KR102202748B1 - 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치 - Google Patents

탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치에 관한 것으로, 특히 대기압 저온 플라즈마를 이용하여 탄소복합재의 표면을 처리하는 장치에 관한 것이다.

Description

탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치{Carbon Composite Atmospheric Plasma Surface Treatment Apparatus}
본 발명은 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치에 관한 것으로, 특히 대기압 저온 플라즈마를 이용하여 탄소복합재의 표면을 처리하는 장치에 관한 것이다.
탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)은 질량대비 강도가 우수하고, 열적 치수 안정성, 내열성, 내약품성, 열전도, 전기 전도성 등이 우수한 경량성 강화물질로서 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
특히, 가벼우면서도 높은 강도를 요구하고 있는 항공우주분야에서 유용하게 사용될 수 있는데, 일반적으로 항공우주분야의 동체들은 크게 구성되는 것들이 많고, 항공기와 같이 고가인 경우들이 많아 파손 시 전체 교체보다는 부분 수리가 요구되고 있어, CFRP간의 접합 기술은 필수적이면서도 중요한 부분을 차지하고 있다.
한편, 파손부 수리를 위해 CFRP 간 리벳이나 볼트 체결을 통한 수리의 경우, 해당 부분의 부분적인 물리적 파손이 요구되고, 이 부분에서의 응력(stress)가 집중되는 문제가 있어 다양한 파손부 수리 기술의 개발의 필요성이 대두되고 있다.
그러나, 다양한 파손부 수리 기술의 개발에도 불구하고, CFRP의 파손 시 파손부의 상단은 CFRP의 제조공정 특성상 두꺼운 폴리머층이 노출되고, 파손으로 인해 그 표면이 오염될 수 밖에 없으며, 이는 수리 시 충분한 본딩을 방해하는 요인이 되고 있어, 수리 전 표면을 사전에 처리하여 오염물질을 제거하는 pre-treatment는 다양한 파손부 수리 기술 개발을 뒷받침 하는 중요기술로서 함께 수반되어야 한다.
종래, CFRP의 Pre-treatment 기술은 다양한 방법들과 그들간의 혼용이 이용되었으며, 그 예로써 Peel-ply, grinding, grid blast 등의 기술이 있는데, Peel-by는 잔류물오염의 문제점이 있고, Grinding이나 grid blast는 물리적손상, 낮은재현성, 추가오염 등의 문제점이 있어, UV 영역이 빛을 이용하는 레이저 방식의 pre-treatment가 도입되었으나, 짧은 파장 (300nm 이하)으로 인해 폴리머 표면이 경화되는 문제가 발생하여 brittle 현상 등을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로, 비접촉이며 UV 방출이 약하고 온도가 낮아 확산이 용이한 대기압 저온 플라즈마를 이용하여 탄소복합재의 표면을 개질하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 탄소복합재를 고정하는 베드부; 상기 베드부에 장착되어 X, Y, Z 축을 포함하는 적어도 3개의 축으로 이동 가능하도록 형성되는 이송부; 상기 이송부에 장착되어 이동하며 상기 탄소복합재의 표면을 처리하는 플라즈마 발생부 및 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는, 입력부로부터 제어입력신호를 전송 받아 해당 동작수단으로 제어신호를 전송하는 제어모듈; 상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 작동상태를 출력하는 모니터부; 상기 플라즈마 발생부로 공급되는 기체의 공급량을 조절하는 MFC부; 상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치로 전력을 공급하는 전력공급부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 표면정보를 얻기 위한 LVDT(The linear variable differential transformer) 또는 레이저 센서를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 탄소복합재의 형상 정보가 있는 경우, 상기 형상 정보에 따라 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 표면처리하며, 상기 탄소복합재의 형상 정보가 없는 경우, 상기 LVDT 또는 레이저 센서로 스캔하여 탄소복합재의 형상 정보를 추출 후, 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 표면처리할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 발생부는, 대기압 저온 플라즈마를 발생시키도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 플라즈마 발생부는, 공급되는 기체가 헬륨(He), 아르곤(Ar) 중 하나의 기체 또는 두 기체에, 산소(O2)를 더 혼합하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 밀도를 측정하는 밀도측정부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 밀도측정부로 측정된 탄소복합재의 밀도에 따라 상기 플라즈마 발생부의 표면처리 정도를 달리 제어하되, 상기 밀도측정부는, 상기 탄소복합재의 면적 대비 무게를 측정한 밀도측정정보를 패턴화하여 밀도를 측정하며, 상기 패턴화된 밀도측정정보를 바탕으로 밀도 측정에 대한 정확도를 높일 수 있다.
또한, 상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 형상을 판별하는 형상판별부를 더 포함하며, 상기 형상판별부는, 상기 베드부에 고정되는 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 일정 배열을 형성하도록 상방으로 돌출되되, 눌림에 의해 하방으로 유동하여 형태를 유지하는 다수의 제1 형태유지돌기를 포함하는 하판 및 상기 제1 몸체와 힌지 결합되어 회동하는 제2 몸체와, 상기 제1 형태유지돌기와 교차하는 배열을 형성하도록 제2 몸체에서 하방으로 돌출되되, 눌림에 의해 상방으로 유동하여 형태를 유지하는 다수의 제2 형태유지돌기를 포함하는 상판을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 비접촉이며 UV 방출이 약하고 온도가 낮아 확산이 용이한 대기압 저온 플라즈마를 이용하여 탄소복합재의 표면을 처리함으로써 표면 손상 없이, 탄소복합재간 접착력을 향상할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 헬륨, 아르곤 등의 불활성가스에 산소가 혼합된 기체를 이용하여 플라즈마 처리함으로써 탄소복합재간 접착력을 향상시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, LVDT(The linear variable differential transformer) 또는 레이저 센서를 이용하여 미리 저장된 탄소복합재의 형상 정보가 없어도 표면을 용이하게 처리할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 투영 사시도이다.
도 2는 형상판별부가 마련된 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 사시도이다.
도 3은 도 2의 형상판별부의 하판과 상판에 형성된 제1 및 제2 형태유지돌기의 교차 배열 구조를 개략화한 도면이다.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 형상판별부의 하판 및 상판 구조와 작동원리를 개략화한 도면이다.
이하, 도면을 참조한 본 발명의 설명은 특정한 실시 형태에 대해 한정되지 않으며, 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되는 용어로서, 그 자체에 의미가 한정되지 아니하며, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서 전체에 걸쳐 사용되는 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 투영 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 베드부(10), 이송부(20), 플라즈마 발생부(30), 제어부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 베드부(10)는 본 발명을 구성하는 베이스 몸체로서 상단에 탄소복합재(미도시)를 고정하도록 형성될 수 있다. 여기서, 탄소복합재는 CFRP(Carbon fiber reinforced polymer)의 재질로 이루어지며 입체적 표면을 가지는 표면처리 대상물을 의미한다.
또한, 베드부(10)는 탄소복합재를 고정하기 위해 하나 이상의 고정대(미도시)를 갖출 수 있으며, 고정대는 탄소복합재를 가압하여 고정하는 가압형태, 탄소복합재를 거치하는 거치형태, 탄소복합재를 체결하는 체결형태 등 다양한 고정 형태를 형성할 수 있다.
또한, 베드부(10)는 지면에 대해 고정되는 고정형으로 형성되거나 지면에 대해 이동되도록 형성되는 이동형으로 형성되는 것이 모두 가능할 수 있다. 한편으론, 베드부(10)는 고정과 이동이 복합적으로 이루어질 수 있도록 형성될 수도 있다. 이를 위해, 베드부(10)는 하단부에 바퀴(미도시)가 마련될 수 있으며, 바퀴에는 의도에 따라 바퀴의 회전을 제한하는 스토퍼(미도시)가 마련될 수도 있다.
또한, 베드부(10)는 내부에 물건을 적재하거나 일부 구성들을 수용할 수 있는 빈 공간을 형성할 수 있으며, 빈 공간은 의도에 따라 개폐 가능하도록 일측에 개폐도어(미도시)가 마련될 수 있다.
여기서, 개폐도어는 회전식, 슬라이딩식 등 다양한 형태로 이루어질 수 있으며, 어느 특정한 형태에만 한정되지는 않는다.
아울러, 베드부(10)는 그 형태는 한정되지 않으나, 후술하는 이송부(20)가 적어도 3개의 축을 이동가능하도록 사각형의 구조로 형성됨이 바람직하다.
이송부(20)는 베드부(10)에 장착되어 X, Y, Z 축을 포함하는 적어도 3개의 축으로 이동가능 하도록 형성될 수 있다. 즉, 이송부(20)는 X, Y, Z축을 필수로 하되, 필요에 따라 회전축을 더 포함할 수도 있다.
이때, 이송부(20)는 베드부(10)에 상단에 형성될 수 있으며, 탄소복합재를 고정하는 고정대가 위치된 주위로 축을 형성할 수가 있다.
여기서, 이송부(20)의 이송방식은 특별히 어느 방식에 한정되는 것은 아니나, 그 예로써, 도면과 같이 모터스크류(도면부호 미도시)에 치합되어 모터스크류의 회전 구동에 의하거나 도면에는 도시되지 않았으나 실린더의 피스톤 작동에 의해 전/후진 또는 승하강이 가능하도록 형성될 수 있다. 또한, LM가이드 등 가이드부재에 의한 움직임일 수도 있다.
상기 이송방식은 각기 따로 이루어질 수도 있으며, 복합적일 수도 있다. 예컨대, X, Y축은 모터스크류에 의한 전/후진, Z축은 피스톤 작동에 의한 승하강일 수 있다.
플라즈마 발생부(30)는 이송부(20)에 수직으로 장착되어 이송부(20)의 이송에 따라 이동할 수 있다. 또한, 플라즈마 발생부(30)는 전기공급부, 기체공급부, 냉각부와 연결되어 대기압 저온 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
여기서, 대기압 저온 플라즈마는 30~300kHz의 저주파(Low frequency, LF)를 이용하는 것으로, 대기압하에서 전기공급부와 기체공급부로부터 각각 전기와 기체를 공급받아 플라즈마를 생성할 시, 냉각부를 통해 충돌에 의한 무거운 입자의 가열시간보다 급격한 냉각을 이루도록 하여 형성될 수 있다.
이러한 대기압 저온 플라즈마는 높은 압력하에서 플라즈마를 형성시킴으로, 화학적으로 활발한 활성종들이 다량 형성되어 플라즈마의 화학적 특성을 배가시키는 장점이 있다.
특히, 공기 내 존재하는 질소 분자 및 산소 분자의 해리를 통해 O3, OH, O, N2, NO, H 등의 라디컬이 많이 생성되는데, 이중 OH, O, H 등은 표면과의 장력이 강하여 친수성 표면 개질이 유효하며, OH, O 등은 표면의 유기물 (C, O, H) 등과 반응을 통해 CO2, H2O 등으로 오염물질을 제거하는 효과를 나타낼 수 있다.
이에 따라, 탄소복합재의 표면 처리 시에 오염물질 제거가 용이하게 이루어질 수 있으며, 이에 따른 탄소복합재는 접촉시 우수한 접착력을 가질 수 있다.
또한, 플라즈마 발생부(30)는 기체공급부로부터 전달받는 기체가 헬륨(He), 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성기체 중 하나의 기체를 전달 받거나 둘을 혼합한 기체를 전달받을 수 있는데, 바람직하게는 헬륨, 아르곤 중 하나의 기체 또는 두 기체에 미량의 산소(O2)가 더 혼합된 기체를 공급받을 수가 있다.
여기서, 미량의 산소(O2)가 더 혼합된 불활성기체를 공급 받을 CO2, H2O 등을 보다 활발하게 생성하여 오염물질 제거도를 높이며 결국, 탄소복합재의 접착력이 증가할 수 있다.
한편, 플라즈마 발생부(30)는 베드부(10)에 고정된 탄소복합재의 표면 처리 시에 탄소복합재와의 Z축 간의 거리는 2 내지 5mm 정도의 거리를 형성할 수 있으며, 바람직하게는 3mm거리를 형성할 수 있다.
플라즈마 발생부(30)의 탄소복합재와의 거리가 2mm 미만이거나 5mm 초과할 경우에는 요구되는 접착력보다 낮은 접착력이 형성될 수가 있다.
제어부(40)는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치를 제어하기 위한 수단으로, 이송부(20)의 이송과 플라즈마 발생부(30)의 플라즈마 발생을 제어할 수 있으며, 후술하는 LVDT나 레이저 센서(50), 형상판별부(60), 밀도측정부(미도시)를 제어할 수가 있다.
이를 위해, 제어부(40)는 제어모듈(41), 모니터부(42), MFC부(43), 전력공급부(44)를 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 제어모듈(41)은 입력부로부터 제어입력신호를 전송 받아 제어하고자 하는 해당 동작수단으로 제어신호를 전송할 수가 있다. 예컨대, 입력부로부터 플라즈마 발생부(30)를 제어하라는 제어입력신호를 받을 시 플라즈마 발생부(30)로 제어신호를 전달하는 것이다.
여기서, 입력부(미도시)는 어느 특정한 형태에 한정되지 않으며, 스위치, 리모트 컨트롤러, 휴대용 단말 등 다양한 입력장치로 구현될 수 있다.
모니터부(42)는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 작동상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 출력하는 것으로서, 통상적인 모니터와 실질적으로 동일하므로 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
MFC(Mass flow controller)부(43)는, 플라즈마 발생부(30)로 공급되는 기체의 공급량을 조절하기 위한 수단으로, 기체공급부와 연결될 수 있으며 기체공급부를 유동하는 기체의 양 등을 판별하여 기체공급부에 마련되는 솔레노이드 밸브 등을 제어하도록 형성될 수가 있다.
전력공급부(44)는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 전력을 필요로 하는 부분에 모두 전력을 공급하도록 형성될 수 있으며, 전력공급은 유선 또는 무선 방식이거나 유/무선 혼합 방식일 수 있다.
또한, 전력공급부(44)는 자연에너지를 공급받아 전력을 생성하는 태양광발전장치, 풍력발전장치 등의 신재생에너지 생산 장치(미도시)와 연결되어 자가 발전이 가능할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 탄소복합재 표면을 개질하여 탄소복합재간 접착력을 우수하게 형성할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, LVDT(The linear variable differential transformer) 또는 레이저 센서(50)를 더 포함할 수 있다.
이러한, LVDT 또는 레이저 센서(50)는 베드부(10)에 고정된 탄소복합재의 표면정보를 얻기 위해 활용될 수 있는데, 이를 통해, 제어부(40)는 탄소복합재의 형상 정보가 있는 경우, 형상 정보에 따라 이송부(20) 및 플라즈마 발생부(30) 등을 제어하여 표면처리를 수행할 수 있으며, 탄소복합재의 정보가 없는 경우, 상기 LVDT 또는 레이저 센서(50)로 탄소복합재를 스캔하여, 탄소복합재의 형상 정보를 추출 후, 이송부(20) 및 플라즈마 발생부(30) 등을 제어하여 표면처리를 수행할 수가 있다.
구체적으로, 제어부(40)는 탄소복합재의 형상 정보가 있는 경우, 탄소복합재의 3D 형상 정보에서 표면처리면에 대한 표면 형상 정보를 추출하고, 표면 형상 정보에 플라즈마 발생부(30)와의 거리만큼에 대한 Z축 옵셋(Offset) 값을 더해 플라즈마 발생부(30)가 이동할 경로를 생성할 수 있다.
이후, 탄소복합재의 원점과 X, Y 축 좌표를 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 좌표와 일치시켜 베드부(10)에 상측으로 플라즈마 발생부(30)를 위치시키고, 일정량의 기체를 MFC부(43)의 공급량 제어를 통해 공급하여 플라즈마 발생부(30)가 표면처리 경로를 따라 이동하면서 탄소복합재의 표면 처리를 수행하도록 할 수 있다.
한편, 탄소복합재의 형상 정보가 없는 경우에는, 표면 처리할 탄소복합재를 베드부(10) 상단에 고정시킨 후에, LVDT 또는 레이저 센서(50)를 이용하여 탄소복합재의 표면을 스캔하고 형상 정보를 획득할 수 있다.
이후, 획득한 탄소복합재의 표면 형상 정보를 이용하여 플라즈마 발생부(30)의 이동경로를 생성하고, 일정량의 기체를 MFC부(43)의 공급량 제어를 통해 공급함으로써, 플라즈마 발생부(30)가 표면처리 경로를 따라 이동하면서 탄소복합재의 표면 처리를 수행하도록 할 수 있다.
이를 통해, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 미리 저장된 탄소복합재의 형상 정보가 없어도 탄소복합재의 표면을 정교하게 처리할 수 있는 장점을 지닌다.
아울러, LVDT 또는 레이저 센서(50)는 플라즈마 발생부(30)와 동일한 축에 결합되어 이동방향을 공유할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 상술한 LVDT 또는 레이저 센서(50) 외에도 다른 방식으로 형상을 판별할 수 있는 형상판별부(60)를 더 포함할 수도 있다. 이는 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 형상판별부가 마련된 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 사시도이며, 도 3은 도 2의 형상판별부의 하판과 상판에 형성된 제1 및 제2 형태유지돌기의 교차 배열 구조를 개략화한 도면이고, 도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 형상판별부의 하판 및 상판 구조와 작동원리를 개략화한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 형상판별부(60)는 하판(61) 및 상판(62)을 포함하여 구성될 수 있다.
구체적으로, 하판(61)은 베드부(10)에 고정되는 제1 몸체(61a)와, 제1 몸체(61a)에서 상방으로 돌출되는 다수의 제1 형태유지돌기(61b)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 제1 형태유지돌기(61b)는 일정 배열을 형성하도록 돌출될 수 있는데, 외력에 의해 눌릴 시에는 하방으로 유동하여 그 눌림 형태에 따라 유지하도록 형성될 수 있다.
또한, 상판(62)은 제1 몸체(61a)와 힌지 결합되어 회동하는 제2 몸체(62a)와 제2 몸체(62a)에서 하방으로 돌출되는 다수의 제1 형태유지돌기(61b)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 제2 형태유지돌기(62b)는 제1 형태유지돌기(61b)와 마찬가지로 일정 배열을 형성하도록 돌출될 수 있는데, 이때 제2 형태유지돌기(62b)는 제1 형태유지돌기(61b)와는 간섭되지 않도록 교차배열이 되는 위치에서 돌출될 수가 있다.
또한, 제2 형태유지돌기(62b)는 외력에 의해 눌릴 시에 상방으로 유동하여 그 눌림 형태에 따라 유지하도록 형성될 수가 있다.
여기서, 제1 형태유지돌기(61b)와 제2 형태유지돌기(62b)의 형태 유지는 각 형태유지돌기(61b, 62b)와 각 몸체(61a, 61b)에 실린더(미도시) 등을 연결하고, 실린더의 제어를 통해 형태를 유지시키거나, 각 형태유지돌기(61b, 62b)와 각 몸체(61a, 61b)간에 탄성부재(미도시)를 연결하고, 연결부위 일측에 고정부재(미도시)를 형성하여 고정부재가 각 형태유지돌기(61b, 62b)의 형태가 변경될 시에 고정하도록 하며, 이후 재사용 시에는 형태가 변경 된 각 형태유지돌기(61b, 62b)에 소정의 외력을 가해 탄성부재의 탄성력에 의해 복귀하도록 형성될 수가 있다.
이와 같이 구성되는 형상판별부(60)는 하판(61)에 탄소복합재를 거치시킨 후에 상판(62)을 하판(61) 방향으로 회동시키면 상판(62)과 하판(61)에 마련된 제1 및 제2 형태유지돌기(61b, 62b)가 탄소복합재의 상측과 하측에서 눌림만큼 형태를 유지하게 되고, 이 상태에서 제1 및 제2 형태유지돌기(61b, 62b)의 눌림 정도를 판별하면, 탄소복합재의 형상 판별이 가능할 수 있다.
눌림 정도의 판별은 제1 및 제2 형태유지돌기(61b, 62b)의 직선거리 상에 레이저센서나 압력센서를 설치하여 그 정도를 판별할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 측정방식이 사용될 수 있다.
이를 통해, 탄소복합재의 형상 정보가 없이도 본 발명은 탄소복합재의 표면을 정교하게 처리할 수 있다.
아울러, 본 발명의 실시 예에 따른 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치는, 도면에는 도시되지 않았으나 베드부(10)에 고정된 탄소복합재의 밀도를 측정하는 밀도측정부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
여기서, 밀도측정부는 탄소보합재의 면적 대비 무게를 측정한 밀도측정정보를 통해 계산하여 밀도를 측정할 수 있는데, 제어부(40)는 이러한 밀도측정부로 측정된 탄소복합재의 밀도에 따라 플라즈마 발생부(30)의 표면처리 정도를 달리 제어할 수 있다.
또한, 밀도측정부는 패턴부를 포함할 수 있는데, 패턴부는 밀도측정정보를 통해 밀도를 계산할 시에, 동시에 밀도측정정보를 전달받아 패턴화할 수 있으며, 이러한 패턴화된 정보를 표준화함으로써 오차를 줄이고, 이를 밀도 계산에 활용함으로써 갈수록 밀도 측정에 대한 정확도를 높일 수 있다.
이상으로 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
10 : 베드부
20 : 이송부
30 : 플라즈마 발생부
40 : 제어부
41 : 제어모듈
42 : 모니터부
43 : MFC부
44 : 전력공급부
50 : LVDT 또는 레이저 센서
60 : 형상판별부
61 : 하판
61a : 제1 몸체
61b : 제1 형태유지돌기
62 : 상판
62a : 제2 몸체
62b : 제2 형태유지돌기

Claims (7)

  1. 탄소복합재를 고정하는 베드부;
    상기 베드부에 장착되어 X, Y, Z 축을 포함하는 적어도 3개의 축으로 이동 가능하도록 형성되는 이송부;
    상기 이송부에 장착되어 이동하며 상기 탄소복합재의 표면을 처리하는 플라즈마 발생부 및
    상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 표면정보를 얻기 위한 LVDT(The linear variable differential transformer) 또는 레이저 센서를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 탄소복합재의 형상 정보가 있는 경우,
    상기 형상 정보에 따라 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 표면처리하며,
    상기 탄소복합재의 형상 정보가 없는 경우,
    상기 LVDT 또는 레이저 센서로 스캔하여 탄소복합재의 형상 정보를 추출 후, 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 표면처리하고,
    상기 플라즈마 발생부는,
    상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 표면 처리 시에 탄소복합재와의 Z축 간의 거리는 2 내지 5mm의 거리를 형성하는 것을 특징으로 하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    입력부로부터 제어입력신호를 전송 받아 해당 동작수단으로 제어신호를 전송하는 제어모듈;
    상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치의 작동상태를 출력하는 모니터부;
    상기 플라즈마 발생부로 공급되는 기체의 공급량을 조절하는 MFC부;
    상기 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치로 전력을 공급하는 전력공급부를 포함하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는,
    대기압 저온 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부는,
    공급되는 기체가 헬륨(He), 아르곤(Ar) 중 하나의 기체 또는 두 기체에, 산소(O2)를 더 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치.
  6. 탄소복합재를 고정하는 베드부;
    상기 베드부에 장착되어 X, Y, Z 축을 포함하는 적어도 3개의 축으로 이동 가능하도록 형성되는 이송부;
    상기 이송부에 장착되어 이동하며 상기 탄소복합재의 표면을 처리하는 플라즈마 발생부 및
    상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 표면정보를 얻기 위한 LVDT(The linear variable differential transformer) 또는 레이저 센서를 더 포함하며,
    상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 밀도를 측정하는 밀도측정부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 탄소복합재의 형상 정보가 있는 경우,
    상기 형상 정보에 따라 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 표면처리하며,
    상기 탄소복합재의 형상 정보가 없는 경우,
    상기 LVDT 또는 레이저 센서로 스캔하여 탄소복합재의 형상 정보를 추출 후, 상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 표면처리하고,
    상기 밀도측정부로 측정된 탄소복합재의 밀도에 따라 상기 플라즈마 발생부의 표면처리 정도를 달리 제어하되,
    상기 밀도측정부는,
    상기 탄소복합재의 면적 대비 무게를 측정한 밀도측정정보를 패턴화하여 밀도를 측정하며, 상기 패턴화된 밀도측정정보를 바탕으로 밀도 측정에 대한 정확도를 높이는 것을 특징으로 하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치.
  7. 탄소복합재를 고정하는 베드부;
    상기 베드부에 장착되어 X, Y, Z 축을 포함하는 적어도 3개의 축으로 이동 가능하도록 형성되는 이송부;
    상기 이송부에 장착되어 이동하며 상기 탄소복합재의 표면을 처리하는 플라즈마 발생부 및
    상기 이송부 및 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 베드부에 고정된 탄소복합재의 형상을 판별하는 형상판별부를 더 포함하며,
    상기 형상판별부는,
    상기 베드부에 고정되는 제1 몸체와, 상기 제1 몸체에서 일정 배열을 형성하도록 상방으로 돌출되되, 눌림에 의해 하방으로 유동하여 형태를 유지하는 다수의 제1 형태유지돌기를 포함하는 하판 및
    상기 제1 몸체와 힌지 결합되어 회동하는 제2 몸체와, 상기 제1 형태유지돌기와 교차하는 배열을 형성하도록 제2 몸체에서 하방으로 돌출되되, 눌림에 의해 상방으로 유동하여 형태를 유지하는 다수의 제2 형태유지돌기를 포함하는 상판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소복합재 대기압 플라즈마 표면 처리 장치.
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