KR101735373B1

KR101735373B1 - 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치

Info

Publication number: KR101735373B1
Application number: KR1020160029846A
Authority: KR
Inventors: 황창원; 박우철
Original assignee: 주식회사 제펠
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-05-16

Abstract

곡면으로 패여 있는 상부금형 표면의 스크랩을 완전하게 제거하고, 소음과 분진과 같은 환경 위험요소가 없으며, 상부금형의 마모가 일어나지 않고, 품질의 훼손 및 안전사고를 방지할 수 있는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치를 제시한다. 그 장치는 레이저 빔을 조사하는 빔 조사기를 탑재하고 트렌치를 따라 이동하는 구동부를 포함하는 세정기 및 트렌치를 이루는 내측턱에 부착되고 세정기와 결합하는 부착기를 포함하고, 부착기는 세정기의 회전이 일어나는 중심축인 회전축, 회전축에 연결되며 세정기와 함께 회전하는 유도기, 유도기가 이동하는 경로를 정의하는 가이드 레일 및 내측턱에 고정되고, 가이드 레일이 결합된 고정용 밴드를 포함한다.

Description

상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치{Laser cleaning apparatus for removing scrap of upper mold}

본 발명은 레이저 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타이어 및 타이어 튜브와 같이 토러스(torus) 형태의 물품을 제조하기 위한 상부금형의 표면에 묻어 있는 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치에 관한 것이다.

레이저 세정은 고에너지 펄스 레이저를 이용하여, 피세정체의 표면에 묻어 있는 스크랩을 제거하는 건식 세정 기술이다. 레이저 세정은 상온, 상압의 조건에서 동작할 수 있고, 다양한 레이저를 기반으로 하며, 인시츄(in-situ) 분석을 통하여 세정 공정을 정밀하게 수행할 수 있다. 또한, 레이저의 정밀도와 광학 시스템의 제어 기술을 활용하여 온라인으로 제어가 가능하고, 세정 공정을 자동화할 수도 있다. 또한, 레이저 파장 또는 에너지를 변화시켜, 다양한 종류의 세정 대상물 상에 있는 여러 형태의 오염물질을 손쉽게 세정할 수 있다. 레이저 세정은 문화재 복원, 항공기 표면의 페인트 제거, 상부금형의 녹 제거 등으로 다방면의 산업분야의 세정 작업에 유용하게 이용되고 있다.

한편, 타이어 및 타이어 튜브의 생산에 사용하는 상부금형은 잔존하는 고무 부스러기 및 이물질 등이 주기적으로 제거되고 있다. 타이어 및 타이어 튜브 상부금형의 경우, 상부금형 표면이 곡면으로 패여 있어서. 일반적인 기구 방식의 세정 공정을 적용하면 불량이 많이 발생한다. 샌드블라스팅(sand blasting)도 사용되고 있으나, 소음과 분진과 같은 환경 위험요소가 있고, 상부금형의 마모가 일어나며, 품질의 훼손이 일어날 수 있다. 이에 따라, 상기 상부금형 안의 잔존 부스러기 및 이물질의 제거는 주로 샌드페이퍼(sand paper)와 브러쉬(brush) 등에 의한 수작업에 의존하고 있다.

한편, 타이어 튜브 포밍(forming) 및 가황(curing) 공정에서, 상부금형의 표면 상태는 제품의 품질 및 생산성에 큰 영향을 미친다. 일반적으로 200개 이상의 튜브를 처리한 후에는 그 표면을 세정하는 것을 표준 공정으로 하고 있다. 하지만, 대부분 설비가 수톤 이상의 대형 프레스이고, 구조적인 특징으로 인하여 결합과 분리를 자주해야 하는 공정이다. 또한, 세정 작업을 할 때, 고온의 작업 환경으로 인해 작업자들이 안전사고에 항상 노출되어 있다. 특히, 상부금형의 경우, 지면을 바라보는 상태에서 세정을 수행해야 하므로, 적절하게 세정하기 어렵다. 일본공개특허 제2015-214076호에서 몰드 세정 시스템이 개시되어 있으나, 상기 문제점을 해결하기에는 미흡한 점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 곡면으로 패여 있고 지면을 바라보는 상부금형 표면의 스크랩을 완전하게 제거하고, 소음과 분진과 같은 환경 위험요소가 없으며, 상부금형의 마모가 일어나지 않고, 품질의 훼손 및 안전사고를 방지할 수 있는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치는 상부금형의 트렌치 내에 잔존하는 스크랩을 제거하기 위한 장치에 있어서, 레이저 빔을 조사하는 빔 조사기를 탑재하고 상기 트렌치를 따라 이동하는 구동부를 포함하는 세정기 및 상기 트렌치를 이루는 내측턱에 부착되고 상기 세정기와 결합하는 부착기를 포함한다. 이때, 상기 부착기는 상기 세정기의 회전이 일어나는 중심축인 회전축, 상기 회전축에 연결되며, 상기 세정기와 함께 회전하는 유도기, 상기 유도기가 이동하는 경로를 정의하는 가이드 레일 및 상기 내측턱에 고정되고, 상기 가이드 레일이 결합된 고정용 밴드를 포함한다.

본 발명의 장치에 있어서, 상기 상부금형은 타이어 또는 타이어 튜브를 제작하기 위한 것이다. 상기 고정용 밴드는 상기 상부금형에 자력에 의해 부착되는 자석이 탑재될 수 있다. 상기 고정용 밴드는 지지로드에 의해 상기 회전축이 내장된 축부시와 연결될 수 있다. 상기 세정기는 상기 회전축과 결합된 세정기 브라켓에 연결될 수 있다. 상기 유도기는 상기 가이드 레일로의 움직임을 유도하는 내측 가이드가 장착된다. 상기 내측 가이드는 상기 가이드 레일의 내측 상면을 따라 이동하는 내측 상면가이드 및 가이드 레일의 내측 측면을 따라 이동하는 내측 측면가이드로 이루어질 수 있다.

본 발명의 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치에 의하면, 레이저 세정 방식을 활용하는 장치로 상부금형의 스크랩을 제거함으로써, 곡면으로 패이고 지면을 바라보는 상부금형 표면의 스크랩을 완전하게 제거하고, 소음과 분진과 같은 환경 위험요소가 없으며, 상부금형의 마모가 일어나지 않고, 품질의 훼손 및 안전사고를 방지할 수 있다. 특히, 외측 가이드에 의해 구동바퀴가 트렌치로만 움직일 수 있도록 하여, 세정을 효과적으로 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치가 적용되는 상부금형을 표현한 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정기를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정기에 탑재된 빔 조사기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 4는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 세정장치를 상부금형에 부착시키는 부착기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치에 의해 상부금형을 세정하는 과정을 설명하기 위한 분해사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명의 실시예는 레이저 세정 방식을 활용하는 장치로 상부금형의 스크랩을 제거함으로써, 지면을 바라보면서 곡면으로 패인 상부금형 표면의 스크랩을 완전하게 제거하고, 소음과 분진과 같은 환경 위험요소가 없으며, 상부금형의 마모가 일어나지 않고, 품질의 훼손 및 안전사고를 방지할 수 있는 세정장치를 제시한다. 이를 위해, 레이저 세정 방식을 활용하는 세정장치의 구조 및 기능에 대하여 상세하게 살펴하기로 한다. 또한, 상기 장치에 의해 상부금형에 잔존하는 스크랩을 제거하는 과정을 구체적으로 설명하기로 한다. 상부금형에 잔존하는 스크랩에 고에너지 펄스 레이저를 조사하면, 레이저의 용발(ablation), 레이저 음향 효과 및 레이저 충격파 효과 등으로 통칭되는 메커니즘을 통하여 그 오염물질이 표면에서 제거된다. 본 발명의 세정장치는 세정을 수행하는 세정기(100) 및 세정기(100)를 부착시키는 부착기(200)로 이루어진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치가 적용되는 상부금형을 표현한 사시도이다. 본래의 금형은 상부금형 및 하부금형이 서로 짝을 이루어 토러스 형태의 물품을 제작하는 것이지만, 여기서는 상부금형(M)에 관한 것이다.

도 1에 의하면, 토러스 형태의 물품을 제조하기 위하여, 상부금형(M)은 곡면으로 패인 트렌치(c)를 포함한다. 곡면 트렌치(c)는 타이어 및 타이어 튜브 등과 같이 토러스 형태의 물품의 형상에 부합된다. 트렌치(c)는 원주 방향으로 연장되면서 폐곡면을 이룬다. 상부금형(M)이 곡면의 트렌치(c)를 가지기 때문에, 트렌치(c)의 둘레를 따라 양측에는 두 개의 내측턱 및 외측턱(Ti, To)을 생긴다. 이때, 두 개의 턱(Ti, To)에서, 곡면을 벗어나 평활한 면을 이루는 부분은 상면이라고 하고, 상면에 접하며 트렌치(c)에 속하는 부분을 측면이라고 한다. 한편, 본 발명의 상부금형(M)은 토러스(torus) 형태의 물품을 제조하기 위한 것으로, 본 발명의 범주 내에서 타이어 및 타이어 튜브 이외의 다른 물품에도 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정기(100)를 나타내는 사시도이다. 여기서는, 세정기(100)의 주요 특징을 중심으로 살펴보기로 하며, 본 발명의 범주 내에서 다른 부가적인 요소가 더 추가될 수 있다. 이때, 상부금형(M)은 도 1을 참조하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 세정기(100)는 크게 레이저 빔을 조사하는 부분 및 세정기(100)를 구동하는 부분으로 구분될 수 있다. 레이저 빔을 조사하는 부분은 빔 조사기(140)로 표현되었으며, 이에 대해서는 이하의 도 3 및 도 4에서 상세하게 설명하기로 한다. 빔 조사기(140) 및 세정기(100)를 구동하는 부분은 지지판(110)에 탑재된다. 지지판(110)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니지만, 판 형태로 양단이 돌출되어 있을 수 있다. 지지판(110)은 본 발명의 기술적인 사상이 허용하는 범위 내에서 다른 형태를 가질 수 있다. 지지판(110)은 금속이나 플라스틱 등으로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 홈과 부가적인 요소를 구비할 수 있다.

세정기(100)를 구동하는 부분은 동력을 발생하는 부분, 동력을 전달하는 부분 및 동력을 전달받아서 구동하는 부분으로 구성된다. 상기 동력을 전달하는 부분은 모터(114), 모터 전원단자(116) 및 모터 브라켓(118)을 포함한다. 모터(114)는 직류 및 교류 전원으로 작동하는 것을 모두 포함하며, 통상의 모터(114)를 적용할 수 있다. 모터 전원단자(116)에는 모터(114)에 전원을 공급하기 위한 케이블이 접속된다. 모터 브라켓(118)은 모터(114)를 고정하고, 상기 동력을 전달하는 부분을 지지한다.

상기 동력을 전달하는 부분은 모터 풀리(pulley; 120) 및 동력전달부(122)를 포함하여 이루어진다. 모터 풀리(120)는 모터 브라켓(118)에 결합되고, 모터(114)에 의해 회전한다. 동력전달부(122)는 벨트나 체인과 같은 것으로, 모터 풀리(120)에 연결되며, 구동부(128)에 회전력을 전달한다. 실질적으로, 체인은 풀리 대신에 기어를 사용하나, 여기서는 모두 풀리로 통칭하기로 한다. 도면에서는 표현되지는 않았지만, 구동부(128)에는 동력전달부(122)의 동력을 수용하는 별도의 풀리(pulley)가 부착된다. 본 발명의 실시예에서는 동력을 전달하는 방식으로 벨트나 체인을 예를 들어 설명하였으나, 기어 구조체를 사용하여 전달할 수도 있다. 즉, 여기서 제시한 것은 동력을 전달하는 하나의 사례에 불과하다.

상기 동력을 발생하고 전달하는 부분은 섀시(112)에 장착된다. 섀시(112)는 모터(114), 모터 풀리(120), 동력전달부(122)를 탑재하거나 수용한다. 도면에서, 모터(114)는 섀시(112)의 외측 상면에 탑재되고, 구동부(128)에 부착된 상기 별도의 풀리는 섀시(112)의 내측에 존재한다. 섀시(112)는 동력전달부(122)의 벨트나 체인이 통과할 수 있는 관통홀(113)을 포함할 수 있다. 앞에서 설명한 섀시(112)의 구조 및 섀시(112)에 수용된 각종 구성요소의 배치는 도시된 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 모터(114)는 섀시(112)의 내측면에 탑재될 수 있다. 이렇게 되면, 섀시(112)에 탑재되거나 수용되는 상기 구성요소의 배치가 달라질 수 있다.

모터(114)의 동력을 전달받아서 움직이는 부분은 구동부(128) 및 구동부(128)의 이동을 안내하는 외측 가이드(124, 126)로 이루어진다. 여기서, 외측이란 부착기(200)의 바깥에 위치하는 것을 의미한다. 구동부(128)는 모터(114)의 동력으로 동작한다. 구동부(128)는 회전하면서 움직일 수 있는 적어도 하나의 구동바퀴(128a) 및 구동바퀴(128a)가 이탈하지 않도록 지지하는 구동바퀴 지지부(128b)로 구성된다. 구동바퀴(128a)의 이동속도는 모터(114)의 회전수에 의해 좌우된다. 이에 따라, 구동바퀴(128a)의 이동속도를 조절하는 별도의 수단을 부가할 수 있다. 구동바퀴(128a)의 크기 및 개수는 본 발명의 세정기(100)가 적용되는 환경에 따라 달라질 수 있다.

한편, 토러스 형태의 물품을 제조하는 상부금형(M)은 토러스 형태에 부합하도록 곡면으로 패여 있다. 구동바퀴(128a)는 두 개의 턱(Ti, To)의 상면을 따라 이동한다. 구동바퀴(128a)는 두 개의 턱(Ti, To)의 상면에 모두 운행되므로, 지지판(110)의 양측에 설치되는 것이 좋다. 이때, 구동바퀴(128a) 중의 하나가 모터(114)의 동력을 전달받을 수 있다. 경우에 따라, 도시되지는 않았지만, 구동부(128)는 구동바퀴(128a)가 지지판(110)의 외부로 벗어나는 정도를 조절하는 별도의 수단을 갖출 수 있다. 다시 말해, 구동바퀴(128a) 사이의 간격을 조절하는 수단을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 토러스의 직경이 크다면, 상기 수단을 이용하여, 구동바퀴(128a) 사이의 간격을 크게 할 수 있다.

외측 가이드(124, 126)는 구동부(128)의 양 측에 위치하는 것이 바람직하며, 각각은 지지판(110)의 모퉁이(corner) 근처에 설치되는 것이 좋다. 외측 가이드(124, 126)는 상부금형(M)의 상면을 따라 움직이는 외측 상면가이드(124) 및 측면을 따라 움직이는 외측 측면가이드(126)로 구분된다. 외측 가이드(124, 126)는 모터(114)의 동력을 직접 사용하지 않고, 구동부(128)에 의해 수동적으로 움직인다. 외측 가이드(124, 126)는 다양한 방식으로 구현될 수 있으나, 여기서는 가이드롤러(124c, 126c)를 적용한 사례를 들었다.

외측 상면가이드(124)는 지지판(110)에 고정되며, 외측 상면가이드(124)를 지지하는 역할을 하는 제1 가이드지지대(124a)를 포함한다. 제1 가이드지지대(124a)는 가이드롤러(124c)가 부착된 제1 롤러지지대(124b)와 결합된다. 가이드롤러(124c)는 적어도 하나로 이루어지며, 상부금형(M)의 상면에 접촉한다. 이와 유사하게, 외측 측면가이드(126)는 지지판(110)에 고정되며, 외측 측면가이드(126)를 지지하는 역할을 하는 제2 가이드지지대(126a)를 포함한다. 제2 가이드지지대(126a)는 가이드롤러(126c)가 부착된 제2 롤러지지대(126b)와 결합된다. 가이드롤러(126c)는 적어도 하나로 이루어지며, 상부금형(M)의 측면에 접촉한다. 가이드롤러(124c, 126c)는 다양한 재질이 가능하나, 아세탈과 같은 고분자가 바람직하다. 또한, 외측 가이드(124, 126)는 스프링과 같은 탄성체를 장착하여, 축방향의 텐션을 조절할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 경우에 따라, 제1 가이드 지지대(124a)에는 상면 외측 가이드(124)가 지지판(110)의 외부로 돌출되는 정도를 조절하는 별도의 수단이 있을 수 있다. 예를 들어, 상기 토러스의 직경이 크다면, 상기 수단을 이용하여, 외측 상면가이드(124) 사이의 간격을 크게 할 수 있다. 외측 가이드(124, 126)가 존재하는 목적은 구동부(128)가 두 개의 턱(Ti, To)을 벗어나지 않게 하는 것이므로, 본 발명의 범주 내에서 다른 형태의 가이드부도 가능하다고 할 것이다. 예컨대, "ㄱ"자 형태(L shape)로 가이드부를 제작하여, 상기 가이드부가 두 개의 턱(Ti, To)에 걸치도록 할 수 있다. 또한, "ㄱ"자의 꺾인 면 중의 적어도 하나의 면에, 앞에서 설명한 가이드롤러(124c, 126c)와 유사한 가이드롤러를 장착할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정기(100)에 탑재된 빔 조사기(140)를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 도 3의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절단한 단면도이다. 여기서는, 빔 조사기(140)의 주요 특징을 중심으로 설명하기로 하며, 본 발명의 범주 내에서 다른 부가적인 요소가 더 추가될 수 있다. 이때, 상부금형(M)은 도 1을 참조하기로 한다.

도 3 및 도 4에 따르면, 레이저 빔은 빔 발생기(142)에서 방출되어, 미러(148)에서 반사되어, 프리즘(160)을 거쳐 상부금형(M)을 향한다. 빔 발생기(142)는 경통(141)에 설치되어 있으며, 상부금형(M)에 존재하는 스크랩을 충분하게 용발(ablation)시킬 수 있는 정도로 고에너지의 펄스 레이저를 발생시킨다. 여기서, 용발이란 열팽창률 차이에 따른 응력에 의한 효과, 광화학반응, 가해진 열에너지에 의한 증발 효과 등의 다양한 메커니즘이 포함된다. 실질적으로, 상기 레이저 용발 이외에도 레이저 음향 효과 및 레이저 충격파 효과 등으로 통칭되는 메커니즘이 작용한다. 이와 같이, 레이저를 이용하면 상부금형(M) 표면에 있는 유기물이나 산화물 등과 같은 스크랩을 쉽게 제거할 수 있다. 특히, 타이어 및 타이어 튜브를 제작하는 상부금형(M)에는 고분자 물질의 스크랩을 많이 함유한다.

빔 발생기(142) 및 미러(148) 사이에는 레이저 빔은 형태를 조절하는 집속렌즈(146)가 배치되어 있다. 집속렌즈(146)는 레이저 빔을 집속하기 위한 것으로, 다양한 형태의 렌즈 구조체가 적용될 수 있다. 도면에서는 곡률이 다른 두 개의 실린더 형태(146a, 146b)의 집속렌즈(146)를 예시하였다. 참조부호 144는 실린더(146a)를 내장하기 위한 케이스이다. 그런데, 집속렌즈(146)는 앞에서 제시된 렌즈 구조체 이외에도 다른 형태의 렌즈 구조체를 적용할 수 있다. 예를 들어, 원추형 또는 역원추형의 렌즈 구조체, 세 개 이상의 실린더 형태의 렌즈에 푸리에 렌즈를 적용한 렌즈 구조체, 복수개의 비구면 마이크로 렌즈 구조체 등이 있다. 집속렌즈(146)를 거친 레이저 빔은 스폿(spot) 형상 또는 라인(line) 형상일 수 있다. 이는 본 발명의 세정기(100)에 적용되는 용도를 고려하여 적절하게 선택할 수 있다.

집속렌즈(146)를 포함하는 렌즈 구조체는 렌즈를 수용하는 렌즈 브라켓(143)에 내장된다. 렌즈 브라켓(143)에는 집속렌즈(146)의 초점거리를 조절하는 거리 조절나사(도시되지 않음)를 삽입하는 나사 삽입홀(145)이 형성되어 있다. 나사 삽입홀(145)에 거리 조절나사를 삽입하여, 집속렌즈(146)의 초점을 조절할 수 있다. 집속렌즈(146)를 거친 레이저 빔은 미러(148)에 반사되어 경통(147)을 관통하여 프리즘(160)을 향한다. 미러(148)는 미러 마운트(149)에 탑재되어 있다. 미러 마운트(149)에 의한 미러(148)의 각도는 미러 조절나사(150)에 의해 조절된다. 미러 마운트(149)는 마운트 고정부(151)를 이용하여 미러 고정부(152)에 고정된다. 이때, 미러 마운트(149), 경통(147) 등은 하부 케이스(153)에 내장된다.

프리즘(160)은 레이저 빔의 방향을 전환시킨다. 프리즘(160)은 프리즘 브라켓(162)에 삽입되어 고정되며, 프리즘 브라켓(162)은 모터(164)에 의해 회전한다. 즉, 모터(164)는 프리즘(160)을 회전시키는 회전력을 부여한다. 프리즘 브라켓(162)은 모터(164)에 연결된 브라켓 홀더(163)에 결합된다. 브라켓 홀더(163)는 모터 홀더 케이스(166)에 수용된다. 모터(164)는 전원선(165)에 의해 전원을 공급받는다. 프리즘(160)의 앞쪽에는 회전하는 회전경통(161)이 위치한다. 프리즘 브라켓(162)과 회전경통(161) 사이에는 미세한 슬릿(167)이 형성되어, 레이저 빔은 슬릿(167)을 통과한다. 프리즘(160)이 회전하면, 레이저 빔은 트렌치(c)의 폭 방향을 따라 조사되며, 필요한 경우 상기 폭 방향으로 왕복한다. 이에 따라, 폭 방향으로 왕복하는 레이저 빔은 트렌치(c) 전면에 묻어 있는 스크랩을 제거할 수 있다.

슬릿(167)을 통과한 레이저 빔은 일정한 간격만큼 떨어져 배치된 두 개의 격벽(168) 사이를 지난다. 두 개의 격벽(168)은 하부 케이스(153)의 외측으로 돌출되어 있다. 두 개의 격벽(168)이 돌출되는 정도는 트렌치(c)의 크기 및 형상을 고려하여 결정될 수 있다. 두 개의 격벽(168)의 끝부분은 트렌치(c)의 형상에 부응하여, 라운딩될 수 있다. 두 개의 격벽(168) 사이의 공간은 굳이 이에 한정되는 것은 아니지만, 측면 방향이 개방되어 있을 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 의한 세정기(100)는 두 개의 격벽(168) 사이로 침투한 이물질이 프리즘(160), 회전경통 등을 포함한 빔 조사기의 손상시키는 것을 방지하기 위하여, 양압을 형성할 수 있다. 양압은 기준 기압(예, 대기압)보다 높은 압력을 말한다. 상기 양압은 건조된 공기를 상기 격벽(168) 사이에 주입하여 이룰 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 세정기(100)는 양압발생기(170), 양압통로(172) 및 양압 케이스(171)를 포함하고, 양압 케이스(171)는 양압발생기(170)를 지지하고 양압통로(172)를 형성한다. 양압통로(172)로 건조한 공기를 불어 넣으면, 공기의 밀도가 높아져 양압이 형성된다. 형성된 양압은 격벽(168) 외부의 이물질이 격벽(168) 내부로 침투되어 프리즘(160)이 혼탁해지는 것을 차단한다.

더불어, 양압 케이스(171)의 하부에는 격벽(168)의 일측에 수직하게, 급속 배기부(173)를 설치할 수 있다. 배기부(173)는 격벽(168) 외부의 이물질을 흡입하여, 상기 이물질이 격벽(168) 내부로 침투되는 것을 방지한다. 상기 이물질은 레이저 용발에 의한 가스, 비산물질 등이 있다. 본 발명의 실시예에 의한 세정기(100)는 빔 조사기(140)의 위치를 조절하기 위한 X축, Y축, Z축 스테이지(181)를 사용한다. 스테이지(181)는 이를 감싸고 있는 스테이지 케이스(180)에 내장된다. 스테이지(181)는 하부 케이스(153)의 상측에 배치되는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 세정기(100)는 레이저 빔에 의해 스크랩이 제거되면서 발생하는 오염물질을 흡입하는 흡입장치(도시되지 않음)를 구비할 수 있다. 이러한 흡입장치는 세정기(100)에 부착할 수도 있지만, 세정기(100)와는 별도로 설치될 수 있다. 바람직하게는 세정기(100)의 모터(114)에 연계되어 장착되는 것이 좋다. 또한, 스크랩의 종류 및 상태, 세정의 목적 등에 따라, 아르곤(Ar), 질소(N₂)와 같은 불활성 가스 또는 산소(O₂)와 같은 활성가스를 투입하여 세정 효과를 높일 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 세정기(100)를 상부금형에 부착시키는 부착기(200)를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 도 5의 일부를 확대하여 나타낸 사시도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 부착기(200)는 상부금형(M)의 내측턱(Ti)에 부착되고, 세정기(100)과 연결되며, 전체적으로 원형을 이룬다. 부착기(200)의 둘레는 고정용 밴드(201)가 있고, 고정용 밴드(201)에는 자석(203)이 고정된 복수개의 자석홀더(202)가 일정한 간격으로 배치된다. 고정용 밴드(201)는 상부금형(M)에 직접 접촉되는 부분이므로, 상부금형(M)의 형상과 부합하는 것이 좋다. 자석홀더(202)는 자석(203)을 고정시키는 방식에는 제한이 없으며, 자석(203)은 예를 들어 사마륨 코발트 자석, 네오디뮴 자석 등이 있다. 고정용 밴드(201)는 원형의 띠 형태이고, 지지로드(204)에 의해 축부시(211)와 연결된다. 고정용 밴드(201)는 축부시(211)와 함께 본 발명의 부착기(200)의 동작이 원활하게 수행하도록 지지하는 역할을 한다.

세정기(100)은 회전축(210)과 연결되며, 상기 연결은 회전축(210)에 장착된 세정기 브라켓(212) 및 지지대(213)에 의해 구현된다. 지지대(213)의 내부에는 유도기(220)를 운영하는 각종 신호선들이 내장될 수 있다. 도면에서는, 지지대(213)가 결합되는 세정기 브라켓(212)를 사례로 들었으나, 본 발명의 범주 내에서 지지대(213)는 다른 방식으로 회전축(210)과 결합될 수 있다. 세정기 브라켓(212)는 일측은 회전축(210), 타측은 지지대(213)과 결합되며, 회전축(210)과 같이 회전한다. 선택적으로, 회전축(210)에는 안전사고를 방지하기 위한 복수개의 손잡이(214)를 구비할 수 있다. 손잡이(214)는 부착기(200)의 이탈을 방지하기 위한 것으로, 일종의 안전장치이다.

고정용 밴드(201)에는 유도기(220)가 움직이는 경로를 정의하는 원형의 가이드 레일(221)이 결합되어 있다. 원형 가이드 레일(221)을 따라서 유도기(220)가 회전한다. 유도기(220)는 유도기 몸체(222) 및 내측 가이드(224, 225)에 형성되어 있다. 내측 가이드(224, 225)는 앞에서 설명한 외측 가이드(124, 126)과 동일한 기능 및 역할을 한다. 내측 상면가이드(224)는 가이드 레일(221)의 내측 상면을 따라 이동하고, 내측 측면가이드(225)은 가이드 레일(221)의 내측 측면을 따라 움직인다. 유도기(220)는 결합부(226)에 의해 지지대(213)에 결합된다. 이에 따라, 유도기(220)는 세정기(100)와 함께 움직인다.

내측 가이드(224, 225)는 외측 가이드(124, 126)과 동일한 구조를 가지는 것이 좋다. 하지만, 내측 가이드(224, 225)는 외측 가이드(124, 126)에 비해 구조를 간단하게 할 수도 있다. 예컨대, 외측 가이드(124, 126)는 외측 상면가이드(124) 및 외측 측면가이드(126)가 지지판(110)의 양측에 배치되었으나, 내측 가이드(224, 225)는 내측 상면가이드(224) 및 내측 측면가이드(225)를 각각 유도기 몸체(222)의 양측에 배치할 수 있다. 바람직하게는 유도기(220)는 유니버셜 조인트와 같은 조인트(227)를 이용하여 세정기 브라켓(212)에 연결된다. 조인트(227)는 유도기(220)의 이탈이 일어나더라도 원위치로 바로 복귀시킨다. 조인트(227)는 유도기(220)가 가이드 레일(221)에서 벗어나지 않게 하고, 유도기(220)의 움직임을 안정되게 한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 의한 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정기(100)에 의해 상부금형(M)을 세정하는 과정을 설명하기 위한 분해사시도이다. 여기서, 상부금형(M)은 도 1을 참조하고, 세정기(100)는 도 2 내지 도 4, 부착기(200)는 도 5 및 도 6을 참조하기로 한다.

도 7에 의하면, 본 발명의 세정기(100)는 부착기(200)에 의해 상부금형(M)의 트렌치(c) 상에 놓인다. 고정용 밴드(201)를 자석(203) 등을 이용하여 내측턱(Ti)에 부착하면, 부착기(200)에 연결된 세정기(100)는 상부금형(M)의 트렌치(c) 상에 위치한다. 구체적으로, 구동부(128)의 구동바퀴(128a) 및 외측 상면가이드(124)의 가이드롤러(124c)는 트렌치(c)를 이루는 두 개의 턱(Ti, To)의 상면에 놓이고, 외측 측면가이드(126)의 가이드롤러(126c)는 두 개의 턱(Ti, To)의 측면에 접하게 한다.

세정을 위하여, 모터(114)를 가동하여 구동바퀴(128a)를 동작시키고, 모터(164)를 가동시켜 프리즘(160)을 회전시킨다. 구동바퀴(128a)가 동작하면, 세정기(100)는 상부금형(M)의 원주면을 따라 회전한다. 이때, 세정기(100)는 시계 방향 또는 반시계 방향, 연속적 또는 단속으로 회전할 수 있고, 전진 또는 후진을 자유롭게 할 수 있다. 이와 같은 구동바퀴(128a)의 동작은 별도의 제어부(도시되지 않음)에 의해 제어될 수 있다. 세정기(100)의 움직임에 따라, 유도기(220)는 가이드 레일(221)을 따라 세정기(100)와 함께 움직인다. 즉, 내측 상면가이드(224)는 가이드 레일(221)의 내측 상면을 따라 이동하고, 내측 측면가이드(225)은 가이드 레일(221)의 내측 측면을 따라 움직인다. 유도기(220)는 결합부(226)에 의해 지지대(213)에 결합된다.

외측 가이드(124, 126)는 구동바퀴(128a)가 궤도를 벗어나지 않도록 유도한다. 외측 가이드(124, 126)에 의해, 본 발명의 세정기(100)는 트렌치(c) 내에만 존재하는 스크랩을 제거할 수 있다. 즉, 외측 가이드(124, 126)는 구동바퀴(128a)가 트렌치(c)의 중심을 유지하면서 이동하도록 한다. 외측 가이드(124, 126)는 구동바퀴(128a)에 의해 움직이므로, 시계 방향 또는 반시계 방향, 연속적 또는 단속으로 회전할 수 있고, 전진 또는 후진을 자유롭게 할 수 있다. 또한, 외측 가이드(124, 126)는 내부에 장착된 스프링과 같은 탄성체에 의해, 축방향의 텐션을 유지할 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

100; 세정기 110; 지지판
112; 섀시 114, 164; 모터
124, 126; 외측 가이드
128; 구동부
140; 빔 조사기 142; 빔 발생기
148; 미러 149; 미러 마운트
150; 미러 조절나사 153; 하부 케이스
160; 프리즘 161; 회전경통
162; 프리즘 브라켓 163; 프리즘 브라켓 홀더
166; 모터 홀더 케이스 167; 슬릿
168; 격벽 170; 양압발생기
171; 양압 케이스 172; 양압통로
173; 배기부 180; 스테이지 케이스

Claims

상부금형의 트렌치 내에 잔존하는 스크랩을 제거하기 위한 장치에 있어서,
레이저 빔을 조사하는 빔 조사기를 탑재하고 이동을 안내하는 외측 가이드에 의해 상기 트렌치를 따라 이동하는 구동부를 포함하는 세정기; 및
상기 트렌치를 이루는 내측턱에 부착되고 상기 세정기와 결합하는 부착기를 포함하고,
상기 부착기는
상기 세정기의 회전이 일어나는 중심축인 회전축;
상기 회전축에 연결되며, 상기 세정기와 함께 회전하는 유도기;
상기 유도기가 이동하는 경로를 정의하는 가이드 레일; 및
상기 내측턱에 고정되고, 상기 가이드 레일이 결합된 고정용 밴드를 포함하는 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 상부금형은 타이어 또는 타이어 튜브를 제작하기 위한 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 고정용 밴드는 상기 상부금형에 자력에 의해 부착되는 자석이 탑재된 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 고정용 밴드는 지지로드에 의해 상기 회전축이 내장된 축부시와 연결되는 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 세정기는 상기 회전축과 결합된 세정기 브라켓에 연결되는 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.
제1항에 있어서, 상기 유도기는 상기 가이드 레일로의 움직임을 유도하는 내측 가이드가 장착된 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.
제6항에 있어서, 상기 내측 가이드는 상기 가이드 레일의 내측 상면을 따라 이동하는 내측 상면가이드 및 가이드 레일의 내측 측면을 따라 이동하는 내측 측면가이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 상부금형의 스크랩을 제거하기 위한 레이저 세정장치.