KR20210109165A - 수작업 레이저 세정 장치 - Google Patents

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Abstract

작업물의 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 수작업 레이저 세정 장치가 개시된다. 상기 수작업 레이서 세정 장치는, 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기를 제어하는 컨트롤러; 상기 레이저 발생기가 발진한 레이저빔을 광섬유(optical fiber)를 통해 전송받아 작업물(W)의 표면에 조사하는 레이저 세정 헤드를 포함하며, 상기 레이저 세정 헤드는, 손잡이를 갖는 헤드 하우징과, 상기 헤드 하우징 내에 위치하며, 상기 괌섬유의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 평행광으로 조준(collimation)시키는 조준기(collimator)와, 상기 조준기를 거쳐 전송된 레이저빔을 스캔 모터에 장착된 미러로 고속 스캐닝하는 고속 갈바노 스캐너와, 상기 고속 갈바노 스캐너에서 스캐닝된 레이저빔을 초점거리(d)에 포커싱하여 상기 작업물의 표면에 조사하는 초점렌즈를 포함한다.

Description

수작업 레이저 세정 장치{Manual laser cleaning apparatus}
본 발명은 금속 표면상에 존재하는 이물질을 레이저로 제거하는 레이저 세정 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 작업자가 레이저 세정 헤드를 손으로 잡고 금속 표면에 대한 레이저 세정 작업을 수행하도록 구성된 수작업 레이저 세정 장치에 관한 것이다
산업 제조 분야에서 금속 표면에는 다양한 이물질이 존재한다. 효율적인 후속 공정을 위해 표면에 존재하는 기름, 녹, 산화막과 같은 이물질을 제거해야 하는 경우가 많다. 특히 조선 자동차 산업에서 금속 부재 표면에 방청 및 보호를 위해 에폭시, 우레탄과 같은 도료를 도포하는데, 부재 간 용접 시 용접부위에 존재하는 도료는 용접 품질에 악영향을 주어 반드시 제거해야 한다. 또한 일정 시간이 지나 선박, 자동차를 수리할 경우, 도료를 완전 제거하고 다시 페인트 작업을 한다.
이러한 금속 표면에 존재하는 이물질(도료 및 코팅제 포함)을 제거하는 데 일반적으로 비드블라스팅(bead blasting) 방법이나 그라인딩(grinding) 방법을 사용한다. 그러나 이러한 방법이 주변 환경을 오염시키고, 작업자의 안전에 유해한 영향을 주어, 최근 보다 환경 친화적이고 안전한 세정 방법인 레이저 세정 방법을 적용하려는 노력이 이루어지고 있다.
그러나, 레이저 세정 방법은 반도체 생산 공장 등과 같이 레이저 세정 장치의 설치 및 활용이 용이한 현장이나 공정에서 제한적으로 사용되었고, 레이저 세정 장치의 투입 및 설치가 제한되는 조건의 조선, 자동차 산업 등 일반 산업 현장에는 투입하기 어려웠다.
대한민국 특허등록 제10-0455059호 대한민국 특허등록 제10-0498582호
이에 따라, 본 발명은 작업자가 레이저 세정 헤드를 손으로 잡고 금속 표면에 대하여 세정 작업을 수행할 수 있는 수작업 레이저 세정 장치를 제안한다.
조선, 자동차 등 일반 산업 분야에서 효율적으로 이용될 수 있는 수작업 레이저 세정 장치는 아래와 같은 조건들을 충족시키는 것이 바람직하다.
먼저, 레이저 세정 헤드는, 작업자가 손으로 잡고 세정을 수행해야 하는 것으로서, 무게가 가벼워야 한다.
또한, 수작업 레이저 세정 장치는, 초점렌즈를 사용해 레이저빔을 포커싱(focussing)시켜 초점면에서 세정 작업이 이루어지는데, 이때 초점거리를 일정하게 유시시켜 주어야 안정적인 세정 작업이 가능하다.
또한, 레이저빔이 작업물에 조사되지 않고 작업물 주변으로 조사되는 경우, 작업자 및 주변 사람들의 안전에 심각한 위험을 초래할 수 있으며, 따라서, 레이저빔이 작업자 또는 주변 사람들에게 조사되지 않도록 하는 구조가 요구된다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 작업자가 레이저 세정 헤드를 손으로 잡고 금속 표면에 대하여 효율적으로 그리고 안전하게 세정 작업을 수행할 수 있는 수작업 레이저 세정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따라 작업물의 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 수작업 레이저 세정 장치가 제공되며, 상기 수작업 레이저 세정 장치는, 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기를 제어하는 컨트롤러; 상기 레이저 발생기가 발진한 레이저빔을 광섬유(optical fiber)를 통해 전송받아 작업물(W)의 표면에 조사하는 레이저 세정 헤드를 포함하며, 상기 레이저 세정 헤드는, 손잡이를 갖는 헤드 하우징과, 상기 헤드 하우징 내에 위치하며, 상기 광섬유의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 평행광으로 조준(collimation)시키는 조준기(collimator)와, 상기 조준기를 거쳐 전송된 레이저빔을 스캔 모터에 장착된 미러로 고속 스캐닝하는 고속 갈바노 스캐너와, 상기 고속 갈바노 스캐너에서 스캐닝된 레이저빔을 초점거리(d)에 포커싱하여 상기 작업물의 표면에 조사하는 초점렌즈를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 세정 헤드는, 상기 작업물의 표면이 금속인지를 감지하는 금속 감지 센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 금속 감지 센서가 상기 작업물의 표면을 금속으로 감지하지 못한 경우, 상기 레이저 발생기의 레이저빔 발진을 차단한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 세정 헤드는, 초점렌즈에 의해 상기 초점거리(d)에서 포커싱되는 레이저빔을 가이드 하도록, 상기 헤드 하우징에 결합되는 레이저빔 가이드 바를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저빔 가이드 바는 상기 초점렌즈에 따라 길이 조절 가능하다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저빔 가이드 바의 측면에는 집진포트가 구비되며, 상기 집진포트는 집진기와 연결된 집진호스와 접속된다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 세정 헤드는 상기 레이저빔 가이드 바에 결합되어 상기 작업물의 표면을 따라 구름 운동되는 베어링 바퀴를 더 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 헤드 하우징은 플라스틱 재료로 형성된다.
일 실시예에 따라, 상기 고속 갈바노 스캐너는 2개의 스캔 모터와 2개의 미러를 사용한 2D 스캐닝 방식을 사용한다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 발생기와 상기 컨트롤러는 작업자가 손잡이 또는 어깨끈에 의해 휴대 가능한 하나의 휴대형 레이저 세정 모듈에 통합되고, 상기 휴대형 레이저 세정 모듈과 전력 공급 유닛 사이는 전력 케이블에 의해 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 세정 헤드는. 상기 초점렌즈 및 상기 초점렌즈 이전의 광학부품들을 보호하도록 상기 초점렌즈 이후 구간에 장착된 보호창을 더 포함하고, 상기 초점렌즈는 f-theta 렌즈이다.
일 실시예에 따라, 상기 레이저 발진기, 상기 컨트롤러는 전력 공급 유닛과 함께 이동형 카트에 탑재된다.
본 발명에 따른 수작업 레이저 세정 장치는, 레이저 세정 헤드를 손으로 잡고 작업물 표면에 대하여 세정 작업을 수행할 수 있어서, 다양한 환경의 작업 조건에서 작업물의 표면을 용이하게 레이저로 세정할 수 있다.
본 발명에 따른 수작업 레이저 세정 장치는 레이저 세정 헤드가 경량이므로 작업자가 손으로 잡은 레이저 세정 헤드를 용이하게 핸들링할 수 있다.
본 발명에 따른 수작업 레이저 세정 장치는 초점렌즈를 사용해 레이저빔을 포커싱(focussing)시켜 초점면에서 세정 작업이 이루어지는데, 이때, 레이저 가이드 바에 의해 초점거리를 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 안정적인 세정 작업이 가능하다.
본 발명에 따른 수작업 레이저 세정 장치는 레이저빔이 작업자 또는 주변 사람들에게 조사되지 않도록 구성되어 작업자의 안전을 보장한다.
본 발명의 다른 목적, 작용 효과 및 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치를 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치의 주요 구성들을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치를 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치를 전반적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치의 주요 구성들을 보다 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치는, 작업물(W)의 금속 표면을 레이저로 세정하기 위한 장치로서, 레이저빔을 발진하는 레이저 발생기(130)와, 광섬유(optical fiber)(300)를 통해 상기 레이저 발생기(130)로부터 레이저빔을 전송받아 작업물(W)의 금속 표면에 조사하는 레이저 세정 헤드(200)를 포함한다.
또한, 상기 수작업 레이저 세정 장치는 상기 레이저 발생기(130)에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 유닛(110)과 상기 레이저 발생기(130)를 제어하는 컨트롤러(120)를 포함한다. 상기 레이저 발생기(130), 상기 컨트롤러(120) 및 전력 공급 유닛(110)이 하나의 본체(100) 내에 통합될 수 있다. 상기 본체(100)는 상기 이동용 카트(10) 상에 탑재되어 산업 현장에서 쉽게 이동이 가능하다. 또한, 상기 이동용 카트(10)는 상기 본체(100)를 받치는 카트 데크(11)와, 상기 카트 데크(11)의 하부에 설치된 바퀴(12)들과 상기 이동용 카트(10)를 밀어 이동시키기 위한 카트 손잡이(13)를 포함한다.
금속 표면에 대한 레이저 세정 작업시에는 작업자가 레이저 세정 헤드(200)를 들고 작업을 수행하지만, 수작업 레이저 세정 장치를 세정 작업이 필요한 작업물(W)의 주변까지 이동시키거나 또는 레이저 세정 작업 후 레이저 세정 장치를 원래의 위치로 이동시키거나 할 때에는, 상기 레이저 세정 헤드(200)와 광섬유(300)를 이동용 카트(10)에 함께 싣고 이동시킬 수 있다.
한편, 상기 레이저 세정 헤드(200)는 헤드 하우징(212, 214)과, 상기 헤드 하우징(212, 214) 내에 내장된 조준기(collimator)(220), 고속 갈바노(Galvano) 스캐너(230) 및 초점렌즈(240)를 포함한다. 상기 헤드 하우징(212, 214)은 제1 헤드 하우징 파트(212) 및 이와 직교하는 제2 헤드 하우징 파트(214)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 제1 헤드 하우징 파트(212)는 작업자가 상기 레이저 세정 헤드(200)를 잡을 수 있도록 손잡이 역할을 하며 그 내측에는 상기 레이저빔 조준기(220)가 위치할 수 있다. 상기 제1 헤드 하우징 파트(212)와 상기 제2 헤드 하우징 파트(214)의 연결 부위 내측에는 상기 고속 갈바노 스캐너(230)이 위치할 수 있으며, 상기 제2 헤드 하우징 파트(214)의 내측에는 상기 초점렌즈(240)가 위치할 수 있다.
상기 레이저 발생기(130)에서 발진한 레이저빔은 광섬유(optical fiber)(300)를 통해 조준기(220)로 전송된다. 상기 조준기(220)는 상기 광섬유(300)의 끝단에 접속되어 상기 괌섬유(300)의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 다시 평행광으로 조준(collimation)시키는 역할을 한다.
상기 조준기(220)에서 나온 레이저빔은 고속 갈바노 스캐너(230)로 전송된다. 상기 고속 갈바노 스캐너(230)는 상기 조준기(220)를 거쳐 전송된 레이저빔을 내부에 있는 스캔 모터에 장착된 미러로 고속 스캐닝하도록 구성된다. 상기 고속 갈바노 스캐너(230)는 1개의 스캔 모터와 1개의 미러를 사용하여 1D 스캐닝을 수행하거나 또는 2개의 스캔 모터와 2개의 미러를 사용하여 2D 스캐닝을 수행할 수 있다. 보다 효과적인 레이저 세정 작업을 위해서는, 2개의 스캔 모터와 2개의 미러를 사용하여 2D 스캐닝을 수행하는 2D 고속 갈바노 스캐너(230)가 유리하다.
1D 또는 2D로 스캐닝 되는 레이저빔은 초점렌즈(240)를 거침으로써, 특정 초점거리(d)에서 포커싱이 된다. 이때 초점렌즈(240)로는 f-theta 렌즈를 사용되는 것이 바람직하다. f-theta 렌즈는 스캐닝 영역에서 초점위치가 일정하게 유지되어 균일한 세정을 할 수 있다는 장점이 있다.
초점렌즈(240)와 고속 갈바노 스캐너(230)의 내부 미러를 보호하기 위해, 초점렌즈(240) 이후, 즉, 레이저빔이 진행하는 방향으로 봤을 때 초점렌즈(240)의 전방에는 보호창(protection window)(250)이 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 상기 보호창(250)은 제2 헤드 하우징 파트(214)의 하단 부근에 설치될 수 있다. 이때, 상기 보호창(250)은 소모품인 것이 바람직하다. 작업자는 소모품인 상기 보호창(250)의 표면을 레이저 세정 작업 전에 주기적으로 클리닝 해주는 것이 바람직하다.
또한, 상기 레이저 세정 헤드(200)는, 초점렌즈(240)에서 정해진 초점 위치를 일정하게 유지하기 위해, 상기 초점렌즈(240)의 하부에서 레이저빔을 가이드하도록 배치된 레이저빔 가이드 바(guide bar)(260)를 포함한다. 상기 가이드 바(260)는 고정 파트(262)와 상기 고정 파트(262)에 대하여 상하 이동 가능하게 결합된 이동 파트(264)를 포함하여, 전체 높이가 조절되도록 구성된다. 작업물(W)의 금속 표면에 대한 레이저 세정 작업시 가이드 바(260)의 하단 끝 부분이 레이저빔의 초점 위치와 일치되도록 한다. 단위면적당 레이저빔의 강도를 조절하기 위해 초점렌즈(240)를 교체할 경우 초점거리 d가 변화하게 되는데, 이 경우, 가이드 바(260)의 길이도 조정 가능 하도록 만드는 것이 바람직하다.
또한, 레이저 세정 헤드(200)는 상기 가이드 바(260)의 말단, 더 구체적으로, 상기 가이드 바(260)의 이동 파트(264)의 말단에 회전 가능하게 설치된 베어링 바퀴(266)를 더 포함한다. 상기 베어링 바퀴(266)는 수작업으로 스캐닝을 수행할 경우, 작업물(W)의 금속 표면을 따라 구름 운동하여, 레이저 세정 헤드(200)가 용이하게 움직일 수 있도록 해주여, 전체 금속 표면에 대해 균일한 세정 작업을 보장한다.
또한, 상기 레이저 세정 헤드(200)는 상기 가이드 바(260)의 말단부 부근에 설치된 금속 감지 센서(270)를 더 포함한다. 상기 금속 감지 센서(270)는, 작업물(W)이 금속인지 아닌지를 검출하기 위한 것으로서, 유도형 근접 센서(inductive sensor)가 적용되는 것이 바람직하다. 유도형 근접 센서는 내부 코일에서 자기장을 형성하고 자기장에 의해 근접 금속 물질에 유도전류가 발생하고 이 전류에 의해 코일의 임피던스 값의 변화가 발생한다. 그리고, 상기 유도형 근접 센서는 이와 같은 임피던스 값의 변화를 금속의 검출 신호로 인식한다. 원리상 금속과 비금속의 구별이 확실하여, 금속이 아닌 일반 허공, 부도체, 사람 등과 같이 대상물을 정확히 인지할 있다는 장점을 가지고 있다.
전술한 컨트롤러(120)는, 상기 금속 감지 센서(270)가 작업물의 표면을 금속으로 감지한 경우, 레이저 발생기(130)가 레이저빔을 발진시키도록 제어하되, 상기 금속 감지 센서(270)가 작업물의 표면을 금속으로 감지하지 못한 경우에는, 상기 레이저 발생기(130)의 레이저빔 발진을 원천적으로 차단시킴으로써 작업자와 주변의 안전을 담보한다. 상기 금속 감지 센서(270)는 충분한 감도를 확보하고 오염을 피하기 위해 작업물 표면에서 1~5cm 이격되도록 그 높이가 정해진다.
레이저 세정 작업 중 작업물 표면에서 많은 분진이 발생한다. 특히 도료 세정의 경우 인체에 유해한 성분의 분진이 다량으로 발생한다. 이러한 분진을 효과적으로 포집해야 작업자의 안전을 담보할 수 있고, 레이저 세정 헤드(200) 내 광학 부품들의 오염을 막을 수 있다.
가이드 바(260)의 측면, 특히, 이동 파트(264)의 측면에는 집진포트(265)가 구비되며, 상기 집진포트(265)에는 집진기(400)와 연결된 집진호스(420)가 접속된다. 상기 집진기(400)는 상기 집진포트(265)와 접속된 집진호스(420)을 통해 레이저 세정 중에 발생한 분진을 포집한다. 충분한 집진 성능을 확보하기 위해, 집진포트(265)의 직경이 중요하며, 집진포트(265)의 직경은 5cm 이상인 것이 바람직하다.
작업자는 레이저 세정 헤드(200)를 손으로 잡고 작업을 수행해야 한다. 따라서, 작업자가 레이저 세정 헤드(200)를 손쉽게 핸들링할 수 있도록, 레이저 세정 헤드(200)는 가벼워야 한다. 이를 위해, 레이저 세정 헤드(200)의 헤드 하우징(212, 214)은 플라스틱을 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 레이저 세정 헤드(200)의 총 무게는 작업자의 작업성을 위해 3kg 이하인 것이 바람직하다.
또한, 상기 헤드 하우징(212, 214)의 제1 파트(212), 즉, 손잡이 부근에는 레이저 온/오프 스위치(ON/OFF swticth)(217)가 구비된다. 상기 온/오프 스위치는 버튼 또는 트리거인것이 바람직하다.
또한, 레이저 세정 헤드(200)에 장착된 초점렌즈(240)의 초점길이는 보통 150mm 이상 600mm 이하인 것이 바람직하다. 150mm 이하로 너무 가까운 경우, 세정 중 발생하는 분진에 의해 광학 부품이 쉽게 오염될 수 있고, 150mm를 초과하여 너무 먼 경우, 레이저빔의 스폿 사이즈가 커져 충분한 레이저 강도를 얻기 어려워. 효과적인 레이저 세정 작업이 어렵다.
산업 제조 현장에서 레이저 세정 기술을 적용하는 경우, 레이저 세정 장치의 이동성이 매우 중요하다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 이동용 카트(10)에 상기 레이저 발생기(130), 상기 컨트롤러(120) 및 전력 공급 유닛(110)을 포함하는 본체(100)를 싣거나 또는 레이저 발생기(130), 상기 컨트롤러(120) 및 전력 공급 유닛(110) 각각을 싣고 이동용 카트(10)를 이동시킴으로써, 수작업 레이저 세정 장치를 용이하게 이동시킬 수 있다.
한편, 선박 제조 현장의 경우, 선박 내부로 들어가 레이저 세정 작업을 수행하는 경우가 많다. 그럴 경우, 레이저 발생기(310), 컨트롤러(120) 및 전력 공급 유닛(110)을 포함하는 본체(100)를 바퀴를 포함하는 이동용 카트로 이동하는 것이 쉽지 않아, 레이저 세정 장치의 본체(100)를 손이나 어깨에 메고 작업장으로 들어갈 필요성이 있다.
도 3은, 레이저 발생기와 제어부를 포함하는 휴대형 레이저 세정 모듈을 어깨에 메거나 손에 들어가 작업장으로 들어갈 수 있는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치를 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치는, 레이저 발생기(130)와 컨트롤러(120)가 내부에 구비되고 어깨에 메거나 또는 손으로 들 수 있도록 구성된 휴대형 레이저 세정 모듈(101)을 포함한다. 휴대형 레이저 세정 모듈(101)을 작업자의 어깨에 멜 수 있도록 상기 휴대형 레이저 세정 모듈(101)에는 어깨끈(5)이 설치되고, 상기 휴대형 레이저 세정 모듈(101)을 작업자가 손으로 쉽게 들어 운반할 수 있도록 상기 휴대형 레이저 세정 모듈(101)의 상단에는 손잡이(7)가 설치된다.
또한, 본 실시예의 수작업 레이저 세정 장치는 이동용 카트(10)에 탑재된 전력 공급 유닛(110)을 더 포함한다. 상기 전력 공급 유닛(110)은 무겁기 때문에, 상기 휴대형 레이저 세정 모듈(101)에 내장되는 대신, 이동용 카트(10)에 탑재되는 것이 바람직하다. 이동용 카트(10)에 탑재된 전력 공급 유닛(110)과 휴대형 레이저 세정 모듈(101) 사이에는 충분한 길이를 갖는 전력 케이블(400)이 제공되며, 상기 전력 공급 유닛(110)은 상기 전력 케이블(400)을 통해 상기 휴대형 레이저 세정모듈(101)로 전력을 공급한다. 최근 배터리 성능이 획기적으로 발전함에 따라, 전력 공급 유닛(110)은 배터리(112)를 이용할 수 있다. 전력 케이블(400)의 길이는 작업자의 환경에 따라 조절이 가능하며, 보통 10m 이상을 사용하는 것이 효과적이다.
앞선 실시예와 마찬가지로, 본 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치는, 광섬유(optical fiber)(300)를 통해 상기 레이저 발생기(110)로부터 전송된 레이저빔을 전송받아 작업물의 금속 표면에 조사하는 레이저 세정 헤드(200)를 포함한다. 레이저 세정 헤드(200)의 구성은 앞선 실시예와 실질적으로 동일하며, 따라서, 중복을 피하기 위해 설명이 생략된다.
또한, 작업자가 레이저 세정 헤드(200)를 손으로 잡고 장시간 사용할 경우 상당한 피로감이 누적된다. 이러한 피로감을 줄이기 위해, 본 실시예에 따른 수작업 레이저 세정 장치는 레이저 세정 헤드(200)를 작업자의 목에 걸도록 상기 레이저 세정 헤드(200)에 연결된 목끈(2)을 더 포함한다. 작업자의 목에 건 목끈(2)을 레이저 세정 헤드(200)에 연결한 상태로 작업을 수행하면, 레이저 세정 헤드(200)의 중량을 분산시킬 수 있어서 작업자가 보다 편안하게 세정 작업을 수행할 수 있다.
결과적으로, 본 발명에 따르면, 수작업으로 레이저 세정을 수행 시, 초점위치를 일정하게 유지함으로써 안정적인 세정 작업을 수행할 수 있고, 금속 작업물 이외에서 레이저빔의 발진을 원천적으로 막고 유해 분진을 효과적으로 포집함으로써 안전한 세정 작업을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 레이저 세정 공정을 사용하는 모든 제조 현장에 사용할 수 있다.
이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.
110........................전력 공급 유닛
120........................컨트롤러
130........................레이저 발생기
200........................레이저 세정 헤드
220........................조준기
230........................고속 갈바노 스캐너
240........................초점렌즈

Claims (11)

  1. 작업물의 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 수작업 레이저 세정 장치로서,
    레이저빔을 발진하는 레이저 발생기;
    상기 레이저 발생기를 제어하는 컨트롤러; 및
    상기 레이저 발생기가 발진한 레이저빔을 광섬유(optical fiber)를 통해 전송받아 작업물(W)의 표면에 조사하는 레이저 세정 헤드를 포함하며,
    상기 레이저 세정 헤드는,
    손잡이를 갖는 헤드 하우징과,
    상기 헤드 하우징 내에 위치하며, 상기 광섬유의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 평행광으로 조준(collimation)시키는 조준기(collimator)와,
    상기 조준기를 거쳐 전송된 레이저빔을 스캔 모터에 장착된 미러로 고속 스캐닝하는 고속 갈바노 스캐너와,
    상기 고속 갈바노 스캐너에서 스캐닝된 레이저빔을 초점거리(d)에 포커싱하여 상기 작업물의 표면에 조사하는 초점렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 세정 헤드는, 상기 작업물의 표면이 금속인지를 감지하는 금속 감지 센서를 포함하며, 상기 컨트롤러는, 상기 금속 감지 센서가 상기 작업물의 표면을 금속으로 감지하지 못한 경우, 상기 레이저 발생기의 레이저빔 발진을 차단하는 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 세정 헤드는, 초점렌즈에 의해 상기 초점거리(d)에서 포커싱되는 레이저빔을 가이드하도록, 상기 헤드 하우징에 결합되는 레이저빔 가이드 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저빔 가이드 바는 상기 초점렌즈에 따라 길이 조절 가능한 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저빔 가이드 바의 측면에는 집진포트가 구비되며, 상기 집진포트는 집진기와 연결된 집진호스와 접속되는 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 레이저 세정 헤드는 상기 레이저빔 가이드 바에 결합되어 상기 작업물의 표면을 따라 구름 운동하는 베어링 바퀴를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 헤드 하우징은 플라스틱 재료로 형성된 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 고속 갈바노 스캐너는 2개의 스캔 모터와 2개의 미러를 사용한 2D 스캐닝 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 발생기와 상기 컨트롤러는 작업자가 손잡이 또는 어깨끈에 의해 휴대 가능한 하나의 휴대형 레이저 세정 모듈에 통합되고, 상기 휴대형 레이저 세정 모듈과 전력 공급 유닛 사이는 전력 케이블에 의해 연결된 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 세정 헤드는. 상기 초점렌즈 및 상기 초점렌즈 이전의 광학부품들을 보호하도록 상기 초점렌즈 이후 구간에 장착된 보호창을 더 포함하고, 상기 초점렌즈는 f-theta로 렌즈인 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
  11. 청구항 1에 있어서, 상기 레이저 발진기, 상기 컨트롤러은 전력 공급 유닛과 함께 이동형 카트에 탑재된 것을 특징으로 하는 수작업 레이저 세정 장치.
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