KR101104509B1

KR101104509B1 - 절단 휠의 제조 방법

Info

Publication number: KR101104509B1
Application number: KR1020080092667A
Authority: KR
Inventors: 하인리크 오스텐다르프
Original assignee: 뵐르 아게
Priority date: 2007-09-22
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2012-01-12
Also published as: CN101842185B; CN101842185A; TW200914191A; DE102007045383A1; KR20080114634A; US20090245945A1; EP2212053B1; ES2570762T3; WO2009036743A1; EP2212053A1; TWI361740B

Abstract

본 발명은 소정의 절단선을 형성하기 위한 절단 휠의 제조 방법에 관한 것으로, 회전축 및 외주부를 한정하는 반경 방향 외주 라인을 가지며, 외주 라인은 적어도 서로 이격되고 치형부 간극에 의해 서로 분리된 치형부를 갖는 치형 구조 및 반경 방향 외주 라인의 양측 상으로 연장된 측면 영역을 갖는 절단 에지부를 부분적으로 갖는다. 휠의 수명 개선과 균일한 절단선 형상을 형성하기 위해, 휠의 치형 구조가 레이저 빔, 특히 짧은 펄스 레이저에 의한 상기 휠 원주 영역의 부분적인 침식을 통해 방사형 외주면 영역 및 측상으로 한정되는 표면 영역에 형성된다.

절단 휠, 치형부, 절단 에지부, 레이저 빔

Description

절단 휠의 제조 방법 {METHOD FOR MANUFACTURING CUTTING WHEEL}

본 발명은 소정의 절단선을 형성하기 위한 절단 휠의 제조 방법 및 상기 방법에 의해 제조되는 절단 휠에 관한 것으로, 휠은 회전축 및 외주면을 한정하며 적어도 일부에 서로 이격되고 치형부 간극에 의해 분리된 치형부를 가진 치형 구조와 절단 에지부를 갖는 방사형 원주 라인을 포함하고, 휠의 방사형 원주 라인의 양측으로 측상 영역이 연장되어 있다.

예를 들면, 강도 등의 매우 다양한 특성을 가진 유리판, 중공 재료와 같은 매우 다양한 유리 재료에 절단선을 형성하기 위해 사용할 수 있는 다수의 절단 휠이 공지되어 있다. 나아가, 소정의 절단선을 통해 수득되는 유리 분리면의 품질에 대한 많은 요건이 제기되고 있다. 사용된 휠에 따라 소정 라인을 따라 유리 재료의 가장 자리가 다소 심하게 분할되기 때문에, 유리 분리면의 품질은 사용된 절단 휠에 의해 공지의 한계 내에서 제어될 수 있을 뿐이다. 특히, 예를 들면 디스플레이 또는 기타 전자 소자 또는 다른 용도의 초박형 유리판과 관련하여, 상기 유리판의 정면 분리면의 품질에 대한 요건들이 특히 많이 제기되고 있다. 이 경우, 대개 필수적으로 절단선 형성 공정을 통해 일정 깊이의 절단선이 형성되며, 이러한 절단선 은 바람직하게는 유리판의 전체 두께에 걸쳐 연장되어 유리판 조각으로 분리시 돌출부의 형성이 최대한 방지될 수 있다. 한편으로는, 에지부의 적정 품질을 달성하는 것이 매우 중요하다. 절단선 형성 공정에서, 유리판의 재료 응력을 토대로 절단선을 따라 표면을 분할시킨다. 그러나, 원치 않는 돌출부 형성이 증가될 수 있다. 실제로, 이러한 분할은 유리판에 대해 보다 적은 힘으로 유리 절단 휠을 압착하여 방지할 수 있지만, 절단선의 깊이를 작게 함으로써 유리판 조각이 제대로 분리되지 않거나 돌출부가 실질적으로 증가하게 된다.

평면 스크린과 같은 평면 디스플레이를 제조하기에 적합하며 일정 깊이의 절단선을 얻기 위한 절단 휠 및 이를 위한 제조 방법이 EP 1 666 426 A1에 공지되어 있다. 상기 휠의 굴곡 측면을 통해 형성된 립(rib)에는 돌출부 및 오목부가 번갈아 나타나며, 이때 상기 오목부는 방사형으로 휠의 최외측의 원주 라인의 안쪽으로 연장되어 있다. 상기 립의 오목부는 상기 휠의 중심면에 수직으로 연장된 홈으로서 제공된다. 상기 휠의 주평면에 수직 방향으로 회전하는 연마 디스크에 의해 또는 전기 방전에 의해 치형부가 형성된다.

최근에, 절단 휠의 수명에 대한 요건이 제기되고 있으며, 유리 재료의 분리시, 특히 분리면 및 파단 에지부와 관련하여 가능한 한 수명 결과가 일정하게 얻어져야 한다. 한편, 특히 마모가 심한 사용 조건하에서 절단 휠을 사용하면 절단선의 폭이 확대되고, 이로 인해 파단 에지부의 영역에서 분할이 심하게 발생한다.절단 휠의 수명이 다했을 때 절단 치형부의 이탈이 증가하여 더 이상 이용할 수 없게 된다. 이러한 마모는 거칠기가 큰 치형부에서 상대적으로 심하게 일어나는데, 이는 일정 깊이의 절단선을 얻기 위해 절단선이 새겨진 표면에 상대적으로 높은 힘이 가해지기 때문이며, 그 결과 상기 휠이 유리 재료에 상대적으로 강력한 힘으로 침투할 수 있게 된다. 마모에 의해 분리면의 품질이 악화될 수 있다.

평면 디스플레이용 유리판 조각들의 분리를 위해 레이저 빔 절단 기술이 부분적으로는 채택되고 있으나, 이러한 기술은 높은 장치 비용에 때문에 제한적으로 사용된다. 게다가, 레이저 빔 절단 방법의 생산성 또한 제한적이다.

휠의 원주 영역을 가공하기 위한 침식성 연마법이 공지되어 있으나, 이 방법에 의해 원하는 거칠기의 치형부를 형성할 수는 없다. 게다가, 이러한 유형의 휠에서는 미세 치형부의 이탈이 관찰되기도 한다.

본 발명의 목적은 수명이 길며, 긴 수명 중에 절단선이 형성된 재료의 분리면 및 파단 에지부의 높은 품질을 달성할 수 있는 절단 휠, 특히 유리 절단 휠의 제조 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적은 청구범위 제1항에 따른 방법 및 이러한 방법에 의해 제조되는 절단 휠, 특히 유리 절단 휠에 의해 해결된다.

상기 휠은 휠 재료로부터 형성되는 거칠기가 큰 치형부 구조를 가지며, 상기 치형부의 외면에 레이저 빔을 조사하여 가공될 수 있어 매우 높은 기하학적 고정밀도와 내마모성이 우수하게 된다. 상기 레이저 가공시 전체적으로 비교적 적은 에너지가 도입되며, 충분히 높은 수명을 얻기 위해 특정한 고경도 금속 재료로 구성된다. EP 166 426에 공지되어 있는 전기 방전 부식법에 의한 구조화 방법은 휠의 원료에 상대적으로 높은 에너지를 도입하고, 일정 깊이의 절단선을 얻기 위해 경도가 큰 금속 재료의 원치 않는 마모가 초래되어 휠의 수명에 비해 치형부 영역이 쉽게 이탈하게 된다. 이러한 단점은 유리 절단 휠의 레이저 구조화시 방지되므로, 본 발명의 방법에 의하면 매우 좁고 동일한 형태의 절단선이 형성된 유리 절단 휠을 제조할 수 있으므로, 휠의 전체 수명 중에 유리 재료의 수명을 길게 할 수 있으며, 이로 인해 휠의 수명 중에 매우 균일한 분리면 및 파단 에지부의 품질을 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해 치형 구조를 가진 거칠기가 큰 치형부를 제조할 수 있으나, 이러한 치형 구조는 연마법 또는 전기 방전법 등의 지금까지 공지되어 있는 제조 방법에 의해서는 제조할 수 없다. 특히, 레이저 빔에 의한 치형부 간극 및/또는 치형부 표면의 구조화가 가능하다. 이러한 치형화를 통해 분리면 및 파단 에지부의 형상이 더욱 개선될 수 있다. 초점의 위치에 따라 레이저 펄스 출력을 매우 정밀하게 제어함으로써 치형 구조의 치형부 간극이 매우 정밀하게 형성될 수 있으며, 치형부 간극 및/또는 치형부의 정면부 및 절단 치형부의 측상 오목 정면 에지부에서 절단 에지부가 얻어질 수 있다. 나노-, 피코- 또는 펨토-초 레이저와 같은 짧은 펄스 레이저가 본 발명에서 특히 유리한 것으로 판명되었다.

본 발명에 따라 제조된 휠은 종래의 휠에 비해 일정 형태의 절단 라인을 얻고자 할 때 유리한 것으로 판명되었다. 형태 절단시, 절단선 또는 절단선 형성 라인은 선형이 아니고 예를 들면 곡선형이다. 본 발명에 따라 제조된 휠은 한정된 곡률반경에서 원하는 형태를 매우 쉽고 정확하게 얻을 수 있다. 더욱이, 상기 휠은 폐쇄 형태(즉, 원호와 같은 폐쇄형 라인 형태) 절단시 사용하기에 유리할 수 있으데, 이러한 형태가 제한된 재료로부터 보다 용이하고 정확하게 분리될 수 있기 때문이다.

치형 구조를 얻기 위해 상기 절단 휠은 회전하는 동력 장치에 의해 이동하면서 상기 절단 휠 재료의 회전 중에 레이저 빔이 상기 휠의 외주면에 작용하도록 할 수 있다. 상기 휠의 외주면 상에 레이저 빔의 충격 위치에 따라 짧은 펄스 레이저의 펄스 출력을 변조할 수 있기 때문에 각각의 주사 부위(보다 강력한 충격 부위) 에서 각각의 치형 구조를 형성하고자 할 때 휠 주위를 레이저로 주사시 활성화된다. 재료 침식이 원치 않은 부위에서, 예를 들면 역치형부에서, 상기 주사 부위에서 레이저 출력은 감소되거나 '0'이 된다. 따라서, 레이저 출력의 변조는 휠의 주평면 및/또는 휠 원주에 따른 부위로부터 충격점에 이르는 측상 거리에 따라 변한다. 이러한 측상 거리는 휠 동력 장치의 회전 변환기에 의해 측정될 수 있다. 휠 본체가 주평면의 양측에 배치되고 주평면에 대해 밖으로 수렴하는 굴곡 측면을 포함하는 것고, 상기 레이저 빔이 휠 원주면 상의 주평면에 대해 실질적으로 평행 방향인 경우 특히 바람직하다. 구조적으로 특히 단순한 배치는 중심면에 대해 굴곡된 원주면의 측면을 가진 휠에 레이저에 의한 재료 침식이 가능하게 되고, 이후 상기 휠의 침식된 원주면에 일정 각도로 레이저 빔이 조사된다.

경우에 따라, 치형 구조를 얻기 위해 상기 절단 휠은 간헐적으로 회전하되 소정의 시간 간격으로 회전하지 않는 동력 장치에 의해 이동되며, 레이저 빔은 소정의 시간 간격으로 휠의 외주면에 침식되어 회전하지 않는 절단 휠 재료에 작용하게 된다.

상기 휠의 원주 측면의 주평면에 대한 굴곡도는 특히 휠 중심을 통해 측면으로 통과하는 중심면에 대한 굴곡도는 ≤ ±60-75°, ≤ ± 50-45°또는 ≤ 30일 수 있으므로, 상기 측면은 ≥ 30-60°의 각을 갖는다. 절단에 적합한 치형부가 휠 본체로부터 가공될 수 있다면, 상기 휠의 침투 깊이에 따라 측상 원주면은 적어도 거의 0°를 가질 수 있음은 당연하다. 상기 치형부가 휠 원주 상에 위치된 원주 리브로부터 레이저 빔에 의해 가공될 수 있으므로, 리브의 구조화를 통해 상기 치형부 가 형성될 수 있다. 휠 원주로부터 방사형으로 돌출한 리브는 휠 주평면에 대해 수직으로 통과하는 방사형 원주면을 포함할 수 있다. 상기 레이저 침식은 중심면에 수직 또는 휠의 회전축에 대해 평행인 치형부 간극의 기준선이 비선형인, 예를 들면 방사형 원주 라인 또는 휠의 중심에 방사형인 중심면으로부터 거리가 증가하는 방식으로 수행된다. 바람직하게는, 상기 기준선은 치형부 간극 절단 에지부가 형성된 상태에서 일정 각을 가지고 감소한다. 이를 통해, 전체적인 구조화가 달성될 수 있고, 이러한 구조화에 의해 특히 좁고 정확한 절단선이 얻어질 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 휠이 기재되어 있다.

원주 라인이 휠의 주평면, 특히 중심면에 매우 정확하게 위치해 있는 치형 형태를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 치형부 간극의 절단 에지부는 일반적으로 상기 휠의 측면 및/또는 치형부 측면으로부터 측상으로 이격 배치되고, 상기 휠의 중심면으로 이동될 수 있다. 상기 치형부의 폭과 관련하여, 치형부 간극의 절단 에지부는 바람직하게는 중심 영역에 배치되어 있다. 상기 휠은 상기 휠의 원주 라인을 포함하는 중심면으로부터 ≤ 4 내지 5 ㎛, 바람직하게는 ≤ 2 내지 3 ㎛ 또는 ≤ 1 ㎛의 측상 거리만큼 치형부 및 치형부 간극의 절단 에지부가 위치되는 방식으로 형성될 수 있다.

상기 치형부 간극의 절단 에지부 및 상기 치형부의 절단 에지부가 적어도 상기 휠의 거의 동일한 주평면, 즉 상기 휠의 회전축에 수직인 면, 바람직하게는 상기 휠의 중심을 통과하는 중심면에 배치되는 것이 특히 바람직하다.

바람직한 일실시형태에 따르면, 상기 휠의 굴곡 측면이 상단면에서 수렴하 며, 상기 절단 치형부는 상기 상단면에 위치하며, 상기 상단면은 치형부 간극의 영역에서 절단 에지부로서 형성됨으로써, 상기 치형부의 내마모성이 특히 우수해지며 수명 또한 길어진다. 이 경우, 상기 절단 치형부는 지붕 형태를 가지며, 치형부 표면은 휠의 굴곡 측면의 인접 영역으로부터 방사형으로 이격되어 있다. 상기 치형부 표면은 측면에 대해 예를 들면 ≤ 30°, ≤ 20°또는 ≤ 5-10°의 각도로 굴곡되어 있거나 실질적으로 평행할 수 있다. 상기 치형부의 측면은 상기 휠의 측면과 일정 각도를 형성할 수 있다. 이때, 상기 치형부 측면은 휠의 중심면에 대해 적어도 실질적으로 평행하거나 휠의 중심면과 일정 각을 형성할 수 있으며, 그 정점은 휠의 측면과 중심면의 각도이다.

상기 절단 치형부의 폭은 원주 연장부보다 큰 것이 유효할 수 있다. 상기 절단 치형부는 원주 방향의 홈에 배치될 수 있다. 상기 치형부 표면은 홈이 배치된 휠의 영역에 직선으로 측상 배치될 수 있다. 이로 인해, 전체적으로 상기 절단 휠은 특히 제한된 치수 공차(dimension tolerance)로 제조될 수 있고, 그의 기하학 구조는 용도에 따라 단순하고 적절하게 변형될 수 있다.

이와 달리, 상기 치형부 간극은 휠의 적어도 일측면 또는 양측면에 오목부를 통해 형성될 수도 있다. 경우에 따라, 유리 절단 휠에 절단 치형부가 함께 휠의 굴곡 측면을 통해 형성된 상단면이 위치될 수 있으며, 휠의 일측면 또는 양측면의 오목부를 통해 동시에 상기 치형부 간극이 형성될 수 있음은 물론이다.

바람직하게는, 상기 치형부 간극은 상기 휠의 굴곡 측면의 포켓형 홈으로서 형성된다. 상기 홈은 휠의 중심면까지 측상 방향으로 연장되거나 휠로부터 측상으 로 일정 거리만 연장된다. 특히 바람직하게는, 상기 치형부 간극 또는 포켓 형태의 홈은 굴곡 측면에 대해 측방향으로 연장되어 그 말단 영역이 절단선 형성 공정시 유리판에 침투하게 된다. 상기 휠의 중심면으로부터 상기 치형부 간극 또는 홈은 ≥ 10-15 ㎛ 또는 ≥ 20-25 ㎛ 또는 바람직하게는 ≥ 30-50 ㎛만큼 측상 연장될 수 있다. 중심면의 영역 및/또는 중심면의 대향 말단 영역에서 홈의 폭, 즉 휠의 원주 방향 홈의 연장부의 폭은 ≥ 10-15 ㎛, ≥ 20-25 ㎛ 또는 ≥ 30 ㎛일 수 있으며, 그 폭은 ≤ 30-40 ㎛ 또는 ≤ 50-75 ㎛ 또는 ≤ 100 ㎛ 일 수 있다. 상기 포켓 형태의 홈은 적어도 실질적으로 평평한 바닥면을 가질 수 있다. 상기 바닥면은 굴곡 측면 및/또는 인접한 치형부 표면의 한정된 영역의 표면에 대해 평행하여 상기 포켓 형태의 홈이 일정한 깊이를 실질적으로 가질 수 있다. 상기 포켓의 깊이는 일반적으로 치형부 높이에 해당한다. 상기 바닥면은 측면의 표면에 대해 바람직하게는 ≤ 20-30° 또는 ≤ 10-15° 또는 ≤ 5°의 작은 각도로 굴곡될 수도 있으며, 휠의 중심면에 대해 증가 또는 감소할 수 있다. 상기 포켓 형태의 홈의 측벽은 홈의 바닥 및/또는 휠의 굴곡 측면의 한정된 영역의 표면에 대해 적어도 실질적으로 수직일 수 있으며, 예를 들면 ≤ 20-30° 또는 ≤ 10-15°또는 ≤ 3-5°의 각을 이룰 수 있다.

치형부 간극의 폐쇄 측면 각도는 적어도 치형부의 폐쇄 측면 각도와 적어도 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 이것은 적어도 치형부 간극의 영역 상에서 유리판에 휠이 예를 들면 역치형부로부터 ≤ 5-10 ㎛ 또는 15-20 ㎛의 깊이로 침입하는 것을 의미한다. 이때, 상기 치형부 간극의 폐쇄 측면 각도뿐 아니라 치형부의 측면 각도는 휠의 측면의 경사도에 해당할 수 있다. 경우에 따라, 치형부 간극의 폐쇄 측면 각도는 ≤ 25° 내지 30° 또는 ≤ ±15 내지 20°, 경우에 따라 ≤ ±5° 내지 10° 또는 치형부의 폐쇄 측면 각도보다 작거나, 예를 들면 ≤ ±2° 내지 3° 또는 ≤ ±1°일 수 있다. 이를 통해, 상기 절단 휠은 매우 양호한 절단 효과와 함께 단순한 방법으로 제조할 수 있다.

경우에 따라, 치형부 간극의 폐쇄 측면 각도의 일부 용도에 대해, 치형부의 측면 각도보다 작아 치형부 간극의 측면이 치형부 측면보다 급경사로 형성될 수 있고, 휠의 주평면과 함께 작은 각을 형성할 수 있다. 이러한 형태는 보다 비용이 많이 들지만, 유리판의 에지부 형성은 보다 개선될 수 있다.

절단 치형부 및/또는 치형부 간극의 측면을 적어도 실질적으로 평면으로 제공하여 상기 휠의 제조를 매우 단순하게 하고 그 수명을 증가시킬 수 있다. 이때, 치형부 간극의 측면은 일반적으로 볼록 형태 또는 다른 형태를 가질 수 있다. 또한, 상기 절단 치형부의 측면은 적어도 실질적으로 평면, 볼록 또는 오목하게 제공될 수 있다.

치형부 간극의 절단 에지부는 치형부의 절단 에지부로부터 ≥ 0.5-1 ㎛ 또는 ≥ 1.5-2 ㎛, 예를 들면 ≥ 3-4 ㎛ 또는 ≥ 5-10㎛만큼 방사형으로 후방에 배치되어 있으며, 경우에 따라 ≤ 20-30 ㎛, 바람직하게는 ≤ 15-20 ㎛, 예를 들면 ≤ 10-12 ㎛ 또는 ≤ 8 ㎛로 배치될 수 있다. 치형부의 절단 에지부로부터 치형부 간극의 절단 에지부의 방사형 거리는 측정법에 따라 유리 절단 휠에 대해 힘을 가하여 절단선 형성 공정시 치형부 간극의 절단 에지부가 유리판의 표면에 침투시키는 방식으로 측정될 수 있다. 이때, 적용되는 접촉력은 ≤ 10 N, 특히 ≤ 5-7 N 또는 ≤ 3-4 N, 경우에 따라 ≤ 1-2 N일 수 있다. 이 경우, 필요한 접촉력은 절단선이 형성되는 유리판의 재료에 따라 다를 수 있다. 바람직하게는, 일정 깊이의 절단선이 유리판 두께에 대해 완전히 연장 형성시킬 수 있는 접촉력이 선택된다. 경우에 따라, 치형부 간극의 절단 에지부가 절단 치형부의 높이 또는 휠의 방사형 원주 라인의 높이에 대해 대략적으로 또는 정확하게 종료됨으로써 방사형 연장부를 동일하게 형성시킬 수 있다. 이는 치형부 간극의 원주 연장부의 일부에 대해 적용되거나 전체 원주 연장부에 대해 동일하다. 이렇게 함으로써 상기 치형부가 한정되어 적어도 외주면 및/또는 휠의 외주면의 약 5-10 ㎛의 방사형 거리로 치형부 간극보다 더 큰 폭을 갖게 된다.

상기 절단 치형부는 원주 방향으로 ≥ 2-5 ㎛의 종방향 연장부를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 절단 치형부는 10-150 ㎛ 또는 10-100 ㎛, 특히 바람직하게는 10-50 또는 내지 75 ㎛, 특히 휠의 원주 방향으로 약 10-30 ㎛의 종방향 연장부를 포함한다. 상기 치형부의 원주 방향의 종방향 연장부는 ≤ 250-300 ㎛, 바람직하게는 ≤ 175-200 ㎛일 수 있다.

상기 치형부 간극의 휠 원주 방향으로의 종방향 연장부는 ≥ 2-5 ㎛, 바람직하게는 5-150 ㎛ 또는 10-100 ㎛, 특히 바람직하게는 약 10-75 ㎛ 또는 20-50 ㎛일 수 있다. 바람직하게는, 상기 치형부 간극의 종방향 연장부는 ≤ 250-300 ㎛, 특히 ≤ 175-200 ㎛일 수 있다.

휠 원주를 따라 일부 또는 전체 치형부의 종방향 연장부는 상기 원주 방향으 로 치형부 간극의 종방향 연장부와 작거나/동일한 것이 바람직하다. 일반적으로, 상기 간극의 길이 대 치형부 또는 역치형부의 길이의 비율은 5 내지 0.5 또는 4 내지 0.75 또는 3 내지 0.75의 범위일 수 있으며, 특히 바람직하게는 2 내지 1 또는 1.75 내지 1 또는 1.5 내지 1의 범위일 수 있다. 상기 치형부 간극의 바닥부로부터 치형부 높이 대 역치형부의 종방향 연장부의 비율은 0.5:1 내지 1:10, 바람직하게는 1:1 내지 1:5, 특히 바람직하게는 약 1:2 내지 1:4의 범위일 수 있다.

상기 절단 휠은 단지 한 형태의 절단 치형부 및 단지 한 형태의 형부 간극을 포함할 수 있다는 것이 당연하다. 상기 절단 휠은 경우에 따라 다양한 형태의 절단 치형부 및/또는 다양한 형태의 치형부 간극을 포함할 수 있으며, 연달아 규칙적으로 이어지는 다수 개의 치형부를 포함하는 동등 주기(identity period)를 형성할 수 있다. 상기 다양한 형태의 치형부 및/또는 치형부 간극은 원주 연장부에서 각각 다양한 높이, 폭 및/또는 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 다양한 형태가 잇달아 형성될 수 있으며, 첫번째 치형부 형태는 대부분 일정 깊이의 절단선을 형성하고, 바로 후속의 치형부 형태는 유리판 표면을 관통 절단하여 전체적으로 적정한 파단 에지부를 얻을 수 있도록 구성될 수 있다. 유리판 위에서 휠이 미끄러지는 것을 방지하기 위해 추가적으로 또는 선택적으로 제 1 및 가능한 제 2 형태의 치형부 (또는 후속의 제 2 형태의 치형부) 사이에 또 다른 치형부가 제공될 수 있다. 상기 치형부 간극은 각각의 다양한 치형부 사이에 다양하게 형성될 수 있으며, 경우에 따라서는 상기 치형부 간극은 동일한 방법으로 구성될 수 있음은 물론이다.

상기 절단 치형부는 절단 방향으로 중심면에 대한 전방 및/또는 후방 정면에 웨지(wedge)-형으로 형성된 정면 또는 정면 영역을 포함함으로써 치형부의 정면은 주평면, 특히 중심면으로부터 측상 거리로 증가하거나, 정면으로부터 후방으로 들어가는 형태일 수 있다.

특히, 상기 절단 치형부는 절단 방향으로 전방 및/또는 후방의 정면에 절단 에지부를 포함하며, 상기 절단 에지부는 각각의 치형부 정면 높이의 적어도 일부 또는 전체 높이로 연장되어 있다. 이러한 절단 에지부는 휠의 중심면에 위치할 수 있으며, 일반적으로 휠의 정면 및/또는 측면의 치형부 측면을 측상 이격 배치하고, 휠의 중심면으로 이동된다. 상기 절단 에지부는 그 높이가 증가하는 치형부 간극의 이동 영역에서 역치형부로 변화한다. 상기 절단 에지부는 휠의 중심부 방향으로 휠의 원주 라인에 대해 실질적으로 수직으로 돌출되어 있다. 상기 정면의 절단 에지부는 바람직하게는 역치형부의 절단 에지부까지 연장되어 있다. 상기 절단 에지부는 휠 원주 방향에 웨지형으로 형성된 치형부의 정면에 형성될 수 있다.

상기 절단 치형부는 평면도 상에서 실질적으로 다각형 형태, 예를 들면 사각형(특히, 정사각형, 직사각형 또는 적어도 실질적으로 마름모 형태), 육각형 또는 삼각형의 형태를 가질 수 있으며, 이러한 다각형은 바람직하게는 규칙적으로 형성되고/또는 중심면에 대해 대칭적으로 배치된다. 상기 치형부가 다각형 형태인 경우, 일반적으로 그 평면도에서 각각 적어도 하나의 꼭지점이 중심면에 배치된다. 각각, 다각형의 모서리는 중심면에 대해 가로 방향 또는 수직할 수 있다. 상기 꼭지점으로부터 -상술한 바와 같이- 절단 에지부가 시작하여 휠의 중심부로 연장되거나 치형부 간극의 이동 영역으로 연결될 수 있다. 적어도 하나 이상의 치형부 꼭지 점이 각각 절단 방향으로 또는 그 역방향으로 전방에 위치될 수 있다. 상기 다각형은 경우에 따라 인접한 치형부 간극의 바닥부로부터 치형부 높이의 ≥ 1/2, ≥ 3/4 또는 ≥ 1 배의 넓이를 갖는다. 상기 치형부 폭은 특히 상단면에 위치된 치형부를 포함해서 치형부 표면을 인접한 치형부 간극의 바닥부의 하부까지 연장함으로써 측정할 수 있다.

상기 치형부 표면 및/또는 치형부 측면은 경우에 따라 거친 치형부 및/또는 미세 치형부를 포함하며, 이들은 절단선 형성 공정시 유리판 표면에서 휠의 미끄러짐을 방지할 수 있다. 상기 거친 치형부는 예를 들면 적절한 연마제를 사용하여 형성될 수 있다. 상기 거친 치형부 또는 미세 치형부의 구조 높이는 치형부 높이보다 작을 수 있으며, 예를 들면 ≤ 1/4, ≤ 1/8 또는 ≤ 1/16일 수 있다. DIN/ISO 4287에 의거한 표면 거칠기 Rz는 ≤ 4.5-5 ㎛ 또는 ≤ 3.5-4 ㎛ 또는 ≤ 2.5-3 ㎛일 수 있으며, 예를 들면 0.5 내지 5 ㎛, 바람직하게는 0.75 내지 2 ㎛의 범위 내일 수 있다. DIN/ISO 4287에 의거한 거칠기 Ra는 ≤ 0.4-0.5 ㎛, 예를 들면 0.05-0.5 ㎛ 또는 0.1-0.4 ㎛, 바람직하게는 0.1-0.3 ㎛의 범위 내일 수 있다. 상기 미세 치형부는 규칙 또는 불규칙적일 수 있으며, 치형 리브 형태일 수 있고, 상기 리브 형태는 절단 에지부로 수렴하거나 적어도 절단 에지부로 방향성을 가지고 진행할 수 있으며, 분리된 형태 또는 실질적으로 점 형태의 집합체 또는 그와 유사한 형태로 제공될 수 있다. 경우에 따라서, 상기 치형부 간극도 거친 치형부 및/또는 미세 치형부를 포함할 수 있으며, 이에 대해서는 상술한 바와 같으며, 바람직하게는 치형부 간극의 절단 에지부로부터 약간 이격되거나, 절단 에지부까지 연장될 수 있어 절단 휠의 통상적인 용도에서 상기 미세 치형부는 절단선이 새겨진 유리판에 작용하게 된다.

상기 휠의 원주와 관련하여, 상기 치형부 간극의 바닥면으로부터 인접한 역치형부까지 이동 영역에서 높이가 상승하고, 상기 이동 영역은 그 종방향 연장부 상에서 바람직하게는 일부 또는 전체적으로 절단 영역으로서 형성된다. 유리판 표면에 절단선을 형성시키는 공정은 치형부 간극 영역에서 특히 효과적으로 수행되어 측상 분할이 방지되며, 특히 높은 에지부 품질을 갖는 파단면이 얻어진다. 상기 이동 영역에서 절단 영역은 바닥부 영역 내 치형부 및/또는 치형부 간극의 절단 영역과 같이 적어도 동일한 측면 각도를 가진다. 이로 인해, 경우에 따라서는 상기 휠의 전체 원주가 절단 영역, 즉 치형부의 역절단부 사이의 전체 영역으로서 형성될 수 있다. 상기 치형부 간극(또는 그의 바닥부) 사이의 이동 영역은 휠 원주를 따라 적어도 실질적으로 선형, 오목 또는 볼록하게 형성될 수 있다. 경우에 따라, 상기 인접한 치형부의 치형부 간극 및/또는 그의 이동 영역에 치형 형태로 작용하는 집합체가 제공될 수 있으며, 상기 집합체는 인접한 역치형부로부터 방사형 방향으로 후방에 위치한다.

본 발명에 따른 유리 절단 휠은 다결정성 다이아몬드(PKD) 또는 바람직하게는 코팅부를 가진 고경도 금속 재료로 구성될 수 있으며, 상기 코팅부는 내마모 특성을 가질 수 있다. 이러한 코팅부는 특히 나노-구조의 경성 재료 코팅일 수 있으며, 절단부의 절단 측면은 마이크로미터 단위로부터 홈 넓이까지 연마될 수 있다. 이러한 유형의 코팅이 WO 2004/101455에 기재되어 있으며, 그 내용이 본 명세서에 완전히 포함되어 있다.

상기 휠은 일반적으로 1 내지 20 mm, 바람직하게는 2 내지 10 mm 또는 2 내지 6 mm 범위의 외경을 갖는다. 상기 휠의 폭은 0.3 내지 5 mm, 바람직하게는 0.6 내지 4 mm 또는 1 내지 2 mm의 범위 내일 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 절단 휠에 의해 유리 두께의 상부 영역에서 접촉력을 조절하여 유리 박판에 절단선을 새겨 실질적으로 유리 디스크의 전체 두께에 걸쳐 일정 깊이의 연장된 절단선을 얻는다.

본 발명에 따른 절단 휠은 일반적으로 유리관, 중공 유리 재료 또는 기타 만곡형 스크린 또는 디스플레이와 같이 만곡된 표면을 가진 유리 재료에 절단선을 형성하기 위해 곡률 범위에서 사용될 수 있다. 상기 유리 재료는 일반적으로 경도가 크고, 표면 개질되고/또는 에칭된 유리로 구성된 것일 수 있다.

일반적으로, 상기 유리 재료는 표면 코팅되거나 표면에 호일이 제공된 유리로 구성될 수 있다. 상기 호일은 보호 호일 또는 기능성 호일일 수 있다. 상기 호일은 접착을 위해 유리 표면에 물리적 및/또는 화학적 방법으로 마련될 수 있다. 상기 코팅은 금속 증착층, 수지 코팅, 광학적 코팅일 수 있으며, 예를 들면 반사 방지 코팅, 발수 코팅 또는 기타 기능성 또는 보호 코팅일 수 있다. 절단선 형성 공정은 변수에 따라 치형부 및 치형부 간극의 절단 에지부가 유리 재료에 절단선을 형성하지 않고 상기 코팅에 부분적으로 또는 거의 전체적으로 침투하는 방식으로 수행될 수 있다. 이와 달리, 유리 재료를 전적으로 침투할 수 있는 치형부 및 치형부 간극에 의해 유리 재료 위에 일정 깊이의 절단선을 얻을 수도 있다. 상기 치형 부 간극에서 절단 에지부를 통해 호일 또는 코팅에 선명하고 좁은 관통 분리선을 형성할 수 있다.

이하, 본 발명을 예시적으로 기재하고 첨부 도면을 참조로 하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 실시 및 도 2 및 도 3에 따른 휠의 제조를 위한 장치를 도시하고 있다. 축(D) 둘레로 회전 가능하게 설치되어 있는 절단 휠(1)이 회전하는 모터(50)에 의해 이동한다. 절단 에지부의 영역에서 상기 휠 외주면의 구조화를 위해, 짧은 펄스 레이저(60), 특히 피코-초 레이저를 사용한다. 레이저 빔은 방향 전환 거울로서 형성될 수 있는 편향 장치(65; deflection device) 및 방사형 원주 라인(2)의 영역 내 상기 휠의 외주면 상에 초점 광학 렌즈(70)를 거친다. 이때, 상기 레이저 빔은 상기 휠의 굴곡 측면(6)에서 조절되어 치형 구조를 형성하면서 휠 본체의 재료를 침식한다. 상기 모터에 의해 상기 절단 휠이 회전하는 동안 레이저 빔 초점이 상기 휠의 회전축(D)에 평행하게 이동될 수 있어 치형부 구조의 형성을 위해 상기 휠의 외주면에 홈이 형성된다. 레이저 빔의 편향 장치(65) 및/또는 초점 광학 렌즈(70)를 위해 이동 장치(53)가 예를 들면 이동 축의 형태로 제공되어 있다. 모터(50) 및/또는 휠의 회전 조절을 위해 구비되어 있는 회전 변환기(51) 및 이동 장치(53)가 제어부(52)에 의해 제어되어 절단 표면의 영역, 즉 절단 에지부를 포함하는 영역을 구조화하기 위해 레이저 빔에 대해 상기 휠의 방사형 원주 라인을 정렬시킨다.

상기 휠의 중심면(3) 또는 방사형 원주 라인(2)에 대한 레이저 빔의 측상 위치는 레이저 빔이 측상으로 위치되도록 상기 편향 장치의 이동축(53) 상에서 작동하는 위치 변환기를 제어한다(화살표 표시). 이러한 위치화는 상기 휠의 원주 위치화, 예를 들면 회전축 주위를 상기 휠의 회전 위치에 따라 레이저 빔의 조사 장치를 중심으로 위에 위치시키거나 교차시켜 상기 휠의 구조화된 원주 표면 전체에 레이저 빔을 출사할 수 있다. 레이저 빔의 측상 위치를 감지하는 위치 변환기(54) 및 모터(50)에 마련되어 상기 휠의 회전 위치를 감지하는 회전 변환기(51)의 위치 신호는 레이저(60)의 펄스 시퀀스(pulse sequence)를 제어하는 레이저 제어부(8)에 전송되어, 치형부 간극(8) 및 기타 휠 원주면을 구조화한다.

물론, 상기 휠의 원주면은 다른 방법을 이용하여 레이저 빔에 대해 상대 이동할 수 있도록 하여 레이저 빔으로부터 재료를 침식하도록 할 수 있도록 주사될 수도 있다.

상기 휠에 대한 레이저 빔의 위치에 따라, 짧은 펄스 레이저의 펄스화 또는 펄스 결과가 변조될 수 있다. 이로 인해, 부식 깊이가 ≤ 1/10 ㎛ 또는 10분의 수 ㎛ 범위로 매우 정확하게 제어됨으로써 휠 본체로부터 기하학적으로 매우 정확하게 정의된 치형부 측면이 가공될 수 있다. 이때, 레이저 빔은 휠 원주의 침식 위치 상에 초점 장치를 통해 초점이 맞춰진다. 이러한 레이저 빔은 ≤ 30-50 ㎛ 또는 ≤ 25-20 ㎛, 바람직하게는 ≤ 15-20 ㎛ 또는 ≤ 12-15 ㎛, 특히 바람직하게는 ≤ 8-10 ㎛, 예를 들면 2-20 ㎛ 또는 5-12 ㎛ 범위의 초점 직경을 가질 수 있다.

레이저 제어부(80)에 의한 레이저의 출력 제어는 위치 변환기(54) 및 회전 변환기(51)의 위치 신호에 따라 펄스 결과를 측정하는 룩-업-테이블을 사용하여 수행되어 원하는 구조화를 위해 원하는 레이저 출력을 휠 원주면 상에 조사하고, 휠 본체의 재료를 원하는 원주의 위치에 증착시킨다. 레이저 빔이 주사된 위치에 구조화가 원하지 않는 부위, 예를 들면 역치형부에는 레이저가 비활성화 상태, 즉 어떠한 펄스도 출사하지 않음은 물론이다. 레이저 빔은 상기 휠의 외주면 또는 굴곡 측면 상의 방사형 원주 라인의 측상으로 매우 정확하게 진행하여 적절한 펄스 결과를 통해 원하는 치형 구조 형성을 위해 필수적인 재료 침식을 수행할 수 있다. 일반적으로, 상기 휠의 주평면(3)에서 상기 치형부 간극의 바닥부로서 회전축에 방사형으로 근접하여 배치되어 있는, 예를 들면 상기 원주면의 이격된 영역의 주평면으로부터 측상으로 배치되어 있는 휠의 원주면 영역이 구조화될 수 있어 단순한 방법으로 예를 들면 상기 치형부 간극이 구조화되거나 상기 치형부 간극에서 절단 에지부가 형성될 수 있다.

휠 원주를 구조화하기 위해 레이저 빔은 굴곡 측면에서 주평면에 실질적으로 평행하게 진행하여 일정 각도로 상기 측면에 충돌하여, 충분한 에너지 결합 또는 실질적인 방해가 없는 에너지 결합이 일어난다. 이러한 배치는 구조적으로 특히 단순하다. 레이저 빔은 상기 휠의 주평면에 대해 일정 각도로 구조화된 측면으로 유도되거나 이에 수직으로 유도될 수 있으며, 이를 위해 적절한 광학적 편향 장치가 제공될 수 있다.

도 2는 유리판 위에 소정의 절단선을 형성하기 위해 본 발명에 따라 제조된 유리 절단 휠(1)이 도시되어 있으며, 상기 휠의 회전축에 수직으로 형성되어 상기 휠의 외주면을 한정하는 방사형 원주 라인(2), 상기 휠의 중심을 통과하는 상기 휠의 중심면(3)이 형성되어 있다. 상기 휠의 중심에는 축이 도입되는 오목부(4)가 제공되어 있다. 상기 휠은 약 3 mm의 외경 및 약 0.6 mm의 폭을 갖는다. 굴곡 측면(6)은 중심면(3)으로 수렴되며, 중심면(3)에서 절단된다. 원주 라인(2)은 그 위에 위치한 절단 에지부(5)를 가지며 원주 방향으로 치형부 간극(8)을 통해 서로 이격 배치되어 있는 다수의 절단 치형부(7)를 포함한다. 상기 휠은 바람직하게는 내마모성 코팅을 가진 고경도 금속 재료 또는 다결정성 다이아몬드로 구성될 수 있다. 치형부 표면(7a) 및 경우에 따라 상기 휠의 측면(6)은 예를 들면 연마 공정에 의해 거칠게 형성될 수 있으며, 이러한 연마 공정에 의해 상기 절단 치형부의 방사형 높이는 임의의 불균일한 표면 거칠기를 갖는다. 표면 거칠기 Rz (DIN/ISO에 의거)는 약 1.5 ㎛일 수 있으며, 이는 거칠기 약 0.15 ㎛에 해당하는 수치이다. 경우에 따라, 상기 치형부 표면 및/또는 측면도 연마될 수 있다.

치형부 간극(8)에는 적어도 일부 또는 전체에 절단 에지부(9)가 제공되어 있어 상기 치형부 간극의 영역이 절단선 형성 공정시 유리판(100)에 침투하여 절단한다. 도 2g에 도시된 바와 같이. 상기 치형부 간극의 절단 에지부는 상기 휠의 굴곡 측면 및/또는 상기 절단 치형부의 측면에 의해 포위된 영역으로부터 내부로 측상 이격되어 있으며, 바람직하게는 상기 휠의 중심면의 영역에 배치된다. 이로 인해 매우 큰 깊이의 절단선이 형성됨과 동시에 파단 에지부는 고품질을 가지며, 실질적으로 측상 분할이 일어나지 않는다. 디스플레이와 같은 유리 박판에서 돌출부가 실질적으로 감소될 수 있다. 소위 "개방 단면"에서 유리 재료의 분리는 절단선 형성 공정을 통해 분리된 재료 파편을 분리한다.

상기 치형부 간극의 절단 에지부(9) 및 상기 치형부의 절단 에지부(5)는 상기 휠의 동일한 주평면에, 보다 정확하게는 중심면(3)에 위치함으로써, 매우 깊이 관통하면서 특히 좁은 직선형의 절단선을 얻을 수 있다. 상기 치형부 간극의 절단 에지부(9)는 일반적으로 치형부 측면(7b)으로부터 측상 이격되고, 중심면(3)을 향해 내부로 이동된다. 상기 치형부 간극의 절단 에지부(9)를 통해, 절단선이 형성된 유리가 상기 치형부 간극의 영역에서 절단선이 형성되고, 상기 휠로부터 측상으로 이동됨으로써 일정 깊이의 절단선 형성이 진행된다.

이때, 양측 굴곡 측면(6)을 통해 한정되는 상기 치형부 간극의 폐쇄 측면 각도(W2)는 역치형부(7c)의 높이에서 적어도 대략 또는 정확히 동일하게 상기 치형부의 측면 각도(W1)이다. 상기 치형부 및 치형부 간극의 절단 에지부가 형성된 측면(7b, 9b)은 적어도 실질적으로 평면으로 제공된다. 경우에 따라, 상기 치형부 및 치형부 간극의 측면 각도(W1, W2)는 서로 상이할 수 있으며, 예를 들면 상기 치형부 간극의 측면(9b)은 상기 치형부 측면보다 작은 각도를 가질 수 있다.

상기 절단 치형부는 원주 방향으로 약 20 ㎛의 종방향 연장부를 포함하며, 상기 치형부 간극(8)은 약 30 ㎛의 종방향 연장부를 포함한다. 상기 치형부 간극의 종방향 연장부는 상기 치형부 또는 역치형부보다 크며, 그 비율은 약 1.5이다. 상기 치형부 간극의 바닥부로부터 치형부 높이 대 상기 치형부의 절단 에지부의 종방향 연장부의 비율은 약 1:3이다. 상기 치형부 및 치형부 간극은 상기 휠의 주평면(3)에 대해 대칭 배치되어 있다.

한 실시 형태에 따르면, 상기 휠의 본체와 일체로 결합된 절단 치형부는 상기 휠의 굴곡 측면(6) 위에 "접촉" 되어 있고, 중심면(3)에 대해 수렴하는 상기 휠의 측면(6)으로부터 방사형으로 외부 돌출되어 있다.

도 2f에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 절단 치형부는 휠 원주에 가공된 홈(18)에 상기 절단 치형부가 배치되어 있다. 치형부 측면(7b)은 홈(18)에 의해 한정되어 있는 굴곡 측면(6a)과 같이 주평면(3)에 동일한 각도를 갖는다. 치형부 측면(7d)이 상기 홈의 바닥면까지 연장되어 있다.

도 2f에 따르면, 절단 치형부(7)는 절단 방향으로 전방 영역(21)이 주 중심 평면(3)으로부터 측면 방향으로는 거리가 증가하고 후방으로는 오목해지는 형태로 제공되어 있다. 절단 방향으로 상기 절단 치형부의 최전방 영역은 정면의 절단 에지부(22)로서 형성되어 주 중심 평면(3)에 위치되어 있다. 역치형부(7c)를 통해 상기 치형부의 정면 절단 에지부(22) 및 치형부 간극(8)의 절단 에지부(9)는 관통하는, 바람직하게는 평면으로 위치해 있는 절단 에지부를 형성한다. 절단 에지부(26)를 가진 치형부의 절단 방향으로 후방 위치해 있는 정면(24)과 관련하여, 평면도에는 상기 치형부가 마름모꼴로 도시되어 있고, 상기 중심면에는 절단 치형부 꼭지점이 위치하게 된다. 상기 정면의 절단 에지부는 도시되어 있는 절단 치형부의 기하학 구조에 따라 제공될 수 있으며, 이를 통해 매우 양호한 절단선 형상이 얻어질 수 있다. 주 중심 평면(3)의 양측에 대각 방향으로 설치되어 있는 상기 치형부의 정면 영역(27a, b)은 ≤ 170-175° 및 ≥ 45-60°, 바람직하게는 약 90-160°, 예를 들면 110-150°, 특히 약 135°의 각도(W3)을 가질 수 있다(도 2e 참조). 이는 절단 방향으로 전방 및/또는 후방의 정면에도 적용될 수 있다.

홈(18) 또는 치형부(7) 및 절단 에지부(9)를 가진 치형부 간극(8)의 구조는 도 1에 따른 장치를 이용 펄스 레이저 빔을 통한 재료 침식에 의해 휠 본체로부터 가공된다. 치형부 표면(7b) 및/또는 절단 에지부(5)는 원래 레이저 빔을 통해 본체의 표면 영역을 가공없이 형성될 수 있으며, 그의 원주면은 굴곡 및 방사형 원주 라인에 수렴하는 정면(6a)에 의해 한정되며, 일반적으로 필요시에는 레이저 빔을 통해 추가적으로 구조화될 수 있다.

도 2g에 도시된 바와 같이, 유리판 형태의 유리 재료(100)에 상기 치형부 및 치형부 간극이 침투되어 있고, 유리 재료 표면(101; 종이면)이 배치되어 있다. 정면 절단 에지부(22) 및 상기 치형부 간극의 절단 에지부(9)는 절단선 형성 공정시 유리판(100)에 침투된다. 치형부 측면(7b)은 상기 유리판에 부분적으로 침투되어 상기 치형부 측면 또는 측상의 치형부 에지부(28) 및 홈(18)의 바닥면은 상기 유리판 표면의 상부에 머무르게 된다. 상기 치형부 간극의 절단 에지부의 침투 깊이(T1)는 상기 치형부의 침투 깊이(T2)보다 작고, 바람직하게는 ≥ 5 내지 10% 또는 ≥ 15 내지 20%, 바람직하게는 ≤50 내지 75%이다. 상기 치형부 간극 절단 에지부의 침투는 반드시 필요한 것은 아니다. 상기 치형부 간극의 바닥부 위에 외부로 연장되는 치형부의 높이는 상술한 치형부와 유리 재료 표면(101)과의 제1접촉부에서 절단 방향으로 직접 후속 치형부 간극과 그 바닥부 또는 그 전체 길이, 그러나 유리 재료 표면(101)과는 접촉하지 않는 방식으로 측정될 수 있다. 상기 절단 휠은 유리 재료 표면(101)의 침투 영역의 전방 말단, 상기 역치형부 또는 제1치형부의 절단 에지부, 특히 제1 양측 치형부, 상기 유리 재료 표면을 지지함으로써, 먼저 상기 치형부 간극의 절단 에지부가 제 2 치형부를 따라 침투하거나 또는 후방 위치하는 다른 치형부가 상기 유리 재료 표면에 최초로 작용하게 된다.

도 3은 또 다른 실시 형태를 도시한 도면으로서, 도 2에서와 같이 동일한 참조 번호를 가진 동일한 구성 요소가 제공되어 있다. 상기 휠의 굴곡 측면(6)의 양측에 치형부 간극(8)을 형성하는 포켓 형태의 오목부(31)를 통해 치형부(7)가 형성되어 있다. 이를 통해, 상기 절단 치형부는 상기 휠의 굴곡 측면(6)을 구성하므로, 치형부 측면(7b)은 상기 측면의 연장부가 된다. 따라서, 방사형으로 외부에 위치해 있는 측면(6)과 같이 상기 치형부 측면은 상기 주평면에 대해 동일한 경사를 가진다. 상기 치형부의 측면 각도(W1)는 적어도 대략 또는 정확히 상기 치형부 간극의 측면 각도(W2)에 상응한다. 중심면(3)의 양측에 배치되어 있는 오목부는 각각 절단 에지부(9) 또는 치형부 간극(8)의 바닥면에 수렴한다. 상기 오목부의 바닥면(32)은 적어도 실질적으로 평면일 수 있다. 상기 오목부의 바닥면(32)은 상기 휠의 중앙 또는 중심면(3)으로 상승할 수 있으며, 적어도 실질적으로 측면(6)에 평행하다. 상기 오목부의 깊이는 중심면(3)에 대해 평행한 연장부에 대해 적어도 실질적으로 일정할 수 있다. 절단 에지부(9)는 오목부(31)의 말단 영역(31a)을 통해 한정되는 상기 치형부의 측상 말단 영역으로부터 측상 이격되고, 중심면(3)에 배치되어 있다.

측벽(33)은 바람직하게는 적어도 실질적으로 평면이다. 측벽(33)은 적어도 상기 휠의 굴곡 측면(6)에 대해 적어도 실질적으로 수직이고/또는 상기 휠의 중심면에 대해서는 적어도 실질적으로 평행하다. 상기 오목부의 단면 및/또는 깊이는 예를 들면 길이의 ≥ 25-50%로 상기 휠의 측방향의 연장부에 대해 또는 상기 오목 부의 전체 연장부에 대해 적어도 실질적으로 일정할 수 있다. 상기 오목부는 중심면으로부터 측면 방향으로 ≥ 10-20 ㎛, ≥ 25-50 ㎛ 또는 ≥ 100 ㎛의 연장부를 갖는다.

도 3c에서 예를 들면 오목부에 대해 도시된 바와 같이, 상기 오목부의 깊이 및/또는 단면은 상기 휠의 원주 방향으로 다양할 수 있으므로, 바닥면(32)은 측면의 표면(6a)에 외부로 상승하며 상기 치형부 간극의 이동 영역(35)에 측상 배치될 수 있는 영역(32a)을 포함한다. 이동 영역(35)은 상기 치형부 간극의 바닥부(9c)로부터 역치형부(7c)로 그 높이가 상승할 수 있으며, 상기 이동 영역 및 상기 치형부 간극의 바닥부는 각각 관통 절단 영역을 형성하는 것이 바람직하다. 상기 이동 영역은 선형 또는 비선형으로 상승할 수 있다. 이러한 형태는 상기 휠의 전체 치형부 간극에서 제공되며, 다른 실시형태에서도 제공될 수 있다.

도 3f에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 치형부 및/또는 상기 치형부 간극은 추가적으로 미세 구조물(36)을 포함할 수 있으며, 예를 들면 추가적인 리브 형태, 그 방사형 높이 및/또는 원주 폭이 대략 연마홈보다 크다. 상기 휠의 다른 실시형태에 동일한 미세 구조물이 제공될 수 있음은 물론이다.

치형부(7)의 구조를 측정하는 포켓 형태의 오목부(31)와 상기 치형부 간극의 절단 에지부(9)는 도 1에 따른 장치에 의한 펄스 레이저 빔을 통한 재료 침식에 의해 휠 본체로부터 가공된다. 이때, 치형부 표면(7b)은 원래 본체의 표면 영역을 레이저 빔을 통해 형성될 수 있으며, 상기 본체의 원주면은 주평면에 수렴하는 굴곡 측면(6)에 의해 한정된다.

도 4는 연마 공정에 의해 굴곡 측면이 약 1.5 ㎛의 매우 거친 거칠기(Rz)를 갖게 되는 종래의 절단 휠(도 4a) 및 상기 휠의 굴곡 측면(6)에 의해 형성된 리브에 오목부가 형성되어 있는 EP 773 194의 절단 휠의 절단선 형상을 비교하는 도면이다. 상기 오목부는 예를 들면 회전축이 유리 절단 휠의 회전 축에 수직인 연마 휠이나 전기 방전에 의해 형성될 수 있다. 도 4c는 본 발명의 절단 휠에 의한 절단선 형상을 도시하고 있다. 본 발명의 절단 휠에 의해 균일하고 좁게 관통하는 절단선이 얻어지며, 상기 절단선에 의해 분리된 유리판 부분의 파단 형상이 개선되고 에지 품질 또한 개선된다. 상기 절단 휠의 치수는 다른 절단 휠의 치수와 일치한다. 접촉력은 절단선 형성 공정을 통해 상기 유리판이 최대한 단순하게 분할될 수 있도록 적절히 선택된다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치의 개략도이다.

도 2는 본 발명에 따라 제조된 절단 휠의 일실시형태를 도시하고 있는 측면도(도 2a), 정면도(도 2b), 측면 상세도(도 2c), 단면도(도 2d), 정면도(도 2e) 및 사시도(도 2f), 및 상기 휠이 유리판에 침투된 절단 영역을 도시하고 있는 도면(도 2g)이다.

도 3은 본 발명에 따라 제조된 절단 휠의 또 다른 실시형태를 도시하고 있는 측면도(도 3a), 정면도(도 3b), 측면 상세도(도 3c), 단면도(도 3d), 정면도(도 3e) 및 사시도(도 3f), 및 상기 휠이 유리판에 침투된 절단 영역을 도시하고 있는 도면(도 3g)이다.

도 4는 예리한 절단 에지부를 가진 종래의 절단 휠, 거친 치형부를 가진 종래의 절단 휠 및 본 발명에 따른 절단 휠에 의해 형성된 절단선을 나타내는 도면이다.

Claims

회전축 및 외주부를 한정하는 반경 방향 외주 라인을 가지며, 외주 라인은 적어도 서로 이격되고 치형부 간극에 의해 서로 분리된 치형부를 갖는 치형 구조 및 반경 방향 외주 라인의 양측 상으로 연장된 측면 영역을 갖는 절단 에지부를 부분적으로 가지는, 소정의 절단선을 형성하기 위한 절단 휠의 제조 방법에 있어서,

상기 치형 구조는 레이저 빔에 의한 상기 휠의 외주부의 부분적인 침식에 의하여 반경 방향 외주 라인의 영역 및 상기 휠의 측 방향으로 인접한 표면부 상에 형성되고,

표면을 구조화하기 위하여 상기 레이저 빔은 주 평면에 실질적으로 평행하게 휠의 외주 표면으로 조사되며,

상기 레이저 빔은 재료를 침식하는 동안 휠의 외주부를 거쳐 안내되어 절단 엣지가 치형부 간극의 적어도 한 부분 또는 전체에 형성되되, 절단 엣지는 적어도 단일 방향 성분을 갖고 상기 휠의 회전 축에 수직인 주평면으로 연장되며,

상기 레이저 빔에 의한 재료의 침식은 상기 치형부 간극의 절단 에지가 적어도 상기 치형부의 절단 에지와 하나의 평면 내에 위치하도록 수행되며,

상기 침식 과정은 짧은 펄스 레이저인 피코초 레이저 또는 펨토초 레이저의 레이저 빔에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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제 1항에 있어서, 상기 절단 휠은 동력 장치에 의해 회전하고, 상기 절단 휠의 회전 중에 레이저 빔이 상기 휠의 외주부와 상호 작용하여 재료를 침식하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 2항에 있어서, 상기 휠의 외주부에서의 상기 레이저 빔의 위치에 따라 짧은 펄스 레이저의 펄스 시퀀스(pulse sequence)가 변조되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 빔은 광학적 편향 장치 및/또는 초점 장치를 거친 다음 상기 휠의 외주면에 입사하며, 상기 편향 장치 및/또는 초점 장치가 상기 절단 휠의 회전 중에 작동하여 상기 레이저 빔에 의해 외주면의 재료가 침식되는 것을 특징으로 하는 방법.
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제 1항에 있어서, 상기 치형부 간극 구조의 형성 하에서, 재료를 침식하는 동안 레이저 빔은 치형부 간극의 일부 또는 전체에 걸쳐 안내되고, 재료를 침식하는 동안 치형부 간극의 구조화를 위하여 레이저 빔은 치형부 표면을 거쳐 안내되는 것을 특징으로 하는 방법.
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제 1항에 있어서, 재료를 침식하는 동안, 상기 레이저 빔은 상기 휠의 외주부에 걸쳐 안내되어 상기 치형부 간극이 적어도 상기 휠의 반경 방향 방향으로 일정한 깊이를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 재료를 침식하는 동안, 상기 레이저 빔은 상기 휠의 외주부를 걸쳐 안내되어 깊이가 상기 휠의 반경 방향 외주 라인을 향하여 증가 또는 감소하는 치형부 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 재료를 침식하는 동안, 상기 레이저 빔은 상기 휠의 외주부를 걸쳐 안내되어 반경 방향 외주 라인의 측방향으로 연장된 상기 치형부 간극의 베이스를 비선형 또는 비평면 형태로 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 치형부 간극의 폐쇄 측면 각도(enclosed flank angle)가 적어도 실질적으로 상기 치형부의 측면 각도와 동일한 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 재료를 침식하는 동안, 상기 레이저 빔은 상기 휠의 외주부를 걸쳐 안내되어 상기 주 평면의 양 측부 상의 치형부가 오목한 면을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 빔에 의해 상기 휠의 원주의 일부 또는 전체 원주에 걸쳐 연장된 채널이 한 치형부 및 이에 인접한 치형부의 양측에서 상기 휠내에 가공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 재료를 침식하는 동안 상기 레이저 빔은 공간 또는/및 치형부에 형성된 리브의 외주부에 결쳐 안내되어 상기 치형부의 적어도 일부가 전방측 절단 에지를 가지되, 이 전방측 절단 엣지는 반경 방향 외주 라인의 양 측부에 배치된 휠의 측면과 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 휠이 다결정성 다이아몬드(PKD) 또는 고경도 금속 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 따른 방법에 따라 제조되는 절단 휠.