KR102579012B1 - 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 서로 다른 크기의 쿼츠튜브(t1, t2)를 용접할 시, 동심도를 균일하게 유지한 상태에서 용접작업이 가능함에 따라, 최종적으로 완성된 쿼츠버너를 사용할 시, 화염의 변형 없이 균일하게 화염이 토출될 수가 있어, 광섬유 제조의 효율성이 높고, 수작업에 의존하지 않고 기계적 용접장치를 이용함에 따라 상기 쿼츠버너의 생산성이 높은 유용한 발명이다.

Description

광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법{Concentric circular quartz burner welding device for optical fiber manufacturing and quartz tube manufacturing method using the same}

본 발명은 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유를 제조 시 가열수단으로 사용되는 쿼츠버너를 제조할 때, 다수의 쿼츠튜브를 용접함에 있어서 각각의 쿼츠튜브의 동심도를 균일하게 유지한 상태에서 용접작업이 가능하도록 하여 불량률을 억제할 수 있도록 할 수 있어, 작업능률을 향상시킬 수 있으며, 그에 따른 경제적 효율성이 높은 기술이다.

광섬유의 제조공정은 크게 모재 공정, RIT 공정, 인선, 강도 시험, 인쇄, 튜빙, 집합공정, 시스 공정, 검사로 구분된다. 이중 가장 핵심이 되는 공정은 모재 공정, RIT 공정, 인선 공정으로 모재 공정에서 쿼츠버너를 이용하여 원료 가스를 주입하고 가열을 통해 Preform 모재를 제작하며, RIT 공정에서 초기 모재를 좀 더 큰 직경의 쿼츠버너를 통해 2차 성장시킨다. 이후 인선 공정에서 모재를 녹여 가늘고 길게 심선을 뽑아내어 광섬유가 제작된다.

광섬유의 품질은 직진성과 균일성, 순수성이 핵심으로, 작은 공정 변화에도 불량으로 이어지는 초정밀산업이기 때문에 광섬유 생산에 중요한 역할을 하는 공정 부품인 쿼츠버너 또한 높은 내구성과 정밀도가 요구된다.

한편, 쿼트버너(Quartz Burner)는 광섬유 제작 핵심 공정 중 하나인 Clad 증착 공정에 적용되는 제품으로 석영 모재를 뽑아낼 때 균일한 열을 가해주는 제품이다.

증착 공정은 유리 물질을 화학적으로 증착 시켜가며 유리 모재를 만드는 공정으로 원료 가스인 O2, CH4, N2가스 등이 버너를 구성하고 있는 관들을 통하며, 최종적으로 적정비율로 혼합된 가스로 석영 섬유 모재를 가열하는 방식이다.

쿼츠버너에 공급되는 가스는 여러 개의 관을 통해 하나의 출구로 분출시키기 위해 복잡한 구조로 되어있다.

쿼츠버너의 완성도에 따라 가스의 토출 경향이 영향을 받으며, 이로 인해 화염의 모양이 결정되기 때문에 수요처에서 요구하는 품질 수준을 만족할 수 있어야 한다. 용접의 방식으로 여러 개의 관을 이어붙이는 방식으로 제작되는 쿼츠버너는 동심도를 맞추고, 절단면 가공정밀도 오차가 작아야 하는 것이 핵심이다. 또한, 버너의 특성상 고온 환경에서 파손이 발생하지 않는 Quartz 소재 용접기술이 필수 과제라 할 수 있다.

쿼츠버너는 광섬유 제조를 위한 소모품으로 지속적인 수요가 있지만, 워낙제작 공정이 까다로우며 품질 요구수준이 높고, 수작업 의존도가 높은 공정 특성상 현재 해당 부품은 선진사인 일본에 대부분 수입하고 있다.

여기서, 쿼츠는 고온에서의 내구성이 우수하며, 용접에 의한 복잡 형상 구현이 용이하여 반도체, 디스플레이 등의 첨단산업에 다양하게 적용되고 있다.

쿼츠의 용접은 일반적으로 석영 용접봉을 이용하여 다수의 부재를 접합하는 방식을 채용하고 있는데, 용접제가 용접 부위에 충분히 융착되지 않거나 작업자의 숙련도에 의해 품질의 수준이 영향을 받는 등 비정형화의 문제가 있다.

또 다른 용접방법으로 쿼츠 부재끼리 맞댄 상태에서 용융하여 접합시키는 방법을 사용하기도 하지만, 이 방법의 경우 부재가 밀리는 특성으로 정밀도 저하의 문제가 있다.

정상적으로 융착이 되지 않은 용접 부위는 내구성이 떨어져 공정 중 크랙에 의한 불량이 발생하게 된다. 광케이블의 제조 특성상 연속적인 공정이 이루어져야 하는데, 버너에 의한 불량이 발생할 경우 불량 케이블을 폐기하기 위한 비용뿐만 아니라, 공정을 중단함에 따른 부가적인 Loss도 큰 문제라 할 수 있다.

견고하고 균일한 용접부 품질을 유지하기 위해서는 기존의 작업자 경험에 의존하는 용접방식에서 벗어나, 다양한 용접방법의 분석 및 기술 개발을 통한 표준화의 노력이 필요하다.

광섬유 제조에 사용되는 쿼츠 버너는 여러 개의 중첩된 관 사이로 가스가 통과한다. 각각의 관들 사이 공간의 크기에 의해 토출되는 가스의 양이 영향을 받기 때문에 용접 시 동심도를 맞추는 것이 매우 중요하다.

가스가 토출되는 끝단부 표면의 크랙이나 미세한 스크래치의 경우에도 화염의 모양이 변형되어 광섬유를 뽑아내는 공정에 크게 영향을 미치기 때문에, 수요처에서는 끝단부의 단차와 표면조도도 엄격하게 관리된다.

가스 토출부 동심관들의 끝단 칫수와 동심도에 따라 화염의 모양 및 화력이 달라지지 않게 균일한 품질 관리를 위해서는 기존에 수작업에 의한 Quartz Burner 제조방식에서 벗어나 정밀한 공정의 제어가 가능한 자동화 기술의 개발이 필요하다.

종래의 쿼츠버너를 제조할 시 용접으로는 수작업으로써, 지그에 Tube를 올려놓고 작업자의 감각으로 방향을 바꾸어가며 용접을 하는 방식이었다. 따라서, 하루에 생산할 수 있는 양이 인당 1개로 매우 적을뿐만 아니라, 용접 품질이 일관되지 않아 양산화가 어려운 방식이었다. 이 때문에 수요처에서는 기존의 검증된 해외(일본)의 제품을 계속 사용할 수밖에 없는 상황이다.

우선 종래의 기술들을 살펴보면,

등록번호 20-0285880호(실) 광섬유 제조용 버너에 있어 길이방향의 수직단면이 4개의 동심원으로 되어 있고, 4개의 각 단면에는 각각 다른 4종의 가스가 독립적으로 주입되는 버너를 기본으로 하여, 이 버너 1개를, 중심에 위치시키고, 이 주위에 6개의 동일한 모양의 버너를 배치시켜 하나의 복합 다중 분사 버너를 만드는 광섬유 모재용 버너에 관한 기술이다.

등록번호 10-0606041호(특) 광섬유 모재 제조용 버너에 있어서, 버너 하우징; 다수의 분사구가 형성되고, 적어도 일부분이 상기 버너 하우징내에 결합된 제1 몸체; 및 적어도 일부분이 상기 버너 하우징 내에 상기 제1 몸체와 함께 길이방향으로 정렬된 상태로 설치되고, 그의 외주면을 따라 산화제가 공급되고 그의 내주면을 따라 연료가 공급되는 제2 몸체를 포함하고, 상기 산화제와 연료는 상기 제1 몸체 내부에서에 균일하게 혼합되어 상기 분사구를 통해 토출됨을 특징으로 하는 광섬유 모재 제조용 버너에 관한 기술이다.

공개번호 10-2005-0043113호(특) 적어도 하나의 중공형 풀링(full ring) 버너에 로드형 모재를 관통시켜 가열함으로써 광섬유를 제조하기 위한 가열 장치에 있어서, 상기 중공형 풀링 버너에서 광섬유 모재 방향으로 분사되는 불꽃을 일정각도를 갖도록 편향시켜 분사시키는 광섬유 모재 제조용 버너 장치에 관한 기술이다.

그러나 상기한 종래기술들은 대체적으로 광섬유 모재용 버너에 관한 기술들로써, 그 버너를 제조에 관련된 기술적 내용이 구체적 언급이 없을 뿐만 아니라, 앞서 언급한 바와 같이 온전히 수작업을 통해 다수의 튜브를 용접함에 따라 동심도의 균일함을 가질 수가 없음에 따라, 이러한 불량률을 갖고 있는 버너를 광섬유 제조시 사용할 경우, 화염의 변형이 발생하여, 원활한 작업이 어려운 문제점이 있다.

또한, 상기 버너로 가스를 주입하기 위한 가스주입튜브를 용접함에 있어서 단순히 수직으로 인접시킨 상태에서 인접부분을 용접함으로, 내구성이 떨어질 수밖에 없어 장기간 사용이 어려워 경제적 효율성이 매우 떨어질 수가 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출해낸 것으로, 다수의 쿼츠튜브를 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브에서 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브를 순차적으로 삽입시켜, 마주하는 내, 외주를 용접하되, 각각의 쿼츠튜브의 내, 외주 사이의 공간이 균일한 동심도를 가질 수 있도록 용접 시 정밀 고정을 시킨 상태에서 용접할 수 있도록 하여, 쿼츠 버너를 사용 시 화염의 변형없이 균일한 화염이 노출될 수 있어 작업의 효율성 및 버너의 불량률을 감소시켜 경제적 효율성을 높일 수 있도록 함과 아울러, 쿼츠버너로 가스를 주입하는 가스를 주입하기 위한 수직튜브를 쿼츠튜브와 용접 시 단순 인접방식이 아닌, 상기 쿼츠튜브에 홀을 형성한 후, 수직튜브를 인입시켜 인접한 부분을 용접토록 하여, 상기 수직튜브의 견고한 고정을 이룬상태에서 용접 및 정확한 수직각도를 유지함에 따라 내구성을 높일 수가 있는 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법을 제공함에 주안점을 두고 그 기술적 과제로 완성해낸 것이다.

이에 본 발명은, 지면에 설치되는 몸체(100); 상기 몸체(100)의 상부에 구성되는 플레이트(210)와, 상기 플레이트(210)의 상부에 고정되게 구성되는 고정부(220)와, 상기 고정부(220)의 상부 일측에 축 방향으로 설치되고 그 단부에 쿼츠튜브(t)가 고정되도록 구성되는 제1클램프척(230)과, 상기 제1클램프척(230)이 구성된 고정부(220)의 다른 일측에 구성되어 상기 제1클램프척(230)을 회전시키는 모터(240)로 구성되는 제1지그부(200); 상기 플레이트(210)의 상부에 구성되되 고정부(220)의 타측에 위치되어 상기 일측과 타측으로 유동하도록 구성되는 유동플레이트(310)와, 상기 유동플레이트(310)의 상부에 구성되는 유동부(320)와, 상기 유동부(320)의 상부 일측에 상기 제1클램프척(230)과 마주보게 축 방향으로 설치되며 그 단부에 상기 제1클램프척(230)에 끼워진 쿼츠튜브(t)의 타측을 고정하도록 구성되는 제2클램프척(330)으로 구성되는 제2지그부(300); 로 구성되고, 상기 제2클램프척(230, 330)은, 상기 고정부(220)와 유동부(320)에 축 방향으로 각각 설치되는 회전뭉치(231, 331)와, 상기 회전뭉치(231, 331)의 끝단에 쿼츠튜브(t)를 고정하되, 선택적으로 결합 및 분리할 수 있도록 구성되는 쿼츠튜브지그(233, 333)로 구성되며, 상기 쿼츠튜브지그(333)는, 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)가 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)에 끼워진 상태에서 각각의 쿼츠튜브(t1, t2)를 고정하되, 중앙부에 작은 지름을 가지는 쿼츠튜브(t1)의 외주를 감싸는 고정홀(235, 335)과, 상기 고정홀(235, 335)의 외주에서 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)와 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2) 사이에 형성된 공간이 끼워지는 돌출부(237 ,337)가 형성되고, 상기 쿼츠튜브지그(333)는 분할된 형태로 형성되고, 분할된 각각의 상기 쿼츠튜브지그(333)은 중앙부와 가장자리 방향으로 선택적으로 이동되게 구성되며, 상기 몸체(100)의 외부 일측과 근접하게 배치되되, 상호 이격되게 배치되는 한 쌍의 고정몸체(410)와, 상기 고정몸체(410) 사이에 배치되고 양측이 상기 고정몸체(410)에 끼움 또는 안착되어 회전되되, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 샤프트(420)와, 각각의 상기 샤프트(420)의 외주에 고정 구성되되, 서로 이격되는 한 쌍의 롤러(430)로 구성되는 절단용고정지그(400)가 더 포함되고, 각각의 샤프트(420)에 형성된 롤러(430)는 외주가 서로 마주하지 않게 배치되어, 상기 롤러(430)와 롤러(430) 사이에 절단하려는 쿼츠튜브(t)에 의해 서로 반대방향으로 회전하여 상기 쿼츠튜브(t)를 고정하는 것을 기술적 특징으로 한다.

광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치를 이용한 쿼츠버너 제조방법은, 용접하려는 서로 다른 지름을 갖는 쿼츠튜브(t)를 구비하여 원하는 길이만큼 절단한 후, 각각의 쿼츠튜브(t)의 일측에 중앙부와 관통되어 수직튜브(tt)가 끼워질 수 있는 홀(h)을 형성한 다음, 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)를 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)에 끼움하는 쿼츠튜브준비단계(S100); 상호 끼워진 쿼츠튜브(t)의 양측을 쿼츠튜브지그(223, 323)에 끼움하여 고정하여 균일한 동심도가 되도록 고정하는 튜브고정단계(S200); 상기 쿼츠튜브(t)를 회전시키면서 작은지름의 쿼츠튜브(t1)의 외주와 큰지름의 쿼츠튜브(t2) 내주 사이 공간을 용접하되, 한쪽방향에만 용접하여 쿼츠튜브용접단계(S300); 상기 홀(h)에 수직튜브(tt)를 끼움한 후, 홀(h)과 수직튜브(tt)가 인접하는 부분을 용접하는 수직튜브용접단계(S400);를 포함하고, 상기 쿼츠튜브용접단계(S300) 후, 용접된 쿼츠튜브(t1, t2)의 끝단을 연마하는 연마단계(S350)를 포함하고, 상기 수직튜브용접단계(S400) 후 완성된 쿼츠튜브(t)를 세정액을 포함하는 챔버에 넣어, 초음파발생기로 세척한 다음, 상기 수직튜브(tt)로 에어를 공급하여 쿼츠튜브(t1, t2)의 내부에 있는 불순물 및 수분을 제거하는 마감단계(S500)를 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법에 의하면, 쿼츠튜브를 용접하는 본연의 목적을 그대로 유지함과 동시에, 다수의 쿼츠튜브를 고정시켜 쿼츠튜브의 동심도를 균일하게 한 상태에서 용접이 가능하여 최종적으로 완성된 쿼츠버너를 사용할 시, 화염의 변형 없이 균일하게 화염이 토출될 수가 있어, 광섬유 제조의 효율성이 높고, 수작업에 의존하지 않고 기계적 용접장치를 이용함에 따라 상기 쿼츠버너의 생산성이 높은 유용한 발명이다.

도 1은 종래의 쿼츠튜브의 용접의 불량을 나타내는 도면
도 2는 쿼츠버너의 불량과 정상의 화염이 대한 것을 나타내는 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 정면도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예를 나타내는 작동상태도
도 5는 본 발명의 쿼츠튜브를 고정한 상태를 나타내는 도면
도 6은 본 발명의 쿼츠튜브지그의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 7은 본 발명의 쿼츠튜브지그의 다른 실시 예를 나타내는 도면
도 8은 본 발명의 쿼츠튜브지그의 다른 실시 예를 나타내는 도면
도 9는 본 발명의 쿼츠튜브지그의 다른 실시 예를 나타내는 도면
도 10은 본 발명의 절단용고정지그의 바람직한 실시 예를 나타내는 평면도
도 11은 본 발명의 바람작한 실시 예를 나타내는 순서도
도 12는 본 발명의 쿼츠튜브준비단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 13은 본 발명의 쿼츠튜브준비단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 14는 본 발명의 쿼츠튜브고정단계와 쿼츠튜브용접단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 15는 본 발명의 연마단계의 바람직한 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 16은 본 발명의 수직튜브용접단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 17은 본 발명의 마감단계의 바람직한 실시 예를 나타내는 도면
도 18은 본 발명의 제조방법으로 제조된 쿼츠버터를 나타내는 도면

종래의 쿼츠튜브를 용접할 경우, 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 쿼츠튜브의 동심도가 맞지 않게 되어 최종적으로 쿼츠버너로 완성된 상태에서 사용할 경우, 정상적이지 못한 화염이 분출되는 경우가 빈번히 발생하게 되고, 별도의 장치들을 이용하지 않게 되어 숙련된 작업자들만이 작업이 가능하여 생산성이 크게 떨어지는 문제점이 있었고, 쿼츠버너로 주입되는 가스이동통로 역할을 하는 수직튜브를 용접함에 있어서 단순히 맞닿는 면에 용접을 하게 됨으로써, 정확한 수직 용접이 어렵고, 수직튜브의 잦은 이탈이 발생하여, 원활한 가스주입이 어려운 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 광섬유를 제조 시 가열수단으로 사용되는 쿼츠버너를 제조할 때, 다수의 쿼츠튜브를 용접함에 있어서 각각의 쿼츠튜브의 동심도를 균일하게 유지한 상태에서 용접작업이 가능하도록 하여 불량률을 억제할 수 있도록 할 수 있어, 작업능률을 향상시킬 수 있으며, 그에 따른 경제적 효율성이 높은 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치 및 그 장치를 이용한 쿼츠튜브 제조방법을 제공한다.

이하, 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성 및 작용에 대하여 도 1 내지 도 18을 참고로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명을 설명하기에 앞서 그 구성을 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 지면에 설치되는 몸체(100); 상기 몸체(100)의 상부에 구성되는 플레이트(210)와, 상기 플레이트(210)의 상부에 고정되게 구성되는 고정부(220)와, 상기 고정부(220)의 상부 일측에 축 방향으로 설치되고 그 단부에 쿼츠튜브(t)가 고정되도록 구성되는 제1클램프척(230)과, 상기 제1클램프척(230)이 구성된 고정부(220)의 다른 일측에 구성되어 상기 제1클램프척(230)을 회전시키는 모터(240)로 구성되는 제1지그부(200); 상기 플레이트(210)의 상부에 구성되되 고정부(220)의 타측에 위치되어 상기 일측과 타측으로 유동하도록 구성되는 유동플레이트(310)와, 상기 유동플레이트(310)의 상부에 구성되는 유동부(320)와, 상기 유동부(320)의 상부 일측에 상기 제1클램프척(230)과 마주보게 축 방향으로 설치되며 그 단부에 상기 제1클램프척(230)에 끼워진 쿼츠튜브(t)의 타측을 고정하도록 구성되는 제2클램프척(330)으로 구성되는 제2지그부(300); 로 구성된다.

즉, 본 발명의 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치는 하나 이상의 쿼츠튜브(t)를 용접함에 있어서 쿼츠튜브(t)의 상호 마주하는 내, 외측의 일부분의 거리를 동일하게 하여 동심도를 유지하면서도 균일한 용접이 가능한 장치를 제공하여 쿼츠버터의 불량률을 억제할 수 있도록 하는 한편, 생산성을 높일 수 있다.

①몸체(100)

상기 몸체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 지면에 설치되어, 상부에 제1,2지그부(200, 300)이 구성되게 되는 뼈대 역할이다.

한편, 상기 몸체(100)의 내부에는 상기 제1지그부(200)의 모터(240)와 제2지그부(300)의 유동플레이트(310)를 작동시킬 수 있는 제어모듈과 전력을 공급하기 위한 배선들이 배치 구성되는 공간이 마련된다.

상기 제어모듈 및 배선들은 통상적으로 기계장치에 전력 및 기타 제어가 원활하게 이루어질 수 있는 것들로써, 별도로 도시하지 않았으며 별도의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

②제1지그부(200)

상기 제1지그부(200)는, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 플레이트(210), 고정부(220), 제1클램프척(230), 모터(240)로 구성된다.

상기 플레이트(210)는 실질적으로 상기 몸체(100)의 상측면에 얹혀져 결합되는 구성으로, 그 상부에는 상기 고정부(220)와 하기되는 제2지그부(300)의 유동플레이트(310)가 구성된다.

이때, 상기 플레이트(210)의 고정부(220)가 구성되는 타측에 유동플레이트(310)가 안착 구성되어, 선택적으로 일측 또는 타측으로 작동하게 되는데, 이

때, 상기 유동플레이트(310)의 일측 또는 타측으로의 원활한 슬라이딩을 위한 레일이 구성될 수가 있고, 상기 레일의 경우 상기 유동플레이트(310)의 상측면에 2개 이상 또는 양측면에 2개 이상으로 구성되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 별도의 도시하진 않았다.

상기 제1클램프척(230)은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 고정부(220)의 상부 일측에 축 방향(수평방향)으로 설치되고 그 단부에 쿼츠튜브(t)를 고정할 수 있도록 구성되되, 더욱 자세하게는 상기 고정부(220)에 축 방향으로 각각 설치되는 회전뭉치(231)와, 상기 회전뭉치(231)의 끝단에 쿼츠튜브(t)를 고정하되, 선택적으로 결합 및 분리할 수 있도록 구성되는 쿼츠튜브지그(233)가 구성된다.

이때, 상기 쿼츠튜브지그(233)은 쿼츠튜브(t)의 일측을 고정하기 위하여 상기 쿼츠튜브(t)의 외주를 감싸며 끼워질 수 있는 홈을 형성하여 사용할 수도 있고, 상기 쿼츠튜브지그(233)를 분할된 형태로 형성한 후, 고정하려는 쿼츠튜브의 지름에 따라 조절할 수 있는 유동구조로 하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 도 1 내지 도 3에서도는 상기 쿼츠튜브(t)의 일측이 끼워지는 것으로 도시하였다.

상기 모터(240)는 일반적으로 산업 또는 공업에 사용되는 모터로써, 상기 플레이트(210)의 상부에 구성되되 고정부(220)의 후방에 배치되고, 그 끝단은 상기 회전뭉치(231)의 중심축과 연결되어 모터(240)의 작동으로 회전뭉치(231)가 회전할 수 있게 된다.

이때, 상기 모터(240)는 상기 고정부(220)의 후방에만 배치되고 하기되는 유동부(320)에는 별도로 구성되지 않는다.

또한, 상기 모터(240)의 끝단과 회전뭉치(331)의 중심축(미도시)은 연결을 위하여 체인, 벨트 등의 통상의 연결수단으로 연결될 수가 있으며 본 발명에서는 별도로 도시하진 않았다.

이러한 제1지그부(200)는 쿼츠튜브(t)의 일측을 감싸거나 끼움시킬 수가 있으며, 상기 모터(240)의 작동으로 회전뭉치(331)를 회전시켜 최종적으로 쿼츠튜브(t)를 회전시킬 수가 있게 된다.

즉, 상기 제1지그부(200)는 쿼츠튜브(t)의 일측만을 고정하기 위한 구성이고, 다른 일측은 제2지그부(300)를 통해 고정하게 된다.

③제2지그부(300)

상기 제2지그부(300)는 도 3 내지 도 8에 도시된 바와 같이 유동플레이트(310), 유동부(320), 제2클램프척(330)으로 구성된다.

상기 유동플레이트(310)는 상기 제1지그부(200)의 플레이트(210)에 안착되어 상기 제2지그부(300)가 제1지그부(200)와 마주하는 방향으로 이동될 수 있도록 하는 구성으로, 하부 또는 양측에는 슬라이딩 가능한 구조가 적용되어서 일측 또는 타측으로 슬라이딩 되며, 상기 슬라이딩 가능한 구조의 경우 상기 제1지그부(200)의 플레이트(210)에 형성된 구조에 부합되어 안착 또는 결합될 수 있는 구조가 적용될 수가 있다.

본 발명에서는 별도의 도시하진 않았으며, 도 4에 도시된 바와 같이 일측 으로 이동되는 것으로 도시하였다. 여기서, 상기 유동플레이트(310)의 일측 또는 타측이 작동으로는 도시하진 않았지만, 하부에 상기 유동플레이트(310)를 작동시키기 위한 구동수단이 구비되는 것이 바람직하고, 통상적으로 기계분야의 LM가이드를 구성하여서 상기 유동플레이트(310)가 작동될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며, 이러한 구동수단 및 LM가이드는 통상의 구성으로서 별도의 도시하진 않았다.

상기 유동부(320)는 실질적으로 제1지그부(200)의 고정부(220)와 유사한 구조를 가지며, 상기 유동플레이트(310)의 상부에 안착되되 고정구성되어서 상기 유동플레이트(310)의 작동에 의해 상기 고정부(220)측 방향으로 이동하거나 반대방향으로 이동되게 된다.

상기 제2클램프척(330)은 상기 유동부(320)의 상부 일측에 상기 제1클램프척(230)과 마주보게 축 방향으로 설치되며 그 단부에 상기 제1클램프척(230)에 끼워진 쿼츠튜브(t)의 타측을 고정하도록 구성된다.

즉, 상기 제2클램프척(330)은 제1클램프척(230)이 고정하지 않은 쿼츠튜브(t)의 다른 일측(타측)을 고정하도록 구성된다.

본 발명은 쿼츠튜브(t)를 고정함에 있어서, 하나의 쿼츠튜브(t)을 고정하는 것이 아닌, 서로 다른 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1, t2)들을 용접하고 수직튜브(tt)를 용접하여 최종적으로 쿼츠버너를 제조하는 것인바, 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)를 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)의 내부로 끼워넣되, 상기 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)의 외주와 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브의 내주 사이의 공간의 폭이 상기 쿼츠튜브(t1, t2)의 내, 외주 둘레가 전체적으로 균일하게 이루어지도록 하기 위하여 동심도를 맞출 수 있어야 한다.

이러한 동심도를 맞추기 위해서 상기 제2클램프척(330)에는 상기 유동부(320)에 축 방향으로 각각 설치되는 회전뭉치(331)와, 상기 회전뭉치(331)의 끝단에 쿼츠튜브(t)를 고정하되, 선택적으로 결합 및 분리할 수 있도록 구성되는 쿼츠튜브지그(333)로 구성된다.

이때, 상기 쿼츠튜브지그(333)는, 도 6에 또는 도 7에 도시된 바와 같이 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)가 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)에 끼워진 상태에서 각각의 쿼츠튜브(t1, t2)를 고정하되, 중앙부에 작은 지름을 가지는 쿼츠튜브(t1)의 외주를 감싸는 고정홀(235, 335)과, 상기 고정홀(235, 335)의 외주에서 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)와 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2) 사이에 형성된 공간이 끼워지는 돌출부(237 ,337)가 형성된다.

이러한 경우 중앙부에는 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)가 끼워져 고정되고, 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)는 돌출부(337)에 의해 고정되게 됨으로써, 균일한 동심도를 가지면서 고정되게 된다.

한편, 상기 제2클램프척(330)과 제1클램프척이 서로 다른 구조를 갖는 이유는 최종적으로 완성된 쿼츠버너의 일측은 밀폐가 이루어져야 하고 타측은 화염이 토출되어야 하기 때문에 상기 제2클램프척(330)에 고정되는 쿼츠튜브(t1, t2)의 동심도를 맞춰서 별도의 용접작업을 수행하지 않게 되고, 제1클램프척(230)는 실질적으로 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)만을 고정하도록 한다.

여기서, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 쿼츠튜브지그(333)는 분할된 형태로 형성되고, 분할된 각각의 상기 쿼츠튜브지그(333)은 중앙부와 가장자리 방향으로 선택적으로 이동되게 구성될 수도 있다.

한편, 상기 쿼츠튜브지그(333)를 도 9에 도시된 바와 같이 쿼츠튜브지그(333`)로 변형하여 사용할 수도 있다.

④절단용고정지그(400)

상기 절단용고정지그(400)는, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 몸체(100)의 외부 일측과 근접하게 배치되되, 상호 이격되게 배치되는 한 쌍의 고정몸체(410)와, 상기 고정몸체(410) 사이에 배치되고 양측이 상기 고정몸체(410)에 끼움 또는 안착되어 회전되되, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 샤프트(420)와, 각각의 상기 샤프트(420)의 외주에 고정 구성되되, 서로 이격되는 한 쌍의 롤러(430)로 구성된다.

이러한 절단용고정지그(400)는 실질적으로 다수의 쿼츠튜브(t) 및 수직튜브(tt)를 용접하기 제조하려는 쿼츠버너의 크기에 따라 선택적으로 쿼츠튜브(t) 및 수직튜브(tt)를 절단하는 것으로써, 상기 롤러(430)와 롤러 사이에 상기 쿼츠튜브(t) 및 수직튜브(tt)를 안착시키게 되면 상기 롤러(430)는 외주가 서로 마주하지 않게 배치되어, 상기 롤러(430)와 롤러(430) 사이에 절단하려는 쿼츠튜브(t)에 의해 서로 반대방향으로 회전하여 그 무게로 인하여 자연스레 하부로 무게하중이 쏠리게 되며 상기 롤러(430)들에 의해 고정되게 되고 통상의 커팅장치를 이용하여 커팅을 하도록 구성된다.

상기한 몸체(100), 제1지그부(200), 제2지그부(300) 및 절단용고정지그(400)를 포함하는 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치를 이용한 용접방법은 도 11 내지 도 18을 참고하면 다음과 같다.

먼저, 도 11에 도시된 바와 같이 쿼츠튜브준비단계(S100), 튜브고정단계(S200), 쿼츠튜브용접단계(S300), 연마단계(S350), 수직튜브용접단계(S400), 마감단계(S500)로 이루어진다.

상기 튜브고정단계(S100)는 도 12 내지 도 13에 도시된 바와 같이 용접하려는 서로 다른 지름을 갖는 쿼츠튜브(t)를 구비하여 원하는 길이만큼 절단한 후, 각각의 쿼츠튜브(t)의 일측에 중앙부와 관통되어 수직튜브(tt)가 끼워질 수 있는 홀(h)을 형성한 다음, 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)를 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)에 끼움한다.

상기 튜브고정단계(S200)는, 도 3 또는 도 14에 도시된 바와 같이 상호 끼워진 쿼츠튜브(t)의 양측을 쿼츠튜브지그(223, 323)에 끼움하여 고정하되, 실질적으로 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)는 상기 쿼츠튜브지그(223, 323)에 각각 끼워져 고정되고, 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)는 상기 쿼츠튜브지그(323)에 의해서면 고정되도록 하여 상기 쿼츠튜브(t1, t2)의 동심도를 맞출 수 가 있다.

이때, 상기 쿼츠버너는 도 18에 도시된 바와 같이 중앙에 하나의 쿼츠튜브가 구비되고, 그 중앙의 쿼츠튜브의 외주로 순차적으로 큰 다수의 쿼츠튜브들이 끼워져 용접되게 되며, 중앙에 배치되는 쿼츠튜브를 제외한 다른 쿼츠튜브에는 가스주입을 위한 수직튜브(tt)가 용접되는 홀(h)의 방향이 서로 다른 방향으로 배치되도록 하여 고정하게 되며, 본 발명에서는 상부방향과 하부방향으로 위치되도록 도시하였다.

상기 쿼츠튜브용접단계(S300)는 도 14에 도시된 바와 같이 상기 쿼츠튜브(t)를 회전시키면서 작은 지름의 쿼츠튜브(t1)의 외주와 큰 지름의 쿼츠튜브(t2) 내주 사이 공간을 용접하되, 한쪽방향에만 용접하게 되며, 앞서 튜브고정단계(S200)에서 쿼츠튜브기즈(323)에 고정되지 않은 방향을 용접하게 된다.

즉, 상기 용접한 방향은 밀폐가 되어 추후 수직튜브(tt)로 가스를 주입할 경우 가스가 용접된 반대방향으로만 이동되게 되어 최종적으로 화염을 형성할 수가 있다.

상기 쿼츠튜브용접단계(S300) 후, 용접된 쿼츠튜브(t1, t2)의 끝단을 연마하는 연마단계(S350)를 포함함 수가 있다. 이때, 상기 연마의 경우 도 15에 도시된 바와 같이 연마를 위한 회전하는 전용패드와 연마재를 이용하여서 상기 절단된 부분의 날카로운 부분 등을 연마하도록 한다.

상기 수직튜브용접단계(S400)는, 도 16에 도시된 바와 같이 상기 홀(h)에 수직튜브(tt)를 끼움한 후, 홀(h)과 수직튜브(tt)가 인접하는 부분을 용접하게 되며, 이때 상기 수직튜브(tt)는 상기 홀(h)이 억지 끼움하거나, 인접시켜 용접한다.

한편, 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 수직튜브용접단계(S400) 후 완성된 쿼츠튜브(t)를 세정액을 포함하는 챔버에 넣어, 초음파발생기로 세척한 다음, 상기 수직튜브(tt)로 에어를 공급하여 쿼츠튜브(t1, t2)의 내부에 있는 불순물 및 수분을 제거하는 마감단계(S500)를 수행하게 되며, 상기 단계들을 순차적으로 거쳐서 도 18에 도시된 바와 같이 쿼츠버너를 제조할 수가 있다.

100 : 몸체
200 : 제1지그부
210 : 플레이트 220 : 고정부
230 : 제1클램프척 231 : 회전뭉치 233 : 쿼츠튜브지그
240 : 모터
300 : 제2지그부
310 : 유동플레이트 320 : 유동부
330 : 제2클램프척 331 : 회전뭉치 333, 333` : 쿼츠튜브지그
335 : 고정홀 337 : 돌출부
400 : 절단용고정지그
410 : 고정몸체 420 : 샤프트 430 : 롤러
S100 : 쿼츠튜브준비단계 S200 : 튜브고정단계
S300 : 쿼츠튜브용접단계 S350 : 연마단계
S400 : 수직튜브용접단계 S500 : 마감단계
t : 쿼츠튜브 t1 : 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브
t2 : 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브
tt : 수직튜브 h : 홀

Claims (2)

1. 지면에 설치되며 내부에 제1지그부(200)의 모터(240)와 제2지그부(300)의 유동플레이트(310)를 작동시킬 수 있는 제어모듈과 전력을 공급하기 위한 배선들이 배치 구성되는 몸체(100);
   상기 몸체(100)의 상부에 결합 구성되는 플레이트(210)와, 상기 플레이트(210)의 상부에 고정되게 구성되는 고정부(220)와, 상기 고정부(220)의 상부 일측에 축 방향으로 설치되고 그 단부에 쿼츠튜브(t)가 고정되도록 구성되는 제1클램프척(230)과, 상기 제1클램프척(230)이 구성된 고정부(220)의 다른 일측에 구성되어 상기 제1클램프척(230)을 회전시키는 모터(240)로 구성되는 제1지그부(200);
   상기 플레이트(210)의 상부에 구성되되 고정부(220)의 타측에 위치되어 일측과 타측으로 유동하도록 구성되되 하부에 LM가이드가 구성되는 유동플레이트(310)와, 상기 유동플레이트(310)의 상부에 구성되는 유동부(320)와, 상기 유동부(320)의 상부 일측에 상기 제1클램프척(230)과 마주보게 축 방향으로 설치되며 그 단부에 상기 제1클램프척(230)에 끼워진 쿼츠튜브(t)의 타측을 고정하도록 구성되는 제2클램프척(330)으로 구성되는 제2지그부(300);를 포함하고,
   상기 제1,2클램프척(230, 330)은, 상기 고정부(220)와 유동부(320)에 축 방향으로 각각 설치되는 회전뭉치(231, 331)와, 상기 회전뭉치(231, 331)의 끝단에 쿼츠튜브(t)를 고정하되, 선택적으로 결합 및 분리할 수 있도록 구성되는 쿼츠튜브지그(233, 333)로 구성되며,
   상기 쿼츠튜브지그(333)는, 작은 지름을 갖는 쿼츠 튜브(t1)가 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)에 끼워진 상태에서 각각의 쿼츠튜브(t1, t2)를 고정하되, 중앙부에 작은 지름을 가지는 쿼츠튜브(t1)의 외주를 감싸는 고정홀(335)과, 상기 고정홀(335)의 외주에서 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)와 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2) 사이에 형성된 공간이 끼워지는 돌출부(337)가 형성되고,
   상기 돌출부(337)는 분할된 형태로 형성되고, 분할된 각각의 상기 쿼츠튜브지그(333)은 중앙부와 가장자리 방향으로 선택적으로 이동되게 구성되며,
   상기 몸체(100)의 외부 일측과 근접하게 배치되되, 상호 이격되게 배치되는 한 쌍의 고정몸체(410)와, 상기 고정몸체(410) 사이에 배치되고 양측이 상기 고정몸체(410)에 끼움 또는 안착되어 회전되되, 서로 이격되게 배치되는 한 쌍의 샤프트(420)와, 각각의 상기 샤프트(420)의 외주에 고정 구성되되, 서로 이격되는 한 쌍의 롤러(430)로 구성되는 절단용고정지그(400)가 더 포함되고,
   각각의 샤프트(420)에 형성된 롤러(430)는 외주가 서로 마주하지 않게 배치되어, 상기 롤러(430)와 롤러(430) 사이에 절단하려는 쿼츠튜브(t)에 의해 서로 반대방향으로 회전하여 상기 쿼츠튜브(t)를 고정하는 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접장치를 이용하되,
   용접하려는 서로 다른 지름을 갖는 쿼츠튜브(t)를 구비하여 원하는 길이만큼 절단한 후, 각각의 쿼츠튜브(t)의 일측에 중앙부와 관통되어 수직튜브(tt)가 끼워질 수 있는 홀(h)을 형성한 다음, 작은 지름을 갖는 쿼츠튜브(t1)를 큰 지름을 갖는 쿼츠튜브(t2)에 끼움하는 쿼츠튜브준비단계(S100);
   상호 끼워진 쿼츠튜브(t)의 양측을 쿼츠튜브지그(223, 323)에 끼움하여 고정하여 균일한 동심도가 되도록 고정하는 튜브고정단계(S200);
   상기 쿼츠튜브(t)를 회전시키면서 작은지름의 쿼츠튜브(t1)의 외주와 큰지름의 쿼츠튜브(t2) 내주 사이 공간을 용접하되, 한쪽방향에만 용접하여 쿼츠튜브용접단계(S300);
   상기 홀(h)에 수직튜브(tt)를 끼움한 후, 홀(h)과 수직튜브(tt)가 인접하는 부분을 용접하는 수직튜브용접단계(S400);를 포함하고,
   상기 쿼츠튜브용접단계(S300) 후, 용접된 쿼츠튜브(t1, t2)의 끝단을 연마하는 연마단계(S350)를 포함하며, 상기 수직튜브용접단계(S400) 후 완성된 쿼츠튜브(t)를 세정액을 포함하는 챔버에 넣어, 초음파발생기로 세척한 다음, 상기 수직튜브(tt)로 에어를 공급하여 쿼츠튜브(t1, t2)의 내부에 있는 불순물 및 수분을 제거하는 마감단계(S500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광섬유 제조용 동심원형 쿼츠버너 용접방법.
   
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