KR20230039116A - 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법 - Google Patents

레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 용접부에 생성된 슬래그에 레이저 빔을 조사하여 슬래그가 제거되도록 하는 용접부 슬래그 제거 방법에 관한 것이다. 본 발명은 재료에 레이저 빔을 조사하여 산화막을 수 마이크로미터의 두께로 제거하므로 제품의 지속적인 품질을 보증할 수 있도록 하는 슬래그 제거 방법을 제공하는 것을 목적으로 하며, 종래의 와이어가 닿지 않아 산화막을 제거하기 어려웠던 영역의 산화막도 제거할 수 있어 제품의 품질을 높일 수 있으며, 소모품 교체를 위한 추가 비용이 들지 않고 좁은 공간에서도 작업할 수 있다.

Description

레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법 {Welding slag removal method using laser}
본 발명은 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접부에 생성된 슬래그에 레이저 빔을 조사하여 슬래그가 제거되도록 하는 용접부 슬래그 제거 방법에 관한 것이다.
자동차의 차체 제작에 사용되는 철계 재료는 주로 용접을 통해 접합된다. 용접 공정을 진행하면 높은 열로 인하여 용접부 및 용접부 주변에 착색 및 산화막이 생성된다. 이때, 발생된 산화막은 철계 재료의 내식성을 감소시키며, 페인팅 작업을 할 경우, 페인트의 잔존 수명에도 영향을 미친다. 현재 페인트의 잔존 수명은 약 10년이지만, 잔존 수명 기간을 15년으로 요구하는 추세이다. 페인트의 잔존 수명을 늘리기 위해서는 용접부 및 용접부 주변에 생성된 산화막 제거가 필수적이다. 용접부의 산화막 제거를 위한 방법으로는 산세(전해 연마)와 와이어 브러싱 방법이 주로 사용된다.
먼저, 산세의 경우, 재료의 외면에 형성된 산화막은 제거되지만 재료 내부에 전해액이 유입될 경우 수분이 제거되지 않기 때문에 부식의 재발생률이 증가한다. 또한, 산세는 인체에 해로운 가스를 발생시키며, 사용되는 전해액 또한 매우 고가이기 때문에 비용이 많이 발생한다는 문제점이 있다. 아울러, 부피가 큰 공작물의 산화막을 제거하기 위해서는 공작물을 수용할 수 있을 크기의 공정 장비를 확보해야 하며, 전해액은 환경 오염 물질이기 때문에 이를 처리하는 비용 또한 발생되기 때문에 비경제적이다.
와이어 브러싱은 와이어를 이용해 물리적으로 산화막을 제거하는 공정으로, 환경 규제에 대해서는 자유롭다. 그러나, 와이어 브러싱 공정은 기계적인 공정이므로 와이어의 마모가 발생된다. 와이어의 마모로 인해 와이어 브러싱을 주기적으로 교체해야 하기 때문에 추가 비용이 발생된다. 또한, 와이어가 직접 재료에 접촉되어 산화막을 제거하는 공정이기 때문에 물리적으로 와이어의 접촉이 어려운 부분의 산화막은 제거하기 어려우며, 와이어의 마모로 인해 지속적인 품질 보증이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 환경 규제에 대해 자유로우면서도 지속적인 품질 보증이 가능하며 경제적으로 용접부 및 용접부의 산화막을 제거할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-0810878호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 재료에 레이저 빔을 조사하여 산화막을 수 마이크로미터의 두께로 제거하므로 제품의 지속적인 품질을 보증할 수 있도록 하는 슬래그 제거 방법을 제공함에 있다.
또한, 종래의 와이어가 닿지 않아 산화막을 제거하기 어려웠던 영역의 산화막도 제거할 수 있으므로 제품의 품질을 높일 수 있으며, 소모품 교체를 위한 추가 비용이 들지 않고 좁은 공간에서도 작업할 수 있는 슬래그 제거 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 레이저 빔을 조사하는 헤드부, 상기 헤드부를 상하좌우로 이동시키는 이동부가 구비된 슬래그 제거 장치를 이용한 슬래그 제거 방법은, 상기 슬래그 제거 장치가 외부로부터 작업 정보를 수신받는 수신 단계; 상기 작업 정보를 기반으로 상기 이동부가 상기 헤드부를 작업 영역으로 이동시키는 이동 단계; 상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 스캔 단계; 상기 스캔 단계에서 스캔된 상기 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부에서 조사되는 레이저 빔의 형태를 변경시키는 레이저 빔 형태 변경 단계; 상기 작업 영역에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계; 및 상기 작업 영역에 생성된 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수신 단계는, 모재의 형태대로 PC에서 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기에 의해 촬영된 촬영 정보를 수신받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동 단계는, 상기 수신 단계에서 수신받은 상기 작업 정보를 기반으로 상기 헤드부의 이동 경로를 매핑화하여, 상기 이동부가 상기 헤드부를 상기 이동 경로를 따라 이동시키며 적어도 하나 이상의 작업 영역에 순차적으로 레이저 빔이 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 레이저 빔을 조사하는 헤드부, 상기 헤드부를 상하좌우로 이동시키는 이동부가 구비된 슬래그 제거 장치를 이용한 또 다른 슬래그 제거 방법은, 상기 슬래그 제거 장치가 외부로부터 작업 정보를 수신받는 수신 단계; 상기 작업 정보를 기반으로 상기 이동부가 상기 헤드부를 작업 영역으로 이동시키는 이동 단계; 상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 제 1 스캔 단계; 및 상기 제 1 스캔 단계에서 스캔된 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부의 미세 제어 여부를 판단하는 판단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬래그 제거 방법은, 상기 판단 단계에서 상기 헤드부가 미세하게 제어되어야 한다고 판단될 경우, 상기 헤드부를 회전 시키거나 각도를 조절하여 레이저 빔이 조사될 방향을 제어하는 조사 방향 제어 단계; 상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 제 2 스캔 단계; 상기 제 2 스캔 단계에서 스캔된 상기 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부에서 조사되는 레이저 빔의 형태를 변경시키는 레이저 빔 형태 변경 단계; 상기 작업 영역에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계; 및 상기 작업 영역에 생성된 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 헤드부는, 레이저 빔이 조사되는 조사부, 상기 조사부의 조사 각도를 조절하는 각도 조절부 및 상기 조사부를 지면에 대해 수직 축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부를 포함하며, 상기 조사 방향 제어 단계는, 상기 각도 조절부와 상기 회전부가 동작되어 상기 조사부에서 조사될 레이저 빔의 조사 방향이 변경되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 슬래그 제거 방법은, 상기 판단 단계에서 상기 헤드부가 미세하게 제어되어야 한다고 판단되지 않을 경우, 상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 제 2 스캔 단계; 상기 제 2 스캔 단계에서 스캔된 상기 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부에서 조사되는 레이저 빔의 형태를 변경시키는 레이저 빔 형태 변경 단계; 상기 작업 영역에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계; 및 상기 작업 영역에 생성된 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수신 단계는, 모재의 형태대로 PC에서 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기에 의해 촬영된 촬영 정보를 수신받는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동 단계는, 상기 수신 단계에서 수신받은 상기 작업 정보를 기반으로 상기 헤드부의 이동 경로를 매핑화하여, 상기 이동부가 상기 헤드부를 상기 이동 경로를 따라 이동시키며 적어도 하나 이상의 작업 영역에 순차적으로 레이저 빔이 조사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 슬래그 제거 방법은 재료에 레이저 빔을 조사하여 산화막을 수 마이크로미터의 두께로 제거하므로 제품의 지속적인 품질을 보증할 수 있도록 하는 슬래그 제거 방법을 제공할 수 있다.
또한, 종래의 와이어가 닿지 않아 산화막을 제거하기 어려웠던 영역의 산화막도 제거할 수 있으므로 제품의 품질을 높일 수 있으며, 소모품 교체를 위한 추가 비용이 들지 않고 좁은 공간에서도 작업할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템 개략도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템의 자동 제어 모듈 개략도
도 5는 본 발명의 여러 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 레이저 빔 조사 형태 개략도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 사시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도
도 8은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도
이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 슬래그 제거 장치(10)를 이용한 본 발명의 슬래그 제거 방법은 수신 단계(S100), 이동 단계(S110), 스캔 단계(S120), 레이저 빔 형태 변경 단계(S130), 레이저 빔 조사 단계(S140), 슬래그 제거 단계(S150)를 포함한다.
먼저, 수신 단계(S100)에서는 PC(700)를 이용하여 모재(W)의 형태대로 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기(600)로부터 촬영된 정보를 슬래그 제거 장치(10)의 수신부(510)가 수신받는다. 이후, 수신부(510)로부터 수신된 모델링 정보 또는 촬영된 정보를 기반으로 제어부(530)에서 조사부(430)가 이동할 경로를 매핑하여 이동부(200)의 동작을 제어하는 이동 단계(S110)를 진행한다.
헤드부(400)는 이동 단계(S110)에서 이동부(200)의 동작에 의해 모재(W)의 작업 영역으로 이동된다. 이때, 헤드부(400)에 구비된 스캔부(440)가 작업 영역의 형태를 스캔하는 스캔 단계(S120)를 진행한다. 스캔 단계(S120)에서 스캔된 작업 영역의 형태 정보는 수신부(510)로 송신되고, 작업 영역의 형태 정보를 기반으로 변경부(540)가 슬래그를 제거하기 위한 최적의 레이저 빔 조사 형태 및 경로를 도출하는 레이저 빔 형태 변경 단계(S130)를 진행한다.
이후, 조사부(430)가 레이저 빔 형태 변경 단계(S130)에서 도출된 형태의 레이저 빔을 슬래그가 형성된 작업 영역에 조사하는 레이저 빔 조사 단계(S140)를 진행되고, 강력한 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔에 의해 작업 영역에 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계(S150)가 진행된다. 슬래그 제거 단계(S150)가 끝난 후에는 작업자의 단말기(600)나 PC(700)로 완료 신호를 송신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 수신 단계(S200), 이동 단계(S210), 제1스캔 단계(S220), 판단 단계(S230), 조사 방향 제어 단계(S240), 제2스캔 단계(S250), 레이저 빔 형태 변경 단계(S260), 레이저 빔 조사 단계(S270), 슬래그 제거 단계(S280)를 포함한다.
먼저, 수신 단계(S200)에서는 PC(700)를 이용하여 모재(W)의 형태대로 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기(600)로부터 촬영된 정보를 슬래그 제거 장치(10)의 수신부(510)가 수신받는다. 이후, 수신부(510)로부터 수신된 모델링 정보 또는 촬영된 정보를 기반으로 제어부(530)에서 조사부(430)가 이동할 경로를 매핑하여 이동부(200)의 동작을 제어하는 이동 단계(S210)를 진행한다.
헤드부(400)는 이동 단계(S210)에서 이동부(200)의 동작에 의해 모재(W)의 작업 영역으로 이동된다. 이후, 헤드부(400)에 구비된 스캔부(440)가 작업 영역을 스캔하는 제1스캔단계(S220)를 진행한다. 제1스캔 단계(S220)에서 스캔된 정보를 기반으로 작업 영역이 좁은 틈인지 판단하거나 헤드부(400)의 미세한 이동이 필요한 형태인지 판단하는 판단 단계(S230)를 진행한다. 판단 단계(S230)에서 YES라고 판단될 경우에는 조사부(430)의 각도 조절부(410)와 회전부(420)가 작동하여 조사부(430)가 레이저 빔이 조사된 방향을 제어하는 조사 방향 제어 단계(S240)를 진행하고, NO라고 판단될 경우에는 제2스캔 단계(S250)를 진행한다.
제2스캔 단계(S250)에서 스캔된 작업 영역의 형태 정보가 수신부(510)로 송신되고, 작업 영역의 형태 정보를 기반으로 변경부(540)가 슬래그를 제거하기 위한 최적의 레이저 빔 조사 형태 및 경로를 도출하는 레이저 빔 형태 변경 단계(S260)를 진행한다.
이후, 조사부(430)가 레이저 빔 형태 변경 단계(S260)에서 도출된 형태의 레이저 빔을 슬래그가 형성된 작업 영역에 조사하는 레이저 빔 조사 단계(S270)를 진행되고, 강력한 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔에 의해 작업 영역에 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계(S280)가 진행된다. 슬래그 제거 단계(S280)가 끝난 후에는 작업자의 단말기(600)나 PC(700)로 완료 신호를 송신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템 개략도를 도시하고 있다. 도 3을 참조하여 수신 단계(S100, S200)에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다. 본 발명의 일 실시에에 따른 모재(W)는 차체 제작에 이용되는 것이므로, 미리 정해진 형태가 있기 때문에 동일한 형태가 복수 개 제작되고, 용접 위치도 대부분 동일한 위치에서 용접되어 접합된다.
그러므로, 작업자가 PC(700)를 이용하여 모재(W)를 3D 모델링하고, 용접 부위가 입력된 모델링 정보를 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)에 송신하면, 슬래그 제거 장치(10)에서 모델링 정보를 매핑화하여 이동부(200)가 작업 영역에 헤드부(400)를 이동시켜 슬래그를 제거하는 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 작업자가 헤드부(400)가 작업 영역으로 이동하도록 조작하지 않아도 PC(700)로부터 수신받은 모델링 정보를 기반으로 자동으로 제어할 수 있다.
단말기(600)는 작업자가 휴대하는 휴대 전화나 태블릿 PC 등인 것이 바람직하며, 작업이 끝났을 경우, 슬래그 제거 장치(10)가 완료 알림을 송신하면 단말기(600)가 완료 알림을 수신받아 작업자가 공정을 지켜보고 있지 않더라고 작업이 완료된 것을 알 수 있다. 또한, 작업 중 문제가 발생했을 경우에도 단말기(600)에 알림을 송신하여 문제점에 대하여 즉시 대응할 수 있다는 효과가 있다.
이때, 모델링 정보는 PC(700)뿐만 아니라 단말기(600)에 구비된 카메라를 이용하여 카메라가 모재(W)를 찍고 촬영된 파일에 작업 영역과 이동 경로를 추가하여 슬래그 제거 장치(10)에 작업 정보를 송신할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템의 자동 제어 모듈 개략도를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이 슬래그 제거 장치(10)는 자동으로 작업을 수행할 수 있도록 자동 제어 모듈(500)이 구비되어 있으며, 상술한 PC(700) 및 단말기(600)와 자동 제어 모듈(500)은 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.
슬래그 제거 장치(10)의 자동 제어 모듈(500)은 수신부(510), 송신부(520), 변경부(540), 제어부(530)로 구성된다. 먼저, 수신부(510)는 상술한 바와 같이 PC(700)로부터 모델링 정보를 수신받거나, 단말기(600)로부터 작업 정보를 수신받는다. 제어부(530)는 수신부(510)가 수신받은 모델링 정보 또는 작업 정보를 기반으로 조사부가 이동해야 할 경로를 매핑화하고, 송신부(520)가 매핑화된 정보를 슬래그 제거 장치(10)의 이동부(200)에 송신하여 이동부(200)가 헤드부(400)를 작업 영역으로 이동시킬 수 있다.
이동부(200)가 헤드부(400)를 작업 영역으로 이동시킨 후, 헤드부(400)에 설치된 스캔부(440)가 작업 영역의 슬래그 형태를 스캔하고, 스캔 정보를 자동 제어 모듈(500)의 수신부(510)에 송신한다. 이때, 본 발명의 스캔부(440)는 카메라 또는 레이더 등으로 모재(W)를 탐지할 수 있는 것이라면 작업자가 작업 환경에 맞게 구비할 수 있다.
변경부(540)는 수신부(510)가 수신받은 스캔 정보를 기반으로 슬래그를 제거하기에 최적의 레이저 빔 형태로 변경시키고, 변경부(540)에서 변경된 레이저 빔 형태로 조사부(430)를 통해 레이저 빔이 슬래그에 조사되어 슬래그가 제거된다. 제거 공정이 모두 끝나면 송신부(520)가 작업 완료 알림 신호를 작업자의 PC(700) 또는 단말기(600)로 송신한다.
또한, 모재(W)의 좁은 틈에 슬래그가 형성되어 미세한 제어가 필요할 경우가 발생될 수 있다. 그러나, 이동부(200)는 크기가 크기 때문에 미세하게 제어하기 어렵다는 문제점이 있다. 이때, 자동 제어 모듈(500)의 제어부(530)가 조사부(430)의 조사되어야 할 각도 및 회전 방향 등을 제어하는 신호를 발생시키고, 이를 송신부(520)가 헤드부(400)에 송신한다. 헤드부(400)는 송신부(520)로부터 수신된 제어 신호를 기반으로 각도 조절부(410), 및 회전부(420)가 이동하여 조사부(430)를 통해 조사되는 레이저 빔의 조사 각도가 조절된다.
따라서, 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 조사부(430)만 개별적으로 각도 조절 및 회전이 가능하도록 좁은 틈에 형성된 슬래그를 제거할 수 있다는 효과가 있다. 이때, 조사부(430)는 길이 조절이 가능하도록 설치되어 이동부(200)가 작업 영역에 진입하기 어려운 경우에도 슬래그 제거 공정을 수행할 수 있다는 효과가 있다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 여러 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 레이저 빔 조사 형태 개략도를 도시하고 있다. 도 5를 참조하여 본 발명의 레이저 빔 형태 변경 단계(S130, S260)에 대해 보다 자세히 설명하도록 한다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 판 형태의 모재(W)에 소정의 폭을 갖는 슬래그(S1)가 형성된 경우, 조사부(430)에서 조사되는 레이저 빔(B1)의 형태가 슬래그(S1)와 유사한 폭을 갖는 직선 또는 사각형 형태로 변경될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 링 형태의 슬래그(S2)가 형성된 경우, 조사부(430)에서 조사되는 레이저 빔(B2)의 형태는 처음에는 슬래그(S2)의 가장 작은 직경과 유사한 직경을 갖는 링 형태로 조사되며, 점차 지름이 커지며 바깥쪽으로 뻗는 방사 형태로 형성될 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이 슬래그(S3)가 복수 개의 곡선 형태로 형성된 경우 곡선의 개수만큼 점 형태의 레이저 빔(B3)이 조사되며, 슬래그의 형태에 대응되는 곡선을 따라 이동하며 슬래그(S3)를 제거한다.
이는 몇 가지 실시예에 대해 레이저 빔의 형태에 대해 설명한 것으로, 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 슬래그의 형태에 따라 레이저 빔의 형태가 슬래그를 제거하기에 용이한 최적의 형태로 변경되는 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 사시도를 도시하고 있다. 본 발명의 용접 슬래그 제거 방법에 이용되는 슬래그 제거 장치()는 도 6에 도시된 바와 같이 슬래그를 제거하기 위한 레이저 빔 광원이 발진되는 광원부(100), 광원부(100)에서 발진된 레이저 빔을 전달하는 전달부(300), 전달부(300)를 통해 전달된 레이저 빔을 모재(W)의 슬래그 영역에 조사하는 헤드부(400) 및 상기 헤드부(400)를 이동시키는 이동부(200)로 구성된다.
광원부(100)는 내부 공간이 형성된 함체 형태로 도면에 도시되어 있지는 않으나 내부에 레이저가 발진되는 레이저 소스부와 레이저 소스부를 냉각시키는 냉각부가 설치되는 것이 바람직하다. 광원부(100)의 상면 또는 측면에는 슬래그 제거 장치(10)의 온/오프 및 슬래그 제거 장치(10)의 여러 동작을 제어할 수 있도록 조작부(110)가 설치된다. 이때, 조작부(110)는 버튼 형태, 스위치 형태, 터치 형태 중 선택되는 하나의 형태일 수 있다. 광원부(100)의 상면 또는 측면에는 디스플레이 형태의 패널부(120)가 설치되어 슬래그 제거 장치(10)의 동작 상태를 출력하도록 하며, 이 또한 터치 스크린 형태로 설치될 수도 있다.
이때, 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)의 광원부(100)와 조작부(110) 및 패널부(120)가 일체로 형성되는 것은 하나의 실시예를 설명하기 위함이며, 광원부(100), 조작부(110) 및 패널부(120)가 각각 구비될 수도 있다.
광원부(100)의 레이저 소스부에서 발진된 레이저 빔이 헤드부(400)로 전달될 수 있도록 헤드부(400)와 레이저 소스부 사이에는 전달부(300)가 설치된다. 이때, 전달부(300)는 플렉서블한 광섬유인 것이 바람직하다.
헤드부(400)는 헤드부(400)를 작업 영역으로 이동시키는 이동부(200)의 끝단에 설치되며, 이동부(200)와 광원부(100)는 전기적으로 연결되어 광원부(100)에 설치된 조작부(110)의 조작에 의해 제어될 수 있다. 이는 하나의 실시예를 설명하기 위함이며 미리 입력된 경로 또는 휴대용 단말기(600)로 이동부(200)의 동작을 제어할 수도 있다. 이때, 전달부(300)는 이동부(200)에 일부 또는 전체가 고정되도록 설치되어 헤드부(400)에 안정적으로 레이저 빔을 전달할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
헤드부(400)는 광원부(100)에서 발진된 빔을 전달부(300)로부터 전달받고, 모재(W)의 슬래그가 형성된 영역에 레이저 빔을 조사하여 슬래그를 제거한다. 이는 도 2를 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다.
본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 광원부(100) 및 이동부(200)의 하부에 바퀴가 설치되어 작업자가 모재(W)의 위치에 따라 편하게 이동시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도를 도시하고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이 모재(W)는 철계 재료가 용접에 의해 접합되어 형성된다. 본 발명의 모재(W)는 차체를 구성하는 것으로, 이는 하나의 예를 설명하기 위함이며 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 다양한 산업 분야에서 사용되는 모재의 오염 물질을 제거하는 데에 적용될 수 있다.
도 7의 (b)에 도시된 바와 같이 모재(W)는 작업 테이블 위에 놓고, 이동 단계(S110, S210)에 의해 이동부(200)가 헤드부(400)를 상하좌우로 이동시켜 모재(W)가 놓인 위치로 이동시킨다. 헤드부(400)는 모재(W)의 상면으로부터 소정 거리를 두고 위치되도록 하는 것이 바람직하며, 모재(W)의 슬래그가 형성된 영역에 레이저 빔을 조사하여 슬래그를 제거한다.
고 에너지 밀도의 레이저 빔이 모재(W)에 발생된 슬래그에 닿는 즉시 산화 막이 증발 또는 분해되기 때문에 친환경적이며, 신속하게 슬래그를 제거할 수 있다. 이는, 모재(W)의 슬래그 외 영역의 표면에는 거의 영향을 주지 않고 슬래그만 선택적으로 제거할 수 있어 제품의 품질을 보장할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도를 도시하고 있다. 도 8을 참조하여 조사 방향 제어 단계(S240)를 보다 자세히 설명한다. 도 8에 도시된 바와 같이 슬래그 제거 장치(10)의 헤드부(400)는 레이저 빔을 조사하는 조사부(430)와 조사부(430)의 레이저 빔 조사 각도를 조절하는 각도 조절부(410) 및 조사부(430)를 세로 축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부(420)를 포함한다.
이는, 주변의 장애물 때문에 헤드부(400)가 작업 영역에 진입하기 어려운 경우나, 미세한 제어가 필요할 경우를 위해 구비된 것으로, 각도 조절부(410) 및 회전부(420)가 조사부(430)가 레이저 빔이 조사될 방향을 제어하여 레이저 빔이 조사되도록 할 수 있다. 이때, 조사부(430)의 각도 및 회전뿐만 아니라 조사부(430)가 다단 형식으로 설치되어 길이 조절도 가능하도록 설치될 수 있다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
10 슬래그 제거 장치
W 모재
100 광원부
110 조작부
120 패널부
200 이동부
300 전달부
400 헤드부
410 각도 조절부
420 회전부
430 조사부
440 스캔부
500 자동 제어 모듈
510 수신부
520 송신부
530 제어부
540 변경부
600 단말기
700 PC

Claims (9)

  1. 레이저 빔을 조사하는 헤드부, 상기 헤드부를 상하좌우로 이동시키는 이동부가 구비된 슬래그 제거 장치를 이용한 슬래그 제거 방법에 있어서,
    상기 슬래그 제거 장치가 외부로부터 작업 정보를 수신받는 수신 단계;
    상기 작업 정보를 기반으로 상기 이동부가 상기 헤드부를 작업 영역으로 이동시키는 이동 단계;
    상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 스캔 단계;
    상기 스캔 단계에서 스캔된 상기 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부에서 조사되는 레이저 빔의 형태를 변경시키는 레이저 빔 형태 변경 단계;
    상기 작업 영역에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계; 및
    상기 작업 영역에 생성된 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수신 단계는,
    모재의 형태대로 PC에서 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기에 의해 촬영된 촬영 정보를 수신받는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이동 단계는,
    상기 수신 단계에서 수신받은 상기 작업 정보를 기반으로 상기 헤드부의 이동 경로를 매핑화하여,
    상기 이동부가 상기 헤드부를 상기 이동 경로를 따라 이동시키며 적어도 하나 이상의 작업 영역에 순차적으로 레이저 빔이 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  4. 레이저 빔을 조사하는 헤드부, 상기 헤드부를 상하좌우로 이동시키는 이동부가 구비된 슬래그 제거 장치를 이용한 슬래그 제거 방법에 있어서,
    상기 슬래그 제거 장치가 외부로부터 작업 정보를 수신받는 수신 단계;
    상기 작업 정보를 기반으로 상기 이동부가 상기 헤드부를 작업 영역으로 이동시키는 이동 단계;
    상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 제 1 스캔 단계; 및
    상기 제 1 스캔 단계에서 스캔된 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부의 미세 제어 여부를 판단하는 판단 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 슬래그 제거 방법은,
    상기 판단 단계에서 상기 헤드부가 미세하게 제어되어야 한다고 판단될 경우,
    상기 헤드부를 회전 시키거나 각도를 조절하여 레이저 빔이 조사될 방향을 제어하는 조사 방향 제어 단계;
    상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 제 2 스캔 단계;
    상기 제 2 스캔 단계에서 스캔된 상기 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부에서 조사되는 레이저 빔의 형태를 변경시키는 레이저 빔 형태 변경 단계;
    상기 작업 영역에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계; 및
    상기 작업 영역에 생성된 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 헤드부는,
    레이저 빔이 조사되는 조사부, 상기 조사부의 조사 각도를 조절하는 각도 조절부 및 상기 조사부를 지면에 대해 수직 축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부를 포함하며,
    상기 조사 방향 제어 단계는,
    상기 각도 조절부와 상기 회전부가 동작되어 상기 조사부에서 조사될 레이저 빔의 조사 방향이 변경되는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 슬래그 제거 방법은,
    상기 판단 단계에서 상기 헤드부가 미세하게 제어되어야 한다고 판단되지 않을 경우,
    상기 헤드부에 구비된 스캔부가 상기 작업 영역을 스캔하는 제 2 스캔 단계;
    상기 제 2 스캔 단계에서 스캔된 상기 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 헤드부에서 조사되는 레이저 빔의 형태를 변경시키는 레이저 빔 형태 변경 단계;
    상기 작업 영역에 레이저 빔을 조사하는 레이저 빔 조사 단계; 및
    상기 작업 영역에 생성된 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 수신 단계는,
    모재의 형태대로 PC에서 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기에 의해 촬영된 촬영 정보를 수신받는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이동 단계는,
    상기 수신 단계에서 수신받은 상기 작업 정보를 기반으로 상기 헤드부의 이동 경로를 매핑화하여,
    상기 이동부가 상기 헤드부를 상기 이동 경로를 따라 이동시키며 적어도 하나 이상의 작업 영역에 순차적으로 레이저 빔이 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 용접부 슬래그 제거 방법.
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