KR101346317B1 - Tailor welded blanks(twb) for the al-si coated layer welding for removal laser ablation apparatus - Google Patents

Tailor welded blanks(twb) for the al-si coated layer welding for removal laser ablation apparatus Download PDF

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신인승
박형석
김도형
권경업
정원진
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Abstract

The present invention relates to a laser grinding device and, more specifically, a laser grinding device for removing an Al-Si plating layer of tailor-welded blanks (TWB), capable of efficiently removing the Al-Si plating layer on a welding-targeted part to improve welding quality of the TWB.

Description

맞춤 재단 용접 판재의 용접을 위해 Ａｌ-Ｓｉ도금층을 제거하기 위한 레이저 삭마 장치{Tailor Welded Blanks(TWB) for the Al-Si coated layer welding for removal laser ablation apparatus}Tailor Welded Blanks (TWB) for the Al-Si coated layer welding for removal laser ablation apparatus}

본 발명은 레이저 삭마 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 맞춤 재단 용접 판재(TWB:Tailor Welded Blanks)의 용접 가공 품질 향상을 위해 용접 대상 부위 Ａｌ-Ｓｉ도금층을 효과적으로 제거할 수 있는 맞춤 재단 용접 판재의 Al-Si도금층을 제거하기 위한 레이저 삭마 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a laser ablation apparatus, and more specifically, to a welding cut quality of a tailor-welded blank sheet (TWB), which can effectively remove the ALA-Si-plated layer of a welding target site. A laser ablation apparatus for removing an Al-Si plating layer.

맞춤 재단 용접 판재(TWB:Tailor Welded Blanks)란 두께와 강도, 재질 등이 서로 다른 강판을 적절한 크기와 형상으로 절단해 레이저로 용접하여 원하는 형태의 제품을 가공한 판재를 의미하는데, 이러한 맞춤 재단 용접 판재는 자동차회사 등에서 직접 용접 가공하는 비용을 크게 줄일 수 있으므로 각광받는 판재이다.Tailor Welded Blanks (TWB) refers to a sheet made by cutting a steel plate of different thicknesses, strengths, materials, etc. into appropriate sizes and shapes, and then welding the product to a desired shape. Plates are in the spotlight because they can significantly reduce the cost of welding directly in automobile companies.

한편, 맞춤 재단 용접 판재의 제작은 절단된 복수의 판재를 용접하여 이루어지는데 판재의 절단부위에 Al-Si도금층과 같은 코팅층이 존재할 경우, 용접의 품질이 매우 떨어질 수 있으므로 판재의 용접 전에 용접부위 도금층을 제거하는 것이 매우 중요하다.On the other hand, the fabrication of the customized cutting weld plate is made by welding a plurality of cut plate, if the coating layer such as Al-Si plating layer in the cut portion of the plate, the quality of welding can be very poor, so the welding layer plating layer before welding the plate It is very important to remove it.

일반적으로 이러한 도금층을 제거하기 위해 레이저 삭마 기법이 사용되고 있으며, 레이저 삭마 기법은 레이저를 모재의 표면에 직접 조사하여 도금층을 삭마(어블레이션:ablation)하는 방법으로 건식 제거 방법 중 하나이다.In general, a laser ablation technique is used to remove such a plating layer, and the laser ablation technique is one of dry removal methods by ablation (ablation) of a plating layer by directly irradiating a laser to a surface of a base material.

또한, 레이저 삭마란 레이저 세정(Cleaning)의 일종으로 레이저 빔을 모재의 표면에 조사하여 오염물질을 제거하는 공정이며, 기존의 기계적 또는 화학적 세정 방법과 비교하여 모재의 손상이 없이 선택적인 부분에 오염층을 제거할 수 있는 기술이다.In addition, laser ablation is a type of laser cleaning that removes contaminants by irradiating the surface of the base material with a laser beam and contaminates the selective part without damaging the base material as compared to conventional mechanical or chemical cleaning methods. It is a technique that can remove the layer.

또한, 레이저 삭마에는 주로 파장이 매우 짧은 펄스 레이저를 이용하므로 정밀한 오염층의 제거가 가능하고, 비접촉식이므로 모재의 표면에 영향을 주지않아 접촉마모의 발생염려가 없으며, 오염물질도 거의 배출하지 않는 환경 친화적인 방법이라 할 수 있다.In addition, laser ablation mainly uses pulsed lasers with very short wavelengths, so it is possible to precisely remove the contaminant layer. Since it is a non-contact type, it does not affect the surface of the base material and does not cause contact wear and emits little pollutants. It's a friendly way.

그러나, 종래의 레이저 삭마 장치는 판재에서 분리된 도금층의 분진 일부가 다시 판재에 달라붙어 도금층 제거 수율이 낮아지는 문제가 있고, 판재에서 반사된 레이저가 레이저를 조사하는 레이저 삭마 헤드로 다시 입사되어 헤드 내의 광학 소자 파손이 빈번하며, 판재의 상부 및 하부의 도금층을 동시에 제거하는데 어려움이 있다.
However, the conventional laser ablation apparatus has a problem in that a part of the dust of the plating layer separated from the plate sticks to the plate again, thereby lowering the yield of the plated layer, and the laser reflected from the plate enters the laser ablation head again irradiating the laser to the head. Breakage of optical elements in the interior is frequent, and it is difficult to simultaneously remove the plating layers on the upper and lower portions of the plate.

본 발명자들은 맞춤 재단 용접 판재의 제작을 위한 판재의 용접부위 도금층을 효과적으로 제거하고, 레이저 삭마 헤드의 광학 소자 파손을 방지할 수 있으며, 판재의 상부 및 하부의 도금층을 동시에 제거하기 위한 레이저 삭마 장치를 연구 노력한 결과, 분리된 도금층을 흡입하여 포집하거나 외부로 배출하여 효과적으로 도금분진의 제거 수율을 향상시킬 수 있고, 판재에서 반사되는 레이저가 레이저 삭마 헤드로 입사되지 않게 하여 레이저 삭마 헤드 내부의 광학 소자를 보호할 수 있으며, 판재의 상부 및 하부의 도금층을 동시에 제거할 수 있는 레이저 삭마 장치의 기술적 구성을 개발하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention can effectively remove the plated layer of the welded portion of the plate for the production of a custom-cut welded plate, prevent damage to the optical element of the laser ablation head, and a laser ablation apparatus for simultaneously removing the plated layer of the upper and lower portions of the plate As a result of research efforts, the separated plating layer is sucked and collected or discharged to the outside to effectively improve the removal yield of the plating dust, and the laser reflected from the sheet material does not enter the laser ablation head, thereby preventing the optical element inside the laser ablation head. The present invention has been completed by developing a technical configuration of a laser ablation apparatus capable of protecting and removing the plating layers of the upper and lower portions of the plate at the same time.

따라서, 본 발명의 목적은 판재에서 분리된 도금층의 도금 분진을 흡입하여 제거함으로써 도금층의 제거 수율을 향상시킬 수 있는 레이저 삭마 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a laser ablation apparatus capable of improving the removal yield of the plating layer by sucking and removing the plating dust of the plating layer separated from the plate.

또한, 본 발명의 다른 목적은 판재의 면으로 조사되는 레이저의 조사각도를 조절하여 반사되는 레이저가 레이저 삭마 헤드로 다시 입사되지 않게 함으로써 레이저 삭마 헤드 내부의 광학 소자를 보호할 수 있는 레이저 삭마 장치를 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a laser ablation apparatus that can protect the optical element inside the laser ablation head by adjusting the irradiation angle of the laser irradiated to the surface of the plate so that the reflected laser is not incident again to the laser ablation head To provide.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 판재를 기준으로 두 개의 대칭된 레이저 삭마 헤드를 구비하여 판재의 상부 및 하부의 도금층을 동시에 제거할 수 있는 레이저 삭마 장치를 제공하는 것이다.
In addition, another object of the present invention is to provide a laser ablation apparatus capable of simultaneously removing a plated layer on the upper and lower portions of a sheet by providing two symmetrical laser ablation heads based on the sheet.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 맞춤 재단 용접 판재(TWB:Tailor Welded Blanks)의 용접을 위해 용접대상 부위의 도금층을 제거하는 레이저 삭마(laser ablation) 장치로서, 상기 판재로 레이저를 조사하여 상기 판재에서 도금층이 분리되게 하는 레이저 삭마 헤드; 상기 레이저 삭마 헤드의 일 측방에 구비되고, 상기 판재의 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사하여 분리된 도금분진을 상기 레이저 삭마 헤드의 타 측 방으로 비산하게 하는 보호가스 노즐; 및 상기 레이저 삭마 헤드의 타 측방에 구비되고, 비산하는 도금분진을 흡입하는 분진 흡입기;를 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention is a laser ablation apparatus for removing the plating layer of the welding target site for welding of tailored welded blanks (TWB), by irradiating a laser with the sheet A laser ablation head which allows the plating layer to be separated from the sheet; A protective gas nozzle provided at one side of the laser ablation head and spraying a protective gas to the laser irradiation part of the plate to scatter the separated plating dust to the other side of the laser ablation head; And a dust inhaler provided on the other side of the laser ablation head and sucking plating dust scattered therein.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저 삭마 헤드는 상기 판재의 면에 일정한 각도 기울어져 레이저를 조사함으로써, 상기 판재에서 반사되는 레이저가 상기 레이저 삭마 헤드로 입사되지 않게 한다.In a preferred embodiment, the laser ablation head is irradiated with the laser at a predetermined angle to the surface of the plate so that the laser reflected from the plate does not enter the laser ablation head.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저 삭마 헤드는 레이저 광축과 상기 판재의 면이 80도 내지 85도의 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사한다.In a preferred embodiment, the laser ablation head is inclined such that the laser optical axis and the surface of the plate form an angle of 80 degrees to 85 degrees to irradiate the laser.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 레이저 삭마 헤드:는 상기 판재의 상부에 구비되며, 상기 판재의 상면에 레이저를 조사하여 상기 판재의 상부 도금층이 분리되게 하는 상부 레이저 삭마 헤드; 및 상기 판재를 사이에 두고 상기 상부 레이저 삭마 헤드와 대응하여 상기 판재의 하부에 위치하며, 상기 판재의 하면에 레이저를 조사하여 상기 판재의 하부 도금층이 분리되게 하는 하부 레이저 삭마 헤드;를 포함하고, 상기 보호가스 노즐:은 상기 판재의 상부에서 상기 상부 레이저 삭마 헤드의 일 측방에 구비되고, 상기 판재의 상면 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사하여, 상기 판재의 상면에서 분리된 도금층을 상기 상부 레이저 삭마 헤드의 타 측방으로 비산하게 하는 상부 보호가스 노즐; 및 상기 하부 레이저 삭마 헤드의 일 측방에 구비되고, 상기 판재를 사이에 두고 상기 상부 보호가스 노즐과 대응하여 상기 판재의 하부에 위치하며, 상기 판재의 하부 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사하여, 상기 판재의 하면에서 분리된 도금층을 상기 하부 레이저 삭마 헤드의 타 측방으로 비산하게 하는 하부 보호가스 노즐;을 포함하고, 상기 분진 흡입기:는 상기 판재의 상부에서 상기 상부 레이저 삭마 헤드의 타 측방에 구비되고, 상기 상부 보호가스 노즐에 의해 비산하는 도금분진을 흡입하는 상부 분진 흡입기; 및 상기 하부 레이저 삭마 헤드의 타 측방에 구비되고, 상기 판재를 사이에 두고 상기 상부 분진 흡입기와 대응하여 상기 판재의 하부에 위치하며, 상기 하부 보호가스 노즐에 의해 비산하는 도금분진을 흡입하는 하부 분진 흡입기;를 포함한다.In a preferred embodiment, the laser ablation head: an upper laser ablation head is provided on the upper plate, the upper laser ablation head to separate the upper plating layer of the plate by irradiating a laser on the upper surface of the plate; And a lower laser ablation head positioned below the plate corresponding to the upper laser ablation head with the plate interposed therebetween, and irradiating a laser to a lower surface of the plate to separate the lower plating layer of the plate. The protective gas nozzle: is provided on one side of the upper laser ablation head from the upper portion of the plate, by spraying a protective gas to the laser irradiation portion of the upper surface of the plate, the upper laser ablation of the plating layer separated from the upper surface of the plate An upper protective gas nozzle which scatters to the other side of the head; And disposed on one side of the lower laser ablation head, positioned below the plate in correspondence with the upper protective gas nozzle with the plate interposed therebetween, by spraying a protective gas on the lower laser irradiation part of the plate. And a lower protective gas nozzle which scatters the plating layer separated from the lower surface of the sheet to the other side of the lower laser ablation head, wherein the dust inhaler: is provided on the other side of the upper laser ablation head at the upper portion of the sheet. An upper dust inhaler for sucking plating dust scattered by the upper protective gas nozzle; And a lower dust provided on the other side of the lower laser ablation head and positioned below the plate corresponding to the upper dust inhaler with the plate interposed therebetween, and sucking plated dust scattered by the lower protective gas nozzle. Inhaler; Includes.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 레이저 삭마 헤드와 상기 하부 레이저 삭마 헤드는 각각 상기 판재의 면에 일정한 각도 기울어져 레이저를 조사하여, 상기 판재에서 반사되는 레이저나 타 레이저 삭마 헤드에서 조사된 레이저가 입사되지 않게 한다.In a preferred embodiment, the upper laser ablation head and the lower laser ablation head respectively irradiate the laser at a predetermined angle to the surface of the plate, so that the laser irradiated from the laser or other laser ablation head reflected from the plate is incident Do not become.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 상부 레이저 삭마 헤드는 레이저 광축과 상기 판재의 면이 80도 내지 85도의 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사하고, 상기 하부 레이저 삭마 헤드는 상기 판재를 기준으로 상기 상부 레이저 삭마 헤드와 대칭하여 레이저 광축과 상기 판재의 면이 80도 내지 85도의 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사한다.In a preferred embodiment, the upper laser ablation head is inclined such that the laser optical axis and the surface of the plate to form an angle of 80 degrees to 85 degrees to irradiate the laser, and the lower laser ablation head is the upper laser ablation based on the plate. The laser is irradiated by tilting the laser optical axis and the surface of the plate to form an angle of 80 to 85 degrees in symmetry with the head.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 판재의 레이저 조사 부분을 바라보며 구비되고, 상기 판재에서 도금층이 분리될 때 발생하는 광을 적외선 신호 및 자외선 신호로 분리하여 획득하는 모니터링 헤드;를 더 포함한다.In a preferred embodiment, the monitoring head which is provided facing the laser irradiation portion of the plate, and is obtained by separating the light generated when the plating layer is separated from the plate into an infrared signal and an ultraviolet signal; further includes.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 모니터링 헤드와 전기적으로 연결되며, 상기 적외선 신호 및 자외선 신호를 입력받아 도금층의 분리 정도를 분석하고, 분석된 도금층의 분리 정도에 따라 상기 레이저 삭마 헤드에서 출력되는 레이저의 세기 또는 상기 보호가스 노즐에서 분사되는 보호가스의 양을 조절하는 제어기;를 더 포함한다.In a preferred embodiment, the monitoring head is electrically connected to the monitoring head, and receives the infrared signal and the ultraviolet signal to analyze the degree of separation of the plating layer, the intensity of the laser output from the laser ablation head according to the separation degree of the analyzed plating layer Or a controller for controlling an amount of the protective gas injected from the protective gas nozzle.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제어기:는, 상기 적외선 신호와 상기 자외선 신호의 전원 잡음을 제거하는 노이즈 필터; 전원 잡음이 제거된 적외선 신호와 자외선 신호를 증폭하는 증폭 회로; 증폭된 적외선 신호 및 자외선 신호의 고주파를 제거하는 LC필터; 고주파가 제거된 적외선 신호 및 자외선 신호를 디지털 신호로 변환하는 DAQ보드(Data Acquisition Board); 및 상기 DAQ보드에서 출력되는 적외선 신호 및 자외선 신호로부터, 도금층의 분리 정도를 계산하고, 계산된 도금층의 분리 정도에 따라 레이저의 세기 및 보호가스의 양을 제어하는 신호분석보드;를 포함한다.
In a preferred embodiment, the controller comprises: a noise filter for removing power supply noise of the infrared signal and the ultraviolet signal; An amplifier circuit for amplifying the infrared signal and the ultraviolet signal from which the power supply noise is removed; An LC filter for removing high frequency of the amplified infrared signal and ultraviolet signal; A DAQ board (Data Acquisition Board) for converting an infrared signal and an ultraviolet signal into a digital signal; And a signal analysis board that calculates the degree of separation of the plating layer from the infrared signal and the ultraviolet signal output from the DAQ board, and controls the intensity of the laser and the amount of the protective gas according to the calculated degree of separation of the plating layer.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

먼저, 본 발명의 레이저 삭마 장치에 의하면 도금분진이 발생하는 방향으로 보호가스를 분사하고, 비산하는 도금분진을 흡입하여 제거할 수 있으므로 도금층의 제거 수율을 향상시킬 수 있다.First, according to the laser ablation apparatus of the present invention, since the protective gas may be injected in the direction in which the plating dust is generated and the plating dust that is scattered may be sucked and removed, the removal yield of the plating layer may be improved.

또한, 본 발명의 레이저 삭마 장치에 의하면, 판재의 면으로 조사되는 레이저의 조사각도를 최적의 각도로 기울여 레이저의 손실을 최소화하면서, 판재에서 반사되는 레이저가 레이저 삭마 헤드로 다시 입사되지 않게 하여 레이저 삭마 헤드 내부의 광학 소자를 보호할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the laser ablation apparatus of the present invention, while minimizing the loss of the laser by tilting the irradiation angle of the laser irradiated to the surface of the sheet material to the optimum angle, the laser reflected from the sheet material is not incident again to the laser ablation head laser There is an effect that can protect the optical element inside the ablation head.

또한, 본 발명의 레이저 삭마 장치에 의하면, 판재의 상부 및 하부에 대칭하여 기울어진 두 개의 레이저 삭마 헤드를 구비하여 판재의 상부 및 하부의 도금층을 동시에 제거할 수 있고, 다른 레이저 삭마 헤드에서 조사된 레이저가 입사되지 않게 하여 레이저 삭마 헤드의 광학 소자를 보호할 수 있으며, 도금분진이 한쪽 방향으로만 비산하게 하여 도금분진의 흡입률을 매우 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the laser ablation apparatus of the present invention, two laser ablation heads symmetrically inclined to the upper and lower portions of the sheet can be removed at the same time to remove the plating layer of the upper and lower portions of the sheet, and irradiated from other laser ablation heads. It is possible to protect the optical element of the laser ablation head by preventing the laser from being incident, and to cause the plating dust to scatter in only one direction, thereby greatly increasing the suction rate of the plating dust.

또한, 본 발명의 레이저 삭마 장치에 의하면, 레이저 조사시 발생하는 광으로부터 도금층의 분리 정도를 계산하고, 레이저의 세기 및 보호가스의 양을 피드백 제어할 수 있으므로 도금층 삭마에 필요한 전력 및 보호가스를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the laser ablation apparatus of the present invention, the degree of separation of the plating layer can be calculated from the light generated during laser irradiation, and the feedback intensity of the laser intensity and the amount of the protective gas can be feedback-controlled, thereby minimizing the power and protective gas required for the ablation of the plating layer. It can work.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 삭마 장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 삭마 장치의 측면도,
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 삭마 장치를 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 삭마 장치의 모니터링 헤드 및 제어기를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view of a laser ablation apparatus according to a first embodiment of the present invention,
2 is a side view of a laser ablation apparatus according to a first embodiment of the present invention;
3 is a view showing a laser ablation apparatus according to a second embodiment of the present invention;
4 is a view for explaining the monitoring head and the controller of the laser ablation apparatus according to the embodiments of the present invention.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 삭마 장치(100)는 맞춤 재단 용접 판재의 제작을 위한 판재의 용접 대상 부위의 도금층을 제거하여 추후 용접시 용접품질이 향상되게 할 수 있는 장치이다.1 and 2, the laser ablation apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention improves the welding quality during the subsequent welding by removing the plating layer of the target portion of the plate for the manufacture of the custom-cut welding plate material It is a device that can be used.

또한, 상기 레이저 삭마 장치(100)는 레이저 삭마 헤드(110), 보호가스 노즐(120) 및 분진 흡입기(130)를 포함하여 이루어진다.In addition, the laser ablation apparatus 100 includes a laser ablation head 110, a protective gas nozzle 120, and a dust inhaler 130.

상기 레이저 삭마 헤드(110)는 판재(10)로 레이저를 조사하여 상기 판재(10)에서 Al-Si 도금층이 용융되어 분리되게 한다.The laser ablation head 110 irradiates a laser to the plate 10 so that the Al-Si plating layer is melted and separated from the plate 10.

이 도금층은 주로 판재의 열처리 공정을 위해 코팅되는 것으로 용접시 용접불량이 발생하는 원인으로 작용한다.This plating layer is mainly coated for the heat treatment process of the plate material and acts as a cause of welding defects during welding.

따라서, 용접 품질을 향상시키기 위해서는 판재의 용접대상 부위의 도금층 제거가 필수적이다.Therefore, in order to improve the welding quality, it is essential to remove the plating layer of the welding target portion of the plate.

또한, 상기 레이저 삭마 헤드(110)는 사각 펄스 레이저(Squre pulse laser beam)를 상기 판재(10)로 조사한다.In addition, the laser ablation head 110 irradiates a square pulse laser beam to the plate 10.

또한, 상기 사각 펄스 레이저를 이용하는 이유는 상기 도금층이 분리된 후의 판재의 면이 평평해지게 하여 용접 품질을 향상시킬 수 있게 하기 위함이다.In addition, the reason for using the square pulse laser is to make the surface of the plate material after the plating layer is separated to improve the welding quality.

예를 들어, 상기 레이저로 가우시안 빔(Gaussian profile beam)을 사용할 경우 상기 도금층이 분리된 판재의 면은 올록볼록한 요철면을 갖게 되는데 이는 용접 품질을 저하할 수 있으므로 사용하지 않는 것이 바람직하다.For example, when a Gaussian profile beam is used as the laser, a surface of the plate from which the plating layer is separated has a convex convex and concave surface, which may degrade welding quality, and thus it is not used.

또한, 상기 레이저 삭마 헤드(110)는 상기 레이저의 광축이 상기 판재(10)의 면과 일정한 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사한다.In addition, the laser ablation head 110 is inclined such that the optical axis of the laser at a predetermined angle with the surface of the plate 10 to irradiate the laser.

또한, Al-Si 코팅층의 레이저 입사각과 반사각은 스넬의 법칙(Snell's law)에 따라 거의 동일하므로 반사도가 매우 높다.In addition, since the laser incident angle and the reflection angle of the Al-Si coating layer are almost the same according to Snell's law, the reflectivity is very high.

즉, 상기 레이저 삭마 헤드(110)를 상기 판재(10)의 상부에 수직으로 세워 조사할 경우 판재에 반사된 레이저가 다시 상기 레이저 삭마 헤드(110)로 입사되어 내부의 광학계를 손상시킬 수 있다.That is, when the laser ablation head 110 is irradiated vertically on the upper portion of the plate 10, the laser reflected on the plate may be incident again into the laser ablation head 110 to damage the internal optical system.

또한, 상기 레이저 삭마 헤드(110)의 기울기를 너무 기울일 경우 판재와 접촉하는 레이저의 세기가 줄어들 수 있고, 상기 레이저 삭마 헤드(110)의 위치제어가 용이하지 않으므로 반사되는 레이저가 상기 레이저 삭마 헤드(110)로 다시 입사되지 않을 최소한의 기울기로 레이저를 조사하여야 한다.In addition, when the inclination of the laser ablation head 110 is inclined too much, the intensity of the laser in contact with the plate may be reduced, and since the position control of the laser ablation head 110 is not easy, the reflected laser may be reflected by the laser ablation head ( The laser should be irradiated with a minimum slope that will not be incident again to 110).

본 발명에서는 상기 레이저 삭마 헤드(110)가 상기 판재(10)의 면과 레이저(111)의 각도가 80도 내지 85도 사이의 일정한 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사하도록 하였다.In the present invention, the laser ablation head 110 is inclined such that the angle of the surface of the plate 10 and the laser 111 to form a constant angle between 80 degrees and 85 degrees to irradiate the laser.

다시 말해서, 상기 레이저 삭마 헤드(110)는 상기 판재(10)의 수직선과 5도 내지 10도 기울어져 레이저를 조사하며, 이는 레이저의 세기 감소를 최소화하는 동시에 반사되는 레이저가 상기 레이저 삭마 헤드(110)로 입사됨을 방지할 수 있는 각도이다. In other words, the laser ablation head 110 is irradiated with the laser at an angle of 5 degrees to 10 degrees with the vertical line of the plate 10, which minimizes the decrease in the intensity of the laser and simultaneously reflects the laser to the laser ablation head 110. It is an angle that can prevent the incident.

상기 보호가스 노즐(120) 상기 레이저 삭마 헤드(110)의 일 측방에 구비되고, 상기 판재(10)의 레이저 조사 부분으로 보호가스를 분사하여 분리된 도금분진을 상기 레이저 삭마 헤드(110)의 타 측방으로 비산하게 한다.The protective gas nozzle 120 is provided on one side of the laser ablation head 110 and sprays the protective gas to the laser irradiation part of the plate 10 to separate the plated dust from the laser ablation head 110. Let it fly to the side.

또한, 상기 보호가스 노즐(120)은 상기 레이저 삭마 헤드(110)와 고정 프레임(121)을 이용하여 고정될 수 있다.In addition, the protective gas nozzle 120 may be fixed using the laser ablation head 110 and the fixing frame 121.

그러나, 상기 보호가스 노즐(120)은 상기 레이저 삭마 헤드(110)와 이격되어 상기 레이저 삭마 헤드(110)를 상기 판재(10)와 이격하여 지지하는 지지설비 등에 고정될 수도 있다.However, the protective gas nozzle 120 may be spaced apart from the laser ablation head 110 to be fixed to a support facility for supporting the laser ablation head 110 spaced apart from the plate 10.

즉, 상기 보호가스 노즐(120)는 판재(10)의 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사할 수 있다면 어떠한 주변 설비에도 고정이 가능하다.That is, the protective gas nozzle 120 can be fixed to any peripheral equipment if the protective gas can be injected to the laser irradiation portion of the plate 10.

또한, 상기 보호가스는 도금층 분리시 발생하는 플라즈마 또는 반응열을 제거하거나 상기 레이저 삭마 헤드(110)의 렌즈 오염을 방지하는 등의 부수적인 기능을 수행하고, 공기, 산소, 아르곤가스, 헬륨가스 등 상기 판재(10)의 재로 또는 가공조건에 따라 선택적 이용이 가능하다.In addition, the protective gas performs ancillary functions such as removing plasma or heat of reaction generated during separation of the plating layer or preventing lens contamination of the laser ablation head 110, and the air, oxygen, argon gas, helium gas, and the like. Optional use is possible depending on the material of the plate 10 or processing conditions.

또한, 상기 보호가스 노즐(120)은 상기 레이저 삭마 헤드(110)가 상기 판재(10) 쪽으로 기울어진 일 측방에 기울어져 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the protective gas nozzle 120 is preferably provided with the laser ablation head 110 inclined toward one side inclined toward the plate 10.

이는 상기 레이저 삭마 헤드(110)가 기울어진 방향의 반대 방향으로 도금층 이 분리되고 반응열이 발생하므로 상기 레이저 삭마 헤드(110)로 도금분진이 달라붙는 것을 최소화하고, 반응열을 용이하게 제거하기 위함이다.This is because the plating layer is separated in a direction opposite to the direction in which the laser ablation head 110 is inclined and reaction heat is generated, thereby minimizing the adhesion of plating dust to the laser ablation head 110 and easily removing the reaction heat.

상기 분진 흡입기(130)는 상기 레이저 삭마 헤드(100)의 타 측방, 즉, 상기 도금분진이 비산하는 방향에 구비되고, 비산하는 도금분진을 흡입하여 외부로 배출하거나 내부에 포집하여 도금분진이 다시 판재(10)에 부착되는 것을 방지한다.The dust inhaler 130 is provided on the other side of the laser ablation head 100, that is, in the direction in which the plating dust is scattered, and sucks the plating dust scattered out and discharges it to the outside or collects therein, thereby depositing the plating dust again. It is prevented from adhering to the plate 10.

또한, 상기 분진 흡입기(120)는 도금분진의 흡입률을 향상시키기 위해 상기 보호가스 노즐(120)이 상기 판재(10)와 이루는 각도에 대응하여 상기 레이저 삭마 헤드(100)의 타 측방에 기울어져 구비되는 것이 바람직하다.In addition, the dust inhaler 120 is inclined toward the other side of the laser ablation head 100 corresponding to the angle formed by the protective gas nozzle 120 with the plate 10 to improve the suction rate of the plated dust. It is preferred to be provided.

즉, 상기 분진 흡입기(120)는 판재(10)에 다시 부착되는 도금분진을 제거하는 후 공정처리가 불필요하게 함으로써 맞춤 재단 용접 판재의 생산비용을 절감할 수 있는 역할을 한다.
That is, the dust inhaler 120 serves to reduce the production cost of the customized cutting welding plate by eliminating the plating process after removing the plated dust attached to the plate 10 again.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 삭마 장치(200)는 상부 레이저 삭마 헤드(210), 상부 보호가스 노즐(220), 상부 분진 흡입기(230), 하부 레이저 삭마 헤드(210a), 하부 보호가스 노즐(220a) 및 하부 분진 흡입기(230a)를 포함하여 이루어진다.Referring to FIG. 3, the laser ablation apparatus 200 according to the second embodiment of the present invention includes an upper laser ablation head 210, an upper protective gas nozzle 220, an upper dust inhaler 230, and a lower laser ablation head ( 210a), the lower protective gas nozzle 220a and the lower dust inhaler 230a.

또한, 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210)는 상기 판재(10)의 상면 용접 대상 부위에 레이저를 조사하여 상기 판재(10)의 상부 도금층이 분리되게 하고, 상기 판재의 면과 레이저의 광축이 80도 내지 85도의 일정한 각도를 이루도록 레이저를 조사한다.In addition, the upper laser ablation head 210 irradiates a laser beam to the upper surface welding target portion of the plate 10 so that the upper plating layer of the plate 10 is separated, and the optical axis of the surface of the plate and the laser is 80 degrees. The laser is irradiated to achieve a constant angle of about 85 degrees.

또한, 상기 상부 보호가스 노즐(220)은 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210)가 상기 판재(10) 쪽으로 기울어진 일 측방에 구비되고, 보호가스를 분사하여 분리된 상부 도금층의 도금분진을 타 측방으로 비산하게 한다.In addition, the upper protective gas nozzle 220 is provided on one side in which the upper laser ablation head 210 is inclined toward the plate 10, and sprays the protective gas to separate the plating dust of the upper plating layer to the other side. To be scattered.

또한, 상기 상부 분진 흡입기(230)는 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210)의 타 측방에서 비산하는 도금분진을 흡입하여 제거한다.In addition, the upper dust inhaler 230 sucks and removes plating dust scattered from the other side of the upper laser ablation head 210.

즉, 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210), 상기 상부 보호가스 노즐(220) 및 상기 상부 분진 흡입기(230)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 삭마 장치(100)와 실질적으로 동일한 구성이다.That is, the upper laser ablation head 210, the upper protective gas nozzle 220, and the upper dust inhaler 230 have substantially the same configuration as the laser ablation apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention.

또한, 상기 하부 레이저 삭마 헤드(210a), 하부 보호가스 노즐(220a) 및 하부 분진 흡입기(230a)는 상기 판재(10)를 기준으로 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210), 상부 보호가스 노즐(220) 및 상부 분진 흡입기(230)와 대칭하여 상기 판재(10)의 하부에 위치하며, 상기 판재(10)의 하부 도금층을 분리시켜 제거하는 역할을 한다.In addition, the lower laser ablation head 210a, the lower protective gas nozzle 220a, and the lower dust inhaler 230a may be the upper laser ablation head 210 and the upper protective gas nozzle 220 based on the plate 10. And positioned in the lower portion of the plate 10 in symmetry with the upper dust inhaler 230, serves to separate and remove the lower plating layer of the plate (10).

또한, 상기 하부 레이저 삭마 헤드(210a), 하부 보호가스 노즐(220a) 및 하부 분진 흡입기(230a)는 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210), 상부 보호가스 노즐(220) 및 상부 분진 흡입기(230)와 실질적으로 동일한 기능을 하므로 설명을 생략한다.In addition, the lower laser ablation head 210a, the lower protective gas nozzle 220a, and the lower dust inhaler 230a may be connected to the upper laser ablation head 210, the upper protective gas nozzle 220, and the upper dust inhaler 230. Since the functions are substantially the same, the description is omitted.

다만, 상기 하부 레이저 삭마 헤드(210a), 하부 보호가스 노즐(220a) 및 하부 분진 흡입기(230a)가 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210), 상부 보호가스 노즐(220) 및 상부 분진 흡입기(230)와 상기 판재(10)에 대해 대칭하여 위치하는 이유는 상기 하부 레이저 삭마 헤드(210a)에서 조사되는 레이저가 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210)로 입사되지 않고 상기 상부 레이저 삭마 헤드(210)에서 조사되는 레이저가 상기 하부 레이저 삭마 헤드(210a)로 입사되지 않게 하여 레이저 삭마 헤드들(210,210a)의 광학계를 보호하기 위함이다.However, the lower laser ablation head 210a, the lower protective gas nozzle 220a, and the lower dust inhaler 230a may be connected to the upper laser ablation head 210, the upper protective gas nozzle 220, and the upper dust inhaler 230. The symmetrical position with respect to the plate 10 is because the laser irradiated from the lower laser ablation head 210a is irradiated from the upper laser ablation head 210 without being incident on the upper laser ablation head 210. This is to protect the optical system of the laser ablation heads 210 and 210a by preventing the incident to the lower laser ablation head 210a.

또한, 상기 판재(10)에서 분리된 상부 도금층과 하부 도금층이 동일한 방향으로 비산하게 함으로써 도금분진이 판재(10)에 부착될 수 있는 가능성을 최소화하고 도금분진의 흡입률을 높일 수 있다.In addition, by allowing the upper plating layer and the lower plating layer separated from the plate 10 to scatter in the same direction, it is possible to minimize the possibility that the plated dust may be attached to the plate 10 and to increase the suction rate of the plated dust.

즉, 본 발명의 제2 실시예에 따른 레이저 삭마 헤드(200)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저 삭마 헤드(100)가 상기 판재(10)의 상부 및 하부에 각각 구비되는 형태이다.That is, the laser ablation head 200 according to the second embodiment of the present invention has a shape in which the laser ablation head 100 according to the first embodiment of the present invention is provided on the upper and lower portions of the plate 10, respectively.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 삭마 헤드(100,200)는 판재(10)의 레이저 조사부분을 바라보며 구비되고, 상기 판재(10)에서 도금층이 분리될 때, 발생하는 광을 적외선 신호 및 자외선 신호로 분리하여 획득하는 모니터링 헤드(140)를 더 포함할 수 있다.In addition, the laser ablation heads 100 and 200 according to embodiments of the present invention are provided while looking at the laser irradiation part of the plate 10, and the light generated when the plated layer is separated from the plate 10 is an infrared signal and an ultraviolet ray. It may further include a monitoring head 140 obtained by separating into a signal.

또한, 상기 모니터링 헤드(140)는 상기 제2 실시예에 따른 레이저 삭마 헤드(200)에 구비될 때, 상기 판재(10)의 상부 및 하부에 각각 구비될 수 있다.In addition, when the monitoring head 140 is provided in the laser ablation head 200 according to the second embodiment, it may be provided on the upper and lower portions of the plate 10, respectively.

또한, 상기 모니터링 헤드(140)는 상기 판재(10)를 바라보는 전면에 자외선을 선택적으로 수광할 수 있는 UV 포토다이오드(141)와 적외선을 선택적으로 수광할 수 있는 IR 포토다이오드(142)를 구비한다.In addition, the monitoring head 140 includes a UV photodiode 141 capable of selectively receiving ultraviolet rays and an IR photodiode 142 capable of selectively receiving infrared rays on the front surface facing the plate 10. do.

또한, 상기 모니터링 헤드(140)는 획득하고자 하는 광의 파장에 따라 가시광을 수광할 수 있는 VIS 포토다이오드를 더 구비할 수 있다.In addition, the monitoring head 140 may further include a VIS photodiode capable of receiving visible light according to the wavelength of light to be obtained.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 삭마 헤드(100,200)는 상기 모니터링 헤드(140)와 전기적으로 연결되고, 상기 모니터링 헤드(140)에서 획득된 적외선 신호 및 자외선 신호를 입력받아 도금층의 분리 정도를 분석하고 분석된 도금층의 분리정도를 이용하여 레이저 삭마 헤드에서 출력되는 레이저의 세기 또는 보호가스 노즐에서 분사되는 보호가스의 양을 조절하는 제어기(150)를 더 포함할 수 있다.In addition, the laser ablation heads 100 and 200 according to the embodiments of the present invention are electrically connected to the monitoring head 140 and receive an infrared signal and an ultraviolet signal obtained from the monitoring head 140 to separate the plating layer. The controller 150 may further include a controller 150 for controlling the intensity of the laser output from the laser ablation head or the amount of the protective gas injected from the protective gas nozzle using the analyzed degree of separation of the plated layer.

또한, 상기 제어기(150)는 상기 모니터링 헤드(140)에서 획득된 적외선 신호 및 자외선 신호를 증폭할 때 나타나는 60Hz 주파수의 전원잡음을 제거하는 노이즈 필터(151), 전원잡음이 제거된 적외선 신호와 자외선신호를 증폭하는 증폭 회로(152), 증폭된 신호의 고주파를 제거하는 LC필터(153), 고주파가 제거된 적외선 및 자외선 신호를 디지털 신호로 변환하는 DAQ보드(154) 및 상기 DAQ보드(154)에서 출력되는 신호로부터 레이저의 파워, 입열량, 도금층의 용융 정도를 분석하여 도금층의 분리 정도를 계산하고, 계산된 도금층의 분리 정도에 따라 레이저의 세기 및 보호가스의 양을 제어하는 신호분석 보드(155)를 포함하여 이루어진다.In addition, the controller 150 is a noise filter 151 for removing the power noise of 60Hz frequency appearing when amplifying the infrared signal and the ultraviolet signal obtained from the monitoring head 140, the infrared signal and ultraviolet light from which the power noise is removed Amplification circuit 152 for amplifying the signal, LC filter 153 for removing the high frequency of the amplified signal, DAQ board 154 for converting the infrared and ultraviolet signals from which the high frequency is removed into a digital signal and the DAQ board 154 Signal analysis board for calculating the separation degree of the plating layer by analyzing the power of the laser, the amount of heat input, the degree of melting of the plating layer from the signal output from 155).

또한, 상기 신호분석보드(155)는 상기 DAQ보드(154)에서 출력되는 적외선 신호로부터 DC성분을 분리하는 버터워스형 저역통과 필터부(155a,Butterworth type Low pass filter), 분리된 DC성분으로부터 레이저의 파워 및 입열량을 산출하는 DC성분분석부(155b), 상기 DAQ보드(154)에서 출력되는 자외선 신호로부터 AC성분을 분리하는 역 체비세프형 밴드패스 필터부(155c,Inverse chebyshev type Band pass filter), 상기 AC성분으로부터 도금층의 용융 정도를 산출하는 AC성분분석부(155d) 및 상기 DC성분분석부(155b) 및 상기 AC성분분석부(155d)에서 산출된 정보를 이용하여 도금층의 분리 정도를 계산하고, 도금층의 분리 정도에 따라 레이저의 세기 및 보호가스의 양을 피드백 제어하는 피드백 제어부(155e) 포함할 수 있다.In addition, the signal analysis board 155 is a Butterworth type low pass filter (155a, Butterworth type low pass filter) for separating the DC component from the infrared signal output from the DAQ board 154, the laser from the separated DC component Inverse chebyshev type band pass filter to separate the AC component from the ultraviolet signal output from the DAQ board 154, the DC component analyzer 155b for calculating the power and heat input of the DAQ board 154 ), And the degree of separation of the plating layer using the information calculated by the AC component analyzing unit 155d and the DC component analyzing unit 155b and the AC component analyzing unit 155d calculating the degree of melting of the plating layer from the AC component. It may include a feedback control unit 155e for calculating and feedback controlling the intensity of the laser and the amount of the protective gas according to the degree of separation of the plating layer.

또한, 상기 버터워스형 저역 통과필터부(251)와 상기 역 체비세프형 밴드패스 필터부(253)은 디지털 필터로 설계된다.In addition, the Butterworth type low pass filter unit 251 and the inverse Chebyshev type band pass filter unit 253 are designed as digital filters.

따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 레이저 삭마 장치(100,200)에 의하면,레이저의 세기와 보호가스의 양의 최적으로 조절할 수 있으므로 도금층의 제거 효율을 매우 높일 수 있는 장점이 있다.
Therefore, according to the laser ablation apparatuses 100 and 200 according to the embodiments of the present invention, since the laser intensity and the amount of the protective gas can be optimally adjusted, there is an advantage in that the removal efficiency of the plating layer can be greatly increased.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the present invention. Various changes and modifications will be possible.

100,200:레이저 삭마 장치 110:레이저 삭마 헤드
120:보호가스 노즐 130:분진 흡입기
140:모니터링 헤드 150:제어기
151:노이즈 필터 152:증폭회로
153:LC필터 154:DAQ보드
155:신호분석보드 155a:버터워스형 저역통과 필터부
155b:DC성분분석부 155c:역 체비세프형 밴드패스 필터부
155d:AC성분분석부 155e:피드백 제어부
100,200: laser ablation device 110: laser ablation head
120: protective gas nozzle 130: dust inhaler
140: monitoring head 150: controller
151: noise filter 152: amplification circuit
153: LC filter 154: DAQ board
155: Signal analysis board 155a: Butterworth type low pass filter
155b: DC component analyzer 155c: inverse Chebyshev bandpass filter
155d: AC component analyzer 155e: feedback controller

Claims (9)

맞춤 재단 용접 판재(TWB:Tailor Welded Blanks)의 용접을 위해 용접대상 부위의 도금층을 제거하는 레이저 삭마(laser ablation) 장치로서,
상기 판재로 사각 펄스 레이저를 조사하여 상기 판재에서 도금층이 분리되게 하는 레이저 삭마 헤드;
상기 레이저 삭마 헤드의 일 측방에 구비되고, 상기 판재의 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사하여 분리된 도금분진을 상기 레이저 삭마 헤드의 타 측방으로 비산하게 하는 보호가스 노즐;
상기 레이저 삭마 헤드의 타 측방에 구비되고, 비산하는 도금분진을 흡입하는 분진 흡입기;
상기 판재의 레이저 조사 부분을 바라보며 구비되고, 상기 판재에서 도금층이 분리될 때 발생하는 광을 적외선 신호 및 자외선 신호로 분리하여 획득하는 모니터링 헤드; 및
상기 모니터링 헤드와 전기적으로 연결되며, 상기 적외선 신호 및 자외선 신호를 입력받아 도금층의 분리 정도를 분석하고, 분석된 도금층의 분리 정도에 따라 상기 레이저 삭마 헤드에서 출력되는 레이저의 세기 또는 상기 보호가스 노즐에서 분사되는 보호가스의 양을 조절하는 제어기;를 포함하고,
상기 레이저 삭마 헤드는 레이저 광축과 상기 판재의 면이 80도 내지 85도의 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사함으로써, 상기 판재에서 반사되는 레이저가 상기 레이저 삭마 헤드로 입사되지 않게 하고,
상기 레이저 삭마 헤드:는
상기 판재의 상부에 구비되며, 상기 판재의 상면에 레이저를 조사하여 상기 판재의 상부 도금층이 분리되게 하는 상부 레이저 삭마 헤드; 및
상기 판재를 사이에 두고 상기 상부 레이저 삭마 헤드와 대응하여 상기 판재의 하부에 위치하며, 상기 판재의 하면에 레이저를 조사하여 상기 판재의 하부 도금층이 분리되게 하는 하부 레이저 삭마 헤드;를 포함하고,
상기 보호가스 노즐:은
상기 판재의 상부에서 상기 상부 레이저 삭마 헤드의 일 측방에 구비되고, 상기 판재의 상면 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사하여, 상기 판재의 상면에서 분리된 도금층을 상기 상부 레이저 삭마 헤드의 타 측방으로 비산하게 하는 상부 보호가스 노즐; 및
상기 하부 레이저 삭마 헤드의 일 측방에 구비되고, 상기 판재를 사이에 두고 상기 상부 보호가스 노즐과 대응하여 상기 판재의 하부에 위치하며, 상기 판재의 하부 레이저 조사 부분에 보호가스를 분사하여, 상기 판재의 하면에서 분리된 도금층을 상기 하부 레이저 삭마 헤드의 타 측방으로 비산하게 하는 하부 보호가스 노즐;을 포함하고,
상기 분진 흡입기:는
상기 판재의 상부에서 상기 상부 레이저 삭마 헤드의 타 측방에 구비되고, 상기 상부 보호가스 노즐에 의해 비산하는 도금분진을 흡입하는 상부 분진 흡입기; 및
상기 하부 레이저 삭마 헤드의 타 측방에 구비되고, 상기 판재를 사이에 두고 상기 상부 분진 흡입기와 대응하여 상기 판재의 하부에 위치하며, 상기 하부 보호가스 노즐에 의해 비산하는 도금분진을 흡입하는 하부 분진 흡입기;를 포함하고,
상기 제어기:는
상기 적외선 신호와 상기 자외선 신호의 전원 잡음을 제거하는 노이즈 필터;
전원 잡음이 제거된 적외선 신호와 자외선 신호를 증폭하는 증폭 회로;
증폭된 적외선 신호 및 자외선 신호의 고주파를 제거하는 LC필터;
고주파가 제거된 적외선 신호 및 자외선 신호를 디지털 신호로 변환하는 DAQ보드(Data Acquisition Board); 및
상기 DAQ보드에서 출력되는 적외선 신호 및 자외선 신호로부터, 도금층의 분리 정도를 계산하고, 계산된 도금층의 분리 정도에 따라 레이저의 세기 및 보호가스의 양을 제어하는 신호분석보드;를 포함하고,
상기 신호분석보드:는
상기 DAQ보드에서 출력되는 적외선 신호로부터 DC성분을 분리하는 버터워스형 저역통과 필터부;
분리된 DC성분으로부터 레이저의 파워 및 입열량을 산출하는 DC성분분석부;
상기 DAQ보드에서 출력되는 자외선 신호로부터 AC성분을 분리하는 역 체비세프형 밴드패스 필터부;
상기 AC성분으로부터 도금층의 용융 정도를 산출하는 AC성분분석부; 및
상기 DC성분분석부 및 상기 AC성분분석부에서 정보를 이용하여 도금층의 분리정도를 계산하고 도금층의 분리정도에 따라 상기 레이저 삭마 헤드에서 조사되는 레이저의 세기와 상기 보호가스 노즐에서 분사되는 보호가스의 양을 조절하는 피드백 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이지 삭마 장치.
Laser ablation apparatus for removing the plating layer of the welding target area for welding tailored welded blanks (TWB),
A laser ablation head irradiating a square pulse laser to the plate to separate the plating layer from the plate;
A protective gas nozzle provided at one side of the laser ablation head and spraying a protective gas to the laser irradiation part of the plate to scatter the separated plating dust to the other side of the laser ablation head;
A dust inhaler provided on the other side of the laser ablation head and sucking the plated dust scattering;
A monitoring head provided looking at the laser irradiation part of the plate and separating and generating light generated when the plating layer is separated from the plate into an infrared signal and an ultraviolet signal; And
Electrically connected to the monitoring head, and receiving the infrared signal and the ultraviolet signal to analyze the degree of separation of the plating layer, the intensity of the laser output from the laser ablation head or the protective gas nozzle according to the separation degree of the analyzed plating layer And a controller that controls the amount of protective gas that is injected.
The laser ablation head is inclined such that the laser optical axis and the surface of the sheet form an angle of 80 degrees to 85 degrees to irradiate the laser, thereby preventing the laser reflected from the sheet from entering the laser ablation head,
The laser ablation head: the
An upper laser ablation head provided on an upper portion of the plate and irradiating a laser to an upper surface of the plate to separate an upper plating layer of the plate; And
And a lower laser ablation head positioned below the plate corresponding to the upper laser ablation head with the plate interposed therebetween, and irradiating a laser to a lower surface of the plate to separate the lower plating layer of the plate.
The protective gas nozzle: silver
It is provided on one side of the upper laser ablation head in the upper portion of the plate, spraying a protective gas to the laser irradiation portion of the upper surface of the plate, scattering the plating layer separated from the upper surface of the plate to the other side of the upper laser ablation head. An upper protective gas nozzle; And
It is provided on one side of the lower laser ablation head, positioned in the lower portion of the plate corresponding to the upper protective gas nozzle with the plate sandwiched therebetween, by spraying a protective gas to the lower laser irradiation portion of the plate, the plate And a lower protective gas nozzle which scatters the plating layer separated from the lower surface of the lower laser ablation head to the other side of the lower laser ablation head.
The dust inhaler:
An upper dust inhaler provided on the other side of the upper laser ablation head in the upper portion of the plate and sucking the plating dust scattered by the upper protective gas nozzle; And
A lower dust inhaler provided on the other side of the lower laser ablation head and positioned in the lower portion of the sheet in correspondence with the upper dust inhaler with the sheet interposed therebetween, and sucking plating dust scattered by the lower protective gas nozzle; Including;
The controller:
A noise filter for removing power noise of the infrared signal and the ultraviolet signal;
An amplifier circuit for amplifying the infrared signal and the ultraviolet signal from which the power supply noise is removed;
An LC filter for removing high frequency of the amplified infrared signal and ultraviolet signal;
A DAQ board (Data Acquisition Board) for converting an infrared signal and an ultraviolet signal into a digital signal; And
And a signal analysis board that calculates the degree of separation of the plating layer from the infrared signal and the ultraviolet signal output from the DAQ board, and controls the intensity of the laser and the amount of the protective gas according to the calculated degree of separation of the plating layer.
The signal analysis board:
A Butterworth type low pass filter separating the DC component from the infrared signal output from the DAQ board;
DC component analysis unit for calculating the power and heat input of the laser from the separated DC component;
An inverse chebyshev-type bandpass filter separating an AC component from the ultraviolet signal output from the DAQ board;
An AC component analyzer to calculate a degree of melting of the plating layer from the AC component; And
Calculate the degree of separation of the plating layer using the information from the DC component analysis unit and the AC component analysis unit and the intensity of the laser irradiated from the laser ablation head and the protection gas injected from the protective gas nozzle according to the separation degree of the plating layer. And a feedback control unit for adjusting the amount.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 상부 레이저 삭마 헤드와 상기 하부 레이저 삭마 헤드는 각각 상기 판재의 면에 일정한 각도 기울어져 레이저를 조사하여, 상기 판재에서 반사되는 레이저나 타 레이저 삭마 헤드에서 조사된 레이저가 입사되지 않게 하는 것을 특징으로 하는 레이저 삭마 장치.
The method of claim 1,
The upper laser ablation head and the lower laser ablation head respectively irradiate the laser at a predetermined angle to the surface of the plate, so that the laser beam reflected from the plate or other laser ablation head is not incident. Laser ablation device.
제 5 항에 있어서,
상기 상부 레이저 삭마 헤드는 레이저 광축과 상기 판재의 면이 80도 내지 85도의 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사하고,
상기 하부 레이저 삭마 헤드는 상기 판재를 기준으로 상기 상부 레이저 삭마 헤드와 대칭하여 레이저 광축과 상기 판재의 면이 80도 내지 85도의 각도를 이루도록 기울어져 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 삭마 장치.
The method of claim 5, wherein
The upper laser ablation head is inclined such that the surface of the laser optical axis and the plate to form an angle of 80 degrees to 85 degrees, and irradiates the laser,
And the lower laser ablation head is symmetrical with the upper laser ablation head with respect to the plate to incline the laser optical axis and the surface of the plate to form an angle of 80 to 85 degrees to irradiate the laser.
삭제delete 삭제delete 삭제delete
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