KR20130128905A - 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치 - Google Patents

콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치 Download PDF

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Abstract

제품마다 요구하는 다양한 크기의 콘 형상을 레이저 가공할 수 있는 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 관하여 개시한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 회전 구동하는 하우징과, 수평방향으로 입사된 레이저 빔을 수직 하방에 설치된 하우징의 중공을 향해 반사시키며, 수평방향으로 위치 이동이 조절되는 수평 위치 조절 미러와, 하우징의 하부에 연결되어 하우징의 중공을 통과하여 수직 하방으로 입사된 레이저 빔을 수평방향으로 반사시키되, 설치 위치가 고정된 제1간격 조절 미러와, 제1간격조절 미러로부터 반사된 레이저 빔을 입사 받아 수직 하방으로 반사시켜 대물렌즈를 향해 조사하되, 제1간격 조절 미러로부터 수평방향으로 위치 이동이 가능한 제2간격 조절 미러를 포함하는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 제공한다.

Description

콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치{OPTICAL HEAD FOR MACHINING CONE SHAPE AND THE LASER PROCESSING APPARATUS USING THEREOF}
본 발명은 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 관한 것으로서, 레이저 빔이 조사되는 각도를 조절하는 동시에 광학 헤드를 회전시켜 다양한 크기의 콘 형상을 가공할 수 있는 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
산업의 발달과 더불어 정밀가공의 필요성이 꾸준히 증가되고 있으며, 이에 따라 레이저를 이용하는 가공 방법은 이러한 정밀 가공에 없어서는 안 될 중요한 가공 방법 중 하나로서 주목을 받고 있다.
레이저를 이용한 가공에는 주로 정밀 절삭, 용접 등이 소개되어 있으며, 양질의 가공을 위해서는 레이저 출력은 물론, 레이저 빔의 출사 여부, 작업물의 가공 상태, 그리고 가공 대상물에 대한 레이저 빔의 초점 위치 조절 등 미리 고려해야할 가공 변수들이 다수 존재한다.
특히, 이러한 레이저 빔을 활용하면, 다양한 형상의 부품을 보다 신속하고 정밀하게 가공할 수 있는 장점이 있는데, 다만 다양한 크기의 콘 형상 가공이 요구되는 가공 분야에서는 기존의 방식에 따른 광학 헤드로는 가공이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 레이저 빔이 조사되는 각도가 조절되는 동시에 광학 헤드의 회전 구동이 가능하게 하여 다양한 크기의 콘 형상 가공을 수행할 수 있는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 제공한다.
본 발명은 다양한 크기의 콘 형상 가공에 적합한 구조를 갖는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용한 레이저 가공 장치를 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며, 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
본 발명의 일실시예에 따르면, 회전 구동하는 하우징; 수평방향으로 입사된 레이저 빔을 수직 하방에 설치된 상기 하우징의 중공을 향해 반사시키며, 수평방향으로 위치 이동이 조절되는 수평 위치 조절 미러; 상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 하우징의 중공을 통과하여 수직 하방으로 입사된 레이저 빔을 수평방향으로 반사시키되, 설치 위치가 고정된 제1간격 조절 미러; 및 상기 제1간격조절 미러로부터 반사된 레이저 빔을 입사 받아 수직 하방으로 반사시켜 대물렌즈를 향해 조사하되, 상기 제1간격 조절 미러로부터 수평방향으로 위치 이동이 가능한 제2간격 조절 미러;를 포함하는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 제공한다.
상기 하우징은, 중공이 마련된 원통 형상 부재로서, 상기 하우징의 입측 단부에는, 외장형 구동모터에 축 연결된 구동기어와 치합되어 상기 하우징의 회전에 필요한 구동력을 전달받는 피동기어가 외경을 따라 형성되는 실시 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 하우징은, 중공이 마련된 원통 형상 부재로서, 상기 하우징의 입측 단부에는, 내장형 구동모터에 연결되어 상기 하우징의 회전에 필요한 구동력을 전달해주는 플렌지 기어가 내경을 따라 삽입 형성되는 다른 실시 형태를 가질 수 있다.
그리고 상기 하우징 몸체의 내주면 및 외주면 중 적어도 일면에는 상기 하우징의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 베어링 부재가 면접 배치될 수 있다.
상기 수평 위치 조절 미러는, 상기 하우징의 상부에 배치되며, 상기 하우징의 중심을 기준으로 중공을 벗어나지 않는 범위에서 수평방향 위치 이동이 가능해 질 수 있다.
상기 제1간격조절 미러 및 상기 제2간격조절 미러는, 서로 다른 박스형 수용함체에 각각 내장되되, 상기 제1간격조절 미러가 내장된 제1수용함체는 상기 하우징의 출측 단부에 위치 고정되는 반면, 상기 제2간격조절 미러가 내장된 제2수용함체는 상기 제1수용함체로부터 이격되는 방향으로 수평 이동할 수 있다.
이에 더하여, 상기 제1수용함체와 상기 제2수용함체가 서로 대면하는 부위에는 상호 간의 간격 조절을 위해 수평 방향으로 신축 구동하는 신축 부재가 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 회전 구동하는 하우징과, 수평방향으로 입사된 레이저 빔을 수직 하방에 설치된 상기 하우징의 중공을 향해 반사시키며, 수평방향 위치 직선 이동이 조절되는 수평 위치 조절 미러와, 상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 하우징의 중공을 통과하여 수직 하방으로 입사된 레이저 빔을 수평방향으로 반시시키되, 설치 위치가 고정된 제1간격 조절 미러와, 상기 제1간격조절 미러로부터 반사된 레이저 빔을 입사 받아 수직 하방으로 반사시켜 대물렌즈를 향해 조사하되, 상기 제1간격 조절 미러로부터 수평방향으로 위치 이동이 가능한 제2간격 조절 미러를 포함하는 광학 헤드; 및 레이저 빔을 발생시켜 상기 광학 헤드 쪽으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생 모듈;을 포함하는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용한 레이저 가공 장치를 제공한다.
이때, 상기 레이저 발생모듈과 상기 광학 헤드 사이에는, 상기 광학 헤드로 조사되는 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 익스팬더(beam expander)가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 의하면, 레이저 빔이 조사되는 각도 조절이 가능한 동시에 회전 가능한 구조의 광하 헤드를 이용하여, 다양한 크기의 콘 형상 가공을 손쉽게 처리할 수 있다.
특히 콘 형상 가공면의 꼭지각의 크기는 레이저 입사 위치, 즉 광축을 수평방향 이동시켜 가능해 질 수 있으며, 콘 형상 가공면의 밑변의 직경(즉, 가공면 상단 원주의 직경)은 수평 위치된 한 쌍의 미러 간격을 이격 조절하여 대물렌즈의 위치를 이동시켜 가능해 질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 의하면, 다양한 크기 및 형태의 콘 형상 가공을 처리할 수 있음은 물론, 단일의 부품 가공에만 제한적으로 이용되는 데 그치지 않고, 다수의 부품에 대한 가공에도 적용 가능하다.
도 1은 레이저 가공을 통해 콘 형상으로 가공된 가공면의 모습을 간략히 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치를 간략히 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용하여 콘 형상의 꼭지각 크기가 조절되는 작용 효과를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용하여 콘 형상 중 밑변 직경 크기가 조절되는 작용 효과를 설명하기 위해 도시한 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 단지 여기에서 설명될 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공기 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 관하여 설명하기로 한다.
도 1은 레이저 가공을 통해 콘 형상으로 가공된 가공면의 모습을 간략히 도시한 개념도이다.
도 1을 참조하면 레이저 가공에 의해 가공 대상물(S)의 상면을 통해 콘 형상의 가공면(S′)이 형성된 단면 모습과, 이러한 가공면(S′)을 점선을 통해 입체적으로 형상화 시킨 모습을 확인할 수 있다. 콘 형상 가공에서 중요한 가공 조건은, 콘 형상의 꼭지각(즉, a)과, 콘 형상의 밑변 직경(즉, b)이다. 이 두 가지 가공 조절을 적절히 조절하여 가공 제어할 수 있다면 다양한 콘 형상 가공을 모두 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공을 위한 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치를 간략히 도시한 구성도이다.
도 2를 참조하면, 도시된 콘 형상 가공용 광학 헤드(100)는 회전 구동하는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 상부에서 레이저 빔을 수평방향으로 입사 받아 상기 하우징(110)을 향해 반사시켜주며 수평방향으로 위치 직선 이동이 조절되는 수평 위치 조절 미러(120)와, 상기 하우징(110)의 출측에 연결되는 제1간격 조절 미러(130) 및 제2간격 조절 미러(140)를 포함한다.
하우징(110)은 내부 중심을 따라 길이 방향으로 관통하는 중공이 마련된 원통형 부재이다. 즉, 하우징(110)의 입측 단부(113) 및 출측 단부(117)의 중앙에는 하우징(110)의 내부 중공과 서로 연통된 개구가 마련되어 있으며, 길이 방향을 따라 외주면을 둘러 하우징 몸체(111)가 파이프 형상으로 밀폐 형성된다. 이에 따라, 하우징(110)의 중공은 레이저 빔(L)이 관통하여 조사되는 경로로서 이용된다.
특히, 이러한 하우징(110)은 작업자의 지령에 따라 설정된 방향으로 회전 구동될 수 있어야 하는데, 이를 위해 2가지 실시 형태를 가질 수 있다. 제1 실시 형태로서, 하우징(110)은 도 2에 도시된 바와 같이 외장형 구동모터(101)로부터 축 연결된 구동기어(103)로부터 회전력을 전달 받을 수 있도록, 하우징의 입측 단부(113)에 피동기어가 장착된 형태로 이루어질 수 있다. 이와 다른 제2 실시 형태는, 별도로 도시하진 않았으나, 하우징의 입측 단부(113) 내측에 내장형 구동모터가 마련되고, 이 구동모터로부터 회전력을 전달 받아 하우징(110)을 회전시키는 플렌지 기어가 구비된 방식이 적용될 수 있다. 이 외에도 플렌지 상에 모터가 결속되어 세트 구성된 관용적인 기어 제품이 사용될 수도 있다.
또한, 하우징 몸체(111)의 내주면 또는 외주면, 혹은 내, 외주면 각각에는 베어링 부재(115)가 면접 배치되어 하우징(110)의 회전 동작 시 접촉 마찰을 저감시키는 효과를 발휘할 수 있다. 이러한 베어링 부재(115)의 구체적인 예로는 관용적으로 알려져 있는 레이디얼 베어링 제품이 이용될 수 있으며, 다만 이러한 베어링 부재(115)의 종류 및 형태에 따라 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 따라서 다양한 실시예에 따라 그 종류 및 형태는 조금씩 다르게 실시되어도 무방하다.
수평 위치 조절 미러(120)는 전술된 하우징(110)의 수직 상방에 설치되는 반사경 부재로서, 도시된 실시예에서와 같이 수평방향으로 입사된 레이저 빔을 수직 하방에 위치한 하우징(110)의 중공 쪽으로 반사시키는 구성요소이다. 다만, 별도로 도시하진 않았으나, 이러한 수평 위치 조절 미러(120)는 이와 연결된 다양한 방식의 관용적인 액추에이터 구성에 의해 높이가 고정된 상태로 수평 방향으로 위치 이동이 될 수 있도록 형성된다. 여기서 '관용적인 액추에이터 구성'은 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이 전동 모터와 선형 가이드가 조합된 모듈이거나 유, 공압을 이용한 선형 가이드 모듈 등이 해당될 수 있으며, 특정 형태로 본 발명을 제한할 필요는 없다. 다만, 상기 수평 위치 조절 미러(120)는 하우징(110)의 중심을 기준으로 중공이 형성된 범위를 벗어나지 않는 선형 경로 상에서만 위치 조절되는 것이 바람직한데, 이는 반사시킨 레이저 빔(L)이 하우징(110)의 중공을 효과적으로 통과할 수 있게 하기 위함이다.
이러한 수평 위치 조절 미러(120)에 의해 하우징(110)의 중공을 향해 조사된 레이저 빔(L)은 하우징(110)의 중공을 통과한 후, 하우징의 출측 단부(117) 상의 개구를 통해 수직 하방으로 조사된다. 그리고 하우징(110)의 출측 단부(117) 하부에는 제1간격 조절 미러(130) 및 제2간격 조절 미러(140)가 양쪽으로 병렬 배치된다. 더 구체적으로 설명하면, 제1간격 조절 미러(140)는 하우징(110)의 중심선과 동심 상에 배치되며, 그 일측(이는 레이저 빔이 최초 수평 위치 조절 미러(120) 쪽으로 입사되는 쪽의 반대쪽을 의미함)에서 서로 대면하는 방향으로 제2간격 조절 미러(140)가 배치된다.
제1간격 조절 미러(130)는 하우징(110)의 중공을 통과하여 수직 하방으로 조사된 레이저 빔을 수평 방향으로 반사시키는 반사경 부재로서, 하우징(110)의 출측 단부(117)로부터 수직 하방으로 소정의 간격을 두고 설치된다. 이러한 제1간격 조절 미러(110)는 박스 형상의 부재인 제1수용함체(132) 내부에 내장될 수 있다. 이때, 제1수용함체(132)의 상면 및 측면은 레이저 빔(L)이 입사되거나 반사될 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 제1수용함체(132)는 하우징(110)의 출측 단부(117)에 견고하게 고정되는 형태로 제작되는 것이 좋다.
제2간격 조절 미러(140)는 제1간격 조절 미러(130)로부터 반사된 레이저 빔(L)을 입사 받아 수직 하방으로 반사시키는 반사경 부재로서, 제1간격 조절 미러(130)의 수평 방향으로 나란하게 설치된다. 그리고 이러한 제2간격 조절 미러(140)는 박스 형상의 부재인 제2수용함체(142)의 내부에 내장될 수 있다. 이때, 제2수용함체(142)의 하부에는 가공 대상물(S) 쪽을 향해 설정된 각도로 경사지게 고정 장착된 대물렌즈(150)가 구비된다. 이러한 제2수용함체(142)는 제1수용함체(132)와 대면하는 측면을 통해 레이저 빔(L)을 입사 받을 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
그런데 제2간격 조절 미러(140)는 전술한 제1간격 조절 미러(130)와 달리 설치 위치가 계속적으로 고정되는 것이 아니라, 제1간격 조절 미러(130)와 접촉되는 위치에서부터 설정된 거리 범위 내에서 이격하는 방향으로 위치 조절이 가능한 특징을 갖는다. 더 구체적으로 설명하면 제2간격 조절 미러(140)가 내장된 제2수용함체(142)와 제1간격 조절 미러(30)가 내장된 제1수용함체(132)가 서로 마주하는 부위에는 적어도 하나 이상의 신축 부재(도 4의 134)가 양측을 연결하는 구조로 이루어져 있다. 이러한 신축 부재(도 4의 134)는 위치 고정된 제1수용함체(132)를 기준으로 제2수용함체(142)를 수평 방향으로 직선 이동시키는 구성요소로서, 관용적으로 알려진 직선 이송용 액추에이터의 구성이라면 어떠한 것을 이용하여도 무방하다. 그리고 이때의 신축 부재(도 4의 134)의 구동은 작업자의 지령에 따라 정밀하게 제어될 수 있도록 구성되어, 제1수용함체(132)와 제2수용함체(142) 간의 거리 조정이 작업자의 선택에 따라 미세하게 조절될 수 있다.
이에 더하여, 본 발명의 일실시예에 따르면, 이러한 콘 형상 가공용 광학 헤드(100)에 추가적으로 레이저 발생 모듈(210) 및 빔 익스팬더(beam expander)(230)를 포함하여 콘 형강 가공용 광학 헤드를 이용한 레이저 가공 장치를 제공할 수 있다.
여기서, 레이저 발생 모듈(210)은 레이저 빔을 출력하여 광학 헤드(100) 쪽으로 레이저 빔을 조사하는 장치이다. 그리고 빔 익스팬더(230)는 레이저 발생 모듈(210)로부터 출력된 레이저 빔의 크기를 조절하는 장치이다. 그 외에도 관용의 레이저 가공 장치에 포함 가능한 부가 기능적 수단들이 더 포함되어도 무방하다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용하여 콘 형상의 꼭지각 크기가 조절되는 작용 효과를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 3의 (a)의 경우에 비해 도 3의 (b)의 경우에 있어서, 수평 위치 조절 미러(120)가 레이저 빔(L)이 입사되는 쪽으로 미세하게 이동한 모습을 확인할 수 있다. 이때, 수평 위치 조절 미러(120)가 하우징(110)의 중심으로부터 일측으로 위치 이동되는 도중에 하우징(110)의 회전 구동 역시 실시간으로 동시에 진행될 수 있다. 이는 작업자의 지령 또는 기 입력된 가공 프로그램의 실행 명령에 따라 조절될 수 있다.
한편, 수평 위치 조절 미러(120)가 도 3의 (b)에서와 같이 일측으로 위치 이동하게 되면, 레이저 빔(L)이 반사되어 하우징(110)의 중공으로 조사되는 광축이 수평방향으로 위치 이동하게 된다. 이때, 광축이 수평방향으로 위치 이동된 레이저 빔(L)은, 제1간격 조절 미러(130) 및 제2간격 조절 미러(140)에 의해 순차적으로 반사된 다음 대물렌즈(150) 쪽으로 입사되는데, 이때 대물렌즈(150)에 입사되는 레이저 빔(L)의 위치가 변경 조절된다. 이에 따라 대물렌즈(150)를 통과한 레이저 빔의 각도가 작업자의 의도대로 변경된다. 즉, 도 3의 (a)에서 대물렌즈(150)를 통과한 레이저 빔(L)의 각도 기울기에 비해 도 3의 (b)에서 대물렌즈(150)를 통과한 레이저 빔(L′)의 각도 기울기가 더 크게 형성된 모습을 확인할 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 도 3의 (a) 경우에 해당하는 레이저 빔(L)의 경우 콘 형상 가공면의 꼭지각이 a도로 가공되는 것과 달리 도 3의 (b) 경우에 해당하는 레이저 빔(L′)의 경우 콘 형상 가공면의 꼭지각이 a′도로 가공되는 모습을 결과적으로 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용하여 콘 형상의 밑변 직경 크기가 조절되는 작용 효과를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
이는 도 3을 통해 꼭지각 크기 조절을 위해 수평 위치 조절 미러(120)를 이동시킨 것과 달리, 본 실시예를 이용하여 콘 형상의 밑변 직경(즉, 가공면의 상단 원주 직경)의 크기를 조절하기 위해서는 제1간격 조절 미러(130)와 제2 간격 조절 미러(140) 간의 이격 거리를 조절하는 방식이 이용된다.
도 4를 참조하면, 수평 위치 조절 미러(120)의 위치 관계는 도 4의 (a) 및 (b)에서 동일하며, 입사된 레이저 빔(L)이 하우징(110)의 중공을 따라 통과하는 광축의 위치까지 동일하다. 그리고 제1간격 조절 미러(130) 쪽으로 입사된 후 수평방향으로 반사되어 제2간격 조절 미러(140) 쪽으로 입사되는 광축의 경로 역시 동일하다. 다만, 작업자의 지령 또는 기 저장된 프로그램의 실행 명령에 따라 신축 부재(134)가 진퇴 구동하여 제2수용함체(142)가 제1수용함체(132)로부터 일측 방향으로 이격되어 위치 변화가 발생되는 점에 차이점이 있다.
즉, 이러한 제2수용함체(142)의 위치 이동에 따라 제2수용함체(142)에 내장된 제2간격 조절 미러(140)의 위치는 일측으로 멀어지게 되며, 제1간격 조절 미러(130) 및 제2간격 조절 미러(140) 간의 거리에 변화가 발생됨에 따라 대물렌즈(150)를 통과하여 가공 대상물에 조사되는 레이저 빔(L′)의 가공 위치가 달라진다.
다시 말해서, 도 4의 (c)를 참조하면, 도 4의 (a)의 경우 하우징의 회전 구동에 연동하여 레이저 빔(L)은 밑변(또는 원주) 직경이 b인 콘 형상의 가공면(S′)이 형성함에 반해, 도 4의 (b)의 경우 하우징의 회전 구동에 연동하여 콘 레이저 빔(L′)은 밑변(또는 원주) 직경이 b′인 콘 형상의 가공면(S″)을 형성한다. 이러한 결과를 토대로 확인할 수 있듯이, 위치 고정된 제1간격 조절 미러(130)로부터 수평 위치 이동이 가능한 제2간격 조절 미러(140)의 위치를 상대적으로 변화시켜 줌으로써, 작업자가 원하는 크기의 콘 형상을 손쉽게 가공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 의하면, 레이저 빔이 조사되는 각도 조절이 가능한 동시에 회전 가능한 구조의 광하 헤드를 이용하여, 다양한 크기의 콘 형상 가공을 손쉽게 처리할 수 있다.
특히 콘 형상 가공면의 꼭지각의 크기는 레이저 입사 위치, 즉 광축을 수평방향 이동시켜 가능해 질 수 있으며, 콘 형상 가공면의 밑변의 직경(즉, 가공면 상단 원주의 직경)은 수평 위치된 한 쌍의 미러 간격을 이격 조절하여 대물렌즈의 위치를 이동시켜 가능해 질 수 있다.
아울러, 다양한 크기 및 형태의 콘 형상 가공을 처리할 수 있음은 물론, 단일의 부품 가공에만 제한적으로 이용되는 데 그치지 않고, 다수의 부품에 대한 가공에도 적용 가능하다.
이상에서 본 발명에 따른 콘 형상 가공용 광학 헤드 및 이를 이용한 레이저 가공 장치에 관한 바람직한 실시예에 관하여 살펴보았다.
전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 이 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
L, L′: 레이저 빔
S: 가공 대상물
S′: 가공면(또는 가공벽면)
a, a′: 콘 형상의 꼭지각
b, b′: 콘 형상의 밑변 직경
100: 콘 형상 가공용 광학 헤드
101: 구동모터 103: 구동기어
110: 하우징
111: 하우징 몸체 113: 입측 단부
115: 베어링 부재 117: 출측 단부
120: 수평 위치 조절 미러
130: 제1간격 조절 미러 132: 제1수용함체
134: 신축 부재
140: 제2간격 조절 미러 142: 제2수용함체
150: 대물렌즈
210: 레이저 발생모듈
230: 빔 익스팬더

Claims (9)

  1. 회전 구동하는 하우징;
    수평방향으로 입사된 레이저 빔을 수직 하방에 설치된 상기 하우징의 중공을 향해 반사시키며, 수평방향 위치 직선 이동이 조절되는 수평 위치 조절 미러;
    상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 하우징의 중공을 통과하여 수직 하방으로 입사된 레이저 빔을 수평방향으로 반사시키되, 설치 위치가 고정된 제1간격 조절 미러; 및
    상기 제1간격 조절 미러로부터 반사된 레이저 빔을 입사 받아 수직 하방으로 반사시켜 대물렌즈를 향해 조사하되, 상기 제1간격 조절 미러로부터 수평방향으로 위치 이동이 가능한 제2간격 조절 미러;를 포함하는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은, 중공이 마련된 원통 형상 부재로서, 상기 하우징의 입측 단부에는, 외장형 구동모터에 축 연결된 구동기어와 치합되어 상기 하우징의 회전에 필요한 구동력을 전달받는 피동기어가 외경을 따라 형성되는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은, 중공이 마련된 원통 형상 부재로서, 상기 하우징의 입측 단부에는, 내장형 구동모터에 연결되어 상기 하우징의 회전에 필요한 구동력을 전달해주는 플렌지 기어가 내경을 따라 삽입 형성되는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징 몸체의 내주면 및 외주면 중 적어도 하나의 면에는 상기 하우징의 길이 방향을 따라 적어도 하나의 베어링 부재가 면접 배치되는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 수평 위치 조절 미러는,
    상기 하우징의 상부에 배치되며, 상기 하우징의 중심을 기준으로 중공을 벗어나지 않는 범위에서 수평방향 위치 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1간격 조절 미러 및 상기 제2간격 조절 미러는,
    서로 다른 박스형 수용함체에 각각 내장되되, 상기 제1간격 조절 미러가 내장된 제1수용함체는 상기 하우징의 출측 단부에 위치 고정되는 반면, 상기 제2간격 조절 미러가 내장된 제2수용함체는 상기 제1수용함체로부터 이격되는 방향으로 위치 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1수용함체와 상기 제2수용함체가 서로 대면하는 부위에는 상호 간의 간격 조절을 위해 수평 방향으로 신축 구동하는 신축 부재가 마련되어 있는 콘 형상 가공용 광학 헤드.
  8. 회전 구동하는 하우징과, 수평방향으로 입사된 레이저 빔을 수직 하방에 설치된 상기 하우징의 중공을 향해 반사시키며, 수평방향 위치 직선 이동이 조절되는 수평 위치 조절 미러와, 상기 하우징의 하부에 연결되어 상기 하우징의 중공을 통과하여 수직 하방으로 입사된 레이저 빔을 수평방향으로 반시시키되, 설치 위치가 고정된 제1간격 조절 미러와, 상기 제1간격 조절 미러로부터 반사된 레이저 빔을 입사 받아 수직 하방으로 반사시켜 대물렌즈를 향해 조사하되, 상기 제1간격 조절 미러로부터 수평방향으로 위치 이동이 가능한 제2간격 조절 미러를 포함하는 광학 헤드; 및
    레이저 빔을 발생시켜 상기 광학 헤드 쪽으로 레이저 빔을 조사하는 레이저 발생 모듈;을 포함하는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용한 레이저 가공 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 레이저 발생모듈과 상기 광학 헤드 사이에는, 상기 광학 헤드로 조사되는 레이저 빔의 크기를 조절하는 빔 익스팬더(beam expander)가 더 구비되는 콘 형상 가공용 광학 헤드를 이용한 레이저 가공 장치.
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