KR20230038036A

KR20230038036A - Welding slag removal system using laser

Info

Publication number: KR20230038036A
Application number: KR1020210121281A
Authority: KR
Inventors: 이동경; 서영진
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2023-03-17
Also published as: KR102573963B1

Abstract

The present invention relates to a welding part slag removal system that removes slag by irradiating a laser beam to the slag generated in a welding part. An objective of the present invention is to provide the slag removal system that can guarantee continuous quality of a product by irradiating a laser beam to a material to remove slag to a thickness of several micrometers. The present invention can remove slag from areas where it is difficult to remove slag due to a conventional wire not reaching the slag, so the quality of the product can be improved. There is no additional cost for replacing consumables, and slag removal operation can be performed in a small space. The welding slag removal system using laser of the present invention includes a slag removal device and an automatic control module.

Description

Welding slag removal system using laser}

본 발명은 레이저를 이용한 용접 슬래그 제거 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용접부 및 용접부 주변 영역에 생성된 슬래그에 레이저 빔을 조사하여 슬래그가 제거되도록 하는 용접부 슬래그 제거 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a welding slag removal system using a laser, and more particularly, to a welding slag removal system that removes the slag by irradiating a laser beam to the slag generated in a welded portion and a region around the welded portion.

자동차의 차체 제작에 사용되는 철계 재료는 주로 용접을 통해 접합된다. 용접 공정을 진행하면 높은 열로 인하여 용접부 및 용접부 주변에 착색 및 슬래그가 생성된다. 이때, 발생된 슬래그는 철계 재료의 내식성을 감소시키며, 페인팅 작업을 할 경우, 페인트의 잔존 수명에도 영향을 미친다. 현재 페인트의 잔존 수명은 약 10년이지만, 잔존 수명 기간을 15년으로 요구하는 추세이다. 페인트의 잔존 수명을 늘리기 위해서는 용접부 및 용접부 주변에 생성된 슬래그 제거가 필수적이다. 용접부의 슬래그 제거를 위한 방법으로는 산세(전해 연마)와 와이어 브러싱 방법이 주로 사용된다.Iron-based materials used in automobile body manufacturing are mainly joined through welding. When the welding process proceeds, coloring and slag are generated at the welded portion and around the welded portion due to high heat. At this time, the generated slag reduces the corrosion resistance of the iron-based material, and also affects the remaining life of the paint when painting is performed. Currently, the remaining life of paint is about 10 years, but the trend is to require a remaining life of 15 years. In order to increase the remaining life of the paint, it is essential to remove the slag generated at and around the welded joint. Pickling (electrolytic polishing) and wire brushing are mainly used as methods for removing slag from welded parts.

먼저, 산세의 경우, 재료의 외면에 형성된 슬래그는 제거되지만 재료 내부에 전해액이 유입될 경우 수분이 제거되지 않기 때문에 부식의 재발생률이 증가한다. 또한, 산세는 인체에 해로운 가스를 발생시키며, 사용되는 전해액 또한 매우 고가이기 때문에 비용이 많이 발생한다는 문제점이 있다. 아울러, 부피가 큰 공작물의 슬래그를 제거하기 위해서는 공작물을 수용할 수 있을 크기의 공정 장비를 확보해야 하며, 전해액은 환경 오염 물질이기 때문에 이를 처리하는 비용 또한 발생되기 때문에 비경제적이다. First, in the case of pickling, slag formed on the outer surface of the material is removed, but when the electrolyte is introduced into the material, the recurrence rate of corrosion increases because moisture is not removed. In addition, pickling generates gases harmful to the human body, and since the electrolyte solution used is also very expensive, there is a problem in that cost is high. In addition, in order to remove slag from a bulky workpiece, it is necessary to secure process equipment capable of accommodating the workpiece, and since electrolyte is an environmental pollutant, the cost of treating it is also generated, which is uneconomical.

와이어 브러싱은 와이어를 이용해 물리적으로 슬래그를 제거하는 공정으로, 환경 규제에 대해서는 자유롭다. 그러나, 와이어 브러싱 공정은 기계적인 공정이므로 와이어의 마모가 발생된다. 와이어의 마모로 인해 와이어 브러싱을 주기적으로 교체해야 하기 때문에 추가 비용이 발생된다. 또한, 와이어가 직접 재료에 접촉되어 슬래그를 제거하는 공정이기 때문에 물리적으로 와이어의 접촉이 어려운 부분의 슬래그는 제거하기 어려우며, 와이어의 마모로 인해 지속적인 품질 보증이 어렵다는 문제점이 있다.Wire brushing is a process that physically removes slag using wire, and is free from environmental regulations. However, since the wire brushing process is a mechanical process, wire wear occurs. Additional cost is incurred because the wire brushing needs to be replaced periodically due to wear of the wire. In addition, since the wire is in direct contact with the material to remove the slag, it is difficult to physically remove the slag in the part where the wire is difficult to contact, and there is a problem in that continuous quality assurance is difficult due to abrasion of the wire.

따라서, 환경 규제에 대해 자유로우면서도 지속적인 품질 보증이 가능하며 경제적으로 용접부 및 용접부의 슬래그를 제거할 수 있는 기술의 필요성이 대두되고 있다. Therefore, there is a need for a technology capable of free from environmental regulations, continuous quality assurance, and economically removing welds and slag from welds.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-0810878호1. Republic of Korea Patent Registration No. 10-0810878

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 재료에 레이저 빔을 조사하여 슬래그를 수 마이크로미터의 두께로 제거하므로 제품의 지속적인 품질을 보증할 수 있도록 하는 용접 슬래그 제거 시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to remove welding slag to ensure the continuous quality of the product by removing the slag to a thickness of several micrometers by irradiating the material with a laser beam. in providing the system.

또한, 종래의 와이어가 닿지 않아 슬래그를 제거하기 어려웠던 영역의 슬래그도 제거할 수 있으므로 제품의 품질을 높일 수 있으며, 소모품 교체를 위한 추가 비용이 들지 않고 좁은 공간에서도 작업할 수 있는 용접 슬래그 제거 시스템을 제공함에 있다.In addition, it is possible to remove slag from areas where it was difficult to remove slag due to the conventional wire not reaching it, so the quality of the product can be improved, and the welding slag removal system that can work in a small space without additional cost for replacing consumables has been developed. is in providing

본 발명의 레이저를 이용한 용접 슬래그 제거 시스템은, 모재에 형성된 슬래그에 레이저 빔을 조사하는 슬래그 제거 장치; 및 상기 슬래그 제거 장치와 전기적으로 연결되며, 상기 슬래그 제거 장치의 동작을 제어하는 자동 제어 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Welding slag removal system using a laser of the present invention, the slag removal device for irradiating a laser beam to the slag formed on the base material; and an automatic control module electrically connected to the slag removal device and controlling an operation of the slag removal device.

또한, 상기 슬래그 제거 장치는, 레이저 빔이 발진되는 광원부, 상기 광원부에서 발진된 레이저 빔을 작업 영역에 조사하는 헤드부, 일단은 상기 광원부에 결합되고, 타단은 상기 헤드부에 결합되어 상기 광원부에서 발진된 레이저 빔을 상기 헤드부로 전달하는 전달부, 상기 헤드부를 이동시키는 이동부 및 상기 광원부, 상기 헤드부 및 상기 이동부 중 선택되는 하나 이상의 동작을 제어하도록 조작되는 조작부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the slag removal device, a light source unit for oscillating a laser beam, a head unit for irradiating a laser beam generated from the light source unit to a work area, one end is coupled to the light source unit, and the other end is coupled to the head unit in the light source unit It is characterized in that it includes a transmission unit for transmitting the oscillated laser beam to the head unit, a moving unit for moving the head unit, and a control unit for controlling one or more operations selected from among the light source unit, the head unit, and the moving unit. .

또한, 자동 제어 모듈은, 외부로부터 상기 모재의 작업 정보를 수신받는 수신부, 상기 수신부에 수신된 작업 정보를 기반으로 상기 헤드부의 이동 경로 정보를 생성하는 제어부, 상기 제어부에서 생성된 상기 헤드부의 이동 경로 정보를 상기 슬래그 제거 장치로 송신하는 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the automatic control module includes a receiving unit receiving job information of the base material from the outside, a control unit generating movement path information of the head unit based on the job information received by the receiving unit, and a moving path of the head unit generated by the control unit. It is characterized in that it comprises a transmitter for transmitting information to the slag removal device.

또한, 상기 헤드부는, 레이저 빔이 조사되는 조사부, 상기 조사부의 조사 각도를 조절하는 각도 조절부 및 상기 조사부를 지면에 대해 수직 축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the head unit includes an irradiation unit for irradiating a laser beam, an angle adjusting unit for adjusting an irradiation angle of the irradiation unit, and a rotation unit for rotating the irradiation unit in a clockwise or counterclockwise direction with respect to a vertical axis with respect to the ground. to be

또한, 상기 헤드부는, 상기 모재의 작업 영역을 스캔하는 스캔부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the head unit is characterized in that it further comprises a scanning unit for scanning the work area of the base material.

또한, 상기 자동 제어 모듈은, 상기 스캔부로부터 수집된 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 각도 조절부 및 상기 회전부를 동작시켜 상기 조사부의 조사 방향을 제어하는 것을 특징으로 한다.The automatic control module may control the irradiation direction of the irradiation unit by operating the angle adjuster and the rotation unit according to the location or shape of the work area collected from the scan unit.

또한, 상기 자동 제어 모듈은, 상기 스캔부로부터 수집된 작업 영역의 위치 또는 형태에 따라 상기 조사부에서 조사될 레이저 빔의 형태를 변경하는 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The automatic control module may further include a change unit that changes the shape of the laser beam to be irradiated from the irradiation unit according to the location or shape of the work area collected from the scan unit.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 용접 슬래그 제거 시스템은, 재료에 레이저 빔을 조사하여 슬래그를 수 마이크로미터의 두께로 제거하므로 제품의 지속적인 품질을 보증할 수 있다.The welding slag removal system of the present invention according to the configuration as described above can guarantee the continuous quality of the product because the material is irradiated with a laser beam to remove the slag to a thickness of several micrometers.

또한, 종래의 와이어가 닿지 않아 슬래그를 제거하기 어려웠던 영역의 슬래그도 제거할 수 있으므로 제품의 품질을 높일 수 있으며, 소모품 교체를 위한 추가 비용이 들지 않고 좁은 공간에서도 작업할 수 있다.In addition, since slag can be removed from areas where it is difficult to remove slag due to the conventional wire not reaching it, the quality of the product can be improved, and it is possible to work in a small space without additional cost for replacing consumables.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도
도 3은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도
도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 레이저 빔 조사 형태 개략도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템 개략도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템의 자동 제어 모듈 개략도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도1 is a perspective view of a welding slag removal device according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is an enlarged front view of a welding slag removal device according to an embodiment of the present invention
Figure 3 is an enlarged front view of a welding slag removal device according to a modified example of an embodiment of the present invention
Figure 4 is a schematic diagram of the laser beam irradiation form of the welding slag removal device according to various embodiments of the present invention
5 is a schematic diagram of a welding slag removal system according to an embodiment of the present invention
Figure 6 is a schematic diagram of the automatic control module of the welding slag removal system according to an embodiment of the present invention
7 is a flowchart of a slag removal method using a welding slag removal system according to an embodiment of the present invention
8 is a flow chart of a slag removal method using a welding slag removal system according to another embodiment of the present invention

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention as described above will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 사시도를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 크게 슬래그를 제거하기 위한 레이저 빔 광원이 발진되는 광원부(100), 광원부(100)에서 발진된 레이저 빔을 전달하는 전달부(300), 전달부(300)를 통해 전달된 레이저 빔을 모재(W)의 슬래그 영역에 조사하는 헤드부(400) 및 상기 헤드부(400)를 이동시키는 이동부(200)로 구성된다.1 shows a perspective view of a welding slag removal device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the slag removal apparatus 10 of the present invention includes a light source unit 100 in which a laser beam light source for removing slag is oscillated, and a transmission unit 300 which transmits a laser beam oscillated from the light source unit 100. ), a head part 400 that irradiates the laser beam transmitted through the transmission part 300 to the slag area of the base material W, and a moving part 200 that moves the head part 400.

광원부(100)는 내부 공간이 형성된 함체 형태로 도면에 도시되어 있지는 않으나 내부에 레이저가 발진되는 레이저 소스부와 레이저 소스부를 냉각시키는 냉각부가 설치되는 것이 바람직하다. 광원부(100)의 상면 또는 측면에는 슬래그 제거 장치(10)의 온/오프 및 슬래그 제거 장치(10)의 여러 동작을 제어할 수 있도록 조작부(110)가 설치된다. 이때, 조작부(110)는 버튼 형태, 스위치 형태, 터치 형태 중 선택되는 하나의 형태일 수 있다. 광원부(100)의 상면 또는 측면에는 디스플레이 형태의 패널부(120)가 설치되어 슬래그 제거 장치(10)의 동작 상태를 출력하도록 하며, 이 또한 터치 스크린 형태로 설치될 수도 있다.The light source unit 100 is in the form of an enclosure in which an internal space is formed, and although not shown in the drawings, it is preferable that a laser source unit for generating laser oscillation and a cooling unit for cooling the laser source unit are installed therein. A manipulation unit 110 is installed on the top or side of the light source unit 100 to control on/off of the slag removal device 10 and various operations of the slag removal device 10 . At this time, the control unit 110 may have a form selected from among a button form, a switch form, and a touch form. A panel unit 120 in the form of a display is installed on the top or side surface of the light source unit 100 to output the operating state of the slag removal device 10, which may also be installed in the form of a touch screen.

이때, 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)의 광원부(100)와 조작부(110) 및 패널부(120)가 일체로 형성되는 것은 하나의 실시예를 설명하기 위함이며, 광원부(100), 조작부(110) 및 패널부(120)가 각각 구비될 수도 있다. At this time, the reason why the light source unit 100, the operation unit 110, and the panel unit 120 of the slag removal device 10 of the present invention are integrally formed is to explain one embodiment, and the light source unit 100, the operation unit ( 110) and the panel unit 120 may be provided respectively.

광원부(100)의 레이저 소스부에서 발진된 레이저 빔이 헤드부(400)로 전달될 수 있도록 헤드부(400)와 레이저 소스부 사이에는 전달부(300)가 설치된다. 이때, 전달부(300)는 플렉서블한 광섬유인 것이 바람직하다.A transmission unit 300 is installed between the head unit 400 and the laser source unit so that the laser beam oscillated by the laser source unit of the light source unit 100 can be transmitted to the head unit 400 . At this time, the delivery unit 300 is preferably a flexible optical fiber.

헤드부(400)는 헤드부(400)를 작업 영역으로 이동시키는 이동부(200)의 끝단에 설치되며, 이동부(200)와 광원부(100)는 전기적으로 연결되어 광원부(100)에 설치된 조작부(110)의 조작에 의해 제어될 수 있다. 이는 하나의 실시예를 설명하기 위함이며 미리 입력된 경로 또는 휴대용 단말기(600)로 이동부(200)의 동작을 제어할 수도 있다. 이때, 전달부(300)는 이동부(200)에 일부 또는 전체가 고정되도록 설치되어 헤드부(400)에 안정적으로 레이저 빔을 전달할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The head unit 400 is installed at the end of the moving unit 200 that moves the head unit 400 to a work area, and the moving unit 200 and the light source unit 100 are electrically connected to the control unit installed in the light source unit 100. It can be controlled by the operation of (110). This is to explain one embodiment, and the operation of the mobile unit 200 may be controlled with a path input in advance or the portable terminal 600 . At this time, it is preferable that the delivery unit 300 is installed to be partially or wholly fixed to the moving unit 200 so as to stably transmit the laser beam to the head unit 400 .

헤드부(400)는 광원부(100)에서 발진된 빔을 전달부(300)로부터 전달받고, 모재(W)의 슬래그가 형성된 영역에 레이저 빔을 조사하여 슬래그를 제거한다. 이는 도 2를 참조하여 보다 자세히 설명하도록 한다. The head unit 400 receives the beam oscillated by the light source unit 100 from the transmission unit 300 and irradiates a laser beam to the area where the slag is formed in the base material W to remove the slag. This will be described in more detail with reference to FIG. 2 .

본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 광원부(100) 및 이동부(200)의 하부에 바퀴가 설치되어 작업자가 모재(W)의 위치에 따라 편하게 이동시킬 수 있다. In the slag removal device 10 of the present invention, wheels are installed below the light source unit 100 and the moving unit 200 so that the operator can move the base material W conveniently according to the position of the base material W.

도 2는 모재의 사시도 및 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도를 도시하고 있다. 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 모재(W)는 철계 재료가 용접에 의해 접합되어 형성된다. 본 발명의 모재(W)는 차체를 구성하는 것으로, 이는 하나의 예를 설명하기 위함이며 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 다양한 산업 분야에서 사용되는 모재의 오염 물질을 제거하는 데에 적용될 수 있다.Figure 2 shows a perspective view of a base material and an enlarged front view of a welding slag removal device according to an embodiment of the present invention. As shown in (a) of FIG. 2, the base material W is formed by joining iron-based materials by welding. The base material (W) of the present invention constitutes a vehicle body, which is to explain one example, and the slag removal device 10 of the present invention can be applied to remove contaminants from base materials used in various industrial fields. there is.

도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 모재(W)는 작업 테이블 위에 놓고, 이동부(200)가 동작하여 헤드부(400)를 상하좌우로 이동시켜 모재(W)가 놓인 위치로 이동시킨다. 헤드부(400)는 모재(W)의 상면으로부터 소정 거리를 두고 위치되도록 하는 것이 바람직하며, 모재(W)의 슬래그가 형성된 영역에 레이저 빔을 조사하여 슬래그를 제거한다.As shown in (b) of FIG. 2, the base material W is placed on the work table, and the moving part 200 moves the head part 400 up, down, left and right to move it to the position where the base material W is placed. . The head part 400 is preferably positioned at a predetermined distance from the upper surface of the base material W, and the slag is removed by radiating a laser beam to the area where the slag of the base material W is formed.

고 에너지 밀도의 레이저 빔이 모재(W)에 발생된 슬래그에 닿는 즉시 산화 막이 증발 또는 분해되기 때문에 친환경적이며, 신속하게 슬래그를 제거할 수 있다. 이는, 모재(W)의 슬래그 외 영역의 표면에는 거의 영향을 주지 않고 슬래그만 선택적으로 제거할 수 있어 제품의 품질을 보장할 수 있다. Since the oxide film evaporates or decomposes as soon as the high-energy-density laser beam touches the slag generated in the base material W, it is eco-friendly and can quickly remove the slag. This can selectively remove only the slag without affecting the surface of the area other than the slag of the base material W, thereby ensuring the quality of the product.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 확대 정면도를 도시하고 있다. 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)의 헤드부(400)는 레이저 빔을 조사하는 조사부(430)와 조사부(430)의 레이저 빔 조사 각도를 조절하는 각도 조절부(410) 및 조사부(430)를 세로 축을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시키는 회전부(420)를 포함한다.3 shows an enlarged front view of a welding slag removal device according to a modified example of an embodiment of the present invention. The head part 400 of the slag removal apparatus 10 of the present invention includes an irradiation unit 430 for irradiating a laser beam, an angle adjusting unit 410 for adjusting a laser beam irradiation angle of the irradiation unit 430, and an irradiation unit 430. It includes a rotation unit 420 that rotates clockwise or counterclockwise about a vertical axis.

이는, 주변의 장애물 때문에 헤드부(400)가 작업 영역에 진입하기 어려운 경우나, 미세한 제어가 필요할 경우를 위해 구비된 것으로, 각도 조절부(410) 및 회전부(420)가 조사부(430)가 레이저 빔이 조사될 방향을 제어하여 레이저 빔이 조사되도록 할 수 있다. 이때, 조사부(430)의 각도 및 회전뿐만 아니라 조사부(430)가 다단 형식으로 설치되어 길이 조절도 가능하도록 설치될 수 있다. This is provided for cases where it is difficult for the head unit 400 to enter the work area due to surrounding obstacles or when fine control is required. A direction in which the beam is irradiated may be controlled so that the laser beam is irradiated. In this case, not only the angle and rotation of the irradiation unit 430 but also the irradiation unit 430 may be installed in a multi-stage manner to enable length adjustment.

도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 장치의 레이저 빔 조사 형태 개략도를 도시하고 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 판 형태의 모재(W)에 소정의 폭을 갖는 슬래그(S1)가 형성된 경우, 조사부(430)에서 조사되는 레이저 빔(B1)의 형태가 슬래그(S1)와 유사한 폭을 갖는 직선 또는 사각형 형태로 변경될 수 있다.Figure 4 shows a schematic diagram of the laser beam irradiation form of the welding slag removal device according to various embodiments of the present invention. As shown in FIG. 4A, when slag S1 having a predetermined width is formed on the base material W in the form of a plate, the shape of the laser beam B1 irradiated from the irradiation unit 430 is similar to that of the slag S1. It can be changed to a straight line or a rectangular shape with a width.

도 4b에 도시된 바와 같이, 링 형태의 슬래그(S2)가 형성된 경우, 조사부(430)에서 조사되는 레이저 빔(B2)의 형태는 처음에는 슬래그(S2)의 가장 작은 직경과 유사한 직경을 갖는 링 형태로 조사되며, 점차 지름이 커지며 바깥쪽으로 뻗는 방사 형태로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4B, when the ring-shaped slag S2 is formed, the shape of the laser beam B2 irradiated from the irradiation unit 430 is initially a ring having a diameter similar to the smallest diameter of the slag S2. It is irradiated in a form, and it can be formed in a radial shape that gradually increases in diameter and extends outward.

도 4c에 도시된 바와 같이 슬래그(S3)가 복수 개의 곡선 형태로 형성된 경우 곡선의 개수만큼 점 형태의 레이저 빔(B3)이 조사되며, 슬래그의 형태에 대응되는 곡선을 따라 이동하며 슬래그(S3)를 제거한다.As shown in FIG. 4C, when the slag S3 is formed in a plurality of curves, the point-shaped laser beam B3 is irradiated as many as the number of curves, moves along the curve corresponding to the shape of the slag, and the slag S3 Remove

이는 몇 가지 실시예에 대해 레이저 빔의 형태에 대해 설명한 것으로, 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 슬래그의 형태에 따라 레이저 빔의 형태가 슬래그를 제거하기에 용이한 최적의 형태로 변경되는 것을 특징으로 한다.This has been described for the shape of the laser beam for several embodiments, and the slag removal device 10 of the present invention changes the shape of the laser beam to an optimal shape that is easy to remove the slag according to the shape of the slag. to be characterized

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템 개략도를 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시에에 따른 모재(W)는 차체 제작에 이용되는 것이므로, 미리 정해진 형태가 있기 때문에 동일한 형태가 복수 개 제작되고, 용접 위치도 대부분 동일한 위치에서 용접되어 접합된다.5 shows a schematic diagram of a welding slag removal system according to an embodiment of the present invention. Since the base material W according to one embodiment of the present invention is used for manufacturing a vehicle body, since it has a predetermined shape, a plurality of identical shapes are manufactured, and most of the welding positions are welded and joined at the same position.

그러므로, 작업자가 PC(700)를 이용하여 모재(W)를 3D 모델링하고, 용접 부위가 입력된 모델링 정보를 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)에 송신하면, 슬래그 제거 장치(10)에서 모델링 정보를 매핑화하여 이동부(200)가 작업 영역에 헤드부(400)를 이동시켜 슬래그를 제거하는 공정을 진행할 수 있다. 따라서, 작업자가 헤드부(400)가 작업 영역으로 이동하도록 조작하지 않아도 PC(700)로부터 수신받은 모델링 정보를 기반으로 자동으로 제어할 수 있다.Therefore, when the worker 3D models the base material W using the PC 700 and transmits the modeling information in which the welding region is input to the slag removal device 10 of the present invention, the slag removal device 10 converts the modeling information By mapping the , the moving unit 200 may move the head unit 400 to the work area to perform a process of removing slag. Accordingly, the head unit 400 may be automatically controlled based on the modeling information received from the PC 700 without an operator manipulating the head unit 400 to move to the work area.

단말기(600)는 작업자가 휴대하는 휴대 전화나 태블릿 PC 등인 것이 바람직하며, 작업이 끝났을 경우, 슬래그 제거 장치(10)가 완료 알림을 송신하면 단말기(600)가 완료 알림을 수신받아 작업자가 공정을 지켜보고 있지 않더라고 작업이 완료된 것을 알 수 있다. 또한, 작업 중 문제가 발생했을 경우에도 단말기(600)에 알림을 송신하여 문제점에 대하여 즉시 대응할 수 있다는 효과가 있다.The terminal 600 is preferably a mobile phone or tablet PC carried by the worker. When the work is finished, the slag removal device 10 transmits a completion notification, the terminal 600 receives the completion notification and allows the operator to start the process. Even if you're not watching, you know the job is done. In addition, even when a problem occurs during work, a notification is sent to the terminal 600 so that the problem can be immediately dealt with.

이때, 모델링 정보는 PC(700)뿐만 아니라 단말기(600)에 구비된 카메라를 이용하여 카메라가 모재(W)를 찍고 촬영된 파일에 작업 영역과 이동 경로를 추가하여 슬래그 제거 장치(10)에 작업 정보를 송신할 수도 있다.At this time, the modeling information is applied to the slag removal device 10 by using the camera provided in the terminal 600 as well as the PC 700 to take a picture of the base material W and add a work area and a movement path to the photographed file. You can also send information.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템의 자동 제어 모듈 개략도를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 자동으로 작업을 수행할 수 있도록 자동 제어 모듈(500)이 구비되어 있으며, 상술한 PC(700) 및 단말기(600)와 자동 제어 모듈(500)은 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다.6 shows a schematic diagram of an automatic control module of a welding slag removal system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the slag removal device 10 of the present invention is equipped with an automatic control module 500 to automatically perform the operation, and the above-described PC 700 and terminal 600 and automatic control The modules 500 are preferably electrically connected.

슬래그 제거 장치(10)의 자동 제어 모듈(500)은 수신부(510), 송신부(520), 변경부(540), 제어부(530)로 구성된다. 먼저, 수신부(510)는 상술한 바와 같이 PC(700)로부터 모델링 정보를 수신받거나, 단말기(600)로부터 작업 정보를 수신받는다. 제어부(530)는 수신부(510)가 수신받은 모델링 정보 또는 작업 정보를 기반으로 조사부가 이동해야 할 경로를 매핑화하고, 송신부(520)가 매핑화된 정보를 슬래그 제거 장치(10)의 이동부(200)에 송신하여 이동부(200)가 헤드부(400)를 작업 영역으로 이동시킬 수 있다.The automatic control module 500 of the slag removal device 10 is composed of a receiving unit 510, a transmitting unit 520, a changing unit 540, and a control unit 530. First, the receiver 510 receives modeling information from the PC 700 or job information from the terminal 600 as described above. The controller 530 maps a path to be moved by the irradiation unit based on the modeling information or work information received by the receiver 510, and the transmitter 520 transfers the mapped information to the moving unit of the slag removal device 10. (200) so that the moving unit 200 can move the head unit 400 to the work area.

이동부(200)가 헤드부(400)를 작업 영역으로 이동시킨 후, 헤드부(400)에 설치된 스캔부(440)가 작업 영역의 슬래그 형태를 스캔하고, 스캔 정보를 자동 제어 모듈(500)의 수신부(510)에 송신한다. 이때, 본 발명의 스캔부(440)는 카메라 또는 레이더 등으로 모재(W)를 탐지할 수 있는 것이라면 작업자가 작업 환경에 맞게 구비할 수 있다.After the moving unit 200 moves the head unit 400 to the working area, the scanning unit 440 installed in the head unit 400 scans the slag shape in the working area, and sends scan information to the automatic control module 500. is transmitted to the receiving unit 510. At this time, if the scanning unit 440 of the present invention can detect the base material W with a camera or a radar, the operator may have it suitable for the working environment.

변경부(540)는 수신부(510)가 수신받은 스캔 정보를 기반으로 슬래그를 제거하기에 최적의 레이저 빔 형태로 변경시키고, 변경부(540)에서 변경된 레이저 빔 형태로 조사부(430)를 통해 레이저 빔이 슬래그에 조사되어 슬래그가 제거된다. 제거 공정이 모두 끝나면 송신부(520)가 작업 완료 알림 신호를 작업자의 PC(700) 또는 단말기(600)로 송신한다. The change unit 540 changes the laser beam into the optimal laser beam shape for removing slag based on the scan information received by the receiver 510, and changes the laser beam shape in the change unit 540 through the irradiation unit 430. A beam is irradiated onto the slag to remove the slag. When the removal process is complete, the transmitter 520 transmits a job completion notification signal to the operator's PC 700 or terminal 600 .

또한, 모재(W)의 좁은 틈에 슬래그가 형성되어 미세한 제어가 필요할 경우가 발생될 수 있다. 그러나, 이동부(200)는 크기가 크기 때문에 미세하게 제어하기 어렵다는 문제점이 있다. 이때, 자동 제어 모듈(500)의 제어부(530)가 조사부(430)의 조사되어야 할 각도 및 회전 방향 등을 제어하는 신호를 발생시키고, 이를 송신부(520)가 헤드부(400)에 송신한다. 헤드부(400)는 송신부(520)로부터 수신된 제어 신호를 기반으로 각도 조절부(410), 및 회전부(420)가 이동하여 조사부(430)를 통해 조사되는 레이저 빔의 조사 각도가 조절된다.In addition, slag is formed in the narrow gap of the base material (W), so fine control may be required. However, since the size of the moving unit 200 is large, it is difficult to finely control it. At this time, the control unit 530 of the automatic control module 500 generates a signal for controlling the irradiation angle and rotation direction of the irradiation unit 430, and the transmission unit 520 transmits the signal to the head unit 400. In the head unit 400, the angle adjustment unit 410 and the rotation unit 420 move based on the control signal received from the transmission unit 520 to adjust the irradiation angle of the laser beam irradiated through the irradiation unit 430.

따라서, 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)는 조사부(430)만 개별적으로 각도 조절 및 회전이 가능하도록 좁은 틈에 형성된 슬래그를 제거할 수 있다는 효과가 있다. 이때, 조사부(430)는 길이 조절이 가능하도록 설치되어 이동부(200)가 작업 영역에 진입하기 어려운 경우에도 슬래그 제거 공정을 수행할 수 있다는 효과가 있다. Therefore, the slag removal device 10 of the present invention has an effect of removing slag formed in a narrow gap so that only the irradiation unit 430 can individually adjust the angle and rotate. At this time, the irradiation unit 430 is installed to be adjustable in length, so that the slag removal process can be performed even when it is difficult for the moving unit 200 to enter the work area.

이때, 본 발명의 자동 제어 모듈(500)은 슬래그 제거 장치(10)를 자동으로 동작시키기 위한 하나의 실시예로 작업자가 조작부(110)나 리모콘과 같은 별도의 조작 수단을 이용하여 슬래그 제거 장치(10)의 동작을 제어할 수 있다.At this time, the automatic control module 500 of the present invention is one embodiment for automatically operating the slag removal device 10, and the operator uses a separate operating means such as the control unit 110 or a remote control to remove the slag device ( 10) can be controlled.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도를 도시하고 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 슬래그 제거 장치(10)를 이용한 슬래그 제거 방법은 수신 단계(S100), 이동 단계(S110), 스캔 단계(S120), 레이저 빔 형태 변경 단계(S130), 레이저 빔 조사 단계(S140), 슬래그 제거 단계(S150)를 포함한다.Figure 7 shows a flow chart of a slag removal method using a welding slag removal system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, the slag removal method using the slag removal device 10 of the present invention includes a receiving step (S100), a moving step (S110), a scanning step (S120), a laser beam shape change step (S130), a laser A beam irradiation step (S140) and a slag removal step (S150) are included.

먼저, 수신 단계(S100)에서는 PC(700)를 이용하여 모재(W)의 형태대로 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기(600)로부터 촬영된 정보를 슬래그 제거 장치(10)의 수신부(510)가 수신받는다. 이후, 수신부(510)로부터 수신된 모델링 정보 또는 촬영된 정보를 기반으로 제어부(530)에서 조사부(430)가 이동할 경로를 매핑하여 이동부(200)의 동작을 제어하는 이동 단계(S110)를 진행한다.First, in the receiving step (S100), the receiving unit 510 of the slag removal device 10 receives modeling information modeled according to the shape of the base material W using the PC 700 or information photographed from the operator's terminal 600 receive Thereafter, a moving step (S110) of controlling the operation of the moving unit 200 by mapping a path for the investigation unit 430 to move in the control unit 530 based on the modeling information or photographed information received from the receiving unit 510 proceeds. do.

헤드부(400)는 이동 단계(S110)에서 이동부(200)의 동작에 의해 모재(W)의 작업 영역으로 이동된다. 이때, 헤드부(400)에 구비된 스캔부(440)가 작업 영역의 형태를 스캔하는 스캔 단계(S120)를 진행한다. 스캔 단계(S120)에서 스캔된 작업 영역의 형태 정보는 수신부(510)로 송신되고, 작업 영역의 형태 정보를 기반으로 변경부(540)가 슬래그를 제거하기 위한 최적의 레이저 빔 조사 형태 및 경로를 도출하는 레이저 빔 형태 변경 단계(S130)를 진행한다. The head part 400 is moved to the working area of the base material W by the operation of the moving part 200 in the moving step S110. At this time, the scanning unit 440 provided in the head unit 400 scans the shape of the work area (S120). The information on the shape of the work area scanned in the scanning step (S120) is transmitted to the receiver 510, and based on the information on the shape of the work area, the changer 540 determines the optimal laser beam irradiation shape and path for removing slag. The derived laser beam shape change step (S130) proceeds.

이후, 조사부(430)가 레이저 빔 형태 변경 단계(S130)에서 도출된 형태의 레이저 빔을 슬래그가 형성된 작업 영역에 조사하는 레이저 빔 조사 단계(S140)를 진행되고, 강력한 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔에 의해 작업 영역에 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계(S150)가 진행된다. 슬래그 제거 단계(S150)가 끝난 후에는 작업자의 단말기(600)나 PC(700)로 완료 신호를 송신할 수 있다.Thereafter, a laser beam irradiation step (S140) is performed in which the irradiation unit 430 irradiates the laser beam of the form derived in the laser beam shape change step (S130) to the work area where the slag is formed, and the laser beam having a strong energy density A slag removal step (S150) in which slag is removed from the work area is performed. After the slag removal step (S150) is over, a completion signal may be transmitted to the operator's terminal 600 or PC 700.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용접 슬래그 제거 시스템을 이용한 슬래그 제거 방법 순서도를 도시하고 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 수신 단계(S200), 이동 단계(S210), 제1스캔 단계(S220), 판단 단계(S230), 조사 방향 제어 단계(S240), 제2스캔 단계(S250), 레이저 빔 형태 변경 단계(S260), 레이저 빔 조사 단계(S270), 슬래그 제거 단계(S280)를 포함한다.Figure 8 shows a flow chart of a slag removal method using a welding slag removal system according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the receiving step (S200), the moving step (S210), the first scanning step (S220), the determining step (S230), the irradiation direction control step (S240), the second scanning step (S250), the laser A beam shape change step (S260), a laser beam irradiation step (S270), and a slag removal step (S280) are included.

먼저, 수신 단계(S200)에서는 PC(700)를 이용하여 모재(W)의 형태대로 모델링된 모델링 정보나 작업자의 단말기(600)로부터 촬영된 정보를 슬래그 제거 장치(10)의 수신부(510)가 수신받는다. 이후, 수신부(510)로부터 수신된 모델링 정보 또는 촬영된 정보를 기반으로 제어부(530)에서 조사부(430)가 이동할 경로를 매핑하여 이동부(200)의 동작을 제어하는 이동 단계(S210)를 진행한다.First, in the receiving step (S200), the receiving unit 510 of the slag removal device 10 receives modeling information modeled according to the shape of the base material W using the PC 700 or information photographed from the operator's terminal 600 receive Thereafter, a movement step (S210) of controlling the operation of the moving unit 200 by mapping a path for the investigation unit 430 to move in the control unit 530 based on the modeling information or photographed information received from the receiving unit 510 proceeds. do.

헤드부(400)는 이동 단계(S210)에서 이동부(200)의 동작에 의해 모재(W)의 작업 영역으로 이동된다. 이후, 헤드부(400)에 구비된 스캔부(440)가 작업 영역을 스캔하는 제1스캔단계(S220)를 진행한다. 제1스캔 단계(S220)에서 스캔된 정보를 기반으로 작업 영역이 좁은 틈인지 판단하거나 헤드부(400)의 미세한 이동이 필요한 형태인지 판단하는 판단 단계(S230)를 진행한다. 판단 단계(S230)에서 YES라고 판단될 경우에는 조사부(430)의 각도 조절부(410)와 회전부(420)가 작동하여 조사부(430)가 레이저 빔이 조사된 방향을 제어하는 조사 방향 제어 단계(S240)를 진행하고, NO라고 판단될 경우에는 제2스캔 단계(S250)를 진행한다.The head part 400 is moved to the working area of the base material W by the operation of the moving part 200 in the moving step S210. Thereafter, the scanning unit 440 provided in the head unit 400 proceeds to a first scanning step (S220) of scanning the work area. Based on the information scanned in the first scan step ( S220 ), a determination step ( S230 ) of determining whether the work area is a narrow gap or whether a minute movement of the head unit 400 is required is performed. If it is determined YES in the determination step (S230), the irradiation direction control step in which the angle adjusting unit 410 and the rotating unit 420 of the irradiation unit 430 operate to control the direction in which the laser beam is irradiated by the irradiation unit 430 ( S240) is performed, and when it is determined to be NO, a second scan step (S250) is performed.

제2스캔 단계(S250)에서 스캔된 작업 영역의 형태 정보가 수신부(510)로 송신되고, 작업 영역의 형태 정보를 기반으로 변경부(540)가 슬래그를 제거하기 위한 최적의 레이저 빔 조사 형태 및 경로를 도출하는 레이저 빔 형태 변경 단계(S260)를 진행한다. In the second scanning step (S250), the shape information of the scanned work area is transmitted to the receiver 510, and based on the shape information of the work area, the change unit 540 determines the optimal laser beam irradiation shape for removing slag and A laser beam shape change step (S260) of deriving a path is performed.

이후, 조사부(430)가 레이저 빔 형태 변경 단계(S260)에서 도출된 형태의 레이저 빔을 슬래그가 형성된 작업 영역에 조사하는 레이저 빔 조사 단계(S270)를 진행되고, 강력한 에너지 밀도를 갖는 레이저 빔에 의해 작업 영역에 슬래그가 제거되는 슬래그 제거 단계(S280)가 진행된다. 슬래그 제거 단계(S280)가 끝난 후에는 작업자의 단말기(600)나 PC(700)로 완료 신호를 송신할 수 있다.Thereafter, a laser beam irradiation step (S270) is performed in which the irradiation unit 430 irradiates the laser beam of the form derived in the laser beam shape change step (S260) to the work area where the slag is formed, and the laser beam having a strong energy density A slag removal step (S280) in which slag is removed from the work area is performed. After the slag removal step (S280) is over, a completion signal may be transmitted to the operator's terminal 600 or PC 700.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.Technical ideas should not be interpreted as being limited to the above-described embodiments of the present invention. Not only the scope of application is diverse, but also various modifications and implementations are possible at the level of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Therefore, such improvements and changes fall within the protection scope of the present invention as long as they are obvious to those skilled in the art.

10 슬래그 제거 장치
W 모재
100 광원부
110 조작부
120 패널부
200 이동부
300 전달부
400 헤드부
410 각도 조절부
420 회전부
430 조사부
440 스캔부
500 자동 제어 모듈
510 수신부
520 송신부
530 제어부
540 변경부
600 단말기
700 PC10 Slag removal device
W Base material
100 light source
110 control panel
120 panel part
200 moving parts
300 transmission unit
400 head
410 angle adjuster
420 rotating part
430 investigation department
440 scan unit
500 automatic control module
510 receiver
520 transmitter
530 control
540 change department
600 terminal
700pcs

Claims

A slag removal device for irradiating a laser beam to the slag formed on the base material; and
an automatic control module electrically connected to the slag removal device and controlling an operation of the slag removal device;
Welding slag removal system using a laser, characterized in that it comprises a.

The method of claim 1, wherein the slag removal device,
A light source unit in which a laser beam is oscillated;
A head unit for irradiating a laser beam oscillated by the light source unit to a work area;
A transmission unit having one end coupled to the light source unit and the other end coupled to the head unit to transmit the laser beam oscillated by the light source unit to the head unit;
A moving unit for moving the head unit; and
A manipulation unit that is manipulated to control at least one operation selected from among the light source unit, the head unit, and the moving unit.
Welding slag removal system using a laser, characterized in that it comprises a.

The method of claim 2, wherein the automatic control module,
A receiving unit for receiving work information of the base material from the outside;
a controller for generating movement path information of the head unit based on the job information received by the receiver;
A transmission unit for transmitting the movement path information of the head unit generated by the control unit to the slag removal device.
Welding slag removal system using a laser, characterized in that it comprises a.

The method of claim 2, wherein the head portion,
an irradiation unit where a laser beam is irradiated;
An angle adjusting unit for adjusting the irradiation angle of the irradiation unit, and
A rotation unit for rotating the irradiation unit in a clockwise or counterclockwise direction based on a vertical axis with respect to the ground
Welding slag removal system using a laser, characterized in that it comprises a.

The method of claim 4, wherein the head portion,
Welding slag removal system using a laser, characterized in that it further comprises a scanning unit for scanning the working area of the base material.

The method of claim 5, wherein the automatic control module,
Welding slag removal system using a laser, characterized in that for controlling the irradiation direction of the irradiation unit by operating the angle adjusting unit and the rotation unit according to the position or shape of the work area collected from the scanning unit.

The method of claim 5, wherein the automatic control module,
A change unit for changing the shape of the laser beam to be irradiated from the irradiation unit according to the location or shape of the work area collected from the scan unit.
Welding slag removal system using a laser, characterized in that it further comprises.