KR20210075455A - 트레파닝 광학 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 트레파닝 모듈부를 포함한다. 트레파닝 모듈부는 다수개의 웨지 광학계, 길이 방향으로 관통 홀이 형성되고 관통 홀에 다수개의 웨지 광학계가 서로 이격되어 배치되는 웨지 회전체 및, 웨지 회전체를 회전시키는 구동부를 포함하다. 구동부는 중공형 모터이고, 중공형 모터의 중공부에 웨지 회전체가 배치된다.

Description

트레파닝 광학 장치{Trepanning Optical Apparatus}
본 발명은 트레파닝 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기구적 간소화와 회전저항을 최소화할 수 있는 트레파닝 광학 장치에 관한 것이다.
트레파닝 광학계(trepanning optics)는 레이저 드릴링(laser drilling)의 효과적인 가공을 위해서 사용되는 광학계를 의미한다. 이러한 트레파닝 광학계는 1)렌즈의 편심을 이용하는 방법, 2축 미러 스캐너(mirror scanner)를 이용하는 방법, 도브 프리즘(dove prism)을 이용하는 방법, 웨지(wedge)를 이용하는 방법으로 크게 분류할 수 있다.
특히, 웨지를 이용하는 방법이 가장 널리 사용되고 있는데, 서로 마주보고 위치하는 다수개의 웨지를 이용하여 레이저 빔을 시편에 입사시킬 수 있다.
이때, 다수개의 웨지 간의 거리 또는 상대적인 각도 등을 이용하여 시편에 입사되는 레이저 빔의 각도를 조절할 수 있다. 하지만 웨지 광학계(wedge optics)를 구동시키기 위해 외부에 배치된 모터를 이용하여 회전구동을 시키므로 벨트나 기어 등 기구적 요소가 더 필요한 실정이다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0061144호 (공개일자 2019년 06월 05일)
본 발명의 목적은 기구적 간소화와 회전저항을 최소화시킬 수 있는 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 선택적으로 사용할 수 있는 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 가공 선택성을 높일 수 있는 트레파닝 광학 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상기 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 트레파닝 모듈부를 포함한다. 트레파닝 모듈부는 다수개의 웨지 광학계, 길이 방향으로 관통 홀이 형성되고 관통 홀에 다수개의 웨지 광학계가 서로 이격되어 배치되는 웨지 회전체 및, 웨지 회전체를 회전시키는 구동부를 포함하다. 구동부는 중공형 모터이고, 중공형 모터의 중공부에 웨지 회전체가 배치된다.
일 실시 예에 의하면, 웨지 회전체는 모듈 지지부에 의해 지지되고, 모듈 지지부는 제1 모듈 지지부 및 제2 모듈 지지부를 포함한다. 제1 모듈 지지부는 웨지 회전체의 일 단부를 지지하고, 제2 모듈 지지부는 웨지 회전체의 타 단부를 지지한다. 웨지 회전체는 모듈 지지부에 지지된 상태에서 구동부의 구동력에 의해 회전한다.
본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 레이저 빔의 경로를 변경시키는 빔 경로 변경부를 더 포함한다. 빔 경로 변경부는 레이저 빔의 경로를 변경시키는 변경 미러부, 변경 미러부에서 반사된 레이저 빔을 다시 반사시키는 구성 미러부 및, 구성 미러부로부터 반사된 레이저 빔을 복귀시키는 복귀 미러부를 포함한다.
일 실시 예에 의하면, 변경 미러부 및 복귀 미러부의 이동에 따라 레이저 빔의 경로는 빔 경로 변경부 또는 트레파닝 모듈부로 시프트 된다.
일 실시 예에 의하면, 웨지 광학계는 제1 웨지 광학계 및 제2 웨지 광학계를 포함한다. 제1 웨지 광학계는 중공형 모터의 중공부를 기준으로 일측부에 위치되고, 제2 웨지 광학계는 중공형 모터의 중공부를 기준으로 타측부에 위치된다.
일 실시 예에 의하면, 구성 미러부는 제1 구성 미러부 및 제2 구성 미러부를 포함한다. 변경 미러부, 제1 구성 미러부, 제2 구성 미러부 및 복귀 미러부로 레이저 빔이 순차적으로 전달되고, 제1 구성 미러부로부터 제2 구성 미러부로 전달되는 레이저 빔의 경로는 직선으로 유지된다.
본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 감지부를 더 포함한다. 감지부는 웨지 회전체의 특정의 회전위치를 감지한다. 감지부가 웨지 회전체의 특정의 회전위치를 감지한 경우에만 레이저 빔이 웨지 광학계에 도달되도록 제어된다.
본 발명의 실시 예들에 따른 트레파닝 광학 장치는 기구적 간소화와 회전저항을 최소화시킬 수 있다.
또한, 선택적으로 트레파닝 모듈을 사용할 수 있다.
또한, 가공 선택성을 높일 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 트레파닝 광학 장치를 위에서 바라본 도면이다.
도 3은 도 1의 트레파닝 광학 장치를 일 측면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치의 트레파닝 모듈부를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치의 변경 미러부와 복귀 미러부를 나타내는 도면이다.
도 6은 빔 경로 변경부를 지나가는 레이저 빔의 진행 경로를 나타내는 도면이다.
도 7은 레이저 빔이 빔 경로 변경부를 거치지 않고 트레파닝 모듈부로 진행하는 도면이다.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 구성요소 중 종래기술에 의하여 통상의 기술자가 명확하게 파악할 수 있고 용이하게 재현할 수 있는 것에 관하여는 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위하여 그 구체적인 설명을 생략하도록 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치(trepanning Optical Apparatus)에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 트레파닝 광학 장치를 위에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1의 트레파닝 광학 장치를 일 측면에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 트레파닝 모듈부(100), 빔 경로 변경부(300) 및 감지부(500)를 포함한다. 이하에서 각 구성요소들을 구체적으로 설명하도록 한다.
<트레파닝 모듈부(100)>
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치의 트레파닝 모듈부를 나타내는 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 트레파닝 모듈부(100)는 다수개의 웨지 광학계(wedge optics)(110), 다수개의 웨지 광학계(110)가 배치되는 웨지 회전체(130) 및, 웨지 회전체(130)를 회전시키는 구동부(150)를 포함한다.
다수개의 웨지 광학계(110)는 서로 마주보도록 배치되고, 레이저 빔(10, 이하에서는 도면번호 10을 생략한다)이 다수개의 웨지 광학계(110)를 관통한 후 대상물에 입사된다. 대상물은 입사된 레이저 빔에 의해 가공된다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨지 광학계(110a, 110b)를 2개 사용하는 경우, 직선으로 진행하는 레이저 빔은 2개의 웨지 광학계(110a, 110b)를 관통하면서 경로가 변경된다. 또한, 2개의 웨지 광학계(110a, 110b)가 회전하면서 직선으로 진행하는 레이저 빔이 회전하는 직선 레이저 빔으로 바뀐다. 회전하는 직선 레이저 빔이 대상물에 입사되면서 대상물이 가동된다.
다수개의 웨지 광학계(110) 간의 이격 거리 또는 상대적인 각도 등을 이용하여 대상물에 입사되는 레이저 빔의 회전반경이나 진행경로 등을 조절할 수 있다.
다수개의 웨지 광학계(110) 각각은 형상이나 크기 등이 동일할 수 있고, 다를 수도 있다.
다수개의 웨지 광학계(110)는 웨지 회전체(130)의 관통 홀에 이격되어 서로 마주보도록 배치된다.
웨지 회전체(130)는 소정의 길이를 갖고, 길이 방향으로 관통 홀(hole)이 형성된 원통일 수 있다. 여기서 관통 홀의 단면의 지름은 길이 방향으로 일정하거나 다를 수 있다.
웨지 회전체(130)의 관통 홀의 단면의 지름이 길이 방향으로 다른 경우, 다수개의 웨지 광학계(110)의 크기(또는 지름)는 배치되는 관통 홀의 단면의 지름에 대응하여 서로 다를 수 있다.
웨지 회전체(130)는 구동부(150)에 배치되어 회전한다.
구동부(150)는 웨지 회전체(130)를 회전시킨다.
구동부(150)가 웨지 회전체(130)를 회전시키므로, 웨지 회전체(130) 내에 배치된 다수개의 웨지 광학계(110)는 웨지 회전체(130)와 함께 회전한다.
구동부(150)는 내부가 비어있는 중공형 모터(motor)일 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 중공형 모터는 중공형 BLDC(brushless DC) 모터일 수 있다.
중공형 모터의 중공부에 웨지 회전체(130)가 배치되고, 중공형 모터가 구동하면 웨지 회전체(130)가 회전한다.
웨지 회전체(130)는 중공형 모터의 중공부를 관통하여 중공형 모터에 배치(체결)될 수 있다. 즉 웨지 회전체(130)의 길이 방향으로 웨지 회전체(130)의 일 단부와 타 단부 사이에 중공형 모터가 배치될 수 있다. 중공형 모터는 웨지 회전체(130)를 회전시킨다.
본 발명의 실시 예에 따라, 웨지 광학계(110)는 제1 웨지 광학계 및 제2 웨지 광학계를 포함하고, 제1 웨지 광학계는 중공형 모터의 중공부를 기준으로 일측부에 위치될 수 있고, 제2 웨지 광학계는 중공형 모터의 중공부를 기준으로 타측부에 위치될 수 있다.
웨지 회전체(130)는 하기에서 설명하는 모듈 지지부(170)에 의해 지지된다. 구체적으로 웨지 회전체(130)의 일 단부와 타 단부는 모듈 지지부(170)의 제1 모듈 지지부(170a)와 제2 모듈 지지부(170b)에 의해 지지된다. 웨지 회전체(130)는 모듈 지지부(170)에 의해 지지되면서도 회전할 수 있다.
웨지 회전체(130)에는 다수개의 웨지 광학계(110)가 서로 이격되어 배치된다. 구체적으로 웨지 회전체(130)의 관통 홀에는 다수개의 웨지 광학계(110)가 서로 마주보도록 배치된다. 도 2에 도시된 웨지 회전체(130)의 관통 홀에는 2개의 웨지 광학계(110a, 110b)가 소정 거리 이격되어 배치되어 있다. 본 발명의 실시 예에 따라, 2개의 웨지 광학계(110a, 110b) 중 어느 하나의 웨지 광학계는 중공형 모터의 중공부를 기준으로 일측부에 위치될 수 있고, 나머지 웨지 광학계는 중공형 모터의 중공부를 기준으로 타측부에 위치될 수 있다.
웨지 회전체(130)가 중공형 모터에 의해 회전하면 다수개의 웨지 광학계(110)도 회전하기 때문에 레이저 빔이 다수개의 웨지 광학계(110)를 지나면서 회전하는 직선 빔으로 된다.
레이저 빔이 회전하는 다수개의 웨지 광학계(110)를 관통한 후 대상물에 입사된다. 직선으로 진행하는 레이저 빔은 다수개의 웨지 광학계(110)를 관통하면서 경로가 변경되고, 다수개의 웨지 광학계(110)가 회전하면서 직선으로 진행하는 레이저 빔이 회전하는 직선 레이저 빔으로 바뀌게 된다. 회전하는 직선 레이저 빔이 대상물에 입사되면서 대상물이 가공된다.
트레파닝 모듈부(100)는 웨지 광학계(110), 웨지 회전체(130) 및 구동부(150) 이외에도 구동부(150) 및/또는 웨지 회전체(130)를 지지하는 모듈 지지부(170)를 더 포함할 수 있다.
모듈 지지부(170)는 본 발명의 트레파닝 광학 장치의 베이스부(A) 상에 배치된다. 본 발명의 실시 예에 따라, 모듈 지지부(170)를 베이스부(A)에 고정하는 다른 부재들이 존재할 수 있다. 즉 모듈 지지부(170)는 베이스부(A)에 고정된 다른 부재들에 체결될 수 있고, 다른 부재들에 의해 지지될 수 있다.
모듈 지지부(170)는 구동부(150)인 중공형 모터 및/또는 웨지 회전체(130)를 지지할 수 있고, 웨지 회전체(130)가 회전 가능하도록 지지할 수 있다.
모듈 지지부(170)는 제1 모듈 지지부(170a)와 제2 모듈 지지부(170b)를 포함할 수 있다.
제1 모듈 지지부(170a)는 웨지 회전체(130)의 일 단부를 지지할 수 있고, 제2 모듈 지지부(170b)는 웨지 회전체(130)의 타 단부를 지지할 수 있다. 웨지 회전체(130)는 모듈 지지부(170)에 지지된 상태에서 구동부(150)의 구동력에 의해 회전할 수 있다.
구동부(150)인 중공형 모터는 제1 모듈 지지부(170a) 또는 제2 모듈 지지부(170b) 중 어느 하나에 고정될 수 있다. 여기서 구동부(150)가 고정되는 방식은 특정한 방식에 한정되지 않고, 다양한 체결부재 또는 체결방식에 의해 고정될 수 있다.
제1 모듈 지지부(170a)와 제2 모듈 지지부(170b)는 관통 홀을 가질 수 있다.
제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀에는 웨지 회전체(130)의 일 단부가 배치될 수 있고, 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀에는 웨지 회전체(130)의 타 단부가 배치될 수 있다.
웨지 회전체(130)가 모듈 지지부(170)에 지지된 상태에서 구동부(150)의 구동력에 의해 회전하기 위해서는, 제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀과 웨지 회전체(130)의 일 단부 사이 및, 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀과 웨지 회전체(130)의 타 단부 사이에는 일종의 볼 베어링이 배치될 수 있다.
레이저 빔은 트레파닝 모듈부(100)를 관통하여 대상물에 입사된다. 구체적으로 레이저 빔은 제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀, 웨지 회전체(130)의 관통 홀, 다수개의 웨지 광학계(110), 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀을 관통하여 대상물에 입사된다. 이때 웨지 회전체(130) 및 웨지 회전체(130)에 배치된 다수개의 웨지 광학계(110)는 구동부(150)의 구동력에 의해 회전한다.
이렇듯, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 웨지 광학계(110)가 배치된 웨지 회전체(130)를 중공형 모터 내에 배치하여 회전시킴으로써, 웨지 광학계(110)를 회전시키기 위한 벨트나 기어 등의 여러 기구적 요소들을 필요로 하지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 여러 기구적 요소들을 삭제하여 기구적 간소화를 꾀할 수 있고, 그에 따른 회전저항이나 비용을 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는, 레이저 빔을 트레파닝 모듈부(100)로 보내어 웨지 광학계(110)를 이용하여 대상물을 가공할 수 있고, 레이저 빔을 트레파닝 모듈부(100)로 보내지 않고 레이저 빔 그 자체를 이용하여 대상물을 가공할 수 있다. 레이저 빔이 트레파닝 모듈부(100)의 웨지 광학계(110)로 보내지지 않는 경우에도, 레이저 빔은 레이저 빔이 웨지 광학계(110)로 보내지는 경우와 동일한 경로를 형성할 수 있다. 이는 레이저 빔의 경로를 변경함으로써 가능하며, 레이저 빔의 경로는 하기에서 설명하는 빔 경로 변경부(300)에 의해 변경된다.
<빔 경로 변경부(300)>
빔 경로 변경부(300)는 레이저 빔(laser beam)의 경로를 변경할 수 있다.
빔 경로 변경부(300)는 변경 미러부, 구성 미러부 및 복귀 미러부를 포함할 수 있다.
변경 미러부는 레이저 빔의 경로를 변경시키고, 구성 미러부는 변경 미러부에서 반사된 레이저 빔을 다시 반사시키고, 복귀 미러부는 구성 미러부로부터 반사된 레이저 빔을 복귀시킨다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치의 변경 미러부(a)와 복귀 미러부(b)를 나타내는 도면이고, 도 6은 빔 경로 변경부를 지나가는 레이저 빔의 진행 경로를 나타내는 도면이고, 도 7은 레이저 빔이 빔 경로 변경부를 거치지 않고 트레파닝 모듈부로 진행하는 도면이다.
도 3 내지 도 7을 참조하면, 변경 미러부(310)는 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치의 베이스부(A)에 배치된다.
변경 미러부(310)는 트레파닝 모듈부(100)의 일측과 소정 거리 이격되어 배치된다. 구체적으로 변경 미러부(310)는 제1 모듈 지지부(170a)와 소정 거리 이격되어 배치된다.
변경 미러부(310)는 레이저 빔을 반사시킨다. 구체적으로 레이저 발생장치(미도시)에서 발생한 레이저 빔은 변경 미러부(310)에 도달한 후 반사되어 구성 미러부(330)에 도달한다.
변경 미러부(310)는 미러(mirror)(311) 및 미러(311)가 배치되는 몸체(313)를 포함할 수 있다.
미러(311)는, 미러(311)에 도달한 레이저 빔을 반사시킨다.
몸체(313)는 미러(311)를 지지한다. 미러(311)가 배치되는 몸체(313)의 일면은, 레이저 빔이 미러(311)에 도달한 후 구성 미러부(330)로 반사되도록, 소정의 각도로 기울어져 있을 수 있다. 또는 실시 예에 따라, 미러(311)가 배치되는 몸체의 일면은 기울어져 있지 않고, 미러(311)가 몸체(313)의 일면 상에서 소정의 각도로 기울어져 있을 수 있다.
변경 미러부(310)는 이동할 수 있다. 구체적으로 변경 미러부(310)의 몸체(313)는 이동할 수 있다.
변경 미러부(310)의 몸체(313)에는 일 방향으로 하나 이상의 관통 홀(313-1, 313-2)이 형성될 수 있고, 관통 홀(313-1, 313-2)에는 슬라이드 바(slide bar)(315a, 315b)가 배치될 수 있다. 슬라이드 바(315a, 315b)는 소정 길이의 막대기 형상을 가질 수 있다. 길이 방향으로 슬라이드 바(315a, 315b)의 양단에는 슬라이드 바(315a, 315b)를 지지하는 지지부재(317a, 317b)가 배치될 수 있다. 슬라이드 바(315a, 315b)를 지지하는 지지부재(317a, 317b)는 베이스부(A)에 고정되고, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 변경 미러부(310)의 몸체(313)는 슬라이드 바(317a, 317b)를 따라 일 방향 또는 일 방향의 반대 방향으로 이동할 수 있다.
변경 미러부(310)의 몸체(313)가 일 방향으로 이동하면 레이저 빔은 변경 미러부(310)의 미러(311)에 도달한 후 반사되고, 변경 미러부(310)의 몸체(313)가 일 방향의 반대 방향으로 이동하면 레이저 빔은 변경 미러부(310)의 미러(311)에 도달하지 않고 제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀로 들어간다.
변경 미러부(310)는 몸체(313)를 이동시킬 수 있는 별도의 동력원(미도시)을 가질 수 있다. 여기서 동력원은 일종의 모터일 수 있고, 유압 실린더 등 일 수 있다. 동력원은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 동력원은 제어부가 보내는 신호에 의해 구동되어 몸체(313)를 일 방향 또는 일 방향의 반대 방향으로 소정의 거리를 이동시킬 수 있다.
변경 미러부(310)에 도달한 레이저 빔은 반사되어 구성 미러부(330)에 도달할 수 있다. 즉 레이저 빔은 변경 미러부(310)의 미러(311)에 도달한 후 반사되어 구성 미러부(330)로 향한다.
구성 미러부(330)는 레이저 빔을 반사시킨다. 구체적으로 구성 미러부(330)는 변경 미러부(310)에서 반사되어 도달한 레이저 빔을 다시 반사시켜 복귀 미러부(350)로 보낸다.
구성 미러부(330)는 제1 구성 미러부(330a) 및 제2 구성 미러부(330b)를 포함할 수 있다.
레이저 빔은 변경 미러부(310), 제1 구성 미러부(330a), 제2 구성 미러부(330b) 및 복귀 미러부(350)로 순차적으로 전달되고, 제1 구성 미러부(330a)로부터 제2 구성 미러부(330b)로 전달되는 레이저 빔의 경로는 직선으로 유지된다.
제1 구성 미러부(330a)와 제2 구성 미러부(330b)는 소정 거리 이격되어 배치된다.
제1 구성 미러부(330a)는 변경 미러부(310)에서 반사되어 도달한 레이저 빔을 반사시켜 제2 구성 미러부(330b)를 향하도록 한다.
제2 구성 미러부(330b)는 제1 구성 미러부(330a)에서 반사되어 도달한 레이저 빔을 반사시켜 복귀 미러부(350)를 향하도록 한다.
변경 미러부(310)에서 반사된 레이저 빔은 제1 구성 미러부(330a)에 도달한 후 반사되어 제2 구성 미러부(330b)로 향하고, 제2 구성 미러부(330b)에 도달한 레이저 빔은 반사되어 복귀 미러부(350)로 향한다.
구성 미러부(330)의 배치 구조를 살펴보면, 제1 구성 미러부(330a) 및 제2 구성 미러부(330b)는 트레파닝 모듈부(100) 상에 배치된 하나의 지지부재(331)의 양측에 각각 결합되어 배치될 수 있다. 제1 구성 미러부(330a)는 변경 미러부(310) 상에 배치될 수 있고, 제2 구성 미러부(330b)는 복귀 미러부(350) 상에 배치될 수 있다.
구성 미러부(330)의 배치 구조는 도 3, 도 6에 도시된 배치 구조로 한정되는 것은 아니다. 제1 구성 미러부(330a)와 제2 구성 미러부(330b)는 하나의 지지부재(331)가 아니라 물리적으로 독립된 각각의 구조물에 의해 트레파닝 광학 장치의 베이스부(A) 상에 배치될 수 있다.
변경 미러부(310)에서 반사된 레이저 빔이 제1 구성 미러부(330a)와 제2 구성 미러부(330b)를 거쳐 복귀 미러부(350)에 도달할 수 있다면, 제1 구성 미러부(330a) 및 제2 구성 미러부(330b)를 지지하는 지지부재의 형상이 특정 형상으로 한정되지 않으며, 제1 구성 미러부(330a) 및 제2 구성 미러부(330b)와, 구성 미러부(330)를 지지하는 지지부재 사이의 결합(체결) 방식이 특정한 방식으로 한정되지 않는다.
복귀 미러부(350)는 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치의 베이스부(A)에 배치된다.
복귀 미러부(350)는 트레파닝 모듈부(100)의 타측과 소정 거리 이격되어 배치된다. 구체적으로 복귀 미러부(350)는 제2 모듈 지지부(170b)와 소정 거리 이격되어 배치된다.
복귀 미러부(350)는 레이저 빔을 반사시킨다. 구체적으로 복귀 미러부(350)는 제2 구성 미러부(330b)에서 반사되어 도달한 레이저 빔을 반사시켜 대상물에 보낸다.
복귀 미러부(350)는 미러(mirror)(351) 및 미러(351)가 배치되는 몸체(353)를 포함할 수 있다.
미러(351)는, 미러(351)에 도달한 레이저 빔을 반사시킨다.
몸체(351)는 미러(351)를 지지한다. 미러(3501가 배치되는 몸체(353)의 일면은, 레이저 빔이 미러(351)에 도달한 후 대상물로 반사되도록, 소정의 각도로 기울어져 있을 수 있다. 또는 실시 예에 따라, 미러(351)가 배치되는 몸체(353)의 일면은 기울어져 있지 않고, 미러(351)가 몸체(353)의 일면 상에서 소정의 각도로 기울어져 있을 수 있다.
복귀 미러부(350)는 이동할 수 있다. 구체적으로 복귀 미러부(350)의 몸체(353)는 이동할 수 있다.
복귀 미러부(350)의 몸체(353)에는 일 방향으로 하나 이상의 관통 홀(353-1, 353-2)이 형성될 수 있고, 관통 홀(353-1, 353-2)에는 슬라이드 바(355a, 355b)가 배치될 수 있다. 슬라이드 바(355a, 355b)는 소정 길이의 막대기 형상을 가질 수 있다. 길이 방향으로 슬라이드 바(355a, 355b)의 양단에는 슬라이드 바(355a, 355b)를 지지하는 지지부재(357a, 357b)가 배치될 수 있다. 슬라이드 바(355a, 355b)를 지지하는 지지부재(357a, 357b)는 베이스부(A)에 고정되고, 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 복귀 미러부(350)의 몸체(353)는 슬라이드 바(355a, 355b)를 따라 일 방향 또는 일 방향의 반대 방향으로 이동할 수 있다.
복귀 미러부(350)의 몸체(353)가 일 방향으로 이동하면, 구성 미러부(330)에서 반사된 레이저 빔은 복귀 미러부(350)의 미러(351)에 도달한 후 반사되어 대상물로 향한다. 복귀 미러부(350)의 몸체(353)가 일 방향의 반대 방향으로 이동하면, 트레파닝 모듈부(100)를 통과한 레이저 빔은 복귀 미러부(350)의 미러(351)에 도달하지 않고 대상물로 향한다.
복귀 미러부(350)는 몸체(353)를 이동시킬 수 있는 별도의 동력원(미도시)을 가질 수 있다. 여기서 동력원은 일종의 모터일 수 있고, 유압 실린더 등 일 수 있다. 동력원은 제어부(미도시)에 의해 제어될 수 있다. 동력원은 제어부가 보내는 신호에 의해 구동되어 몸체를 일 방향 또는 일 방향의 반대 방향으로 소정의 거리를 이동시킬 수 있다.
복귀 미러부(350)와 변경 미러부(310)는 함께 일 방향 또는 일 방향의 반대 방향으로 소정의 거리를 이동할 수 있다. 동력원이 제어부가 보내는 신호에 의해 구동되는 경우, 동력원은 제어부가 보내는 신호에 의해 구동되어 복귀 미러부(350)와 변경 미러부(310)를 함께 일 방향 또는 일 방향의 반대 방향으로 소정의 거리를 이동시킬 수 있다.
복귀 미러부(350)에 도달한 레이저 빔은 반사되어 대상물에 도달할 수 있다. 즉 레이저 빔은 복귀 미러부(350)의 미러(351)에 도달한 후 반사되어 대상물로 향한다.
이렇듯, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는, 레이저 빔을 트레파닝 모듈부(100)로 보내어 웨지 광학계(110)를 이용하여 대상물을 가공하거나, 레이저 빔을 트레파닝 모듈부(100)로 보내지 않고 레이저 빔 그 자체를 이용하여 대상물을 가공할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치는 선택적으로 트레파닝 모듈부(100)의 웨지 광학계(110)를 이용하여 대상물을 가공할 수 있다.
변경 미러부(310) 및 복귀 미러부(350)의 이동에 따라 레이저 빔의 경로는 빔 경로 변경부(300) 또는 트레파닝 모듈부(100)로 시프트된다.
변경 미러부(310) 및/또는 복귀 미러부(350)를 일 방향으로 소정 거리 이동시키면, 변경 미러부(310)는 레이저 발생장치(미도시)에서 발생된 레이저 빔이 트레파닝 모듈부(100)로 진입하지 못하게 레이저 빔을 가로막는다. 이때 레이저 빔은 변경 미러부(310)의 미러(311)에 도달한 후 반사되고, 반사된 레이저 빔은 제1 구성 미러부(330a), 제2 구성 미러부(330b) 및 복귀 미러부(350)의 미러(351)에 차례로 반사되어 대상물에 도달된다.
변경 미러부(310) 및/또는 복귀 미러부(350)를 일 방향의 반대 방향으로 소정 거리 이동시키면, 변경 미러부(310)는 레이저 발생장치에서 발생된 레이저 빔을 가로막지 못하게 되고, 레이저 빔은 트레파닝 모듈부(100)로 진입한다. 이때 레이저 빔은 제1 모듈 지지부(170a)의 관통 홀, 웨지 회전체(130)의 관통 홀, 다수개의 웨지 광학계(110), 제2 모듈 지지부(170b)의 관통 홀을 관통하여 대상물에 도달된다. 이때 웨지 회전체(130) 및 웨지 회전체(130)에 배치된 다수개의 웨지 광학계(110)는 구동부(150)의 구동력에 의해 회전한다.
레이저 빔이 변경 미러부(310)의 미러(311)에 도달한 이후에 대상물에 도달하는 경우와, 레이저 빔이 트레파닝 모듈부(100)로 진입하여 대상물에 도달하는 경우에, 레이저 빔은 동일한 경로를 형성할 수 있다.
즉, 레이저 빔이 트레파닝 모듈부(100)의 웨지 광학계(110)로 보내지지 않는 경우에도, 다시 말해, 레이저 빔이 빔 경로 변경부(300)를 거쳐 대상물에 도달하는 경우에도, 레이저 빔은 레이저 빔이 웨지 광학계(110)로 보내지는 경우와 동일한 경로를 형성할 수 있다.
<감지부(500)>
도 2 내지 도 4를 참조하면, 감지부(500)는 위치를 감지하는 센서이다.
감지부(500)는 웨지 회전체(130)의 특정의 회전위치를 감지할 수 있고, 감지부(500)가 웨지 회전체(130)의 특정의 회전위치를 감지한 경우에만 레이저 빔이 웨지 광학계(110)에 도달되도록 제어될 수 있다.
구체적으로 감지부(500)는 회전하는 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다.
웨지 회전체(130)가 회전하면 웨지 회전체(130) 내에 배치된 웨지 광학계(110)도 회전하게 된다. 이때 감지부(500)는 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다. 감지부(500)가 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도를 감지한 경우에만 레이저 빔이 웨지 광학계(110)에 도달되고, 도달된 레이저 빔이 웨지 광학계(110)를 관통하여 대상물에 도달함으로써 대상물의 특정 위치를 가공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 트레파닝 광학 장치에 감지부(500)를 장착(배치)하여, 웨지 회전체(130) 및 웨지 광학계(110)가 동축선상에서 회전할 때 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있고, 소정의 회전각도(또는 회전위치)에서만 레이저 빔을 사용함으로써 대상물의 특정 위치(특정 지점)만 선별적으로 가공할 수 있다. 감지부(500)를 배치함으로써 대상물의 가공 선택성을 향상시킬 수 있는 것이다.
예를 들어 대상물의 특정 위치를 좀더 깊게 가공하고자 하는 경우를 설명하면, 대상물의 특정 위치가 회전하는 웨지 회전체(130)의 회전각도(또는 회전위치) 40도에 해당하는 경우, 감지부(500)는 회전하는 웨지 회전체(130)의 회전각도(또는 회전위치)가 40도인 각도(위치)를 감지하여 신호를 발생시킬 수 있다. 감지부(500)의 신호에 의해 웨지 회전체(130)의 회전각도(또는 회전위치)가 40도인 경우에만 레이저 빔이 웨지 광학계(110)에 도달하도록 할 수 있다. 이때 웨지 광학계(110)에 도달된 레이저 빔은 대상물의 특정 위치에만 도달하게 되고, 대상물의 특정 위치는 좀더 깊게 가공될 수 있다.
감지부(500)는 위치를 감지하는 센서이므로, 홀 센서(Hall sensor)일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따라 홀 센서가 사용되는 경우에는 자석(미도시)이 웨지 회전체(130)에 배치될 수 있고, 자석 근처에 자석의 자기장을 감지할 수 있는 감지센서(미도시)가 배치될 수 있다.
감지부(500)는 회전하는 웨지 회전체(130)의 소정의 회전각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다면, 홀 센서 이외에 다양한 종류의 위치 감지 센서가 사용될 수 있다.
그리고 감지부(500)가 회전하는 웨지 회전체(130)의 회전 각도(또는 회전위치)를 감지할 수 있다면, 감지부(500)는 본 발명의 트레파닝 광학 장치 내 어디든 배치될 수 있다.
이렇듯, 감지부(500)를 배치시킴으로써 트레파닝 위치를 선별적으로 사용할 수 있고, 대상물의 가공 선택성을 높일 수 있다.
이상에서 실시 형태들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함되며, 반드시 하나의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 형태에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 형태들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 형태들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 이상에서 실시 형태를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 형태의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 즉, 실시 형태에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 트레파닝 모듈부
300: 빔 경로 변경부
500: 감지부

Claims (7)

  1. 트레파닝 모듈부;를 포함하는 트레파닝 광학 장치로써,
    상기 트레파닝 모듈부는,
    다수개의 웨지 광학계;
    길이 방향으로 관통 홀이 형성되고, 상기 관통 홀에 상기 다수개의 웨지 광학계가 서로 이격되어 배치되는 웨지 회전체; 및,
    상기 웨지 회전체를 회전시키는 구동부;를 포함하고,
    상기 구동부는 중공형 모터이고,
    상기 중공형 모터의 중공부에 상기 웨지 회전체가 배치되는, 트레파닝 광학 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨지 회전체는 모듈 지지부에 의해 지지되고,
    상기 모듈 지지부는 제1 모듈 지지부 및 제2 모듈 지지부를 포함하고,
    상기 제1 모듈 지지부는 상기 웨지 회전체의 일 단부를 지지하고, 상기 제2 모듈 지지부는 상기 웨지 회전체의 타 단부를 지지하고,
    상기 웨지 회전체는 상기 모듈 지지부에 지지된 상태에서 상기 구동부의 구동력에 의해 회전하는, 트레파닝 광학 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    레이저 빔의 경로를 변경시키는 빔 경로 변경부;를 더 포함하고,
    상기 빔 경로 변경부는,
    레이저 빔의 경로를 변경시키는 변경 미러부;
    상기 변경 미러부에서 반사된 레이저 빔을 다시 반사시키는 구성 미러부; 및
    상기 구성 미러부로부터 반사된 레이저 빔을 복귀시키는 복귀 미러부;를 포함하는, 트레파닝 광학 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 변경 미러부 및 상기 복귀 미러부의 이동에 따라 상기 레이저 빔의 경로는 상기 빔 경로 변경부 또는 상기 트레파닝 모듈부로 시프트되는, 트레파닝 광학 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨지 광학계는 제1 웨지 광학계 및 제2 웨지 광학계를 포함하고,
    상기 제1 웨지 광학계는 상기 중공부를 기준으로 일측부에 위치되고, 상기 제2 웨지 광학계는 상기 중공부를 기준으로 타측부에 위치되는, 트레파닝 광학 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 구성 미러부는 제1 구성 미러부 및 제2 구성 미러부를 포함하고,
    상기 변경 미러부, 상기 제1 구성 미러부, 상기 제2 구성 미러부 및 상기 복귀 미러부로 상기 레이저 빔이 순차적으로 전달되고,
    상기 제1 구성 미러부로부터 상기 제2 구성 미러부로 전달되는 레이저 빔의 경로는 직선으로 유지되는, 트레파닝 광학 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    감지부;를 더 포함하고,
    상기 감지부는 상기 웨지 회전체의 특정의 회전위치를 감지하고,
    상기 감지부가 상기 웨지 회전체의 상기 특정의 회전위치를 감지한 경우에만 상기 레이저 빔이 상기 웨지 광학계에 도달되도록 제어되는, 트레파닝 광학 장치.
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