장치(20A)에 있어서, 원통(39)의 양단에 원판형의 플랜지(18)를 용접하고, 플랜지(18) 사이에 6개의 플레이트 형상의 도포 형성부를 등간격으로 용접한 구조이다. 6개의 도포 형성부(21)인 플레이트는 필요에 따라 2개, 4개, 6개, 8개로 설정될 수 있다.
회전 층 형성장치(20A)는 피복층(C)을 형성하는 1개의 공정이 완료될 때마다 1개의 도포 형성부(21)가 1회전하며, 1개의 공정 중에 2개의 도포 형성부(21)의 회전에 의해 거친 성형과 정밀한 성형을 실행하도록 할 수도 있다. 또는, 필요에 따라 복수 개를 1공정 중에 회전시키도록 할 수도 있다. 이들은 제어부(40)로부터의 지령에 의해 동작한다.
세정조(30A)는 도 2의 도료 제거수단(30)에 해당한다. 세정조(30A)는 도시되어 있지 않으나, 회전 층 형성장치(20A)에 대하여 접근 및 이격이 가능하도록 구성되어 세정액의 깊이가 조정될 수 있도록 이루어져 있다. 참조부호(48)는 세정액의 공급장치이다. 그 외의 구성은 도 2에 도시되는 것과 동일하다.
제4 실시예
도 17을 참조하여 본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 제4 실시예를 설명한다.
도 17은 본 발명의 제4 실시예에 대한 피복층 성형기(1)의 측면도이다.
도 17에 도시된 제4 실시예의 피복층 성형기(1)에서, 도 16에 도시된 제3 실시예와 상이한 점은 플레이트 형상의 도포 형성부(21)가 제2 실시예에서 설명된(도 15 참조) 유출구(26)를 복수 개 갖는 것이다. 유출구(26)에 의해 세정조(30A) 내에서의 세정효과를 향상시킨다. 그 외의 구성은 제3 실시예와 대체로 동일하다.
제5 실시예
도 18을 참조하여 본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 제5 실시예를 설명한다.
도 18은 본 발명의 제5 실시예의 피복층 성형기(1)의 측면도이다.
도 18에서, 도 2에 도시되는 피복층 성형기(1)와 상이한 점은 도료액의 공급부(15)가 침적조(15)에 형성되어 있는 점이다. 침적조(15A)에는 도료액(B)이 채워져 있다. 침적조(15A)는 회전 지지장치(2)의 하측에 설치되어, 원통형 부품(A)이 회전함으로써 피복면(D)에 도포하도록 구성되어 있다. 침적조(15A)와 원통형 부품(A)은 상대적으로 Y방향으로 접근 및 이격되도록 이동가능하게 구성되어 있다. 상기 Y방향의 이동은 제6 구동부(33)에 의해 이루어진다. 제6 구동부(33)는 침적조(15A) 내에 설치된 레벨 센서(49)에 의해 제어부(40)로 발신된다. 그리고, 제어부(40)로부터 제6 구동부(33)에 지령이 내려져 작동되도록 이루어진다. 그 외의 구성은 도 2에 도시되는 피복층 성형기(1)와 대체로 동일하다. 원통형 부품(A)의 도료액(B)에 침적되는 깊이에 의해 도포량을 가감한다.
제6 실시예
도 19를 참조하여 본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 제6 실시예를 설명한다.
도 19는 본 발명의 제6 실시예에 대한 피복층 성형기(1)의 측면도이다.
도 19에서, 도 2의 피복층 성형기(1)와 상이한 점은 층 형성장치(20)의 도포 형성부가 제1 도포 형성부(21) 및 제2 도포 형성부(21a)에 의해 구성되어 있는 점이다. 이 구성은 도 19에 도시되는 바와 같이, 2단계 구성이다.
상기 도포 형성부는 2개의 제1 도포 형성부(21)를 평행하게 2단으로 구성하는 경우는, 제1 도포 형성부(21)와 도 15에 도시되는 형상의 제2 도포 형성부(21a)를 2단으로 구성하는 경우이다.
피복층 C 형성의 1개의 공정 중을 도 19의 상태로 실시하는 경우, 제1 도포 형성부(21)에서 피복층(C)을 성형 중에 제2 도포 형성부(21a)에 연결된 제1 구동부(23)의 한쪽을 작동시켜 후퇴시키고, 도료 제거수단(30)을 이용하여 층 형성부(35)에 부착되어 있는 잉여 도료액(E)을 제거한다. 그리고 나서, 제2 도포 형성부(21a)를 전진시켜 도료액(B)을 피복층(C)에 높은 정밀도로 성형 중에 제1 도포 형성부(21)를 후퇴시켜 도료 제거수단(30)에 의해 잉여 도료액(E)을 제거한다. 결국, 교대로 제1 도포 형성부(21)와 제2 도포 형성부(21a)를 작동시켜 피복층(C)을 형성한다.
특히, 제2 도포 형성부(21a)를 2단으로 설치하는 구성에 의해 잉여 도료액(E)의 발생을 방지하여 피복층(C)의 표면이 솟아올라 돌기가 야기되는 것을 방지한다.
제7 실시예
본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법의 제7 실시예를 설명한다.
본 발명의 제7 실시예의 피복층 성형기(1)는 도 3에서, 회전 구동부(7)가, 제어부(40)의 지령에, 의해 피복층(C)의 성형 중의 초기에는 저속 회전으로 성형한다. 다음에, 피복층(C)이 최종시기에 가까워지면 초기의 회전수보다 높게하여 도포 형성부(21)를 후퇴시키고, 피복층(C)의 성형공정을 완료한다. 상기 고속 회전을 실행함으로써, 피복층(C)의 표면에 도포 형성부(21)에 부착되는 잉여 도료액에 의해 솟아오르는 돌기를 방지하며, 높은 치수 정밀도를 얻을 수 있다.
제7 실시예의 원통형 부품(A)의 회전을 2단계 회전수로 하는 구성은 제어부(40)에 의해 회전 구동부(7)를 제어하는 것에 의한다. 그리고, 상기 2단계 회전의 피복층 성형기(1)는 제1 실시예로부터 제6 실시예에 사용될 수 있다. 이 회전수는 상술된 바와 같이 30 rpm 내지 200 rpm의 범위 내에서 행해지는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 회전수를 30 rpm으로 하고, 제2 회전수를 100 rpm으로 한다. 혹은, 제1 회전수를 60 rpm으로 하고, 제2 회전수를 150 rpm으로 한다.
실험예
다음으로, 상술한 실시에의 실험예 실시에 대하여 설명한다.
실험에 사용된 원통형 부품(A)은 도 6에 도시되는 것을 사용하였다. 또한, 도포 형성부(21)는 도 11에 도시되는 것을 제1 도포 형성부(21)로 하고, 도 15에 도시되는 것을 제2 도포 형성부(21a)로 하여 도 19에 도시되는 2단 상태로 실험하였다.
제1 실험예
도 6에 도시되는 원통형 부품(A)을 본 발명의 피복층 성형기(1)에 세팅하고, 원통형 부품(A)을 제1회의 회전수로 60 rpm으로 회전시키면서, 도 8에 도시되는 노즐(16)을 사용하여 피복면(D)의 축 방향으로 3등분하여 배치되는 각 점에 순서대로 1초마다 링 형상으로 도료액(B)을 도포하였다.
그 다음에, 층 형성장치(20)의 도포 형성부(21)의 경사각 θ= 45°로 하여 층 형성부(35)를 피복면(D)에 대하여 간극(29)을 0.2 mm로 유지하여 피복층(C)을 성형하였다. 도료액(B)의 도포 종료 후에 원통형 부품(A)의 회전수를 60 rpm 내지 100 rpm으로 상승시켜 도포 형성부(21)를 피복층(C)으로부터 이탈시켰다. 그 후, 원통형 부품(A)을 회전 지지장치(2)로부터 꺼내어 설정된 건조 및 조성조건의 전기로에서 건조 및 소성하였다. 원통형 부품(A)에는 균일한 소성 완료 후의피복층(C')이 형성된 것이 확인되었다. 또한, 도료액(B)은 건조, 소성 후의 도료액 성분 중에 PTFE 분말을 중량비 30% 함유시켰고, 점도를 3000 CP로 하였다.
제2 실험예
제2 실험예는 제1 실험예와 동일하게 실시하였으나, 제1 실험예와 상이한 점은 다음과 같다.
(1) 원통형 부품(A)의 회전수를 30 rpm으로 하였다.
(2) 원통형 부품(A)의 피복면(D)의 축 방향으로 5등분하여 배치한 5개의 점의 위치에 각 노즐이 배치된 도 9에 도시되는 노즐(16)을 사용하였다.
(3) 노즐(16)로부터 2초간 도료액(B)을 피복면(D)에 대하여 5개의 링 형상이 되도록 도포하였다.
제3 실험예
제3 실험예는 제1 실험예와 동일하게 실시하였으나, 제1 실험예와 상이한 점은 다음과 같다.
(1) 원통형 부품(A)의 회전수를 30 rpm으로 하였다.
(2) 도료액(B)을 침적조(15A)로부터 피복면(D)의 전체 면에 대하여 침적 도포하였다.
제5 실험예
제5 실험예는 제1 실험예와 동일하게 실시하였으나, 제1 실험예와 상이한 점은 다음과 같다.
(1) 실시예 1과 동일한 노즐(16)을 사용하여 원통형 부품(A)의 피복면(D)의 축 방향에 대하여 직선 상으로 도료액(B)을 도포하였다.
(2) 그 후에 원통형 부품(A)을 회전시켜 도포 형성부(21)에 의해 피복층(C)을 성형하였다.
제6 실험예
제6 실험예는 제1 실험예와 동일하게 실시하였으나, 제1 실험예와 상이한 점은 다음과 같다.
(1) 원통형 부품(A)의 회전수를 30 rpm으로 하였다.
(2) 원통형 부품(A)의 피복면(D)의 축 방향으로 5등분하여 배치한 5개의 점의 위치에 각 노즐을 배치한 도 9에 도시되는 노즐(16)을 사용하였다.
(3) 2초간 도료액(B)을 피복면(D)에 대하여 링 형상으로 도포하였다.
비교예 1
도 20에 도시되는 바와 같이, 원통형 부품(A)을 종 방향으로 회전대(110)에 설치하고, 스프레이건(spray gun)(110)을 사용하여 스프레이 코팅에 의해 피복면의 표면에 각 실시예와 동일한 도료액(B)을 도포하여, 실시예와 동일한 조건에서 건조, 소성하였다.
비교예 2
제3 실험예와 동일하게 실시하였으나, 회전수를 10 rpm으로 하였고, 노즐(16)로부터 도료액(B)의 도포 시간을 6초로 하였다. 그러나, 도포 형성부의 경사각도는 제3 실험예와 반대로 선단측이 45°상방으로 경사지게 하였다.
비교예 3
제6 실험예와 동일하게 실시하였으나, 제6 실시예와는 다르고, 도포 형성부의 잉여 도료액의 제거가 행해지지 않았다.
이상의 본 발명의 제1 실험예 내지 제6 실험예와 비교예 1 내지 비교예 6을 비교한 결과를 표1에 나타낸다.
표 1
도료의 사용량(1개당) 평균 피막두께
실시예 1 0.83 g 0.052 mm
실시예 2 0.83 g 0.055 mm
실시예 3 0.95 g 0.053 mm
실시예 4 1.03 g 0.050 mm
실시예 5 0.96 g 0.053 mm
비교예 1 5.08 g 0.053 mm
비교예 2 3.00 g 0.056 mm
표 1의 결과에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예의 경우는 1회의 피복층 공정에서 도료액(B)의 사용량이 많다. 윤활용 피복층의 도료는 고가이므로, 원통형 부품(A)이 대량인 경우는 원통형 부품(A)의 제조비용을 상승시키게 된다.
또한, 동일한 조건에서 도포 형성부(21)의 잉여 도료액(E)의 제거의 유무가 상이하게 되는 제6 실험예와 비교예 3을 대비하면, 도포 형성부(21)가 피복면(D)으로부터 이탈할 때, 잉여 도료액(E)으로부터 형성되는 피복면의 솟아오름은 실험 횟수가 증가할 때마다 커지는 것이 확인되었다.
표 2
피막의 솟아오름 (mm)
1개째 2개째 3개째 5개째 10개째
실시예 6 0.02 mm 0.02 mm 0.02 mm 0.02 mm 0.02 mm
비교예 3 0.02 mm 0.03 mm 0.04 mm 0.06 mm 0.06 mm
상술한 바와 같이, 본 발명의 피복층 성형기는 도포 성형부의 경사각의 설정 및 도료 제거수단의 작용에 의해, 최소의 도료액으로 피복층을 성형하는 것이 가능하고, 고가의 도료액 사용량을 저감시켜 부품의 제조비용을 저감시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 피복층 표면의 솟아오름 및 웨이브를 방지하여 높은 정밀도의 섭동면을 형성할 수 있는 효과를 얻는다.
본 발명에 의하면, 도료액의 공급부의 도포 방법이 간단하여도, 피복층을 양호하게 형성할 수 있고, 공급부의 장치를 비용적으로 저감할 수 있는 효과를 얻는다.
본 발명의 피복층 형성기는 층 형성장치가 회전 층 형성장치에 구성되어 도료 제거장치가 세정조에 의해 잉여 도료액을 제거하도록 구성되어 있으므로, 피복층을 단시간에 성형할 수 있으며, 생산성을 향상시킨다.
본 발명에 의하면, 도포 형성부에 부착되는 잉여 도료액을 항상 제거하는 것이 가능하게 되므로, 높은 정밀도의 주위를 형성할 수 있다.
본 발명의 성형방법은 도료액의 사용량을 감소시켜 부품의 제조비용을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 성형방법에 의하면, 피복층의 외주면의 치수 정밀도를 향상시켜 품질관리를 용이하게 하며, 윤활 피복층과 같이 성형이 곤란한 도료액으로도 높은 정밀도의 성형을 가능하게 한다.
본 발명의 피복층 성형기 및 그 성형방법은 피스톤의 피복 등 여러 가지의 피복에 사용될 수 있다.
상술한 실시예는 적당한 예시로써, 피스톤으로의 피복에 있어서 기술하였으나, 본 발명은 회전가능한 원통, 회전축 등 그 외 물체의 표면 피복에 적용될 수 있다.

Claims (37)

  1. 표면에 피복층(C)이 형성되는 원통형 부품(A)의 양단을 중심이 맞추어지도록 착탈가능하게 유지하는 지지부(4, 4A) 및 상기 지지부(4, 4A)에 지지된 상기 원통형 부품(A)을 회전시키는 회전 구동부(7)를 갖는 회전 지지장치(2),
    상기 회전 지지장치(2)에 지지되어 회전하는 원통형 부품(A)의 표면(D)에 도료액(B)을 도포하는 도료 공급부(15),
    상기 원통형 부품(A) 표면의 접선방향에 대하여 예각인 경사각(θ)으로 경사를 주고, 또한, 그 선단부가 상기 원통형 부품의 표면과 소정의 간극(29)으로 위치결정되는 도포 형성부(21)를 갖는 층 형성장치(20), 및
    상기 층 형성장치(20)의 도포 형성부(21)에 부착된 잉여 도료액(B)을 상기 도포 형성부(21)로부터 제거하는 도료 제거수단(30)
    을 구비하는 피복층 성형기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)의 경사각은 30 내지 80도의 범위인 피복층 성형기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)는 층 형성부(35) 및 각 층 형성부(35)의 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 대향하는 선단부(35a)를 갖고, 각 선단부가 상기 원통형 부품의 회전방향에 대하여 경사진 형상을 하고 있는 피복층 성형기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도포 성형부(21)는 층 형성부(35) 및 각 층 형성부(35)의 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 대향하는 선단부(35a)를 갖고, 각 선단부가 상기 원통형 부품의 회전방향에 대한 면이 평탄하고, 선단부가 소정의 두께(W)를 가지며, 상기 평탄한 면의 안쪽이 원호상으로 절결된 형상이 형성되어 있는 피복층 성형기.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)의 상기 선단부로부터 소정의 거리 떨어진 상기 층 형성부(35)에 상기 잉여 도료 제거수단을 구성하고, 잉여 도료액을 제거하는 부분이 설치되어 있는 피복층 성형기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 잉여 도료를 제거하는 부분은 상기 층 형성부를 관통하는 구멍(30B)인 피복층 성형기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 잉여 도료를 제거하는 부분은 상기 도포 형성부의 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 평행인 위치에 복수로 형성된 상기 층 형성부를 관통하는 경사면을 갖는 구멍(30B: 27, 26)인 피복층 성형기.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 형성장치(20)는 상기 도포 형성부(21)의 회전 후방에 위치하고, 상기 도포 형성부와 실질적으로 동일한 형상이고, 상기 원통형 부품(A)의 원주 접선방향에 대하여 상기 도포 형성부(21)와 동일한 각도로 경사지고, 상기 원통형 부품의 표면에 대하여 상기 도포 형성부와 동일한 거리만큼 떨어져 있으며, 적어도 1개의 제2 도포 형성부(21a)를 갖는 피복층 성형기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 도포 형성부(21a)의 상기 선단부로부터 소정의 거리 떨어진 상기 층 형성부(35)에 상기 잉여 도료 제거수단을 구성하고, 잉여 도료액을 제거하는 부분이 설치되어 있는 피복층 성형기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 잉여 도료를 제거하는 부분은 상기 층 형성부를 관통하는 구멍(30B)인 피복층 성형기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 잉여 도료를 제거하는 부분은 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 평행한 위치에 복수로 형성되고, 상기 층 형성부를 관통하는 경사면을 갖는 구멍인 피복층 성형기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 층 형성장치(20)는 상기 도포 형성부(21)의 선단부와 상기 원통형 부품 표면과의 거리를 조정하는 수단을 갖는 피복층 성형기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 지지장치의 상기 회전 구동부(7)는 상기 원통형 부품(A)을 50 내지 200 rpm의 범위로 회전시키는 피복층 성형기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회전 구동부(7)는 상기 회전 범위에서 상기 원통형 부품의 1회전마다 저속으로부터 고속으로 상기 원통형 부품을 회전시키는 피복층 성형기.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 형성장치(20)는,
    상기 도료 공급부(15)로부터의 도료액이 상기 원통형 부품(A)의 표면에 도포될 때에, 상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 이격시키고,
    상기 원통형 부품의 표면에 도료가 도포될 때에, 상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 피복층을 규정하는 거리로 접근시키고,
    상기 피복층이 형성된 후, 상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 이격시키는
    피복층 성형기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 회전 지지장치의 상기 회전 구동부(7)는 상기 원통형 부품(A)을 50 내지 200 rpm의 범위로 회전시키고,
    상기 회전 구동부(7)는,
    상기 도료 공급부(15)로부터의 도료액이 상기 원통형 부품(A)의 표면에 도포될 때에, 상기 회전범위 내의 저속으로 상기 원통형 부품을 회전시키고,
    상기 원통형 부품의 표면에 도료가 도포되었을 때, 상기 회전범위 내의 소정의 중간 정도의 속도로 상기 원통형 부품을 회전시키며,
    상기 피복층이 형성된 후, 상기 회전범위 내의 고속으로 상기 원통형 부품을 회전시키는
    피복층 성형기.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 도료액(B)은 도료 온도가 25℃에서 전단속도가 100 S-1일 때 점도가 100 CP 내지 20000 CP인 피복층 성형기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 도료액(B)은 물 또는 유기용제 중에 용해 또는 분해된 바인더의 유기계 수지 및 고체윤활제인 PTFE 분말을 포함하며,
    상기 바인더의 유기계 수지의 중량비 100에 대하여 PTFE 분말의 중량비 10 내지 100을 포함하는
    피복층 성형기.
  19. 표면에 피복층이 형성되는 원통형 부품(A)의 양단을 중심이 맞추어지도록 착탈가능하게 유지되는 지지부(4, 4A) 및 상기 지지부(4, 4A)에 지지된 상기 원통형 부품(A)을 회전시키는 회전 구동부(7)를 갖는 회전 지지장치(2),
    상기 회전 지지장치(2)에 지지되어 회전하는 상기 원통형 부품(A)의 표면에 도료액(B)을 도포하는 도료액 공급부(15),
    각각이 상기 원통형 부품(A)의 표면 접선방향에 대하여 예각인 경사각(θ)으로 경사시키고, 또한, 그 선단부가 상기 원통형 부품의 표면과 소정의 간극(29)으로 위치결정되고, 상기 원통형 부품의 원주방향에 설치되고, 이들의 위치가 상기 원통형 부품의 원주를 따르고 상기 원통형 부품의 회전방향은 역방향으로 회전되며, 복수의 도포 형성부(21)를 갖는 층 형성장치(20A), 및
    상기 층 형성장치의 하부에 설치되고, 복수의 도포 형성부 중, 하부에 위치하는 도포 형성부에 부착된 도료를 세정하는 세정액이 수용된 세정조(30A)
    를 구비하는 피복층 성형기.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 각각의 도포 형성부(21)의 경사각은 30 내지 80도의 범위인 피복층 성형기.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 회전 층 형성장치(20A)는 복수의 상기 도포 형성부(21)가 상기 도료액(B)을 상기 피복층에 형성하는 제1 성형공정마다 순차 간헐적으로 회전하는 피복층 성형기.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 지지장치(2)의 회전 구동부(7)는 1개의 성형공정 중에 상기 원통형 부품(A)을 50 내지 200 rpm의 범위로 회전시키고,
    상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 피복층(C)으로부터 이격시키기 전에 회전수를 높이는
    피복층 성형기.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)는 층 형성부(35) 및 각 층 형성부(35)의 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 대향하는 선단부(35a)를 갖고, 각 선단부가 상기 원통형 부품의 회전방향에 대하여 경사진 형상을 하고 있는 피복층 성형기.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)는 층 형성부(35) 및 각 층 형성부(35)의 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 대향하는 선단부(35b)를 갖고, 각 선단부의 상기 원통형 부품의 회전방향에 대한 면이 평탄하고, 선단부가 소정의 두께(W)를 갖고, 상기 평탄한 면의 안쪽이 원호형상으로 절결된 형태를 형성하고 있는 피복층 성형기.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 층 형성장치(20)는 상기 도포 형성부(21)의 선단부와 상기 원통형 부품 표면과의 거리를 조정하는 수단을 갖는 피복층 성형기.
  26. 제19항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층 형성장치(20)는,
    상기 도료 공급부(15)로부터의 도료액이 상기 원통형 부품(A)의 표면에 도포될 때에, 상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 이격시키고,
    상기 원통형 부품의 표면에 도료가 도포될 때에, 상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 피복층을 규정하는 거리로 근접시키며,
    상기 피복층이 형성된 후, 상기 도포 형성부(21)의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 이격시키는
    피복층 성형기.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 회전 지지장치의 상기 회전 구동부(7)는 상기 원통형 부품(A)을 50 내지 200 rpm의 범위로 회전시키고,
    상기 회전 구동부(7)는,
    상기 도료 공급부(15)로부터의 도료액이 상기 원통형 부품(A)의 표면에 도포시킬 때, 상기 회전범위 내의 저속으로 상기 원통형 부품을 회전시키고,
    상기 원통형 부품의 표면에 도료가 도포되었을 때, 상기 회전범위 내의 소정의 중간 정도의 속도로 상기 원통형 부품을 회전시키며,
    상기 피복층이 형성된 후, 상기 회전범위 내의 고속으로 상기 원통형 부품을 회전시키는
    피복층 성형기.
  28. 제17항에 있어서,
    상기 도료액(B)은 도료 온도가 25℃에서 전단속도가 100 S-1일 때 점도가 100 CP 내지 20000 CP인 피복층 성형기.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 도료액(B)은 물 또는 유기용제 중에 용해 또는 분해된 바인더의 유기계 수지 및 고체윤활제인 PTFE 분말을 포함하며,
    상기 바인더의 유기계 수지의 중량비 100에 대하여 PTFE 분말의 중량비 10 내지 100을 포함하는
    피복층 성형기.
  30. 원통형 부품(A)을 제1 속도로 회전시켜 각 원통형 부품의 표면에 도포액을 도포하고,
    원통형 부품(A)을 상기 제1 속도보다 높은 제2 속도로 회전시키고, 또한, 상기 원통형 부품(A)의 표면의 접선방향에 대하여 예각인 경사각(θ)으로 상기 원통형 부품의 표면과 피복형성 두께를 규정하는 소정의 간극(29)에 도포 형성부의 선단부를 위치결정시켜, 상기 원통형 부품의 표면에 균일한 도료액만을 부착시키며,
    상기 원통형 부품(A)을 상기 제2 속도보다 높은 제3 속도로 회전시킨 후, 상기 도포 형성부의 선단부를 상기 원통형 부품의 표면으로부터 이격시키고, 상기 원통형 부품(A)의 회전을 정지시키는
    피복층 성형방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 원통형 부품을 50 내지 200 rpm의 범위로 회전시키는 피복층 성형방법.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서,
    상기 경사각은 30 내지 80도의 범위인 피복층 성형방법.
  33. 제30항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)는 층 형성부(35) 및 각 층 형성부(35)의 상기 원통형 부품(A)의 회전면과 대향하는 선단부(35b)를 갖고, 각 선단부의 상기 원통형 부품의 회전방향에 대하여 면이 평탄하고, 선단부가 소정의 두께(W)를 갖고, 상기 평탄한 면의 안쪽이 원호형상으로 절결된 형태를 형성하고 있는 피복층 성형방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 도포 형성부(21)의 상기 선단부로부터 소정의 거리로 떨어진 상기 층 형성부(35)에 잉여 도료액을 제거하는 부분이 설치되어 있는 피복층 성형방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 잉여 도료를 제거하는 부분은 상기 층 형성부를 관통하는 구멍(30B)인 피복층 성형방법.
  36. 제30항에 있어서,
    상기 도료액(B)은 도료 온도가 25℃에서 전단속도가 100 S-1일 때 점도가 100 CP 내지 20000 CP인 피복층 성형방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 도료액(B)은 물 또는 유기용제 중에 용해 또는 분해된 바인더의 유기계 수지 및 고체윤활제인 PTFE 분말을 포함하며,
    상기 바인더의 유기계 수지의 중량비 100에 대하여 PTFE 분말의 중량비 10 내지 100을 포함하는
    피복층 성형방법.
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