KR20230051878A - Laser cleaning apparatus for cleaning inner sidewall - Google Patents

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KR20230051878A
KR20230051878A KR1020210134794A KR20210134794A KR20230051878A KR 20230051878 A KR20230051878 A KR 20230051878A KR 1020210134794 A KR1020210134794 A KR 1020210134794A KR 20210134794 A KR20210134794 A KR 20210134794A KR 20230051878 A KR20230051878 A KR 20230051878A
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laser
cleaning
laser beam
hollow material
laser cleaning
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KR1020210134794A
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이종명
이규필
최한섭
조상현
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주식회사 아이엠티
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Abstract

Provided is a laser cleaning apparatus for cleaning contaminants on the inner surface of a hollow material. The laser cleaning apparatus comprises: a laser generator; an optical fiber transmitting a laser beam generated by the laser generator; a laser cleaning head including a laser beam collimator collimating, into parallel light, the laser beam dispersed from the end of the optical fiber, a high-speed galvano scanning device laterally scanning, at high speed, the laser beam collimated into the parallel light by the laser beam collimator, and a focusing lens focusing, at a specific focal distance (d), the laser beam scanned through the high-speed galvano scanning device; and a lateral reflective mirror laterally reflecting the laser beam to guide, toward the inner surface of a hollow material, the laser beam traveling downward after passing through the focusing lens. Therefore, the laser cleaning apparatus can use a laser to very effectively clean a narrow inner surface of a hollow material.

Description

내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치{Laser cleaning apparatus for cleaning inner sidewall}Laser cleaning apparatus for cleaning inner sidewall {Laser cleaning apparatus for cleaning inner sidewall}

본 발명은 레이저 세정 장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 직경이 작은 중공 원통 모양 자재의 내측면을 세정하기 위한 레이저 세정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser cleaning device, and more particularly, to a laser cleaning device for cleaning the inner surface of a hollow cylindrical material having a small diameter.

반도체 및 디스플레이 제조 장비 부품의 형상이 대형화, 복잡화되고 있다. 고가의 장비 부품을 주기적으로 세정 처리하여 재활용을 하는데, 최근 환경 친화적 방법인 레이저를 이용한 세정 처리가 각광을 받고 있다. 하지만 레이저를 이용한 각종 부품을 세정하는 데 있어 중공 원통 모양 자재의 내부는 레이저 세정 방법의 특성상 세정이 용이하지 않다.The shapes of semiconductor and display manufacturing equipment components are becoming larger and more complex. Expensive equipment parts are periodically cleaned and recycled, and recently, a cleaning treatment using a laser, which is an environmentally friendly method, is in the limelight. However, in cleaning various parts using a laser, it is not easy to clean the inside of the hollow cylindrical material due to the characteristics of the laser cleaning method.

도 1은 속빈 원통형 자재의 내측면을 일반적인 레이저 세정 장치로 세정할 때의 문제점을 보여주고 있다.1 shows a problem when cleaning the inner surface of a hollow cylindrical material with a general laser cleaning device.

종래의 레이저 세정 장치는, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 레이저 발생기(2)와 레이저 세정 헤드(4)와 레이저 발생기(2)와 레이저 세정 헤드(4) 사이를 연결하는 광섬유(optical fiber)(3)을 포함하며, 레이저 세정 헤드(4)는 레이저 조준기(collimator)(42)와, 고속 갈바노(Galvano) 스캔닝(scanning) 장치(44) 및 초점렌즈(46) 등을 포함한다.As shown in (a) of FIG. 1, a conventional laser cleaning device has an optical fiber connecting between a laser generator 2, a laser cleaning head 4, and a laser generator 2 and a laser cleaning head 4 optical fiber) 3, and the laser cleaning head 4 includes a laser collimator 42, a high-speed Galvano scanning device 44, a focusing lens 46, and the like. include

레이저 발생기(2)에서 발진한 레이저빔은 광섬유(optical fiber)(3)를 통해 레이저 세정 헤드(4) 내부의 레이저빔 조준기(42)로 전송된다. 레이저빔 조준기(collimator)(42)는 광섬유(3)의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 다시 평행광으로 조준(collimation)시키는 역할을 한다. 조준기(42)에서 나온 레이저빔은 고속 갈바노(Galvano) 스캔닝(scanning) 장치(44)로 전송되며, 전송된 레이저빔은 고속 갈바노 스캔닝 장치(44)의 내부에 구비된 스캔모터에 장착된 반사미러(mirror)에 의해 고속으로 좌우 스캔닝 된다. 고속 갈바노 스캔닝 장치(44)는 2개의 모터와 및 이와 연결된 2개의 반사미러를 사용하여 2D 스캔닝을 수행하여 레이저 세정 헤드(4)의 이동 없이 넓은 영역의 세정을 빠르게 수행할 수 있다. 고속 갈바노 스캔닝 장치(44)를 통해 2D로 스캔닝되는 레이저빔은 초점렌즈(46)를 거치며 특정 초점거리(d)에서 포커싱(focussing)이 된다. 이때 초점렌즈로 f-theta 렌즈를 사용하면 2D 스캔닝 영역에서 초점위치가 일정하게 유지되어 균일한 세정을 할 수 있다. 대면적 레이저 세정을 위해 보통 300mm 이상의 초점거리를 가지는 초점렌즈를 사용한다. The laser beam oscillated by the laser generator 2 is transmitted to the laser beam collimator 42 inside the laser cleaning head 4 through an optical fiber 3 . The laser beam collimator 42 serves to collimate the laser beam dispersed at the end of the optical fiber 3 into parallel light again. The laser beam from the collimator 42 is transmitted to a high-speed Galvano scanning device 44, and the transmitted laser beam is transmitted to a scan motor provided inside the high-speed galvano scanning device 44. Left and right scanning is performed at high speed by the installed reflection mirror. The high-speed galvano scanning device 44 can perform 2D scanning using two motors and two reflective mirrors connected thereto to quickly clean a wide area without moving the laser cleaning head 4 . The laser beam scanned in 2D by the high-speed galvano scanning device 44 passes through the focusing lens 46 and is focused at a specific focal length d. At this time, if an f-theta lens is used as a focal lens, the focal position is kept constant in the 2D scanning area and uniform cleaning can be performed. For large-area laser cleaning, a focal lens with a focal length of 300 mm or more is usually used.

그러나, 종래의 레이저 세정 장치로 내경이 작은(보통 직경 400mm 이하)의 중공 원통형 자재의 내측면을 세정해야 하는 경우, 레이저 세정 헤드(4)가 속빈 원통형 자재(10)의 내부로 들어갈 수 없어, 속빈 원통형 자재(10)의 내측면 세정이 불가능하다. 이러한 경우, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 레이저 세정 헤드(4)의 각도를 최대한 줄여, 세정 작업을 수행하나 초점의 불일치로 균일한 세정이 어렵다는 문제가 있다. 또한 레이저 세정 헤드(4)를 속빈 원통형 자재(10)의 내부로 넣기 위해 초점길이(d)가 짧은 렌즈를 사용할 경우, 초점에서 레이저 스폿 크기(spot size)가 작아져 자재 표면에 손상을 쉽게 유발한다.However, when the inner surface of a hollow cylindrical material having a small inner diameter (usually 400 mm or less in diameter) is to be cleaned with a conventional laser cleaning device, the laser cleaning head 4 cannot enter the hollow cylindrical material 10, Cleaning the inner surface of the hollow cylindrical material 10 is not possible. In this case, as shown in (b) of FIG. 1, the cleaning operation is performed by reducing the angle of the laser cleaning head 4 as much as possible, but there is a problem in that uniform cleaning is difficult due to inconsistency in focus. In addition, when a lens with a short focal length (d) is used to insert the laser cleaning head 4 into the hollow cylindrical material 10, the laser spot size at the focal point becomes small, easily causing damage to the material surface do.

공개번호 10-2021-0116362(공개일자 2021년 9월 27일)Publication number 10-2021-0116362 (publication date September 27, 2021)

본 발명은, 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저를 이용해 속빈 자재의 협소한 내측면을 매우 효과적으로 세정할 수 있는 레이저 세정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser cleaning device capable of very effectively cleaning the narrow inner surface of a hollow material using a laser.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from preferred embodiments of the invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.

본 발명의 일측면에 따라, 속빈 자재의 내측면의 오염물질을 세정하기 위한 레이저 세정 장치가 제공되며, 상기 레이저 세정 장치는 레이저 발생기; 상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저빔을 전송하는 광섬유; 상기 광섬유의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 평행광으로 조준(collimation)시키는 레이저빔 조준기, 상기 레이저빔 조준기에 의해 평행광으로 조준된 레이저빔을 고속으로 좌우 스캔닝시키는 고속 갈바노 스캔닝 장치 및 상기 고속 갈바노 스캔닝 장치를 통해 스캔닝되는 레이저빔을 특정 초점거리(d)에서 포커싱(focussing)하기 위한 초점렌즈를 포함하는 레이저 세정 헤드; 및 상기 초점렌즈를 통과한 후 아래로 향하는 레이저빔을 속빈 자재의 내측면을 향해 유도하도록 레이저 빔을 측방향으로 반사시키는 측방향 반사미러를 포함한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a laser cleaning device for cleaning contaminants on an inner surface of a hollow material, the laser cleaning device comprising: a laser generator; an optical fiber for transmitting the laser beam generated by the laser generator; A laser beam collimator for collimating the laser beam dispersed from the end of the optical fiber, a high-speed galvano scanning device for horizontally scanning the laser beam collimated by the laser beam collimator at high speed, and the above a laser cleaning head including a focus lens for focusing a laser beam scanned by a high-speed galvano scanning device at a specific focal length d; and a lateral reflection mirror for laterally reflecting the laser beam so as to guide the downwardly directed laser beam toward the inner surface of the hollow material after passing through the focusing lens.

상기 레이저 세정 장치는 상기 측방향 반사미러를 상기 레이저 세정 헤드에 연결하는 한편, 상기 측방향 반사미러의 높이를 조절하는 높이 조절 유닛을 더 포함한다.The laser cleaning apparatus further includes a height adjusting unit that connects the lateral reflection mirror to the laser cleaning head and adjusts a height of the lateral reflection mirror.

상기 레이저 세정 장치는 상기 측방향 반사미러의 높이를 정확히 위치시키기 위해 상기 내측면에 대한 거리를 측정하는 거리센서를 더 포함한다.The laser cleaning apparatus further includes a distance sensor for measuring a distance to the inner surface to accurately position the height of the lateral reflection mirror.

상기 레이저 세정 장치는 속빈 자재의 내측면 세정 중 발생하는 분진을 제거하기 위한 집진포트를 세정 영역 부근에 더 포함한다.The laser cleaning device further includes a dust collection port near the cleaning area for removing dust generated during cleaning of the inner surface of the hollow material.

상기 레이저 세정 장치는 속빈 자재의 내측면에 대한 전면적 세정을 하기 위해, 속빈 자재를 회전시키는 회전장치와 상기 레이저 세정 헤드를 상하로 이동시키는 z축 이송장치를 더 포함한다.The laser cleaning apparatus further includes a rotating device for rotating the hollow material and a z-axis transfer device for moving the laser cleaning head up and down to perform overall cleaning of the inner surface of the hollow material.

상기 레이저 세정 장치는 속빈 자재의 내측면에 대한 전면적 세정을 하기 위해, 상기 레이저 세정 헤드와 연결되어 상기 레이저 세정 헤드를 이동시키는 다관절 로봇팔을 더 포함한다.The laser cleaning apparatus further includes an articulated robot arm that is connected to the laser cleaning head and moves the laser cleaning head in order to perform overall cleaning of the inner surface of the hollow material.

상기 높이 조절 유닛은 상기 측방향 반사미러를 지지하는 지지대와, 모터에 의해 구동되어 상기 지지대를 상하로 이동시키는 높이조절대를 포함하며, 상기 지지대에는 상기 측방향 반사미러와 함께 상하로 이동되도록 거리 센서가 설치되며, 상기 레이저 세정 헤드의 외부면에는 상기 레이저 세정 헤드가 속빈 자재의 내측면을 세정하는 동안 발생한 분진을 제거하는 집진포트가 연결되며, 상기 측방?? 반사미러의의 표면이 오염되는 것을 막기 위해 상기 측방향 반사미러 근처에는 에어노즐이 배치되어 상기 측방향 반사미러의 주변에 에어 커튼을 형성한다.The height adjustment unit includes a support for supporting the lateral reflection mirror and a height control rod driven by a motor to move the support up and down, and the support has a distance to move up and down together with the lateral reflection mirror. A sensor is installed, and a dust collection port for removing dust generated while the laser cleaning head cleans the inner surface of the hollow material is connected to the outer surface of the laser cleaning head, and the side?? In order to prevent the surface of the reflective mirror from being contaminated, an air nozzle is disposed near the lateral reflective mirror to form an air curtain around the lateral reflective mirror.

본 발명에 따른 레이저 세정 장치는 내경(또는 내부 폭) 작고 협소한 중공을 포함하는 속빈 자재, 특히, 중공 원통 모양의 속빈 자재의 내측면을 효과적으로 세정할 수 있다. 더 나아가, 본 발명에 따른 레이저 세정 장치는 직교 스테이지 및 다관절 로봇과 연결하여 각종 복잡한 3D 형상의 속빈 자재 내부를 효과적으로 세정할 수 있다.The laser cleaning device according to the present invention can effectively clean the inner surface of a hollow material having a small inner diameter (or inner width) and a narrow hollow, in particular, a hollow cylindrical hollow material. Furthermore, the laser cleaning device according to the present invention can effectively clean the inside of hollow materials having various complex 3D shapes by connecting with an orthogonal stage and an articulated robot.

도 1은 종래기술 및 종래기술의 문제점을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 레이저 세정 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the prior art and problems of the prior art.
2 is a view showing a laser cleaning apparatus for cleaning the inner surface according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the laser cleaning device shown in FIG. 2 .
4 is a view showing a laser cleaning apparatus for cleaning the inner surface according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다. In describing the present invention, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated or simplified for clarity and convenience of explanation.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In addition, terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary according to the intentions or customs of users and operators. These terms should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention based on the contents throughout this specification.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, descriptions of parts not related to the technical spirit of the present invention are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치를 나타낸 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 레이저 세정 장치의 작용을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing a laser cleaning device for cleaning the inner surface according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the laser cleaning device shown in FIG. 2 .

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 세정 장치는, 속빈 자재(10), 특히, 원통형의 속빈 자재(10)의 내측면을 세정하기에 적합하도록 구성된 것으로서, 레이저 발생기(200)와, 레이저 세정 헤드(400)와, 레이저 발생기(200)와 레이저 세정 헤드(400) 사이를 연결하는 광섬유(optical fiber)(300)와, 레이저 세정 헤드(400)에서 조사된 레이저빔이 보다 효과적으로 속빈 자재(10)의 내측면에 도달하도록 해주는 수단을 포함한다. 상기 레이저 세정 헤드(400)는 미도시된 z축 이송장치(910)에 의해 높이가 조절되도록 구성되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, a laser cleaning device according to an embodiment of the present invention is configured to be suitable for cleaning the inner surface of a hollow material 10, in particular, a cylindrical hollow material 10, and includes a laser generator. 200, the laser cleaning head 400, the optical fiber 300 connecting between the laser generator 200 and the laser cleaning head 400, and the laser beam irradiated from the laser cleaning head 400 It includes means that allow it to reach the inner surface of the hollow material 10 more effectively. Preferably, the height of the laser cleaning head 400 is adjusted by a z-axis transfer device 910 (not shown).

레이저 세정 헤드(400)는 레이저 조준기(collimator)(420)와, 고속 갈바노(Galvano) 스캔닝(scanning) 장치(440) 및 초점렌즈(460) 등을 포함한다. 레이저 발생기(200)에서 발진한 레이저빔은 광섬유(optical fiber)(300)를 통해 레이저 세정 헤드(400) 내부의 레이저빔 조준기(420)로 전송된다. 레이저빔 조준기(collimator)(420)는 광섬유(300)의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 다시 평행광으로 조준(collimation)시키는 역할을 한다. 레이저빔 조준기(420)에서 나온 레이저빔은 고속 갈바노(Galvano) 스캔닝(scanning) 장치(440)로 전송되며, 전송된 레이저빔은 고속 갈바노 스캔닝 장치(440)의 내부에 구비된 스캔모터에 장착된 반사미러(mirror)에 의해 고속으로 좌우 스캔닝 된다. 고속 갈바노 스캔닝 장치(440)는 2개의 모터와 이와 연결된 2개의 반사미러를 사용하여 2D 스캔닝을 수행하여, 레이저 세정 헤드(400)의 이동 없이 넓은 영역의 세정을 빠르게 수행할 수 있다. 고속 갈바노 스캔닝 장치(440)를 통해 2D로 스캔닝 되는 레이저빔은 초점렌즈(460)를 거치며 특정 초점거리(d)에서 포커싱(focussing)이 된다. 이때 초점렌즈로 f-theta 렌즈를 사용하면 2D 스캔닝 영역에서 초점위치가 일정하게 유지되어 균일한 세정을 할 수 있다. 대면적 레이저 세정을 위해 보통 300mm 이상의 초점거리를 가지는 초점렌즈를 사용한다. The laser cleaning head 400 includes a laser collimator 420, a high-speed Galvano scanning device 440, a focus lens 460, and the like. The laser beam oscillated by the laser generator 200 is transmitted to the laser beam collimator 420 inside the laser cleaning head 400 through an optical fiber 300 . The laser beam collimator 420 serves to collimate the laser beam dispersed from the end of the optical fiber 300 into parallel light again. The laser beam from the laser beam collimator 420 is transmitted to the high-speed Galvano scanning device 440, and the transmitted laser beam is scanned provided inside the high-speed galvano scanning device 440. It is scanned left and right at high speed by the reflection mirror mounted on the motor. The high-speed galvano scanning device 440 performs 2D scanning using two motors and two reflective mirrors connected thereto, so that cleaning of a wide area can be quickly performed without moving the laser cleaning head 400. The laser beam scanned in 2D by the high-speed galvano scanning device 440 passes through the focusing lens 460 and is focused at a specific focal length d. At this time, if an f-theta lens is used as a focal lens, the focal position is kept constant in the 2D scanning area and uniform cleaning can be performed. For large-area laser cleaning, a focal lens with a focal length of 300 mm or more is usually used.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 세정 장치는, 초점렌즈(460)와 고속 갈바노 스캔닝 장치(440) 내부의 반사미러를 보호하기 위해, 초점렌즈(460) 이후 위치에 설치된 보호창(protection window)(480)을 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the laser cleaning device according to an embodiment of the present invention, in order to protect the focus lens 460 and the reflection mirror inside the high-speed galvano scanning device 440, a protective window installed at a position after the focus lens 460 It is preferable to further include a (protection window) 480 .

또한, 본 실시예의 레이저 세정 장치는, 레이저빔이 보다 효과적으로 속빈 자재(10)의 내측면에 도달하도록 해주는 수단으로서, 초점렌즈(460)을 통과한 후 아래로 향하는 레이저빔을 속빈 자재(10)의 내측면을 향해 유도하도록 그 레이저 빔을 측방향으로 반사시키는 측방향 반사미러(500) 및 측방향 반사미러(500)를 레이저 세정 헤드(400)의 측면에 연결하는 한편, 측방향 반사미러(500)의 높이를 조절하는 높이 조절 유닛(600)을 더 포함한다.In addition, the laser cleaning device of this embodiment is a means for allowing the laser beam to reach the inner surface of the hollow material 10 more effectively, and the laser beam directed downward after passing through the focus lens 460 is removed from the hollow material 10. A lateral reflection mirror 500 for laterally reflecting the laser beam so as to guide it toward the inner surface of the lateral reflection mirror 500 and the side reflection mirror 500 are connected to the side surface of the laser cleaning head 400, while the lateral reflection mirror ( 500) further includes a height adjusting unit 600 for adjusting the height.

본 실시예에서, 높이 조절 유닛(600)은 측방향 반사미러(500)를 지지하는 지지대(610)와, 모터(620)에 의해 구동되어 지지대(610)를 상하로 이동시키는 높이조절대(630)를 포함한다. 예컨대, 높이조절대(630)는 모터(620)에 의해 회전하는 볼스크류 구조를 포함할 수 있다. 본 실시예서는. 높이 조절 유닛(600)이 볼스크류 구조를 포함하지만, 랙-피니언 방식 또는 그 외 다양한 방식의 높이 조절 유닛이 이용될 수도 있다는 점에 유의한다.In this embodiment, the height adjustment unit 600 includes a support 610 for supporting the lateral reflection mirror 500, and a height adjuster 630 driven by a motor 620 to move the support 610 up and down. ). For example, the height adjuster 630 may include a ball screw structure rotated by the motor 620 . In this embodiment. Note that although the height adjustment unit 600 includes a ball screw structure, a height adjustment unit of a rack-pinion type or other various types may be used.

또한, 본 실시예의 레이저 세정 장치는 측방향 반사미러(500)와 함께 상하로 이동되도록 설치된 거리센서(700)를 더 포함한다. 이때, 거리센서(700)는 지지대(620)에 설치되어 측방향 반사미러(500)와 함께 상하로 이동할 수 있다.In addition, the laser cleaning apparatus of this embodiment further includes a distance sensor 700 installed to move up and down together with the lateral reflection mirror 500 . At this time, the distance sensor 700 is installed on the support 620 and can move up and down together with the lateral reflection mirror 500 .

또한, 본 실시예에 따른 레이저 세정 장치는 속빈 자재(10)의 내측면을 세정하는 동안 발생하는 분진을 포집하기 위한 집진포트(800)를 더 포함한다. 세적 작업 중 세정 영역에서 발생한 분진은 인체에 해롭고 주변과 광학 부품을 오염시키는데, 집진포트(800)를 이용하면, 세정 작업 중 발생한 분진을 효과적으로 제거할 수 있다. In addition, the laser cleaning apparatus according to the present embodiment further includes a dust collecting port 800 for collecting dust generated while cleaning the inner surface of the hollow material 10 . Dust generated in the cleaning area during the washing operation is harmful to the human body and contaminates the surroundings and optical parts. If the dust collection port 800 is used, the dust generated during the cleaning operation can be effectively removed.

이때, 집진포트(800)는 레이저 세정 헤드(400)의 외부면에 연결되는 것이 바람직하다. 상기 집진포트(800)와 연결된 집진기는 레이저 세정 헤드(400)에 연결하지 않는 대신 레이저 세정 장치 주변에 따로 위치한다. 집진기와 집진포트(800)는 유연성을 갖는 집진 호스에 의해 연결될 수 있다.At this time, the dust collection port 800 is preferably connected to the outer surface of the laser cleaning head 400. The dust collector connected to the dust collection port 800 is not connected to the laser cleaning head 400, but is located separately around the laser cleaning device. The dust collector and the dust collection port 800 may be connected by a flexible dust collection hose.

도 2와 도 3을 함께 참조하면, 초점렌즈(460)을 통과한 레이저빔은 측방향 반사미러(500)를 통해 측방향으로 반사되어 속빈 자재(10)의 내측면(11)으로 조사된다. 위에서 언급한 바와 같이, 측방향 반사미러(500)는 높이 조절 유닛(600)에 의해 레이저 세정 헤드(400)에 높이 조절 가능하게 연결되어 있다. 측방향 반사미러(500)의 높이는 높이 조절 유닛(600)의 모터(620)를 이용하여 자동으로 조절할 수 있다. Referring to FIGS. 2 and 3 together, the laser beam passing through the focus lens 460 is reflected laterally through the lateral reflection mirror 500 and irradiated to the inner surface 11 of the hollow material 10 . As mentioned above, the lateral reflection mirror 500 is connected to the laser cleaning head 400 in a height-adjustable manner by a height adjustment unit 600. The height of the lateral reflection mirror 500 can be automatically adjusted using the motor 620 of the height adjustment unit 600 .

이때, 측방향 반사미러(500)의 높이(h1)와 측방향 반사미러(500)에서 속빈 자재(10)의 내측면에 이르는 거리(h2)의 합이 초점렌즈(460)의 초점길이(d)와 같아지도록, 측방향 반사미러(500)의 높이(h1)가 정해진다. 원형 중공을 갖는 속빈 자재(10)의 내측면을 세정하는 경우에 있어서는, 그 내측면의 전면적 세정을 위해, 측방향 반사미러(460)의 중심이 속빈 자재(10)의 중심에 놓이도록 배치한 후, 회전장치(900)를 이용하여 속빈 자재(10)를 회전시킨다. 이때 h2는 속빈 자재(10)의 중공 내경(r)에 해당되고, 이때, 측방향 반사미러(500)의 높이(h1)는 d-r, 즉, 초점거리에서 증공 내경(r)을 뺀 값의 높이에 위치한다. 만일, 측방향 반사미러(500)의 위치가 중속빈 자재(10)의 중공 중심에 있지 않은 경우에는, 측방향 반사미러의 높이(h1)가 d-h2, 즉 초점거리에서 내측면과 측방향 반사미러(500) 간의 거리를 뺀 값에 위치시킨다.At this time, the sum of the height (h1) of the lateral reflection mirror 500 and the distance (h2) from the lateral reflection mirror 500 to the inner surface of the hollow material 10 is the focal length (d) of the focal lens 460 ), the height h1 of the lateral reflection mirror 500 is determined. In the case of cleaning the inner surface of the hollow material 10 having a circular hollow, the center of the lateral reflection mirror 460 is placed at the center of the hollow material 10 to clean the entire inner surface. After that, the hollow material 10 is rotated using the rotating device 900. At this time, h2 corresponds to the hollow inner diameter (r) of the hollow material 10, and at this time, the height (h1) of the lateral reflection mirror 500 is d-r, that is, the height of the value obtained by subtracting the augmented hole inner diameter (r) from the focal length located in If the position of the lateral reflection mirror 500 is not at the center of the hollow of the medium-speed hollow material 10, the height h1 of the lateral reflection mirror is d−h2, that is, the focal length between the inner surface and the lateral direction It is located at a value minus the distance between the reflection mirrors 500.

d-h2 값을 매번 측정하는 번거로움을 없애기 위해, 측방향 반사미러(500)와 같은 높이에 전술한 거리센서(700)를 배치하여, 거리를 자동으로 측정하여, 용이하게 측방향 반사미러(500)의 높이를 구할 수 있다. 이때 상기 거리센서(700)는 레이저센서를 사용하는 것이 바람직하다.In order to eliminate the hassle of measuring the d-h2 value each time, the above-described distance sensor 700 is placed at the same height as the side reflection mirror 500 to automatically measure the distance, so that the side reflection mirror ( 500) can be obtained. At this time, it is preferable to use a laser sensor as the distance sensor 700 .

또한 측방향 반사미러(500)가 높이조절유닛(600)의 모터(620) 구동에 의해 자동으로 움직이는 경우, 거리센서(700)의 값을 인식하여 자동으로 측방향 반사미러(500) 높이를 계산, 동작시킬 수도 있다. 속빈 자재(10) 내측면을 전면적으로 세정하기 위해서는 속빈 자재(10)를 회전시킬 수 있는 회전장치(900)와 레이저 세정 헤드(400)의 높이를 이동시키는 z축 이송장치(910)를 사용하는 것이 바람직하다.In addition, when the side reflection mirror 500 is automatically moved by driving the motor 620 of the height adjusting unit 600, the height of the side reflection mirror 500 is automatically calculated by recognizing the value of the distance sensor 700. , can also be operated. In order to completely clean the inner surface of the hollow material 10, a rotary device 900 capable of rotating the hollow material 10 and a z-axis transfer device 910 for moving the height of the laser cleaning head 400 are used. it is desirable

한편, 측방향 반사미러(500)의 형상은 직사각형이 바람직하고, 단축은 1cm 이상, 장축은 5cm 이상으로 만드는 것이 긴 라인형태의 레이저빔을 측면으로 전송할 수 있어 빠른 세정을 가능하게 한다.On the other hand, the shape of the lateral reflection mirror 500 is preferably rectangular, and the short axis is 1 cm or more and the long axis is 5 cm or more so that a long line laser beam can be transmitted to the side, enabling quick cleaning.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.4 is a diagram for explaining a laser cleaning apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 레이저 세정 장치는 앞선 실시예의 회전장치(900)와 z축 이송장치(910)를 대신해 레이저 세정 헤드(400)가 다관절 로봇 팔(920)에 연결되어, 그 로봇 팔(920)의 3차원 모션을 통해, 속빈 자재(10)의 내측면을 전면적 세정할 수도 있다. 또한, 본 실시예에 따른 레이저 세정 장치는 측방향 반사미러(500)의 표면이 오염되는 것을 막기 위해 측방향 반사미러(500) 근처에 배치된 에어노즐(940)을 더 포함하며, 이 에어노즐(940)은 측방향 반사미러(500) 주변에 에어 커튼을 형성시켜줄 수 있다. Referring to FIG. 4, in the laser cleaning device according to the present embodiment, the laser cleaning head 400 is connected to an articulated robot arm 920 instead of the rotation device 900 and the z-axis transfer device 910 of the previous embodiment. , The inner surface of the hollow material 10 may be entirely cleaned through the three-dimensional motion of the robot arm 920 . In addition, the laser cleaning apparatus according to the present embodiment further includes an air nozzle 940 disposed near the lateral reflective mirror 500 to prevent the surface of the lateral reflective mirror 500 from being contaminated. 940 may form an air curtain around the lateral reflection mirror 500 .

나머지 구성은 앞선 실시예와 동일하며, 중복을 피하기 위해 구체적인 설명이 생략된다.The rest of the configuration is the same as in the previous embodiment, and detailed descriptions are omitted to avoid duplication.

본 발명은 레이저를 이용하여 중공의 내측면을 세정하는 모든 산업 현장에 사용할 수 있다.The present invention can be used in all industrial sites where the inner surface of a hollow is cleaned using a laser.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일부 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.Above, it should be recognized that the above information is only illustrative of some preferred embodiments of the present invention, and modifications and changes to the present invention can be made by those skilled in the art without changing the gist of the present invention.

200: 레이저 발생기 300: 광섬유
400: 레이저 세정 헤드 420: 레이저빔 조준기
440: 고속 갈바노 스캔닝 장치 460: 초점렌즈
500: 측방향 반사미러 600: 높이 조절 유닛
700: 거리센서 800: 집진포트
900: 회전장치 910: z축 이송장치
10: 속빈 자재200: laser generator 300: optical fiber
400: laser cleaning head 420: laser beam collimator
440: high-speed galvano scanning device 460: focus lens
500: side reflective mirror 600: height adjustment unit
700: distance sensor 800: dust collection port
900: rotation device 910: z-axis feed device
10: hollow material

Claims (7)

속빈 자재의 내측면의 오염물질을 세정하기 위한 레이저 세정 장치로서,
레이저 발생기;
상기 레이저 발생기에서 발생한 레이저빔을 전송하는 광섬유;
상기 광섬유의 끝단에서 분산되는 레이저빔을 평행광으로 조준(collimation)시키는 레이저빔 조준기, 상기 레이저빔 조준기에 의해 평행광으로 조준된 레이저빔을 고속으로 좌우 스캔닝시키는 고속 갈바노 스캔닝 장치 및 상기 고속 갈바노 스캔닝 장치를 통해 스캔닝되는 레이저빔을 특정 초점거리(d)에서 포커싱(focussing)하기 위한 초점렌즈를 포함하는 레이저 세정 헤드; 및
상기 초점렌즈를 통과한 후 아래로 향하는 레이저빔을 속빈 자재의 내측면을 향해 유도하도록 레이저 빔을 측방향으로 반사시키는 측방향 반사미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.A laser cleaning device for cleaning contaminants on the inner surface of a hollow material,
laser generator;
an optical fiber for transmitting the laser beam generated by the laser generator;
A laser beam collimator for collimating the laser beam dispersed from the end of the optical fiber, a high-speed galvano scanning device for horizontally scanning the laser beam collimated by the laser beam collimator at high speed, and the above a laser cleaning head including a focus lens for focusing a laser beam scanned by a high-speed galvano scanning device at a specific focal length d; and
A laser cleaning device for cleaning the inner surface, characterized in that it comprises a lateral reflection mirror for laterally reflecting the laser beam so as to guide the downward laser beam toward the inner surface of the hollow material after passing through the focusing lens. 청구항 1에 있어서,
상기 측방향 반사미러를 상기 레이저 세정 헤드에 연결하는 한편, 상기 측방향 반사미러의 높이를 조절하는 높이 조절 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.The method of claim 1,
The laser cleaning apparatus for cleaning the inner surface of the laser cleaning apparatus of claim 1 , further comprising a height adjusting unit connecting the lateral reflection mirror to the laser cleaning head and adjusting a height of the lateral reflection mirror. 청구항 1에 있어서, 상기 측방향 반사미러의 높이를 정확히 위치시키기 위해 상기 내측면에 대한 거리를 측정하는 거리센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.The laser cleaning device for cleaning the inner surface of claim 1, further comprising a distance sensor for measuring a distance to the inner surface in order to accurately position the height of the lateral reflection mirror. 청구항 1에 있어서, 속빈 자재의 내측면 세정 중 발생하는 분진을 제거하기 위한 집진포트를 세정 영역 부근에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.The laser cleaning device for cleaning the inner side of the hollow material according to claim 1, further comprising a dust collecting port near the cleaning area for removing dust generated during cleaning the inner side of the hollow material. 청구항 1에 있어서, 속빈 자재의 내측면에 대한 전면적 세정을 하기 위해, 속빈 자재를 회전시키는 회전장치와 상기 레이저 세정 헤드를 상하로 이동시키는 z축 이송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.The method according to claim 1, further comprising a rotary device for rotating the hollow material and a z-axis transfer device for vertically moving the laser cleaning head to perform overall cleaning of the inner surface of the hollow material. A laser cleaning device for 청구항 1에 있어서, 속빈 자재의 내측면에 대한 전면적 세정을 하기 위해, 상기 레이저 세정 헤드와 연결되어 상기 레이저 세정 헤드를 이동시키는 다관절 로봇팔을 더 포함하는 것을 특징으로 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.The method according to claim 1, further comprising an articulated robot arm connected to the laser cleaning head and moving the laser cleaning head to perform overall cleaning of the inner surface of the hollow material, characterized in that it further comprises laser cleaning for cleaning the inner surface of the hollow material. Device. 청구항 1에 있어서, 상기 높이 조절 유닛은 상기 측방향 반사미러를 지지하는 지지대와, 모터에 의해 구동되어 상기 지지대를 상하로 이동시키는 높이조절대를 포함하며, 상기 지지대에는 상기 측방향 반사미러와 함께 상하로 이동되도록 거리 센서가 설치되며, 상기 레이저 세정 헤드의 외부면에는 상기 레이저 세정 헤드가 속빈 자재의 내측면을 세정하는 동안 발생한 분진을 제거하는 집진포트가 연결되며, 상기 측방?? 반사미러의 표면이 오염되는 것을 막기 위해 상기 측방향 반사미러 근처에는 에어노즐이 배치되어 상기 측방향 반사미러의 주변에 에어 커튼을 형성하는 것을 특징으로 하는 내측면 세정을 위한 레이저 세정 장치.The method according to claim 1, wherein the height adjustment unit includes a support for supporting the lateral reflection mirror, and a height adjustment rod driven by a motor to move the support up and down, and the support includes the lateral reflection mirror. A distance sensor is installed to move up and down, and a dust collection port for removing dust generated while the laser cleaning head cleans the inner surface of the hollow material is connected to the outer surface of the laser cleaning head, and the side?? In order to prevent the surface of the reflective mirror from being contaminated, an air nozzle is disposed near the lateral reflective mirror to form an air curtain around the lateral reflective mirror.
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