KR102592155B1 - 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇 - Google Patents

레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇 Download PDF

Info

Publication number
KR102592155B1
KR102592155B1 KR1020210145755A KR20210145755A KR102592155B1 KR 102592155 B1 KR102592155 B1 KR 102592155B1 KR 1020210145755 A KR1020210145755 A KR 1020210145755A KR 20210145755 A KR20210145755 A KR 20210145755A KR 102592155 B1 KR102592155 B1 KR 102592155B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
extension
suction pipe
head
suction
Prior art date
Application number
KR1020210145755A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230060977A (ko
Inventor
남성모
오승용
임권
김택수
임창환
김선병
Original Assignee
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국원자력연구원 filed Critical 한국원자력연구원
Priority to KR1020210145755A priority Critical patent/KR102592155B1/ko
Publication of KR20230060977A publication Critical patent/KR20230060977A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102592155B1 publication Critical patent/KR102592155B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/354—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment by melting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B15/00—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area
    • B08B15/002—Preventing escape of dirt or fumes from the area where they are produced; Collecting or removing dirt or fumes from that area using a central suction system, e.g. for collecting exhaust gases in workshops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0648—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising lenses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/16—Removal of by-products, e.g. particles or vapours produced during treatment of a workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/005—Manipulators for mechanical processing tasks
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • G21D1/003—Nuclear facilities decommissioning arrangements

Abstract

본 발명은 파편 회수가 원활하게 수행될 수 있는 레이저 스캐블링 헤드를 제공하는 것으로, 일실시예에서, 조사대상을 향하여 레이저 빔을 제 1 방향으로 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부가 구비되는 헤드 본체; 및 상기 헤드 본체에 고정되며 흡입부와 연결되는 흡입관을 포함하며, 상기 흡입관은 상기 조사대상을 향한 단부로부터 상기 제 1 방향을 따라서 연장형성되는 제 1 연장부; 상기 제 1 연장부와 연결되며, 흡입 방향을 변화시키도록 휘어진 제 2 연장부를 포함하며, 상기 레이저 조사부는 상기 흡입관 내부를 통하여 상기 레이저 빔을 조사하도록 상기 제 2 연장부에 연결되는 레이저 스캐블링 헤드를 제공한다.

Description

레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇{Laser Scabbling Head and Robot comprising it}
본 발명은 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇에 대한 것이다.
해체되는 폐원자로는 시멘트콘크리트 벽체 구조물로 둘러싸여있으며, 내벽은 장시간 방사선에 노출되어 강한 방사선을 띄고 있다.
폐로 해체시 고준위 방사성 물질을 포함하는 폐기물은 별도 분리수거하여 장기간 보관해야하기에 고준위 폐기물의 발생량을 최소화할 필요가 있으며, 폐원자로의 시멘트콘크리트 내벽에서 방사성을 띄고 있는 깊이는 표면 10㎝ 정도까지이므로, 이 깊이까지만 정확하게 시멘트콘크리트를 선택적으로 박리하여 분리수거하는 것이 필요하다.
이를 위하여 다양한 방법이 개발되고 있는데, 레이저를 통하여 표면을 박리하는 방법이 개발된 바 있다.
레이저를 통한 표면 박리 방법의 대략적인 방식은 다음과 같다. 레이저빔을 콘크리트 벽체 표면에 집속 조사하면 레이저 에너지가 벽체의 표면에서 흡수가 일어나 가열이 일어나며, 열에너지는 콘크리트 벽체 내부로 전달되어 온도 상승을 일으킨다. 시멘트콘크리트는 조성성분 중에 결정수의 형태로 높은 함량의 물을 포함하고 있는데, 이는 상기 열에너지로 인하여 고온에서 분리가 일어나 기화하여 팽창하게 되며, 분리된 결정수는 콘크리트 구조체에서 가두어 진 채로 급속하게 기화 팽창하여 폭발이 일어난다. 폭발은 콘크리트 구조체를 파괴하며, 콘크리트 표면을 분리시킨다. 이렇게 분리되는 파면은 폭발의 비정형성으로 인하여 넓은 공간으로 비산이 일어나므로 파편을 회수하기 위하여는 포집장치가 필요하다.
특허문헌 1 에는 레이저를 통하여 표면을 박리하고 포집하는 장치가 개시되어 있다.
하지만, 특허문헌 1 과 같은 경우에 공기의 흡입이 측면에서 이루어지는데 폭발되는 파편이 바로 흡입되지 않고 장치 내에서 유동하면서 장치내에 붙어서 흡입 효율을 저하시키며 레이저에 방해가 되어 원활한 작업이 수행되지 못한다는 한계가 있다.
(특허문헌 1) KR 2195971 B
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 것으로, 파편 회수가 원활하게 수행될 수 있는 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇을 제공한다.
본 발명은 일실시예에서, 조사대상을 향하여 레이저 빔을 제 1 방향으로 조사하는 레이저 조사부; 상기 레이저 조사부가 구비되는 헤드 본체; 및 상기 헤드 본체에 고정되며 흡입부와 연결되는 흡입관을 포함하며, 상기 흡입관은 상기 조사대상을 향한 단부로부터 상기 제 1 방향을 따라서 연장형성되는 제 1 연장부; 상기 제 1 연장부와 연결되며, 흡입 방향을 변화시키도록 휘어진 제 2 연장부를 포함하며, 상기 레이저 조사부는 상기 흡입관 내부를 통하여 상기 레이저 빔을 조사하도록 상기 제 2 연장부에 연결되는 레이저 스캐블링 헤드를 제공한다.
또한, 본 발명은 일실시예에서, 로봇 본체; 상기 레이저 스캐블링 헤드가 연결되는 아암; 상기 로봇 본체에 연결되며 로봇 본체를 이동시키는 이동부; 및 상기 레이저 스캐블링 헤드와 연결되는 흡입부를 포함하며, 상기 흡입부와 상기 흡입관은 주름관으로 연결되는 로봇을 제공한다.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 파편 회수가 원활하게 수행될 수 있는 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇을 제공할 수 있다.
본 발명은 흡입이 원활하게 수행되어 흡입관 내에 파편이 쌓이지 않을 수 있다.
본 발명은 전체적으로 매끄러운 경로를 가진 흡입관으로 구성되어 있어서 빠른 공기흐름을 제공하므로 최종단에서 음압을 발생시키는 배기장치의 성능 수준을 낮게 요구하게 되어 로봇의 부하(동력, 하중)를 경감시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 레이저 스캐블링 헤드를 포함하는 로봇의 개략도이다.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐블링 헤드의 개략 단면도이다.
도 3 은 도 2 의 'A'부분의 확대도이다.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 스캐블링 헤드의 개략 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 스캐블링 헤드의 개략 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 또한, 본 명세서에서, '상', '상부', '상면', '하', '하부', '하면', '측면' 등의 용어는 도면을 기준으로 한 것이며, 실제로는 소자나 구성요소가 배치되는 방향에 따라 달라질 수 있을 것이다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1 에는 본 발명의 레이저 스캐블링 헤드를 포함하는 로봇의 개략도가 도시되어 있다.
도 1 에서 보이듯이, 폐원자로의 시멘트콘크리트 내벽을 선택적으로 박리하여 분리수거하는 로봇(1)은 레이저 스캐블링을 위한 헤드(100)와 상기 헤드(100)의 레이저 조사부(110; 도 2)와 연결되어 레이저를 제공하는 레이저 발생기(10), 레이저 스캐블링 헤드(100)의 흡입관(140)에 연결되는 흡입부(20)를 포함하며, 로봇(1)을 이동시키는 이동부(30)와 상기 이동부(30), 흡입부(20), 레이저 발생기(10)와 전기적으로 연결되어 로봇(1)을 제어하는 제어부(50)를 포함한다.
로봇(1)은 본체와 레이저 스캐블링 헤드(100)가 장착되는 아암을 포함하며, 도시되지는 않았지만, 아암과 본체는 상대운동이 가능한 구조로 구성될 수도 있다.
레이저 발생기(10)는 로봇(1)의 본체에 장착되어 로봇(1)과 함께 이동될 수도 있지만, 별도의 외부공간에 구비되며 케이블(111; 도 2 참고)을 통하여 레이저를 제공할 수도 있다.
흡입부(20)는 모터를 포함하는 펌프 및 수집공간으로 구성되며, 음압을 형성하여 흡인관(140)에 제공하여 레이저 스캐블링 헤드(100)에 의해서 박리되는 시멘트콘크리트 내벽의 파편을 수집한다.
이동부(30)는 아암을 이동시키는 이동부 및/또는 본체를 이동시키는 이동부를 포함하며, 바퀴등의 구조를 통하여 원하는 위치로 로봇(1) 및/또는 레이저 스캐블링 헤드(100)를 이동시킨다.
제어부(50)는 상기 레이저 발생기(10), 흡입부(20), 이동부(30)와 전기적으로 연결되어, 외부의 조작 혹은 자체적 판단에 의해서 로봇(1)의 이동, 레이저의 발생, 흡입 동작을 조절한다. 제어부(50)는 별도의 센서, 예를 들면 라이다와 같은 거리 측정 센서와 연결되어, 주변 상황에 맞게 다른 구성을 조절할 수 있다. 특히, 레이저 스캐블링 헤드(100)의 흡입관(140)은 시멘트콘크리트 내벽과 일정 거리가 떨어져야 그 공간을 통하여 공기화 함께 파편이 흡입될 수 있으므로, 레이저 스캐블링 헤드(100)와 내벽과의 거리를 측정하고, 그에 따라서 이동부(30)를 조작하는 방식으로 동작될 수 있다.
도 2 에는 도 1 에서 사용된 레이저 스캐블링 헤드(100)의 단면도가 도시되어 있으며, 도 3 에는 도 2 의 'A' 부분의 확대도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 레이저 스캐블링 헤드(100)의 사시도가 도시되어 있다.
레이저 스캐블링 헤드(100)는 조사대상(T)을 향하여 레이저 빔을 제 1 방향으로 조사하는 레이저 조사부(110); 상기 레이저 조사부(110)가 구비되는 헤드 본체(130); 상기 헤드 본체(130)에 구비되며 레이저 빔 경로로 압축 공기를 공급하는 공기 유입부(120) 및 상기 헤드 본체(130)에 고정되며 흡입부(20)와 연결되는 흡입관(140)을 포함한다.
레이저 스캐블링 헤드(100)는 헤드 본체(130)에 상기 레이저 조사부(110), 공기 유입부(130) 및 흡입관(140)이 연결 및 고정되며, 레이저 조사부(110)를 통하여 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 빔이 조사되며, 상기 레이저 빔은 상기 흡입관(140)을 통하여 조사대상(T)으로 조사된다. 흡입관(140)은 레이저 빔에 의해서 시멘트콘크리트가 폭발하여 발생하는 파편을 흡입하는 관이자 레이저 빔이 통과하는 경로이다. 본 발명의 레이저 스캐블링 헤드(100)는 흡입관(140)에서의 공기 흐름이 자연스럽게 형성되게 하여 공기 흐름이 정체되지 않아서, 공기 흐름의 정체에 의해서 흡입관(140) 내에 파편이 쌓이는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 종래의 스캐블링 헤드와 동일한 흡입부(20)를 사용하더라도 흡입이 용이하여 종래의 레이저 스캐블링 헤드(100)에 비하여 파편을 더 잘 회수할 수 있다.
레이저 조사부(110)는 레이저 발생기(10)와 연결되는 광케이블(111), 광케이블(111)에 연결된 광커넥터(미도시), 상기 광케이블(111)에서 조사된 레이저 빔을 집속하는 집속렌즈(112), 상기 집속 렌즈(112)의 외측에 배치되는 윈도우(113); 상기 헤드 본체(130)의 내부에서 상기 레이저 빔이 통과하는 광경로 공간(115) 및 상기 헤드 본체(130)의 바깥면에 연결되며, 집속되는 레이저 빔 형상에 대응되게 단부로 갈수록 단면적이 작아지는 노즐(116)을 포함한다.
광케이블(111)과 상기 광케이블(111)이 고정되는 광커넥터는 헤드 본체(130)에 장착되며, 도시되지 않은 냉각수단에 의해서 냉각되며, 광케이블(111)을 통하여 레이저 발생기(10)로부터의 레이저 빔이 레이저 스캐블링 헤드(100)로 전달된다. 광케이블(111)에 의해서 전달된 빔은 확산되므로, 집속렌즈(112)를 통하여 광을 집속시킨다. 집속렌즈(112)는 필요에 따라서 복수개의 렌즈로 구성될 수도 있다.
집속렌즈(112)의 외측, 즉, 집속렌즈(112)에서 광케이블 반대쪽(조사방향)에는 윈도우(113)가 배치된다. 윈도우(113)는 조사대상(T)인 시멘트콘크리트에서 비산되어 오는 파편으로부터 집속렌즈를 보호하기 위하여 용융석영 재질로 형성된 투명 윈도우이다. 헤드 본체(130) 내에서 윈도우(113)와 조사대상(T)사이의 레이저 빔이 통과하는 광경로 공간(115)이 위치한다. 광경로 공간(115)은 상기 공기 유입부(120)가 연결되며, 상기 광경로 공간(115)을 통하여 공기 유입부(120)의 공기와 레이저 빔이 상기 조사대상(T) 방향, 즉, 후술할 흡입관(140)의 제 2 연장부(142)로 제공된다. 상기 광경로 공간(115)은 노즐(116)과 연통된다. 노즐(116)은 중공으로 조사대상(T) 방향으로 갈수록 단면적이 작아지는 원뿔 형상을 가지며, 조사대상(T)으로부터 먼 단부(116a)가 상기 헤드 본체(130)의 외면에 복수의 나사를 통하여 결합되며, 다른 단부(116b)는 상기 흡입관(140)에 주름관(B)을 통하여 연결된다. 또한, 도 3 에서 보이듯이, 노즐(116)에서 상기 조사대상(T)으로부터 가까운 단부(116b)와 동일선상에 레이저 빔의 웨이스트(W)가 배치되게 구성된다. 노즐(116)이 주름관(B)에 연결되는 방향 쪽으로 단면적이 작아짐에 따라서 노즐(116)을 통과하는 공기의 흐름은 빨라질 수 있으며, 이러한 공기의 흐름은 상기 노즐(116)을 통하여 흡입관(140)의 파편이 유입되는 것을 막을 수 있다.
공기 유입부(120)는 압축 공기 형성부(40)와 연결되어 상기 광경로 공간(115), 노즐(116)을 통하여 공기를 흡입관(140)으로 불어낸다. 이러한 공기 유입부(120)는 10기압 이상의 고압이 공급될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 공기 유입부(120)의 공기는 광경로 공간(115), 노즐(116)을 통하여 레이저 빔과 함께 이동되며, 레이저 조사부(110) 내부로 파편이 유입되는 것을 차단한다. 공기 유입부(120)는 후술할 연결부(142a)를 통하여 흡입관(140)으로 공기를 공급하는데, 상기 연결부(142a)의 내경은 상기 흡입관(140)에 비하여 작으며, 따라서, 공기 유입부(120)가 고압의 공기를 공급한다고 하더라도 공급되는 공기량은 흡입부(40)의 흡입량에 비하면 미량으로 파편의 흡입을 저해하지는 않는다.
상기 흡입관(140)은 상기 조사대상을 향한 단부로부터 레이저 빔의 조사방향인 상기 제 1 방향을 따라서 연장형성되는 제 1 연장부(141)와 일단이 상기 제 1 연장부(141)와 연결되며 흡입 방향을 변화시키도록 휘어진 제 2 연장부(142) 및 상기 제 2 연장부(142)의 타단에 연결되며 상기 제 1 방향으로 연장하는 제 3 연장부(143)를 포함한다. 흡입관(140)은 강성을 가지는 소재, 예를 들면 스테인리스 스틸과 같은 금속 재질로 형성되어, 그 형태가 유지된다. 흡입관(140)은 제 1 연장부(141), 제 2 연장부(142), 제 3 연장부(143)를 통과한 후 주름관(150)으로 흡입부(20)와 연결된다. 본 발명에서 흡입관(140)은 레이저 조사부(110)와 연결되는 부분까지 자연스런 공기 흐름을 형성한다. 즉, 레이저 조사 방향인 제 1 방향을 따라서 연장하는 제 1 연장부(141)와 제 1 연장부(141)에 연결되며 자연스럽게 휘어지는 제 2 연장부(142)에 레이저 조사부(110)의 노즐(116)이 연결되어 레이저 조사부(110)가 연결된 부분으로부터 상기 조사대상(T) 사이에 흡입관(140) 내부에서 공기 흐름이 정체되는 영역이 발생하지 않으며, 그에 따라서, 파편이 유입되었을 때 흡입관(140) 내부에서 파편이 쌓이지 않을 수 있으며, 파편으로 인하여 레이저 빔의 경로가 방해받지 않을 수 있다.
이 실시예에서, 제 1 연장부(141)와 제 3 연장부(143)는 직선형상으로 상기 제 1 방향 혹은 상기 제 1 방향과 평행한 방향으로 연장한다. 특히 제 1 연장부(141)는 원통형으로 형성되며, 중심선(C)이 상기 레이저 빔의 중심선과 일치하게 배치된다. 제 2 연장부(142)는 상기 제 1 연장부(141)로부터 휘어지며, 상기 제 1 방향과 평행한 제 3 연장부(143)와 연결되므로, 제 2 연장부(142)는 길이방향에 따른 단면 상에서 외면 혹은 중심선이 변곡점을 가지는 곡면을 가진다. 제 2 연장부(142)와 제 3 연장부(143)의 형상으로 상기 공기 흐름은 레이저 조사부(110)와 연결된 이후에도 자연스러운 공기 흐름을 가질 수 있으며, 흡입관(140) 내부에 공기 흐름이 정체되는 영역이 발생되지 않을 수 있다. 제 2 연장부(142)에는 상기 레이저 조사부(110)의 노즐(116)이 연결된다. 제 2 연장부(142)는 곡면에 상기 노즐(116)이 연결되어야 하기 때문에, 노즐(116)의 연결을 용이하게 하기 위한 연결부(142a)를 포함한다. 연결부(142a)는 상기 제 2 연장부(142)로부터 돌출되며 상기 주름관(B)에 연결되는 일단부와, 제 2 연장부(142) 내측으로 돌출되는 타단부를 포함하여 상기 제 2 연장부(142)의 일부를 관통하게 구성된다. 다만, 제 2 연장부(142) 내측으로 돌출되는 것은 필수적인 것은 아니며, 가능하다면 돌출되지 않는 것이 자연스러운 공기 흐름을 형성하는데 더 좋을 수 있다. 연결부(142a)는 중공을 가지며 주름관(B)과 연결되는 일단부로부터 타단부로 갈수록 단면적이 넓어지는 형상을 가질 수 있으며, 상기 연결부(142a)를 통하여 헤드 본체(130)에서의 레이저 빔과 공기가 상기 흡입관(140) 내부로 유입된다.
본 발명에서 주름관(B)은 노즐(116)과 상기 연결부(142a) 사이에 배치되며, 노즐(116)과 연결부(142a)을 연결할 때 노즐(116)과 제 2 연장부(142)의 제조상의 공차로 인하여 정위치 연결이 어려울 때, 위치를 보정하여 연결할 수 있게 한다. 즉, 위치가 살짝 벗어나는 경우에 주름관(B)이 없는 경우에 정확한 연결이 어려울 수 있으나, 주름관(B)을 가진 경우에 약간의 오차를 가지더라도 주름관(B)으로 연결할 수 있어서 주름관(B)은 레이저 스캐블링 헤드(100)의 제작을 용이하게 한다.
제 1 연장부(141)는 레이저 빔이 확산되되 상기 제 1 연장부(141)의 내부에 위치될 수 있는 길이를 가질 수 있으며, 레이저 빔의 확산을 고려했을 때, 대략 제 1 연장부(141) 내경의 대략 3배 이상의 길이를 가질 수 있는데, 이에 제한되는 것은 아니다.
제 1 연장부(141)의 조사대상(T) 측 단부는 상기 조사대상(T)으로부터 이격되어 공기가 유입되면서 파편을 운반할 수 있다.
헤드 본체(130)는 상기 흡입관(140)을 정위치에 고정시키기 위한 지지대를 포함하며, 지지대는 제 1 연장부(141)를 지지하는 제 1 지지대(131)와 제 3 연장부(143)를 지지하는 제 2 지지대(132)를 포함한다. 제 1 지지대(131)는 흡입관(140)의 제 1 연장부(141)에 연결되는 지지판(131b)과 상기 지지판(131b)을 상기 헤드 본체(130)에 고정시키도록 상기 헤드 본체(130)로부터 제 1 방향으로 연장하는 지지봉(131a)을 포함한다. 지지봉(131a)은 복수개 형성되어 상기 지지판(131b)및 상기 지지판(131b)에 연결된 제 1 연장부(141)를 상기 헤드 본체(130)에 견고하게 고정시킨다.
상기 제 2 지지대(132)는 헤드 본체(130)에 연결되는 복수의 지지판(132a, 132b)을 포함하며, 상기 복수의 지지판(132a, 132b)의 내측이 상기 제 3 연장부(143)에 외측은 상기 헤드 본체(130)에 고정 연결됨으로써, 상기 제 3 연장부(143)는 상기 헤드 본체(130)에 견고하게 고정될 수 있다.
헤드 본체(130)는 상기 제 1 및 제 2 지지대(131, 132)를 통하여 상기 흡입관(140)를 정위치에 견고하게 고정할 수 있다.
본 발명에 따른 레이저 스캐블링 헤드(100)는 레이저 빔이 통과하는 흡입부(140)의 제 1 연장부(141)가 직선형으로 형성되며, 레이저 빔에 역행하는 방향으로 흡입부(20)가 공기 흐름을 형성함으로써, 흡입 공기가 정체되는 영역이 없어질 수 있으며, 그로 인하여 흡입 효율이 향상된다. 또한, 레이저 빔에 역으로 통과하는 파편으로부터 레이저 조사부(110)가 손상되는 것을 방지하도록 복수의 수단(공기 유입부, 윈도우, 노즐 등)을 포함하여 레이저 조사부(110)가 손상되는 것을 막으며, 흡입관(140)을 견고하게 헤드 본체(130)에 고정시키기 위한 제 1 및 제 2 지지부(131, 132)를 포함한다. 나아가 본 발명에 따른 레이저 스캐블링 헤드는 정밀한 위치 확보에도 조립성을 향상키기기 위한 구성(주름관)을 포함하여, 제작도 용이하다.
한편, 도 5 에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5 의 실시예의 경우에 기본 구성은 도 2 내지 4 의 실시예와 동일하다. 즉, 도 5 의 레이저 스캐블링 헤드(100) 역시 조사대상(T)을 향하여 레이저 빔을 제 1 방향으로 조사하는 레이저 조사부(110); 상기 레이저 조사부(110)가 구비되는 헤드 본체(130); 상기 헤드 본체(130)에 구비되며 레이저 빔 경로로 압축 공기를 공급하는 공기 유입부(120) 및 상기 헤드 본체(130)에 고정되며 흡입부(20)와 연결되는 흡입관(140)을 포함한다.
다만, 도 5 의 실시예의 경우에 흡입관(140)이 제 1 및 제 2 연장부(141, 142)만을 포함하며 다시 제 1 연장부(141)와 평행한 방향으로 연장하는 제 3 연장부(143)를 포함하지 않으며, 제 2 연장부(142)가 바로 주름관(150)과 연결되어 흡입부(20)로 연결된다.
도 5 의 실시예와 같이 제 3 연장부(143)를 포함하지 않는 경우에도 흡입부(20)에 의해서 공기 흐름은 공기 정체 영역 없이 주름관(150)으로 연결될 수 있으며, 이 실시예에서도 레이저 조사부(110)의 헤드(116)는 휘어지는 제 2 연장부(142)에 연결된다. 이러한 공기 흐름 형성 구조 및 레이저 제공 구조로 인하여 공기 정체 영역이 발생하지 않을 수 있다.
이 실시예에서 제 3 연장부(143)는 없으나, 흡입관(140)을 헤드 본체(130)에 견고하게 고정하기 위하여 제 1 및 제 2 지지부(131, 132)가 구비되며, 제 2 지지부(132)는 제 2 연장부(142)의 일부분을 고정하는 지지판(132a)과 다른 부분을 고정하는 지지판(132b)을 포함할 수 있다. 이러한 지지부(131, 132)의 구성은 흡입관(140)을 정위치 고정시킨다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니며 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
1: 로봇 10: 레이저 발생기
20: 흡입부 30: 이동부
40: 압축 공기 형성부 50: 제어부
100: 레이저 스캐블링 헤드 110: 레이저 조사부
111: 광케이블 112: 집속렌즈
113: 윈도우 115: 광경로 공간
116: 헤드 120: 공기 유입부
130: 헤드 본체 131, 132: 제 1 및 제 2 지지부
140: 흡입관 141: 제 1 연장부
142: 제 2 연장부 142a: 연결부
143: 제 3 연장부 B: 주름관
150: 주름관 T: 조사대상

Claims (10)

  1. 조사대상을 향하여 레이저 빔을 제 1 방향으로 조사하는 레이저 조사부;
    상기 레이저 조사부가 구비되는 헤드 본체; 및
    상기 헤드 본체에 고정되며 흡입부와 연결되는 흡입관을 포함하며,
    상기 흡입관은
    상기 조사대상을 향한 단부로부터 상기 제 1 방향을 따라서 연장형성되는 제 1 연장부;
    상기 제 1 연장부와 연결되며, 흡입 방향을 변화시키도록 휘어진 제 2 연장부를 포함하며,
    상기 레이저 조사부는 상기 흡입관 내부를 통하여 상기 레이저 빔을 조사하도록 상기 제 2 연장부에 연결되며,
    상기 레이저 조사부는 광케이블이 접속되는 광커넥터; 상기 광커넥터와 상기 제 2 연장부 사이에 배치되며, 상기 광커넥터에서 조사된 레이저 빔을 집속하는 집속렌즈; 및 상기 집속렌즈와 상기 제 2 연장부 사이에 배치되는 윈도우;를 포함하며,
    상기 헤드 본체는 상기 윈도우와 상기 제 2 연장부 사이의 광경로 공간에서 광경로를 따라서 단면적이 감소하는 노즐을 포함하며,
    상기 레이저 빔의 웨이스트가 상기 제 1 방향에서 상기 노즐의 단부와 대응되는 위치에 배치되는 레이저 스캐블링 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드 본체는 상기 광경로 공간으로 공기를 제공하는 공기 유입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐블링 헤드.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 노즐과 상기 제 2 연장부 사이에는 주름관이 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐블링 헤드.
  6. 조사대상을 향하여 레이저 빔을 제 1 방향으로 조사하는 레이저 조사부;
    상기 레이저 조사부가 구비되는 헤드 본체; 및
    상기 헤드 본체에 고정되며 흡입부와 연결되는 흡입관을 포함하며,
    상기 흡입관은
    상기 조사대상을 향한 단부로부터 상기 제 1 방향을 따라서 연장형성되는 제 1 연장부;
    상기 제 1 연장부와 연결되며, 흡입 방향을 변화시키도록 휘어진 제 2 연장부를 포함하며,
    상기 레이저 조사부는 상기 흡입관 내부를 통하여 상기 레이저 빔을 조사하도록 상기 제 2 연장부에 연결되며,
    상기 레이저 조사부는 광케이블이 접속되는 광커넥터; 상기 광커넥터와 상기 제 2 연장부 사이에 배치되며, 상기 광커넥터에서 조사된 레이저 빔을 집속하는 집속렌즈; 및 상기 집속렌즈와 상기 제 2 연장부 사이에 배치되는 윈도우;를 포함하며,
    상기 헤드 본체는 상기 흡입관을 지지하는 제 1 지지대를 포함하며,
    상기 지지대는 상기 헤드 본체에서 상기 제 1 방향으로 연장하며, 상기 흡입관 외측에서 상기 흡입관과 연결되는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐블링 헤드.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 흡입관은
    상기 제 2 연장부와 연결되며, 상기 제 1 방향과 평행한 제 2 방향으로 연장하는 제 3 연장부를 포함하며,
    상기 제 3 연장부는 상기 헤드 본체의 일측면에 구비되는 제 2 지지대에 의해서 상기 헤드 본체에 위치 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐블링 헤드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 연장부는 길이방향에 따른 단면 상에서 변곡점을 가지며 휘어지고,
    상기 흡입관은 금속 재질로 형성되며,
    상기 윈도우는 용융 석영 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐블링 헤드.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 흡입관은 상기 제 2 연장부의 상기 주름관과 연결되는 부분에서 상기 흡입관 외측으로 돌출형성되는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 스캐블링 헤드.
  10. 로봇 본체;
    제 1 항, 제 2 항 및 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 레이저 스캐블링 헤드가 연결되는 아암;
    상기 로봇 본체에 연결되며 로봇 본체를 이동시키는 이동부; 및
    상기 레이저 스캐블링 헤드와 연결되는 흡입부를 포함하며,
    상기 흡입부와 상기 흡입관은 주름관으로 연결되는 로봇.
KR1020210145755A 2021-10-28 2021-10-28 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇 KR102592155B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210145755A KR102592155B1 (ko) 2021-10-28 2021-10-28 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210145755A KR102592155B1 (ko) 2021-10-28 2021-10-28 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230060977A KR20230060977A (ko) 2023-05-08
KR102592155B1 true KR102592155B1 (ko) 2023-10-23

Family

ID=86381591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210145755A KR102592155B1 (ko) 2021-10-28 2021-10-28 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102592155B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014057985A (ja) * 2012-09-18 2014-04-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 移動型真空溶接装置
JP2017100170A (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 キヤノン株式会社 デブリ回収機構及びレーザ加工装置
KR102107377B1 (ko) * 2019-09-18 2020-05-07 주식회사 비즈테크 레이저 클리닝 장치
KR102195971B1 (ko) * 2020-07-17 2020-12-28 (주)빅텍스 레이저를 이용한 방사성 콘크리트 스캐블러 및 이를 포함하는 스캐블링 모듈

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014057985A (ja) * 2012-09-18 2014-04-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 移動型真空溶接装置
JP2017100170A (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 キヤノン株式会社 デブリ回収機構及びレーザ加工装置
KR102107377B1 (ko) * 2019-09-18 2020-05-07 주식회사 비즈테크 레이저 클리닝 장치
KR102195971B1 (ko) * 2020-07-17 2020-12-28 (주)빅텍스 레이저를 이용한 방사성 콘크리트 스캐블러 및 이를 포함하는 스캐블링 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230060977A (ko) 2023-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4804911B2 (ja) レーザ加工装置
JP5580143B2 (ja) レーザ照射装置
JP2013108977A (ja) レーザー除染装置
KR101906189B1 (ko) 레이저광 조사 장치 및 레이저 피닝 처리 방법
KR102592155B1 (ko) 레이저 스캐블링 헤드 및 이를 포함하는 로봇
US20120118395A1 (en) Repetitive pressure-pulse apparatus and method for cavitation damage research
JP2015037800A5 (ko)
CN108326449A (zh) 激光加工方法
JP2011516914A (ja) 液体中の気泡の形成、捕獲および操作方法
RU2015129567A (ru) Лазерная сварочная головка и процесс лазерной сварки
AU2011264424B2 (en) Apparatus and method for solar energy collection and conversion
JP6758914B2 (ja) レーザーピーニング装置およびレーザーピーニング方法
TWI277730B (en) Laser beam incident optical device
CN102376524A (zh) 半导体元件的两阶段封胶去除方法及镭射开槽加工装置
US6008894A (en) Remote adjustable focus Raman spectroscopy probe
JP2007148288A (ja) 出射集光ユニット
US11715573B2 (en) Decommissioning method of biodegradable concrete of PWR type nuclear power plant
RU2492514C1 (ru) Лазерная сканирующая система на основе резонансного сканера
FI120082B (fi) Menetelmä materiaalin työstämiseksi suuritehotiheyksisellä sähkömagneettisella säteilyllä
JP6549878B2 (ja) レーザ光照射装置およびレーザピーニング処理方法
RU2704560C1 (ru) Оптический волоконный датчик
JP6602007B2 (ja) レーザ照射装置及び表面処理方法
JPH08220404A (ja) Ｙａｇレーザ加工システムと冷却式 光ファイバケーブル
CN112773413A (zh) 一种体液采集设备
CN206405620U (zh) 一种适用于大型工厂的激光切割系统

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant