KR100381165B1 - A Glass Cutting Device and a Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유리 절단 장치 및 그 방법에 관한 것으로써, 특히 가공하고자 하는 유리에 단파장 레이저빔 혹은 폭인 좁은 CO2 레이저빔을 사용하여 새김선을 형성하고, 상기 유리로 조사되는 레이저빔을 광역 또는 협역으로 구성하여 열응력을 유발하는 한편, 상기 유리의 구간을 분할하여 각 구간별로 절단을 제어하며, 상기 유리를 기화성이 강한 냉각제를 사용하여 냉각시하고 냉각제제거수단을 사용하여 냉각제를 제거한 후, 상기 유리를 재가열을 통해 분단(Thermal) 시켜 완전 절단시킴으로써,BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a glass cutting apparatus and a method thereof, and particularly, to form a notch using a short wavelength laser beam or a narrow CO2 laser beam having a wide width on a glass to be processed, and converting the laser beam irradiated with the glass into a wide or narrow region While inducing thermal stress by dividing the sections of the glass to control the cutting for each section, cooling the glass using a highly vaporizable coolant and removing the coolant using a coolant removal means, By cleaving through reheating to complete cleavage,

절단면의 품질을 향상시키고 절단부위의 시작부와 끝단부 모서리부의 품질 역시 향상시키며 상기 유리의 모서리를 연마하는 한편, 상기 유리의 절단 속도를 향상시키는 효과가 있다.It improves the quality of the cut surface, and also improves the quality of the start and end edges of the cut portion, while polishing the edge of the glass, there is an effect of improving the cutting speed of the glass.

Description

유리 절단 장치 및 그 방법{A Glass Cutting Device and a Method}Glass cutting device and method

본 발명은 유리를 절단하기 위해 고안된 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 레이저와 냉각제를 이용하여 유리를 절단함에 있어서, 그 빔 형상과 절단방법을 달리하여 가공속도 및 품질향상을 꾀할 수 있는 유리 절단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and a method designed for cutting glass, and in particular, in cutting a glass by using a laser and a coolant, glass cutting that can improve processing speed and quality by varying the beam shape and cutting method. An apparatus and a method thereof are provided.

유리를 가공하고자 절단하기 위한 대표적인 장치로는 레이저 유리 절단 장치가 있으며, 상기 레이저 유리 절단 장치는 타원이나 U자, V자 형태의 레이저빔을 이용하여 유리표면을 가열한 후 곧바로 액체나 기체를 투입하여 유리를 절단한다.Representative apparatus for cutting glass to be processed is a laser glass cutting device, the laser glass cutting device is an ellipse, U-shaped, V-shaped laser beam is heated immediately after the glass surface is added to the liquid or gas Cut the glass.

도 1에 도시된 온도 구배에 의한 유리 절단 방법(1967년, DE 1244346)은 레이저(1a)를 이용한 비접촉식 유리 절단 기술로서, 용융온도 이하로 유리(2a)를 가열한 후 냉각제(3a)를 사용하여 냉각시킨다. 도 1a는 상기 유리 절단 방법에 의해 절단된 유리(2a')를 도시하고 있다.Glass cutting method by the temperature gradient shown in Fig. 1 (1967, DE 1244346) is a non-contact glass cutting technique using a laser (1a), using a coolant (3a) after heating the glass (2a) below the melting temperature To cool. FIG. 1A shows glass 2a 'cut by the glass cutting method.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 유리관(2b)에 금을 그어주고 레이저(1b)를 이용하여 타원형상의 레이저빔으로 유리관을 가열한 후 물에 적신 면포(3b)로 냉각하여 상기 유리관(2b)을 절단하는 방법(1981년, RU 857025)도 알려져 있으나. 당시에는 실제 유리와 관련된 제조 산업에의 적용 가능성이 희박하여 널리 사용되지 않았다. 도 2a는 상기 유리 절단 방법에 의해 절단된 유리(2b')를 도시하고 있다.In addition, as shown in FIG. 2, the glass tube 2b is gold-plated, the glass tube is heated with an elliptical laser beam using a laser 1b, and then cooled with a cotton cloth 3b soaked in water. ) Is also known (RU 857025, 1981). At the time, its applicability to the manufacturing industry in relation to glass in practice was not widely used. 2A shows the glass 2b 'cut by the glass cutting method.

그러나, 최근 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), FED(Field Emission Display), EL(Electro Luminescent)등으로 대표되는 평판표시장치(FPD; Flat Panel Display)에서의 유리 가공 기술의 중요성이 높아짐에 따라 이러한 비접촉식 유리 절단 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.However, the importance of glass processing technology in flat panel displays (FPDs) such as liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels (PDPs), field emission displays (FEDs), and electro luminescent (EL) devices has recently emerged. As this increases, interest in such a non-contact glass cutting technique is increasing.

도 3에 도시된 유리 절단 방법(WO 9320015)에서는 레이저로 유리(2c)를 절단하기 전에 유리(2c)를 가열하여 절단 속도를 향상시켜 주는 방법과 타원형상의 레이저빔을 조사하는 레이저(1c)를 이용하여 상기 유리(2c)를 가열한 후, 유체 냉매(3c)로 가열한 부위를 냉각하여 상기 유리(2c)를 절단하는 방법은 소개하였다.In the glass cutting method (WO 9320015) shown in FIG. 3, a method of heating the glass 2c to improve the cutting speed before cutting the glass 2c with a laser and a laser 1c for irradiating an elliptical laser beam A method of cutting the glass 2c by heating the glass 2c and then cooling the portion heated by the fluid refrigerant 3c was introduced.

또한, 그 후에 출원된 레이저 유리 절단 방법(WO 96200062)은 상기의 내용을 좀 더 개선하여 절단속도와 절단면의 품질을 향상시키는 방법을 소개하였다.In addition, the laser glass cutting method (WO 96200062) filed thereafter introduced a method of improving the cutting content and the quality of the cutting surface by further improving the above contents.

도 4에 도시된 레이저 유리 절단 방법(US 5984159)에서는 U자와 V자 형상의레이저빔을 조사하는 레이저(1d)와 타원형태의 냉각제(3d)를 사용하여 유리(2d)를 곡선 형태로 절단하기 용이한 방법을 설명하였다.In the laser glass cutting method shown in FIG. 4 (US 5984159), the glass 2d is cut in a curved shape using a laser 1d for irradiating a U-shaped and V-shaped laser beam and an ellipsoidal coolant 3d. An easy way to do this has been described.

상기와 같은 종래 레이저 유리 절단 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional laser glass cutting device as described above is as follows.

종래 레이저 유리 절단 장치는 타원이나 U자, V자 형태의 레이저빔을 유리로 조사하여 유리 표면을 가열한 후 후방의 일정거리에 액체나 기체를 투입하여 냉각시킴으로서 유리를 절단한다.The conventional laser glass cutting device cuts the glass by irradiating an ellipse, U-shaped, V-shaped laser beam with glass, heating the glass surface, and then cooling the glass by injecting liquid or gas at a certain distance behind the glass.

먼저 유리(2)를 절단하기 전, 절단하고자 하는 선을 따라 새김선을 긋는다. 종래의 새김선 형성 방법은 다이아몬드 휠(4)을 사용하여 절단하고자 하는 유리(2)의 시작부나 끝단부에 새김선을 도 5에 도시된 바와 같이 긋는다.First, before cutting the glass 2, a cut line is drawn along the line to be cut. In the conventional notch forming method, the notch is drawn at the beginning or the end of the glass 2 to be cut using the diamond wheel 4 as shown in FIG.

그러나, 이러한 경우 상기 다이아몬드 휠(4)의 날과 유리(2) 표면이 접촉함으로써 장시간 사용 시, 상기 다이아몬드 휠(4) 날의 위치가 변하여 절단면의 진직도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 십자 형태의 절단선이 교차되는 부분에서의 절단면 품질이 좋지 않으며 상기 다이아몬드 휠(4) 날을 주기적으로 교체해 주어야 하는 문제점이 있다.However, in this case, when the blade of the diamond wheel 4 and the surface of the glass 2 come into contact with each other, a long time of use causes a problem in that the position of the diamond wheel 4 is changed and the straightness of the cut surface is lowered. In addition, as shown in FIG. 6, there is a problem in that the quality of the cut surface at the intersection portion of the cross-shaped cutting line is not good and the diamond wheel 4 blades need to be periodically replaced.

그 후, 상기 새김선이 형성된 유리(2)로 레이저(1)를 이용하여 레이저빔을 조사함으로서 상기 유리(2)를 가열하고, 냉각제(3)를 이용하여 상기 가열된 유리(2)를 절단한다.Thereafter, the glass 2 is heated by irradiating a laser beam with the laser 2 with the notched glass 2, and the heated glass 2 is cut using the coolant 3. .

그러나, 종래의 레이저 유리 절단 장치의 경우 유리의 새김선을 따라 일정한 크기의 에너지를 가지는 레이저빔을 조사한 후 일정한 유량의 냉각제를 이용하여유리를 냉각시키며, 동일한 절단 속도로 유리를 절단한다. 따라서, 유리의 시작과 끝 모서리가 유리의 중앙부와 동일하게 가열되며 동일한 냉각 온도에 의해 절단됨으로 열충격이 집중되어 절단된 유리(2')의 절단면이 도 7a에 도시된 바와 같이 불규칙하게 형성된다는 문제점이 있다.However, in the conventional laser glass cutting device, after irradiating a laser beam having a certain size of energy along the cut line of the glass, the glass is cooled using a coolant having a constant flow rate, and the glass is cut at the same cutting speed. Therefore, since the start and end edges of the glass are heated in the same manner as the center of the glass and are cut by the same cooling temperature, thermal shock is concentrated so that the cut surface of the cut glass 2 'is irregularly formed as shown in FIG. 7A. There is this.

또한, 종래의 레이저 유리 절단 장치에 있어 상기 냉각제(3)에 액체가 포함될 경우, 도 7b에 도시된 바와 같이 유리 절단 후에 상기 액체가 유리(2')에 묻어 있어 장비의 노화를 촉진하는 한편, 제조 공정상에 치명적인 결함을 가져온다는 문제점이 있다.In addition, in the conventional laser glass cutting device, when liquid is included in the coolant 3, the liquid is buried in the glass 2 'after glass cutting, as shown in FIG. There is a problem that a fatal defect in the manufacturing process.

그 외에도 종래 레이저 유리 절단 장치는 상기 다이아몬드 휠(4)과 레이저(1) 및 냉각제(3)가 도 8에 도시된 바와 같이 일직선상에 고정되어 있어 직선 형상으로만 유리의 절단이 용이하고, 상기 유리를 곡선 형태로 절단하고자 해도 그 곡률반경이 작을 경우에는 절단이 안 되는 문제점이 있다.In addition, in the conventional laser glass cutting device, the diamond wheel 4, the laser 1, and the coolant 3 are fixed in a straight line as shown in FIG. 8, so that the glass is easily cut only in a straight line shape. Even if the glass is to be cut in a curved form, when the radius of curvature is small, there is a problem in that the glass is not cut.

마지막으로 종래 레이저 유리 절단 장치는 유리의 두께가 0.5㎜이상으로 두꺼울 경우 레이저빔과 냉각제로 유리 표면에 균열을 발생시킨 후 굽힘력을 가하여 상기 유리의 절단되지 않은 면을 부러뜨리는 방법을 사용하는데, 이 경우 절단면의 상태가 고르지 못하고 모서리가 날카로운 형태로 부러진다는 문제점이 있다.Finally, the conventional laser glass cutting device uses a method of breaking the uncut surface of the glass by applying a bending force after cracking the glass surface with a laser beam and a coolant when the glass is thicker than 0.5 mm. In this case, there is a problem that the state of the cut surface is uneven and the edge is broken in a sharp form.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 유리를 절단하기 전 새김선을 형성함으로서 상기 유리가 균열 없이 절단되도록 하는 한편 절단속도를 향상시키며, 유리 구간별로 절단을 제어함으로서 모서리와 중앙부를 동일하게 절단시키고, 절단이 효율적으로 이루어지지 않은 유리를 재차 레이저빔을 사용하여 절단하도록 하는 유리 절단 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of which is to form a notch before cutting the glass to ensure that the glass is cut without cracking while improving the cutting speed, cut the glass by section The present invention provides a glass cutting device and a method for cutting a corner and a center part by controlling the same, and cutting the glass which is not cut efficiently using a laser beam.

도 1과 도 1a는 종래 유리 절단 장치의 제1 예와 그 절단예가 도시된 사시도,1 and 1A is a perspective view showing a first example and a cutting example of a conventional glass cutting device,

도 2와 도 2a는 종래 유리 절단 장치의 제2 예와 그 절단예가 도시된 사시도,2 and 2a is a perspective view showing a second example of the conventional glass cutting device and its cutting example,

도 3은 종래 유리 절단 장치의 제3 예가 도시된 사시도,3 is a perspective view showing a third example of a conventional glass cutting device,

도 4는 종래 유리 절단 장치의 제4 예가 도시된 사시도,4 is a perspective view showing a fourth example of a conventional glass cutting device,

도 5와 도 6은 종래 유리 절단 장치의 다이아몬드 휠이 도시된 사시도,5 and 6 are perspective views showing a diamond wheel of the conventional glass cutting device,

도 7과 도 7a와 도 7b는 종래 유리 절단 장치와 그 절단예가 도시된 사시도,7 and 7a and 7b is a perspective view showing a conventional glass cutting device and its cutting example,

도 8은 종래 유리 절단 장치의 구성요소가 도시된 평면도,8 is a plan view showing the components of a conventional glass cutting device,

도 9는 본 발명에 따른 유리 절단 장치로 인해 유리에 맺힌 상이 도시된 평면도,9 is a plan view showing an image formed on the glass due to the glass cutting device according to the present invention,

도 10과 도 11은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 새김선 빔발생부가 도시된 사시도,10 and 11 are perspective views of the notch beam generating portion of the glass cutting device according to the present invention,

도 12와 도 12a는 본 발명에 따른 유리 절단 장치와 그 절단예가 도시된 사시도,12 and 12a is a perspective view showing a glass cutting device and a cutting example thereof according to the present invention,

도 13과 도 14는 본 발명에 따른 유리 절단 장치가 도시된 사시도,13 and 14 are a perspective view showing a glass cutting device according to the invention,

도 15는 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 구성요소가 도시된 평면도,15 is a plan view showing the components of the glass cutting device according to the invention,

도 16은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 구성요소가 도시된 사시도이다.16 is a perspective view showing the components of the glass cutting device according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>

11 : 유리 12 : 새김선 빔발생부11: glass 12: notched beam generating part

13 : 제1 절단 빔발생부 14 : 냉각수단13: first cutting beam generating unit 14: cooling means

15 : 제2 절단 빔발생부15: second cutting beam generating unit

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 유리 절단 장치의 특징에 따르면, 가공하고자 하는 유리로 새김선을 형성하기 위하여 레이저빔을 조사하는 제1 빔발생부와, 상기 유리에 형성된 새김선을 따라 상기 유리가 가열되도록 상기 유리로 1차 레이저빔을 조사하는 제2 빔발생부와, 상기 제2 빔발생부에 의해 가열된 유리를 냉각시켜 상기 유리를 1차 절단하는 냉각수단과, 상기 냉각수단에 의해 형성된 유리의 절단선을 따라 유리가 2차 절단되도록 상기 유리로 2차 레이저빔을 조사하는 제3 빔발생부로 구성된다.According to a feature of the glass cutting device according to the present invention for solving the above problems, the first beam generating unit for irradiating a laser beam to form a notch to the glass to be processed, along the notch formed on the glass A second beam generator for irradiating the primary laser beam to the glass to heat the glass, cooling means for first cutting the glass by cooling the glass heated by the second beam generator, and the cooling means. And a third beam generator for irradiating a secondary laser beam to the glass so that the glass is cut second along the cut line of the glass formed by the glass.

특히, 상기 유리 절단 장치는 상기 유리 절단부위의 시작부와 끝단부가 상기 유리 중앙부와 동일하게 절단되도록 상기 레이저빔 에너지의 크기를 조절하는 펄스발생기와, 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기와, 상기 레이저빔의 집속거리가 조절되도록 상기 빔발생부와 상기 유리 사이의 거리를 조절하는 구동부와, 상기 펄스발생비, 상기 유량조절기 및 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하여 구성된다.In particular, the glass cutting device is a pulse generator for adjusting the size of the laser beam energy so that the start and the end of the glass cut portion the same as the glass center portion, and the flow rate of the coolant used in the cooling means And a flow rate controller, a driver for adjusting a distance between the beam generator and the glass so that the focusing distance of the laser beam is adjusted, and a controller for controlling the pulse generation ratio, the flow controller, and the driver. .

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 의한 유리 절단 장치는 가공하고자 하는 유리(11)로 새김선을 형성하기 위하여 단파장 레이저빔을 조사하는 새김선 빔발생부(12)와, 상기 새김선이 형성된 유리(11)를 가열하기 위하여 1차로 레이저빔을 조사하는 제1 절단 빔발생부(13)와, 상기 가열된 유리(11)가 절단되도록 상기 유리(11)를 냉각하는 냉각수단(14)과, 상기 냉각된 유리를 완전 절단하는 제2 절단 빔발생부(15)로 구성된다.The glass cutting device according to the present invention is to provide a notch beam generating unit 12 for irradiating a short wavelength laser beam to form notches with the glass 11 to be processed, and to heat the glass 11 formed with the notches First cutting beam generation unit 13 for irradiating a laser beam primarily, cooling means 14 for cooling the glass 11 so that the heated glass 11 is cut, and completely cut the cooled glass It consists of a 2nd cutting beam generation part 15.

상기 새김선 빔발생부(12), 제1 절단 빔발생부(13), 냉각수단(14), 제2 절단 빔발생부(15)로 인해 가공하고자 하는 유리(11)에 맺힌 레이저빔의 상은 도 9에 도시된 바와 같다.The laser beam image formed on the glass 11 to be processed by the notched beam generating unit 12, the first cutting beam generating unit 13, the cooling unit 14, and the second cutting beam generating unit 15 is As shown in FIG.

상기 새김선 빔발생부(12)는 단파장 레이저빔(12a)을 이용하여 비접촉식 식각가공으로 상기 가공하고자 하는 유리(11)에 새김선을 형성한다. 상기 새김선이 형성된 유리(11)로 상기 제1 절단 빔발생부는(13) 상기 유리 절단 진행방향에 따라 선단영역과 후단영역으로 구분되며 상기 선단영역이 후단영역에 비해 넓도록 구성된 레이저빔(13a)을 조사한다.The notch beam generating unit 12 forms a notch on the glass 11 to be processed by a non-contact etching process using the short wavelength laser beam 12a. The first cutting beam generating unit 13 is divided into a front end region and a rear end region according to the glass cutting progress direction, and the front end region is wider than the rear end region. Investigate

여기서 상기 제1 절단 빔발생부(13)의 레이저빔(13a)은 레이저용 렌즈의 조합에 의하여 키홀(Key Hole) 형태로 발생되어 상기 유리(11)로 조사되어, 상기 유리(11)를 가열한다. 만일, 일자 형상의 레이저빔을 사용할 경우 유리(11)의 절단 속도를 향상시킬 수 있다.The laser beam 13a of the first cutting beam generator 13 is generated in the form of a key hole by a combination of laser lenses and is irradiated onto the glass 11 to heat the glass 11. do. If a straight laser beam is used, the cutting speed of the glass 11 may be improved.

또한, 상기 키홀 형 레이저빔(13a)은 절단 진행방향에 따라 선단영역이 후단영역에 비해 넒은 범위를 가지므로 열방사로 인해 상기 유리(11)로 급속한 열충격 없이 열을 조사하게 된다. 후단영역의 빔은 선단영역에 인접하여 상기 유리(11)에 국부적으로 열에너지를 조사하므로 상기 유리(11)에 열응력이 작용하는 것을 배가 할 수 있다.In addition, the keyhole laser beam 13a is irradiated with heat to the glass 11 without rapid thermal shock due to thermal radiation because the front end region has a smaller range than the rear end region according to the cutting progress direction. Since the beam of the rear end region irradiates thermal energy locally on the glass 11 adjacent to the front end region, it is possible to double the thermal stress acting on the glass 11.

상기 냉각수단(14)에서 상기 유리(11)를 냉각하는 냉각제(14a)는 상기 유리(11)의 냉각 효과를 증대시킬 수 있도록 장공형으로 상기 키홀 형 레이저빔(13a)이 통과한지 0.1~0.5초 후에 상기 유리(11)에 분사된다. 상기 냉각제(14a)가 분사된 후 상기 유리(11)에는 냉각제(14a)가 분사된 중심부에 과냉영역이 그리고 그 주변에는 냉각영역이 형성된다.The coolant 14a that cools the glass 11 in the cooling means 14 has a long hole shape so as to increase the cooling effect of the glass 11. After seconds, it is sprayed on the glass 11. After the coolant 14a is injected, the glass 11 is formed with a subcooled area at the center where the coolant 14a is injected, and a cooling area around the glass 11.

상기 제2 절단 빔발생부(15)는 상기 냉각수단(14)에 의하여 1차 단면 방향으로 일부 절단된 유리(11)로 레이저빔(15a)을 조사하여 상기 유리(11)가 가열되어 완전하게 절단되도록 상기 유리(11)를 2차 절단한다.The second cutting beam generating unit 15 irradiates the laser beam 15a with the glass 11 partially cut in the primary cross-sectional direction by the cooling means 14 so that the glass 11 is heated and completely. The glass 11 is second cut to cut.

상기 유리(11)의 새김선은 도 10에 도시된 바와 같이 새김선 빔발생부(12)에서 조사되는 유리(11)에 흡수가 잘되는 단파장 레이저빔의 의해 상기 유리(11) 절단부위의 시작부와 끝단부에 형성된다. 특히, 본 발명은 유리와 접촉하지 않는 비접촉식 유리 절단 장치이므로 장시간 사용해도 새김선 형성 시 진직도가 떨어질 염려가 없으며 절단선이 교차되는 부분에도 적용되며 특히 교차부의 절단에 유리하다.As shown in FIG. 10, the indentation line of the glass 11 is a beginning portion of the cut portion of the glass 11 by a short wavelength laser beam that is well absorbed by the glass 11 irradiated from the incidence beam generation unit 12. And ends are formed. In particular, the present invention is a non-contact glass cutting device that does not contact with the glass, so even when used for a long time there is no fear of falling straightness when forming the notched line is also applied to the intersection of the cutting line is particularly advantageous for cutting the intersection.

또한, 상기 단파장 레이저빔은 100㎚~600㎚ 사이의 파장을 가지는 레이저빔이며, 파장이 짧을수록 상기 유리(11)에 흡수가 잘 되므로 효과가 높다. 만일, 파장이 600㎚ 이상으로 길어질 경우 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 유리(11) 표면에 물감을 덧칠하여 상기 단파장 레이저빔이 잘 흡수되도록 한다.In addition, the short wavelength laser beam is a laser beam having a wavelength between 100 nm and 600 nm, and the shorter the wavelength, the better the absorption is due to the absorption of the glass 11. If the wavelength is longer than 600 nm, as shown in FIG. 11, the surface of the glass 11 is coated with paint so that the short wavelength laser beam is absorbed well.

이렇듯, 단파장 레이저빔을 이용하여 초기 새김선을 형성하면 유리(11)의 가공부 혹은 절단부는 균열에 의한 새김선이 아닌, 유리 가공부 분자의 고리를 끊는 상태의 새김선을 가지게 되므로 후에 상기 유리(11)를 절단하는 과정에서도 진직도의 유지가 가능하다. 또한, 본 방법을 사용하여 레이저로 절단된 모서리를 새김선 발생부(12)를 이용하여 초점 또는 일정면으로 조사한다. 따라서, 상기 유리(11)의 모서리는 연마된다.As such, when the initial cut line is formed by using a short wavelength laser beam, the processed part or cut part of the glass 11 has not the cut line caused by the crack, but has the cut line in the state of breaking the ring of the glass processed part molecule. 11) Straightness can be maintained even during the cutting process. In addition, the laser cut edge using the present method is irradiated to the focal point or a predetermined plane by using the notch generation unit 12. Thus, the edge of the glass 11 is polished.

만일, 유리(11)를 가열하는 레이저를 이용하여 초기 새김선을 형성하고자 하면 열충격으로 인하여 상기 유리(11)에는 균열로 인한 새김선이 형성된다. 따라서, 상기와 같이 유리(11)를 가열하는 레이저를 사용하여 새김선을 형성하고자 할 경우, 폭이 좁은 CO2 레이저빔을 사용한다.If the initial indentation is to be formed by using a laser to heat the glass 11, the indentation due to the crack is formed in the glass 11 due to thermal shock. Therefore, when forming a notch using a laser for heating the glass 11 as described above, a narrow CO2 laser beam is used.

또한, 상기 유리(11)가 가열된 후 상기 유리(11)가 1차 절단되도록 냉각하기 위한 냉각제로 기화성이 강한 냉각제를 사용함으로써, 기존의 기체 냉각제에 비해 냉각 효과를 향상시킴과 동시에 냉각 후 냉각제의 잔류물이 공기 중에서 곧바로 기화되어 남아있지 않도록 한다.In addition, by using a highly vaporizable coolant as a coolant for cooling the glass 11 to be cut first after the glass 11 is heated, it improves the cooling effect compared to the conventional gas coolant and at the same time coolant after cooling Do not allow residues of to vaporize immediately in the air.

상기 기화성이 강한 고체 냉각제로는 액체탄산을 공기중에 분무할 때 발생하는 고체탄산입자(드라이아이스)와 같이 액체 상태의 물질을 공기중에 분무했을 때 고체 상태로 변화되는 물질을 사용한다.As the highly vaporizable solid coolant, a substance which changes to a solid state when a liquid substance is sprayed into the air, such as solid carbonate particles (dry ice) generated when the liquid carbonic acid is sprayed into the air, is used.

만일, 상기 냉각제가 바로 기화되지 않는 액체 냉각제일 경우 본 발명에서는 도 12에 도시된 바와 같이 냉각수단(14)에 이어 추가적인 냉각제제거수단(14')을 이용하여 유리 표면에 남아있는 액체 냉각제를 가열함으로써, 상기 유리(11)의 1차 절단과 동시에 남아있는 액체 냉각제를 증발 제거시킨다.If the coolant is a liquid coolant that does not vaporize immediately, in the present invention, as shown in FIG. 12, the liquid coolant remaining on the glass surface is heated by using an additional coolant removing means 14 ′ following the cooling means 14. As a result, the remaining liquid coolant is evaporated off at the same time as the first cut of the glass 11.

도 12a는 상기와 같은 과정을 통해 1차 절단된 후 액체 냉각제가 제거된 유리(11')를 도시한다. 또한, 상기 냉각제제거수단(14')으로는 추가적인 빔발생부나 열풍기(Air Heater) 및 강력 흡입 기구가 사용될 수 있다.FIG. 12A shows the glass 11 ′ with the liquid coolant removed after the first cut through the above process. In addition, as the coolant removing unit 14 ′, an additional beam generator, an air heater, and a strong suction device may be used.

그 외에도 상기 냉각제로 휘발성이 강한 액체와 열전도계수가 높은 기체를 혼합하여 사용함으로써 상기 유리(11)의 절단속도를 향상시키기도 한다.In addition, the cutting speed of the glass 11 may be improved by using a mixture of a liquid having a high volatility and a gas having a high thermal conductivity as the coolant.

그 후, 본 발명에서는 상기 제1 절단 빔발생부(13)와 냉각수단(14)을 이용하여 상기 유리(11) 표면에 균열을 발생시켜 1차 절단한 후, 적정한 크기의 에너지를 가지는 레이저빔을 조사하는 제2 절단 빔발생부(15)를 사용하여 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 유리(11)를 2차로 절단한다. 여기서, 상기 제2 절단 빔발생부(15)는 상기 냉각제제거수단(14')을 대체할 수 있다.After that, in the present invention, the first cutting beam generating unit 13 and the cooling means 14 are used to generate a crack on the surface of the glass 11 and cut it first, and then a laser beam having an appropriate size of energy. As shown in FIG. 13, the glass 11 is secondarily cut by using the second cutting beam generator 15 for irradiating. Here, the second cutting beam generator 15 may replace the coolant removing means 14 ′.

상기 제2 절단 빔발생부(15)를 사용함으로써, 상기 1차 절단된 유리(11)는 열로 인해 자체적으로 분단(Thermal Break)되며, 그 단면이 깨끗하게 절단된다. 이러한 2차 절단을 통해 LCD, EL, FED 등에 사용되는 경질유리(Borosilicate, Aluminosilicate)나 PDP 혹은 모니터에 사용되는 두께가 두꺼운 유리가 효과적으로 절단된다.By using the second cut beam generator 15, the primary cut glass 11 is itself broken due to heat, and its cross section is cut cleanly. This secondary cutting effectively cuts the hard glass (Borosilicate, Aluminosilicate) used for LCD, EL, FED, etc., or the thick glass used for PDP or monitor.

마지막으로, 본 발명에 따른 유리 절단 장치는 상기 새김선 빔발생부(12)와제1 절단 빔발생부(13), 냉각수단(14)의 위치를 유리 절단 진행방향에 대해 좌우로 조절할 수 있는 위치 구동장치(12b,13c,14b)를 도 14에 도시한 바와 같이 설치하였다Finally, the glass cutting device according to the present invention is a position that can adjust the position of the notched beam generating portion 12, the first cutting beam generating portion 13, the cooling means 14 to the left and right with respect to the glass cutting progress direction. Drive devices 12b, 13c, and 14b were installed as shown in FIG.

따라서 상기 빔발생부(12,13)에서 조사되는 레이저빔(12a,13a)과 냉각수단(14)에서 분사되는 냉각제(14a)는 도 15에 도시된 바와 같이 절단하고자 하는 곡선의 곡률반경에 따라 각각 필요한 위치를 가열, 냉각할 수 있으며 그에 따라 상기 유리(11)를 곡선 형상으로 절단하기 용이하도록 하고 있다.Therefore, the laser beams 12a and 13a irradiated from the beam generators 12 and 13 and the coolant 14a sprayed from the cooling means 14 are in accordance with the radius of curvature of the curve to be cut as shown in FIG. 15. Each of the required positions can be heated and cooled, thereby making it easy to cut the glass 11 into a curved shape.

그 외에도, 본 유리 절단 장치는 절단 품질을 향상시키기 위해 상기 유리(11) 절단부위의 시작부와 중앙부, 그리고 끝단부의 구간을 3회에서 필요에 따라 최고 5회까지 분할한 후, 각각 조사되는 레이저빔의 에너지 크기와, 분사되는 냉각제의 분사량과, 절단 속도 및 레이저 집속거리(Focus Length)를 제어하여 상기 유리(11)를 절단함으로써 상기 유리(11)의 시작부와 끝단부 품질을 향상시킨다.In addition, in order to improve the cutting quality, the glass cutting device divides the beginning, the center, and the end of the cut portion of the glass 11 from three times up to five times as necessary, and then irradiates the lasers respectively. By cutting the glass 11 by controlling the energy size of the beam, the injection amount of the coolant to be injected, the cutting speed and the laser focus length, the quality of the beginning and the end of the glass 11 is improved.

상기와 같이 레이저빔의 크기와 냉각제를 구간별로 제어하기 위하여 본 발명의 유리 절단 장치는 도 16에 도시된 바와 같이, 레이저빔 에너지 크기를 변화시키는 펄스발생기(16)와, 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기(17)와, 상기 레이저빔을 조사하는 빔발생부와 유리 사이의 거리를 조절할 수 있는 구동부(18)와, 상기 펄스발생기(16), 유량조절기(17) 및 구동부(18)의 출력값들을 변화시키도록 신호를 주고받아 상기 각 장치들(16,17,18)을 제어할 수 있는 제어부(19)로 이루어진다.In order to control the size of the laser beam and the coolant by section as described above, the glass cutting device of the present invention, as shown in Figure 16, the pulse generator 16 for changing the laser beam energy magnitude, and used in the cooling means A flow controller 17 for controlling the flow rate of the coolant, a driver 18 for adjusting the distance between the beam generator for irradiating the laser beam and the glass, the pulse generator 16, the flow controller 17 and The controller 19 is configured to control signals of the devices 16, 17, and 18 by exchanging signals to change output values of the driver 18.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention configured as described above are as follows.

먼저, 가공하고자 하는 유리로 단파장 레이저빔을 조사하여 새김선을 형성한다.First, a cut line is formed by irradiating a short wavelength laser beam with glass to be processed.

그 후, 상기 유리의 시작부와 끝단부 및 중앙부의 구간을 3회 또는 필요에 따라 최고 5회까지 분할하여 상기 형성된 새김선을 따라 각 분할된 구간별로 다른 에너지 크기를 가지는 레이저빔을 각각의 거리에서 조사한다.Thereafter, the sections at the beginning, the end, and the center of the glass are divided three times or up to five times as necessary, and the laser beams having different energy magnitudes for each divided section along the formed notch are each distance. Investigate at

상기 레이저빔이 상기 유리를 통과한 후, 상기 유리는 상기 분할된 구간별로 다른 유량의 냉각제에 의하여 냉각된다.After the laser beam passes through the glass, the glass is cooled by a coolant at a different flow rate for each of the divided sections.

여기서, 상기 냉각제는 기화성이 강한 고체 냉각제가 사용되거나, 액체 냉각제가 사용된다. 만일, 액체 냉각제가 사용되었을 경우, 냉각제를 가열하는 냉각제제거수단이 사용되어 상기 유리에 남아있는 액체 냉각제를 증발 제거시킨다.Here, the coolant is used a solid vaporizer having a strong vaporization, or a liquid coolant is used. If a liquid coolant is used, coolant removal means for heating the coolant is used to evaporate off the liquid coolant remaining in the glass.

또한, 상기 레이저빔들을 조사하는 빔발생부와, 유리를 냉각시키는 냉각수단은 유리의 절단 진행방향에 따라 좌우로 이동하며 상기 유리를 곡선 형상으로도 원활하게 절단한다.In addition, the beam generating unit for irradiating the laser beams, and the cooling means for cooling the glass moves left and right according to the cutting progress direction of the glass and smoothly cuts the glass in a curved shape.

그 후, 상기와 같이 1차 절단된 유리로 다시 레이저빔을 조사하여 2차 절단시킴으로서, 상기 유리가 완전히 절단되도록 한다. 상기 레이저빔은 상기 냉각된 유리를 가열함으로서 상기 유리를 분단(Thermal Break)시키는 역할을 수행한다.Thereafter, the glass is cut completely by irradiating the laser beam with the first cut glass as described above and performing the second cut. The laser beam serves to thermally break the glass by heating the cooled glass.

여기서, 상기 유리를 2차로 절단시키는 빔발생부는 상기 유리에 잔류하는 냉각제를 제거하는 역할을 수행하기도 한다.Here, the beam generator for cutting the glass secondary may also serve to remove the coolant remaining in the glass.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 유리 절단 장치 및 그 방법은 가공하고자 하는 유리에 단파장 레이저빔 혹은 폭인 좁은 CO2 레이저빔을 사용하여 새김선을 형성하고, 상기 유리로 조사되는 레이저빔을 광역 또는 협역으로 구성하여 효율적인 열응력을 유발하는 한편, 상기 유리의 구간을 분할하여 각 구간별로 절단을 제어하며, 상기 유리를 기화성이 강한 냉각제를 사용하여 냉각시키고 냉각제제거수단을 사용하여 냉각제를 제거한 후, 상기 유리를 재가열을 통해 분단(Thermal Break) 시켜 완전 절단시킴으로써,The glass cutting device and the method of the present invention configured as described above form a notch using a short wavelength laser beam or a narrow CO2 laser beam having a width on a glass to be processed, and convert the laser beam irradiated with the glass into a wide area or a narrow area. While inducing efficient thermal stress, while dividing the sections of the glass to control the cutting for each section, cooling the glass using a highly vaporizable coolant and removing the coolant using a coolant removal means, By reheating to break (Thermal Break)

절단면의 품질을 향상시키고 절단부위의 시작부와 끝단부 모서리부의 품질 역시 향상시키며 상기 유리의 모서리를 연마하는 한편, 상기 유리의 절단 속도를 향상시키는 효과가 있다.It improves the quality of the cut surface, and also improves the quality of the start and end edges of the cut portion, while polishing the edge of the glass, there is an effect of improving the cutting speed of the glass.

Claims (20)

가공하고자 하는 유리로 새김선을 형성하기 위하여 레이저빔을 조사하는 제1 빔발생부와; 상기 유리에 형성된 새김선을 따라 상기 유리가 가열되도록 상기 유리로 1차 레이저빔을 조사하는 제2 빔발생부와; 상기 제2 빔발생부에 의해 가열된 유리의 부위를 냉각시켜 상기 유리를 1차 절단하는 냉각수단과; 상기 냉각수단에 의해 형성된 유리의 절단선을 따라 유리가 2차 절단되도록 상기 유리로 2차 레이저빔을 조사하는 제3 빔발생부를 포함하여 구성되며,A first beam generator for irradiating a laser beam to form notches with glass to be processed; A second beam generator for irradiating a primary laser beam onto the glass such that the glass is heated along a cut line formed in the glass; Cooling means for first cutting the glass by cooling a portion of the glass heated by the second beam generator; And a third beam generation unit for irradiating a secondary laser beam to the glass such that the glass is cut second along the cutting line of the glass formed by the cooling means. 상기 제1 빔밸상부는 상기 유리에 흡수가 잘 되도록 100~600㎚ 사이의 파장을 가지는 단파장 레이저빔을 조사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.And the first beam balance upper portion is configured to irradiate a short wavelength laser beam having a wavelength between 100 and 600 nm so that the glass is absorbed well. 삭제delete 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 단파장 레이저빔이 600㎚ 이상의 파장을 가질 경우 상기 유리에 물감을 덧칠하여 상기 단파장 레이저빔의 흡수가 잘 이루어지도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.When the short-wavelength laser beam has a wavelength of 600nm or more, the glass cutting device, characterized in that the absorption of the short-wavelength laser beam by coating the paint on the glass. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 빔발생부는 상기 유리 절단부위의 시작부와 끝단부가 상기 유리의 중앙부와 동일하게 가열되게끔 상기 유리의 구간에 따라 다른 크기의 에너지를 가지는 레이저빔을 조사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.And the second beam generator is configured to irradiate a laser beam having energy of different size according to the section of the glass such that the start and end portions of the glass cut portion are heated in the same manner as the center portion of the glass. Device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 빔발생부에서 상기 유리로 조사되는 레이저빔의 모양은 상기 유리 절단 진행방향에 따라 선단영역과 후단영역으로 구분되며 상기 선단영역은 후단영역에 비해 넓도록 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The shape of the laser beam irradiated to the glass from the second beam generating unit is divided into a front end region and a rear end region according to the glass cutting progress direction, and the front end region is larger than the rear end region. . 제1 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 1 or 5, 상기 제2 빔발생부의 레이저빔은 키홀(Key Hole) 모양인 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The laser beam of the second beam generating unit is a glass cutting device, characterized in that the shape of a key hole (Key Hole). 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제는 기화성이 강한 고체 냉각제로 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The coolant used in the cooling means is a glass cutting device, characterized in that composed of a solid vaporization coolant. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 고체 냉각제는 액체 상태의 물질을 공기 중에 분무했을 때 고체 상태로 변환되는 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.Wherein said solid coolant is comprised of a material that is converted to a solid state when sprayed into a liquid material in air. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 물질은 고체탄산입자로 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.And the material is composed of solid carbonate particles. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유리 절단 장치는 냉각수단에 의해 냉각된 유리의 표면에 남아있는 냉각제를 증발 제거시키는 제4 빔발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The glass cutting device further comprises a fourth beam generating unit for evaporating and removing the coolant remaining on the surface of the glass cooled by the cooling means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유리 절단 장치는 냉각수단에 의해 냉각된 유리의 표면에 남아있는 냉각제를 증발 제거시키는 열풍기(Air Heater)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The glass cutting device further comprises a hot air heater (Air Heater) for evaporating and removing the coolant remaining on the surface of the glass cooled by the cooling means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유리 절단 장치는 냉각수단에 의해 냉각된 유리의 표면에 남아있는 냉각제를 흡입하는 흡입장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The glass cutting device further comprises a suction device for sucking the coolant remaining on the surface of the glass cooled by the cooling means. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유리 절단 장치는 상기 유리가 곡선 형상으로 절단 가능하게끔 상기제1,2 빔발생부와, 상기 냉각수단이 상기 유리 절단 진행방향에 대해 좌우방향으로 이동 가능하도록 하는 위치 구동장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.The glass cutting device may further include a first and second beam generating unit and a position driving device for allowing the glass to be cut in a curved shape and allowing the cooling means to move leftward and rightward with respect to the glass cutting direction. A glass cutting device, characterized in that. 가공하고자 하는 유리를 가열하기 위하여 상기 유리로 레이저빔을 조사하는 빔발생부와; 상기 가열된 유리를 절단하기 위하여 상기 유리를 냉각하는 냉각수단을 포함하여 구성된 유리 절단 장치에 있어서,A beam generator for irradiating a laser beam with the glass to heat the glass to be processed; In the glass cutting device comprising a cooling means for cooling the glass to cut the heated glass, 상기 유리 절단부위의 시작부와 끝단부가 상기 유리 중앙부와 동일하게 절단되도록 상기 유리의 구간별로 상기 레이저빔 에너지의 크기를 조절하는 펄스발생기와; 상기 냉각수단에 사용되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기와; 상기 레이저빔의 집속거리가 조절되도록 상기 빔발생부와 상기 유리 사이의 거리를 조절하는 구동부와; 상기 펄스발생기, 상기 유량조절기 및 상기 구동부를 제어하는 제어부롤 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.A pulse generator for controlling the magnitude of the laser beam energy for each section of the glass such that the start and end portions of the glass cut portion are cut in the same manner as the glass center portion; A flow controller for controlling the flow rate of the coolant used in the cooling means; A driver configured to adjust a distance between the beam generator and the glass so that the focusing distance of the laser beam is adjusted; And a control part configured to control the pulse generator, the flow controller, and the driving part. 가공하고자 하는 유리로 레이저빔을 조사하여 새김선을 긋는 제1 단계와; 상기 유리를 가열 냉각하여 1차로 절단하는 제2 단계와; 상기 1차 절단된 유리의 절단선을 따라 레이저빔을 조사하여 상기 유리를 2차로 절단하는 제3 단계를 포함하여 이루어지며,A first step of drawing a cut line by irradiating a laser beam with glass to be processed; A second step of thermally cooling the glass to cut the glass first; And a third step of secondly cutting the glass by irradiating a laser beam along a cutting line of the first cut glass. 상기 제1 단계의 레이저빔은 100~600㎚사이의 파장을 가지는 단파장 레이저인 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.And the laser beam of the first step is a short wavelength laser having a wavelength between 100 and 600 nm. 삭제delete 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제1 단계의 레이저빔이 600㎚ 이상의 파장을 가질 경우 상기 유리에 물감을 덧칠하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.And if the laser beam of the first step has a wavelength of 600 nm or more, coating the glass with paint. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제2 단계는 상기 유리를 냉각 후, 상기 유리에 남아있는 냉각제가 증발 제거하는 냉각제제거단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.And the second step further comprises a coolant removal step of evaporating and removing the coolant remaining in the glass after cooling the glass. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 제3 단계에서 상기 유리로 레이저빔을 조사함에 따라 상기 유리에 남아있는 냉각제가 가열 제거되는 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.And the coolant remaining in the glass is removed by heating the laser beam to the glass in the third step. 가공하고자 하는 유리 절단부위의 시작부, 중앙부, 끝단부의 구간을 분할하는 제1 단계와; 상기 유리의 분할된 구간별로 다른 에너지 크기를 가지는 레이저빔을 각각의 거리에서 조사하여 상기 유리를 가열하는 제2 단계와; 상기 가열된 유리를 상기 구간별로 냉각제의 유량을 달리하여 냉각하여 상기 유리를 절단하는 제3 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 유리 절단 방법.A first step of dividing a section of a start portion, a center portion, and an end portion of a glass cut portion to be processed; A second step of heating the glass by irradiating a laser beam having a different energy magnitude for each divided section of the glass at each distance; And cooling the heated glass by varying a flow rate of a coolant for each of the sections, thereby cutting the glass.
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