KR20150003421A - 레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법 - Google Patents

레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관재 내부에서 레이져 광을 조사하여 난성형성 소재의 가공을 가능하게 하는 레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법에 관한 것으로서, 관재를 수용하는 수용 공간이 형성되는 금형; 상기 관재가 상기 수용 공간에서 작동 매체의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재 내부에 작동 매체를 공급하는 작동 매체 공급 장치; 및 상기 관재의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재의 내면에 레이져 광을 조사하는 레이져 조사 장치;를 포함할 수 있다.

Description

레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법{Laser forming apparatus and laser forming method}
본 발명은 레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 관재 내부에서 레이져 광을 조사하여 난성형성 소재의 가공을 가능하게 하는 레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법에 관한 것이다.
일반적으로 난성형성 소재를 성형하기 위해서는 소재를 챔버 내에서 직접 가열하거나, 소재를 금형에 접촉한 상태에서 금형을 가열하여 열전달을 통해 소재를 간접적으로 가열하여 성형하는 이른 바, 열간 또는 온간 성형 방법이 사용되고 있다.
특히, 금속 소재의 경우, 소재를 가열하면 소재의 연신율이 증가하여 성형성을 향상시킬 수 있기 때문에 자동차 산업뿐만이 아니라 우주, 항공, 국방 산업에서도 이러한 성형 방법이 널리 이용되고 있다.
이러한 열간 또는 온간 성형 방법으로는, 상하 금형을 가열하여 열전도에 의해서 소재를 가열하거나, 외부 챔버에서 소재를 가열한 후, 가열된 금형 안에 장착하여 펀치 등으로 성형하는 기술들이 있다.
그러나, 이러한 종래의 열간 또는 온간 성형 방법들은, 성형 전이나, 성형 중이나, 성형 후에 엄청난 양의 열에너지가 손실되어 과다한 전기 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.
또한, 고온의 열악한 작업 환경에 의해서 작업자의 안전성이 보장되지 못하고, 고온의 환경 하에서 각종 유해한 성분이 이물질로 발생되거나, 추가적으로 대형 가열 시스템이나 냉각 시스템 등이 설치되어야 하는 등 고가의 장비가 필요하여 제품의 단가가 높아지고, 생산성이 크게 떨어지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 국부적이고 집중적인 레이져 조사식 장치를 이용하여 에너지 낭비를 최소화하고, 관재의 내면에 레이져 광을 조사하여 작업 환경이 안전하고, 이물질의 발생이 없고, 시스템을 간소화, 단순화하여 제품의 단가를 낮추고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 레이져 성형 장치 및 레이져 성형 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 레이져 성형 장치는, 관재를 수용하는 수용 공간이 형성되는 금형; 상기 관재가 상기 수용 공간에서 작동 매체의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재 내부에 작동 매체를 공급하는 작동 매체 공급 장치; 및 상기 관재의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재의 내면에 레이져 광을 조사하는 레이져 조사 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 금형은, 상기 관재의 제 1 방향에 설치되고, 상기 관재가 확관될 수 있도록 내측에 제 1 수용 공간이 형성되는 제 1 금형; 및 상기 관재의 제 2 방향에 설치되고, 상기 제 1 금형과 맞물려서 금형 결합될 수 있으며, 상기 관재가 확관될 수 있도록 내측에 제 2 수용 공간이 형성되는 제 2 금형;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 작동 매체 공급 장치는, 상기 관재의 일단부에 설치되는 제 1 피딩 펀치; 상기 관재의 타단부에 설치되는 제 2 피딩 펀치; 상기 제 2 피딩 펀치를 관통하여 설치되는 작동 매체 공급라인; 및 상기 작동 매체 공급라인에 설치되는 작동 매체 공급부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 레이져 조사 장치는, 상기 관재의 일단부에 설치되는 제 1 피딩 펀치를 관통하여 설치되고, 상기 관재의 내측 표면 방향으로 레이져 광을 안내하는 레이져 헤드; 레이져 광을 발생시켜서 상기 레이져 헤드에 상기 레이져 광을 공급하는 레이져 광 공급 장치; 상기 관재를 기준으로 상기 레이져 헤드를 회전시키는 헤드 회전 장치; 및 상기 관재를 기준으로 상기 레이져 헤드를 전후진시키는 헤드 전후진 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 레이져 헤드는, 내부에 레이져 광 경로가 형성될 수 있도록 전체적으로 원통형상으로 형성되는 헤드 몸체; 및 상기 헤드 몸체의 선단에 설치되어 레이져 광을 상기 관재의 내측 표면 방향으로 반사시킬 수 있는 제 1 반사경;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 레이져 광 공급 장치는, 레이져 광을 발생시키는 레이져 광 출력부; 상기 레이져 헤드와 이격되도록 가동체의 일측에 설치되고, 상기 레이져 광 출력부에서 발생된 레이져 광을 안내하는 레이져 광 가이드; 및 상기 레이져 광 가이드의 일측에 설치되고, 상기 레이져 광을 상기 레이져 헤드 방향으로 반사시키는 제 2 반사경;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 헤드 회전 장치는, 회전 동력을 발생시키는 헤드 회전 모터; 및 상기 헤드 회전 모터와 상기 레이져 헤드 사이에 설치되는 회전 동력 전달 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 회전 동력 전달 장치는, 적어도 기어 조합, 벨트 및 풀리 조합, 체인 및 스프로킷휠 조합, 도르레 및 와이어 조합 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 헤드 전후진 장치는, 헤드 전후진 모터; 상기 레이져 헤드를 회전이 자유롭게 회전 지지하는 지지대; 및 상기 헤드 전후진 모터와 상기 지지대 사이에 설치되는 전후진 동력 전달 장치;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 전후진 동력 전달 장치는, 적어도 고정대에 설치되어 가동대를 나사 전후진시키는 나사봉 조합, 리니어 모터에 설치되는 푸쉬바, 랙 앤 피니언 기어 조합, 일측에 가동대가 설치된 벨트 및 풀리 조합, 일측에 가동대가 설치된 체인 및 스프로킷휠 조합, 도르레 및 일측에 가동대가 설치된 와이어 조합 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 레이져 성형 방법은, 금형에 관재를 설치하는 금형 준비 단계; 상기 관재의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재의 내면에 레이져 광을 조사하는 내면 레이져 광 조사 단계; 및 상기 관재가 상기 수용 공간에서 작동 매체의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재 내부에 작동 매체를 공급하는 작동 매체 공급 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 에너지를 절감할 수 있고, 작업 환경을 안전하게 하며, 이물질의 발생이 없고, 시스템을 간소화, 단순화하여 제품의 단가를 낮추고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 장치의 금형 준비 단계 및 내면 레이져 광 조사 단계를 나타내는 개념도이다.
도 2는 도 1의 레이져 성형 장치의 작동 매체 공급 단계를 나타내는 개념도이다.
도 3은 도 1의 레이져 성형 장치의 헤드 회전 장치 및 헤드 전후진 장치의 일례를 나타내는 확대 단면도이다.
도 4는 도 1의 레이져 헤드의 미회전 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 5는 도 4의 레이져 헤드의 회전 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 6은 도 2의 관재를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 장치(100)의 금형 준비 단계 및 내면 레이져 광 조사 단계를 나타내는 개념도이고, 도 2는 도 1의 레이져 성형 장치(100)의 작동 매체 공급 단계를 나타내는 개념도이다.
먼저, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 장치(100)는, 크게 금형(10)(20)과, 작동 매체 공급 장치(60) 및 레이져 조사 장치(70)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 금형(10)(20)은, 관재(1)를 수용하는 수용 공간(A1)(A2)이 각각 형성되는 제 1 금형(10) 및 제 2 금형(20)을 포함할 수 있는 것으로서, 상기 제 1 금형(10)은, 상기 관재(1)의 제 1 방향(상방)에 설치되고, 상기 관재(1)가 확관될 수 있도록 내측에 제 1 수용 공간(A1)이 형성되는 금형이다.
또한, 상기 제 2 금형(20)은, 상기 관재(1)의 제 2 방향(하방)에 설치되고, 상기 제 1 금형(10)과 맞물려서 금형 결합될 수 있으며, 상기 관재(1)가 확관될 수 있도록 내측에 제 2 수용 공간(A2)이 형성되는 제 2 금형(20)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 작동 매체 공급 장치(60)는, 상기 관재(1)가 상기 수용 공간(A1)(A2)에서 작동 매체(2)의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재(1) 내부에 작동 매체(2)를 공급하는 장치이다.
여기서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 작동 매체 공급 장치(60)는, 상기 관재(1)의 일단부에 설치되는 제 1 피딩 펀치(61)(feeding punch)와, 상기 관재(1)의 타단부에 설치되는 제 2 피딩 펀치(62)와, 상기 제 2 피딩 펀치(62)를 관통하여 설치되는 작동 매체 공급라인(63) 및 상기 작동 매체 공급라인(63)에 설치되는 작동 매체 공급부(64)를 포함할 수 있다.
여기서, 이러한 상기 작동 매체(2)는, 적어도 에어, 질소, 아르곤, 가스, 물, 기름 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
특히, 상기 작동 매체(2)로 비압축성 유체인 물을 이용하는 하이드로포밍(hydroforming) 가공이 가능하다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 피딩 펀치(61)와 상기 금형(10)(20) 사이에는, 상기 작동 매체(2)의 누출을 방지하기 위한 제 1 실링 부재(S1)들이 설치될 수 있고, 상기 제 1 피딩 펀치(61)와 상기 관재(1) 사이에는, 상기 작동 매체(2)의 누출을 방지하기 위하여 제 2 실링 부재(S2)가 설치될 수 있고, 후술될 레이져 헤드(71)의 자유로운 회전을 위하여 제 1 베어링 부재(B1)가 설치될 수 있다.
도 3은 도 1의 레이져 성형 장치(100)의 헤드 회전 장치(73) 및 헤드 전후진 장치(74)의 일례를 나타내는 확대 단면도이고, 도 4는 도 1의 레이져 헤드(71)의 미회전 상태를 나타내는 확대 단면도이고, 도 5는 도 4의 레이져 헤드(71)의 회전 상태를 나타내는 확대 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 조사 장치(70)는, 상기 관재(1)의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재(1)의 내면에 레이져 광(L)을 조사하는 장치로서, 레이져 헤드(71)와, 레이져 광 공급 장치(72)와, 헤드 회전 장치(73) 및 헤드 전후진 장치(74)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 헤드(71)는, 상기 관재(1)의 일단부에 설치되는 제 1 피딩 펀치(61)를 관통하여 설치되고, 상기 관재(1)의 내측 표면 방향으로 레이져 광(L)을 안내하는 부재이다.
즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 헤드(71)는, 내부에 레이져 광 경로가 형성될 수 있도록 전체적으로 원통형상으로 형성되는 헤드 몸체(71-1) 및 상기 헤드 몸체(71-1)의 선단에 설치되어 레이져 광(L)을 상기 관재(1)의 내측 표면 방향으로 반사시킬 수 있는 제 1 반사경(M1)을 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 광 공급 장치(72)는, 레이져 광(L)을 발생시켜서 상기 레이져 헤드(71)에 상기 레이져 광(L)을 공급하는 장치로서, 레이져 광(L)을 발생시키는 레이져 광 출력부(72-1)와, 상기 레이져 헤드(71)와 이격되도록 가동체(74-4)의 일측에 설치되고, 상기 레이져 광 출력부(72-1)에서 발생된 레이져 광(L)을 안내하는 레이져 광 가이드(72-2) 및 상기 레이져 광 가이드(72-2)의 일측에 설치되고, 상기 레이져 광(L)을 상기 레이져 헤드(71) 방향으로 반사시키는 제 2 반사경(M2)을 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 헤드 회전 장치(73)는, 상기 관재(1)를 기준으로 상기 레이져 헤드(71)를 회전시키는 장치로서, 회전 동력을 발생시키는 헤드 회전 모터(73-1) 및 상기 헤드 회전 모터(73-1)와 상기 레이져 헤드(71) 사이에 설치되는 회전 동력 전달 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 회전 동력 전달 장치는, 상기 레이져 헤드(71)의 외경면에 형성되는 종동 링기어(73-2) 및 상기 종동 링기어(73-2)와 맞물리고, 상기 헤드 회전 모터(73-1)의 회전축에 설치되는 구동 기어(73-3)로 이루어지는 기어 조합이 적용될 수 있다.
따라서, 각종 명령 입력 장치나 정해진 프로그램에 따라 제어부가 제어 신호를 인가하면, 상기 헤드 회전 모터(73-1)에 설치된 구동 기어(73-3)가 회전되고, 상기 구동 기어(73-3)를 따라 상기 구동 기어(73-3)와 맞물린 상기 종동 링기어(73-2)가 회전되어 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 헤드(71)가 함께 회전될 수 있다.
이외에도, 상기 회전 동력 전달 장치는, 벨트 및 풀리 조합, 체인 및 스프로킷휠 조합, 도르레 및 와이어 조합 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 헤드 전후진 장치(74)는, 상기 관재(1)를 기준으로 상기 레이져 헤드(71)를 전후진시키는 장치로서, 헤드 전후진 모터(74-1)와, 제 2 베어링 부재(B2)를 이용하여 상기 레이져 헤드(71)를 회전이 자유롭게 회전 지지하는 지지대(74-2) 및 상기 헤드 전후진 모터(74-1)와 상기 지지대(74-2) 사이에 설치되는 전후진 동력 전달 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 전후진 동력 전달 장치는, 고정대(74-3)에 설치되어 가동대(74-4)를 나사 전후진시키는 나사봉(74-5)을 포함할 수 있다.
따라서, 각종 명령 입력 장치나 정해진 프로그램에 따라 제어부가 제어 신호를 인가하면, 상기 헤드 전후진 모터(74-1)에 의해서, 상기 나사봉(74-5)이 회전되고, 상기 나사봉(74-5)에 의해 나사 관통된 상기 가동대(74-4)가 상기 나사봉(74-5)을 따라 전진 또는 후진되면서, 상기 가동대(74-4)와 함께 상기 지지대(74-2)에 의해 회전 지지되는 상기 레이져 헤드(71) 역시 전진 또는 후진될 수 있다.
이외에도, 상기 헤드 전후진 모터(74-1)가 리니어 모터인 경우, 전후진 동력 전달 장치는 단순한 푸쉬바일 수 있고, 이러한 전후진 동력 전달 장치는, 랙 앤 피니언 기어 조합, 일측에 가동대가 설치된 벨트 및 풀리 조합, 일측에 가동대가 설치된 체인 및 스프로킷휠 조합, 도르레 및 일측에 가동대가 설치된 와이어 조합 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어질 수 있다.
따라서, 이러한 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 장치(100)의 작동 과정을 보다 상세하게 설명하면, 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 금형(10)과 제 2 금형(20) 사이에 관재(1)를 결합시킨 후, 상기 관재(1)의 양단부에 각각 제 1 피딩 펀치(61)와 제 2 피딩 펀치(62)를 설치한다.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 조사 장치(70)를 이용하여 상기 레이져 광 공급 장치(72)에서 발생된 상기 레이져 광(L)을 상기 레이져 헤드(71) 방향으로 안내하고, 상기 레이져 헤드(71)는 다시 상기 레이져 광(L)을 유도하여 상기 관재(1)의 내경면에 조사한다.
이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 레이져 헤드(71)는, 상기 헤드 회전 장치(73) 및 상기 헤드 전후진 장치(74)를 이용하여 상기 관재(1)의 내부에서 회전 및 전후진하면서 상기 관재(1)의 내경면에 레이져 광(L)을 골고루 조사하여 상기 관재(1)를 국부적이고, 집중적으로 가열할 수 있다.
이어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 작동 매체 공급 장치(60)에 의해서, 상기 관재(1) 내부에 고압의 작동 매체(2)를 공급하면, 레이져 광(L)이 조사된 상기 관재(1)가 쉽게 변형되면서, 도 6에 도시된 바와 같이, 난성형성 관재(1)의 좁은 폭(W1) 부분을 넓은 폭(W2)으로 확폭시켜서 가공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 레이져 성형 방법은, 금형(10)(20)에 관재(1)를 설치하는 금형 준비 단계(S1)와, 상기 관재(1)의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재의 내면에 레이져 광(L)을 조사하는 내면 레이져 광 조사 단계(S2) 및 상기 관재(1)가 상기 수용 공간(A1)(A2)에서 작동 매체(2)의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재(1) 내부에 작동 매체를 공급하는 작동 매체 공급 단계(S3)를 포함할 수 있다.
그러므로, 상기 관재(1) 내부에서 국부적이고 집중적으로 레이져 광(L)을 조사하는 장치를 이용하여 에너지 낭비를 최소화하고, 관재의 내면에 레이져 광(L)을 조사하여 레이져 광이 외부로 노출되지 않기 때문에 작업 환경이 안전하고, 이물질의 발생이 없고, 시스템을 간소화, 단순화하여 제품의 단가를 낮추고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 관재
2: 작동 매체
10: 제 1 금형
20: 제 2 금형
A1, A2: 수용 공간
60: 작동 매체 공급 장치
70: 레이져 조사 장치
L: 레이져 광
100: 레이져 성형 장치
61: 제 1 피딩 펀치
62: 제 2 피딩 펀치
63: 작동 매체 공급라인
64: 작동 매체 공급부
S1: 제 1 실링 부재
S2: 제 2 실링 부재
B1: 제 1 베어링 부재
B2: 제 2 베어링 부재
71: 레이져 헤드
72: 레이져 광 공급 장치
73: 헤드 회전 장치
74: 헤드 전후진 장치
71-1: 헤드 몸체
M1: 제 1 반사경
72-1: 레이져 광 출력부
72-2: 레이져 광 가이드
M2: 제 2 반사경
73-1: 헤드 회전 모터
73-2: 구동 기어
73-3: 종동 링기어
74-1: 헤드 전후진 모터
74-2: 지지대(74-2); 및
74-3: 고정대
74-4: 가동대
74-5: 나사봉
W1, W2: 폭

Claims (11)

  1. 관재를 수용하는 수용 공간이 형성되는 금형;
    상기 관재가 상기 수용 공간에서 작동 매체의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재 내부에 작동 매체를 공급하는 작동 매체 공급 장치; 및
    상기 관재의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재의 내면에 레이져 광을 조사하는 레이져 조사 장치;
    를 포함하는 레이져 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금형은, 상기 관재의 제 1 방향에 설치되고, 상기 관재가 확관될 수 있도록 내측에 제 1 수용 공간이 형성되는 제 1 금형; 및 상기 관재의 제 2 방향에 설치되고, 상기 제 1 금형과 맞물려서 금형 결합될 수 있으며, 상기 관재가 확관될 수 있도록 내측에 제 2 수용 공간이 형성되는 제 2 금형;
    을 포함하는 레이져 성형 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 작동 매체 공급 장치는,
    상기 관재의 일단부에 설치되는 제 1 피딩 펀치;
    상기 관재의 타단부에 설치되는 제 2 피딩 펀치;
    상기 제 2 피딩 펀치를 관통하여 설치되는 작동 매체 공급라인; 및
    상기 작동 매체 공급라인에 설치되는 작동 매체 공급부;
    를 포함하는 레이져 성형 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이져 조사 장치는,
    상기 관재의 일단부에 설치되는 제 1 피딩 펀치를 관통하여 설치되고, 상기 관재의 내측 표면 방향으로 레이져 광을 안내하는 레이져 헤드;
    레이져 광을 발생시켜서 상기 레이져 헤드에 상기 레이져 광을 공급하는 레이져 광 공급 장치;
    상기 관재를 기준으로 상기 레이져 헤드를 회전시키는 헤드 회전 장치; 및
    상기 관재를 기준으로 상기 레이져 헤드를 전후진시키는 헤드 전후진 장치;
    를 포함하는 레이져 성형 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이져 헤드는,
    내부에 레이져 광 경로가 형성될 수 있도록 전체적으로 원통형상으로 형성되는 헤드 몸체; 및
    상기 헤드 몸체의 선단에 설치되어 레이져 광을 상기 관재의 내측 표면 방향으로 반사시킬 수 있는 제 1 반사경;
    을 포함하는 레이져 성형 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 레이져 광 공급 장치는,
    레이져 광을 발생시키는 레이져 광 출력부;
    상기 레이져 헤드와 이격되도록 가동체의 일측에 설치되고, 상기 레이져 광 출력부에서 발생된 레이져 광을 안내하는 레이져 광 가이드; 및
    상기 레이져 광 가이드의 일측에 설치되고, 상기 레이져 광을 상기 레이져 헤드 방향으로 반사시키는 제 2 반사경;
    을 포함하는 레이져 성형 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 헤드 회전 장치는,
    회전 동력을 발생시키는 헤드 회전 모터; 및
    상기 헤드 회전 모터와 상기 레이져 헤드 사이에 설치되는 회전 동력 전달 장치;
    를 포함하는 레이져 성형 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 회전 동력 전달 장치는, 적어도 기어 조합, 벨트 및 풀리 조합, 체인 및 스프로킷휠 조합, 도르레 및 와이어 조합 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인 레이져 성형 장치.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 헤드 전후진 장치는,
    헤드 전후진 모터;
    상기 레이져 헤드를 회전이 자유롭게 회전 지지하는 지지대; 및
    상기 헤드 전후진 모터와 상기 지지대 사이에 설치되는 전후진 동력 전달 장치;
    를 포함하는 레이져 성형 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전후진 동력 전달 장치는, 적어도 고정대에 설치되어 가동대를 나사 전후진시키는 나사봉 조합, 리니어 모터에 설치되는 푸쉬바, 랙 앤 피니언 기어 조합, 일측에 가동대가 설치된 벨트 및 풀리 조합, 일측에 가동대가 설치된 체인 및 스프로킷휠 조합, 도르레 및 일측에 가동대가 설치된 와이어 조합 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인 레이져 성형 장치.
  11. 금형에 관재를 설치하는 금형 준비 단계;
    상기 관재의 변형을 도울 수 있도록 상기 관재의 내면에 레이져 광을 조사하는 내면 레이져 광 조사 단계; 및
    상기 관재가 상기 수용 공간에서 작동 매체의 압력에 의해 외형이 변형될 수 있도록 상기 관재 내부에 작동 매체를 공급하는 작동 매체 공급 단계;
    를 포함하는 레이져 성형 방법.




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