KR200322567Y1

KR200322567Y1 - 자동도장설비 시스템

Info

Publication number: KR200322567Y1
Application number: KR20-2003-0007879U
Authority: KR
Inventors: 임선한
Original assignee: (주)한국자외선
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2003-08-09

Abstract

가. 청구범위에 기재된 고안이 속하는 기술분야.

본 고안은 도장자동설비 시스템에 관한 것으로, 작업의 자료를 축적토록 하여 품질의 향상과 다양한 제품에 균일한 도장이 가능토록 한 것이다.

나. 고안이 해결하려는 기술적 과제.

종래의 도장방식은 엔지니어의 경험에 의하여 수동조작에 의하여 작업토록 됨으로 엔지니어에 따라 품질이 서로다르게 되고, 또한 불량제품에 대한 문제점 분석이 곤란하여 제품품질을 향상시키기가 곤란한 문제점이 있는 것이다.

다. 고안의 해결방법의 요지.

선회하는 콘베이어 벨트를 이용하여 콘베이어 벨트가 각각의 작업실을 통과하면서 스프레이 건에 의하여 작업공정에 따라 분사토록 함으로서 자료의 관리와 이에 따른 작업성의 향상과 품질의 향상을 가져올 수 있는 것이다.

라. 고안의 중요한 용도

도장 설비

Description

자동도장설비 시스템{An automatic painting device system}

본 고안은 도장자동설비에 관한 것으로 로버트 자동제어에 의하여 모든 자료가 전산처리되고, 이러한 자료에 의하여 품질 개선 등은 물론 자료분석에 의한 생산성의 조정과 동일한 품질의 생산성유지가 가능토록 한 것이다.

종래의 도장설비는 수동방식이기 때문에 엔지니어의 숙련도에 의하여 품질의 차이가 발생되고 또한 수작업으로 이루어짐으로 동일한 품질의 생산이 불가능하며 엔지니어의 기계조작에 따른 수동 작동으로 시행착오 및 엔지니어의 교체 시 생산의 차질과 품질의 동일성 유지가 곤란하다는 문제점이 있었고 더욱이 이러한 시행착오 등에 대한 자료의 보관과 유지가 불가능하여 품질의 향상을 위한 어떠한 시도나 새로운 품질의 개발이 불가능하였던 것이다.

따라서 품질과 가격경쟁력에서 문제가 발생되었던 것이고 이러한 것들은 새로운 품질의 제공에 많은 문제점이 있고 이러한 품질의 개선에 대한 구체적인 특징의 설명이나 어떠한 자료의 제공이 불가능하였던 것이다.

따라서 본 고안은 스프레이건을 로봇트 자동제어에 의함으로서 모든 작업을 자동화가 가능토록 하고, 이로 인하여 모든 자료가 전산처리토록 하고 이러한 자료의 분석에 의하여 다양한 품질의 도장수단의 개선은 물론 품질의 향상과 균일화를 갖도록 한 것이다.

도 1은 본 고안의 전체 시스템의 레이아웃을 나타낸 평면도.

도 2는 본 고안의 또 다른 전체 시스템을 나타낸 평면도.

도 3은 제전실의 내부구조를 나타낸 조립도.

도 4는 제전실의 에어건의 각도조절을 나타낸 조립도.

도 5는 도장실의 정면도

도 6은 도장실의 평면도

도 7은 도장실의 내부구조를 나타낸 좌측면도

도 8은 도6의 A-A선단면도

도 9는 도5의 우측면도.

도10은 도9의 A부분의 상세도.

도11은 UV코팅실의 내부구조를 나타낸 정면도.

도12는 UV코팅실의 내부구조를 나타낸 측면도.

도13은 스핀들의 자전을 유도하는 일실시예의 사시도

도14는 스핀들의 자전을 유도하는 벨트구동수단의 확대도.

도15는 스핀들의 또 다른 자전을 유도하는 일실시 예의 사시도.

도16은 로봇트의 구조를 나타낸 정면도.

도17은 로봇트의 제어시스템의 블록도.

도18은 로봇트의 구조를 나타낸 측면도

도19 내지 도24는 로봇트의 스프레이건의 각도조절을 나타낸 구분도.

도25는 로봇트의 관절구조를 나타낸 개략도.

도26은 다관절의 작동을 위한 구조를 나타낸 측면도.

도27은 회전축의 상세 단면도

도28은 회전축과 스프레이건과의 각도조절상태의 평면도.

도29는 제어시스템의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 콘베이어 벨트 2: 스핀들

10: 제전실 20: 도장실

30: 건조실 40: UV코팅실

50: 건조실 60: 입구측

111: 센타축 112: 수직축

113: 수평축 114: 회전축

115: 스프레이건 116: 피도장체

117: 스핀들 118: 솔레노이드밸브

119: 에어탱크 120: 레귤레이터

121: 물탱크 122: MC롤러

123: 로봇트거치대

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 고안에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 각 도면을 설명함에 있어, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 참조부호를 갖는다.

도 1은 본 고안의 전체적인 시스템의 상태를 나타내는 레이아웃이다.

도장을 위한 제품의 작업대가 도장의 개시와 완료가 동일한 장소에서 이루어지도록 되는 엔드레스 방식으로 연결되어진 컨베이어(1)는 체인식으로 구현되어 각각의 체인의 피치(5)에는 스핀들(2)이 장착되어 스핀들(2)에 피 도장체가 장착되어 이송되면서 제전실(10)(IONIZER BOOTH)에서 피 도장체에 정전기 제거와 음이온을 주사토록 하여 표면을 처리토록 함으로서 도장작업이 용이토록 하고, 피 도장체에 도장을 하기 위한 스프레이건(21)에 의하여 스프레이 되는 도장실(20)(SPRAY BOOTH)과 도장되어진 표면을 건조토록 하기 위한 건조실(30)(I.R OVEN)과 도장의 표면의 변화를 방지하고, 동시에 자외선에 의한 도장의 색상 변화를 방지하기 위하여 스프레이 되는 UV코팅실(40)(U.V CHAMBER)과 UV코팅된 것을 자외선의 주사에 의하여 건조토록 하기 위한 건조실(50)을 통과하면서 자동으로 도장작업이 이루어지도록 되는 것이다.

이러한 작업은 도1에 도시된 바와 같이 엔드리스로 연결되어진 컨베이어 벨트(1)로 전 라인이 연결되어진 상태에서 피 도장물이 세척되거나 또는 세정되어진 상태에서 작업대(60)의 입구측(61)으로 진입하여 건조로(70)를 통과하면서 1차 건조와 동시에 피 도장체에 일정한 온도로 유지시키도록 한 후 제전실(10)에서 피 도장체에 묻어 있는 먼지제거와 동시에 정전기 제거 및 음이온이 주사토록 한다.

이때 먼지제거를 위하여는 에어탱크에서 레귤레이터를 통하여 에어건으로 주사토록 하는 것이고, 정전기 제거를 위하여는 트랜스에서 이온을 생성한 후 에어와 동시에 에어건으로 주사토록 한다.

이때 피도장체의 형상에 따라 다양한 각도로 에어 건이 조절되는 것이고, 이러한 조절은 피도장체에 따라 수동이나 자동으로 조절될 수 있는 것이다.

이러한 각도 조절을 위하여는 도3에 도시된 바와 같이 일자환봉(11)과 ㄱ자환봉(12)을 인장레바(13)에 의하여 연결토록 하고, 일자환봉(11)의 하단에는 알루미늄 블록(14)을 이용한 고정이 된 상태에서 인장레바(13)를 풀어서 상하와 각도조절이 이루어진 후 인장레바(13)를 조임으로서 ㄱ자환봉(12)의 선단에 장착되어진 에어건(16)의 각도가 조절되어지는 것이다.

또한 17은 에어 건 조절대의 받침대이고, 18은 에어 건 조절대의 수평등을 조절하기 위한 조절좌이다.

따라서 이와 같이 제전실에서 전처리되어진 피도장체는 콘베이어벨트의 이동에 의하여 도장실(20)로 이송되어 스프레이 건(21)에 의하여 피도장체에 도장이 이루어지는 것이다.

이때에도 스프레이 건은 제전실의 에어 건과 같이 동일한 방법으로 조절되고 작동되는 것이다.

이와 같이 도장된 상태에서 2차 건조실로 진입되면서 건조가 이루어지는 것이고, 이때 건조실은 가이드로울러에 의한 지그재그로 이동되게 구성하여 좁은 장소에서의 충분한 건조시간을 갖도록 하였다.

2차 건조실을 통과한 피 도장체는 다시 2차 도장실에서 2차 도장이 이루어지고, 3차 건조실을 통과하면서 충분한 건조가 이루어지는 것이다.

이와 같이 3차 건조실을 통과한 피도장체는 도장표면에 도장의 변색을 방지하기 위한 UV코팅을 위하여 도장표면에 발생될 수 있는 정전기나 먼지 등을 제거하기 위하여 2차 제전실(10a)을 통과하면서 에어에 의한 음이온의 주사로 정전기가 제거토록 된 후 바로 UV코팅실로 진입되면서 UV코팅이 이루어지는 것이다.

그후 1차 UV코팅실(40)에서 스프레이건(41)에 의하여 UV코팅이 이루어지는 것이고 여기서 사용되는 스프레이 건(41)도 제전실의 에어건(21)의 구조와 동일하게 작동되는 것이다.

그후 1차 UV코팅되어진 피 도장체는 4차 건조로를 통과하면서 완전한 건조가 이루어지는 것이고, 건조가 완료된 후에 다시 2차로 UV코팅실에서 2차 UV코팅이 이루어지도록 한 후 5차 건조로를 통과하면서 건조가 되어 완성된 도장표면을 얻게 되는 것이다.

이러한 과정을 순환되는 하나의 컨베이어벨트로 연결되어짐으로서 연속적인 작업이 가능한 것이다.

또한 이러한 컨베이어벨트에는 체인타입으로 체인의 각각의 피치를 구성하는 구멍에 장착되는 축에 스핀들을 이용하여 피 도장체를 장착토록 함으로서 스핀들의 외측에서 밀착된 상태에서 회전되는 탄성벨트에 의한 마찰력으로 스핀들이 자전하면서 이동되어지는 것이다.

이때 탄성벨트의 구동은 별도의 구동원을 이용하여 가이드롤러에 의한 탄성벨트가 스핀들과 밀착되어지도록 됨으로서 가능토록 되는 것이다.

따라서 스핀들이 외측에서 밀착되면서 구동되는 탄성 벨트(4)에 의하여 컨베이어벨트에 의하여 이동되면서 자전되어지는 것이다.

이때 또 다른 스핀들의 회전방식은 회전축의 외측에서 마찰력이 우수한 탄성패드를 밀착토록 함으로서 컨베어벨트가 이동되면서 회전축이 탄성패드(6)와 밀착되어 있기 때문에 자전토록 할 수 있는 것이다.

이러한 탄성패드의 밀착은 그 외측에서 고정대(7)에 장착되어진 스프링(8)의 탄성력에 의하여 스핀들과 밀착되어짐이 일정한 압력으로 유지되어지는 것이고 이러한 탄성패드(6)는 커버체(6a)에 의하여 그 내측에 위치되어지는 것이다.

이러한 스핀들의 자전을 유도하는 방식은 각각의 제전실과 건조실 및 도장실과 UV코팅실의 운전조건에 따라 선택적으로 사용되는 것이다.

또한 제전실과 도장실에서 사용되는 스프레이건(21,41)은 로봇트에 의하여 작동토록 함으로서 전체시스템의 작동을 전자동으로 할 수 있도록 하는 것이다.

이를 위한 제어시스템으로는 도17에 도시된 바와 같이 4축제어를 기본으로 하여 기존 PC인터페이스방식(USB)과 시리얼통신(FULL/HALF DUPLEX)방식을 겸용으로 사용하였다.

제어는 제어프로그램과 제어데이터 생성 및 저장과 모든 제어관련 사항을 총괄하는 호스트(HOST)와 선택되어진 데이터를 해독하여 각 축에 하달하는 데이터해독부와 메인칩에서 전달되어진 수치만큼 시계열적으로 모터를 구동토록 하는모션(Motion)실행부와 동작펄스 축력 및 센서 입력신호 및 축별(수동 또는 자동)브리이크(Break)출력신호를 감시하는 외부신호부로 구성되어진다.

따라서 호스트에서는 모든 제어관련 기능을 총괄하고 데이터의 생성 및 데이터의 수정과 데이터의 저장 및 전송을 하게 되며 이러한 거의 통신 방법은 호스트와 컨트롤러간의 전이중 통신방식이 적용된다.

따라서 이러한 제어수단에 의하여 제어되어지는 로봇트(100)의 구성은 도16 및 도18에 도시된 바와 같이 로봇트거치대(113)에 수직으로 형성된 건 세타축(111)에 LM가이드로 슬라이드 되는 수직축(112)과 수직축(112)과 직교하게 슬라이드 되는 수평축(113)과 수평축(113)에서 회전되어지는 회전축(114)과 회전축(114)에 장착된 스프레이건(115)으로 구성되어진다.

도면부호 116은 스핀들에 장착되어진 피도장체이고, 117은 자전되어지면서 이송되어지는 스핀들이고, 118은 솔레노이드 밸브이며, 119는 에어탱크이고, 120은 에어탱크의 에어제어를 위한 레귤레이터이고, 121은 물탱크이며, 122는 MC롤러이다.

따라서 피도장체(116)의 위치에 따라 또는 형상에 따라 감지되어진 신호가 들어오면 저장되어진 데이터에 의하여 수직축(112)과 수평축(113)의 슬라이드작동으로 정확한 위치를 잡게 되고 스프레이건(115)의 분사위치를 정확하게 잡기 위하여 회전축(114)이 회전되면서 스프레이건(115)의 방향이 정해지는 것이다.

이때 회전축(114)은 도11에 도시된 바와 같이 볼스크류(114a)에 의한 회동이 용이토록 되는 것이고, 이러한 스프레이건(115)은 도10이 도시된 바와 같이 스프레이건(115)에만 다관절을 장착토록 함으로서 다양한 각도의 변형이 가능하여 어떠한 상태에서의 코팅이 가능하게 되는 것이다.

이때의 다관절을 정확하게 꺾여지도록 하기 위하여 각각의 다관절에는 스테핑모터(126)에 의하여 각각의 부분적으로 각도가 조절되어지는 것이고, 각각의 다관절의 위치에 따라 축의 형태가 달라지는 것이다.

이때 스태핑모터에 의한 다관절의 회전은 각각의 센서(124)에 의하여 꺾임각이 감지되어지는 것이고 이런 상태에서 스태핑모터는 제어되는 것이다.

이를 위하여 별도의 순환되어지는 벨트를 사용하여 벨트의 순환속도에 의하여 스핀들의 회전을 유도하게 되는 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안에 따른 자동시스템은 하나의 컨베어벨트를 이용하여 연속회전토록 하면서 각각의 회전축에 의한 탄성벨트 및 패드의 마찰에 의하여 자전토록 됨으로서 자동으로 생산이 가능하게 되는 것이고, 이러한 제전이나 스프레이 공정에서의 건을 로버트에 의하여 자동조절토록 함으로서 생산성의 향상은 물론 다양한 생산공정의 데이터를 축적할 수 있는 것이다.

Claims

(정정)컨베이어에 스핀들 타입으로 장착된 피 도장체가 이송되면서 피 도장체에 정전기 제거와 음이온을 주사하여 표면을 처리함으로서 도장작업이 용이토록 하는 제전실(IONIZER BOOTH)과 상기 제전실에서 표면처리된 피 도장체에 스프레이 건으로 도장하는 도장실(SPRAY BOOTH)과 상기 도장실에서 도장된 표면을 건조토록 하는 건조실(I.R OVEN)과 상기 건조되어진 도장의 표면을 UV코팅하는 UV코팅실(U.V CHAMBER)과 상기 UV코팅된 표면을 자외선의 주사에 의하여 건조토록 되는 건조실이 하나의 써클에서 선회하는 컨베이어에 의하여 연속작업으로 이루어지게 됨을 특징으로 하는 자동도장설비 시스템.
(정정)제1항에 있어서, 건조실의 내에서 컨베이어가 지그재그로 구성되어 좁은 공간에서도 건조시간을 길게 갖도록 함을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.
(정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 컨베이어는 체인타입으로 구성되어 각각의 체인의 피치내에 자전되는 스핀들 타입의 회전축을 형성하여 회전축에 피 도장체를 탈착이 가능토록 결합하고 상기 회전축은 그 외측에서 밀착되면서 구동되는 탄성벨트에 의하여 컨베이어가 선회될 경우에 각각의 회전축이 자전되어짐을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.
(정정) 제3항에 있어서, 스핀들 타입의 회전축이 자전하는 방식은 회전축의 외측에서 마찰력이 우수한 탄성패드를 밀착토록 함으로서 컨베이어가 선회될 경우에 회전축이 탄성패드와 마찰력에 의하여 자전토록 함을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.
(정정)제1항에 있어서, 제전실에서의 스프레이와 도장실에서의 스프레이 건은 4축으로 슬라이드 되는 로봇 스프레이 됨을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.
(정정)제5항에 있어서, 상기 로봇 스프레이 건은 로봇 거치대에 수직으로 형성된건 세타축에 LM가이드로 슬라이드 되는 수직축과; 상기 수직축과 직교하게 슬라이드 되는 수평축과; 상기 수평축에서 회전되어지는 회전축과; 상기 회전축에 장착된 건으로 구성되어짐을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.
(정정)제6항에 있어서, 상기 회전축은 볼스크류에 의하여 회동이 용이토록 됨을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.
(정정)제7항에 있어서, 볼스크류에 의하여 회전되어지는 건에 다관절을 장착토록 함으로서 다양한 각도의 변형이 가능하여 어따한 상태에서의 코팅이 가능하게 됨을 특징으로 하는 자동도장설비시스템..
(정정)제8항에 있어서, 상기 다관절은 스태핑모터에 의하여 각각의 관절이 작동토록 되고, 이러한 관절에는 각각의 서로 다른 다축으로 구현되어짐을 특징으로 하는 자동도장설비시스템.