KR101186996B1

KR101186996B1 - 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템

Info

Publication number: KR101186996B1
Application number: KR1020100105857A
Authority: KR
Inventors: 엄우식; 최성민
Original assignee: 엄우식; 예빛산업 (주)
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2010-10-28
Publication date: 2012-09-28
Also published as: KR20120044542A

Abstract

본 발명은 제진 성능을 가지는 액상 제진재를 자동차 차체 내부 바닥 및 차체 외부에 도포되기 위한 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 액상 제진재가 저장된 저장 탱크와 상기 저장 탱크로부터 상기 액상 제진재를 상기 분사 로봇으로 공급하는 공급 펌프와 상기 공급 펌프에서 공급되는 상기 액상 제진재의 유체압을 일정하게 유지시키는 부스터 펌프와 상기 공급 펌프에서 공급되는 상기 액상 제진재의 이물질을 제거하는 필터와 상기 필터를 통과한 상기 액상 제진재를 일정 온도로 유지시켜 상기 분사 로봇에 공급하는 항온 공급호스와 상기 분사 로봇의 단부에 설치되어 상기 액상 제진재를 피도포물의 표면에 균일하게 도포하는 슬릿형 노즐을 포함하여 구성함으로써, 상기 피도포물에 상기 액상 제진재를 균일하게 도포할 수 있고 무인 공장 자동화가 가능한 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템에 관한 것이다.

Description

자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템{SYSTEM OF SPRAYING VISCOSITY LIQUID DAMPING MATERIAL}

자동차 차체용 제진재는 주행시 외부로부터 부여된 진동에너지를 흡수하여 재료의 동적인 손실특성에 의해 열에너지로 변환하여 진동을 감쇄시키는 재료를 말한다. 자동차 차체용 소음진동을 제어하는 재료는 일반적으로 에너지흡수형태에 따라 차음재료, 진동절연재료로 분류할 수 있다. 금속과 같은 강도와 강성이 높은 재료는 진동과 충격을 가하면 큰 음을 발생시키게 되는데 이러한 현상은 제진 성능이 낮기 때문에 일어난다.

현재 자동차 차체용 소음진동을 제어하는 재료는 EVA쉬트, PVC쉬트, 폴리우레탄폼, 유리섬유 매트, 마블스폰지, 니들펠트, 레진펠트, 비닐쉬트, 이스팔트쉬트 등이 있으며 이들 재료를 다층구조로 조합하여 밀도, 공극율, 두께, 적층순서에 따른 복합재료를 개발하여 사용하고 있다. 자동차 차체바닥용 제진재로 사용되는 아스팔트쉬트는 가격이 저렴하여 1960년대 전반부터 사용되어 왔고 오늘날 자동차 차체용 바닥용 제진재로서 주류를 이루고 있다. 아스팔트쉬트의 사용량은 승용차기준으로 1대당 10?30kg 정도 사용하고 있으며 비금속 재료 중에서 큰 비율을 차지하고 있어 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다.

상기와 같은 아스팔트쉬트의 문제점을 해소하기 위하여 액상 제진재가 개발된 바 있으나, 상기 액상 제진재를 사용하여 자동차 차체의 피도포물에 도포할 경우 외부 온도에 영향을 받아 외부 온도가 기준치 이상 또는 이하로 될 때 상기 피도포물의 표면에 도포가 균일하게 되지 않고, 또한 상기 액상 제진재를 공급하는 공급 펌프의 압력 변화에 따라 끊김(맥동) 현상이 발생되고 이로 인하여 상기 액상 제진재가 제대로 공급되지 않아 도포면의 도막의 끊김 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 피도포물에 상기 액상 제진재를 분사(Spray)하는 노즐이 상기 공급 펌프로부터 공급되는 유체압에 의하여 상기 액상 제진재가 분사 하면 분사폭에 따라 분사 압력의 분포가 달라지게 되는데 이러한 분사 압력의 분포가 감안되지 않아 상기 피도포물의 표면에 상기 액상 제진재를 균일하게 도포할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명은 자동차 차체 내부 바닥 및 차체 외부에 도포되어 제진 성능을 가지는 액상 제진재를 상기 차체의 피도포물에 도포함에 있어서 외부 온도 변화에도 영향을 받지 않고 상기 피도포물에 상기 액상 제진재를 균일하게 도포할 수 있고 무인 공장 자동화가 가능한 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 분사 노즐의 구조를 그 표면이 타원 형상으로 하고 그 내부에 두께 구배를 준 슬릿형 노즐로 함으로써 보다 넓은 면을 도포할 수 있으면서도 분사 압력의 분포를 균일하게 되어 상기 피도포물의 표면에 상기 액상 제진재가 균일하게 도포될 수 있는 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템은 액상 제진재를 차체에 도포하는 분사 로봇을 구비한 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템에 있어서, 상기 액상 제진재가 저장된 저장 탱크와, 상기 저장 탱크로부터 상기 액상 제진재를 상기 분사 로봇으로 공급하는 공급 펌프와, 상기 공급 펌프에서 공급되는 상기 액상 제진재의 유체압을 일정하게 유지시키는 부스터 펌프와, 상기 공급 펌프에서 공급되는 상기 액상 제진재의 이물질을 제거하는 필터와, 상기 필터를 통과한 상기 액상 제진재를 일정 온도로 유지시켜 상기 분사 로봇에 공급하는 항온 공급호스와, 상기 분사 로봇의 단부에 설치되어 상기 액상 제진재를 피도포물의 표면에 균일하게 도포하는 슬릿형 노즐을 포함하여 구성하되, 상기 슬릿형 노즐은 분사면이 타원 형상으로 되고, 상기 타원 형상의 분사면은 길이 방향으로 긴 슬릿이 형성되며, 상기 슬릿의 두께는 중앙 부분이 좁게 형성되고 상기 중앙 부분에서 양 가장자리로 갈수록 두께가 넓어지도록 형성한 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 부스터 펌프가 상기 공급 펌프에서 공급되는 액상 제진재(점도가 80,000cps이상)가 압력 변화에 따라 끊김(맥동) 현상을 방지하기 위하여 일정 압을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 항온 공급호스가 호스의 외주면에 전열선, 열유체, 부동액 중 어느 하나를 이용하여 상기 항온 공급호스 내로 이동되는 상기 액상 제진재의 온도를 일정하게 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 슬릿형 노즐의 분사폭이 10?15cm이고 분사 두께가 1.5?3mm를 유지하는 것을 특징으로 한다.

삭제

본 발명에 따른 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템은 자동차 차체 내부 바닥 및 차체 외부 보호용으로 사용되는 액상제진재를 상기 차체의 피도포물에 도포함에 있어서 외부 온도 변화에도 영향을 받지 않고 상기 피도포물에 상기 액상 제진재를 균일하게 도포할 수 있고 무인 공장 자동화가 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 분사 노즐의 구조를 그 표면이 타원 형상으로 하고 그 내부에 두께 구배를 준 슬릿형 노즐로 함으로써, 상기 보다 넓은 면을 도포할 수 있으면서도 분사 압력의 분포를 균일하게 되어 상기 피도포물의 표면에 상기 액상 제진재를 균일하게 도포할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템의 전체 계통도
도 2는 본 발명에서 슬릿형 노즐의 일실시예 도면
도 3a 및 도 3b는 본 발명에서 항온 공급호스의 일실시예 도면

이하, 본 발명에 따른 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템에 대하여 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.

자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 제진 성능을 가진 액상 제진재를 차체에 도포하는 분사 로봇(70)을 구비한 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템으로서, 상기 액상 제진재가 저장된 저장 탱크(10)와, 상기 저장 탱크(10)로부터 상기 액상 제진재를 상기 분사 로봇(70)으로 공급하는 공급 펌프(20)와, 상기 공급 펌프(20)에서 공급되는 상기 액상 제진재의 유체압을 일정하게 유지시키는 부스터 펌프(30)와, 상기 공급 펌프(20)에서 공급되는 상기 액상 제진재의 이물질을 제거하는 필터(40)와, 상기 필터(40)를 통과한 상기 액상 제진재를 일정 온도로 유지시켜 상기 분사 로봇(70)에 공급하는 항온 공급호스(50)와, 로봇 콘트롤러(60)의 제어에 의하여 동작하는 상기 분사 로봇(70)과, 상기 분사 로봇(70)의 단부에 설치되어 상기 액상 제진재를 피도포물(90)의 표면에 균일하게 도포하는 슬릿형 노즐(80)을 포함하여 구성되어 있다.

상기 액상 제진재는 자동차 차체 내부 바닥 및 차체 외부에 도포되어 제진 성능을 가지는 액상 제진재이고, 그 일예로 수분산성 폴리우레탄 수지 및 우레탄 변성 알키드 수지 등을 주성분으로 조성된 액상 제진재로서 수분산성 폴리우레탄 수지 25 내지 35 중량%, 우레탄 변성 알키드 수지 5 내지 10 중량%, 경화제 2 내지 3 중량%, 가열팽창 중공 충진재 20 내지 40 중량%, 무기 미립 충전재 10 내지 20 중량% 및 동결방지재 1 내지 2 중량%를 교반기에 투입하여 균질하게 혼합한 뒤 24시간 이상 동안 상온에서 숙성시켜 제조된 점성이 높은 액상 제진재를 사용할 수 있다.

상기 공급 펌프(20)는 상기 저장 탱크(10)에 저장된 상기 액상 제진재에 설정된 압력을 가하여 상기 액상 제진재를 배송하는 유체 펌프이다.

상기 공급 펌프(20)에 의하여 상기 액상 제진재가 이동될 때 상기 액상 제진재 내부의 공기 발생, 상기 공급 펌프의 압력의 불균일화 등으로 발생하는 상기 액상 제진재의 끊김(맥동) 현상이 발생될 수 있는데, 상기 부스터 펌프(30)는 이러한 끊김(맥동) 현상을 방지하기 위하여 구비한 것이다.

상기 부스터 펌프(30)는 서브모터에 의해 운동하는 압송 플랜저(plunger)를 조절하여 일정 유량을 공급하는 장치로서 그 용량은 500cc로 1회 도포시 약 100cm의 길이를 10cm의 폭으로 1.5?3mm 두께로 도포할 수 있는 용량으로 1회 도포 후 곧바로 충진되는 시간은 1초로 공급 펌프에 의해 고점도 액상 제진재가 공급된다. 또한, 상기 부스터 펌프(30)는 상기 공급 펌프(20)로부터 공급되는 상기 액상 제진재(점도가 80,000cps이상)가 압력 변화에 따라 끊김(맥동) 현상을 방지하기 위하여 일정 압을 제공한다.

상기 필터(40)는 상기 공급펌프(20) 또는 상기 부스터 펌프(30)과 상기 분사 로봇(70) 사이에 장착되어 상기 액상 제진재에 포함된 이물질을 제거하는 역할을 한다.

상기 액상 제진재는 외부 온도가 변화될 때 도포 균일성을 확보하기가 어렵기 때문에 상기 항온 공급호스(50)는 상기 필터(40)를 통과한 상기 액상 제진재에 대하여 외부 온도의 영향을 받지 않도록 일정 온도로 유지시켜 상기 분사 로봇(70)에 공급하는 것으로서, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 액상 제진재가 배송되는 공급호스(51)와, 상기 공급호스(51)내에 이동되는 액상 제진재를 일정 온도로 유지시키는 열전도체(52)와, 상기 열전도체(52)의 주위를 둘러싸면서 상기 열전도체(52)를 보호하고 단열시키는 재료로 된 피복재(53)로 구성되어 있다.

상기 열전도체(52)는 도 3a에 도시된 바와 같이 코일 형상으로 형성되게 할 수 있고, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 공급호스(51) 전체를 감싸는 구조로 할 수 있다. 상기 열전도체(52)는 전열선, 열유체, 부동액 중 어느 하나를 이용할 수 있다.

상기 액상 제진재가 외부 온도의 영향을 받지 않도록 하기 위하여 상기 항온 공급호스(50) 뿐만 아니라 상기 저장 탱크(10)에도 항온 장치를 설치할 수 있다.

상기 슬릿형 노즐(80)은 상기 분사 로봇(70)의 조작 아암의 단부에 설치되어 개폐밸브(71)가 열렸을 때 상기 액상 제진재를 피도포물(90)의 표면에 도포하는 기능을 수행한다. 상기 슬릿형 노즐(80)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 그 분사면(81)이 타원 형상으로 되어 상기 타원 형상에 길이 방향으로 긴 슬릿(82)이 형성되어 있다. 상기 슬릿은 도 2b에 도시된 바와 같이 중앙에서 바깥쪽 방향으로 그 두께를 크게 형성하여 분사 압력 분포에 따라 두께 구배를 준다.

상기 슬릿(82)은 길이 방향으로 길게 형성되어 있어 보다 넓은 범위의 분사가 가능하나 상기 공급 펌프(20)로부터 공급되는 유체압에 의하여 상기 슬릿형 노즐(80)에서 상기 슬릿(82)를 통하여 상기 액상 제진재가 상기 피도포물(90)의 표면에 분사되면 분사폭에 따라 분사 압력의 분포가 달라지게 되어 상기 피도포물(90)의 표면에 균일한 두께로 도포되지 않을 수가 있는데, 이를 방지하기 위하여 상기와 같이 상기 슬릿(82)에 분사 압력 분포에 따라 두께 구배를 준 것이다.

상기 슬릿형 노즐(80)은 분사형으로 노즐의 출구폭에서 퍼져나와 도포되는 면적이 3배정도로 도포되는 특징을 가지고 있고, 균일한 막두께를 유지하기 위해서는 노즐내부의 유동해석을 통한 흐름성을 파악해야 한다. 즉 노즐 내부 유동의 수치적 계산을 위해 CFD(Computaional Fluid Dynamics)를 이용하여 압축성/점성/난류 유동장의 2차원 및 3차원의 정상/비정상상태의 해석이 가능하므로 노즐 내부 유동해석을 실시하여 정규 압력 분포를 갖는 노즐을 제작하는 것이 바람직하다.

상기 슬릿형 노즐(80)의 분사폭이 10?15cm이고 분사 두께가 1.5?3mm를 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템에서 상기 액상 제진재와 접촉되는 설비들인, 상기 저장 탱크(10)와 상기 부스터 펌프(30)를 비롯한 모든 배관라인 등은 상기 액상 제진재와의 접촉에 의하여 부식이 발생하지 않도록 부식 방지 재료인 스테인레스 등으로 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 고점도 성질을 가지는 액상 제진재를 균일한 막두께로 피도포물(90)의 표면에 도포하기 위해서는 상기 액상 제진재의 점도, 도포 압력, 노즐의 형태, 도포 온도, 도포 속도 등이 감안되어야 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 아래의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 저장 탱크 20: 공급 펌프
30: 부스터 펌프 40: 필터
50: 항온 공급호스 51: 공급호스
52: 열전도체 53: 피복재
60: 로봇 콘트롤러 70: 분사 로봇
71: 개폐 밸브 80: 슬릿형 노즐
81: 분사면 82: 슬릿
90: 피도포물

Claims

액상 제진재를 차체에 도포하는 분사 로봇을 구비한 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템에 있어서,
상기 액상 제진재가 저장된 저장 탱크와,
상기 저장 탱크로부터 상기 액상 제진재를 상기 분사 로봇으로 공급하 는 공급 펌프와,
상기 공급 펌프에서 공급되는 상기 액상 제진재의 유체압을 일정하게 유지시키는 부스터 펌프와,
상기 공급 펌프에서 공급되는 상기 액상 제진재의 이물질을 제거하는 필터와,
상기 필터를 통과한 상기 액상 제진재를 일정 온도로 유지시켜 상기 분사 로봇에 공급하는 항온 공급호스와,
상기 분사 로봇의 단부에 설치되어 상기 액상 제진재를 피도포물의 표면에 균일하게 도포하는 슬릿형 노즐을 포함하여 구성하되,
상기 슬릿형 노즐은 분사면이 타원 형상으로 되고, 상기 타원 형상의 분사면은 길이 방향으로 긴 슬릿이 형성되며, 상기 슬릿의 두께는 중앙 부분이 좁게 형성되고 상기 중앙 부분에서 양 가장자리로 갈수록 두께가 넓어지도록 형성한 것
을 특징으로 하는 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 부스터 펌프는 상기 공급 펌프에서 공급되는 액상 제진재(점도가 80,000cps이상)가 압력 변화에 따라 끊김(맥동) 현상을 방지하기 위하여 일정 압을 제공하는 것
을 특징으로 하는 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 항온 공급호스는 호스의 외주면에 전열선, 열유체, 부동액 중 어느 하나를 이용하여 상기 항온 공급호스 내로 이동되는 상기 액상 제진재의 온도를 일정하게 유지하는 것
을 특징으로 하는 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 슬릿형 노즐은 그 분사폭이 10?15cm이고 분사 두께가 1.5?3mm를 유지하는 것
을 특징으로 하는 자동차 차체용 액상 제진재 도포 시스템.