KR101404670B1 - turning operation apparatus for brittle material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 취성재료의 가공장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 돌, 세라믹과 같은 취성재료의 선삭 가공시 공작물에 레이저를 조사하여 가공부위를 예열할 수 있는 취성재료의 가공장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a brittle material processing apparatus, and more particularly, to a brittle material processing apparatus capable of preheating a workpiece by irradiating a workpiece with a laser beam during turning of a brittle material such as a stone or a ceramic.
일반적으로 세라믹, 돌, 주철 등과 같이 취성이 높은 재료는 가공툴을 이용해 선삭 또는 밀링이나 보링 가공을 하는 경우 재료의 특성상 깨짐이 발생할 위험이 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 취성재료의 가공면에 미리 레이저를 조사하여 가공면을 예열한 후 가공툴을 이용해 가공하는 예열가공방법이 적용되고 있다.Generally, materials with high brittleness such as ceramics, stones, cast iron, etc. are subject to breakage due to the characteristics of materials when turning, milling or boring using a processing tool. Therefore, in order to solve such a problem, a preheating method of applying a laser to a machining surface of a brittle material in advance to preheat the machining surface and then machining the machining surface using a machining tool has been applied.
그런데 종래기술의 경우 레이저를 이용해 공작물을 예열 및 가공하는 장치들의 경우 통상적으로 별도의 레이저조사장치가 공작물과 인접하도록 설치되어 공작물을 향해 가열을 위한 레이저광을 조사하도록 구성되어 있다.However, in the prior art, in the case of apparatuses for preheating and processing workpieces using a laser, usually, a separate laser irradiation apparatus is provided so as to be adjacent to the workpiece so as to irradiate laser light for heating toward the workpiece.
이러한 종래 기술의 가공장치의 경우 레이저를 조사하기 위한 별도의 레이저 조사기를 설치 및 고정하는 고정수단이 마련되어야 하므로 장치의 구성이 복잡하며, 가공이 진행됨에 따라 공작물의 형태가 바뀌는데, 종래기술의 경우 이러한 공작물의 형변형에 대응하여 조사 위치를 변경시키기가 용이하지 않은 문제가 있었다.In the case of such a prior art processing apparatus, since a fixing means for installing and fixing a separate laser beam for irradiating a laser is provided, the configuration of the apparatus is complicated and the shape of the workpiece changes as processing progresses. There has been a problem in that it is not easy to change the irradiation position in response to the mold deformation of such a work.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 공작물을 가공하기 위한 가공부에 레이저를 조사하는 레이저 조사부가 부착되어 레이저 조사부가 가공툴과 함께 구동하면서 가공툴의 전방에 일정하게 레이저광을 조사할 수 있도록 된 취성재료의 가공장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a laser processing apparatus and a laser processing method, And to provide a machining apparatus for a brittle material which is capable of performing brittle material processing.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 취성재료의 가공장치는 취성재료인 공작물을 클램핑하여 회전시키는 회전구동부와, 상기 회전구동부에 의해 회전하는 공작물에 접촉하여 상기 공작물을 가공하는 가공툴을 포함하는 가공부와, 상기 가공부에 결합되어 상기 공작물을 예열하기 위한 레이저 광을 조사하는 레이저 조사부를 구비한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a brittle material processing apparatus comprising a rotation driving unit for clamping and rotating a workpiece as a brittle material, and a processing tool for processing the workpiece in contact with the workpiece rotated by the rotation drive unit And a laser irradiation unit coupled to the processing unit to irradiate a laser beam for preheating the workpiece.
상기 레이저 조사부는 레이저 발생기와, 상기 레이저 발생기에서 조사된 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유케이블과, 상기 광섬유케이블의 단부에 설치되어 레이저 광을 공작물의 예열 위치에 조사하는 하우징을 포함하여 형성될 수 있다.The laser irradiating unit may include a laser generator, an optical fiber cable for transmitting the laser beam irradiated from the laser generator, and a housing installed at an end of the optical fiber cable and irradiating the laser beam to a preheating position of the workpiece .
상기 가공툴은 공작물과 접촉하는 가공팁과, 상기 가공팁이 탈부착 가능하게 결합되며 공구대에 장착되는 지지부재를 포함하고, 상기 하우징은 상기 지지부재에 부착되도록 형성될 수 있다.The machining tool may include a machining tip in contact with the workpiece, a support member detachably coupled to the tool holder, and the housing being adapted to be attached to the support member.
상기 하우징은 상기 지지부재에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 가공툴은 상기 지지부재에 형성되어 상기 하우징을 전후방향으로 진퇴구동시킬 수 있는 진퇴구동부를 더 구비하되, 상기 진퇴구동부는 상기 하우징의 하부에 설치되어 있는 래크와, 상기 래크와 치합되고 상기 지지부재에 회전 가능하게 설치되어 있는 피니언과, 상기 피니언의 회전축에 설치되어 상기 피니언과 일체로 회전하는 웜휠과, 상기 지지부재의 일측에 설치되어 상기 웜휠과 치합되며 일측에 공구를 이용해 작업자가 회전구동시킬 수 있도록 공구체결홈이 형성되어 있는 웜을 구비할 수 있다.Wherein the housing is provided slidably along the longitudinal direction on the support member, and the processing tool further includes a forward / backward driving unit formed on the supporting member to forward / backward move the housing in the forward / backward direction, A rack mounted on a lower portion of the housing; a pinion which is engaged with the rack and is rotatably mounted on the support member; a worm wheel mounted on a rotary shaft of the pinion and rotated integrally with the pinion; And a tool engagement groove is formed on one side of the worm wheel so that the worker can rotate the worm by using a tool.
상기 레이저 조사부는 상기 하우징의 전방으로 연장되어 레이저광을 도광시키고 단부에서 레이저광이 조사되도록 광섬유로 형성된 연장케이블과, 상기 연장케이블의 외부를 감싸며 상기 연장케이블의 연장형태를 고정시키기 위한 구즈넥부재를 더 구비할 수 있다.The laser irradiation unit includes an extension cable formed of an optical fiber so as to extend toward the front of the housing to guide laser light and irradiate a laser beam at an end thereof and a gooseneck member that surrounds the extension cable and fixes an extension of the extension cable .
본 발명에 따른 취성재료의 가공장치는 선삭 가공에서 세라믹, 돌, 주철과 같은 취성이 높은 재질의 난삭재를 용이하게 가공할 수 있는 이점이 있다. The brittle material processing apparatus according to the present invention has an advantage that a difficult-to-break material having high brittleness such as ceramic, stone, and cast iron can be easily processed in turning.
아울러 공작물의 예열을 위해 레이저를 조사하는 레이저 조사부가 가공툴에 결합되어 가공툴과 함께 구동하기 때문에 가공툴에 대하여 일정 위치에 레이저광을 조사하게 되므로 구성이 단순해지며 효율적인 예열이 가능하게 되는 이점이 있다.In addition, since the laser irradiation unit for irradiating the laser for preheating the workpiece is coupled to the machining tool and driven together with the machining tool, the laser beam is irradiated to the machining tool at a predetermined position, simplifying the structure and advantageously enabling efficient preheating .
도 1은 본 발명에 따른 취성재료의 가공장치의 일 실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 취성재료의 가공장치의 측면도,
도 3은 취성재료의 가공장치의 다른 실시예를 도시한 분리사시도,
도 4는 취성재료의 가공장치의 또 다른 실시예를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing an embodiment of a brittle material processing apparatus according to the present invention,
Fig. 2 is a side view of the brittle material processing apparatus of Fig. 1,
3 is an exploded perspective view showing another embodiment of the brittle material processing apparatus,
4 is a perspective view showing still another embodiment of a brittle material processing apparatus.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 취성재료의 가공장치를 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a brittle material processing apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
먼저 도 1 및 도 2에는 취성재료의 가공장치(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 본 실실시예의 취성재료의 가공장치(100)는 선삭가공을 위해 취성재료인 공작물(10)을 클램핑하여 회전하는 회전구동부(110)와, 상기 회전구동부(110)에 클램핑되어 회전하는 공작물(10)을 선삭 가공하기 위한 가공툴(122)을 포함하는 가공부(120)와, 상기 가공툴(122)에 설치되어 상기 공작물(10)의 예열을 위한 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(130)와, 상기 공작물(10)과 인접한 위치에 설치되어 가열되는 공작물(10)의 온도를 측정하는 온도센서(160)를 포함한다.1 and 2, a first embodiment of a brittle
도시되지는 않았으나, 통상적인 선삭 가공을 위한 선반장치에서와 같이 베드의 일측에 가공 대상물인 공작물(10)을 회전시키기 위한 상기 회전구동부(110), 가공부(120), 온도센서(160) 등이 설치된다.Although not shown, the
상기 회전구동부(110)는 모터에 의해 회전하는 회전체이며, 일측에 공작물(10)을 클램핑할 수 있게 형성되어 있어서 공작물(10)이 클램핑된 상태로 함께 회전하게 된다.The
상기 가공부(120)는 회전하는 공작물(10)의 외면에 접촉하여 공작물(10)을 절삭하면서 가공하는 것으로서, 상기 베드에 설치되는 공구대(121)와, 상기 공구대(121)에 설치되는 가공툴(122)을 구비한다.The
공구대(121)는 통상적인 선반장치와 같이 가공툴(122)을 탈착 가능하게 결합할 수 있도록 형성되며, 후술하는 가공툴(122)이 공작물(10)에 접촉하거나 이격되도록 공작물(10)을 향해 진퇴 가능하게 설치된다. The
상기 가공툴(122)은 공구대(121)에 탈착 가능하게 결합되는 지지부재(123)와, 상기 지지부재(123)의 단부에 결합되는 가공팁(124)으로 이루어진다.The
지지부재(123)는 공구대(121)로부터 회전구동부(110)에 클램핑되어 있는 공작물(10)을 향해 연장되어 있고, 가공팁(124)은 이 지지부재(123)의 단부에 설치되어 공작물(10)과 접촉하여 공작물(10)을 절삭 가공하게 된다. 가공팁(124)은 마모되면 교체할 수 있도록 지지부재(123)에 탈부착 가능하게 결합된다.The
레이저 조사부(130)는 상기 지지부재(123)에 설치되어 공작물(10)의 표면에 레이저를 조사함으로써 공작물(10)의 가공면을 예열하기 위한 것이다.The laser irradiation unit 130 is provided on the
세라믹이나, 돌, 주철과 같은 취성재료의 공작물(10)은 가공 과정에서 깨짐이 발생할 수 있기 때문에 가공 효율성을 높이기 위해 예열을 위해서 레이저를 조사한다.
레이저 조사부(130)는 레이저를 발생시키는 레이저 발생기(미도시), 레이저 발생기에서 생성된 레이저를 전달하는 광파이버(131)와, 광파이버(131)의 단부에 형성되며 상기 지지부재(123)에 결합되어 있는 하우징(132)을 포함한다.The laser irradiating unit 130 includes a laser generator (not shown) for generating a laser beam, an
상기 하우징(132)은 레이저가 일정 지점을 향해 조사될 수 있도록 광파이버(131)의 단부를 고정하며 상기 지지부재(123)에 결합된다.The
본 실시예의 레이저 조사부(130)는 레이저 빔(L)을 조사하기 위한 하우징(132)이 상기 지지부재(123)에 설치되어 있기 때문에 공작물(10)을 가공하기 위해 진퇴 또는 승강 구동하는 가동툴과 함께 하우징(132)이 구동함에 따라 상기 가공팁(124)에 대하여 일정 위치에 레이저 빔(L)을 조사할 수 있다, 즉, 공작물(10)의 가공이 이루어짐에 따라 가공툴(122)이 전진하거나 승강 또는 하강하면 하우징(132)도 함께 전진하거나 승강 또는 하강하면서 가공팁(124)에 대하여 레이저 빔(L)이 조사되는 조사지점이 일정하게 유지된다. Since the
상기 온도센서(160)는 공작물(10)의 온도를 측정하기 위한 것이다.The
레이저 조사부(130)에 의해 공작물(10)에 지속적으로 레이저 빔(L)이 조사됨에 따라 공작물(10)의 온도가 점점 상승하게 되는데, 공작물(10)의 온도가 일정 수준 이상으로 승온하면 변형이 발생할 수 있으므로 설정된 기준 값 이상으로 공작물(10)의 온도가 상승하는 경우 레이저 조사부(130)의 구동을 정지시키도록 온도센서(160)가 마련된다.The temperature of the
도 3에는 레이저 조사부(130)의 다른 실시예가 도시되어 있다.FIG. 3 shows another embodiment of the laser irradiation unit 130. FIG.
본 실시예의 레이저 조사부(130)는 하우징(132)을 지지부재(123)에 대하여 전후로 진퇴 구동시킬 수 있는 진퇴구동부(140)를 더 구비한다.The laser irradiation unit 130 of the present embodiment further includes a forward / backward
상기 지지부재(123)에는 공작물(10)을 향하는 지지부재(123)의 길이방향을 따라 가이드레일(141)이 설치되어 있으며 하우징(132)은 상기 가이드레일(141)을 따라 전후로 소정길이 슬라이딩 가능하게 설치된다.The
아울러 진퇴구동부(140)는 상기 하우징(132)에 설치되어 있는 래크(142)와, 지지부재(123)에 회전 가능하게 결합되어 래크(142)와 치합되는 피니언(143)과, 상기 지지부재(123)의 외측에 위치하며, 상기 피니언(143)의 회전축(144) 상에 설치되는 웜휠(146)과, 상기 지지부재(123)에 회전 가능하게 결합되고 웜휠(146)과 치합되는 웜(145)을 포함한다.The advance and
상기 웜(145)은 일측에 드라이버와 같은 회전공구(147)를 통해 웜(145)을 회전시킬 수 있게 공구체결홈이 형성되어 있어서 작업자가 회전공구(147)를 이용해 웜(145)을 일방향 또는 타방향으로 회전시킬 수 있다.The
상기 웜(145)이 회전하면 웜(145)과 치합된 웜휠(146)이 회전하게 되며, 상기 웜휠(146)이 피니언(143)과 동축상에 설치되므로 피니언(143) 역시 회전하면서 하우징(132)을 전후로 슬라이딩 구동시키게 된다.When the
이렇게 하우징(132)을 슬라이딩 구동시키는 것은 레이저 빔(L)의 조사 초점을 맞추기 위한 것이다. 통상적인 레이저 조사기의 경우 하우징(132)이 포커싱렌즈의 위치를 변화시킬 수 있도록 몸체에 나사결합되는 뚜껑을 포함하는 구조로 되어 있는데, 이 경우 하우징(132)의 구조가 복잡해지고 정교한 초점 조절이 어렵다. 따라서 웜(145)과 웜휠(146)을 통해 작업자가 미세하게 하우징(132)을 전후로 이동시켜 초점을 맞출 수 있게 한다.Sliding and driving the
도 4에는 레이저 조사부(130)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다.Fig. 4 shows another embodiment of the laser irradiation unit 130. Fig.
본 실시예의 경우 하우징(132)이 공구대(121)에 설치되어 있고, 상기 하우징(132)으로부터 레이저 빔(L)이 통과하도록 광섬유로된 연장케이블(150)이 공작물(10)을 향해 연장되어 있고, 상기 연장케이블(150)을 감싸는 구즈넥부재(151)가 연장케이블(150)의 연장 형태를 유지시키기 위한 형태유지수단으로 마련되어 있다.The
공작물(10)의 형상이나 가공팁(124)의 위치, 크기 등의 가공 조건에 따라 레이저를 조사하는 조사 위치를 변경할 필요가 있는 경우가 있는데, 본 실시예와 같이 레이저 빔(L)이 통과하여 조사될 수 있는 연장케이블(150)이 공작물(10)을 향해 연장되고 구즈넥부재(151)에 의해 연장케이블(150)을 휘거나 꺾은 상태로 유지시킬 수 있도록 하면 공작물(10)에 대하여 레이저광을 효율적으로 조사할 수 있는 위치를 작업자가 자유롭게 선택할 수 있고, 구즈넥부재(151)에 의해 연장케이블(150)이 꺾인 상태로 유지된다.It is necessary to change the irradiation position for irradiating the laser according to the shape of the
이상에서 설명한 본 발명에 따른 취성재료의 가공장치(100)는 취성재료의 표면에 레이저를 조사하여 예열을 함으로써 취성재료의 가공 효율성을 증진시킬 수 있으며, 특히 취성재료에 조사되는 레이저 빔(L)의 조사지점을 일정하게 유지시킬 수 있다.The brittle
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10; 공작물
100; 취성재료의 가공장치
110; 회전구동부
120; 가공부
121; 공구대 122; 가공툴
123; 지지부재 124; 가공팁
130; 레이저 조사부
131; 광파이버 132; 하우징
L; 레이저 빔
140; 진퇴구동부
141; 가이드레일 142; 래크
143; 피니언 144; 회전축
145; 웜 146; 웜휠
147; 회전공구
150; 연장케이블 151; 구즈넥부재
160; 온도센서10; Workpiece
100; Processing equipment for brittle materials
110; The rotation-
120; Processing section
121;
123; A
130; Laser irradiation unit
131;
L; Laser beam
140; The forward /
141;
143;
145;
147; Rotary tool
150;
160; temperature Senser
Claims (5)
상기 회전구동부에 의해 회전하는 공작물에 접촉하여 상기 공작물을 가공하는 가공툴을 포함하는 가공부와;
상기 가공부에 결합되어 상기 공작물을 예열하기 위한 레이저 광을 조사하는 레이저 조사부;를 구비하고,
상기 레이저 조사부는 레이저 발생기와, 상기 레이저 발생기에서 조사된 레이저 광을 전달하기 위한 광섬유케이블과, 상기 광섬유케이블의 단부에 설치되어 레이저 광을 공작물의 예열 위치에 조사하는 하우징을 포함하며,
상기 가공툴은 공작물과 접촉하는 가공팁과, 상기 가공팁이 탈부착 가능하게 결합되며 공구대에 장착되는 지지부재를 포함하고,
상기 하우징은 상기 지지부재에 부착되도록 형성된 것을 특징으로 하는 취성재료의 가공장치. A rotation driving unit for clamping and rotating the workpiece as a brittle material;
A machining portion including a machining tool for machining the workpiece in contact with the workpiece rotated by the rotation drive portion;
And a laser irradiation unit coupled to the machining unit to irradiate laser light for preheating the work,
The laser irradiation unit includes a laser generator, an optical fiber cable for transmitting the laser beam emitted from the laser generator, and a housing installed at an end of the optical fiber cable for irradiating the laser beam to a preheating position of the workpiece,
Wherein the machining tool includes a machining tip in contact with the workpiece, a support member detachably coupled to the machining tip and mounted to the tool base,
Wherein the housing is configured to be attached to the support member.
상기 하우징은 상기 지지부재에 길이방향을 따라 슬라이딩 가능하게 설치되며,
상기 가공툴은 상기 지지부재에 형성되어 상기 하우징을 전후방향으로 진퇴구동시킬 수 있는 진퇴구동부를 더 구비하되,
상기 진퇴구동부는 상기 하우징의 하부에 설치되어 있는 래크와, 상기 래크와 치합되고 상기 지지부재에 회전 가능하게 설치되어 있는 피니언과, 상기 피니언의 회전축에 설치되어 상기 피니언과 일체로 회전하는 웜휠과, 상기 지지부재의 일측에 설치되어 상기 웜휠과 치합되며 일측에 공구를 이용해 작업자가 회전구동시킬 수 있도록 공구체결홈이 형성되어 있는 웜을 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료의 가공장치.The method of claim 3,
The housing is slidably installed along the longitudinal direction on the support member,
Wherein the processing tool further includes a forward / backward driving portion formed on the supporting member and capable of driving the housing in a backward and forward direction,
And a worm wheel which is installed on a rotary shaft of the pinion and rotates integrally with the pinion, and a worm wheel which is mounted on the rotary shaft of the pinion and rotates integrally with the pinion, And a worm having a tool engagement groove formed on one side of the support member so as to be engaged with the worm wheel and rotatably driven by a worker using a tool on one side thereof.
상기 레이저 조사부는 상기 하우징의 전방으로 연장되어 레이저광을 도광시키고 단부에서 레이저광이 조사되도록 광섬유로 형성된 연장케이블과,
상기 연장케이블의 외부를 감싸며 상기 연장케이블의 연장형태를 고정시키기 위한 구즈넥부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 취성재료의 가공장치.The method of claim 3,
The laser irradiation unit includes an extension cable formed of an optical fiber so as to extend toward the front of the housing to guide laser light and irradiate laser light at an end thereof,
Further comprising a gooseneck member for surrounding the outside of the extension cable and fixing an extension of the extension cable.
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KR100597907B1 (en) | 2005-06-15 | 2006-07-06 | 한국기계연구원 | Method and apparatus for processing object using laser |
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2012
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