KR102638442B1 - 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치. - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치에 관한 것으로서, 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔을 부품의 코팅면에 조사함으로써 부품 코팅면의 표면을 개질시키는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치에 관한 것이다. 이를 위해 플라즈마 스프레이 방식에 의해 부품의 표면이 코팅된 부품 코팅면에 기 설정된 레이저 빔을 조사하여 부품 코팅면의 표면처리를 수행함으로써 부품 코팅면의 표면을 개질시키는 레이저부, 이저부의 이동 위치, 레이저 빔의 조사방향 및 중첩 폭을 설정 제어하는 레이저 위치제어 로봇부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔을 반도체 또는 디스플레이 공정 부품의 코팅면에 조사함으로써 부품 코팅면의 표면을 개질시키는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 또는 디스플레이 공정 부품 중 플라즈마 스프레이 방식으로 코팅되는 제작 부품인 Shower plate, Safty cover, Focus ring 등의 부품의 제조시에 Al2O3, Y2O3, YOF, YF, YAS, YAZ 등의 파우더를 이용하여 플라즈마 건으로 부품 표면에 Plasma Spray 방식으로 분사하여 APS 코팅을 하면 부품 표면에 불안정한 코팅 부분이 부품 코팅면에 발생한다. 이 불안정 코팅이 반도체 또는 디스플레이 공정 중에 파티클 요소로 작용하여 공정 불량을 초래하고 이에 따라 파티클 감소를 위한 표면 처리 기술이 필요하다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, APS 방식으로 코팅된 반도체 또는 디스플레이 공정 부품의 코팅면에 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔을 조사하여 부품 코팅면의 표면을 개질시켜 주는 공정을 추가함으로써 파티클 발생을 억제시켜 공정 불량을 감소시키고 공정 부품의 사용 시간을 더욱 증가시키는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 플라즈마 스프레이 방식에 의해 반도체 또는 디스플레이 공정 부품의 표면이 코팅된 부품 코팅면에 기 설정된 레이저 빔을 조사하여 부품 코팅면의 표면처리를 수행함으로써 부품 코팅면의 표면을 개질시키는 레이저부, 레이저부의 이동 위치, 레이저 빔의 조사방향 및 중첩 폭을 설정 제어하는 레이저 위치제어 로봇부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 레이저 위치제어 로봇부는,
기 설정된 부품 코팅면의 경로 설정을 따라 제1 수평방향으로 1차 선 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 연속하여 제1 수평방향과는 반대 방향의 제2 수평방향으로 2차 선 레이저 빔을 조사하도록 하여 부품 코팅면의 전체 면적에서 적어도 수평방향으로 선 레이저 빔이 모두 중첩 조사되도록 제어함으로써 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 하는 선 레이저 빔 로봇 제어부를 포함한다.
또한, 1차 및 2차 선 레이지 빔의 각각의 조사 폭은,
수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역의 폭에 비해 빔 조사 폭이 상대적으로 더 크기 때문에 1차 선 레이저 빔의 수평방향 조사시에 제1,2 수평영역은 선 레이저 빔의 조사가 이루어지고, 수평방향과 반대방향의 2차 선 레이저 빔의 조사시에 제2 수평영역은 서로 다른 선 레이저 빔의 조사가 중첩 조사된다.
또한, 선 레이저 빔 로봇 제어부는,
제1,2 수평방향과는 수직하는 수직방향으로 선 레이저 빔을 조사하도록 제어함으로써 부품 코팅면의 적어도 모서리 영역에 수평방향 선 레이저 빔과 수직방향 선 레이저 빔이 중첩되는 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 제어한다.
또한, 선 레이저 빔 로봇 제어부는,
부품 코팅면의 표면 개질을 위한 표면처리 면적을 산출 및 설정하는 표면처리 면적 설정부, 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 부품 코팅면에 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역과 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 레이저 빔의 조사 폭을 설정하는 선 레이저 빔 조사 폭 설정부, 부품 코팅면에 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역과 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 중첩좌표를 설정하는 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부, 제1,2 수평방향 및 수직방향으로 선 레이저 빔이 조사되도록 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 빔 조사 경로를 설정하는 선 레이저 빔 경로 설정부, 선 레이저 빔의 일차원 조사 방향을 설정하고, 설정된 조사 방향에 따라 반사경 및 반사경의 방향을 제어하는 서보 모터를 구동시키는 제어신호를 생성하는 갈바노미터 제어부, 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부 및 선 레이저 빔 경로 설정부의 신호에 기초하여 레이저부의 위치를 이동시키는 로봇 암을 수평방향 또는 수평방향 및 수직방향으로 연속하여 위치 이동하도록 설정 제어하며, 갈바노미터 제어부에 의해 선 레이저 빔의 조사 방향이 수직방향으로 조사 설정되는 경우 연동되어 로봇 암이 수평방향으로 이동하도록 제어하는 로봇 암 위치 제어부를 포함한다.
또한, 레이저 위치제어 로봇부는,
기 설정된 부품 코팅면의 경로 설정을 따라 기 설정된 면 레이저 빔의 면 조사를 제1 방향으로 순차적으로 조사하도록 제어함으로써 수평으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하고, 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 순차적으로 일정간격을 두고 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 형성되도록 제어하는 면 레이저 빔 로봇 제어부를 포함한다.
또한, 면 레이저 빔 로봇 제어부는,
면 레이저 빔의 면 조사를 제1 방향의 반대방향으로 순차적으로 조사하도록 제어함으로써 수평 및 수직으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하고, 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 제1 방향과 동일한 방향으로 연속하여 형성되면서 순차적으로 일정간격을 두고 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 형성되도록 제어한다.
또한, 면 레이저 빔 로봇 제어부에 의해 형성되는 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 서로 일정간격 떨어져 수직방향으로 형성되는 수직방향 면 중첩영역과, 서로 일정간격 떨어져 수평방향으로 형성되는 수평방향 면 중첩영역을 포함하며, 수직방향 면 중첩영역과 수평방향 면 중첩영역은 서로 수직하면서 격자로 형성된다.
또한, 면 레이저 빔 로봇 제어부는,
기 설정된 부품 코팅면의 경로 설정을 따라 제1 수평방향으로 1차 면 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 연속하여 제1 수평방향과는 반대 방향으로 2차 면 레이저 빔을 조사하도록 하여 부품 코팅면의 전체 면적에서 면 레이저 빔이 수평방향 및 수직방향으로 적어도 일부 중첩 조사되도록 제어한다.
또한, 면 레이저 빔을 조사함으로써 형성된 어느 하나의 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 서로 다른 제1,2 면 레이저 빔 중첩영역이 형성되고,
제1 면 레이저 빔 중첩영역은 1차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 세기에서 2차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 세기로 순차적으로 연속하여 중첩 조사된 중첩영역이고,
제2 면 레이저 빔 중첩영역은,
1차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 세기에서 2차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 세기로 순차적으로 연속하여 중첩 조사된 중첩영역이다.
또한, 면 레이저 빔 로봇 제어부는,
부품 코팅면의 표면 개질을 위한 표면처리 면적을 산출 및 설정하는 표면처리 면적 설정부, 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 부품 코팅면에 격자로 형성된 수평방향 면 중첩영역과 수직방향 면 중첩영역이 형성되도록 면 레이저 빔의 조사 폭 및 단일 조사 면적을 설정하는 면 레이저 빔 조사 폭 설정부, 부품 코팅면에 수평방향 면 중첩영역과 수직방향 면 중첩영역이 형성되도록 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 면 중첩좌표를 설정하는 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부, 부품 코팅면의 전체면적에 면 레이저 빔이 격자로 중첩 조사되도록 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 빔 조사 경로를 설정하는 면 레이저 빔 경로 설정부, 면 레이저 빔 조사 폭 설정부에서 제공하는 레이저 빔의 단일 조사 면적 내에서는 면 레이저 빔의 조사 방향을 단일 조사 면적에 기초하여 2차원으로 조정 설정하여 면 조사하고, 설정된 단일 조사 면적 및 이차원 조사 방향에 기초하여 복수의 반사경 및 반사경의 방향을 제어하는 복수의 서보 모터를 구동시키는 복수의 갈바노미터 제어신호를 생성하는 갈바노미터 제어부, 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부 및 면 레이저 빔 경로 설정부의 신호에 기초하여 레이저부의 위치를 이동시키는 로봇 암을 수평방향으로 연속하여 위치 이동하도록 설정 제어하며, 어느 하나의 면 레이저 빔의 조사 면적이 갈바노미터 제어부의 제어에 의해 완료된 경우 완료 신호에 기초하여 다음 레이저 빔의 면 조사가 이루어지도록 로봇 암을 수평방향으로 위치 이동시킴으로써 수평 및 수직방향으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하는 로봇 암 위치 제어부를 포함한다.
또한, 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔의 조사 폭 내에서의 레이저 빔의 세기는 레이저 빔 중심영역에서 멀어질수록 레이저의 세기 강도가 약해져 제1 세기영역과 제1 세기영역 보다 레이저 빔의 세기가 약한 제2 세기영역으로 구분되며, 갈바노미터부가 방향 전환하는 구간영역에서 제2 세기영역의 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔이 조사되도록 하여 레이저 빔의 중첩이 이루어지도록 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 APS 방식으로 코팅된 부품의 코팅면에 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔을 조사하여 부품 코팅면의 표면을 개질시켜 주는 공정을 추가하여 부품 코팅면 표면에서 발생하는 파티클을 억제시켜 주는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저부, 레이저 위치제어 로봇부 및 Safety cover를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 빔 조사 폭의 방향을 2차원으로 조정하는 갈바노미터부를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔의 중심영역을 벗어난 엣지 영역(영역 1, 영역 2)에서 레이저 빔의 세기가 상대적으로 약해지는 것을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선 레이저 빔 로봇 제어부와 레이저 스캐너부의 대략적인 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 면 레이저 빔 로봇 제어부와 레이저 스캐너부의 대략적인 구성을 도시한 도면이고,
도 6 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선 레이저 빔의 조사에 따라 서로 다른 선 레이저 빔이 중첩 조사되는 것을 도시한 도면이고,
도 11 내지 도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 면 레이저 빔의 조사에 따라 서로 다른 면 레이저 빔이 중첩 조사되는 것을 도시한 도면이고,
도 19(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔 조사 전의 Safety cover 코팅면의 표면 도면이고, 도 19(b)는 레이저 빔 조사 후의 Safety cover 코팅면의 표면 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저부, 레이저 위치제어 로봇부 및 Safety cover를 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 빔 조사 폭의 방향을 2차원으로 조정하는 갈바노미터부를 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔의 중심영역을 벗어난 엣지 영역(영역 1, 영역 2)에서 레이저 빔의 세기가 상대적으로 약해지는 것을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 선 레이저 빔 로봇 제어부와 레이저 스캐너부의 대략적인 구성을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 면 레이저 빔 로봇 제어부와 레이저 스캐너부의 대략적인 구성을 도시한 도면이고,
도 6 내지 도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 선 레이저 빔의 조사에 따라 서로 다른 선 레이저 빔이 중첩 조사되는 것을 도시한 도면이고,
도 11 내지 도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 면 레이저 빔의 조사에 따라 서로 다른 면 레이저 빔이 중첩 조사되는 것을 도시한 도면이고,
도 19(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 빔 조사 전의 Safety cover 코팅면의 표면 도면이고, 도 19(b)는 레이저 빔 조사 후의 Safety cover 코팅면의 표면 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치는 반도체 또는 디스플레이 공정 부품 중 하나에 플라즈마 스프레이 방식으로 부품 표면을 코팅한 후에 선 또는 면 레이저 빔을 조사하여 공정 부품의 코팅면의 표면 처리를 수행함으로써 코팅면의 표면을 개질시키고자 하는 장치이다. 이러한 공정 부품은 일예로서 Shower plate, Safety cover 및 Focus ring이 될 수 있으나 꼭 이에 한정하지 않고 용사 코팅이 적용된 드라이 에치 장비에 플라즈마 스프레이 코잉이 되는 부품은 이에 모두 해당될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 Safety cover의 예를들어 설명하기로 한다. 이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일실시예에 따른 Safety cover 표면 개질을 위한 Safety cover 표면 처리 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 바와 같이 레이저부(200)는 플라즈마 스프레이 방식의 APS 코팅 처리된 Safety cover 코팅 표면에 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔을 조사한다.
선 레이저 빔은 일예로서 일차원으로 설정된 빔 폭 내에서(일예로서 y축을 따라 설정된 길이) y축 방향으로 선 레이저 빔이 지속적으로 조사되고, x축 방향으로는 연속하여 로봇 암(301)이 기 설정된 속도로 움직이는 조사 방법이다. 따라서 선 레이저 빔은 로봇 암(301)의 연속적인 x축 방향 이동에 의해 레이저 빔 간의 피치가 발생할 수 있다. 또한, 선 레이저 빔은 일차원 빔 폭 조사로서 제1,2 갈바노미터부(232,233) 중 어느 하나의 갈바노미터부만 사용된다.
면 레이저 빔은 일예로서 2차원으로 설정된 빔 폭 내에서(일예로서 x축 및 y축으로 설정된 면) 면 레이저 빔이 지속적으로 조사되고, 어느 하나의 설정된 조사면적이 완료된 경우에 다시 다음 좌표로 이동하여 면 조사하도록 x축 방향으로 로봇 암(301)이 위치 이동하는 조사 방법이다. 면 레이저 빔은 이차원 빔 폭 조사로서 제1,2 갈바노미터부(232,233) 모두를 사용하여 설정된 조사면적을 레이저 면 조사한다.
레이저부(200)는 레이저 제어부(210), 레이저 발생부(220), 레이저 스캐너부(230)를 포함한다. 레이저 제어부(310)는 레이저 장치를 전체적으로 제어한다. 레이저 발생부(220)는 레이저 제어부(210)의 제어에 따라 레이저를 발생시킨다. 레이저 스캐너부(230)는 레이저 빔 조사 렌즈를 포함하여 레이저 빔을 Safety cover의 코팅면에 조사한다. 상술한 레이저 제어부(210), 레이저 발생부(220) 및 레이저 스캐너부(230)는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 종래 기술의 구성 및 기능을 참조할 수 있다.
레이저 스캐너부(230)는 레이저 빔 조사 폭 조정부(231)를 포함한다. 레이저 빔 조사 폭 조정부(231)는 도 4에 도시된 바와 같이 선 레이저 빔 조사 폭 설정부(312) 또는 도 5에 도시된 면 레이저 빔 조사 폭 설정부(322)의 빔 조사 폭 설정신호에 기초하여 빔 조사 폭이 변경 조정될 수 있으며, 레이저 빔 조사 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다.
레이저 빔 조사 렌즈는 일예로서 설정에 의해 대략 300mm의 빔 조사 폭을 형성한다. 이때, 빔 조사 렌즈의 빔 조사 폭 내에서의 레이저 빔의 세기는 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 빔의 중심영역에서는 기준 강도의 세기가 조사되고, 기준 강도보다 약한 강도의 레이저 빔이 중심영역의 좌측 및 우측에 조사된다.
(제 1 실시예)
본 발명의 제1 실시예에 따른 선 레이저 빔을 이용한 Safety cover의 코팅면 표면 처리 장치는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 레이저부(200)와 레이저 위치제어 로봇부(300)를 포함한다.
레이저부(200)는 플라즈마 스프레이 방식에 의해 Safety cover의 표면이 코팅된 Safety cover 코팅면(110)에 기 설정된 빔 조사폭으로 선 레이저 빔을 조사하여 Safety cover 코팅면(110)의 표면처리를 수행하고, 표면처리에 따라 Safety cover 코팅면의 표면을 개질시킨다. 선 레이저 빔의 조사시에는 제1,2 갈바노미터부(232,233) 중 어느 하나의 갈바노미터부만 동작시킨다. 즉, 일예로서 x축 방향으로는 로봇 암(301)이 연속적으로 이동하고, y축을 따라 선 레이저 빔이 설정된 빔 조사 폭의 범위내에서 빔을 조사한다.
레이저 위치제어 로봇부(300)는 레이저부(200)의 이동 위치, 선 레이저 빔의 조사방향, 빔 조사 폭 및 중첩 폭을 설정 제어한다. 이를 위해 레이저 위치제어 로봇부(300)는 선 레이저 빔 로봇 제어부(310)를 포함한다.
선 레이저 빔 로봇 제어부(310)는 기 설정된 Safety cover 코팅면(110)의 경로 설정을 따라 제1 수평방향(예로서 x축 방향)으로 1차 선 레이저 빔(21)을 조사하도록 제어하고, 코팅면(110)의 엣지에 도달하여 수평방향에서 수직방향(예로서 -y축 방향)으로 방향전환 하고, 연속하여 제1 수평방향과는 반대 방향의 제2 수평방향(-x축 방향)으로 2차 선 레이저 빔을 조사하도록 하여 Safety cover 코팅면(110)의 전체 면적에서 적어도 수평방향으로 선 레이저 빔이 모두 중첩 조사되도록 제어함으로써 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b,23b)이 형성되도록 한다.
1차 및 2차 선 레이저 빔의 각각의 조사 폭은 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b,23b)의 폭에 비해 일예로서 2배 크다. 즉, 빔 조사 폭이 300mmm로 설정된 경우 1차 선 레이저 빔(21)은 도 6에 도시된 바와 같이 레이저 빔 중심(10)을 기준으로 150mm 폭의 제1 수평영역과 150mm 폭의 제2 수평영역으로 나누어질 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 레이저 빔 중심(10)을 기준으로 멀어질수록 레이저 빔의 세기가 약해진다. 따라서 제1 수평영역의 에지 영역(도 3을 기준으로 영역 1)과 제2 수평영역의 엣지영역(도 3을 기준으로 영역 2)은 레이저 빔의 중심영역에 비해 레이저 빔의 세기가 약하다.
따라서 1차 선 레이저 빔의 x축 방향으로 코팅면(110)의 수평방향 조사시에 도 6과 같이 제1,2 수평영역은 선 레이저 빔의 조사가 이루어지고, -x축 방향으로 2차 선 레이저 빔(22)의 조사시에 1차 선 레이저 빔의 제2 수평영역은 중첩 조사가 이루어져 제1 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b)이 된다. 이에 따라 1차 선 레이저 빔의 제2 수평영역의 엣지영역은 1차적으로 1차 선 레이저 빔에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 조사가 이루어진 후에 2차적으로 2차 선 레이저 빔에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 조사가 이루어져 중첩 조사된다. 또한, 1차 선 레이저 범의 제1 수평영역의 엣지영역을 제외한 나머지 영역은 1차적으로 1차 선 레이저 빔에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 조사가 이루어진 후에 2차적으로 2차 선 레이저 빔에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 조사가 이루어져 중첩 조사된다. 따라서 상술한 2가지 경우 모두 레이저 빔의 세기가 약한 조사 뒤에 순차적으로 강한 조사가 중첩 이루어지고, 그리고 레이저 빔의 세기가 강한 조사 뒤에 순차적으로 약한 조사가 중첩 이루어져 결국 서로 동일한 세기로 중첩 조사될 수 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이 2차 선 레이저 빔이 -x축 방향으로 조사되면 제1 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b)이 형성되고, 동일한 원리로 x축 방향으로 3차 선 레이저 빔(23)이 조사되면 제2 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(23b)이 형성된다.
이와 같은 원리로 Safety cover 코팅면(110)을 전체 레이저 서로 다른 선 레이저 빔의 빔 중첩 조사에 의해 동일한 레이저 빔의 세기로 빔 조사된 제1,2 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b,23b)이 전체 코팅면(110)에 형성됨으로써 Safety cover 코팅면(110)의 표면을 균일하게 개질시키고 표면의 기공율을 대폭 낮출 수 있다.
한편, 도 7을 참조하면, 1차 선 레이저 빔의 조사 후에 코팅면(110)의 엣지 영역에 도달 한 경우, 로봇 암(301)은 방향 전환을 통해 -y축 방향으로 이동하고, 선 레이저 빔은 -y축을 따라 설정된 빔 폭 내에서 코팅면(110)을 조사한다. 이에 따라 Safety cover 코팅면(110)의 모서리 영역에 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역(21b')이 형성된다. 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역(21b')은 x축 방향의 1차 선 레이저 빔 조사와 -y축 방향 선 레이저 빔 조사에 의해 서로 다른 레이저 빔이 중첩 조사됨으로써 형성된다.
도 9를 참조하면, 2차 선 레이저 빔의 조사 후에 코팅면(110)의 엣지 영역에 도달 한 경우, 로봇 암(301)은 방향 전환을 통해 -y축 방향으로 이동하고, 선 레이저 빔은 -y축을 따라 설정된 빔 폭 내에서 코팅면(110)을 조사한다. 이에 따라 Safety cover 코팅면(110)의 모서리 영역에 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역(22b')이 형성된다. 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역(22b')은 -x축 방향의 2차 선 레이저 빔 조사와 -y축 방향 선 레이저 빔 조사에 의해 서로 다른 레이저 빔이 중첩 조사됨으로써 형성된다.
선 레이저 빔 로봇 제어부(310)는 도 4에 도시된 바와 같이 표면처리 면적 설정부(311), 선 레이저 빔 조사 폭 설정부(312), 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부(313), 선 레이저 빔 경로 설정부(314), 갈바노미터 제어부(315), 로봇 암 위치 제어부(316)를 포함한다.
표면처리 면적 설정부(311)는 Safety cover 코팅면(110)의 표면 개질을 위한 표면처리 면적을 산출 및 설정한다. 산출된 표면 처리 면적은 빔 조사 폭, 빔 조사 경로 설정에 고려될 수 있다.
선 레이저 빔 조사 폭 설정부(312)는 표면처리 면적 설정부(311)의 표면처리 산출 면적에 따라 Safety cover 코팅면에 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b,23b)과 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역(21b',22b')이 형성되도록 레이저 빔의 조사 폭을 설정한다. 설정된 레이저 빔 조사 폭은 레이저 스캐너부의 레이저 빔 조사 폭 조정부(231)에 전송된다.
선 레이저 빔 중첩좌표 설정부(313)는 Safety cover 코팅면(110)에 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역(22b,23b)과 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역(21b',22b')이 형성되도록 표면처리 면적 설정부(311)의 표면처리 산출 면적에 따라 중첩좌표를 설정한다.
선 레이저 빔 경로 설정부(314)는 제1,2 수평방향 및 수직방향으로 선 레이저 빔이 조사되도록 표면처리 면적 설정부(311)의 표면처리 산출 면적에 따라 빔 조사 경로를 설정한다.
갈바노미터 제어부(315)는 선 레이저 빔의 일차원 조사 방향을 설정하고, 설정된 조사 방향에 따라 반사경 및 반사경의 방향을 제어하는 서보 모터를 구동시키는 제어신호를 생성한다. 일차원 조사 방향에 따라 제1,2 갈바노미터부(232,233) 중 어느 하나의 갈바노미터부가 선택되어 제어된다.
도 2에 도시된 바와 같이 레이저 발생부(220)에서 생성된 레이저 빔은 제1,2 갈바노미터부(232,233)에 의해 이차원(x축 및 y축)으로 조사 빔이 조정된다. 각각의 갈바노미터부는 반사경과 서보모터를 구비한다. 따라서 제1 갈바노미터부(232)에 의해 제1 방향으로 레이저 빔의 방향을 변환시키고, 제2 갈바노미터부(233)에 의해 제2 방향으로 레이저 빔의 방향을 변환시킬 수 있어 2차원으로 빔 조사방향을 조정할 수 있다. 이때 어느 하나의 갈바노미터부를 사용하는 경우 일차원으로 빔 조사방향으로 변환시킬 수 있다.
로봇 암 위치 제어부(316)는 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부(313) 및 선 레이저 빔 경로 설정부(314)의 신호에 기초하여 레이저부(200)의 위치를 이동시키는 로봇 암(301)을 수평방향 또는 수평방향 및 수직방향으로 연속하여 위치 이동하도록 설정 제어하며, 일예로서 갈바노미터 제어부(315)에 의해 도 6과 같이 선 레이저 빔의 조사 방향이 수직방향인 y축 방향으로 조사 설정되는 경우 연동되어 로봇 암(301)이 수평방향인 x축방향으로 이동하도록 제어한다.
(제 2 실시예)
본 발명의 제2 실시예에 따른 면 레이저 빔을 이용한 Safety cover의 코팅면 표면 처리 장치는 레이저부(200)와 레이저 위치제어 로봇부(300)를 포함한다. 레이저부(200)는 제1 실시예의 설명에 갈음하기로 한다.
레이저 위치제어 로봇부(300)는 면 레이저 빔 로봇 제어부(320)를 포함한다.
면 레이저 빔 로봇 제어부(320)는 도 11에 도시된 바와 같이 기 설정된 Safety cover 코팅면(110)의 경로 설정을 따라 기 설정된 면 레이저 빔의 면 조사를 x축 방향의 제1 방향으로 순차적 및 단속적으로 조사하도록 제어함으로써 수평으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하고, 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 순차적으로 일정간격을 두고 x축 방향의 제1 방향과 수직한 y축 방향의 제2 방향으로 형성되도록 제어한다.
또한, 도 16에 도시된 바와 같이 기 설정된 Safety cover 코팅면(110)의 경로 설정을 따라 면 레이저 빔의 중심을 -y축 방향으로 이동시켜 기 설정된 면 레이저 빔의 면 조사를 -x축 방향의 제3 방향으로 순차적 및 단속적으로 조사하도록 제어함으로써 수평 및 수직으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하고, 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 순차적으로 일정간격을 두고 x축 방향의 제1 방향과 y축 방향의 제2 방향으로 형성되도록 제어한다. 따라서 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 제1 방향과 동일한 방향으로 연속하여 형성되면서 순차적으로 일정간격을 두고 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 형성된다.
이때, 면 조사 빔 폭이 x축 및 y축으로 각각 300mm인 경우에, 레이저 빔의 단속적 조사는 도 12에 도시된 바와 같이 1차 면 레이저 빔(61)이 조사 면적을 이차원으로 조사 완료 후에 2차 면 레이저 빔(62)을 조사하기 위해 로봇 암(301)이 x축 방향으로 위치 이동하는 것을 의미한다. 이에 따라 면 레이저 빔의 중심은 일예로서 좌표 (0,0)에서 (250,0)으로 좌표 이동한다.
면 레이저 빔 로봇 제어부(320)에 의해 형성되는 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 도 18에 도시된 바와 같이 서로 일정간격 떨어져 수직방향으로 형성되는 수직방향 면 중첩영역(92a,….,92f)과 서로 일정간격 떨어져 수평방향으로 형성되는 수평방향 면 중첩영역(91a,….,91e)을 포함한다. 또한, 수직방향 면 중첩영역(92a,...,92f)과 수평방향 면 중첩영역(91a,….,91e)은 서로 수직 교차하면서 격자로 형성된다.
면 레이저 빔 로봇 제어부(320)는 도 15에 도시된 바와 같이 기 설정된 Safety cover 코팅면(110)의 경로 설정을 따라 x축 방향으로 1차 면 레이저 빔(61,62,69)을 조사하도록 제어하고, 도 16에 도시된 바와 같이 레이저 빔의 중심을 -y축 방향으로 위치 이동한 후에 연속하여 x축 방향과는 반대 방향의 -x축 방향으로 2차 면 레이저 빔을 조사하도록 하여 Safety cover 코팅면(110)의 전체 면적에서 면 레이저 빔이 수평방향 및 수직방향으로 적어도 일부 중첩 조사되도록 제어한다.
도 11에 도시된 바와 같이 면 레이저 빔(61)은 이차원으로 조사되며, 레이저 빔의 중심으로부터 레이저 빔이 강한 영역(51a)과 레이저 빔이 약한 영역(51b)으로 나뉜다. 레이저 빔이 약한 영역(51b)은 엣지 영역으로서 도 3에 도시된 영역 1 및 영역 2와 같다. 이차원으로 레이저 빔이 약한 영역이 형성되기 때문에 균일한 표면 개질을 위해서는 약한 레이저 빔과 강한 레이저 빔을 서로 중첩시켜 레이저 빔의 노출 세기를 맞출 필요가 있다.
도 12 내지 도 14에 도시된 바와 같이, 제1,2 면 레이저 빔(61,62)을 조사함으로써 형성된 어느 하나의 면 레이저 빔의 면 중첩영역(71)은 서로 다른 제1,2 면 레이저 빔 중첩영역(71a,71b)이 형성된다.
이때, 제1 면 레이저 빔 중첩영역(71a)은 1차 면 레이저 빔(61)의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 세기에서 2차 면 레이저 빔(62)의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 세기로 순차적으로 연속하여 중첩 조사된 중첩영역이다. 또한, 제2 면 레이저 빔 중첩영역(71b)은 1차 면 레이저 빔(61)의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 세기에서 2차 면 레이저 빔(62)의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 세기로 순차적으로 연속하여 중첩 조사된 중첩영역이다.
면 레이저 빔 로봇 제어부(320)는 표면처리 면적 설정부(321), 면 레이저 빔 조사 폭 설정부(322), 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부(323), 면 레이저 빔 경로 설정부(324), 갈바노미터 제어부(325), 로봇 암 위치 제어부(326)을 포함한다.
표면처리 면적 설정부(321)는 Safety cover 코팅면의 표면 개질을 위한 표면처리 면적을 산출 및 설정한다.
면 레이저 빔 조사 폭 설정부(322)는 표면처리 면적 설정부(321)의 표면처리 산출 면적에 따라 Safety cover 코팅면에 격자로 형성된 수평방향 면 중첩영역과 수직방향 면 중첩영역이 일정간격을 두고 격자 형태로 형성되도록 면 레이저 빔의 조사 폭을 이차원으로 설정하여 단일 조사 면적을 설정한다.
면 레이저 빔 중첩좌표 설정부(323)는 Safety cover 코팅면(110)에 수평방향 면 중첩영역(91a,...,91e)과 수직방향 면 중첩영역(92a,….,92f)이 형성되도록 표면처리 면적 설정부(321)의 표면처리 산출 면적에 따라 면 중첩좌표를 설정한다.
면 레이저 빔 경로 설정부(324)는 Safety cover 코팅면(110)의 전체면적에 면 레이저 빔이 격자로 중첩 조사되도록 표면처리 면적 설정부(321)의 표면처리 산출 면적에 따라 빔 경로를 이차원으로 설정한다.
갈바노미터 제어부(325)는 면 레이저 빔 조사 폭 설정부(322)에서 제공하는 레이저 빔의 단일 조사 면적 내에서는 면 레이저 빔의 조사 방향을 단밀 조사 면적에 기초하여 2차원으로 조정 설정하여 면 조사하고, 설정된 단일 조사 면적 및 이차원 조사 방향에 기초하여 복수의 반사경 및 반사경의 방향을 제어하는 복수의 서보 모터를 구동시키는 복수의 갈바노미터 제어신호를 생성한다. 즉 갈바노미터 제어부(325)는 레이저 빔의 면 조사를 위해 제1,2 갈바노미터부(232,233)를 모두 구동 제어한다.
로봇 암 위치 제어부(326)는 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부(313) 및 면 레이저 빔 경로 설정부(324)의 신호에 기초하여 레이저부(200)의 위치를 이동시키는 로봇 암(301)을 수평방향으로 연속하여 위치 이동하도록 설정 제어한다. 또한, 어느 하나의 면 레이저 빔의 조사 면적이 갈바노미터 제어부(325)의 제어에 의해 완료된 경우 완료 신호에 기초하여 다음 레이저 빔의 면 조사가 이루어지도록 로봇 암(301)을 수평방향으로 위치 이동시킴으로써 수평 및 수직방향으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어한다.
한편, 빔 조사 폭이 일차원으로 설정되는 선 레이저 빔 또는 빔 조사 폭이 이차원으로 설정되는 면 레이저 빔의 조사 폭 내에서의 레이저 빔의 세기는 레이저 빔 중심영역에서 멀어질수록(즉, 도 3의 영역 1과 영역 2의 엣지 영역) 레이저 빔의 세기 강도가 약해져 제1 세기영역과 제1 세기영역 보다 레이저 빔의 세기가 약한 제2 세기영역으로 구분된다. 제1,2 갈바노미터부(232,233)가 방향 전환하는 구간영역에서 2 세기영역의 선 레이저 빔 또는 면 레이저 빔이 조사되도록 하여 레이저 빔의 중첩이 이루어지도록 한다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
w1 : 1차 레이저 빔 조사 폭
w2 : 2차 레이저 빔 조사 폭
w3 : 2차 레이저 빔 조사 폭
10 : 레이저 빔 중심
21 : 1차 x축방향 선 레이저 빔의 조사영역
21a : -y축방향 선 레이저 빔의 조사영역
21b' : 수평 및 수직 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
22 : 2차 -x축방향 선 레이저 빔의 조사영역
22a : -y축방향 선 레이저 빔의 조사영역
22b : 제1 수평 왕복 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
22b' : 수평 및 수직 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
23 : 3차 x축방향 선 레이저 빔의 조사영역
23b : 제2 수평 왕복 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
51a : 면 레이저 빔이 강한 영역
51b : 면 레이저 빔이 약한 영역
61 : 1차 면 레이저 빔의 조사영역
62 : 2차 면 레이저 빔의 조사영역
69 : n차 면 레이저 빔의 조사영역
71 : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
71a : 1차 면 레이저 빔 중첩 조사영역
71b : 2차 면 레이저 빔 중첩 조사영역
79 : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
81a : x축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
81b : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
91a,...,91e : x축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
92a,...,92f : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
100 : Safety cover
110 : 코팅면
200 : 레이저부
210 : 레이저 제어부
220 : 레이저 발생부
230 : 레이저 스캐너부
231 : 레이저 빔 조사 폭 조정부
232 : 제1 갈바노미터부
232a : 제1 반사경(제1 미러부)
232b : 제1 서보 모터
233 : 제2 갈바노미터부
233a : 제2 반사경(제2 미러부)
233b : 제2 서보 모터
300 : 레이저 위치제어 로봇부
301 : 로봇 암
310 : 선 레이저 빔 로봇 제어부
311 : 표면처리 면적 설정부(또는 봉공처리 면적 설정부)
312 : 선 레이저 빔 조사 폭 설정부
313 : 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부
314 : 선 레이저 빔 경로 설정부
315 : 갈바노미터 제어부
316 : 로봇 암 위치 제어부
320 : 면 레이저 빔 로봇 제어부
321 : 표면처리 면적 설정부(또는 봉공처리 면적 설정부)
322 : 면 레이저 빔 조사 폭 설정부
323 : 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부
324 : 면 레이저 빔 경로 설정부
325 : 갈바노미터 제어부
326 : 로봇 암 위치 제어부
w2 : 2차 레이저 빔 조사 폭
w3 : 2차 레이저 빔 조사 폭
10 : 레이저 빔 중심
21 : 1차 x축방향 선 레이저 빔의 조사영역
21a : -y축방향 선 레이저 빔의 조사영역
21b' : 수평 및 수직 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
22 : 2차 -x축방향 선 레이저 빔의 조사영역
22a : -y축방향 선 레이저 빔의 조사영역
22b : 제1 수평 왕복 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
22b' : 수평 및 수직 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
23 : 3차 x축방향 선 레이저 빔의 조사영역
23b : 제2 수평 왕복 선 레이저 빔의 중첩 조사영역
51a : 면 레이저 빔이 강한 영역
51b : 면 레이저 빔이 약한 영역
61 : 1차 면 레이저 빔의 조사영역
62 : 2차 면 레이저 빔의 조사영역
69 : n차 면 레이저 빔의 조사영역
71 : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
71a : 1차 면 레이저 빔 중첩 조사영역
71b : 2차 면 레이저 빔 중첩 조사영역
79 : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
81a : x축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
81b : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
91a,...,91e : x축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
92a,...,92f : y축 면 레이저 빔 중첩 조사영역
100 : Safety cover
110 : 코팅면
200 : 레이저부
210 : 레이저 제어부
220 : 레이저 발생부
230 : 레이저 스캐너부
231 : 레이저 빔 조사 폭 조정부
232 : 제1 갈바노미터부
232a : 제1 반사경(제1 미러부)
232b : 제1 서보 모터
233 : 제2 갈바노미터부
233a : 제2 반사경(제2 미러부)
233b : 제2 서보 모터
300 : 레이저 위치제어 로봇부
301 : 로봇 암
310 : 선 레이저 빔 로봇 제어부
311 : 표면처리 면적 설정부(또는 봉공처리 면적 설정부)
312 : 선 레이저 빔 조사 폭 설정부
313 : 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부
314 : 선 레이저 빔 경로 설정부
315 : 갈바노미터 제어부
316 : 로봇 암 위치 제어부
320 : 면 레이저 빔 로봇 제어부
321 : 표면처리 면적 설정부(또는 봉공처리 면적 설정부)
322 : 면 레이저 빔 조사 폭 설정부
323 : 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부
324 : 면 레이저 빔 경로 설정부
325 : 갈바노미터 제어부
326 : 로봇 암 위치 제어부
Claims (12)
- 플라즈마 스프레이 방식에 의해 부품의 표면이 코팅된 부품 코팅면에 기 설정된 레이저 빔을 조사하여 부품 코팅면의 표면처리를 수행함으로써 부품 코팅면의 표면을 개질시키는 레이저부,
상기 레이저부의 이동 위치, 레이저 빔의 조사방향 및 중첩 폭을 설정 제어하는 레이저 위치제어 로봇부를 포함하며,
상기 레이저 위치제어 로봇부는,
기 설정된 부품 코팅면의 경로 설정을 따라 제1 수평방향으로 1차 선 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 연속하여 상기 제1 수평방향과는 반대 방향의 제2 수평방향으로 2차 선 레이저 빔을 조사하도록 하여 부품 코팅면의 전체 면적에서 적어도 수평방향으로 선 레이저 빔이 모두 중첩 조사되도록 제어함으로써 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 하는 선 레이저 빔 로봇 제어부를 포함하며,
선 레이저 빔의 조사 폭 내에서의 레이저 빔의 세기는 레이저 빔 중심영역에서 멀어질수록 레이저의 세기 강도가 약해져 제1 세기영역과 제1 세기영역 보다 레이저 빔의 세기가 약한 제2 세기영역으로 구분되며,
갈바노미터부가 방향 전환하는 구간영역에서 상기 제2 세기영역의 선 레이저 빔이 조사되도록 하여 레이저 빔의 중첩이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 1차 및 2차 선 레이지 빔의 각각의 조사 폭은,
상기 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역의 폭에 비해 빔 조사 폭이 상대적으로 더 크기 때문에 상기 1차 선 레이저 빔의 수평방향 조사시에 제1,2 수평영역은 선 레이저 빔의 조사가 이루어지고, 수평방향과 반대방향의 상기 2차 선 레이저 빔의 조사시에 상기 제2 수평영역은 서로 다른 선 레이저 빔의 조사가 중첩 조사되는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 선 레이저 빔 로봇 제어부는,
상기 제1,2 수평방향과는 수직하는 수직방향으로 선 레이저 빔을 조사하도록 제어함으로써 부품 코팅면의 적어도 모서리 영역에 상기 수평방향 선 레이저 빔과 수직방향 선 레이저 빔이 중첩되는 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 선 레이저 빔 로봇 제어부는,
상기 부품 코팅면의 표면 개질을 위한 표면처리 면적을 산출 및 설정하는 표면처리 면적 설정부,
상기 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 상기 부품 코팅면에 상기 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역과 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 레이저 빔의 조사 폭을 설정하는 선 레이저 빔 조사 폭 설정부,
상기 부품 코팅면에 수평 왕복 선 레이저 빔 중첩영역과 수평 및 수직 선 레이저 빔 중첩영역이 형성되도록 상기 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 중첩좌표를 설정하는 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부,
상기 제1,2 수평방향 및 수직방향으로 선 레이저 빔이 조사되도록 상기 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 빔 조사 경로를 설정하는 선 레이저 빔 경로 설정부,
상기 선 레이저 빔의 일차원 조사 방향을 설정하고, 설정된 조사 방향에 따라 반사경 및 반사경의 방향을 제어하는 서보 모터를 구동시키는 제어신호를 생성하는 갈바노미터 제어부,
상기 선 레이저 빔 중첩좌표 설정부 및 선 레이저 빔 경로 설정부의 신호에 기초하여 상기 레이저부의 위치를 이동시키는 로봇 암을 수평방향 또는 수평방향 및 수직방향으로 연속하여 위치 이동하도록 설정 제어하며, 상기 갈바노미터 제어부에 의해 선 레이저 빔의 조사 방향이 수직방향으로 조사 설정되는 경우 연동되어 상기 로봇 암이 수평방향으로 이동하도록 제어하는 로봇 암 위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 플라즈마 스프레이 방식에 의해 부품의 표면이 코팅된 부품 코팅면에 기 설정된 레이저 빔을 조사하여 부품 코팅면의 표면처리를 수행함으로써 부품 코팅면의 표면을 개질시키는 레이저부,
상기 레이저부의 이동 위치, 레이저 빔의 조사방향 및 중첩 폭을 설정 제어하는 레이저 위치제어 로봇부를 포함하며,
상기 레이저 위치제어 로봇부는,
기 설정된 부품 코팅면의 경로 설정을 따라 기 설정된 면 레이저 빔의 면 조사를 제1 방향으로 순차적으로 조사하도록 제어함으로써 수평으로 인접하는 상기 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하고, 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 순차적으로 일정간격을 두고 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 형성되도록 제어하는 면 레이저 빔 로봇 제어부를 포함하며,
상기 면 레이저 빔의 조사 폭 내에서의 레이저 빔의 세기는 레이저 빔 중심영역에서 멀어질수록 레이저의 세기 강도가 약해져 제1 세기영역과 제1 세기영역 보다 레이저 빔의 세기가 약한 제2 세기영역으로 구분되며,
갈바노미터부가 방향 전환하는 구간영역에서 상기 제2 세기영역의 상기 면 레이저 빔이 조사되도록 하여 레이저 빔의 중첩이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 면 레이저 빔 로봇 제어부는,
상기 면 레이저 빔의 면 조사를 상기 제1 방향의 반대방향으로 순차적으로 조사하도록 제어함으로써 수평 및 수직으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하고, 형성된 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 상기 제1 방향과 동일한 방향으로 연속하여 형성되면서 순차적으로 일정간격을 두고 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 형성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 7 항에 있어서,
상기 면 레이저 빔 로봇 제어부에 의해 형성되는 면 레이저 빔의 면 중첩영역은,
서로 일정간격 떨어져 수직방향으로 형성되는 수직방향 면 중첩영역과,
서로 일정간격 떨어져 수평방향으로 형성되는 수평방향 면 중첩영역을 포함하며,
수직방향 면 중첩영역과 수평방향 면 중첩영역은 서로 수직하면서 격자로 형성되는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 면 레이저 빔 로봇 제어부는,
기 설정된 부품 코팅면의 경로 설정을 따라 제1 수평방향으로 1차 면 레이저 빔을 조사하도록 제어하고, 연속하여 상기 제1 수평방향과는 반대 방향으로 2차 면 레이저 빔을 조사하도록 하여 부품 코팅면의 전체 면적에서 면 레이저 빔이 수평방향 및 수직방향으로 적어도 일부 중첩 조사되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 6 항에 있어서,
면 레이저 빔을 조사함으로써 형성된 어느 하나의 면 레이저 빔의 면 중첩영역은 서로 다른 제1,2 면 레이저 빔 중첩영역이 형성되고,
상기 제1 면 레이저 빔 중첩영역은,
1차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 세기에서 2차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 세기로 순차적으로 연속하여 중첩 조사된 중첩영역이고,
상기 제2 면 레이저 빔 중첩영역은,
1차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 강한 세기에서 2차 면 레이저 빔의 면 조사에 의해 레이저 빔의 세기가 약한 세기로 순차적으로 연속하여 중첩 조사된 중첩영역인 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
- 제 8 항에 있어서,
상기 면 레이저 빔 로봇 제어부는,
상기 부품 코팅면의 표면 개질을 위한 표면처리 면적을 산출 및 설정하는 표면처리 면적 설정부,
상기 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 상기 부품 코팅면에 격자로 형성된 상기 수평방향 면 중첩영역과 수직방향 면 중첩영역이 형성되도록 면 레이저 빔의 조사 폭 및 단일 조사 면적을 설정하는 면 레이저 빔 조사 폭 설정부,
상기 부품 코팅면에 상기 수평방향 면 중첩영역과 수직방향 면 중첩영역이 형성되도록 상기 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 면 중첩좌표를 설정하는 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부,
상기 부품 코팅면의 전체면적에 면 레이저 빔이 상기 격자로 중첩 조사되도록 상기 표면처리 면적 설정부의 표면처리 산출 면적에 따라 빔 조사 경로를 설정하는 면 레이저 빔 경로 설정부,
상기 면 레이저 빔 조사 폭 설정부에서 제공하는 레이저 빔의 단일 조사 면적 내에서는 상기 면 레이저 빔의 조사 방향을 단일 조사 면적에 기초하여 2차원으로 조정 설정하여 면 조사하고, 설정된 단일 조사 면적 및 이차원 조사 방향에 기초하여 복수의 반사경 및 반사경의 방향을 제어하는 복수의 서보 모터를 구동시키는 복수의 갈바노미터 제어신호를 생성하는 갈바노미터 제어부,
상기 면 레이저 빔 중첩좌표 설정부 및 면 레이저 빔 경로 설정부의 신호에 기초하여 상기 레이저부의 위치를 이동시키는 로봇 암을 수평방향으로 연속하여 위치 이동하도록 설정 제어하며, 어느 하나의 면 레이저 빔의 조사 면적이 상기 갈바노미터 제어부의 제어에 의해 완료된 경우 완료 신호에 기초하여 다음 레이저 빔의 면 조사가 이루어지도록 로봇 암을 수평방향으로 위치 이동시킴으로써 수평 및 수직방향으로 인접하는 면 레이저 빔의 면 조사영역과 일부영역에서 면 조사영역이 중첩되도록 제어하는 로봇 암 위치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치.
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| KR1020220113277A KR102638442B1 (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치. |
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| KR1020220113277A KR102638442B1 (ko) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 부품 표면 개질을 위한 부품 표면 처리 장치. |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR20160146413A (ko) * | 2015-06-12 | 2016-12-21 | 주식회사 이오테크닉스 | 레이저 가공방법 및 장치 |
| KR20220066521A (ko) * | 2020-11-16 | 2022-05-24 | (주)티티에스 | 레이저 빔의 중첩을 통한 부품 표면 재생 장치 |
-
2022
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Patent Citations (3)
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| KR20220066521A (ko) * | 2020-11-16 | 2022-05-24 | (주)티티에스 | 레이저 빔의 중첩을 통한 부품 표면 재생 장치 |
| KR102432964B1 (ko) | 2020-11-16 | 2022-08-18 | (주)티티에스 | 레이저 빔의 중첩을 통한 부품 표면 재생 장치 |
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