KR20140102209A - 코팅 유닛 및 워크피스를 코팅하는 방법 - Google Patents

코팅 유닛 및 워크피스를 코팅하는 방법 Download PDF

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알프레드 프레겐저
미하엘 디터리히
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듀르 시스템스 게엠베하
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Abstract

유연하고 신뢰성 있는 작동으로 워크피스들을 코팅하는 코팅 유닛 -이는 코팅될 워크피스들이 도입될 수 있는 침지 탱크, 워크피스들을 코팅하기 위해 침지 탱크를 통해 공급될 수 있는 코팅 전류를 제공하는 전류 변환 시스템, 및 침지 탱크 내에 배치될 수 있고 전류 변환 시스템에 전기적으로 연결되는 전극을 가짐- 을 생성하기 위해, 본 발명은 회로 차단기 및 절연 변압기를 포함한 전류 변환 유닛을 포함하는 전류 변환 시스템에 관련되며, 회로 차단기는 입력 측에서 공급 전류 소스에 연결되고 출력 측에서 절연 변압기에 연결될 수 있으며, 절연 변압기는 입력 측에서 회로 차단기에 연결되고 출력 측에서 전극에 연결될 수 있다.

Description

코팅 유닛 및 워크피스를 코팅하는 방법{COATING UNIT AND METHOD FOR COATING WORKPIECES}
본 발명은 워크피스들을 코팅하는 코팅 시설에 관한 것이며, 이는 워크피스들을 코팅하기 위해 이들이 도입가능한 침지 탱크(dip tank), 워크피스들을 코팅하도록 침지 탱크를 통해 공급가능한 코팅 전류(coating current)를 제공하는 전류 변환 시스템(current conversion system), 및 침지 탱크 내에 배치되도록 구성되고 전류 변환 시스템에 전기적으로 연결되는 전극을 포함한다.
이 타입의 코팅 시설은, 예를 들어 DE 10 2004 061 791 A1로부터 알려져 있다.
본 발명은 유연하고 신뢰성 있게 작동가능한 코팅 시설을 제공하는 목적을 기초로 한다.
이 목적은 본 발명에 따라 전류 변환 시스템이 전력 스위치 및 절연 변압기를 포함하는 전류 변환 유닛을 포함하고, 전력 스위치는 입력 측에서 공급 전류 소스(supply current source)에 연결가능하고 출력 측에서 절연 변압기에 연결되며, 절연 변압기는 입력 측에서 전력 스위치에 연결되고 출력 측에서 전극에 연결되어 달성된다.
전류 변환 시스템이 전력 스위치 및 절연 변압기를 포함하는 전류 변환 유닛을 포함하므로, 전류 변환 시스템은 유연하게 이용가능하다. 바람직하게는 복수의 전류 변환 유닛들이 제공되며, 이들 각각이 전력 스위치 및 입력 측에서 전력 스위치에 연결된 절연 변압기를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서, "전류"는 전기적 흐름(electric current)을 의미하는 것으로 취해진다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 "연결가능한" 및 "연결된"이라는 용어는 직접 및 간접 전기 연결을 모두 의미하는 것으로 취해진다. 간접 연결에서는, 서로 연결되거나 연결가능한 두 요소들 또는 구성요소들 사이에 추가 요소들 또는 구성요소들이 배치되도록 제공될 수 있다.
본 발명의 일 구성에서, 전극에 공급하기 위하여 전력 스위치에 의해 공급 전류 소스의 공급 전류로부터 사전설정가능한 코팅 전류가 생성가능하도록 제공된다.
특히, 코팅 전류의 전류 강도(current strength)는 전력 스위치에 의해 조정가능하다.
전력 스위치는 절연 변압기에 의해 전극으로부터 갈바닉 절연(galvanically isolate)되는 것이 유리할 수 있다.
특히, 공급 전류 소스는 절연 변압기에 의해 전극으로부터 갈바닉 절연된다.
전력 스위치는 전력 반도체를 포함하는 것이 유리할 수 있다.
특히, 전력 스위치는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)를 포함하도록 제공될 수 있다. 이는 특히 전력 스위치 및 이에 따라 전류 변환 시스템의 신뢰성 있는 저-손실 작동을 허용한다.
전류 변환 유닛은 바람직하게는 정류 디바이스(rectifying device) 및/또는 평활 디바이스(smoothing device)를 포함하며, 이는 입력 측에서 공급 전류 소스에 연결가능하고 출력 측에서 전력 스위치에 연결된다. 이에 따라, 전류 변환 유닛에 교류가 공급될 수 있고, 상기 교류는 정류 디바이스 및/또는 평활 디바이스에 의해 직류로 변환가능하여 이를 전력 스위치에 제공한다.
또한, 전류 변환 유닛은 정류 디바이스 및/또는 평활 디바이스를 포함하며, 이는 입력 측에서 절연 변압기에 연결되고 출력 측에서 전극에 연결되도록 제공될 수 있다. 이에 따라, 전력 스위치에 의해 생성된 고주파수 구형파 신호(high-frequency square-wave signal)가 전극에 대한 코팅 전류의 균일한 적용을 위해 특히 쉽게 평활화(smooth)될 수 있다.
특히, 전류 변환 유닛은 정류 디바이스 및/또는 평활 디바이스를 포함하며, 이로 인해 공급 전류 소스의 3-상 교류가 낮은 리플률(ripple factor)을 갖는 직류를 생성하도록 변환가능하게 제공될 수 있다.
본 발명의 일 구성에서, 전류 변환 시스템은 적어도 2 이상의 실질적으로 동일하게 구성된 전류 변환 유닛들을 포함하도록 제공된다.
특히, 전류 변환 유닛들은 모듈들로서 구성되며, 이에 따라 이들이 특히 자급식(self-contained)이고, 교환가능하며, 및/또는 기능적으로 상호 독립적인 전류 변환 시스템의 기능 유닛들이도록 제공될 수 있다.
코팅 시설은 적어도 2 이상의 전류 변환 유닛들을 포함하고, 이들은 각각 전극에 전기적으로 연결되는 것이 유리할 수 있다.
특히, 코팅 시설은 적어도 2 이상의 전류 변환 유닛들을 포함하고, 이들과 함께 서로 상이한 전극 그룹들이 연계되도록 제공될 수 있다. 따라서, 적어도 2 이상의 전극 그룹들이 서로 상이한 2 개의 전류 변환 유닛들에 의해 서로 독립적으로 가동(activate) 및/또는 조정(regulate)되도록 구성된다.
바람직하게는, 별개의 전류 변환 유닛이 각각의 전극과 연계된다. 따라서, 전극들의 특히 유연한 가동이 침지 탱크에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 복수의 코팅 구역들이 침지 탱크 내에 형성된다. 예를 들어, 복수의 코팅 구역들이 수직 방향으로 서로 위에 배치되도록 제공될 수 있다. 또한, 복수의 코팅 구역들이 워크피스들의 수송 방향으로 줄지어 배치되도록 제공될 수 있다.
바람직하게는, 전극, 특히 전극 그룹이 각각의 코팅 구역과 연계된다.
전극 그룹은 1 이상의 전극들을 포함할 수 있다.
전극은 투석셀(dialysis cell)로서 구성되는 것이 유리할 수 있다.
전극은 실질적으로 판-형(plate-shaped), 원통형 또는 반-원통형인 것이 유리할 수 있다. 특히, 전극은 평탄한, 예를 들어 판-형인 투석셀, 반-원, 예를 들어 반-원통 쉘(shell)-형 투석셀, 또는 둥근, 예를 들어 원통형 투석셀로서 구성되도록 제공될 수 있다.
바람직하게는, 코팅 시설은 전류 변환 시스템을 제어 및/또는 조정하는 제어 디바이스를 포함한다.
특히, 제어 디바이스는 전류 변환 시스템의 복수의 전류 변환 유닛들을 제어 및/또는 조정하는 데 사용되도록 제공될 수 있다.
바람직하게는, 서로 상이한 전극 그룹들과 연계되는 복수의 전류 변환 유닛들이 제어 디바이스에 의해 실질적으로 서로 독립적으로 제어 및/또는 조정되도록 구성된다.
바람직하게는, 침지 탱크 내의 정의된 공간 전류 분포가 실현가능하다.
서로 상이한 전극 그룹들과 연계되는 복수의 전류 변환 유닛들은, 코팅 전류의 전류 강도 및/또는 공간 분포가 코팅 전류를 워크피스들의 지오메트리 및/또는 워크피스들의 수송 경로에 적합하게 하고, 및/또는 전류 변환 유닛의 비정상적 기능(irregular function)을 보상하기 위해 선택적으로 영향을 줄 수 있는 방식으로 제어 디바이스에 의해 서로 통합(coordinate)되도록 구성되는 것이 유리할 수 있다.
전류 변환 유닛의 "비정상적 기능"은, 특히 전류 변환 유닛의 결함 또는 전체적인 고장을 의미하는 것으로 취해진다. 또한, "비정상적 기능"은 전류 변환 유닛에 의해 제공된 코팅 전류가 사전설정된 값, 특히 사전설정된 전류 강도 이하가 되는 경우에 존재한다.
전류 변환 유닛에 전기적으로 연결되는 전극은 양극(anode)인 것이 유리할 수 있다. 워크피스들은 이때, 바람직하게는 음극(cathode)들을 형성한다.
전류 변환 유닛에 전기적으로 연결되는 전극은 특히 침지 탱크 내에 공간적으로 단단히 배치된 정지 전극(stationary electrode), 특히 양극이다.
바람직하게는, 전류 변환 유닛들에 전기적으로 연결되는 모든 전극들은 정지 전극들, 특히 양극들이다.
하지만, 기본적으로 전류 변환 유닛에 전기적으로 연결되는 전극은 음극으로 제공될 수도 있다. 이때, 음극은 침지 탱크 내의 정지 전극 또는 워크피스일 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 시설은, 특히 공급 전류 소스 및 코팅 시설의 결합체(combination)에 사용하기에 적절하다.
그러므로, 본 발명은 또한 공급 전류 소스 및 코팅 시설의 결합체에 관한 것이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 결합체에서 코팅 시설의 전류 변환 유닛의 전력 스위치는 입력 측에서 갈바닉 절연 없이 공급 전류 소스에 연결가능하거나 연결되도록 제공된다.
특히, 전류 변환 유닛의 전력 스위치는 전기 라인에 의해 공급 전류 소스의 3-상 교류 공급 라인에 직접 연결가능하도록 제공될 수 있다. 이때, 공급 전류 소스 및 전극 사이에서 필요한 갈바닉 절연은 바람직하게는 절연 변압기에 의해서만 발생하며, 이는 입력 측에서 전력 스위치에 연결되고 출력 측에서 전극에 연결된다.
또한, 공급 전류 소스 및 코팅 시설의 결합체는 바람직하게는 본 발명에 따른 코팅 시설과 관련하여 앞서 설명된 특징들 및/또는 장점들을 갖는다.
본 발명은 워크피스들을 코팅하는 방법을 제공하는 추가 목적을 기초로 하고, 이는 특히 본 발명에 따른 코팅 시설, 및/또는 코팅 시설 및 공급 전류 소스의 본 발명에 따른 결합체에 의해 유연하고 신뢰성 있게 수행되도록 구성된다.
이 목적은 본 발명에 따라 상기 방법이 다음 방법 단계들을 포함한다는 점에서 달성된다:
- 워크피스들을 코팅하도록 침지 탱크 내로 워크피스들을 도입하는 단계;
- 전력 스위치 및 절연 변압기를 포함하는 전류 변환 유닛을 포함하는 전류 변환 시스템에 의해 공급 전류로부터 코팅 전류를 생성하는 단계 -상기 전력 스위치는 입력 측에서 공급 전류 소스에 연결되고 출력 측에서 절연 변압기에 연결되며, 상기 절연 변압기는 입력 측에서 전력 스위치에 연결되고 출력 측에서 침지 탱크 내에 배치된 전극에 연결됨- ; 및
- 워크피스들을 코팅하도록 침지 탱크를 통해 코팅 전류를 공급하는 단계.
워크피스들을 코팅하는 본 발명에 따른 방법은, 바람직하게는 본 발명에 따른 코팅 시설, 및/또는 공급 전류 소스 및 코팅 시설의 본 발명에 따른 결합체와 관련하여 앞서 설명된 특징들 및/또는 장점들을 갖는다.
특히, 본 발명에 따른 방법에서 코팅 전류의 전류 강도는 전류 변환 유닛의 전력 스위치에 의해 설정되도록 제공될 수 있다. 그 후, 코팅 전류는 전류 변환 유닛의 절연 변압기에 의해 침지 탱크 내에 배치된 전극에 공급된다.
또한, 본 발명에 따른 코팅 시설, 코팅 시설 및 공급 전류 소스의 본 발명에 따른 결합체, 및/또는 워크피스들을 코팅하는 본 발명에 따른 방법은 다음에 설명되는 특징들 및/또는 장점들을 가질 수 있다.
특히, 전류 변환 시스템의 복수의 전류 변환 유닛들의 사용으로 인해, 바람직하게는 인접한 전류 변환 유닛들이 고장난 전류 변환 유닛에 의해 제공되는 코팅 전류를 추가적으로 제공할 수 있다. 바람직하게는, 제어 디바이스에 의해 전류 변환 시스템의 전류 변환 유닛들의 대응하는 제어 및/또는 조정이 발생한다.
필요한 총 코팅 에너지, 즉 필요한 총 코팅 전류는 바람직하게는 전류 변환 시스템의 복수의 전류 변환 유닛들에 걸쳐 분배된다. 결과로서, 워크피스들을 코팅하기 위해 복수의 전압 퍼텐셜(voltage potential)들이 제공될 수 있으므로, 코팅 결과가 개선될 수 있다.
복수의 전류 변환 유닛들을 이용하는 경우, 이들은 바람직하게는 전류-작동 또는 전압-작동 방식으로 완전히 자립적으로 가동될 수 있다.
침지 탱크에 전극들, 특히 양극들, 예를 들어 양극들을 형성하는 평탄한, 반-원형 또는 둥근 투석셀들을 갖춤에 따라, 전극들은 쌍을 이루어 각각의 전류 변환 유닛에 연결되도록 제공될 수 있다.
특히, 수직 방향으로 분할된 전극들, 특히 투석셀들은 비대칭 몸체들을 코팅하기 위해 제공될 수 있으며, 전류 변환 유닛이 각각에 제공되고, 이는 전극, 특히 투석셀의 일부분에 코팅 전류를 공급한다.
기본적으로, 특히 수직 방향으로의 적어도 하나의 전극, 특히 적어도 하나의 투석셀은, 적어도 두 부분들의 비, 특히 높이 비 및/또는 표면 비가 여하한의 원하는 값을 채택할 수 있는 방식으로 적어도 두 부분들로 분할되도록 제공될 수 있다.
적어도 하나의 전극, 특히 투석셀의 2 이상의 부분들의 비, 특히 높이 비 및/또는 표면 비는 대략
Figure pct00001
,
Figure pct00002
,
Figure pct00003
,
Figure pct00004
,
Figure pct00005
,
Figure pct00006
,
Figure pct00007
,
Figure pct00008
, 또는
Figure pct00009
인 것이 유리할 수 있다. 이 방식으로, 코팅 전류가 정의된 방식으로 코팅될 워크피스의 요건들에 적합하게 될 수 있다.
분할된 전극들, 특히 분할된 투석셀들, 즉 복수의 부분들을 갖는 전극들 또는 투석셀들의 사용은, 바람직하게는 코팅 시설의 납품 및 조립 시 필요한 구성요소들이 감소되게 한다.
기본적으로, 평탄한 셀들, 반-원형 셀들 및/또는 둥근 셀들이 전체 전극, 특히 전체 투석셀, 및/또는 전극 또는 투석셀의 개개의 또는 복수의 부분들에 적절하다.
바람직하게는, 별개의 전류 변환 유닛이 전극의 각 부분에, 특히 투석셀의 각 부분에 제공된다.
바람직하게는, 투석셀의 각 부분이 전극의 전극부(electrode portion)를 형성한다.
바람직하게는, 별개의 전류 변환 유닛이 전극의 각각의 전극부와 연계된다.
특히, 적어도 하나의 전극은 적어도 두 전극부들 또는 부분들로 분할되고, 및/또는 2 이상의 전극부들 또는 부분들을 포함하며, 이들은 서로 독립적이고, 별개의 전류 변환 유닛이 전극의 각각의 전극부 또는 부분과 연계되도록 제공될 수 있다. 별개의 전류 변환 유닛에 의해, 바람직하게는 각각의 전극부 또는 부분에 공급되는 코팅 전류가 특히 또 다른 전극부들 또는 부분들에 대한 코팅 전류들과 독립적으로 제어 및/또는 조정되도록 구성된다.
별개의 전류 변환 유닛들과 각각 연계되는 개별적으로 전류-작동되거나 전압-작동되는 전극들, 특히 양극들을 이용함으로써, 비대칭 워크피스들이 또한 최적으로 코팅될 수 있다. 특히, 워크피스들이 침지 탱크를 통해 수송되는 수송 경로의 비대칭의 비-선형 코스가 이 타입의 전극들의 개별적인 가동에 의해 가동될 수 있다.
바람직하게는, 필요한 갈바닉 절연은 입력 측에서의 변압기들에 의해 발생되는 것이 아니라, 고-주파수 측에서의 전류 변환 유닛 내에 설치된 절연 변압기에 의해 발생된다. 주파수 fp는, 바람직하게는 약 20 kHz이다. 전류 변환 유닛들은, 바람직하게는 정상 메인 시스템(normal mains system)에 직접 연결될 수 있다.
전류 변환 유닛이 고장난 경우, 코팅될 워크피스의 코팅은 바람직하게는 다른 전류 변환 유닛들 중 하나에 의해 이 다른 전류 변환 유닛과 연계된 전극에 의하여 수행된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 코팅 시설에 의해 에너지 절약이 발생할 수 있는데, 이는 유휴 전력(idle power)이 거의 요구되지 않기 때문이다(0 V 내지 약 400 V의 전체 전압 범위에 걸쳐, cosφ≥0.97). 절연 변압기는, 바람직하게는 피상 전력(apparent power)이 적어도 유효 전력(active power)에 거의 대응하는 방식으로 구성된다. 공급(feeding)은, 바람직하게는 통상적인 작업장 네트워크(normal workshop network)로부터 발생할 수 있다.
상당히 감소된 고조파 왜곡(harmonic distortion)으로 인해, 바람직하게는 매우 낮은 네트워크 부하가 달성가능하다.
바람직하게 매우 낮은 잔여 리플(전체 전류 및 전압 범위에 걸쳐 1 % 미만)로 인해, 바람직하게는 개선된 코팅 품질이 얻어진다. 또한, 코팅 품질은 바람직하게는 균일한 전류-작동 작동 모드에 의해 최적화될 수 있다.
전류 변환 유닛들 및 이에 따른 전류 변환 유닛들에 연결된 전극들, 특히 양극들의 개별 가동에 기초한 합동(concerted) 코팅 공정에 의해, 바람직하게는 코팅 재료의 소비가 감소될 수 있다.
또한, 균일한 전류-작동 작동 모드가 전류 컬렉터들 및 전극들, 특히 양극들에 대한 마모(wear)를 감소시킬 수 있다.
바람직한 모듈식 구조로 인해, 필요에 따라 큰 지출 없이 코팅 시설이 확장될 수 있다.
본 발명에 따른 코팅 시설은 전기화학 코팅 공정, 특히 페인트 코팅 공정이 수행되어야 하는 모든 영역들에서 사용하기에 적절하다.
바람직하게는, 코팅 시설은 전기-침지(electro-dip) 페인팅 시설이다.
바람직하게는, 코팅 전류는 페인팅 전류이다.
바람직하게는, 워크피스들은 코팅 시설에 의해 페인팅가능하다.
본 발명의 또 다른 특징들 및/또는 장점들이 실시예들의 하기의 설명 및 도면과 관련하여 설명된다.
도 1은 코팅 시설 및 공급 전류 소스의 결합체의 개략적인 도면;
도 2는 도 1로부터의 코팅 시설의 전류 변환 시스템의 전류 변환 유닛의 개략적인 도면;
도 3은 코팅 시설의 전류 변환 시스템의 전류 변환 유닛이 각각 2 개의 전극들의 각 전극 그룹과 연계되는 전극 구성부의 제 1 실시예를 갖는 도 1로부터의 코팅 시설의 개략적인 도면;
도 4는 별개의 전류 변환 유닛이 각 전극과 연계되고, 전극들은 반-원통형 투석셀들로서 구성되는 전극 구성부의 제 2 실시예의 개략적인 도면;
도 5는 수직 방향으로 분할된 평탄한 투석셀들이 제공되고, 각 부분 투석셀에 대해 별개의 전류 변환 유닛이 제공되는 전극 구성부의 제 3 실시예의 도 4에 대응하는 개략적인 도면;
도 6은 원통형 투석셀이 제공되고, 이는 코팅 시설의 침지 탱크의 상부 구역에 배치되고 코팅 시설의 수송 디바이스의 수송 방향에 평행하게 방위되는 전극 구성부의 제 4 실시예의 도 4에 대응하는 개략적인 도면;
도 7은 원통형 투석셀이 침지 탱크의 하부 구역에 배치되는 전극 구성부의 제 5 실시예의 도 6에 대응하는 개략적인 도면;
도 8은 반-원통형 투석셀이 제공되고, 이는 코팅 시설의 수송 디바이스의 수송 방향을 가로질러(transversely) 연장되는 전극 구성부의 제 6 실시예의 도 7에 대응하는 개략적인 도면; 및
도 9는 침지 탱크의 하부 구역에 배치된 2 개의 평탄한 투석셀들 및 2 개의 원통형 투석셀들이 제공되는 전극 구성부의 제 7 실시예의 도 4에 대응하는 개략적인 도면이다.
동일하거나 기능적으로 동등한 요소들에는 모든 도면들에서 동일한 참조 번호들이 제공된다.
도 1 내지 도 9에 도시되고, 전체로서 100으로 나타낸 코팅 시설이 코팅 액체의 침지 배스(dip bath: 104)로 채워지는 침지 탱크(102), 및 전류 변환 시스템(106)을 포함하고, 전류 변환 시스템으로 인해 공급 전류 소스(108)로부터의 전류가 코팅 시설(100)의 다수의 전극들(110)에 제공되도록 구성된다.
코팅 시설(100)에 의해 워크피스(112)들, 예를 들어 차체(114)들이 코팅가능, 특히 페인팅가능하며, 이때 워크피스(112)들은 수송 디바이스(116)에 의해 침지 탱크(102)로 도입되고, 침지 탱크(102)를 통해 수송 방향(118)으로 안내되며, 침지 탱크(102)로부터 다시 제거되고, 침지 탱크(102) 내에 워크피스(112)들이 머무르는 동안 침지 탱크(102) 내의 침지 배스(104)를 통해 전류가 공급된다.
전극(110)들은 침지 탱크(102) 내의 침지 배스(104)에 전류를 공급하는 데 사용되며, 워크피스(112)들이 음극(120)들을 형성하고 침지 탱크(102) 내에 고정되어 배치된 전극(110)들은 양극(122)들을 형성한다.
상이한 실시예들에서, 양극(122)들은 침지 탱크(102) 내에 균일하게 또는 비-균일하게 분포되어 배치되고, 각각 전류 변환 시스템(106)의 전류 변환 유닛(124)에 전기적으로 연결된다.
코팅 시설(100)을 작동시키기 위해서는 전류가 필요하고, 이는 공급 전류 소스(108)에 의해 제공가능하다.
그러므로, 코팅 공정을 수행하기 위해 코팅 시설(100) 및 공급 전류 소스(108)의 결합체(126)가 필요하다.
앞서 설명된 코팅 시설(100) 및 공급 전류 소스(108)의 결합체(126)는 다음과 같이 기능한다:
공급 전류 소스(108)에 의해 공급 전류, 특히 3-상 교류가 제공된다. 이 교류는 전극(110)들에 직접 적용될 수 없고 직류로 변환되어야 코팅 공정을 수행할 수 있으므로, 공급 전류가 전류 변환 시스템(106)에 의해 변환된다. 특히, 전류 변환 시스템(106)에 의해 아래에서 코팅 전류라고도 하는 직류가 생성된다.
워크피스(112)들, 특히 차체(114)들이 수송 디바이스(116)에 의해 침지 탱크(102) 내의 침지 배스(104)로 도입되고, 수송 방향(118)을 따라 침지 탱크(102)를 통해 안내된다. 이 경우, 공급 전류로부터 전류 변환 시스템(106)에 의해 생성되는 코팅 전류가 전극(110)들에 적용된다. 양극(122)들로부터 워크피스(112)들에 의해 형성된 음극(120)들까지의 전류 흐름으로 인해, 코팅 재료가 워크피스(112)들 상에 증착(deposit)되고 이에 따라 이들이 코팅된다.
개별적 양극(122)들에서의 코팅 전류는 전류 변환 시스템(106)의 개별적 전류 변환 유닛(124)들에 의해 제공된다.
도 2로부터 유도되는 바와 같이, 각각의 전류 변환 유닛(124)은 입력부(130)를 포함하고, 이를 통해 전류 변환 유닛(124)이 공급 전류 소스(108)에 연결가능하다.
또한, 전류 변환 유닛(124)은 공급 전류 소스(108)의 3-상 교류로부터 직류를 생성하고, 전류 변환 유닛(124)의 전력 스위치(134)로 직류를 공급하는 정류 디바이스(132)를 포함한다.
전력 스위치(134)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: 136)로서 구성되고, 전류 변환 유닛(124)에 의해 송신되는 전력을 조절하는 데 사용된다.
전력 스위치(134)는 입력 측에서 정류 디바이스(132)에 연결되고, 이에 따라 입력 측에서 공급 전류 소스(108)에 연결된다.
출력 측에서, 전력 스위치(134)는 전류 변환 유닛(124)의 절연 변압기(138)에 연결된다.
전류 변환 유닛(124)의 절연 변압기(138)는 공급 전류 소스(108)로부터의 전류 변환 유닛(124)에 연결된 전극(110)의 갈바닉 절연을 위해 사용된다.
입력 측에서, 절연 변압기(138)는 전력 스위치(134)에 연결된다. 출력 측에서, 절연 변압기(138)는 전극(110), 특히 양극(122)에 연결된다. 절연 변압기(138)에 의해 교류만이 송신될 수 있지만 양극(122)들에는 직류가 적용되어야 하므로, 절연 변압기(138)와 양극(122) 사이에 정류 디바이스(140) 및 평활 디바이스(142)가 제공된다.
절연 변압기(138)에 의해 송신된 교류는 정류 디바이스(140)에 의해 정류될 수 있다. 그 후, 이 전류는 예를 들어 필터(144)로서 구성되는 평활 디바이스(142)에 의해 평활화되어, 양극(122)에 공급될 코팅 전류가 가능한 한 작은 리플률(ripple factor)을 가질 수 있다.
정류 디바이스(140)는 입력 측에서 절연 변압기(138)에 연결되고, 출력 측에서 평활 디바이스(142)에 연결된다.
평활 디바이스(142)는 입력 측에서 정류 디바이스(140)에 연결되고, 출력 측에서 전류 변환 유닛(124)의 출력부(146)에 연결된다.
전류 변환 유닛(124)의 출력부(146)는 전극(110), 특히 양극(122)에 연결된다.
전류 변환 유닛(124), 특히 전류 변환 시스템(106)의 모든 전류 변환 유닛(124)들을 제어 및/또는 조정하기 위해, 코팅 시설(100)은 제어 디바이스(148)를 포함한다.
제어 디바이스(148)는 모든 전류 변환 유닛(124)들에 대해 중심에 제공될 수 있다.
이에 대한 대안예로서, 각각의 전류 변환 유닛(124)에 별개의 제어 디바이스(148)가 제공될 수 있다. 이때, 각각의 전류 변환 유닛(124)이 바람직하게는 인터페이스(150)와 연계되어, 상이한 전류 변환 유닛(124)들의 제어 디바이스(148)들이 서로 직접 및/또는 상위 제어 디바이스(도시되지 않음)에 의해 통신할 수 있다.
도 2에 나타낸 전류 변환 유닛(124)에 의해, 전류 변환 유닛(124)의 입력부(130)에 적용되도록 구성되는 공급 전류 소스(108)에 의해 제공된 3-상 교류가 전류 변환 유닛(124)의 출력부(146)에 제공가능하고 양극(122)에 공급가능한 직류로 쉽게 변환될 수 있다.
아래에서 설명되는 도 3 내지 도 9에서, 코팅 시설(100)의 침지 탱크(102) 내에서의 전극(110)들, 특히 양극(122)들의 바람직한 배치들 및 구성들이 도시된다.
도 3은 전극 구성부(149)의 제 1 실시예를 나타내며, 이때 수송 디바이스(116)의 수송 방향(118)에 평행하게 이어지고 서로 평행한 2 열(151)의 양극(122)들이 제공된다.
각각의 양극(122)은 여기에서 평탄한 판-형 투석셀(152)로서 구성된다. 각각의 투석셀(152)은 반복하여 수직 방향으로 분할, 예를 들어 2 개로 분할되고, 투석셀(152)의 두 부분들(154)이 모두 바람직하게는 공통 전류 변환 유닛(124)에 연결된다.
2 열(151)의 양극(122)들은 수평 방향으로 워크피스(112)들의 수송 경로의 양측(우측 및 좌측)에 배치된다.
도 4에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 2 실시예는, 실질적으로 양극(122)들이 수직 방향으로 방위되는 분할되지 않은 반-원형 투석셀(152)들로서 구성된다는 점에서 도 3에 나타낸 제 1 실시예와 상이하며, 별개의 전류 변환 유닛(124)이 각각의 투석셀(152)과 연계된다. 특히, 투석셀(152)들은 실질적으로 반-원통 쉘-형이도록 구성된다.
그 외에는, 도 4에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 2 실시예는 구조 및 기능에 대해 도 3에 나타낸 제 1 실시예와 일치하므로, 이 정도로 그 앞선 설명을 참조한다.
도 5에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 3 실시예는, 실질적으로 투석셀(152)의 각 부분(154)에 대해 별개의 전류 변환 유닛(124)이 제공된다는 점에서 도 3에 나타낸 제 1 실시예와 상이하다.
그 외에는, 도 5에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 3 실시예는 구조 및 기능에 대해 도 3에 나타낸 제 1 실시예와 일치하므로, 이 정도로 그 앞선 설명을 참조한다.
도 6에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 4 실시예는, 실질적으로 양극(122)이 둥근 투석셀(152)로서 구성된다는 점에서 도 4에 나타낸 제 2 실시예와 상이하다. 둥근 투석셀(152)은, 특히 실질적으로 원통형인 투석셀(152)이다.
도 6에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 4 실시예에 따른 투석셀(152)은 침지 탱크(102)의 상부 구역(156)에 배치되고, 수송 방향(118)에 실질적으로 평행하게 연장된다.
그 외에는, 도 6에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 4 실시예는 구조 및 기능에 대해 도 4에 나타낸 제 2 실시예와 일치하므로, 이 정도로 그 앞선 설명을 참조한다.
도 7에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 5 실시예는, 실질적으로 투석셀(152)이 침지 탱크(102)의 하부 구역(158)에 배치된다는 점에서 도 6에 나타낸 제 4 실시예와 상이하다.
그 외에는, 도 7에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 5 실시예는 구조 및 기능에 대해 도 6에 나타낸 제 4 실시예와 일치하므로, 이 정도로 그 앞선 설명을 참조한다.
도 8에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 6 실시예는, 실질적으로 투석셀(152)이 반-원통 쉘-형 투석셀(152)로서 구성된다는 점에서 도 7에 나타낸 제 5 실시예와 상이하다.
또한, 도 8에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 6 실시예에 따른 투석셀(152)은 수송 방향(118)에 평행하게 방위되지 않고, 이를 가로질러 방위된다.
그 외에는, 도 8에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 6 실시예는 구조 및 기능에 대해 도 7에 나타낸 제 5 실시예와 일치하므로, 이 정도로 그 앞선 설명을 참조한다.
도 9에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 7 실시예는, 실질적으로 2 개의 평탄한 판-형 투석셀(152)들 및 2 개의 원통형 투석셀(152)들이 모두 제공된다는 점에서 도 3에 나타낸 제 1 실시예와 상이하며, 원통형 투석셀(152)들은 판-형 투석셀(152)들 아래에 배치되고, 각각의 투석셀(152)은 별개의 전류 변환 유닛(124)과 연계된다.
평탄한 판-형 투석셀(152)들은 수송 방향(118)에 대해 서로 인접하여 배치된다.
둥근 투석셀(152)들은 수직 방향으로 서로에 대해 오프셋(offset)되어 배치되며, 서로 평행하고 수송 방향(118)에 평행하게 방위된다.
투석셀(152)들은 수송 방향(118)으로 줄지어 배치되지 않고, 수송 방향(118)에 평행하게 적어도 부분적으로 서로 나란히 연장된다.
그 외에는, 도 9에 나타낸 전극 구성부(149)의 제 7 실시예는 구조 및 기능에 대해 도 3에 나타낸 제 1 실시예와 일치하므로, 이 정도로 그 앞선 설명을 참조한다.
앞서 설명된 양극(122)들, 특히 앞서 설명된 투석셀(152)들의 모든 형태들 및 배치들은 워크피스(112)들의 형태 및 크기에 적합한 구성(adaptation)을 위해 필요에 따라 서로 조합될 수 있다.
따라서, 특히 둥근 또는 반-원형 투석셀(152)들이 평탄한 투석셀(152)들에 추가하여 코팅 공정을 최적화하는 데 사용될 수 있다.
서로 상이한 전극 그룹(160)들에 대한, 특히 개별 양극(122)들을 이용하는 복수의 전류 변환 유닛(124)들을 이용함으로써, 코팅 전류의 전류 강도 및 침지 배스(104) 내의 전기장이 최적 코팅 결과를 얻기 위해 정의된 방식으로 영향을 받을 수 있다.
또한, 서로 독립적인 전류 변환 유닛(124)들에 각각 별개의 절연 변압기(138)가 제공되기 때문에, 결함이 있는 전류 변환 유닛(124)의 고장이 인접한 양극(122)에 전달되는 코팅 전류가 또 다른 전류 변환 유닛(124)에 의해 대응하여 증폭되어 보상될 수 있다.
따라서, 도 1 내지 도 9에 나타낸 코팅 시설(100)은 유연하고 신뢰성 있게 작동되도록 구성된다.

Claims (16)

  1. 워크피스(workpiece: 112)들을 코팅하는 코팅 시설(coating facility)에 있어서:
    상기 워크피스들을 코팅하기 위해 상기 워크피스(112)들이 도입가능한 침지 탱크(dip tank: 102);
    상기 워크피스(112)들을 코팅하도록 상기 침지 탱크(102)를 통해 공급가능한 코팅 전류(coating current)를 제공하는 전류 변환 시스템(current conversion system: 106); 및
    상기 침지 탱크(102) 내에 배치되도록 구성되고 상기 전류 변환 시스템(106)에 전기적으로 연결되는 전극(110)
    을 포함하며, 상기 전류 변환 시스템(106)은 전류 변환 유닛(124)을 포함하고, 상기 전류 변환 유닛(124)은 전력 스위치(power switch: 134) 및 절연 변압기(isolating transformer: 138)를 포함하며,
    상기 전력 스위치(134)는 입력 측에서 공급 전류 소스(supply current source: 108)에 연결가능하고, 출력 측에서 상기 절연 변압기(138)에 연결되며,
    상기 절연 변압기(138)는 입력 측에서 상기 전력 스위치(134)에 연결되고, 출력 측에서 전극(110)에 연결되는 코팅 시설.
  2. 제 1 항에 있어서,
    전극(110)에 공급되는 사전설정가능한 코팅 전류는 상기 전력 스위치(134)에 의해 상기 공급 전류 소스(108)의 공급 전류로부터 생성가능한 코팅 시설.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전력 스위치(134)는 상기 절연 변압기(138)에 의해 상기 전극(110)으로부터 갈바닉 절연(galvanically isolate)되는 코팅 시설.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 스위치(134)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT: 136)를 포함하는 코팅 시설.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 변환 유닛(124)은 정류 디바이스(rectifying device: 132, 140) 및/또는 평활 디바이스(smoothing device: 142)를 포함하며, 이는 입력 측에서 상기 공급 전류 소스(108)에 연결가능하고 출력 측에서 상기 전력 스위치(134)에 연결되며, 및/또는
    상기 전류 변환 유닛(124)은 정류 디바이스(132, 140) 및/또는 평활 디바이스(142)를 포함하며, 이는 입력 측에서 상기 절연 변압기(138)에 연결되고 출력 측에서 전극(110)에 연결되는 코팅 시설.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 변환 시스템(106)은 적어도 2 이상의 실질적으로 동일하게 구성된 전류 변환 유닛(124)들을 포함하는 코팅 시설.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 코팅 시설(100)은 적어도 2 이상의 전류 변환 유닛(124)들을 포함하고, 상기 전류 변환 유닛들은 각각 전극(110)에 전기적으로 연결되는 코팅 시설.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 변환 시스템(106)은 복수의 전류 변환 유닛(124)들을 포함하고, 적어도 하나의 전극(110)이 2 이상의 부분(154)들을 포함하며, 별개의 전류 변환 유닛(124)이 상기 전극(110)의 각각의 부분(154)들과 연계되는 코팅 시설.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 시설(100)은 적어도 2 이상의 전류 변환 유닛(124)들을 포함하고, 상기 전류 변환 유닛들과 함께 서로 상이한 전극 그룹(160)들이 연계되는 코팅 시설.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전극(110)이 투석셀(dialysis cell: 152)로서 구성되고, 이는 실질적으로 판-형(plate-shaped), 원통형 또는 반-원통형인 코팅 시설.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 시설(100)은 상기 전류 변환 시스템(106)을 제어 및/또는 조정하는 제어 디바이스(148)를 포함하는 코팅 시설.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어 디바이스(148)에 의해, 서로 상이한 전극 그룹(160)들과 연계되는 복수의 전류 변환 유닛(124)들이 실질적으로 서로 독립적으로 제어 및/또는 조정되도록 구성되는 코팅 시설.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    서로 상이한 전극 그룹(160)들과 연계되는 복수의 전류 변환 유닛(124)들이, 상기 제어 디바이스(148)에 의해 상기 코팅 전류의 전류 강도 및/또는 공간 분포가 상기 코팅 전류를 상기 워크피스(112)들의 지오메트리 및/또는 상기 워크피스(112)들의 수송 경로에 적합하게 하고, 및/또는 전류 변환 유닛(124)의 비정상적 기능(irregular function)을 보상하기 위해 선택적으로 영향을 줄 수 있는 방식으로 서로 통합(coordinate)되도록 구성되는 코팅 시설.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 변환 유닛(124)에 전기적으로 연결되는 전극(110)은 양극(anode: 122)이고, 상기 워크피스(112)들은 음극(cathode: 120)들을 형성하는 코팅 시설.
  15. 공급 전류 소스(108) 및 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 코팅 시설(100)의 결합체(combination)에 있어서,
    상기 코팅 시설(100)의 전류 변환 유닛(124)의 전력 스위치(134)는 입력 측에서 갈바닉 절연 없이 상기 공급 전류 소스(108)에 연결가능한 결합체.
  16. 워크피스(112)들을 코팅하는 방법에 있어서:
    상기 워크피스(112)들을 코팅하도록 침지 탱크(102) 내로 워크피스(112)들을 도입하는 단계;
    전력 스위치(134) 및 절연 변압기(138)를 포함하는 전류 변환 유닛(124)을 포함하는 전류 변환 시스템(106)에 의해 공급 전류로부터 코팅 전류를 생성하는 단계 -상기 전력 스위치(134)는 입력 측에서 공급 전류 소스(108)에 연결되고 출력 측에서 상기 절연 변압기(138)에 연결되며, 상기 절연 변압기(138)는 입력 측에서 상기 전력 스위치(134)에 연결되고 출력 측에서 상기 침지 탱크(102) 내에 배치된 전극(110)에 연결됨- ; 및
    상기 워크피스(112)들을 코팅하도록 상기 침지 탱크(102)를 통해 상기 코팅 전류를 공급하는 단계
    를 포함하는 코팅 방법.
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