KR100693942B1 - 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치에 관한 것으로서, 특히 야그 레이저를 조사하여 유리를 팽창시키고 그 부위에 냉각매체를 분사함으로서 쉽고 깨끗한 홀을 가동하도록 하는 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치에 관한 것이다.

유리, 홀, 가공방법, 야그레이저, 냉각매체

Description

유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치 { HOLE MACHINING METHOD OF GLASS AND HOLE MACHINE }

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공장치를 간략하게 도시한 측면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공방법을 도시한 순서도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공과정을 도시한 상태도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 야그레이저장치, 21 : 제1반사부재,

22 : 제2반사부재, 30 : 유리,

35 : 홀, 40 : 냉각장치,

S10 : 조사단계, S20 : 반사단계,

S30 : 팽창단계, S40 : 냉각단계.

본 발명은 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치에 관한 것으로서, 특히 야그 레이저를 조사하여 유리를 팽창시키고 그 부위에 냉각매체를 분사함으로서 쉽고 깨끗한 홀을 가동하도록 하는 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치에 관한 것이다.

PDP(Plasma Display Panel)는 두 장의 유리를 포갠 틈새에 작은 셀을 다수 배치하고, 그 상하에 장착된 전극(+와 -)사이에 가스(네온과 아르곤 등)를 주입한 후에, 상기 전극에 전압을 인가하면 상기 가스에서 자외선이 발생되면서 색세포 내부의 형광체를 자극하여 발광을 하게 되고 이러한 발광이 가시광선으로서 우리의 눈에 영상으로 보여지게 되는 것이다.

이때, 상기 유리에 가스를 주입시키기 위해서는 상기 유리에 가스주입구를 가공하여야 하는데, 종래에는 드릴을 이용하여 상기 가스주입구를 가공하였다.

그러나, 이러한 드릴에 의한 가공은 가공시간이 많이 소요되고, 유리에 크랙이 쉽게 발생할 수 있으며, 잔존크랙의 크기에 따라 후공정에서 열충격으로 인한 기판파손 등의 불량을 발생시키는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 야그레이저를 이용하여 상기 유리에 홀을 쉽고 깨끗하게 가공할 수 있도록 하는 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 유리의 홀 가공방법은, 유리에 홀을 가공하는 방법에 있어서, 상기 유리에서 홀을 가공할 부위에 국부적으로 야그(YAG) 레이저빔을 상기 유리의 횡단면이 원형이 되도록 조사하는 조사단계; 상기 야그 레이저빔의 조사에 의해 가공부위의 횡단면이 원형으로 팽창하는 팽창단계; 상기 가공부위가 팽창되면, 그 가공부위에 냉각매체를 분사하는 냉각단계를 포함하고, 상기 가공부위에서 상기 야그 레이저빔의 조사 초점과 상기 냉각매체의 분사 초점은 상호 일치한다.

이때, 상기 조사단계와 상기 팽창단계 사이에는 반사단계가 더 포함되되, 상기 반사단계는, 상기 유리의 상부와 하부에 반사부재를 배치하여 상기 반사부재에 의해 상기 레이저빔이 상기 유리에 반복 조사되도록 함이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 홀 가공장치는, 유리에 야그레이저빔을 조사하는 야그레이저장치와; 상기 유리에 냉각매체를 분사하는 냉각장치로 이루어지되, 상기 유리의 가공부위에서 상기 야그레이저장치의 초점과 냉각장치의 분사 초점은 상호 일치하도록 한다.

이때, 상기 냉각장치는 상기 야그레이저장치를 중심으로 방사형으로 다수개 장착되도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 냉각장치는 상기 유리의 상부 및 하부에 각각 장착되도록 한다.
또한, 상기 유리의 상부와 하부에 배치되어, 상기 야그 레이저 장치로부터 출사되는 레이저빔을 상기 유리에 반복적으로 조사시키기 위한 반사 부재를 더 포함하도록 한다.
이때, 상기 반사 부재는 서로 마주하도록 배치된 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공장치를 간략하게 도시한 측면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공방법을 도시한 순서도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홀 가공과정을 도시한 상태도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 가공한 홀을 촬영한 사진이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 홀(35) 가공장치는 야그레이저장치(10)와, 냉각장치(40)와 반사부재(21,22) 등으로 이루어진다.

상기 야그레이저장치(10)는, 야그(YAG) 레이저빔을 발생시켜 유리(30)에 야 그 레이저빔을 조사하는 장치로써, 이는 종래의 공지된 장치를 사용하면 충분하다.

야그레이저라 함은, 이트륨(Y), 알루미늄(A), 가넷(G)의 앞글자를 딴 이름으로 석류석같이 생긴 보석을 사용하는 레이저로써, 파장이 작고 투과율이 높은 레이저를 말한다.

상기 냉각장치(40)는 상기 유리(30)에 냉각매체를 분사하는 장치로써, 냉각매체는 물, 냉각압축공기 또는 고체탄산가스 등 냉각을 시키기 위한 모든 매체를 포함한다.

이때, 상기 냉각장치(40)는 상기 야그레이저장치(10)를 중심으로 방사형으로 다수개 장착되도록 함이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 상기 야그레이저장치(10)의 조사에 의해 상기 유리에 열팽창된 가공부위의 원주를 따라 상기 냉각장치(40)를 이용하여 냉각매체를 한꺼번에 분사함으로써, 상기 가공부위를 보다 신속하게 냉각시킬 수 있고, 가공부위의 원주가 균일하게 냉각되기 때문에 불균일하게 냉각되어 홀 가공부위가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 냉각장치(40)는 상기 유리(30)의 상부 또는 하부에만 배치시킬 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 유리(30)의 상부 및 하부 모두에 장착 배치시켜 상기 유리(30)에 냉각매체를 분사하도록 함이 바람직하다.

이렇게 함으로써, 상기 야그레이저장치(10)의 조사에 의해 열팽창된 홀 가공부위의 상부와 하부를 모두 신속하게 냉각시킬 수 있으며, 상기 홀의 상부와 하부를 모두 직접 냉각시킬 수 있어 보다 깨끗한 홀을 가공할 수 있다.

바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 유리(30)의 상부에 배치되는 냉각장치(40)는 상기 야그레이저장치(10)에 함께 장착되도록 하고, 상기 유리(30)의 하부에 배치되는 냉각장치는 후술하는 반사부재(22)를 중심으로 장착되도록 함이 바람직하다.

이때, 상기 야그레이저장치(10)의 조사 초점과 상기 냉각장치(40)의 분사 초점을 상기 유리(30)의 가공부위에서 상호 일치되도록 상기 야그레이저장치(10)와 상기 냉각장치(40)를 장착함이 바람직한데, 이는 상기 야그레이저장치(10)를 이용하여 레이저빔 조사 후 가공부위가 팽창하면 상기 야그레이저장치(10)의 이동없이 곧바로 상기 냉각장치(40)를 이용하여 냉각매체를 분사하도록 하여 가공시간을 단축하기 위함이다.

상기 반사부재(21,22)는 상기 유리(30)의 상부와 하부에 각각 배치하여 상기 야그레이저장치(10)를 통해 조사된 야그레이저빔이 상기 반사부재(21,22)에 의해 반복적으로 반사되어 상기 유리(30)에 에너지를 가하도록 한다.

상기 반사부재(21,22)는 투과율이 높은 야그레이저빔을 사용하기 때문에 상기 유리(30)를 투과한 야그레이저빔을 반사할 수 있는 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 유리의 홀 가공방법은, 조사단계(S10)와, 반사단계(S20)와 팽창단계(S30)과 냉각단계(S40)로 이루어진다.

상기 조사단계(S10)는 상기 유리(30)에 야그레이저빔을 조사하는 단계로써, 이는 도 1에 도시된 바와 같이 야그레이저장치(10)를 유리(30)의 상부에 배치하여 홀(35)을 가공할 부위에 국부적으로 상기 야그(YAG) 레이저빔을 조사한다.

이때, 상기 조사단계(S10)는, 상기 유리(30)에서 홀(35)을 가공할 부위에 야그레이저장치(10)를 이용하여 야그레이저빔을 국부적으로 짧은 시간 약 1-2초 정도 조사(照査)하도록 함이 바람직하다.

상기 조사단계(S10)에서는 상기 야그레이저빔의 조사에 의해 상기 유리(30)의 가공부위의 횡단면이 원형이 되도록 조사한다.

즉, 상기 유리(30)의 가공부위의 횡단면이 원기둥 또는 원뿔대 형상이되도록 조사한다.

원기둥은 상부원의 지름과 하부원의 지름이 같은 것을 의미하고, 원뿔대는 상부원과 하부원의 지름이 상호 다른 것을 의미한다.

그리고, 상기 유리(30)는 규사, 탄산나트륨, 석회석 따위를 원료로 하여 만든 소다 유리(소다석회 유리)를 사용함이 바람직하다.

상기 반사단계(S20)는, 상기 유리(30)의 상부와 하부에 상기 반사부재(21,22)를 배치하여 상기 반사부재(21,22)에 의해 상기 레이저빔이 상기 유리(30)에 반복 조사되도록 하는 단계이다.

이를 위해 상기 유리(30)의 상부에 배치되는 제1반사부재(21)에는 구멍이 형성되어 있고, 상기 구멍을 통해 레이저빔이 방사된다.

그리고, 상기 유리(30)의 하부에 배치되는 제2반사부재(22)는 상기 레이저빔을 상기 제1반사부재(21)에 반사되도록 한다.

이때, 상기 제1반사부재(21)와 제2반사부재(22)는 오목하게 형성되어 서로 마주보도록 배치함이 바람직한데, 이는 상기 제1반사부재(21)와 제2반사부재(22)에 반사되는 레이저빔을 상기 유리(30)에 집광시키도록 하기 위함이다.

이러한 상기 반사단계(S20)는, 상기 레이저빔이 야그레이저이기 때문에 투과율이 높아 일부는 상기 유리(30)에 흡수되고 일부는 상기 유리(30)를 투과하여, 상기 유리(30)에 에너지를 가하여 가공부위를 팽창하도록 하고 또한 투과된 레이저빔이 반복적으로 반사되면서 상기 유리(30)에 에너지를 더욱 많이 부과할 수 있다.

상기 팽창단계(S30)는 상기 조사단계(S10) 및/또는 반사단계(S20)에 의해 가공부위의 횡단면이 원형으로 팽창하는 단계로써, 이는 상기 조사단계(S10)와 반사단계(S20)에 의해 야그레이저빔이 국부적으로 짧은 시간동안 상기 유리(30)에 조사되면, 유리(30)에 상부의 지름과 하부의 지름이 동일한 원기둥 또는 도 3(a)에 도시된 바와 같이 상부의 지름이 크고 하부의 지름이 작은 원뿔대영역이 국부적으로 열팽창하게 된다.

이때, 상기 팽창단계(S30)는 상기 반사단계(S20)없이 상기 조사단계(S10) 후 바로 진행될 수도 있다.

그리고, 상기 원기둥영역은 상부의 지름이 3mm∼4mm이고, 하부의 지름이 1.5mm∼3mm로 이루어짐이 바람직하다.

시간이 지남에 따라 도 3(b)에 도시된 바와 같이 열전도에 의해 열팽창이 더욱 일어나 가공부위가 더 커지게 된다.

그리고, 상기 냉각단계(S40)는, 상기 팽창단계(S30)에 의해 상기 가공부위가 팽창되면, 그 가공부위에 상기 야그레이저장치(10)의 이동없이 곧바로 상기 냉각장치(40)를 이용하여 냉각매체를 분사하는 단계이다.

상기 냉각장치(40)를 이용하여 상기 냉각매체를 분사하는 방법은, 필요에 따라 상기 유리(30)의 상부에 배치된 냉각장치(40)와 하부에 배치된 냉각장치(40)를 동시에 또는 서로 순서를 정하여 분사할 수 있다.

이때, 도 3(b)에 도시된 홀 가공부위에 냉각장치(40)를 이용하여 냉각매체를 분사하게 되면, 도 3(c)에 도시된 바와 같이 국부적으로 팽창된 가공부위의 조직이 급속히 수축하게 되어, 결국 도 3(d)에 도시된 바와 같이 수축부위가 분리 제거되면서 상기 유리(30)에 홀(35)이 깨끗하게 가공된다.

이러한 냉각단계(S40)는, 상기 팽창단계(S30) 후에 이루어지는데, 이를 위해 상기 야그레이저장치(10)가 이동하고 그 후에 냉각장치(40)를 이용하여 냉각시킬 수도 있으나, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 유리(30)에 조사되는 야그레이저장치(10)의 초점과 냉각장치(40)의 분사 초점을 상호 일치되도록 하여 상기 야그레이저장치(10)의 이동없이 가공부위가 팽창하면 곧바로 냉각장치(40)를 이용하여 가공부위를 집중 냉각시키도록 하여 홀(35)을 보다 신속하게 가공할 수 있다.

위와 같은 방법에 의해 파손되기 쉬운 유리(30)에 크랙없이 쉽게 홀(35)을 가공할 수 있어 제품의 불량률을 최소화할 수 있고, 레이저빔을 이용하기 때문에 홀(35)의 주변에 버(bur) 또는 작은 파편 등이 발생되지 않아 깨끗한 유리(30) 및 홀(35)을 가공할 수 있다.

이렇게 홀(35)이 가공된 유리(30)는 도 4에 도시된 바와 같이 PDP를 제작함에 있어서 가스를 주입하기 위한 가스주입공으로 사용되는데, 그 구체적인 사용은 다음과 같다.

상기와 같은 방법에 의해 홀(35)이 가공된 유리(30)와 홀이 가공되지 않은 유리를 상호 적층하고 그 사이에 작은 셀을 다수 배치하고, 그 상하에 장착된 전극사이에 상기 홀(35)을 통하여 가스를 주입한 후에, 상기 전극에 전압을 인가함으로써, 상기 가스에 의해 빛을 발광하도록 할 수 있다.

본 발명인 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 유리의 홀 가공방법 및 홀 가공장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 야그레이저를 조사하고 그 가공부위를 팽창하면 냉각시켜 홀을 가공함으로써, 유리에 쉽게 홀을 형성할 수 있고, 또한 홀을 크랙없이 깨끗하게 가공할 수 있어 내충격성 및 내구성을 향상시킬 수 있어 제품의 불량화를 최소화할 수 있다.

또한, 유리에 국부적으로 상기 야그 레이저빔을 조사하여 가공부위를 원기둥 형상으로 팽창시켜 홀을 형성함으로써, 홀을 보다 신속하고 깨끗하게 가공할 수 있으며, 원기둥 형상으로 팽창시키기 때문에 냉각만함으로써 신속하게 홀을 가공할 수 있다.

둘째, 유리의 상부와 하부에는 반사부재를 배치하여 레이저빔을 반사되도록 하는 반사단계를 더 포함되도록 함으로써, 에너지의 이용도를 증대시킬 수 있다.

셋째, 상기 유리의 가공부위에서 상기 야그레이저장치의 초점과 냉각장치의 분사 초점은 상호 일치하도록 함으로써, 야그레이저빔 조사후 곧바로 냉각장치를 이용하여 냉각매체를 분사할 수 있어 신속하게 홀을 가공할 수 있다.

넷째, 냉각장치를 상기 야그레이저장치를 중심으로 방사형으로 다수개 장착함으로써, 가공부위를 보다 신속하게 냉각시킬 수 있어 작업속도를 증대시킬 수 있고, 또한 홀 가공부위의 원주를 균일하게 냉각시킬 수 있어 원주의 냉각 온도차에 따라 가공부위가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

다섯째, 냉각장치를 상기 유리의 상부와 하부에 모두 장착함으로써, 홀 가공부위의 상부와 하부를 모두 직접 냉각시킬 수 있어 홀을 깨끗하게 가공할 수 있다.

Claims (7)

1. 유리에 홀을 가공하는 방법에 있어서,

   상기 유리에서 홀을 가공할 부위에 국부적으로 야그(YAG) 레이저빔을 조사하는 조사단계;

   상기 야그 레이저빔의 조사에 의해 가공부위의 횡단면이 원형으로 팽창하는 팽창단계;

   상기 가공부위가 팽창되면, 그 가공부위에 냉각매체를 분사하는 냉각단계를 포함하고,

   상기 가공부위에서 상기 야그 레이저빔의 조사 초점과 상기 냉각매체의 분사 초점은 상호 일치하는 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 조사단계와 상기 팽창단계 사이에는 반사단계가 더 포함되되,

   상기 반사단계는, 상기 유리의 상부와 하부에 반사부재를 배치하여 상기 반사부재에 의해 상기 레이저빔이 상기 유리에 반복 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공방법.
3. 유리에 야그레이저빔을 조사하는 야그레이저장치와;

   상기 유리에 냉각매체를 분사하는 냉각장치로 이루어지되,

   상기 유리의 가공부위에서 상기 야그레이저장치의 초점과 냉각장치의 분사 초점은 상호 일치하는 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 냉각장치는 상기 야그레이저장치를 중심으로 방사형으로 다수개 장착된 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 냉각장치는 상기 유리의 상부 및 하부에 각각 장착된 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 유리의 상부와 하부에 배치되어, 상기 야그 레이저 장치로부터 출사되는 레이저빔을 상기 유리에 반복적으로 조사시키기 위한 반사 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공장치.
7. 제 6항에 있어서, 상기 반사 부재는 서로 마주하도록 배치된 것을 특징으로 하는 유리의 홀 가공장치.

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