KR20170032535A

KR20170032535A - 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법

Info

Publication number: KR20170032535A
Application number: KR1020150129810A
Authority: KR
Inventors: 이동복
Original assignee: (주)에스시아이
Priority date: 2015-09-14
Filing date: 2015-09-14
Publication date: 2017-03-23
Also published as: KR101764676B1

Abstract

본 발명은 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2가지 이상의 도료의 혼합효율을 높여 도장막의 품질을 향상시킬 수 있는 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법에 관한 것이다.
본 발명의 도장용 회전식 분사노즐은 상부는 좁고 하부가 넓은 원추형의 믹싱공간부가 내부에 형성된 하우징과, 하우징에 형성되어 상기 믹싱공간부의 바닥을 형성하는 저면판과, 믹싱공간부로 유입된 도료가 외부로 분출될 수 있도록 상기 저면판의 가장자리에 일정 간격으로 형성되는 다수의 분출홀들과, 저면판에서 돌출되게 형성되어 모터의 회전축과 결합하며 상기 믹싱공간부의 중심에 위치하는 보스와, 하우징의 내부에 형성되어 상기 믹싱공간부로 유입된 도료의 체류시간을 연장시켜 도료의 혼합을 증대시키는 내부혼합증대수단을 구비한다.

Description

도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법{revolving spray nozzle for painting and painting method of pipe}

본 발명은 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2가지 이상의 도료의 혼합효율을 높여 도장막의 품질을 향상시킬 수 있는 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 제작시 조립공정에서는 차체에 도어와 같은 각종 부품들을 조립하게 되고, 이와 같이 부품의 조립이 완료된 차량은 최종적으로 외측 패널에 도료를 칠하는 도장공정을 경유하게 된다.

이때, 밀폐된 부스(booth) 내에서 외측 패널에 도료를 칠하는 장비가 바로 도장장비이며, 상기 도장장비의 작동은 제어기를 통해 제어된다. 즉, 도장공정에서 밀폐된 부스내에는 도장장비가 설치되고, 상기 부스로부터 격리된 외부의 통제실에는 작업자에 의해 조작되는 조작기 및 상기 조작기의 신호를 전달받아 상기 도장장비의 작동을 제어하는 제어기가 설치된다. 또한, 상기 부스로부터 격리된 외부의 작업실에는 상기 도장장비와 호스를 통해 연결되는 도료저장탱크와 에어탱크 및 신너탱크 등이 설치된다.

통상적으로 도장장비로 벨 도장기가 이용되고 있다. 대한민국 등록특허 제 10-0774326호에는 벨도장기가 개시되어 있다. 도 1과 같이 상기 벨도장기는 로봇(1)의 아암(3) 선단에 벨 도장유닛(5)이 장착되는데, 상기 벨 도장유닛(5)은 선단에 벨컵(7)이 구비된 벨 본체(9)와, 이 벨 본체(9)에 도료를 주입하기 위한 도료라인(11)이 구비된다.

벨컵은 에어모터에 의해 회전하면서 도료를 미세한 입자로 원심무화시키는 회전식 분사노즐의 일종이다.

벨컵을 이용하여 도장시에는 하나 또는 2종류 이상의 도료를 도료라인으로 공급하여 벨컵의 내부로 유입시킨다. 회전하는 벨컵의 내부로 유입된 도료는 벨컵의 내부에 형성된 믹싱공간이 빠른 속도로 벨컵의 내부에서 회전하면서 원심무화되어 분출홀을 통해 외부로 분출된다.

하지만, 종래의 벨컵은 내부에 형성된 믹싱공간이 하부가 넓고 상부가 좁은 원추형의 단순한 모양으로만 이루어져 있어서 회전하는 도료가 내주면을 따라 직선상으로 이동하여 분출홀을 통해 바로 배출된다. 따라서 도료가 벨컵의 내부에서 체류하는 시간이 매우 짧아 2종류 이상의 도료를 사용할 경우 도료의 혼합효율이 높지 않다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제 10-0774326호: 벨도장기

본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 도료의 체류시간을 증대시켜 도료의 혼합효율을 높일 수 있는 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 도장용 회전식 분사노즐은 상부는 좁고 하부가 넓은 원추형의 믹싱공간부가 내부에 형성된 하우징과; 상기 하우징에 형성되어 상기 믹싱공간부의 바닥을 형성하는 저면판과; 상기 믹싱공간부로 유입된 도료가 외부로 분출될 수 있도록 상기 저면판의 가장자리에 일정 간격으로 형성되는 다수의 분출홀들과; 상기 저면판에서 돌출되게 형성되어 모터의 회전축과 결합하며 상기 믹싱공간부의 중심에 위치하는 보스와; 상기 하우징의 내부에 형성되어 상기 믹싱공간부로 유입된 도료의 체류시간을 연장시켜 도료의 혼합을 증대시키는 내부혼합증대수단;을 구비한다.

상기 내부혼합증대수단은 상기 하우징의 내주면 둘레를 따라 형성되되 상기 하우징의 내주면에서 상기 믹싱공간부로 돌출되게 형성되는 돌출깃을 구비한다.

상기 돌출깃은 하방으로 경사지게 형성된 것이다.

상기 돌출깃은 적어도 2개가 상기 하우징의 내주면에 상하로 이격되어 형성된다.

상기 내부혼합증대수단은 상기 저판에서 상방으로 돌출되게 형성되며 상기 보스와 상기 하우징의 내주면 사이에 위치하는 산부를 구비한다.

상기 산부는 상부에서 하부로 진행할수록 점진적으로 넓게 형성되어 좌우 양측이 경사면으로 형성된다.

상기 보스는 상부에서 하부로 진행할수록 점진적으로 외경이 커지게 형성되어 상기 보스의 외측면은 경사면으로 형성된다.

상기 내부혼합증대수단은 상기 믹싱공간부로 유입되는 도료가 상기 보스의 외측면으로 이동할 수 있도록 상기 하우징의 내주면에서 돌출되게 형성되어 상기 도료의 흐름을 안내하는 가이드깃을 더 구비한다.

상기 하우징 또는 상기 저면판에 결합되어 상기 분출홀을 통해 분출되는 도료의 흐름방향을 전환시켜 상기 하우징의 외부에서 추가적으로 혼합시키는 외부혼합증대수단을 더 구비한다.

그리고 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 파이프의 내부 도장방법은 상기의 분사노즐을 파이프의 내부로 진입시킨 후 상기 분사노즐을 모터에 의해 회전시키면서 도료를 상기 파이프의 내주면에 분사하여 도장한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 도료의 체류시간을 증대시켜 도료의 혼합효율을 효과적으로 높일 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 회전식 분사노즐을 나타내는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 회전식 분사노즐을 나타낸 사시도이고,
도 3은 도 2의 회전식 분사노즐의 하부를 보여주는 사시도이고,
도 4는 도 2의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 회전식 분사노즐의 단면도이고,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 회전식 분사노즐의 단면도이고,
도 7은 도 6의 회전식 분사노즐의 일부절개 사시도이고,
도 8은 도 2의 회전식 분사노즐을 이용하여 파이프 내부를 도장하는 모습을 개략적으로 나타낸 구성도이고,
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 회전식 분사노즐의 단면도이고,
도 10은 도 9에 적용된 요부를 발췌한 사시도이고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 회전식 분사노즐의 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도장용 회전식 분사노즐과 이를 이용한 파이프의 내부 도장방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도장용 회전식 분사노즐(20)은 크게 하우징(21)과, 하우징(21)에 형성된 저면판(30)과, 저면판(30)에 형성된 보스(40)와, 하우징(21)의 내부에 형성된 내부혼합증대수단을 구비한다.

하우징(21)은 하부의 외경이 상부의 외경보다 더 큰 벨 형상으로 형성된다. 이러한 하우징(21)의 내부에는 원추형의 믹싱공간부(25)가 형성된다. 믹싱공간부(25)는 상부는 좁고 하부가 넓은 원추형으로 형성된다.

하우징(21)의 상부에는 연장부(23)가 형성될 수 있다. 연장부(23)는 하우징(21)의 상부에서 직선상으로 일정길이 연장되어 형성된다. 도시되지 않았지만 연장부(23)는 도장기와 연결된다.

저면판(30)은 하우징(21)에 형성된다. 저면판(30)은 판상으로 형성되어 믹싱공간부(25)의 하부를 막아 믹싱공간부(25)의 바닥을 형성한다.

저면판(30)의 가장자리에는 다수의 분출홀들(31)이 형성된다. 분출홀들(31)은 저면판(30)의 가장자리를 따라 일정 간격으로 형성된다. 분출홀(31)은 하우징(21)의 내주면과 맞닿게 형성된다.

저면판(30)의 중앙에는 보스(40)가 형성된다. 보스(40)는 저면판(30)에서 상부를 향해 돌출되게 형성된다. 보스(40)는 믹싱공간부(25)의 중심에 위치한다. 보스(40)는 내부에 삽입홀이 형성되어 모터의 회전축(17)이 삽입된다. 모터의 회전축(17)은 저면판(30)의 중심에 형성된 관통홀(35)로 삽입되는 볼트(19)와 체결된다.

모터가 작동되면 하우징(21)은 빠른 속도로 회전한다. 이와 함께 하우징(21)의 믹싱공간부(25)로 하나 또는 2종류 이상의 도료가 유입된다. 2종류 이상의 도료가 유입되는 경우 혼합되지 않은 상태로 도료들이 각각 믹싱공간부로 유입될 수 있다. 또한, 2종류 이상의 도료가 1차로 혼합된 상태에서 믹싱공간부로 유입될 수 있다.

믹싱공간부(25)로 유입된 도료는 강한 원심력에 의해 하우징(21)의 내주면을 따라 회전하면서 점진적으로 믹싱공간부(25)의 하부로 이동한다. 즉, 믹싱공간부(25) 내에서 도료는 하강하는 선회류를 형성한다. 이때 회전하는 도료의 선회반경은 믹싱공간부(25)의 하부로 이동할수록 점진적으로 커지면서 미세한 입자로 무화되어 분출홀들(31)을 통해 외부로 배출된다.

믹싱공간부(25)에서 도료의 혼합효율을 높이기 위해 믹싱공간부(25)에서 도료의 흐름을 간섭하여 도료의 체류시간을 연장시킬 필요가 있다. 따라서 본 발명은 믹싱공간부(25)로 유입된 도료의 체류시간을 연장시켜 하우징 내부에서 도료의 혼합을 증대시키기 위한 내부혼합증대수단을 구비한다.

내부혼합증대수단은 하우징(21)의 내부에 마련된다. 내부혼합증대수단의 일 예로 돌출깃(50)이 하우징(21)의 내주면에 형성된다.

돌출깃(50)은 하우징(21)의 내주면 둘레를 따라 원형으로 형성된다. 돌출깃(50)은 하우징(21)의 내주면에서 믹싱공간부(25)로 돌출되게 형성되어 믹싱공간부(25)의 직경을 일시적으로 감소시킨다. 바람직하게 돌출깃(50)은 하방으로 경사지게 형성된다.

하우징(21)의 내주면을 따라 하강 선회하는 도료의 흐름은 돌출깃(50)에 의해 방해를 받는다. 돌출깃(50)에 의해 도료의 선회 직경은 일시적으로 작아지다가 돌출깃(50)을 통과하면 선회직경은 다시 커지면서 하강한다. 그리고 도료가 돌출깃(50)을 통과시 돌출깃(50)의 하부에서는 와류가 발생하여 흐름을 지체시킴과 동시에 혼합효과를 높인다.

도시된 바와 달리 돌출깃(50)은 2개 이상의 다수로 형성될 수 있다. 도 5를 참조하면, 돌출깃(50)은 하우징(21)의 내주면에 2개가 형성된다. 2개의 돌출깃(50)은 상하로 이격되어 형성된다. 따라서 도료의 흐름을 더욱 지체시켜 도료의 혼합효율을 더 크게 향상시킬 수 있다.

내부혼합증대수단의 다른 예를 도 6 및 도 7에 도시하고 있다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 내부혼합증대수단으로 산부(70)를 구비한다.

산부(70)는 저판(30)에서 상방으로 돌출되게 형성된다. 산부(70)는 보스(60)의 주위를 둘러싸도록 형성된다. 산부(70)는 보스(60)와 하우징(21)의 내주면 사이에 위치한다. 산부(70)는 상부에서 하부로 진행할수록 점진적으로 넓게 형성되어 좌우 양측이 경사면(71)(75)으로 형성된다. 산부(70)의 높이는 보스(60)보다 더 낮게 형성될 수 있다.

보스(60)는 상부에서 하부로 진행할수록 점진적으로 외경이 커지게 형성되어 보스(60)의 외측면이 경사면(65)으로 이루어진다.

내부혼합증대수단은 하우징(21)의 믹싱공간부로 유입된 도료를 보스(60)의 경사면(65) 방향으로 이동할 수 있도록 도료의 흐름을 안내하는 가이드깃(80)을 더 구비한다.

가이드깃(80)은 하우징(21)의 믹싱공간부(25)의 입구에 형성된다. 가이드깃(80)은 하우징(21)의 내주면에서 믹싱공간부(25)로 돌출되게 형성된다. 가이드깃(80)은 하방으로 경사지게 형성된다.

하우징(21)의 믹싱공간부(25)로 유입된 도료는 가이드깃(80)에 의해 보스(60)의 경사면(65) 방향으로 흐름이 유도된다. 도료는 보스(60)의 경사면(65)을 따라 하부로 이동한 후 산부(70)의 우측 경사면(71)을 따라 상부로 이동한다. 그리고 산부(70)를 넘은 도료는 산부(70)의 좌측 경사면(75)을 따라 하부로 이동하여 분출홀(31)을 통해 외부로 분출된다.

이와 같이 도료의 흐름이 회전하면서 하강과 상승을 반복하면서 혼합이 잘 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 도장용 회전식 분사노즐은 외부혼합증대수단을 더 구비한다.

도 9 내지 도 10을 참조하면, 외부혼합증대수단(90)은 저면판(30)에 형성된 분출홀(31)을 통해 분출되는 도료를 하우징(21)의 외부에서 추가적으로 더 혼합시켜 도료의 혼합효과를 극대화시키기 위함이다. 이러한 외부혼합증대수단은 하우징 (21)또는 저면판(30)에 결합될 수 있다.

도시된 외부혼합증대수단(90)은 저면판(30)에 결합된 형태로 분사노즐에 설치된다. 외부혼합증대수단은 일 예로 하부는 바닥으로 막혀 있고 상부는 개방된 구조로 이루어져 있으며 내측에 보조믹싱공간부(92)가 형성된 믹싱볼(91)과, 믹싱볼(91)의 바닥에서 돌출되게 형성되어 볼트(19)에 의해 저면판(30)에 결합되는 결합장착부(95)를 구비한다.

믹싱볼(91)은 하부에서 상부로 진행할수록 보조믹싱공간부(92)가 점진적으로 넓어지게 형성된다. 믹싱볼(91)의 바닥은 하우징(21)의 하부보다 더 넓게 형성된다.

결합장착부(95)는 믹싱볼(91)의 바닥에서 상부로 돌출되게 형성되고, 중앙에 볼트(19)가 통과할 수 있도록 원형의 관통홀(97)이 형성된다.

상술한 외부혼합증대수단은 저면판(30)의 하부에 설치되어 저면판(30)에 형성된 분출홀(31)을 통해 분출되는 도료의 흐름방향을 전환시킨다. 즉, 분출홀(31)을 통해 분출되는 도료는 믹싱볼(91)의 바닥에 충돌한 후 원심력에 의해 믹싱볼(91)의 내측 경사면을 따라 선회하면서 상승하는 흐름을 형성한다. 이러한 상승 흐름은 하우징(21) 내부에서 도료가 선회하면서 하강하는 흐름과 반대이다.

보조믹싱공간부(92)의 내측에서 하우징(21)의 주위를 선회하는 도료는 경사면(93)을 따라 이동하면서 혼합이 촉진된다. 혼합의 효과를 더욱 높이기 위해 도 11에 도시된 바와 같이 믹싱볼(91)의 내측 경사면에 요철을 만드는 톱니부(99)가 형성될 수 있다. 이러한 톱니부(99)에 의해 도료의 흐름에 와류가 형성되면서 혼합효과를 더욱 증진시킬 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 7 및 도 8 내지 도 10에서 설명하지 않은 구성요소는 도 2 내지 도 4와 동일하다.

이하, 도 2 내지 도 4에 도시된 회전식 분사노즐을 이용한 파이프의 내부 도장방법에 대하여 설명한다.

도 8을 참조하면, 2종류 이상의 도료를 일정한 압력으로 공급하는 도료공급부(미도시)에 연결된 지지관(110)이 파이프(200)의 내부로 길게 연장된다. 지지관(110)의 단부에는 도장기(100)가 설치되어 있다. 지지관(110)의 내부에는 도료공급튜브가 설치되어 도료공급부에서 도장기(100)로 도료가 공급될 수 있도록 한다.

도장기(100)는 지지관(110)과 연결되고 내부에 에어모터가 설치된 도장본체(105)와, 도장본체(105)에 결합되어 회전이 가능한 분사노즐(20)로 이루어진다. 분사노즐(20)의 하우징은 회전가능하도록 도장본체(105)에 통상적인 로터리조인트 등으로 연결될 수 있다. 도장본체(105)의 내부에 설치된 에어모터의 회전축은 분사노즐(20)의 보스에 결합된다. 에어모터가 작동하면 분사노즐(20)이 회전하고, 회전하는 분사노즐(20)의 내부로 2종류 이상의 도료가 유입되어 혼합되면서 도료가 무화되어 외부로 분출된다. 지지관(110)을 일정한 속도로 전진 또는 후진시켜 파이프(200)의 내주면 전체를 도장할 수 있다.

파이프(200)의 내부에서 회전하는 분사노즐(20)을 통해 미세한 도료 입자가 파이프(200)의 내주면에 균일하게 도포된다. 이와 같이 분사노즐(20)을 회전시키면서 파이프(200)의 내주면을 도장하므로 본 발명은 파이프(200)를 회전시키기 위한 설비가 필요 없다.

이상, 본 발명은 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

20: 분사노즐 21: 하우징
25: 믹싱공간부 30: 저면판
31: 분출홀 40: 보스
50: 돌출깃 70: 산부
80: 가이드깃

Claims

상부는 좁고 하부가 넓은 원추형의 믹싱공간부가 내부에 형성된 하우징과;
상기 하우징에 형성되어 상기 믹싱공간부의 바닥을 형성하는 저면판과;
상기 믹싱공간부로 유입된 도료가 외부로 분출될 수 있도록 상기 저면판의 가장자리에 일정 간격으로 형성되는 다수의 분출홀들과;
상기 저면판에서 돌출되게 형성되어 모터의 회전축과 결합하며 상기 믹싱공간부의 중심에 위치하는 보스와;
상기 하우징의 내부에 형성되어 상기 믹싱공간부로 유입된 도료의 체류시간을 연장시켜 도료의 혼합을 증대시키는 내부혼합증대수단;을 구비하는 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 1항에 있어서, 상기 내부혼합증대수단은 상기 하우징의 내주면 둘레를 따라 형성되되 상기 하우징의 내주면에서 상기 믹싱공간부로 돌출되게 형성되는 돌출깃을 구비하는 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 2항에 있어서, 상기 돌출깃은 하방으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 2항에 있어서, 상기 돌출깃은 적어도 2개가 상기 하우징의 내주면에 상하로 이격되어 형성된 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 1항에 있어서, 상기 내부혼합증대수단은 상기 저판에서 상방으로 돌출되게 형성되며 상기 보스와 상기 하우징의 내주면 사이에 위치하는 산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 5항에 있어서, 상기 산부는 상부에서 하부로 진행할수록 점진적으로 넓게 형성되어 좌우 양측이 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 6항에 있어서, 상기 보스는 상부에서 하부로 진행할수록 점진적으로 외경이 커지게 형성되어 상기 보스의 외측면은 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 7항에 있어서, 상기 내부혼합증대수단은 상기 믹싱공간부로 유입되는 도료가 상기 보스의 외측면으로 이동할 수 있도록 상기 하우징의 내주면에서 돌출되게 형성되어 상기 도료의 흐름을 안내하는 가이드깃을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 1항에 있어서, 상기 하우징 또는 상기 저면판에 결합되어 상기 분출홀을 통해 분출되는 도료의 흐름방향을 전환시켜 상기 하우징의 외부에서 추가적으로 혼합시키는 외부혼합증대수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 도장용 회전식 분사노즐.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 분사노즐을 파이프의 내부로 진입시킨 후 상기 분사노즐을 모터에 의해 회전시키면서 도료를 상기 파이프의 내주면에 분사하여 도장하는 것을 특징으로 하는 파이프의 내부 도장방법.