KR20130107362A - 색교체 밸브 장치 - Google Patents

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구니하루 야마우치
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Abstract

색교체 밸브 장치(11)를, 내부가 도료 통로(13)로 되는 동시에 축 방향으로 이격(離隔)된 복수 개소에 직경 방향으로 관통하여 접속 통로(12B)가 설치된 매니폴드(12)와, 매니폴드(12)의 각각의 접속 통로(12B) 중, 최상류측의 접속 통로(12 B)에 접속된 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17)와, 이들 각각의 밸브(16, 17)보다 하류측에 위치하여 접속 통로(12 B)에 접속된 A색 ~ F색의 도료 밸브(18~23)에 의해 구성되어 있다. 매니폴드(12)의 도료 통로(13)에는, 세정 에어, 세정 액체에 의한 선회류(旋回流)를 형성하는 선회류 형성 부재(24)를 설치하고, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13)의 전체 길이에 걸쳐 배치되어 있다.

Description

색교체 밸브 장치{COLOR SELECTION VALVE DEVICE}
본 발명은, 예를 들면, 자동차, 가정 전기 제품 등의 피도장물(被塗裝物)을 향해 도료를 분무하는 도장 장치에 사용하기에 바람직한 색교체 밸브 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 피도장물에 액체 도료를 분무하는 도장 장치는, 복수 색의 도료 또는 세정 유체를 적절하게 선택하여 공급하는 색교체 밸브 장치와, 상기 색교체 밸브 장치로부터 배관을 통하여 공급되는 도료를 분무하는 도장기(塗裝機)에 의해 대략 구성되어 있다.
색교체 밸브 장치는, 내부가 도료 통로가 되는 동시에 축 방향으로 이격(離隔)된 복수 개소에 직경 방향으로 관통하여 접속 통로가 설치된 매니폴드와, 상기 매니폴드의 각각의 접속 통로 중, 최상류측의 접속 통로에 접속되어 설치되고, 상기 도료 통로에 대하여 세정 유체의 공급과 차단을 행하는 세정 유체 밸브와, 상기 세정 유체 밸브보다 하류측에 위치하여 상기 매니폴드의 접속 통로에 접속되어 설치되고, 상기 도료 통로에 대하여 도료의 공급과 차단을 행하는 복수 개의 도료 밸브로 구성되어 있다(특허 문헌 1).
색교체 밸브 장치는, 복수 종류의 도료 중에서 원하는 도료를 선택하고, 이 선택한 도료를 도장기에 대하여 공급하는 것이다. 따라서, 색교체 밸브 장치는, 분무 작업에 사용하는 도료를 전환할 때, 매니폴드의 도료 통로 등에 체류하고 있는 전회의 분무 작업에서 사용한 전색(前色) 도료를 씻어 흘려보내고, 이 전색 도료의 세정 후에 다음 회의 분무 작업에 사용할 차색(次色) 도료를 도장기를 향해 공급하는 것이다.
매니폴드의 도료 통로 등에 체류하는 전색 도료의 세정 작업을 행하는 경우, 전색 도료를 사용한 분무 작업이 종료되면, 이 전색 도료를 공급하고 있었던 도료 밸브를 폐쇄한다. 그 후에, 세정 유체 밸브를 개방하고, 세정 에어, 세정 액체 등의 세정 유체를 도료 통로에 공급한다. 이로써, 세정 유체는, 도료 통로 내를 상류측으로부터 하류측을 향해 흐름으로써, 이 도료 통로에 체류하고 있는 전색 도료를 압출(押出)하면서, 도료 통로의 내벽면에 부착된 전색 도료를 세정한다.
여기서, 도료 통로 내에 체류하는 전색 도료는, 이 도료 통로를 따라 직진하여 흐른다. 이 때, 점성(粘性) 유체인 도료는, 도료 통로의 내벽면 측에서 관내 압력 손실이 생기면서, 도료가 도료 통로의 축 중심부를 유통할 때의 속도보다, 도료가 도료 통로의 내벽면 측(직경 방향 외측)을 유통할 때의 속도가 지연된다. 이 현상에 의해, 도료 통로의 내벽면 측에서는, 세정 유체의 유통 속도가 지연되므로, 세정 유체에 의해 전색 도료를 효과적으로 가압하여 흐르게 할 수 없어, 세정성이 저하되는 요인으로 되어 있다.
그래서, 색교체 밸브 장치에는, 도료 통로 내에 체류하는 전색 도료의 세정성을 높이도록 하는 것이 알려져 있다. 이 종래 기술에 의한 색교체 밸브 장치는, 도료 통로 내에 판체를 비틀어서 형성한 복수 개의 엘리먼트로 이루어지는 기액(氣液) 혼합기를 설치한다. 이 도료 통로 내에서 세정 유체를 유통시킴으로써, 기액 혼합기에 의해 미소하고 균일한 기포를 가진 세정액을 형성하고, 이 세정액에 의해 도료 통로 내의 전색 도료를 세정하는 것이다(특허 문헌 2).
한편, 색교체 밸브 장치로부터 도장기에 도료를 공급하는 도료 공급 배관 내에 체류한 전색 도료의 세정성을 높이도록 한 구성이 알려져 있다. 이 종래 기술은, 도료 공급 배관의 상류측에 위치하는 조인트 부분에 판체를 비틀어서 형성한 엘리먼트를 내장(內藏)하고, 이 엘리먼트에 의해 세정 유체를 도료 공급 배관 내에서 소용돌이형으로 유통시킴으로써, 도료 공급 배관의 내벽면에 부착된 전색 도료를 세정하는 것이다(특허 문헌 3).
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그런데, 색교체 밸브 장치의 매니폴드에는, 도료 통로가 형성되어 있어, 이 도료 통로와 각 도료 밸브, 세정 유체 밸브를 접속하기 위하여, 축 방향으로 이격되고 직경 방향으로 관통되는 접속 통로가 각각 설치되어 있다. 이 때문에, 분무 작업이 종료하여 각 도료 밸브를 폐쇄했을 때는, 상기 각각의 접속 통로의 도료 밸브 측이 폐색(閉塞)되므로, 이 접속 통로는, 도료 통로의 내벽면에 바닥이 있는 구멍으로서 개구된 상태로 된다.
따라서, 이와 같은 도료 통로의 내벽면에 바닥이 있는 구멍으로서 개구되는 접속 통로에는, 도료 통로를 유통하는 도료가 들어가서 체류한다. 특허 문헌 2와 같이, 색교체 밸브 장치의 상류측에 설치된 기액 혼합기로부터 색교체 밸브 장치의 도료 통로에 미소한 기포를 가진 세정액을 유통시켜도, 점성 유체인 도료가 체류하는 도료 통로 내에서는, 그 내벽면 측에 발생하는 관내 압력 손실 작용에 의해, 내벽면 측의 도료의 압출에 효과적인 작용을 가져올 수 없다.
또한, 특허 문헌 3과 같이, 색교체 밸브 장치의 도료 통로의 상류측에, 세정 유체에 소용돌이형의 흐름을 발생시키는 엘리먼트를 설치했다고 해도, 이 소용돌이형의 세정 유체는 도료 통로에 유입된 빠른 단계에서, 점성 유체인 도료에 의해 소용돌이의 작용이 소실되기 때문에, 특허 문헌 2의 세정액과 마찬가지로 도료 통로의 내벽면 측의 도료의 압출에 효과적인 작용을 가져올 수 없다. 하물며, 이들 세정 유체는, 도료 통로의 내벽면 외측에 설치된 접속 통로에 체류하는 도료에 대해서는, 도료의 압출 작용은 극히 낮고, 도료의 세정에 장시간을 필요로 한다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은, 매니폴드에 형성된 도료 통로의 내벽면의 상류에서 하류까지의 전체면에 걸쳐 세정 유체가 소용돌이 작용을 유지하도록 하여, 도료 통로의 내벽면 및 접속 통로에 체류하는 도료를 적극적으로 가압하여 흐르게 함으로써, 도료를 효율적으로 세정할 수 있도록 한 색교체 밸브 장치를 제공하는 것에 있다.
(1). 본 발명에 의한 색교체 밸브 장치는, 내부가 도료 통로가 되는 동시에 축 방향으로 이격된 복수 개소에 직경 방향으로 관통하여 접속 통로가 설치된 매니폴드와, 상기 매니폴드의 각각의 접속 통로 중, 최상류측의 접속 통로에 접속되어 설치되고, 상기 도료 통로에 대하여 세정 유체의 공급과 차단을 행하는 세정 유체 밸브와, 상기 세정 유체 밸브보다 하류측에 위치하여 상기 매니폴드의 접속 통로에 접속되어 설치되고, 상기 도료 통로에 대하여 도료의 공급과 차단을 행하는 복수 개의 도료 밸브로 구성하고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 매니폴드의 도료 통로 내에는, 상기 도료 통로 내에서 세정 유체에 의한 선회류(旋回流)를 형성하는 선회류 형성 부재를 설치하고, 상기 선회류 형성 부재는, 상기 도료 통로의 전체 길이에 걸쳐 배치하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 매니폴드의 도료 통로의 대략 전체 길이에 걸쳐 설치된 선회류 형성 부재는, 세정 유체 밸브로부터 도료 통로 내에 공급되는 세정 유체를 선회류로서 유통시킬 수 있다. 이로써, 도료 통로 내를 상류측으로부터 하류측을 향해 직진하여 유통하는 것뿐이었던 세정 유체를, 도료 통로의 직경 방향의 외측, 즉 도료 통로의 내벽면의 전체면에 대하여 향하도록 유통시킬 수 있다. 따라서, 세정 유체를 도료 통로의 내벽면이나 이 내벽면에 개구된 접속 통로에 대하여도 적극적으로 유입하여 공급할 수 있다. 그리고, 선회류 형성 부재는, 도료 통로에 대하여 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 배치되면 되는 것으로서, 도료 통로의 통로 길이와 선회류 형성 부재의 길이가 동일 치수인 것을 의미하는 것은 아니다.
이 결과, 도료 통로의 세정 시에는, 선회류 형성 부재에 의해 발생하는 선회류에 의해, 도료 통로의 내벽면에 막히는 도료를 단시간에 효율적으로 가압하여 흐르게 할 수 있다. 또한, 선회류 형성 부재는, 세정 유체를 각각의 접속 통로 내에도 적극적으로 유입시킬 수 있으므로, 접속 통로의 안쪽부에 체류하는 도료도 단시간에 세정할 수 있다.
(2). 본 발명에 의하면, 상기 선회류 형성 부재는, 상기 도료 통로 내를 자유롭게 동작할 수 있는 상태로 배치된 1개의 부재로서 형성한 것에 있다. 여기서, 자유롭게 동작할 수 있는 상태란, 선회류 형성 부재가 도료 통로 내에서, 전, 후방향, 좌측, 우측 방향, 상하방향으로 진동하거나, 회전할 수 있는 것을 말한다. 이 결과, 선회류 형성 부재는, 진동, 회전 등의 복잡한 거동(擧動)에 의해 도료 통로의 내벽면에 막히는 도료를 분단(分斷) 또는 교반하는 동시에, 세정 유체를 도료 통로의 내벽면에 적극적으로 충돌시킬 수 있어, 내벽면에 부착된 도료를 효율적으로 씻어 흐르게 할 수 있다.
(3). 본 발명에 의하면, 상기 선회류 형성 부재는, 표면(表面)과 이면(裏面)을 반전시켜 180 ° 비틀린 단위 나선(螺旋)을 복수 개 연속함으로써 형성하고, 상기 도료 통로 내에 가동인 상태로 설치하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 선회류 형성 부재를 형성하는 나선의 표면측의 통로와 이면측의 통로로 나누어 세정 유체를 유통시킬 수 있다. 이로써, 세정 유체는, 도료 통로의 직경 방향의 외측, 즉 도료 통로의 내벽면을 향하도록 유통시킬 수 있다.
또한, 선회류 형성 부재는, 도료 통로 내에 가동인 상태로 설치하고 있으므로, 공급되는 세정 유체에 압력 이동되어 축 방향, 직경 방향으로 진동이 생기거나, 주위 방향으로 회전할 수 있다. 이와 같이, 선회류 형성 부재는 진동하거나 회전함으로써, 도료 통로의 내벽면에 체류하는 도료를 분단하거나, 교반할 수 있고, 이 점에 있어서도 도료의 세정 효율을 높일 수 있다.
(4). 본 발명에 의하면, 상기 선회류 형성 부재는, 복수 개의 상기 단위 나선을 연속하여 형성한 1개의 판체에 의해 구성한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 1개의 판체로 이루어지는 선회류 형성 부재는, 각 단위 나선 사이의 단차를 없앨 수 있으므로, 선회류 형성 부재에 따라 세정 유체를 원활하게 유통시킬 수 있어, 세정 유체의 유속(流速)을 빠르게 하여 세정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 1개의 판체로 이루어지는 선회류 형성 부재는, 도료 통로에 대하여 용이하게 삽입, 이탈시킬 수 있다.
(5). 본 발명에 의하면, 상기 선회류 형성 부재는, 가요성(可撓性)을 가지는 수지 재료 또는 가요성을 가지는 금속 재료를 사용하여 형성한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 선회류 형성 부재는, 가요성을 가지고 있으므로, 공급되는 세정 유체의 압력을 받아 휠 수가 있어, 적극적으로 진동이 생기게 하는 것이 가능하다. 이로써, 선회류 형성 부재의 외주 부분을 도료 통로의 내벽면에 대하여 반복하여 접촉시킬 수 있으므로, 도료 통로의 내벽면에 막히는 도료를 교반하여 세정 효율을 높일 수 있다.
(6). 본 발명에 의하면, 상기 선회류 형성 부재는, 직경 방향의 외경 치수를 상기 도료 통로의 내경(內徑) 치수에 대하여 직경 방향으로 이동할 수 있는 근소한 직경 방향 간극만큼 작은 치수로 형성하는 구성으로 한 것에 있다. 이로써, 선회류 형성 부재를 도료 통로 내에서 직경 방향으로 진동시키거나, 주위 방향으로 회전시키거나 할 수 있다.
(7). 본 발명에 의하면, 상기 선회류 형성 부재는, 축 방향의 길이 치수를 상기 도료 통로의 길이 치수에 대하여 축 방향으로 이동할 수 있는 근소한 축 방향 간극만큼 짧은 치수로 형성하는 구성으로 한 것에 있다. 이로써, 선회류 형성 부재를 도료 통로 내에서 축 방향으로 진동시킬 수 있다.
(8). 본 발명에 의하면, 상기 매니폴드의 하류측 단부에는, 상기 도료 통로로부터 유체가 유출되는 것을 허용하는 동시에 상기 도료 통로 내에 삽입된 상기 선회류 형성 부재의 선단의 위치결정을 행하는 위치결정 부재를 설치하고, 상기 매니폴드의 상류측 단부에는, 상기 선회류 형성 부재를 삽입, 이탈시키기 위한 개구부를 형성하는 동시에, 상기 개구부를 폐색하는 위치에 상기 선회류 형성 부재의 기단(基端)의 위치결정을 행하는 커버 부재를 설치하는 구성으로 한 것에 있다.
이 구성에 의하면, 매니폴드의 하류측 단부에 설치한 위치결정 부재는, 도료 밸브로부터 공급되는 도료, 세정 유체 밸브로부터 공급되는 세정 유체가 도장기 등을 향해 유출되는 것을 허용할 수 있다. 이 상에서, 위치결정 부재는, 선회류 형성 부재가 하류측으로 이탈하지 않도록, 상기 선회류 형성 부재의 하류측으로의 이동단(移動端)을 결정할 수 있다.
한편, 매니폴드의 상류측 단부에는, 개구부를 형성하고 있으므로, 이 개구부를 통하여 선회류 형성 부재를 도료 통로에 용이하게 삽입, 이탈시킬 수 있다. 또한, 개구부에 커버 부재를 장착한 상태에서는, 커버 부재에 의해 상기 개구부를 폐색할 수 있어, 커버 부재는, 선회류 형성 부재가 상류측으로 이탈하지 않도록, 상기 선회류 형성 부재의 상류측으로의 이동단을 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 색교체 밸브 장치를 사용한 도장 장치를 나타낸 전체 구성도이다.
도 2는 도 1 중의 색교체 밸브 장치를 나타낸 종단면도이다.
도 3은 도 2 중의 세정 에어 밸브를 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 4는 도 2 중의 IV부를 확대하여 나타낸 주요부 확대의 종단면도이다.
도 5는 도 2 중의 V부를 확대하여 나타낸 주요부 확대의 종단면도이다.
도 6은 도료 통로와 선회류 형성 부재를 도 2 중의 화살표 VI-VI 방향으로부터 본 주요부 확대의 횡단면도이다.
도 7은 선회류 형성 부재의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 의한 색교체 밸브 장치의 주요부를 확대하여 나타낸 종단면도이다.
도 9는 도료 통로와 선회류 형성 부재와 스냅링을 도 8 중의 화살표 IX-IX 방향으로부터 본 횡단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 의한 색교체 밸브 장치를, 도장기에 도료 등을 공급하는 구성을 예로 들어 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제1 실시형태를 나타내고 있다. 제1 실시형태에서는, A색~N색까지의 다수의 도료 중에서 선택한 A색 ~ F색의 6색의 도료를 정전식(靜電式)의 도장기에 공급하는 경우를 예시하고 있다. 또한, 제1 실시형태에서는, 도장기(8)의 대표예로서, 회전 무화두형(霧化頭型) 도장기(8)를 사용한 경우를 예시하고 있다.
도 1에 있어서, 부호 "1A", "1B", "1C", "1D", "1E", "1F"는 A색, B색, C색, D색, E색, F색의 도료원을, 각각 나타내고 있다. 이들 A색 ~ F색의 도료원(1A~1F)는, 도료 관로(管路)(2A~2F)를 통하여 후술하는 색교체 밸브 장치(11)의 각 도료 밸브(18~23)에 접속되어 있다.
부호 "3Ar"은 세정 유체로서의 세정 에어를 공급하는 세정 에어원이며, 상기 세정 에어원(3Ar)은, 에어 관로(4A)를 통하여 후술하는 색교체 밸브 장치(11)의 세정 에어 밸브(16)에 접속되어 있다. 부호 "3Lq"는 세정 유체로서의 세정 액체를 공급하는 세정 액체원이며, 상기 세정 액체원(3Lq)은, 액체 관로(4B)를 통하여 색교체 밸브 장치(11)의 세정 액체 밸브(17)에 접속되어 있다.
부호 "5"는 후술하는 색교체 밸브 장치(11)의 유출측에 접속되는 도료 공급 관로이며, 상기 도료 공급 관로(5)는, 색교체 밸브 장치(11)로부터 공급되는 도료 등을 후술하는 도장기(8)에 안내하는 것이다. 이 도료 공급 관로(5)는, 상류단이 후술하는 매니폴드(12)의 조인트 부재(14)에 접속되고, 하류단은 도장기(8)의 트리거 밸브(8D)에 접속되어 있다.
페인트 레귤레이터(6)는, 색교체 밸브 장치(11)의 하류측에 위치하여 설치되고, 이 페인트 레귤레이터(6)는, 제어 에어압에 따라 밸브 개도(開度)를 조정함으로써, 색교체 밸브 장치(11)로부터 도장기(8)에 공급하는 도료의 압력, 토출량을 제어하는 것이다. 그리고, 페인트 레귤레이터(6)는, 일례로서 에어 작동식 페인트 레귤레이터(air operated paint regulator; AOPR)가 사용되고 있다.
도료 펌프(7)는, 페인트 레귤레이터(6)의 하류측에 위치하여 도료 공급 관로(5)의 도중에 설치되고, 이 도료 펌프(7)는, 예를 들면, 기어 펌프, 로터리 펌프 등의 용적식(容積式) 펌프로 이루어지고, 색교체 밸브 장치(11)에서 선택된 도료를 도장기(8)에 정량 공급하는 것이다. 그리고, 도료 펌프(7)는, 일례로서 세정 가능한 기어 펌프(flushable gear pump; FGP)가 사용되고 있다.
부호 "8"은 도료 공급 관로(5)의 하류측에 설치된 회전 무화두형의 도장기이며, 상기 도장기(8)는, 예를 들면, 도장용 로봇의 암(arm)(도시하지 않음) 선단에 장착되어 있다[이하, 회전 무화두형의 도장기(8)를 단지 도장기(8)라고 한다]. 여기서, 도장기(8)는 전체로서 어스(9)를 통하여 어스 전위에 유지되어 있다. 그리고, 제1 실시형태에서는, 도장기(8)로서, 회전 무화두형 도장기(8)를 예시하고 있지만, 스프레이건형 도장기를 사용해도 되고, 또한 액압 무화형 도장기를 사용해도 되는 것이다.
도장기(8)는, 피도장물을 향해 도료를 분무하는 회전 무화두(8A)와, 상기 회전 무화두(8A)를 고속으로 회전 구동하는 에어 모터(8B)와, 상기 회전 무화두(8A)를 향해 도료 등을 공급하는 피드 튜브(8C)를 구비하고 있다.
도장기(8)에는, 피드 튜브(8C)에 접속되어 트리거 밸브(8D)가 설치되고, 상기 트리거 밸브(8D)는, 도료 공급 관로(5)로부터 공급되는 도료 또는 세정 유체를, 피드 튜브(8C)로부터 회전 무화두(8A)를 향해 공급 또는 정지시키는 것이다. 트리거 밸브(8D)는, 제어실에 제어 에어를 공급하여 피스톤을 변위시킴으로써 밸브체(모두 도시하지 않음)에 의해, 피드 튜브(8C)를 개폐하는 상폐(常閉)의 2포트 2위치의 에어 구동식 개폐 밸브로서 구성되어 있다.
고전압 발생기(10)는 도장기(8)와 어스(9)와의 사이에 설치되고, 상기 고전압 발생기(10)는, 예를 들면, 콕크로프트(Cockcroft) 회로에 의해 구성되며, 전원 장치(도시하지 않음)로부터 공급되는 전압을 -60 ~ -150 kV로 승압(昇壓)하는 것이다. 고전압 발생기(10)의 출력측은, 예를 들면, 에어 모터(8B)에 전기적으로 접속되고, 이로써, 고전압 발생기(10)는, 회전 무화두(8A)에 고전압을 인가하고, 상기 회전 무화두(8A)에 공급되는 도료에 직접 대전(帶電)시킨다.
다음에, 본 발명의 제1 실시형태에 의한 색교체 밸브 장치(11)에 대하여, 그 구성, 색교체 동작 등을 상세하게 설명한다.
제1 실시형태에서는, A색 ~ N색의 도료 중, 6색의 도료를 매니폴드(12)의 도료 통로(13)에 공급하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉, 매니폴드(12)에 대하여 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17), A색 도료 밸브(18), B색 도료 밸브(19), C색 도료 밸브(20), D색 도료 밸브(21), E색 도료 밸브(22) 및 F색 도료 밸브(23)의 8개의 밸브체를 장착하는 구성으로 하고, 6색의 도료 중에서 선택한 도료를 도장기(8)를 향해 공급하는 경우를 색교체 밸브 장치(11)의 구체예로서 설명한다.
부호 "11"은 도료 공급 관로(5)의 상류측에 접속되어 설치된 제1 실시형태에 의한 색교체 밸브 장치를 나타내고 있다. 이 색교체 밸브 장치(11)는, 분무 작업 시에, A색, B색, C색, D색, E색, F색의 6색의 도료 중에서 도장기(8)에 공급하는 도료를 선택하고, 선택한 도료를 도료 공급 관로(5)를 통하여 피드 튜브(8C)에 공급하는 것이다. 한편, 색교체 밸브 장치(11)는, 도장기(8)의 회전 무화두(8A), 피드 튜브(8C), 트리거 밸브(8D), 도료 공급 관로(5) 및 후술하는 매니폴드(12) 내의 도료 통로(13)에 체류하는 도료의 세정 작업 시에, 세정 유체되는 세정 에어와 세정 액체를 이들에 공급하는 것이다.
색교체 밸브 장치(11)는, 도장기(8)를 향해 도료 및 세정 유체를 선택적으로 공급 제어하는 장치에서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 색교체 밸브 장치(11)는, 후술하는 매니폴드(12), 도료 통로(13), 조인트 부재(14), 커버 부재(15), 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17), 도료 밸브(18~23), 선회류 형성 부재(24) 등에 의해 구성되어 있다.
부호 "12"는 색교체 밸브 장치(11)의 주요부를 형성하는 매니폴드이며, 상기 매니폴드(12)는, 후술하는 세정 에어 밸브(16)와 세정 액체 밸브(17)와 각 도료 밸브(18~23)의 장착 베이스가 되는 동시에, 이들 각각의 밸브(16, 17, 18~23)에 공통의 도료 통로(13)를 구비한 중공체(中空體)로 형성되어 있다. 매니폴드(12)는, 예를 들면, 도료 통로(13)의 축 방향으로 장척(長尺)의 각 기둥체형의 외형을 가지고, 축 방향과 직교하는 방향에 대향하는 면부에는, 각각의 밸브(16, 17, 18~23)를 장착하기 위한 밸브 장착 오목부(12A)가 도료 통로(13)의 축 방향으로 간격을 두고 8개 형성되어 있다. 각각의 밸브 장착 오목부(12A)의 중앙 위치에는, 도료 통로(13)의 직경 방향으로 관통하여 접속 통로(12B)가 설치되고, 이로써, 각각의 밸브(16, 17, 18~23)가 밸브를 개방했을 때는, 각각의 밸브 시트(16F~23F)의 유출구(16G~23G)가 접속 통로(12B)를 통하여 도료 통로(13)와 연통되는 것이 가능하다.
부호 "13"은 매니폴드(12)의 내부에 길이 방향으로 연장되어 설치된 도료 통로이며, 상기 도료 통로(13)는, 분무 작업을 행하는 경우에, 각 도료 밸브(18~23)로부터 공급되는 A색 ~ F색의 도료가 유통되는 것이다. 한편, 도료 통로(13) 내에 체류하는 도료를 세정하는 경우에는, 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17)로부터 공급되는 세정 에어, 세정 액체가 유통되는 것이다. 도료 통로(13)는, 매니폴드(12)의 내부를 축 방향으로 관통한 내경 치수(D0)의 원형 통로로서 형성되고, 그 내벽면(13A)에는, 각각의 접속 통로(12B)가 연통 상태로 개구되어 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 도료 통로(13)의 하류측에는, 암나사공으로 이루어지는 조인트 장착부(13B)가 확개(擴開)되어 설치되고, 상기 조인트 장착부(13B)에는, 후술하는 조인트 부재(14)의 수나사부(14B)가 나사장착되어 있다. 한편, 도 3에 나타낸 바와 같이, 도료 통로(13)의 상류측은, 후술하는 선회류 형성 부재(24)를 삽입, 이탈시키기 위한 개구부(13C)로 되어 있다. 이 개구부(13C)의 내주는 암나사공(13C1)으로 되고, 상기 암나사공(13C1)에 후술하는 커버 부재(15)의 수나사부(15B)를 나사장착함으로써, 개구부(13C)를 기액밀(氣液密)하게 폐색(閉塞)할 수 있다.
부호 "14"는 도료 통로(13)의 하류측에 위치하여 조인트 장착부(13B)에 장착된 위치결정 부재로서의 조인트 부재이다. 이 조인트 부재(14)는, 내부가 연통로(14A)가 되는 계단식 원통체로서 형성되고, 기단측(基端側)이 도료 통로(13)의 조인트 장착부(13B)에 나사장착되는 수나사부(14B)로 되어 있다. 한편, 조인트 부재(14)의 선단측은, 소경인 접속부(14C)로 되고, 상기 접속부(14C)는 도료 공급 관로(5)에 접속되어 있다.
상기 연통로(14A)의 내경 치수(D1)는, 후술하는 선회류 형성 부재(24)의 외경 치수(D)보다 작은 직경 치수로 설정되어 있다. 이로써, 조인트 부재(14)는, 연통로(14A)에 의해 도료 통로(13)로부터 도료나 세정 액체가 유출되는 것을 허용하는 동시에, 하류측으로 이동하려고 하는 선회류 형성 부재(24)의 선단과 맞닿음으로써, 선회류 형성 부재(24)의 하류측으로의 이동단을 결정하는 위치결정 부재로서 기능한다.
부호 "15"는 도료 통로(13)의 상류측에 위치하여 개구부(13C)에 장착된 커버 부재이다. 이 커버 부재(15)는, 개구부(13C)를 폐색하는 동시에, 상류측으로 이동하려고 하는 선회류 형성 부재(24)의 기단과 맞닿음으로써, 선회류 형성 부재(24)의 상류측으로의 이동단을 결정하는 위치결정 부재로서 기능한다. 커버 부재(15)는, 선단측이 도료 통로(13)에 꽂아지는 꽂음부(15A)로 되고, 기단측이 개구부(13C)의 암나사공(13C1)에 장착하고, 분리 가능하게 나사장착되는 수나사부(15B)로 되어 있다.
꽂음부(15A)의 길이 치수는, 수나사부(15B)를 개구부(13C)에 대하여 규정 위치까지 나사장착했을 때, 꽂음부(15A)의 선단면이 최상류부에 위치하는 접속 통로(12B)의 상류측 끝에지와 같은 위치로 되도록 설정되어 있다. 이로써, 커버 부재(15)는, 최상류측의 접속 통로(12B)보다 상류측에 도료가 체류하거나, 접속 통로(12B)로부터 유출된 세정 에어, 세정 액체가 상류측에 역류하거나 하는 것을 방지할 수 있어, 접속 통로(12B)로부터 공급되는 세정 에어, 세정 액체에 의한 세정 효율을 높일 수 있다.
이와 같이, 도료 통로(13)의 조인트 장착부(13B)에 조인트 부재(14)를 장착하고, 개구부(13C)에 커버 부재(15)를 장착함으로써, 조인트 부재(14)와 커버 부재(15)는, 도료 통로(13) 내에서 선회류 형성 부재(24)가 축 방향으로 이동하는 범위를 결정할 수 있다. 이 때의 도료 통로(13)의 유효 길이 치수는, 조인트 부재(14)와 커버 부재(15)와의 사이의 축 방향의 길이 치수(L0)로서, 선회류 형성 부재(24)의 축 방향의 길이 치수(L)보다 길게 설정하고 있다(도 2 참조).
다음에, 매니폴드(12)에 설치된 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17), A색 ~ F색의 도료 밸브(18~23)의 구성에 대하여 설명한다. 여기서, 각각의 밸브(16, 17, 18~23)는, 모두 상폐의 2포트 2위치의 에어 구동식 개폐 밸브로 이루어지고, 구성에 대하여도 대략 마찬가지로 되어 있다. 그래서, 세정 에어 밸브(16)를 다른 각각의 밸브(17, 18~23)를 대표적으로 예시하고, 그 구성에 대하여 설명한다.
세정 에어 밸브(16)는 매니폴드(12)의 각각의 접속 통로(12B) 중, 최상류측에 위치하는 2개의 접속 통로(12B)의 한쪽에 접속되어 설치되고, 상기 세정 에어 밸브(16)는 세정 액체 밸브(17)와 함께 세정 유체 밸브를 구성하고 있다. 이 세정 에어 밸브(16)는, 도료 통로(13)에 대하여 세정 에어의 공급과 차단을 행하는 것이다. 세정 에어 밸브(16)의 유입측은, 에어 관로(4A)를 통하여 세정 에어원(3Ar)에 접속되고, 유출측은 접속 통로(12B)를 통하여 도료 통로(13)에 접속되어 있다.
세정 에어 밸브(16)는, 상시는 후술하는 밸브 스프링(16K)의 가압력에 의해 피스톤(16H)을 압압(押壓)하여 밸브를 폐쇄하고, 피스톤실(16B)의 수압실(受壓室)(16B1)에 가압 에어가 공급되는 것에 의해, 밸브 스프링(16K)의 가압력에 저항하여 밸브를 개방하는 상폐의 2포트 2위치의 에어 구동식 개폐 밸브이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 세정 에어 밸브(16)는, 상기 세정 에어 밸브(16)의 외형을 형성하는 밸브 케이스(16A)를 구비하고, 상기 밸브 케이스(16A)에는, 피스톤실(16B), 밸브실(16C), 이 2개의 룸(16B, 16C) 사이를 연통시키는 밸브체 삽통공(揷通孔)(16D)이 축 방향으로 설치되어 있다. 밸브실(16C) 측에는 유입구(16E)가 설치되고, 상기 유입구(16E)는 에어 관로(4A)를 통하여 세정 에어원(3Ar)에 접속되어 있다. 또한, 밸브 케이스(16A)에는, 밸브실(16C)의 일부를 형성하는 환형의 밸브 시트(16F)가 후술하는 밸브체(16J)와 대향하는 위치에 설치되고, 상기 밸브 시트(16F)의 내주측에 형성된 유출구(16G)는, 밸브실(16C)로부터 매니폴드(12)의 접속 통로(12B)를 향해 세정 에어를 유출시킨다.
밸브 케이스(16A)의 피스톤실(16B)에는 피스톤(16H)이 슬라이딩 이동 가능하게 삽입되어 끼워지고, 상기 피스톤(16H)은, 피스톤실(16B)을 파일럿 에어가 공급되는 수압실(16B1)와 스프링실(16B2)로 구획하고 있다. 피스톤(16H)의 축 중심 위치에 설치한 밸브체(16J)는, 밸브체 삽통공(16D)에 슬라이딩 이동 가능하게 삽통되어 밸브실(16C)로 연장되고, 그 선단은 밸브 시트(16F)에 이착석(離着席)한다.
밸브체(16J)는, 피스톤실(16B)의 스프링실(16B2)에 설치된 밸브 스프링(16K)에 의해 피스톤(16H)이 압압되는 것에 의해, 상시는 밸브 시트(16F)에 착석하여 밸브를 폐쇄하여 유출구(16G)를 차단한다. 한편, 피스톤실(16B)의 수압실(16B1)에 파일럿 에어를 공급하고, 밸브 스프링(16K)에 저항하여 피스톤(16H)을 역방향으로 변위시킴으로써, 밸브체(16J)를 개방시켜, 세정 에어를 유출구(16G)를 통해서 도료 통로(13)에 공급할 수 있다.
세정 액체 밸브(17)는 세정 에어 밸브(16)에 대향하도록 최상류측에 위치하는 다른 접속 통로(12B)에 접속되어 설치되어 있다. 이 세정 액체 밸브(17)는, 도료 통로(13)에 대하여 세정 액체의 공급과 차단을 행하는 것이며, 세정 에어 밸브(16)와 함께 세정 유체 밸브를 구성하고 있다. 세정 액체 밸브(17)의 유입측은, 액체 관로(4B)를 통하여 세정 액체원(3Lq)에 접속되고, 유출측은 접속 통로(12B)를 통하여 도료 통로(13)에 접속되어 있다. 세정 액체 밸브(17)는, 전술한 세정 에어 밸브(16)와 마찬가지로, 상폐의 2포트 2위치의 에어 구동식 개폐 밸브로서 구성되며, 상시는 밸브를 폐쇄하고, 파일럿 에어가 공급되는 것에 의해 밸브를 개방하는 구성으로 되어 있다. 따라서, 세정 액체 밸브(17)는, 세정 에어 밸브(16)와 마찬가지로, 밸브 케이스(17A), 피스톤실(17B)[수압실(17B1), 스프링실(17B2)], 밸브실(17C), 밸브체 삽통공(17D), 유입구(17E), 밸브 시트(17F), 유출구(17G), 피스톤(17H), 밸브체(17J), 밸브 스프링(17K)에 의해 구성되어 있다.
따라서, 매니폴드(12)의 도료 통로(13) 내에 체류하는 도료를 세정하는 경우, 세정 에어 밸브(16)와 세정 액체 밸브(17)는, 교호적(交互的)으로 개방, 폐쇄되고, 세정 에어와 세정 액체를 각각의 접속 통로(12B)로부터 도료 통로(13) 내에 공급함으로써, 이 도료 통로(13) 내에 체류하고 있는 도료를 세정할 수 있다.
부호 "18~23"은 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17)보다 하류측에 위치하여 매니폴드(12)에 설치된 A색, B색, C색, D색, E색, F색의 도료 밸브를 나타내고 있다. 이들 A색 ~ F색의 도료 밸브(18~23)는, 매니폴드(12)에 설치된 각각의 접속 통로(12B) 중, 최상류측의 2개의 접속 통로(12B)의 하류측에 위치하는 접속 통로(12B)에 접속되어 설치되어 있다. 따라서, A색 ~ F색의 도료 밸브(18~23)는, 그 유입구(18E~23E)가 각 도료 관로(2A~2F)를 통하여 A색의 도료원(1A) ~ F색의 도료원(1F)에 접속되는 동시에, 유출구(18G~23G)가 각각의 접속 통로(12B)를 통하여 매니폴드(12)의 도료 통로(13)에 접속되어 있다.
여기서, A색 ~ F색의 도료 밸브(18~23)는, 전술한 세정 에어 밸브(16), 세정 액체 밸브(17)와 거의 마찬가지로, 상폐의 2포트 2위치의 에어 구동식 개폐 밸브로서 구성되며, 상시는 밸브를 폐쇄하고, 파일럿 에어가 공급되는 것에 의해 밸브를 개방하는 구성으로 되어 있다. 따라서, A색 ~ F색의 도료 밸브(18~23)는, 세정 에어 밸브(16)와 마찬가지로, 밸브 케이스(18A~23A), 피스톤실(18B~23B)[수압실(18B1~23B1), 스프링실(18B2~23B2)], 밸브실(18C~23C), 밸브체 삽통공(18D~23D), 유입구(18E~23E), 밸브 시트(18F~23F), 유출구(18G~23G), 피스톤(18H~23H), 밸브체(18J~23J), 밸브 스프링(18K~23K)에 의해 구성되어 있다.
색교체 밸브 장치(11)는, 예를 들면 A색의 도료를 도장기(8)에 공급하는 경우, A색 도료 밸브(18)를 개방함으로써, 도료원(1A)으로부터 공급되는 A색의 도료를 매니폴드(12)의 접속 통로(12B)를 통해서 도료 통로(13) 내에 유출한다. 이로써, A색의 도료를 도료 공급 관로(5) 등을 통하여 도장기(8)를 향해 공급할 수 있다.
한편, 각 도료 밸브(18~23)를 폐쇄했을 때는, 밸브 시트(18F~23F)에 밸브체(18J~23J)가 착석함으로써, 각각의 접속 통로(12B)의 안쪽부에 위치하는 밸브 시트(18F~23F)의 유출구(18G~23G)가 폐색된다. 이로써, 각각의 접속 통로(12B)는, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 바닥이 있는 구멍으로 되어 개구되게 된다. 바닥이 있는 상태로 형성된 각각의 접속 통로(12B) 내에는, 도료 통로(13)에 공급된 도료가 침입하여 체류한다. 그러나, 각각의 접속 통로(12B)의 바닥부 측에 체류한 도료는, 세정 에어, 세정 액체를 도료 통로(13) 내에서 상류측으로부터 하류측을 향해 직진하여 흐르게 하는 것만으로는 간단하게 세정할 수 없다.
다음에, 도료 통로(13) 내에 체류하는 도료를 세정할 때의 세정성을 높이기 위해 설치된 선회류 형성 부재(24)의 구성, 작용 등에 대하여 설명한다. 선회류 형성 부재(24)의 구성으로서는, 가요성의 수지 재료 또는 가요성의 금속 재료가 사용되는 것이지만, 이 제1 실시형태에서는, 선회류 형성 부재(24)를 가요성의 금속 재료의 일례로서, 알루미늄 합금으로 이루어지는 1개의 박판재를 사용하여 형성한 경우를 예시하고 있다.
즉, 부호 "24"는 색교체 밸브 장치(11)의 도료 통로(13) 내에 설치된 1개(단일)의 선회류 형성 부재를 나타내고, 상기 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13)의 대략 전체 길이에 걸쳐 배치되어 있다. 이 선회류 형성 부재(24)는, 선회류를 형성할 수 있으므로, 세정 에어와 세정 액체를 도료 통로(13)의 내벽면(13A)을 향하도록 유통시킬 수 있고, 매니폴드(12)의 각각의 접속 통로(12B), 도료 통로(13)에 체류하는 도료의 세정성을 높이고 있다. 그리고, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13)에 대하여 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 배치되면 되는 것으로서, 도료 통로(13)의 통로 길이와 선회류 형성 부재(24)의 길이가 동일 치수인 것을 의미하는 것은 아니다.
선회류 형성 부재(24)의 제조 공정의 일례를 설명하면, 이 선회류 형성 부재(24)는, 가요성을 가지는 금속 재료, 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 경합금 재료를 사용하여 장척의 1개의 박판체를 형성한다. 장척의 박판체의 양단을 파지하고, 이 양 단부를 도 7중의 축선 O-O를 중심으로 하여 상대적으로 회전시킴으로써, 박판체를 비틀어서 나선형으로 형성할 수 있다. 여기서, 나선의 뒤틀림 방향에 대하여 설명하면, 선회류 형성 부재(24)는, 그 선단측을 시계 회전 방향(도 7중의 화살표 방향)으로 회전시킴으로써 나선을 형성하고 있다.
이와 같이 제조한 선회류 형성 부재(24)에 관하여, 그 한쪽 면을 표면(24A)으로 하고, 다른쪽 면을 이면(24B)으로 한 경우, 이 표면(24A)과 이면(24B)를 반전시켜 180 ° 비트는 것에 의해 형성되는 단위 길이의 나선(도 4, 도 7 중에 S로 나타낸 범위)을, 단위 나선(24C)이라고 정의한다. 따라서, 선회류 형성 부재(24)는, 이 단위 나선(24C)을 축 방향으로 연속하여 다수개 형성함으로써 1개의 장척체로서 구성되어 있다. 그리고, 선회류 형성 부재(24)는, 전술한 비틀림 가공 수단 이외에도, 성형 가공 등의 다른 가공 수단을 사용하여 제조할 수 있다.
선회류 형성 부재(24)는, 매니폴드(12)의 도료 통로(13) 내에 전체 길이에 걸쳐 가동인 상태로 설치되어 있다. 구체적으로는, 선회류 형성 부재(24)는, 그 직경 방향의 외경 치수(D)가, 도료 통로(13)의 내경 치수(D0)에 대하여 근소한 직경 방향 간극 Δ만큼 작은 치수로 형성되어 있다. 이 직경 방향 간극 Δ는, 선회류 형성 부재(24)가 직경 방향으로 진동할 수 있으면 되는 것이며, 근소한 치수로 설정되어 있다. 여기서, 도료 통로(13)의 내경 치수(D0)는, 매니폴드(12)에 장착되는 도료 밸브의 개수, 피도장물의 크기(필요한 도료 유량), 도료의 종류, 도료의 특성 등의 조건에 따라 적절하게 설정되는 것이다. 이와 같이, 도료 통로(13)의 내경 치수(D0)가 상이한 것을 고려한 경우, 직경 방향 간극 Δ는 하기 수식 1의 범위로 하는 것이 바람직하다.
[수식 1]
ΔD = 0.1mm∼3.0mm
한편, 선회류 형성 부재(24)의 외경 치수(D)는, 조인트 부재(14)의 연통로(14A)로부터 빠져나가지 않도록, 이 연통로(14A)의 내경 치수(D1)보다 큰 치수로 되어 있다(D1<D<D0). 이로써, 선회류 형성 부재(24)는, 직경 방향 간극 Δ에 의해 도료 통로(13)의 축 중심 위치로부터 어긋나 임의의 위치에 배치되고, 도료 통로(13) 내에 세정 에어, 세정 액체가 공급되었을 때는, 이들 가압 유체의 압력을 받아 도료 통로(13) 내에서 직경 방향으로 진동하거나, 주위 방향으로 회전하거나 한다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 선회류 형성 부재(24)는, 그 축 방향의 길이 치수(L)가 도료 통로(13)의 길이 치수(L0)보다 짧은 치수로 설정되어 있다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 선회류 형성 부재(24)의 축 방향의 길이 치수(L)는, 상기 선회류 형성 부재(24)의 기단부(基端部)를 커버 부재(15)와 맞닿게 한 상태에서, 선회류 형성 부재(24)의 선단부와 조인트 부재(14)와의 사이에 형성되는 근소한 축 방향 간극 Δ만큼 짧은 치수로 설정되어 있다(L< L0). 이 축 방향 간극 Δ는, 선회류 형성 부재(24)가 축 방향으로 진동할 수 있으면 되는 것이며, 근소한 치수로 설정되어 있다. 여기서, 도료 통로(13)의 길이 치수(L0)는, 전술한 도료 통로(13)의 내경 치수(D0)와 대략 마찬가지로, 각종 조건에 따라 적절하게 설정되는 것이다. 이와 같이, 도료 통로(13)의 길이 치수(L0)가 상이한 것을 고려한 경우, 축 방향 간극 Δ는 하기 수식 2의 범위로 하는 것이 바람직하다.
[수식 2]
ΔL = 0.1mm∼8.0mm
선회류 형성 부재(24)는, 그 외주면(24D)이 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 근접하여 대면함으로써, 도료 통로(13) 내에 선회류를 형성할 수 있다. 이 선회류는, 도 4 중에 여러 개의 화살표로 나타낸 바와 같이, 세정 에어와 세정 액체를 도료 통로(13)의 내벽면(13A)을 향할 수 있다.
또한, 선회류 형성 부재(24)는, 비교적 경량이며 가요성을 가지는 알루미늄 합금을 사용하여 형성되고, 상기 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13) 내를 직경 방향(좌측, 우측 방향과 상하방향), 축 방향(전, 후방향) 및 주위 방향(회전 방향)으로 자유롭게 동작할 수 있는 상태로 배치되어 있다. 따라서, 세정 에어 밸브(16)와 세정 액체 밸브(17)를 밸브를 개방하고, 각각의 접속 통로(12B)로부터 도료 통로(13) 내에 세정 에어와 세정 액체를 공급했을 때, 선회류 형성 부재(24)는, 적절하게 휘는 것에 의해 직경 방향과 축 방향으로 적극적으로 진동할 수 있어, 축선 O-O(도 7 참조)를 중심으로 하여 회전(자전)할 수도 있다.
즉, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13)의 대략 전체 길이에 걸쳐 나선형상으로 형성되어 있다. 이 나선형상의 작용에 의해, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13) 내의 상류단으로부터 하류단까지, 세정 유체에 선회류를 생기게 할 수 있다. 따라서, 이 세정 유체는, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 개구된 매니폴드(12)의 각각의 접속 통로(12B)를 포함하고, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)의 대략 전체면에 걸쳐 직경 방향의 외측을 향하도록 된다.
한편, 선회류 형성 부재(24)는, 경량이며 가요성을 가지는 부재를 사용하여 형성하고, 도료 통로(13) 내에 규정된 범위에 비고정적으로 배치하고 있다. 이로써, 선회류 형성 부재(24)는, 세정 에어 또는 세정 액체가 작용하면, 도료 통로(13) 내의 규정의 범위에서 자유롭게 이동할 수 있다.
이 경우, 세정 에어 밸브(16)와 세정 액체 밸브(17)는, 매니폴드(12)의 상류단부에 직경 방향에서 대향하는 위치에 설치하고 있으므로, 세정 에어의 유출구(16G)와 세정 액체의 유출구(17G)가 마주하여 도료 통로(13)에 개구되어 있다. 또한, 세정 시에는, 세정 에어 밸브(16)로부터의 세정 에어와 세정 액체 밸브(17)로부터의 세정 액체가 도료 통로(13) 내에 복수회에 걸쳐 교호적으로 공급된다.
이들 조건 하에서, 세정 에어와 세정 액체가 도료 통로(13) 내에 공급되었을 때는, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13) 내에서, 소폭의 휨 변형, 진동 등의 복잡한 거동을 이루는 동시에, 이들 거동을 세정 에어와 세정 액체에도 전해 복잡한 선회류를 형성할 수 있다.
이 결과, 선회류 형성 부재(24)는, 진동, 회전 등의 복잡한 거동에 의해 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 충돌을 반복하고, 이 내벽면(13A) 측에 막히는 도료를 전단(剪斷)하는 동시에, 세정 에어와 세정 액체를 적극적으로 도료 통로(13)의 내벽면(13A)을 향해 충돌시켜, 내벽면(13A)에 부착된 도료를 확실하게 씻어 흐르게 할 수 있다. 또한, 세정 에어와 세정 액체는, 내벽면(13A)에 개구된 접속 통로(12B) 내에 막히는 도료도 용이하게 씻어 흐르게 할 수 있다.
제1 실시형태에 의한 색교체 밸브 장치(11)는, 전술한 바와 같은 구성을 가지는 것이다. 다음에, 색교체 밸브 장치(11)의 색교체 동작, 예를 들면, A색의 도료를 사용한 분무 작업이 종료하고, 차색으로 되는 B색의 도료를 공급하는 경우의 색교체 동작에 대하여 설명한다.
A색의 도료를 사용한 분무 작업이 종료되면, A색 도료 밸브(18)의 밸브체(18J)를 밸브 시트(18F)에 착석시켜 밸브를 폐쇄하고, 대응하는 접속 통로(12B)를 폐색한다. 도장기(8)의 트리거 밸브(8D)를 밸브를 개방한 상태에서, 색교체 밸브 장치(11)의 세정 에어 밸브(16)와 세정 액체 밸브(17)를 교호적으로 개방한다.
세정 에어 밸브(16)를 개방시켰을 때는, 세정 에어원(3Ar)으로부터 공급되는 세정 에어가, 접속 통로(12B)를 통하여 도료 통로(13) 내에 유입되고, 선회류 형성 부재(24)에 충돌하여 선회류로 되어 유통한다. 이 때, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13) 내에 가동인 상태로 설치되어 있으므로, 세정 에어와 충돌함으로써 진동하거나 주위 방향으로 회전할 수 있어, 세정 에어에 의해 A색의 도료를 압출할 수 있다.
다음에, 세정 액체 밸브(17)를 개방시켰을 때는, 전술한 세정 에어의 흐름과 마찬가지로, 세정 액체원(3Lq)으로부터 공급되는 세정 액체가, 접속 통로(12B)를 통하여 도료 통로(13) 내에 유입된다. 이 때, 선회류 형성 부재(24)는, 세정 액체와 충돌함으로써 진동하거나 주위 방향으로 회전할 수 있어, 세정 액체에 의해 A색의 도료를 세정할 수 있다.
여기서, 도료 통로(13) 내에 유입되는 세정 에어, 세정 액체는, 선회류 형성 부재(24)에 나선형으로 형성된 표면(24A), 이면(24B)을 따라 선회(旋回)하도록 유통하기 때문에, 이 선회류에 의한 원심력으로 세정 에어와 세정 액체를 도료 통로(13)의 내벽면(13A)을 향해 직경 방향의 외측 방향으로 유통시킨다. 이로써, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 부착된 A색의 도료, 각각의 접속 통로(12B) 내에 체류한 A색의 도료를 향해 세정 에어와 세정 액체를 적극적으로 공급할 수 있다. 이 결과, 내벽면(13A)에 부착된, 각각의 접속 통로(12B) 내에 들어간 A색의 도료는, 세정 에어와 세정 액체에 의해 단시간에 세정할 수 있다.
가압 상태로 도료 통로(13) 내에 유입되는 세정 에어와 세정 액체는, 선회류 형성 부재(24)에 충돌하고, 이 선회류 형성 부재(24)를 휨 변형시키거나 직경 방향과 축 방향으로 진동시키거나, 또한 회전시킨다. 이 선회류 형성 부재(24)의 복잡한 동작에 의해, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 체류한 A색의 도료를 분단하거나, 교반할 수 있으므로, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)을 효율적으로 세정할 수 있다. 또한, 도료 통로(13)로부터 유출하는 세정 에어와 세정 액체에 의해 도료 공급 관로(5)에 체류하는 A색의 도료도 세정할 수 있다.
도료 통로(13), 도료 공급 관로(5) 등의 세정 작업이 종료되면, B색의 도료 밸브(19)를 개방하고, B색의 도료원(1B)으로부터의 B색의 도료를 도료 통로(13), 도료 공급 관로(5) 등에 충전하고, 이 B색의 도료의 분무 작업에 구비하도록 되어 있다.
다음에, 선회류 형성 부재(24)의 점검, 세정, 교환 등의 유지보수 작업을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 이 경우에는, 도료 통로(13)의 개구부(13C)에 장착된 커버 부재(15)를 느슨하게 하여 분리함으로써, 개구부(13C)를 개구시킬 수 있어, 이 개구부(13C)로부터 선회류 형성 부재(24)를 인출하여 이탈시킬 수 있다. 분리해 낸 선회류 형성 부재(24)는, 장기간의 사용에 의해 부착된 도료막이나 찌꺼기를 제거할 수 있다.
따라서, 제1 실시형태에 의하면, 선회류 형성 부재(24)는, 매니폴드(12)의 도료 통로(13)의 대략 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있다. 이 경우, 선회류 형성 부재(24)는, 180° 비트는 것에 의해 표면(24A)과 이면(24B)을 반전시킨 단위 나선(24C)을 다수개 연속하여 형성하고 있다. 따라서, 도료 통로(13) 내를 도료 또는 세정 에어, 세정 액체가 흐르면, 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13) 내를 흐르는 유체에 선회류를 형성할 수 있다.
이와 같이, 도료 통로(13) 내에 공급되는 세정 에어, 세정 액체를, 선회류 형성 부재(24)의 표면(24A)과 이면(24B)을 따라 선회하여 유통시킬 수 있으므로, 도료 통로(13) 내를 상류측으로부터 하류측을 향해 유통하는 세정 에어, 세정 액체를, 도료 통로(13)의 직경 방향의 외측, 즉 도료 통로(13)의 내벽면(13A)의 전체면으로 향하게 할 수 있다. 이로써, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 개구된 각각의 접속 통로(12B)에 대하여 세정 에어, 세정 액체를 적극적으로 유입시킬 수 있다.
또한, 선회류 형성 부재(24)는, 가요성의 부재를 사용하여, 도료 통로(13) 내에 자유롭게 동작할 수 있는 상태로 설치하고 있다. 따라서, 선회류 형성 부재(24)는, 공급되는 세정 에어, 세정 액체에 의해 휨 변형되거나, 그 축 방향, 직경 방향으로 진동하거나, 주위 방향으로 회전하거나 할 수 있다. 이와 같이, 선회류 형성 부재(24)는 진동하거나 회전함으로써, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 체류하는 도료를 분단하거나, 교반할 수 있다.
이 결과, 도료 통로(13)의 세정 시에는, 선회류 형성 부재(24)의 변형, 진동, 회전 등의 복잡한 동작에 의해, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 막히는 도료를 효율적으로 가압하여 흐르게 할 수 있다. 또한, 나선형을 한 선회류 형성 부재(24)는, 세정 에어, 세정 액체를 각각의 접속 통로(12B) 내에 적극적으로 유입시킬 수 있으므로, 내벽면(13A), 접속 통로(12B)에 체류하는 도료도 단시간에 세정할 수 있다.
여기서, 광휘(光輝) 안료로서 알루미늄 분말을 포함한 이른바 메탈릭 도료는, 알루미늄 분말이 다른 도료 성분보다 비중이 크므로, 도료의 흐름이 멈추면, 분리되어 도료 통로(13)의 하방(바닥면)에 침강하여 쉽게 체류하게 된다. 그러나, 전술한 바와 같이 선회류 형성 부재(24)를 도료 통로(13) 내에서 변형, 진동, 회전시킴으로써, 체류한 알루미늄 분말도 가압하여 흐르게 할 수 있어, 비중이 큰 메탈릭 도료라도 용이하게 세정할 수 있다.
선회류 형성 부재(24)는, 1개의 판체에 의해 형성하고 있으므로, 각 단위 나선(24C) 사이의 단차를 없앨 수 있다. 이로써, 선회류 형성 부재(24)를 따라 세정 에어, 세정 액체를 원활하게 유통시킬 수 있어, 이들의 유속을 빠르게 하여 세정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 1개의 판체로 이루어지는 선회류 형성 부재(24)는, 도료 통로(13)에 대하여 용이하게 삽입, 이탈시킬 수 있어, 유지보수 작업 등의 작업성을 향상시킬 수 있다.
가요성을 가지는 알루미늄 합금에 의해 형성한 선회류 형성 부재(24)는, 공급되는 세정 에어, 세정 액체의 압력을 받아 휠 수가 있어 적극적으로 진동을 발생할 수 있다. 이로써, 선회류 형성 부재(24)의 외주면(24D)을 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 대하여 반복하여 접촉시킬 수 있으므로, 도료 통로(13)의 내벽면(13A)에 막히는 전색 도료를 분단, 교반하여 세정 효율을 높일 수 있다.
선회류 형성 부재(24)의 외경 치수(D)를, 도료 통로(13)의 내경 치수(D0)에 대하여 직경 방향 간극 Δ만큼 작은 치수로 형성하고 있으므로, 이 선회류 형성 부재(24)를 도료 통로(13) 내에서 직경 방향으로 진동시키거나, 주위 방향으로 회전시키거나 할 수 있다. 또한 선회류 형성 부재(24)를 휨 변형시킬 수 있다.
선회류 형성 부재(24)의 길이 치수(L)를, 도료 통로(13)의 길이 치수(L0)보다 축 방향 간극 Δ만큼 단척(短尺)으로 형성하고 있으므로, 이 선회류 형성 부재(24)를 도료 통로(13) 내에서 축 방향으로 진동시킬 수 있다.
또한, 매니폴드(12)의 하류측 단부에는, 도료 통로(13) 내에 공급된 도료, 세정 에어, 세정 액체가 도료 공급 관로(5) 측으로 유출되는 것을 허용하는 동시에, 선회류 형성 부재(24)의 하류측으로의 이동단을 결정하는 조인트 부재(14)를 설치하는 구성으로 하고 있다. 따라서, 조인트 부재(14)는, 도료 등을 유통시키면서, 선회류 형성 부재(24)가 하류측으로 이탈하지 않도록, 상기 선회류 형성 부재(24)의 선단의 위치결정을 행할 수 있다. 한편, 매니폴드(12)의 상류측 단부에는, 도료 통로(13)의 개구부(13C)를 형성하고 있으므로, 이 개구부(13C)를 통하여 선회류 형성 부재(24)를 도료 통로(13)에 용이하게 삽입, 이탈시킬 수 있다. 또한, 개구부(13C)에 커버 부재(15)를 장착한 상태에서는, 상기 커버 부재(15)에 의해 개구부(13C)를 폐색할 수 있어, 커버 부재(15)는, 선회류 형성 부재(24)가 상류측으로 이탈하지 않도록, 상기 선회류 형성 부재(24)의 상류측으로의 이동단을 결정할 수 있다.
다음에, 도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시형태를 나타내고 있다. 제2 실시형태의 특징은, 도료 통로 내에 삽입된 선회류 형성 부재의 선단의 위치결정을 행하는 위치결정 부재로서 스냅링을 사용하는 구성으로 한 것에 있다. 그리고, 제2 실시형태에서는, 전술한 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
도 8에 있어서, 부호 "31"은 제2 실시형태에 의한 매니폴드이며, 상기 매니폴드(31)는, 전술한 제1 실시형태에 의한 매니폴드(12)와 대략 마찬가지로, 장척의 각 기둥체로 이루어지고, 대향하는 면부에는 밸브 장착 오목부(31A)와 접속 통로(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 한편, 매니폴드(31)의 하류측에는, 후술하는 도료 통로(32)와 동축으로 되도록 원통형의 조인트 통(31B)이 돌출되고, 상기 조인트 통(31B)에는 도료 공급 관로(5)가 접속된다.
부호 "32"는 매니폴드(31)의 내부에 축 방향으로 연장되어 설치된 도료 통로이며, 상기 도료 통로(32)는, 도료, 세정 에어, 세정 액체가 유통되는 것이다. 도료 통로(32)는, 매니폴드(12)의 축 중심부를 축 방향으로 관통한 원형 통로로서 형성되고, 그 내벽면(32A)의 하류측에는, 환형 홈(32B)이 확개되어 형성되어 있다. 이 환형 홈(32B)에는, 후술하는 스냅링(33)이 장착된다.
부호 "33"은 도료 통로(32)의 하류측에 위치하여 환형 홈(32B)에 장착된 위치결정 부재로서의 스냅링이다. 이 스냅링(33)에는, 간단하게 장착하거나, 분리해 낼 수 있는 시판되고 있는 구멍용의 스냅링이 사용되고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 스냅링(33)은, 환형 홈(32B)에 장착한 상태에서, 내주측의 개구의 크기가 선회류 형성 부재(24)의 외경 치수보다 작아지는 것이 사용되고 있다. 이로써, 스냅링(33)은, 도료 통로(32)로부터 도료, 세정 에어, 세정 액체가 유출되는 것을 허용하는 동시에, 하류측으로 이동하려고 하는 선회류 형성 부재(24)와 맞닿음으로써, 이 선회류 형성 부재(24)의 선단의 위치결정을 행하는 위치결정 부재로서 기능할 수 있다.
따라서, 이와 같이 구성된 제2 실시형태에 있어서도, 전술한 제1 실시형태와 대략 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다. 특히, 제2 실시형태에 따르면, 선회류 형성 부재(24)의 선단의 위치결정을 행하는 하류측의 위치결정 부재로서, 시판 중인 구멍용의 스냅링(33)을 사용하고 있기 때문에, 저렴하고 또한 환형 홈(32B)을 형성하는 것만으로 용이하게 장착할 수 있다.
그리고, 제1 실시형태에서는, 선회류 형성 부재(24)를 복수 개의 단위 나선(24C)을 연속하여 형성한 1개의 박판체로서 구성한 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 독립된 단위 나선을 형성하고, 각각의 상기 단위 나선을 접착 수단 등에 의해 연속하여 접속함으로써 단일(1개)의 선회류 형성 부재를 형성하는 구성으로 해도 된다. 이 구성은, 제2 실시형태에도 마찬가지로 적용할 수 있는 것이다.
또한, 제1 실시형태에서는, 선회류 형성 부재(24)를 가요성을 가지는 알루미늄 합금을 사용하여 형성한 경우를 예시하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 선회류 형성 부재를 알루미늄 합금 이외의 금속 재료를 사용하여 형성해도 된다. 또한, 선회류 형성 부재를, 가요성을 가지는 수지 재료, 예를 들면, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리옥시메틸렌(POM), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 수지 재료를 사용하여 형성해도 된다. 이들 구성은, 제2 실시형태에도 마찬가지로 적용할 수 있는 것이다.
또한, 제1 실시형태에서는, 선회류 형성 부재(24)의 선단측을 시계 회전 방향으로 회전시킴으로써 나선을 형성한 경우를 예로 들어 설명하고 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 선회류 형성 부재(24)의 선단측을 반시계 회전 방향으로 회전시킴으로써 나선을 형성하는 구성으로 해도 된다.
또한, 각 실시형태에서는, 색교체 밸브 장치(11)에서 선택한 도료를, 고전압 발생기(10)를 구비한 정전식(靜電式)의 회전 무화두형 도장기(8)에 공급하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 색교체 밸브 장치(11)를, 스프레이 건, 액압 무화 노즐 등을 구비한 도장기, 비정전식의 도장기 등에 도료를 공급하는 데 사용하는 구성으로 해도 된다.
1A~1F: A색 ~ F색의 도료원
3Ar: 세정 에어원
3Lq: 세정 액체원
11: 색교체 밸브 장치
12, 31: 매니폴드
12B: 접속 통로
13, 32: 도료 통로
13A, 32A: 내벽면
13B: 조인트 장착부
13C: 개구부
14: 조인트 부재(위치결정 부재)
15: 커버 부재
16: 세정 에어 밸브(세정 유체 밸브)
17: 세정 액체 밸브(세정 유체 밸브)
18~23: A색 ~ F색의 도료 밸브
24: 선회류 형성 부재
24A: 표면
24B: 이면
24C: 단위 나선
24D: 외주면
33: 스냅링(위치결정 부재)
D: 선회류 형성 부재의 외경 치수
D0: 도료 통로의 내경 치수
D1: 조인트 부재의 연통로의 내경 치수
ΔD: 직경 방향 간극
L: 선회류 형성 부재의 길이 치수
L0: 도료 통로의 길이 치수
ΔL: 축 방향 간극
S: 단위 나선의 범위

Claims (7)

  1. 내부가 도료 통로(13, 32)로 되는 동시에 축 방향으로 이격(離隔)된 복수 개소에 직경 방향으로 관통되어 접속 통로(12B)가 설치된 매니폴드(12, 31);
    상기 매니폴드(12, 31)의 각각의 상기 접속 통로(12B) 중, 최상류측의 접속 통로(12B)에 접속되어 설치되고, 상기 도료 통로(13, 32)에 대하여 세정 유체의 공급과 차단을 행하는 세정 유체 밸브(16, 17);
    상기 세정 유체 밸브(16, 17)보다 하류측에 위치하여 상기 매니폴드(12, 31)의 접속 통로(12B)에 접속되어 설치되고, 상기 도료 통로(13, 32)에 대하여 도료의 공급과 차단을 행하는 복수 개의 도료 밸브(18~23);
    를 포함하여 이루어지는 색교체 밸브 장치에 있어서,
    상기 매니폴드(12, 31)의 상기 도료 통로(13, 32) 내에는, 상기 도료 통로(13, 32) 내에서 세정 유체에 의한 선회류(旋回流)를 형성하는 선회류 형성 부재(24)를 설치하고,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 상기 도료 통로(13, 32)의 전체 길이에 걸쳐 배치하고,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 상기 도료 통로(13, 32) 내를 자유롭게 이동할 수 있는 상태로 배치된 1개의 부재로서 형성된,
    색교체 밸브 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 표면(表面)(24A)과 이면(裏面)(24B)을 반전시켜 180° 비틀린 단위 나선(螺旋)(24C)을 복수 개 연속함으로써 형성하고, 상기 도료 통로(13, 32) 내에 가동(可動)인 상태로 설치하는 구성으로 이루어지는, 색교체 밸브 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 복수 개의 상기 단위 나선(24C)을 연속하여 형성한 1개의 판체에 의해 구성하여 이루어지는, 색교체 밸브 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 가요성(可撓性)을 가지는 수지 재료 또는 가요성을 가지는 금속 재료를 사용하여 형성하여 이루어지는, 색교체 밸브 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 직경 방향의 외경 치수(D)를 상기 도료 통로(13, 32)의 내경 치수(D0)에 대하여 직경 방향으로 이동할 수 있는 근소한 직경 방향 간극(ΔD)만큼 작은 치수로 형성하는 구성으로 이루어지는, 색교체 밸브 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 선회류 형성 부재(24)는, 축 방향의 길이 치수(L)를 상기 도료 통로(13, 32)의 길이 치수(L0)에 대하여 축 방향으로 이동할 수 있는 근소한 축 방향 간극(ΔL)만큼 짧은 치수로 형성하는 구성으로 이루어지는, 색교체 밸브 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 매니폴드(12, 31)의 하류측 단부에는, 상기 도료 통로(13, 32)로부터 유체가 유출되는 것을 허용하는 동시에 상기 도료 통로(13, 32) 내에 삽입된 상기 선회류 형성 부재(24)의 선단의 위치결정을 행하는 위치결정 부재(14, 33)를 설치하고,
    상기 매니폴드(12, 31)의 상류측 단부에는, 상기 선회류 형성 부재(24)를 삽입, 이탈시키기 위한 개구부(13C)를 형성하는 동시에, 상기 개구부(13C)를 폐색(閉塞)하는 위치에 상기 선회류 형성 부재(24)의 기단(基端)의 위치결정을 행하는 커버 부재(15)를 설치하는 구성으로 이루어지는, 색교체 밸브 장치.
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