KR930005171B1 - 정전기 도장장치의 동작조절방법 - Google Patents

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Description

정전기 도장장치의 동작조절방법

본 발명은 정전기 도장장치의 동작조절방법에 관한 것이며, 특히 분무장치에 의해서 분무된 도장재료가 가변전압을 가지는 고압발전기에 연결되어 있는 전극들에 의해서 코로나 방전되는 방식의 정전기 도장장치에서 사용되는 동작조절 방법에 관한 것이다.

차체등의 도장 대상물에 대한 정전기 도장에 있어서, 고압발전기에 개별적으로 또는 여러개씩 연결된 회전식 분무기가 설치되어 있는 각각의 분무실을 통하여 이러한 도장 대상물을 차례로 통과시키는 것은 일반적으로 공지된 사실이다. 통상의 도장장치에 있어서, 도장재료는 분무기의 내부 혹은 분무기상에서 곧바로 고전압으로 상승된다. 그러나, 최근에 사용되는 도장재료, 예를 들면 수성 에나멜과 같이 높은 전도율을 갖는 도장재료를 사용하기 위해서는, 에나멜 공급장치 및 분무벨(atomizing bell)등을 전체적으로 접지시키고, 기계적으로 분무된 페인트 입자들을 분무벨을 둘러싸고 있는 외부전극들에 의해서 충전시키는 것이 보다 바람직하다. (독일연방공화국 특허 제3429075호 및 제3609240호 참조.) 전극 단부들을 통한 코로나 방전에 의하여 발생되는 이온 포착은 효과적인 충전을 제공한다.

통상적으로 이러한 종래의 코로나 방전식 도장장치가 작동중에 있을때, 고압 발전기로부터 분무장치에 가해지는 고전압을 일정한 값으로 안정화시키는 것이 보통이며, 상대적인 동작 조건을 고려하기 위해서 예를 들어 60 내지 100KV의 범위에 걸쳐 이러한 고전압을 단계적으로 일정하게 조절할 수 있다. 전압이 일정한 값으로 유지되면, 도장장치가 작동되는 동안 경우에 따라서는 코로나 전류의 상단한 기복(fluctuation)이 발생될 수도 있으므로, 이러한 코로나 방전으로 인하여, 앞에서 설명한 바와같은 외부전극에 의한 도장재료의 충전과 관련하여 문제가 생긴다. 코로나 전류는, 종래에 이용되었던 도장재료의 접촉식 충전에서 분무기상에 가해지는 작동전류보다 훨씬 더 크며, 또한 전극에 가해지는 전압뿐만 아니라 대기중의 습도 및 전극 부분의 오염 상태와 같은 여러가지 환경조건에 따라 그 크기가 다르다.

예를 들어, 문제가 되고 있는 코로나 방전식의 전형적인 도장장치에 있어서, 코로나 전류는 대기중의 습도가 30 내지 90% 사이에서 변화할 때 100 내지 300μA 사이에서 변화한다. 그러나 코로나 전류를 너무 높거나 너무 낮은 상태로 작동시키는 것은 피해야 하는데, 그 이유는 전류가 너무 클 경우에는 적합한 이온화가 일어나지 않아서 불만족스러운 도장 효율(분무된 재료와 도장 대상물에 도달하는 재료와의 비)을 초래하는 반면에, 전류가 너무 작을 경우에는 공간전하효과(space charging effect)로 인하여 도장재료의 페인트 입자들을 과부하시킬 위험이 있는데, 이는 공간 전하 효과에 의해서 코로나 전류 및 이온화가 완전히 억제될 수 있기 때문이다. 두 경우에 있어서, 페인트 입자의 부적합한 충전의 결과로써 회전식 분무기의 지지체의 전극 및 그 밖의 부분들이 분무된 도장재료에 의해서 급속하게 오염이 된다. 코로나 전류에 이와 같은 전압기복이 발생함으로 인해서 또 다른 문제점들이 생기게 되는데, 이러한 전압기복은 비교적 낮은 작동전류를 사용하는 종래의 접촉식 충전 방법에서 발생되는 전압기복으로 인한 작은 전류변화와 비교할 때 매우 큰 전류변화를 일으킨다. 이러한 전류변화는 실제로 바람직하지 않은 것이다.

독일연방공화국 특허 제3445946호에는 예를 들면 차체와 같은 커다란 도장 대상물을 정전기 도장하기 위한 장치가 개시되어 있는데, 이 도장장치에서는 도장 대상물과 도장장치 사이의 전압항복(voltage breakthrough)을 피하기 위해서 작동전류가 임의의 범위로 조절가능한 작동전압에 따라서 결정되는 소정의 한계치에 도달하자마자 자동적으로 스위치오프되게 구성되어 있다. 이러한 도장장치에 있어서, 작동전압에 따라 사용가능한 모든 전류의 임계치가 일일이 마이크로 프로세서에 저장되어 있으며, 도장장치의 작동중에 작동전류가 작동전압에 따라서 자동적으로 선정된다. 처음에 도장장치가 작동되는 동안 일정하게 측정되던 전류가 정규치와 스위치오프 임계치 사이의 중간 임계치를 넘어서면 경고 신호만이 발생된다.

독일연방공화국 특허 제2451858호에는 도장 대상물을 고전압을 받는 분무 디스크를 통과시키면서 여러 위치에서 정전기 도장시키는 방법이 공지되어 있는데, 이러한 방법에서는 도장 대상물이 분무 디스크상의 어느 특정 위치에 도달하기 까지 혹은 가변 전류가 최대치에 도달될때까지 일정하게 전압을 유지시킨다. 그후에, 분무 디스크와 도장 대상물 사이의 전계의 세기를 제한할 목적으로, 조절가능한 임의의 최소 거리에 도장 대상물이 도달하지 않았을때, 인가된 고전압이 최종적으로 스위치오픈될 때까지는 전류가 잠정적으로 일정하게 유지된다. 이러한 종래의 방법은 도장되는 중에 도장재료가 접지전위로 유지되지 않을 뿐만 아니라 코로나 방전에 의하여 충전되는 방식이 아니라는 점에서 본 발명의 방법과는 서로 상이하며, 더우기 이러한 방법은 도장 대상물과 분무장치 사이의 간격을 고려한 것이며, 도장장치가 정상적으로 작동하는 중에 최대 전류치에 도달되는 것만을 제한하는 것이다. 따라서, 앞에서 언급된 자체오염이 발생할 수 있으며, 특히 대기중의 습도변화 및 다른 환경조건의 변화에 따라서 자체오염이 발생하게 된다.

본 발명의 목적은, 코로나 방전 및 일정한 전압을 사용하여 도장장치의 작동중에 발생될지도 모르는 분무장치의 자체오염, 특히 전극부분의 자체오염을 제거시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면 정전기 도장장치의 동작조절 방법이 제공되는데, 이러한 정전기 도장장치에서는 접지된 도전성 도장재료가 분무장치에 의해서 분무되며, 가변성 고전압을 발생시키는 고압발전기로부터 분무장치의 전극으로 작동전류 및 전압을 공급함으로써 도장재료가 분무장치의 둘레의 코로나 방전지역에서 이러한 전극들에 의해 충전된다. 본 발명에 따른 정전기 도장장치의 동작조절 방법은, 분무장치로부터 분무되는 도장재료의 방출량을 측정하는 단계 및 작동 전류를 측정하는 단계를 포함하고 있으며, 도장장치가 작동하는 중에 작동전류를 소정치로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 정전기 도장장치의 동작조절방법의 바람직한 실시형태를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

정전기 도장장치가 정상적으로 작동하는 중에, 작동전류를 대체로 일정하게 소정치로 유지시킴으로써, 즉 작동전류를 도장 대상물과 분무장치 사이의 거리와 관계없이 일정하게 유지시킴으로써, 여러가지 변화되는 환경조건을 보상할 수가 있다. 특히, 코로나 방전에 대한 대기중의 습도(수증기 함량)의 영향을 보상하는 것이 가능하다. 이는, 도장장치의 작동중에 페인트 입자들을 최적의 코로나 방전상태에서 충전시킬 수 있는 잇점을 제공한다. 이와 같은 페인트 입자의 최적의 충전은, 최대로 가능한 다수의 분무된 페인트 입자들이 충전될 수 있으며, 또한 이러한 페인트 입자들이 분무장치 자체에 둘러붙는 대신에 도장 대상물을 통과한다는 점에서 매우 바람직한 것이다. 또한, 이와 같은 분무장치의 절연을 감소시킨 도장장치를 사용함으로써, 분로전류(shunt currents)로부터 발생하는 전류측정의 문제를 피할 수 있다.

정상적인 상태에서 작동전류를 일정하게 유지시키기 위해서는, 측정된 전류가 제어계수를 나타내고 이러한 제어계수의 변화에 따라서 전극으로의 공급전압을 조절하는 제어기가 조절계수를 발생시키도록 구성된 폐쇄제어회로가 필요하다. 실제로, 고압발전기를 구성하는 캐스케이드 등의 부품에서는 연속적인 전압의 변화가 발생하며, 따라서 전극과 도장 대상물 사이의 전계의 세기에도 연속적인 변화가 있게 된다. 그러나, 이러한 조절방법만이 본 발명을 실시하기 위한 유일한 방법은 아니다. 예를 들어, 고압발전기는 일정한 코로나 전류를 발생시키도록 대기중의 습도에 따라서 직접적으로 조절될 수도 있는 것이다.

아울러, 일정하게 유지되어야 할 소정의 전류값이 모든 작동조건에 대해 동일하게 유지되지는 않아야 한다. 특히, 분무실내의 공기가 극도로 건조한 경우에는 극도로 습한 공기에 대한 전류의 소정치와는 다른 일정한 소정치로 정하는 것이 바람직하다. 예컨대, 분무장치와 대상물 사이의 간격과 같이 변화하는 다른 환경조건에 대해서도 마찬가지이다. 이러한 이유로, 전류값을 대기중의 습도나 다른 환경조건의 함수로써 변화시키는 것도 바람직하다.

만일 작동전류를 일정하게 유지하기 위해 전극의 공급전압이 변화되어야 한다면, 이러한 변화는 직접적인 작동, 즉 결함이 있는 작동이 수행됨을 의미하는 것이다. 예컨대, 오염을 증가시키는 회로의 단락이나 전압 항복의 발생이 예상되는 도장 대상물의 분무장치로의 접근의 경우, 전류는 급작스럽게 상승하려는 경향이 있지만, 이는 상승하는 전압의 강하에 의해 방지될 수 있다. 전극으로의 공급전압은 지속적으로 측정된다. 만일 이러한 공급전압이 한계치에 이르지 못하면, 경고신호가 발생되거나 또는 도장장치가 스위치 오프된다. 경우에 따라서는, 전압의 한계치를 관련된 작동조건의 함수로써 조절하여 자동적으로 변경시킬 수도 있다. 조절도중에 공급전압이 허용 한계 이상으로 급속하게 변화하거나, 또는 예컨대 전류 제어기가 작동하지 않거나 너무 느리게 작용하여서 작동전류 자체가 소정의 시간내에 한계치 이상으로 변화한다면, 경고신호가 제공된다. 마지막으로, 과대한 작동전압에 대해 신호를 발생시킬 수도 있다.

정상적인 작동중에는 앞서 설명한 바와같이 코로나 전류를 특정한 값으로 일정하게 설정하는 것이 효과적이다. 반면에 도장장치가 작동을 개시한 후에, 측정된 작동전류가 원하는 전류값에 도달될때까지 소정의 전압데이타와 비교하여 모니터되어서, 상기한 독일연방공화국 특허 제3445946호에 개시된 바와같이 작동전류가 허용치를 초과하거나 이에 미달되는지를 결정하게 된다. 측정된 작동 전류가 허용치에서 벗어나는 경우에 경고신호가 주어지거나 도장장치가 스위치 오프된다. 작동전류가 아무런 사고없이 필요한 전류값에 도달된다면 전류 제어기가 스위치온 되어서, 공급전압이 정해진 최소값 이상으로 유지되는지를 결정하게 된다. 전류가 임계치를 초과한 상태로 부터 허용치내의 일정한 상태로 작동하도록 도장장치를 제어하는 것은, 예를 들면 고압발전기가 스위치온 된 후에 전압이 소정의 임계치를 초과함에 따라서 자동적으로 수행된다.

Claims (9)

1. 정전기 도장장치의 동작조절방법으로서, 접지전위로 유지된 도전성 도장재료가 분무장치에 의해서 분무되는 단계와, 가변성 고전압을 발생시키는 고압발전기로부터 상기 분무장치의 전극들로 작동전류 및 전압을 공급함으로써 상기 도장재료가 상기 분무장치 둘레의 코로나 방전지역에서 상기 전극들에 의해 충전되는 단계와, 그리고 상기 작동전류를 측정하는 단계를 포함하고 있는 방법에 있어서, 상기 도장장치가 작동하는 중에 상기 작동전류를 적어도 하나의 소정치로 유지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 작동전류가 일정한 하나의 소정치를 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극들로 공급되는 전압을 조절함으로써 상기 작동전류를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 전극들로 공급되는 작동전류를 가변하는 환경조건의 함수로써 변화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 전극들로 공급되는 전압을 대기중의 습도의 함수로써 변화시키는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 전극들로 공급되는 전압이 소정의 한계치 이하로 떨어지는 것을 결정하기 위해서 상기 도장장치의 작동을 모니터하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 전극들로 공급되는 전압이 상기 작동전류를 조절하는 단계에서 우발적으로 급속하게 변화하면 경고신호를 발생하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 작동전류가 소정의 시간내에 소정의 허용치 이상으로 변화하면 경고신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 전극들로 공급되는 작동전류가 일정하게 유지되는 소정치에 이를때까지 상기 작동전류를 상기 전극들로 공급되는 전압에 따른 기준치와 비교하여 모니터하는 단계와, 상기 작동전류가 허용치를 넘어서거나 허용치 이하로 떨어지면 경고신호를 발생하는 단계와, 그리고 상기 작동전류가 아무런 사고없이 소정치에 도달하면 상기 도장장치를 상기 소정치의 작동전류로 스위치온 시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.