KR102545857B1 - 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법에 관한 것으로, 구체적으로 철 합금 재질인 차량용 부품에 안착된 이물질을 레이저를 이용하여 제거하여 환경오염 물질의 배출을 최소화하며 부품의 파손을 방지하고 효과적으로 차량의 부품에 흡착된 먼지, 기름 등의 찌든때를 제거할 수 있는 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법에 관한 것이다.

Description

철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법{FOREIGN MATERIAL-REMOVAL METHOD FOR VEHICLE PARTS OF FRRROALLOY}
본 발명은 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법에 관한 것으로, 구체적으로 철 합금 재질인 차량용 부품에 안착된 이물질을 레이저를 이용하여 제거하여 환경오염 물질의 배출을 최소화하며 부품의 파손을 방지하고 효과적으로 차량의 부품에 흡착된 먼지, 기름 등의 찌든때를 제거할 수 있는 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법에 관한 것이다.
차량의 부품을 재활용하기 위하여 다양한 방법으로 부품을 세척하는 방법이 이용되고 있다. 일반적으로 화학약품을 이용하여 차량의 부품 표면에 흡착된 기름, 또는 기름과 먼지가 섞여 차량에 흡착되어 응고된 상태의 찌든때 등을 제거하고 있다. 이렇게, 화학약품을 이용하여 찌든때 등을 제거하는 과정은 환경에 오염을 주거나, 사용자의 피부 등에 염증을 발생시키는 문제점이 있었다.
나아가, 응고된 찌든때의 경우, 화학약품에 침지시키는 것만으로는 제거되지 않는 부분이 있어, 물리적인 외력을 가하여 제거하는 바, 부품을 재생하는 과정에서 과도한 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 또한 취성이 높은 물질의 경우 외력을 가하는 과정에서 파손되는 문제점이 발생하도 하였다.
따라서, 차량의 부품을 재활용 또는 재사용하기 위해서는 부품 표면의 이물질에 대한 제거 효율이 높고, 비접촉식의 세척이 필요하며, 소모품을 사용하지 않고 오염 물질을 배출하지 않는 방법에 대한 연구가 필요하였다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 철 합금 재질인 차량용 부품에 안착된 이물질을 제거하기 위하여 비접촉식인 레이저 빔을 조사를 통하여 제거하며, 화학약품 및 소모품을 사용하지 않고, 상기 레이저 빔의 조건을 조절하여 부품 표면에 손상을 방지하고 이물질 제거 효율을 향상시킬 수 있는 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시상태는 폐차량으로부터 철을 포함하는 합금 재질인 부품을 수거하는 단계; 및 상기 철을 포함하는 합금 재질인 부품 표면에 안착된 이물질이 제거되도록, 상기 부품의 표면에 레이저 빔을 조사하는 단계;를 포함하는 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 조사 폭은 25 mm 이상 35 mm 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 조사하는 과정에서 레이저 빔의 이동하는 속도는 5 mm/s 이상 15 mm/s 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 출력은 200 W 이상 400 W 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔은 연속파 레이저인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 파장은 1000 nm 이상 1100 nm 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 최대 변조 주파수는 5 kHz 이상 15 kHz 이하인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔은 20 cm 이상 90 cm 이하로 이격되어 조사되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 조사 시간은 0.01 초 이상 1 초 이하로 이격되어 조사되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계에서, 상기 이물질이 제거되는 과정 중 발생하는 기화된 이물질이 제거되도록 비활성 기체를 상기 부품의 표면에 분사하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비활성 기체는 공기, 질소, 이산화탄소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 부품은 엔진 어셈블리, 변속기 어셈블리, 브레이크 밸브, 터보차저, EGR 밸브, 디젤 분사 펌프, 스타터, 발전기, 전기 모터 또는 고전압 배터리 중 어느 하나인 것일 수 있다.
상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛은 상기 레이저 빔을 발진시키는 레이저부의 전방에 배치되어, 상기 레이저 빔의 초점을 진동시키는 가진부를 더 포함하되,
상기 가진부는 내부에 원형의 중공이 형성되어 진동을 제공하는 진동구동기; 상기 진동구동기 내부에 배치되어 상기 레이저 빔이 통과되는 렌즈부; 상기 진동구동기의 양측에 배치되어 상기 진동구동기를 직진 운동시키는 가이드부; 및 상기 진동구동기가 90도 간격으로 축 회동 가능하게 하는 모터부;를 더 포함할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 용이하게 부품 표면의 철 합금에 안착된 이물질을 제거하고 부품 표면의 파손을 방지할 수 있으며, 상기 이물질을 제거하기 위하여 통상적으로 사용되는 화학물질의 사용을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 비접촉식으로 상기 부품과 이격된 상태에서 이물질을 제거하여 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 특정한 부위만을 세척할 수 있으며, 미세한 사이즈의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 지속적으로 세척하기 위하여 요구되는 추가적인 소모품을 제거할 수 있으며, 환경에 악영향을 줄 수 있는 물질 배출을 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과는 상술한 효과로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본원 명세서 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이물질 제거 과정의 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 레이저 조사 단계 이전, 철 합금 재질인 차량용 부품의 사진.
도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 레이저 조사 단계 이후, 철 합금 재질인 차량용 부품의 사진.
도 5는 본 발명의 일 실시상태에 따른 레이저 유닛을 통해 레이저 빔이 조사되는 것을 보여주는 개략도.
도 6은 도 5의 레이저 유닛 중 진동구동기의 진동 방향을 보여주는 개략도.
본 개시의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"는 "A 및 B, 또는 A 또는 B"를 의미한다.
본원 명세서 전체에서, ??차량??은 이동 수단으로 내연기관 또는 전기 모터를 이용하여 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 수 있는 수단 모든 것을 의미할 수 있다.
본원 명세서 전체에서, ??폐차량??은 이동 수단으로 목적을 달성할 수 없는 것이거나 이동 수단으로 목적으로 달성할 수 있더라도 사용자의 의사에 의하여 폐기한 차량을 의미하는 것일 수 있다.
본원 명세서 전체에서, ??부품??은 기계 등의 어떤 부분에 쓰이는 물품을 의미하는 것일 수 있다.
본원 명세서 전체에서, ??이물질??은 모재와 재질이 다른 모든 물질로 표면에 안착되어 있는 물질일 수 있으며, 모재와 재질이 동일하더라도 최초 모재에 존재하지 않는 물질을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 일 실시상태는 폐차량으로부터 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하는 단계; 및 상기 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품 표면에 안착된 이물질이 제거되도록, 상기 부품의 차량용표면에 레이저 빔을 조사하는 단계;를 포함하는 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용부품의 이물질 제거 방법은 용이하게 부품 표면의 철 합금에 안착된 이물질을 제거하고 부품 표면의 파손을 방지할 수 있으며, 상기 이물질을 제거하기 위하여 통상적으로 사용되는 화학물질의 사용을 감소시킬 수 있다. 나아가, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 비접촉식으로 상기 부품과 이격된 상태에서 이물질을 제거하여 부품의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 특정한 부위만을 세척할 수 있으며, 미세한 사이즈의 이물질을 효과적으로 제거할 수 있다. 더불어, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 지속적으로 세척하기 위하여 요구되는 추가적인 소모품을 제거할 수 있으며, 환경에 악영향을 줄 수 있는 물질 배출을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법의 순서도이다. 상기 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시상태에 따른 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 폐차량으로부터 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하는 단계(S10)를 포함한다. 구체적으로, 차량용부품은 폐차량에 결속되어있는 부품을 상기 폐차량으로부터 분리한 것에 한정될 수 있다. 나아가, 차량용부품은 이미 폐차량으로부터 분이되어 있는 부품을 회수하여 사용되는 것으로 한정될 수 있다. 상술한 것과 같이 폐차량으로부터 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하는 단계를 포함함으로써, 폐차량으로부터 차량용부품을 재활용하여 폐기되는 차량용부품을 다시 이용할 수 있으며, 재활용되지 않고 폐기되는 차량용부품에 의한 환경오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하는 것은 폐차량으로부터 분리되거나 폐차량이 아닌 일반 차량으로부터 분리된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 일반 차량으로부터 분리된 차량용부품은 폐기된 차량에 해당하지 않더라도 운용 중인 차량에서 교체된 부품인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하는 것을 폐차량으로부터 분리되거나 폐차량이 아닌 일반 차량으로부터 분리된 것으로 이용함으로써, 버려지는 다양한 상기 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하여 재활용해 환경오염을 방지하며 새로운 부품을 만드는 과정에서 사용되는 에너지를 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 철을 포함하는 합금 재질인 부품은 철 금속 성분을 포함하는 합금이거나 철 금속 자체인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 철을 포함하는 합금 재질인 부품을 철 금속 성분을 포함하는 합금이거나 철 금속 자체인 것으로 사용함으로써, 표면의 손상없이 이물질만을 제거할 수 있으며, 이물질의 제거 효율을 최대화할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 이물질 제거 과정의 개략도이다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 철을 포함하는 합금 재질인 부품(M) 표면에 안착된 이물질(L)이 제거되도록, 상기 부품의 표면에 레이저 빔(L)을 조사하는 단계(S30)를 포함한다. 구체적으로 상기 철을 포함하는 합금 재질인 부품(M) 표면에 레이저 빔(L)의 초점을 맞춘 후 레이저를 조사하고 상기 표면에 안착되어 있는 이물질만에 상기 레이저 빔이 에너지를 전달하여 가열시킴과 동시에 상기 이물질을 연소시켜 상기 표면에 손상이 없이 이물질을 제거할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 철을 포함하는 합금 재질인 부품(M) 표면에 안착된 이물질(L)이 제거되도록, 상기 부품의 표면에 레이저 빔(L)을 조사하는 단계(S30)를 포함함으로써, 비접촉식으로 이물질을 제거하여 취성이 높은 부품의 파손을 방지하고 별도의 소모품 없이 단지 레이저 빔 조사만으로 이물질을 제거하는 동시에 화학물질을 사용하지 않아 환경오염 및 비용을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 안착은 상기 부품의 표면에 놓이거나, 흡착 또는 부착된 것일 수 있다. 구체적으로 상기 안착은 상기 부품의 표면에 배치되는 모든 형태를 의미하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 안착이 상기 부품의 표면에 놓이거나, 흡착 또는 부착된 것을 의미함으로써, 단순히 진동이나 공기를 분사하여 제거할 수 없는 다양한 이물질을 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 이물질은 폐차량의 부품의 외관을 저해하는 이물질로 오일, 먼지, 무기물 등이 섞여 응고된 기름때 또는 페인트가 도색된 표면으로 페인트 등을 의미하는 것일 수 있으며, 최초 제조된 부품 상태에서 표면에 위치하지 않은 것이 배치된 것이면 모두 적용될 수 있다
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 조사 폭은 25 mm 이상 35 mm 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔의 조사 폭은 26 mm 이상 34 mm 이하, 27 mm 이상 33 mm 이하, 28 mm 이상 32 mm 이하 또는 29 mm 이상 31 mm 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 레이저 빔의 조사 폭은 30 mm인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 레이저 빔의 조사 폭을 조절함으로써, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 이물질 제거 속도를 향상시킬 수 있으며, 제거하고자 하는 부분을 정확하게 조절할 수 있고 이물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 조사하는 과정에서 레이저 빔의 이동하는 속도는 5 mm/s 이상 15 mm/s 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔의 조사하는 과정에서 레이저 빔의 이동하는 속도는 6 mm/s 이상 14 mm/s 이하, 7 mm/s 이상 13 mm/s 이하, 8 mm/s 이상 12 mm/s 이하 또는 9 mm/s 이상 11 mm/s 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 빔의 조사하는 과정에서 레이저 빔의 이동하는 속도는 10 mm/s인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 레이저 빔의 조사하는 과정에서 레이저 빔의 이동하는 속도를 조절함으로써, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 이물질 제거 속도를 향상시킬 수 있으며, 이물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 출력은 200 W 이상 400 W 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔의 출력은 205 W 이상 395 W 이하, 210 W 이상 390 W 이하, 215 W 이상 385 W 이하, 220 W 이상 380 W 이하, 225 W 이상 375 W 이하, 230 W 이상 370 W 이하, 235 W 이상 365 W 이하, 240 W 이상 360 W 이하, 245 W 이상 355 W 이하, 250 W 이상 350 W 이하, 255 W 이상 345 W 이하, 260 W 이상 340 W 이하, 265 W 이상 335 W 이하, 270 W 이상 330 W 이하, 275 W 이상 325 W 이하, 280 W 이상 320 W 이하, 285 W 이상 315 W 이하, 290 W 이상 310 W 이하 또는 295 W 이상 305 W 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 레이저 빔의 출력은 300 W인 것일 수 있다. 상술한 범위에서 상기 레이저 빔의 출력을 조절함으로써, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 이물질 제거 속도를 향상시킬 수 있으며, 이물질의 제거 효율을 향상시킬 수 있고, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔은 연속파 레이저인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 레이저 빔은 연속파 레이저(CW, continuous wave)인 것으로 구현함으로써, 미세한 입자의 제거효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 파장은 1000 nm 이상 1100 nm 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔의 파장은 1005 nm 이상 1095 nm 이하, 1010 nm 이상 1090 nm 이하, 1015 nm 이상 1085 nm 이하, 1020 nm 이상 1080 nm 이하, 1025 nm 이상 1075 nm 이하, 1030 nm 이상 1070 nm 이하, 1035 nm 이상 1065 nm 이하, 1040 nm 이상 1060 nm 이하, 1045 nm 이상 1055 nm 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 레이저 빔의 파장은 1060 nm 이상 1085 nm 이하인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 레이저 빔의 파장을 조절함으로써, 상기 레이저의 파워를 용이하게 조절하며, 이물질의 제거 효율을 향상시키는 동시에 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 최대 변조 주파수는 5 kHz 이상 15 kHz 이하인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔의 최대 변조 주파수는 5.5 kHz 이상 14.5 kHz 이하, 6.0 kHz 이상 14.0 kHz 이하, 6.5 kHz 이상 13.5 kHz 이하, 7.0 kHz 이상 13.0 kHz 이하, 7.5 kHz 이상 12.5 kHz 이하, 8.0 kHz 이상 12.0 kHz 이하, 8.5 kHz 이상 11.5 kHz 이하, 9.0 kHz 이상 11.0 kHz 이하 또는 9.5 kHz 이상 10.5 kHz 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 레이저 빔의 최대 변조 주파수는 10.0 kHz인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 레이저 빔의 최대 변조 주파수를 조절함으로써, 상기 레이저의 파워를 용이하게 조절하며, 이물질의 제거 효율을 향상시키는 동시에 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔은 20 cm 이상 90 cm 이하로 이격되어 조사되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔은 25 cm 이상 85 cm 이하, 30 cm 이상 80 cm 이하, 35 cm 이상 75 cm 이하, 40 cm 이상 70 cm 이하 또는 45 cm 이상 65 cm 이하, 50 cm 이상 60 cm 이하로 이격되어 조사되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 레이저 빔은 30 cm 이상 50 cm 이하로 이격되어 조사되는 것이 바람직하다.
상술한 범위에서 상기 레이저 빔이 이격되어 조사되는 거리를 조절함으로써, 상기 레이저의 파워를 용이하게 조절 가능하며, 이물질의 제거 효율을 향상시키는 동시에 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔의 조사 시간은 0.01 초 이상 1 초 이하로 이격되어 조사되는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔의 조사 시간은 0.1 초 이상 0.9 초 이하, 0.2 초 이상 0.8 초 이하, 0.3 초 이상 0.7 초 이하, 0.4 초 이상 0.6 초 이하로 이격되어 조사되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 레이저 빔의 조사 시간은 0.1 초 이상 0.4 초 이하로 이격되어 조사되는 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 레이저 빔의 조사 시간을 조절함으로써, 상기 레이저의 파워를 용이하게 조절하며, 이물질의 제거 효율을 향상시키는 동시에 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계(S30)에서, 상기 이물질이 제거되는 과정 중 발생하는 기화된 이물질이 제거되도록 비활성 기체를 상기 부품의 표면에 분사하는 것일 수 있다. 구체적으로 상기 레이저 빔을 조사하는 단계(S30)에서 상기 레이저 빔의 조사를 통하여 이물질이 기화되어 기체로 변화하고 상기 기체가 연소됨으로 인하여 레이저 조사 범위의 시야가 확보되지 않도록 다른 비활성 기체를 상기 부품 표면에 분사하여 기화된 이물질을 제거할 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 레이저 빔을 조사하는 단계(S30)에서, 상기 이물질이 제거되는 과정 중 발생하는 기화된 이물질이 제거되도록 비활성 기체를 상기 부품의 표면에 분사함으로써, 기화된 이물질에 의한 레이저 빔 조사 범위의 시야를 확보할 수 있으며 정확한 부위를 레이저 빔으로 세척할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 레이저 빔을 조사하는 단계(S30)에서, 상기 이물질이 제거되는 과정 중 발생하는 기화된 이물질이 제거되도록 상기 기화된 이물질을 빨아들이는 진공 수단을 이용하는 것일 수 있다. 구체적으로 레이버 빔을 조사하는 공간에 음압을 가하여 상기 기화된 이물질이 빨려 들어가 제거하는 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 레이저 빔을 조사하는 단계(S30)에서, 상기 이물질이 제거되는 과정 중 발생하는 기화된 이물질이 제거되도록 상기 기화된 이물질을 빨아들이는 진공 수단을 이용함으로써, 기화된 이물질에 의한 레이저 빔 조사 범위의 시야를 확보할 수 있으며 정확한 부위를 레이저 빔으로 세척할 수 있고, 기화된 이물질에 의하여 호흡기가 손상되는 것을 방지할 수 있다
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비활성 기체는 공기, 질소, 이산화탄소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 비활성 기체는 공기, 질소 또는 이산화탄소인 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 비활성 기체는 공기인 것이 바람직하다. 상술한 것과 같이 상기 비활성 기체는 공기, 질소, 이산화탄소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인 것을 이용함으로써, 상기 철 합금 재질인 차량용 부품 표면에서 부반응으로 인한 다른 이물질이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 부품은 엔진 어셈블리, 변속기 어셈블리, 브레이크 밸브, 터보차저, EGR 밸브, 디젤 분사 펌프, 스타터, 발전기, 전기 모터 또는 고전압 배터리 중 어느 하나인 것일 수 있다. 상술한 것과 같이 상기 부품은 엔진 어셈블리, 변속기 어셈블리, 브레이크 밸브, 터보차저, EGR 밸브, 디젤 분사 펌프, 스타터, 발전기, 전기 모터 또는 고전압 배터리 중 어느 하나인 것을 이용함으로써 차량용 부품을 재활용하여 환경오염을 방지할 수 있으며, 폐부품의 가치를 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 레이저 빔을 조사하는 레이저 유닛(100)을 상기 레이저 빔을 발진시키는 레이저부(10) 전방에 배치되어, 상기 레이저 빔의 초점을 진동시키는 가진부(20)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 표면에 적어도 하나 이상의 곡면을 포함하는 차량용부품에 대한 이물질 제거 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한, 이는 차량용부품에 대한 표면 조도를 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 가진부(20)는 진동구동기(22), 렌즈부(24), 가이드부(미도시), 모터부(미도시) 등을 포함할 수 있다. 진동구동기는 내부에 원형의 중공이 형성되어 진동을 제공한다. 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 진동구동기의 진동 주파수는 5 kHz 이상 8 kHz 이하인 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 진동구동기의 진동 주파수는 5.5 kHz 이상 7.5 kHz 이하인 것일 수 있다. 상기 진동구동기의 진동 주파수는 6 kHz 이상 7 kHz 이하인 것일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 진동구동기의 진동 주파수는 6.5 kHz 인 것이 바람직하다. 상술한 범위에서 상기 진동구동기의 진동 주파수를 조절함으로써, 상기 알루미늄 합금 재질인 차량용 부품 표면의 이물질 제거 효율을 극대화시킬 수 있다.
또한, 진동구동기에 의해, 상기 레이저 빔의 초점에 대한 변위는 1 mm 이상 5 mm 이하인 것이 바람직하다. 이는, 상기 레이저 빔에 의한 이물질의 제거 효율, 일 실시예에 따른 상기 레이저 빔의 초점 심도, 상기 진동구동기의 구동 한계 등을 고려하여 설정될 수 있다.
한편, 이런 진동구동기의 하면에는 구 형상의 볼(ball)이 120도 간격으로 3개가 배치되어 진동구동기와 이에 대한 지지면 사이에 점 접촉을 형성하고 있다. 이는 진동구동기의 직진 운동성을 용이하게 한다.
또한, 렌즈부는 상기 진동구동기 내부에 배치되어 상기 레이저 빔이 통과되도록 한다. 다만, 렌즈부는 모드 선택에 따라 상기 레이저 빔이 렌즈부를 통과하지 않고 그대로 통과할 수 있도록 상기 레이저 빔의 광 경로 상에서 이탈되도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 따른 렌즈부는 리니어모터(미도시)에 의해 직선 왕복 이동될 수 있다.
가이드부는 상기 진동구동기의 양측에 배치되어 상기 진동구동기를 직진 운동시킨다. 이런, 가이드부는 1축 바(bar) 형태로 형성된다. 이는, 진동구동기가 진동할 때, 이의 운동 방향을 안내하는 역할을 한다.
모터부는 상기 진동구동기가 90도 간격으로 축 회동 가능하게 한다. 일 실시예에 따른 모터부는 할로우(hollow)모터일 수 있다. 이를 통해, 진동구동기는 예를 들어, 제1수평방향(X축 방향) 뿐만 아니라, 이와 수직한 제2수평방향(Y축 방향)으로도 진동할 수 있다. 즉, 상기 진동구동기는 2축 스테이지를 갖는 진동을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 알루미늄 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법은 상기 차량용부품을 수거하는 단계와 상기 차량용부품의 표면에 레이저 빔을 조사하는 단계 사이에 상기 차량용부품을 습윤제(wetting agent)가 담긴 수조에 침지시킨 후 드라이하는 단계(S20)를 더 포함할 수 있다. 이는, 상기 차량용부품의 표면 중 일부에 형성된 부식이 특히 심한 경우, 상기 레이저 빔의 조사로 인해 흑화되는 현상을 최소화시킨다. 흑화 현상은 상기 레이저 빔의 조사로 인해 플라즈마 현상의 발생으로 상기 차량용부품의 표면 온도가 급격히 상승하여 생성되는 것이다. 이때, 습윤제는 부식 부분의 산화층에 대한 상기 레이저 빔에 대한 열적 영향을 감소시킬 수 있다. 이런, 습윤제는 이미 시중에 유통 중인 공지의 표면 활성제나 계면 활성제 중 어느 하나일 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
폐차량으로부터 철 합금 재질의 자동차 발전기를 분리하여 부품을 수거한 이후 상기 오일 등을 포함한 찌든때가 안착된 부품의 표면을 레이저 발생장치(레이커스 社, RFL-C1000S)로 하기의 표 1에 기재된 조건의 레이저 빔을 조사하여 세척하였다. 표 1의 레이저 조건은 상기 차량용부품이 갖는 취성 특성과 상기 레이저 빔의 조사 이후 파손 가능성 등을 고려하여 수많은 반복 실험을 통해 도출되었다.
레이저 빔의 출력 레이저 빔의 조사 폭 레이저 빔의 조사하는 과정의 레이저 빔 이동 속도 레이저 빔의 종류 레이저 빔의 파장 레이저 빔의 최대 변조 주파수 레이저 빔의 조사되는 이격거리 레이저 빔의 조사 시간
300 W 30 mm 10 mm/s 연속파 레이저 1060 nm ~1085 nm 10 kHz 30 cm ~ 50 cm 0.1 s ~
0.4 s
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 레이저 조사 단계 이전, 철 합금 재질인 차량용 부품의 사진이다. 도 4는 본 발명의 일 실시상태에 따른 레이저 조사 단계 이후, 철 합금 재질인 차량용 부품의 사진이다. 상기 도 3 및 상기 도 4를 참조하면, 철 합금 재질인 차량용 부품 표면에 안착된 찌든때는 상기 조건의 레이저 빔 조사에 의하여 제거되는 것을 확인하였다.
다만, 동일한 레이저 빔 조사 조건에 해당하더라도 재질이 상이한 알루미늄 합금 재질인 자동차 변속기 어셈블리 표면의 찌든때는 제거 효율이 급격하게 저하되는 것을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 철 합금 재질인 차량용 부품 표면의 찌든때를 제거하기 위하여 레이저 빔의 조건으로 조절하여 부품의 표면을 보호하는 동시에 이물질 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
S10: 부품 수거 단계
S30: 레이저 빔 조사 단계
L: 레이저 빔
F: 이물질
M: 차량용부품
100: 레이저유닛
10: 레이저부
20: 가진부
22: 진동구동기
24: 렌즈부

Claims (2)

  1. 폐차량으로부터 철을 포함하는 합금 재질인 차량용부품을 수거하는 단계; 및
    상기 철을 포함하는 합금 재질인 상기 차량용부품 표면에 안착된 이물질이 제거되도록, 상기 차량용부품의 표면에 레이저 빔을 조사하는 단계;를 포함하며,
    상기 레이저 빔은 연속파 레이저인 것이고,
    상기 레이저 빔의 출력은 300W이며,
    상기 레이저 빔의 조사 폭은 30 mm이고,
    상기 레이저 빔의 조사하는 과정에서 상기 레이저 빔의 이동하는 속도는 10 mm/s이며,
    상기 레이저 빔의 최대 변조 주파수는 10 kHz이며,
    상기 레이저 빔은 30 cm 이상 50 cm 이하로 이격되어 조사되고,
    상기 레이저 빔의 조사 시간은 0.1 초 이상 0.4 초 이하로 이격되어 조사되고,
    상기 이물질은 오일, 먼지, 무기물이 섞여 응고된 찌든때 또는 페인트이고,
    상기 레이저 빔을 조사하는 단계에서,
    상기 이물질이 제거되는 과정 중 발생하는 기화된 이물질이 제거되도록 비활성 기체를 상기 차량용부품의 표면에 분사하며,
    상기 차량용부품은 상기 폐차량에 결속되어 있던 상태에서 분리한 엔진 어셈블리, 변속기 어셈블리, 브레이크 밸브, 터보차저, EGR 밸브, 디젤 분사 펌프, 스타터, 발전기, 전기 모터 또는 고전압 배터리 중 어느 하나이며,
    상기 차량용부품은 표면에 적어도 하나 이상의 곡면을 포함하고,
    상기 레이저 빔을 조사하는 레이저유닛은
    상기 레이저 빔을 발진시키는 레이저부의 전방에 배치되어, 상기 레이저 빔의 초점을 진동시키는 가진부를 더 포함하되,
    상기 가진부는
    내부에 원형의 중공이 형성되어 진동을 제공하는 진동구동기;
    상기 진동구동기 내부에 배치되어 상기 레이저 빔이 통과되는 렌즈부;
    상기 진동구동기의 양측에 배치되어 상기 진동구동기를 직진 운동시키는 가이드부; 및
    상기 진동구동기가 90도 간격으로 축 회동 가능하게 하는 모터부;를 더 포함하는 철 합금 재질인 차량용 부품의 이물질 제거 방법.

  2. 삭제
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004103991A (ja) * 2002-09-12 2004-04-02 Sony Corp 表面洗浄装置および表面洗浄方法
JP6463556B1 (ja) * 2017-04-25 2019-02-06 三菱電機株式会社 金属部品のレーザ洗浄装置及び金属部品のレーザ洗浄方法

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