KR100497568B1 - A Laser Apparatus for Cutting through a Flat Workpiece of Brittle Material, especially Glass - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저의 빔형상과 빔단면의 레이저 출력세기 분포(radiation intensity profile)를 가공에 최적인 상태로 실시간 생성시켜 비대칭 재료 및 곡선 절단 시에도 절단선의 왜곡현상이 없는 고정밀도의 고속 절단을 수행하도록 한 취성재료 절단용 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention generates the laser beam intensity and the laser radiation intensity profile of the beam cross section in real time in an optimal state for machining, and performs high-speed cutting with high precision without distortion of cutting lines even when cutting asymmetric materials and curves. It relates to a laser device for cutting brittle material.

본 발명에서는 레이저빔을 출사시키는 레이저 발생부(30); 출사된 하나의 레이저빔을 일부는 반사시키고 일부는 통과시켜 두 개의 빔으로 나누는 빔분할부(32); 상기 빔분할부(32)를 통과한 상기 일부의 레이저 빔을, 상기 빔분할부(32)에서 반사된 다른 일부의 레이저 빔 방향과 나란한 방향으로 반사시키는 반사경부(38a); 상기 빔 분할부(32)에서 반사된 레이저 빔 경로와 상기 반사경부(38a)에서 반사되는 레이저 빔 경로에 각각 설치되어, 상기 레이저 빔들의 출력세기를 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 각각 조절하는 빔출력 조정부(34)(34-1); 상기 각 빔출력 조정부(34)(34-1)에서 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 조절된 레이저빔을 각각 타원형상으로 형성시킴과 동시에 상기 각 타원형태의 레이저 빔의 장축과 단축의 길이를 조절하여 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 형태의 타원형 빔으로 변형시키는 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1); 상기 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)에서 서로 동일하거나 또는 상이한 타원형 빔 형태로 변형된 두 개의 레이저빔을 반사시켜 절단하고자 하는 취성재료(14) 표면의 절단선(50)에 제1,2 타원형 열방사영역(44a,44b)으로 조사함과 동시에, 상기 제1,2 타원형 열방사영역(44a,44b)은 이송방향에 대해 상류측은 벌어지고 하류측은 일부 중첩시켜 이의 중첩된 부분에 의하여 최고온도영역을 형성하는 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사하며, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 조사각도를 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 각도로 변화시킴과 동시에 중첩량을 변화시키는 각각 두개의 마주하는 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1); 상기 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 일부 중첩에 의해 형성된 매미날개 모양의 합성 열방사부의 하류측에서 상기 취성재료(140)의 절단선에 냉각재를 분사시키는 냉각재 분사장치(40); 및 상기 레이저 발생기(30)와 빔출력조정부(34)(34-1), 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1), 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1) 및 냉각재 분사장치(40)를 주어진 절단조건에 맞추어 제어하는 제어부(46);를 포함하며, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 출력의 세기, 크기, 조사각도 및 중첩량이 취성재료의 절단조건에 맞추어 실시간으로 조절되는 것을 특징으로 하는 취성재료 절단용 레이저장치가 제공된다. In the present invention, the laser generator 30 for emitting a laser beam; A beam splitting part 32 which partially reflects the emitted laser beam and passes the split part into two beams; A reflector 38a for reflecting the part of the laser beam passing through the beam splitting part 32 in a direction parallel to the direction of the other part of the laser beam reflected from the beam splitting part 32; Installed in the laser beam path reflected from the beam splitter 32 and the laser beam path reflected from the reflector 38a, respectively, to match the output intensity of the laser beams with the same or different intensities, respectively. A beam output adjusting unit 34 (34-1) for adjusting; The beam output adjusting units 34 and 34-1 respectively form elliptical shapes of the laser beams having the same or different intensities, and adjust the lengths of the long and short axes of the laser beams of the elliptical shape. Beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1 for deforming an elliptical beam having the same or different shapes to each other according to cutting conditions of the brittle material; Cutting lines on the surface of the brittle material 14 to be cut by reflecting two laser beams modified in the same or different elliptical beam shape in the beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1. While irradiating 50 to the first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b, the first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b are opened upstream with respect to the conveying direction and partially overlapped with the downstream side. Two first and second elliptical thermal radiation areas 44a irradiated to form a cicada wing-shaped synthetic heat radiating part that forms the highest temperature region by the overlapping portions thereof. Two opposing reflecting portions 38b, 38c and 38b-1, 38c-1, each of which changes the irradiation angle of (44b) to the same or different angles in accordance with the cutting conditions of the brittle material and at the same time changes the amount of overlap. ); Coolant injection for injecting coolant to the cutting line of the brittle material 140 on the downstream side of the cicada wing-shaped synthetic heat radiator formed by a partial overlap of the two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b. Device 40; And the laser generator 30, beam power adjusting units 34 and 34-1, beam deformation optical units 36a and 36b, 36a-1 and 36b-1, and reflector sections 38b and 38c and 38b-1. And 38c-1) and a control unit 46 for controlling the coolant injector 40 in accordance with a given cutting condition, wherein the first and second elliptical thermal radiators are irradiated to form the cicada-shaped synthetic thermal radiator. There is provided a laser device for cutting brittle materials, characterized in that the intensity, size, irradiation angle, and overlapping amount of the output of the areas 44a and 44b are adjusted in real time according to the cutting conditions of the brittle material.

Description

취성재료 절단용 레이저장치{A Laser Apparatus for Cutting through a Flat Workpiece of Brittle Material, especially Glass}Laser device for cutting brittle materials {A Laser Apparatus for Cutting through a Flat Workpiece of Brittle Material, especially Glass}

본 발명은 취성재료 절단용 레이저 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이저의 빔형상과 빔단면의 레이저 출력세기 분포(radiation intensity profile)를 가공에 최적인 상태로 실시간 생성시켜 비대칭 재료 및 곡선 절단 시에도 절단선의 왜곡현상이 없는 고정밀도의 고속 절단을 수행하도록 한 취성재료 절단용 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser device for cutting brittle materials, and more particularly, to generate a laser beam intensity and a laser radiation intensity profile of a beam cross section in real time in an optimal state for processing to cut asymmetric materials and curves. The present invention relates to a laser device for cutting brittle materials, which performs high-speed cutting with high precision without distortion of cutting lines.

일반적으로 레이저를 이용하여 유리, 웨이퍼, 세라믹 등의 취성재료를 절단함에 있어, 레이저 가공시 발생하는 분진이나 열 충격에 따른 잔류 열응력을 최소화하며 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, and ceramics using a laser, laser thermal cutting is a method of performing high quality clean processing while minimizing residual thermal stress caused by dust or thermal shock generated during laser processing. Laser thermo-cleaving is widely used.

상기 레이저 열 절단법의 기본 원리는 취성재료를 이용하여 레이저를 연화점(softening point) 이하로 가열 후 냉각시켜 취성재료 내부의 팽창/압축의 힘을 극대화시키므로써 취성재료를 재료의 손실없이 절단하는 것으로, 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 maximizing the expansion / compression force inside the brittle material by heating and cooling the laser below the softening point using the brittle material. In special cases, cutting can be carried out by laser heating alone without cooling.

이러한 레이저 열 절단법은 크게 레이저 풀 컷팅(laser full cutting)법과 레이저 스크라이빙/브레이킹(laser scribing and laser breaking)법으로 나뉘는데, 도 1에서는 레이저 풀 컷팅법을 사용하여 취성재료(14)의 표면에 레이저 빔(10)을 조사하고, 후행하여 냉각재(11)를 분사시켜 취성재료(14)를 절단하는 과정을 도시하고 있다.The laser thermal cutting method is largely divided into a laser full cutting method and a laser scribing and laser breaking method. In FIG. 1, the surface of the brittle material 14 using the laser full cutting method is used. A process of cutting the brittle material 14 by irradiating the laser beam 10 and subsequently spraying the coolant 11 is shown.

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이러한 레이저 풀 컷팅법에 있어서는, 레이저 빔(10)의 열에너지를 이용하여 취성재료(14)의 내부를 연화점 이하로 가열한 후, 냉각재 분사장치를 통해 냉각재(11)를 분사하여 가열부를 신속하게 냉각시켜 취성재료(14) 내부 전체에 팽창/압축의 힘을 극대화시킴으로써 취성재료(14)를 재료의 손실과 분진 발생 없이 절단한다. 그러나, 상기한 레이저 풀 컷팅법은 절단할 취성재료의 두께가 얇아야 적용할 수 있고, 절단 속도도 낮을뿐더러, 특히 비대칭재료 절단하는 경우 열역학적인 측면에서 절단 왜곡이 발생하기 때문에 정밀도의 한계가 있었다. In such a laser full cutting method, the inside of the brittle material 14 is heated to a softening point or less by using the thermal energy of the laser beam 10, and then the coolant 11 is sprayed through a coolant injector to quickly cool the heating part. By maximizing the expansion / compression force throughout the brittle material 14, the brittle material 14 is cut without loss of material and dust generation. However, the above-mentioned laser full cutting method is applicable when the thickness of the brittle material to be cut is thin, and the cutting speed is low, and in particular, when cutting asymmetric materials, there is a limit of precision because cutting distortion occurs in the thermodynamic aspect. .

그리고, 도 2에서 도시된 레이저 스크라이빙/브레이킹법은 우선, 스크라이빙 레이저 빔(12)을 조사하여 취성재료(14)의 표면부를 연화점(softening point) 이하로 가열한 후, 냉각재 분사장치를 통해 냉각재(13)를 분사시켜 가열부를 신속하게 냉각시킴으로써 취성재료(14)의 표면부에 팽창/압축의 힘을 극대화시켜서 미세한 깊이의 크랙(blind crack)을 먼저 생성한다.The laser scribing / breaking method shown in FIG. 2 first irradiates the scribing laser beam 12 to heat the surface portion of the brittle material 14 to a softening point or less, and then to coolant injector. The coolant 13 is sprayed through to cool the heating part quickly, thereby maximizing the expansion / compression force on the surface portion of the brittle material 14 to generate a fine crack.

그런 다음, 크랙이 생성된 절단선을 따라서 브레이킹 레이저 빔(15)을 조사하여 취성재료(14)에 열충격을 추가적으로 가하여 상기 미세한 크랙을 취성재료(14)의 두께만큼 발전시킴으로써 취성재료를 손실과 분진 발생없이 매끄럽게 절단할 수 있는 것이다.Then, the breaking laser beam 15 is irradiated along the cutting line where the crack is generated, and thermal shock is further applied to the brittle material 14 to generate the fine cracks by the thickness of the brittle material 14, thereby causing loss and dust. It can be cut smoothly without occurrence.

그러나 이 방법 또한 열역학적으로 비대칭인 재료 절단 시 절단 왜곡이 발생하여서 절단 정밀도의 한계가 있는 문제점이 있었다. However, this method also has a problem in that cutting precision occurs due to cutting distortion in cutting thermodynamically asymmetric materials.

한편, 상술한 레이저 절단법들을 이용하여 취성재료를 절단할 때, 취성재료에 조사되는 레이저빔 형상은 종래 타원형 형상과 U자형/V자형 곡선을 주로 이용하였는데, 이는 국제특허 WO93/20015호와 미국특허 US5984159호/US6112967호에 각각 개시되어 있다. On the other hand, when cutting the brittle material by using the above-mentioned laser cutting methods, the laser beam shape irradiated to the brittle material mainly used a conventional elliptical shape and U-shaped / V-shaped curve, which is international patent WO 93/20015 and the United States Patent US5984159 / US6112967 are disclosed, respectively.

이 중 상기 타원형 형상은 가공하고자 하는 취성재료 중심에 열에너지를 집중시켜 고속 및 고출력 절단시 재료의 중앙부에서 용융점(melting point) 이상까지 온도를 상승시키기 때문에, 취성재료 표면에 열 크랙 및 절단 불량을 발생시키는 문제점을 발생시키므로, 이 현상을 축소시키기 위해 특수한 빔 모드를 사용하기도 하지만 이는 레이저 출력 및 빔 모드 안정도가 떨어져서 절단 품질의 신뢰도를 낮추는 또 다른 문제를 야기시키기 때문에 사용에 제한이 있었다. 또한, 이러한 타원형 형상은 고정된 빔 출력 분포 곡선을 가지고 있어서 재료의 종류와 가공 현장 환경에 맞는 최적의 빔 형상을 구현하는 데는 한계가 있었다. Among these, the elliptical shape concentrates thermal energy at the center of the brittle material to be processed, thereby raising the temperature up to the melting point at the center of the material during high speed and high power cutting, thereby causing thermal cracks and cutting defects on the surface of the brittle material. In order to reduce this phenomenon, a special beam mode is used to reduce this phenomenon, but this has been limited because the laser power and beam mode stability are inferior, causing another problem of lowering the reliability of the cutting quality. In addition, since the elliptical shape has a fixed beam power distribution curve, there is a limit in implementing an optimal beam shape suitable for the type of material and the processing site environment.

이에 따라, 상술한 문제점을 보완하기 위해 상기 U자형, V자형 열방사 곡선이 사용되었다. 첨부도면 도 3a에서는 취성재료 상에 조사된 U자형 열방사 곡선(20)을, 도 3b에서는 A, B, C축에서의 레이저빔 출력세기 분포(I축)를, 도 3c에서는 A, B, C축에서의 취성재료 표면부의 온도 분포(T축)를 도시하고 있다.Accordingly, the U- and V-shaped thermal radiation curves have been used to solve the above problems. In FIG. 3A, the U-shaped thermal radiation curve 20 irradiated onto the brittle material is shown. In FIG. 3B, the laser beam output intensity distribution (I-axis) in the A, B, and C axes is shown. In FIG. 3C, A, B, The temperature distribution (T axis) of the brittle material surface portion on the C axis is shown.

상기 U자형 또는 V자형 열방사 곡선은 마스크(mask)와 오실레이팅미러(oscillating mirrors), 미러휠(mirror wheel) 등을 이용하여 만들어진다. 이러한 열방사 곡선에 의하면 빔의 중심부에서 과열이 방지되고 비교적 안정적인 빔 모드 사용이 가능하며, 곡선 가공시 곡선 경로에 맞추어서 빔 형상을 어느정도 변형할 수 있다는 장점이 있다. 그러나, 이 방법은, 하나의 미세한 스폿(spot 또는 point) 형태의 레이저빔을 이용하여 U자형 또는 V자형 열방사 곡선을 형성하여야 하므로, 재료 전체를 가열하기가 어려워 레이저 풀 컷팅 법의 적용이 어렵고 레이저 스크라이빙 법에만 주로 사용하였다. 또한, 하나의 미세한 스폿 형태의 레이저빔을 이용하여 U자형 또는 V자형 열방사 곡선을 형성하여야 하므로, 레이저빔을 절단선을 중심으로 하여 U자형 또는 V자형 곡선을 따라 좌,우 양측으로 고속(500∼200㎐)으로 번갈아가면서 조사하거나, 레이저빔을 고속.반복적으로 차단하여야 한다. 따라서, 전술한 오실레이팅 미러를 사용하는 경우에는, 수직미러를 수직축을 중심으로 하여 좌우로 진동시킴과 동시에 수평미러를 수평축을 중심으로 하여 상하로 진동시켜야 하고, 그러면서도 U자형 또는 V자형 곡선 전체의 형상을 완성할 수 있도록 수직미러와 수평미러의 진동각도에 시시각각으로 차등을 주면서 U자형 또는 V자형 곡선의 궤적을 따라 이동시켜야 하므로, 이를 수행하기 위한 장치가 매우 복잡해질 수 밖에 없다. 또한, 절단선이 직선이 아닌 예를들어, 자유곡선과 같은 곡선 절단에 있어서는, U자형 또는 V자형 열방사 곡선을 절단선을 중심으로 하여 대칭이 아닌 형태로(비대칭으로) 형성하여야 하면서, 자유곡선의 굴곡을 따라가면서 시시각각으로 U자형 또는 V자형 곡선의 형태를 변화시켜야 하기 때문에, 수직미러의 좌측 진동(편향)각도와 우측 진동(편향)각도 및 수평미러의 상측 진동각도와 하측 진동각도를 시시각각으로 변화시켜야 함과 동시에 전체적으로는 자유곡선을 따라 이동시켜야 함으로써, 장치의 구현이 거의 불가능할 뿐만 아니라, 설사 구현가능하다고 하더라도 장치의 구조 및 제어 과정이 매우 복잡해질 수 밖에 없다. 또한, 전술한 미러휠을 사용하는 경우에는, 미러휠의 표면이 U자형 또는 V자형 곡선에 대응하는 일종의 캠형의 곡면으로 되어 있어, 회전하는 미러휠에 레이저 빔을 조사하면 미러휠 표면의 곡면에 의해 빔의 반사방향이 변화되어 미러휠이 1회전하는 동안 최소한 1회의 U자형 또는 V자형 열방사 곡선이 그려지게 된다. 그러나, 이와 같이 미러휠을 이용하는 경우에는, 하나의 미러휠은 단지 하나의 U자형 또는 V자형 곡선만을 생성할 수 있는 형태로 제작되기 때문에, 취성재료의 특성이나 요구조건이 변화될 때마다 새로운 미러휠을 다시 설계하여야만 하는 단점이 있다. 또한, 이러한 미러휠은 절단선이 자유곡선인 경우에는, 자유곡선의 굴곡을 따라 시시각각으로 U자형 또는 V자형 곡선의 형태를 변화시키는 것이 불가능하므로 직선의 절단선 이외에는 적용할 수 없는 단점이 있다. The U-shaped or V-shaped thermal radiation curves are made using masks, oscillating mirrors, mirror wheels, and the like. The thermal radiation curve prevents overheating at the center of the beam and enables the use of a relatively stable beam mode, and the beam shape can be deformed to some extent in accordance with the curve path when the curve is processed. However, this method requires the formation of a U- or V-shaped thermal radiation curve using a single spot (spot or point) laser beam, which makes it difficult to apply the laser full cutting method because it is difficult to heat the entire material. It was mainly used only for the laser scribing method. In addition, since a U-shaped or V-shaped thermal radiation curve should be formed using a single spot laser beam, the laser beam may be formed at a high speed (left or right) along a U- or V-shaped curve centered on a cutting line. 500 ~ 200㎐) alternately to irradiate or block the laser beam at high speed and repeatedly. Therefore, in the case of using the above-described oscillating mirror, the vertical mirror should be oscillated left and right about the vertical axis and the horizontal mirror should be oscillated up and down about the horizontal axis. In order to complete the shape, the vibration angles of the vertical mirror and the horizontal mirror must be shifted along the trajectory of the U-shaped or V-shaped curve while providing a differential at every time, so that the apparatus for doing this becomes very complicated. In addition, in the case of cutting a curve such as a free curve where the cutting line is not a straight line, a U-shaped or V-shaped thermal radiation curve should be formed in a non-symmetrical form (asymmetrically) with respect to the cutting line. Since the shape of the U- or V-shaped curve must be changed at every instant along the curvature of the curve, the left side vibration (deflection) angle and right side vibration (deflection) angle of the vertical mirror, and the upper and lower vibration angle of the horizontal mirror By changing at every moment and moving along the free curve as a whole, the implementation of the device is almost impossible, and even if it is possible, the structure and control process of the device is very complicated. In addition, in the case of using the above-described mirror wheel, the surface of the mirror wheel is a kind of cam-shaped curved surface corresponding to the U-shaped or V-shaped curve. When the laser beam is irradiated to the rotating mirror wheel, the curved surface of the mirror wheel surface This changes the direction of reflection of the beam so that at least one U- or V-shaped thermal radiation curve is drawn during one revolution of the mirror wheel. However, in the case of using the mirror wheel as described above, since one mirror wheel is manufactured in a form capable of generating only one U- or V-shaped curve, a new mirror is changed whenever the characteristics or requirements of the brittle material change. The disadvantage is that the wheel must be redesigned. In addition, such a mirror wheel has a disadvantage that it is impossible to change the shape of the U-shaped or V-shaped curve at any time along the curvature of the free curve, so that the mirror wheel may not be applied except a straight cut line.

또한, 상기와 같은 원인으로 인해, 종래에 U자형 또는 V자형 열방사 곡선의 생성에 의한 절단방법에 있어서는, 열역학적 현상에 기인하는 절단선 왜곡현상의 제거가 불가능하거나 제거가 완벽하게 이루어지지 못하기 때문에 고정밀 절단작업에 한계가 있다. In addition, due to the above reasons, in the conventional cutting method by generating a U-shaped or V-shaped thermal radiation curve, it is impossible or impossible to remove the cutting line distortion phenomenon due to the thermodynamic phenomenon. Therefore, there is a limit to high precision cutting work.

예를들어, 첨부도면 도 4에 나타낸 바와 같이, 종래 타원형, U자형, V자형 빔형상 등을 구현하여 레이저 열 절단법으로 취성재료(14)를 절단하는 경우에는, 레이저빔의 조사경로(22a)(24a)와 실제절단선(24a)(24b) 사이에는 열역학적 현상에 기인한 절단 왜곡 현상이 발생하게 된다. For example, as shown in FIG. 4, in the case of cutting the brittle material 14 by laser thermal cutting by implementing a conventional elliptical, U-shaped, V-shaped beam shape or the like, the laser beam irradiation path 22a Between (a) 24a and actual cutting lines 24a and 24b, a cutting distortion phenomenon due to thermodynamic phenomenon occurs.

도 4에서, 우선, 직선의 절단선(22a)에 있어서는, 넓은 영역(즉, 도면상 절단선(22a)의 좌측 영역)에서의 열전달 속도보다 좁은 영역(즉, 절단선(22a)의 우측 영역)에서의 열전달 속도가 빨라 절단선(22a)의 좌측 영역의 온도가 더 높게되므로, 최대의 열 팽창/수축 응력이 발생되는 실제 절단선(24a)은 온도가 낮은 좁은 영역측으로 휘어지게 되는 왜곡현상이 발생하게 된다. 이러한 것을 감안하면, 절단선(22a)의 좌측 영역보다 우측 영역에 상대적으로 큰 레이저 빔 에너지를 제공하여 왜곡현상을 보정하여야 하나, 종래에는 이러한 보정이 불가능하여 절단 품질이 떨어지게 된다. In FIG. 4, first, in the straight cutting line 22a, the area narrower than the heat transfer speed in the wide area (ie, the left area of the cutting line 22a in the drawing) (ie, the right area of the cutting line 22a). Since the heat transfer speed in the c) is higher, the temperature of the left region of the cutting line 22a is higher, so that the actual cutting line 24a, which generates the maximum thermal expansion / contraction stress, is bent toward the narrow region where the temperature is low. This will occur. In view of this, the distortion phenomenon should be corrected by providing a laser beam energy that is relatively larger than the left region of the cutting line 22a, but this correction is impossible in the related art, and thus the cutting quality is deteriorated.

또한, 도 4에서, 절단선이 도면에 도시된 곡선의 절단선(22b) 형태를 가지는 경우에는, 절단선(22b)의 바깥쪽에서의 열전달보다 안쪽에서의 열전달율이 작아 온도분포가 상이해지므로 최대의 열 팽창/수축 응력이 발생되는 실제절단선(24b)은 절단선(22b) 안쪽으로 휘어지는 왜곡현상이 발생한다. 이러한 것을 감안하면, 레이저 빔의 에너지를 절단선(22b)의 안쪽보다 바깥쪽에 상대적으로 크게 제공하여 왜곡현상을 보정하여야 하나, 종래에는 이러한 보정이 불가능하여 절단 품질이 떨어지게 되었다. 이와 더불어, U자형 또는 V자형 열방사 곡선에 의한 종래의 절단방식들은 모두, 절단선을 기준으로 하여 좌,우 양측의 출력 강도를 조절할 수가 없다. 그렇기 때문에 비대칭의 재료를 절단하거나 곡선을 따라 절단할 때에는 절단선 왜곡 현상을 방지하기 어려웠다. 또한 상기한 종래의 절단 방식들에 있어서는, 작은 스폿 형태의 레이저 빔을 U자형 또는 V자형 곡선을 따라 좌,우 양측으로 번갈아 가면서 조사하거나(오실레이팅미러 사용방식), U자형 또는 V자형 곡선의 개방측의 일끝에서 시작하여 반대측 단부로 연속적으로 이동시켜서 조사해야 한다(미러휠 사용방식). 따라서, 절단속도를 증가시키기 위하여는 그에 상응하여 레이저 빔의 출력강도를 높여 주어야 하는데, 이 경우에는 오버히팅의 가능성이 커지게 되어 절단속도를 증가시키기 어려운 단점이 있다. 즉, 전체적인 절단속도를 증가시키기 위하여는 하나의 레이저 빔 스폿의 교번속도(오실레이팅 미러를 좌우로 번걸아가면서 조사하는 속도)나 이송속도(미러휠을 U자형 또는 V자형 곡선을 따라 이동시키는 속도)를 증가시키야 하는데, 레이저 빔의 출력강도를 증가시키지 않고 속도만 증가시키게 되면 절단부의 가열이 충분하지 못하게 된다. 따라서, 절단부 전체를 적합하게 가열시키기 위하여는 속도가 증가되는 만큼 스폿 하나의 에너지 즉, 레이저 빔의 출력강도를 높일 수 밖에 없고, 그에따라 스폿부가 국부적으로 오버히팅되어 재료가 용융되는 등의 무리한 열충격이 가해지는 문제가 발생하게 되는 것이다. In addition, in FIG. 4, when the cutting line has the shape of the cutting line 22b of the curve shown in the figure, the heat distribution in the inner side is smaller than the heat transfer on the outside of the cutting line 22b, so that the temperature distribution is different. The actual cutting line 24b in which the thermal expansion / contraction stress is generated is a distortion phenomenon that is bent inside the cutting line 22b. In view of this, the energy of the laser beam should be provided relatively larger than the inside of the cutting line 22b to correct the distortion phenomenon. However, such a correction is impossible in the related art, and thus the cutting quality is deteriorated. In addition, all of the conventional cutting methods by the U-shaped or V-shaped thermal radiation curve, the output intensity of the left and right sides can not be adjusted based on the cutting line. Therefore, when cutting asymmetric materials or cutting along a curve, it was difficult to prevent the distortion of the cutting line. In the conventional cutting methods described above, a small spot laser beam is alternately irradiated to the left and right sides along a U-shaped or V-shaped curve (using an oscillating mirror), or of a U-shaped or V-shaped curve. Start from one end of the open side and continuously move to the other end (mirror wheel usage). Therefore, in order to increase the cutting speed, the output intensity of the laser beam should be increased accordingly. In this case, the possibility of overheating becomes large, which makes it difficult to increase the cutting speed. That is, in order to increase the overall cutting speed, the alternating speed of one laser beam spot (speed of irradiating oscillating mirror from side to side) or feed speed (speed of moving the mirror wheel along a U-shaped or V-shaped curve) Increase the speed without increasing the output intensity of the laser beam, resulting in insufficient heating of the cutout. Therefore, in order to properly heat the entire cut portion, it is inevitable to increase the energy of one spot, that is, the output intensity of the laser beam, as the speed is increased, and accordingly, excessive thermal shock such as the spot portion is locally overheated to melt the material. This problem arises.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 레이저를 이용한 취성재료 절단시 레이저의 빔 형상과 레이저 빔 단면의 출력세기 분포를 가공에 최적인 상태로 실시간으로 생성시켜 취성재료를 용융시키지 않고 비대칭 재료 및 곡선 절단시에도 왜곡없이 절단 예정선을 따라 정밀하게 절단을 수행할 수 있는 레이저장치 및 이를 이용한 취성재료의 절단방법을 제공함에 발명의 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems in the prior art, and when cutting the brittle material using the laser, the beam shape of the laser and the output intensity distribution of the laser beam cross section are generated in real time in a state that is optimal for processing. It is an object of the present invention to provide a laser device and a method of cutting brittle materials using the same, which can precisely cut along a cutting target line without distortion, even without melting the asymmetric material and curves.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 레이저빔을 출사시키는 레이저 발생부; 출사된 하나의 레이저빔을 일부는 반사시키고 일부는 통과시켜 두 개의 빔으로 나누는 빔분할부; 상기 빔분할부를 통과한 상기 일부의 레이저 빔을, 상기 빔분할부에서 반사된 다른 일부의 레이저 빔 방향과 나란한 방향으로 반사시키는 반사경부; 상기 빔 분할부에서 반사된 레이저 빔 경로와 상기 반사경부에서 반사되는 레이저 빔 경로에 각각 설치되어, 상기 레이저 빔들의 출력세기를 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 각각 조절하는 빔출력 조정부; 상기 각 빔출력 조정부에서 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 조절된 레이저빔을 각각 타원형상으로 형성시킴과 동시에 상기 각 타원형태의 레이저 빔의 장축과 단축의 길이를 조절하여 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 형태의 타원형 빔으로 변형시키는 빔변형광학부; 상기 빔변형광학부에서 서로 동일하거나 또는 상이한 타원형 빔 형태로 변형된 두 개의 레이저빔을 반사시켜 절단하고자 하는 취성재료 표면의 절단선에 제1,2 타원형 열방사영역으로 조사함과 동시에, 상기 제1,2 타원형 열방사영역은 이송방향에 대해 상류측은 벌어지고 하류측은 일부 중첩시켜 이의 중첩된 부분에 의하여 최고온도영역을 형성하는 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사하며, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역의 조사각도를 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 각도로 변화시킴과 동시에 중첩량을 변화시키는 각각 두개의 마주하는 반사경부; 상기 두개의 제1,2 타원형 열방사영역의 일부 중첩에 의해 형성된 매미날개 모양의 합성 열방사부의 하류측에서 상기 취성재료의 절단선에 냉각재를 분사시키는 냉각재 분사장치; 및 상기 레이저 발생기와 빔출력조정부, 빔변형광학부, 반사경부 및 냉각재 분사장치를 주어진 절단조건에 맞추어 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역의 출력의 세기, 크기, 조사각도 및 중첩량이 취성재료의 절단조건에 맞추어 실시간으로 조절되는 것을 특징으로 하는 취성재료 절단용 레이저장치가 제공된다. In order to achieve the above object, a laser generator for emitting a laser beam; A beam splitter which partially reflects the emitted laser beam and passes the split laser beam into two beams; A reflector reflecting the partial laser beam passing through the beam splitter in a direction parallel to the direction of the other laser beam reflected by the beam splitter; A beam output adjusting unit installed in each of the laser beam path reflected by the beam splitter and the laser beam path reflected by the reflector, and respectively adjusting the output intensity of the laser beams to the same or different intensities according to cutting conditions; Each beam power adjusting unit forms elliptical shapes of the laser beams having the same or different intensities, and adjusts the lengths of the long and short axes of the laser beams of the elliptical shape to match the cutting conditions of the brittle material. Beam deformation optics for transforming elliptical beams of the same or different shape; The beam deformation optical unit irradiates the first and second elliptical thermal radiation regions to the cutting lines on the surface of the brittle material to be cut by reflecting two laser beams modified in the same or different elliptical beam shapes. 1,2 elliptical heat radiating area is irradiated to form a cicada wing-shaped synthetic heat radiating part which forms the highest temperature area by the overlapping part of the upstream side and the downstream side with respect to the conveying direction. Two opposite reflections each of which change the irradiation angles of two first and second elliptical thermal radiation regions irradiated to form a synthetic thermal radiation unit at the same or different angles according to the cutting conditions of the brittle material and at the same time varying the overlapping amount. cervix; A coolant injector for injecting a coolant to a cutting line of the brittle material at a downstream side of a cicada wing shaped synthetic heat radiator formed by a partial overlap of the two first and second elliptical heat radiating regions; And a control unit for controlling the laser generator, the beam output adjusting unit, the beam deformation optical unit, the reflecting mirror unit, and the coolant spraying device according to a given cutting condition, wherein the first two irradiated to form the cicada wing-shaped synthetic heat radiating unit. There is provided a laser device for cutting brittle materials, characterized in that the intensity, size, irradiation angle, and overlapping amount of output of the elliptical thermal radiation region are adjusted in real time according to the cutting conditions of the brittle materials.

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이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 취성재료 절단용 레이저장치의 실시예 및 이를 이용한 취성재료의 절단과정을 살펴봄으로써 본 발명의 구성과 작용을 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the configuration and operation of the present invention by looking at the embodiment of the laser device for cutting brittle material and the cutting process of the brittle material using the same.

도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 취성재료 절단용 레이저장치는, 레이저빔을 출사시키는 레이저 발생부(30)와, 출사된 하나의 레이저빔을 일부는 반사시키고 일부는 통과시켜 두 개의 빔으로 나누는 빔분할부(32)와, 상기 빔분할부(32)를 통과한 상기 일부의 레이저 빔을, 상기 빔분할부(32)에서 반사된 다른 일부의 레이저 빔 방향과 나란한 방향으로 반사시키는 반사경부(38a)와, 상기 빔 분할부(32)에서 반사된 레이저 빔 경로와 상기 반사경부(38a)에서 반사되는 레이저 빔 경로에 각각 설치되어, 상기 레이저 빔들의 출력세기를 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 각각 조절하는 빔출력 조정부(34)(34-1)와, 상기 각 빔출력 조정부(34)(34-1)에서 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 조절된 레이저빔을 각각 타원형상으로 형성시킴과 동시에 상기 각 타원형태의 레이저 빔의 장축과 단축의 길이를 조절하여 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 형태의 타원형 빔으로 변형시키는 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)와, 상기 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)에서 서로 동일하거나 또는 상이한 타원형 빔 형태로 변형된 두 개의 레이저빔을 반사시켜 절단하고자 하는 취성재료(14) 표면의 절단선(50)에 제1,2 타원형 열방사영역(44a,44b)으로 조사함과 동시에, 상기 제1,2 타원형 열방사영역(44a,44b)은 이송방향에 대해 상류측은 벌어지고 하류측은 일부 중첩시켜 이의 중첩된 부분에 의하여 최고온도영역을 형성하는 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사하며, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 조사각도를 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 각도로 변화시킴과 동시에 중첩량을 변화시키는 각각 두개의 마주하는 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)와, 상기 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 일부 중첩에 의해 형성된 매미날개 모양의 합성 열방사부의 하류측에서 상기 취성재료(140)의 절단선에 냉각재를 분사시키는 냉각재 분사장치(40)와, 상기 레이저 발생기(30)와 빔출력조정부(34)(34-1), 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1), 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1) 및 냉각재 분사장치(40)를 주어진 절단조건에 맞추어 제어하는 제어부(46)를 포함한다. As shown in Figures 5 and 6, the laser device for cutting brittle material according to the present invention, the laser generating unit 30 for emitting a laser beam, and a part of the laser beam emitted and partially reflected and passed through And splitting the beam splitting part 32 divided into two beams and the laser beam passing through the beam splitting part 32 in a direction parallel to the direction of the other laser beam reflected by the beam splitting part 32. It is provided in the reflector 38a, the laser beam path reflected by the beam splitter 32, and the laser beam path reflected by the reflector 38a, respectively, to match the output intensity of the laser beams to the cutting conditions. The ellipsoidal beams are adjusted to the same or different intensities 34 and 34-1 and the respective laser beams are adjusted to the same or different intensities in the respective beam output adjusters 34 and 34-1. Sang Forming and modifying the length of the long axis and short axis of the laser beam of each elliptical shape, the beam deformation optical unit (36a, 36b) (36a) to transform the elliptical beam of the same or different shape according to the cutting conditions of the brittle material -1, 36b-1 and the beam deformation optical unit 36a, 36b (36a-1, 36b-1) to reflect and cut two laser beams modified in the same or different elliptical beam shape to each other The first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b are irradiated to the cutting lines 50 on the surface of the brittle material 14, and the first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b The first and second sides irradiated so as to form a cicada wing-shaped synthetic heat radiating part that forms a maximum temperature region by overlapping portions of the upstream side and a downstream part thereof. , 2 elliptical thermal radiation zone (44a) Two opposite reflecting portions 38b, 38c (38b-1, 38c-), each of which changes the irradiation angle of (44b) to the same or different angles in accordance with the cutting conditions of the brittle material and at the same time changes the amount of overlap. 1) and a coolant at a cutting line of the brittle material 140 at a downstream side of the cicada-shaped synthetic heat radiating portion formed by a partial overlap of the two first and second elliptical thermal radiating areas 44a and 44b. A coolant injector 40 for injecting, the laser generator 30, beam power adjusting units 34, 34-1, beam deformation optical units 36a, 36b, 36a-1, 36b-1, and reflector sections And control section 46 for controlling the 38b, 38c, 38b-1, 38c-1, and coolant injector 40 in accordance with a given cutting condition.

이러한 본 발명의 레이저 장치는, 전술한 바와 같이, 절단선(50)의 상류측은 벌어지고 하류측은 일부 중첩되도록 한 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)을 사용하며, 빔출력 조정부(34)(34-1), 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1), 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)를 통해 그의 출력의 세기, 크기, 조사각도 및 중첩량을 취성재료의 절단조건에 맞추어 실시간으로 변화시키면서 '레이저 풀 컷팅'이 가능하게 된다. In the laser device of the present invention, as described above, two first and second elliptical thermal radiation areas 44a that form a cicada wing-shaped synthetic heat radiator having the upstream side of the cutting line 50 and the downstream side partially overlapping each other. Beam 44, 34b, beam deformation optical units 36a, 36b, 36a-1, 36b-1, and reflector sections 38b, 38c, 38b-1. , 38c-1) enables 'laser full cutting' while changing the intensity, size, irradiation angle and overlap of the output in real time according to the cutting conditions of the brittle material.

즉, 두 경로로 분할된 레이저 빔을 각각의 빔출력 조정부(34)(34-1)에 의하여 절단조건에 알맞는 세기로 별도로 조절할 수 있고, 각각의 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)에 의하여 절단조건에 알맞는 장축과 단축을 가지는 타원 형태로 별도로 조절할 수 있으며, 각각의 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)를 통해 두개의 제1,2 열방사영역(44a)(44b)의 조사각도와 중첩량을 조절할 수 있어, 절단조건에 알맞는 형태의 합성 열방사부를 형성할 수가 있다. That is, the laser beam divided into two paths can be separately adjusted by the beam power adjusting units 34 and 34-1 to the intensity suitable for the cutting conditions, and the respective beam deformation optical units 36a and 36b and 36a. -1, 36b-1) can be adjusted separately in the form of an ellipse having a long axis and a short axis suitable for the cutting conditions, and through the respective reflector portions 38b, 38c (38b-1, 38c-1) The irradiation angles and overlapping amounts of the first and second thermal radiation areas 44a and 44b can be adjusted, so that a synthetic thermal radiation part having a shape suitable for cutting conditions can be formed.

또한, 취성재료의 절단선(50)에 일부 중첩되도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)들은, 미세한 점 형태의 빔 스폿을 절단곡선을 따라 양측으로 번갈아가면서 조사시킴에 따라 형성되는 종래의 U자형 또는 V자형 열방사부와는 달리, 하나의 레이저빔을 '크고 완전한' 하나의 열방사영역을 이루는 타원형태로 변형시킨 것이기 때문에 취성재료 표면에 단순히 조사하는 것에 의해 온전한 열방사부가 완벽하게 구현된다. 따라서, 종래와 같이 절단곡선을 따라 양측으로 번갈아가면서 조사하는 등의 복잡한 과정은 필요없게 된다. 본 발명에 의한 합성 열방사부는 특히, 두개의 제1,2 열방사영역(44a)(44b)을 매미날개 모양처럼 일측을 중첩시킴으로써, 그 중첩된 부분에서 최고온도영역이 형성되도록 한 것이다. 따라서, 이 중첩된 부분을 절단선(50)에 일치시킴으로써 취성재료의 절단에 최적인 열방사부가 구현된다. 또한, 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루는 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 조사각도와 중첩량을 조절하는 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)가 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)에 후행하여 최종출력라인에 배치된다. 따라서, 매미날개 모양의 합성열방사부의 조사형태(조사각도, 중첩량)를 조절하고자 하는 경우에는, 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)의 위치나 각도를 별도로 조절하는 불편하고도 복잡한 구조와 과정 없이 상기 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)만을 독립하여 조절하면 된다. 예를들어, 절단선이 자유곡선으로 이루어지는 경우에는, 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)와 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)를 일체로 하여(하나의 유닛으로 하여) 절단선을 따라 이송시키면서 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)의 반사각도를 변화시키면 된다. 이경우, 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1) 및 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)의 이송을 취성재료의 이송과 조합하여 자유곡선으로 이루어지는 절단선을 따라 이송시키거나, 취성재료의 이송 없이 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)와 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)만을 일체로 이송시킨다. 도 5에서 두개의 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)는 화살표 표시방향으로 조절된다. 즉, 반사경부(38b)(38b-1)는 종축을 중심으로 도면상 좌,우로 회동조절되고, 다른 반사경부(38c)(38c-1)는 횡축을 중심으로 전,후로 회동조절된다. 상기 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)는 상기 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)의 조사각도나 중첩량 조절과는 관련이 없이, 상기 반사경부(38b)(38b-1)에 입력되는 빔의 특성(출력의 세기, 타원의 형태) 만을 조절한다. In addition, the two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b irradiated to partially overlap the cutting line 50 of the brittle material alternately irradiate beam spots having a fine point shape to both sides along the cutting curve. Unlike the conventional U- or V-shaped heat radiating portion formed by applying, since one laser beam is deformed into an elliptical shape that constitutes a 'large and complete' heat radiating region, simply irradiating the surface of the brittle material Intact heat radiating part is fully realized. Therefore, as in the prior art, a complicated process such as irradiating to both sides along the cutting curve is not necessary. In particular, the synthetic thermal radiation unit according to the present invention overlaps one side of the first and second thermal radiation regions 44a and 44b in the shape of a cicada wing, so that the highest temperature region is formed at the overlapped portion. Accordingly, by matching the overlapped portions with the cutting lines 50, a heat radiating portion that is optimal for cutting brittle materials is realized. Also, reflector portions 38b, 38c (38b-1, 38c-1) for adjusting the irradiation angle and the overlapping amount of the first and second elliptical thermal radiation regions 44a, 44b constituting the cicada wing-shaped synthetic thermal radiation portion. Is arranged in the final output line following the beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1. Therefore, in order to adjust the irradiation type (irradiation angle, overlapping amount) of the cicada wing-shaped synthetic heat radiating part, the positions and angles of the beam deformation optical parts 36a, 36b, 36a-1, 36b-1 are separately determined. Only the reflector portions 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1 may be independently controlled without the inconvenience and complicated structure and process of adjusting them. For example, when the cutting line is formed of a free curve, the reflecting mirror portions 38b, 38c (38b-1, 38c-1) and the beam deformation optical portions 36a, 36b (36a-1, 36b-1) It is sufficient to change the reflection angles of the reflecting mirror portions 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1 while conveying them integrally (as one unit) along the cutting line. In this case, the conveyance of the reflector portions 38b, 38c (38b-1, 38c-1) and the beam deformation optics 36a, 36b (36a-1, 36b-1) is combined with the transfer of the brittle material in a free curve. Only the reflective mirror portions 38b, 38c (38b-1, 38c-1) and the beam deformation optical portions 36a, 36b (36a-1, 36b-1) are transported along the cutting line, or without transferring brittle material. Transfer it integrally. In FIG. 5, the two reflector portions 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1 are adjusted in the direction of arrow display. That is, the reflecting mirrors 38b and 38b-1 are rotated left and right on the drawing about the longitudinal axis, and the other reflecting mirrors 38c and 38c-1 are rotated before and after the horizontal axis. The beam deformation optical parts 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1 are not related to the irradiation angle or the overlapping amount of the reflecting mirror parts 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1. Only the characteristics (output intensity, ellipse shape) of the beam input to the reflector portions 38b and 38b-1 are adjusted.

그리고, 상기 제어부(46)의 제어값들은 열역학적 분석이나 실험을 통하여 결정되며, 이러한 제어값들은 상기 제어부(46)에 연결된 제어부입력기(48)를 통하여 제어부(46)에 사전에 입력되거나 특별한 경우 수시로 입력하게 된다. 첨부도면 도 6에서 점선으로 도시된 바와 같이, 레이저 발생부(30)와 빔출력조정부(34)(34-1), 빔변형광학부(36a, 36b)(36a-1,36b-1), 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)는 별도의 제어선(49)을 통하여 상기 제어부(46)의 통제를 받게 된다. In addition, the control values of the controller 46 are determined through thermodynamic analysis or experiment, and these control values are previously input to the controller 46 through the controller input unit 48 connected to the controller 46, or in particular cases. Will be entered. As shown by a dotted line in FIG. 6, the laser generating unit 30, the beam power adjusting unit 34, 34-1, the beam deformation optical units 36a, 36b, 36a-1, 36b-1, Reflector portions 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1 are controlled by the controller 46 through separate control lines 49.

또한, 절단하고자 하는 취성재료(14)는 본 발명에 따른 레이저장치(100)에 의해 레이저빔이 조사되는 동안 도 6의 화살표 방향(60)으로 이송되어 상대적 절단운동이 가능하게 한다. In addition, the brittle material 14 to be cut is transported in the direction of the arrow 60 of FIG. 6 while the laser beam is being irradiated by the laser device 100 according to the present invention to allow relative cutting movement.

이와 같이 구성된 취성재료 절단용 레이저장치(100)를 이용하여 절단작업을 수행함으로써, 가공할 취성재료의 상태와 가공 환경에 맞추어 절단경로 오차없이 고정밀도, 고속의 절단이 이루어질 수 있는 것이다. By performing the cutting operation using the laser device 100 for cutting brittle materials configured as described above, cutting can be performed with high precision and high speed without a cutting path error according to the state and processing environment of the brittle material to be processed.

즉, 레이저 발생부(30)로부터 출사되는 레이저빔(31)을 분할하고 분할된 각각의 레이저빔의 출력세기와 방향, 위치 등을 제어부(46)를 통해 독립적으로 조정한 후, 다시 중첩시킴으로써 레이저빔의 형상과 가공조건을 실시간으로 자동제어하여 최적화할 수 있으므로, 비대칭 재료 및 곡선 절단시에도 왜곡없는 절단작업을 수행할 수 있으며, 고정밀도, 고속의 최적 절단작업을 수행할 수 있는 것이다. That is, the laser beam 31 emitted from the laser generator 30 is divided, and the output intensity, direction, and position of each divided laser beam are independently adjusted through the controller 46, and then the laser is overlapped again. Since the shape and processing conditions of the beam can be automatically optimized in real time, it is possible to perform distortion-free cutting even when cutting asymmetric materials and curves, and to perform high-precision, high-speed optimal cutting.

이의 절단방법을 첨부도면 도 6을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.The cutting method thereof will be described in detail with reference to FIG. 6.

본 발명에 따른 취성재료 절단용 레이저장치(100)를 이용하여 취성재료(14)를 절단함에 있어, 우선 상기 제어부입력기(48)를 통해 필요한 제어값들을 상기 제어부(46)에 입력한다. In cutting the brittle material 14 using the laser device 100 for cutting brittle material according to the present invention, first, necessary control values are input to the controller 46 through the controller input unit 48.

이때, 상기 제어부(46)에 입력되는 제어값은 열역학적 분석이나 실험을 통해 미리 도출되어 있음은 물론이다. At this time, the control value input to the control unit 46 is of course derived in advance through thermodynamic analysis or experiment.

그리고, 상기 레이저 발생부(30)를 통해 출사되어 빔분할부(32)를 통해 분할된 각각의 레이저빔의 출력세기는 빔출력조정부(34)(34-1)를 통하여 조절된다. 상기 빔출력조정부(34)와 상기 빔출력조정부(34-1)에서의 레이저빔의 출력의 세기는, 절단 조건에 따라 서로 동일한 세기로 조절될 수도 있고 상이한 세기로 조절될 수도 있다. In addition, the output intensity of each laser beam emitted through the laser generator 30 and split through the beam splitter 32 is adjusted through the beam output adjusters 34 and 34-1. The intensity of the laser beam output from the beam output adjuster 34 and the beam output adjuster 34-1 may be adjusted to the same intensity or different to each other depending on the cutting conditions.

여기에서, 상기 빔출력조정부(34)(34-1)는 바람직하게 레이저빔의 세기를 0 % ~ 50 % 범위내에서 조정할 수 있도록 한다. Herein, the beam output adjusting unit 34, 34-1 preferably adjusts the intensity of the laser beam within the range of 0% to 50%.

이어서, 상기 빔출력조정부(34)(34-1)를 통하여 조절된 두 경로의 레이저빔들은, 각각 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)에서 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 형태의 타원형 빔으로 변형된다. 이 경우, 타원형 빔의 형태(크기, 모양) 조절은 레이저 빔의 장축과 단축의 길이를 조절함으로써 가능하다. Subsequently, the laser beams of the two paths adjusted through the beam power adjusting units 34 and 34-1 are cut conditions of the brittle material in the beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1, respectively. To elliptical beams of the same or different shape. In this case, the shape (size, shape) of the elliptical beam can be adjusted by adjusting the length of the long axis and short axis of the laser beam.

후속하여, 상기 빔출력조정부(34)(34-1)와 상기 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)를 통하여 절단에 적합한 출력 세기와 타원형 빔 형태로 변형된 레이저빔들은 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)에 의하여 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)으로서 취성재료(14)의 절단선(50)상에 조사되어 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이룬다. 이러한 매미날개 모양의 합성 열방사빔은 상기 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1)에 의하여 절단 방향의 상류측은 벌어지고 하류측은 일부 중첩된 형태를 이루게 된다. 여기서, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)은 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 각도로 조절됨과 동시에 그들의 중첩량도 조절된다. Subsequently, the laser is transformed into an elliptical beam shape with an output intensity suitable for cutting through the beam power adjusting units 34 and 34-1 and the beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1. The beams are formed on the cutting line 50 of the brittle material 14 as two first and second elliptical thermal radiation regions 44a and 44b by reflecting mirror portions 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1. It is irradiated to form a cicada wing-shaped synthetic heat radiator. The cicada-shaped composite thermal radiation beam is formed by the reflector portions 38b and 38c and 38b-1 and 38c-1 so that the upstream side of the cutting direction is opened and the downstream side is partially overlapped. Here, the two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b constituting the cicada wing-shaped synthetic heat radiating part are adjusted at the same or different angles according to the cutting conditions of the brittle material and at the same time their overlapping amount Adjusted.

이렇게 함으로써, 절단하고자 하는 취성재료(14)에 조사되는 레이저빔의 출력의 세기, 형상(크기), 조사각도 및 중첩량을 실시간으로 자동제어하여 비대칭 재료 및 곡선 절단시에도 왜곡없는 절단작업을 수행할 수 있으며, 고정밀도, 고속의 최적 절단작업을 수행할 수 있는 것이다. By doing so, the intensity, shape (size), irradiation angle, and overlapping amount of the laser beam output to the brittle material 14 to be cut are automatically controlled in real time to perform distortion-free cutting even when cutting asymmetric materials and curves. It is possible to perform the cutting work of high precision and high speed.

첨부도면 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 레이저장치를 통해 취성재료 절단시 나타나는 합성 열방사영역의 일례를 보여주는 것으로서, 도 7a에는 매미날개 모양의 합성 열방사부의 개략 평면도가 도시되어 있고, 도 7b에는 도 7a의 A, B, C축에서의 합성 열방사부에 대한 타원형 빔의 출력세기 분포(I축)가 도시되어 있으며, 도 7c에는 도 7a의 A, B, C축에서의 취성재료 표면부의 온도 분포(T축)가 도시되어 있다. 7A to 7C show an example of a synthetic thermal radiation region that appears when cutting brittle materials through the laser device of the present invention. Fig. 7A shows the output intensity distribution (I axis) of the elliptical beam with respect to the composite thermal radiator on the A, B and C axes of FIG. 7A, and FIG. The temperature distribution (T axis) is shown.

도 7a 내지 도 7c에는 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루게 되는 양측의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)이 동일한 크기, 동일한 출력세기, 동일한 조사각도 및 대칭의 중첩상태 즉, 완전한 대칭의 상태로 조사될 때의 예를 나타내고 있다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저장치를 이용한 취성재료 절단에 있어서, 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)은 절단선(50)의 양측으로 대칭의 형태를 취하면서 이송방향의 상류측(도 7a에서 아래쪽)은 벌어지고 하류측은 일부 중첩된 형태를 이룬다. 이는, 도 7b의 A, B, C 축에 따른 빔 출력세기 분포(radiation intensity profile)(I축)에 도시되어 있듯이, 양측으로 대칭적인 출력분포를 보이고 있으며, 도 3b의 종래 U자형 빔형상에 따른 빔 출력세기 분포에 비해 양호한 형태를 나타내고 있음을 알 수 있다.7A to 7C, the first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b on both sides forming the cicada wing-shaped synthetic heat radiator have the same size, the same output intensity, the same irradiation angle, and the symmetric overlap state, that is, An example is shown when irradiated in a state of perfect symmetry. As shown in FIG. 7A, in cutting brittle materials using the laser device according to the present invention, two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b are symmetrical to both sides of the cutting line 50. The upstream side (downward in Fig. 7a) in the conveying direction is opened while the downstream side is partially overlapped. This shows a symmetrical output distribution on both sides, as shown in the beam intensity intensity profile (I axis) along the A, B, and C axes of FIG. 7B, and on the conventional U-shaped beam shape of FIG. 3B. It can be seen that it shows a good shape compared to the beam output intensity distribution accordingly.

또한, 도 7c의 A, B, C축에서의 취성재료 표면부의 온도 분포(T축)에 도시되어 있듯이 절단선(50)에 접하는 부분이면서 하류측의 중첩된 부분에서 가장 온도가 높은 대칭적인 온도분포를 보여 절단에 적합함을 알 수 있으며, 취성재료의 표면부 온도가 용융점(Melting point)(Tm)을 초과하지 않는 안정적인 상태임을 나타내고 있다.  In addition, as shown in the temperature distribution (T axis) of the brittle material surface portion on the A, B, and C axes of FIG. It can be seen that the distribution is suitable for cutting, and indicates that the surface temperature of the brittle material is in a stable state that does not exceed the melting point (Tm).

아울러, 상기 도 7a 내지 도 7c에서와 같은 빔의 크기, 출력세기 분포 및 취성재료의 표면부 온도는 상기 제어부(46)를 통해 빔출력조정부(34)(34-1)와 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1), 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1) 등을 조정함으로써 최적의 상태로 조절할 수 있는 것이다. 첨부도면 도 8a 내지 도 8c에는 취성재료의 특성이나 절단 조건등에 따른 레이저 빔의 여러가지 변형예들을 보여주는 3차원 출력분포도가 도시되어 있다. 먼저, 도 8a에 도시된 예는, 전술한 도 7a 내지 도 7c와 같이 양측의 타원형 빔 스폿 형태의 레이저빔들이 절단선에 대하여 전체적으로 동일한 즉, 동일한 크기, 동일한 출력세기, 동일한 조사각도 및 대칭의 중첩상태로 조사될 때의 모양을 보여준다. 이와 같이, 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)들이 절단선(50)을 기준으로 모든 조건이 대칭인 형태는, 절단선이 취성재료의 좌,우 양측의 가운데에 형성되면서 절단선이 직선인 경우에 적합하다고 할 수 있다. 첨부도면 도 8b에 도시된 형태는, 매미날개 모양으로 합성되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역 중 왼쪽의 열방사영역을 형성하는 레이저빔의 출력의 세기를 오른쪽의 열방사영역을 형성하는 레이저빔의 출력의 세기보다 높게 조절하였을 때의 출력분포를 보여준다. 따라서, 왼쪽의 타원형 열방사영역의 온도가 높게 나타나고 있다. 이러한 것은 절단선의 좌측을 이루는 취성재료의 면적이 절단선 우측을 이루는 취성재료의 면적에 비해 좁은 비대칭 절단에 있어서, 절단선의 좌측 영역에서의 열전달 속도가 빨라 절단선의 우측 영역의 온도가 더 높게 유지되어, 최대의 열 팽창/수축 응력이 발생되는 실제 절단선이 절단선 좌측으로 휘어지게 생성되는 것이 우려되는 경우, 절단선 좌측에 조사되는 열방사영역의 출력을 높여 해당부분의 온도를 사전에 높여주는 것으로 보정함으로써 실제 절단선이 왜곡되는 현상을 방지하고자 할 때 적합한 형태이다. 또한, 이 경우에는, 절단선이 곡선의 절단선 형태를 가지는 경우에, 상대적으로 열전달(냉각)속도가 빠른 곡선의 바깥쪽 부분에 대응하는 타원형 열방사영역을 형성하는 레이저빔의 출력을 크게 하여 절단선의 왜곡현상을 방지하고자 할 때에도 적합한 형태이다. 첨부도면 도 8c에 도시된 형태는, 매미날개 모양으로 합성되는 두 개의 타원형 열방사영역의 조사각도를 좁혀 중첩량을 증가시킨 형태를 보여준다. 이는 절단 대상물인 취성재료의 재질, 두께 등에 따라 두 빔의 중첩량을 변화시킴으로써 합성 열방사부를 절단선에 집중시켜 형성하고자 할 때 적합한 형태이다. 이는 예를들어, 취성재료의 두께가 얇고 절단속도를 증가시키고자 할 때 적합하다고 할 수 있다. 반대로, 두개의 타원형 열방사영역을 이루는 레이저빔의 조사각도를 넓히면 중첩량이 줄어들어 합성 열방사부를 절단선 주변에 넓게 퍼지는 형태로 만들 수 있다. 또한, 상기한 방법 이외에도, 두개의 타원형 열방사영역의 형태(크기,모양)나 조사각도를 서로 다르게 조절할 수도 있다. In addition, the size of the beam, the output intensity distribution and the temperature of the surface portion of the brittle material as shown in FIGS. 7A to 7C may be controlled by the beam output adjusting unit 34, 34-1 and the beam deformation optical unit through the control unit 46. By adjusting the 36a, 36b (36a-1, 36b-1), the reflecting mirror portions 38b, 38c (38b-1, 38c-1), etc., the optimum state can be adjusted. 8A to 8C show a three-dimensional output distribution diagram showing various modifications of the laser beam depending on the characteristics of the brittle material, cutting conditions, and the like. First, in the example shown in FIG. 8A, as shown in FIGS. 7A to 7C, laser beams having both elliptical beam spot shapes are generally the same with respect to the cutting line, that is, the same size, the same output intensity, the same irradiation angle and symmetry. Shows what it looks like when it is examined in superposition. As such, the two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b constituting the cicada wing-shaped synthetic thermal radiation part are symmetrical with respect to the cutting line 50, and the cutting line is a brittle material. It can be said that it is formed in the middle of both left and right sides of the cutting line is a straight line. The shape shown in Figure 8b is to form the heat radiation region on the right of the intensity of the output of the laser beam forming the heat radiation region on the left of the two first, second elliptical heat radiation region synthesized in the shape of a cicada wing It shows the output distribution when it is adjusted higher than the intensity of the laser beam output. Therefore, the temperature of the elliptical thermal radiation region on the left side is high. This is because in the case of asymmetrical cutting in which the area of the brittle material forming the left side of the cutting line is narrow compared to the area of the brittle material forming the right side of the cutting line, the heat transfer rate is faster in the left region of the cutting line, so that the temperature in the right area of the cutting line is maintained higher. If there is a concern that the actual cutting line causing the greatest thermal expansion / contraction stress is bent to the left of the cutting line, increase the output of the thermal radiation area irradiated to the left of the cutting line to raise the temperature of the part in advance. This is suitable when you want to prevent the distortion caused by the actual cutting line. In this case, when the cutting line has a curved cutting line shape, the output of the laser beam forming an elliptical thermal radiation area corresponding to the outer portion of the curve having a relatively high heat transfer (cooling) speed is increased. It is also suitable for preventing distortion of the cutting line. 8C shows a form in which the irradiation angle of the two elliptical thermal radiation regions synthesized in the shape of a cicada wing is increased by increasing the overlap amount. This is suitable when the synthetic heat radiating portion is to be concentrated and formed on the cutting line by changing the overlapping amount of the two beams according to the material, thickness, etc. of the brittle material to be cut. This can be said to be suitable, for example, when the thickness of the brittle material is thin and the cutting speed is to be increased. On the contrary, when the irradiation angle of the laser beam constituting the two elliptical thermal radiation areas is widened, the overlapping amount is reduced, so that the composite thermal radiation part can be spread widely around the cutting line. In addition to the above method, the shape (size, shape) or irradiation angle of the two elliptical thermal radiation regions may be adjusted differently.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 취성재료에 조사되는 레이저빔의 형상, 위치, 방향 및 출력세기를 실시간으로 변형 또는 조정함으로써, 가공환경에 맞는 최적의 절단작업을 수행할 수 있는 것이다. As described above, the present invention is capable of performing an optimal cutting operation for the processing environment by modifying or adjusting the shape, position, direction, and output intensity of the laser beam irradiated to the brittle material in real time.

특히, 종래의 절단방법에서의 치명적인 문제점이었던 절단 왜곡현상을 방지하고, 고속절단을 실현함으로써 고품질, 고정밀을 요구하는 취성재료의 절단에 적합하다 할 수 있다. 임의의 형상으로 빔의 형상을 변형시키고 빔 출력세기 분포도 변화시켜서 비대칭 평면 절단시, 곡선 절단시 등 열역학적으로 비대칭 상태의 재료도 고정밀도의 고속 절단이 가능한 것이다.In particular, it can be suitable for cutting brittle materials requiring high quality and high precision by preventing cutting distortion, which is a fatal problem in the conventional cutting method, and realizing high speed cutting. By modifying the shape of the beam to any shape and changing the beam output intensity distribution, thermodynamically asymmetrical materials such as asymmetric plane cutting and curve cutting can be cut at high speed with high accuracy.

또한, 취성재료를 용융점 이상으로 가열시키지 않고도 절단할 수 있으므로 취성재료를 손상시키지 않아 분진 발생을 최소화하는 등 청정 절단을 수행할 수 있는 것이다.In addition, since the brittle material can be cut without heating above the melting point, the brittle material can be cut cleanly by minimizing dust generation without damaging the brittle material.

도 1 및 도 2는 종래의 레이저장치를 이용하여 취성재료를 절단하는 과정을 도시한 사시도1 and 2 are perspective views showing a process of cutting a brittle material using a conventional laser device

도 3a는 종래의 레이저장치에 있어서 취성재료를 절단하기 위한 빔형상 중 U자형 열방사 곡선을 도시한 평면도3A is a plan view showing a U-shaped heat radiation curve in a beam shape for cutting a brittle material in a conventional laser device;

도 3b는 도 3a의 A, B, C축에서의 열방사 곡선의 출력세기 분포(I축)를 도시한 도면FIG. 3B is a diagram showing the output intensity distribution (I-axis) of the thermal radiation curve in the A, B and C axes of FIG. 3A

도 3c는 도 3a의 A, B, C축에서의 취성재료 표면부의 온도 분포(T축)를 도시한 도면3C is a diagram showing the temperature distribution (T axis) of the brittle material surface portion on the A, B and C axes of FIG. 3A.

도 4는 종래의 레이저장치를 통해 취성재료 절단시 발생되는 절단선 왜곡현상을 도시한 사시도Figure 4 is a perspective view showing the distortion of the cutting line generated when cutting brittle material through a conventional laser device

도 5는 본 발명의 레이저장치를 개략적으로 도시한 사시도5 is a perspective view schematically showing a laser device of the present invention;

도 6은 본 발명의 레이저장치를 개략적으로 도시한 모식도6 is a schematic diagram schematically showing a laser device of the present invention;

도 7a는 본 발명의 레이저장치를 통해 취성재료 절단시 나타나는 합성 열방사부의 일례를 보여주는 평면도 7A is a plan view showing an example of a synthetic thermal radiator that appears when cutting a brittle material through the laser device of the present invention.

도 7b는 도 7a의 A, B, C축에서의 합성 열방사부의 레이저빔 출력세기 분포(I축)를 도시한 도면FIG. 7B is a diagram showing the laser beam output intensity distribution (I axis) of the synthetic thermal radiator on the A, B, and C axes of FIG. 7A;

도 7c는 도 7a의 A, B, C축에서의 취성재료 표면부의 온도 분포(T축)를 도시한 도면 도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 합성 열방사부의 여러가지 변형예들을 보여주는 3차원 출력분포도면 FIG. 7C shows the temperature distribution (T axis) of the brittle material surface portion on the A, B, and C axes of FIG. 7A. FIGS. 8A to 8C are three-dimensional outputs showing various modifications of the synthetic thermal radiator according to the present invention. Distribution chart

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

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30 : 레이저 발생부 31 : 레이저빔30: laser generating unit 31: laser beam

32 : 빔분할부 34, 34-1 : 빔출력조정부32: beam splitting section 34, 34-1: beam output adjusting section

36a, 36b, 36a-1, 36b-1 : 빔변형광학부 38a, 38b, 38c, 38b-1, 38c-1 : 반사경부 36a, 36b, 36a-1, 36b-1: beam deformation optics 38a, 38b, 38c, 38b-1, 38c-1: reflector

40 : 냉각재 분사장치 42 : 냉각재 44a : 제1 타원형 열방사영역 44b: 제2 타원형 열방사영역 40: coolant injection device 42: coolant 44a: first elliptical heat radiation zone 44b: second elliptical heat radiation zone

46 : 제어부 48 : 제어부입력기 46: control unit 48: control unit input unit

50 : 절단선 60 : 취성재료의 이송방향50: cutting line 60: conveying direction of brittle material

100 : 레이저장치 100: laser device

Claims (3)

레이저빔을 출사시키는 레이저 발생부(30); A laser generator 30 for emitting a laser beam; 출사된 하나의 레이저빔을 일부는 반사시키고 일부는 통과시켜 두 개의 빔으로 나누는 빔분할부(32);A beam splitting part 32 which partially reflects the emitted laser beam and passes the split part into two beams; 상기 빔분할부(32)를 통과한 상기 일부의 레이저 빔을, 상기 빔분할부(32)에서 반사된 다른 일부의 레이저 빔 방향과 나란한 방향으로 반사시키는 반사경부(38a); A reflector 38a for reflecting the part of the laser beam passing through the beam splitting part 32 in a direction parallel to the direction of the other part of the laser beam reflected from the beam splitting part 32; 상기 빔 분할부(32)에서 반사된 레이저 빔 경로와 상기 반사경부(38a)에서 반사되는 레이저 빔 경로에 각각 설치되어, 상기 레이저 빔들의 출력세기를 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 각각 조절하는 빔출력 조정부(34)(34-1); Installed in the laser beam path reflected from the beam splitter 32 and the laser beam path reflected from the reflector 38a, respectively, to match the output intensity of the laser beams with the same or different intensities, respectively. A beam output adjusting unit 34 (34-1) for adjusting; 상기 각 빔출력 조정부(34)(34-1)에서 서로 동일하거나 또는 상이한 세기로 조절된 레이저빔을 각각 타원형상으로 형성시킴과 동시에 상기 각 타원형태의 레이저 빔의 장축과 단축의 길이를 조절하여 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 형태의 타원형 빔으로 변형시키는 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1); The beam output adjusting units 34 and 34-1 respectively form elliptical shapes of the laser beams having the same or different intensities, and adjust the lengths of the long and short axes of the laser beams of the elliptical shape. Beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1 for deforming an elliptical beam having the same or different shapes to each other according to cutting conditions of the brittle material; 상기 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1)에서 서로 동일하거나 또는 상이한 타원형 빔 형태로 변형된 두 개의 레이저빔을 반사시켜 절단하고자 하는 취성재료(14) 표면의 절단선(50)에 제1,2 타원형 열방사영역(44a,44b)으로 조사함과 동시에, 상기 제1,2 타원형 열방사영역(44a,44b)은 이송방향에 대해 상류측은 벌어지고 하류측은 일부 중첩시켜 이의 중첩된 부분에 의하여 최고온도영역을 형성하는 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사하며, 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 조사각도를 취성재료의 절단조건에 맞추어 서로 동일하거나 또는 상이한 각도로 변화시킴과 동시에 중첩량을 변화시키는 각각 두개의 마주하는 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1); Cutting lines on the surface of the brittle material 14 to be cut by reflecting two laser beams modified in the same or different elliptical beam shape in the beam deformation optical units 36a and 36b and 36a-1 and 36b-1. While irradiating 50 to the first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b, the first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b are opened upstream with respect to the conveying direction and partially overlapped with the downstream side. Two first and second elliptical thermal radiation areas 44a irradiated to form a cicada wing-shaped synthetic heat radiating part that forms the highest temperature region by the overlapping portions thereof. Two opposing reflecting portions 38b, 38c and 38b-1, 38c-1, each of which changes the irradiation angle of (44b) to the same or different angles in accordance with the cutting conditions of the brittle material and at the same time changes the amount of overlap. ); 상기 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 일부 중첩에 의해 형성된 매미날개 모양의 합성 열방사부의 하류측에서 상기 취성재료(140)의 절단선에 냉각재를 분사시키는 냉각재 분사장치(40); 및 Coolant injection for injecting coolant to the cutting line of the brittle material 140 on the downstream side of the cicada wing-shaped synthetic heat radiator formed by a partial overlap of the two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b. Device 40; And 상기 레이저 발생기(30)와 빔출력조정부(34)(34-1), 빔변형광학부(36a,36b)(36a-1,36b-1), 반사경부(38b,38c)(38b-1,38c-1) 및 냉각재 분사장치(40)를 주어진 절단조건에 맞추어 제어하는 제어부(46);를 포함하며, The laser generator 30, the beam power adjusting section 34, 34-1, the beam deformation optical sections 36a, 36b, 36a-1, 36b-1, the reflector sections 38b, 38c, 38b-1, 38c-1) and the control unit 46 for controlling the coolant injector 40 in accordance with the given cutting conditions; 상기 매미날개 모양의 합성 열방사부를 이루도록 조사되는 두개의 제1,2 타원형 열방사영역(44a)(44b)의 출력의 세기, 크기, 조사각도 및 중첩량이 취성재료의 절단조건에 맞추어 실시간으로 조절되는 것을 특징으로 하는 취성재료 절단용 레이저장치. The intensity, size, irradiation angle, and overlap amount of the outputs of the two first and second elliptical thermal radiation areas 44a and 44b irradiated to form the cicada wing-shaped synthetic thermal radiation unit are adjusted in real time according to the cutting conditions of the brittle material. Laser device for cutting brittle material, characterized in that. 삭제delete 삭제delete
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