KR100957535B1

KR100957535B1 - 도광판 제조장치

Info

Publication number: KR100957535B1
Application number: KR1020090062843A
Authority: KR
Inventors: 박득일; 류충엽; 박대성; 강원명
Original assignee: 주식회사 엘에스텍
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2010-05-11

Abstract

도광판 제조장치가 개시된다. 본 발명의 도광판 제조장치는, 상면으로 도광판이 로딩되는 스테이지; 레이저 소스로부터 제공되는 레이저를 전달 받아 스테이지 상에 로딩된 도광판의 표면에 소정의 패턴(pattern)을 형성시키는 레이저 헤드; 및 레이저 헤드를 이동 가능하게 지지하는 벨트를 구비하며, 스테이지에 대해 레이저 헤드를 상대적으로 왕복 구동시키는 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 레이저 헤드의 고속 왕복 구동을 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트에 의해 구현함으로써 레이저 헤드 또는 벨트에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있다.

Description

도광판 제조장치{Apparatus for manufacturing light guide plate}

본 발명은, 도광판 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 레이저 헤드의 고속 왕복 구동을 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트에 의해 구현함으로써 레이저 헤드 또는 벨트에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있는 도광판 제조장치에 관한 것이다.

도광판(light guide plate)은 백라이트 유닛(Back Light Unit)에서 휘도와 균일한 조명 기능을 수행하는 부품이다.

즉 도광판은 액정 표시 장치(LCD) 내에서 빛을 액정(LCD 패널)으로 인도하는 백라이트 유닛 내에 조립되는 아크릴을 말하는데, 냉음극 형광 램프(CCFL) 또는 엘이디(LED) 등의 조명에서 발산되는 빛을 LCD 패널 전체 면에 균일하게 전달하는 역할을 하는 플라스틱 성형 렌즈의 일종이다.

도광판은 전술한 바와 같이 조명에서 발산되는 빛을 LCD 패널 전체 면에 고르게 전달해야 하기 때문에 그 표면에는 일정한 패턴(pattern)이 형성된다. 패턴의 형태는 프리즘 패턴(prism pattern), 바둑판 패턴, 다각 패턴, 별 모양 패턴, 도트 패턴(dot pattern), 바아 패턴(bar pattern) 등 다양할 수 있다.

이러한 패턴들 중에서 프리즘 패턴(prism pattern), 바둑판 패턴, 다각 패턴, 별 모양 패턴 등은 휘도 조절에 어려움이 있기 때문에 대형 텔레비전에 적용되기에는 부족하다. 따라서 대형 텔레비전, 예컨대 50 인치 내외의 대형 텔레비전에 적용되는 도광판에는 보통 도트 패턴이나 바아 패턴이 적용된다.

한편, 도광판의 표면에 도트 패턴이나 바아 패턴을 형성함에 있어 금형을 이용한 프레싱(pressing) 방법이 고려될 수 있지만, 금형을 이용한 방법은 금형 제작에 어려움이 있고, 또한 도광판의 표면에 균일한 패턴을 일정하고 정밀하게 형성시킬 수 없기 때문에 적용이 쉽지 않다. 따라서 근자에 들어서는 가공의 정밀도 향상을 위해 레이저를 이용한 도광판 제조장치의 연구 개발이 진행되고 있다.

이하에서는 레이저를 이용하여 도광판의 표면에 바아 패턴을 형성시키는 도광판 제조장치에 대해 설명하도록 한다.

종래의 도광판 제조장치는, 위치 고정된 하나의 고정 스테이지 상에 도광판을 안착시켜 도광판 역시 고정시킨 다음, 고정된 도광판에 대해 레이저 헤드가 X축 및 Y축으로 이동되면서 도광판의 표면에 바아 패턴을 형성시키는 구조를 가지고 있다. 이때, 레이저 헤드의 이동(왕복 구동)은 리니어 모터(linear)에 의해 수행된다. 참고로, X축은 도광판의 장변 방향이고, Y축은 도광판의 단변 방향일 수 있다.

그런데, 이러한 종래의 도광판 제조장치에 있어서는, 리니어 모터를 이용하여 레이저 헤드를 고속으로 즉 대략 4000 ~ 5000 mm/s의 속도로 왕복 구동시키면서 도광판의 표면에 패턴을 형성시키고 있기 때문에 리니어 모터 또는 레이저 헤드에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은, 레이저 헤드의 고속 왕복 구동을 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트에 의해 구현함으로써 레이저 헤드 또는 벨트에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있는 도광판 제조장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 상면으로 도광판이 로딩되는 스테이지; 레이저 소스로부터 제공되는 레이저를 전달 받아 상기 스테이지 상에 로딩된 도광판의 표면에 소정의 패턴(pattern)을 형성시키는 레이저 헤드; 및 상기 레이저 헤드를 이동 가능하게 지지하는 벨트를 구비하며, 상기 스테이지에 대해 상기 레이저 헤드를 상대적으로 왕복 구동시키는 헤드 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 헤드 구동부는, 구동력을 발생시키는 모터; 상기 모터의 회전축에 결합되는 구동 풀리; 및 상기 구동 풀리의 반대편에 마련되며, 상기 구동 풀리와 함께 상기 벨트가 폐루프 형태로 권취되는 피동 풀리를 포함할 수 있다.

상기 모터는 정역 방향으로의 회전 및 속도 제어가 가능한 서보 모터일 수 있으며, 상기 벨트는 내마모성을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질의 타이밍 벨트일 수 있다.

상기 벨트는 그 면이 지면에 대해 교차되게 배치되는 수직형 벨트일 수 있다.

상기 수직형 벨트의 주변에는 상기 수직형 벨트를 상대 회전 가능하게 지지하는 벨트 지지용 롤러가 더 마련될 수 있다.

상기 벨트 지지용 롤러는 상기 벨트를 사이에 두고 상기 벨트의 양측에 배치되되 상기 벨트의 양측 사이드 영역에 배치될 수 있다.

상기 스테이지는 상기 도광판의 장변 또는 단변 방향으로 이동 가능한 이동 스테이지일 수 있다.

상기 이동 스테이지는 그 상면에 2장의 도광판이 로딩되는 제1 및 제2 도광판 로딩부가 마련되는 듀얼(dual) 이동 스테이지일 수 있으며, 상기 레이저 헤드는 상기 2장의 도광판에 공용으로 적용되는 공용 레이저 헤드일 수 있다.

상기 이동 스테이지의 하부 영역에 마련되어 상기 이동 스테이지를 상기 도광판의 단변 방향인 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베이스 플레이트; 및 상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 베이스 플레이트에 대하여 상기 이동 스테이지를 상기 Y축 방향으로 이동시키는 스테이지 이동부를 더 포함할 수 있다.

상기 스테이지 이동부는, 상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트에 결합되어 상기 이동 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키는 이동유닛; 상기 이동유닛의 이동 거리를 단계적으로 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 신호를 기초로 상기 이동유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 이동유닛은 리니어 모터(linear motor)일 수 있으며, 상기 이동 스테이지의 하부에는 상기 감지부에 의해 감지되되 상기 이동유닛의 이동 거리가 표시되 는 표시부가 더 형성될 수 있다.

상기 스테이지 이동부는 상기 이동유닛의 양측에 상호 대칭되게 마련되어 상기 이동 스테이지의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드를 더 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 가이드 각각은, 상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트 중 어느 하나에 결합되는 레일 블록; 및 상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트 중 다른 하나에 결합되고 상기 레일 블록과 도브 테일(dove tail) 형상으로 슬라이딩 이동 가능하게 맞물리는 레일을 포함할 수 있다.

상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 이동 스테이지의 과도한 전진 또는 후퇴 동작을 저지시키는 적어도 하나의 쇼크 업소버(shock absorber)를 더 포함할 수 있다.

상기 이동 스테이지에 마련되어 상기 쇼크 업소버와 선택적으로 접촉되는 소버 브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.

상기 이동 스테이지의 상면에 마련되어 상기 다수의 도광판의 로딩 위치를 얼라인시키는 얼라인부를 더 포함할 수 있다.

상기 얼라인부는, 상기 이동 스테이지의 상면에 마련되고 상기 다수의 도광판의 일측벽이 밀착되면서 상기 다수의 도광판에 대한 로딩 위치의 기준을 형성하는 적어도 하나의 기준 얼라인 리브; 및 상기 얼라인부는 상기 이동 스테이지 상에 로딩되는 상기 다수의 도광판 사이에서 상기 기준 얼라인 리브에 대해 교차되는 방향으로 배치되며, 상기 다수의 도광판의 타측벽이 밀착되면서 상기 기준 얼라인 리브와 함께 상기 다수의 도광판을 얼라인시키는 사이드 정렬용 얼라인 리브를 포함 할 수 있다.

상기 이동 스테이지는 그 상면에 2장의 도광판이 로딩되는 제1 및 제2 도광판 로딩부가 마련되는 듀얼(dual) 이동 스테이지일 수 있으며, 상기 사이드 정렬용 얼라인 리브는 상기 제1 및 제2 도광판 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 도광판을 정렬시키는 공용 사이드 정렬용 얼라인 리브일 수 있으며, 상기 얼라인부는 상기 기준 얼라인 리브의 반대편에서 상기 다수의 도광판을 상기 기준 얼라인 리브 쪽으로 가압하여 상기 다수의 도광판이 임의로 위치 이동되는 것을 저지시키는 이동식 가압 패드를 더 포함할 수 있다.

상기 이동 스테이지는, 상기 다수의 도광판을 진공으로 흡착시키는 다수의 진공 흡착홀; 및 상기 다수의 진공 흡착홀 사이에 함몰되게 형성되어 상기 이동 스테이지의 중량을 감소시키는 다수의 중량 감소용 그루브를 포함할 수 있다.

상기 공용 레이저 헤드는 상기 이동 스테이지가 이동되는 방향에 교차되는 방향으로 왕복 이동되면서 상기 도광판의 표면에 바아 패턴(bar pattern)을 형성시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 레이저 헤드의 고속 왕복 구동을 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트에 의해 구현함으로써 레이저 헤드 또는 벨트에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판 제조장치에 의해 제조된 도광판의 개략적인 평면도이다.

이 도면에 도시된 바와 같이, 대략 사각 판상체로 제작되는 도광판(1)은 앞서 기술한 바와 같이, 액정 표시 장치(LCD) 내에서 빛을 액정(LCD 패널)으로 인도하는 백라이트 유닛 내에 조립되는 부품이다.

도광판(1)은 압출판 아크릴 또는 캐스팅 아크릴로 제작될 수 있는데, 그 둘레면에는 도시 않은 다수의 엘이디(LED)가 결합되는 다수의 엘이디 결합부(3)가 형성된다. 그리고 도광판(1)의 표면에는 엘이디(LED)로부터의 빛을 도광판(1)의 전 영역에서 균일하게 확산시키기 위한 수단으로서 다수의 패턴(2)이 형성된다.

본 실시예의 경우, 도광판(1)에 형성되는 패턴(2)은 레이저, 특히 탄산가스 레이저에 의해 바아 패턴(bar pattern)으로 형성된다. 바아 패턴은 휘도 조절에 유리하기 때문에 보다 선명하고 뚜렷한 화면을 요하는 대형 텔레비전, 예컨대 50 인치 내외의 대형 텔레비전에 적용되기에 충분하다.

하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 패턴(2)의 형태는 도트 패턴(dot pattern)이 될 수도 있다. 또한 실질적으로 패턴(2)을 가공하는 레이저의 종류 역시 탄산가스 레이저 외의 다른 물성의 레이저로 적용될 수도 있다.

도 1과 같이 표면에 바아 패턴(2)이 형성되는 도광판(1)을 제조하기 위한 도광판 제조장치에 대해 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판 제조장치의 사시도이고, 도 3은 도 2의 부분 절개 사시도이며, 도 4는 도 2의 정면도이고, 도 5는 벨트의 요부 확대 사시도이며, 도 6은 공용 레이저 헤드, 이동 스테이지 및 도광판의 배치 관계를 도시한 도 2의 부분 평면도이고, 도 7은 탄산가스 레이저의 출력 특성을 개략적으로 도시한 그래프이며, 도 8 및 도 9는 각각 도 2의 도광판 제조장치에 의해 도광판이 제작되는 과정을 단계적으로 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 도광판 제조장치는, 장치본체(110)와, 상면으로 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b, 도 6, 도 8 및 도 9 참조)이 로딩되는 스테이지(120)와, 레이저 소스(미도시)로부터 제공되는 레이저를 전달 받아 스테이지(120) 상에 로딩된 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 표면에 바아 패턴(2a,2b, 도 6 참조)을 형성시키는 레이저 헤드(130)와, 레이저 헤드(130)를 이동 가능하게 지지하는 벨트(164)를 구비하며 스테이지(120)에 대해 레이저 헤드(130)를 상대적으로 왕복 구동시키는 헤드 구동부(160)를 구비한다.

장치본체(110)는 이동 스테이지(120)와, 베이스 플레이트(140)를 제외한 나머지 구성들을 지지하는 부분이다.

장치본체(110)는 베이스 플레이트(140)에 대해 교차된 방향으로 세워지게 배 치된다. 이러한 장치본체(110)의 대부분은 베이스 플레이트(140)와 마찬가지로 금속 재질로 제작되지만 부분적으로 석(石) 재질이 사용될 수도 있다. 장치본체(110)에는 패턴(2a,2b) 가공 시 발생되는 분진을 흡입하는 분진 흡입기(112)가 더 마련된다.

스테이지(120)는 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 로딩되는 장소이다. 본 실시예의 경우, 스테이지(120)는 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 로딩되는 대면적으로 제작될 뿐만 아니라 Y축 방향으로 이동 가능한 듀얼(dual) 이동 스테이지(120)로 적용된다. 이하, 스테이지(120)를 이동 스테이지(120)라 하여 설명한다.

하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 이동 스테이지(120)의 상면에는 3장 이상의 도광판(1, 도 1 참조)이 로딩될 수도 있다. 하지만, 이동 스테이지(120)의 상면에 3장 이상의 도광판(1)이 로딩된 후에 레이저에 의해 패턴(2, 도 1 참조) 형성 작업이 진행되면, 레이저의 광량을 일정하게 제어하기가 쉽지 않기 때문에 3장 이상의 도광판(1) 모두에 균일한 패턴(2)을 형성시키기 어려울 수 있다.

따라서 50 인치 내외의 대형 텔레비전에 적용되는 도광판(1)이라면, 본 실시예와 같이, 이동 스테이지(120)의 상면에 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b, 도 6, 도 8 및 도 9 참조)이 로딩되는 것이 유리할 수 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 실제로 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 대해 패턴(2a,2b) 형성 작업을 동시에 실시하면 생산성이 30 % 이상 증가하는 것으로 실험된 바 있다.

이동 스테이지(120)의 상면에는 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 각각 로딩되는 2개의 제1 및 제2 도광판 로딩부(121a,121b)가 마련된다. 이러한 제1 및 제2 도광판 로딩부(121a,121b)는 본 실시예와 같이 하나의 원판 형태로 가공된 이동 스테이지(120)의 상면에서 2 군데 영역(area)의 형태로 마련될 수도 있고, 아니면 개별적으로 분리된 2개의 개별 스테이지(미도시)에 하나씩 마련될 수도 있다.

이동 스테이지(120)의 표면에는 제1 및 제2 도광판 로딩부(121a,121b)에 로딩된 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 흔들리지 않도록 진공으로 흡착시키는 다수의 진공 흡착홀(122)이 마련된다.

그리고 진공 흡착홀(122)들 사이사이에는 이동 스테이지(120)의 표면으로부터 함몰되게 형성되는 다수의 중량 감소용 그루브(123)가 형성된다.

중량 감소용 그루브(123)는 금속 재질로 제작되는 이동 스테이지(120)의 전체 중량을 감소시켜 이동 스테이지(120)의 이동 시 소요되는 전력의 소비량을 줄이면서도 이동 스테이지(120)의 제작비용을 감소시키는 역할을 한다.

예컨대 본 실시예와 같이, 대략 50 인치 사이즈의 도광판(1a,1b) 2장이 이동 스테이지(120) 상에 로딩되려면 이동 스테이지(120)의 사이즈가 거대해야 하며, 이럴 경우 이동 스테이지(120)의 중량에 따른 다양한 문제가 발생될 수 있지만, 본 실시예와 같이 이동 스테이지(120)의 표면에 중량 감소용 그루브(123)가 형성되면 고중량으로 인한 다양한 문제를 해소하기에 충분하다.

이동 스테이지(120)의 상면 구조에 대해 간략하게 살펴본다. 이동 스테이지(120)의 상면에는 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 로딩됨에 있어 제1 및 제2 도광 판(1a,1b)의 로딩 위치를 얼라인시키는 얼라인부(124)가 마련된다.

얼라인부(124)는 Y축 방향을 따라 이동 스테이지(120)의 전면부에 마련되는 다수의 기준 얼라인 리브(124a)와, Y축 방향과 나란하게 이동 스테이지(120)의 중앙부에 마련되는 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)와, 이동식 가압 패드(124c)를 구비한다.

기준 얼라인 리브(124a)는 Y축 방향을 따라 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 전방측벽이 밀착되면서 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 대한 로딩 위치의 기준을 형성한다.

사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)는 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 좌우측벽이 밀착되면서 기준 얼라인 리브(124a)와 함께 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 얼라인시키는 역할을 한다. 전술한 바와 같이, 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)는 기준 얼라인 리브(124a)에 대해 교차되는 방향으로 배치되고 제1 및 제2 도광판 로딩부(121a,121b)의 사이 영역에 하나 배치된다.

이러한 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)는 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 얼라인시키는 역할 외에도 제1 및 제2 도광판(1a,1b) 사이에 더미 공간(dummy space)을 형성시킴으로써 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 대한 공차 관리 역할을 겸한다.

즉 도광판(1, 도 1 참조)이 정밀하게 가공된다 하더라도 도광판(1)들마다 가공 공차가 존재하기 때문에 도광판(1)들의 사이즈가 모두 동일하다고 할 수 없다. 따라서 만약에 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b) 없이 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 나란하게 접촉시켜 이동 스테이지(120) 상에 로딩시킨 후에 패 턴(2a,2b)을 가공하면, 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)들의 사이즈가 제각각 다를 수 있기 때문에 정해진 거리를 왕복 구동하는 공용 레이저 헤드(130)가 균일한 패턴(2a,2b)이 형성시키기 곤란할 수 있다. 하지만, 본 실시예와 같이 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)가 마련되면 로딩될 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 사이즈에 기초하여 서로 다른 크기의 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)를 사용할 수 있기 때문에 균일한 패턴(2a,2b)을 형성시키기에 충분할 수 있다.

그리고 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)는 제1 및 제2 도광판(1a,1b) 사이에 배치되어 제1 및 제2 도광판(1a,1b) 모두를 정렬시키는 공용 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)로서, 이 경우 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 중앙으로 모여 배치될 수 있으므로 생산성이 더욱 향상될 수 있다.

이동식 가압 패드(124c)는 기준 얼라인 리브(124a)의 반대편에서 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 기준 얼라인 리브(124a) 쪽으로 가압하여 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 임의로 위치 이동되는 것을 저지시키는 역할을 한다.

기준 얼라인 리브(124a) 및 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)와 달리 이동식 가압 패드(124c)는 이동 스테이지(120) 상에 탈부착 가능하게 마련될 수 있다. 이동 스테이지(120)가 금속 재질로 제작되는 것을 고려해볼 때, 이동식 가압 패드(124c)는 자석으로 마련되는 것이 간단할 수 있다.

이에, 가공 대상의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 그 전방측벽은 기준 얼라인 리브(124a)에, 그리고 좌우측벽은 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)에 밀착되도록 한 후, 이동식 가압 패드(124c)를 이용하여 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 후방측벽 을 기준 얼라인 리브(124a) 쪽으로 가압시킴으로써 간단하게 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 대한 로딩 위치를 얼라인시킬 수 있게 된다.

이동 스테이지(120)의 하부 영역에는 이동 스테이지(120)를 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베이스 플레이트(140)가 마련된다. 베이스 플레이트(140)는 전술한 장치본체(110)와 연결될 수 있다.

위치 고정된 베이스 플레이트(140)에 대하여 이동 스테이지(120)가 Y축 방향으로 이동될 수 있도록, 베이스 플레이트(140)와 이동 스테이지(120)에는 스테이지 이동부(150)가 마련된다.

스테이지 이동부(150)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 이동 스테이지(120)와 베이스 플레이트(140)에 결합되어 이동 스테이지(120)를 Y축 방향으로 이동시키는 이동유닛(151)과, 이동유닛(151)의 이동 거리를 단계적으로 감지하는 감지부(152)와, 감지부(152)의 신호를 기초로 이동유닛(151)의 동작을 제어하는 제어부(미도시)를 구비한다. 제어부는 이동유닛(151) 외에도 장치의 전반, 특히 공용 레이저 헤드(130)를 제어하는 역할을 하는데, 제어부에 의한 공용 레이저 헤드(130)의 제어 방법은 후술한다.

이동유닛(151)은 위치 제어가 용이한 리니어 모터(linear motor)로 적용될 수 있다. 이동 스테이지(120)의 하부에는 감지부(152)에 의해 감지되되 이동유닛(151)의 이동 거리가 표시되는 표시부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 표시부는 Y축 방향을 따라 이동 스테이지(120)의 하부에 형성되는 다수의 눈금선일 수 있다.

이 외에도 스테이지 이동부(150)는 이동유닛(151)의 양측에 상호 대칭되게 마련되어 이동 스테이지(120)의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드(154)를 더 구비한다.

한 쌍의 가이드(154) 각각은 베이스 플레이트(140)에 결합되는 레일 블록(154a)과, 이동 스테이지(120)에 결합되고 레일 블록(154a)과 도브 테일(dove tail) 형상으로 슬라이딩 이동 가능하게 맞물리는 레일(154b)을 포함할 수 있다. 물론, 이와 달리 레일 블록(154a)이 이동 스테이지(120)에, 그리고 레일(154b)이 베이스 플레이트(140)에 마련되어도 무방하다.

앞서도 기술한 바와 같이, 금속 재질로 제작되는 이동 스테이지(120)는 거대한 구조물이므로 만약 이상 원인에 의해 이동 스테이지(120)가 과도하게 혹은 급작스럽게 후퇴하게 되면 도광판(1, 도 1 참조)이 손상되는 것은 물론 작업자의 안전에 위협을 가할 수 있다.

이를 저지하기 위해 베이스 플레이트(140)에는 이동 스테이지(120)의 과도한 전진 또는 후퇴 동작을 저지시키는 수단으로서 쇼크 업소버(143, shock absorber, 도 9 참조)가 마련된다. 쇼크 업소버(143)는 이동유닛(151)의 전후 양측에 두 쌍으로 마련될 수 있다.

이러한 쇼크 업소버(143)에는 오일 쇼크 업소버와 가스 쇼크 업소버가 있는데, 어떠한 것이 적용되더라도 무방하다. 본 실시예의 경우, 실린더 내부에 오일과 질소가스 등이 충전되어 과도한 충격은 흡수하면서 스프링(미도시)이 반대 방향으로 팽창되는 가스 쇼크 업소버를 적용하고 있다.

쇼크 업소버(143)의 동작을 위해 이동 스테이지(120)에는 쇼크 업소버(143) 와 선택적으로 접촉되는 소버 브래킷(125)이 마련된다. 평상 시 소버 브래킷(125)은 쇼크 업소버(143)에 접촉되지 않으나, 이상 동작에 의해 이동 스테이지(120)가 과도하게 전진 또는 후퇴 동작될 때 소버 브래킷(125)은 쇼크 업소버(143)에 접촉되어 이동 스테이지(120)의 과도한 전진 또는 후퇴 동작을 저지하게 된다.

한편, 본 실시예의 도광판 제조장치는, 이동 스테이지(120) 상에 로딩된 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 표면에 바아 패턴(2a,2b, 도 6 참조)을 형성시키기 위한 수단으로서 레이저 헤드(130)를 구비한다. 본 실시예에서 레이저 헤드(130)는 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 공용으로 적용되는 단일의 공용 레이저 헤드(130)로 적용된다.

이러한 공용 레이저 헤드(130)는, 레이저 소스(L/S, 도 6 참조)로부터 제공되는 레이저를 전달 받아 X축 방향으로 왕복 구동하면서 이동 스테이지(120) 상에 로딩된 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 표면에 바아 패턴(2a,2b)을 형성시킨다.

본 실시예의 경우, 하나의 이동 스테이지(120) 상에 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 로딩되나, 공용 레이저 헤드(130) 하나가 제1 및 제2 도광판(1a,1b) 모두에 바아 패턴(2a,2b)을 형성시키고 있다.

이처럼 하나의 공용 레이저 헤드(130)를 이용하여 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 표면에 바아 패턴(2a,2b)을 형성시키게 되면, 2개의 레이저 헤드를 마련하는 것에 비해 비용을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 구조가 간단해지는 이점이 있다.

공용 레이저 헤드(130)로 제공되는 레이저는 탄산가스 레이저로서 장치본 체(110)의 상부에 마련된 소버 브래킷(111) 내에 마련되는 레이저 소스(L/S, 도 6 참조)로부터 제공된다. 레이저 소스(L/S)로부터 레이저가 공용 레이저 헤드(130)로 직접 제공될 수는 없으므로 레이저 소스(L/S)와 공용 레이저 헤드(130) 사이에는 레이저 빔의 방향을 변환시키는 다수의 미러(Mirror)가 구비된다.

한편, 종래기술의 경우에는 도시 않은 리니어 모터(linear motor)를 이용하여 종래의 레이저 헤드(미도시)를 고속으로 즉 대략 4000 ~ 5000 mm/s의 속도로 왕복 구동시키면서 도광판(1, 도 1 참조)의 표면에 패턴(2, 도 1 참조)을 형성시켜 왔기 때문에, 리니어 모터 또는 레이저 헤드에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 문제점이 있다.

하지만, 본 실시예에서는 이러한 문제점을 해소하기 위해, 공용 레이저 헤드(130)의 고속 왕복 구동을 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트(164)에 의해 구현함으로써 공용 레이저 헤드(130) 또는 벨트(164)에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있도록 하고 있다. 이처럼 공용 레이저 헤드(130) 또는 벨트(164)에 마모 및 마찰 현상이 종래보다 감소되면, 유지 보수 작업의 횟수가 감소되기 때문에 그만큼 생산성 향상에 기여할 수 있게 된다.

공용 레이저 헤드(130)가 X축 방향을 따라 왕복 구동하면서 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 표면에 바아 패턴(2a,2b)을 형성시키기 위해, 공용 레이저 헤드(130)를 X축 방향으로 왕복 구동시키는 헤드 구동부(160)가 마련된다.

도 5 및 도 6을 주로 참조하면, 헤드 구동부(160)는 구동력을 발생시키는 모터(161)와, 모터(161)의 회전축에 결합되는 구동 풀리(162)와, 구동 풀리(162)의 반대편에 마련되는 피동 풀리(163)와, 공용 레이저 헤드(130)를 지지하며 구동 풀리(162) 및 피동 풀리(163)에 폐루프 형태로 권취되는 벨트(164)를 구비한다.

벨트(164)에 의해 지지되는 공용 레이저 헤드(130)가 왕복 구동을 해야 하기 때문에 본 실시예에서 모터(161)는 정역 방향으로의 회전 및 속도 제어가 가능한 서보 모터로 적용된다.

그리고 벨트(164)는 내마모성을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질의 타이밍 벨트로 적용된다. 물론, 벨트(164)의 마모 현상을 더욱 줄이고자 한다면, 엔지니어링 플라스틱 대신에 금속 재질을 이용하면 될 것이다.

이때, 벨트(164)는 도 6에 도시된 바와 같이, 벨트(164)의 면이 지면에 대해 교차되게, 본 실시예에서 수직으로 배치되는 수직형 벨트(164)로 적용되고 있다.

이처럼 수직형 벨트(164)로 적용되면(실제 벨트(164)는 동일한 부품이나 그 배치 방향이 다른 것임), 도 2와 같이 장치의 외부에서 벨트(164)의 회전 궤적이 보이지 않기 때문에 외관이 깔끔해지면서 콤팩트해지는 이점이 있다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없으므로 벨트(164)는 그 회전 궤적, 다시 말해 타원 형상의 회전 궤적이 상하 방향으로 형성되는 수평형 벨트(미도시)일 수도 있다.

본 실시예와 같이, 수직형 벨트(164)가 적용되고, 모터(161)에 의해 수직형 벨트(164)가 고속으로 회전하면서 공용 레이저 헤드(130)가 왕복 구동되는 경우, 피동 풀리(163)와 수직형 벨트(164)가 접촉되는 상하 지점에서 수직형 벨트(164)의 처짐으로 인하여 상호 다른 반복 하중이 가해지게 되고, 이에 의하여 수직형 벨 트(164)와 접촉되는 피동 풀리(163)의 상단부가 파손될 수 있다.

이를 방지하기 위하여, 본 실시예처럼 벨트가 수직형 벨트(164)로 적용될 때 피동 풀리(163)의 인접한 영역에는 수직형 벨트(164)의 처짐을 저지시키는 벨트 지지용 롤러(170)가 마련된다.

벨트 지지용 롤러(170)는 상대 회전 가능하게 접촉되어 벨트(164)의 처짐을 저지시키고, 나아가 피동 풀리(163)가 파손되는 것을 저지시키는 역할을 한다.

벨트 지지용 롤러(170)는 자유 회전형 롤러이며, 벨트(164)를 사이에 두고 벨트(164)의 양측에 배치되어 벨트(164)의 처짐을 저지시킨다. 이러한 벨트 지지용 롤러(170)는 피동 풀리(163)에 인접된 수직형 벨트(164)의 양측에 배치될 수 있으나, 경우에 따라 구동 풀리(162) 쪽에도 배치될 수 있다. 물론, 벨트 지지용 롤러(170)는 수직형 벨트(164)의 중앙 영역에 마련될 수도 있으나, 이럴 경우 공용 레이저 헤드(130)의 동작에 방해가 될 수 있으므로 본 실시예와 같이 수직형 벨트(164)의 양측 사이드, 특히 피동 풀리(163)에 인접된 영역에 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 공용 레이저 헤드(130)를 이용하여 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 표면에 바아 패턴(2a,2b)이 형성되는 것에 관해 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 6을 참조하면, 도시 않은 제어부에 의해 제어되는 공용 레이저 헤드(130)는 2장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 전체 폭(전체 길이)보다도 더 많은 거리를 왕복 구동한다. 이는, 대략 4000 내지 5000 mm/s 의 고속으로 왕복 구동되는 공용 레이저 헤드(130)의 각 구간별 속도가 일정하지 않고, 또한 레이저 빔의 출력 특성(레이저 빔의 강도를 포함함) 또한 일정하지 않기 때문이다.

특히, 도 6에 함께 도시된 하부 영역의 그래프에서 가감속구간의 경우에는 레이저 빔의 출력 특성이 더더욱 일정하지 않기 때문에 본 실시예에서는 공용 레이저 헤드(130)가 등속구간에 위치될 때의 레이저 빔을 이용하여 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 바아 패턴(2a,2b)을 형성하고 있는 것이다.

다만, 도 6에 도시된 등속구간이라 할지라도 등속구간의 모든 지점에서 레이저 빔의 출력 특성이 완전히 동일하다고 볼 수는 없다. 특히, 본 실시예와 같이, 대면적 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 두 장 배치하여 바아 패턴(2a,2b)을 가공할 경우, 공용 레이저 헤드(130)가 제1 도광판(1a)을 지날 때의 레이저 빔의 출력 특성(강도)과, 공용 레이저 헤드(130)가 제2 도광판(1b)을 지날 때의 레이저 빔의 출력 특성(강도)이 서로 다를 수 있기 때문에 이에 대한 적절한 제어가 요구된다.

설명의 편의를 위해, 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 형성되는 바아 패턴(2a,2b)의 길이를 각각 제1 길이인 L1, 제2 길이인 L2라 하고, 바아 패턴(2a,2b) 간의 피치를 각각 P1, P2하고, Y축 방향에 따른 바아 패턴(2a,2b) 간의 간격을 각각 W1, W2라 한다.

두 장의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 왕복 구동하면서 레이저 가공하는 공용 레이저 헤드(130)로부터의 레이저 빔의 출력 특성이 적어도 등속구간에서만큼은 완전히 동일하다고 가정하면, L1 = L2, P1 = P2, W1 = W2일 수 있다.

하지만, 전술한 바와 같이, 대면적 도광판(1a,1b) 2장이 사용되어 공용 레이 저 헤드(130)의 이동 거리가 길기 때문에 레이저 소스(L/S)로부터 공용 레이저 헤드(130)로 도달되는 레이저 빔의 도달 거리가 제1 도광판(1a)과 제2 도광판(1b)에서 서로 다르다. 즉 공용 레이저 헤드(130)가 제1 도광판(1a)에서 제1 바아 패턴(2a)을 가공할 때의 레이저 빔의 출력 특성(강도)과, 공용 레이저 헤드(130)가 제2 도광판(1b)에서 제2 바아 패턴(2b)을 가공할 때의 레이저 빔의 출력 특성(강도)이 다르기 때문에 제1 및 제2 바아 패턴(2a,2b)이 깊이가 다르다. 때문에, L1 = L2, P1 = P2, W1 = W2 특히, 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 형성되는 제1 바아 패턴(2a)의 길이 L1과 제2 바아 패턴(2b)의 길이 L2가 동일해서는 아니 되며, 이를 적절하게 보상해주지 않으면 제1 및 제2 도광판(1a,1b) 중 어느 하나에는 패턴 불량이 야기될 수 있다.

이에 본 실시예에서는 제어부가 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 각각 서로 다른 제1 및 제2 길이(L1,L2)의 바아 패턴(2a,2b, bar pattern)이 형성되도록 공용 레이저 헤드(130)를 제어하고 있다.

즉 본 실시예의 제어부는 공용 레이저 헤드(130)로부터 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 조사되는 레이저 빔의 평균출력에 기초하여 제1 및 제2 길이(L1,L2)가 설정되도록 공용 레이저 헤드(130)를 제어한다.

예컨대, 본 실시예와 같이, 공용 레이저 헤드(130)가 제1 도광판(1a)에 위치될 때보다 제2 도광판(1b)에 위치될 때 레이저 소스(L/S)로부터 공용 레이저 헤드(130)로 도달되는 레이저 빔의 도달 거리가 더 짧을 경우, 제어부는 제1 바아 패턴(2a)의 길이 L1보다 제2 바아 패턴(2b)의 길이 L2가 더 짧도록 공용 레이저 헤 드(130)를 제어하게 된다.

다시 말해, 공용 레이저 헤드(130)가 제2 도광판(1b)을 지날 때는 레이저 빔이 강하기 때문에 제2 바아 패턴(2b)의 길이 L2를 짧게 형성시키고(이때 제2 바아 패턴(2b)이 깊이는 더 파이는 형태임), 공용 레이저 헤드(130)가 제1 도광판(1a)을 지날 때는 레이저 빔이 상대적으로 약하기 때문에 제1 바아 패턴(2a)의 길이 L1을 상대적으로 길게 형성시키게 되는 것이다(이때 제1 바아 패턴(2a)이 깊이는 상대적으로 덜 파이는 형태임).

이러한 형태로 가공을 하게 되면, 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 형성되는 제1 및 제2 바아 패턴(2a,2b)의 길이(L1,L2)는 다르더라도 그 깊이에 차이가 있기 때문에 요구되는 휘도 조건을 만족시켜 양품으로 제작될 수 있게 되는 것이다.

결과적으로, 함께 제작되는 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에서 바아 패턴(2a,2b)들의 길이, 피치 및 간격은, 요구되는 휘도 조건을 만족시키기만 한다면 서로 달라도 무방한 것이다. 참고로, 바아 패턴(2a,2b)의 최소 길이는 200um 이상, 그리고 바아 패턴(2a,2b) 간의 피치는 2000um로 설계될 수 있지만, 본 발명이 이에 제한될 필요는 없다.

한편, 위의 사항에 더하여, 공용 레이저 헤드(130)에서 출력되는 레이저는 도 7에 도시된 바와 같이, 시간(t1, t2, t3)에 따라 흔들리는 일정한 편이(deviation)를 갖는 출력 특성(Pout 1, Pout 2, Pout 3)을 보인다.

이러한 레이저의 출력 특성으로 인해 도광판(1, 도 1 참조)에는 균일하지 못한 바아 패턴(2, 도 1 참조)이 형성될 수도 있는데, 본 실시예에서는 이러한 레이 저의 출력 특성을 평균화하기 위하여 다수회에 걸쳐 바아 패턴(2)을 분할 형성하고 있다. 즉 Y축 방향으로 이동되는 이동 스테이지(120)에 대하여 X축 방향으로 왕복 구동되는 공용 레이저 헤드(130)는 도광판(1)의 각 라인을 건너뛰면서 패턴(2)을 형성하고 있다.

예컨대, Y축 방향으로 이동되는 이동 스테이지(120)의 왕복 운동 회수가 1회이면, 공용 레이저 헤드(130)는 이동 스테이지(120)가 +Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 2N+1(N=0,1,2,3,...)라인에 대해, 이동 스테이지(120)가 -Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 2N+2(N=0,1,2,3,...)라인에 대해 패턴(2)을 형성하게 된다. 이처럼 이동 스테이지(120)의 왕복 운동에 기초하여 공용 레이저 헤드(130)가 라인을 건너뛰면서 도광판(1)에 패턴(2)을 형성하게 되면 레이저가 도 7과 같은 출력 특성을 보인다 하더라도 전반적으로 도광판(1)에 균일한 패턴(2)을 형성시킬 수 있게 된다.

다른 예로서, 만약 Y축 방향으로 이동되는 이동 스테이지(120)의 왕복 운동 회수가 1.5회이면, 공용 레이저 헤드(130)는 이동 스테이지(120)가 +Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 3N+1(N=0,1,2,3,...)라인에 대해, 이동 스테이지(120)가 -Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 3N+2(N=0,1,2,3,...)라인에 대해, 그리고 이동 스테이지(120)가 다시 +Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 3N+3(N=0,1,2,3,...)라인에 대해 패턴(2)을 형성하게 된다. 본 실시예의 경우, 이 방법을 적용하고 있지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다.

만약, Y축 방향으로 이동되는 이동 스테이지(120)의 왕복 운동 회수가 2회이 면, 공용 레이저 헤드(130)는 이동 스테이지(120)가 +Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 4N+1(N=0,1,2,3,...)라인에 대해, 이동 스테이지(120)가 -Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 4N+2(N=0,1,2,3,...)라인에 대해, 이동 스테이지(120)가 다시 +Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 4N+3(N=0,1,2,3,...)라인에 대해, 그리고 이동 스테이지(120)가 다시 -Y축 방향으로 이동 시 패턴(2)의 4N+4(N=0,1,2,3,...)라인에 대해 패턴(2)을 형성하면 된다.

이러한 구성을 갖는 도광판 제조장치의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 도 8에 도시된 바와 같이, 이동 스테이지(120) 상에 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 로딩시킨다. 이때, 제1 및 제2 도광판(1a,1b)을 그 전방측벽은 기준 얼라인 리브(124a)에, 그리고 좌우측벽은 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)에 밀착되도록 한 후, 이동식 가압 패드(124c)를 이용하여 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 후방측벽을 기준 얼라인 리브(124a) 쪽으로 가압시킨다. 그러면, 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 대한 로딩 위치가 얼라인된다.

이처럼 제1 및 제2 도광판(1a,1b)의 로딩이 완료되어 작업이 개시되면, 도시 않은 레이저 소스(L/S, 도 6 참조)로부터의 레이저 빔이 여러 경로를 통해 공용 레이저 헤드(130)로 전달된다.

이어 스테이지 이동부(150)에 의해 이동 스테이지(120)가 +Y축 또는 -Y축 방향으로 단계적, 그리고 순차적으로 이동되고, 이와 동시에 수직형 벨트(164)에 지지된 공용 레이저 헤드(130)가 헤드 구동부(160)에 의해 X축 방향으로 왕복 구동됨에 따라 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에는 각각 바아 패턴(2a,2b)이 형성된다.

앞서 기술한 내용을 참조하여 다시 설명하면, 왕복 구동되는 공용 레이저 헤드(130)는 이동 스테이지(120)가 +Y축 방향으로 이동 시 패턴(2a,2b)의 3N+1(N=0,1,2,3,...)라인에 대해 패턴(2a,2b)을 1차로 형성한다. 이어 방향 전환되어 이동 스테이지(120)가 -Y축 방향으로 이동되면 왕복 구동되는 공용 레이저 헤드(130)는 패턴(2a,2b)의 3N+2(N=0,1,2,3,...)라인에 대해 패턴(2a,2b)을 2차로 형성한다. 다시 방향 전환되어 이동 스테이지(120)가 +Y축 방향으로 이동되면 왕복 구동되는 공용 레이저 헤드(130)는 패턴(2a,2b)의 3N+3(N=0,1,2,3,...)라인에 대해 패턴(2a,2b)을 3차로 형성하여 완료하게 된다.

다시 말해, 이동 스테이지(120)는 +Y축, -Y축, +Y축 방향으로 3번 이동하게 되고, 이에 연동하여 수직형 벨트(164)에 지지된 공용 레이저 헤드(130)가 라인을 건너뛰면서 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에 패턴(2a,2b)을 형성시켜 완료하게 되며, 이러한 과정에 의해 제1 및 제2 도광판(1a,1b)에는 균일한 패턴(2a,2b)이 형성될 수 있게 된다. 특히, 본 실시예의 경우, 전술한 바와 같이, 공용 레이저 헤드(130)의 왕복 구동이 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트(164)에 의해 수행되고 있으므로 공용 레이저 헤드(130) 또는 벨트(164)에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있다. 또한 본 실시예의 경우, 한번에 2장의 도광판(1a,1b)을 가공할 수 있기 때문에 단위 시간당 생산성도 향상될 수 있다.

이와 같이, 공용 레이저 헤드(130)의 고속 왕복 구동을 종래의 리니어 모터가 아닌 벨트(164)에 의해 구현함으로써 공용 레이저 헤드(130) 또는 벨트(164)에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 도광판 제조장치의 요부 평면도이다.

전술한 실시예의 경우, 사이드 정렬용 얼라인 리브(124b)가 이동 스테이지(120)의 중앙 영역에 1개 마련되었으나, 도 10처럼 이동 스테이지(120) 상에 2개의 사이드 정렬용 얼라인 리브(224a,224b)가 마련되고 사이드 정렬용 얼라인 리브(224a,224b)들에 각각 하나씩의 제1 및 제2 도광판(1a,1b)이 접촉되면서 얼라인되도록 구현할 수도 있다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판 제조장치의 사시도이고, 도 12는 도 11의 사용 상태 사시도이며, 도 13은 도 11의 요부 평면도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 도광판 제조장치는, 전술한 수직형 벨트(164)가 아닌 수평형 벨트(364)가 적용되고 있으며, 이러한 수평형 벨트(364)에 레이저 헤드(330)가 왕복 구동 가능하게 지지되고 있다.

다시 말해, 레이저 헤드(330)를 지지하면서 레이저 헤드(330)를 X축 방향으로 왕복 구동시키는 벨트(364)는 전술한 제1 실시예의 수평형이 아닌 그 회전 궤적, 다시 말해 타원 형상의 회전 궤적이 상하 방향으로 형성되는 수평형 벨트(364)로 적용되고 있다.

도 11 내지 도 13에 자세히 도시하고 있지는 않지만, 본 실시예와 같이 수평형 벨트(364)가 적용되더라도 수평형 벨트(364)의 처짐을 저지시키는 벨트 지지용 롤러(170, 도 5 참조)가 적용될 수 있을 것이다.

수평형 벨트(364)의 구동을 위한 헤드 구동부(360)의 구조 및 동작은 제1 실시예와 동일하다. 다만, 본 실시예의 경우, 수평형 벨트(364)가 적용되고 있으므 로, 제1 실시예와는 달리 모터(361), 구동 풀리(362) 및 피동 풀리(363)는 Y축 방향으로 배열되어야 할 것이다.

한편, 본 실시예의 도광판 제조장치는, 이동 스테이지(320)에 한 장의 도광판(1)이 로딩되는 구조를 갖는다. 이러한 경우, 장치의 동작이 완료되면 한 장의 도광판(1)이 제조된다.

이와 같이, 한 장의 도광판(1)에 대해 패턴(2, 도 1 참조)을 형성시키는 도광판 제조장치라 하더라도, 레이저 헤드(330)가 종래의 리니어 모터가 아닌 수평형 벨트(364)에 왕복 구동 가능하게 지지되고 있으므로 레이저 헤드(330) 또는 수평형 벨트(364)에 마모 및 마찰 현상이 심화되는 것을 종래보다 감소시킬 수 있게 된다.

도 11 및 도 12에서 이동 스테이지(320)를 Y축 방향으로 이동시키는 구조는 전술한 제1 실시예와 동일하므로 그에 대한 설명은 제1 실시예의 설명으로 대체하도록 한다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 도광판 제조장치의 사시도이다.

도 3은 도 2의 부분 절개 사시도이다.

도 4는 도 2의 정면도이다.

도 5는 벨트의 요부 확대 사시도이다.

도 6은 공용 레이저 헤드, 이동 스테이지 및 도광판의 배치 관계를 도시한 도 2의 부분 평면도이다.

도 7은 탄산가스 레이저의 출력 특성을 개략적으로 도시한 그래프이다.

도 8 및 도 9는 각각 도 2의 도광판 제조장치에 의해 도광판이 제작되는 과정을 단계적으로 도시한 사시도이다.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 도광판 제조장치의 사시도이다.

도 12는 도 11의 사용 상태 사시도이다.

도 13은 도 11의 요부 평면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1,1a,1b : 도광판 2,2a,2b : 바아 패턴

110 : 장치본체 112 : 분진 흡입기

120 : 이동 스테이지 121a,121b : 도광판 로딩부

122 : 진공 흡착홀 123 : 중량 감소용 그루브

124 : 얼라인부 124a : 기준 얼라인 리브

124b : 사이드 정렬용 얼라인 리브 124c : 이동식 가압 패드

125 : 소버 브래킷 130 : 공용 레이저 헤드

140 : 베이스 플레이트 143 : 쇼크 업소버

150 : 스테이지 이동부 151 : 이동유닛

152 : 감지부 154 : 가이드

160 : 헤드 구동부 161 : 모터

162 : 구동 풀리 163 : 피동 풀리

164 : 벨트 170 : 벨트 지지용 롤러

Claims

상면으로 도광판이 로딩되는 스테이지;

레이저 소스로부터 제공되는 레이저를 전달 받아 상기 스테이지 상에 로딩된 도광판의 표면에 소정의 패턴(pattern)을 형성시키는 레이저 헤드; 및

상기 레이저 헤드를 이동 가능하게 지지하는 벨트를 구비하며, 상기 스테이지에 대해 상기 레이저 헤드를 상대적으로 왕복 구동시키는 헤드 구동부를 포함하며,

상기 벨트는 그 면이 지면에 대해 교차되게 배치되는 수직형 벨트인 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 헤드 구동부는,

구동력을 발생시키는 모터;

상기 모터의 회전축에 결합되는 구동 풀리; 및

상기 구동 풀리의 반대편에 마련되며, 상기 구동 풀리와 함께 상기 벨트가 폐루프 형태로 권취되는 피동 풀리를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제2항에 있어서,

상기 모터는 정역 방향으로의 회전 및 속도 제어가 가능한 서보 모터이며,

상기 벨트는 내마모성을 갖는 엔지니어링 플라스틱 재질의 타이밍 벨트인 것 을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 수직형 벨트의 주변에는 상기 수직형 벨트를 상대 회전 가능하게 지지하는 벨트 지지용 롤러가 더 마련되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제5항에 있어서,

상기 벨트 지지용 롤러는 상기 벨트를 사이에 두고 상기 벨트의 양측에 배치되되 상기 벨트의 양측 사이드 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 스테이지는 상기 도광판의 장변 또는 단변 방향으로 이동 가능한 이동 스테이지인 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제7항에 있어서,

상기 이동 스테이지는 그 상면에 2장의 도광판이 로딩되는 제1 및 제2 도광판 로딩부가 마련되는 듀얼(dual) 이동 스테이지이며,

상기 레이저 헤드는 상기 2장의 도광판에 공용으로 적용되는 공용 레이저 헤드인 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제7항에 있어서,

상기 이동 스테이지의 하부 영역에 마련되어 상기 이동 스테이지를 상기 도광판의 단변 방향인 Y축 방향으로 이동 가능하게 지지하는 베이스 플레이트; 및

상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 베이스 플레이트에 대하여 상기 이동 스테이지를 상기 Y축 방향으로 이동시키는 스테이지 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제9항에 있어서,

상기 스테이지 이동부는,

상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트에 결합되어 상기 이동 스테이지를 Y축 방향으로 이동시키는 이동유닛;

상기 이동유닛의 이동 거리를 단계적으로 감지하는 감지부; 및

상기 감지부의 신호를 기초로 상기 이동유닛의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제10항에 있어서,

상기 이동유닛은 리니어 모터(linear motor)이며,

상기 이동 스테이지의 하부에는 상기 감지부에 의해 감지되되 상기 이동유닛의 이동 거리가 표시되는 표시부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제10항에 있어서,

상기 스테이지 이동부는 상기 이동유닛의 양측에 상호 대칭되게 마련되어 상기 이동 스테이지의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제12항에 있어서,

상기 한 쌍의 가이드 각각은,

상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트 중 어느 하나에 결합되는 레일 블록; 및

상기 이동 스테이지와 상기 베이스 플레이트 중 다른 하나에 결합되고 상기 레일 블록과 도브 테일(dove tail) 형상으로 슬라이딩 이동 가능하게 맞물리는 레일을 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제9항에 있어서,

상기 베이스 플레이트에 마련되어 상기 이동 스테이지의 과도한 전진 또는 후퇴 동작을 저지시키는 적어도 하나의 쇼크 업소버(shock absorber)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제14항에 있어서,

상기 이동 스테이지에 마련되어 상기 쇼크 업소버와 선택적으로 접촉되는 소버 브래킷을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제7항에 있어서,

상기 이동 스테이지의 상면에 마련되어 상기 도광판의 로딩 위치를 얼라인시키는 얼라인부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제16항에 있어서,

상기 얼라인부는,

상기 이동 스테이지의 상면에 마련되고 상기 도광판의 일측벽이 밀착되면서 상기 도광판에 대한 로딩 위치의 기준을 형성하는 적어도 하나의 기준 얼라인 리브; 및

상기 얼라인부는 상기 이동 스테이지 상에 로딩되는 상기 도광판 사이에서 상기 기준 얼라인 리브에 대해 교차되는 방향으로 배치되며, 상기 도광판의 타측벽이 밀착되면서 상기 기준 얼라인 리브와 함께 상기 도광판을 얼라인시키는 사이드 정렬용 얼라인 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제17항에 있어서,

상기 이동 스테이지는 그 상면에 2장의 제1 및 제2 도광판이 로딩되는 제1 및 제2 도광판 로딩부가 마련되는 듀얼(dual) 이동 스테이지이며,

상기 사이드 정렬용 얼라인 리브는 상기 제1 및 제2 도광판 사이에 배치되어 상기 제1 및 제2 도광판을 정렬시키는 공용 사이드 정렬용 얼라인 리브이며,

상기 얼라인부는 상기 기준 얼라인 리브의 반대편에서 상기 제1 및 제2 도광판을 상기 기준 얼라인 리브 쪽으로 가압하여 상기 도광판이 임의로 위치 이동되는 것을 저지시키는 이동식 가압 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제7항에 있어서,

상기 이동 스테이지는,

상기 도광판을 진공으로 흡착시키는 다수의 진공 흡착홀; 및

상기 다수의 진공 흡착홀 사이에 함몰되게 형성되어 상기 이동 스테이지의 중량을 감소시키는 다수의 중량 감소용 그루브를 포함하는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.
제8항에 있어서,

상기 공용 레이저 헤드는 상기 이동 스테이지가 이동되는 방향에 교차되는 방향으로 왕복 이동되면서 상기 도광판의 표면에 바아 패턴(bar pattern)을 형성시키는 것을 특징으로 하는 도광판 제조장치.