KR100842157B1 - 복수 성분 재료의 분배 장치 - Google Patents

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Abstract

제1 및 제2 (선택적으로 제3)의 성분 및 성분간의 소정의 비를 가지는 복수의 성분 재료를 분배하기 위해 전자식 장치가 제공된다. 상기 장치는 제1 및 제2 왕복 펌프(4), 제1 및 제2 왕복 구동기(5), 각 구동기-펌프 세트에 부착된 위치 센서(6), 구동기-펌프 세트중의 하나를 상기 1 개의 증분만큼, 그리고 구동기-펌프 세트중 나머지 하나를 1 개 증분의 적만큼 및 상기 비로 선택적으로 이동시키기 위해 구동기와 위치 센서에 부착된 제어기를 포함하며, 각 펌프(4)는 상기 성분중 하나의 공급원에 연결되고, 각 구동기(5)는 상기 펌프중 하나를 구동하기 위해 연결되어 구동기-펌프 세트를 형성하고, 각 위치 센서는 그 연결된 구동기-펌프 세트에 의해 펌핑된 고정 체적에 대응하는 분해능의 증분을 출력한다.
공기 제어기, 사이펀 호스, 피스톤 펌프, 펌프 위치 센서, 혼합 매니폴드

Description

복수 성분 재료의 분배 장치{AN APPARATUS FOR DISPENSING PLURAL COMPONENT MATERIALS}
본 발명은 복수 성분 재료들을 혼합하고 분배하는 장치에 관한 것이다.
관련 출원은 2000년 3월 2일에 출원된 미국 가출원 번호 제60/186405호이다.
페인트 등과 같은 복수 성분의 재료가 최근 보다 대중적이고 보급화되면서, 그러한 재료의 사용자 중 일부가 이러한 재료들을 혼합 및 분배하기 위한 보다 나은 해결 방안에 대한 요구가 높아져 왔다. 그러한 재료를 사용하는 종래의 고전적 기술 방식으로 핫 포팅(hot potting)이 통상적으로 알려져있다. 핫 포팅에서, 사용자는 단지 2가지(최근에는 3가지 이상) 성분을 원하는 양만큼 용기에 붓고, 그들을 혼합한 후 그 재료를 분무하거나 다른 방식으로 기판에 도포한다. 이렇게 하는 것은 오염물이 발생될 뿐만 아니라, 그렇게 사용하게 되면 혼합이 정확하지 못하고, 혼합된 재료의 양이 전부 사용되지 않으므로, 재료를 낭비하는 결과를 가져온다.
그라코(Graco)사의 등록 상표 히드라-캣(HYDRA-CAT)과 같은 기계식 배분 장치가 그러한 응용 분야에 적합하지만 모니터링 기능이 없으며, 계략 및 도포될 수 있는 재료의 형태와 비율에 융통성이 부족하다. 전자식 배분 장치는 최근 보다 대중화되었으나 고가의 유량기를 포함하기 때문에 비교적 가격이 비싼 경향이 있다.
그러므로, 본 발명의 목적은 비교적으로 저렴하게 생산될 수 있고, 저급 목적의 응용 분야에 보다 적합하며, 또한 정확한 계랑을 할 수 있고 2가지 또는 3가지 성분의 재료를 정확한 비율로 분배할 수 있는 전자식 분배 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 복수 성분의 페인트 및 기타 재료를 압송, 가압, 배분 및 분배하기 위한 완전한 패키지로 설계된다. 개별 재료 성분들(성분 A, B 및 C로 칭하는 통상적으로 수지, 촉매, 및 환원제)이 사이펀 호스를 통해 단순한 왕복 피스톤 펌프에 공급된다. 피스톤 펌프의 작동은 전자적 및 공압식으로 제어되어 제료의 유동을 선택된 비율로 가압하여 부착된 호스를 통해서 혼합 다기관 유체 압력 조절기에 제공한다. 재료들은 혼합 다기관(mix manifold)에서 합쳐져서, 소정 길이의 호스를 통과하고 일체화된다. 정전 혼합기가 재료를 완전히 일체화하고 혼합하는데 사용된다. 그후, 혼합된 재료는 스프레이 건으로부터 피도포 또는 피코팅될 기판으로 분배된다. 양호한 실시예에서, 패키지는 1가지 내지 3가지의 개별 성분을 1:1(:1) 내지 8:1(:1)의 비율로 공급할 수 있다. 1가지 또는 2가지의 성분만이 분배될 경우에는, 미사용 성분(복수 성분)에 대한 제어는 제로(zero)으로 설정된다. 또한, 상기 장치는 사용자가 단일 또는 복수 성분의 페인트를 재료를 미리 혼합하지 않고도 원할 때마다 원하는 비율로 분배할 수 있게 하여 낭비되는 재료의 양을 현저하게 감소시킨다.
유사한 비용이 소요되는 기존 설계와 비교한 본 설계의 이점은 펌프가 물리적으로 독립적이지만 전자적으로 동기화되어져, 하드웨어상에서 어떤 변경도 없이 넓은 범위의 비율을 커버할 수 있다는 사실에 있다. 비율이 고정된 기계식 분배 장치는 비율을 변경하기 위해서 상이한 크기의 펌프를 필요로 하고, 비율이 가변적인 기계식 분배 장치는 펌프를 다른 사이즈의 저용량 펌프와 교환하지 않고 달성될 수 있는 비율의 범위가 좁다. 목표 수치로 설정된 비율을 얻기 위한 반복적인 변경 및 압력 확인을 포함하기 때문에 비율 변경 공정은 느리다. 본 발명에서, 펌프는 세척(플러싱; flushing) 및 시동 준비(프라이밍; priming)와 같은 동작을 위해 독립적으로 작동될 수 있다. 8:1의 비율을 가진 기계식 분배 장치는 통상적으로 촉매 펌프 및 호스를 시동 준비하기 위해 8 갤런(약 30.28 ℓ)의 기초재를 낭비할 것이다. 전자식 제어기는 모니터링, 차단 및 에러 발생시에 사용자에게 특별한 신호를 보낼 수 있다. 이러한 검출가능한 에러는 펌프의 과다 이동(비율 이탈-off ratio), 위치 센서 고장, 펌프 과속, 운전 또는 일괄 분배 중의 비율 변경, 비율이 제로로 설정되었을 때 운전 시도 및 메모리 고장 등을 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적 및 이점은 몇몇의 도면을 통해 동일한 부재는 동일한 부호를 사용하여 나타낸 참조 도면과 관련된 상세한 설명으로 보다 완전하게 이해될 것이다.
도1은 본 발명의 혼합기를 도시한 배면도이다.
도2는 본 발명의 혼합기를 도시한 전면도이다.
도3은 본 발명의 제어 패널을 도시한 도면이다.
도1 및 도2에 도시된 본 발명은 일반적으로 장착된 공기 제어기(2)를 갖는 스탠드(1)를 포함한다. 도시된(참조번호로 표시되지는 않음) 버킷 등의 용기로부터 펌프에 재료를 공급하는데 사이펀 호스(3)가 이용된다. 사이펀 호스(3)는 본 발명의 양수인인, 그라코 인코포레이드사에 의해 제조된 것과 같은 용적식 왕복 펌프(4)의 입구에 부착된다.
왕복 펌프(4; 예를 들어, 왕복 피스톤 펌프)는 빔바(Bimba) 또는 어메리컨(American) 등의 다양한 생산업자에 의해 제조된 일반적으로 알려져 있는 형태의 왕복 구동기(5; 예를 들어, 복동식 공기 실린더)에 의해 구동된다. 왕복 펌프(4)와 왕복 구동기(5)는 구동기-펌프 셋트를 구성한다. 왕복 구동기의 동작은 위치 센서(6; 예를 들어, 펌프 위치 센서)에 의해 감지된다. 위치 센서(6)는 MTS 시스템 코포레이션에 의해 제조된 것과 같이 자기-저항식 위치 센서인 것이 바람직하다.
시스템에는 코드(cord), 전원 공급 장치(power supply) 및 안전 배리어(안전 차단부; safe barrier)를 포함하는 전원 조립체(power assembly; 8)가 제공된다. 전자식 제어기(9)는 비율을 선택하는데 이용된다. 3가지의 비율 선택 손잡이(10)는 비율을 선택하는데 사용되는데, 0이 선택되면 성분 또는 공급원을 차단한다. 사용자 또는 장비를 이용하는 개별 관리자들은 실수나 원치않게 비율을 소정의 설정과 다르게 조절하는 것을 방지하도록 비율 잠금 키이(11)로 비율을 고정시킬 수 있다. 펌프 독립 기능부(12)는 시스템을 시동 준비 및 세척하고 성능 진단을 수행하기 위해 각각의 개별 펌프를 구동시킨다. 펌프 테스트 기능부(13)는 기계식 펌프 시스템이 적절하게 수행되는 것을 증명하기 위해 각각의 개별 펌프를 작동시켜 샘플 밸브로부터 동일 량의 유체를 분배시킨다. 배치 분배 기능부(14)는 각각의 개별 펌프를 작동시켜 소정의 비율로 샘플 밸브로부터 일정한 합계량의 유체를 분배시킨다. 도면에 도시된 바와 같이 스프레이 건(25)으로부터 직접 분무함으로써 정상 제조가 수행되는 동안, 컵 건(cup gun)을 이용한 보수 작업(touch-up)이 수행되며, 배치 분배는 보수 작업을 위한 건의 컵 에서 이용될 수 있는 소량 유체의 분배를 허용한다.
작동 버튼(15)은 선택된 비율로 재료를 분배하기 위해 순차적으로 펌프를 작동시킨다. 정지 버튼(16)은 현재 작동 중인 임의의 기능을 중지한다. 에러 표시등(17)은 제어기가 에러를 검출할 때 특정 코드로 붉은 빛을 발광한다. 전원 공급 장치의 전원 표시등(18)은 전력이 제어기에 공급되는 것을 표시한다. 3원 유체 밸브(19)는 유체가 스프레이 건 또는 샘플링 오리피스로 향하도록 한다. 샘플을 수집하기 위해 제공되는 유체 샘플링 오리피스(20)는 관찰하거나 분석할 목적으로 소량의 혼합된 재료를 배출시키는 탭(tap)이나 밸브(valve) 형태이다. 공기 및 유체 호스(21)는 그 각각의 기능을 수행한다(복동식 공기 실린더에 공기가 공급되는 한편, 유체는 내부 압력 조절기를 갖는 혼합 다기관(22)에 개별 재료 성분을 운송한다). 일체화 호스(23)는 개시부와 단부에 설치되는 통상적인 정전 혼합기(24)와 연계하여 혼합 다기관 다음에 재료를 혼합하는데 도움을 주며, 그 후 상기 일체화 호스(23)는 스프레이 건(25)의 입구에 연결된다[공기 호스(21)는 분무 총(25)에 공기를 제공한다].
작동시, 그라코사의 프리시젼믹스(PRECISIONMIX) 제품을 이용한 유럽 특허 번호 제EP0116879호에 개시된 시스템과 유사하게 성분들이 순차적으로 분배된다. 2가지의 성분을 갖는 재료가 3:1로 분배된다면, "A" 펌프는 3 증분(바람직한 실시예에서, 1증분은 0.4256 cc의 분배량 대해 0.1 인치의 스트로크 거리를 나타낸다)을 분배하며, 그런 다음 "B"가 1증분을 분배하며, 이 사이클은 반복된다.
이 시스템은 성분의 혼합 비율이 정수가 아니면 안되게 설계되어 있어서, 예를 들어 제조 업자가 비율을 2½:1로 지정하였을 경우 사용자는 제어판에서 5:2를 선택해야 한다. 유사하게, 3가지의 성분으로 된 재료가, 예컨데 3:1:1의 비율일 경우 "A" 펌프는 3증분 만큼 분배하고, "B" 펌프는 1증분 만큼 분배하며, "C" 펌프는 1증분 만큼 분배하게 되며, 그런 후에 공정이 반복된다. 증분은 실질적으로 스트로크 거리보다 작다.
하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알아야 한다.

Claims (3)

  1. 적어도 두 가지 이상의 성분인 제1 성분 및 제2 성분을 소정의 비율로 가지는 복수 성분의 재료를 분배하기 위한 장치이며,
    스트로크 거리 및 출구를 각각 가지며, 상기 성분들을 각각 수용하는 용기에 각각 연결된 제1 왕복 펌프 및 제2 왕복 펌프와,
    상기 펌프들 중의 하나를 구동시키기 위해 연결되어 구동기-펌프 세트를 형성하는 제1 왕복 구동기 및 제2 왕복 구동기와,
    상기 구동기-펌프 세트에 부착되며, 상기 구동기-펌프 세트에 의해 압송되는 일정 체적에 대응하는 증분을 출력하는 위치 센서와,
    상기 출구에 연결된 혼합 다기관과,
    상기 구동기-펌프 세트들 중 하나의 구동기-펌프 세트를 1증분 만큼 작동시키고, 상기 구동기-펌프 세트들 중 다른 구동기-펌프 세트를 1증분에 상기 소정의 비율을 곱한 만큼 작동시키되 이러한 구동기-펌프 세트들을 교대로 작동시키도록 상기 왕복 구동기와 상기 위치 센서에 부착된 제어기를 포함하는 복수 성분 재료의 분배 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 위치 센서는 자기 저항식인 복수 성분 재료의 분배 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 증분은 상기 스트로크 거리보다 작은 복수 성분 재료의 분배 장치.
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