KR100497005B1 - Cutting apparatus with laser - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저의 빔의 형상과 빔 단면의 출력세기분포(radiaition intensity profile)를 가공에 최적인 상태로 실시간으로 변형시켜 절단 시 열손상을 최소화하고 고속절단을 가능하게한 취성재료의 절단을 위한 레이저 절단장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention transforms the shape of the laser beam and the radiation intensity profile of the beam cross section in real time to an optimal state for processing to minimize thermal damage during cutting and to cut brittle materials that enable high speed cutting. The present invention relates to a laser cutting device and a control method thereof.

종래 레이저 절단장치는 특정 출력모드로 가공하고자 하는 취성재료의 중심에 열에너지를 집중시켜 절단공정을 수행하므로, 취성재료의 중앙부의 표면온도가 용융점 이상까지 온도를 상승하여 취성재료 표면에 열 크랙 및 절단불량을 발생시키는 문제점이 있다. 또한, 특정 출력모드를 사용하는 레이저 절단장치는 고정된 레이저 빔 출력분포를 가지고 있어 재료의 종류와 가공상황에 따라 빔의 형상을 변형하는 것이 용이하지 않다는 문제점이 있다.Conventional laser cutting device performs a cutting process by concentrating thermal energy at the center of the brittle material to be processed in a specific output mode, so that the surface temperature of the brittle material rises up to the melting point or more, thereby causing thermal cracking and cutting on the surface of the brittle material. There is a problem of generating a defect. In addition, the laser cutting device using a specific output mode has a fixed laser beam output distribution has a problem that it is not easy to modify the shape of the beam according to the type of material and processing conditions.

본 발명은 각기 상이한 출력모드로 조사된 레이저 빔을 합성하여 합성 레이저 빔을 생성할 뿐 아니라, 각 레이저 빔의 출력을 각기 독립적으로 제어함으로써, 빔의 형상 및 출력분포를 조절하여 절단가공에 필요한 최적의 레이저 빔을 생성하여 취성재료의 열손상을 최소화하는 한편 고속절단을 가능하게한다.The present invention not only generates a synthetic laser beam by synthesizing laser beams irradiated with different output modes, but also independently controls the output of each laser beam, thereby adjusting the shape and output distribution of the beam to optimize the cutting process. It generates a laser beam, which minimizes thermal damage of brittle materials and enables high speed cutting.

Description

레이저 절단장치{CUTTING APPARATUS WITH LASER} Laser cutting device {CUTTING APPARATUS WITH LASER}

본 발명은 레이저의 빔의 형상과 빔 단면의 출력세기분포(radiaition intensity profile)를 가공에 최적인 상태로 실시간으로 변형시켜 절단 시 열손상을 최소화하고 고속절단을 가능하게한 취성재료의 절단을 위한 레이저 절단장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention transforms the shape of the laser beam and the radiation intensity profile of the beam cross section in real time to an optimal state for processing to minimize thermal damage during cutting and to cut brittle materials that enable high speed cutting. The present invention relates to a laser cutting device and a control method thereof.

일반적으로 레이저를 이용한 유리, 웨이퍼, 세라믹 등의 취성재료를 절단함에 있어서, 레이저 가공 시 발생하는 분진이나 열충격에 따른 잔류 열응력을 초소화하며 고품질의 청정가공을 수행하는 방법 중 레이저 열 절단법(laser thermo-cleaving)이 널리 사용되고 있다.In general, in cutting brittle materials such as glass, wafers, ceramics, etc. using a laser, laser thermal cutting method is one of the methods of minimizing residual thermal stress caused by dust or thermal shock generated during laser processing and performing high quality clean processing. Laser thermo-cleaving is widely used.

레이저 열 절단법의 기본원리는 취성재료를 레이저를 이용하여 연화점(softening point)이하로 가열 후, 냉각시켜 취성재료 내부의 팽장/압축의 힘을 극대화시킴으로써 취성재료를 재료의 손실없이 절단하는 것으로서, 특수한 경우에는 냉각과정 없이 레이저 가열만으로도 절단을 수행할 수 있다.The basic principle of the laser thermal cutting method is to cut the brittle material without loss of material by heating the brittle material below the softening point using a laser and then cooling it to maximize the expansion / compression force inside the brittle material. In special cases, cutting can be performed by laser heating alone without cooling.

한편, 레이저 절단법을 이용하여 취성재료를 절단하는 경우, 취성재료에 조사되는 일반적인 레이저 빔모드는 TEM(Transverse Electro-Magnetic)모드이다. 도 1은 다양한 TEM모드에 따른 빔의 횡단면의 출력분포를 나타낸 도면이다.On the other hand, when the brittle material is cut using the laser cutting method, a general laser beam mode irradiated to the brittle material is a TEM (Transverse Electro-Magnetic) mode. 1 is a diagram showing an output distribution of a cross section of a beam according to various TEM modes.

도 1의 (a)는 TEM모드 중 가장 일반적으로 사용되는 TEM00모드(Gaussian Beam Mode)의 출력분포를 도시한 것이다. 그래프의 I축은 빔의 출력에너지를 나타내고, X축은 빔의 지름의 길이를 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, TEM00모드에서 레이저 빔은 원형의 에너지 분포를 가지며, 특히 빔의 중심에 에너지가 집중되어 중심으로부터 멀어질수록 서서히 출력이 감소하는 가우시안 형태의 에너지 분포를 갖는다. Figure 1 (a) shows the output distribution of the most commonly used TEM00 mode (Gaussian Beam Mode) of the TEM mode. The I axis of the graph represents the output energy of the beam, and the X axis represents the length of the diameter of the beam. As shown in the figure, in the TEM00 mode, the laser beam has a circular energy distribution, in particular a Gaussian energy distribution in which the output gradually decreases as the energy is concentrated in the center of the beam and moves away from the center.

도 1의 (b)는 TEM01*모드의 출력분포를 도시한 것으로서, 레이저 빔의 횡단면의 원주상에 에너지가 집중되고 중심에는 에너지가 거의 존재하지 아니하는 고리상의 횡단면 형태를 갖는다.Figure 1 (b) shows the output distribution of the TEM01 * mode, has a ring-shaped cross-sectional shape in which energy is concentrated on the circumference of the cross section of the laser beam and there is little energy in the center.

도 1의 (c)는 TEM10모드의 출력분포를 도시한 것으로서, 레이저 빔의 중심축 및 횡단면의 원주상에 에너지가 집중되는 형태의 빔이 출력된다.FIG. 1 (c) shows the output distribution in the TEM10 mode, in which energy is concentrated on the center axis of the laser beam and the circumference of the cross section.

레이저 절단장치는 상술한 바와 같은 출력모드 중 어느 하나의 출력모드로 레이저 빔을 조사한다. 레이저 절단장치로부터 조사되는 레이저 빔의 형상은 다양한 광학부를 사용하여 그 모양을 변형시키는 것이 가능하며, 주로 타원형 형상으로 변형하여 사용한다.The laser cutting device irradiates the laser beam in one of the output modes as described above. The shape of the laser beam irradiated from the laser cutting device can be modified in shape by using various optical parts, and is mainly used in the shape of an elliptical shape.

이러한 형태의 레이저 빔을 취성재료에 조사하는 경우, 취성재료의 표면부의 온도분포를 그래프로 도시하면 도 1의 (d)와 같다. (d)의 그래프에서 X축은 레이저 빔이 조사되는 영역의 지름의 길이를 나타내고, T축은 온도변화를 나타내며, Tm은 취성재료의 용융점을 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 절단장치로부터 출력된 레이저빔은 그 출력이 특정분에 집중되어 있어, 레이저 빔이 조사된 중심의 취성재료의 표면부 온도가 용융점이상으로 가열되는 것을 확인할 수 있다.When the laser beam of this type is irradiated to the brittle material, the temperature distribution of the surface portion of the brittle material is shown in Fig. 1 (d). In the graph of (d), the X axis represents the length of the diameter of the region to which the laser beam is irradiated, the T axis represents the temperature change, and Tm represents the melting point of the brittle material. As shown in the figure, the output of the laser beam output from the conventional laser cutting device is concentrated in a specific portion, it can be confirmed that the temperature of the surface portion of the central brittle material irradiated with the laser beam is heated above the melting point have.

이와 같이, 종래의 레이저 절단장치는 가공하고자 하는 취성재료의 중심에 열에너지를 집중시켜 절단하는 방식을 가짐으로, 고속 및 고출력 절단 시 취성재료의 중앙부에서 용융점Tm(melting point) 이상까지 온도를 상승시키기 때문에, 취성재료 표면에 열 크랙 및 절단불량을 발생시키는 문제점을 발생시킨다. As described above, the conventional laser cutting device has a method of concentrating and cutting thermal energy in the center of the brittle material to be processed, thereby increasing the temperature from the center of the brittle material to the melting point Tm (melting point) or more during high speed and high power cutting Therefore, a problem occurs that causes thermal cracking and cutting defects on the surface of the brittle material.

또한, 각 각의 출력모드를 사용하는 레이저 절단장치는 레이저 빔의 출력모드가 고정되어 있어 재료의 종류와 가공 상황에 따른 최적의 빔 형상을 구현하는 데는 한계가 있다.In addition, the laser cutting device using each output mode has a fixed output mode of the laser beam, there is a limit in implementing the optimum beam shape according to the type of material and processing conditions.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 레이저의 빔의 형상과 빔 단면의 출력분포를 가공에 최적인 상태로 실시간으로 변형시켜 절단 시 열손상을 최소화하고 고속절단을 가능하게하는 레이저 절단장치 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-described problems, the laser beam shape and the output distribution of the beam cross-section is transformed in real time in an optimal state for processing to minimize thermal damage during cutting and to enable high-speed cutting laser Its purpose is to provide a cutting device and a control method thereof.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 레이저 절단장치는, 각기 상이한 출력모드의 레이저 빔을 출력하는 복수개의 빔발생부와; 상기 각 빔발생부에 각기 구동전원을 공급하는 복수개의 레이저구동부와; 상기 빔발생부에서 조사된 레이저 빔의 방향을 변형하는 반사체와; 상기 빔발생부로부터 출사 및 반사된 레이저 빔을 합성하는 빔합성기와; 상기 각 레이저구동부로부터 상기 빔발생부로 공급되는 구동전원의 출력을 조절하여, 상기 빔발생부로부터 출력된 각기 상이한 출력모드의 레이저 빔이 상기 반사체 및 상기 빔합성기를 통해 합성되어 조사 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Laser cutting device according to the present invention for achieving the above object comprises a plurality of beam generating section for outputting laser beams of different output modes; A plurality of laser driver for supplying driving power to each of the beam generators; A reflector for modifying the direction of the laser beam irradiated from the beam generator; A beam synthesizer for synthesizing the laser beam emitted and reflected from the beam generator; And controlling the output of driving power supplied from each laser driver to the beam generator so that laser beams of different output modes output from the beam generator are synthesized and irradiated through the reflector and the beam synthesizer. Characterized in that.

여기서, 상기 복수의 빔발생부는 각기 상이한 TEM(Transverse Electro-Magnetic) 발진모드를 갖는 것이 가장 바람직하다.Here, it is most preferable that the plurality of beam generators have different TEM (Transverse Electro-Magnetic) oscillation modes.

그리고, 상기 제어부는 상기 복수의 레이저구동부로부터 상기 빔발생부로 공급되는 구동전원의 출력을 각각 조절하여, 상기 빔발생부로부터 출력되는 레이저 빔이 상호 상이한 에너지출력을 갖도록 하는 것이 바람직하다.The controller may adjust the outputs of the driving power supplied from the plurality of laser drivers to the beam generator so that the laser beams output from the beam generator have different energy outputs.

또한, 상기 제어부는 상기 복수의 레이저구동부로부터 상기 빔발생부로 공급되는 구동전원을 단속하여, 상기 빔발생부로부터 상기 레이저 빔이 선택적으로 출력되도록 하는 것이 가능하다.The control unit may intermittently drive driving power supplied from the plurality of laser driving units to the beam generating unit to selectively output the laser beam from the beam generating unit.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 절단장치 및 그 제어방법에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a laser cutting device and a control method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 레이저 절단장치의 제어블럭도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 레이저 절단장치는 레이저 빔을 출사시키는 복수개의 빔발생부(5a, 5b)와, 각 빔발생부(5a, 5b)에 각기 구동전원을 공급하는 레이저구동부(3a, 3b)와, 각각의 레이저구동부(3a, 3b)로부터 빔발생부(5a, 5b)로 공급되는 구동전원의 출력을 조절하는 제어부(1)와, 빔발생부(5a, 5b)에서 조사된 레이저 빔의 방향을 변형하는 반사체(9)과, 빔발생부(5a, 5b)로부터 출사 및 반사된 레이저 빔을 합성하는 빔합성기(7)를 포함한다.2 is a control block diagram of a laser cutting device according to a first embodiment of the present invention. As shown in Fig. 2, the present laser cutting device includes a plurality of beam generators 5a and 5b for emitting a laser beam and a laser driver 3a for supplying driving power to the beam generators 5a and 5b, respectively. , 3b), the control unit 1 for adjusting the output of the driving power supplied from the laser driving units 3a and 3b to the beam generating units 5a and 5b, and the beam generating units 5a and 5b irradiated. A reflector 9 for modifying the direction of the laser beam and a beam synthesizer 7 for synthesizing the laser beam emitted and reflected from the beam generators 5a and 5b.

빔발생부(5a, 5b)는 각기 해당되는 레이저구동부(3a, 3b)로부터 구동전원을 공급받아 레이저 빔을 조사한다. 빔발생부(5a, 5b)는 각기 상이한 출력모드를 가지고 있어, 구동 시 각기 상이한 형태의 레이저 빔을 조사한다.The beam generators 5a and 5b receive the driving power from the corresponding laser driver 3a and 3b to irradiate the laser beams. The beam generators 5a and 5b have different output modes, and irradiate different types of laser beams during driving.

제어부(1)는 레이저 출력모드에 따라 각 레이저구동부(3a, 3b)를 제어하여 해당 빔발생부(5a, 5b)로 공급되는 구동전원의 출력을 조절한다. 따라서, 제어부(1)는 복수의 빔발생부(5a, 5b)로부터 출력되는 각각의 레이저빔의 출력을 조절할 뿐 아니라, 복수의 빔발생부(5a, 5b) 중 특정 빔발생부(5a, 5b)를 선택적으로 구동시킬 수 있다.The controller 1 controls the laser driving units 3a and 3b according to the laser output mode to adjust the output of the driving power supplied to the beam generating units 5a and 5b. Therefore, the controller 1 not only adjusts the output of each laser beam output from the plurality of beam generators 5a and 5b, but also the specific beam generators 5a and 5b among the plurality of beam generators 5a and 5b. ) Can be selectively driven.

빔합성기(Beam Combiner)(7)는 제1빔발생부(5a)로부터 직접적으로 조사되는 레이저빔(B10)과, 제2빔발생부(5b)로부터 조사된 후 반사체(9)에 의해 반사되어 빔합성기(7) 측으로 입사된 레이저 빔(B12)을 합성하여 동일한 광축으로 합성된 레이저 빔(B14)을 진행시킨다. The beam combiner 7 is reflected by the reflector 9 after being irradiated from the laser beam B10 directly irradiated from the first beam generator 5a and the second beam generator 5b. The laser beam B12 incident on the beam synthesizer 7 side is synthesized to advance the synthesized laser beam B14 with the same optical axis.

이러한 구성에 의해, 각 레이저구동부(3a, 3b)는 제어부(1)의 제어에 따라 각기 독립적으로 제어되어 각각의 빔합성기(7)가 상호 상이한 출력모드로 구동될 수 있을 뿐 아니라, 조사되는 레이저 빔의 출력도 다양하게 조절될 수 있다.With this configuration, each laser driver 3a, 3b is independently controlled under the control of the controller 1 so that each beam synthesizer 7 can be driven in a different output mode from each other, and the irradiated laser The output of the beam can also be adjusted in various ways.

여기서, 도 3을 참조하여, 본 발명의 레이저 절단장치의 레이저 빔 출력방법을 상세히 설명한다. 이하 설명에서, 제1빔발생부(5a)는 TEM01*모드로 구동되고 제2빔발생부(5b)는 TEM00모드로 구동되는 것으로 가정하기로 한다. Here, with reference to FIG. 3, the laser beam output method of the laser cutting device of this invention is demonstrated in detail. In the following description, it is assumed that the first beam generator 5a is driven in the TEM01 * mode and the second beam generator 5b is driven in the TEM00 mode.

도 3a는 TEM01*모드로 발진되는 제1빔발생부(5a)로 부터 출력된 빔(B10)과 TEM00모드로 발진되는 제2빔발생부(5b)로부터 출력된 빔(B12)를 합성하여 합성된 레이저빔(B14)를 조사하는 경우 에너지 출력분포 및 취성재료 표면부의 온도그래프를 도시한 것이다. 에너지 출력분포 그래프에서 확인할 수 있듯이, 제2빔발생부(5b)는 제1빔발생부(5a)보다 상대적으로 높은 출력으로 조사되고 있다. 따라서, 제2빔발생부(5b)로부터 출력된 빔(B12)에 의해 합성된 빔(B14)의 중심부의 출력이 가장 높으나, 제1빔발생부(5a)로부터 출력된 빔(B10)에 의해 중심으로부터의 멀어져도 에너지의 감소폭이 급격히 감소하지는 아니한다. FIG. 3A shows the synthesis of a beam B10 output from the first beam generator 5a oscillated in the TEM01 * mode and a beam B12 output from the second beam generator 5b oscillated in the TEM00 mode. When the laser beam B14 is irradiated, the energy output distribution and the temperature graph of the surface of the brittle material are shown. As can be seen from the energy output distribution graph, the second beam generator 5b is irradiated with a relatively higher output than the first beam generator 5a. Therefore, the output of the center portion of the beam B14 synthesized by the beam B12 output from the second beam generator 5b is the highest, but by the beam B10 output from the first beam generator 5a. Moving away from the center does not drastically reduce the extent of energy reduction.

이에 따라, 취성재료 표면부의 온도 또한, 레이저 빔이 조사된 중심의 온도가 가장 높지만 중심부로부터 외각으로의 온도가 완만하게 감소되며, 제1빔발생부(5a)로부터 출력된 빔(B10)이 중앙에 중첩되지 아니하므로, 취성재료 표면부의 온도가 용융점(Tm)이상 상승하지 아니한다.Accordingly, the temperature of the brittle material surface portion also has the highest temperature at the center where the laser beam is irradiated, but gradually decreases the temperature from the center to the outer shell, and the beam B10 output from the first beam generating portion 5a is centered. Since it is not superimposed on, the temperature of the brittle material surface portion does not rise above the melting point (Tm).

도 3b는 제1빔발생부(5a)와 제2빔발생부(5b)를 거의 같은 출력으로 구동시켰을 경우, 에너지 출력분포 및 취성재료 표면부의 온도그래프를 도시한 것이다. 에너지 출력분포 그래프에 도시된 바와 같이, 제2빔발생부(5b)로부터 출력된 빔(B12)과 원통형상으로 조사되는 제1빔발생부(5a)로부터 출력된 빔(B10)을 합성하여 합성된 빔(B14)의 횡단면의 전체 영역에 대해 중심부와 외곽부가 거의 동일한 출력을 갖는다.FIG. 3B shows an energy output distribution and a temperature graph of the surface of the brittle material when the first beam generator 5a and the second beam generator 5b are driven at substantially the same output. As shown in the energy output distribution graph, the beam B12 output from the second beam generator 5b and the beam B10 output from the first beam generator 5a irradiated in a cylindrical shape are synthesized. The central and outer portions have almost the same output for the entire area of the cross section of the beam B14.

이에 따라, 취성재료 표면부의 온도는 빔(B14)이 조사되는 중심부로부터 외각으로의 온도가 더 완만하게 감소된다.As a result, the temperature of the brittle material surface portion decreases more gently from the center portion to which the beam B14 is irradiated to the outer shell.

도 3c는 제1빔발생부(5a)의 출력이 제2빔발생부(5b)보다 더 높을 경우, 조사된 빔(B14)의 에너지 출력분포 및 취성재료 표면부의 온도그래프를 도시한 것이다. 제2빔발생부(5b)로부터 출력된 빔(B12)보다 원통형상으로 조사되는 제1빔발생부(5a)로부터 출력된 빔(B10)의 출력이 더 높으므로 합성된 빔(B14)은 빔의 횡단면의 외곽부분의 출력이 상대적으로 높으며 빔(B14)의 중심으로 갈수록 출력은 완만하게 감소된다. 이에 따라, 취성재료 표면부의 온도는 빔(B14)이 조사되는 전체 영역에 걸쳐서 균일한 온도분포를 갖는다.3C shows the energy output distribution of the irradiated beam B14 and the temperature graph of the brittle material surface portion when the output of the first beam generator 5a is higher than that of the second beam generator 5b. Since the output of the beam B10 output from the first beam generator 5a irradiated in a cylindrical shape is higher than the beam B12 output from the second beam generator 5b, the synthesized beam B14 is a beam. The output of the outer portion of the cross section of is relatively high, and the output decreases gradually toward the center of the beam B14. Accordingly, the temperature of the brittle material surface portion has a uniform temperature distribution over the entire area to which the beam B14 is irradiated.

이와 같이, 본 발명은 각 각의 빔발생부(5a, 5b)가 각기 상이한 모드로 레이저 빔을 출력함으로, 이를 합성하였을 경우에도 특정 영역에 출력이 지나치게 집중되는 현상이 방지된다. 또한 각 빔발생부(5a, 5b)의 출력을 조절하여 합성된 빔의 횡단면의 에너지 분포를 임의로 조절하는 것이 가능하다. 이에 따라, 조사되는 빔의 에너지분포를 안정적으로 조절하여 빔이 조사되는 취성재료의 표면부 온도를 안정적으로 유지함으로써, 최적의 절단작업을 수행할 수 있다.As described above, according to the present invention, each beam generating unit 5a and 5b outputs a laser beam in different modes, thereby preventing a phenomenon in which the output is excessively concentrated in a specific region even when synthesized. In addition, it is possible to arbitrarily adjust the energy distribution of the cross section of the synthesized beam by adjusting the output of each beam generator 5a, 5b. Accordingly, by stably adjusting the energy distribution of the beam to be irradiated to maintain the surface temperature of the brittle material to which the beam is irradiated, it is possible to perform an optimal cutting operation.

한편, 본 레이저 절단장치는 둘 이상의 복수의 레이저구동부와, 그에 대응되는 빔발생부를 가질 수 있으며, 다수개의 반사체 및 합성기를 이용하여 조사되는 레이저빔의 형상 및 출력을 조절할 수 있다. On the other hand, the laser cutting device may have two or more laser driving unit and the corresponding beam generating unit, it is possible to adjust the shape and output of the laser beam irradiated using a plurality of reflectors and synthesizers.

둘 이상 복수의 빔발생부를 포함하는 레이저 절단장치의 경우, 도 4에 도시된 바와 같은 출력분포를 갖는 레이저 빔을 생성하는 것이 가능하다. 도면에 도시된 바와 같이, 각기 상이한 출력모드를 갖는 빔발생부로부터 조사된 레이저 빔(B20, B22, B24)는 반사체 및 빔합성기를 통해 합성되어 합성된 레이저 빔(B26)으로 조사된다. 합성된 레이저 빔(B26)의 출력분포는 출력분포가 각기 상이한 레이저 빔(B20, B22, B24)에 의해 전체적으로 완만한 출력분포를 갖게 된다. 이에 따라, 취성재료의 표면온도 또한 조사되는 전체 영역에 대해 거의 균등한 온도분포를 유지할 수 있다.In the case of a laser cutting device including two or more beam generating units, it is possible to generate a laser beam having an output distribution as shown in FIG. 4. As shown in the figure, the laser beams B20, B22, B24 irradiated from the beam generators having different output modes are irradiated with the synthesized laser beam B26 through a reflector and a beam synthesizer. The output distribution of the synthesized laser beam B26 has a moderate output distribution by the laser beams B20, B22, and B24 having different output distributions. As a result, the surface temperature of the brittle material can also be maintained almost equal in temperature distribution over the entire region to be irradiated.

이상 본 발명의 레이저 절단장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.As described above, the laser cutting device of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 각기 상이한 출력모드로 조사된 레이저 빔을 합성하여 합성 레이저 빔을 생성할 뿐 아니라, 각 레이저 빔의 출력을 각기 독립적으로 제어함으로써, 빔의 형상 및 출력분포를 조절하여 절단가공에 필요한 최적의 레이저 빔을 생성하여 취성재료의 열손상을 최소화하는 한편 고속절단을 가능하게한다.As described above, the present invention not only generates a synthetic laser beam by synthesizing the laser beams irradiated with different output modes, but also controls the output of each laser beam independently, thereby adjusting the shape and output distribution of the beam. It generates the optimal laser beam for cutting process, minimizing thermal damage of brittle material and enabling high speed cutting.

도 1은 종래의 레이저 빔의 출력분포도 및 레이저 빔의 온도분포도,1 is an output distribution diagram of a conventional laser beam and a temperature distribution diagram of a laser beam,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 절단장치의 제어블럭도,2 is a control block diagram of a laser cutting device according to an embodiment of the present invention;

도 3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 레이저 절단장치의 빔의 출력분포도 및 온도분포도, 3a, 3b, 3c is an output distribution and temperature distribution of the beam of the laser cutting device according to the present invention,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔의 출력분포 및 온도분포도이다.4 is an output distribution and a temperature distribution diagram of a beam according to another embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

1 : 제어부1: control unit

3 : 레이저구동부3: laser drive unit

5 : 빔발생부5: beam generator

7 : 빔합성기7: beam synthesizer

9 : 반사체9: reflector

Claims (4)

각기 상이한 출력모드와 상이한 형상의 횡단면을 갖는 레이저 빔을 출력하는 복수개의 빔발생부와; A plurality of beam generators for outputting laser beams each having a different output mode and a cross section of a different shape; 상기 각 빔발생부에 각기 구동전원을 공급하는 복수개의 레이저구동부와;A plurality of laser driver for supplying driving power to each of the beam generators; 상기 빔발생부에서 조사된 레이저 빔의 방향을 변형하는 반사체와;A reflector for modifying the direction of the laser beam irradiated from the beam generator; 상기 빔발생부로부터 출사 및 반사된 레이저 빔을 합성하는 빔합성기와;A beam synthesizer for synthesizing the laser beam emitted and reflected from the beam generator; 상기 각 레이저구동부로부터 상기 빔발생부로 공급되는 구동전원의 출력을 조절하여, 상기 빔발생부로부터 출력된 각기 상이한 출력모드와 상이한 형상의 횡단면을 갖는 레이저 빔이 상기 반사체 및 상기 빔합성기를 통해 합성되어 조사되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단장치.By adjusting the output of the driving power supplied from each laser driver to the beam generator, laser beams having different cross-sections of different shapes and different output modes output from the beam generator are synthesized through the reflector and the beam synthesizer. Laser cutting device comprising a control unit to be irradiated. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 빔발생부는 각기 상이한 TEM(Transverse Electro-Magnetic) 발진모드를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 절단장치.The plurality of beam generating unit is a laser cutting device, characterized in that each having a different TEM (Transverse Electro-Magnetic) oscillation mode. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 상기 복수의 레이저구동부로부터 상기 빔발생부로 공급되는 구동전원의 출력을 각각 조절하여, 상기 빔발생부로부터 출력되는 레이저 빔이 상호 상이한 에너지출력을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단장치.The control unit is a laser cutting device, characterized in that for adjusting the output of the driving power supplied to the beam generating unit from the plurality of laser driving unit, respectively, so that the laser beams output from the beam generating unit has a different energy output. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제어부는 상기 복수의 레이저구동부로부터 상기 빔발생부로 공급되는 구동전원을 단속하여, 상기 빔발생부로부터 상기 레이저 빔이 선택적으로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단장치.And the control unit interrupts the driving power supplied from the plurality of laser driving units to the beam generating unit, so that the laser beam is selectively output from the beam generating unit.
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