KR101843371B1 - 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 설치 브라켓과, 레이저 조사기와, 분사토치 및 플라즈마 모듈을 포함하여 이루어진 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치가 제공되며, 이로써 플라즈마 모듈을 통해 생성되어 제공되는 설정 온도 범위의 냉각 플라즈마가 상기 분사토치를 통해 가공툴로 분사되면서 해당 가공툴을 냉각시키도록 하여 레이저에 의한 가공 부위의 예열이 원활히 이루어질 수 있도록 하면서도 가공툴의 손상을 방지할 수 있도록 한 것이다.

Description

레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치{cold plasma cooling apparatus for cutting tool of laser assisted milling}

본 발명은 레이저를 가공에 이용하는 레이저 보조가공에 관련된 것으로써, 더욱 상세하게는 레이저로 예열된 절삭 부위의 절삭 가공을 위해 사용되는 가공툴이 레이저 열원에 의한 수명 단축 현상을 방지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저를 가공에 이용하는 방법은 레이저를 열원으로 공작물을 직접 가공하는 레이저 직접 가공(Ablation) 방법과 레이저로써 가공 부위를 예열한 후 가공툴을 이용하여 절삭 가공을 수행하는 레이저 보조가공(LAM;Laser Assisted Machining) 방법 등 두 가지로 크게 구분된다.

이러한 두 가공 방법 중 상기 LAM 방법은 집속된 빔을 이용한 레이저의 높은 순간 가열 능력을 난삭재의 기계가공에 응용하는 것으로 최근 고출력 레이저의 발전과 활용 가능성에 따라 크게 주목받고 있으며, 이에 관련하여는 등록특허 제10-1184311호, 등록특허 제10-1366961호, 등록특허 제10-1367052호, 등록특허 제10-1474708호 등에 개시된 바와 같다.

하지만, 전술된 종래 기술에 따른 LAM 방법의 경우 시편에 조사된 레이저 열원이 가공툴로 반사되거나 혹은, 전도되면서 상기 가공툴이 열에 의해 수명이 감소되었던 문제점이 있었다.

물론, 통상의 절삭 가공에서는 상기 가공툴로 절삭유가 공급됨으로써 상기 가공툴이 고온의 열에 의해 수명이 감소되어 파손되는 현상을 방지하고 있으나, LAM 방법의 경우 레이저로 예열된 가공물의 가공 부위가 상기 절삭유에 의해 식어버림에 따라 높은 경도와 취성을 가지는 가공물에 대한 가공이 용이하지 않다는 문제점이 있었다.

등록특허 제10-1184311호 등록특허 제10-1366961호 등록특허 제10-1367052호 등록특허 제10-1474708호

본 발명은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저로 예열된 절삭 부위의 절삭 가공을 위해 사용되는 가공툴이 레이저 열원에 의한 수명 단축 현상을 방지할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치는 가공툴이 장착된 툴홀더에 설치되면서 가공물의 표면으로 레이저를 조사하여 예열하는 레이저 조사기; 상기 툴홀더에 설치되면서 상기 가공툴을 향해 냉각 플라즈마를 분사하여 상기 가공툴을 냉각하는 분사토치; 냉각 플라즈마를 발생하여 상기 분사토치를 통해 상기 가공툴로 분사하도록 공급하는 플라즈마 모듈;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 플라즈마 모듈은 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 제너레이터와, 상기 발생된 플라즈마로 액상 질소를 공급하여 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부를 경유하면서 냉각된 플라즈마를 지정된 온도에까지 이르도록 가열시키는 가열히터와, 상기 가열히터의 동작 제어 및 온도 제어를 위한 컨트롤러를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 플라즈마 모듈은 동력원에 의해 흡입된 대기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 통해 압축된 압축공기를 일시 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에 저장된 압축공기로부터 이물질을 걸러주는 필터부와, 상기 필터부를 거쳐 공급되는 압축공기를 강제 공급하는 펌핑부와, 상기 펌핑부에서 펌핑되는 압축공기로 액상 질소를 공급하여 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부를 경유하면서 냉각된 압축공기를 지정된 온도에까지 이르도록 가열시키는 가열히터와, 상기 가열히터의 동작 제어 및 온도 제어를 위한 컨트롤러와, 플라즈마의 생성을 위한 +극 및 -극의 전원 공급을 위한 전원공급부를 포함하여 구성되고, 상기 분사토치는 그의 내부에 상기 전원공급부로부터 +극의 전원을 제공받는 제1전극 및 -극의 전원을 제공받는 제2전극이 각각 구비됨과 더불어 상기 가열히터를 통과한 압축공기를 공급받는 유입관로가 구비되어 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 분사토치에는 상기 가공툴의 온도 센싱을 위한 툴온도센서가 더 구비되며, 상기 컨트롤러는 상기 툴온도센서를 통해 센싱된 각 부위의 온도값을 토대로 상기 가열히터의 온도 조절이 이루어지도록 프로그래밍되어 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 레이저 조사기는 상기 툴홀더에 상하로 회전 가능하게 설치되어 가공물로의 레이저 조사 위치가 조절될 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 툴홀더에는 상기 가공툴의 둘레를 에두르는 방향을 따라 라운드지게 형성되는 안내가이드가 더 구비되고, 상기 분사토치는 상기 안내가이드에 그 형성 방향을 따라 위치 변경이 가능하게 설치됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치는 액상의 냉각유를 이용하여 가공툴을 냉각시키는 방식이 아닌 기체 상의 냉각 플라즈마를 이용하여 가공툴을 냉각시킴에 따라 가공 부위로 냉각유가 흘러내림에 따라 야기되는 가공 부위의 예열 온도 저하 현상이 방지될 수 있고, 또한, 냉각유의 회수를 위한 구조 등이 제거될 수 있게 되어 구조의 단순화가 가능하게 된 효과를 가진다.

특히, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치는 가공툴의 온도에 따라 냉각 플라즈마의 온도를 조절하도록 구성됨에 따라 상기 가공툴은 항상 적절한 온도 범위를 유지할 수 있게 되고, 이로 인한 가공 성능의 저하 현상은 방지될 수 있음과 더불어 파손과 같은 손상 역시 방지될 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치가 공작기계에 설치된 상태의 예를 설명하기 위해 나타낸 사시도
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 설치 상태를 설명하기 위해 정면측 및 배면측에서 본 상태를 나타낸 요부 확대도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 플라즈마 모듈에 대한 구성을 설명하기 위해 나타낸 블럭도
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 설치 상태를 설명하기 위해 양측면에서 본 상태를 나타낸 요부도
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 설치 상태를 설명하기 위해 정면에서 본 상태를 나타낸 요부도
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 설치 상태를 설명하기 위해 배면에서 본 상태를 나타낸 요부도
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 설치 상태를 설명하기 위해 평면에서 본 상태를 나타낸 요부도
도 10은 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 다른 실시 형태를 설명하기 위해 나타낸 블럭도
도 11은 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치의 다른 실시 형태에 따른 분사토치의 내부 구조를 설명하기 위해 나타낸 상태도

이하, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 11을 참조하여 설명하도록 한다.

설명에 앞서, 본 발명의 실시예에서는 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치가 공작기계(예컨대, 머시닝센터)(10)에 적용된 상태를 그 예로하여 설명하도록 한다.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치(이하, “공구냉각장치”라 함)는 크게 설치 브라켓(100)과, 레이저 조사기(200)와, 분사토치(300) 및 플라즈마 모듈(400)을 포함하여 이루어지며, 특히 상기 플라즈마 모듈(400)을 통해 생성되어 제공되는 설정 온도 범위의 냉각 플라즈마가 상기 분사토치(300)를 통해 가공툴(20)로 분사되면서 해당 가공툴(20)을 냉각시키도록 하여 레이저에 의한 가공 부위의 예열이 원활히 이루어질 수 있도록 하면서도 가공툴(20)의 손상을 방지할 수 있도록 한 것이다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 상기 설치 브라켓(100)은 본 발명의 실시예에 따른 공구냉각장치를 공작기계에 설치하기 위한 부위이다.

이와 같은 설치 브라켓(100)은 가공툴(20)이 장착된 툴홀더(30)에 결합 고정되면서 상기 툴홀더(30)와 함께 이동되도록 설치된다.

이때, 상기 설치 브라켓(100)과 툴홀더(30)는 서로 일체형으로 구성될 수도 있지만, 고장 수리나 부품 교환과 같은 유지 보수가 용이하게 이루어질 수 있도록 분리 가능하게 제공됨이 바람직하다.

다음으로, 상기 레이저 조사기(200)는 가공물의 표면으로 레이저를 조사하여 예열하는 기기로써, 상기 설치 브라켓(100)에 설치된다.

이와 같은 레이저 조사기(200)는 가공툴(20)의 높이 방향을 따라 상하 회전 가능하게 설치되면서 가공물의 가공 부위에 정확히 레이저를 조사할 수 있도록 하는 등의 레이저 조사 위치가 조절될 수 있도록 구성된다.

이와 함께, 상기 레이저 조사기(200)에는 상기 가공물의 레이저 조사 위치에 대한 온도를 측정하기 위한 표면온도센서(210)가 더 구비된다. 즉, 상기 표면온도센서(210)의 추가 제공을 통해 상기 레이저 조사기(200)로부터 조사되는 레이저에 의한 가공물의 가공 부위에 대한 온도 조절이 정확히 이루어질 수 있도록 한 것이다.

다음으로, 상기 분사토치(300)는 상기 가공툴(20)을 향해 냉각 플라즈마를 분사하여 상기 가공툴(20)을 냉각하는 부위로써, 설치 브라켓(100)에 설치된다.

특히, 상기 툴홀더(30)에는 상기 가공툴(20)의 둘레를 에두르는 방향을 따라 라운드지게 형성되는 안내가이드(110)가 더 구비되고, 상기 분사토치(300)는 상기 안내가이드(110)에 그 형성 방향을 따라 위치 변경이 가능하게 설치됨을 제시한다.

즉, 전술된 안내가이드(110)의 추가 제공 및 이에 분사토치(300)를 이동 가능하게 설치되도록 한 구조를 통해 가공툴(20)의 직경이나 형상에 관계없이 원하는 부위에의 플라즈마 분사가 이루어질 수 있도록 함과 더불어 레이저 조사기(200)로 인한 동작상의 간섭(냉각 플라즈마의 분사에 따른 방해)을 받지 않도록 한 것이다.

본 발명의 실시예에서는 상기 안내가이드(110)가 상기 툴홀더(30)에 설치되는 설치 브라켓(100)에 설치되는 구조임을 그 예로 제시하지만 이에 한정하지는 않는다. 즉, 실시예로 도시되지는 않았으나 상기 안내가이드(110)는 상기 툴홀더(30)에 직접 설치되도록 구성할 수도 있는 것이다.

이와 함께, 상기 분사토치(300)에는 상기 가공툴(20)의 온도 센싱을 위한 툴온도센서(310)가 더 구비된다. 즉, 상기 툴온도센서(310)를 이용하여 측정한 가공툴(20)의 온도를 토대로 냉각 플라즈마의 온도 제어나 분사토치(300)를 통한 냉각 플라즈마의 토출 제어가 이루어질 수 있도록 한 것이다.

다음으로, 상기 플라즈마 모듈(400)은 냉각 플라즈마를 발생하여 상기 분사토치(300)로 공급하도록 이루어진 모듈이다.

이와 같은 플라즈마 모듈(400)은 첨부된 도 4에 도시된 바와 같이 플라즈마 제너레이터(410)와, 쿨링부(420)와, 가열히터(430) 및 컨트롤러(440)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 플라즈마 제너레이터(410)는 플라즈마를 발생시키는 부위이고, 상기 쿨링부(420)는 상기 발생된 플라즈마를 급냉시키는 부위이다. 이때, 상기 쿨링부(420)는 상기 플라즈마로 액상 질소(Liquid N₂)를 공급함으로써 상기 플라즈마를 냉각시키도록 구성된다.

또한, 상기 가열히터(430)는 상기 쿨링부(420)를 경유하면서 냉각된 플라즈마를 지정된 온도에까지 이르도록 가열시키는 히터이고, 상기 컨트롤러(440)는 상기 가열히터의 동작 제어 및 온도 제어를 위한 기기이다. 즉, 액상 질소에 의해 급랭된 극저온의 플라즈마로써 가공툴(20)을 과도하게 냉각시킬 경우에는 이 가공툴(20)의 온도로 인해 공작물의 가공 부위에 대한 온도가 급격히 낮아져서 레이저를 이용한 예열 효과가 사라져버리는 원인이 됨과 더불어 가공 성능의 저하 현상이 야기되며, 이를 고려하여 본 발명의 실시예에서는 상기 가열히터(430) 및 컨트롤러(440)의 추가 제공을 통해 상기 냉각 플라즈마가 적정 온도를 유지하면서 제공될 수 있도록 하여 가공툴(20)의 과도한 냉각이 방지될 수 있도록 한 것이다.

특히, 상기 컨트롤러(440)는 분사토치(300)에 함께 제공되는 툴온도센서(310)로부터 측정된 온도값을 토대로 상기 가열히터(430)의 온도 조절이 이루어질 수 있도록 구성됨을 제시하며, 이로써 다양한 가공조건으로 인한 절삭온도의 변화에 따른 냉각 플라즈마의 온도가 항상 최적의 절삭 가공 온도에 알맞게 조절될 수 있도록 한 것이다.

하기에서는, 전술된 본 발명의 실시예에 따른 공구냉각장치의 작용을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

먼저, 레이저 조사기(200)의 상하 각도 조절을 통해 레이저 조사 위치를 결정함과 더불어 분사토치(300)의 위치 조절을 통해 가공툴(20)의 냉각 위치를 결정한다. 이때, 상기 분사토치(300)는 상기 레이저 조사기(200)에 의한 레이저 조사에 간섭을 주지 않는 위치에 놓일 수 있도록 한다.

상기한 상태에서 레이저 조사기(200)를 동작시켜 가공물의 가공 부위에 대한 예열을 실시한다.

즉, 상기 레이저 조사기(200)의 동작 제어에 의해 상기 레이저 조사기(200)로부터 레이저 조사가 이루어짐과 더불어 표면온도센서(210)에 의한 해당 레이저 조사 부위의 온도 센싱이 이루어지면서 가공물의 가공 부위가 설정된 온도에 이르기까지 예열되는 것이다.

그리고, 상기한 과정에 의한 가공 부위의 예열이 완료되면 공작기계의 동작 제어가 이루어지면서 가공툴(20)을 이용한 가공물의 기계 가공이 수행된다.

또한, 상기한 기계 가공을 위한 운전이 수행될 때에는 플라즈마 모듈(400)의 동작이 이루어짐과 더불어 이러한 플라즈마 모듈(400)의 동작에 의해 생성된 냉각 플라즈마가 분사토치(300)를 통해 가공툴(20)로 분사되어 상기 가공툴(20)을 적정 온도로 냉각시키게 된다.

이때, 상기 플라즈마 모듈(400)의 플라즈마 제너레이터(410)로부터 생성된 플라즈마는 쿨링부(420)를 경유하는 과정에서 액상 질소(Liquid N₂)에 의한 대략 -200℃에 이르기까지 급속히 냉각되고, 이렇게 냉각된 플라즈마는 가열히터(430)를 경유하면서 설정된 온도에 이르기까지 온도가 상승된 후 분사토치(300)로 제공된다.

따라서, 상기한 가공툴(20)로의 냉각 플라즈마가 분사됨에 따라 가공 부위의 예열로 인해 발생된 열기 및 가공 부위로부터 반사되는 빛에 의해 가공툴(20)이 가열되면서 그 온도가 증가됨에 따라 야기되는 가공 성능의 저하 현상은 방지된다.

특히, 상기 가공툴(20)로 분사되는 플라즈마는 과도한 냉각 상태가 아닌 상기 가공툴(20)의 냉각에 바람직한 적정 온도에 이르기까지만 냉각된 상태로써 분사토치(300)로 제공되어 상기 가공툴(20)로 분사되며, 이로써 과도한 가공툴(20)의 냉각으로 인한 가공 성능의 저하 및 가공 부위에 대한 온도 하락으로 예열 효과가 저하되는 문제점은 방지될 수 있게 된다.

또한, 이때에는 분사토치(300)에 구비되는 툴온도센서(310)에 의해 가공툴(20)에 대한 온도가 감지되어 플라즈마 모듈(400)을 이루는 컨트롤러(440)로 제공되며, 상기 컨트롤러(440)는 상기 제공받은 온도값을 토대로 가열히터(430)의 온도 조절을 수행함으로써 분사토치(300)를 통해 분사되는 플라즈마는 가공툴(20)의 온도에 따라 그 냉각 온도가 조절됨에 따라 가공툴(20)은 항상 적절한 온도를 유지할 수 있게 되어 그의 파손이나 가공 성능의 저하 현상은 방지된다.

결국, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치는 액상의 냉각유를 이용하여 가공툴(20)을 냉각시키는 방식이 아닌 기체 상의 냉각 플라즈마를 이용하여 가공툴(20)을 냉각시킴에 따라 가공 부위로 냉각유가 흘러내림에 따라 야기되는 가공 부위의 예열 온도 저하 현상이 방지될 수 있게 되고, 또한 상기 냉각유의 회수를 위한 구조 등이 제거될 수 있게 되어 구조의 단순화가 가능하게 된다.

특히, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치는 가공툴(20)의 온도에 따라 냉각 플라즈마의 온도를 조절하도록 구성됨에 따라 상기 가공툴(20)은 항상 적절한 온도 범위를 유지할 수 있게 되고, 이로 인한 가공 성능의 저하 현상은 방지될 수 있음과 더불어 파손과 같은 손상 역시 방지될 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치를 이루는 레이저 조사기(200) 및 분사토치(300)는 단일의 설치 브라켓(100)에 동시에 설치되는 구조로 제공됨을 한정하지는 않는다. 즉, 상기 레이저 조사기(200) 및 분사토치(300)는 각각 별개로써 툴홀더(30)에 설치되는 구조로 제공될 수도 있는 등 주어진 여건이나 각 공작기계의 구조적 특징에 따라 달리 고려되어 설치될 수가 있는 것이다.

뿐만 아니라, 플라즈마 모듈(400)을 이루는 컨트롤러(440)는 툴온도센서(310)에 의해 감지된 센싱값으로만 가열히터(430)를 제어하는 것으로 한정되지 않는다. 즉, 표면온도센서(210)에 의해 측정된 온도값이 추가로 고려될 수 있도록 함으로써 가공 부위의 온도와 가공툴(20)의 온도에 대한 동시적인 조절이 가능하도록 구성할 수도 있는 것이다.

또한, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치를 이루는 플라즈마 모듈은 전술된 실시예에서와 같이 플라즈마 제너레이터(410)를 통해 플라즈마를 우선적으로 생성한 후 이를 냉각 및 가열시켜 설정 온도로 유지되도록 한 다음 분사토치(300)를 통해 분사하는 구조로만 이루어지는 것으로 한정되지 않는다.

예컨대, 첨부된 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 분사토치(300) 내에서 플라즈마가 발생되어 분사되도록 구성할 수도 있으며, 이때 상기 플라즈마의 온도 조절은 상기 분사토치(300) 내로 별도 공급되는 압축공기를 통해 이루어질 수 있도록 한다.

이의 경우, 상기 플라즈마 모듈(400)은 동력원에 의해 흡입된 대기를 압축하는 압축기(411)와, 상기 압축기(411)를 통해 압축된 압축공기를 일시 저장하는 저장탱크(412)와, 상기 저장탱크(412)에 저장된 압축공기로부터 이물질을 걸러주는 필터부(413)와, 상기 필터부(413)를 거쳐 공급되는 압축공기를 강제 공급하는 펌핑부(414)와, 상기 펌핑부(414)에서 펌핑되는 압축공기로 액상 질소를 공급하여 냉각시키는 쿨링부(420)와, 상기 쿨링부(420)를 경유하면서 냉각된 압축공기를 지정된 온도에까지 이르도록 가열시키는 가열히터(430)와, 상기 가열히터(430)의 동작 제어 및 온도 제어를 위한 컨트롤러(440)와, 플라즈마의 생성을 위한 +극 및 -극의 전원 공급을 위한 전원공급부(450)를 포함하여 구성되고, 상기 분사토치(300)는 그의 내부에 상기 전원공급부(450)로부터 +극의 전원을 제공받는 제1전극(320) 및 -극의 전원을 제공받는 제2전극(330)이 각각 구비됨과 더불어 상기 가열히터(430)를 통과한 압축공기를 공급받는 유입관로(340)가 구비되어 이루어진다.

즉, 유입관로(340)를 통해 분사토치(300) 내로 공급되는 압축 및 냉각된 가스가 상기 제1전극(320)이 이루는 애노드(anode) 및 제2전극(330)이 이루는 캐소드(cathode) 간의 발생된 전계와 충돌하여 플라즈마를 생성하게 되고, 이렇게 생성된 플라즈마는 상기 분사토치(300)를 통과하여 가공툴(20)로 분사되어 가공툴(20)을 냉각시키게 되는 것이다.

이때, 미설명 부호 415는 펌핑부(414)의 펌핑 동작에 대한 제어를 통해 공기의 압력 및 유량을 제어하는 컨트롤러이다.

물론, 상기 분사토치(300)는 그 플라즈마 토출측의 출구에 대한 직경 조절이 가능하도록 구성함으로써 국부적인 부위로 플라즈마가 분사되도록 구성될 수도 있다.

이렇듯, 본 발명의 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치는 다양한 구조로의 실시가 가능한 유용한 발명이라 할 수 있다.

10. 공작기계 20. 가공툴
30. 툴홀더 100. 설치 브라켓
110. 안내가이드 200. 레이저 조사기
210. 표면온도센서 300. 분사토치
310. 툴온도센서 320. 제1전극
330. 제2전극 340. 유입관로
400. 플라즈마 모듈 410. 플라즈마 제너레이터
411. 압축기 412. 저장탱크
413. 필터부 414. 펌핑부
414. 컨트롤러 420. 쿨링부
430. 가열히터 440. 컨트롤러
450. 전원공급부

Claims (6)

1. 삭제
2. 가공툴이 장착된 툴홀더에 설치되면서 가공물의 표면으로 레이저를 조사하여 예열하는 레이저 조사기;
   상기 툴홀더에 설치되면서 상기 가공툴을 향해 냉각 플라즈마를 분사하여 상기 가공툴을 냉각하는 분사토치;
   냉각 플라즈마를 발생하여 상기 분사토치를 통해 상기 가공툴로 분사하도록 공급하는 플라즈마 모듈;을 포함하며,
   상기 플라즈마 모듈은
   플라즈마를 발생시키는 플라즈마 제너레이터와,
   상기 발생된 플라즈마로 액상 질소를 공급하여 냉각시키는 쿨링부와,
   상기 쿨링부를 경유하면서 냉각된 플라즈마를 지정된 온도에까지 이르도록 가열시키는 가열히터와,
   상기 가열히터의 동작 제어 및 온도 제어를 위한 컨트롤러를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치.
3. 가공툴이 장착된 툴홀더에 설치되면서 가공물의 표면으로 레이저를 조사하여 예열하는 레이저 조사기;
   상기 툴홀더에 설치되면서 상기 가공툴을 향해 냉각 플라즈마를 분사하여 상기 가공툴을 냉각하는 분사토치;
   냉각 플라즈마를 발생하여 상기 분사토치를 통해 상기 가공툴로 분사하도록 공급하는 플라즈마 모듈;을 포함하며,
   상기 플라즈마 모듈은
   동력원에 의해 흡입된 대기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기를 통해 압축된 압축공기를 일시 저장하는 저장탱크와, 상기 저장탱크에 저장된 압축공기로부터 이물질을 걸러주는 필터부와, 상기 필터부를 거쳐 공급되는 압축공기를 강제 공급하는 펌핑부와, 상기 펌핑부에서 펌핑되는 압축공기로 액상 질소를 공급하여 냉각시키는 쿨링부와, 상기 쿨링부를 경유하면서 냉각된 압축공기를 지정된 온도에까지 이르도록 가열시키는 가열히터와, 상기 가열히터의 동작 제어 및 온도 제어를 위한 컨트롤러와, 플라즈마의 생성을 위한 +극 및 -극의 전원 공급을 위한 전원공급부를 포함하여 구성되고,
   상기 분사토치는 그의 내부에 상기 전원공급부로부터 +극의 전원을 제공받는 제1전극 및 -극의 전원을 제공받는 제2전극이 각각 구비됨과 더불어 상기 가열히터를 통과한 압축공기를 공급받는 유입관로가 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치.
4. 제 2 항 또는, 제 3 항에 있어서,
   상기 분사토치에는 상기 가공툴의 온도 센싱을 위한 툴온도센서가 더 구비되며,
   상기 컨트롤러는 상기 툴온도센서를 통해 센싱된 각 부위의 온도값을 토대로 상기 가열히터의 온도 조절이 이루어지도록 프로그래밍되어 이루어짐을 특징으로 하는 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치.
5. 제 2 항 또는, 제 3 항에 있어서,
   상기 레이저 조사기는 상기 툴홀더에 상하로 회전 가능하게 설치되어 가공물로의 레이저 조사 위치가 조절될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치.
6. 제 2 항 또는, 제 3 항에 있어서,
   상기 툴홀더에는 상기 가공툴의 둘레를 에두르는 방향을 따라 라운드지게 형성되는 안내가이드가 더 구비되고,
   상기 분사토치는 상기 안내가이드에 그 형성 방향을 따라 위치 변경이 가능하게 설치됨을 특징으로 하는 레이저 보조가공용 플라즈마 공구냉각장치.

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