KR101460522B1 - 광섬유 가공장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

광섬유 가공장치 및 이를 이용한 가공방법이 개시된다. 상기 광섬유 가공장치는 미리 설정된 장력에 의해 광섬유의 일부 구간을 일직선으로 유지하도록 상기 광섬유의 양측을 지지하는 릴리즈부와 권취부; 상기 광섬유 가공 시 광섬유를 지지하기 위한 지지유닛; 및 상기 광섬유를 사이에 두고 상기 지지유닛과 이격 배치되고, 상기 마찰부재를 향해 직선방향으로 왕복하는 제1 방향과, 상기 제1 방향에 대하여 직각 방향으로 왕복하는 제2 방향으로 이동하는 가동유닛;을 포함하며, 상기 가동유닛과 상기 지지유닛은 상기 광섬유의 코어(core)를 감싸고 있는 클래딩(cladding)을 가압상태로 마모시켜 발광영역을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

광섬유 가공장치 및 방법{OPTICAL FIBER MANUFACTURING APPARATUS AND MATHOD AS THE SAME}
본 발명은 광섬유 가공장치에 관한 것으로, 특히 광섬유의 측면 발광 효과를 얻기 위해 광섬유의 코어를 따라 전파되는 빛이 코어를 감싸고 있는 클래딩을 부분적으로 제거하기 위한 광섬유 가공장치 및 이를 이용한 가공방법에 관한 것이다.
일반적으로 광섬유는 내측에 코어(core)와 외측에 코어를 감싸는 클래딩(cladding)의 2중 구조로 이루어진다. 코어는 광섬유 일단에서 발산되는 빛을 광섬유를 따라 진행하도록 빛을 굴절시킨다.
이와 같은 광섬유는 그 용도가 다양하며, 특히 코어를 따라 빛이 진행된다는 점을 이용하여 최근에는 광섬유를 인테리어 조명이나 무드 조명 등 다양한 조명 환형을 구현하는 조명 자재로도 사용되고 있다.
광섬유가 조명 역할을 하기 위해서는 코어를 따라 진행하는 빛이 광섬유 외부로 발산되어야 하며, 이를 위해 클래딩을 일정 부분 제거하도록 광섬유를 가공한다.
상기 광섬유를 가공하기 위한 종래의 가공방법은 샌딩분사장치를 통해 광섬유에 모래를 분사하여 클래딩을 제거하거나, 열 또는 화학적 변화를 통해 클래딩을 제거하는 것이다.
샌딩분사장치를 이용하는 경우, 클래딩 제거 부위를 좁히도록 제어하는 것이 어렵고, 강한 압력으로 분사되는 모래에 의해 클래딩은 물론 코어까지 손상되는 경우가 종종 발생한다. 이로 인해 광섬유의 인장력을 유지하는 클래딩의 많은 량이 제거됨에 따라 가공 전 광섬유의 인장력에 비해 약 40~70% 정도가 저하되는 문제가 있었다. 또한, 열이나 화학적 변화를 통해 클래딩을 제거하는 경우에도 상기 샌딩분사장치와 마찬가지로 클래딩 제거 부위를 좁히기 어려운 문제가 있었다.
더욱이, 상기 종래의 광섬유 가공장치는 구성이 복잡할 뿐만 아니라 가격이 고가이므로, 제품(가공된 광섬유)의 단가를 높이는 요인이 된다. 이로 인해 종래 광섬유 가공장치를 통해 제조되는 광섬유를 적용하는 각종 응용 제품들도 고 단가를 적용해야 하는 문제가 있어 확대 적용에 어려움이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 가공 후 광섬유의 인장력을 가공 전 광섬유의 인장력과 거의 대등한 수준을 유지할 수 있는 광섬유 가공장치 및 이를 이용한 가공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 다른 목적은 전체적인 구성이 심플하고 제작비용이 저렴한 광섬유 가공장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 미리 설정된 장력에 의해 광섬유의 일부 구간을 일직선으로 유지하도록 상기 광섬유의 양측을 지지하는 릴리즈부와 권취부; 상기 광섬유 가공 시 광섬유를 지지하기 위한 지지유닛; 및 상기 광섬유를 사이에 두고 상기 지지유닛과 이격 배치되고, 상기 지지유닛에 구비된 마찰부재를 향해 직선방향으로 왕복하는 제1 방향과, 상기 제1 방향에 대하여 직각 방향으로 왕복하는 제2 방향으로 이동하는 가동유닛;을 포함하며, 상기 가동유닛과 상기 지지유닛은 상기 광섬유의 코어(core)를 감싸고 있는 클래딩(cladding)을 가압상태로 마모시켜 발광영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치를 제공한다.
상기 가동유닛은 몸체; 및 상기 몸체에 결합되고, 일면에 미세 요철가 형성되는 마모부재;를 포함할 수 있으며, 상기 마모부재는 상기 발광영역에 다수의 미세 구멍을 형성하도록 상기 클래딩의 일부를 제거할 수 있다. 이 경우, 상기 미세 요철부는 일정하게 패턴으로 이루어지는 것도 물론 가능하다.
상기 마모부재는 상기 몸체에 탄력 지지되는 것이 바람직하다.
상기 지지유닛의 마찰부재는 상기 마모부재에 대응하며, 상기 마모부재와 상기 마찰부재는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 마찰부재는 상기 마모부재와 마주하는 면에 다수의 미세 요철부가 형성되는 것도 가능하다.
상기 지지유닛은 상기 제2 방향으로 가동하되, 상기 가동유닛의 제2 가동방향 이동에 대하여 반대 방향으로 이동하는 것이 바람직하다.
상기 가동유닛과 지지유닛은 각각 롤러 형상으로 이루어지며, 상기 광섬유를 가압한 상태로 동시에 상기 제2 방향을 따라 왕복할 수 있다.
상기 가동유닛과 지지유닛은 서로 회전축이 평행하게 배치되며 상기 광섬유의 길이방향을 따라 롤링(rolling)하면서 상기 발광영역을 형성할 수 있다.
상기 가동유닛 및 지지유닛이 상기 광섬유 가압 시 광섬유와 접촉하는 부분이 적어도 3지점이 되도록, 상기 가동유닛 및 지지유닛 중 적어도 어느 하나는 방사상으로 외주면을 따라 요입되는 V자형 홈이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 가동유닛의 상기 제2 방향으로의 이동거리를 제한하기 위한 한 쌍의 제한블록을 더 포함하며, 상기 한 쌍의 제한블록은 상기 가동유닛이 상기 제2 방향을 따라 이동 시 상기 가동유닛의 양단부와의 충돌을 완충하기 위한 완충부재를 포함할 수 있다.
상기 가동유닛을 상기 제2 방향으로 가이드하기 위해 상기 지지유닛의 양측에 상기 제2 방향을 따라 배치되는 한 쌍의 가이드블록; 및 상기 몸체의 하단부에 회전 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 슬라이딩 회전하는 다수의 가이드롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 일면에 다수의 미세 요철부가 형성된 가동유닛과 상기 가동유닛의 맞은 편에 간격을 두고 배치되는 지지유닛 사이에 광섬유를 위치시키는 (a)단계; 상기 가동유닛을 상기 지지유닛 측으로 이동시켜 상기 가동유닛과 지지유닛 사이에서 상기 광섬유를 가압하는 (b)단계; 및 상기 가동유닛을 가동시켜 상기 미세 요철부에 의해 상기 광섬유의 코어(core)를 둘러싸고 있는 클래딩(cladding)을 마모시켜 다수의 미세 구멍을 포함하는 발광영역을 형성하는 (c)단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법을 제공함으로써, 상기 목적을 달성할 수 있다.
상기 (c)단계에서, 상기 가동유닛은 상기 광섬유가 상기 가동유닛과 상기 지지유닛 사이에서 가압 상태로 회전하도록 상기 광섬유의 가압방향에 대하여 직각방향으로 이동시킬 수 있다.
상기 가동유닛은 상가 광섬유 가압방향에 대하여 직각방향으로 적어도 1회 왕복 이동하는 것이 바람직하다.
상기 지지유닛은 상기 가동유닛의 이동방향에 대하여 반대방향으로 이동할 수 있다.
상기 지지유닛은 상기 광섬유와 마주하는 면에 다수의 미세 요철부를 형성하여 상기 광섬유의 클래딩에 다수의 미세 구멍을 형성할 수 있다.
상기 (c)단계에서, 상기 가동유닛은 상기 광섬유의 길이방향을 따라 상기 광섬유를 가압하는 상태로 롤링(rolling)하는 것이 바람직하다.
상기 지지유닛은 상기 가동유닛과 함께 상기 광섬유의 길이방향을 따라 상기 광섬유를 가압하며, 상기 지지유닛과 가동유닛의 회전축은 서로 평행하게 배치되는이 바람직하다.
상기 지지유닛은 외주에 미세 요철부를 구비하여 상기 광섬유의 클래딩에 다수의 미세 구멍을 형성할 수 있다.
상기 가동유닛 또는 지지유닛은 상기 광섬유와 접촉하는 부분이 적어도 2곳 이상인 것이 바람직하다.
상기 (c)단계 후에, 상기 가동유닛을 상기 지지유닛으로 부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 상기 광섬유에 가했던 가압을 해제하는 (d)단계; 및 상기 광섬유를 상기 광섬유의 길이방향으로 미리 설정된 거리만큼 이동시키는 (e)단계;를 더 포함할 수 있으며, 상기 (e)단계 후, 상기 (a)단계 내지 (d)단계를 순차적으로 진행하는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 본 발명에 있어서는, 가동유닛과 지지유닛 사이에서 광섬유를 가압한 상태로 마모시킴에 따라 빛이 발산될 수 있는 다수의 미세한 구멍을 가지는 발광영역을 형성함으로써 클래딩의 제거량을 최소화하여 가공 후 광섬유의 인장력을 가공 전 수준으로 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 단순한 구조의 가동유닛과 지지유닛을 이용하여 광섬유를 가공하므로 종래의 고가의 장비에 비해 저렴한 비용으로 제작 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 가공장치를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 가공장치를 나타내는 개략 사시도이도,
도 3은 도 2에 도시된 가동유닛을 나타내는 분해 사시도이고,
도 4는 도 3에 도시된 마모부재에 형성된 미세 요철부를 보여주는 도면이고,
도 5는 마모부재에 형성된 미세 요철부가 패턴화된 예를 보여주는 도면이고,
도 6a는 다수의 가동유닛에 의해 광섬유에 형성된 발광영역을 보여주는 도면이고,
도 6b는 도 6a에 표시된 A-A선을 따라 나타낸 단면도이고,
도 7은 플래이트 형상으로 이루어진 마모부재와 마찰부재 사이에서 광섬유의 클래딩을 마모하는 공정을 나타내는 개략도이고,
도 8은 도 7에 도시된 마모부재와 마찰부재가 함께 서로 반대방향으로 이동하면서 광섬유의 클래딩을 마모하는 예를 보여주는 개략도이고,
도 9 내지 도 12는 롤러 형상으로 이루어진 가동유닛과 지지유닛의 다양한 실시예를 나타내는 도면 들이고,
도 13은 롤러 타입 가동유닛과 지지유닛에 의해 가공된 상태의 광섬유를 나타내는 단면도이고,
도 14는 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 가공장치를 통해 이루어지는 광섬유를 가공공정을 순차적으로 나타내는 흐름도이고,
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광섬유 가공장치를 나타내는 개략 사시도이도,
도 16은 도 15에 도시된 가이드롤러를 나타내는 분해사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광섬유 가공장치 및 이를 이용한 광섬유 가공방법을 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광섬유 가공장치는 작업대(110), 릴리즈부(120), 권취부(130), 다수의 가동유닛(140), 다수의 지지유닛(150)과 한 쌍의 광섬유가이드(160,170)를 포함한다.
작업대(110)는 길이방향으로 형성되고 상부에는 작업플레이트(111)가 설치된다. 상기 작업플레이트(111)의 상면 양측에는 각각 릴리즈부(120)와 권취부(130)가 설치되고, 상기 릴리즈부(120) 및 권취부(130) 사이에 지지유닛(150)이 설치된다.
릴리즈부(120)는 가공 전 광섬유(10)가 권선되어 있는 제1 릴(121)과, 제1 릴(121)로부터 릴리즈되는 광섬유(10)를 가동유닛(140) 및 지지유닛(150) 측으로 안내하기 위한 한 쌍의 아이들롤러(idle roller)(123,125)를 포함한다. 이 경우 한 쌍의 아이들롤러(123,125)는 작업대(110)의 길이방향을 따라 배치되며, 광섬유(10)가 대략 지지유닛(150)에 가깝게 위치하도록 광섬유(10)의 공급 높이를 낮출 수 있다.
권취부(130)는 가공이 완료된 광섬유(11)를 권취하기 위한 제2 릴(131)과, 가동유닛(140) 및 지지유닛(150)으로부터 인출되는 가공된 광섬유(11)를 제2 릴(131)로 안내하기 위한 한 쌍의 아이들롤러(133,135)를 포함한다.
상기 릴리즈부(120)와 권취부(130)에 의해, 상기 광섬유(10,11)에 소정의 장력이 부여됨에 따라 광섬유(10,11)는 작업대(110)의 길이방향을 따라 대략 일직선을 유지한다.
다수의 가동유닛(140)은 작업대(110)의 상측에 이격된 상태로 배치되며, 서로 X 방향으로 균일 또는 불균일한 간격으로 배열된다. 이 경우 다수의 가동유닛(140)은 승강 구동부(미도시)에 의해 Z 방향을 따라 미리 설정된 거리만큼 직선 왕복 이동하고, 수평 구동부(미도시)에 의해 Y 방향을 따라 미리 설정된 구간만큼 직선 왕복 이동한다.
여기서, 상기 승강구동부 및 수평구동부는 도면에 도시하지 않았으나, 각각 통상의 공압 또는 유압 실린더(미도시)를 구비하거나 스텝핑 모터(미도시)를 구비할 수 있다. 실린더를 적용하는 경우는 가동유닛(140)의 구동거리가 일정할 때 이고, 스텝핑 모터를 적용하는 경우는 가동유닛(140)의 구동거리가 가변될 수 있는 경우에 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 다수의 가동유닛(140)을 지지하기 위한 브라켓(B, 도 1 참조) 및 상기 브라켓(B)을 가동 가능하게 지지하기 위한 통상의 지지 로드(미도시)를 구비할 수 있다. 이러한 구성은 통상의 구동장치에 적용되는 것으로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 3을 참고하면, 상기 가동유닛(140)은 몸체부(141), 가동블록(146) 및 마모부재(149)를 구비한다.
몸체부(141)는 다수의 체결스크류(144)에 의해 상호 분리 가능하게 체결되는 상부몸체(142)와 하부몸체(143)를 포함한다.
상부몸체(142)는 다수의 체결스크류(144)가 관통 결합되는 다수의 체결구멍(141a)이 형성되고, 가동블록(146)을 탄력적으로 지지하면서 동시에 탄력을 조절할 수 있는 다수의 스프링 플런저(spring plunger)(145)가 삽입되는 다수의 결합구멍(141b)이 형성된다. 이 경우, 스프링 플런저(145)가 결합구멍(141b)에 체결된 후 가동유닛(140)에 발생하는 진동 등에 의해 세팅위치가 변경되는 것을 방지하도록 세트 스크류(145a)를 상기 각 결합구멍(141b)에 체결한다.
상기 다수의 스프링 플런저(145)는 가동블록(146)의 상면(146c)을 탄력적으로 지지한다. 이에 따라 광섬유 가공을 위해 가동유닛(140)이 Z 방향으로 하강하여 광섬유를 소정 압력으로 가압할 때, 이 가압력이 미리 설정된 가압력 보다 과도할 경우 가동블록(146)을 가압방향의 반대방향으로 탄력적으로 이동할 수 있으므로 광섬유가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 이 경우 스프링 플런저(145)는 결합구멍(141b) 내에서 설치 깊이를 조절하여 상기 가동블록(146)의 탄력 정도를 임의로 설정할 수 있다.
상기 스프링 플런저(145)는 코일 스프링 또는 판 스프링으로 대체하는 것도 물론 가능하며, 별도의 조절 스크류(미도시)를 구비하여 상기 코일 스프링 또는 판 스프링이 결합구멍(141b)으로부터 이탈되는 것을 방지하면서 탄력 조절을 행할 수 있다. 이 경우, 조절 스크류를 고정하기 위해 세트 스크류(145a)를 상기 결합구멍(141b)에 체결하는 것도 가능하다.
하부몸체(143)는 상기 가동블록(146)이 승강 가능하게 삽입되는 삽입구멍(143a)이 형성된다. 상기 삽입구멍(143a)은 하측 즉, 하부몸체(143)의 바닥면과 인접한 부분의 내주면을 따라 양측으로 걸림턱(143b)이 돌출 형성된다. 상기 걸림턱(143b)은 가동블록(146)의 상단 양측면을 따라 돌출된 걸림돌기(146a)가 거치됨에 따라 삽입구멍(143a)으로부터 가동블록(146)이 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
가동블록(146)은 저면에 다수의 체결스크류(147)를 통해 마모부재(149)가 분리 가능하게 결합된다.
마모부재(149)는 양측에 체결스크류(147)가 관통 결합되는 다수의 관통구멍(149a)이 형성되고, 도 4와 같이 마모부재(149)의 저면 전체에는 미세한 요철부(149b)가 형성된다. 상기 미세한 요철부(149b)는 통상의 샌드페이퍼(sand paper)에 형성된 미세 요철 또는 통상의 연마장치에 적용되는 연마부재(예를 들면, 다이아몬드 가공용 연마부재)에 형성된 미세 요철 형상과 같다. 이와 같은 각 가동유닛(140)에 구비된 마모부재(149)에 의해 광섬유(11)는 도 6a와 같이 간격을 두고 다수의 발광영역(13)이 형성된다.
한편, 도 5를 참고하면, 미세 요철부(249b,249c)는 소정 간격을 두고 마모부재(249)의 저면을 따라 길이방향으로 형성하는 것도 가능하다. 더욱이, 미세 요철부(249b,249c)는 댜양한 패턴으로 형성할 수 있다. 이와 같이 미세 요철부(249b,249c)를 패턴화하는 경우 광섬유에 형성되는 발광영역(13)도 미세 요철부(249b,249c)의 패턴에 대응하는 패턴으로 형성된다. 상기 미세 요철부(149b)의 패턴은 광섬유의 용도, 사이즈(굵기, 길이 등) 및 내구성 등을 고려하여 다양한 패턴으로 형성할 수 있다. 도 5에서 미설명부호 249a는 체결스크류(147)가 관통 결하되는 관통구멍을 나타낸다.
도 6b를 참고하면, 상기 발광영역(13)은 가동유닛(140)과 지지유닛(150) 사이에서 가압되면서, 상기 마모부재(149)의 미세 요철부(149b)에 의해 광섬유(11)의 코어(core)(C1)를 감싸고 있는 클래딩(cladding)(C2)의 일부를 마모작용에 의해 제거됨에 따라 형성된다. 이렇게 형성된 발광영역(13)에는 다수의 불규칙한 크기의 미세한 구멍(미도시)이 형성되는데, 상기 미세한 구멍은 빛의 굴절에 의해 코어(C1)를 따라 진행하는 빛이 광섬유(11) 외부로 발산할 수 있도록 하는 통로 역할을 한다. 이에 따라 예를 들어 광섬유를 인테리어 조명 또는 감성 조명으로 사용 시 다양한 조명을 연출하는 데 적용할 수 있다.
지지유닛(150)은 작업플레이트(111)의 상면에 고정 설치되는 고정플레이트(151)와 다수의 마찰부재(153)를 포함한다.
다수의 마찰부재(153)는 고정플레이트(151)에 분리 가능하게 배치되며, 상기 다수의 가동유닛(140)의 배열에 대응하는 위치에 각각 배치된다. 상기 다수의 마찰부재(153)는 광섬유 가공 시 다수의 가동유닛(140)이 Z 방향을 따라 하강하여 광섬유(10)를 소정의 압력으로 가압한 상태에서 Y 방향을 따라 왕복 이동하는 경우, 광섬유(10)가 마찰부재(153)와 접촉하는 면에서 미끄러지지 않고 광섬유의 원주방향으로 회전할 수 있도록 마찰부재(153)과 광섬유(10) 사이에 소정의 마찰력을 발생할 수 있는 재질로 이루어지거나, 마찰부재(153)의 일면이 소정의 거칠기를 갖도록 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 제1 실시예는 다수의 가동유닛(140)과 각 가동유닛(140)의 마모부재(149)에 대응하는 마찰부재(153)를 다수 개 구비한 구조를 예로 들어 설명하였으나, 가동유닛(140)의 마모부재(149)와 마찰부재(153)의 개수에 제한되지 않고 단일 가동유닛(140)과 이에 대응하는 단일 마찰부재(153)만을 구비하는 것도 물론 가능하다.
도 7을 참고하면, 상기 마찰부재(153)는 마모부재(149)와 같이 플레이트 형상으로 이루어진다. 이 경우, 가동하지 않고 고정된 상태를 유지하는 마찰부재(153)는 광섬유(10)와의 사이에서 마찰력을 발생시키며, 이에 따라 마모부재(149)의 미세 요철부(149b, 도 4 참고)에 의해 광섬유에 발광영역(13)이 형성된다.
한편, 도 8을 참고하면, 지지유닛(250)이 Y 방향을 따라 이동하도록 구성하는 것도 가능하며, 이 경우, 마모부재(149)와 대응하는 마찰부재(153)의 일면(광섬유와 접촉하는 면) 에 미세 요철부(253b)를 형성하는 것이 바람직하다.
한 쌍의 광섬유가이드(160,170)는 각각, 릴리즈부(120)와 지지유닛(150) 사이에 배치되어 가공 전 광섬유(10)를 가이드하고, 지지유닛(150)과 권취부(130) 사이에 배치되어 가공 후 광섬유(11)를 가이드한다.
상기 한 쌍의 광섬유가이드(160,170)는 소정 길이의 통 형상(바람직하게는, 단면이 원형인 얇고 긴 통 형상)으로 이루어지며, 내부를 통과하는 광섬유를 육안으로 확인할 수 있도록 투명한 재질로 이루어진다. 이 경우 한 쌍의 광섬유가이드(160,170)는 각각 소정의 지지대(160a,170a)에 의해 소정 높이를 유지하도록 지지된다.
한편, 광섬유가 도 7과 같이, 마모부재(149)와 마찰부재(153) 사이에서 광섬유의 원주방향으로 회전할 때, 광섬유 가공 영역(가동유닛(140)과 지지유닛(150)이 존재하는 영역)을 벗어나 있는 광섬유의 일부분은 상기 광섬유 가공 영역에서 회전 하고 있는 광섬유에 의해 꼬임 현상이 발생하면서 광섬유의 위치가 변화하게 되고, 또한 광섬유가 X방향으로 이동할 때 광섬유가 릴리즈부(120)로부터 릴리즈 되고 권취부(130)에 감기는 동안 Y방향의 위치변화가 발생한다. 이로 인해 광섬유가 가공오차범위를 벗어나 X-Y 평면상에서 기울어지게 된다. 이 상태에서 광섬유의 가공이 이루어지면 가공 불량과 함께 광섬유에 손상을 줄 수 있다. 상기 한 쌍의 광섬유가이드(160,170)는 이러한 문제를 효과적으로 방지할 수 있도록, 광섬유가 통과할 수 있으면서 소정의 유동이 가능하며 가공오차범위 내에 위치하도록 광섬유를 가이드한다.
한편, 상술한 실시예에서는 가동유닛(140)과 지지유닛(150,250)이 광섬유 가공 시 광섬유를 광섬유의 원주방향으로 회전시키는 과정에서 발생하는 마모 작용으로 인해 발광영역(13)을 형성한다. 이는 광섬유를 마모시키는 마모부재(149)와 마찰부재(153)가 플레이트 형상인 점을 이용한 것이다. 이와 달리, 도 9 내지 도 12, 도 15에 도시된 가동부재와 마찰부재는 롤러 형상으로 이루어지는 것으로, 가동유닛과 지지유닛은 광섬유를 가압한 상태에서 광섬유의 길이방향을 따라 롤링하면서 광섬유에 발광영역을 형성한다. 이 경우, 광섬유에 형성되는 발광영역은 광섬유를 따라 대략 띠 형상으로 나타난다.
도 9를 참고하면, 가동유닛(340)은 회전축(A1)을 기준으로 회전하는 롤러형상으로 이루어지며, 그 외주면에는 미세 요철부(341)가 형성된다. 이와 같은 가동유닛(340)은 상술한 가동유닛(140)과 마찬가지로 소정의 승강 구동부(미도시) 및 수평 구동부(미도시)에 의해 Z 방향을 따라 승강 이동하고, X 방향을 따라 왕복 이동한다.
지지유닛(350)은 가동유닛(340)과 마찬가지로 롤러 형상으로 이루어지며 회전축(A2)을 기준으로 회전한다. 이 경우, 지지유닛(350)은 또 다른 수평 구동부(미도시)에 의해 X 방향을 따라 왕복 이동하며, 상기 가동유닛(340)과 동기화 된다.
도 10을 참고하면, 지지유닛(450)은 외주에 미세 요철부(451)를 형성하며, 가동유닛(340)과 함께 광섬유(10)에 발광영역(13)을 형성할 수 있다.
도 11을 참고하면, 가동유닛(640)은 외주면을 따라 V자형 홈(640a)을 형성하고 그
외주면에 미세 요철부(641)가 형성될 수 있고, 지지유닛(450)은 외주에 미세 요철부(451)를 형성할 수 있다. 도 13을 참고하면, 가동유닛(640)과 지지유닛(450)에 의해 광섬유(11)에 형성된 3개의 발광영역(13)은 대략 동일한 각도를 유지한 상태로 형성될 수 있다. 이러한 발광영역(13)의 형성 위치는 V자형 홈(640a)의 각도에 따라 다양한 각도로 설정될 수 있다.
도 12를 참고하면, 가동유닛(640)과 지지유닛(650)이 모두 V자형 홈을 형성하고 각각의 외주에 미세 요철부(641,651)를 형성하는 것도 물론 가능하다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 제1 실시예의 광섬유 가공장치를 이용하여 광섬유를 가공하는 과정을 순차적으로 설명한다.
먼저, 도 1과 같이, 광섬유(10)를 릴리즈부(120)와 권취부(130) 사이에서 소정의 장력을 가지면서 가공 가능하도록 세팅한다.
가동유닛(140)이 Z 방향을 따라 미리 설정된 거리만큼 하강하여 소정의 압력으로 가공 전 상태의 광섬유(10)를 가압한다. 이 경우 광섬유(10)는 마모부재(149)와 마찰부재(153) 사이에서 Z 방향으로 가압된다.
이어서, 가동유닛(140)은 Y 방향을 따라 일 방향 및 역 방향으로 왕복 이동하며, 이 과정에서 광섬유(10)는 마찰부재(153)와의 마찰력에 의해 원주방향으로 회전하게 되고 이때, 마모부재(149)의 미세 요철부(149b)에 의해 광섬유에 발광영역(13)이 형성된다.
이에 따라, 광섬유에 형성되는 발광영역은 코어(C1)의 일부가 클래딩(C2) 외부로 노출시키는 다수의 미세 홈(미도시)이 형성되므로, 이 미세 홈을 통해 코어(C1)로부터 빛이 원활하게 발산되는 것은 물론, 광섬유 자체의 내구력도 충분히 유지될 수 있다.
하기의 표 1은 광섬유 인장 시 나타나는 전단력 테스트를 실행한 결과이다. 시료는 지름 0.35mm인 광섬유를 대상으로 하였으며, 가공 전 광섬유의 전단력과 본 발명의 제1 실시예에 따른 가공방법을 통해 제작된 가공 후 광섬유의 전단력을 비교한 실험데이터이다.
회차 가공 전(kgf) 가공 후(kgf)
1 1.0 1.0
2 1.0 1.0
3 1.1 1.1
4 0.9 0.9
5 1.0 1.0
상기 표 1과 같이 광섬유의 가공 전과 가공 후 전단력이 동일하게 나타났다. 이는 측정 시 발생하는 오차를 감안하더라도 광섬유의 가공 전/후 인장 강도는 거의 차이가 없다는 것을 알 수 있다.
한편, 상기에서 설명한 제1 실시예의 경우 가동유닛 또는 가동유닛과 지지유닛이 승강 구동부 및 수평구동부에 의해 자동으로 이동하는 자동식 광섬유 가공장치에 해당한다. 이하에서 설명하는 제2 실시예에 따른 광섬유 가공장치는 작업자가 직접 가동유닛을 Z 방향 및 Y 방향을 따라 이동시키면서 광섬유를 가공하는 수동식에 해당한다.
이와 같은 수동식 광섬유 가공장치는 대부분의 구성이 상술한 제1 실시예의 자동식 광섬유 가동장치와 동일하며 다만, 수동식으로 운용될 경우 추가적으로 포함되는 구성은 다음과 같다.
도 15를 참고하면, 가동유닛(140)의 하단부에 회전 가능하게 설치되는 다수의 가이드롤러(710)와, 가동유닛(140)의 Y 방향 왕복 동작을 가이드하기 위한 한 쌍의 가이드블록(721,723)과, 상기 가동유닛(140)이 Y 방향으로 왕복하는 구간을 제한하기 위한 한 쌍의 제한블록(731,733)을 포함한다.
상기 다수의 가이드롤러(710)는 모두 동일한 구조로 이루어지며 각각, 도 16과 같이, 샤프트(711), 부시(713) 및 와셔(715)를 포함한다. 샤프트(711)는 광섬유를 가공하기 위해 가동유닛(140)이 Z 방향을 따라 하강 시 고정플레이트(151)의 상면에 안착되면서 가동유닛(140)의 하강 거리를 제한함에 따라 광섬유에 가해지는 가압력을 유지시키는 역할을 한다. 부시(713)는 샤프트(713)에 결합되어 한 쌍의 가이드블록(721,723)에 슬라이딩되면서 가동유닛(140)의 Y 방향 왕복 이동을 원활하게 진행하도록 돕는다. 와셔는 가동유닛(140)의 하부몸체(143)와 부시(713) 사이에 배치되어 부시(713)의 회전을 원활하게 한다.
상기 한 쌍의 제한블록(731,733)은 각각 내측으로 완충부재(740)를 설치함에 따라 가동유닛(140)이 한 쌍의 제한블록(731,733)에 충돌 시 발생하는 충격을 흡수하여 가동유닛(140)의 손상을 미연에 방지할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
110: 작업대 111: 작업플레이트
120: 릴리즈부 130: 권취부
140,340,640: 가동유닛 141: 몸체부
145: 스프링 플런저 146: 가동블록
149,249: 마모부재
149b,249b,249c,259b,341,451,641,651: 미세 요철부
150,250,350,450,650: 지지유닛
151: 고정플레이트
153: 마찰부재 160,170: 광섬유가이드
170: 가이드롤러 721,723: 가이드블록
731,733: 제한블록 740: 완충부재

Claims (26)

  1. 미리 설정된 장력에 의해 광섬유의 일부 구간을 일직선으로 유지하도록 상기 광섬유의 양측을 지지하는 릴리즈부와 권취부;
    상기 광섬유 가공 시 광섬유를 지지하기 위한 지지유닛; 및
    상기 광섬유를 사이에 두고 상기 지지유닛과 이격 배치되고, 상기 지지유닛에 구비된 마찰부재를 향해 직선방향으로 왕복하는 제1 방향과, 상기 제1 방향에 대하여 직각 방향으로 왕복하는 제2 방향으로 이동하는 가동유닛;을 포함하며,
    상기 가동유닛과 상기 지지유닛은 상기 광섬유의 코어(core)를 감싸고 있는 클래딩(cladding)을 가압상태로 마모시켜 발광영역을 형성하며,
    상기 가동유닛은, 몸체; 및 상기 몸체에 결합되고, 일면에 미세 요철부가 형성되는 마모부재;를 포함하며,
    상기 마모부재는 상기 발광영역에 상기 코어의 일부를 클래딩 외부로 노출시키 위한 다수의 미세 홈을 형성하도록 상기 클래딩의 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미세 요철부는 일정하게 패턴으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 몸체의 내측에 상기 마모부재를 탄력적으로 지지하는 적어도 하나의 탄력조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 탄력조절부재는 스프링 플랜저인 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 스프링 플런저를 고정하기 위해 상기 몸체에 분리 가능하게 체결되는 세트 스크류를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 탄력조절부재는,
    코일 스프링 또는 판 스프링; 및
    상기 코일 스프링 또는 판 스프링을 지지하기 위한 조절 스크류;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지유닛의 마찰부재는 상기 마모부재에 대응하며,
    상기 마모부재와 상기 마찰부재는 플레이트 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 마찰부재는 상기 마모부재와 마주하는 면에 다수의 미세 요철부가 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 제2 방향으로 가동하되, 상기 가동유닛의 제2 가동방향 이동에 대하여 반대 방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  11. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 가동유닛과 지지유닛은 각각 롤러 형상으로 이루어지며, 상기 광섬유를 가압한 상태로 동시에 상기 제2 방향을 따라 왕복하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 가동유닛과 지지유닛은 서로 회전축이 평행하게 배치되며 상기 광섬유의 길이방향을 따라 롤링(rolling)하면서 상기 발광영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가동유닛 및 지지유닛이 상기 광섬유 가압 시 광섬유와 접촉하는 부분이 적어도 3지점이 되도록, 상기 가동유닛 및 지지유닛 중 적어도 어느 하나는 방사상으로 외주면을 따라 요입되는 V자형 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가동유닛의 상기 제2 방향으로의 이동거리를 제한하기 위한 한 쌍의 제한블록을 더 포함하며,
    상기 한 쌍의 제한블록은 상기 가동유닛이 상기 제2 방향을 따라 이동 시 상기 가동유닛의 양단부와의 충돌을 완충하기 위한 완충부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 가동유닛을 상기 제2 방향으로 가이드하기 위해 상기 지지유닛의 양측에 상기 제2 방향을 따라 배치되는 한 쌍의 가이드블록; 및
    상기 몸체의 하단부에 회전 가능하게 설치되어 상기 한 쌍의 가이드레일을 따라 슬라이딩 회전하는 다수의 가이드롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
  16. 일면에 다수의 미세 요철부가 형성된 가동유닛과 상기 가동유닛의 맞은 편에 간격을 두고 배치되는 지지유닛 사이에 광섬유를 위치시키는 (a)단계;
    상기 가동유닛을 상기 지지유닛 측으로 이동시켜 상기 가동유닛과 지지유닛 사이에서 상기 광섬유를 가압하는 (b)단계; 및
    상기 가동유닛을 가동시켜 상기 미세 요철부에 의해 상기 광섬유의 코어(core)를 둘러싸고 있는 클래딩(cladding)을 마모시켜 상기 코어의 일부를 클래딩 외부로 노출시키 위한 다수의 미세 홈을 포함하는 발광영역을 형성하는 (c)단계;를 포함하며,
    상기 (c)단계에서, 상기 가동유닛은 상기 광섬유가 상기 가동유닛과 상기 지지유닛 사이에서 가압 상태로 회전하도록 상기 광섬유의 가압방향에 대하여 직각방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 가동유닛은 상기 광섬유 가압방향에 대하여 직각방향으로 적어도 1회 왕복 이동하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 가동유닛의 이동방향에 대하여 반대방향으로 이동하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 광섬유와 마주하는 면에 다수의 미세 요철부를 형성하여 상기 광섬유의 클래딩에 다수의 미세 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 (c)단계에서, 상기 가동유닛은 상기 광섬유의 길이방향을 따라 상기 광섬유를 가압하는 상태로 롤링(rolling)하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 지지유닛은 상기 가동유닛과 함께 상기 광섬유의 길이방향을 따라 상기 광섬유를 가압하며, 상기 지지유닛과 가동유닛의 회전축은 서로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 지지유닛은 외주에 미세 요철부를 구비하여 상기 광섬유의 클래딩에 다수의 미세 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 가동유닛 또는 지지유닛은 상기 광섬유와 접촉하는 부분이 적어도 2곳 이상인 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 (c)단계 후에, 상기 가동유닛을 상기 지지유닛으로 부터 멀어지는 방향으로 이동시켜 상기 광섬유에 가했던 가압을 해제하는 (d)단계; 및
    상기 광섬유를 상기 광섬유의 길이방향으로 미리 설정된 거리만큼 이동시키는 (e)단계;를 더 포함하며,
    상기 (e)단계 후, 상기 (a)단계 내지 (d)단계를 순차적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공방법.
  26. 미리 설정된 장력에 의해 광섬유의 일부 구간을 일직선으로 유지하도록 상기 광섬유의 양측을 지지하는 릴리즈부와 권취부;
    상기 광섬유 가공 시 광섬유를 지지하기 위한 지지유닛;
    상기 광섬유를 사이에 두고 상기 지지유닛과 이격 배치되고, 상기 지지유닛에 구비된 마찰부재를 향해 직선방향으로 왕복하는 제1 방향과, 상기 제1 방향에 대하여 직각 방향으로 왕복하는 제2 방향으로 이동하는 가동유닛; 및
    상기 릴리즈부와 지지유닛 사이, 상기 권취부와 지지유닛 사이에 각각 배치되어 상기 광섬유가 가공오차범위 내에 위치하도록 가이드하는 한 쌍의 광섬유가이드를 포함하며,
    상기 가동유닛과 상기 지지유닛은 상기 광섬유의 코어(core)를 감싸고 있는 클래딩(cladding)을 가압상태로 마모시켜 발광영역을 형성하고,
    상기 한 쌍의 광섬유 가이드는 상기 광섬유 가공 시 광섬유가 유동할 수 있는 공간부를 가지는 것을 특징으로 하는 광섬유 가공장치.
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