범용 자동 도색 장치 및 이를 구비한 제조장치

범용 자동 도색 장치 및 이를 구비한 제조장치{UNIVERSAL AUTOMATIC PAINTING APPARATUS AND MANUFACTURING APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 각종 산업분야에서 제조 생산되는 물품 또는 물건의 표면에 다양한 색상을 도색(채색)하기 위한 도색 장치 및 이를 구비한 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 정밀 제어를 통해 각종 산업분야에서 제조 생산되는 물품 또는 물건의 표면을 따라 액상의 도료(또는 안료)를 자동 분사하여 보다 세밀하고 정교하게 도색할 수 있도록 제공하는 자동 도색 장치 및 이를 구비한 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 좌우(X축), 전후(Y축) 및 상하(Z축)로 운동하여 입력된 3D 도면을 바탕으로 입체 물품을 제조하는 3D 프린터 및 자동차 분야 등을 포함하여 다양한 물품 및 물건 등을 제조 생산하는 각종 산업분야에서 제조 생산되는 물품 또는 물건들은 마무리 공정으로 표면에 다양한 색상으로 도색하는 도색 작업을 수행한다.

이러한 도색 작업은, 액체 상태의 도료(또는 안료)를 분사하는 도색 장치가 사용된다. 도색 장치는 에어 컴프레셔를 통해 외부에서 압축공기를 공급받아 액상의 도료를 미립자 형태로 변환하여 레버(또는 트리거)를 통해 전방으로 균일하게 분무하는 장치로서, 분무 방식에 따라 중력식, 흡상식 및 측면 흡상식으로 구분된다.

중력식은 도료 컵이 상단에 위치하여 중력에 의해 도료가 아래로 내려오는 방식으로 아래로 누르는 힘이 있어 도료의 분사가 수월하다.

흡상식은 석션 타입으로서, 도료 컵의 빨대(관)을 통해 도료를 흡입 후 분사하는 방식으로, 대량의 도료를 분사하거나, 혹은 한 가지 종류의 액상 물질을 사용하는 경우에 편리하다. 측면 흡상식은 중력식과 흡상식을 결합한 방식으로서 중력식과 흡상식의 장단점을 가지고 있다.

이중, 중력식은 도료의 분사가 수월하여 점도가 있는 도료에 유리하고, 노즐과 바로 연결되어 있어 세척이 편리한 이점 때문에 널리 사용되고 있고, 그 구조가, 대한민국 공개특허 제10-2011-0122497호(공개일: 2011.11.10.), 대한민국 등록특허 제10-0956153호(등록일: 2010.04.27.) 등을 포함하여 다수의 선행기술이 제안된 바 있었다.

그러나, 종래기술에 따른 도색 장치는 에어 컴프레셔에서 공급된 압축공기에 의해 미립자화된 도료를 전방으로 균일하게 분무(분사)하기 위해 작업자가 직접 손가락을 이용하여 수동으로 레버(또는 트리거)를 조작하여 노즐을 개폐해야 함에 따라 작업이 번거로워 작업 능률이 저하되고, 장시간 작업시 피로도가 높으며, 작업자의 숙련도와 작업환경에 따라 도색의 세밀성과 정교성이 결정되는 등의 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 다음과 같은 목적들이 있다.

첫째, 본 발명은 전자제어 에어 조절밸브에 의해 정밀 제어되는 에어 실린더를 통해 에어 건을 제어하여 미립자화된 도료(또는 안료)를 자동 분사하여 작업성을 개선하고, 보다 세밀하고 정교하게 도색할 수 있는 자동 도색 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 본 발명은 상기한 자동 도색 장치를 구비한 제조장치를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 압축공기를 공급받아 액상의 도료를 미립자 형태로 조형물에 분무하는 에어 건; 및 상기 에어 건의 노즐을 개폐하는 레버에 연결되고, 상기 조형물의 도색 정보에 대응하는 전기적 신호를 입력받아 상기 전기적 신호에 응답하여 상기 레버를 조작하는 레버 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 도색 장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 레버 제어수단은 상기 에어 건에 장착되고, 상기 에어 건의 노즐을 개폐하는 레버에 연결되어 상기 레버를 조작하는 에어 실린더; 및 상기 조형물의 도색 정보에 대응하는 전기적 신호를 입력받고, 상기 전기적 신호에 응답하여 에어 컴프레셔로부터 상기 에어 실린더로 공급되는 압축공기를 제어하여 상기 에어 실린더의 동작을 자동으로 정밀 제어하는 전자제어 에어 조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 레버 제어수단은 로봇 팔 또는 리니어 모터 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 에어 실린더의 피스톤 로드와 상기 에어 건의 레버를 서로 연결하는 연결부재를 더 포함하되, 상기 연결부재는 상기 에어 건의 레버의 상부를 덮도록 착탈가능하게 결합되는 제1 결합부; 상기 제1 결합부로부터 연장된 링크; 및 상기 링크에 연결되어 상기 에어 실린더의 피스톤 로드와 착탈가능하게 결합되는 제2 결합부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

바람직하게, 상기 전자제어 에어 조절밸브는 상기 전기적 신호를 제공받아 상기 조형물을 제조하는 과정에서 상기 조형물에 도색이 필요한 부분에서는 상기 에어 건의 노즐을 개방하여 미립자 형태의 도료가 상기 조형물로 분무되어 도색되도록 하고, 상기 조형물에 도색이 필요하지않는 부분에서는 상기 에어 건의 노즐을 폐쇄하여 미립자 형태의 도료가 상기 조형물로 분무되지 않도록 상기 에어 컴프레셔로부터 상기 에어 실린더로 공급되는 압축공기의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은 상기한 자동 도색 장치를 구비한 제조장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미립자화된 도료를 분무하는 에어 건과, 상기 에어 건에 장착되어 상기 에어 건의 레버를 조작하여 상기 에어 건의 노즐을 개폐하는 에어 실린더와, 상기 조형물의 도색 정보에 대응하는 전기적 신호를 입력받아 에어 컴프레셔로부터 상기 에어 실린더로 공급되는 압축공기를 제어하는 전자제어 에어 조절밸브를 포함하는 자동 도색 장치를 제공함으로써 상기 조형물의 표면을 따라 미립자화된 도료를 자동 분사하여 상기 조형물을 보다 세밀하고 정교하게 도색할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치를 설명하기 위해 도시한 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 자동 도색 장치의 에어 건과 에어 실린더의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 에어 실린더의 내부 구조를 설명하기 위해 일례로 도시한 단면도.
도 4 및 도 5는 도 1에 도시된 에어 실린더가 에어 건으로부터 분리된 상태를 도시한 사시도.
도 5는 도 4에 도시된 에어 실린더가 에어 건으로부터 분리된 상태를 측면에서 바라본 측면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치의 동작특성을 설명하기 위해 도시한 도면들.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치를 설명하기 위해 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 자동 도색 장치의 에어 건과 에어 실린더의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치(10)는 도료(또는 안료)를 자동 분사하여 작업성을 개선하고, 보다 세밀하고 정교하게 도색하도록 에어 건(11), 에어 실린더(12) 및 전자제어 에어 조절밸브(13)를 포함한다.

에어 건(11)은 에어 스프레이건으로서, 각종 산업분야의 제조장치에 장착되어 물품 또는 물건(이하, 조형물이라 함)을 제조하는 과정에서 상기 제조장치와 연동하여 에어 컴프레셔(미도시)로부터 압축공기를 공급받고, 공급받은 압축공기를 이용하여 액상의 도료를 미립자화한 후 노즐(112)을 통해 전방으로 분무하여 상기 조형물을 도색한다.

본 발명에 따른 에어 건(11)은 에어량과 도료량을 동시에 조절하는 싱글 액션방식 또는 에어량과 도료량을 독립적으로 조절하는 더블 액션방식을 사용한다. 또한 중력식, 흡상식 및 측면 흡상식을 사용한다. 바람직하게는, 도료 컵이 상단에 위치하여 중력에 의한 자중으로 도료가 아래로 내려오는 방식으로 아래로 누르는 힘이 있어 도료의 분사가 수월한 중력식을 사용한다.

에어 건(11)은 일례로 더블 액션방식을 적용한 중력식 에어 건으로서, 몸체(111), 노즐(112), 레버(113), 개폐부재(114), 도료컵(115) 및 호스 커넥터(116)를 포함한다.

몸체(111)는 길이방향으로 신장되고, 내부에는 노즐(112)을 개폐하는 개폐부재(114)가 설치되고, 도료와 에어가 흐르는 도료 유로(111a) 및 에어 유로(111b)가 형성되어 있다. 그리고, 상부에는 레버(113)와 도료컵(115)이 설치된다. 이러한 몸체(111)는 전방 하우징과 후방 하우징이 결합된 형태로 이루어지고, 이들 하우징은 조립성과 유지 관리, 보수 및 세척을 용이하도록 서로 착탈가능하게 나사 결합된다.

노즐(112)은 전방으로 갈수록 공간이 점점 좁아지는 형태로 몸체(111)의 전방에 결합되고, 개방된 입구 내측에는 도료 분사구(112a)와 에어 분사구(112b)가 형성되어 도료 유로(111a)와 에어 유로(111b)로부터 공급된 도료 및 에어를 분사한다.

레버(113)는, 도 2와 같이, 일부가 몸체(111)의 상부로 노출되고, 몸체(111)의 내부에 설치된 개폐부재(114)와 유기적으로 결합된다. 이때, 레버(113)는 일측부가 몸체(111)에 설치된 고정부재(미도시)에 힌지 결합되어 상기 고정부재와 연결된 축을 기준으로 직선 또는 회전운동할 수 있다. 이에 따라 레버(113)를 통해 개폐부재(114)를 이동시켜 선택적으로 노즐(112)의 내측에 마련된 도료 분사구(112a)를 개폐한다.

개폐부재(114)는 레버(113)의 조작에 따라 몸체(111)의 내부에서 길이방향으로 이동하여 도료 분사구(112a)를 선택적으로 개폐한다. 예를 들어, 힌지 구조로 전후 방향으로 직선운동하는 레버(113)를 후방으로 조작하였을 때 레버(113)에 의해 개폐부재(114)가 후방으로 밀리도록 개폐부재(114)는 일측부가 레버(113)와 결합된다.

이러한 개폐부재(114)는, 도료 유로(111a)에 설치되고, 전방측이 뾰족한 핀 형태로 형성된다. 그리고, 도료 유로(111a)는 전방측에서 공간이 점점 좁아져 전단의 도료 분사구(112a)가 가장 좁은 형태로 형성된다.

이에 따라, 개폐부재(114)의 테이퍼진 끝단이 도료 분사구(112a)에 삽입되어 걸림으로써 개폐부재(114)의 전후 운동에 의해 도료 유로(112a)에 유동하는 도료의 배출량을 효과적으로 조절할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 개폐부재(114)는, 도 2에 도시된 구조 및 구동방식으로 제한되는 것은 결코 아니며, 이외에 다양한 구조로 이루어져 다양한 구동방식으로 선택적으로 노즐(112)의 내측에 마련된 도료 분사구(112a)를 개폐할 수도 있다.

예를 들어, 레버(113)를 하부방향으로 누른 상태에서 레버(113)를 후방으로 이동시키는 방식으로 개폐부재(114)를 후방으로 이동시켜 도료 분사구(112a)를 개방할 수도 있다.

도료 분사구(112a)와 에어 분사구(112b)는 도 2와 같이, 도료 유로(111a) 및 에어 유료(111b)의 전단에 각각 형성되어 에어 분사구(112b)에서 분사되는 압축공기에 의해 도료 유로(111a)를 통해 유동하는 도료는 레버(113)와 연동하는 개폐부재(114)의 선택적 개폐에 따라 도료 분사구(112a)에서 전방으로 분사된다.

이에 따라 효과적인 분사를 위해서는 도료 분사구(112a)는 에어 분사구(112a)와 인접한 위치에 형성되어야 한다.

또한, 도료 분사구(112a)가 에어 분사구(112b)의 중심에 위치되도록 에어 분사구(112b)는 도료 분사구(112a)의 외측을 둘러싸도록 원형으로 형성되고, 도료 유로(111a)와 에어 유로(111b)는 전방측에서 내부공간이 점점 좁아짐에 따라 에어 분사구(112b)에서 분사되는 압축공기는 도료 분사구(112a)에서 분사되는 도료에 대하여 전방위가 대칭되도록 수렴됨으로써 상기 조형물을 향해 전방으로 균일한 분사가 가능하다.

도료컵(115)은, 도 1 및 도 2와 같이, 몸체(111)의 외부에 설치되고 내부에는 도료가 수용된다.

그리고, 도료 유로(111a)와 연통되어 내부에 수용된 도료가 도료 유로(111a)로 유입된다.

이때, 도료컵(115)은 일례로 몸체(111)의 상부에 설치됨에 따라 중력으로 인해 내부에 수용된 도료는 자중에 의해 도료 유로(111a)로 흘러들어간다.

이러한 도료컵(115)은, 충분한 수용공간을 확보하면서 내부에 채워진 도료가 하부로 원활하게 흐를 수 있도록 상부가 하부보다 넓은 깔때기 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 도료컵(115)의 상부에는 도료가 외부로 유출되지 않도록 상부에 착탈이 가능한 커버가 더 구비된다.

또한, 몸체(111)로부터 착탈이 가능하도록 설치되어 도료를 공급하거나, 유지 보수가 필요한 경우에 편의성을 증대시킬 수도 있다.

호스 커넥터(116)는, 도 1 및 도 2와 같이, 몸체(111)의 하부에 설치되어 호스(미도시)를 통해 에어 컴프레셔로부터 압축공기를 공급받아 에어 유로(111b)로 공급한다.

에어 실린더(12)는, 도 1 및 도 2와 같이, 에어 건(11)의 상부에 장착되어 레버(113)를 조작한다.

즉, 에어 실린더(12)의 피스톤 로드(122)가 레버(113)에 유기적으로 결합되어 전자제어 에어 조절밸브(13)로부터 공급되는 에어에 의해 레버(113)를 전방 또는 후방으로 이동시켜 에어 건(11)의 노즐(112)을 자동 개폐한다.

이러한 에어 실린더(12)는, 에어 건(11)의 상부 또는 측면부에 일체로 용접 체결되거나, 혹은 에어 실린더(12)의 고장 수리 및 부품 교체시 에어 건(11)으로부터 분리시켜 수리 보수할 수 있도록 별도의 결합부재를 통해 착탈가능하게 결합될 수 있다.

이때, 상기 결합부재는 에어 건(11)과 에어 실린더(12)를 감싸는 'C' 자 또는 'O'자형 링일 수 있다.

또는, 에어 건(11)과 에어 실린더(12)를 감싸는 브라켓과, 상기 브라켓을 볼트 및 너트를 통해 조여 에어 건(11)에 에어 실린더(12)를 장착할 수도 있다.

도 3은 도 1에 도시된 에어 실린더의 내부 구조를 설명하기 위해 일례로 도시한 단면도이다.

도 3을 참조하면, 에어 실린더(12)는 본체(121)와, 본체(121)의 일측부를 관통하고 길이가 신장 및 신축되어 출몰하는 피스톤 로드(122)와, 본체(121)의 일측부에 설치되어 피스톤 로드(122)를 덮는 로드 커버(123)와, 피스톤 로드(122)의 타측부에 결합되어 전자제어 에어 조절밸브(13)로부터 공급되는 에어에 의해 피스톤 로드(122)의 일측부를 본체(121)의 외측으로 출몰시키는 피스톤 헤드(124)와, 본체(121)의 타측부에 설치되어 피스톤 헤드(124)를 덮는 헤드 커버(125)를 포함한다.

본 발명의 실시예에서, 에어 실린더(12)는 도 1 및 도 2와 같이, 에어 건(11)의 상부에 장착되어 있으나, 이는 일례로서 에어 실린더(12)는 에어 건(11)의 측면부에 장착될 수 있다.

즉, 에어 실린더(12)는 에어 건(11)의 구조, 특히 레버(113)가 설치되는 위치에 따라 에어 건(11)에 장착되는 위치는 적절히 선택될 수 있다.

에어 실린더(12)는, 도 1 및 도 2와 같이, 에어 호스(h1, h2)를 통해 전자제어 에어 조절밸브(13)로부터 공급되는 에어를 공급받아 에어 건(11)에 설치된 레버(113)를 직선운동시키기 위해 피스톤 로드(122)가 에어 건(11)의 레버(113)에 연결된다.

도 4 및 도 5는, 도 1에 도시된 에어 건과 에어 실린더를 도시한 도면들로서, 도 4는 에어 실린더가 에어 건으로부터 분리된 상태를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 에어 실린더가 에어 건으로부터 분리된 상태를 측면에서 바라본 측면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치(10)는 전자제어 에어 조절밸브(13)로부터 공급되는 압축공기에 의해 동작하는 에어 실린더(12)의 구동력을 이용하여 에어 건(11)의 레버(113)를 자동으로 조작하여 노즐(112), 즉 도료 분사구(112a)를 자동 개폐시키기 위해 에어 실린더(12)의 피스톤 로드(122)와 에어 건(11)의 레버(113)를 상호 연결하는 연결부재(14)를 더 포함한다.

연결부재(14)는 일측부가 에어 건(11)의 레버(113)와 연결되고, 타측부가 에어 실린더(12)의 피스톤 로드(122)와 연결되어 에어 실린더(12)의 구동시 구동력을 에어 건(11)의 레버(113)로 전달한다.

이러한 연결부재(14)는 레버(113) 및 피스톤 로드(122)와 일체 또는 착탈가능하게 연결될 수 있으며, 바람직하게는 착탈가능하게 연결된다.

연결부재(14)는 일례로 에어 건(11)의 레버(113)에 착탈가능하게 결합되는 제1 결합부(141)와, 제1 결합부(141)로부터 연장된 링크(142)와, 링크(142)에 연결되고 에어 실린더(12)의 피스톤 로드(122)와 착탈가능하게 결합되는 제2 결합부(143)를 포함한다.

제1 결합부(141)는, 도 5와 같이, 캡 형상으로 레버(113)를 상부를 덮도록 압입(억지끼움)방식으로 결합될 수 있고, 제2 결합부(143)는 내부에 나사산이 형성되어 피스톤 로드(122)의 종단부 외주면에 형성된 나사산과 나사 방식으로 결합될 수 있다.

본 발명에서, 연결부재(14)의 구조 및 형상은 에어 실린더(12)가 에어 건(11)에 장착되는 위치, 에어 건(11)에 레버(113)가 설치되는 위치, 또는 레버(113)의 작동 방식에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

예를 들어, 에어 실린더(12)가 에어 건(11)의 측면부에 장착되고, 레버(113)가 에어 건(11)의 상부에 설치된 경우 연결부재(14)는 다양한 구조 및 형태를 갖도록 다단 절곡되어 일측부는 레버(113)에 연결되고, 타측부는 에어 실린더(12)의 피스톤 로드(122)에 연결될 수 있다.

전자제어 에어 조절밸브(13)는, 도 1과 같이, 외부 에어 컴프레셔(미도시)로부터 압축공기를 제공받고, 상기 조형물의 도색 부분에 대응하는 전기적 신호를 상기 조형물을 제조하는 제조장치(또는, 제조장치를 제어하는 제어패널)로부터 입력받아 에어 컴프레셔로부터 공급된 압축공기를 에어 호스(h1, h2) 중 어느 하나를 통해 에어 실린더(12)로 공급한다. 이때, 전자제어 에어 조절밸브(13)는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

일례로, 전자제어 에어 조절밸브(13)는 상기 제조장치 또는 상기 제어패널로부터 전기적 신호를 제공받아 상기 조형물을 제조하는 과정에서 상기 조형물에 도색이 필요한 부분에서는 호스(h1)는 차단하고 호스(h2)를 통해 에어 실린더(12)의 실린더실의 전방측으로 압축공기를 공급하여 피스톤 로드(122)를 후방측으로 이동시킨다.

이를 통해, 레버(113)가 후방측으로 이동되어 개폐부재(114)가 후방측으로 이동된다. 이에 따라 노즐(112)에 형성된 도료 분사구(112a)는 개방되고, 에어 건(11)의 노즐(112)을 통해 미립자 형태의 도료가 상기 조형물로 분무되어 도색이 이루어진다.

그리고, 전자제어 에어 조절밸브(13)는 상기 제조장치 또는 상기 제어패널로부터 전기적 신호를 제공받아 상기 조형물을 제조하는 과정에서 도색이 필요하지 않는 부분에서는 호스(h1)를 통해 에어 실린더(12)의 실린더실의 후방측으로 압축공기를 공급하여 피스톤 로드(122)를 전방측으로 이동시킨다.

이를 통해, 레버(113)가 전방측으로 이동(또는, 원위치로 이동)되어 개폐부재(114)가 전방측으로 이동된다. 이에 따라 노즐(112)에 형성된 도료 분사구(112a)는 폐쇄되어 도색이 이루어지지 않는다.

본 발명의 실시예에서는, 전자제어 에어 조절밸브(13)가 2개의 호스(h1, h2) 중 어느 하나로 공급되는 압축공기의 유로를 차단하는 방식으로 에어 실린더(12)로 공급되는 압축공기를 제어하여 에어 실린더(12)의 피스톤 로드(122)의 동작을 제어하고 있으나, 이는 일례로서, 전자제어 에어 조절밸브(13)의 구동방식, 즉 전기적 신호를 입력받고, 상기 전기적 신호에 응답하여 압축공기를 에어 실린더(12)로 공급하는 방법은 에어 실린더(12)의 구조 및 작동방식에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

예를 들어, 피스톤 로드(122)가 압축공기에 의해 전방측으로 이동하고, 압축공기가 공급되지 않는 경우에는 압축공기가 아닌 실린더실 내부에 설치된 복귀 탄성체(미도시)의 탄성에 의해 피스톤 로드(122)가 후방측으로 이동하도록 에어 실린더(12)가 이루어진 경우, 전자제어 에어 조절밸브(13)는 압축공기를 에어 실린더(12)로 공급하거나 차단하여 피스톤 로드(122)를 직선운동시켜 레버(113)를 조작할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치의 동작특성을 설명하기 위해 도시한 도면들로서, (a)는 에어 건의 레버가 에어 실린더의 피스톤 로드에 의해 후방으로 이동하여 도료가 분사되는 상태를 도시한 도면이고, (b)는 에어 건의 레버가 에어 실린더의 피스톤 로드에 의해 전방으로 이동하여 도료가 차단된 상태를 도시한 도면이다.

도 1, 도 2 및 도 6의 (a)와 같이, 상기 조형물에 도색을 하고자 하는 경우에는, 전자제어 에어 조절밸브(13)를 통해 호스(h1)는 폐쇄하고 호스(h2)는 개방시켜 에어 실린더(12)의 실린더실의 전방측으로 압축공기를 공급하여 피스톤 로드(122)를 후방측으로 이동시킨다.

그리고, 후방측으로 이동된 피스톤 로드(122)와 연동하여 레버(113)가 후방측으로 이동되어 개폐부재(114)를 후방측으로 이동시킨다. 이에 따라, 노즐(112)에 형성된 도료 분사구(112a)는 개방되고, 에어 건(11)의 노즐(112)을 통해 미립자 형태의 도료가 상기 조형물로 분무되어 도색이 이루어진다.

도 1, 도 2 및 도 6의 (b)와 같이, 상기 조형물에 도색이 이루어지지 않도록 하는 경우에는 전자제어 에어 조절밸브(13)를 통해 호스(h2)는 폐쇄하고 호스(h1)는 개방시켜 에어 실린더(12)의 실린더실의 후방측으로 압축공기를 공급하여 피스톤 로드(122)를 전방측으로 전진시킨다.

그리고, 전방측으로 전진된 피스톤 로드(122)와 연동하여 레버(113)가 전방측으로 이동되어 개폐부재(114)를 전방측으로 이동시킨다. 이에 따라, 노즐(112)에 형성된 도료 분사구(112a)는 폐쇄되어 도색이 이루어지지 않는다.

상기 조형물에 대한 도색 작업은 상기 조형물에 부분 도색, 혹은 부분별로 서로 다른 색상으로 도색을 하고자 할 때 적용할 수 있다. 그리고, 상기 조형물을 제조하는 과정 또는 상기 조형물의 외형 제조가 완료된 후 상기 조형물의 도색 부분에 대응하는 전기적 신호를 상기 조형물을 제조하는 제조장치 또는 상기 제어패널로부터 제공받아 수행할 수 있으며, 미리 제작하고자 하는 조형물의 도색 정보를 프로그램화하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 전자제어 에어 조절밸브(13)로 전송한다.

한편, 본 발명의 실시예에서는 에어 건(11)의 레버(113)를 조작하는데 있어서 에어 실린더(12)와 전자제어 에어 조절밸브(13)를 이용하였으나, 이는 일례로서, 에어 건(11)의 레버(113)를 조작하기 위한 레버 제어수단으로는 상기 제조장치 또는 상기 제어패널로부터 전기적 신호를 제공받고, 상기 전기적 신호에 응답하여 에어 건(11)의 레버(113)를 제어 및 조작하는 로봇 팔 또는 리니어 모터일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치(10)는 각종 산업분야에서 물품 또는 물건을 제조하기 위한 제조장치에 장착되어 제조되는 조형물의 표면에 다양한 색상을 도색(채색)하는데 사용될 수 있다.

여기서, 상기 제조장치로는 3D 프린터, 차량 도색 장치, 가전제품 도색 장치 등 다양하게 마련될 수 있다. 예를 들어, 3D 프린터에 장착되어 압출기를 통해 조형물을 제조하는 과정에 적용될 경우, 상기 조형물의 도색 정보에 대응하는 전기적 신호를 제공받아 상기 조형물을 도색할 수 있다. 이때, 자동 도색 장치(10)는 3D 프린터의 구조에 따라 적절할 위치에 장착될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치(10)는 FDM(Fused Deposition Modelling), DLP(Digital Light Processing), SLA(Stereolithography), SLS(Selective Laser Sintering), PolyJet(Photopolymer Jetting Technology), DMT(Direct Metal Tooling), PBP(Powder Bed & inkjet head 3d printing), LOM(Laminated Object Manufacturing) 방식로 구동하는 3D 프린터에 모두 적용될 수 있다.

바람직하게, 본 발명의 실시예에 따른 자동 도색 장치(10)는 열가소성 플라스틱으로 이루어진 와이어 또는 필라멘트를 공급릴과 이송릴을 통해 공급하고, 공급된 필라멘트를 작업대에 대하여 상대적으로 XYZ 세 방향으로 위치 조절되는 3차원 이송기구에 장착된 히터노즐에서 용융시켜서 배출함으로써 2차원 평면형태를 만들면서 이를 작업대 상에 한 층씩 적층하여 3차원으로 성형하는 FDM 방식에 적용한다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 자동 도색 장치 11 : 에어 건
12 : 에어 실린더 13 : 전자제어 에어 조절밸브
111 : 본체 111a : 도료 유로
111b : 에어 유로 112 : 노즐
112a : 도료 분사구 112b : 에어 분사구
113 : 레버 14 : 연결부재
114 : 개폐부재 115 : 도료컵
116 : 호스 커넥터 121 : 본체
122 : 피스톤 로드 123 : 로드 커버
124 : 피스톤 헤드 125 : 헤드 커버
141 : 제1 결합부 142 : 링크
143 : 제2 결합부