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KR20150033778A - 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치 - Google Patents

크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치 Download PDF

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KR20150033778A
KR20150033778A KR20130112641A KR20130112641A KR20150033778A KR 20150033778 A KR20150033778 A KR 20150033778A KR 20130112641 A KR20130112641 A KR 20130112641A KR 20130112641 A KR20130112641 A KR 20130112641A KR 20150033778 A KR20150033778 A KR 20150033778A
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KR
South Korea
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guide rail
axis guide
laser
laser beam
axis
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Application number
KR20130112641A
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English (en)
Inventor
강영권
Original Assignee
(주)윤아트코리아
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생기, 레이저발생기에서 전달된 레이저 빔을 반사시키는 반사거울과, 반사거울로부터 전달된 레이저 빔의 초점거리를 조절하는 가변렌즈와, 가변렌즈를 통과한 레이저 빔을 일정한 굵기로 통과시키는 옵셋렌즈 및, 옵셋렌즈를 통과한 레이저 빔의 초점을 형성하는 포커스렌즈를 포함하는 빔조사본체, 빔조사본체를 가로방향과 세로방향 및 수직방향으로 왕복 이동되게 하는 조사위치조절수단을 포함하는 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치를 제공한다.
이와 같은, 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치는, 레이저발생기에서 발생된 레이저빔을 가공대상물로 초점을 형성한 후 조사시키는 빔조사본체가 조사위치조절수단에 의해 가로와 세로 및 수직방향으로 위치를 이동할 수 있게 설치한 바, 가공대상물 내부에 이미지를 정밀하게 형성함과 더불어 가공대상물의 크기에 상관없이 이미지를 형성될 수 있게 한다.

Description

크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치{Laser processing device for crystal material}
본 발명은 레이저 빔을 이용하여 크리스탈 소재의 내부에 3차원의 입체 문양을 형성되게 하는 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치에 관한 것이다.
일반적으로 크리스탈이나 투명한 유리 내부에 글자 및 이미지를 형성하여 기념품이나 기타 증정품으로 주는 경우가 많이 늘고 있다. 이러한 투명한 크리스탈이나 유리 내부에 이미지를 형성시키는 방법은, 레이저 발진기로부터 발생되는 레이저빔을 유리나 크리스탈 등과 같은 투명한 작업물 내부에 접속되도록 하여 작업물 내부가 열적붕괴 작용으로 도트가 형성된다. 이때, 작업물을 X,Y,Z 축방향으로 이동시키거나, 레이저 발진기의 레이저빔을 반사시키는 거울을 X,Y축방향으로 회동시킴과 동시에 작업물을 Z축방향으로 이동시키면서 이들 도트와 같은 부분을 인접시키거나 연결하여 원하는 형상이나 모양이 형성하게 된다.
그러나, 종래의 크리스탈이나 투명한 유리와 같은 작업물 내부에 이미지를 형성시, 작업물의 위치를 이동시켜 가공할 경우에는 레이저빔의 초점위치가 이동하지 않게 되는 바 가공이 정밀하게 이루어지기 어려움과 더불어 작업속도가 느려지는 문제점이 있다. 더불어, 거울의 회동시키면서 레이저빔의 조사방향을 바꾸면서 작업물을 가공할 경우에는 레이저빔의 조사범위가 한정됨으로 인해 가공할 수 있는 작업물의 크기가 제한이 발생한다.
이러한, 종래의 크리스탈 소재의 레이저 가공장치에 대한 기술은 대한민국 공개특허 제2002-0012421호(2002.02.16)에 제시된다.
본 발명은, 크리스탈이나 투명한 유리와 같은 작업물 내부에 이미지를 정밀하게 형성하게 함과 작업물의 크기에 상관없이 이미지를 형성할 수 있게 하는 크리스탈 내부마킹용 레이저 가공장치를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생기, 상기 레이저발생기에서 전달된 상기 레이저 빔을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 전달된 상기 레이저 빔의 초점거리를 조절하는 가변렌즈와, 상기 가변렌즈를 통과한 상기 레이저 빔을 일정한 굵기로 통과시키는 옵셋렌즈 및, 상기 옵셋렌즈를 통과한 상기 레이저 빔의 초점을 형성하는 포커스렌즈를 포함하는 빔조사본체, 상기 빔조사본체를 가로방향과 세로방향 및 수직방향으로 왕복 이동되게 하는 조사위치조절수단을 포함하는 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치를 제공한다.
또한, 상기 레이저발생기에서 발생되는 레이저 빔은 엔디야그 레이저 또는 엑시머 레이저일 수 있다.
또한, 상기 레이저 빔은 520 내지 540nm의 파장을 가지는 펄스형일 수 있다.
또한, 상기 조사위치조절수단은, 상기 빔조사본체와 수직하게 배치된 상태로 상기 빔조사본체가 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 빔사조사본체를 가로방향으로 왕복 이동되게 가이드하는 X축가이드레일과, 상기 X축가이드레일과 수직하게 배치된 상태로 상기 X축가이드레일이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 빔조사본체를 세로방향으로 왕복 이동되게 가이드하는 Y축가이드레일과, 상기 빔조사본체와 나란하게 배치된 상태로 상기 Y축가이드레일이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 빔조사본체를 상하방향으로 왕복 이동되게 가이드하는 Z축가이드레일과, 상기 빔조사본체를 상기 X축가이드레일 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 X축구동수단과, 상기 X축가이드레일을 상기 Y축가이드레일 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 Y축구동수단 및, 상기 Y축가이드레일을 상기 Z축가이드레일 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 Z축구동수단을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치는, 레이저발생기에서 발생된 레이저빔을 가공대상물로 초점을 형성한 후 조사시키는 빔조사본체가 조사위치조절수단에 의해 가로와 세로 및 수직방향으로 위치를 이동할 수 있게 설치한 바, 가공대상물 내부에 이미지를 정밀하게 형성함과 더불어 가공대상물의 크기에 상관없이 이미지를 형성될 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치의 구성사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 빔조사본체 부분의 확대단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치의 구성사시도이며, 도 2는 도 1에 나타낸 빔조사본체 부분의 확대단면도이다. 도 1 및 조 2를 참조하면, 상기 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치는, 레이저발생기(100), 빔조사본체(200), 조사위치조절수단(300)을 구비하고 있다.
상기 레이저발생기(100)는 가공대상물(10)인 크리스탈 내부에 연속적인 점들을 형성시키는 레이저 빔을 발생시키는 부분이다. 이러한, 상기 레이저발생기(100)에서 발생되는 레이저 빔은 반복하여 연속적으로 조사되며, 엔디야그 레이저 또는 엑시머 레이저 일 수 있다. 여기서, 상기 레이저발생기(100)는 레이저빔 파워소스, 조작부, 컴퓨터, 냉각부로 이루어진 공지의 구성을 가지는 바, 상세한 구성에 대한 설명은 생략한다.
그리고, 상기 레이저발생기(100)에서 발생된 상기 레이저 빔은 투과율 50%이상의 반투명체까지 가공할 수 있도록 520 내지 540nm의 파장을 가지는 펄스형 레이저 빔이 발생된다. 여기서, 상기 레이저발생기(100)에서 발생된 상기 레이저 빔은 532nm의 펄스형 파장을 가지는 것이 바람직하다.
상기 빔조사본체(200)는 상기 레이저발생기(100)로부터 발생된 상기 레이저 빔을 전달받아 상기 가공대상물(10)의 내부에 점들을 형성되게 하는 부분이다. 이러한, 상기 빔조사본체(200)는 상기 레이저발생기(100)로부터 상기 레이저 빔을 전달받아 상기 가공대상물(10)의 가공대상위치에 초점을 정확하게 위치시킨 상태에서 점들을 각각 형성되게 한다. 여기서, 상기 빔조사본체(200)는 반사거울(210), 가변렌즈(220), 옵셋렌즈(230), 포커스렌즈(240)를 포함한다. 이때, 상기 가변렌즈(220), 옵셋렌즈(230), 포커스렌즈(240)는 동일한 축선상에 상호 수평되게 배치되어, 상기 반사거울(210)로부터 반사된 상기 레이저 빔의 초점을 맞춘 후, 상기 가공대상물(10) 내부에 점들이 정확하게 형성되게 하는 역할을 수행한다.
상기 반사거울(210)은 상기 레이저발생기(100)로부터 발생된 후 조사되는 레이저 빔을 상기 가변렌즈(220)로 전달되게 하는 반사체이다. 이러한, 상기 반사거울(210)은 일실시예에 따른 도 2에서는 상기 레이저 빔을 가로방향인 X축 및 세로방향인 Y축 방향으로 각각 반사시키는 한 쌍이 구비된 것으로 도시하였으나, 이에 한정하지 않고 상기 레이저발생기(100) 및 상기 빔조사본체(200)의 위치나 거리에 따라 설치갯수는 달리할 수 있음은 물론이다.
상기 가변렌즈(220)는 상기 반사거울(210)로부터 전달되는 상기 레이저 빔의 초점거리를 조절하게 된다. 즉, 상기 가변렌즈(220)는 상기 레이저 빔이 조사될 상기 가공대상물의 초점위치를 변경할 수 있게 한다.
상기 옵셋렌즈(230)는 상기 가변렌즈(220)를 통과한 상기 레이저 빔이 일정한 굵기로 통과되게 한다. 이러한, 상기 옵셋렌즈(230)는 상기 가변렌즈(220)로부터 일정간격 이격된 상태로 수평하게 배치된다.
상기 포커스렌즈(240)는 상기 옵셋렌즈(230)를 통과한 상기 레이저 빔의 초점을 형성되게 한다. 이러한, 상기 포커스렌즈(240)는 상기 옵셋렌즈(230)로부터 일정간격 이격된 상태로 수평하게 배치된다.
상기 조사위치조절수단(300)은 상기 빔조사본체(200)에서 조사되는 상기 레이저 빔의 방향에 대해 가로방향인 X축과 세로방향인 Y축 및 수직방향인 Z축 방향으로 변경되게 하는 수단이다. 즉, 상기 조사위치조절수단(300)은 상기 빔조사본체(200)를 가공위치에 따라 선택적으로 가로방향인 X축과 세로방향인 Y축 및 수직방향인 Z축 방향으로 왕복이동되게 한다. 이러한, 상기 조사위치조절수단(300)은 X축가이드레일(310), Y축가이드레일(320), Z축가이드레일(330), X축구동수단(340), Y축구동수단(350), Z축구동수단(360)을 포함한다.
상기 X축가이드레일(310)은 상기 빔사조사본체(200)를 가로방향인 X축으로 왕복 이동되게 가이드하는 부분이다. 이러한, 상기 X축가이드레일(310)은 상기 빔조사본체(200)와 수직, 보다 바람직하게는 상기 빔조사본체(200)로부터 조사되는 레이저 빔에 수직하게 배치된 상태로 상기 빔조사본체(200)의 일측이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 연결 설치된다.
상기 Y축가이드레일(320)은 상기 빔조사본체(200)를 세로방향인 Y축으로 왕복 이동되게 가이드하는 부분이다. 이러한, 상기 Y축가이드레일(320)은 상기 X축가이드레일(310)과 수직하게 배치된 상태로 상기 X축가이드레일(310)의 일측이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 연결 설치된다.
상기 Z축가이드레일(330)은 상기 빔조사본체(200)를 상하방향인 Z축으로 왕복 이동되게 가이드하는 부분이다. 이러한, 상기 Z축가이드레일(330)은 상기 Y축가이드레일(320)과 수직하게 배치된 상태로 상기 Y축가이드레일(320)의 일측이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 연결 설치된다.
상기 X축구동수단(340)은 상기 빔조사본체(200)를 상기 X축가이드레일(310) 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 부분이다. 이러한, 상기 X축구동수단(340)은 상기 빔조사본체(200) 일측에 구동모터(도면미도시)를 연결설치한 상태에서 상기 X축가이드레일(310) 상에는 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 상기 빔조사본체(200)를 상기 X축가이드레일(310) 상에서 이동되게 하는 렉기어 또는 구동벨트로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 왕복 이동을 가능하게 하는 공지의 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 Y축구동수단(350)은 상기 X축가이드레일(310)을 상기 Y축가이드레일(320) 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 부분이다. 이러한, 상기 Y축구동수단(350)은 상기 X축가이드레일(310) 일측에 구동모터(도면미도시)를 연결설치한 상태에서 상기 Y축가이드레일(320) 상에는 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 상기 X축가이드레일(310)을 상기 Y축가이드레일(320) 상에서 이동되게 하는 렉기어 또는 구동벨트로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 왕복 이동을 가능하게 하는 공지의 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.
상기 Z축구동수단(360)은 상기 Y축가이드레일(320)을 상기 Z축가이드레일(330) 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 부분이다. 이러한, 상기 Z축구동수단(360)은 상기 Y축가이드레일(320) 일측에 구동모터(도면미도시)를 연결설치한 상태에서 상기 Z축가이드레일(330) 상에는 상기 구동모터의 구동력을 전달받아 상기 Y축가이드레일(320)을 상기 Z축가이드레일(330) 상에서 이동되게 하는 렉기어 또는 구동벨트로 구성될 수 있으나, 이에 한정하지 않고 왕복 이동을 가능하게 하는 공지의 구성을 적용할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 구성되는 일실시예의 상기 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치의 가공동작을 설명하면, 먼저, 상기 가공대상물(10)을 가공위치에 고정한 후, 상기 가공대상물(10)과 설정된 디자인을 디자인 입력프로그램을 이용하여 데이터를 산출하고, 이를 토대로 상기 레이저 가공장치가 자동으로 작동될 수 있도록 수행프로그램을 작성하여 레이저발생기(100)의 컴퓨터에 입력한다.
이후, 상기 조사위치조절수단(300)을 이용하여 상기 빔조사본체(200)가 상기 가공대상물(10)의 수직 상방에 배치되도록 이동시킨다. 즉, 상기 Y축구동수단(350)으로 상기 X축가이드레일(310)을 상기 Y축가이드레일(320) 상에서 이동시키고, 상기 X축구동수단(340)으로 상기 빔조사본체(200)를 상기 가공대상물(10)의 수직 상방 위치까지 이동되게 한다.
이때, 상기 가공대상물(10)의 크기에 따라 상기 Z축구동수단(350)으로 상기 Y축가이드레일(320)을 상기 Z축가이드레일(320) 상에서 이동시켜, 상기 빔조사본체(200)를 상하 위치를 이동되게 할 수도 있다.
이후, 상기 레이저발생기(100)를 작동시켜 레이저 빔을 조사하게 되면 광케이블(도면미도시) 및 상기 반사렌즈(210)을 통해 전달된 레이저 빔이 상기 빔조사본체(200)의 가변렌즈(220), 옵셋렌즈(230), 포커스렌즈(240)를 거쳐 상기 가공대상물(10)에 레이저빔의 초점을 변경하면서 조사되게 하여 상기 가공대상물(10) 내측에 설정된 디자인이 형성되도록 가공하게 된다.
이와 같이, 일실시예의 상기 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치는, 상기 레이저발생기(100)에서 발생된 레이저빔을 상기 가공대상물(10)로 초점을 형성한 후 조사시키는 상기 빔조사본체(200)가 상기 조사위치조절수단(300)에 의해 가로와 세로 및 수직방향으로 위치를 이동할 수 있게 설치한 바, 상기 가공대상물(10) 내부에 이미지를 정밀하게 형성함과 더불어 상기 가공대상물(10)의 크기에 상관없이 이미지를 형성될 수 있게 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 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.
100: 레이저발생기 200: 빔조사본체
210: 반사거울 220: 가변렌즈
230: 옵셋렌즈 240: 포커스렌즈
300: 조사위치조절수단 310: X축가이드레일
320: Y축가이드레일 330: Z축가이드레일
340: X축구동수단 350: Y축구동수단
360: Z축구동수단

Claims (4)

  1. 레이저 빔을 발생시키는 레이저발생기와;
    상기 레이저발생기에서 전달된 상기 레이저 빔을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 전달된 상기 레이저 빔의 초점거리를 조절하는 가변렌즈와, 상기 가변렌즈를 통과한 상기 레이저 빔을 일정한 굵기로 통과시키는 옵셋렌즈 및, 상기 옵셋렌즈를 통과한 상기 레이저 빔의 초점을 형성하는 포커스렌즈를 포함하는 빔조사본체; 및,
    상기 빔조사본체를 가로방향과 세로방향 및 수직방향으로 왕복 이동되게 하는 조사위치조절수단을 포함하는 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이저발생기에서 발생되는 레이저 빔은 엔디야그 레이저 또는 엑시머 레이저인 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 레이저 빔은 520 내지 540nm의 파장을 가지는 펄스형인 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조사위치조절수단은,
    상기 빔조사본체와 수직하게 배치된 상태로 상기 빔조사본체가 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 빔사조사본체를 가로방향으로 왕복 이동되게 가이드하는 X축가이드레일과,
    상기 X축가이드레일과 수직하게 배치된 상태로 상기 X축가이드레일이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 빔조사본체를 세로방향으로 왕복 이동되게 가이드하는 Y축가이드레일과,
    상기 빔조사본체와 나란하게 배치된 상태로 상기 Y축가이드레일이 길이방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어, 상기 빔조사본체를 상하방향으로 왕복 이동되게 가이드하는 Z축가이드레일과,
    상기 빔조사본체를 상기 X축가이드레일 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 X축구동수단과,
    상기 X축가이드레일을 상기 Y축가이드레일 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 Y축구동수단 및,
    상기 Y축가이드레일을 상기 Z축가이드레일 상에서 슬라이딩 이동되게 구동력을 발생시키는 Z축구동수단을 포함하는 크리스탈 내부 마킹용 레이저 가공장치.



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KR20200112689A (ko) * 2019-03-19 2020-10-05 코마도 쏘시에떼 아노님 사파이어 와치 크리스탈을 마킹하기 위한 방법

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