KR102591599B1 - 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치 - Google Patents

스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102591599B1
KR102591599B1 KR1020230086874A KR20230086874A KR102591599B1 KR 102591599 B1 KR102591599 B1 KR 102591599B1 KR 1020230086874 A KR1020230086874 A KR 1020230086874A KR 20230086874 A KR20230086874 A KR 20230086874A KR 102591599 B1 KR102591599 B1 KR 102591599B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
laser
bearing
laser drill
size
drill
Prior art date
Application number
KR1020230086874A
Other languages
English (en)
Inventor
이성철
Original Assignee
이성철
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이성철 filed Critical 이성철
Priority to KR1020230086874A priority Critical patent/KR102591599B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102591599B1 publication Critical patent/KR102591599B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382—Removing material by boring or cutting by boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도를 제어하는 레이저 드릴 장치는 레이저 드릴, 레이저 드릴의 회전 축에 적용된 자기 베어링 및 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 자기 베어링을 이용하여 회전 저항과 열 발생을 감소시켜 상기 레이저 드릴을 통해 생성되는 홀의 크기를 제어하고, 자기 베어링의 회전 저항이 지정된 수준을 초과하거나, 상기 자기 베어링의 열 발생량이 지정된 수준을 초과하거나 또는 생성되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만인 상황 중에서 적어도 하나에 해당됨에 기반하여 상기 레이저 드릴의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.

Description

스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도 제어 방법 및 레이저 드릴 장치{DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING THE PATTERN GENERATION SPEED OF A LASER DRILL USING A SPINDLE MOTOR}
본 문서는 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도 제어 방법 및 레이저 드릴 장치에 대한 것이다.
서보모터는 DC모터에 귀환 회로를 추가하여 정확한 위치 제어가 가능하게 구성된 모터를 포함할 수 있다. 정밀 제어가 가능하고 스텝 모터보다 빠른 장점이 있다. RPM은 서보모터의 축의 구동속도와 직결되는 수치를 의미할 수 있다. 서보모터의 rpm은 예를 들어, 3000rpm일 수 있다.
서보 모터는 폐쇄 루프 제어의 일부로 작동하여 피드백 장치를 사용하여 루프를 닫는 서보 컨트롤러의 명령에 따라 토크와 속도를 제공할 수 있다. 스핀들 모터는 서보 모터의 일종으로 주로 고속의 회전이 필요한 드릴, 선반에 사용될 수 있다.
레이저 드릴은 모터 상에 레이저의 수평이동을 조절할 수 있는 앵글 옵틱 모듈(angle optics module)을 포함할 수 있다. 레이저 드릴은 앵글 옵틱 모듈을 이용하여 회전 시 생성되는 패턴을 조절할 수 있다. 레이저 드릴은 회전 시 생성되는 패턴에 기반하여 재료상에 홀을 가공할 수 있다.
레이저 드릴은 앵글 옵틱 모듈(angle optics module)을 이용하여 패턴 생성의 기준 회전 속도(rpm)를 조절할 수 있다. 레이저 드릴은 패턴 생성의 기준 회전 속도(rpm)를 n배 증가시켜, 패턴 생성 주기를 1/n배로 만들 수 있다.
고속 스핀들을 이용한 드릴링은 예를 들어, 두께 1mm 이하의 반도체 웨이퍼에 0.3mm 홀을 6000개 가공 시에 약 10일 정도의 시간이 소요되어 생산성이 낮은 문제가 있다.
생산성을 개선하기 위해 레이더 드릴의 회전 속도를 증가시킬 수도 있다. 그러나 레이더 드릴의 패턴 생성을 위한 기준 회전 속도(rpm)가 증가할수록 재료상에 가공되는 홀의 크기가 줄어들 수 있다. 레이더 드릴의 패턴 생성 기준 회전 속도(rpm)가 분당 3000rpm 인 경우 재료상에 가공되는 홀의 크기는 30mm 정도가 될 수 있다. 레이더 드릴의 패턴 생성을 위한 기준 회전 속도(rpm)가 분당 20000rpm 인 경우 가공되는 홀의 크기가 줄어들어 가공된 홀을 이용하기 어려운 한계가 있다. 따라서 본 발명은 이러한 문제를 해결하고자 자기 베어링을 활용한 레이저 드릴을 제공하려는 목적을 갖는다.
스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도를 제어하는 레이저 드릴 장치는 레이저 드릴, 레이저 드릴의 회전 축에 적용된 자기 베어링 및 제어부를 포함할 수 있다. 제어부는 자기 베어링을 이용하여 회전 저항과 열 발생을 감소시켜 상기 레이저 드릴을 통해 생성되는 홀의 크기를 제어하고, 자기 베어링의 회전 저항이 지정된 수준을 초과하거나, 상기 자기 베어링의 열 발생량이 지정된 수준을 초과하거나 또는 생성되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만인 상황 중에서 적어도 하나에 해당됨에 기반하여 상기 레이저 드릴의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.
본 문서에 따른 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도 제어 방법 및 장치는 자기 베어링을 이용하여 패턴 생성을 위한 기준 회전 속도(rpm)를 증가시키면서도 가공되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만으로 작아지지 않도록 제어할 수 있다.
본 문서에 따른 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도 제어 방법 및 장치는 패턴 생성을 위한 기준 회전 속도(rpm)를 증가시켜 패턴 생성 시간을 단축하고 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 복수의 앵글 옵틱 모듈을 포함하는 레이저 드릴 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 레이저 드릴 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 3은 자기 베어링을 포함하는 레이저 드릴 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 4는 본 문서에 따른 레이저 드릴 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 5는 본 문서의 레이저 드릴 장치에서 형성되는 가공홀의 모습을 도시한 것이다.
도 1은 복수의 앵글 옵틱 모듈을 포함하는 레이저 드릴 장치의 구성을 도시한 것이다.
레이저 드릴은 모터 상에서 앵글 옵틱 모듈을 이용하여 레이저의 수평이동을 조절할 수 있다. 레이저 드릴은 레이저의 수평이동을 조절하여 회전 시 생성되는 패턴을 조절하고, 패턴에 기반하여 재료 상에 홀을 가공할 수 있다. 앵글 옵틱 모듈의 패턴 생성은 다음의 수식으로 표현될 수 있다.
Dx=D1cos(ω1t)+D2cos(ω2t-φ)
Dy=D1sin(ω1t)+D2sin(ω2t-φ)
ω1 : 앵글 옵틱 1의 회전속도
ω2 : 앵글 옵틱 2의 회전속도
위 수식에서 D1과 D2는 동일 두께의 옵틱일 경우 단순 상수로 변형될 수 있다.
패턴 생성의 기준 회전 속도(rpm)를 각 각 A, B라 하면 앞의 두 식 Dx와 Dy는 다음과 같이 표현할 수 있다.
먼저 Dx를 정리하면 다음 식의 형태가 될 수 있다.
) )
Dy 역시 다음 식의 형태가 될 수 있다.
) )
이 형태에서 Dx의 경우 ) 는 진폭의 변조를 가져올 수 있다. ) 는 특정 주파수를 가진 진행파의 형태를 가질 수 있으며 맥놀이 주파수 형태를 가질 수 있다.
Dy 식에서도 ) 식이 진행파의 형태를 가질 수 있다. 진행파의 주기가 패턴 생성 기준 시간이 된다.
위 Dx 삼각함수의 주기는 가 될 수 있다. 이를 정리하면 가 된다. Dy 도 동일하게 주기가 결정된다.
A 및 B는 패턴 생성 기준이 되는 rpm 속도를 의미할 수 있다. 두 개의 rpm속도를 배수 배(n)로 높이게 되면 주기가 가 되어 n배로 주기가 짧아진다. 즉 기준이 되는 rpm을 n배로 증가시켜며 패턴 생성 주기를 배로 줄일 수 있다.
다만, 기준이 되는 rpm을 n배 증가시키는 경우 재료 상에서 가공되는 홀의 크기가 줄어드는 한계가 있다. 가공되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만이 되는 경우 가공된 홀을 이용하는데 어려움이 생길 수 있다. 본 문서에 따른 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도를 제어하는 레이저 드릴 장치는 자기 베어링을 이용하여 rpm을 증가시키면서도 가공되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만이 되지 않도록 제어할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 레이저 드릴 장치의 구성을 블록도로 도시한 것이다.
도 2에 따르면, 레이저 드릴 장치(200)는 레이저 드릴(210), 자기 베어링(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다. 이는 일 예시일 뿐 레이저 드릴 장치(200)가 포함할 수 있는 구성이 이것으로 제한되는 것은 아니다.
레이저 드릴 장치(200)는 자기 베어링(220)을 이용하여 안정적인 회전 운동을 수행할 수 있다. 자기 베어링(220)은 자기력을 이용하여 회전하는 축과 외부와의 마찰을 최소화하고 안정적인 회전 운동을 제공할 수 있다. 자기 베어링(220)은 자기력의 특성을 활용하여 접촉 부위에 마찰이 발생하지 않도록 설계될 수 있다. 마찰이 발생하지 않기 때문에 자기 베어링(220)은 드릴의 고속 회전에 적합할 수 있다. 또한, 자기 베어링(220)을 사용하는 경우 회전체의 직경을 크게 만들 수 있어 스핀들의 고출력도 가능하고, 가공되는 홀의 크기도 자기 베어링을 사용하지 않는 경우와 비교하여 상대적으로 크게 유지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(230)는 자기 베어링(220)을 이용하여 회전 저항과 열 발생을 감소시켜 레이저 드릴(210)을 통해 생성되는 홀의 크기를 제어하고, 자기 베어링(220)의 회전 저항이 지정된 수준을 초과하거나, 자기 베어링(220)의 열 발생량이 지정된 수준을 초과하거나 또는 생성되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만인 상황 중에서 적어도 하나에 해당됨에 기반하여 레이저 드릴(210)의 회전 속도를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 드릴 장치(200)는 회전체에 있어서, 한쪽 끝단에는 드릴이 장착되고, 다른 쪽 끝단에는 트러스트 칼라(thrust collar)가 장착될 수 있다. 트러스트 칼라는 축과 베어링 사이에 위치하여 축 방향으로 가해지는 압력을 분산시키고, 베어링에 가해지는 하중을 줄이며, 자기 베어링(220)에서 생성된 자속을 통과시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 레이저 드릴 장치(200)의 회전 속도는 제 1 앵글 옵틱 모듈(angled optics module) 및 제 2 앵글 옵틱 모듈(angled optics module)에 의해 결정되며, 제 1 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도는 A이고, 상기 제 2 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도는 B인 경우 레이저 드릴(210)의 회전 주기는 이 될 수 있다.
제어부(230)는 제 1 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도 및 제 2 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도가 n배가 되면, 레이저 드릴의 회전 주기는 1/n배로 계산하고, 생성되는 홀의 크기가 지정된 수준 미만임에 기반하여 상기 제 1 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도 및 상기 제 2 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도를 사전에 설정된 수준 미만으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(230)는 자기 베어링(220)의 열 발생량이 지정된 수준을 초과함에 기반하여 제 1 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도 및 제 2 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도를 사전에 설정된 수준 미만으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(230)는 자기 베어링(220)의 회전 저항이 지정된 수준을 초과함에 기반하여 제 1 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도 및 제 2 앵글 옵틱 모듈의 기준 회전 속도를 사전에 설정된 수준 미만으로 제어할 수 있다.
도 3은 자기 베어링을 포함하는 레이저 드릴 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 3에서, 베어링은 렌즈(320)를 중심으로 상,하에 배치될 수 있다. 제 1 베어링(302) 및 제 2 베어링(304) 사이의 거리(310)에 따라 레이저 드릴로 인해 생성되는 홀의 크기가 결정될 수 있다.
자기 베어링을 사용하는 경우 제 1 베어링(302) 및 제 2 베어링(304) 사이의 거리(310)가 일정하게 유지되기 때문에 홀의 크기를 일정하게 유지하면서 드릴의 회전 속도를 증가시킬 수 있다.
자기 접촉 부재는 자기력을 발생시키는 자석을 포함할 수 있다. 자석은 회전하는 축 주변에 위치하며, 자기력을 통해 회전하는 축과 접촉하여 지지력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 자기 베어링은 전방으로 120N, 후방으로 60N, 축 방향으로 180N의 지지력을 갖도록 설계될 수 있다. 이는 일 예시일 뿐 지지력은 설정에 따라 달라질 수 있다.
회전체의 한쪽 끝단에는 드릴이 장착되고, 다른 끝단에는 자기베어링에서 생성된 자속이 통과하면서 축방향으로 지지할 수 있는 트러스트 칼라(thrust collar)가 장착될 수 있다. 트러스트 칼라(thrust collar)는 금속 재질로 만들어질 수 있으며, 축과 베어링 사이에 위치하여 축 방향으로 가해지는 압력을 분산시키고, 베어링에 가해지는 하중을 줄일 수 있다.
자기 베어링의 자기 접촉 부재는 접촉 표면 처리를 받을 수 있다. 접촉 표면 처리는 접촉 부위의 마찰을 최소화하고 내구성을 향상시킬 수 있다. 접촉 표면 처리 방법은 예를 들어, 다이아몬드 코팅, 윤활제 처리, 산화막 형성을 포함할 수 있다.
자기 베어링은 회전하는 축과 외부와의 마찰을 최소화하기 위해 윤활제를 사용할 수 있다. 자기 베어링은 윤활제를 이용하여 회전 축과 접촉 부위 사이의 마찰을 줄이고 열 발생을 최소화하여 자기 베어링의 성능과 수명을 향상시킬 수 있다.
자기 베어링은 외부 환경으로부터 보호하기 위해 적절한 캡슐화가 이뤄질 수 있다. 캡슐화는 먼지, 습기, 오염 물질 등으로부터 베어링을 보호하고 안정적인 작동을 유지하는 역할을 의미할 수 있다. 자기 베어링은 밀봉된 내부에 윤활제와 자기 접촉 부재가 안전하게 위치하도록 설계될 수 있다. 자기 베어링은 축의 고속 회전에도 안정성을 유지하기 위해 고온에 대한 내성과 오염에 대한 내구성을 갖추도록 설계될 수 있다.
자기 베어링은 자기력을 이용하기 때문에 접촉 부위의 마찰이 없거나 매우 적어지므로, 에너지 손실이 감소될 수 있다. 자기 베어링은 높은 정밀도와 제어 가능성을 제공하며, 안정적인 회전 운동을 유지할 수 있다. 레이저 드릴 장치는 자기 베어링을 이용하여 정밀한 작업이나 고속 회전을 수행할 수 있다. 자기 베어링은 접촉 부위의 마찰이 없어 무소음으로 작동할 수 있으며, 기계적 진동을 감소시킬 수 있다. 또한, 자기 베어링은 접촉 부위의 마모 및 손상이 없으므로 유지 보수가 간소화되고, 내구성이 향상될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 자기 베어링을 활용한 레이저 드릴은 가공되는 홀의 크기를 자유롭게 제어할 수 있으며, 회전 속도도 3000rpm을 넘어 60000rpm 까지 구현할 수 있다.
에어스핀은 공기를 사용하여 드릴 비트를 회전시키는 방식을 의미할 수 있다. 스핀들은 드릴 비트를 고정하고 회전시키는 부품을 의미할 수 있다. 자기 베어링은 스핀들이 회전할 때 마찰을 줄이기 위해 사용되는 베어링을 의미할 수 있다.
에어스핀은 전기 모터를 사용하지 않기 때문에 전기 소모가 적고 소음이 적은 장점이 있다. 또한, 먼지와 오염에 강하여 작업 환경이 열악한 곳에서도 사용할 수 있는 장점이 있다.
스핀들은 일반적으로 금속 재질로 만들어지며, 드릴 비트의 크기와 유형에 따라 다양한 크기와 유형을 가질 수 있다. 스핀들은 드릴 비트를 고정하고 회전시키는 역할을 하며, 드릴 비트가 과열되지 않도록 냉각시키는 역할도 수행할 수 있다.
자기 베어링은 스핀들이 회전할 때 마찰을 줄이기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 자기 베어링은 스핀들에 결합된 상태로 사용될 수 있다.
도 4는 본 문서에 따른 레이저 드릴 장치의 구성을 도시한 것이다.
일 실시예에 따르면, 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치는 레이저를 조사하는 레이저 조사부, 레이저 조사부에서 조사된 레이저의 입사각을 제어하는 각도 조절부(410), 각도 조절부(410)에 의해 입사각이 조절된 레이저를 반사하는 반사부 및 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기를 조절하는 크기 조절부(420)를 포함할 수 있다.
각도 조절부(410)는 제 1 웨지 프리즘(예: 도 3a의 제 1 웨지 프리즘(110)) 및 제 2 웨지 프리즘(예: 도 3a의 제 2 웨지 프리즘(130))의 중심축을 회전 중심으로 하여 상기 제 1 웨지 프리즘 및/또는 상기 제 2 웨지 프리즘을 회전시켜 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 입사각을 제어할 수 있다.
제 1 웨지 프리즘 및 제 2 웨지 프리즘은 입사면에 대하여 출사면이 경사지게 형성되어 일측에서 타측으로 갈수록 두께가 두꺼워지며, 두께가 두꺼운 측으로 레이저빔을 꺾어서 출사시키는 형태를 가질 수 있다. 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치는 제 1 웨지 프리즘 및 제 2 웨지 프리즘를 각각 하나씩 포함할 수도 있고, 복수 개를 포함할 수도 있다.
크기 조절부(420)는 적어도 하나의 줌 렌즈를 중심축을 따라 가공 대상물에 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시켜 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기를 조절할 수 있다.
본 문서에 따른 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치는 각도 조절부(410) 및 크기 조절부(420)를 물리적으로 구분된 상태로 포함할 수 있다. 즉, 각도 조절부(410)에서 제 1 웨지 프리즘 및 제 2 웨지 프리즘을 회전시켜 레이저의 입사각을 조절하더라도 크기 조절부(420)와 물리적으로 구분되어 있어 줌 렌즈와 집광 렌즈 사이의 거리에 영향을 주지 않을 수 있다. 이 경우 각도 조절부(410)에서 제 1 웨지 프리즘 및 제 2 웨지 프리즘을 회전시켜 레이저의 입사각을 조절하더라도 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기에 영향을 주지 않을 수 있다. 반대로 크기 조절부(420)에서 줌 렌즈의 상대적인 위치를 이동시켜 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기를 조절할 수 있다. 이 상황에서 크기 조절부(420)는 각도 조절부(410)와는 물리적으로 분리되어 있기 때문에 레이저의 입사각에 영향을 주지 않을 수 있다.
도 5는 본 문서의 레이저 드릴 장치에서 형성되는 가공홀의 모습을 도시한 것이다.
도 5에 따르면, 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치는 각도 조절부(510)와 크기 조절부(520)를 물리적으로 구분된 형태로 포함할 수 있다. 이 경우 조사된 레이저는 각도 조절부(510)를 지나면서 입사각이 조절되고, 크기 조절부(520)를 지나면서 가공대상물이 가공되는 범위의 크기가 조절될 수 있다.
본 문서에 따른 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치를 이용하면 레이저의 입사각과 가공되는 범위를 별도로 제어할 수 있어서 입사각을 제어하려는 행위가 가공되는 범위에 영향을 주거나, 가공되는 범위를 제어하려는 행위가 입사각에 영향을 주는 종래 기술 대비 상대적으로 정확한 가공이 가능하다. 본 문서에 따른 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치를 이용하면 중심축 대비 가공되는 범위의 크기가 일정한 가공 홀을 형성할 수 있다. 또한, 입사각을 제어하여 테이퍼를 형성하지 않고 균일한 폭을 갖는 가공 홀을 제공하여 미세 가공을 수행하는 데 도움을 줄 수 있다.

Claims (3)

  1. 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도를 제어하는 레이저 드릴 장치에 있어서,
    레이저 드릴(210);및
    상기 레이저 드릴의 회전 축에 적용된 복수의 자기 베어링들(302,304)을 포함하고,
    상기 레이저 드릴의 회전 축 상에는 렌즈(320)를 중심으로 제 1 베어링(302) 및 제 2 베어링(304)이 상, 하로 배치되며,
    상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링은 자기 베어링으로서 상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링 사이의 거리(310)가 일정하게 유지될 수 있으며, 상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링 사이의 거리(310)가 일정하게 유지되면 상기 레이저 드릴의 속도에 관계없이 상기 레이저 드릴을 통해 생성되는 홀의 크기도 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하며,
    상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링은 자기 접촉 부재를 회전 축 주변에 포함시켜 회전 축 방향으로 상대적으로 큰 지지력을 갖도록 설계되며,
    상기 자기 접촉 부재는 다이아몬드 코팅, 윤활제 처리 또는 산화막 중 적어도 어느 하나를 포함하는 접촉 표면 처리를 통해 접촉 부위의 마찰을 최소화하는 것을 특징으로 하며,
    상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링은 윤활제를 사용하여 회전하는 축과 접촉 부위 사이의 마찰을 감소시키고, 열 발생을 최소화하며,
    레이저 드릴(210)이 위치한 회전 축의 일 방향을 기준으로 반대쪽에는 트러스트 칼라(thrust collar)가 위치하며, 상기 트러스트 칼라는 금속 재질로서 회전축 방향으로 가해지는 압력을 분산시키고, 상기 제 1 베어링 및 상기 제 2 베어링에 가해지는 하중을 줄이는 것을 특징으로 하는 레이저 드릴 장치

  2. 제 1항에 있어서,
    제어부(230);
    레이저 조사부에서 조사된 레이저의 입사각을 제어하는 각도 조절부(410) 및
    레이저 조사부에서 조사된 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기를 조절하는 크기 조절부(420)를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    제 1 베어링(302) 및 제 2 베어링(304) 사이의 거리(310)에 기반하여 상기 레이저 드릴을 통해 생성되는 홀의 크기를 결정하고,
    상기 레이저 홀의 크기가 지정된 수준 미만이거나 또는 상기 제 1 베어링(302) 및 상기 제 2 베어링(304)의 열 발생량이 지정된 수준을 초과함에 기반하여 레이저 드릴(210)의 회전 속도를 감소시키며,
    상기 각도 조절부 및 상기 크기 조절부는
    물리적으로 구분되어 각도 조절부(410)에서 레이저의 입사각을 조절하더라도 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기에 영향을 주지 않고,
    크기 조절부(420)에서 줌 렌즈의 상대적인 위치를 이동시켜 레이저 조사부에서 조사된 레이저가 가공 대상물의 표면에 닿을 때 가공되는 범위의 크기를 조절하더라도 레이저의 입사각에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는 레이저 드릴 장치



  3. 삭제
KR1020230086874A 2023-07-05 2023-07-05 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치 KR102591599B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230086874A KR102591599B1 (ko) 2023-07-05 2023-07-05 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230086874A KR102591599B1 (ko) 2023-07-05 2023-07-05 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102591599B1 true KR102591599B1 (ko) 2023-10-19

Family

ID=88507691

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230086874A KR102591599B1 (ko) 2023-07-05 2023-07-05 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102591599B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508136A (ko) * 1973-04-16 1975-01-28
KR20020049242A (ko) * 2000-12-19 2002-06-26 이계안 공작기계의 스핀들 냉각장치
JP2014161904A (ja) * 2013-02-27 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加工装置、加工方法
KR20180108086A (ko) * 2017-03-24 2018-10-04 전상욱 레이저를 이용한 홀 가공장치 및 이를 이용한 홀 가공방법
KR102520228B1 (ko) * 2023-01-31 2023-04-10 주식회사 티프렌즈 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS508136A (ko) * 1973-04-16 1975-01-28
KR20020049242A (ko) * 2000-12-19 2002-06-26 이계안 공작기계의 스핀들 냉각장치
JP2014161904A (ja) * 2013-02-27 2014-09-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加工装置、加工方法
KR20180108086A (ko) * 2017-03-24 2018-10-04 전상욱 레이저를 이용한 홀 가공장치 및 이를 이용한 홀 가공방법
KR102520228B1 (ko) * 2023-01-31 2023-04-10 주식회사 티프렌즈 줌 렌즈를 활용한 레이저 드릴 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11260484B2 (en) Tool drive having a spindle shaft and operating method
KR101109858B1 (ko) 가공기
KR20190015115A (ko) 레이저 가공 장치
JP5870621B2 (ja) レーザ加工装置及びレーザ加工方法
TWI672745B (zh) 熱處理裝置、熱處理方法、雷射退火裝置及雷射退火方法
US20020033384A1 (en) Laser machining apparatus
FR2606690A1 (fr) Broche porte-piece a paliers magnetiques et dispositifs de mise en oeuvre de celle-ci pour machine-outil de tres haute precision
EP0488402A2 (en) Method of cutting grooves in hydrodynamic bearing made of ceramic material
CN103658975A (zh) 一种激光分束加工装置
KR102591599B1 (ko) 스핀들 모터를 활용한 레이저 드릴의 패턴 생성 속도제어 방법 및 레이저 드릴 장치
JP2000071088A (ja) レ−ザ加工機
JP2008298224A (ja) 軸受構造、及びそれを用いたレーザ加工装置
JP3113750B2 (ja) 静圧気体軸受
JPH0155076B2 (ko)
KR101157320B1 (ko) 에어를 이용한 자동선반의 가이드부쉬 장치
JP2017035710A (ja) 間欠周期構造作成装置および間欠周期構造作成方法
CN115365646A (zh) 一种五轴激光加工机床
JP2759232B2 (ja) 軸受装置
JP2002355730A (ja) テーブル位置決め装置
JPH09155617A (ja) エンドミル状工具による繊維質有機材料、硬脆性無機材料、ガラス質無機材料の切削加工法
JPH10166201A (ja) 工作機械
KR100613616B1 (ko) 나노 미터급으로 위치를 제어하는 고속, 대공간 레이저 가공기
JPH06315784A (ja) 円筒状内面の加工方法
JPH081366A (ja) レーザ加工装置及びダムバー加工方法
RU2028915C1 (ru) Устройство для поверхностного упрочнения деталей

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant