KR102025773B1 - 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법 - Google Patents

플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 타원통형의 본체; 및 상기 본체의 상부면에 구비되고 상기 본체 상부면의 수평 방향으로 연장된 직사각형의 개구부;를 포함하고, 상기 개구부는 상기 본체의 일측과 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법에 관한 것이다.

Description

플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법{Fixture for fabricating hole of flow tubeand manufacturing method of flow tubeusing the same}
본 발명은 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법에 관한 것으로, 홀 가공용 픽스쳐를 이용하여 하나의 연마봉으로 복수의 홀을 가공할 수 있고, 대량 생산시에도 종래 보다 정밀하고 일관성있는 홀 가공이 가능한 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법에 관한 것이다.
레이저 역사는 1960년에 3준위 고체 레이저인 루비 레이저의 발진에 의해 서막을 열었고, 기체 레이저, 반도체 레이저, 색소 레이저, 광섬유 레이저 등 새로운 레이저 재료 및 매질의 연구가 활발하게 행해져서 최근에는 산업 및 의료용으로 활발히 응용되고 있다.
이러한 레이저를 발진시키는데 필요한 물질을 레이저 매질(laser medium), 능동 매질(active medium), 이득 매질(gain medium), 레이저 발생 매질(lasing medium) 또는 레이저 물질(laser medium) 등으로 부른다. 그러므로, 통상적으로 레이저의 이름은 사용된 레이저 매질의 구성물에 따라 이름이 붙여지고, 레이저 작동에 사용되는 기체, 액체, 고체 등과 같은 레이저 매질의 에너지 준위들은 레이저 복사의 파장을 결정하게 되며, 레이저 매질의 폭넓은 선택 덕분에 레이저 파장들은 자외선에서 적외선 영역까지 확장이 가능하다.
이들 중 고체 레이저 매질은 희토류 이온을 첨가한 결정 또는 유리를 사용하는데, 소형이면서 고출력을 얻을 수 있기 때문에 많이 사용되어 왔다. 고체 레이저에서는 광을 이용하여 반전 분포를 형성시켜야 하기 때문에 높은 투명성, 내열성, 열전도성 그리고 낮은 온도 의존성을 가진 매질이 요구된다. 대표적인 고체 레이저는 Nd의 3가 이온 Nd3 +를 YAG(Yttrium Aluminium Garnet) 결정에 첨가한 것을 매질로 하는 Nd:YAG 레이저이다.
또한, 일반적으로 고체 레이저 매질의 형상은 원기둥(rod) 형태인데 다이오드 펌프 고체 상태 레이저(DPSSL)가 일반적인 형태이다. Nd:YAG 레이저의 여기 파장은 808 nm, 발진 파장은 1064 nm이다. Nd:YAG 레이저의 구성은 복수의 원기둥 형태의 매질을 공진기의 축방향으로 늘어놓은 것으로 약 10 kW급의 연속파(CW) 발진이 가능하다. Nd:YAG 레이저의 일반적인 반복 주파수는 수 Hz에서 수 kHz 정도이며, Q 스위치 동작으로 펄스폭 10~50 ns 정도에서 고출력의 펄스(~수백 mJ)를 발생시킬 수 있다.
그러나, 이러한 고체 레이저 매질의 제조시 복수의 홀이 형성되는데, 이러한 홀을 형성시키기 위해 복수의 연마봉이 구비되어야 하고, 하나의 연마봉을 이용하는 경우에는 연마봉을 다시 정렬하거나 고체 레이저 매질의 위치를 변동시켜야 하기 때문에 동일한 위치에 홀을 형성시키는데 어려움이 있다.
관련된 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 10-1550048(공개일: 2015.07.08)에 기재된 "탄소나노튜브와의 소멸장 상호작용으로 Ｑ-스위칭된 Yb:KYW 평면 도파로 레이저 장치 및 그 제조 방법"이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 하나의 연마봉을 이용함에도 복수의 홀을 용이하게 가공할 수 있고, 가공할 홀 위치의 정확성 및 일관성을 향상시킬 수 있는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 연마봉을 이용함에도 복수의 홀을 용이하게 가공할 수 있고, 가공할 홀 위치의 정확성 및 일관성을 향상시킬 수 있는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐를 이용한 플로우 튜브의 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 타원통형의 본체; 및 상기 본체의 상부면에 구비되고 상기 본체 상부면의 수평 방향으로 연장된 직사각형의 개구부;를 포함하고, 상기 개구부는 상기 본체의 일측과 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐를 제공한다.
또한, 본 발명은 플로우 튜브 원료 물질을 전술한 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 개구부에 구비하는 단계; 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 일측에 형성된 홀을 가공하는 단계; 상기 플로우 튜브 원료 물질을 홀 가공용 픽스쳐의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시킨 후 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 형성된 홀을 가공하는 단계; 및 상기 홀 가공용 픽스쳐 자체를 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시켜 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 중앙에 형성된 홀을 가공하는 단계;를 포함하는 플로우 튜브의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 홀 가공용 픽스쳐에 구비된 개구부를 홀 가공용 픽스쳐의 본체의 일측에 인접하게 구비하고, 개구부의 중심이 홀 가공용 픽스쳐의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전할 시 개구부의 일측에 구비되게 함으로써, 종래보다 용이하게 플로우 튜브에 형성된 홀을 가공시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 하나의 연마봉이 고정되고 플로우 튜브 원료 물질의 일측에 형성된 홀을 가공하고, 상기 플로우 튜브 원료 물질을 회전시켜 상기 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 홀을 형성시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 복수의 연마봉을 구비하거나 연마봉의 정렬 없이 플로우 튜브 원료 물질에 형성된 복수의 홀을 가공시킬 수 있고, 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 플로우 튜브 원료 물질의 회전만으로 홀을 가공시킬 수 있으므로, 종래 연마봉의 정렬로 인해 발생될 수 있는 홀 가공 위치의 상이함이 발생하지 않아 대량 생산시에도 보다 정밀하고 일관성 있는 홀 가공이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법에서 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 홀을 형성시키는 방법을 나타낸 모식도이다.
도 6는 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법에서 사용되는 폴리싱 장치, 연마봉 및 제조된 플로우 튜브를 나타낸 사진이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 이를 이용한 플로우 튜브의 제조방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 타원통형의 본체; 및
상기 본체의 상부면에 구비되고 상기 본체 상부면의 수평 방향으로 연장된 직사각형의 개구부;를 포함하고,
상기 개구부는 상기 본체의 일측과 인접하게 형성된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐를 제공한다.
본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐는 홀 가공용 픽스쳐에 구비된 개구부를 홀 가공용 픽스쳐의 본체의 일측에 인접하게 구비하고, 개구부의 중심이 홀 가공용 픽스쳐의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전할 시 개구부의 일측에 구비되게 함으로써, 종래보다 용이하게 플로우 튜브에 형성된 홀을 가공시킬 수 있고, 연마봉을 정렬할 필요가 없으므로, 홀을 더욱 정밀하고 일관성 있게 가공시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)는 본체(110) 및 개구부(120)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)에서 본체(110)는 타원통형이고, 개구부(120)는 본체(11)의 상부면에 구비되며 본체(100) 상부면의 수평 방향으로 연장된 직사각형이다.
본체(110)에는 개구부(120)를 통해 플로우 튜브의 원료 물질이 구비된다. 따라서, 개구부(120)는 플로우 튜브의 원료 물질을 구비할 수 있는 소정의 부피를 갖는다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 평면도이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)에서 개구부(120)는 본체(110) 상부면의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전하면 개구부(120)의 중심이 개구부(120)의 일측에 위치하는 것을 특징으로 한다.
이러한 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)의 형상으로 인해 플로우 튜브의 원료 물질에 홀을 형성할 시 복수의 연마봉이 구비될 필요가 없으며, 하나의 연마봉으로 플로우 튜브의 원료 물질에 형성된 복수의 홀을 가공시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)에서 개구부(120)는 본체(110) 상부면의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전한 경우 개구부(120)의 중심이 개구부의 1/3 지점의 일측에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)에서의 개구부(120)의 위치에 의해 본 발명은 전술한 바와 같이 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)의 회전만으로 플로우 튜브의 원료 물질에 형성된 복수의 홀을 가공시킬 수 있고, 복수의 홀을 가공시키기 위해 연마봉을 정렬할 필요가 없어 대량 가공시 홀의 위치가 변화되는 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 평면도이다. 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)는 본체(110)를 폴리싱 장치에 고정하는 하우징(130a, 130b)을 더 포함할 수 있다.
또한, 하우징(130a, 130b)은 폴리싱 장치에 하우징(130a, 130b)을 고정시키기 위한 고정홈(131a, 131b)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 플로우 튜브 원료 물질을 전술한 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 개구부에 구비하는 단계;
연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 일측에 형성된 홀을 가공하는 단계;
상기 플로우 튜브 원료 물질을 홀 가공용 픽스쳐의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시킨 후 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 형성된 홀을 가공하는 단계; 및
상기 홀 가공용 픽스쳐 자체를 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시켜 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 중앙에 형성된 홀을 가공하는 단계;를 포함하는 플로우 튜브의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법을 도 4 및 도 5를 참고하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 플로우 튜브 원료 물질을 전술한 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 개구부에 구비하는 단계(S100)를 포함한다.
이때, 상기 플로우 튜브 원료 물질은 용융 실리카(fused silica)일 수 있고, 상기 용융 실리카는 사마륨(Sm) 또는 세륨(Ce)이 상기 용융 실리카 총 무게에 대해 5 ~ 15 무게비로 도핑된 것이 바람직하다. 상기 사마륨(Sm) 또는 세륨(Ce)이 전술한 범위로 도핑되어 UV나 특정 부분의 가시광선을 흡수할 수 있어 이득 매질에서의 온도를 낮출 수 있고 이득 매질의 렌즈화 또는 복굴절과 같은 열적 효과를 줄일 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 일측에 형성된 홀을 가공하는 단계(S200)를 포함한다.
상기 단계는 가공된 홀에는 램프가 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 상기 플로우 튜브 원료 물질을 홀 가공용 픽스쳐의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시킨 후 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 형성된 홀을 가공하는 단계(S300)를 포함한다.
상기 단계는 플로우 튜브 원료 물질의 일측에 홀을 형성시키는 공정으로, 추후 상기 단계에서 형성된 홀에는 램프가 구비된다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 상기 홀 가공용 픽스쳐 자체를 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시켜 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 중앙에 형성된 홀을 가공하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 단계가 수행되어 플로우 튜브 원료 물질의 중앙에 플래시 램프나 아크 램프에서 방출된 빛이 활성이득 매질에 흡수될 수 있다.
전술한 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 상기 연마봉이 고정되고 상기 플로우 튜브 원료 물질을 회전시키는 것만으로 상기 플로우 튜브 원료 물질의 일측 및 타측에 형성된 홀을 가공시킬 수 있고, 상기 홀 가공용 픽스쳐 자체를 회전시켜 플로우 튜브 원료 물질의 중앙에 형성된 홀도 가공시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법에서 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 형성된 홀을 가공시키는 방법을 나타낸 모식도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법에서 연마봉의 재정렬이나 복수의 연마봉을 구비하지 않고 플로우 튜브 원료 물질(200)의 타측에 형성된 홀을 가공시킬 수 있다.
구체적으로, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)에서 플로우 튜브 원료 물질(200)을 회수하여 이를 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시킨 후 홀이 형성된 플로우 튜브 원료 물질(200)의 타측이 연마봉을 향하도록 하고, 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)의 개구부(120)에 플로우 튜브 원료 물질(200)을 다시 구비시켜 플로우 튜브 원료 물질(200)의 타측에 형성된 홀을 가공시킬 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 복수의 연마봉을 구비하거나 연마봉의 정렬 없이 플로우 튜브 원료 물질에 형성된 복수의 홀을 가공시킬 수 있다. 또한, 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐 및 플로우 튜브 원료 물질의 회전만으로 플로우 튜브 원료 물질에 형성된 홀을 가공시킬 수 있으므로, 종래 연마봉의 정렬로 인해 발생될 수 있는 홀 가공 위치의 상이함이 발생하지 않아 대량 생산시에도 보다 정밀하고 일관성 있는 홀 가공이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법은 상기 플로우 튜브의 외면을 그라인딩 및 폴리싱하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 플로우 튜브의 외면을 그라인딩 및 폴리싱하는 단계를 더 포함함으로써, 플로우 튜브에서의 기생 발진이나 난반사를 줄일 수 있어 플로우 튜브의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 6는 본 발명에 따른 플로우 튜브의 제조방법에서 사용되는 폴리싱 장치, 연마봉 및 제조된 플로우 튜브를 나타낸 사진이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 플로우 튜브는 하나의 연마봉만을 사용하고, 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐(100)를 사용함과 동시에 홀 가공용 픽스쳐(100) 및 플로우 튜브 원료 물질의 회전만으로 3개의 홀이 형성된 플로우 튜브(300)를 가공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
100: 홀 가공용 픽스쳐
110: 본체
120: 개구부
130a, 130b: 하우징
131a, 131b: 고정홈
200: 플로우 튜브 원료 물질
300: 플로우 튜브

Claims (10)

  1. 본체; 및
    상기 본체의 상부면에 구비되고 상기 본체 상부면의 수평 방향으로 연장된 직사각형의 개구부;를 포함하며,
    상기 개구부는 상기 본체의 일측과 인접하게 형성되고, 상기 개구부의 장축을 3등분한 부분 중 내측 부분이 상기 본체의 중심을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개구부의 장축을 3등분한 부분 중 내측 부분의 중심은 상기 본체의 중심과 동일한 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체를 폴리싱 장치에 고정하는 하우징을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐.
  5. 플로우 튜브 원료 물질을 플로우 튜브의 홀 가공용 픽스쳐의 개구부에 구비하는 단계;
    연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 일측에 형성된 홀을 가공하는 단계;
    상기 플로우 튜브 원료 물질을 홀 가공용 픽스쳐의 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시킨 후 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 타측에 형성된 홀을 가공하는 단계; 및
    상기 홀 가공용 픽스쳐 자체를 수직 방향을 중심으로 180 °로 회전시켜 상기 연마봉을 이용하여 상기 플로우 튜브 원료 물질의 중앙에 형성된 홀을 가공하는 단계;를 포함하는 플로우 튜브의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홀 가공용 픽스쳐는
    본체; 및
    상기 본체의 상부면에 구비되고 상기 본체 상부면의 수평 방향으로 연장된 직사각형의 개구부;를 포함하며,
    상기 개구부는 상기 본체의 일측과 인접하게 형성되고, 상기 개구부의 장축을 3등분한 부분 중 내측 부분이 상기 본체의 중심을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연마봉은 1개이고, 고정된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 플로우 튜브 원료 물질은 용융 실리카(fused silica)인 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 용융 실리카는 사마륨(Sm) 또는 세륨(Ce)이 상기 용융 실리카 총 무게에 대해 5 ~ 15 무게비로 도핑된 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 플로우 튜브의 외면을 그라인딩 및 폴리싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플로우 튜브의 제조방법.
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