KR20050098099A - 블레이드형 공기터빈 및 그 공기터빈이 구비된 도장기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 블레이드형 공기터빈 및 그 공기터빈이 구비된 도장기기에 관한 것으로, 에어컴프레서로부터 공급되는 고압공기에 의해 고속 회전되는 공기터빈과, 이 공기터빈과 결합되는 샤프트와, 이 샤프트의 외측단에 착탈 가능하게 결합되어 도료공급원으로부터 공급되는 도료를 무화시키는 무화디스크로 구성된 회전부와; 이 회전부를 회전 가능하게 지지하고 감압된 저압공기를 외부로 배출시키는 하우징부로 이루어진 도장기기에 있어서, 상기 회전부의 공기터빈은 중앙에 결합홀이 형성되는 원반형 몸체와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 한다. 그에 따라, 본 발명은 동일 공기압에 대해 상대적으로 높은 회전수를 발생시켜 에너지 소비를 절감할 수 있게 하면서 무화디스크를 통해 분사되는 도료가 선상 무화될 수 있게 한다.
Description
본 발명은 도료를 무화시키는 도장기기에 관한 것으로, 특히 도장기기의 무화디스크를 회전시키는 공기터빈을 반경방향으로 다수 개의 익형 블레이드(airfoil type blade)가 형성된 블레이드형 공기터빈으로 교체하여 동일 운전조건하에서 에너지는 적게 소비하면서 그 블레이드형 공기터빈과 샤프트를 매개로 하여 연결된 무화디스크는 더 고속으로 회전될 수 있게 함으로써 그 무화디스크를 통해 토출되는 도료를 선상 무화시켜 피도장물에 안정적으로 도장될 수 있도록 한 블레이드형 공기터빈 및 그 공기터빈이 구비된 도장기기에 관한 것이다.
일반적으로, 도장기기(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 외부의 에어컴프레서(도시되지 않음)로부터 공급되는 고압공기에 의해 고속 회전되어 도료공급원(도시되지 않음)으로부터 공급되는 도료를 무화시키는 회전부(2)와; 이 회전부를 회전 가능하게 지지하고 그 회전부를 회전시켜 감압된 저압공기를 외부로 배출시키는 하우징부(3)로 이루어져 있다.
여기에서, 상기 회전부(2)는 외부의 에어컴프레서(도시되지 않음)로부터 공급되는 고압공기에 의해 회전 운동하는 공기터빈(4)과; 이 공기터빈의 중앙 결합홀(4aa)에 끼워져 잠금너트(5)를 통해 일체로 고정되는 샤프트(6)와; 이 샤프트에 암수형태로 나사 결합되는 샤프트어댑터(7)와; 이 샤프트어댑터의 선단에 끼워져 스크류(8)를 통해 고정되는 무화디스크(9)로 이루어져 있다.
상기 하우징부(3)는 상기 공기터빈(4)의 일측에 마련되어 고압공기를 공급하는 공기공급포트(10a)가 마련된 헤드커버와(10); 상기 샤프트(6)의 외주면으로부터 일정간격을 두고 끼워지는 스패이서(11)와; 그 스패이서를 사이에 두고 상기 샤프트(6)의 양단에 각각 구비되는 베어링(12)과; 상기 스페이서(11)와 두 베어링(12)을 감싸는 하우징(13)과; 이 하우징의 일부분을 감싸는 형태로 끼워져 스크류(도시되지 않음)에 의해 착탈 가능하게 결합되는 브라켓(14)으로 이루어져 있다.
한편, 상기 회전부(2)의 샤프트어댑터(7) 외주면에는 상기 무화디스크(9)로부터 분사되는 도료의 분사패턴을 조절할 수 있도록 적어도 두 개의 셰이핑에어노즐(15a)이 마련된 셰이핑에어플레이트(15)가 스패이서(16)를 매개로 하여 끼워져 있으며, 상기 셰이핑에어플레이트(15)와 스패이서(16)는 상기 하우징(13)의 적어도 두 개소에 볼트(17)를 통해 고정되어 있다.
상기 공기터빈(4)을 회전시켜 감압된 저압공기는 하우징(13)과 브라켓(14)의 배출통로(도시되지 않음)를 지나 사일런스커버(18)의 배출구(18a)를 통해 외부로 배출되고, 상기 무화디스크(9)의 내면을 따라 반경방향으로 공급되는 도료는 도료공급원(도시되지 않음)으로부터 하우징(13) 또는 셰이핑에어플레이트(15)로 배치되는 도료공급호스(19)를 통해 공급되게 되어 있다.
다른 한편, 상기 공기터빈(4)은 도 2에 도시된 바와 같이, 원반형 몸체(4a)로 이루어지고, 이 원반형 몸체의 테두리에는 반경방향으로 일정간격을 두고 다수 개의 에어홀(4bb)이 형성되어 있으며, 그 결과 상기 원반형 몸체(4a)의 에어홀(4bb)로 유입되는 고압공기에 의해 공기터빈(4)이 고속으로 회전될 수 있게 된다. 또한, 상기 공기터빈(4)의 원반형 몸체(4a)에는 샤프트(6)와 그 원반형 몸체(4a)의 결합홀(4aa) 간에 견고히 고정될 수 있도록 일정높이의 단턱(4cc)이 형성되어 있다.
한편, 도 1의 미설명 부호 21은 브라켓(14), 하우징(13) 및 셰이핑에어플레이트(15)를 부분적으로 감싸는 바디커버를 지칭하는 것이며, 이 바디커버(21)는 외부의 이물질이 상기 해당부품들에 달라붙지 않도록 차단하는 것으로 고무나 플라스틱 재질 등으로 이루어져 있다.
전술한 바와 같이 구성된 종래 기술에 따른 공기터빈이 구비된 도장기기의 작동을 도 1과 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도장기기(1)를 스크류 등을 이용하여 도장로봇(도시되지 않음)의 작동암에 고정시킨 후 도장기기, 도장로봇 및 에어컴프레서와 각각 전기적으로 접속된 제어부(도시되지 않음)를 통해 도장기기(1)를 작동시키면 상기 에어컴프레서로부터 헤드커버(10)의 공기공급포트(10a)를 통해 공기터빈(4)으로 고압공기가 공급되게 되며, 그 결과 그 공기터빈과 연결된 샤프트(6)가 고속으로 회전될 수 있게 된다.
이때, 상기 공기터빈(4)을 회전시켜 감압된 저압공기는 전술한 바와 같이 하우징(13)과 브라켓(14)의 배출통로를 지나 사일런스커버(18)의 배출구(18a)를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
아울러, 상기 샤프트(6)의 외측단에 샤프트어댑터(7)를 매개로 하여 결합된 무화디스크(9)가 상기 공기터빈(4)과 일체로 회전하게 되며, 그 결과 도료공급원(도시되지 않음)으로부터 도료공급호스(19)를 통해 무화디스크(9) 내의 원주면 상으로 공급된 도료가 원심력에 의해 그 무화디스크의 반경방향 외측으로 분사될 수 있게 된다.
이때, 상기 무화디스크(9) 내의 원주면으로부터 외측으로 분사되는 도료의 분사패턴은 상기 셰이핑에어플레이트(15)의 셰이핑에어노즐(15a)로부터 분출되는 공기에 의해 적절히 조절될 수 있게 되며, 그 결과 도장로봇의 무화디스크(9)로부터 분사되는 도료는 상기 셰이핑에어노즐(15a)로부터 분출되는 공기에 의해 분사패턴이 제어되는 상태로 그 도장로봇의 좌우측에 각각 위치되는 소정 피도장물(도시되지 않음)에 도장될 수 있게 된다.
그러나 종래에는, 공기터빈(1)이 다수 개의 에어홀(4bb)을 통해 고압공기가 통과할 때 발생되는 토크에 의해 회전되도록 되어 있었기 때문에 회전효율을 높이기 위해 에어홀(4bb)의 공기흐름경로를 공기터빈(4)의 두께 내에서 굴곡지게 형성하기도 매우 어려운 데다 공기터빈의 회전력이 약하게 발생하여 그 공기터빈과 샤프트(6)를 매개로 하여 연결된 무화디스크(9)의 회전수가 낮아져 그 무화디스크를 통해 분사되는 도료의 무화상태가 불량할 수밖에 없었다.
또한, 무화디스크(9)로부터 분사되는 토출 도료량이 적정하지 않게 되면 그 무화디스크로부터 토출되는 도료가 입자상 또는 면상 무화되어 피도장물에 제대로 도장될 수 없게 되고, 나아가 도장기기(1)의 주변으로 비산되어 낭비되거나 이차적으로 환경오염을 발생시키는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 전술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 공기터빈의 회전력을 발생시키는 부분을 익형 블레이드 형태로 마련하여 동일 공기압에 대해 상대적으로 높은 회전수를 발생시켜 에너지 소비를 절감할 수 있게 하면서 무화디스크를 통해 분사되는 도료가 선상 무화될 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무화디스크로부터 분사되는 도료의 적정 토출 도료량을 산출하여 도장작업시 도료가 도장기기의 주변으로 비산되어 낭비되는 것과 이차적으로 환경오염을 발생시키는 것을 근본적으로 예방할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 도장기기의 무화디스크로부터 피도장물로 분사되는 도료의 도착효율을 높이고, 그 피도장물에 도포된 도막의 두께, 표면 거칠기, 경도 등의 특성이 기존 것에 비해 현저히 개선될 수 있도록 하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도장기기를 위한 블레이드형 공기터빈은 중앙에 결합홀이 형성되는 원반형 몸체와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기는 에어컴프레서로부터 공급되는 고압공기에 의해 고속 회전되는 공기터빈과, 이 공기터빈과 결합되는 샤프트와, 이 샤프트의 외측단에 착탈 가능하게 결합되어 도료공급원으로부터 공급되는 도료를 무화시키는 무화디스크로 구성된 회전부와; 이 회전부를 회전 가능하게 지지하고 감압된 저압공기를 외부로 배출시키는 하우징부로 이루어진 도장기기에 있어서, 상기 회전부의 공기터빈은 중앙에 결합홀이 형성되는 원반형 몸체와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 도 3 내지 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 블레이드형 공기터빈의 개략 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기를 보여주는 개략 단면도이다.
본 발명에 따른 도장기기를 위한 블레이드형 공기터빈(20)은 도 3에 도시된 바와 같이 중앙에 결합홀(20aa)이 형성되는 원반형 몸체(20a)와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드(20bb)로 이루어지고, 이 각 익형 블레이드는 익형(날개모양의 단면)의 현이 상기 원반형 몸체(20a)의 축선방향으로 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기(1')는 도 4에 도시된 바와 같이 에어컴프레서(도시되지 않음)로부터 공급되는 고압공기에 의해 고속 회전되는 블레이드형 공기터빈(20)과, 이 블레이드형 공기터빈과 결합되는 샤프트(6)와, 이 샤프트의 외측단에 착탈 가능하게 결합되어 도료공급원(도시되지 않음)으로부터 공급되는 도료를 무화시키는 무화디스크(9)로 구성된 회전부(2')와; 이 회전부를 회전 가능하게 지지하고 감압된 저압공기를 외부로 배출시키는 하우징부(3)로 이루어진 도장기기에 있어서,
상기 회전부(2')의 블레이드형 공기터빈(20)은 중앙에 결합홀(20aa)이 형성되는 원반형 몸체(20a)와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드(20bb)로 이루어져 있다. 또한, 상기 블레이드형 공기터빈(20)의 원반형 몸체(20a)에는 샤프트(6)와 그 원반형 몸체(20a)의 결합홀(20aa) 간에 견고히 고정될 수 있도록 일정높이의 단턱(20cc)이 형성될 수 있다.
여기에서, 상기 무화디스크(9)를 통해 분사되는 도료가 선상 무화될 수 있는 적정 토출 도료량의 범위는 하기 수학식 1로부터 얻어진 입자상 무화의 임계 토출 도료량(q1)과 하기 수학식 2로부터 얻어진 면상 무화의 임계 토출 도료량(q2) 이내인 것이 바람직하다(도 5 내지 도 7 참조).
〔수학식 1〕
〔수학식 2〕
여기에서, D와 n은 무화디스크의 직경과 회전속도이고, ρ,μ 및 σ는 도료의 밀도, 점도 및 표면장력을 나타낸다.
한편, 상기 하우징부(3)는 상기 블레이드형 공기터빈(20)의 일측에 마련되어 고압공기를 공급하는 공기공급포트(10a)가 마련된 헤드커버와(10); 상기 샤프트(6)의 외주면으로부터 일정간격을 두고 끼워지는 스패이서(11)와; 그 스패이서를 사이에 두고 상기 샤프트(6)의 양단에 각각 구비되는 베어링(12)과; 상기 스페이서(11)와 두 베어링(12)을 감싸는 하우징(13)과; 이 하우징의 일부분을 감싸는 형태로 끼워져 스크류(도시되지 않음)에 의해 착탈 가능하게 결합되는 브라켓(14)으로 이루어져 있다.
상기 회전부(2')의 샤프트(6)와 무화디스크(9)는 샤프트어댑터(7)를 매개로 하여 고정될 수 있으며, 이 샤프트어댑터의 외주면에는 상기 무화디스크(9)로부터 분사되는 도료의 분사패턴을 조절할 수 있도록 적어도 두 개의 셰이핑에어노즐(15a)이 마련된 셰이핑에어플레이트(15)가 스패이서(16)를 매개로 하여 끼워지고, 이 셰이핑에어플레이트(15)와 스패이서(16)는 상기 하우징(13)의 적어도 두 개소에 볼트(17)를 통해 고정되는 것이 바람직하다.
상기 블레이드형 공기터빈(20)을 회전시켜 감압된 저압공기는 하우징(13)과 브라켓(14)의 배출통로(도시되지 않음)를 지나 사일런스커버(18)의 배출구(18a)를 통해 외부로 배출되고, 상기 무화디스크(9)의 내면을 따라 반경방향으로 공급되는 도료는 도료공급원(도시되지 않음)으로부터 하우징(13) 또는 셰이핑에어플레이트(15)로 배치되는 도료공급호스(19)를 통해 공급되게 되어 있다.
한편, 상기 셰이핑에어플레이트(15)의 셰이핑에어노즐(15a)과 마찬가지로, 상기 도장기기(1')의 무화디스크(9)로부터 분사되는 도료입자가 피도장물(도시되지 않음)에 온전하게 도장될 수 있도록 상기 도장기기(1')와 피도장물 간에는 일정 고전압의 전계를 걸어줄 수 있다.
전술한 바와 같이 구성된 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기의 작동을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 도장기기(1')를 스크류 등을 이용하여 도장로봇(도시되지 않음)의 작동암에 고정시킨 후 도장기기, 도장로봇 및 에어컴프레서와 각각 전기적으로 접속된 제어부(도시되지 않음)를 통해 도장기기(1')를 작동시키면 상기 에어컴프레서로부터 헤드커버(10)의 공기공급포트(10a)를 통해 블레이드형 공기터빈(20)으로 고압공기가 공급되게 되며, 그 결과 그 블레이드형 공기터빈과 연결된 샤프트(6)가 고속으로 회전할 수 있게 된다(도 4 참조).
이때, 상기 블레이드형 공기터빈(20)을 회전시켜 감압된 저압공기는 하우징(13)과 브라켓(14)의 배출통로를 지나 사일런스커버(18)의 배출구(18a)를 통해 외부로 배출될 수 있게 된다.
아울러, 상기 샤프트(6)의 외측단에 샤프트어댑터(7)를 매개로 하여 결합된 무화디스크(9)가 상기 블레이드형 공기터빈(20)과 일체로 회전하게 되며, 그 결과 도료공급원(도시되지 않음)으로부터 도료공급호스(19)를 통해 무화디스크(9) 내의 원주면 상으로 공급된 도료가 원심력에 의해 선상 무화되어 그 무화디스크의 반경방향 외측으로 분사될 수 있게 된다(도 7 참조).
이때, 상기 무화디스크(9) 내의 원주면으로부터 외측으로 분사되는 도료의 분사패턴은 상기 셰이핑에어플레이트(15)의 셰이핑에어노즐(15a)로부터 분출되는 공기 또는 도장기기(1')와 피도장물 간에 걸리는 전계에 의해 적절히 조절될 수 있게 되며, 그 결과 도장로봇의 무화디스크(9)로부터 분사되는 도료는 상기 셰이핑에어노즐(15a)로부터 분출되는 공기에 의해 분사패턴이 제어되는 상태로 그 도장로봇의 좌우측에 각각 위치되는 소정 피도장물(도시되지 않음)에 안정하게 도장될 수 있게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 동일 공기압에 대해 상대적으로 높은 회전수를 발생시켜 에너지 소비를 절감할 수 있게 하면서 무화디스크를 통해 분사되는 도료가 선상 무화될 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 무화디스크로부터 분사되는 도료의 적정 토출 도료량을 산출하여 도장작업시 도료가 도장기기의 주변으로 비산되어 낭비되는 것과 이차적으로 환경오염을 발생시키는 것을 근본적으로 예방할 수 있게 한다.
나아가, 본 발명은 도장기기의 무화디스크로부터 피도장물로 분사되는 도료의 도착효율을 높일 뿐만 아니라, 그 피도장물에 도포된 도막의 두께, 표면 거칠기, 경도 등의 특성을 현저히 개선시킬 수 있게 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 공기터빈이 구비된 도장기기를 보여주는 개략 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 공기터빈의 개략 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 블레이드형 공기터빈의 개략 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기를 보여주는 개략 단면도.
도 5는 일반적인 도장기기의 무화디스크로부터 발생되는 입자상 무화를 보여주는 도면.
도 6은 일반적인 도장기기의 무화디스크로부터 발생되는 면상 무화를 보여주는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 도장기기를 통해 실현되는 바람직한 형태의 선상 무화를 보여주는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1' : 도장기기 2': 회전부
3: 하우징부 5: 잠금너트
6: 샤프트 7: 샤프트어댑터
8: 스크류 9: 무화디스크
10a: 공기공급포트 10: 헤드커버
11, 16: 스패이서 12: 베어링
13: 하우징 14: 브라켓
15a: 셰이핑에어노즐 15: 셰이핑에어플레이트
17: 볼트 18: 사일런스커버
18a: 배출구 19: 도료공급호스
20aa: 결합홀 20bb: 익형 블레이드
20cc: 단턱 20a: 원반형 몸체
20: 블레이드형 공기터빈 21: 바디커버
Claims (4)
- 중앙에 결합홀이 형성되는 원반형 몸체와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 도장기기를 위한 블레이드형 공기터빈.
- 제1항에 있어서, 상기 각 익형 블레이드는 익형의 현이 상기 원반형 몸체의 축선방향으로 배치된 것인 도장기기를 위한 블레이드형 공기터빈.
- 에어컴프레서로부터 공급되는 고압공기에 의해 고속 회전되는 공기터빈과, 이 공기터빈과 결합되는 샤프트와, 이 샤프트의 외측단에 착탈 가능하게 결합되어 도료공급원으로부터 공급되는 도료를 무화시키는 무화디스크로 구성된 회전부와; 이 회전부를 회전 가능하게 지지하고 감압된 저압공기를 외부로 배출시키는 하우징부로 이루어진 도장기기에 있어서,상기 회전부의 공기터빈은 중앙에 결합홀이 형성되는 원반형 몸체와; 이 원반형 몸체의 테두리를 따라 반경방향 외측으로 일정간격을 두고 형성되는 다수 개의 익형 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기.
- 제3항에 있어서, 상기 무화디스크를 통해 분사되는 도료가 선상 무화될 수 있는 적정 토출 도료량의 범위는 하기 수학식 1로부터 얻어진 입자상 무화의 임계 토출 도료량(q1)과 하기 수학식 2로부터 얻어진 면상 무화의 임계 토출 도료량(q2) 이내인 것인 블레이드형 공기터빈이 구비된 도장기기:〔수학식 1〕〔수학식 2〕여기에서, D와 n은 무화디스크의 직경과 회전속도이고, ρ,μ 및 σ는 도료의 밀도, 점도 및 표면장력임.
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Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020040023412A KR100587927B1 (ko) | 2004-04-06 | 2004-04-06 | 블레이드형 공기터빈 및 그 공기터빈이 구비된 도장기기 |
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ID=37277674
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-
2004
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