KR100628458B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR100628458B1
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김영환
김신철
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주식회사 이오테크닉스
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Abstract

레이저 가공 장치에 대해서 개시된다. 개시된 레이저 가공 장치는: 컨베이어부에 의해 이송된 피가공물이 안착 및 고정되는 안착부가 설치되는 워킹 테이블과, 워킹 테이블로부터 소정 간격 이격되게 설치되어 피가공물의 측면을 접촉하여 밀면서 피가공물을 정렬시키는 정렬부를 구비하고, 상기 정렬부는 컨베이어부에 의한 피가공물의 이송시 피가공물과 접촉되는 것을 방지하기 위해 승강 가능하게 설치되는 한 쌍의 Y축정렬부와, Y축정렬부와 수직으로 설치되는 한 쌍의 X축정렬부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 가공 장치{Laser machining apparatus}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 레이저 가공 장치의 구동부와 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구동부를 도시한 측단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 레이저 가공 장치의 구동부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 레이저 가공 장치의 회전부의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 Y축정렬부를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 Y축정렬부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 Y축정렬부의 일부분을 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 X축정렬부를 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안착부가 설치된 워킹 테이블을 도시한 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100...레이저 가공 장치 102...워킹 테이블
104...컨베이어부 106...안착부
120...제1직선구동부 130...제2직선구동부
140...Y축구동부 160...X축구동부
165...레이저 가공부 200, 220...Y축정렬부
210...접촉부 214...접촉부재
230...승강부 232...승강부재
234...액츄에이터 237...볼스크류
240...슬라이딩부 250, 270...X축정렬부
264...접촉부재 290...고정부
본 발명은 레이저 가공 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display:LCD)와 같은 평면 디스플레이의 전극을 절단하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
일반적으로 액정 디스플레이(Liquid crystal display, LCD)와 같은 패널의 생산 과정에는 정전기에 의한 트랜지스터의 손상을 방지하거나, 에이징 등의 테스트를 간편하게 하기 위하여 제조 공정 중에 게이트 전극과 데이터 전극 등이 단락선에 의해 연결되어 있다. 이 단락선은 테스트 공정이 끝난 후 모듈 조립을 하기 전까지 제거되어야 한다. 즉, 액정 디스플레이의 COG(Chip On Glass) 작업을 위해 서 레이저를 이용하여 액정 디스플레이(LCD)의 전극을 절단하여야 한다. 기존의 액정 디스플레이(LCD)는 비교적 소형 사이즈에 전극의 간격 또한 넓었다. 그러나 액정 디스플레이(LCD)가 대형화되고, 해상도 또한 고해상도로 됨에 따라 전극의 간격 또한 점점 작아지고 있다. 대형화되고 있는 액정 디스플레이를 가공하기 위해서 레이저 가공 장치는 매우 정밀한 정밀도가 요구된다. 즉, 정밀한 미세 가공과 가공 오차를 줄이기 위하여 레이저 광은 액정 디스플레이의 정확한 위치에 조사되어야 한다.
액정 디스플레이의 이송시 워킹 테이블로 이송되는 액정 디스플레이가 틀어지게 이송되는 경우가 발생된다. 이와 같이 액정 디스플레이의 위치가 틀어지게 되면, 정밀한 레이저 가공을 위하여 틀어진 위치만큼의 위치 오차를 보상하여야 한다. 위치 오차를 보상하기 위해서 액정 디스플레이 상의 얼라인 마크(Align Mark)를 비젼 카메라(vision camera)를 통해 읽은 다음 구동부의 하축과 상축 상호간의 움직임을 통해 위치 오차를 보상하며 레이저 가공을 하게 된다. 그러나, 상축(또는 하축)이 고속 이동을 하는 동안 하축(또는 상축)은 수 ㎛의 이동 운동을 하게 된다. 따라서, 종래의 레이저 가공 장치에 있어서는 액정 디스플레이를 정밀하게 정렬하거나 가공하기가 매우 어렵다.
상기와 달리, 워킹 테이블에 장착된 액정 디스플레이 주위에 별도의 정렬 장치를 설치하여 액정 디스플레이를 정렬시킬 수 있다. 그러나, 별도의 정렬 장치를 설치하는 경우 이송되는 액정 디스플레이가 정렬 장치에 부딪혀 파손될 위험이 있다.
또한, 일반적으로 워킹 테이블은 알루미늄 플레이트로 제작된다. 알루미늄으로 제작된 워킹 테이블에 액정 디스플레이가 직접 안착될 경우, 정렬장치에 의한 정렬 과정이나 이송 과정 중에 액정 디스플레이에 충격이 가해지거나 워킹 테이블과의 접촉으로 인해 액정 디스플레이가 파손되거나 스크래치가 발생될 위험이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로서, 피가공물의 이송시 피가공물과 정렬 장치의 충돌을 방지할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 고속 및 고정밀로 레이저 가공을 할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 다양한 크기의 피가공물을 가공할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치는: 장착된 레이저 헤드를 제1방향으로 구동하는 X축구동부;
상기 X축구동부의 하부에 설치되어 상기 X축구동부를 피가공물이 이송되는 제2방향으로 구동하는 한 쌍의 Y축구동부;
컨베이어부에 의해 이송된 상기 피가공물이 안착 및 고정되는 안착부가 설치되는 워킹 테이블; 및
상기 워킹 테이블로부터 소정 간격 이격되게 설치되어 상기 피가공물의 측면을 접촉하여 밀면서 상기 피가공물을 정렬시키는 정렬부;를 구비하고,
상기 정렬부는, 상기 제2방향과 나란하게 서로 마주보게 설치되는 것으로, 상기 컨베이어부에 의한 상기 피가공물의 이송시 상기 피가공물과 접촉되는 것을 방지하기 위해 승강 가능하게 설치되는 한 쌍의 Y축정렬부; 및
상기 제1방향과 나란하게 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 X축정렬부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 X축정렬부는 고정되게 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 Y축정렬부 및 상기 X축정렬부는,
수평으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 피가공물의 측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 상기 피가공물을 정렬시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 Y축정렬부는,
승강가능하게 설치되는 승강부; 및
상기 승강부에 설치되어 상기 승강부의 상승시 수평으로 슬라이딩되며 상기 피가공물의 측면에 접촉되는 접촉부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 승강부는,
승강가능하게 설치되어 일측에 상기 접촉부가 설치되는 승강부재;
상기 승강부재를 승강시키는 액츄에이터; 및
상기 액츄에이터를 구동하는 구동원;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 접촉부는,
상기 승강부재에 설치되는 지지부재; 및
상기 지지부재에 설치되어 상기 피가공물의 측면에 접촉되는 접촉부재;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 접촉부재는,
상기 피가공물에 접촉시 자유롭게 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 접촉부재는 원기둥 형상을 가지며, 피크(PEEK) 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 Y축정렬부는,
상기 컨베이어부 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 안착부는 복수의 안착부재;를 구비하고,
상기 안착부재에는 상기 피가공물을 진공 흡착하여 고정시키기 위한 흡입홀;이 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 안착부재는 플라스틱 수지 재질인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 안착부재는 아세탈 재질인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 빠른 이해를 위해 과장되게 도시된 것이다.
일반적으로, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 등과 같은 평면 디스플레이를 절단하는 레이저 가공 장치는 소정의 방향으로 이동 가능하게 설치되는 구동부를 구비한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 레이저 가공 장치의 구동부와 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구동부를 도시한 측단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 레이저 가공 장치의 구동부를 개략적으로 도시한 사시도이다. 또한, 도 4는 도 2에 도시된 레이저 가공 장치의 회전부의 일 실시예를 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)는 그 내부의 워킹 테이블(Working table, 102)과, 컨베이어(104)와, 안착부(106)와, 정렬부(200, 220, 250, 270)와, 레이저 가공부(165)를 구비한다. 또한, 레이저 가공 장치(100)는 각 장치를 이송시키는 복수의 구동부(140, 160)를 더 구비한다. 워킹 테이블(102)은 레이저 가공 장치(100)의 본체 프레임에 고정 설치되는 것으로, 그 일측에는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display:LCD)와 같은 피가공물(110)이 안착 및 고정되는 안착부(106)가 설치된다. 안착부(106)에는 컨베이어(104)에 의해 이송되는 다양한 크기의 피가공물(예를 들어, 평면 디스플레이, 110)이 안착 및 고정된다. 안착부(106)에 안착 및 고정된 피가공물(110)은 후술하는 레 이저 가공부(165)에 의해 가공 및 절단된다. 이하, 설명의 편의를 위해 피가공물(110)이 이송되는 방향을 Y 방향(제2방향)이라 하고, 상기 Y 방향(제2방향)과 수평으로 직교하는 방향을 X 방향(제1방향)이라 한다.
일반적으로 워킹 테이블(102)은 알루미늄 플레이트로 제작된다. 알루미늄으로 제작된 워킹 테이블(102)에 피가공물(110)이 안착 및 고정되는 경우 후술하는 정렬부(200, 220, 250, 270)에 의한 정렬 과정이나 기타 이송 과정 중에 피가공물(110)이 접촉이나 충격으로 인해 파손되거나 스크래치가 발생될 위험이 있다. 이와 같이 피가공물(110)이 워킹 테이블(102)에 직접 접촉되어 충격이나 기타 원인으로 파손되는 경우를 방지하기 위해 워킹 테이블(102)에는 안착부(106)가 마련된다. 설명의 빠른 이해를 위해 복수의 구동부(140, 160)와, 정렬부(200, 220, 250, 270)를 먼저 설명한 후, 워킹 테이블(102) 및 안착부(106)의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
구동부(140, 160)는 피가공물(110)이 이송되는 방향(Y 방향)과 나란하게 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 Y축구동부(140)와, 한 쌍의 Y축구동부(140) 상부에 제2방향(Y 방향)과 소정 각도를 이루는 제1방향(X 방향)으로 설치되어 장착된 레이저 가공부(165)를 제1방향으로 구동하는 X축구동부(160)를 구비한다. Y축구동부(140)는 피가공물(110)이 이송되는 제2방향(Y 방향)과 나란하게 소정 간격 이격되게 설치되는 것으로, X축구동부(160)의 양측을 제2방향으로 직선적으로 왕복 구동하는 직선구동부(120, 130)를 구비한다. 직선구동부(120, 130)는 하나의 Y축구동부 상에 설치되는 제1직선구동부(120)와, 다른 하나의 Y축구동부 상에 설치되는 제 2직선구동부(130)를 구비하고, 제1, 제2직선구동부(120, 130)는 각각 리니어 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 제1, 제2직선구동부(120, 130) 각각에는 리니어 엔코더(Linear encoder, 미도시)가 마련된다. 제1, 제2직선구동부(120, 130)는 리니어 모터(170)에 설치되는 무빙 테이블(122)을 구비하며, 무빙 테이블(122)의 상측에는 X축구동부(160)가 설치된다. X축구동부(160)는 한 쌍의 Y축구동부(140)의 상부에 설치되어 장착된 레이저 가공부(165)를 제1방향(X 방향)으로 이송시킨다.
도 2 내지 도 4에는 도 1에 도시된 구동부와 다른 실시예에 따른 구동부가 도시되어 있다. 설명의 편의를 위해 도 1에 도시된 구동부와 작용, 효과가 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호로 인용하였다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 장치의 구동부는 피가공물(110)이 이송되는 방향(Y 방향)과 나란하게 소정 간격 이격되게 설치되는 한 쌍의 Y축구동부(140)와, 한 쌍의 Y축구동부(140) 상부에 제2방향(Y 방향)과 소정 각도를 이루는 제1방향(X 방향)으로 설치되어 장착된 레이저 가공부(165)를 제2방향으로 구동하는 X축구동부(160)를 구비한다.
한 쌍의 Y축구동부(140)는 피가공물(110)이 이송되는 제2방향(Y 방향)과 나란하게 소정 간격 이격되게 설치되는 것으로, X축구동부(160)의 양측을 제2방향으로 직선적으로 구동하는 직선구동부(120, 130)와, X축구동부(160)의 일측에 대해 타측을 상대적으로 회전시키는 회전구동부(124, 134)를 구비한다. 직선구동부(120, 130)는 하나의 Y축구동부 상에 설치되는 제1직선구동부(120)와, 다른 하나의 Y축구 동부 상에 설치되는 제2직선구동부(130)를 구비하고, 제1, 제2직선구동부(120, 130)는 각각 리니어 모터를 구비하는 것을 특징으로 한다. 또한, 제1, 제2직선구동부(120, 130), 후술하는 미세조정구동부(124) 각각에는 리니어 엔코더(Linear encoder, 175, 185, 195)가 마련된다. 리니어 엔코더(175, 185, 195)는 고정자(stator)와 이동자(mover)로 구성된 리니어 모터의 이동자의 속도 및 위치를 감지한 후 엔코더 신호를 발생하여 이동자의 위치와 속도를 판별한다. 즉, 리니어 엔코더(175, 185, 195)는 제1, 제2직선구동부(120, 130) 및 미세조정구동부(124)의 이동 속도나 현재의 위치를 판별한다. 리니어 엔코더(175, 185, 195) 그 자체의 구성 및 작용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 제1직선구동부(120)는 리니어 모터(170)에 설치되는 무빙 테이블(122)을 구비하며, 무빙 테이블(122)에는 미세조정구동부(124)가 설치된다.
일반적으로 리니어 모터는 동기형과 비동기형으로 구분되며, 고정자(stator)와 이동자(mover)로 구성된다. 또는, 리니어 모터는 이동자(mover)의 구성에 따라 이동자가 코일인 이동 코일형과, 이동자가 영구자석인 이동 영구자석형으로 분류된다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 리니어 모터(170)는 고정자(stator)인 영구자석(magnetic, 171)과, 이동자(mover)인 코일(coil, 174)로 구성된다. 리니어 모터(170)는 이동자에 구성된 다수의 코일(174)로 구동 전원을 공급하면 코일(174)과 소정 간격 이격되게 설치되는 영구자석(171) 사이에 코일(174)을 밀어내는 추력이 발생된다. 이 추력에 의해 이동자인 코일(174)이 직선 운 동을 하게 된다. 고정자(stator)인 영구자석(magnetic, 171)의 양 측에는 제2방향을 따라 나란하게 레일(172)이 마련된다. 상기 레일(172)에는 리니어 모터(170)에 의해 제2방향으로 왕복운동하게 되는 블록(173)이 결합 설치된다. 상기 리니어 모터(170) 그 자체의 구성 및 작용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 널리 알려져 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
무빙 테이블(122)은 리니어 모터(170)에 설치된다. 보다 정확하게 표현하면, 무빙 테이블(122)은 블록(173)에 설치되며, 블록(173)의 움직임에 구속되어 동작한다. 무빙 테이블(122)의 일측에는 영구자석(171)과 마주보는 위치에 이동자인 코일(174)이 설치된다. 즉, 무빙 테이블(122)은 코일(174)과 영구자석(171)의 상호 작용에 의해 제1방향으로 왕복이동하게 된다. 무빙 테이블(122)의 타측에는 미세조정구동부(124)가 마련된다.
제2직선구동부(130)는 리니어 모터(180)에 설치되는 무빙 테이블(132)을 구비하며, 무빙 테이블(132)에는 회전부(134)가 설치된다.
리니어 모터(180)는 고정자(stator)인 영구자석(magnetic, 181)과, 이동자(mover)인 코일(coil, 184)로 구성된다. 고정자(stator)인 영구자석(magnetic, 181)의 양 측에는 제2방향을 따라 나란하게 레일(182)이 마련된다. 상기 레일(182)에는 리니어 모터(180)에 의해 제2방향으로 왕복운동하게 되는 블록(183)이 결합 설치된다. 상기 리니어 모터(180) 그 자체의 구성 및 작용은 상술한 제1직선구동부(120)에 구비된 리니어 모터(170)와 비슷하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
무빙 테이블(132)은 리니어 모터(180)에 설치된다. 보다 정확하게 표현하면, 무빙 테이블(132)은 블록(183)에 설치되며, 블록(183)의 움직임에 구속되어 동작한다. 무빙 테이블(132)의 일측에는 영구자석(181)과 마주보는 위치에 이동자인 코일(184)이 설치된다. 즉, 무빙 테이블(132)은 코일(184)과 영구자석(181)의 상호 작용에 의해 제2방향으로 왕복이동하게 된다. 무빙 테이블(132)의 타측에는 회전 가능하게 설치되는 회전부(134)가 설치된다.
회전구동부(124, 134)는 제1직선구동부(120) 상에 설치되는 미세조정구동부(124)와, 제2직선구동부(130) 상에 설치되는 회전부(134)를 구비한다. 미세조정구동부(124)의 일측은 무빙 테이블(122)에 설치되고 타측은 X축구동부(160)나 후술하는 지지부재(150)에 설치된다. 미세조정구동부(124)는 그 상부의 X축구동부(160)를 제2방향으로 정밀하게 구동하여 X축구동부(160)의 자세를 조절하는 리니어 모터(190)를 구비한다. 즉, 리니어 모터(190)는 피가공물(110)의 위치가 틀어진 경우 위치 오차를 보상할 수 있도록 X축구동부(160)의 일단을 제2방향으로 미세하게 이동시켜 틀어진 위치를 보상한다. 리니어 모터(190)는 고정자(stator)인 영구자석(magnetic, 191)과, 이동자(mover)인 코일(coil, 194)로 구성된다. 고정자(stator)인 영구자석(magnetic, 191)의 양 측에는 제2방향을 따라 나란하게 레일(192)이 마련된다. 상기 레일(192)에는 리니어 모터(190)에 의해 제2방향으로 왕복운동하게 되는 블록(193)이 결합 설치된다. 상기 리니어 모터(190) 그 자체의 구성 및 작용은 상술한 제1직선구동부(120)에 구비된 리니어 모터(170)와 비슷하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 단, 미세조정구동부(124)에 구비된 리니어 모터(190) 는 제1, 제2직선구동부(120, 130)에 구비된 리니어 모터(170, 180)와 달리 정밀 미세 이동이 가능하도록 구성된다.
무빙 테이블(196)은 리니어 모터(190)에 설치된다. 보다 정확하게 표현하면, 무빙 테이블(196)은 블록(193)에 설치되며, 블록(193)의 움직임에 구속되어 동작한다. 무빙 테이블(196)의 일측에는 영구자석(191)과 마주보는 위치에 이동자인 코일(194)이 설치된다. 즉, 무빙 테이블(196)은 코일(194)과 영구자석(191)의 상호 작용에 의해 제2방향으로 왕복이동하게 된다. 무빙 테이블(196)의 타측에는 지지부재(150)나 X축구동부(160)의 일단이 설치된다.
회전부(134)는 무빙 테이블(132)과 X축구동부(160) 사이에 설치되며, 소정의 방향으로 회전 가능하게 설치된다. 피가공물(110)의 위치가 틀어진 경우 미세조정구동부(124)에 의해 X축구동부(160)를 제2방향으로 미세하게 움직이며 위치 오차를 보상하게 된다. 따라서, 미세조정구동부(124)가 제2직선구동부(130)에 대해 상대적인 직선 왕복운동을 할 수 있도록 회전부(134)는 회전 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 회전부(134)는 제2직선구동부(130)에 고정되게 설치되는 고정부재(137)와, 상기 고정부재(137)에 회전 가능하게 설치되는 회전부재(135)를 구비한다. 즉, 상기 회전부(134)는 X축구동부(160)에 설치되는 회전부재(135)와, 무빙 테이블(132)에 고정되게 설치되는 고정부재(137)를 구비한다. 회전부재(135)와 고정부재(137)는 상대적으로 회전가능하도록 힌지 결합되는 것이 바람직하다. 일 실시예로 도 4에 도시된 바와 같이, 회전부재(135)와 고정부재(137)는 힌지 결합될 수 있다. 회전부재(135)의 일측에는 돌출되게 형성된 원기둥 형상의 힌지(136)가 형성된다. 또한, 고정부재(137)의 일측에는 상기 힌지(136)가 회전 가능하게 삽입되는 결합공(138)이 형성된다. 상기 힌지(136)가 상기 결합공(138)에 삽입 장착되면, 회전부재(135)는 고정부재(137)에 대해 상대적인 회전 운동이 가능하게 된다. 본 실시예에서는 회전부(134)가 상보적으로 결합된 회전부재(135)와 고정부재(137)의 구성에 의해 상대적으로 회전되는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 회전부(134)의 일측에 힌지가 형성되고 제2무빙 테이블(132)에 결합공이 형성될 수도 있는 등 다양한 변형 실시가 가능하다. 이러한 변형례는 본 발명의 일 실시예로서, 본 발명의 기술적 범위를 제한하지 않는다. 회전부(134)와 X축구동부(160) 사이에는 지지부재(미도시)가 더 구비될 수 있다. 즉, 회전부재(135)와 X축구동부(160) 사이에는 지지부재가 더 구비될 수 있다.
X축구동부(160)는 제1, 제2직선구동부(120, 130) 상부에 설치되는 것으로, 제2방향과 소정 각도를 이루는 제1방향(X 방향)으로 설치된다. X축구동부(160)는 제1, 제2구동부(120, 130)와 실질적으로 직각을 이루도록 배치되는 것이 바람직하다. X축구동부(160)는 일측은 미세조정구동부(124)에 설치되고, 타측은 회전부(134), 즉 회전부재(135)에 설치된다. 또는, X축구동부(160)와 미세조정구동부(124) 사이에는 지지부재(150)가 더 마련될 수 있다. 상기 지지부재(150)는 X축구동부(160)의 일단부를 지지한다. 또한, 전술한 바와 같이 X축구동부(160)와 회전부(134) 사이에도 지지부재(미도시)가 더 설치될 수 있다. 따라서, 상기 X축구동부(160)는 지지부재(150)와 회전부(134)의 일측에 지지된 상태로 제1, 제2직선구동부(120, 130)에 의해 제2방향(Y 방향)으로 수평이동될 수 있도록 설치된다. 즉, X축 구동부(160)는 제2방향으로 왕복이동하는 리니어 모터(170, 180)의 동작에 구속되어 제2방향으로 왕복이동하게 되고, 리니어 모터(170)의 상측에 설치된 리니어 모터(190)의 동작에 구속되어 그 일단이 정밀하게 이동하게 된다.
X축구동부(160)에는 제2방향(X 방향)으로 왕복이동 가능하게 설치되는 레이저 가공부(165)가 마련된다. 레이저 가공부(165)에는 레이저 광을 발생시키는 레이저 헤드(미도시)와, 비전 영상을 발생시키는 비전 카메라(vision camera, 미도시)가 설치된다. 상기 레이저 가공부(165)는 그 하방의 피가공물(110)에 레이저 광을 조사하여 피가공물(110)을 가공/절단한다. 레이저 헤드(미도시)는 레이저 발진기(미도시)에서 출사된 레이저 광을 집속시켜 이를 피가공물(110)에 조사한다. 따라서, 레이저 가공부(165)에 마련된 레이저 헤드(미도시)는 X축구동부(160)에 의해 제1방향(X 방향), 제1, 제2직선구동부(120, 130)에 의해 제2방향(Y 방향)으로 수평 이동하며 피가공물(110)에 광을 조사하여 가공을 하게 된다.
또한, 상기 레이저 가공 장치(100)에는 상기 레이저 가공부(165)의 이동과 레이저 헤드(미도시)의 레이저 광 출사를 제어하는 모션 컨트롤러(미도시)가 더 마련된다. 상기 모션 컨트롤러(미도시)는 레이저 헤드(미도시)의 광 출사와 출사된 광의 세기 및 레이저 헤드(미도시)의 이동 거리나 이동 속도 등을 제어한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 Y축정렬부를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 Y축정렬부의 동작을 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 도 5에 도시된 Y축정렬부의 일부분을 도시한 사시도이다. 또한, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 X축정렬부를 도시한 사시도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 가공 장치(100)의 정렬부(200, 220, 250, 270)는 워킹 테이블(102)로부터 소정 간격 이격되게 설치되어 피가공물(110)의 측면을 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 정렬시킨다. 정렬부(200, 220, 250, 270)는 제2방향(Y 방향)과 나란하게 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 Y축정렬부(200, 220)과, 제1방향과 나란하게 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 X축정렬부(250, 270)를 구비한다. 한 쌍의 Y축, X축정렬부(200, 220, 250, 270)는 워킹 테이블(102), 즉 워킹 테이블(102)에 안착되는 피가공물(110)을 사이에 두고 X, Y 방향으로 대칭되게 배치된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, Y축정렬부(200, 220)는 컨베이어부(104)에 의한 피가공물(110)의 이송시 피가공물(110)이 Y축정렬부(200, 220)에 접촉되는 것을 방지하기 위해 승강 가능하게 설치된다. 즉, Y축정렬부(200, 220)는 컨베이어부(104)에 의해 이송되는 피가공물(110)이 Y축정렬부(200, 220)에 부딪혀 손상되는 것을 방지하기 위해 승강 가능하게 설치된다. Y축정렬부(200, 220)는 수평으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 피가공물(110)의 측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 정렬시킨다.
도 5 및 도 7을 참조하면, Y축정렬부(200, 220)는 승강가능하게 설치되는 승강부(230)와, 승강부(230)에 설치되어 승강부(230)가 상승된 상태에서 수평으로 슬라이딩되며 피가공물(110)의 측면에 접촉되는 접촉부(210)를 구비한다. 승강부(230)는 승강가능하게 설치되며, 일측에 접촉부(210)가 설치되는 승강부재(232)와, 승강부재(232)를 승강시키는 액츄에이터(234)와, 액츄에이터(234)를 고정 지지하는 연결부재(231), 및 액츄에이터(234)를 구동시키는 구동원(미도시)을 구비한다. 접촉부(210)는 승강부재(232)에 설치되는 지지부재(212)와, 지지부재(212)에 설치되어 피가공물(110)의 측면에 접촉되는 접촉부재(214)를 구비한다. 접촉부재(214)는 피가공물(110)에 접촉시 자유롭게 회전되도록 설치되며, 지지부재(212)에 나사(너트) 결합되거나 다른 결합수단에 의해 고정된다. 접촉부재(214)는 원기둥 형상을 가지며, 플라스틱 수지인 피크(PEEK) 재질로 제작되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 한 쌍의 Y축정렬부(200, 220)는 승강부(230)에 의해 상승된 상태에서 슬라이딩되면서 접촉부재(214)가 피가공물(110)의 측면을 간섭하여 피가공물(110)을 워킹 테이블(102)의 중앙으로 정렬시킨다. 즉, 한 쌍의 Y축정렬부(200, 220)는 피가공물(110)의 마주보는 양측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 워킹 테이블(102)의 중앙으로 정렬시킨다. 이때, Y축정렬부(200, 220)가 동시에 피가공물(110)의 양측면을 간섭할 경우 충격에 의해 피가공물(110)이 손상될 수 있다. 따라서, 대칭되게 배치된 Y축정렬부(200, 220)에는 피가공물(110)에 접촉시 충격을 완화시킬 수 있는 장치가 마련되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 피가공물(110)에 접촉시 슬라이딩 후퇴되면서 피가공물(110)에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있는 탄성접촉부(215) 등이 마련될 수 있다.
도 7을 참조하면, 탄성접촉부(215)에는 가이드 샤프트(216)와, 가이드 샤프트(216)에 슬라이딩 가능하게 결합되는 이동 블록(217)과, 상기 이동 블록(217)을 접촉부재(214) 쪽으로 탄성바이어스시키는 탄성부재(미도시) 등이 더 구비된다. 이동 블록(217)의 일측은 지지부재(212)에 설치되고, 타측은 접촉부재(214)에 결합 설치된다. 이동 블록(217)과 접촉부재(214) 사이에는 복수의 지지부재(218)가 더 설치될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 Y축정렬부(200, 220)는 정역회전하는 모터(235)와, 상기 모터(235)에 연동되어 모터(235)의 회전력을 직선 운동으로 바꾸어주는 볼스크류(237)와, 볼스크류(237)에 연동되어 소정의 방향으로 왕복 슬라이딩되는 슬라이딩부(240)를 구비한다. 슬라이딩부(240)는 가이드 블록(242)과, 이동 블록(244)과, 슬라이딩부재(246)를 구비한다. 이동 블록(244)은 석정반(101, 도 1 참조)에 고정된 가이드 블록(242)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 슬라이딩부재(246)의 일측은 이동 블록(244)에 고정되고, 타측은 연결부재(231)에 고정 결합된다. 또한, 슬라이딩부재(246)에는 볼스크류(237)가 결합된다. 볼스크류(237)의 외주에 결합된 슬라이딩부재(246)는 볼스크류(237)에 연동되어 소정의 방향으로 왕복운동하게 된다. 이때, 슬라이딩부재(246)에 장착된 연결부재(231)도 소정의 방향으로 왕복운동하게 되고, 이와 연동되어 접촉부재(214)가 피가공물(110)의 측면을 접촉하여 밀게 된다. 상기와 같은 구성에 의해 Y축정렬부(200, 220)는 피가공물(110)의 측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 정렬시킨다. 또한, Y축정렬부(200, 220)는 피가공물(110)의 진행 방향과 나란하게 설치되므로, 컨베이어부(104) 사이에 설치되는 것이 바람직하다.
도 8에는 X축정렬부(250, 270)가 도시되어 있다. X축정렬부(250, 270)는 수평으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 피가공물(110)의 측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 정렬시킨다. X축정렬부(250, 270)는 고정되게 설치되는 것이 바람직하다. 도시된 바와 같이, X축정렬부(250, 270)의 일측에는 석정반(101, 도 1 참조)에 설치되는 고정부(290)가 마련되며, 타측에는 고정부(290)에 설치되는 슬라이딩부(285)가 마련된다. 슬라이딩부(285)는 정역회전하는 모터(280)와, 상기 모터(280)에 연동되어 모터(280)의 회전력을 직선 운동으로 바꾸어주는 볼스크류(272)와, 볼스크류(272)에 연동되어 소정의 방향으로 왕복 슬라이딩되는 슬라이딩부재(278)를 구비한다. 또한, 슬라이딩부(285)는 슬라이딩부재(278)가 슬라이딩 가능하게 설치되는 가이드 블록(274)과, 이동 블록(276)을 구비한다. 이동 블록(276)은 가이드 블록(274)에 슬라이딩 가능하게 결합된다. 슬라이딩부재(278)의 일측은 이동 블록(276)과 연결부재(268)에 고정 결합된다. 또한, 슬라이딩부재(278)에는 볼스크류(272)가 결합된다. 볼스크류(272)의 외주에 결합된 슬라이딩부재(278)는 볼스크류(272)에 연동되어 소정의 방향으로 왕복운동하게 된다. 슬라이딩부재(278)에 장착된 연결부재(268)도 소정의 방향으로 왕복운동하게 되고, 이에 연동되어 연결부재(268)에 결합 설치된 지지부재(266)도 왕복운동하게 된다. 이때, 지지부재(266)의 일단에 설치된 접촉부재(264)가 피가공물(110)의 측면을 접촉하여 밀게 된다. 상기와 같은 구성에 의해 X축정렬부(250, 270)는 피가공물(110)의 측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 정렬시킨다. Y축정렬부(200, 220)가 승강가능하게 설치되는 것을 제외하면 X축정렬부(250, 270)의 전체적인 구성 및 작용은 Y축정렬부(200, 220)와 비슷하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같이, 한 쌍의 Y축정렬부(200, 220)는 승강부(230)에 의해 상승 된 상태에서 슬라이딩되면서 접촉부재(214)가 피가공물(110)의 측면을 간섭하여 피가공물(110)을 워킹 테이블(102)의 중앙으로 정렬시킨다. 즉, 한 쌍의 Y축정렬부(200, 220)는 피가공물(110)의 양측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 워킹 테이블(102)의 중앙으로 정렬시킨다. 또한, 한 쌍의 X축정렬부(250, 270)도 접촉부재(264)가 피가공물(110)의 측면을 간섭하여 피가공물(110)을 워킹 테이블(102)의 중앙으로 정렬시킨다. 즉, 한 쌍의 X축정렬부(250, 270)도 피가공물(110)의 양측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 피가공물(110)을 워킹 테이블(102)의 중앙으로 정렬시킨다. 상기와 같이 Y축, X축정렬부(200, 220, 250, 270) 각각은 슬라이딩되게 설치되므로 워킹 테이블(102)에는 다양한 크기의 피가공물(110)이 장착될 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 안착부가 설치된 워킹 테이블을 도시한 사시도이다.
도 9를 참조하면, 안착부(106)는 워킹 테이블(102)에 돌출되게 설치되며, 안착부(106)에는 피가공물(110)이 안착 및 고정된다. 안착부(120)는 피가공물(110)의 하측을 지지하는 복수의 안착부재를 구비한다. 안착부재는 적재되는 다양한 크기의 피가공물(110)을 지지할 수 있도록 피가공물(110)의 크기에 대응하여 소정 간격 이격되게 마련된다. 또한, 안착부재는 장착된 피가공물(110)의 평면도를 용이하게 조절할 수 있도록 워킹 테이블(102)에 착탈가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 복수의 안착부재 중 불량 가공된 안착부재나 손상된 안착부재가 발생되면, 해당되는 안착부재만 교환함으로써 문제를 해결할 수 있다.
안착부재에는 피가공물(110)을 진공 흡착하여 고정시키는 흡입홀(107)이 마련된다. 흡입홀(107)은 안착부재에 관통되게 형성되며, 흡입홀(107)의 일측에는 피가공물(110)이 적재되고 타측에는 흡입홀(107) 내의 에어를 외부로 배출할 수 있도록 미도시된 흡입파이프가 설치된다. 흡입파이프(미도시)의 일단에는 진공펌프(미도시)가 연결되며, 진공펌프에 의해 피가공물(110)이 안착부재에 진공 흡착된다. 상기 안착부재는 안착되는 피가공물(110)이 정렬이나 가공 중 손상되지 않도록 플라스틱 수지 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 상기 안착부재는 강도, 강성 및 탄성이 우수한 아세탈(POM) 재질로 제작되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 워킹 테이블(102)에는 결합홀(109)이 마련된다. 결합홀(109)에는 승강부(108)에 의해 승강되는 컨베이어부(104)의 일측이 워킹 테이블(102)의 상측으로 돌출되게 결합된다. 즉, 워킹 테이블(102)의 하측에 설치된 컨베이어부(104)는 피가공물(110)이 소정의 방향으로 이송되는 경우 결합홀(109)을 통해 워킹 테이블(102)의 상측으로 상승하여 피가공물(110)을 이송시킨다. 컨베이어부(104)는 피가공물(110)의 가공 중에는 피가공물(110)이 안착부(106)에 안착 및 고정되도록 워킹 테이블(102)의 하측으로 하강하게 된다.
이하에서는 상기 레이저 가공 장치(100)의 동작을 설명한다.
피가공물(110)은 컨베이어부(104)에 의해 워킹 테이블(102)의 상측으로 이송된다. 워킹 테이블(102)의 상측으로 피가공물(110)이 이송된 후, 컨베이어부(104)는 승강부(108)에 의해 워킹 테이블(102)의 하측으로 하강되게 되고, 피가공물(110)은 안착부(106)에 안착된다. 상기와 같은 피가공물(110)의 이송 및 안착 과정 중 Y축정렬부(200, 220)는 이송되는 피가공물(110)과의 충돌을 방지하기 위해 하강된 상태로 있게 된다. 피가공물(110)이 워킹 테이블(102) 위에 위치되면 Y축정렬부(200, 220)는 피가공물(110)의 정렬을 위해 상승한다. Y축정렬부(200, 220)가 상승된 상태에서 안착부(106)에 안착된 피가공물(110)은 Y축, X축정렬부(200, 220, 250, 270)에 의해 중앙으로 1차 정렬이 된다.
그리고 나서, 피가공물(110)은 워킹 테이블(102) 상에 돌출되게 형성된 복수의 안착부(106)에 진공 흡착되어 고정된다. 피가공물(110)이 안착부(106)에 진공 흡착되면, 레이저 가공부(165)에 구비된 비전 카메라(미도시)는 X 방향을 따라 이동하면서 피가공물(110)의 표면에 표시된 얼라인 마크(Align mark)를 읽는다. 이때, 피가공물(110)이 틀어지게 위치된 경우, 틀어진 위치만큼 X축구동부(160)와 Y축구동부(140)를 움직여 틀어진 위치를 2차적으로 보상한다.
위치 보상이 완료되면, 레이저 가공부(165)에 구비된 레이저 헤드(미도시)가 X 방향을 따라 이송되고, 레이저 헤드에서 조사된 레이저 광에 의해 피가공물(110)의 전극을 절단/가공하게 된다. 모든 공정이 완료되면 승강부(108)에 의해 컨베이어부(104)가 상승하여 피가공물(110)을 하역하는 곳으로 이송한다.
상술한 바와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 종래 발명과 달리 피가공물(110)이 틀어지게 위치된 경우에도 별도의 장비없이 틀어진 위치를 보상하여 피가공물(110)을 가공할 수 있다. 또한, 컨베이어부(104)에 의한 피가공물(110)의 이송시 Y축정렬부(200, 220)를 하강시켜 피가공물(110)을 원활하게 이송할 수 있다. 본 실시예에서 채용된 리니어 모터는 이동자가 코일인 이동 코일형인 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 이동자가 영구자석인 이동 영구자석형인 경우에도 적용 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 장치는 종래 발명과 달리 Y축정렬부를 승강 가능하게 설치함으로써 피가공물의 이송시 피가공물과 Y축정렬부가 충돌을 일으켜 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명은 종래 발명과 달리 피가공물이 틀어지게 배치된 경우 미세조정구동부에 의해 보상한 후 작업할 수 있으므로 정밀한 레이저 가공이 가능하다. 또한, 본 발명은 틀어지게 배치된 피가공물을 Y축, X축정렬부에 의해 1차적으로 보상하여 작업할 수 있으므로, 피가공물을 정렬시키는 시간이 줄어들고, 이로 인해 전체적인 가공 시간이 줄어들게 되므로 높은 수율을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명은 틀어지게 배치된 피가공물을 미세조정구동부에 의해 2차적으로 보상하여 작업할 수 있으므로 정밀한 레이저 가공이 가능하다. 또한, 본 발명은 Y축, X축정렬부가 안착된 피가공물 주위에 슬라이딩 가능하게 설치되므로, Y축, X축정렬부를 조절하여 다양한 크기의 피가공물을 가공할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 장착된 레이저 헤드를 제1방향으로 구동하는 X축구동부;
    상기 X축구동부의 하부에 설치되어 상기 X축구동부를 피가공물이 이송되는 제2방향으로 구동하는 한 쌍의 Y축구동부;
    컨베이어부에 의해 이송된 상기 피가공물이 안착 및 고정되는 안착부가 설치되는 워킹 테이블; 및
    상기 워킹 테이블로부터 소정 간격 이격되게 설치되어 상기 피가공물의 측면을 접촉하여 밀면서 상기 피가공물을 정렬시키는 정렬부;를 구비하고,
    상기 정렬부는,
    상기 제2방향과 나란하게 서로 마주보게 설치되는 것으로, 상기 컨베이어부에 의한 상기 피가공물의 이송시 상기 피가공물과 접촉되는 것을 방지하기 위해 승강 가능하게 설치되는 한 쌍의 Y축정렬부; 및
    상기 제1방향과 나란하게 서로 마주보게 설치되는 한 쌍의 X축정렬부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Y축정렬부 및 상기 X축정렬부는,
    수평으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 상기 피가공물의 측면을 서로 마주보는 방향으로 접촉하여 밀면서 상기 피가공물을 정렬시키는 것을 특징으로 하는 레 이저 가공 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 Y축정렬부는,
    승강가능하게 설치되는 승강부; 및
    상기 승강부에 설치되어 상기 승강부의 상승시 수평으로 슬라이딩되며 상기 피가공물의 측면에 접촉되는 접촉부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 승강부는,
    승강가능하게 설치되어 일측에 상기 접촉부가 설치되는 승강부재;
    상기 승강부재를 승강시키는 액츄에이터; 및
    상기 액츄에이터를 구동하는 구동원;을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 접촉부는,
    상기 승강부재에 설치되는 지지부재; 및
    상기 지지부재에 설치되어 상기 피가공물의 측면에 접촉되는 접촉부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 접촉부재는,
    상기 피가공물에 접촉시 자유롭게 회전되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 접촉부재는 원기둥 형상을 가지며, 피크(PEEK) 재질인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안착부는 복수의 안착부재;를 구비하고,
    상기 안착부재에는 상기 피가공물을 진공 흡착하여 고정시키기 위한 흡입홀;이 마련되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 안착부재는 플라스틱 수지 재질인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 안착부재는 아세탈 재질인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
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