KR930001503B1

KR930001503B1 - 자동밸브 개방 제어장치를 가진 스프레이건

Info

Publication number: KR930001503B1
Application number: KR1019860006905A
Authority: KR
Inventors: 요시오 마쯔시다; 다게시 모찌즈기; 유기미두 와다나베; 이구야 시라이시; 가즈기 데라후지
Original assignee: 이와다 도소오기 고오교오 가부시기가이샤; 이와다 가즈야
Priority date: 1985-08-22
Filing date: 1986-08-21
Publication date: 1993-03-02
Also published as: EP0212442B1; EP0308993A2; EP0212442A1; EP0308993B1; KR870001876A; EP0308993A3; US4754923A; DE3675460D1; DE3675552D1

Abstract

내용 없음.

Description

자동밸브 개방 제어장치를 가진 스프레이건

제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 스프레이건의 단면도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스프레이건의 단면도.

제3도는 제2도에 도시된 스프레이건에 사용된 제어회로의 다이아그램.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 건본체 2 : 페인트노즐

3 : 에어캡 4 : 분무장치

5 : 니들밸브 6, 6' : 나사슬라이더

6a : 구동나사부재 7, 7' : 서보모터

8, 8' : 인코더 10 : 분사패턴조절밸브

105, 108 : 제어밸브장치 106, 109 : 밸브시이트

107, 111 : 밸브부재 112, 122 : 서보모터

114, 123 : 트랜스미션장치 115 : 구동나사부재

116 : 나사슬라이더 119 : 스프링

121, 124 : 인코더 134 : 기준전압설정라인

135 : 소비전력검출라인 136 : 비교기

138 : 제어장치 139 : 계수기

본 발명은 페인트분무 작업을 외부신호에 의하여 원격 및 무단제어할 수 있는 자동밸브 개방 제어장치를 가지는 스프레이건에 관한 것이다.

외부신호에 의해 제어되는 종래의 대표적인 스프레이건은 지금까지는 필요한 수의 제어밸브들이 스프레이건내의 페인트 및 공기시스템 각각에 배치되고 그 밸브들은 미리 다른 조건으로 설치되며 외부신호에 응답하여 서로가 선택적으로 조합될 뿐아니라 개방 및 폐쇄되면서 여러종류의 목적물의 형상 및 크기등 특정분 조건에 맞도록 분사되는 페인트의 양이나 분사 패턴 폭을 제어할 수 있게 되어 있었다(본 출원의 출원인에 의해 이미 출원된 일본국 공개 실용신안공보 제84-48769호의 명세서 참조). 그러나 이러한 종류의 종래의 스프레이건은 다음의 문제점들을 가지는 것이다. 즉, 분사되는 페인트의 양과 분사패턴 폭의 제어범위가 주어진 제어밸브의 수에 의해 한정되어지며 또 스프레이건의 사용범위도 제한되어 불편해지는 점이다.

또한 각각의 제어밸브는 스프레이건 그 자체와 유사한 구조를 가지기 때문에(본 발명과 동일한 출원인에 의해 출원된 일본국 공개실용신안공보 제84-48764호의 명세서 참조) 스프레이건 전체의 제작비가 바람직하지 못하게 높아지는 점이다.

더우기, 이러한 종래의 스프레이건은 페인트 또는 압축공기의 잔여압력이 있을 수 있기 때문에 분무장치로부터 원격조정되는 제어밸브에 의해 결정되는 흐름속도를 분무장치로 신속하고 정확하게 전달하는 점에 있어서 약간의 어려움을 가지는데, 이것은 반응속도 및 감각성이 만족스럽지 못하다는 것을 뜻한다.

이러한 상황을 고려하여, 본 발명의 기본적인 목적은 각각의 밸브가 서보모터에 의해 직접 구동되어 유체의 흐름속도를 무단으로 제어할 수 있으며 사용하는 호스의 길이, 내부저항 및 기타 유사 요인들에 무관하게 안정된 성능을 얻을 수 있게 설계된 스프레이건을 제공하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 그 앞쪽 끝에 제공된 분무장치, 분무장치로부터 분출되는 페인트 양을 조절할 수 있는 페인트 밸브부재, 및 분무장치로부터 분출되는 압축공기의 양을 제어하는 것으로 분사패턴을 조절하는 분사패턴 조절밸브부재를 가지며, 나사가 형성된 슬라이더 기구가 제공되어 페인트 밸브부재나 또는 분사패턴 조절밸부재 또는 양쪽모두의 밸브몸체를 가동시키며, 또 서보모터와 인코더는 나사슬라이더 기구의 구동나사부재에 연결되며, 그 인코더는 서보모터의 회전위치와 그 모터의 제어된 가변출력을 검출하도록 되어 있는 스프레이건을 제공한다.

본 발명의 상술한 것 및 다른 목적, 특징 및 장점들은 적절한 실시예인 첨부도면과 함께 다음 설명을 참조하면 분명해질 것이다.

먼저 제1도를 살펴보면, 스프레이건 본체(1)는 그 양쪽 끝에 분무장치(4)를 가진다. 분무장치(4)는 페인트 노즐(2)과 에어캡(3)으로 이루어져 있다. 니들밸브(5)는 건본체(1)의 중앙에 제공되어 밸브(5)의 뾰족한 끝이 페인트 노즐(2)의 중앙으로 연장되어 있다. 니들밸브(5)의 뒤쪽 끝에 나사슬라이더(6)가 설치되며 또 서보모터(7)의 구동축은 나사가 형성된 슬라이더(6)의 뒤쪽 끝에 제공되어 있는 구동나사부재(6a)에 고착되어있다. 서보모터(7)의 후단에는 모터(7)의 회전위치를 검출하고 그 제어량을 출력하는 인코더(8)을 커플링(9)을 거쳐서 접속하고 있다. 이와 유사하게, 분사패턴 조절밸브(10)는 그 뾰족한 끝이 에어캡(3)의 중앙으로 연장되어 있다. 나사슬라이더(6')는 밸브(10)의 뒤쪽 끝에 제공되어 있으며 또 서보모터(7')의 구동축은 나사슬라이더(6')의 구동나사부재(6a)에 고정되어 있다. 인코더(8')는 커플링(9')을 통하여 서보모터(7')의 뒤쪽 끝에 연결되어 있다. 나사슬라이더(6 및 6')는 다음과 같이 배치되어 있다. 나사(6d)는 슬라이더(6), (6')의 내부 원주면 내에서 절삭되어 있으며 또 핀(6b)은 그 외부원주면으로부터 돌출되어 있으며 본체(1) 또는 가이드에 제공된 축방향 홈(6a)과 접하게 되어 있어 슬라이더(6), (6')는 축방향으로만 미끄러질 수 있게 되어 있다. 구동나사부재(6a)는 슬라이더(6), (6')에 형성되어 있는 나사(6d)와 나선접촉하고 있으며 서보모터(7), (7')의 회전에 연동되어서 슬라이더(6), (6')를 그 축방향으로 이동시키도록 되어 있다.

상기 본 발명 장치의 동작에 대해 설명한다.

외부신호(디지탈이나 아나로그)에 응답하여, 제어장치(도시안됨)는 니들밸브(5)와 분사패턴 조절밸브(10)의 각각의 위치를 출력한다. 외부신호들과 이러한 위치들 사이의 관계는 예정되어 있는 것이다. 계속해서, 서보모터(7), (7')가 회전되어지며, 그리하여 모터(7 및 7')의 회전운동에 의하여 밸브(5), (10)가 각각 이동되어진다. 밸브(5), (10)의 밸브 개방위치(현 위치)는 서보모터(7), (7')에 연결되어 있는 인코더(8), (8')를 통하여 제어장치로 각각 이송되어지는데, 이것에 의해서 밸브(5), (10)가 제어되어서 각 밸브의 적정위치 및 방향운동(운동방향은 대응 서보모터의 회전방향에 의해 결정되어짐)이 항상 얻어지도록 되어 있다.

그래서, 니들밸브(5) 및 분사패턴 조절밸브(10)는 각각 예정된 위치에 놓여지며, 이로인해 주어진 분사작업이 하상 적정제어하에서 이루어질 수 있게 된다.

분사패턴 조절밸브(10)는 에어캡(3)에 형성되어 있는 측면에어노즐구멍(3a)으로부터 분출되는 에어의 양을 제어하는 것으로 종래의 스프레이건에서와 유사한 방법으로 분사패턴을 변동시킬 수 있게 되어 있다. 따라서 분사패턴 조절밸브(10)가 폐쇄되는 때에는 분사패턴은 원형이며 최소의 패턴 폭을 가지는데 반하여 밸브(10)가 완전히 개방되는 때에는 최대폭의 분사패턴이 형성되어 진다.

페인트 입구(11)로부터 공급되어지는 페인트는 페인트 노즐(2)의 노즐구멍(2a)으로부터 분출되어지며 또, 에어캡(3)의 중앙 및 측면 에어노즐구멍(3b 및 3a)으로부터 분출되어진 에어에 의해서 예정된 분사패턴으로 형성되어진다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 밸브개방 자동제어장치를 가지는 스프레이건은 페인트 및 에어의 흐름속도가 각각의 제어밸브에 주어진 서보모터에 의해 단계가 없는 (무단)방식으로 제어되는 장치는 갖게 된다. 그러므로 분사작업중 아무때나 어떠한 대상물의 형상에도 맞는 적정 분사조건을 빠르게 정정할 수 있게 되어서 응답 속도 및 감응성이 개선되어지며, 또 페인트는 낭비되지 않고 효과적으로 사용되어져 생산비를 감소시킬 수 있게 되어 있다.

게다가, 분사되는 페인트의 양과 분사 패턴폭의 무단제어가 가능한데 이것은 섬세한 페인팅 작업을 가능하게 한다. 더우기, 분사되는 페인트의 양과 분사패턴 폭은 원격제어에 의해서 요망되는 대로 조절할 수 있게 되어 있다. 또한, 장치의 제작비가 저렴해지고 장치 전체의 크기는 종래의 것에 비해 축소된다.

니들밸브와 분사패턴 조절밸브 모두가 상술된 실시예에서 처럼 제어됨에도 불구하고 본 발명의 상술된 목적은 두 개의 밸브중 단지 하나만이 제어되는 장치에 의해서 달성된다는 것을 주지해야 한다.

제1도에 도시되고 상술한 실시예에 있어서, 니들밸브(5) 및 분사패턴 조절밸브(10) 각각의 제로포인트는 움직일 수 없거나 고정되어 있다. 이러한 밸브 및 그곳에 연합되어 있는 밸브시이트가 마모될때는 약간의 유체누츨의 위험을 포함하고 있다. 제2도 및 제3도는 본 발명의 다른 실시예가 조합되어 있는 것을 도시하는데, 여기서 각 밸브의 제로포인트는 밸브시이트 및 밸브부재가 마모되어지는 정도에 따라서 변동되어진다.

제2도는 노즐구멍(101)과 연통되어 있는 페인트 공급로(102) 및 페인트 노즐구멍(101)을 가지는 스프레이건의 수직 단면도이다. 페인튼 공급로(102)는 페인트 공급원(S)과 연통되어 있다. 에어노즐구멍(103)은 페인트노즐구멍(101) 둘레에 형성되어 있으며 또 압축된 에어공급로(104)는 에어노즐구멍(103)과 연통되어 있다. 에어 콤프레서(p)는 에어공급통로(104)에 연결되어 있다. 분사패턴 조절에어통로(104a)는 에어공급통로(104)로부터 갈라져 나오며 분사패턴조절 에어노즐구멍(103a)으로 연장되어진다. 그래서 분사패턴은 이러한 노즐구멍(103a)으로부터 분사되어지는 에어압력에 따라서 변동되어 진다. 페인트의 흐름속도를 제어하는 흐름속도 제어밸브장치(105)는 페인트공급통로(102)내에 제공되어져 있다. 그 밸브장치(105)는 페인트노즐구멍(101)에 근접하여 형성되어 있는 밸브시이트(106)와 그 밸브시이트(106)를 향하거나 또는 멀어지도록 변위가능하게 설계된 니들밸브형태의 밸브부재(107)를 가지게 된다. 이와 유사하게, 에어의 흐름속도 제어밸브장치(108)는 에어공급통로(104)내에 제공되어지며, 그 밸브장치(108)는 밸브시이트(109)와 니들밸브형태의 밸브부재(111)를 가지고 있다.

흐름속도 제어밸브장치(105)는 또한 서보모터(112)를 가지며, 또 모터(112)의 출력축(113) 및 밸브부재(107)는 트랜스미션장치(114)에 의해 연동되어진다. 트랜스미션장치(114)는 서보모터(112)의 출력축(113)에 끼워진 구동나사부재(115)와 그 나사부재(115)에 형성되어 있는 외부나선과 맞물리는 내부나사를 가지는 나사슬라이더(116)를 포함하고 있다. 나사슬라이더(116)는 그 세로방향으로 이동할 수 있게 되어 있으나 제1도에 도시된 실시예에서 사용된 것의 경우처럼 회전하는 것은 방지되어 있다. 따라서, 나사슬라이더(116)는 축(113)의 회전에 응하여 출력축의 축방향으로 이동한다. 설정나사(117)가 나선이 형성된 슬라이더(116)에 끼워져 있으며 압축스프링(119)는 설정나사(117)와 밸브부재(107)의 후단에 형성된 확대헤드부(118)사이에 배치되어지며 나사슬라이더(116)내에 설치되어진다. 따라서, 밸브부재(107)가 밸브시이트(106)와 접촉한 후 밸브폐쇄방향으로 더욱이 회전할때에는, 모터(112)에 대한 저항은 갑자기 증가하지 않으나 나사슬라이더(116)는 스프링(119)으로부터 축방향으로 그 힘에 대해 이동해서 모터(112)에 대한 저항이 점차로 증가할 수 있게 되어 있다. 모터(112)의 출력축(113)은 또 항상 펄스를 발생시키는 인코더(121)에 연결되어 있어 출력축(113)은 예정된 회전각도만큼 회전하게 된다. 인코더(121)는 후술되어지는 바와같이 밸브부재(107)의 위치를 검출하는 장치의 일부를 구성하고 있다.

다른 흐름속도 제어밸브장치(108)도 또한 서보모터(122), 트랜스미션장치(123) 및 인코더(124)를 가진다. 이들 부재들의 배열 및 가능들은 서보모터(112)의 것과 동일하며, 그래서 트랜스미션장치(114) 및 인코더(121)와 그 설명은 생략하기로 한다.

서보모터(112)가 제어회로(131)에 연결되어 있어 그 회전은 이 회로(131)에 의해 제어된다. 제어회로(131)는 제3도에 상세히 도시되어진다. 흐름속도 제어밸브장치의 작동은 제3도에 도시된 제어회로(131)의 배열 및 작동을 설명하면서 다음에 설명한다. 제어회로(131)가 밸브장치(105), (108) 모두에 대해 동일한 기능을 갖기 때문에 밸브장치(105)에 대한 제어회로(131)의 동작만 다음에 설명한다.

기준전압설정라인(134)은 적절하게 선택되어지는 저항기(132) 및 (133)을 통해서 모터(112)를 위한 전력공급회로에 연결되어 있다. 소비전력 검출라인(135)은 모터(122)의 다른쪽으로부터 인출되어진다. 라인(135)에는 모터(112)의 토오크에 따라 변화하는 전류에 비례하는 신호가 발생되어진다. 라인(134), (135)은 비교기(136)에 연결되어진다. 이 비교기(136)는 모터(112)의 토오크가 예정된 일정치에 다다르면 영점설정 신호를 라인(137)으로 출력한다. 또한 영점설정신호는 모터(112)를 정지시키기 위한 명령신호 역할을 한다. 이러한 신호에 응답하여, 제어장치(138)는 모터(112)로의 전력공급을 차단하여 모터(112)의 회전을 정지시킨다. 인코더(121)로부터 출력되어진 펄스의 수는 상/하 계수(139)에 의해 계수되어진다. 계수로 표시되어진 위치신호, 즉 모터(112)의 현 위치는 계수기(139)로부터 제어장치(138)로 전달되어진다. 그래서 본 실시예에 있어서, 인코더(121)와 계수기(139)는 밸브부재(107)의 위치를 검출하기 위한 위치검출장치를 서로 조합되어서 구성하고 있다.

번호(141)은 밸브부재(107)의 개방정도를 결정한 신호가 제어장치(138)로 주어지는 입력장치를 나타낸다. 예를들면, 본 실시예에서 스프레이건이 그 스프레이건과 대상물 사이의 거리가 측정되어지고 페인트 및 에어 각각의 흐름속도가 측정된 값에따라 변동되어지는 형태의 것일 때에는 입력장치의 측정된 거리에 대응하는 신호를 제어장치(138)에 보내는 거리측정장치가 되며 제어장치(138)는 여러 가지 데이터들을 기준으로하여 미리 설정되어 있는 프로그램에 따라서 이 거리신호로부터 최적의 밸브 개방을 계산해 낸다. 입력장치(114)는 분무작업중 아무때라도 요망되는 밸브개방정도를 나타내는 신호를 작업자가 입력시키기 적합하게 되어 있는 장치거나 또는 밸브개방의 변동이 미리 프로그램되어 있으며 밸브개방신호가 제어장치(138)에 연속하여 제공되도록 배열된 장치로도 될 수 있다.

스프레이건의 메인스위치(도시안함)가 커져서 작동이 시작되면, 제어장치(138)는 모터(112)를 D/A 컨버터(142)와 전력증폭기(143)를 통해 가동시켜 모터(112)가 밸브 폐쇄방향으로 회전되어진다. 밸브부재(107)가 밸브시이트(106)와 접촉하게 되는 압력이 예정된 값(설정치)에 다다르면, 즉 모터(112)의 토오크가 예정된 값에 다다르면 모터(112)는 비교기(136)로부터 발생된 영점설정신호에 응하여 정지되어지며, 동시에 계수기(139)는 털어진다. 따라서, 밸브부재(107)가 예정된 압력으로 밸브(106)와 접촉할 때, 계수기(139)는 영으로 설정되며 또 위치검출장치의 영점도 설정된다. 영점의 설정은 제어장치(138)내에 기억장치를 설치하고 제어장치(138)가 영점설정신호를 받을때의 계수기(139)의 내용 또는 계수를 기억한 것을 영점으로 하고 그후 이 기억된 값을 기초로 하여 밸브부재(107)의 변위를 산출하도록 한다.

영점이 설정된후, 제어장치(138)는 밸브개방명령신호로부터 또 새로인 세트한 제로포인트를 기준으로 하여 밸브부재(107)의 변위량을 산출하며 또한 D/A 컨버터(142) 및 전력증폭기(143)를 통하여 밸브부재(107)가 계산된 변위량을 기준으로 하여 모터(112)를 구동시킨다. 더욱 상세하게는, 밸브장치(105)의 마모정도가 "a"에 다다르면 특정 밸브개방신호에 응답하여 밸브부재(107)가 세트된 위치는 밸브장치(105)가 마모되지 않는다는 가정하에 밸브부재(107)가 세트된 위치로부터 거리 "a"만큼 밸브시이트(106)를 향해서 이동한다.

상기 실시예에서 모터(112)는 서보모터이고 인코더(121)를 통해 요망회전위치에서 정지되도록 제어될지라도, 그 장치는 스텝핑(stepping) 모터가 사용되고 직접 제어되어서 인코더를 사용하지 않고도 요망회전위치에 정지시킬 수 있게 되어 있는 것을 주지해야 한다. 그러한 경우에 있어서, 스텝핑 모터에 입력되는 펄스의 수를 계수하는 장치는 위치검출장치를 구성하고 있다. 저항기(132) 및 (133)로 가변저항기가 사용된다면, 밸브부재(107)가 밸브시이트(106)와 영점에서 접촉하게 되는 압력은 조절될 수 있다. 게다가, 영점의 설정은 메인스위치가 켜질 때 뿐아니라 항상 명령이 발생될 때에도 실시되어서 밸브개방의 정도를 제로로 세트시킨다.

또는 그 장치는 작업자가 필요할 때 영점설정명령을 입력시킬 수 있게 구성될 수도 있다.

상술된 바와같이, 본 발명에 따른 흐름속도 제어밸브장치는 밸브시이트와 밸브부재가 마모되어도 유체누출의 위험을 갖지 않으며, 밸브장치가 마모된후 동일한 밸브 개방명령에 대하여 실제의 밸브개방이 바람직하지 못하게 서로 틀려지는 위험이 없어진다. 그래서, 본 발명에 따르면 페인트 및 에어의 흐름속도를 정확하게 제어할 수 있게 된다.

본 발명이 특정용어로 기술되었지만, 여기서 기술한 실시예는 제한적일 필요는 없으며 또 첨부하는 청구범위에 의해서만 한정되는 발명의 정신을 벗어나지 않는 여러 가지의 변경 및 수정이 있을 수도 있다는 것이 주의되어야 할 것이다.

Claims

앞쪽 끝에 분무장치를 가지며 분무장치로부터 분출되는 페인트의 양을 조절할 수 있는 페인트 밸브부재와 분무장치로부터 분출되는 압축공기의 양을 제어하는 것으로 분사패턴을 조절하는 분사패턴 조절밸브부재를 가지는 스프레이건에 있어서 : 페인트 밸브부재(5)와 분사패턴 조절밸브부재(10)의 적어도 하나의 밸브몸체의 인접부에 제공되는 나사가 형성된 슬라이더(6), (6')기구와, 상가 나사가 형성된 슬라이더기구(6), (6')의 구동나사부재에 연결되는 서보모터(7), (7')와 서보모터(7), (7')의 회전위치를 검출하여 모터(7), (7')의 제어량을 출력하는 인코더(8), (8')가 배치되어 외부신호에 응답하여 서보모터(7), (7')를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 자동밸브개방 제어장치를 가지는 스프레이건.
밸브시이트(106), 상기 밸브시이트(106)위에 놓여지는 밸브폐쇄 위치로 이동할 수 있으며 또한 밸브시이트(106)로부터 멀리 이동할 수 있는 밸브부재(107), 밸브부재(107)를 구동시키는 모터(112), 모터(112)의 출력축의 운동을 상기 밸브부재(107)로 전달하기 위한 트랜스미션장치(114), 상기 밸브부재(107)의 위치를 검출하기 위한 위치검출장치(121), (124), 상기 밸브부재의 개방정도를 결정하는 명령신호에 응답하여 상기 모터(112)를 구동시키도록된 제어장치(138)를 가지는 흐름속도 제어밸브장치를 갖는 스프레이건에 있어서 : 상기 밸브부재(107)의 개방정도를 결정하는 명령신호에 따라서 또 상기 모터(112)의 토오크가 설정치를 초과하는 때에 상기 위치검출장치(121)로부터 출력되어진 위치데이터로 결정되는영점을 기준으로 하여 모터(112)가 구동되어지는 양을 상기 제어장치(138)가 결정하는 것을 특징으로 하는 자동밸브개방 제어장치를 가지는 스프레이건.
제2항에 있어서, 트랜스미션장치(114), (123)는 상기 밸브부재(107), (111)가 상기 밸브시이트(106), (109)와 접촉하게 된 후 상기 모터(112), (122)를 밸브폐쇄방향으로 더 회전시킬 수 있도록 제공되어진 스프링(119)을 가지는 것을 특징으로 하는 자동밸브개방 제어장치를 가지는 스프레이건.
제2항에 있어서, 트랜스미션장치(114), (123)는 상기 모터(112), (122)의 출력축(113)에 고정되어 있으며 외부나사를 가지는 구동나사부재(115) 상기 나사부재(115)위의 외부나사와 맞물리는 내부나사를 가지는 나사슬라이더(116) 및 상기 나사슬라이더(116)를 상기 밸브부재(107)에 연결하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동밸브개방 제어장치를 가지는 스프레이건.