KR101570134B1 - 유니버설 분무기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅제 도장용 회전 분무기를 위한 분무 시스템에 관한 것으로서, 코팅제를 분무하고 코팅제의 스프레이 제트를 배출하기 위한 회전가능하게 지지된 벨 플레이트(3)를 구비하고, 벨 플레이트(3)로부터 배출된 스프레이 제트를 생성하기 위한 제1 안내 공기 흐름과 제2 안내 공기 흐름을 배출하는 안내 공기 링(4)을 구비하며, 상기 두 안내 공기 흐름은 분리된 안내 공기 흐름 공급부(8)를 구비하며 서로 독립적으로 설치될 수 있다. 본 발명에 따르면, 벨 플레이트(3)와 안내 공기 링(3)은 분무 시스템이 자동차의 샤시 내부와 외부의 코팅에 적합하도록 설계된다.

Description

유니버설 분무기 {UNIVERSAL ATOMISER}

본 발명은 회전 분무기용 분무 시스템 및 청구항에 따른 그 작동방법에 관한 것이다.

자동차 몸체 도장을 위한 현대식 도장 설비에서, 소위 박스(box) 개념을 사용하는 경우를 제외한 대분분의 경우에, 다수의 도장 부스(booth)가 도장 라인을 따라 일렬로 배치되며, 도장 부스 내부에서 도장 로봇이 다양한 도장 동작을 수행한다. 예를 들어, 첫 번째 도장 부스에서는 자동차 몸체의 내부가 프라이머로 코팅될 수 있다. 그 다음 도장 부스에서는 자동차 몸체의 외면이 프라이머로 코팅될 수 있다. 다음, 건조기가 이어지는데, 그 안에서는 그 다음 도장 부스에서 기초 코트가 자동차 몸체의 내면에 도장되기 전에 자동차 몸체에 도장된 프라이머 층이 건조된다. 이후 자동차 몸체의 외면이 연속된 2개의 도장 부스에서 2개의 기초 코트 층으로 도장된다(웨트 온 웨트 : wet-on-wet). 이와는 달리, 먼저 외면에 기초 코트가 코팅된 후 이어서 내면에 기초 코트가 코팅될 수 있다. 이러한 기초 코트 층의 도장 후에, 자동차 몸체의 내면 및 외면에 클리어 코트가 차례대로 연속된 2개의 도장 부스에서 도장된다. 마지막으로, 이러한 방식으로 도장된 자동차 몸체는 건조기 내에서 건조된다. 추가적으로, 소위 3 웨트 공정이 있는데, 이 공정에서는 앞서 언급된 건조 공정이 생략될 수 있다.

통상적으로 연속된 도장 부스에서 다양한 코팅제(프라이머, 기초 코트, 클리어 코트)로 자동차 몸체를 도장하는 것은, 다축 도장 로봇 또는 도장 기계(예를 들어, 루프 기계, 사이드 기계)에 의해 수행되며, 도장 장치는 다양한 도장 부스에서 해당 코팅 물질과 부수적인 도장 동작에 적합한 회전 분무기를 구비한다. 그러므로, 예를 들어, 내부 도장을 위하여 외부 도장 때와는 다른 다른 벨컵(bell cup)을 구비하는 회전 분무기가 사용된다. 이로 인해, 자동체 몸체에 대한 도장을 완료하기 위해서, 다른 회전 분무기를 구비하는 다수의 도장 부스 및 이와 관련된 도장 기술이 요구되며, 설비 엔지니어링의 부분에서 고비용이 요구된다.

각 도장 동작(내부 도장, 외부 도장 또는 금속성 페인트 도장)에 개별적인 회전 분무기를 사용하는 것의 다른 단점은 높은 동작 비용과 비싼 저장에 있다.

동일한 문제가 산업 상 코팅의 경우에 일반적으로 적용되며 부품(예를 들어, 범퍼, 연료 탱크 뚜껑, 거울 하우징 등)이 도장되는 자동차 부품 산업에 적용된다.

그에 따라, 본 발명의 목적은 자동차 몸체에 대한 도장에 있어서 설비 엔지니어링 측에서의 비용 절검 목적에 기초한다.

이러한 목적은 본 발명에 따른 분무기 시스템 및 독립 청구항에 따른 그 동작 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 단일 도장 부스 또는 도장 구역 내에서 자동차 몸체를 도장할 때 단일 분무 시스템을 가지고 다양한 도장 작동(예를 들어, 내부 도장 및 외부 도장)을 수행하는 일반적 기술적 가르침을 포함하며, 그 결과로서 설비 엔지니어링의 측면에서 경비가 현저히 줄어들고 종래 기술에서 요구되는 추가 도장 부스를 없앨 수 있다.

본 발명의 추가적인 장점은 더 큰 유연성으로서, 단일 분무 시스템은 다양한 도장 동작(예를 들어, 내부 도장 및 외부 도장)을 수행할 수 있다.

그에 따라, 본 발명은 회전 분무기용 분무 시스템을 제공하는데, 이는 자동차 몸체 부품의 내부 도장과 외부 도장에 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 분무 시스템은 바람직하기로는 금속성 페인트 또는 다른 효과 페인트(effect paint)의 도장에 적합하다.

또한, 보편적으로 사용될 수 있는 본 발명에 따른 분무 시스템은 바람직하게는 예를 들어 필러, 기초 코트 및 클리어 코트와 같은 다양한 코팅제의 도장에도 적합할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 분무 시스템은 바람직하게는 예를 들어 솔벤트 페인트 또는 수성 페인트와 같은 다양한 페인트의 도장에도 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 분무 시스템은 바람직하게는 정전 도장 및 고전압이 필요없는 도장에도 적합하다.

본 발명에 따른 보편적으로 사용가능한 분무 시스템은 앞서서 언급된 도장 작동에서 지금까지 사용된 특별히 적합한 분무 시스템만큼 기능하거나 더 잘 기능한다.

본 발명에 따른 보편적으로 사용가능한 분무 시스템의 추가적인 장점은 종래의 기술에 존재하는 혼란의 위험이 배재된다는 점이다.

여기서, 본 발명에 따른 분무 시스템은 외부 도장 및/또는 금속성 페인트 또는 효과 페인트의 도장의 경우에 바람직하기로는 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% 또는 85%를 넘는 DIN EN 13966-1에 따른 도장 효율이 가능하게 한다.

또한, 컬러 매치에 대한 종래의 요건을 달성하기 위한 내부 도장, 외부 도장 및/또는 금속성 페인트 또는 다른 효과 페인트의 도장의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 분무 시스템은 바람직하기로는 CIE(Commission International de l`Eclairage)에 의해 사전설정된 CIELAB 컬러 모델에 따른 전체 컬러 차이(ΔE^*)가 DIN 6174에 따라 ±3, ±2, ±1.5 또는 ±1보다 작으며, 바람직하기로는 25° 내지 75°범위의 관찰각을 갖게 한다. 여기서, 상기 전체 컬러 차이는 변동하여 그 평균값이 바람직하기로는 기초가 된다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 상기 분무 시스템은 각 코팅제의 분무 및 상기 코팅제의 스프레이 제트를 분사하기 위해 회전가능하게 설치된 벨컵을 구비한다. 상기 벨컵은 그 설계의 관점에서 적합하여 상기 벨컵은 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 내부 도장과 외부 도장 또는 금속성 또는 효과 페인트를 도장하기에 모두 적합하다.

또한, 본 발명에 따른 분무 시스템은 벨컵에 의해 분사된 스프레이 제트를 형상화 하기 위한 제1 쉐이핑(shaping) 에어와 제2 쉐이핑 에어를 분사하기 위한 쉐이핑 에어 링을 구비하며, 상기 두 쉐이핑 에어는 분리된 쉐이핑 에어 입구를 구비하고 서로 독립적으로 설치될 수 있다. 상기 쉐이핑 에어 링은 마찬가지로 그 설계의 관점에서 적합하여 상기 분무 시스템은 아래에서 상세히 설명되는 바와 같이 내부 도장과 외부 도장 또는 금속성 또는 효과 페인트를 도장하기에 모두 적합하다. 바람직하기로는, 상기 쉐이핑 에어 링은 상기 분무 시스템도 클리어 코트와 필러의 도장에 적합하도록 변경된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 벨컵은 사전결정된 외부 직경을 갖는 고리형 원주 스프레이 에지를 구비한다. 여기서, 제1 쉐이핑 에어를 분사하기 위하여, 상기 쉐이핑 에어 링은 고리형 분할 방식으로 배열된 다수의 쉐이핑 에어 노즐을 갖는 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리를 구비하며, 상기 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리는 상기 벨컵의 스프레이 에지의 외부 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가져서, 상기 제1 쉐이핑 에어는 상기 벨컵의 스프레이 에지 상으로 안내된다. 이는 제1 쉐이핑 에어가 이와 같은 방식으로 마찬가지로 벨컵에 의해 분사된 스프레이 제트의 분무에 기여한다는 점에서 장점이 된다.

또한, 상기 제2 쉐이핑 에어를 분사하기 위하여, 상기 쉐이핑 에어 링은 바람직하기로는 고리형 분할 방식으로 배열된 다수의 쉐이핑 에어 노즐을 갖는 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리를 구비하며, 상기 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리는 상기 벨컵의 스프레이 에지의 외부 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가져서, 상기 제2 쉐이핑 에어는 상기 벨컵의 스프레이 에지 상으로 안내되고 결과적으로 적용된 코팅제의 분무에 기여할 수 있다.

하지만, 여기서 두 쉐이핑 에어 노즐 고리의 직경이 벨컵의 스프레이 에지의 외부 직경과 정확하게 일치할 필요는 없다. 오히려, 일 편의 상기 벨컵의 스프레이 에지의 외부 직경과 다른 편의 상기 두 페이핑 에어 노즐 고리의 직경 사이에는, ±1mm, ±2mm 또는 ±3mm까지의 반경방향 편차도 가능하다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 상기 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리의 상기 쉐이핑 에어 노즐들은 상기 벨컵의 회전축선 상에서 축방향으로 향하며, 그에 따라 상기 제1 쉐이핑 에어를 축방향으로 분사한다. 상기 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리의 쉐이핑 에어 노즐들은 대조적으로 바람직한 실시예에서 상기 벨컵의 회전방향에 대하여 원주방향을 향함으로써, 상기 제2 쉐이핑 에어는 원주방향으로 사전설정된 비틀린 각도로 분사된다. 그에 따라, 상기 제2 쉐이핑 에어는 상기 벨컵의 회전방향에 대해 경사져서 상기 제2 쉐이핑 에어의 상기 분무 동작은 추가적으로 개선된다.

바람직하기로는, 상기 제2 쉐이핑 에어의 비틀린 각은 실질적으로 원주방향을 따라 55°이다. 본 발명은 제2 쉐이핑 에어의 비틀린 각도를 정확히 55°로 제한하는 것이 아니며, 오히려 다른 비틀린 각도가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 비틀린 각도는 40° 내지 70°의 범위, 50° 내지 60°의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 핵심 아이디어는 상기 쉐이핑 에어가 가능한 한 정확하게 벨컵의 스프레이 에지 상에 충돌하여 적용된 코팅제의 분무에 기여한다는 점에 있다. 상기 비틀린 제2 쉐이핑 에어는 상기 쉐이핑 에어 노즐과 상기 벨컵의 스프레이 에지의 사이에서 상기 축방향으로 향하는 제1 쉐이핑 에어보다 더 긴 거리를 간다. 그에 따라, 상기 원주방향을 따라 비틀린 상기 쉐이핑 에어 노즐은 바람직하기로는 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐에 비해 반경방향 안쪽으로 오프셋되며, 상기 반경방향 오프셋은 상기 비틀린 각도에 의해 상기 비틀린 제2 쉐이핑 에어가 상기 벨컵의 스프레이 에지 상으로 정확하게 안내되도록 크기가 정해진다. 예를 들면, 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐과 상기 원주방향을 따라 비틀린 쉐이핑 에어 노즐 사이의 반경방향 오프셋은 0-1mm의 범위 내에 있을 수 있다. 이와 같은 방식에서, 상기 축방향으로 향하는 제1 쉐이핑 에어와 상기 비틀린 제2 쉐이핑 에어 모두가 상기 벨컵의 스프레이 에지 상으로 정확하게 안내된다.

또한, 본 발명에서 개별 쉐이핑 에어 노즐로부터 분사된 상기 쉐이핑 에어 제트는 원주방향을 따라 겹쳐지거나 그 제트 팽창으로 인해 상기 벨컵의 스프레이 에지 상에 충돌할 때 적어도 서로에 대해 어떠한 간격도 없이 접촉하는 것이 바람직하다. 그에 따라, 상기 개별 쉐이핑 에어 제트의 제트 팽창은 바람직하기로는 인접한 쉐이핑 에어 제트가 원주방향을 따라 벨컵의 스프레이 에지에서 겹쳐지거나 간격없이 서로 접촉하도록 크기가 결정된다.

여기서, 벨컵의 스프레이 에지 도착까지, 축방향으로 향하는 제1 쉐이핑 에어가 원주방향을 따라 비틀린 쉐이핑 에어 노즐로부터 분사된 비틀린 제2 쉐이핑 에어보다 더 짧은 거리를 간다는 점이 주목할 만 하다. 따라서, 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐은 바람직하기로는 원주방향을 따라 비틀린 노즐의 개구보다 더 큰 노즐 개구 또는 더 큰 제트 팽창을 가져서, 상기 벨컵의 스프레이 에지에서 상기 스프레이 에지로의 더 짧은 경로에도 불구하고 인접 쉐이핑 에어 제트의 바람직한 겹침이 보장된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 쉐이핑 에어 링은 그 끝단 면에 형성된 원주방향 고리형 홈을 구비한다. 상기 벨컵은 마찬가지로 그 후방 측에 형성된 고리형 원주방향 벨컵 후방 에지를 구비하며, 이는 설치된 상태에서 상기 쉐이핑 에러 링의 고리형 홈 안으로 축방향을 따라 대응하여, 상기 벨컵은 특정 축방향 둘레 깊이를 갖는다. 예를 들어, 이러한 형태의 구성은 DE 10 2006 057 596으로부터 알 수 있으므로 이 선행 특허 출원의 내용은 본 설명에 모두 포함될 것이며, 특히 상기 고리형 홈과 상기 벨컵 후방 에지의 설계 구조에 대하여 그렇다.

바람직하기로는, 상기 벨컵 후방 에지와 상기 고리형 홈은 특정 곡률반경을 가지고 라운드지며, 상기 벨컵 후방 에지의 라운딩의 곡률반경은 바람직하기로는 상기 고리형 홈의 라운딩의 곡률반경보다 작으며, 이는 흐름 기술에 있어서 장점이 된다. 예를 들어, 상기 벨컵 후방 에지의 라운딩의 곡률반경은 R=3.36mm일 수 있으며, 상기 고리형 홈의 라운드의 곡률반경은 R=4mm일 수 있다. 본 발명은 벨컵 후방 에지 또는 고리형 홈의 라운딩의 곡률반경과 관련하여 앞에서 예로 언급한 값으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 벨컵 후방 에지의 라운딩의 곡률반경은 2mm 내지 5mm의 범위 내에 있을 수 있고, 바람직하기로는 3mm 내지 4mm의 범위 내에 있을 수 있다. 상기 고리형 홈의 라운딩의 곡률반경은 예를 들어 2mm 내지 5mm의 범위 내에 있을 수 있으며 바람직하기로는 3.5mm 내지 4.5mm의 범위 내에 있을 수 있다.

상기 벨컵과 상기 쉐이핑 에어 링 사이에는, 특정 폭을 갖는 간격이 존재한다. 여기서 상기 회전 벨컵이 이 간격에 진공을 생성하여 결과적으로 코팅제와 먼지가 상기 간격 내로 흡입될 수 있다는 문제가 발생한다.

그러므로 바람직하기로는, 상기 쉐이핑 에어 링과 상기 벨컵 사이 간격의 간격 폭은 그 길이방향을 따라 바깥쪽으로부터 안쪽으로 갈수록 증가한다. 한편으로는, 이것은 분무 시스템의 정상 작동시에 장점이 되는데, 이는 간격 내의 분열성 진공 생성이 줄어들어서 더 적은 코팅제가 간격 내로 흡입되기 때문이다. 다른 한편으로는, 이러한 간격의 형태는 수세시에 장점을 제공하는데, 이러한 간격은 수세 작동을 개선시키는 노즐을 형성하게 된다.

바람직하기로는, 상기 벨컵과 상기 쉐이핑 에어 링 사이의 간격 폭은 0.5mm, 0.7mm, 또는 0.8mm 보다 크며, 5mm 또는 4mm 보다도 작다. 여기서, 상기 벨컵과 상기 쉐이핑 에어 링 사이의 간격 폭은 바람직하기로는 그 길이방향을 따라 바깥으로부터 안쪽으로 가면서 1mm 또는 2mm 보다 크게 증가해서, 흐름 기술과 관련하여 앞서서 언급한 장점을 달성하게 된다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 분무 시스템은 상기 벨컵이 장착된 벨컵 샤프트를 구동시켜서 상기 벨컵을 구동시키는 터빈을 구비한다. 여기서, 상기 쉐이핑 에어 링은 바람직하기로는 상기 터빈 또는 상기 터빈 하우징 또는 상기 베어링 유닛에 바로 결합되며, 상기 쉐이핑 에어 링은 특히 상기 터빈 하우징의 외부에 형성된 나사부에 스크루 결합된다. 이와 같은 방식으로, 상기 쉐이핑 에어 링과 상기 벨컵 샤프트가 정확하게 동축선 상에 놓이는 것이 보장된다. 결과적으로, 최악의 경우 상기 쉐이핑 에어 링과 상기 벨컵 샤프트 사이의 접촉을 야기할 수 있는 상기 벨컵 샤프트와 상기 쉐이핑 에어 링 사이의 반경방향 조정 불량이 방지된다. 본 발명은 상기 쉐이핑 에어 링과 상기 터빈 또는 상기 베어링 유닛 사이의 기계적 결합과 관련하여 스크루 결합으로 제한되는 것이 아니며, 다른 형태의 결합이 사용될 수도 있다.

또한, 상기 쉐이핑 에어 링은 바람직하기로는 상기 벨컵과 상기 터빈 사이의 상기 벨컵 샤프트 영역을 완전히 감싸서, 이 영역 내의 상기 벨컵은 노출되지 않아 쉽게 오염되지 않는다.

바람직하기로는, 상기 스프레이 에지에서의 상기 벨컵의 외부 직경은 실질적으로 52.4mm이다. 본 발명은 벨컵의 외부 직경과 관련하여 이러한 정확한 값으로 제한하지 않으며, 예를 들어 45mm 내지 60mm의 범위 바람직하기로는 50mm 내지 55mm 범위 내의 외부 직경이 사용될 수도 있다.

그리고, 상기 비틀린 쉐이핑 에어 노즐은 바람직하기로는 실질적으로 0.65mm 또는 0.6mm의 노즐 직경을 가지며, 반면에 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐의 노즐 직경은 바람직하기로는 실질적으로 0.7mm이다. 하지만, 상기 비틀린 쉐이핑 에어 노즐의 노즐 직경은 0.5mm 내지 0.9mm의 범위 내에 있을 수 있으며, 반면에 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐의 노즐 직경은 0.5mm 내지 0.9mm의 범위 내에 놓일 수 있다. 그러나, 본 발명은 노즐 직경과 관련하여 앞서 언급된 값으로 제한하는 것은 아니며 벨컵의 특별한 형태의 기능으로서 다른 값을 사용할 수도 있다.

또한, 종래의 방식에서, 상기 벨컵은 상기 벨컵의 회전축선에 대하여 특정한 주위 표면 각도로 경사진 외부 주위 표면을 구비하며, 상기 주위 표면 각도는 바람직하기로는 25°이다. 상기 주위 표면 각도는 5° 내지 45°범위 내에 있을 수 있으며, 바람직하기로는 20° 내지 35° 범위 내에 있을 수 있다.

또한, 상기 벨컵의 상기 주위 표면은 예를 들어 오목면 또는 볼록면 형상으로 이루어지거나 원주방향 홈으로 이루어질 수 있다. 이러한 형태의 벨컵 주위 표면의 형성은 예를 들어 ED 10 2006 057 596 및 EP 1 250 960 A2에 설명되어 있으며, 이러한 특허 출원의 내용은 본 설명에 모두 포함된다.

그리고, 상기 벨컵은 바람직하기로는 12.75mm의 축방향 주위 표면 길이를 갖는다. 하지만, 본 발명은 축방향 주위 표면과 관련하여 이러한 정확한 값으로 제한하는 것은 아니며, 5mm 내지 25mm의 범위, 바람직하기로는 10mm 내지 15mm의 범위 내에 놓이는 축방향 주위 표면 길이로 실시될 수도 있다.

또한, 바람직하기로는 상기 쉐이핑 에어 노즐과 상기 벨컵의 스프레이 에지 사이에 축선방향을 따라 간극이 형성된다. 한 편으로, 상기 쉐이핑 에어 노즐과 상기 벨컵의 스프레이 에지 사이의 축방향 간극이 너무 크면 벨컵의 스프레이 에지에 충돌할 때 스프레이 에지가 이미 너무 많은 흐름 에너지를 잃어서 더 이상 만족스러운 정도로 분무 동작에 기여할 수 없게 된다. 다른 한 편으로, 상기 쉐이핑 에어 노즐과 상기 벨컵의 스프레이 에지 사이의 축방향 간극이 너무 작으면 균질한 에어 제트 원뿔이 형성되지 않고, 이용가능한 경로가 짧아서 제트 팽창이 충분히 일어나지 않으므로 상기 쉐이핑 에어 제트는 단순히 스프레이 제트를 관통해 버리고 바람직한 분무 동작(제트 굴절)으로 이어지지 않는다. 상기 쉐이핑 에어 노즐과 상기 벨컵의 스프레이 에지 사이의 축방향 간극은 바람직하기로는 6.3mm이다. 하지만, 본 발명은 상기 쉐이핑 에어 노즐과 상기 벨컵의 스프레이 에지 사이의 축방향 간극과 관련하여 앞서 언급한 정확한 값으로 제한하지는 않으며, 오히려 예를 들어 1mm 내지 15mm의 범위, 2mm 내지 10mm의 범위 특히 바람직하기로는 3mm 내지 5mm의 범위 내로 이루어질 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 상기 벨컵은 종래의 방식에 의한 오버플로우 표면을 구비할 수 있으며, 오버플로우 표면은 상기 벨컵의 회전축선에 대하여 특정 각도로 경사진다. 바람직하기로는, 이 각도는 실질적으로 74°이다. 하지만, 본 발명은 상기 오버플로우 표면의 경사각도와 관련하여 앞서서 언급한 정확한 값으로 제한하지 않으며, 오히려 50° 내지 90°의 범위, 바람직하기로는 70° 내지 80° 범위 내에서 실시될 수도 있다.

그리고, 본 발명에 따른 벨컵은 선택적으로 직선 또는 곡선의 스프레이 에지를 가질 수 있다.

또한, 본 발명은 분무 시스템 또는 분무 시스템을 구비하는 회전 분무기가 내부 도장 및 외부 도장 모두를 위해 사용된다는 사실에 대응하는 작동 방법을 제공할 수 있다.

바람직하기로는, 상기 분무 시스템은 금속성 페인트 또는 다른 효과 페인트의 도장을 위해서도 사용될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 분무 시스템은 바람직하기로는 필러 및/또는 클리어 코트의 도장을 위해서도 사용될 수 있다.

여기서 바람직하기로는 상기 벨컵의 속도는 각 도장 형태와 페인트(필러, 기초 코트, 클리어 코트)에 따라서 조절될 수 있어서 양질의 도장 결과를 얻을 수 있다. 그리고, 자동차 몸체 부품의 내부 도장을 위하여, 바람직하기로는 속도가 5,000min^-1 내지 40,000min^-1의 범위 내에서 설정될 수 있고, 외부 도장의 경우에는 속도가 30,000min^-1 내지 70,000min^-1의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다. 대조적으로 금속성 페인트 또는 다른 효과 페인트의 도장의 경우에, 속도는 10,000min^-1 내지 70,000min^-1의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.

적용되는 컬러 양은 50㎖/min 내지 1,000㎖/min의 범위 내에 있을 수 있으며, 특히 100㎖/min 내지 200㎖/min의 범위 내에 있을 수 있다.

또한, 0Nl/min 내지 700Nl/min의 범위의 쉐이핑 에어 흐름이 바람직하기로는 상기 비틀린 쉐이핑 에어 노즐로부터 분사된다. 대조적으로, 100Nl/min 내지 800Nl/min의 범위의 쉐이핑 에어 흐름은 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐로부터 분사되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 효과적인 개선점은 특허청구범위의 종속항에 기재되며, 아래에서 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 설명과 함께 더욱 상세하게 설명된다.

도 1은 회전 분무기에서 사용되는 벨컵, 쉐이핑(shaping) 에어 링 및 터빈을 구비하는 본 발명에 따른 분무 시스템의 단면도이며,
도 2는 도 1에서 벨컵과 쉐이핑 에어 링 사이의 영역에 대한 상세도이고,
도 3은 도 1의 벨컵의 단면도이며,
도 4는 도 1의 벨컵의 정면 사시도이고,
도 5는 도 1의 벨컵의 배면 사시도이며,
도 6은 도 1의 벨컵의 정면도이고,
도 7은 도 3의 벨컵 중 스프레이 에지 영역을 상세하게 도시한 단면도이며,
도 8은 도 10에서 B-B 선을 따라 쉐이핑 에어 링을 절단하여 도시한 단면도이고,
도 9는 도 10에서 A-A 선을 따라 쉐이핑 에어 링을 절단하여 도시한 단면도이며,
도 10은 도 1의 쉐이핑 에어 링의 배면도이고,
도 11은 도 1의 쉐이핑 에어 링의 정면도이며,
도 12는 도 1의 쉐이핑 에어 링의 사시도이다.

도 1에는 통상적으로 구성된 다른 회전 분무기에 사용될 수 있으며 자동차 몸체 구성품의 내부 도장과 외부 도장 모두에 적합한 본 발명에 따른 분무 시스템이 도시되어 있다. 자동차 몸체의 구성품은 예를 들어 자동차 몸체 또는 부품(예를 들어, 범퍼, 거울 하우징)이 될 수 있다.

또한, 도시된 본 발명에 따른 분무 시스템은 금속성 페인트 또는 필러(filler) 또는 클리어 코트(clear coat)와 같은 다른 기능성 페인트의 도장에도 적합하다.

이를 위하여, 분무 시스템은 실질적으로 통상적 구조를 가지며 벨컵 샤프트(2)를 구동하는 압축 공기 터빈(1)을 구비한다. 압축 공기 터빈(1) 대신에, 예를 들어 전기 모터와 같은 다른 구동 유닛이 사용될 수도 있다.

신규한 벨컵(3)이 상세히 설명되며 정면에서 벨컵 샤프트(2)에 스크루 결합된다.

또한, 압축 공기 터빈(1)은 주변 표면의 정면 영역에 형성된 수나사를 구비하며, 여기에 도 8 내지 12에 상세히 도시된 쉐이핑 에어 링(4)이 스크루 결합된다. 쉐이핑 에어 링(4)이 압축 공기 터빈(1)에 직접 스크루 결합됨으로써, 쉐이핑 에어 링(4)과 벨컵 샤프트(2)가 정확히 동축으로 배열된다는 장점이 제공된다. 결과적으로, 최악의 경우 쉐이핑 에어 링(4)과 벨컵 샤프트(2) 사이에 접촉하도록 하는 쉐이핑 에어 링(4)과 벨컵 샤프트(2) 사이의 반경방향 배치 불량이 방지된다.

벨컵(3)은 지름 d_A=52.4㎜을 갖는 고리형 스프레이 에지(5)를 구비한다. 다른 설계 특징과 결합하여, 이러한 벨컵(3)의 지름은 적용되는 코팅제가 예를 들어 자동차 몸체 구성품의 외부 도장의 경우에 요구되는 바와 같이 다량을 배출하는 경우에도 만족스럽게 분무되도록 한다. 금속성 페인트를 도장하는 경우에, 이하에서 설명되는 것처럼, 더 나은 분무가 요구되며 이를 위해 쉐이핑 에어 링(4)에 의해 분사된 쉐이핑 에어가 사용된다.

그러므로, 쉐이핑 에어 링(4)는 2개의 쉐이핑 에어 노즐 고리를 구비하며, 그에 의해 서로 분리되어 제어될 수 있는 쉐이핑 에어가 스프레이 제트로 배출될 수 있다.

한편으로, 쉐이핑 에어는 벨컵(3)에 의해 분사된 스프레이 제트의 쉐이핑을 형성하는데, 이는 종래의 기술과 같다.

다른 한편으로, 쉐이핑 에어는 적용된 코팅제의 분무에 기여한다.

제1 쉐이핑 에어 노즐 고리는 쉐이핑 에어 링(4)의 주변에 걸쳐서 등거리 방식으로 배열되며 제1 쉐이핑 에어를 축방향을 향하여 벨컵(3)의 스프레이 에지(5)로 분사하여 분무에 기여하는 다수의 축방향 배열 쉐이핑 에어 노즐(6)을 구비한다.

제2 쉐이핑 에어 노즐 고리는 원주방향으로 비틀린 다수의 쉐이핑 에어 노즐(7)을 구비하며, 쉐이핑 에어 노즐은 벨컵(3)의 스프레이 에지(5) 상으로 제2 쉐이핑 에어를 분사하고, 제2 쉐이핑 에어는 벨컵(3)의 회전방향에 대해 경사져서 벨컵(3)에 의해 배출된 코팅제의 분무에 기여한다. 여기서, 쉐이핑 에어 노즐(7)의 비틸림 각도은 55°이다. 이는 제2 쉐이핑 에어가 쉐이핑 에어 노즐(7)을 원주방향을 따라 길이방향 축선에 대하여 55°의 각도로 분사된다는 것을 의미한다.

2개의 쉐이핑 에어 노즐 고리는 각각의 경우에 기본적으로 52㎜의 직경(d_LL1, d_LL2)을 갖는데, 이는 벨컵(3)의 스프레이 에지(5)의 외부 직경과 대응한다. 그에 따라, 쉐이핑 에어가 벨컵(3)의 스프레이 에지(5) 상에 상대적으로 정확하게 충돌하여 분무 상태가 좋아지게 된다.

비틀림 각도에도 불구하고, 쉐이핑 에어 노즐(7)로부터 배출되는 제2 쉐이핑 에어는 벨컵(3)의 스프레이 에지(5) 상에 가능한 정확하게 즉, 스프레이 에지(5)에 대하여 반경방향으로 겹치거나 이격되지 않아야 한다. 따라서, 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)을 구비하는 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리는 축방향으로 배열된 쉐이핑 에어 노즐(6)을 구비하는 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리에 대하여 반경방향을 따라 안쪽으로 약간 오프셋되며, 그 반경방향 오프셋 크기는 쉐이핑 에어 노즐(7)의 비틀림 각도에 따라 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)로부터 분사된 쉐이핑 에어가 벨컵(3)의 스프레이 에지(5) 상에 정확하게 충돌하도록 정해진다.

여기서 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐(6)은 0.7㎜의 노즐 직경을 가지며 벨컵(3)의 스프레이 에지(5)와 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐(6) 사이에 축방향 간극 a=6.3㎜가 존재한다. 그에 따라, 축방향으로 배열된 쉐이핑 에어 노즐(6)로부터 분사된 쉐이핑 에어 제트는 벨컵(3)의 스프레이 에지(5)에서 원주방향을 따라 약간 겹친다.

대조적으로 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)은 0.65㎜의 직경을 갖는데, 이는 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐(6)의 노즐 직경보다 약간 작은 것이다. 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)로부터 분사된 쉐이핑 에어 제트는 벨컵(3)의 스프레이 에지(5)에 충돌할 때까지 더 먼 거리를 이동하며 그에 따라 더 큰 범위에 확장된다. 하지만, 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐(6)에 비해 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)의 노즐 직경이 작아서 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)로부터 분사된 쉐이핑 에어 제트가 벨컵(3)의 스프레이 에지(5)에서 원주방향을 따라 약간 겹쳐지고 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐(6)로부터 분사된 쉐이핑 에어 제트에도 적용된다.

앞서서 언급된 크기는 두 쉐이핑 에어의 좋은 분무 작용을 가능하게 한다. 따라서, 쉐이핑 에어 노즐(6, 7)과 벨컵(3)의 스프레이 에지(5) 사이의 더 작은 축방향 간극은 쉐이핑 에어가 과도한 흐름 에너지를 갖게하여, 쉐이핑 에어 제트는 분무 작용에 필수적으로 기여하지 못하고 스프레이 제트를 단순히 통과해버리게 된다. 대조적으로 쉐이핑 에어 노즐(6, 7)과 벨컵(3)의 스프레이 에지(5) 사이의 더 큰 간극은 스프레이 에지(5) 상에 멀리서 충돌하는 것처럼 쉐이핑 에어의 흐름 에너지는 이미 강하게 줄어들어서 만족스러운 분무 상태를 제공하지 못한다.

축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐(6)과 비틀린 쉐이핑 에어 노즐(7)을 구비하는 2개의 쉐이핑 에어 노즐 고리 각각은 분무기 플랜지에 의해 서로 분리되어 제어될 수 있는 분리된 쉐이핑 에어 입구(8, 9)를 구비한다.

또한, 쉐이핑 에어 링(4)은 그 끝단 면에 동축의 원주방향 고리형 홈(10)을 구비하며, 그 내부에 조립된 상태에서 마찬가지로 고리형의 원주방향 벨컵 후방 에지(11)가 축방향을 따라 대응한다. 따라서, 쉐이핑 에어 링(4)은 압축 공기 터빈(1)의 일단면과 벨컵(3) 사이의 축방향 영역을 감싸므로, 벨컵 샤프트(2)는 이 영역에서 노출되지 않고 그에 따라 벨컵 샤프트(2)의 오염이 방지된다.

여기서 벨컵 후방 에지(11)와 쉐이핑 에어 링(4)의 고리형 홈(1) 사이에 간격(12)이 존재하며, 홈은 흐름 기술과 관련하여 아래에 설명되는 바와 같이 최적화된다.

한 편으로는, 벨컵 후방 에지(11)는 곡률반경 R_i=3.36㎜의 라운딩을 구비하며, 고리형 홈(10)은 곡률반경 R_a=4㎜의 라운딩을 갖는다. 이는 벨컵 후방 에지(11)의 곡률반경 R_i가 고리형 홈의 곡률반경 R_a보다 작아서, 흐름 기술과 관련하여 특히 유익하고 간격(12) 내 분열성 진공 형태를 약화시킨다.

다른 한 편으로는, 벨컵 후방 에지(11)와 고리형 홈(10) 사이의 간격(12)은 간격 길이방향을 따라 바깥으로부터 안쪽 방향으로 갈수록 증가하는 간격 폭을 갖는다. 그에 따라, 간격(12)의 입구에서의 간격 폭은 b1=0.844㎜가 된다. 벨컵 후방 에지(11)의 정상부에서, 간격 폭은 b2=0.915㎜가 된다. 벨컵 후방 에지(11) 반경방향 안쪽으로, 간격 폭은 b3=3.19㎜가 된다. 그에 따라, 간격(12)은 안쪽에서 바깥쪽으로 갈수록 좁아진다. 정상 코팅 공정에서, 간격(12) 내의 분열성 진공 형성이 결과적으로 약화된다. 벨컵(3)의 수세 동안, 대조적으로 좁아지는 간격(12)은 노즐로서 작용하고 그에 따라 벨컵(3)의 주위 표면(13)에서 수세 작용을 지지한다.

여기서 벨컵(3)은 벨컵 샤프트(2)에 대하여 α=25°의 각도로 경사진 주위 표면(13)을 구비한다.

또한, 벨컵(3)은 벨컵 샤프트(2)에 대하여 β=74°의 각도로 경사진 오버플로우 표면(14)을 구비한다. 대조적으로 스프레이 에지(5)의 영역에서 더 급하게 경사진 영역(15)이 구비되는데, 이 영역은 벨컵 샤프트(2)에 대하여 χ=30°의 각도로 경사진다(도 7 참조). 그러나 앞서 언급된 확대된 각 χ을 갖는 곡선형 스프레이 에지(5)가 반드시 필요한 것은 아니다.

또한, 통상의 방식에 있어서, 벨컵(3)은 외부 수세 통로(16)을 구비하는데, 이는 종래의 기술로부터 알 수 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 앞에서 설명된 바람직한 실시예로 제한되지 않는다. 오히려, 다양한 변형 및 개선이 가능하며, 이것 또한 본 발명을 이용하는 것으로서 본 발명의 범위에 포함되는 것이다. 결국, 본 발명에 따른 분무 시스템은 자동차 몸체 부품의 코팅에만 적합한 것이 아니라 다른 부품의 도장에도 유용하다.

도면부호 리스트
1 압축 공기 터빈
2 벨컵 샤프트
3 벨컵
4 쉐이핑 에어 링
5 스프레이 에지
6 축방향 배열 쉐이핑 에어 노즐
7 비틀린 쉐이핑 에어 노즐
8 쉐이핑 에어 입구
9 쉐이핑 에어 입구
10 고리형 홈
11 벨컵 후방 에지
12 간격
13 주위 표면
14 오버플로우 표면
15 더 급하게 경사진 영역
16 외부 수세 통로
b1 간격 폭
b2 간격 폭
b3 간격 폭
Ri 벨컵 후방 에지의 곡률반경
Ra 고리형 홈의 곡률반경

Claims (21)

1. 코팅제를 분무하고 코팅제의 스프레이 제트를 배출하기 위한 회전가능하게 설치된 벨컵과,
   상기 벨컵으로부터 분사되는 스프레이 제트의 형체를 만들기 위해 제1 쉐이핑 에어와 제2 쉐이핑 에어를 분사하기 위한 것으로, 상기 두 쉐이핑 에어는 별도의 쉐이핑 에어 입구를 구비하고 서로 독립적으로 조절되는 쉐이핑 에어 링을 포함하며,
   상기 벨컵과 상기 쉐이핑 에어 링은 자동체 몸체 부품의 내부 도장과 외부 도장에 적합하도록 설계되고,
   상기 벨컵은 사전 결정된 외부 직경을 갖는 고리형 원주 스프레이 에지를 구비하며,
   상기 제1 쉐이핑 에어를 분사하기 위하여, 상기 쉐이핑 에어 링은 고리형 분배 방식으로 배열된 다수의 쉐이핑 에어 노즐을 갖는 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리를 구비하고, 상기 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리는 상기 벨컵의 상기 스프레이 에지의 외부 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가져서, 상기 제1 쉐이핑 에어는 상기 벨컵의 상기 스프레이 에지 상으로 안내되며,
   상기 제2 쉐이핑 에어를 분사하기 위하여, 상기 쉐이핑 에어 링은 고리형 분배 방식으로 배열된 다수의 쉐이핑 에어 노즐을 갖는 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리를 구비하고, 상기 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리는 상기 벨컵의 상기 스프레이 에지의 외부 직경과 실질적으로 동일한 직경을 가져서, 상기 제2 쉐이핑 에어는 상기 벨컵의 상기 스프레이 에지 상으로 안내되고,
   상기 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리의 상기 쉐이핑 에어 노즐은 축방향으로 향하도록 배치되어서 상기 제1 쉐이핑 에어를 축방향으로 분사하며,
   상기 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리의 상기 쉐이핑 에어 노즐은 상기 벨컵의 회전방향에 대해 원주방향으로 향하도록 배치되어서 상기 제2 쉐이핑 에어를 원주방향을 따라 사전 설정된 비틀림 각으로 배출하고,
   상기 비틀린 쉐이핑 에어 노즐은 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐보다 더 작은 노즐 구멍을 구비하거나, 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐보다 더 작은 제트 팽창을 구비하거나, 또는 상기 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐보다 더 작은 노즐 구멍과 제트 팽창을 구비하는 것을 특징으로 하는 코팅제 도장을 위한 회전 분무기용 분무 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 벨컵과 상기 쉐이핑 에어 링은 금속성 페인트의 도장에 적합하도록 설계된 분무 시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 제2 쉐이핑 에어 노즐 고리의 상기 비틀린 쉐이핑 에어 노즐은 상기 제1 쉐이핑 에어 노즐 고리의 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐에 대하여 반경방향 안쪽으로 특정값만큼 오프셋되어 배열되며,
   상기 비틀린 쉐이핑 에어 노즐과 축방향으로 향하는 쉐이핑 에어 노즐 사이의 상기 반경방향 오프셋은 상기 비틀림 각에 따라 상기 비틀린 제2 쉐이핑 에어가 상기 벨컵의 상기 스프레이 에지 상으로 안내되도록 정해지는 분무 시스템.
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 축방향을 따라 향하는 제1 쉐이핑 에어는 바로 인접한 상기 쉐이핑 에어 노즐로부터의 상기 쉐이핑 에어 제트가 벨컵의 스프레이 에지에서 원주방향을 따라 어떠한 간격 또는 중첩 없이 서로 결합하도록 크기가 결정된 제트 팽창을 가지며,
   상기 원주방향을 따라 비틀린 상기 제2 쉐이핑 에어는 바로 인접한 상기 쉐이핑 에어 노즐로부터의 상기 쉐이핑 에어 제트가 상기 벨컵의 상기 스프레이 에지에서 상기 원주방향을 따라 어떠한 간격 또는 중첩 없이 서로 결합하도록 크기가 결정된 제트 팽창을 구비하는 분무 시스템.
8. 삭제
9. 삭제
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨컵과 상기 쉐이핑 에어 링 사이에 특정 간격 폭을 갖는 간격이 존재하며, 상기 간격 폭은 상기 간격의 길이방향을 따라 바깥쪽으로부터 안쪽으로 갈수록 커지는 분무 시스템.
11. 청구항 1에 있어서,
    상기 벨컵이 설치되는 벨컵 샤프트를 구동하는 터빈이 상기 벨컵 구동을 위해 구비되며,
    상기 쉐이핑 에어 링이 상기 터빈에 바로 결합되는 분무 시스템.
12. 청구항 11에 있어서,
    상기 쉐이핑 에어 링은 상기 벨컵과 상기 터빈 사이의 상기 벨컵 샤프트 영역을 완전히 감싸는 분무 시스템.
13. 삭제
14. 청구항 1에 있어서,
    내부 도장, 외부 도장 및 금속성 도장의 경우에 독일 산업 표준 DIN EN 13966-1에 따른 도장 효율이 55%을 넘으며,
    내부 도장, 외부 도장 및 금속성 도장의 경우에 전체 컬러 차이 ΔE^*가 ±1보다 작은 분무 시스템.
15. 자동차 몸체 부품의 내부 도장, 외부 도장 및 금속성 페인트 및 다른 효과 페인트의 도장용 청구항 1에 따른 분무 시스템을 구비하는 자동차 몸체 부품의 도장을 위한 도장 설비.
16. 청구항 15에 있어서,
    도장 부스를 더 포함하며, 상기 도장 부스 내에서 상기 분무 시스템이 상기 자동차 몸체 부품의 내부 도장, 외부 도장 및 금속성 페인트의 도장을 수행하는 도장 설비.
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