KR20090027936A

KR20090027936A - 도포 장치

Info

Publication number: KR20090027936A
Application number: KR1020070093152A
Authority: KR
Inventors: 박진석
Original assignee: 주식회사 에스에프에이
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-03-18
Also published as: KR100907558B1

Abstract

도포 시스템이 개시된다. 본 발명의 도포 시스템은, 도포물질이 도포되는 대상이 되는 물체에 도포물질을 도포하는 도포유닛; 및 도포유닛을 지지하고, 도포유닛을 이동시키기 위한 이동유닛을 포함하며, 도포유닛은, 물체의 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 도포노즐; 도포노즐에 연결되어 도포노즐에 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 혼합관; 혼합관이 이동유닛에 대해 회전 가능하도록 혼합관과 이동유닛을 연결하는 로터리조인트; 및 혼합관에 연결된 도포노즐을 회전시키기 위하여 로터리조인트에 회전력을 제공하는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 종래 수작업으로 도포노즐을 회전시킴으로써 발생하는 도포작업상의 생산성 저하를 개선하여 택트 타임(tact time)을 감소시켜 전체 도포작업의 생산성을 향상시킬 수 있다.

도포장치, 노즐, 에폭시 수지, 로터리조인트, 로터리실린더

Description

도포 시스템{SYSTEM FOR APPLICATION}

본 발명은, 도포 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 도포되는 대상에 따라 도포노즐의 회전이 요구되는 도포 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 도포 시스템은, 도포대상이 되는 물체에, 설정된 프로그램에 따라 일정한 패턴으로 도포노즐을 통해 접착제 등의 도포물질을 도포하는 시스템을 말한다.

최근 조선산업은 벌크선이나 컨테이너선에서 LNG선 등의 부가가치가 높는 선박의 제조 쪽으로 이동하고 있는 실정이다.

이러한 LNG선의 벽체를 살펴보면, 일반적으로 외측에 철판이 배치되고 그 내측에 단열 판넬들이 단층 또는 복층으로 철판에 부착되고 가장 내측에는 스테인리스 철판(SUS판)이 부착되는 구조를 갖는다. 그런데 단열 판넬을 철판에 부착하기 위해서는 그 전에 접착제인 에폭시 수지를 단열 판넬에 도포하는 작업이 요구된다.

도 1 및 도 2에는 선박 제조시 사용되는 종래의 도포장치(10)가 도시되어 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 도포장치(10)는, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a) 에 대응되도록 소정의 각도로 경사진 도포노즐(11)과, 스위블조인트(12, swivel joint)를 통해 도포노즐(11)의 상단부과 연결되어 도포노즐(11)에 에폭시 수지를 공급하는 관로를 제공하는 혼합관(13)을 구비한다. 여기서, 스위블조인트(12)는 도포노즐(11)이 혼합관(13)에 대해 회전 가능하도록 도포노즐(11)과 혼합관(13)을 연결하는 기계요소이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 양측에 경사면이 존재하는 단열 판넬(1)에 대한 에폭시 수지의 도포작업은, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대한 도포작업과 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에 대한 도포작업으로 이루어진다.

따라서, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대한 도포작업이 완료되면, 직교로봇 등 이동수단(미도시)에 의해 도포장치(10)를 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에서 타측 경사면(1b) 쪽으로 이동시키는 작업이 요구된다.

이때, 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에 대한 도포작업을 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이 도포노즐(11)의 입구가 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에 대해 수직 방향으로 향하도록 도포노즐(11)을 180°회전시키는 작업이 필요하다. 이러한 도포노즐(11)의 회전 작업은 진행중인 도포작업을 일시적으로 중단한 상태에서 작업자가 수작업으로 스위블조인트(12)를 회전시킴으로써 이루어진다.

그러나, 상기와 같은 종래의 도포장치(10)는, 수작업에 의한 도포노즐(11)의 회전 작업으로 인한 도포작업상의 택트 타임(tact time)을 증가시켜 전체 도포작업의 생산성을 떨어뜨리는 문제점이 있다..

아울러, 종래의 도포장치(10)는, 수작업에 의한 도포노즐(11)의 회전 작업 시 무리한 힘에 의해 도포장치(10)가 손상되는 문제점과, 초기에 설정된 도포노즐(11)의 각도가 틀어져서 작업 불량이 발생하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 종래 수작업으로 도포노즐을 회전시킴으로써 발생하는 도포작업상의 생산성 저하를 개선하여 택트 타임(tact time)을 감소시켜 전체 도포작업의 생산성을 향상시킬 수 있는 도포 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 도포물질이 도포되는 대상이 되는 물체에 도포물질을 도포하는 도포유닛; 및 상기 도포유닛을 지지하고, 상기 도포유닛을 이동시키기 위한 이동유닛을 포함하며, 상기 도포유닛은, 상기 물체의 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 도포노즐; 상기 도포노즐에 연결되어 상기 도포노즐에 상기 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 혼합관; 상기 혼합관이 상기 이동유닛에 대해 회전 가능하도록 상기 혼합관과 상기 이동유닛을 연결하는 로터리조인트; 및 상기 혼합관에 연결된 상기 도포노즐을 회전시키기 위하여 상기 로터리조인트에 회전력을 제공하는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템에 의해 달성된다.

본 발명에 있어서, 상기 로터리조인트는, 상기 이동유닛에 고정 지지되는 고정부; 상기 고정부에 대해 회전 가능하도록 상기 고정부에 결합되는 회전부; 및 상기 고정부와 상기 회전부 사이에 개재되는 베어링을 포함할 수 있으며, 상기 베어 링은, 트러스트 베어링일 수 있다.

상기 회전부는, 상기 베어링과 접촉하는 제1 회전부; 및 상기 제1 회전부의 하단부에서 상기 제1 회전부와 분리 가능하도록 결합하는 제2 회전부를 포함할 수 있다.

상기 로터리조인트는, 상기 고정부와 상기 회전부 사이에 개재되는 오링(O-ring)을 더 포함할 수 있다.

상기 회전구동부는, 왕복 회전력을 발생하는 로터리실린더; 상기 로터리실린더의 회전축에 결합되는 타이밍풀리; 및 상기 타이밍풀리에 연결되어 상기 로터리실린더로부터 인가되는 왕복 회전력을 상기 로터리조인트에 전달하는 타이밍벨트를 포함할 수 있으며, 상기 로터리실린더의 회전각도는 실질적으로 180°일 수 있다.

상기 로터리조인트의 외주면에는, 상기 타이밍벨트와 치형 결합되는 치형부가 형성될 수 있으며, 상기 로터리조인트는, 상기 혼합관의 상단부에 결합될 수 있다.

상기 도포물질은, 제1 도포물질과 상기 제1 도포물질과 다른 성분을 갖는 제2 도포물질을 포함할 수 있다.

상기 로터리조인트는, 내부에서 상기 제1 도포물질과 상기 제2 도포물질이 서로 다른 관로를 통해 상기 혼합관까지 공급될 수 있도록, 상기 로터리조인트의 내부에 마련되는 튜브를 더 포함할 수 있다.

상기 도포노즐이 상기 혼합관에 대해 회전 가능하도록 상기 도포노즐과 상기 혼합관을 연결하는 스위블조인트(swivel joint)를 더 포함할 수 있다.

상기 이동유닛은, 상기 도포유닛을 3축 직교 방향으로 이동시키는 직교로봇일 수 있다.

상기 직교로봇은, 상기 도포노즐과 상기 경사면 사이의 거리를 조절하도록 상기 도포유닛을 상하 방향으로 이동시키는 제1 이동부; 상기 도포유닛을 좌우 방향으로 이동시키는 제2 이동부; 및 상기 도포유닛을 전후 방향으로 이동시키는 제3 이동부를 포함할 수 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 도포물질이 도포되는 대상이 되는 물체의 일측 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 제1 도포노즐과, 상기 제1 도포노즐에 연결되어 상기 제1 도포노즐에 상기 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 제1 혼합관을 구비하는 제1 도포유닛; 상기 제1 도포유닛을 지지하고, 상기 제1 도포유닛을 이동시키기 위한 제1 이동유닛; 상기 물체의 타측 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 제2 도포노즐과, 상기 제2 도포노즐에 연결되어 상기 제2 도포노즐에 상기 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 제2 혼합관을 구비하는 제2 도포유닛; 및 상기 제2 도포유닛을 지지하고, 상기 제1 도포유닛과 독립적으로 상기 제2 도포유닛을 이동시키기 위한 제2 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템에 의해 달성된다.

본 발명은, 로터리조인트를 사용하여 도포노즐을 자동으로 회전시킴으로써, 종래 수작업으로 도포노즐을 회전시킴으로써 발생하는 도포작업상의 생산성 저하를 개선하여 택트 타임(tact time)을 감소시켜 전체 도포작업의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은, 종래 수작업에 의한 도포노즐의 회전 작업 시 무리한 힘이 가해져서 발생하는 도포장치의 손상과 초기에 설정된 도포노즐의 각도가 틀어져서 발생하는 작업 불량을 방지할 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 6e를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 시스템의 구성도이고, 도 4는 도 3에 도시된 도포유닛의 구성도이며, 도 5는 도 4에 도시된 로터리조인트의 단면도이다.

도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 도포 시스템(1000)은, 도포물질이 도포되는 대상이 되는 물체인 단열 판넬(1)에 도포물질을 도포하는 도포유닛(100)과, 도포유닛(100)을 지지하고 도포유닛(100)을 이동시키기 위한 이동유닛으로서 직교로봇(200)을 구비한다.

도포유닛(100)은, 그 상단부가 직교로봇(200)의 일측에 결합되어 직교로봇(200)에 의해 지지된다.

직교로봇(200)은, 도포유닛(100)의 상단부에 결합되어 도포유닛(100)을 3축 직교 방향으로 이동시킨다. 즉, 직교로봇(200)은 도 3에 도시된 바와 같이 X축, Y축 및 Z축 방향으로 도포유닛(100)을 직선 이동시킨다.

직교로봇(200)은, 도포유닛(100)과 단열 판넬(1)의 경사면(1a) 사이의 거리를 조절하도록 도포유닛(100)을 상하 방향으로 이동시키는 제1 이동부(210)와, 도포유닛(100)을 좌우 방향으로 이동시키는 제2 이동부(220)와, 도포유닛(100)을 전 후 방향으로 이동시키는 제3 이동부(230)를 구비한다. 여기서 '상하 방향'은 Z축 방향을, '좌우 방향'은 X축 방향을, '전후 방향'은 Y축 방향을 의미한다.

이러한 직교로봇(200)은 선형모터, 가이드레일 등으로 구성될 수 있는데, 직교로봇(200)의 구현기술은 당해 기술분야에서 이미 잘 알려진 공지기술에 해당하므로 그 구체적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

다만, 본 발명의 이동유닛은 도 3에 도시된 직교로봇(200)에 한정되지 아니하며, 도포유닛(100)을 도포작업시 요구되는 위치에 이동시킬 수 있는 것이라면, 다양한 방식의 이동유닛이 적용될 수 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 도포유닛(100)은, 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 도포노즐(110)과, 도포노즐(110)의 상단부에 연결되어 도포노즐(110)에 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 혼합관(120)과, 혼합관(120)과 직교로봇(200)을 연결하는 로터리조인트(130)와, 로터리조인트(130)에 회전력을 제공하는 회전구동부(140)를 구비한다.

도포노즐(110)은, 혼합관(120)을 통해 공급되는 도포물질을 단열 판넬(1)의 경사면(1a)에 균일하게 도포할 수 있도록 단열 판넬(1)의 경사면(1a)에 대응되는 소정의 각도로 경사지게 배치된다. 즉, 도포노즐(110)은 그 입구가 단열 판넬(1)의 경사면(1a)에 대해 수직 방향으로 향하도록 배치된다.

한편, 본 실시예에서, 단열 판넬(1)에 도포되는 도포물질은 에폭시 수지이며, 이러한 에폭시 수지는 레진과 경화제를 주성분으로 한다. 즉, 별도의 관로를 통해 각각 유입되는 레진과 경화제가 혼합관(120) 내부에서 혼합되어 도포노 즐(110)에 의해 분사되는 에폭시 수지를 형성한다. 이때, '경화제'는 레진과 혼합되어 경화작용을 일으키는 물질을 말한다. 다만, 본 발명의 도포물질은 에폭시 수지에 한정되지 아니한다.

혼합관(120)은, 에폭시 수지를 도포노즐(110)에 공급하는 관로를 제공하는 한편, 별도의 관로를 통해 각각 유입되는 레진과 경화제가 혼합되어 에폭시 수지를 형성하는 공간을 제공한다. 이러한 혼합관(120)은 후술할 스위블조인트(150)를 통해 도포노즐(110)의 상단부와 결합한다. 한편, 혼합관(120)은 그 내부에서 레진과 경화제가 충분히 혼합될 수 있을 정도의 길이를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 혼합관(120)은 그 상단부에서 로터리조인트(130)와 나사 결합한다. 이때, 혼합관(120)의 상단부 외주면에는 로터리조인트(130)를 결합하는 과정에서 사용되는 공구와의 견고한 결합을 제공하도록, 육각 형상의 외형으로 가공된 너트부(122)가 형성된다.

로터리조인트(130)는, 혼합관(120)이 직교로봇(200)에 대해 회전 가능하도록 혼합관(120)과 직교로봇(200)을 연결하는 기계요소로서, 혼합관(120)에 연결된 도포노즐(110)은 직교로봇(200)에 대해 회전 가능하게 함으로써, 도포되는 대상이 되는 임의의 물체의 도포면에 대응되는 소정의 각도로 도포노즐(110)을 배치할 수 있다.

로터리조인트(130)는 그 하단부가 혼합관(120)의 상단부에 나사 결합되며, 그 상단부가 직교로봇(200)의 일측에 볼트 체결에 의해 결합된다. 이와 같이, 본 실시예에 따른 도포 시스템(1000)은, 로터리조인트(130)를 도포노즐(110)에 직접 또는 도포노즐(110)에 근접한 부분에 결합하지 않고 혼합관(120)의 상단부에 결합 함으로써, 도포노즐(110)에 대한 회전 실패율을 최소화시킬 수 있는데, 그 이유를 설명하면 다음과 같다.

별도의 관로를 통해 각각 유입되는 레진과 경화제는 혼합관(120) 내부에서 흐르면서 상호 혼합되어 도포노즐(110)에 공급된다. 이때, 원활한 흐름이 유지되는 경우에는 문제되지 않으나, 레진과 경화제가 혼합되어 흐르는 과정에서 일부 정체가 발생하면 경화작용을 일으켜 도포노즐(110)의 회전이 안 되거나 큰 힘을 가해야만 회전이 가능하게 된다. 이러한 이유로, 로터리조인트(130)를 도포노즐(110)에 직접 또는 도포노즐(110)에 근접한 부분(예를 들면, 혼합관(120)의 하단부)에 결합하게 되면, 혼합관(120) 내부에서 혼합되는 레진과 경화제의 경화작용에 의해 로터리조인트(130)의 회전이 실패할 가능성이 높아진다. 한편, 로터리조인트(130)의 구체적인 구성 및 작동에 대해서는 후술하기로 한다.

도 4를 참조하면, 회전구동부(140)는, 혼합관(120)에 연결된 도포노즐(110)을 회전시키기 위하여 로터리조인트(130)에 회전력을 제공한다. 이러한 회전구동부(140)는, 왕복 회전력을 발생하는 로터리실린더(142)와, 로터리실린더(142)의 회전축에 결합되는 타이밍풀리(144)와, 타이밍풀리(144)에 연결되어 로터리실린더(142)로부터 인가되는 왕복 회전력을 로터리조인트(130)에 전달하는 타이밍벨트(146)를 구비하다.

로터리실린더(142, Rotary Cylinder)는, 요동 모터 혹은 로터리 액추에이터라고도 하며, 밸브의 원격제어, 안전문 회전장치, 터널굴착장비의 드릴회전, 공작기계의 회전테이블장치 등의 왕복회전운동이 반복적으로 필요한 곳에 적합한 기계 요소로 압력을 가진 유체(유압 또는 공압)에 의해 작동된다.

이러한 로터리실린더(142)는, 일반적으로 몸체 내부에 마련되는 2개의 평행 실린더(미도시)와, 각 실린더 내에서 왕복운동하는 2개의 피스톤(미도시)과 2개의 피스톤 사이에 개재되는 회전축(미도시)을 구비한다. 2개의 피스톤은 서로 마주보는 면에 치형이 가공되어 있고, 회전축은 피니언 형태로 이루어져 2개의 피스톤의 치형과 맞물림으로써 피스톤의 직선왕복운동을 정역회전의 왕복회전운동으로 전환하게 된다.

로터리실린더(142)는 90°, 180°, 270°, 360°등의 회전각도를 갖도록 구성될 수 있으나, 본 실시예에서는 도포노즐(110)을 180°회전시켜야 하므로 실질적으로 180°의 회전각도를 갖는 로터리실리더가 사용된다. 한편, 로터리실린더(142)는 도 4에 도시되지 않았지만 직교로봇(200)의 일측에 고정 지지된다.

타이밍풀리(144)는, 로터리실린더(142)의 회전축에 결합되어 회전축의 회전과 연동되며, 그 외주면에 인벌루트(involute) 치형이 형성된다.

타이밍벨트(146)는, 일측이 타이밍풀리(144)에, 타측이 로터리조인트(130)의 외주면에 형성된 치형부(133, 도 5 참조)에 연결되어 로터리실린더(142)로부터 인가되는 왕복 회전력을 로터리조인트(130)에 전달한다. 타이밍벨트(146)의 내면에는 타이밍풀리(144)의 인벌루트 치형에 대응되는 치형이 형성되어, 일반적인 마찰전동벨트와 달리 동기(同期) 동력전달이 가능하다.

다만, 본 발명의 회전구동부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 로터리실리더, 타이밍풀리(144) 및 타이밍벨트(146)로 구성된 것에 한정되지 아니하며, 로터리조 인트(130)에 회전력을 제공할 수 있는 것이라면, 다양한 방식의 회전구동부(140)가 적용될 수 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 도포 시스템(1000)은 도포노즐(110)과 혼합관(120)을 연결하는 스위블조인트(150, swivel joint)를 더 구비한다.

스위블조인트(150)는, 일반적으로 2개의 관을 연결하는 이음의 일부가 관의 중심축 주위를 회전할 수 있도록 구성된 기계요소로, 도포노즐(110)이 혼합관(120)에 대해 회전 가능하도록 도포노즐(110)과 혼합관(120)을 연결한다.

본 발명에서, 도포작업을 위한 도포노즐(110)의 회전은 로터리조인트(130)에 의해 이루어지지만, 도포유닛(100)의 초기 세팅 시 도포노즐(110)의 각도 조절은 일정한 각도(예를 들면 180°)로 왕복 회전하는 로터리조인트(130)에 의해 실현될 수 없기 때문에, 도포노즐(110)과 혼합관(120)을 연결하는 스위블조인트(150)가 제공된다. 즉, 스위블조인트(150)는 도포유닛(100)의 초기 세팅 시 도포노즐(110)의 각도 조절을 위한 용도로 제공된다.

도 5를 참조하면, 로터리조인트(130)는, 직교로봇(200)의 일측에 볼트 체결에 의해 고정 지지되는 고정부(132)와, 고정부(132)에 대해 회전 가능하도록 고정부(132)에 결합되는 회전부(134)와, 원활한 회전을 위해 고정부(132)와 회전부(134) 사이에 개재되는 베어링(136)을 구비한다.

로터리조인트(130)의 고정부(132)와 회전부(134) 모두 중공형 구조를 갖는다. 레진 저장부(미도시)와 경화제 저장부(미도시)로부터 각각 공급되는 레진과 경화제는 로터리조인트(130)의 내부를 통해 혼합관(120)으로 유입된다.

로터리조인트(130)의 베어링(136)은 회전부(134)의 회전축을 일정한 위치에 고정시키고 회전축에 걸리는 하중을 지지하면서 고정부(132)에 대해 회전부(134)를 회전시킨다. 여기서, 베어링(136)은 축방향으로의 하중인 트러스트(thrust) 하중과 축에 수직방향으로의 하중인 레디얼(radial) 하중을 모두 지지할 수 있는 트러스트 베어링이 사용된다.

한편, 베어링(136)은 고정밀성의 베어링(136)을 사용하여야 하는데, 이는 혼합관(120)이 비교적 길기 때문에 베어링(136)의 작은 오차에도 끝단의 도포노즐(110)에는 큰 오차가 발생하기 때문이다.

로터리조인트(130)의 회전부(134)는 베어링(136) 설치가 용이하도록 2개의 부분이 결합되는 구조를 갖는다. 즉, 회전부(134)는, 베어링(136)과 접촉하는 제1 회전부(134a)와, 제1 회전부(134a)의 하단에 볼트 체결에 의해 결합되는 제2 회전부(134b)를 구비한다. 한편, 제2 회전부(134b)의 외주면에는 타이밍벨트(146)와 치형 결합되는 치형부(133)가 형성된다.

도 5를 참조하면, 로터리조인트(130)는 고정부(132)와 회전부(134) 사이에 개재되는 오링(138, O-ring)을 더 구비한다. 이러한 오링(138)은 로터리조인트(130) 내부에 흐르는 도포물질의 누수를 방지하기 위한 것으로, 고강도, 내열성의 오링(138)을 사용하는 것이 바람직하다.

도 5를 참조하면, 로터리조인트(130)는 그 내부에 마련되는 튜브(135)를 더 구비한다.

로터리조인트(130)의 튜브(135)는, 고정부(132)와 회전부(134)의 내부를 관 통하여 마련되며, 그 하단이 혼합관(120)에 연결되어 외부로부터 유입되는 도포물질을 혼합관(120)에 공급한다.

이와 같이, 본 발명은 로터리조인트(130)의 내부에 튜브(135)를 마련함으로써, 레진 저장부(미도시)와 경화제 저장부(미도시)로부터 각각 공급되는 레진과 경화제를 로터리조인트(130)의 내부에서 서로 다른 관로를 통해 혼합관(120)에 공급한다. 예를 들어, 레진은 튜브(135)를 통해 혼합관(120)에 공급되고, 경화제는 튜브(135)의 외부(튜브(135) 밖 영역으로 고정부(132)와 회전부(134)에 의해 한정되는 영역)를 통해 혼합관(120)에 공급되도록 구성할 수 있다. 즉, 레진과 경화제는 로터리조인트(130) 내부에서 서로 다른 관로를 통해 혼합관(120)에 공급되므로, 레진과 경화제의 혼합은 로터리조인트(130) 내부에서는 이루어지지 않고 혼합관(120) 상단부에서부터 이루어진다.

이에 따라, 본 발명은 로터리조인트(130)에 대한 회전 실패율을 최소화시킬 수 있다. 즉, 본 발명은 로터리조인트(130)의 내부에 튜브(135)를 마련함으로써 로터리조인트(130) 내부(특히, 고정부(132)와 회전부(134)의 결합 부분)에서 레진과 경화제가 혼합되어 발생하는 경화작용에 의해 로터리조인트(130)의 회전이 안 되거나 큰 힘을 가해야만 회전이 가능해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 도 3에 도시된 도포 시스템(1000)의 작동을 설명한다. 도 6a 내지 도 6e는 도 3에 도시된 도포 시스템(1000)의 작동을 순차적으로 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도포 시스템(1000)은, 지게차 등에 의해 반입된 단열 판넬(1)을 롤러 (미도시)를 통해 이송시키고, 단열 판넬(1)이 정해진 위치에 도달하면 스토퍼(미도시)에 의해 단열 판넬(1)을 정지시킨 후, 단열 판넬(1)에 대한 센터링 작업을 수행한다.

도 6a를 참조하면, 도포 시스템(1000)은, 센터링 작업이 완료된 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대한 도포작업을 수행한다. 이때, 도포노즐(110)은 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대응되도록 경사지게 배치된다. 도포유닛(100)의 초기 세팅 시 필요한 경우에 작업자는 스위블조인트(150)를 적절히 회전시켜 도포노즐(110)의 각도를 조절할 수 있다.

도포유닛(100)은 직교로봇(200)에 의해 X축 방향과 Z축 방향으로 순차적으로 이동하면서 도포노즐(110)에 의해 에폭시 수지를 분사하기 전에 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에서의 위치가 결정되며, 직교로봇(200)에 의해 Y축 방향(도 3 참조)으로 이동하면서 도포노즐(110)을 통해 에폭시 수지를 분사함으로써 도포작업을 수행한다. 즉, 도포유닛(100)은 도 6a에 도시된 화살표 방향으로 단계적으로 이동하면서 일측 경사면(1a)에 대한 도포작업을 수행한다.

도 6b 내지 도 6d를 참조하면, 도포 시스템(1000)은, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대한 도포작업이 완료되면, 도포유닛(100)을 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)으로 이동시킨다. 도포유닛(100)은 도 6b 내지 도 6d에 도시된 바와 같이, 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b) 쪽으로 순차적으로 이동한다. 즉, 도포유닛(100)은 Z축 방향으로 상승 이동, X축 방향으로 우측 이동, Z축 방향으로 하강 이동이 직교로봇(200)에 이해 순차적으로 진행된다.

도 6e를 참조하면, 도포 시스템(1000)은, 직교로봇(200)에 의해 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에서의 도포작업을 위한 도포유닛(100)의 최초 위치가 결정되면, 로터리실린더(142)를 작동시켜 로터리조인트(130)를 180°회전시킨다. 이러한 로터리조인트(130)의 회전과 연동하여 도포노즐(110)은 180°회전하게 됨으로써, 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에 대응되는 소정의 각도로 경사지게 된다. 즉, 도포노즐(110)은 로터리조인트(130)의 회전에 의해 그 입구가 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에 대해 수직 방향으로 향하도록 배치된다.

이와 같은 도포노즐(110)의 회전이 완료되면, 도포시스템은, 전술한 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대한 도포작업과 동일한 방식으로 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)에 대한 도포작업을 수행한다.

한편, 본 실시예에서, 도포 시스템(1000)은 도포유닛(100)을 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에서 타측 경사면(1b)으로 이동시킨 후 도포노즐(110)을 회전시키는 작동순서를 갖지만, 이와 달리 단열 판넬(1)의 타측 경사면(1b)으로 도포유닛(100)을 이동시키기 전에 도포노즐(110)을 회전시키도록 그 작동순서를 변경할 수도 있다.

이상 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 도포 시스템(1000)은, 로터리조인트(130)를 사용하여 도포노즐(110)을 자동으로 회전시킴으로써, 종래 수작업으로 도포노즐을 회전시킴으로써 발생하는 도포작업상의 생산성 저하를 개선하여 택트 타임(tact time)을 감소시키고 전체 도포작업의 생산성을 향상시킬 수 있다

아울러, 본 실시예에 따른 도포 시스템(1000)은, 종래 수작업에 의한 도포노 즐의 회전 작업 시 무리한 힘이 가해져서 발생하는 도포장치의 손상과 초기에 설정된 도포노즐의 각도가 틀어져서 발생하는 작업 불량을 방지할 수 있다.

이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도포 시스템의 구성도이다. 전술한 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 나타내며, 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 도포 시스템(2000)은, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)과 타측 경사면(1b)에 각각 배치되는 2개의 도포유닛(100-1, 100-2)과, 2개의 도포유닛(100-1, 100-2)을 각각 지지하여 이동시키기 위한 2개의 이동유닛을 구비한다.

한편, 본 실시예의 이동유닛은 전술한 실시예와 마찬가지로 3축 직교로봇(200-1, 200-2)으로 구현된다. 다만, 도 7에서는 직교로봇(200-1, 200-2)의 전체 구성을 도시하지 않고, 도포유닛(100-1, 100-2)과 결합되는 부분만을 도시하였다.

도포유닛(100-1, 100-2)은 제1 도포유닛(100-1)과 제2 도포유닛(100-2)으로 한 쌍을 이루며, 제1 도포유닛(100-1)과 제2 도포유닛(100-2)은 각각 제1 직교로봇(200-1)과 제2 직교로봇(200-2)에 의해 독립적으로 이동한다. 즉, 제1 도포유닛(100-1)과 제2 도포유닛(100-2)의 이동은 개별적으로 제어된다.

제1 도포유닛(100-1)은, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 제1 도포노즐(110-1)과, 제1 도포노즐(110-1)의 상단부에 연결되어 제1 도포노즐(110-1)에 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 제1 혼합관(120-1)을 구비한다. 이때, 제1 도포노즐(110-1)은, 제1 혼합관(120-1)에 대해 회전 가능하도록 제1 스위블조인트(150-1)를 통해 제1 혼합관(120-1)에 연결된다. 이러한 제1 도포유닛(100-1)은 그 상단부가 제1 직교로봇(200-1)의 일측에 결합되어 제1 직교로봇(200-1)에 의해 지지된다.

제1 직교로봇(200-1)은 제1 도포유닛(100-1)을 3축 직교 방향으로 이동시킨다. 즉, 제1 직교로봇(200-1)은 X축, Y축 및 Z축 방향으로 제1 도포유닛(100-1)을 직선 이동시킨다(도 3 참조).

제2 도포유닛(100-2)은, 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 제2 도포노즐(110-2)과, 제2 도포노즐(110-2)의 상단부에 연결되어 제2 도포노즐(110-2)에 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 제2 혼합관(120-2)을 구비한다. 이때, 제2 도포노즐(110-2)은, 제2 혼합관(120-2)에 대해 회전 가능하도록 제2 스위블조인트(150-2)를 통해 제2 혼합관(120-2)에 연결된다. 이러한 제2 도포유닛(100-2)은 그 상단부가 제2 직교로봇(200-2)의 일측에 결합되어 제2 직교로봇(200-2)에 의해 지지된다.

제2 직교로봇(200-2)은 제1 도포유닛(100-1)과 독립적으로 제2 도포유닛(100-2)을 3축 직교 방향으로 이동시킨다. 즉, 제2 직교로봇(200-2)은 X축, Y축 및 Z축 방향으로 제2 도포유닛(100-2)을 직선 이동시킨다(도 3 참조).

이와 같이, 본 실시예에 따른 도포 시스템(2000)은, 독립적으로 이동할 수 있는 한 쌍의 도포유닛(100-1, 100-2)을 구비함으로써, 수작업에 의한 도포노즐의 회전 작업 및 단열 판넬(1)의 일측 경사면(1a)에서 타측 경사면(1b)으로 도포유닛 을 이동시키는 과정이 생략되므로, 도포작업상의 택트 타임(tact time)을 감소시켜 전체 도포작업의 생산성을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

예를 들면, 전술한 실시예들에서는 선박 제조시 단열 판넬에 적용되는 에폭시 수지 도포 시스템에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 다양한 분야의 도포 시스템에 적용될 수 있음은 물론이다.

도 1 및 도 2는 선박 제조시 사용되는 종래의 도포장치의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도포 시스템의 구성도이다.

도 4는 도 3에 도시된 도포유닛의 구성도이다.

도 5는 도 4에 도시된 로터리조인트의 단면도이다.

도 6a 내지 도 6e는 도 3에 도시된 도포 시스템의 작동을 순차적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도포 시스템의 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1000, 2000 : 도포 시스템

100 : 도포유닛 110 : 도포노즐

120 : 혼합관 130 : 로터리조인트

132 : 고정부 134 : 회전부

135 : 튜브 136 : 베어링

138 : 오링 140 : 회전구동부

142 : 로터리실린더 144 : 타이밍풀리

146 : 타이밍벨트 150 : 스위블조인트

200 : 직교로봇

Claims

도포물질이 도포되는 대상이 되는 물체에 도포물질을 도포하는 도포유닛; 및

상기 도포유닛을 지지하고, 상기 도포유닛을 이동시키기 위한 이동유닛을 포함하며,

상기 도포유닛은,

상기 물체의 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 도포노즐;

상기 도포노즐에 연결되어 상기 도포노즐에 상기 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 혼합관;

상기 혼합관이 상기 이동유닛에 대해 회전 가능하도록 상기 혼합관과 상기 이동유닛을 연결하는 로터리조인트; 및

상기 혼합관에 연결된 상기 도포노즐을 회전시키기 위하여 상기 로터리조인트에 회전력을 제공하는 회전구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제1항에 있어서,

상기 로터리조인트는,

상기 이동유닛에 고정 지지되는 고정부;

상기 고정부에 대해 회전 가능하도록 상기 고정부에 결합되는 회전부; 및

상기 고정부와 상기 회전부 사이에 개재되는 베어링을 포함하는 것을 특징으 로 하는 도포 시스템.
제2항에 있어서,

상기 베어링은, 트러스트 베어링인 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제2항에 있어서,

상기 회전부는,

상기 베어링과 접촉하는 제1 회전부; 및

상기 제1 회전부의 하단부에서 상기 제1 회전부와 분리 가능하도록 결합하는 제2 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제2항에 있어서,

상기 로터리조인트는,

상기 고정부와 상기 회전부 사이에 개재되는 오링(O-ring)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제1항에 있어서,

상기 회전구동부는,

왕복 회전력을 발생하는 로터리실린더;

상기 로터리실린더의 회전축에 결합되는 타이밍풀리; 및

상기 타이밍풀리에 연결되어 상기 로터리실린더로부터 인가되는 왕복 회전력을 상기 로터리조인트에 전달하는 타이밍벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제6항에 있어서,

상기 로터리실린더의 회전각도는 실질적으로 180°인 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제6항에 있어서,

상기 로터리조인트의 외주면에는,

상기 타이밍벨트와 치형 결합되는 치형부가 형성되는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제1항에 있어서,

상기 로터리조인트는, 상기 혼합관의 상단부에 결합되는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제9항에 있어서,

상기 도포물질은, 제1 도포물질과 상기 제1 도포물질과 다른 성분을 갖는 제2 도포물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제10항에 있어서,

상기 로터리조인트는,

내부에서 상기 제1 도포물질과 상기 제2 도포물질이 서로 다른 관로를 통해 상기 혼합관까지 공급될 수 있도록, 상기 로터리조인트의 내부에 마련되는 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제1항에 있어서,

상기 도포노즐이 상기 혼합관에 대해 회전 가능하도록 상기 도포노즐과 상기 혼합관을 연결하는 스위블조인트(swivel joint)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제1항에 있어서,

상기 이동유닛은,

상기 도포유닛을 3축 직교 방향으로 이동시키는 직교로봇인 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
제13항에 있어서,

상기 직교로봇은,

상기 도포노즐과 상기 경사면 사이의 거리를 조절하도록 상기 도포유닛을 상 하 방향으로 이동시키는 제1 이동부;

상기 도포유닛을 좌우 방향으로 이동시키는 제2 이동부; 및

상기 도포유닛을 전후 방향으로 이동시키는 제3 이동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.
도포물질이 도포되는 대상이 되는 물체의 일측 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 제1 도포노즐과, 상기 제1 도포노즐에 연결되어 상기 제1 도포노즐에 상기 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 제1 혼합관을 구비하는 제1 도포유닛;

상기 제1 도포유닛을 지지하고, 상기 제1 도포유닛을 이동시키기 위한 제1 이동유닛;

상기 물체의 타측 경사면에 대응되도록 소정의 각도로 경사지게 배치 가능한 제2 도포노즐과, 상기 제2 도포노즐에 연결되어 상기 제2 도포노즐에 상기 도포물질을 공급하는 관로를 제공하는 제2 혼합관을 구비하는 제2 도포유닛; 및

상기 제2 도포유닛을 지지하고, 상기 제1 도포유닛과 독립적으로 상기 제2 도포유닛을 이동시키기 위한 제2 이동유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 도포 시스템.