KR100918835B1 - 도막 형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도장을 하기위한 필요공간을 축소할 수 있는 도막 형성 장치를 제공한다. 도막 형성 장치는 피도장물(50)을 이동시키는 피도장물 컨베이어; 도료를 분무하는 분무총을 이동시키는 분무총 컨베이어(41); 및 상기 피도장물 컨베이어, 상기 분무총 및 상기 분무총 컨베이어의 작동을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기가 순차적인 부분 덧칠도장이 실행되도록, 분무총(30)으로부터 도료가 분무되는 상태에서 피도장물을 왕복운동도 시키며 일정방향으로 이동시키며, 상기 피도장물(50) 도장중에 상기 제어기가 상기 피도장물 및 상기 분무총 간의 상대 위치가 일정하게 유지된 상태에서 상기 피도장물(50) 및 상기 분무총(30)을 쉬프트시킨다.

도막형성장치, 도장장치본체, 덧칠도장, 분무총, 피도장물 컨베이어

Description

도막 형성장치{FILM FORMING EQUIPMENT}

본 발명은 도막 형성장치에 관한 것이다.

종래에는, 피도장물에 균일두께의 도장을 하기 위해, 분무총(spray gun)으로부터 분무된 도료에 의해 형성된 스프레이 패턴을 이용한 도장방법이 이용되어 왔다. 덧칠 도장(layer coating)이 공기조화장치와 분무총 등을 포함한 도막 형성장치를 이용하여 예를 들어 도 7의 방식으로 실행된다. 즉, 도장부스(151)의 중앙부에 고정된 분무총에서 도료를 분무하고 상기 분무총 아래에 배치된 피도장물(152)을 피도장물 컨베이어(도시되지 않음)에 의해 소정 속도로 상하 방향으로 이동시키면서 소정 거리 만큼 화살표 S 방향(즉, 도면의 좌에서 우방향)으로 횡이동시킴으로써 스프레이패턴(153)이 형성된다.

도 8에 도시된 바와 같이, 피도장물(152)위에 위치한 분무총을 이용하여 도장공정부스(151)중앙부에 고정된 피도장물(152)에 도료를 분무시키고 분무총을 소정속도로 상하방향으로 이동시키면서, 소정거리만큼 화살표 S 방향 (즉, 도면의 좌에서 우방향)으로 횡이동시킴으로써 스프레이 패턴(153)을 형성하여 덧칠 도장 을 수행하는 것도 또한 가능하다.

분무총이 고정된 상태에서 피도장물을 이동시키는 가운데 덧칠도장이 행하여 지는 경우, 위에서 설명되었듯이, 피도장물이 스프레이패턴으로 부터 떨어진 위치에서 덧칠 도장이 개시되어, 피도장물이 스프레이패턴을 완전히 통과할 때까지 계속되어야 한다. 즉, 과대한 도장용 공간, 즉 (피도장물 길이×2 + 스프레이 패턴폭)×(피도장물의 폭×2 + 스프레이 패턴폭 )의 공간이 도장시 필요하다.

비슷하게, 피도장물을 고정하고 분무총을 이동시키는 가운데 덧칠도장이 행하여 지는 경우에, 스프레이패턴이 피도장물로부터 떨어진 위치에서 덧칠 도장이 개시되어 스프레이 패턴이 피도장물을 완전 통과할 때까지 계속 되어야 한다. 즉, 과대한 도장용 공간, 즉 (피도장물의 길이+스프레이패턴 폭×2)×(피도장물의 폭+스프레이 패턴폭×2)이 도장하는데 필요하다. 또한, 도장이 이런 방식으로 행하여질 때, 스프레이 패턴이 도장부스를 오염시키는 것을 방지하기 위해 도장부스의 내측벽과 스프레이 패턴 사이에 여분 공간을 설치하는 것이 필요하게 되어, 더 과대한 공간이 요구된다.

이와 같은 도장용의 과대한 공간 확보 필요사항은 도막 형성장치를 설치할 수 있는 장소를 제약시키고, 도장부스 내 공기를 조절하기 위해 다량의 에너지가 요구된다.

본 발명은 이런 문제점을 해결하기 위하여 이루어져 왔으며, 도장에 필요한 공간의 축소를 실현할 수 있는 도막 형성장치를 제공한다.

본 발명의 목적은 피도장물을 이동시키는 피도장물 컨베이어; 도료를 분무하는 분무총을 이동시키는 분무총 컨베이어; 및 상기 피도장물 컨베이어, 상기 분무총 및 상기 분무총 컨베이어의 작동을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기가 순차적인 부분 덧칠도장이 실행되도록 분무총으로부터 도료가 분무되는 상태에서 피도장물을 왕복운동시키면서 일정방향으로 이동을 시키며, 상기 피도장물 도장중에 상기 제어기가 상기 피도장물 및 상기 분무총간의 상대 위치가 일정하게 유지된 상태에서 상기 피도장물 및 상기 분무총을 쉬프트(shift)시키는 것을 특징으로 하는 도막 형성 장치에 의해 성취될 수 있다.

본 도막 형성장치에 있어, 상기 피도장물과 상기 분무총이 쉬프트하는 방향은 부분 덧칠 도장이 수행되는 피도장물의 이동하는 방향과 역방향으로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 피도장물과 상기분무총의 쉬프트는 분무총에서 분출된 스프레이의 중심이 쉬프트방향에서 피도장물의 길이상 대략 중간에 위치할 때 실시되는 것이 바람직하다.

또한, 제어기가 피도장물의 왕복운동방향에 대해 역방향으로 동기 (synchronize) 된 방식으로 상기 분무총을 왕복 운동시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 도장에 필요한 공간의 축소를 실현할 수 있는 도막 형성장치를 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도막 형성장치를 나타내는 도면.

도2는 도1의 X-X선을 따라 취해진 단면도.

도3은 피도장물과 분무총의 이동을 설명하는 요부 단면도.

도4는 본 발명이 다른 실시예의 도막 형성장치의 동작을 설명하는 요부 단면도.

도5는 실제 도장공정에서 도장되는 피도장물에 대한 도장장치의 경로를 보여주는 설명도.

도6은 실제 도장공정에서 도장된 도막형성 프로파일의 설명도.

도7은 종래 도막형성 장치가 사용된 도장방법의 설명도.

도8은 다른 종래 도막형성 장치가 사용된 도장방법의 설명도.

도9는 실제 도장공정에서의 도장된 다른 도막 형성 프로파일의 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 도막 형성장치 10. 공조시스템

15. 배관 20. 도장장치 본체

21. 급기챔버 22. 도장부스

23. 배기챔버 24. 급기 휠터

25. 분진 포집용 휠터 30. 분무총

40. 격납부재 41. 피도장물 컨베이어

42. 고정치구 50. 피도장물

이하에서, 본 발명의 도막 형성장치가 첨부도면을 참조하여 설명된다. 도1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 도막형성 장치의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도2는 도1의 X-X 선을 따라 취해진 단면도이다.

도1에서 도시된 바와 같이, 도막 형성장치(1)는 공조시스템(10), 배관(15), 도장장치 본체(20), 컨베이어 격납부재(40) 및 제어기(도시되지 않음)를 포함한다. 공조시스템(10)은 온도와 습도가 조절된 공기를 도장장치 본체(20)에 급기하여 공조시스템(10)이 상부에서 도장장치 본체(20)와 배관(15)을 통해 연통한다.

상기 도장장치 본체(20)는 위에서 아래로 급기 챔버(21),도장부스(22), 배기 챔버(23)로 나누어지는데, 급기챔버(21)와 도장부스(22)는 급기 휠터(24)에 의해 서로 분할되며, 도장부스(22)와 배기챔버(23)는 분진 집진용 휠터(25)에 의해 서로 분할된다.

상기 급기챔버(21)는 온도와 습도를 검출하기 위한 온도 검출기와 습도 검출기(도시하지 않음)를 포함한다. 온도검출기의 실례는 서미스터와 서머커플 같은 온도센서들이다. 고분자막 습도센서, 세라믹 습도센서 및 전해질 습도센서와 같은 습도 센서기들은 습도검출기로 사용될 수 있다.

상기 도장부스(22)는 도료 분무기로서의 기능을 하는 분무총(30)을 포함한다. 분무총 컨베이어, 도료공급기, 공기제어패널, 고전압발생기, 케이블 등(도시하 지 않음)은 분무총(30)에 연결된다. 분무총(30)은 피도장물(50)로부터 거리가 변화될 수 있도록 구성되어 있다.

회전 벨형(rotational bell-type) 분무 도장장치, 공기 분무형 도장장치 등이 분무총(30)으로 사용될 수 있다. 회전 벨형 분무 도장장치는 도장총 선단부에서 고속 회전하는 벨컵을 포함한다. 그리고 상기 벨컵을 통해 배출된 도료는 벨컵의 회전으로 생성된 원심력에 의해 분무된다. 회전 벨형 분무형 도장장치는 벨 컵의 외주 끝단에서부터 반경방향 외측으로 비산되는 도료 분무입자의 비산 방향을 조절함으로써 도료분무패턴의 폭을 제어하는 세이핑 공기(shaping air) 분출용 에어노즐을 포함한다. 공기 분무형 도장장치는 압축공기(분무된 공기)를 분출하기 위한 도료 토출구 근방에 있는 노즐을 포함하며, 노즐로부터의 압축공기를 분출하면서 토출구로부터 도료를 토출함으로써 도료를 분무시킨다. 공기 분무형 도장장치는 통상 스프레이 패턴폭를 제어하기 위해 압축공기 노즐주위에 패턴공기노즐을 포함한다.

상기 분무총 컨베이어(도시하지 않음)는 후술될 제어기로부터 명령을 받아 분무총(30)을 이동시키는 장치이다. 공기실린더, 쌍축 액츄에이터 등은 분무총 컨베이어의 실례이다. 도료공급기의 실례는 주사기형 펌프인데 도료의 일정 양만큼 채워진 주사기의 피스톤을 누르는 마이크로 액츄에이터에 의해 도료가 공급된다. 공기제어패널은 벨을 회전시키는 공기압력, 세이핑 공기의 유량, 회전벨 형 분무형 도장장치의 다른 조건들을 제어한다. 고전압 발생기는 분무기에 의해 만들어진 미립화된 분무 입자를 정전기를 이용하여 피도장물(50)에 도포시킨다

상기 배기챔버(23)는 공조시스템(10)에 의해 공급되는 공기를 배출하는 배기장치(도시 하지 않음)를 포함한다.

도 2의 단면도에서 도시된 바와 같이, 격납부재(40)는 도장부스(22)에 인접 배치되어있고, 피도장물(50)을 이송하기 위한 컨베이어(41)를 포함한다. 일정 크기의 공간부(44)가 도장부스(22)로부터 격납부재(40)를 분리하는 파티션(43)의 하부에 형성되어진다. 상기 컨베이어(41)는 상기 공간부(44)를 통해 도장부스(22)내의 피도장물(50)를 고정하는 고정치구(42)를 포함한다. 컨베이어(41)가 도장부스 (22)내 한쪽 면 위에 피도장물(50)을 자유롭게 이동시킬 수 있는 한, 단일축 액츄에이터, 쌍축 액츄에이터 등이 컨베이어(41)로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 쌍축 액츄에이터가 컨베이어(41)로 사용된다.

제어기는 공조시스템(10), 온도센서, 습도센서, 분무총(30), 분무총 컨베이어, 피도장물 컨베이어(41)등에 연결되어 동작을 제어한다.

본 실시예의 도막 형성장치(1)를 사용하여 피도장물(50)위에 도막을 형성하는 방법이 아래에 설명되어진다.

초기에 분무총(30)에 구비된 도료공급기에 소정량의 도료가 공급된다.

그 다음에 피도장물(50)이 도장부스(22)내 컨베이어(41)에 구비된 컨베이어 지그(jig)(42)에 부착된다. 도막형성 장치(1)를 구동함으로써 공조시스템(10), 온도센서, 습도센서, 분무총(30), 피도장물 컨베이어(41), 분무총 컨베이어, 배기장치 및 제어기가 작동된다.

상기 공기조화시스템(10)은 배관(15)을 통해 급기챔버(21)로 공기를 공급한 다. 급기챔버(21)에 구비된 온도 검출기, 습도 검출기로부터 신호출력을 피드백하면서, 제어기는 공조시스템(10)으로부터 공급된 공기의 온도와 습도를 실질적으로 일정해지도록 조절한다. 온도 및 습도가 조절된 공기가 급기 휠터(24)를 통해 도장부스(22)로 보내진다.

도장 부스 내 온도 및 습도가 일정하게 조절된 조건하에 분무총(30)으로 부터 도료를 분무하고 피도장물(50)을 일정방향으로 이동하는 동안에 도막이 피도장물(50)을 왕복운동시킴으로 형성되어서 부분 덧칠 도장이 순차적으로 행해 진다. 도막을 형성하는 중에 피도장물(50)과 분무총(30)을 제어하는 방법 및 동작이 후술된다.

피도장물 위에 적층되지 않은 여분의 도료 분무 입자들을 공조시스템(10)에서 공급된 공기바람에 실어서 배기챔버(23)쪽으로 송출한다. 이 과정에서 도료 분무입자는 분진 집진용 휠터(25)에 의해 제거된다. 분진 집진용 휠터(25)를 통과한 공기는 배기챔버(23)로 송풍되어 배기장치를 통해 배출된다.

피도장물(50)과 분무총(30)의 제어방법과 동작이 도3의 도장부스(22)의 주요부분 단면도를 참조하여 이후에 설명된다. 도장이 개시되면, 제어기는 도3(a)에서 도시된 바와 같이 분무총에서 분무한 스프레이패턴(31)과 피도장물이 서로 격리되도록 분무총(도시하지 않음)과 피도장물(50)을 조절하여 배치한다. 분무총에서 도료를 분무하는 동안, 피도장물(50)이 상하로 움직이고 화살표 S방향을 따라 쉬프트되어 부분적 덧칠 도장이 순차적으로 수행되도록 피도장물 컨베이어(도시하지 않음)가 작동된다. 본 실시예에서, 제어기는 왕복 운동의 각각의 반주기가 완료될 때 마다 피도장물(50)을 소정 거리만큼 화살표 S방향으로 쉬프트 시켜서 피도장물(50)위에 덧칠 도장을 실시한다.

두 번째로, 도3의 (b) 및 (c)에서 도시된 바와 같이, 피도장물(50)의 도장공정 중에 분무총에 대한 피도장물(50)의 상대위치를 유지한 채로 피도장물(50)과 분무총이 소정 방향으로 쉬프트된다. 본 실시예에서, 부분 덧칠 도장공정이 순차적으로 피도장물(50)위에 수행될 때 쉬프트방향은 화살표 S방향과 역방향이다. 피도장물(50)을 상기 방향으로 쉬프트함으로써 도장에 필요한 공간을 축소시킬수 있다.

쉬프트 타이밍은 피도장물(50)의 쉬프트방향 (화살표 S 방향)으로 부분 덧칠 도장을 순차적으로 수행하기 위하여 스프레이 패턴(31)의 중심 (분무총으로부터 분출된 스프레이 중심에 대응)이 대략 피도장물(50)의 길이상 중간쯤 될때 피도장물(50)이 쉬프트되도록 세팅된다. 이런 타이밍에 피도장물을 쉬프트함으로써, 충분한 공간이 확보되어 스프레이 패턴(31)이 도장부스(22)의 내측 면(22a)을 오염시키지 못하도록 하고 도장공정에 필요한 공간을 줄인다. 쉬프트용 타이밍은 피도장물 (50)이 화살표 S방향으로 진행할 때, 또는 피도장물(50)이 왕복운동할 때 일 수 있다.

분무총으로부터 분출된 도료의 스프레이패턴(31)이 도장부스의 내측면을 오염시키지 않도록 피도장물(50)과 분무총의 쉬프트량이 설정된다.

이후에, 도 3(d)에서 도시된 바와 같이, 피도장물(50)을 왕복운동시키면서, 왕복운동의 각각의 반 주기가 완료될 때마다 피도장물(50)이 소정거리만큼 화살 표S 방향으로 쉬프트됨으로써, 피도장물(50)위에 덧칠 도장이 수행된다. 피도장물(50)이 도3(e)에 도시된 바와 같이 스프레이 패턴(31)을 완전히 통과했을 때 도장공정은 완료된다.

위에서 설명되었듯이, 피도장물(50)과 분무총의 상대위치를 일정하게 유지하고 피도장물을 도장하는 중에 피도장물(50)과 분무총이 쉬프트될 수 있도록 본 실시예의 도막 형성장치(1)가 구성되어있다. 그렇게 함으로써, 도장에 필요한 공간을 축소하고 피도장물(50)에 덧칠도장의 잘못된 정렬을 방지할 수 있다.

또한, 도장공정에 필요한 공간 축소로 인해 도장부스(22)가 최소화될 수 있어, 도장부스(22) 내 온도 및 습도를 일정조건으로 유지하는데 필요한 에너지도 절감된다.

절감된 에너지로도 도장부스(22) 내 온도 및 습도를 일정하게 유지할 수 있으므로 소용량의 공조시스템이 사용될 수 있다.이렇게 함으로써, 도막 형성장치(1)를 더 한층 최소화하고 설치비용도 절감된다.

도장부스(22)의 최소화는 도막형성 장치(1)를 전체적으로 최소화하여 도막 형성장치(1) 설치의 공정 효율을 향상시키며, 도막 형성장치가 설치될 수 있는 장소의 제약요소를 완화시킨다.

분무총으로부터 분무된 도료의 스프레이패턴(31)이 도장부스(22)의 내부면(22a)을 오염시키지 않는 범위 내에서 분무총의 쉬프트 양이 정해진다. 내부면 (22a)에 도료가 점착되는 위험이 없어지므로, 청소나 기타 정비유지 절차가 줄어들어 도장 공정 효율을 높힌다.

본 발명의 한 실시예가 위에서 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 피도장물(50)의 진행방향과 역방향으로 동기화된 방식으로 분무총이 왕복운동되도록, 분무총 컨베이어동작을 제어하는 것도 가능하다. 이런 제어 방법이 이용되었을 때, 피도장물(50)과 분무총(30)의 동작은 도 4를 참조하여 후술된다.

도장이 개시되었을 때, 상기 제어기는 상기 피도장물(50)과 분무총을 조절하여 도4(a)에 도시된 바와 같이 분무총으로부터 분무된 스프레이패턴(31)과 피도장물(50)이 서로 분리되는 위치에 있도록 한다. 분무총으로부터 도료를 분무할 때, 피도장물 컨베이어(도시하지 않음)가 작동되고, 피도장물(50)은 화살표 H방향으로 쉬프트된다. 그리고 스프레이패턴(31)이 화살표H로 표시된 방향의 역방향 (즉, 화살표 I로 표시된 방향)으로 쉬프트되도록 분무총 컨베이어가 작동되어 분무총을 쉬프트시킨다.

피도장물 컨베이어와 분무총의 동작을 조절하여, 피도장물(50)의 왕복운동의 제1 반주기가 완료되었을 때 분무총의 왕복운동의 제1 반주기도 또한 완료되도록 하고, 도4(b)에서 도시된 바와 같이, 피도장물 컨베이어와 분무총의 위치는 스프레이 패턴(31)내의 도료가 피도장물(50)에 도포되지 않을 위치에 있도록 한다. 그 다음에 피도장물(50)은 소정 거리만큼 화살표 S 방향으로 쉬프트된다. 도4(c)에 도시된 바와 같이, 피도장물(50)이 왕복운동의 제 2 반주기 동안 이동되고, 분무총 또한 왕복운동의 제 2 반주기 동안 이동되며, 상기 스프레이 패턴(31)은 화살표J 방향으로 쉬프트된다. 도장공정은 이러한 동작을 반복함으로써 진행된다. 분무총과 피도장물(50)간 상대속도를 일정하게 함으로써, 균일한 두께의 도막이 형성될 수 있다.

도4(d)와 4(e)에서 도시된 바와 같이, 피도장물(50)을 도장하는 동안, 분무총에 대한 피도장물(50)의 상대위치를 일정하게 유지한 채로 피도장물(50)과 분무총은 소정방향 (즉, 화살표 S의 역방향)으로 쉬프트된다.

이후로, 도4(f)와 4(g)에 도시된 바와 같이, 피도장물(50)과 분무총을 상호 역방향으로 동기화된 방식으로 왕복 운동시키면서, 피도장물(50)의 왕복 운동의 제1 반주기와 제2 반주기가 완료될 때마다, 피도장물(50)이 소정거리만큼 화살표 S 방향으로 순차적으로 쉬프트되면서 덧칠 도장 공정이 계속된다. 도4(h)에 도시된 바와 같이,왕복 운동하는 피도장물(50)이 스프레이패턴(31)을 통해 완전히 빠져나갔을 때 도장공정은 완료된다.

위에서 언급된 것과 같이, 상호 간 역방향으로 동기화된 방식으로 분무총과 피도장물(50)을 왕복 운동시키면서 도장공정을 수행함으로써, 피도장물(50)의 왕복 운동 개시와 종료 위치 사이의 거리가 줄어들 수 있다. 이렇게 함으로써, 피도장물

(50)의 왕복운동의 방향에서 도장에 필요한 공간을 좀 더 줄일 수 있다.

본 실시예에서, 피도장물(50)과 분무총(30)의 쉬프트 방향은 화살표S 방향과 역방향이지만, 도장에 필요한 공간이 축소될 수 있는 한, 그 방향은 이것에 한정되지 않는다.

본 실시예에서 분무총(30)으로부터 분무된 스프레이패턴(31)의 중심이 화살 표 S방향으로 피도장물(50)의 길이상 실질적으로 중간쯤에 위치될 때 분무총(30)과 피도장물(50)의 쉬프트가 실행된다. 그러나 쉬프트용 타이밍은 이것에 한정되지 않는다.

도3(c)에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제어기는 피도장물 컨베이어와 분무총 컨베이어의 동작을 제어해서 피도장물(50)과 분무총(30)이 한번에 쉬프트되도록 한다. 그러나 쉬프팅 횟수는 한번으로 한정되지 않고 피도장물(50)과 분무총 (30)이 수차례 쉬프트되는 것으로 작동될 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 제어기는 도 3에서 도시된 바와 같이 피도장물(50)의 왕복운동의 반주기 종료 때 마다 화살표 S 방향으로 피도장물(50)이 순차적으로 쉬프트되도록 피도장물(50)의 동작을 제어한다. 그러나, 피도장물(50)을 왕복운동 시키면서 피도장물(50)이 화살표S 방향으로 일정 속도로 쉬프트되도록 제어하는 것도 가능하다.

본 발명의 도막형성 장치(1)에서, 분무총(30)으로부터 분무된 도료의 스프레이 패턴 내 분무입자의 속도, 농도, 직경과 피도장물(50)에 대한 분무총(30)의 상대적 쉬프트를 제어함으로써 실제 도장 공정의 도장조건하에서 도장된 것과 같은 양질의 도막을 효과적으로 형성하는 것이 가능하다.

분무총으로부터 분무된 도료의 스프레이 패턴 내의 분무입자의 직경과 농도, 속도를 제어하는 방법이 후술된다. 도료 분무 입자 직경 크기는 분무총(30)에 의해 분무된 분무입자가 피도장물(50)에 접근할 시점에 측정된 분무 입자군(群)속에 있는 입자들의 평균 직경이다. 레이저 회절 입자 크기 분석기로 입자 직경을 측정할 수 있다. 분무 입자 농도는 스프레이패턴의 단위면적을 통과하는 입자들의 전체볼륨이다. 간단한 방법으로, 분무입자 농도는 스프레이 패턴 면적에 의해 구분된 도료의 유량으로부터 산출된 평균 분무 입자 농도로부터 얻을 수 있다. 플레이트위에 스프레이패턴을 분무함으로써 패턴 면적이 용이하게 얻어질 수 있다. 분무입자속도는 분무입자가 피도장물(50)에 도달하는 시점에서 피도장물(50)의 방향으로의 입자군의 평균 입자속도이다. 분무 입자속도는 예를 들어 레이저 도플러 속도계 등으로 측정될 수 있다.

회전 벨형 분무 도장장치가 분무총(30)으로 이용될 때, 입자 직경은 회전 벨 형 분무 도장장치의 벨 컵 직경과 벨 회전속도, 도료의 유량 등을 적절히 선택함으로써 용이하게 정해질 수 있어서 입자 직경은 실질적으로 직경은 실제 도장 공정에서의 입자 직경과 동일하다.벨의 회전속도는, 예를 들어 회전벨 형 분무 도장장치(30)의 벨 회전 용의 공기압력을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 도료유량은 도료 공급기의 유량을 변화시킴으로 제어할 수 있다. 통상 실제의 도장공정에서 사용되는 회전벨 형 분무 도장장치는 60 mmΦ 내지 70 mmΦ 정도의 벨 컵 직경을 가지며 그 회전속도는 20000 내지 30000 rpm이고 유량은 200 ㎤ /min 내지 300㎤ /min이다. 그러나 소형 벨 컵이 본 실시예에서 사용될 때, 20 ㎤ /min 내지 30 ㎤ /min 정도의 작은 유량 시 및 10000 rpm의 정도의 회전속도 시에 실제 도장공정과 거의 동등한 분무 입자직경이 얻어지는 것이 가능하다.

공기 분무형 도장장치가 분무총(30)으로 사용될 때, 분무공기 유량과 도료의 유량 등을 적절히 선택함으로써 실제적 도장공정에 있어서의 입자 직경과 거의 동 등한 입자 직경이 용이하게 결정되어 지는 것이 가능하다. 분무공기 유량은 방출 공기량 등을 줄임으로써 쉽게 제어될 수 있다.

분무총(30)에 의해 분무된 스프레이패턴에 의해 피도장물(50)위에 형성된 패턴 면적에 관련된 도료의 유량에 기초하여 분무 입자 농도는 용이하게 산출될 수 있다. 따라서, 실제 도장공정 시와 거의 동등한 분무 입자 농도가 도료 유량을 제어함으로써 용이하게 얻어질 수 있다. 예를 들어 실제 공정에서 도장 패턴 폭이 30cm이고 유량이 200 ㎤/min 일 때 본 실시예의 도장 패턴 폭이 10cm 로 정해진다면, 실제 공정에 대한 본 실시예의 패턴 면적 비율이 1/9 이다. 따라서 유량을 22.2 ㎤ /min (200x(1/9))로 설정함으로써 동일한 분무입자 농도를 얻을 수 있다. 회전 벨 타입 분무 도장장치로 부터 분무되는 세이핑 공기의 각도와 유량을 제어함으로써 스프레이 패턴 폭이 용이하게 변경될 수 있다는 것을 유념하라.

분무 입자속도는 회전벨 형 분무 도장장치가 분무총(30)으로 쓰여질 경우, 회전 벨형 분무 도장장치의 세이핑 공기 유량과 도장거리 등을 적절히 선택함으로써 실제 도장공정에 있어서의 분무 입자 속도와 실질적으로 동일한 값으로 용이하게 결정될 수 있다. 공기 분무형 도장장치가 분무총(30)으로 이용되는 경우, 분무공기 유량 및 도장거리를 적절히 선택함으로써 분무 입자 속도는 실제 도장 공정에 있어서의 분무 입자 속도와 실질적으로 동등한 값이 용이하게 결정될 수 있다는 것에 유념하라.

위에서 언급되었듯이, 분무총(30)의 도료 유량과 도장 거리 등을 제어함으로써 도료의 분무조건(입자 직경, 농도, 분무 입자 속도)을 실제 도장 공정에서의 피 도장물(50)에 적층된 도료의 분무 조건과 거의 동일하게 만드는 것이 가능하다.

분무총(30)과 피도장물(50) 간의 상대적 이동을 제어하는 방법에 대하여 후술된다. 구체적으로, 실제 도장 공정에 있어서 도막 형성시간 및 도막 두께 간의 변화 관계에 따라서 결정되어지는 도막 형성 프로파일에 기초하여, 분무총(30)과 피도장물(50)의 상대적 이동을 제어한다.

실제 도장 공정에 있어서의 도막형성 프로파일에 대해서 도5와 도6을 참조하여 아래에서 설명된다. 도 5는 실제 도장 공정에 있어서의 피도장물(101)의 미소면적 부분( micro area portion)(103)에 걸쳐 분무총(100)의 경로를 도시하는 설명도이다. 도6은 미소면적부분 내에서 경과시간과 도막 두께 간의 관계를 보여주는 설명도이다.

도5에서는 상기 분무총(100)은 수직 왕복운동 부재(102)에 부착되어 있고, 도료는 도장될 피도장물에 분무된다. 이 실시예에서 분무총(100)이 피도장물(101)의 미소 면적부분(103)을 7회 통과하면서, 스프레이패턴이 7회 덧칠도장이 되어 도막이 형성되어지는 것을 보여주고 있다.

분무총(100)이 미소면적부분(103)을 1회 통과할 때 분무입자의 플로우팅 타임 (floating time)(TF)은 미소면적부분(103)의 통과 길이 L1을 왕복속도로 나눔으로써 산출될 수 있다. 분무총(100)은 미소면적부분(103) 이외의 이러한 여타 부분에서도 역시 왕복 운동한다. 회전 벨 형 분무 도장장치(100)가 미소면적부분(103) 이외 여타 부분을 통과하는 시간, 즉, 미소면적부분(103) 내 도장 통과 완료 후부터 차후의 도장 통과까지의 인터벌 시간은 "TI= (왕복 폭 L2-미소면적부분(103) L1)/왕복 속도" 의 식으로 산출될 수 있다. 따라서, 도막 형성시간을 표시하는 수평축과 도막두께를 표시하는 수직축으로부터 도 6에 도시된 도막형성 프로파일이 얻어질 수 있다. 전자기 도막 두께 미터와 레이저 변위 미터 등으로 도막 두께를 측정할 수 있다. 도 6에서 도막 두께는 직선으로 대략적 나타나나, 실제 도장공정에서 논리 함수에 기초하여 도막이 적층된다.

상기 제어기는 도막 두께와 도막 형성시간 내의 변화 사이의 관계에 의해 결정되는 도막 형성 프로파일을 만들어내기 위해 피도장물 컨베이어(41)를 조절한다. 즉, 피도장물(50)의 통과 기간 및 통과 횟수, 분무총(30)으로부터 분무되는 도료의 스프레이패턴에서 한 공정의 도장 통과 완료와 차후의 도장 통과 개시 사이의 인터벌 시간 TI에 따라 피도장물 컨베이어(41)가 제어되어서, 이 요소들이 실제의 도장공정에서 도막형성 프로파일의 그 요소들과 일치하게 된다. 인터벌시간 TI 동안 피도장물 (50)을 정지해 두거나 혹은 피도장물을 도료 분무 입자가 적층되지 않을 도장부스 내 임의 영역 내로 이동시킴으로써 분무된 도료입자가 피도장물 (50)에 적층되지 않도록 피도장물 컨베이어(41)가 제어되어 지는 것을 유념하라.

이렇게 함으로써 분무총(30)으로부터 분무된 분무 도료입자의 피도장물위에 적층 (도막 적층 거동)이 실제의 도장공정에서의 도막적층 거동과 실질적으로 동일하게 된다.

실제의 도장공정이 2 단계의 도장에 의해 실행되는 경우, 즉, 도장 실행 후에 바로 피도장물에 덧칠 도장되는 경우, 도9의 도막형성 프로파일에 도시된 바와 같이, 아무런 도장공정이 실행되지 않는 플래시 타임(flash time)이 제1단계 도장 완료와 제2 단계 도장 개시 사이에 제공되어 진다. 실제 도장공정이 한 번의 플래시타임을 낀 두 번의 도장방식으로 실행될 때, 인터벌시간 TI을 플래시 타임의 타이밍에 대응하도록 적절히 설정함으로써 회전 벨 타입 분무 도장장치(30)로부터 분무된 도료 분무입자가 피도장물(50)위에 적층(도막적층 거동)이 실제 도장공정에서의 도막적층거동과 실질적으로 동일하게 이루어질 수 있다.

피도장물에 도료를 3번 이상 덧칠 도장하는 다중 단계 도장에 있어서도, 그들이 복수의 플래시 타임에 대응하는 이런 방식으로 인터벌 시간 TI를 적절히 설정함으로써, 실제 도장공정에서의 도막 적층 거동과 실질적으로 동일한 적층 거동을 만드는 것이 가능하다.

위에서 설명되었듯이, 도장 부스(22)내 공기온도와 습도를 제어하고, 입자 직경, 농도 및 분무총으로부터 분무된 도료 분무 입자속도를 제어하고, 그들이 실제 도장공정에서의 도막 적층 거동과 실질적으로 동일하게 분무입자가 피도장물 (50)에 적층되는 거동을 제어함으로써, 본 실시예의 도막형성 장치(1)는 실제 도장 공정에서의 도장 조건을 재현할 수 있다. 따라서, 실제 도장공정 시에 얻을 수 있는 것과 실질적으로 동일한 완성품질을 보유한 도막이 형성될 수 있다.

도장을 하기 위해서는 과대한 공간을 확보하여야 한다는 필수사항 때문에 도막 형성장치를 설치할 수 있는 장소가 제약되고 도장부스 내 공기를 조절하기 위해 다량의 에너지가 필요하게 되는 문제점이 있으나, 본 발명으로 도장작업 공간 축소 를 실현시킬 수 있는 도막 형성장치를 개발하여 도장공정 산업상에 많은 이용이 있을 것이다.

Claims (4)

1. 피도장물을 이동시키는 피도장물 컨베이어;

   도료를 분무하는 분무총을 이동시키는 분무총 컨베이어; 및

   상기 피도장물 컨베이어, 상기 분무총 및 상기 분무총 컨베이어의 작동을 제어하는 제어기를 포함하되,

   상기 제어기가 순차적인 부분 덧칠도장이 실행되도록 분무총으로부터 도료가 분무되는 상태에서 피도장물을 왕복운동시키면서 일정방향으로 이동시키며,

   상기 피도장물 도장중에 상기 제어기가 상기 피도장물 및 상기 분무총간의 상대 위치가 일정하게 유지된 상태에서 상기 피도장물 및 상기 분무총을 일체적으로 쉬프트시키는

   도막 형성 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 피도장물 및 상기 분무총이 쉬프트되는 방향은 부분 덧칠 도장이 수행되는 상기 피도장물이 움직이는 방향에 대해 역방향이 되는

   도막 형성장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 분무총으로부터 토출되는 스프레이의 중심이 쉬프트 방향에서 피도장물의 길이의 중간에 위치될 때, 상기 피도장물과 상기 분무총의 쉬프트가 실행되는

   도막 형성장치.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제어기가 상기 피도장물의 왕복운동에 대해 역방향으로 동기된 방식으로 상기 분무총을 왕복운동시키는

   도막 형성장치.

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