KR20220088370A - 정전기 파우더 코팅을 위한 로봇, 시스템, 및 방법 - Google Patents

정전기 파우더 코팅을 위한 로봇, 시스템, 및 방법 Download PDF

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KR20220088370A
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프랑수아 레타르
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엑셀 인더스트리스
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Abstract

정전기 파우더 코팅 부스(2)를 위한 정전기 파우더 적용 로봇(4)이 제공되는바, 상기 정전기 파우더 적용 로봇(4)은 정전기 파우더 적용을 수행하도록 구성된 투사기(projector)(41)를 포함한다. 상기 부스로부터의 파우더 제거에 필요한 시간을 감축시키고 파우더 제거의 자동화를 도모하기 위하여, 상기 로봇(4)은 로봇 아암(43)을 더 포함하고, 상기 로봇 아암(43)은 관절식으로 작동하며, 투사기(41)의 배치를 위하여 투사기(41)를 운반하고 또한 바람직하게는 공기인 파우더 제거 유체를 송풍하기 위한 송풍기(42)를 부스(2) 내에 배치시키기 위하여 운반한다. 송풍기(42)는 정전기 파우더 적용 부스(2) 내에서 파우더가 제거되어야 하는 표면에 대해 파우더 제거 유체를 송풍함으로써, 상기 파우더가 제거되어야 하는 표면에 코팅된 잔류 파우더를 제거한다.

Description

정전기 파우더 코팅을 위한 로봇, 시스템, 및 방법{Robot, system and method for electrostatic powder coating}
본 발명은 정전기 파우더 코팅용 로봇, 그러한 로봇을 포함하는 정전기 파우더 코팅 시스템, 및 그러한 로봇 또는 시스템을 이용하여 수행되는 정전기 파우더 코팅 방법에 관한 것이다.
물품에 페인트와 같은 코팅을 적용하기 위하여 정전기 파우더 부스 안에서 물품에 정전기 파우더 코팅을 수행하는 방안이 공지되어 있다. 물품에 파우더를 적용함은, 정전기 투사기를 이용함으로써 수행되는바, 상기 투사기는 파우더의 흐름을 방출하는 한편, 상기 투사기와 물품은 특정의 전위를 갖게 됨으로써 파우더가 상기 물품에 이끌려가서 물품을 코팅하게 된다. 일단 물품에 대한 정전기 파우더 코팅이 수행되면, 그 물품은 오븐으로 이송된다. 오븐은 상기 파우더를 가열하되, 파우더 내의 열경화 재료가 망상 조직을 이루게 하는 온도로 가열함으로써, 상기 코팅이 물품에 부착되게 한다.
정전기 효과에도 불구하고, 물품에 파우더를 적용하기 위하여 방출된 파우더 중 일부는 물품에 도달하지 못하고, 상기 부스의 벽 및 바닥, 심지어 투사기 자체에 퇴적되기도 한다. 일반적으로, 상기 부스에는 잔류 파우더 흡입 시스템이 구비되어 있어서 상기 부스 내부를 진공으로 만드는데, 이것은 상기 파우더를 재활용하고 후속의 물품에 대한 파우더 적용을 위한 새로운 파우더와 혼합하기 위하여, 그러한 파우더의 대부분을 회수하기 위한 것이다. 그럼에도 불구하고, 즉 상기 진공 시스템에도 불구하고, 일반적으로 상기 벽과 바닥에는 잔류 파우더가 부착된 채 유지되어서, 특히 파우더의 유형, 예를 들어 색상을 변경하고자 하는 때에는, 파우더를 제거, 즉 상기 부스의 내부와 투사기들을 세정함이 필요하다. 이것이 작업자의 수작업에 의해 수행되는 경우, 안전상의 이유로 인하여 이 작업을 위해서 상기 부스의 작업이 중단됨을 필요로 한다.
WO 96/12568 A1 에는 파우더 투사기들 및 자동 세정 유닛을 포함하는 파우더 부스가 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 자동 세정 유닛은 특히 부피가 크며, 하나의 부스 형상에만 적합할 뿐이다. 또한, 상기 세정 유닛은 세정 작업시마다 외부로부터 부스 안으로 도입되어야 하는데, 이것은 시간 소모가 크다는 단점이 있다.
본 발명은, 종래 기술의 단점들을 해결하는 새로운 정전기 파우더 코팅 로봇을 제공함을 목적으로 하는바, 이에 의하면 상기 부스로부터의 파우더 제거에 필요한 시간이 감소되고 파우더 제거의 자동화가 도모된다.
본 발명은 정전기 파우더 코팅 부스(electrostatic powder coating booth)를 위한 정전기 파우더 적용 로봇(electrostatic powdering robot)에 관한 것으로서, 상기 정전기 파우더 적용 로봇은 정전기 파우더 적용을 수행하도록 구성되는 투사기를 포함한다. 본 발명에 따르면, 상기 정전기 파우더 적용 로봇은 관절식으로 작동하고 투사기를 운반하는 로봇 아암을 더 포함하여, 상기 투사기를 정전기 파우더 코팅 부스 안에서 배치시키며, 이로써 투사기가 정전기 파우더 코팅 부스 내부에서 물품의 정전기 파우더 코팅을 수행한다. 또한 상기 정전기 파우더 적용 로봇은 바람직하게는 공기인 파우더 제거 유체를 송풍하도록 구성되는 송풍기를 포함하며, 상기 로봇 아암은 송풍기를 운반하여 상기 송풍기를 정전기 파우더 코팅 부스 내에서 배치시키고, 상기 송풍기는 정전기 파우더 코팅 부스 내에서 파우더가 제거되어야 하는 표면에 대해 파우더 제거 유체를 송풍함으로써 상기 파우더가 제거되어야 하는 표면으로부터 잔류 파우더의 코팅을 제거한다.
본 발명의 한 가지 아이디어는, 동일한 정전기 파우더 적용 로봇에 투사기와 송풍기를 구비시키는 것인데, 이로써 동일한 로봇이 정전기 파우더 적용 및 파우더 제거, 즉 잔류 파우더의 세정을 수행하기 위하여 사용된다. 상기 로봇 아암은 상기 투사기 및 송풍기 모두를 배치시키는바, 즉 이동, 지향, 및/또는 조향시킨다. 따라서, 상기 파우더 부스 내에 코팅되어야 하는 물품이 존재하는 때에, 로봇 아암은 상기 물품에 가깝게 투사기를 배치시키고, 이 때 투사기가 파우더 적용을 자동적으로 수행하도록 투사기를 물품을 향해서 지향시킨다. 상기 물품에 대한 파우더 적용이 수행되자마자, 파우더 부스는 파우더 제거를 위한 준비가 되는데, 왜냐하면 상기 파우더 적용 로봇에는 항시적으로 송풍기가 구비되어 있기 때문이다. 로봇 아암은 송풍기를 상기 파우더 제거되어야 할 표면을 향해 지향시킴으로써, 상기 파우더 제거되어야 할 표면으로부터 파우더가 제거되게끔 즉시 송풍기를 배치시킬 수 있다. 파우더 제거는 임의의 요망되는 시간에 수행될 수 있는바, 특히 두 개의 연속적인 물품들에 대한 파우더 적용 공정의 사이에 수행될 수 있다. 상기 로봇 아암이 송풍기를 배치시키기 때문에, 상기 파우더 제거되어야 하는 표면은 상기 부스의 내부 벽, 바닥, 천장, 또는 부스 내에 배치된 로봇 또는 다른 투사기의 표면일 수도 있다. 위와 같은 로봇 아암에 의해 송풍기를 배치시킬 수 있는 능력은 파우더 제거가 다재다능하게 수행됨을 가능하게 하는바, 상기 부스 내부의 임의의 요망되는 표면은 상기 로봇 아암에 의해서 송풍기를 적절히 배치시킴으로써 그로부터 파우더가 제거될 수 있다. 상기 로봇 아암은 투사기에 의한 파우더 적용을 위해 프로그램되는 것 처럼, 송풍기에 의한 파우더 제거를 위해 프로그램될 수 있다. 따라서 파우더 제거가 용이하게 자동화된다.
바람직하게는, 상기 로봇 아암이 투사기 및 송풍기를 운반하는 지지 헤드(support head)를 포함하고, 투사기 및 송풍기는 로봇 아암에 의하여 일체적으로 움직여진다.
바람직하게는, 상기 로봇 아암이, 상기 투사기 및 송풍기를 적어도 5 자유도로 배치시키도록 구성된 다관절 아암(poly-articulated arm)이다.
바람직하게는, 상기 투사기가 정전기 투사 헤드(electrostatic projection head)들로 이루어진 제1 열(first row)을 포함하고, 상기 송풍기는 상기 정전기 투사 헤드들에 대해 평행하게 배치된 송풍 노즐(blowing nozzle)들로 이루어진 열을 포함한다.
바람직하게는, 상기 투사기는 정전기 투사 헤드들의 제1 열에 대해 평행하게 배치된 정전기 투사 헤드들의 제2 열을 포함하고, 송풍 노즐들의 열은 정전기 투사 헤드들의 제1 열과 제2 열 사이에 배치된다.
바람직하게는, 상기 투사기는 파우더 적용 전극(powdering electrode)을 포함하고, 상기 파우더 적용 전극의 전위는 파우더 적용 전위(powdering electrical potential)로 상승될 수 있다. 바람직하게는, 상기 정전기 파우더 적용 로봇은 파우더 적용 전극에 대해 독립적인 파우더 제거 전극을 더 포함하고, 상기 파우더 제거 전극은, 파우더가 제거되어야 하는 표면에 송풍기가 파우더 제거 유체를 송풍하는 동안에 대전 방지 전위(anti-static electrical potential)로 상승되도록 구성된다.
또한 본 발명은 정전기 파우더 적용 시스템에 관한 것인바, 상기 정전기 파우더 적용 시스템은 전술된 정전기 파우더 적용 로봇 및 정전기 파우더 코팅 부스를 포함한다. 상기 정전기 파우더 적용 로봇은 상기 로봇 아암이 상기 정전기 파우더 코팅 부스 내부에서 투사기를 배치시켜서 상기 투사기가 정전기 파우더 코팅 부스 내에서 물품에 대한 정전기 파우더 적용을 수행할 수 있도록 제공된다. 또한 상기 시스템은 상기 정전기 파우더 코팅 부스 내에 있는 송풍기를 포함하는바, 상기 송풍기는 정전기 파우더 코팅 부스 내에서 파우더가 제거되어야 하는 표면에 파우더 제거 유체를 송풍한다.
바람직하게는, 상기 정전기 파우더 적용 시스템이 정전기 파우더 코팅 부스 내에 배치된 다른 로봇을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 다른 로봇으로부터 파우더를 제거하기 위하여, 송풍기가 상기 다른 로봇에 대해 파우더 제거 유체를 송풍할 수 있도록 상기 로봇 아암이 송풍기를 배치하게끔 구성된다.
바람직하게는, 상기 파우더 적용 시스템은 보조 송풍기를 더 포함하고, 상기 보조 송풍기는 정전기 파우더 코팅 부스 내에 배치되며 또한 파우더 제거 유체를 송풍하도록 구성된다. 바람직하게는, 상기 투사기로부터 파우더를 제거하기 위하여 상기 보조 송풍기가 투사기에 대해 파우더 제거 유체를 송풍하도록, 상기 로봇 아암은 상기 투사기를 상기 보조 송풍기에 인접하게 배치시키도록 구성된다.
바람직하게는, 상기 송풍기가 로봇 아암으로부터 탈착가능하다. 바람직하게는, 상기 정전기 파우더 코팅 시스템이, 상기 송풍기가 로봇 아암으로부터 분리된 때에 로봇 아암에게 송풍기를 제공하도록 구성된 도구 교체 장치를 포함한다. 바람직하게는, 상기 송풍기가 로봇 아암으로부터 분리되어 있고 상기 도구 교체 장치에 의하여 로봇 아암에게 제공된 때에, 상기 로봇 아암은, 파우더가 제거되어야 하는 표면에서 파우더 제거를 수행하기 위하여 상기 송풍기를 운반하기 위해서, 상기 도구 교체 장치에서 송풍기를 자동적으로 장착하도록 구성된다.
또한 본 발명은 전술된 정전기 파우더 적용 로봇 또는 전술된 파우더 적용 시스템에 의하여 수행되는 정전기 파우더 적용 방법에 관한 것인바, 정전기 파우더 적용 방법은: 정전기 파우더 코팅 부스 내에서 로봇 아암에 의하여 배치되는 투사기에 의해서 물품에 대한 정전기 파우더 적용을 수행하는 단계; 및 상기 정전기 파우더 적용 단계가 수행된 다음에, 상기 송풍기가 정전기 파우더 코팅 부스 내부에서 로봇 아암에 의해 배치되는 동안에, 상기 송풍기가 파우더가 제거되어야 하는 표면에 대해 파우더 제거 유체를 송풍하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 구성과 장점들은 하기 첨부 도면들을 참조로 하여 본 발명의 원리에 관하여 서술하는 아래의 실시예들에 관한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1 에는 정전기 파우더 적용 로봇을 포함하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 파우더 적용 시스템의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도 2 에는 도 1 의 정전기 파우더 적용 로봇의 일부분의 사시도가 도시되어 있다.
도 3 에는 도 1 및 도 2 의 정전기 파우더 적용 로봇의 일부분의 분해 사시도가 도시되어 있다.
도 1 에는 정전기 파우더 적용 시스템이 도시되어 있는데, 이것은 정전기 파우더 코팅 부스(2), 정전기 파우더 적용 로봇(4), 및 정전기 파우더 적용 로봇(6)을 포함한다.
정전기 파우더 코팅 부스(2)는, 물품(10)이 정전기 파우더 코팅 부스(2) 안에 배치된 상태에서 로봇들(4, 6)을 이용하여 파우더 적용이 수행되는 상태로, 물품(10)의 정전기 파우더 적용 작업을 수용하도록 의도된 것이다.
도 1 에 도시된 예에서, 정전기 파우더 코팅 부스(2)는 바닥(12), 바닥(12) 위에서 연장되어 있는 지붕(14), 및 바닥(12)과 지붕(14)의 주변부에서 바닥(12)과 지붕(14)을 연결하는 주변 벽(16)을 포함한다. 부스(2)는 바닥(12), 지붕(14), 및 주변 벽(16)에 의하여 경계지워지고 실질적으로 에워싸인 파우더 격실을 내부에 한정하는바, 그 안에서 파우더 적용 작업이 수행된다. 부스(2)는 본질적으로, 파우더 공정 동안에 물품(10)에 도달하지 못한 임의의 잔류 파우더를 내부에 가두도록 의도된 것이다.
적어도 바닥(12), 지붕(14), 및 주변 벽(16)에 대한 상기 부스(2)의 내부는, 예를 들어 폴리머 플라스틱 재료와 같은 전기 절연성을 갖는 재료로 제작 또는 라이닝됨이 바람직하다.
유리하게는 부스(2)가 접근 개구(18)를 포함하는데, 이것은 부스(2) 안으로 물품(10)을 도입시키기 위하여 주변 벽(16)을 통하도록 제공된다. 물품(10)은 동일한 접근 개구(18), 또는 제2의 유사한 접근 개구로서 예를 들어 부스(2)의 다른 끝에 접근 개구(18)의 반대측에 제공된 다른 접근 개구를 통해서 부스(2)로부터 제거될 수 있다.
바람직하게는 상기 파우더 적용 시스템이, 접근 개구(18)를 통해서 물품(10)을 부스(2) 안으로 도입시키고 또한 접근 개구(18) 또는 다른 개구를 통해서 물품(10)을 부스(2)로부터 제거하기 위한 컨베이어(19)를 포함한다. 컨베이어(19)는 물품(10)을 매달기 위한 레일(25)을 포함하는바, 예를 들어 상기 레일은 벨트 또는 체인과 같이 레일을 따라서 물품(10)을 구동하기 위한 수단을 구비한다. 유리하게는 상기 레일(25)이 지붕(14)의 위에 배치되고, 루프에는 레일(25) 아래에서 레일(25)의 궤적을 따르는 종방향 노치(26)가 제공된다. 물품(10)이 부스(2)의 내부를 통과하는 때에, 물품(10)은 종방향 노치(26)를 통하여 레일(25)로부터 매달려 있게 된다. 바람직하게는, 물품(10)이 부스(2) 내에서 정지하지 않고 컨베이어(19)에 의해 이동되는바, 이 때 컨베이어(19)가 지속적으로 물품(10)의 진행 움직임을 수행하는 동안에 물품(10)에 대한 파우더 적용이 수행된다.
바람직하게는, 컨베이어(19)가 복수의 물품들을 연속적으로 운반하도록 설계되는바, 여기에서는 레일(25)을 따라서 그 물품들이 배치되며, 이는 부스(2) 내부에서 이 물품들의 연속적인 파우더 적용 작업을 위한 것이다.
유리하게는, 상기 파우더 적용 시스템이 흡입 시스템을 포함하는데, 흡입 시스템은 부스(2) 내부에 포함된 잔류 파우더를 흡입하기 위하여 부스(2)에 연결된다. 예를 들어, 상기 흡입 시스템은 바닥(12) 아래에 배치된 파우더 흡입 덕트(21)들과, 부스(2)의 내부를 상기 덕트(21)들과 유체 연결시키기 위하여 바닥(12)를 통하여 제공된 벤트(22)들을 포함하는바, 이로써 부스(2) 내에 포함된 잔류 파우더는 벤트(22)들을 통해서 상기 덕트(21)들 안으로 유입될 수 있다. 바람직하게는, 도시된 바와 같이, 바닥(12)가 잔류 파우더로 하여금 벤트(22)들 안으로 흘러들어감을 촉진하는 경사진 단면의 조립체로 형성된다.
유리하게는, 상기 잔류 파우더의 흡입으로 인하여 부스(2)의 내부가 부스(2)의 외부에 대하여 음압 하에 있게 되고, 이로써 접근 개구(18) 및/또는 종방향 노치(26)와 같은 부스(2)의 임의의 개구를 통해서 공기 흡입이 이루어지는바, 이것은 이 개구들을 통하여 부스로부터 잔류 파우더가 이탈함을 방지한다.
흡입을 수행하기 위하여, 상기 흡입 시스템은 파우더 흡입 펌프(20) 또는 임의의 다른 적합한 펌핑 수단을 포함한다. 여기에서 펌프(20)는 부스(2) 외부에 배치되고, 벤트(22)들을 통해서 덕트(21)들을 거쳐 부스(2) 밖으로 잔류 파우더를 빨아 내기 위하여 덕트(21)들에 연결된다.
바람직하게는, 이와 같이 흡입된 잔류 파우더의 전부 또는 일부가, 이 잔류 파우더에 대한 처리 이후 그리고/또는 새로운 파우더와의 혼합 이후에, 정전기 파우더 적용을 위해서 부스(2) 안으로 재도입된다.
도 1 에는 물품(10)이 개략적으로 도시되어 있는바, 파우더 코팅은 임의 유형의 물품에 대해 수행될 수 있고, 특히 자전거 프레임, 가구의 몸체 부품 또는 부재와 같은 금속 물품에 대해 수행될 수 있다.
부스(2) 안에서 물품(10)에 대한 정전기 파우더 적용에 의해 가해지는 파우더는 물품(10) 상에 코팅을 형성하도록 의도된 것이다. 정전기 파우더 코팅은, 물품(10)에 가해지는 파우더 적용이 물품(10)의 요망되는 부분에 요망되는 분포로 이루어짐을 가능하게 한다. 그 다음, 부스(2) 외부에서는 상기 코팅을 고착시키고 코팅에 최종 특성을 부여하기 위하여 상기 파우더가 작용함이 허용되는바, 이와 같은 후속 처리는 특정의 것으로 한정되지 않는다. 상기 파우더의 반응, 그리고 이에 따른 코팅의 고정을 위하여, 물품(10)은 오븐을 이용한 열 처리를 받는 것이 바람직하다. 그 결과로 인한 코팅은, 바람직하게는 물품(10) 상의 페인트 또는 바니쉬(varnish) 코팅이다.
바람직하게는, 상기 파우더가 열경화성 폴리머 재료를 포함한다. 일단 물품(10)이 부스(2) 안에서 파우더 적용을 받은 다음, 물품(10)에 대하여 가해지는 열처리는 상기 열경화성 재료가 경화됨을 유발하는바, 즉 망상 조직의 생성을 유발하여 코팅을 고착시킨다.
본 예에서, 로봇들(4, 6)은 동일하며, 따라서 로봇(4)에 대한 설명은 로봇(6)에도 적용된다. 변형예에서, 로봇(6)은 로봇(4)과 상이할 수 있다. 변형예에서는, 정전기 파우더 적용 시스템이 단일의 정전기 파우더 적용 로봇을 포함하거나, 또는 2 이 아닌 다른 갯수의 정전기 파우더 적용 로봇을 포함할 수 있다. 이 로봇들은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 특히, 상기 로봇들(4, 6)이 서로 상이하되, 이들 모두가 아래에서 설명되는 개별의 송풍기 및 투사기와, 아래에서 설명되는 바와 같이 상기 송풍기 및 투사기를 배치시키기 위한 개별의 로봇 아암을 포함할 수 있다. 변형예에서는, 상기 로봇들(4, 6) 모두가 파우더 로봇이되, 로봇(4)만이 송풍기를 포함하고 다른 로봇을 송풍기를 포함하지 않을 수 있다.
여기에서는, 로봇(4)이 완전히 부스(2)의 내부에 배치된다. 로봇(4)은 본질적으로, 투사기(41), 송풍기(42), 및 로봇 아암(43)을 포함한다.
로봇 아암(43)은, 투사기(41) 및 송풍기(42)를 운반하는바, 이는 투사기(41) 및 송풍기(42)를 부스(2) 내에서 배치, 즉 이들을 부스(2) 내부에서의 요망되는 위치로 이동 및 지향시키기 위한 것이다. 다시 말하면, 투사기(41) 및 송풍기(42)는 이들을 위한 이동식 지지대로서의 역할을 하는 로봇 아암(43)의 도움을 받아 배치될 수 있다. 이를 위하여, 로봇 아암(43)은 관절식 아암이다.
바람직하게는, 로봇 아암(43)이 다관절 아암, 즉 다축 로봇의 형태를 갖는다. 로봇 아암(43)은, 로봇 아암(43)의 간편한 제어 및/또는 프로그래밍에 의하여 투사기(41) 및 송풍기(42)가 부스(2) 내에서 임의의 요망되는 구성형태로 배치됨을 가능하게 하는바, 특히 부스(2) 및 물품(10)의 형상에 적응하여 배치됨을 가능하게 한다.
로봇 아암(43)은 베이스(45) 및 지지 헤드(46)를 포함하고, 또한 바람직하게는 베이스(45)와 헤드(46)를 연결하는 복수의 부재들, 본 경우에 있어서는 부재(47), 부재(48), 부재(49), 및 부재(50)를 포함한다.
바람직하게는 로봇 아암(43)이 부스(2) 내부에 완전히 수용된다. 변형예에서는, 로봇 아암(43)의 일부분, 예를 들어 베이스(45)가 부스(2)의 외부에 있을 수 있다.
로봇 아암(43)은 베이스(45)에 의하여 지지된다. 이를 위하여, 베이스(45)는 부스(2)에 고정되는 것이 유리하며, 여기에서는 부스(2)의 바닥에 고정된다. 베이스(45)는 부재들(47, 48, 49, 50) 및 헤드(46)를 거쳐서 투사기(41) 및 송풍기(42)를 지지한다.
부재(47)는 베이스(45)에 의하여 지지되고, 베이스(45)에 대해 동력 방식(motorized manner)으로 관절 움직임을 수행하는바, 바람직하게는 상기 관절 움직임이 본 예에서 요오(yaw) 방향으로 피봇하는 동력 관절부(51)에 의해 수행한다. 부재(47)는 부재(48)를 거쳐서, 다른 부재들(49, 50), 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)를 지지한다. 그러므로, 베이스(45)에 대한 부재(47)의 움직임은 부스(2)에 대한 부재들(48, 49, 50), 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)의 일체적 움직임을 수반한다.
부재(48)는 부재(47)에 의하여 지지되고, 부재(47)에 대해 동력 방식으로 관절 움직임을 수행하는바, 바람직하게는 본 예에서 피치(pitch) 방향으로 피봇하는 동력 조인트(52)를 거쳐서 수행한다. 부재(48)는 부재(49)를 거쳐서, 다른 부재(50), 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)를 지지한다. 그러므로, 부재(47)에 대한 부재(48)의 움직임은 부재(47)에 대한 부재들(49, 50), 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)의 일체적 움직임을 수반한다.
부재(49)는 부재(48)에 의하여 지지되고, 부재(48)에 대해 동력 방식으로 관절 움직임을 수행하는바, 바람직하게는 본 예에서 피치(pitch) 방향으로 피봇하는 동력 조인트(53)를 거쳐서 수행한다. 부재(49)는 부재(50)를 거쳐서, 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)를 지지한다. 그러므로, 부재(48)에 대한 부재(49)의 움직임은 부재(48)에 대한 부재(50), 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)의 일체적 움직임을 수반한다.
부재(50)는 부재(49)에 의하여 지지되고, 부재(49)에 대해 동력 방식으로 관절 움직임을 수행하는바, 바람직하게는 본 예에서 롤(roll) 방향으로 피봇하는 동력 관절부(54)를 거쳐서 수행한다. 부재(50)는 헤드(46)를 거쳐서, 투사기(41) 및 송풍기(42)를 지지한다. 그러므로, 부재(49)에 대한 부재(50)의 움직임은 부재(49)에 대한 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)의 일체적 움직임을 수반한다.
헤드(46)는 부재(50)에 의하여 지지되고, 부재(50)에 대해 동력 방식으로 관절 움직임을 수행하는바, 바람직하게는 본 예에서 피치 방향으로 피봇하는 동력 관절부(55)를 거쳐서 수행한다. 헤드(46)는 투사기(41) 및 송풍기(42)를 지지한다. 그러므로, 부재(50)에 대한 헤드(46)의 움직임은 부재(50)에 대한 투사기(41) 및 송풍기(42)의 일체적 움직임을 수반한다.
위와 같은 구조 때문에, 본 예의 로봇 아암(43)은 부스(2)에 대해서 5 자유도로 투사기(41) 및 송풍기(42)를 배치시킬 수 있다. 여기에서 5 자유도는 부스에 대한 두 개의 병진 자유도, 즉 높이 및 횡방향 위치 변화와, 두 개의 회전 자유도, 즉 피치, 롤, 및 요오를 포함한다. 그러나, 로봇 아암(43)은 5 자유도가 아닌 자유도, 특히 6 자유도를 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 로봇 아암(43)의 부재들은 도시된 예에서와 같이 직렬로 배치됨이 바람직하며, 이 때 소정의 부재는 관절 방식으로 선행 부재에 의해 보유되며, 관절 방식으로 후행 부재를 지지하고, 최초 부재는 관절 방식으로 베이스(45)에 의하여 지지되며, 최종 부재는 관절 방식으로 헤드(46)를 지지한다. 상황에 따라서, 4개가 아닌 다른 갯수의 부재들이 제공될 수 있는바, 바람직하게는 적어도 두 개의 부재들이 마련되며, 이 때 최초 부재는 관절 방식으로 베이스에 의해 지지되고, 두 번째 부재는 관절 방식으로 최초 부재에 의해 지지되며 관절 방식으로 헤드를 지지한다.
바람직하게는, 로봇(4)이, 예를 들어 사전 프로그램된 방식 및/또는 수작업 제어에 의하여, 로봇 아암(43)을 거쳐서 투사기(41) 및 송풍기(42)의 위치를 제어하기 위한 전자 유닛(56)을 포함한다. 이를 위하여, 전자 유닛(56)은 특히 동력 조인트(51, 52, 53, 54, 55)를 제어함으로써 로봇 아암(43)을 제어하는바, 이로써 투사기(41) 및 송풍기(42)의 위치를 결정하는 상기 부재들의 배치를 위해 작동한다. 예를 들어, 전자 유닛(56)은 전자 콘트롤러를 포함하고, 전자 콘트롤러는 각각의 조인트를 제어하기 위하여 각각의 조인트에 와이어 링크(wire link)에 의해 연결되며, 또한 사람에 의한 전자 콘트롤러의 제어 및 프로그램을 위한 사람/기계 인터페이스에도 와이어 링크에 의해 연결된다.
도 2 및 도 3 에는 헤드(46), 투사기(41), 및 송풍기(42)의 바람직한 실시예가 보다 상세히 도시되어 있다. 송풍기(42)는 도 3 에 도시되어 있다.
투사기(41)는 로봇 아암(43)에 의하여 부스(2) 내에서 배치됨으로써 물품(10)의 정전기 파우더 적용을 수행하도록 구성된다. 여기에서는 로봇(4) 전체가 부스(2) 안에 있지만, 적어도 투사기(41) 및 송풍기(42)가 부스(2) 내에 있도록 하여 방출된 파우더가 부스(2) 내에 갇히도록 하면 된다.
여기에서 투사기(41)는 8개의 투사 헤드(61)들을 포함한다. 그러나, 상기 투사기는 단일의 투사 헤드 또는 8개가 아닌 다른 갯수의 투사 헤드를 포함할 수 있다.
유리하게는, 각각의 투사 헤드(61)가 자동 건(automatic gun)의 형태를 갖는바, 이것은 로봇 아암(43)의 지지 헤드(46)에 부착되고 지지 헤드(46)에 대해 움직일 수 없다.
각각의 투사 헤드(61)는 물품(10)을 향하여 요망되는 형상의 파우더 스프레이를 방출하기 위하여, 플랫(flat), 라운드(round), 또는 볼텍스(vortex) 스프레이 노즐(62)을 포함한다. 투사 헤드(61)들 모두는 동일한 노즐(62)을 구비하거나, 또는 상이한 특성의 제트를 발생시키기 위하여 상기 헤드들에 구비된 노즐들이 상이할 수도 있다.
바람직하게는, 각 투사 헤드(61)의 개별의 노즐(62)에, 예를 들어 개별의 투사 헤드(61)의 후방에 연결된 개별의 공급 라인(63)에 의하여 파우더가 개별적으로 공급된다. 바람직하게는, 선택된 투사 헤드(61)들만을 거쳐서 파우더가 선택적으로 살포될 수 있다. 바람직하게는, 파우더가 파우더 펌프의 작용 하에서 라인(63)을 거쳐서 노즐(62)로 전달되고, 상기 파우더 펌프에는 신규 파우드 공급부로부터 신규 파우더가 공급되고, 그리고/또는 전술된 흡입 시스템에 의하여 회수된 잔류 파우더로부터 얻어진 재활용 파우더가 공급된다.
노즐(62)에 대한 대안으로서, 각 투사 헤드(61)에는 회전 보울(rotating bowl)이 제공될 수 있다.
유리하게는, 각 투사 헤드(61)로 공급되는 파우더가 다른 헤드들로 공급되는 파우더들과 상이할 수 있는바, 예를 들어 일 투사 헤드로 공급되는 파우더는 바니쉬를 형성하도록 의도된 파우더 또는 특정 색상의 파우더이고, 다른 투사 헤드로 공급되는 다른 파우더는 페인트 또는 프라이머를 형성하도록 의도된 것일 수 있다.
변형예에서, 투사 헤드(61)들 모두 또는 일부에는 동일한 파우더가 공급되고 그리고/또는 함께 작동할 수 있다.
또한 각 투사 헤드(61)는 도 2 의 단일의 헤드(61) 내에 투명하게 개략적으로 도시된 고전압 유닛(66)을 포함하는바, 이것은 투사 헤드(61)의 전극(64)에 에너지를 공급한다. 전극(64)은 고전압 유닛(66)에 의하여 "파우더 적용 전위"로 호칭되는 전위를 갖게 된다. 상기 파우더 적용 전위는, 바람직하게는 연속적인 고전압 전위이다. 상기 전극(64)이 파우더 적용 전위를 갖게 되면, 이 파우더 적용 전위를 파우더 제트 내의 파우더에 직접 가하거나 또는 파우더 근처에 가함으로써 코로나 효과(corona effect)를 발생시킨다. 예를 들어, 전극(64)은 투사 헤드(61)의 단부에 형성되거나, 상기 헤드 주위에 복수의 전극들의 형태로 구성된다.
파우더 제트로부터의 파우더가 물품(10)에 들러붙게 하는 경향이 있는 정전기장(electrostatic field)을 발생시키기 위하여, 물품(10)이 접지되도록 함이 바람직하고, 파우더 적용 전위는 음의 DC 전위, 예를 들어 -80 kV(킬로볼트)인 것이 바람직하다. 보다 일반적으로, 상기 파우더 적용 전위는 -70 kV 내지 -90 kV 사이인 것이 바람직하다. "연속적"이라 함은, 전극(64)에 의해 가해지는 파우더 적용 전위가 부호를 바꾸지 않음을 의미한다. 변형예에서는 파우더의 유형 및 물품의 유형과 같은 적용 상황에 따라서, 파우더 적용 전위가 양의 부호를 가질 수도 있는바, 예를 들어 +70 kV 일 수 있다. 바람직하게는, 물품(10)이 컨베이어(19)를 거쳐서 접지되고, 컨베이어는 그 자체가 접지된다. 보다 일반적으로, 물품(10)과 전극(64) 사이에는 고전압 전위차가 제공되고, 전극(64)이 보유하는 파우더 적용 전위는 물품(10)이 보유하는 전위로부터 매우 멀리, 특히 매우 아래에 있게 된다.
정전기 파우더 적용을 위하여, 모든 투사 헤드(61)들은 동시에 작동된다. 변형예에서, 소정 투사 헤드(61)들을 선택적으로 작동시키는 것도 가능할 수 있는데, 특히 만일 투사 헤드(61)들이 상이한 특성을 가진 제트류들 및/또는 상이한 파우더들을 방출하는 경우, 또는 일 투사 헤드(61)에서 파우더를 교체함이 요망되는 한편 다른 투사 헤드(61)들에 의해서는 파우더 작업이 수행되는 경우 등에 있어서 그러하다.
본 예에서는 도 2 에 도시된 바와 같이, 투사 헤드(61)들이 두 개의 평행한 열들(71, 72)로 배치된다. 여기에서 두 개의 열들(71, 72) 모두는 동일한 갯수의 투사 헤드(61)들을 구비한다. 각각의 열(71, 72)에 있어서, 투사 헤드(61)들은 예를 들어 규칙적인 간격을 두고 배치된다. 바람직하게는, 열(71) 내의 각 투사 헤드(61)가 열(71) 내의 투사 헤드(61)들 중 하나에 대해 대향되게 배치된다. 따라서, 투사 헤드(61)들은 쌍을 이루어 배치되는 것으로 생각될 수 있으며, 각각의 쌍은 열(71) 내의 일 투사 헤드(61)와 열(72) 내의 일 투사 헤드를 포함한다. 각 쌍에 있어서, 두 개의 투사 헤드(61)들은 예를 들어 열들(71, 72)에 대해 직각인 칼럼(column)을 이루어 배치된다.
바람직하게는, 투사 헤드(61)들이 투사기(41)의 이용 및 로봇 아암(43)에 의한 배치 동안에 헤드(46)에 대해 고정된다. 투사기(41)는 물품(10)의 정전기 파우더 적용을 수행하도록 설계되고, 물품(10)은 투사기(41)의 전방의 미리 정해진 영역에 배치된다. 다시 말하면, 투사기(41)는 물품(10)의 방향을 지향하도록 배치되고 물품(10)으로부터 미리 정해진 거리 범위 내에 배치된다. 이 범위는 어느 투사 헤드(61)가 정전기 파우더 적용을 수행하는지에 따라 정해질 수 있다. 본 예에서, 모든 투사 헤드(61)들은 헤드(46)에 대해 고정된 동일한 방향(X41)을 따라서, 또는 적어도 상기 방향(X41)에 근접한 일 방향을 따라서 지향된다. 예를 들어, 투사 헤드(61)들의 각 쌍에 있어서, 두 개의 헤드들은 방향(X41)에 대해 수렴하는 방향들을 향해 지향한다.
요약하면, 물품(10)의 정전기 파우더 적용을 수행함은, 투사기(41)가 물품(10)을 조준하도록 부스(2) 내에 배치되되 물품(10)으로부터 미리 정해지니 거리를 두고 배치되는 한편, 투사기(41)는 파우더 제트류를 방출하고 물품(10)과 투사기(41) 간에 고전압 전위 차를 적용함을 의미한다. 특히, 이 조건은 투사 헤드(61)들 중 하나가 물품(10)에 대해 올바르게 위치된 상태에서 고전압 전위 차이를 발생시키면서 파우더 제트류를 방출하는 때에 충족된다. 정전기 파우더 적용 동안, 투사기(41)는 물품(10)을 파우더로 코팅하기 위하여 정적이거나 로봇 아암(43)의 작용 하에서 움직일 수 있다.
유리하게는 물품(10)에 대한 정전기 파우더 적용이 로봇들(4, 6)의 협동에 의하여 이들 각각의 투사기들을 이용함으로써 수행되며, 이 때 각 로봇은 예를 들어 물품(10)의 대향된 측들에 대한 정전기 파우더 적용을 수행하거나 또는 물품(10)의 상호 이격된 부품들에 대한 정전기 파우더 적용을 수행한다.
송풍기(42)는 부스(2) 내부에서 파우더 제거되어야 하는 표면에 대하여 공기를 송풍하도록 구성되며, 이를 위하여 로봇 아암(43)에 의해서 부스(2) 내에 배치된다. 상기 공기는 적어도 하나의 제트류, 바람직하게는 편평한 형태의 제트류를 이루어 연속적으로 또는 간헐적으로 방출될 수 있다. 이와 같은 공기 송풍의 목적은, 파우더가 제거되어야 하는 표면을 덮고 있는 잔류 파우더를 제거, 즉 분리시키기 위한 것인데, 이 잔류 파우더는 정전기 파우더 적용 동안에 뜻하지 않게 퇴적되는 것이다. 잔류 파우더를 제거한다는 사실은 잔류 파우더가 부스(2) 내부에서 부유하게 됨을 의미하는바, 전술된 흡입 시스템에 의해서 잔류 파우더의 흡입이 도모된다. 바람직하게는, 상기 흡입 시스템이, 송풍기(42)에 의해 수행되는 파우더 제거 동안 그리고/또는 그 이후에 작동된다.
송풍기(42)는 다른 유체보다는 공기를 송풍하는 것이 유리한데, 이는 동일한 압축 공기 발생기가 파우더 살포를 위한 투사기(41)와 파우더 제거를 위한 송풍기(42) 모두에 공기를 공급할 수 있기 때문이다. 공기는 잔류 파우더와 혼합되지 않는 기체이기 때문에 잔류 파우더가 오염되지 않으며, 따라서 추가적인 정전기 파우더 적용을 위해 잔류 파우더가 용이하게 재활용될 수 있다. 그러나, 송풍기(42)가 임의의 다른 파우더 제거 유체, 예를 들어 다른 기체 또는 심지어 액체를 송풍 또는 살포하는 것도 가능하다.
부스(2) 내부의 어떤 표면이든 파우더가 제거되어야 하는 표면일 수 있으며, 로봇 아암(43)은 파우더가 제거되어야 하는 표면으로부터 파우더를 제거하기 위하여 송풍기(42)를 배치시킬 수 있다. 특히, 파우더가 제거되어야 하는 표면은 바닥(12), 주변 벽(16), 및 지붕(14)의 일부 또는 전부일 수 있다. 파우더가 제거되어야 하는 표면은, 부스(2) 내부에 배치되는 컨베이어(19)의 일부분일 수 있다.
유리하게는, 로봇(4)의 송풍기(42)가 다른 로봇(6)의 일부 또는 전부에 대한 파우더 제거를 수행하며, 이 경우 로봇(6)은 파우더가 제거되어야 하는 표면에 해당된다. 특히, 로봇(4)은 다른 로봇(6)의 투사기(41) 또는 송풍기(42)에 대한 파우더 제거를 수행할 수 있다. 역으로, 로봇(6)에 송풍기(42)가 구비되어 있다면, 로봇(6)은 로봇(4)에 대한 파우더 제거를 수행할 수 있다. 보다 일반적으로, 로봇(4)은 부스(2) 내에 포함된 임의의 로봇 또는 장비에 대한 파우더 제거를 책임지는 것일 수 있는바, 그 대상은 예를 들어 파우더 적용 로봇, 물품(10)을 취급하는 등의 다른 기능을 가진 로봇, 또는 부스(2) 내에 포함된 잭 또는 와이어링과 같으 다른 자동 장치일 수 있다.
변형예에서, 예를 들어 물품(10)에 대해 올바르지 못한 파우더 적용이 수행되었거나 또는 물품(10)으로부터 과잉 파우더가 제거되어야 하거나, 또는 물품(10)을 위한 특정의 표면 마감을 수행하여야 하는 경우, 물품(10)의 소정 표면이 파우더가 제거되어야 하는 표면을 이룰 수 있다.
도 2 및 도 3 에는 상세히 도시된 송풍기(42)는 6개의 송풍 노즐(81)을 포함한다. 그러나, 송풍기(42)는 단일의 송풍 노즐(81) 또는 6개가 아닌 다른 갯수의 송풍 노즐(81)을 포함할 수 있다.
각각의 송풍 노즐(81)은, 헤드(46)에 대하여 움직일 수 없도록, 로봇 아암(43)의 헤드(46)에 부착된다. 따라서, 송풍 노즐(81)들은 투사 헤드(61)들에 대해 부동적인 것이 바람직하다. 보다 일반적으로, 투사기(41) 및 송풍기(42)가 단일의 헤드(46)에 구비된다는 사실은, 그들이 로봇 아암(43)에 의하여 동시에, 즉 전술된 바와 같이 일체적으로 움직여진다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 투사기(41) 및 송풍기(42)가 정전기 파우더 적용 동안 및 파우더 제거 동안에 헤드(46)에 대해 부동적(stationary)이다.
상기 송풍 노즐(81)들에는 공급 매니폴드(82)에 의하여 본 예에서는 공기인 파우더 제거 유체가 공급되며, 공급 매니폴드(82)는 단일 흐름의 파우더 제거 유체를 동시에 송풍 노즐(81)들 모두에 대해 배분한다. 다시 말하면, 공급 매니폴드(82)에 대한 유체의 공급은 모든 송풍 노즐(81)들로부터의 유체의 동시적인 방출로 귀결된다. 바람직하게는, 송풍 노즐(81)들이 공급 매니폴드(82)를 거쳐서 헤드(46)에 부착되고, 공급 매니폴드(82)는 헤드(46)에 부착된다.
여기에서 송풍 노즐(81)들은 열들(71, 72) 사이에 열(91)을 이루어 배치되며, 이 열(91)은 투사 헤드(61)들의 열들(71, 72)에 대해 평행하다.
유리하게는 각각의 송풍 노즐(81)이 편평한 제트류 노즐의 형태를 갖는데, 이것은 특히 잔류 파우더를 제거하는데 효과적이다. 유리하게는, 상기 편평한 제트류가 방향(X41)을 따라서 그리고 열(91) 및 방향(X41)에 대해 평행하게 지향되도록 각 송풍 노즐(81)의 방위가 정해진다. 이 경우, 송풍 노즐(81)들로부터의 편평한 제트류들의 조합이 파우더 제거 유체의 편평한 흐름(flat stream), 즉 파우더 제거 유체의 평면형 커튼을 형성하며, 이것은 열(91)에 대해 평행한 방향(X41)을 따라서 지향된다. 이것은 파우더가 제거되어야 하는 표면으로부터 잔류 파우더를 벗겨내는데 특히 효과적이다.
변형예에서는, 상기 송풍 노즐들의 전부 또는 일부가 예를 들어 둥근 제트류와 같은 상이한 형상의 제트류를 방출할 수 있다.
바람직하게는, 투사기(41) 및 송풍기(42)가 동일한 방향(X41)을 따라서 지향되는바, 이것은 투사 헤드(61)들 및 송풍 노즐(81)들의 배치를 위한 로봇 아암(43)의 프로그램을 용이하게 하며, 이 경우 파우더와 파우더 제거 유체는 동일한 방향으로 방출된다.
바람직하게는, 부스(2) 외부로 잔류 파우더가 분산됨을 방지하기 위하여 접근 개구(18)가 폐쇄된 상태에서 파우더 제거가 수행된다. 바람직하게는, 부스(2) 내에서 정전기 파우더 적용이 수행되지 않는 때에 파우더 제거가 수행된다. 바람직하게는, 파우더 적용이 되는 물품이 없는 때에 또는 이미 파우더 적용이 된 물품은 부스(2) 내에 격납된 때에 파우더 제거가 수행되는데, 이는 이탈된 잔류 파우더에 의하여 상기 물품의 표면이 뜻하지 않게 오염됨을 방지하기 위한 것이다. 다시 말하면, 먼저 적어도 하나의 물품(10)에 대한 정전기 파우더 적용이 투사기(41)에 의해 수행된다. 파우더 적용이 수행된 다음에는, 송풍기(42)에 의하여 송풍이 수행된다. 그 다음, 다른 물품들에 대한 추가적인 파우더 적용이 수행될 수 있다.
유리하게는, 송풍기(42)가 항상 부스(2) 내에 배치되어 있기 때문에, 두 개의 연속적인 물품들의 파우더 적용 사이에 송풍이 자동적으로 수행된다. 예를 들어, 두 개의 연속적인 물품들이 컨베이어(19)를 따라서 충분한 간격을 두고 있는 경우, 또는 부스(2)에 대한 물품들의 공급이 일시적으로 중단된 경우에, 파우더 제거가 시스템적으로 그리고 자동적으로 수행될 수 있다. 파우더 제거는 한번에 하나의 로봇에 의해 수행되거나, 또는 동시에 복수의 로봇들에 의해 수행될 수 있다.
선택적으로는, 송풍기(42)가 "파우더 제거 전극"으로 호칭되는 전극(83)을 포함할 수 있고, 이것은 투사기(41)에 의해 보유될 수 있는 다른 파우더 적용 전극에 대해 독립적이다. 전극(83)은 단일 전극의 형태이거나 또는 복수의 전극들로 이루어진 형태의 것일 수 있다. 여기에서, 전극(83)은 탈이온화 바아(deionizing bar)에 속하는데, 이것은 간혹 "이온화 바아(ionizing bar)" 또는 "활성 정전기방지 바아(active antistatic bar)"로 호칭되기도 하며, 또한 이것은 예를 들어 공급 매니폴드(82)와 일체를 이루거나 또는 다른 형태로 송풍기(42)에 통합된다. 변형예에서, 상기 전극(83)은 로봇(4)의 다른 부분에 의하여 보유되거나 또는 부스(2) 내이 다른 위치에 배치될 수도 있다.
전극(83)의 목적은 특히 바닥(12), 주변 벽(16), 또는 지붕(14)과 같이 파우더가 제거되어야 하는 표면에서의 파우더 제거 효율을 향상시키는 것이다. 이를 위하여, 전극(83)은 "파우더 제거 전위"로 호칭되는 전위로 상승되는바, 이것은 파우더 제거 유체, 파우더가 제거되어야 하는 표면 근처의 공기, 파우더가 제거되어야 하는 표면, 및/또는 송풍 동안에 승승된 잔류 파우더를 탈이온화시키도록 의도된 것이다. 이것은, 잔류 파우더가 정전기 효과에 의하여 상기 파우더가 제거되어야 하는 표면 또는 다른 표면으로 되돌아가 들러붙게되는 경향을 방지한다. 이를 위하여, 파우더 제거 전위는 교류 고전위이거나 또는 적어도 전위 값의 부호가 바뀌는 고전압 전위인 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 교류 고전위는 10 kV 이다. 보다 일반적으로, 상기 교류 고전위는 적어도 7 kV 일 수 있다. 유리하게는, 송풍기(42)에 속하는 고전압 유닛, 또는 로봇의 다른 위치에 보유되는 고전압 유닛, 또는 외부의 고전압 유닛에 의하여, 상기 전극(83)이 디-웰딩 전위(de-welding)를 갖게 된다. 본 예에서는 상기 고전압 유닛이 탈이온화 바아에 통합된다. 어느 경우이든, 전극(83)을 위한 고전압 유닛은 고전압 유닛(66)과 분리되는 것이 바람직하다.
추가적으로 또는 변형예로서, 송풍기(42)에는 하나 이상의 전극이 구비되는데, 이들은 잔류 파우더의 분리를 도모하기 위하여 송풍 동안에 고전압을 갖게 된다.
요약하면, 파우더가 제거되어야 하는 표면에 대한 송풍을 수행함은, 파우더가 제거되어야 하는 표면을 조준하도록 송풍기(42)가 부스(2) 내부에 배치되고 상기 파우더가 제거되어야 하는 표면으로부터 미리 정해진 거리를 둔 상태에서 송풍기(42)가 파우더 제거 유체의 제트류를 방출함을 의미한다. 송풍 동안에, 송풍기(42)는 파우더가 제거되어야 하는 표면에서 파우더를 효과적으로 제거하기 위하여, 로봇 아암(43)의 작용 하에서 이동하거나 또는 부동적일 수 있다.
바람직하게는, 투사기(41) 및 송풍기(42)의 작동을 제어하기 위하여, 즉 예를 들어 미리 프로그램된 방식 및/또는 수작업 제어에 의하여 파우더 및 유체의 공급 및/또는 배출을 제어하기 위하여, 로봇(4)이 전자 유닛(65)을 포함한다. 이를 위하여, 전자 유닛(65)은 예를 들어 일련의 솔레노이드 밸브들에 의해서, 특히 투사 헤드(61)와 송풍 노즐(81)들 그리고/또는 공급 매니폴드(82)를 제어한다. 예를 들어, 전자 유닛(65)은 전자 콘트롤러를 포함하는데, 이것은 와이어 링크에 의하여 투사 헤드(61)들, 송풍 노즐(81)들, 및/또는 공급 매니폴드(82), 또는 이들에 대한 재료의 공급을 수행하는 파우더 및 유체 네트워크의 다른 부분들에 연결되고, 또한 와이어 링크에 의하여 사람에 의한 전자 콘트롤러의 제어 및 프로그램을 위하여 인간-기계 인터페이스에 연결된다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 파우더 적용 시스템은 로봇들(4, 6)에 구비되어 있는 송풍기(42)들과는 별도인, 보조 송풍기(29)를 포함하는 것이 유리하다. 바람직하게는 보조 송풍기(29)가 예를 들어 부스(2)의 내부에서 바닥(12), 주변 벽(16), 또는 지붕(14)에 보유되어 고정된다. 송풍기(42)와 유사하게, 보조 송풍기(29)는 바람직하게는 공기인 파우더 제거 유체를 송풍하기 위하여 제공된다. 유리하게는, 보조 송풍기(29)가 송풍기(42)와 동일하다. 이 보조 송풍기(29)는 로봇(4), 특히 로봇(4)의 투사기(41)의 파우더 제거를 위하여 사용되는바, 투사기(41)는 송풍기(42)에 의하여 파우더 제거되기가 쉽지 않다. 로봇(4)의 파우더 제거를 수행하기 위하여, 로봇 아암(43)이 투사기(41) 또는 로봇(4)에 의하여 파우더 제거될 임의의 다른 표면을 보조 송풍기(29) 근처에, 특히 방출되는 파우더 제거 유체 유동의 경로에 배치하는 것이 유리하다. 따라서, 로봇(4)에 의한, 특히 투사기(41)에 대한 파우더 제거는 보조 송풍기(29)에 의하여 수행된다. 로봇(6)에 의한 파우더 제거도 부스(2)에 구비된 임의의 다른 로봇, 특히 로봇(6)과 유사한 방식으로 수행된다. 만일 부스(2)에 로봇(4)과 같은 단일의 로봇이 포함되어 있는 경우, 또는 부스(2)에 다수의 로봇이 있되 그들중 하나에만 송풍기(42)가 구비된 경우에, 특히 보조 송풍기(29)의 존재가 유리하다.
위에서는 투사기 및 송풍기가 로봇 아암에 영구적으로 부착된 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 변형예에서는 상기 송풍기의 일부 또는 전체 및/또는 투사기의 일부 또는 전부가 실제로 로봇 아암으로부터 (바람직하게는 자동적으로) 탈착될 수 있는 것일 수 있다.
구체적으로, 파우더 적용 시스템은 도 1 에 매우 개략적으로 도시되어 있는 도구 교체 장치(90)를 포함할 수 있는데, 이것은 예를 들어 부스(2) 내에 놓여져 있다. 상기 도구 교체 장치(90)는 상기 로봇 또는 로봇들이 하나 이상의 여유 도구를 사용할 수 있게 한다. 예를 들어 도구 교체 장치(90)는 랙(rack)의 형태일 수 있는데, 이것은 각각의 여유 도구를 위한 개별의 슬롯, 또는 다수의 여유 도구들에 의해 교번적으로 활용될 수 있는 슬롯을 구비한다.
구체적으로, 로봇 아암(43)은, 수행되어야 하는 작업에 따라서 투사기(41) 및/또는 송풍기(42)의 장착 또는 분리를 자동적으로 수행하기 위하여 도구 교체 장치(90)에 접근한다. 본 경우에 있어서, 투사기(41) 및/또는 송풍기(42)는 로봇 아암(43)에 선택적으로 구비될 수 있는 여유 도구로 제시된다. 예를 들어, 정전기 파우더 적용 작업 동안에는, 로봇 아암(43)에 투사기(41) 만이 구비되고, 송풍기(42)는 로봇 아암(43)으로부터 분리되어 추가적 사용을 위하여 도구 교체 장치(90)에 구비될 수 있다. 파우더 제거 작업을 수행하기 위해서는, 로봇 아암(43)이 송풍기(42)를 구비하기 위하여 도구 교체 장치(90)에서 송풍기(42)를 자동적으로 장착한다. 송풍기(42)의 부착을 위해서, 로봇 아암(43)은 투사기(41)를 도구 교체 장치(90)에 내려놓을 수 있다. 정전기 파우더 적용을 수행하기 위하여는, 투사기(41)를 구비하기 위하여, 도구 교체 장치(90)에서 투사기(41)를 자동적으로 장착할 수 있다. 투사기(41)의 장착을 위해서, 로봇 아암(43)은 송풍기(42)를 도구 교체 장치(90)에 내려놓을 수 있다.
위에서 설명된 일 실시예 또는 변형예의 특징은 기술적으로 가능한 범위 내에서 전술된 다른 실시예 또는 변형예에 구현될 수 있다.

Claims (12)

  1. 정전기 파우더 코팅 부스(electrostatic powder coating booth)(2)를 위한 정전기 파우더 적용 로봇(electrostatic powdering robot)(4)으로서, 상기 정전기 파우더 적용 로봇(4)은:
    정전기 파우더 적용을 수행하도록 구성된 투사기(projector)(41);
    관절식으로 작동하는 로봇 아암(43)으로서, 상기 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 투사기(41)를 배치시키기 위하여 투사기(41)를 운반하고, 상기 투사기(41)는 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 물품(10)에 대한 정전기 파우더 적용을 수행하는, 로봇 아암(43); 및
    파우더 제거 유체를 송풍하도록 구성된 송풍기(42)로서, 상기 로봇 아암(43)은 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 송풍기(42)를 배치시키기 위하여 송풍기(42)를 운반하고, 상기 송풍기(42)는 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 파우더 제거(depowder)되어야 할 표면 상에 파우더 제거 유체를 송풍함으로써 파우더가 제거되어야 할 표면으로부터 잔류 파우더의 코팅을 제거하는, 송풍기(42);를 포함하는, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로봇 아암(43)은 투사기(41) 및 송풍기(42)를 운반하는 지지 헤드(support head)(46)를 포함하고, 투사기(41) 및 송풍기(42)는 로봇 아암(43)에 의하여 함께 움직여지는, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로봇 아암(43)은, 상기 투사기(41) 및 송풍기(42)를 적어도 5 자유도로 배치시키도록 구성된 다관절 아암(poly-articulated arm)인, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투사기(41)는 정전기 투사 헤드(electrostatic projection head)(61)들로 이루어진 제1 열(first row)(71)을 포함하고,
    상기 송풍기(42)는 상기 정전기 투사 헤드들에 대해 평행하게 배치된 송풍 노즐(blowing nozzle)(81)들로 이루어진 열(91)을 포함하는, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  5. 제4항에 있어서,
    상기 투사기(41)는 정전기 투사 헤드(61)들의 제1 열(71)에 대해 평행하게 배치된 정전기 투사 헤드(61)들의 제2 열(72)을 포함하고, 송풍 노즐(81)들의 열(91)은 정전기 투사 헤드(61)들의 제1 열(71)과 제2 열(72) 사이에 배치되는, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투사기(41)는 파우더 적용 전극(powdering electrode)(64)을 포함하고, 상기 파우더 적용 전극의 전위는 파우더 적용 전위(powdering electrical potential)로 상승될 수 있으며,
    상기 정전기 파우더 적용 로봇(4)은 파우더 적용 전극(64)에 대해 독립적인 파우더 제거 전극(83)을 더 포함하고, 상기 파우더 제거 전극(83)은, 파우더가 제거되어야 하는 표면에 송풍기(42)가 파우더 제거 유체를 송풍하는 동안에 대전 방지 전위(anti-static electrical potential)로 상승되도록 구성되는, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파우더 제거 유체는 공기인, 정전기 파우더 적용 로봇(4).
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 정전기 파우더 적용 로봇(4);
    상기 정전기 파우더 적용 로봇(4)이 로봇 아암(43)을 배치하도록 제공되어 있는 정전기 파우더 코팅 부스(2);
    상기 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에 있는 투사기(41)로서, 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 물품(10)에 대한 정전기 파우더 적용을 수행하는, 투사기(41); 및
    상기 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에 있는 송풍기(42)로서, 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 파우더가 제거되어야 하는 표면에 파우더 제거 유체를 송풍하는, 송풍기(42);를 포함하는, 정전기 파우더 적용 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정전기 파우더 적용 시스템은 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에 배치된 다른 로봇(6)을 더 포함하고,
    상기 다른 로봇(6)으로부터 파우더를 제거하기 위하여, 송풍기(42)가 상기 다른 로봇(6)에 대해 파우더 제거 유체를 송풍할 수 있도록, 상기 로봇 아암(43)이 송풍기(42)를 배치하게끔 구성되는, 정전기 파우더 적용 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 파우더 적용 시스템은 보조 송풍기(29)를 더 포함하고, 상기 보조 송풍기(29)는 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에 배치되며 또한 파우더 제거 유체를 송풍하도록 구성되고,
    상기 투사기(41)로부터 파우더를 제거하기 위하여 상기 보조 송풍기(29)가 투사기(41)에 대해 파우더 제거 유체를 송풍하도록, 상기 로봇 아암(43)은 상기 투사기(41)를 상기 보조 송풍기(29)에 인접하게 배치시키도록 구성되는, 정전기 파우더 적용 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 송풍기(42)는 로봇 아암(43)으로부터 탈착가능하고,
    상기 정전기 파우더 코팅 시스템은, 상기 송풍기(42)가 로봇 아암(43)으로부터 분리된 때에 로봇 아암(43)에게 송풍기(42)를 제공하도록 구성된 도구 교체 장치(90)를 포함하며,
    상기 송풍기(42)가 로봇 아암(43)으로부터 분리되어 있고 상기 도구 교체 장치(90)에 의하여 로봇 아암(43)에게 제공된 때에, 상기 로봇 아암(43)은, 파우더가 제거되어야 하는 표면에서 파우더 제거를 수행하기 위하여 상기 송풍기(42)를 운반하기 위해서, 상기 도구 교체 장치(90)에서 송풍기(42)를 자동적으로 장착하도록 구성되는, 정전기 파우더 적용 시스템.
  12. 제1항 또는 제2항에 따른 정전기 파우더 적용 로봇(4)에 의해 수행되는 정전기 파우더 적용 방법으로서, 정전기 파우더 적용 방법은:
    정전기 파우더 코팅 부스(2) 내에서 로봇 아암(43)에 의하여 배치되는 투사기(41)에 의해서 물품(10)에 대한 정전기 파우더 적용을 수행하는 단계; 및
    상기 정전기 파우더 적용 단계가 수행된 다음에, 상기 송풍기(42)가 정전기 파우더 코팅 부스(2) 내부에서 로봇 아암(43)에 의해 배치되는 동안에, 상기 송풍기(42)가 파우더가 제거되어야 하는 표면에 대해 파우더 제거 유체를 송풍하는 단계;를 포함하는, 정전기 파우더 적용 방법.
KR1020210182186A 2020-12-18 2021-12-17 정전기 파우더 코팅을 위한 로봇, 시스템, 및 방법 KR20220088370A (ko)

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