KR20160075163A - 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템이 개시되며, 본 발명에 따른 도장층 제거를 위한 헤드 장치는 목표 지점에 대하여 고온의 섬광을 발생시키는 직관형의 제논램프, 상기 제논램프가 고온의 섬광을 발생시키는 상기 목표 지점에 대해 드라이아이스 펠릿을 분사하는 하나 이상의 드라이아이스 분사구, 상기 제논램프로부터 발생된 섬광 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 분사된 드라이아이스 펠릿에 의하여 제거되는 도장층 노폐물을 상기 목표 지점으로부터 흡입하기 위한 집진흡입부, 및 상기 직관형인 제논램프로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진 반경에서 아치형의 반사갓을 형성하는 반사구조체를 포함한다.

Description

도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템{A HEAD APPARATUS FOR REMOVING PAINT COATING AND AN AUTOMATIC SYSTEM FOR REMOVING PAINT COATING COMPRISING THEREOF}
본 발명은 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 항공기나 전투기의 표면을 보호하기 위하여 내외부 도장은 폴리우레탄 소재로 처리되며, 부식방지 및 기체 균열 등에 관한 검사를 위하여 주기적으로 기존의 페인트 도장층을 제거한 뒤에 페인트 도장 작업을 새롭게 실시하게 된다. 이를 위하여 항공기나 전투기 등의 도장층을 일정한 시점마다 제거하여야 하는데, 도장층의 제거는 전적으로 인력에 의존하는 리무버, 사포방식(sanding) 및 PMB(Plastic Media Blasting) 방식으로 구분할 수 있다.
본 특허출원의 발명자는 도장층 제거의 자동화를 이루고자 본 출원에 앞서 출원된 특허출원 제2013-0080034호에서 열 충격에 기반하여 페인트 도장층 제거를 자동화하는 시스템을 발명하여 기술적 개념을 제안한 바 있으나, 당해 기술분야에 관한 연구개발을 지속하여, 항공기나 전투기 등의 도장층 제거 자동화를 구체적인 기술적 수단으로 완성하기에 이르렀다.
도장층 제거와 관련하여 드라이아이스를 이용하는 드라이아이스 블라스터 클리닝은 드라이아이스의 물리적 특성을 활용하여 세척하는데, 드라이아이스 펠릿을 고압의 압축공기와 함께 가속화하여 노즐 등을 통해 고속으로 분사함으로써 분사된 지점이 주변과의 온도차로 인해 수축되면서 균열을 일으키게 되고 균열 사이오 침투된 드라이아이스가 순간적으로 수백배의 팽창율을 보임으로써 이물질만을 분리하게 된다.
그러나, 드라이아이스 펠릿만을 분사하는 경우에 도장층이 얇은 경우에만 가능하며, 항공기나 전투기에 사용되는 폴리우레탄 페인트 도장층 등의 두꺼운 페인트 도장층 제거에 적용하기에는 한계가 있다.
본 발명이 속하는 기체의 표면 세척 및 도장층 제거와 관련하여, 선행특허문헌 1인 일본특허공개 특개2012-236459는 배관 및 지관을 통하여 분사 노즐에 세정수를 압송하는 세정 펌프; 실린더와 상기 실린더 내부에 구비되는 피스톤, 액추에이터; 및 링크 구조를 포함하여, 세정수의 공급시에는 세정수가 미치는 압력에 의하여 상기 배관과 상기 지관이 연통하고, 세정수의 미공급시에는 상기 액추에이터 내의 부세 수단에 의해 상기 배관 및 상기 지관이 차단됨과 동시에 상기 분사 노즐이 항공기로부터 멀어짐으로써 상기 지관이 스윙하는, 항공기 기체 세정 장치를 개시하고 있다. 그러나, 선행특허문헌 1은 분사노즐, 실린더 구조와 액추에이터 간의 상호작동에 의하여 세정수만을 공급하기 때문에 항공기 기체의 노폐물 일부를 제거할 수 있더라도 항공기나 전투기의 페인트 제거로는 적합하지 않기 때문에, 전술된 문제점을 그대로 갖고 있다.
선행특허문헌 2인 한국특허공개공보 제2011-0028532호는 표면에 패턴이 형성된 반도체 장치 제조용의 기판에 세정액을 공급하여 해당 기판을 세정함에 있어서 패턴 붕괴를 억제할 수 있는 세정 방법, 세정장치를 개시하면서, 기판의 표면에 액체 상태의 세정액 중 하나로서 액체 질소, 액체 아르콘, 액세 크세논, 액체 이산화탄소 중 하나를 선택적으로 제시하고 있다. 그러나, 선행특허문헌 2는 액체 크세논, 즉 액체 상태의 제논을 기판의 표면 세정에 활용하고 있지만, 이는 라이덴 프로스트(Leidenfrost) 현상에 의해 기판의 미세 패턴을 유지하기 위한 것으로, 본 발명에서 제안하고자 하는 항공기나 전투기 등의 기체 표면을 세척하는데에 적용하는 것은 한계가 있다.
[1] 일본특허공개 특개2012-236459 [2] 한국특허공개공보 제2011-0028532호
본 발명은 종래 드라이아이스를 이용한 도장층 세척 장치가 폴리우레탄 페인트 도장층 등의 두꺼운 페인트 도장층 제거가 불가능한 문제점을 해결하기 위함을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 항공기나 전투기 등의 기체 상에 페인트 도장층이나 노폐물을 제거가능한 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 제 1 양상으로서, 도장층 제거를 위한 헤드 장치가 개시된다. 상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는, 목표 지점(T)에 대하여 고온의 섬광을 발생시키는 직관형의 제논램프(11); 상기 제논램프가 고온의 섬광을 발생시키는 상기 목표 지점(T)에 대해 드라이아이스 펠릿(pellet)을 분사하는 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12); 상기 제논램프로부터 발생된 섬광 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 분사된 드라이아이스 펠릿에 의하여 제거되는 도장층 노폐물을 상기 목표 지점으로부터 흡입하기 위한 집진흡입부(13); 및 상기 직관형인 제논램프로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진 반경에서 아치형의 반사갓을 형성하는 반사구조체(14)를 포함한다.
바람직하게, 상기 제논램프(11)는 쇼트아크 제논 램프(Short Arc Xenon Lamp), 롱아크 제논 램프(Long Arc Xenon Lamp), 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp) 중 하나일 수 있으며, 상기 제논램프(11)는 표면 상에 고온의 섬광 발생으로 인한 열을 냉각시키기 위하여, 상기 제논 램프의 직관형 측면에 수냉 구조를 형성할 수 있다.
바람직하게, 상기 드라이아이스 분사구(12)는 2개 내지 10개일 수 있다.
또한, 상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는, 센서부(15)를 더 포함할 수 있는데, 센서부(15)는 상기 제논램프 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 상기 목표 지점까지의 거리를 계측하기 위한 거리 센서; 상기 도장층 제거 장치 내의 온도를 측정하고 미리 결정된 온도 범위를 이탈하는 경우에 경보음을 출력하기 위한 온도 센서; 상기 제논 램프 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구에 의해 상기 목표 지점(T)에 가해지는 충격량을 계측하기 위한 충격 센서 중 적어도 하나일 수 있다.
바람직하게, 상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는 초속 3 cm 내지 20 cm의 속도로 이동함으로써 도장층을 제거할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제 2 양상으로서, 도장층 제거를 위한 헤드 장치를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템이 개시된다. 상기 도장층 제거 자동화 시스템은 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10); 도장층 제거를 위한 수반 장치(20); 및 상기 헤드 장치와 상기 수반 장치를 연결하는 배관구조체(L)를 포함한다.
상기 도장층 제거 자동화 시스템의 헤드 장치(10)는 본 발명에 따른 제 1 양상의 헤드 장치일 수 있으며, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)는 상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치의 이동속도, 상기 제논 램프의 구동 온도, 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 공급부에서 분사되는 드라이아이스 펠릿의 시간당 분사량을 설정하기 위한 조작부(21); 상기 조작부(21)에서 설정된 사양에 따라 고압전원 공급부(23), 드라이아이스 펠릿 제조부(26), 폐기물 처리부(27), 및 헤드 장치(10)를 제어하기 위한 제어부(22); 상기 제논 램프의 구동 전원을 공급하기 위한 고압전원 공급부(23); 이산화탄소를 액화시켜 저장하기 위한 액체 이산화탄소 저장부(24); 상기 액체 이산화탄소를 압축시키기 위한 압축부(25); 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구에서 분사되는 드라이아이스 펠릿을 제조하기 위한 드라이아이스 펠릿 제조부(26); 및 상기 집진흡입부로부터 이송되는 도장층 폐기물을 처리하기 위한 폐기물 처리부(27)를 포함한다.
본 발명에 따른 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템에 의하면, 제논 램프로부터 발생되는 섬광 및 드라이아이스 펠릿를 분사함으로써 항공기나 전투기 등의 기체 상의 페인트층 및/또는 노폐물을 자동화된 시스템으로 제거할 수 있다는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 항공기나 전투기 등의 기체 상의 페인트층 및/도는 노폐물을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 항공기나 전투기의 유지, 보수에 소요되는 시간을 절감하고, 항공기나 전투기의 사용연한을 연장시킬 수 있다는 효과가 인정될 것이다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명에 따른 효과가 전술된 사항에 제한되지 않고 폭넓게 인정될 수 있음을 인식할 것이다.
도 1은 본 발명의 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템의 구성 및 사용예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 도장층 제거를 위한 헤드 장치에서 도장층의 제거가 이루어지는 과정을 설명하기 위한 2차원의 실시예를 도시한다.
도 3은 도 2의 2차원도를 3차원으로 도시한 실시예이다.
도 4는 도장층 제거를 위한 헤드 장치와 연결되는 도장층 제거를 위한 수반 장치에 대한 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 도장층 제거 자동화 시스템을 전체적인 관점에서 설명하기 위한 기능적 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템에 관한 바람직한 실시 양상을 설명한다. 본 발명에 관한 실시 양상은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시 양상만으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 양상은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 실시예를 설명함에 있어서, 특정 구성에 관하여 지나치게 상세한 설명으로 인하여 본 발명의 전반적인 요지를 흐릴 수 있는 경우, 그에 관하여 지나치게 자세한 설명은 생략되고 도면에 제시된 특정 실시 양상을 중심으로 하여, 본 발명과 연관된 구성에 대해 상세히 설명된다.
본 명세서에서 '포함하다'는 용어는 해당 특징, 구성, 요소가 존재하는 것을 의미하지만, 이들 특징, 구성, 요소만을 포함하는 것이 아니라 하나 이상의 다른 특징, 구성, 요소 및 이들의 조합에 대한 존재 가능성 및/또는 추가될 여지를 배제하지 않는 것으로 이해되어야만 할 것이다.
그리고, 본 명세서에서 '예시적인'이라는 용어는 '일 예, 하나의 경우, 또는 한 가지 예시로서 제공되는 것'을 의미하며, '예시적인' 양상이 다른 양상들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 명세서에서 명시적으로 단수 형태만을 지칭하도록 특정되어 기술되진 아니하는 한, 하나 이상의 복수 형태까지도 포괄하는 것으로 이해되어야만 할 것이다.
본 명세서에 첨부된 도면에서 실질적으로 동일한 특징과 기능을 가진 구성은 동일한 도면부호가 사용될 것이며, 도면에 도시된 구성요소의 형상이나 크기 등은 보다 명백한 설명을 위하여 과장될 수 있다.
<도장층 제거를 위한 헤드 장치를 중심으로 한 사용예>
도 1은 본 발명의 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 도장층 제거 자동화 시스템의 구성 및 사용예를 설명하기 위한 개념도이다. 본 발명에 따른 도장층 제거 자동화 시스템은 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10) 및 도장층 제거를 위한 수반 장치(20), 그리고 이들 장치(10 및 20)를 연결하는 배관구조체(L)로 구성된다.
도시된 바와 같이, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)는 이동 수단(예를 들어, 다수 개의 바퀴)를 구비하기 때문에, 항공기나 전투기의 표면 상의 페인트를 제거하는 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)가 시스템 상에서 설정된 이동 속도에 따라 이동하지만 배관구조체(L)에 의해 커버되지 못하는 범위로 이동하고자 할 경우, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20) 자체가 이동할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 의한 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는 목표 지점(T)로부터 초속 1 cm 내지 30 cm, 바람직하게는 초속 2 cm 내지 15 cm의 속도로 이동할 수 있고, 헤드 장치(10)의 이동 속도는 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)의 조작패널 등에서 설정될 수 있다. 헤드 장치(10)가 배관구조체(L)에 의하여 커버가능한 거리를 이탈하게 되는 경우, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20) 자체를 이동시킴으로써 기체에 대한 페인트나 노폐물 제거에 의한 세척 과정을 지속할 수 있다.
<도장층 제거를 위한 헤드 장치>
도 2는 본 발명의 도장층 제거를 위한 헤드 장치에서 도장층의 제거가 이루어지는 과정을 설명하기 위한 2차원의 실시예를 도시하며, 도 3은 도 2의 2차원도를 3차원으로 도시한 실시예이다.
본 발명에 따른 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는 목표 지점에 대하여 고온의 섬광을 발생시키는 직관형의 제논램프(11), 상기 제논램프가 고온의 섬광을 발생시키는 상기 목표 지점에 대해 드라이아이스 펠릿을 분사하는 하나 이상의 드라이아이스 공급구(12), 상기 제논램프로부터 발생된 섬광 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 공급구로부터 분사된 드라이아이스 펠릿에 의하여 제거되는 도장층 노폐물을 상기 목표 지점으로부터 흡입하기 위한 집진흡입부(13), 상기 직관형인 제논램프로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진 반경에서 아치형의 반사갓을 형성하는 반사구조체(14)를 포함한다.
먼저, 제논 램프(11)는 통상 DC 점등용으로서, 내부에 양극과 음극이 수 mm 내의 간격으로 분리되어 있고, 주된 발광물질로 제논 가스가 수 기압 주입되어 있다. 제논 램프(11)의 시동시 내부 압력이 높아(내부 기압은 1 내지 10기압이며 점등 중에는 20 내지 40 기압) 고전압(수십 kV로, 예컨대, 10 kV 이상의 20~30 kV)의 구동전압을 필요로 하며, 가스상태이기 때문에 다른 방전램프와 달리 점등과 재점등에 수반되는 시간이 짧은 편이다.
그리고 제논 램프(11)는 일반적으로 점등하면 단시간 내에 최대 출력의 80% 수준에 도달하는 것으로 알려져 있어 수시로 재점등이 가능하며, 램프 전압은 낮은 반면 램프 전류는 수은등에 비해 3배 이상 큰 것으로 알려져 있다. 또한, 제논 램프(11)는 아크의 온도가 5000K 이상으로, 파장의 전 영역에 걸쳐 연속적인 스펙트럼을 이루는 것으로 알려져 있다.
본 발명에 따른 제논 램프(11)는 통상 쇼트아크 제논 램프(Short Arc Xenon Lamp), 롱아크 제논 램프(Long Arc Xenon Lamp), 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp) 중 하나일 수 있는데, 바람직하게는 제논 플래시 램프일 수 있다.
이 중, 쇼트아크 제논 램프는 점광원의 형태로 자연광에 가깝고 연색성이 우수한 것으로 알려져있다. 한편, 롱아크 제논 램프는 장축 방향을 갖는 석영관의 양 단부에 전극을 형성하여 교류로 점등한다. 그리고, 제논 플래시 램프는 직관형, U자형 등의 석영관 또는 유리관의 양 단부에 전극을 설치하여 수십 내지 수백 토르(Torr)에 이르는 제논가스가 봉입되어 콘덴서에 축적된 에너지를 순간 방전함으로써 섬광을 낸다.
이와 같은, 제논 램프(11)는 그 물리적, 광학적 속성에 기인하여, 이를 항공기나 전투기의 표면 상에 고형화된 폴리우레탄계 페인트 도장층을 제거하기 위해 사용할 수 있다.
2차원으로 도시된 도 2 및 3차원으로 도시된 도 3을 참조하면, 제논 램프(11)는 직관등의 형태로, 제논 램프(11)에 대해 구동 전압을 인가해주면 램프 내부의 전극 사이에서 방전이 일어나면서 청백색 계열의 빛이 발생함으로써 목표 지점(T)에 대해 고온의 섬광을 발생시킨다.
도 3을 참조로, 더욱 구체적으로 설명하면, 제논 램프(11)는 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 정중앙에 직관등의 형태로 구비될 수 있으며, 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는 상기 제논 램프(11)로부터 일정한 거리만큼 이격되어 수직 단면이 반타원형의 형상을 이루도록 하는 반사구조체(14)를 포함한다. 바람직하게 반사구조체(14)는 제논 램프(11)로부터 발생되는 고온의 섬광, 드라이아이스 펠릿이나 고체 입자를 차폐가능한 금속 재질의 반사갓 구조일 수 있다.
한편, 상기 제논 램프(11) 및 상기 반사구조체(14)의 일 측면에 드라이아이스 펠릿이나 고체 입자를 분사하기 위한 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12)를 구비하며, 다른 일 측면에는 제논 램프(11)로부터의 섬광 및 드라이아이스 분사구(12)로부터의 펠릿이나 고체 입자에 의하여 제거되는 도장층 폐기물을 흡입할 수 있는 구조를 갖는 집진흡입구(13)를 구비할 수 있다.
도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는 기체(예, 전투기나 항공기)의 표면으로부터 일정 거리(수 cm 이내)만큼 이격되어 있지만, 제논 램프(11)의 섬광이 상당히 고온이기 때문에 기체 표면의 손상을 방지하고 도장층 제거를 위한 헤드 장치 및 이를 포함하는 시스템의 안전성을 위하여 제논 램프(11)는 수냉 구조를 형성한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것처럼, 제논 램프(11)는 직관형의 형태인데, 직관형의 장축 방향을 따라 유체가 순환하도록 하거나, 유체 순환 경막을 제논 램프(11)의 최외면에 투명한 구조로 형성함으로써 수냉 구조를 구비할 수 있다.
하나 이상의 드라이아이스 분사구(12)가 비록 도 2 및 도 3에서는 도시의 명확성을 위하여 단지 2개가 도시되었으나, 하나 이상(예컨대, 4개)의 드라이아이스 분사구를 갖도록 배치될 수 있다. 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12)는 제논램프(11)가 고온의 섬광을 발생시키는 목표 지점에 대해 드라이아이스 펠릿을 분사하거나, 드라이아이스 펠릿과 고체 입자를 동시에 분사할 수 있다.
구체적으로, 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12)의 일 단부는 직사각형의 노즐구를 갖고, 순간적인 압력차에 의하여 드라이아이스 펠릿 및/또는 입자가 분사되도록 하는데, 노즐구의 최외곽 둘레에 얇은 두께로 고압의 공기를 분사시키는 공기분사구(미도시)를 각각 배치함으로써, 드라이아이스 공급시에 드라이아이스가 제논램프(11)의 섬광으로 인해 고온에 즉시 노출되기보다는, 고압의 공기를 분사하여 드라이아이스 분사구(12)의 노즐구로부터 분사될 때 고압공기층이 보호층 기능을 함으로써 고온에 노출되는 시간을 다소 지연시킬 수 있다.
집진흡입부(13)는 제논램프로부터 발생된 섬광 및 하나 이상의 드라이아이스공급부로부터 분사된 드라이아이스 펠릿 및/또는 입자에 의해 제거되는 도장층 노폐물을 세척 목표 지점으로부터 흡입하기 위하여 구비된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 집진흡입구(13)는 직관등 형태인 제논 램프(11)의 길이와 동일한 길이를 가질 수 있으며, 도 3에서는 단일한 것으로 도시되었을지라도, 2중 흡입 구조를 가짐으로써 더욱 강한 속도와 흡입력으로 도장층 노폐물을 항공기나 전투기의 표면으로부터 흡출할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 제논 램프(11)를 중심으로 일정 거리만큼 이격되고, 제논 램프(11)와 목표 지점(T) 간을 차폐하지 않는 아치를 이루도록 반사구조체(14)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 반사구조체(14)는 동일한 폭과 길이를 갖는 장방형 편을 연속 밀착되도록 부착함으로써 제논 램프(11)를 둘러쌓도록 하는 반사갓의 형태일 수 있다.
이러한 반사갓, 즉, 반사구조체(14)는 제논 램프(11)로부터 발생되는 섬광으로 인한 열이 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 다른 구성요소에 영향을 미치는 것을 방지하고, 섬광으로 인한 열이 기체 표면 상의 페인트 또는 노폐물인 도장층의 제거에 집중되도록 할 수 있다. 뿐만 아니라, 반사구조체(14)는 부수적으로, 드라이아이스 분사구(12)로부터 드라이아이스 펠릿 및/또는 입자가 목표 지점(T)에 분사될 때에, 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 다른 구성 요소로 이탈됨으로써 순각적인 충격량이 가해지는 것을 방지할 수 있다.
기술된 바와 같이, 제논 램프(11)에 대해 전원이 인가되면 순간적으로 수백, 수천 ℃에 이르는 고온의 섬광을 단시간(예컨대, 수 msce 내지 수 sec)을 주기로 하여 반복적으로 발생시키는 동시에, 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12)에서 드라이아이스 펠릿 또는 입자를 분사시킴으로써, 항공기나 전투기 표면 상의 도장층을 제거하게 된다.
이와 같은 방식으로 도장층을 제거하는 헤드 장치 및 이를 포함하는 시스템 상에서 헤드 장치의 이동 속도를 조절할 수 있기 때문에, 도장층 제거를 자동화할 수 있게 되고, 항공기나 전투기 등의 기체 상의 페인트층 및/도는 노폐물을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 항공기나 전투기의 유지, 보수에 소요되는 시간을 절감하고, 항공기나 전투기의 수명 연한을 연장시킬 수 있게 된다.
<도장층 제거를 위한 수반 장치>
도 4는 도장층 제거를 위한 헤드 장치와 연결되는 도장층 제거를 위한 수반 장치에 대한 실시예를 도시한다.
도 1과 연관시켜 설명되었듯이, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)는 이동 수단(예를 들어, 다수 개의 바퀴)를 구비하기 때문에, 항공기나 전투기의 표면 상의 페인트를 제거하는 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)가 시스템 상에서 설정된 이동 속도에 따라 이동하지만 배관구조체(L)에 의해 커버되지 못하는 범위로 이동하고자 할 경우, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20) 자체가 이동할 수 있다.
한편, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)의 우측에서 도시가 생략된 부분은 배관구조체(L)를 나타내어, 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)와 연결될 수 있다.
도장층 제거를 위한 수반 장치(20)는 고압전원공급부(23), 압축부 (Compressor; 24), 액체 이산화탄소 저장부(25), 드라이아이스 펠릿 제조부(26), 폐기물 처리부(27)를 포함하며, 도장층 제거 자동화 시스템의 운용자가 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10) 및 수반 장치(20)가 동작되는 사양을 조절하기 위한 조작부(도 4에 도시되지 않음)도 포함할 수 있는데, 조작부는 도면부호 23 내지 26과 통합되어 구현될 수도 있고, 별도의 디스플레이 패널이나 키패널의 형태로 구현될 수 있다.
제논 램프(11)의 구동 전원을 공급하기 위한 고압전원공급부(23)는, 제논 램프(11)의 수냉 구조를 가동시키기 위한 전원 및/또는 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10) 전체적인 전원을 2차적으로 공급할 수도 있으나, 고압전원공급부(23)는 바람직하게, 제논 램프(11)가 고온의 섬광을 주기적으로 발생시키기 위한 구동 전원을 공급한다. 또한, 제논 램프(11)의 수냉 구조를 가동시키기 위한 전원 및/또는 헤드 장치(10)의 자체 구동을 위한 전원은 장치일반용 전원공급부(미도시)로부터 제공될 수 있다.
압축부(24), 액체 이산화탄소 저장부(25), 드라이아이스 펠릿 제조부(26)는 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12)로부터 목표 지점에 분사되는 드라이아이스 펠릿 또는 입자를 제조하기 위함이다. 구체적으로, 액체 이산화탄소 저장부(25)는 이산화탄소를 액화시켜 저장, 유지하기에 적합한 기압과 온도를 유지하여 LCO2(Liquid Carbon Dioxide)로 저장한다.
압축부(24)는 이산화탄소를 액화시켜 액체 이산화탄소 저장부(25)로 저장하기 위하여 그리고/또는 저장된 액체 이산화탄소를 압축시키기 위하여 압력을 조정하며, 드라이아이스 펠릿 제조부(26)는 하나 이상의 드라이아이스 공급부로부터 분사되는 드라이아이스 펠릿 및/또는 미세 입자로, 액체 드라이아이스를 고체화한다.
폐기물 처리부(27)는 집진 흡입구(13)로부터 흡출된 전투기나 항공기 표면 상의 도장층 폐기물을 전달받아, 이를 응축하거나 응축한 후 도장층 제거를 위한 수반 장치로부터 외부로 배출하는 기능을 수행한다.
이상에서 설명된, 고압전원 공급부(23), 압축부(24), 액체 이산화탄소 저장부(25), 드라이아이스 펠릿 제조부(26), 폐기물 처리부(27)는 주된 기능과 목적을 위주로 설명된 것으로서, 기술된 기능과 목적을 수행한다면 다른 부가적인 기능이나 주된 기능을 구현하기 위한 수단에 제약받지 아니함은 물론이다.
<도장층 제거 자동화 시스템에 관한 기능적 구성>
도 5는 본 발명에 따른 도장층 제거 자동화 시스템을 전체적인 관점에서 설명하기 위한 기능적 구성도이다.
도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)와 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)는 배관구조체(L)에 의해 연결되며, 배관구조체(L)는 하나 이상의 연결부재를 갖는 암(Arm) 구조체일 수 있으며, 연결부재를 중심으로 일정한 회전반경으로 조작가능한 구조체일 수도 있다.
먼저, 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)는 목표 지점(T)에 대하여 고온(수백 ℃ 내지 수천 ℃)의 섬광을 발생시키는 직관형의 제논램프(11), 제논램프가 고온의 섬광을 발생시키는 목표 지점(T)에 대해 드라이아이스 펠릿(pellet)을 분사하는 하나 이상의 드라이아이스 분사구(12), 제논램프로부터 발생된 섬광 및 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 분사된 드라이아이스 펠릿에 의하여 제거되는 도장층 노폐물을 목표 지점으로부터 흡입하기 위한 집진흡입부(13), 직관형인 제논램프로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진 반경에서 아치형의 반사갓을 형성하는 반사구조체(14), 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 최적화된 작동을 위한 센서부(15)를 포함한다.
센서부(15)는 상기 제논램프 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 상기 목표 지점까지의 거리를 계측하기 위한 거리 센서; 상기 도장층 제거 장치 내의 온도를 측정하고 미리 결정된 온도 범위를 이탈하는 경우에 경보음을 출력하기 위한 온도 센서; 상기 제논 램프 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구에 의해 상기 목표 지점(T)에 가해지는 충격량을 계측하기 위한 충격 센서 중 적어도 하나일 수 있다.
한편, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)는 도 4에서 도시한 바와 같이, 고압전원공급부(23), 압축부(Compressor; 24), 액체 이산화탄소 저장부(25), 드라이아이스 펠릿 제조부(26), 폐기물 처리부(27)를 포함하고, 이들을 운용자가 조작하기 위한 조작부(21), 그리고 조작부(21)에 의해 입력 또는 조정된 제어계측값을 전달하여 고압전원공급부(23) 내지 폐기물 처리부(27)이 조정된 제어계측값에 따라 작동되도록 제어하기 위한 제어부(22)를 포함한다. 고압전원공급부(23), 압축부(24), 액체 이산화탄소 저장부(25), 드라이아이스 펠릿 제조부(26), 폐기물 처리부(27)에 관한 구체적인 설명은 도 4에서 설명된 사항과 대응되므로, 생략된다.
조작부(21)는 키패드, 휠 등과 같이 기계적 조작에 의한 신호 입력 및/또는 전자적 디스플레이 기법에 따른 터치스크린/디스플레이 패널에 의하여, 운용자가 고압전원전달, 압축기능, 액체 이산화탄소 저장량, 드라이아이스 펠릿 제조, 폐기물 처리 등에 필요한 사양을 선택적으로 조작, 운용가능하도록 한다.
제어부(22)는 컴퓨터-프로그래밍화된 프로세서, 회로, 기계적 연동이 가능한 수단에 의하여, 고압전원공급부(23), 압축부(24), 액체 이산화탄소 저장부(25), 드라이아이스 펠릿 제조부(26), 폐기물 처리부(27)에서 작동하기 위한 조작부(21)의 입력 사양 및 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)에서 기본적으로 처리되기 위한 동작을 제어할 수 있다.
이와 같은 조작부(21) 및 제어부(22)는, 제한이 아닌 일 예시로서, PLC(Power Line Communication; 전력선통신) 제어 방식에 따라 구현될 수 있다. PLC 제어 방식에 의할 경우, 도장층 제거를 위한 수반 장치(20)가 포함하는 기능적 구성도의 조정 뿐만 아니라, 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 센서부(15)와 연동되어 도장층 제거를 위한 헤드 장치(10)의 이동거리, 제논 램프(11), 드라이아이스 분사구(12), 집진 흡입부(13) 등의 기계적 제어를 가능하도록 한다.
비록 기능적 구성도로 도시되었지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 도장층 제거 자동화 시스템에 의하면, 제논 램프로부터 발생되는 섬광 및 드라이아이스 펠릿를 분사함으로써 항공기나 전투기 등의 기체 상의 페인트층 및/또는 노폐물을 자동화된 시스템으로 제거할 수 있을 뿐 아니라, 항공기나 전투기 등의 기체 상의 페인트층 및/도는 노폐물을 쉽게 제거할 수 있기 때문에 항공기나 전투기의 유지, 보수에 소요되는 시간을 절감하고, 항공기나 전투기의 사용연한을 연장시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10: 도장층 제거를 위한 헤드 장치
11: 제논 램프 12: 드라이아이스 분사구
13: 집진흡입부 14: 반사구조체
15: 센서부
20: 도장층 제거를 위한 수반 장치
21: 조작부 22: 제어부
23: 고압전원공급부 24: 압축부
25: 액체 이산화탄소 저장부 26: 드라이아이스 펠릿 제조부
27: 폐기물 처리부
T: 목표 지점
L: 배관 구조체

Claims (8)

  1. 목표 지점에 대하여 고온의 섬광을 발생시키는 직관형의 제논램프;
    상기 제논램프가 고온의 섬광을 발생시키는 상기 목표 지점에 대해 드라이아이스 펠릿(pellet)을 분사하는 하나 이상의 드라이아이스 분사구; 및
    상기 제논램프로부터 발생된 섬광 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 분사된 드라이아이스 펠릿에 의하여 제거되는 도장층 노폐물을 상기 목표 지점으로부터 흡입하기 위한 집진흡입부
    를 포함하는,
    도장층 제거를 위한 헤드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제논램프는 쇼트아크 제논 램프(Short Arc Xenon Lamp), 롱아크 제논 램프(Long Arc Xenon Lamp), 제논 플래시 램프(Xenon Flash Lamp) 중 하나인 것을 특징으로 하는,
    도장층 제거를 위한 헤드 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제논램프의 표면 상에서 발생되는 열을 냉각시키기 위하여, 상기 제논램프의 직관형 측면에 밀착되어 수냉 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    도장층 제거를 위한 헤드 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 직관형의 제논램프로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어진 반경에서 아치형의 반사갓을 형성하는 반사구조체를 더 포함하는,
    도장층 제거를 위한 헤드 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제논램프 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구로부터 상기 목표 지점까지의 거리를 계측하기 위한 거리 센서; 및
    상기 도장층 제거 장치 내의 온도를 측정하고 미리 결정된 온도 범위를 이탈하는 경우에 경보음을 출력하기 위한 온도 센서를
    더 포함하는,
    도장층 제거를 위한 헤드 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치는 초속 2 cm 내지 15 cm 의 속도로 이동하는 것을 특징으로 하는,
    도장층 제거를 위한 헤드 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항에 있어서,
    상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치는 도장층 제거를 위한 수반 장치와 배관 구조체에 의해 연결되는 것을 특징으로 하며,
    상기 도장층 제거를 위한 수반 장치는,
    상기 제논 램프의 구동 전원을 공급하기 위한 고압전원 공급부;
    이산화탄소를 액화시켜 저장하기 위한 액체 이산화탄소 저장부;
    상기 액체 이산화탄소를 압축시키기 위한 압축부;
    상기 하나 이상의 드라이아이스 분사구에서 분사되는 드라이아이스 펠릿을 제조하기 위한 드라이아이스 펠릿 제조부; 및
    상기 집진흡입부로부터 이송되는 도장층 폐기물을 처리하기 위한 폐기물 처리부를 포함하는,
    도장층 제거 자동화 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 도장층 제거를 위한 수반 장치는, 상기 도장층 제거를 위한 헤드 장치의 이동속도, 상기 제논 램프의 구동 온도, 및 상기 하나 이상의 드라이아이스 공급부에서 분사되는 드라이아이스 펠릿의 시간당 분사량을 설정하기 위한 조작패널을 더 포함하는,
    도장층 제거 자동화 시스템.
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