KR20230085573A - 방폭구간 적용이 가능한 공압식 자동 도장 스프레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피도체의 상단에서 왕복운동을 하기 위한 에어모터를 포함하는 캐리지부; 상기 캐리지부와 함께 왕복운동하며, 피도체의 하단을 도장하기 위한 스프레이건을 포함하는 도장부; 상기 에어모터 및 상기 스프레이건에 공압을 제공하기 위한 공기 공급부; 및 상기 스프레이건에 도료를 제공하기 위한 도료 공급부;를 포함하는 공압식 자동 도장 스프레이 장치에 관한 것으로, 선박 건조 시 1종 장소(Zone 1)의 방폭 기준을 요구하는 도장공장 내에서 수작업으로 진행되는 티-바(T-bar) 하부의 도장 작업을 방폭 등급기준에 맞추어 자동화 작업을 수행할 수 있다.

Description

방폭구간 적용이 가능한 공압식 자동 도장 스프레이 장치{Pneumatic automatic painting spraying device applicable to explosion-proof section}

본 발명은 도장공장 내에서 적용이 가능한 공압 작동식 도장 자동화 작업장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 선박 건조 시 1종 장소(Zone 1)의 방폭 기준을 요구하는 도장공장 내에서 수작업으로 진행되는 티-바(T-bar) 하부의 도장 작업을 방폭 등급기준에 맞추어 자동화 작업을 수행할 수 있는 공압식 자동 도장 스프레이 장치에 관한 것이다.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다.

주로 조선소에 위치한 도장 공장은 우천 및 기후변화에 대비하기 위한 쉘터(Shelter) 형태로 구성이 되어 있으며, 이러한 쉘터 형태의 작업장에서 도장 작업 시 도료 내에 포함되어 있는 인화성 가스인 자일렌(Xylene), 스티렌(Stylene), 아세톤(Acetone) 등으로 인하여 도장 공장내는 2종 방폭구역으로, 특히 인화성 가스의 밀도가 높은 도장 분사 노즐 주변은 1종 방폭구역으로 지정된다.

대부분의 전기식 구동방법을 가지는 자동화 장비는 1종 방폭등급을 만족하기 위하여 별도의 방폭 박스 및 부품을 사용해야 하며, 이에 따라 장비 중량의 증가, 이동의 어려움으로 인해 도장공장내 자동화 도장장치는 적용이 어려운 상황이다.

이중 도장공장 내에서 진행되는 종래의 선박 탱크 내부 보강재인 티-바(T-bar) 하부의 도장방법은 폴건을 사용한 수동 스프레이 방식이며 도장 시공 위치가 무릎높이에 위치하며, 티-바(T-bar)의 설치 간격이 협소하여 선 자세에서 작업 시 시공 위치 및 도막형성 상태를 작업자가 직접 눈으로 확인하기 불가한 환경이다. 이에 작업자의 경험에 의존하여 해당 구간의 도장을 진행하는 상황이다.

이러한 문제로 인하여 불균일한 도막형성, 작업자 기량 차이에 의한 저도막, 과도막 등 각종 품질 문제가 발생하고 있으며, 협소 구역 작업에 따른 작업자의 근골격제 질환에 노출되어 있다.

본 발명은 도장 공장내에서 1종 방폭등급을 만족하고, 수작업에서 발생하는 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로, 공압을 사용하여 티-바(T-bar) 상단부를 레일로 왕복 운동하는 도장 자동화 장비를 통해 균일한 도막을 형성하며 작업자의 작업환경 개선과 더 나아가서 티-바(T-bar)와 스프레이 건의 거리, 장비를 이용한 작업 속도, 도료의 불휘발분의 상관관계를 바탕으로 따라 일정한 도막두께 확보 및 우수한 품질의 도막을 생산할 수 있는 장비를 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 피도체의 상단에서 왕복운동을 하기 위한 에어모터를 포함하는 캐리지부; 상기 캐리지부와 함께 왕복운동하며, 피도체의 하단을 도장하기 위한 스프레이건을 포함하는 도장부; 상기 에어모터 및 상기 스프레이건에 공압을 제공하기 위한 공기 공급부; 및 상기 스프레이건에 도료를 제공하기 위한 도료 공급부;를 포함하는, 공압식 자동 도장 스프레이 장치를 제공한다.

또한 상기 캐리지부는, 하단에 바퀴가 구비된 하우징; 상기 하우징 내부에 구비되어 상기 바퀴를 구동하는 에어모터; 상기 캐리지부가 피도체의 상단에서 이동 중 끝단부에 닿을 시 상기 에어모터를 역방향으로 작동하도록 하는 방향 밸브; 상기 캐리지부가 피도체의 상단에서 이동 중 끝단부에 닿을 시 상기 에어모터의 작동을 멈추도록 하는 정지 밸브; 상기 캐리지부의 이동 속도를 조절하는 속도 밸브; 및 상기 스프레이건의 구동을 조절하는 스프레이 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 도장부는, 상기 캐리지부의 이동방향에 수직으로 구비되며, 상기 피도체의 폭에 따라 길이 조절이 가능한 한 쌍의 가이드바; 및 상기 한 쌍의 가이드바에 각각 구비되는 한 쌍의 스프레이바;를 포함하며, 상기 스프레이바는, 상기 가이드바의 양 끝단을 연결하는 연결바 및 상기 피도체의 옆단과 맞닿아 회전하는 휠을 구비하는 가이드휠; 상기 가이드휠의 연결바에 일단이 연결되며, 상기 피도체의 높이에 따라 높이 조절이 가능한 높이조절바; 및 상기 높이조절바의 타단에 구비되는 스프레이건;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공기 공급부는 에어호스를 통해 상기 에어모터 및 상기 스프레이건에 공압을 제공하며, 상기 에어호스에는 상기 공기 공급부에서 공급되는 압축공기 내 유분을 제거하고 일정한 압력으로 공기를 공급하기 위한 FRL(Filter-Regulator-Lubricator) 유닛 및 장치의 구동을 조절하기 위한 개폐 밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치를 이용하면 전기를 사용하지 않기 때문에 도장공장 내 자동화 도장 작업이 가능하고, 피도체의 크기에 상관없이 적용이 가능하며, 작업 숙련도가 낮은 작업자도 일정한 두께의 건조도막을 우수한 품질로 생산할 수 있고, 재작업 예방에 따른 생산성 향상 및 작업 기간 단축, 이에 따른 도료 사용량을 절감할 수 있다.

도 1 및 도 2에 본 발명의 일실시예에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치의 구성을 나타내었다.
도 3에 본 발명의 일실시예에 따른 공기 공급부를 통해 공급되는 압축공기의 에어라인 구성도를 나타내었다.

본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 또한 본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치는 1종 장소(Zone 1)의 방폭 기준을 요구하는 도장공장 내에서 적용이 가능한 도장 자동화 장치로서, 선박 건조 시 1종 방폭 장소인 도장공장 내에서 수작업으로 진행되는 티-바(T-bar) 하부의 도장 작업을 방폭 등급기준에 맞추어 자동화 도장 작업을 수행할 수 있다. 이를 위해 본 발명은 일반적인 자동화 장비에 사용되는 전기식 구동방법을 대신하여, 공압 작동 방식인 캐리지부와 도장부를 함께 구성한 자동화 장비를 제공함으로써 균일한 품질의 도막확보와 작업 환경 개선을 구현한다.

도 1 및 도 2에 본 발명의 일실시예에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치의 구성을 나타내었다.

본 발명에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치(1)는 피도체의 상단에서 왕복운동을 하기 위한 에어모터(12)를 포함하는 캐리지부(10); 상기 캐리지부(10)와 함께 왕복운동하며, 피도체의 하단을 도장하기 위한 스프레이건(223)을 포함하는 도장부(20); 상기 에어모터(12) 및 상기 스프레이건(223)에 공압을 제공하기 위한 공기 공급부(30); 및 상기 스프레이건(223)에 도료를 제공하기 위한 도료 공급부(40);를 포함한다.

상기 캐리지부(10)는 하단에 바퀴(111)가 구비된 하우징(11), 상기 하우징(11) 내부에 구비되어 상기 바퀴(111)를 구동하는 에어모터(12), 상기 캐리지부(10)가 피도체의 상단에서 이동 중 끝단부에 닿을 시 상기 에어모터(12)를 역방향으로 작동하도록 하는 방향 밸브(13), 상기 캐리지부(10)가 피도체의 상단에서 이동 중 끝단부에 닿을 시 상기 에어모터(12)의 작동을 멈추도록 하는 정지 밸브(14), 상기 캐리지부(10)의 이동 속도를 조절하는 속도 밸브(15) 및 상기 스프레이건(223)의 구동(on/off)을 조절하는 스프레이 밸브(16)를 포함한다.

상기 하우징(11)은 캐리지부(10)의 구성요소들이 수용되며, 피도체의 상단과 맞닿는 하단에 바퀴(111)를 구비하여 캐리지부(10)가 피도체의 상단에서 왕복운동을 할 수 있게 하는 구성을 갖는다. 또한 상기 하우징(11)의 하단에 자석(112)을 구비하여 도장 시 발생할 수 있는 장비의 전도를 방지할 수 있다.

상기 에어모터(12)는 전기가 아닌 공기를 이용하여 구동되기 때문에 인화성이 강한 물질이 많이 사용되는 도장 작업에 매우 적합한 모터로서, 공급되는 공압에 의하여 속도 조절 및 방향 전환 등이 가능한 에어모터라면 제한 없이 사용할 수 있다.

상기 방향 밸브(13)는 끝단부가 상기 하우징(11) 외부에 노출되어, 끝단부에서 접촉 발생 시 상기 에어모터(12)에 의한 바퀴 회전 방향을 전환함으로써 캐리지부(10)의 방향 전환이 가능하게 하는 구성을 갖는다.

상기 정지 밸브(14)는 끝단부가 상기 하우징(11) 외부에 노출되어, 끝단부에서 접촉 발생 시 압축공기를 방출시켜 상기 에어모터(12)의 구동을 정지함으로써 캐리지부(10)의 이동을 멈추게 하는 구성을 갖는다.

상기 속도 밸브(15)는 하기 건조 도막 두께를 결정하는 수식에 따라 원하는 건조 도막 두께를 형성하기 위한 속도로 캐리지부가 왕복운동할 수 있도록 에어모터(12)를 조절할 수 있다.

상기 스프레이 밸브(16)는 스프레이건(223)의 구동(on/off)을 조절할 수 있으며, 캐리지부(10)가 이동 시 스프레이건(223)이 함께 작동될 수 있도록 조절된다.

상기 도장부(20)는 상기 캐리지부(10)의 이동방향에 수직으로 구비되며, 상기 피도체의 폭에 따라 길이 조절이 가능한 한 쌍의 가이드바(21a, 21b) 및 상기 한 쌍의 가이드바(21a, 21b)에 각각 구비되는 한 쌍의 스프레이바(22a, 22b);를 포함한다.

상기 가이드바(21)는 상기 캐리지부(10)의 하우징(11)을 통과하여 구비되거나 외면에 구비될 수 있고, 본 발명에서는 하우징을 통과하여 구비하는 것을 일 예시로 나타내었다. 또한 가이드바(21)의 길이 조절 방식은 길이 조절이 가능한 구성이면 제한없이 사용 가능하고, 본 발명에서는 이중관 형태로 구비되어 겹쳐지는 구간을 조절함으로써 길이 조절되는 것을 일 예시로 나타내었다.

상기 스프레이바(22)는 상기 가이드바(21)의 양 끝단을 연결하는 연결바(2211) 및 상기 피도체의 옆단과 맞닿아 회전하는 휠(2212)을 구비하는 가이드휠(221); 상기 가이드휠(221)의 연결바(2211)에 일단이 연결되며, 상기 피도체의 높이에 따라 높이 조절이 가능한 높이조절바(222) 및 상기 높이조절바(222)의 타단에 구비되는 스프레이건(223);을 포함한다.

상기 가이드휠(221)은 상기 가이드바(21)의 양 끝단을 연결하는 연결바(2211) 및 상기 피도체의 옆단과 맞닿아 회전하는 휠(2212)을 구비한다. 상기 휠(2212)은 연결바(2211) 상에 1개 또는 2개 이상 구비될 수 있으며, 안정적인 이동을 위하여 2개 이상 구비하는 것이 좋고, 본 발명에서는 상기 연결바(2211)의 양 끝에 각각 구비되는 것을 일 예시로 나타내었다.

상기 높이조절바(222)는 상기 건조 도막 두께를 결정하는 수식에 따라 원하는 건조 도막 두께를 형성하는 높이에 스프레이건(223)이 위치할 수 있도록 길이를 조절할 수 있다. 길이 조절 방식은 제한되지 않는다.

상기 스프레이건(233)은 도료 호스(41)를 통해 도료 공급부(40)로부터 도료를 공급받고, 피도체의 하단 방향으로 다양하게 각도 조절이 가능하게 구비된다.

상기 공기 공급부(30)는 에어호스(31)를 통해 상기 에어모터(12) 및 스프레이건(223)이 구동하기 위한 공압을 제공하며, 상기 에어호스(31)에는 상기 공기 공급부(30)에서 공급되는 압축공기 내 유분을 제거하고 일정한 압력으로 공기를 공급하기 위한 FRL(Filter-Regulator-Lubricator) 유닛(32) 및 장치의 구동을 조절하기 위한 개폐 밸브(33)가 설치된다.

상기 에어호스(31)를 통해 공급되는 압축공기는 상기 방향 밸브(13), 정지 밸브(14) 및 속도 밸브(15)를 통해 상기 에어모터(12)의 작동 속도 및 방향과 정지를 조절할 수 있고, 상기 스프레이 밸브(16)를 통해 상기 스프레이건(223)의 구동(on/off)을 조절할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 공기 공급부를 통해 공급되는 압축공기의 에어라인 구성도를 도 3에 나타내었다.

상기 도료 공급부(40)는 에어리스 펌프를 이용하여 도료가 일정한 압력으로 도료호스(41)를 통해 상기 스프레이건(223)으로 도료를 공급한다. 도료호스(41)는 분지되어 양측에 구비되는 스프레이건(223a, 223b)에 도료를 동시에 공급할 수 있다.

본 발명에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치는 1회 왕복 운동 후 원위치에서 작업을 종료하며, 이를 통해 작업의 편의성 및 작업자의 동선 축소가 가능하여 저숙련의 도장 작업자도 우수한 품질의 도막을 빠른 시간에 생산할 수 있다. 피도체가 티-바(T-bar)인 경우에 하부를 도장하는데 특히 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치의 사용방법을 자세하게 설명한다.

먼저, 도장 작업 전 도료의 고형분 비율을 측정하고, 목표로 하는 건조 도막의 두께로 도장하기 위하여 상기 수식에 의해 산출되는 속도 및 거리에 맞게 속도 벨브 및 높이조절바 등을 조절한다. 그리고 공압식 자동 도장 스프레이 장치의 캐리지부를 피도체 상단 끝부분에 올린 후 피도체의 폭에 맞춰 가이드바의 길이를 조절하여 가이드휠에 구비된 휠이 피도체의 옆단과 맞닿도록 하고 스프레이건의 각도를 적절하게 조절한다.

다음으로 공기 공급부 및 도료 공급부를 작동하고 개폐 벨브를 열어 도장을 시작한다. 개폐 벨브가 열리면 에어모터와 스프레이건이 동시에 작동을 시작한다. 에어모터는 조절된 속도에 따라 캐리지부가 피도체 상단을 이동하도록 작동하며, 스프레이건은 캐리지부의 이동에 따라 함께 이동하면서 분사되어 피도체의 하단에서 도장 작업이 자동으로 이루어지도록 작동한다.

캐리지부는 피도체 상단의 일단에서 타단으로 이동하다가 방향 벨브의 끝단부가 접촉하면 에어모터는 반대 방향으로 작동하여 캐리지부가 역방향으로 이동하며, 정지 벨브의 끝단부가 접촉하면 압축공기가 배출되면서 에어모터 및 스프레이건의 작동이 정지하게 된다. 이로써 1회 왕복 도장이 완료된다.

이후 공압식 자동 도장 스프레이 장치를 인근에 위치한 다른 피도체로 이동하여 상기 도장 작업을 손쉽게 반복할 수 있다.

종래의 전기식 도장 자동화 장치의 경우 방폭등급을 만족하지 못하여 도장공장 내에서 사용이 제한되었고, 작업자가 불안전한 자세로 폴건을 들고 장시간 반복작업을 함에 따른 근골격계 질환 발생으로 기피작업으로 분류되었으나, 본 발명에 따른 공압식 자동 도장 스프레이 장치를 이용하면 전기를 사용하지 않기 때문에 도장공장 내 자동화 도장 작업이 가능하고, 피도체의 크기에 상관없이 적용이 가능하며, 작업 숙련도가 낮은 작업자도 일정한 두께의 건조도막을 우수한 품질로 생산할 수 있고, 재작업 예방에 따른 생산성 향상 및 작업 기간 단축, 이에 따른 도료 사용량을 절감할 수 있다.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 피도체의 상단에서 왕복운동을 하기 위한 에어모터를 포함하는 캐리지부;
   상기 캐리지부와 함께 왕복운동하며, 피도체의 하단을 도장하기 위한 스프레이건을 포함하는 도장부;
   상기 에어모터 및 상기 스프레이건에 공압을 제공하기 위한 공기 공급부; 및
   상기 스프레이건에 도료를 제공하기 위한 도료 공급부;를 포함하는,
   공압식 자동 도장 스프레이 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 캐리지부는,
   하단에 바퀴가 구비된 하우징;
   상기 하우징 내부에 구비되어 상기 바퀴를 구동하는 에어모터;
   상기 캐리지부가 피도체의 상단에서 이동 중 끝단부에 닿을 시 상기 에어모터를 역방향으로 작동하도록 하는 방향 밸브;
   상기 캐리지부가 피도체의 상단에서 이동 중 끝단부에 닿을 시 상기 에어모터의 작동을 멈추도록 하는 정지 밸브;
   상기 캐리지부의 이동 속도를 조절하는 속도 밸브; 및
   상기 스프레이건의 구동을 조절하는 스프레이 밸브;를 포함하는,
   공압식 자동 도장 스프레이 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 도장부는,
   상기 캐리지부의 이동방향에 수직으로 구비되며, 상기 피도체의 폭에 따라 길이 조절이 가능한 한 쌍의 가이드바; 및
   상기 한 쌍의 가이드바에 각각 구비되는 한 쌍의 스프레이바;를 포함하며,
   상기 스프레이바는,
   상기 가이드바의 양 끝단을 연결하는 연결바 및 상기 피도체의 옆단과 맞닿아 회전하는 휠을 구비하는 가이드휠;
   상기 가이드휠의 연결바에 일단이 연결되며, 상기 피도체의 높이에 따라 높이 조절이 가능한 높이조절바; 및
   상기 높이조절바의 타단에 구비되는 스프레이건;을 포함하는,
   공압식 자동 도장 스프레이 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 공기 공급부는 에어호스를 통해 상기 에어모터 및 상기 스프레이건에 공압을 제공하며,
   상기 에어호스에는 상기 공기 공급부에서 공급되는 압축공기 내 유분을 제거하고 일정한 압력으로 공기를 공급하기 위한 FRL(Filter-Regulator-Lubricator) 유닛 및 장치의 구동을 조절하기 위한 개폐 밸브가 설치되는,
   공압식 자동 도장 스프레이 장치.

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