KR20230057207A - 스프레이 도료의 분사유량 감시 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일면으로서, 스프레이 도료의 분사유량을 측정하는 장치에 있어서: 도료탱크(10)에 흡인호스(11)와 피스톤(22)을 개재하여 연결되고, 피스톤(22)의 왕복운동을 유발하여 도료를 분사하는 본체(20); 상기 피스톤(22)의 왕복운동 상태를 검출하는 검출수단(30); 및 상기 검출수단(30)의 신호를 입력하여 분사유량을 산출하고, 설정된 조건과 비교하여 상태를 출력하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 선박 건조 과정에서 고점도 도료를 스프레이 도장할 때 도료 사용량을 실측하여 관리하는 정확성을 높여 도막의 결함을 조기에 방지하고 과도막 현상을 완화하며 오버 스프레이 감소로 도료 사용량을 절감하는 효과가 있다.

Description

스프레이 도료의 분사유량 감시 장치 및 방법 {Apparatus and Method for monitoring injection flow rate of spray paint}
본 발명은 스프레이 도료의 분사유량 감시에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 스프레이 도장 작업 시 이용하는 스프레이 펌프에 적절한 센서를 설치하여 스프레이 도료의 분사 유량을 실시간으로 감시하기 위한 스프레이 도료의 분사유량 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.
스프레이 도료의 분사 유량은 도막의 품질 및 도장재 사용량과 관계되는 작업 조건 중 하나로서 적정 분사 유량 수준에 맞추어 스프레이 도장 작업을 수행하는 것이 매우 중요하다.
통상적으로 선박 도장에 알맞은 분사 유량의 수준은 분당 2.0 ~ 3.0 L 수준이지만, 작업자가 현장에서 이를 정확하게 인지하기 어려움이 따른다. 이는 스프레이 도료의 분사 유량이 작업 도료의 점도, 스프레이 압력, 도료 호스의 길이, 노즐 사이즈 등 매우 다양한 요인들에 의해 결정되기 때문이다.
이와 관련되어 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서 한국 공개특허공보 제2009-0054541호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제2019-0126677호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.
선행문헌 1은 컴퓨터시스템에 연결되어 레이저 빔을 조사하는 슬롯 레이저, 스프레이부에 설치된 비전센서, 비전센서에 연결된 영상처리부, 영상처리데이터를 이용하여 형상과 명암도 분석을 진행하는 영상분석부, 도료 분사 상태의 데이터를 오류 카테고리 형식으로 출력하는 무화판단부 등을 포함한다.
선행문헌 2는 혼합도료가 토출되는 노즐부; 혼합도료를 펌핑하여 상기 노즐부에 공급하는 펌프; 혼합도료의 이동을 위해 도료 저장부, 펌프 및 노즐부를 연결하는 유로; 및 도장 시간의 경과 또는 토출되는 도료양의 변화에 따라 펌프에 의한 공급 압력을 변화시키는 제어부; 등을 포함한다.
그러나, 선행문헌 1은 도료의 분사유량에 대한 정보를 반영하지 않고, 선행문헌 2는 유량센서를 기반으로 하여 고점도 도료에 대한 실효성이 미흡하다.
한국 공개특허공보 제2009-0054541호 "도료 분사 상태 측정장치 및 그의 방법" (공개일자 : 2009.06.01.) 한국 공개특허공보 제2019-0126677호 "분사유량 제어식 도장장치" (공개일자 : 2019.11.12.)
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 선박 건조 과정에서 고점도 도료를 스프레이 도장할 때 개별 작업 수순 별 발생하는 도료 사용량을 실측하여 관리하고 이를 통해 도료 사용량 절감을 달성하는 스프레이 도료의 분사유량 감시 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일면으로서, 스프레이 도료의 분사유량을 측정하는 장치에 있어서: 도료탱크에 흡인호스와 피스톤을 개재하여 연결되고, 피스톤의 왕복운동을 유발하여 도료를 분사하는 본체; 상기 피스톤의 왕복운동 상태를 검출하는 검출수단; 및 상기 검출수단의 신호를 입력하여 분사유량을 산출하고, 설정된 조건과 비교하여 상태를 출력하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체는 피스톤에 위치변동의 검출이 가능한 검출편을 부착하고, 분사펌프의 작동압력을 조절하는 압력조절부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 검출수단은 복수의 위치에 설정된 간격으로 설치된 근접센서를 통하여 피스톤의 왕복운동을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일면으로서, 청구항 1의 장치를 기반으로 스프레이 도료의 분사유량을 감시하는 방법에 있어서, 상기 제어기는 검출수단의 신호로 연산되는 피스톤의 속도에 환산계수를 곱하여 분사유량을 검출하고, 사용자가 압력부에 설정한 입력치와 대비하여 분사유량의 과부족을 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 검출수단과 상기 제어기는 도료의 온도와 점도를 검출하여 분사유량을 보정하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 선박 건조 과정에서 고점도 도료를 스프레이 도장할 때 도료 사용량을 실측하여 관리하는 정확성을 높여 도막의 결함을 조기에 방지하고 과도막 현상을 완화하며 오버 스프레이 감소로 도료 사용량을 절감하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 주요부를 나타내는 모식도
도 2는 도 1에서 검출하는 방식을 비교하여 나타내는 모식도
도 3은 본 발명에 따른 장치의 제어회로를 나타내는 블록도
도 4는 본 발명에 따른 방법을 순서대로 나타내는 흐름도
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일면에 의하면, 스프레이 도료의 분사유량을 측정하는 장치에 관하여 제안한다. 선박 건조 과정에서 고점도 도료를 스프레이 도장하는 장치(도장기)와 연계되지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명에 따르면 도료탱크(10)에 흡인호스(11)와 피스톤(22)을 개재하여 연결되는 본체(20)가 피스톤(22)의 왕복운동을 유발하여 도료를 분사하는 구조를 이루고 있다.
도 1을 참조하면, 본체(20)를 구성하는 분사펌프(21), 피스톤(22) 등과 더불어 도료탱크(10)에 연결되는 상태를 나타난다. 본체(20)는 상류측으로 도료탱크(10)에 흡인호스(11)를 개재하여 연결되고, 하류측으로 스프레이건(15)에 분사호스(12)를 개재하여 연결된다. 스프레이건(15)은 도료를 미립화하여 토출하는 팁을 갖춘다. 분사펌프(21)는 스프레이 도장용 유압식 또는 공압식 펌프를 사용한다. 피스톤(22)은 펌프로 작동유체(압축공기)가 유입되면 상하 왕복운동을 통하여 도료탱크(10)의 도료를 흡인한다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 본체(20)는 피스톤(22)에 위치변동의 검출이 가능한 검출편(24)을 부착하고, 분사펌프(21)의 작동압력을 조절하는 압력조절부(26)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
도 1에서, 본체(20)를 구성하는 검출편(24)과 압력조절부(26)가 나타난다. 검출편(24)은 후술하는 검출수단(30)과 연계하여 피스톤(22)의 위치변동을 검출한다. 피스톤(22)의 단면적과 왕복운동 스트로크는 결정된 사항이므로 피스톤(22)의 위치변동은 도료의 분사유량과 관련된다. 압력조절부(26)는 공정 조건에 따라 분사펌프(21)의 작동압력을 설정하는 버튼스위치를 포함한다. 분사펌프(21)의 작동압력은 도료의 분사유량과 관련된다.
또한, 본 발명에 따르면 검출수단(30)이 상기 피스톤(22)의 왕복운동 상태를 검출하는 구조를 이루고 있다.
고가의 유량 센서를 도장기 시스템에 설치하여 고압의 고점도를 갖는 도료의 유량을 측정할 수 있지만, 도장기 시스템 제작 단가가 상승하고 크기가 증가하여 사용 편의성과 실효성이 낮다. 검출수단(30)은 유량 센서를 배제하는 보다 소형화된 구성이 선호된다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 검출수단(30)은 복수의 위치에 설정된 간격으로 설치된 근접센서(34)를 통하여 피스톤(22)의 왕복운동을 검출하는 것을 특징으로 한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 검출수단(30)을 구성하는 근접센서(34)가 피스톤(22)에 연계되는 상태를 나타낸다. 도 2(a)처럼 피스톤(22)에 하나의 검출편(24)을 고정하고 하나의 근접센서(34)를 연계시키면 피스톤(22)의 1회 스트로크에 4개의 펄스신호가 검출된다. 도 2(b)처럼 도 2(a)보다 근접센서(34)의 수를 2배(2개)로 늘이면 피스톤(22)의 1회 스트로크에 8개의 신호가 검출된다. 도 2(c)처럼 도 2(b)보다 검출편(24)의 수를 2배(2개)로 늘이면 피스톤(22)의 1회 스트로크에 16개의 신호가 검출된다. 검출편(24)과 근접센서(34)는 피스톤(22)의 크기에 대응하는 최대의 수량으로 설치하는 것이 연산의 정확도 측면에서 유리하다.
또한, 본 발명에 따르면 제어기(40)가 상기 검출수단(30)의 신호를 입력하여 분사유량을 산출하는 동시에 설정된 조건과 비교하여 상태를 출력하는 구조를 이루고 있다.
도 3을 참조하면, 제어기(40)는 마이크로프로세서, 연산부(44), 입출력인터페이스를 갖춘 마이컴 회로로 구성한다. 제어기(40)의 입력인터페이스에는 근접센서(34), 입력부(42) 등이 연결된다. 제어기(40)의 출력인터페이스에는 분사펌프(21), 표시부(46) 등이 연결된다.
본 발명의 다른 일면으로서, 청구항 1의 장치를 기반으로 스프레이 도료의 분사유량을 감시하는 방법에 관하여 제안한다. 도 1의 본체(20), 검출수단(30), 제어기(40)를 기반으로 하지만 반드시 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따르면 상기 제어기(40)는 검출수단(30)의 신호로 연산되는 피스톤(22)의 속도에 환산계수를 곱하여 분사유량을 검출한다.
도 2 및 도 3에서, 근접센서(34)를 통하여 검출편(24)이 통과하는 상태를 검출하면 피스톤(22)의 왕복운동 속도가 연산된다. 피스톤(22)의 단면적과 왕복운동 스트로크가 결정되어 있으므로 연산부(44)를 통하여 왕복운동 속도에 환산계수를 곱하면 분사유량이 산출된다. 환산계수는 반복직인 실측으로 통하여 도출되고 제어기(40)에 저장된다. 이러한 구성에 의하면 고압의 고점도를 갖는 도료에 적용하여도 신뢰성을 유지할 수 있다.
한편, 분사유량이 낮으면 핑거링 및 오렌지 필과 같은 도장 결함이 발생할 확률이 높고, 분사유량이 너무 높으면 과도막이 발생하여 도장재 사용량 증가에 따른 원가 상승이 초래된다.
또한, 본 발명에 따르면 제어기(40)는 입력부(42)에 설정된 입력치와 대비하여 분사유량의 과부족을 표시한다.
제어기(40)는 도료의 실시간 분사유량을 모니터링하는 동시에 사용자(작업자)가 입력부(42)를 통하여 미리 설정해 놓은 적정 분사유량에서 실시간 유량이 벗어나는지 판단한다. 판단 결과는 작업자가 쉽게 인지할 수 있도록 표시부(46)를 통하여 피드백 신호를 발생시키고, 이를 인지한 작업자가 도장기 압력을 조절하여 항시 적정 분사 유량으로 작업될 수 있도록 조력한다. 표시부(46)는 LED로 구성하는 것이 간편하지만 LCD를 배제하는 것은 아니다.
본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 검출수단(30)과 상기 제어기(40)는 도료의 온도와 점도를 검출하여 분사유량을 보정하는 것을 특징으로 한다.
도 3에서, 제어기(40)의 입력인터페이스에 온도센서(32)와 점도센서(36)가 연결된 상태를 나타낸다. 온도센서(32)는 도료탱크(10), 본체(20) 등에 분산하여 복수로 설치하는 것이 좋다. 점도센서(36)는 소형의 피에조 방식을 적용하고 본체(20)의 유로상에 설치한다. 제어기(40)가 도료의 온도와 점도를 고려하는 것은 도료의 종류나 환경(온도)에 대응하여 분사유량의 연산 결과에 오차가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
도 4를 참조하여 작동의 일예를 설명한다. 작업자 및 관리자가 적정 분사 유량 범위를 입력 후 작업에 착수하고, 스프레이 작업 시 펌프 피스톤이 수직 왕복운동을 하게 되면 검출편(24)과 근접센서(34)의 연계에 의하여 펄스 신호가 발생한다. 제어기(40)는 피스톤(22)의 왕복운동 속도와 환산계수를 이용하여 실시간 도료 분사 유량을 산출한다.
만일 실시간 분사유량이 미리 설정한 적정 분사유량 범위를 만족하지 못하면 표시부(46)를 통하여 작업자가 인지할 수 있는 별도의 신호를 발생시켜 압력조절부(26)의 압력치를 재조정할 수 있도록 유도한다.
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.
10: 도료탱크 11: 흡인호스
12: 분사호스 13: 개폐밸브
15: 스프레이건 20: 본체
21: 분사펌프 22: 피스톤
24: 검출편 26:압력조절부
30: 검출수단 32: 온도센서
34: 근접센서 36: 점도센서
40: 제어기 42: 입력부
44: 연산부 46: 표시부

Claims (5)

  1. 스프레이 도료의 분사유량을 측정하는 장치에 있어서:
    도료탱크(10)에 흡인호스(11)와 피스톤(22)을 개재하여 연결되고, 피스톤(22)의 왕복운동을 유발하여 도료를 분사하는 본체(20);
    상기 피스톤(22)의 왕복운동 상태를 검출하는 검출수단(30); 및
    상기 검출수단(30)의 신호를 입력하여 분사유량을 산출하고, 설정된 조건과 비교하여 상태를 출력하는 제어기(40);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스프레이 도료의 분사유량 감시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체(20)는 피스톤(22)에 위치변동의 검출이 가능한 검출편(24)을 부착하고, 분사펌프(21)의 작동압력을 조절하는 압력조절부(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스프레이 도료의 분사유량 감시 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 검출수단(30)은 복수의 위치에 설정된 간격으로 설치된 근접센서(34)를 통하여 피스톤(22)의 왕복운동을 검출하는 것을 특징으로 하는 스프레이 도료의 분사유량 감시 장치
  4. 청구항 1의 장치를 기반으로 스프레이 도료의 분사유량을 감시하는 방법에 있어서,
    상기 제어기(40)는 검출수단(30)의 신호로 연산되는 피스톤(22)의 속도에 환산계수를 곱하여 분사유량을 검출하고,
    사용자가 입력부(42)에 설정한 입력치와 대비하여 분사유량의 과부족을 표시하는 것을 특징으로 하는 스프레이 도료의 분사유량 감시 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 검출수단(30)과 상기 제어기(40)는 도료의 온도와 점도를 검출하여 분사유량을 보정하는 것을 특징으로 하는 스프레이 도료의 분사유량 감시 방법.
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