KR20020012421A

KR20020012421A - 크리스탈 소재의 레이저 가공장치

Info

Publication number: KR20020012421A
Application number: KR1020000045705A
Authority: KR
Inventors: 박희두
Original assignee: 박우만; 학교법인 기독교창신학원
Priority date: 2000-08-07
Filing date: 2000-08-07
Publication date: 2002-02-16
Also published as: KR100348419B1

Abstract

본 발명은 레이저 광선을 이용하여 유리나 크리스탈 소재의 내부를 가공하기 위한 장치에 관한 것으로서, 특히 가로방향(X축)과 세로방향(Y축)으로 각각 회동되는 거울에 의하여 레이저 광선을 반사시키고 크리스탈 소재가 놓여진 받침대가 높이방향(Z축)으로 승강되어 그리스탈 소재의 내부에 입체 형상을 가공할 수 있도록 한 발명에 관한 것이다.

전술한 본 발명은, 레이저 발생기(10)에서 생성된 레이저 광선이 제1,2거울(11)(12)들에 의하여 반사되면서 매우 간편하게 2차원적인 평면 형상을 가공하고, 받침대(15)를 승강시킴에 따라 크리스탈 소재(14)의 내부에 3차원적인 입체 형상이 가공되는 것이므로 받침대(15) 전체를 3차원 방향으로 이동시키는 작업에 비하여 유동의 발생을 최소화시켜 불량률을 낮출 수 있는 동시에 그 작업속도가 매우 빠르면서도 정확한 작동을 이룰 수 있는 것이므로 작업의 효율을 극대화시킬 수 있는 것으로서 크리스탈의 내부를 3차원의 입체 형상으로 가공하는 레이저 가공장치의 대외 경쟁력을 최대한 높여줄 수 있는 등의 이점이 있다.

Description

크리스탈 소재의 레이저 가공장치{a laser processing device for crystal material}

일반적으로 크리스탈은 수정의 일종으로서 경도가 매우 높고 투명하여 고품위를 느낄 수 있는 장식품으로 널리 사용되고 있다.

이와 같은 크리스탈 장식품은 경도가 매우 높아 그 내부를 가공하기는 매우 어렵기 때문에 주로 크리스탈의 외부를 다양한 형상으로 가공하여 다면체를 이루도록 함으로써 빛이 다양하게 굴절 및 반사되는 형태로 되어 있다.

그러나, 전술한 바와 같이 크리스탈의 외부만을 가공하는 경우에는 그 형태가 극히 제한되어 보다 다양하고 화려한 디자인의 크리스탈 장식물을 얻을 수 없었으므로 그리스탈의 내부에 다양한 입체 문양을 가공할 수 있는 기술의 제안이 절실히 요구되었다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 그 목적은 레이저 광선을 이용하여 크리스탈 소재의 내부에 3차원의 입체 문양을 가공할 수 있는 크리스탈 소재의 레이저 가공장치를 제공함에 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 레이저 발생기(10)에서 조사된 레이저 광선을 반사하며, 가로방향(X축)으로 회동되는 제1거울(11)과; 제1거울(11)에 의하여 반사된 레이저 광선을 반사하며, 세로방향(Y축)으로 회동되는 제2거울(12)과; 제2거울(12)에 반사된 레이저 광선에 초점을 주어 받침대(15)에 놓여진 크리스탈 소재(14)의 내부에 균열이 형성되도록 하는 광학렌즈(13)와; 상기 받침대(15)를 높이방향(Z축)으로 승강시키는 구동부(20)에 의하여 크리스탈 소재(14)의 내부에 3차원의 입체 문양이 형성됨을 특징으로 하는 크리스탈 소재의 레이저 가공장치에 의하여 달성될 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 예시한 장치도,

도 2는 본 발명에 의한 제1,2거울들의 설치 상태를 예시한 사시도,

도 3은 본 발명에 의한 제1,2거울들이 코일과 영구자석에 의하여 작동되는 상태를 예시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 케이스

10 : 레이저 발생기

11 : 제1거울

11a, 12a : 축

12 : 제2거울

13 : 광학렌즈

14 : 크리스탈 소재

15 : 받침대

16 : 흡입관

16a : 펌프

20 : 구동부

21 : 너트체

21a : 볼

22 : 스크류

23 : 스텝모터

30 : 코일

31 : 영구자석

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지는 도 3에서 도시한 바와 같이, 레이저 가공기 케이스(1)의 상측에는 레이저 발생기(10)와 레이저 광선을 연속으로 반사하는 제1,2거울(11)(12)들이 각각 장착되어 있다.

상기 제1거울(11)은 레이저 발생기(10)에서 조사된 레이저 광선을 직접 반사하는 거울로서 그 중앙에 세로방향으로 장착된 축의 구동에 의하여 가로방향(X축)으로 회동된다.

상기 제2거울(12)은 제1거울(11)에 의하여 반사된 레이저 광선을 다시 반사하여 그 하부에 장착된 광학렌즈(13)로 조사시키는 역할을 수행하며, 세로방향(Y축)으로 회동된다.

상기 광학렌즈(13)는 제2거울(12)에서 반사된 레이저 광선에 초점을 형성시키되 초점이 받침대(15)에 놓여진 크리스탈 소재(14)의 내부에 형성되도록 한다.

이때 형성된 레이저 광선 초점은 높은 에너지로 말미암아 소재가 국부적으로 녹게되고 이에 따르는 열응력에 의하여 용융점을 중심으로 미세한 균열이 형성된 점을 가공할 수 있다.

이와 같은 레이저 광선은 반복하여 연속적으로 조사되므로 크리스탈 소재의 내부에 연속적인 점들을 형성할 수 있고, 이 점들의 위치는 가로방향(X축)과 세로방향(Y축)으로 각각 회동되는 제1,2거울(11)(12)들에 의하여 결정된다.

따라서, 레이저 광선을 연속으로 조사하면서 제1,2거울(11)(12)들을 회동시키면 크리스탈 소재(14)의 내부에 2차원적인 평면 형상의 문양을 가공할 수 있는 것이다.

이어서, 2차원적인 평면 형상의 가공이 완료되면 구동부(20)를 작동하여 상기 받침대(15)를 높이방향(Z축)으로 점차적으로 상승시키거나 하강시키면서 2차원적인 평면 형상을 계속하여 가공하면 크리스탈 소재(14)의 내부에 3차원적인 입체 문양을 가공할 수 있는 것이다.

상기 구동부(20)는 다양하게 구성할 수 있으나 작동의 정확성이 요구되므로 볼 스크류를 이용하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 받침대(15)는 그 내부에 볼(21a)을 내장한 너트체(21)에 고정되고, 이 너트체(21)는 스텝모터(23)에 의하여 회전되는 스크류(22)에 나사 결합되어 있다. 따라서, 스텝모터(23)를 회전시키면 수직으로 장착된 스크류(22)가 간헐적으로 회전되면서 너트체(21)와 이에 고정된 받침대(15)가 승강된다.

이와 같이 제1,2거울(11)(12)들을 이용하여 2차원적인 평면 형상을 가공하고, 받침대(15)를 승강시켜 3차원적인 입체 형상을 가공하는 본 발명은 받침대(15) 전체를 3차원 방향으로 이동시키는 작업에 비하여 그 작업속도가 매우 빠르면서도 정확한 작동을 이룰 수 있는 것이므로 작업의 효율을 극대화시킬 수 있는 등의 이점이 있다.

특히, 전술한 제1,2거울(11)(12)들의 축(11a)(12a)에 코일(30)을 장착하여 강한 영구자석(31)의 자극(磁極) 사이에 위치되도록 구성하고, 미리 입력된 프로그램에 의하여 코일(30)에 미소전류를 흐르게 하면 코일(30) 자체에 힘이 생겨서 코일(30)이 편위(偏位)되면서 제1,2거울(11)(12)들을 신속 정확하게 작동시킬 수 있는 것이므로 기계적으로 받침대(15)를 3차원으로 작동시키는 것에 비하여 진동 및 유동의 발생을 방지할 수 있고 정확성과 신속성을 기할 수 있는 것으로서 생산성을 높여줄 수 있는 것이다.

이와 같이 코일(30)과 영구자석(31)을 이용한 기술 구성은 갈바노 미터 원리를 응용한 것으로서 이때에는 회동되는 거울의 관성이 매우 중요한 역할을 하는 것이므로 관성이 매우 적은 규소 거울을 사용하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 받침대(15)에는 공기 흡입용 펌프(16a)의 흡입관(16)이 접속되어 받침대(15)에 놓여진 크리스탈 소재(14)를 공기의 흡입력에 의하여 고정시킴에 따라 레이저 가공시 유동이 발생되는 등의 문제점을 방지할 수 있도록 되어 있다.

이상에서 상술한 바와 같은 본 발명은, 레이저 발생기(10)에서 생성된 레이저 광선이 제1,2거울(11)(12)들에 의하여 반사되면서 매우 간편하게 2차원적인 평면 형상을 가공하고, 받침대(15)를 승강시킴에 따라 크리스탈 소재(14)의 내부에 3차원적인 입체 형상이 가공되는 것이므로 받침대(15) 전체를 3차원 방향으로 이동시키는 작업에 비하여 유동의 발생을 최소화시켜 불량률을 낮출 수 있는 동시에 그 작업속도가 매우 빠르면서도 정확한 작동을 이룰 수 있는 것이므로 작업의 효율을 극대화시킬 수 있는 것으로서 크리스탈의 내부를 3차원의 입체 형상으로 가공하는 레이저 가공장치의 대외 경쟁력을 최대한 높여줄 수 있는 등의 이점이 있다.

Claims

레이저 발생기(10)에서 조사된 레이저 광선을 반사하며, 가로방향(X축)으로 회동되는 제1거울(11)과;

제1거울(11)에 의하여 반사된 레이저 광선을 반사하며, 세로방향(Y축)으로 회동되는 제2거울(12)과;

제2거울(12)에 반사된 레이저 광선에 초점을 주어 받침대(15)에 놓여진 크리스탈 소재(14)의 내부에 균열이 형성되도록 하는 광학렌즈(13)와;

상기 받침대(15)를 높이방향(Z축)으로 승강시키는 구동부(20)에 의하여 크리스탈 소재(14)의 내부에 3차원의 입체 문양이 형성됨을 특징으로 하는 크리스탈 소재의 레이저 가공장치.
제 1항에 있어서, 상기 구동부(20)는 그 내부에 볼(21a)을 내장한 너트체(21)에 받침대(15)가 고정되고, 너트체(21)는 스텝모터(23)에 의하여 회전되는 스크류(22)에 나사 결합되어 크리스탈 소재(14)가 놓여진 받침대(15)가 승강됨을 됨을 특징으로 하는 크리스탈 소재의 레이저 가공장치.
제 1항에 있어서, 상기 제1,2거울(11)(12)들의 축(11a)(12a)에는 코일(30)이 각각 장착되고, 각각의 코일(30)들은 영구자석(31)의 자극(磁極) 사이에 위치되어 코일(30)에 미소전류를 흐르게 하면 코일(30) 자체에 힘이 생겨서 제1,2거울(11)(12)들이 가로와 세로방향으로 각각 회동됨을 특징으로 하는 크리스탈 소재의 레이저 가공장치.