KR102444427B1 - 레이저 클리닝 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 절삭가공하여 제작한 가공 부품의 표면에 잔류하는 절삭유, 방청유 및 파티클 등 오염물질을 레이저 빔의 에너지를 사용하여 비접촉식으로 모재의 손상없이 빠른 시간 내에 제거하며, 오폐수 등 오염물질을 발생시키지 않아서 친환적인 레이저 클리닝 장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

레이저 클리닝 장치{Laser cleaning device}

본 발명은 건식 클리닝 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 절삭가공하여 제작한 가공 부품의 표면에 잔류하는 절삭유 및 방청유 등의 오염물질을 레이저 빔의 에너지를 사용하여 비접촉식으로 제거하는 레이저 클리닝 장치에 관한 것이다.

절삭가공 하여 제작한 가공 부품은 가공시 제품 표면에 부착되거나 남아있는 파티클, 절삭유, 방청유, 불순물 등을 제거하기 위하여 와이퍼(wiper)를 사용하여 에탄올이나 아세톤 등으로 세정작업을 하거나, 화학적 용매를 사용하는 습식 클리닝(wet cleaning) 방법이 주로 이용되어 왔다. 화학적 용매로는 황산, 염산, 암모니아, 과산화수소, 불소 등으로 물과 혼합되어 사용되며, 초음파 발생장치와 함께 사용되었다. 그러나 이러한 습식 클리닝 방법은 상당량의 화학약품을 사용하기 때문에 환경오염 문제가 발생하고, 작업속도가 매우 느릴 뿐만 아니라 접촉식 세정을 하기 때문에 제품 손상 우려가 있고, 거대한 세정장비가 필요하며, 복잡하고 열악한 작업 환경 등 많은 문제가 있어서 이를 대체하기 위하여 건식 클리닝(dry cleaning) 방법에 대한 연구가 활발히 진행되었다.

현재까지 제시된 건식 클리닝 방법으로는 레이저 또는 자외선 빔을 대상물의 표면에 직접 조사하여 오염물질을 제거하는 방법, 진공에서 플라즈마를 발생시켜 라디칼(radical)을 이용해 오염물질과 반응시켜 제거하는 플라즈마 클리닝(plasma cleaning)방법 등이 있다. 하지만, 플라즈마 클리닝 방법은 부가적으로 진공장비가 요구되고, 진공상태에서 클리닝 작업이 이루어지기 때문에 크기가 큰 대상물의 클리닝은 어렵다는 문제점이 있다.

이에 반해, 레이저 클리닝(laser cleaning) 방법은 에너지원으로 레이저 빔을 사용하고 어떤 화학용재를 사용하지 않기 때문에 오폐수 문제도 발생하지 않고 비접촉식 청정 클리닝 공정이라는 장점이 있다. 또한, 레이저 클리닝 방법은 모재 (제품)의 손상이 없어서 안정적이고, 미세먼지, 분진, 폐기물, 폐수 오염물 등이 없으므로 친환경적이며, 클리닝액 비용을 포함한 오염물질 처리비용 등의 발생에 따른 2차 처리비용이 절감되므로 경제적이라는 추가적인 장점을 갖는다.

레이저 클리닝 장치에 대한 기술을 살펴보면, 특허등록 제2133742호 "디스플레이가 구비된 레이저 클리닝 장치"는 레이저 조사부를 본체에서 분리하여 어깨에 메고 다니거나 바닥면에 놓고 밀고 다니면서 대상물에 대한 클리닝 작업을 하도록 구성되어 있어서, 협소한 장소에서도 레이저 클리닝 작업을 할 수 있다는 장점은 있으나, 구조가 너무 복잡하고, 레이저 조사부를 작업자 어깨에 메고 돌아다니면서 작업하거나 이동시키면서 작업하기 때문에 작업자는 물론 다른 작업자에게 레이저가 직접 또는 간접적으로 조사되게 되므로 작업 안전에 큰 위협이 된다는 문제가 있으며, 대상물의 크기가 큰 경우에는 사용하기 곤란하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 절삭가공하여 제작한 가공 부품의 표면에 잔류하는 절삭유, 방청유 및 파티클 등 오염물질을 레이저 빔의 에너지를 사용하여 비접촉식으로 모재의 손상없이 빠른 시간 내에 제거하며, 오폐수 등 오염물질을 발생시키지 않아서 친환적인 레이저 클리닝 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 레이저 클리닝 장치는, 세정영역에 세정 대상물이 놓여지는 작업대 역할을 하게 되고, 세정 대상물이 세정된 후 구동모터의 구동에 의해 자동 이송시키는 컨베이어벨트; 상기 컨베이어벨트의 세정영역 상부에 설치되어, 세정 대상물의 세정을 위해 레이저 빔을 발생시켜 조사하는 레이저 발생장치; 상기 컨베이어벨트의 세정영역에 놓인 세정 대상물의 양측면에 각각 석션홀이 배치되어, 레이저 세정시 발생하는 퓨움(fume)을 컨베이어벨트의 양측에서 석션하는 석션블록을 포함하여 구성되어, 레이저 조사영역에 놓인 세정 대상물의 표면에 묻은 액상의 오염물질을 제거하는데 적용되고, 상기 레이저 발생장치는 가이드부를 따라 수직방향으로 이동 가능하도록 설치된 것을 특징으로 한다.

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바람직하게는, 레이저 발생장치는, 레이저 빔을 발진하는 레이저 헤드;

세정 대상물을 고속으로 스캔하는 스캐너; 상기 스캐너를 거쳐 입사한 레이저 빔이 세정 대상물의 모든 위치에 동일하게 조사되도록 조정하여 편향시켜 주는 스캔 렌즈를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 레이저 클리닝 장치는, 절삭가공하여 제작한 가공 부품의 표면에 잔류하는 절삭유, 방청유 및 파티클 등의 오염물질을 레이저 빔 에너지를 사용하여 비접촉식으로 제거하는 건식 클리닝 방법의 세정장치로, 비접촉 방식으로 세정하므로 모재의 손상없이 빠른 시간 내에 오염물질을 제거하면서 세정력을 향상시켜 제품 품질을 최적화시키고 제품 표면의 광택도를 향상시킬 수 있으며, 클리닝 공정 중에 물이나 알콜 등 화학물질을 전혀 사용하지 않으므로 오폐수 등 오염물질을 발생시키지 않아서 친환경적이다.

또한, 세정작업을 위한 인력이 불필요하여 인건비와, 세정을 위한 약품 등에 대한 비용 및 오염물질 발생에 따른 처리비용이 전혀 필요하지 않으므로 장기적으로는 비용면에서 매우 경제적이다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 클리닝 장치의 일예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 측면도이다.

본 발명에 따른 레이저 클리닝 장치의 기술적 특징은, 절삭가공 후 가공 부품의 표면에 잔류하는 절삭유, 방청유 등 오염물질을 모재의 손상없이 빠른 시간 내에 비접촉 방식으로 제거하며, 클리닝 작업에서 오폐수 등 오염물질을 발생시키지 않아서 친환적인 클리닝 장치를 제공했다는 점이다.

본 발명에 따른 레이저 클리닝 장치는 건식 클리닝 장치로, 슬롯 코터 다이(slot coater die)의 제작 전후 절삭유 및 방청유 제거, OLED 디스플레이 패널 구현을 위한 FMM(fine metal mask), 진공 증착용 마스크, 방착판, 이차전지의 활성물질(active material) 잔류물 제거 등의 품질 최적화를 위한 작업의 일환으로 모재에 묻어있는 오염물질(절삭유, 방청유, 가공 파티클, 활성물질 등) 제거에 적용되는 비접촉식 클리닝 장비이다.

본 발명은 세정 대상물 표면에 레이저 빔을 조사하여 오염물질을 제거하는 레이저 클리닝 장치로, 레이저 클리닝 장치(10)는, 레이저 빔을 발생시켜 조사하는 레이저 발생장치(11)와, 세정 대상물(20)이 얹혀져서 세정된 후 이송하는 컨베이어벨트(12)와, 레이저 세정시 발생하는 퓨움(fume)을 석션하는 석션블록(15)이 구비된 석션 및 집진장치를 기본적인 구성으로 포함하여 구성된다. 레이저 빔에 의해 오염물질을 제거하는 레이저 클리닝 장치는 절삭유, 방청유 등과 같이 오염물질이 액상의 물질인 경우에 적용하는 것이 바람직하다.

레이저 발생장치(11)는 컨베이어벨트(12)의 세정영역 상부에 설치되어, 세정 대상물(20)의 세정을 위해 레이저 빔을 발생시켜 조사하는 장치인데, 레이저 헤드(111)와, 스캐너(112) 및 스캔 렌즈(113)를 포함하여 구성된다. 레이저 빔으로 건식 세정을 하기 때문에 오염물질을 제거하는 세정 속도가 매우 빠를 뿐만 아니라 비접촉식으로 세정이 이루어지기 때문에 세정 대상물(20) 제품에는 전혀 손상이 없다는 큰 장점이 있다. 미설명부호 114는 스캐너(112)에 의해 스캔되어 레이저 빔이 조사되는 레이저 조사영역이다.

레이저 헤드(111)는 레이저 빔을 발진하는 구성이고, 스캐너(112)는 세정 대상물을 고속으로 스캔하며, 스캔 렌즈(113)는 스캐너(112)를 거쳐 레이저 빔이 입사되면 세정 대상물의 모든 위치에 동일하게 레이저 빔이 조사되도록 조정하여 편향시켜 주는 구성이다. 이와 같은 레이저 발생장치(11)는 본 발명만의 특징적 구성이 아니고 이미 제품화 되어 있기 때문에 구체적인 설명은 생략한다.

레이저 발생장치(11)는 가이드부(14)를 따라 수직방향으로 이동 가능하도록 설치되어 작업조건이나 상태 등의 여건에 따라 스캔 렌즈(113)와 세정 대상물(20) 사이의 거리를 적절하게 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 레이저 발생장치(11)를 이동시키는 수단은, 가이드부(14) 상부에 핸들을 장착하여 수동으로 조작하여 거리를 조절할 수도 있고, 도시하지는 않았지만, 모터를 장착하여 제어부(미도시)에서 입력하는 제어명령에 따라 자동으로 조절할 수도 있다.

워크테이블(도면부호 미지정) 상에 설치된 컨베이어벨트(12)는 세정영역에 세정 대상물(20)이 놓여지는 작업대 역할도 하면서, 세정 대상물이 세정된 후 구동모터(13)의 구동에 의해 자동 이송시키는 기능도 하게 된다. 세정영역은 대향(對向)하도록 설치된 한 쌍의 석션블록(15) 사이에 형성된 공간으로, 세정영역에서 세정이 이루어진 후에 세정 대상물(20)을 이동시켜 세정된 부분을 포장한 다음, 소정의 개소로 컨베이어에 의해 이송되게 된다. 여기서 '세정영역'이란 작업대 역할을 하는 컨베이어벨트(12)에서 한 쌍의 석션블록(15) 사이에 위치하면서 세정 대상물(20)이 클리닝 작업을 위해 놓여지는 공간을 말한다.

석션블록(15)은 컨베이어벨트(12)의 양측면에 설치되는데, 컨베이어벨트(12)의 세정영역에 놓인 세정 대상물(20)의 양측면에 각각 석션홀이 배치되어, 레이저 세정시 발생하는 퓨움(fume), 미스트, 연기 등을 컨베이어벨트(12)의 양측에서 석션하는 구성이다. 석션을 위해서는 진공이 필요한데, 진공 발생부는 별도로 도시하지는 않았다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 레이저 클리닝장치
11 : 레이저 발생장치 111 : 레이저 헤드
112 : 스캐너 113 : 스캔 렌즈
114 : 레이저 조사영역
12 : 컨베이어벨트 13 : 구동모터
14 : 가이드부 15 : 석션블록
20 : 세정 대상물

Claims (3)

1. 세정 대상물 표면에 레이저 빔을 조사하여 오염물질을 제거하는 레이저 클리닝 장치에 있어서,
   상기 레이저 클리닝 장치는,
   세정영역에 세정 대상물이 놓여지는 작업대 역할을 하게 되고, 세정 대상물이 세정된 후 구동모터(13)의 구동에 의해 자동 이송시키는 컨베이어벨트(12);
   상기 컨베이어벨트의 세정영역 상부에 설치되어, 세정 대상물의 세정을 위해 레이저 빔을 발생시켜 조사하는 레이저 발생장치(11);
   상기 컨베이어벨트의 세정영역에 놓인 세정 대상물의 양측면에 각각 석션홀이 배치되어, 레이저 세정시 발생하는 퓨움(fume)을 컨베이어벨트의 양측에서 석션하는 석션블록(15);
   을 포함하여 구성되어, 레이저 조사영역에 놓인 세정 대상물의 표면에 묻은 액상의 오염물질을 제거하는데 적용되고,
   상기 레이저 발생장치(11)는 가이드부(14)를 따라 수직방향으로 이동 가능하도록 설치된 것을 특징으로 하는 레이저 클리닝 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 레이저 발생장치(11)는,
   레이저 빔을 발진하는 레이저 헤드(111);
   세정 대상물을 고속으로 스캔하는 스캐너(112);
   상기 스캐너를 거쳐 입사한 레이저 빔이 세정 대상물의 모든 위치에 동일하게 조사되도록 조정하여 편향시켜 주는 스캔 렌즈(113);
   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 클리닝 장치.

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