KR101442164B1 - 재단장치 및 이를 이용한 재단방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재단장치에 관한 것으로서, 순차적으로 이송되는 제품을 설정된 길이로 재단하며, 제품이 안착되는 이송프레임, 제품을 이송하는 이송수단, 그리고 이송수단에 의해 제품이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 엔코더를 가지는 이송유닛, 제품에 레이저를 조사하여 제품을 재단하는 절단헤드, 그리고 절단헤드의 구동을 제어하는 레이저 컨트롤러를 가지는 레이저 조사유닛 및 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 트리거 생성부를 포함하며, 레이저 컨트롤러는 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 절단헤드를 구동하여 제품에 레이저를 조사시키고, 이에 따라 본 발명은 슬리팅 공정에서 엔코더 펄스를 이용하여 제품의 단위 이동 길이에 비례하여 트리거 펄스를 생성함으로써, 제품을 이송하는 안내롤러의 속도 변화에 상관없이 제품의 단위 이동 길이당 제품에 조사되는 레이저의 조사횟수를 동일하게 유지하여 슬리팅된 제품의 절단면을 균일하게 할 수 있다.

Description

재단장치 및 이를 이용한 재단방법{Cutting device and cutting method thereof}
본 발명은 레이저 조사유닛의 구동을 제어하는 재단장치 및 이를 이용한 재단방법에 관한 것이다.
일반적으로 제품의 재단장치는 연속되는 제품을 일정한 폭을 갖도록 길이 방향으로 절단하는 슬리팅 공정이나 일정한 길이를 갖도록 폭 방향으로 절단하는 재단 공정에 적용되는 장치이다. 이러한 재단장치는 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 예를 들어 디스플레이 패널을 제작하기 위한 박막필름의 가공 분야에 적용될 수 있다.
통상적으로 액정이나 LED 또는 PDF모듈 등으로 이루어진 디스플레이 패널은 패널의 픽셀에서 조사되는 조명광을 편광시켜서 영상을 현시하는 박막필름이 부착된다.
이러한 박막필름은 권취롤러에 권취되어 원단형태로 제공되고 권취롤러에서 풀리면서 설정된 길이로 이송된 후 정지된 상태에서 레이저 절단기에 의해 재단된다. 이에 따라, 박막필름은 디스플레이 패널에 부착할 수 있는 형태로 최종 가공된다.
여기서, 권취롤러에서 풀리면서 공급되는 박막필름은 일반적으로 절단헤드의 전단에 설치되는 안내롤러에 의하여 절단헤드로 안내되는데, 안내롤러의 구동 속도가 가속 또는 감속됨에 따라 박막필름의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 조사횟수가 변화된다. 그 결과, 박막필름의 절단면이 불균일해져 최종 가공된 박막필름의 불량률이 증가되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 제품을 일정한 폭으로 절단하는 슬리팅 공정에서 제품을 이송하기 위한 안내롤러의 속도 변화에 상관없이 제품의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 조사횟수를 동일하게 유지할 수 있는 재단장치 및 이를 이용한 재단방법을 제공하는데 목적이 있다.
나아가, 본 발명은 제품을 일정한 길이로 절단하는 재단 공정에서 절단헤드를 이동시키는 크로스 슬라이더의 속도 변화에 상관없이 크로스 슬라이더의 단위 이동 길이당 제품에 조사되는 레이저의 조사횟수를 동일하게 유지할 수 있는 재단장치 및 이를 이용한 재단방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치는 순차적으로 이송되는 제품을 설정된 길이로 재단하며, 제품이 안착되는 이송프레임, 제품을 이송하는 이송수단, 그리고 이송수단에 의해 제품이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 엔코더를 가지는 이송유닛, 제품에 레이저를 조사하여 제품을 재단하는 절단헤드, 그리고 절단헤드의 구동을 제어하는 레이저 컨트롤러를 가지는 레이저 조사유닛 및 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 트리거 생성부를 포함하며, 레이저 컨트롤러는 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 절단헤드를 구동하여 제품에 레이저를 조사시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 트리거 생성부는 트리거 펄스의 수를 엔코더 펄스의 수보다 미리 결정된 배수로 증배 또는 체배 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 레이저의 주파수는 트리거 펄스의 주파수보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 트리거 생성부는 트리거 펄스의 펄스 폭을 소정의 범위 내에서 변동 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 이송수단은 제품을 이송하는 안내롤러 및 안내롤러를 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 엔코더는 안내롤러의 회전축에 장착되며, 안내롤러의 회전 각도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재단방법은 순차적으로 이송되는 제품을 설정된 길이로 재단하며, (a) 제품이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 단계, (b) 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 단계 및 (c) 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스가 입력된 구간에서만 제품에 레이저를 조사하여 제품을 재단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, (a) 단계에서 엔코더 펄스는 제품을 이송하는 안내롤러에 장착된 엔코더가 안내롤러의 회전 각도를 측정하여 생성되는 것을 특징으로 한다.
또한, (b) 단계는 트리거 펄스의 수를 엔코더 펄스의 수보다 소정의 배수로 증배 또는 체배하는 단계를 포함하고, (c) 단계에서 제품에 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격은 트리거 펄스의 수에 따라 조정되는 것을 특징으로 한다.
또한, (b) 단계는 트리거 펄스의 펄스 폭을 소정의 범위 내에서 변동하는 단계를 포함하고, (c) 단계에서 제품에 레이저가 조사되는 각 구간 내에서 레이저가 조사되는 횟수는 트리거 펄스의 펄스 폭에 따라 조정되는 것을 특징으로 한다.
또한, (c) 단계에서 레이저의 주파수는 트리거 펄스의 주파수보다 큰 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 재단장치 및 이를 이용한 재단방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 슬리팅 공정에서 엔코더 펄스를 이용하여 제품의 단위 이동 길이에 비례하는 트리거 펄스를 생성함으로써, 제품을 이송하는 안내롤러의 속도 변화에 상관없이 제품의 단위 이동 길이당 제품에 조사되는 레이저의 조사횟수를 동일하게 유지하여 슬리팅된 제품의 절단면을 균일하게 할 수 있다.
둘째, 재단 공정에서 엔코더 펄스를 이용하여 절단헤드를 이송하는 크로스 슬라이더의 단위 이동 길이에 비례하는 트리거 펄스를 생성함으로써, 크로스 슬라이더의 속도 변화에 상관없이 크로스 라이더의 단위 이동 길이당 제품에 조사되는 레이저의 조사횟수를 동일하게 유지하여 재단된 제품의 절단면을 균일하게 할 수 있다.
셋째, 트리거 펄스의 펄스 수를 엔코더 펄스의 펄스 수보다 증배 또는 체배하여 제품에 레이저가 조사되는 가공점들의 중첩률을 조정함으로써, 제품에 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격을 조정할 수 있다.
넷째, 트리거 펄스의 펄스 폭을 조정함으로써, 제품에 레이저가 조사되는 구간 내에서의 레이저 조사횟수를 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 레이저 조사유닛 및 헤드 드라이버를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 엔코더로부터 생성되는 엔코더 펄스를 나타내는 도면이다.
도 4b는 도 4a의 엔코더 펄스에 대응하여 생성되는 트리거 펄스를 나타내는 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예 따른 재단장치에서 제품에 조사되는 레이저의 레이저 펄스를 나타내는 도면이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예 따른 재단장치에서 트리거 펄스를 이용한 레이저 조사유닛의 제어양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 엔코로부터 생성되는 엔코더 펄스를 나타내는 도면이다.
도 6b는 도 6a의 엔코더 펄스의 펄스 수를 증배 또는 체배하여 생성되 트리거 펄스를 나타내는 도면이다.
도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 제품에 조사되는 레이저의 레이저 펄스를 나타내는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 펄스 폭을 변동된 트리거 펄스를 이용한 레이저 조사유닛의 제어양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재단방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치를 나타내는 개략도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치를 나타내는 사시도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)는 순차적으로 이송되는 제품(F)을 설정된 길이로 재단하며, 제품(F)이 안착되는 이송프레임(110), 제품(F)을 이송하는 이송수단, 그리고 이송수단에 의해 제품(F)이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 엔코더(120)를 가지는 이송유닛(100), 제품(F)에 레이저를 조사하여 제품(F)을 재단하는 절단헤드(320), 그리고 절단헤드(320)의 구동을 제어하는 레이저 컨트롤러를 가지는 레이저 조사유닛(300) 및 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 트리거 생성부(미도시)를 포함하며, 레이저 컨트롤러는 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 절단헤드(320)를 구동하여 제품(F)에 레이저를 조사시킨다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)는 이송유닛(100), 디텍터(200), 레이저 조사유닛(300), 헤드 드라이버(400) 등을 포함할 수 있다.
이송유닛(100)은 디스플레이 패널에 적용되는 박막필름과 같은 제품(F)이 안착되어 이송되는 이송프레임(110)을 포함하며, 이송프레임(110)은 이송유닛(100)의 외부 몸체를 형성하여 지지골격을 제공하며, 제품(F)(F)을 절단하기 위한 가공라인 상에 설치된다.
이송프레임(110)은 제품(F)을 연속적으로 공급하면서 가공하기 위해 권취롤러(110a), 캡처롤러(110b), 안내롤러(110c) 및 배기덕트 등을 포함할 수 있다.
권취롤러(110a)는 이송프레임(110)의 일측에 설치되어 원단형태의 제품(F)이 권취되며, 캡처롤러(110b)는 권취롤러(110a)로부터 공급되는 제품(F)이 감긴다.
안내롤러(110c)는 절단헤드(320)의 전단에 설치되어 제품(F)을 긴장시키면서 절단위치로 안내하며, 배기덕트(미도시)는 제품(F)의 레이저 절단시 발생되는 흄(fume)을 재단장치(10)의 외부로 배출한다.
여기서, 안내롤러(110c)는 그 일측에 마련되는 구동모터에 의해 구동되는데, 안내롤러(110c)의 회전축 또는 구동모터의 회전축에는 제품(F)의 이동거리 및 이동속도 등을 측정 가능한 엔코더(120)가 설치될 수 있다. 엔코더(120)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
디텍터(200)는 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 절단헤드(320)의 전방에 설치되어 절단헤드(320)로 진입하는 제품(F)의 치수를 측정할 수 있다. 또한, 디턱터는 절단헤드(320)의 후방에 설치되어 절단헤드(320)에 의해 슬리팅된 제품(F)의 치수를 측정할 수도 있다. 디텍터(200)의 내부 구성은 통상적인 디텍터(200)와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
레이저 조사유닛(300)은 제품(F)을 절단하기 위해 레이저를 발생시켜 제품(F)에 조사하며, 레이저 발생기(310), 리플렉터(310a), 절단헤드(320) 등을 포함할 수 있다. 레이저 조사유닛(300)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실이예에 따른 재단장치를 구성하는 레이저 조사유닛 및 헤드 드라이버를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 도 3을 참조하여 레이저 조사유닛(300) 및 헤드 드라이버(400)에 대하여 설명하기로 한다.
레이저 발생기(310)는 후술할 모션프레임(410)의 상면에 설치되어 레이저를 발생시키는 부재로서, 내부 구성은 통상적인 레이저 발생기와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 리플렉터(310a)는 레이저 발생기(310)의 일측에 마련되어 레이저를 편광상태로 반사한다.
절단헤드(320)는 후술할 크로스 레일(420)에 수평 방향으로 이동 가능하게 결합되며, 리플렉터(310a)에 의해 편광상태로 반사된 레이저를 집광하여 제품(F)에 조사함으로써 제품(F)을 절단하는 부재이다.
헤드 드라이버(400)는 절단헤드(320)를 제품(F)의 이송 방향 또는 폭 방향으로 수평 이동시켜 제품(F)을 설정된 폭으로 슬리팅하기 위한 부재이다. 여기서, 헤드 드리이버(400)는 모션프레임(410), 크로스 레일(420), 크로스 슬라이더(430), 크로스 이동유닛(440) 및 모션프레임 이동유닛(450) 등을 포함할 수 있다.
모션프레임(410)은 레이저 발생기(310)가 상면에 장착되는 판상의 부재로서, 제품(F)의 이송방향을 따라 이동 가능하게 이송프레임(110)에 설치된다.
크로스 레일(420)은 절단헤드(320)와 결합되어 절단헤드(320)를 제품(F)의 폭방향으로 이동시키는 부재로써, 제품(F)의 폭을 가로지르는 형태로 모션프레임(410)에 설치된다. 여기서, 크로스 레일(420)은 절단헤드(320)와 결합될 수 있도록 그 길이방향으로 마련되는 슬롯(422)을 포함할 수 있다.
크로스 슬라이더(430)는 크로스 레일(420)에 이동가능하게 설치되고, 슬롯(422)을 통해 절단헤드(320)와 연결된다. 이에 따라 크로스 슬라이더(430)는 절단헤드(320)와 함께 크로스 레일(420)을 따라 이동하면서 절단헤드(320)를 제품(F)의 폭 방향으로 이동시킬 수 있다.
크로스 이동유닛(440)은 크로스 슬라이더(430)에 구동력을 제공하는 부재로서, 리드스크류(442) 및 리드스크류 구동코터(444) 등을 포함할 수 있다. 여기서, 리드스크류(442)는 크로스 레일(420)의 내부에 크로스 레일(420)의 길이방향으로 설치되어 크로스 슬라이더(430)와 결합된다. 또한, 리드스크류 구동코터(444)는 리드스크류(442)의 단부에 설치되어 리드스크류(442)를 회전시킨다.
이에 따라, 크로스 이동유닛(440)은 리드스크류 구동코터(444)에 의해 리드스크류(442)가 회전하면서 크로스 슬라이더(430)를 이동시킴으로써, 절단헤드(320)를 제품(F)의 폭방향으로 이동시킬 수 있다.
여기서, 크로스 이동유닛(440)은 리드스크류(442) 및 리드스크류 구동코터(444)로만 구성될 수 있는 것은 아니며, 후술할 모션프레임 이동유닛(450)과 같이 전자기력을 이용한 리니어 모터 및 리니어 레일로 구성될 수도 있다.
모션프레임 이동유닛(450)은 모션프레임(410)에 구동력을 제공하여 모션프레임(410)을 제품(F)의 이송방향으로 이동시키는 부재이며, 리니어 레일(452) 및 리니어 모터(454) 등을 포함할 수 있다.
리니어 레일(452)은 제품(F)의 이송방향으로 이송프레임(110)에 설치되며, 리니어 모터(454)는 모션프레임(410)의 하부에 고정 설치되어 리니어 레일(452)에 안착되며, 전자기력을 발생하여 리니어 레일(452)을 따라 이동할 수 있다.
이에 따라, 모션프레임 이동유닛(450)은 리니어 레일(452) 및 리니어 모터(454)를 통해, 모션프레임(410) 및 절단헤드(320)를 제품(F)의 이송방향으로 이동시킬 수 있다.
결론적으로, 절단헤드(320)는 모션프레임 이동유닛(450)에 의해 제품(F)의 길이방향으로 이동하고, 크로스 이동유닛(440)에 의해 제품(F)의 폭 방향으로 이동함으로써, 제품(F)을 절단하기 위해 설정된 위치로 이동할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 엔코더로부터 생성되는 엔코더 펄스를 나타내는 도면이며, 도 4b는 도 4a의 엔코더 펄스에 대응하여 생성되는 트리거 펄스를 나타내는 도면이고, 도 5a는 본 발명의 일 실시예 따른 재단장치에서 제품에 조사되는 레이저의 레이저 펄스를 나타내는 도면이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예 따른 재단장치에서 트리거 펄스를 이용한 레이저 조사유닛의 제어양상을 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 엔코로부터 생성되는 엔코더 펄스를 나타내는 도면이고, 도 6b는 도 6a의 엔코더 펄스의 펄스 수를 증배 또는 체배하여 생성되 트리거 펄스를 나타내는 도면이고, 도 7a는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 제품에 조사되는 레이저의 레이저 펄스를 나타내는 도면이고, 도 7b는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치에서 펄스 폭을 변동된 트리거 펄스를 이용한 레이저 조사유닛의 제어양상을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는, 도 4a 내지 7b를 참조하여 엔코더 펄스 및 트리거 펄스를 이용한 레이저 조사유닛(300)의 제어 양상을 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)에 있어서, 제품(F)에 조사되는 레이저는 10 ~ 200 hhz의 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 200 khz의 주파수를 가지는 레이저를 제품(F)에 조사하여 제품(F)을 슬리팅하는 경우에, 안내롤러(110c)의 구동 속도 즉, 제품(F)의 이송 속도가 변화되면 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 조사횟수가 변화된다.
다시 말하면, 제품(F)의 이송 속도가 변화되면 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 출력에너지가 변화된다. 이로 인해 제품(F)의 절단면이 불균일해져 제품(F)의 불량률이 상승하는 원인이 된다.
이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)에서는 제품(F)의 이송 시에 엔코더 펄스를 생성하는 엔코더(120), 그리고 엔코더 펄스에 대응한 트리거 펄스를 생성하는 트리거 생성부를 포함하고, 레이저 컨트롤러는 트리거 펄스의 이용하여 레이저 조사유닛(300)의 구동을 제어할 수 있다. 이에 따라, 제품(F)의 이송 속도에 상관없이 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 출력에너지를 일정하게 유지할 수 있다.
엔코더(120)는 안내롤러(110c)의 회전축 또는 구동모터의 회전축에 장착될 수 있는데, 설명의 편의를 위하여 안내롤러(110c)의 회전축에 엔코더(120)가 장착된 경우를 기준으로 설명하기로 한다(도 2 참조).
안내롤러(110c)에 장착 가능한 엔코더(120)의 종류는 특별히 한정되지는 않으며, 안내롤러(110c)의 가속, 감속, 등속 및 정지 상태를 정밀하게 확인할 수 있도록 엔코더 펄스를 생성하는 다양한 종류의 엔코더(120)가 이용될 수 있다.
즉, 엔코더(120)는 안내롤러(110c)의 회전 각도에 대응하여 펄스를 생성할 수 있는바, 그 결과 엔코더(120)는 제품(F)이 안내롤러(110c)에 의해 기설정된 단위 이동 길이만큼 이동할 때마다 엔코더 펄스를 생성할 수 있다. 여기서, 제품(F)이 안내롤러(110c)에 의해 이동하는 길이는 안내롤러(110c)의 회전 각도와 안내롤러(110c)의 직경의 곱에 의하여 구해질 수 있다.
이에 따라, 제품(F)이 단위 길이만큼 이동할 때마다 엔코더 펄스가 생성되도록 엔코더(120)를 설정할 수 있다. 여기서, 엔코더 펄스는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 안내롤러(110c)가 가속 운동하는 가속 구간에서는 펄스 사이의 간격이 점점 좁아지고, 등속 운동하는 등속 구간에서는 펄스 사이의 간격이 동일하고, 감속 운동하는 감속 구간에서는 펄스 사이의 간격이 점점 넓어지도록 연속적으로 생성된다.
트리거 생성부는 엔코더(120)로부터 엔코더 펄스를 입력받아, 도 4b에 도시된 바와 같이, 엔코더 펄스에 대응하는 파형을 가지는 트리거 펄스를 생성할 수 있다.
트리거 생성부는 엔코더 펄스에 대응하여 트리거 펄스를 생성하는데, 예를 들어 엔코더 펄스와 같이 제품(F)이 단위 이동 길이만큼 이동 할때마다 소정의 펄스 폭을 가지는 트리거 펄스를 연속적으로 생성할 수 있다.
여기서, 트리거 펄스는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 안내롤러(110c)가 가속 운동하는 가속 구간에서는 펄스 사이의 간격이 점점 좁아지고, 등속 운동하는 등속 구간에서는 펄스 사이의 간격이 동일하고, 감속 운동하는 감속 구간에서는 펄스 사이의 간격이 점점 넓어지도록 연속적으로 생성된다.
이와 같이, 트리거 생성부에 의하여 생성된 트리거 펄스는 재단장치(10)의 제어부를 통하여 레이저 컨트롤러에 입력된다. 한편, 트리거 펄스는 레이저가 조사되는 가공점들의 중첩률이나 제품의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저 출력에너지를 고려하여 펄스 수를 증배 또는 체배하거나 펄스 폭을 조정할 수 있는데, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
레이저 컨트롤러는 트리거 생성부로부터 트리거 펄스를 입력받아, 트리거 펄스에 대응하여 레이저 조사유닛(300)의 구동을 제어한다.
레이저 발생기(310)에서 발생되는 레이저는, 도 5a에 도시된 바와 같이, 소정의 주파수를 가지는 펄스 신호로 볼 수 있다. 이에 따라, 레이저 컨트롤러는 레이저 펄스에 트리거 펄스를 입력하여 레이저 펄스와 트리거 펄스를 서로 합성함으로써 레이저 발생기(310)의 구동을 제어할 수 있다.
여기서, 레이저 펄스와 트리거 펄스의 합성을 통해 레이저 발생기(310)의 구동을 제어하는 방법은 여러 가지가 있다.
예를 들어, 도 5b에 도시된 바와 같이, 레이저 펄스가 입력되어 레이저 펄스와 트리거 펄스가 서로 중첩되는 구간에만 레이저가 발생되고, 레이저 펄스가 입력되지 않는 구간에서는 레이저가 발생되지 않도록 레이저 발생기(310)를 ON/OFF 제어할 수 있다. 여기서, 레이저 펄스와 트리거 펄스를 중첩시키기 위하여, 레이저의 주파수는 트리거 펄스의 주파수보다 큰 값을 가지는 것이 바람직하다.
한편, 트리거 펄스가 입력되지 않는 구간에서만 레이저가 발생되도록 ON/OFF 제어하는 것도 가능하며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 트리거 펄스가 입력되어 레이저 펄스와 중첩되는 구간에서만 레이저가 발생되는 경우를 기준으로 설명한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)에서는 트리거 펄스에 대응하여 레이저 발생기(310)의 구동을 제어함으로써, 도 5b에 도시된 바와 같이 안내롤러(110c)의 가속 또는 감속 구간에서도 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 조사횟수를 동일하게 조정할 수 있다.
다시 말하면, 안내롤러(110c)의 구동 속도의 증감에 상관없이 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 출력에너지를 동일하게 조정할 수 있는 것이다. 이에 따라, 제품(F)의 슬리팅 시에 레이저에 의해 절단된 제품(F)의 절단면을 균일화시킬 수 있다. 그 결과, 슬리팅 공정에서 제품(F)의 불량률을 줄일 수 있어 슬리팅 공정 시에 소요된 비용 및 시간을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)에서는 가공점들의 중첩률이나 제품(F)에 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 출력에너지를 고려하여, 트리거 펄스를 변조하여 트리거 펄스의 펄스 수를 증배 또는 체배하거나 트리거 펄스의 펄스 폭을 변동시킬 수 있다.
먼저, 가공점들의 중첩률을 조정하기 위하여, 트리거 펄스의 펄스 수가 증배 또는 체배되도록 트리거 펄스를 변조하는 경우를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)에서는 상술한 바와 같이 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 레이저가 발생되도록 레이저 발생기(310)를 제어한다. 이에 따라, 안내롤러(110c)의 속도가 느릴 때에는 제품(F)에 레이저가 조사되는 가공점들 사이의 간격이 적정치보다 넓어질 우려가 있다. 이와 반대로, 안내롤러(110c)의 속도가 빠를 때에는 가공점들 사이의 간격이 적정치보다 좁아질 우려가 있다.
즉, 트리거 펄스를 이용하여 안내롤러(110c)의 속도에 상관없이 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 조사횟수를 일정하게 조정하더라도, 안내롤러(110c)의 속도에 따라 가공점들 사이의 간격은 부분적으로 달라지게 된다.
이를 해결하기 위하여, 트리거 생성부는 제품(F)의 단위 이동 길이당 생성되는 트리거 펄스의 펄스 수를 엔코더 펄스의 펄스 수에 비해 증배 또는 체배하여 가공점들의 중첩률을 조정할 수 있다. 여기서, 트리거 펄스 수의 증배 또는 체배는 통상적인 증배회로 또는 체배회로를 통해 구현할 수 있으므로, 회로의 구성에 대한 자세한 내용은 생략하기로 한다.
이에 따라, 레이저의 가공점의 크기에 비하여 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격이 넓다고 판단되는 경우에는, 예를 들어 도 6b에 도시된 바와 같이 제품(F)의 단위 이동 길이당 생성되는 엔코더 펄스의 펄스 수에 비하여 트리거 펄스의 펄스 수가 3배가 되도록 트리거 펄스를 3체배 시킬 수 있다.
그 결과, 가공점들의 중첩률이 3배가 됨으로써, 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격이 적정하게 조정되어 제품(F)의 절단면을 보다 균일화시킬 수 있다. 여기서, 트리거 펄스의 체배수는 특별히 한정되는 것은 아니며, 레이저의 가공점의 크기와 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격에 따라 적정하게 조정될 수 있다.
또한, 레이저의 가공점의 크기에 비하여 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격이 좁다고 판단되는 경우에는, 제품(F)의 단위 이동 길이당 생성되는 엔코더 펄스의 펄스 수에 비하여 트리거 펄스의 펄스 수가 적어지도록 트리거 펄스를 증배시킬 수 있다.
그 결과, 레이저가 조사되는 구간 사이의 간격이 적정하게 조정되어 제품(F)의 절단면을 보다 균일화 시킬 수 있다.
다음으로, 제품(F)의 단위 이동 길이당 조사되는 레이저의 조사횟수를 조정하기 위하여, 트리거 펄스의 펄스 폭이 변동되도록 트리거 펄스를 변조하는 경우을 설명한다.
상술한 바와 같이, 레이저 발생기(310)는 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 제품(F)에 레이저를 조사하도록 제어된다. 다시 말하면, 트리거 펄스가 입력되는 시간 동안만 제품(F)에 레이저가 조사되는 것이다.
이에 따라, 트리거 펄스가 입력되는 시간, 즉 트리거 펄스의 펄스 폭에 따라 제품(F)의 단위 이동 길이당 레이저의 조사횟수가 결정된다. 도 5b에서는 트리거 펄스의 펄스 폭은 하나의 트리거 펄스가 입력되는 시간 동안 레이저가 3번 조사될 수 있는 크기를 가지고 있다.
그런데, 트리거 생성부는 트리거 펄스의 펄스 폭을 변동시킬 수 있는바, 예를 들어, 도 7b에 도시된 바와 같이, 하나의 트리거 펄스가 입력되는 시간 동안 레이저가 4번 조사되도록 트리거 펄스의 펄스 폭을 조정할 수 있다. 여기서, 트리거 펄스의 펄스 폭은 특별히 한정되는 것은 아니며, 제품(F)이 단위 이동 길이만큼 이동할 때마다 적정한 횟수의 레이저가 조사되도록 조정될 수 있다.
한편, 지금까지는 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)가 제품(F)을 원하는 폭으로 절단하는 슬리팅 공정에 이용되는 경우를 기준으로 설명하였다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)는 제품(F)의 재단 공정에도 적용할 수 있다.
제품(F)의 재단 공정은 제품(F)을 폭 방향으로 절단하여 원하는 길이로 가공하는 공정인데, 재단 공정 시에는 크로스 레일(420)의 크로스 슬라이더(430)에 연결된 절단헤드(320)가 제품(F)의 폭 방향으로 이동하면서 제품(F)을 원하는 길이로 가공하게 된다.
그런데, 크로스 슬라이더(430) 또한 상술한 안내롤러(110c)와 마찬가지로 가속 또는 감속 구간을 가지므로, 재단 공정도 슬리팅 공정과 일응 마찬가지로 크로스 슬라이더(430)의 속도 변화에 따라 제품(F)의 절단면이 불균일해지는 현상이 나타난다.
따라서, 통상적인 재단 공정에서는 크로스 슬라이더(430)의 가속 또는 감속에 대응하여 제품(F)의 양 측단의 일정부분을 공정 후에 버려지는 더미(dummy) 부분으로 설정함으로써, 제품(F)의 절단면이 불균일해지는 현상을 방지한다.
그러나, 이러한 방법에 의하면 더미에 해당되는 부분이 버려지게 되어 재단 공정에 소요되는 비용 및 시간이 증가되는 요인이 된다. 이를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재단장치(10)에서는 리드스크류(442) 또는 리드스크류 구동코터(444)에 크로스 슬라이더(430)가 단위 이동 길이마다 엔코더 펄스를 연속적으로 생성하는 엔코더(120)를 설치할 수 있다.
이에 따라, 트리거 생성부를 통해 엔코더 펄스를 변조하여 레이저 컨트롤러에 입력함으로써, 트리거 펄스를 이용하여 크로스 슬라이더(430)의 이송 속도에 상관없이 크로스 슬라이더(430)의 단위 이동 길이당 레이저 조사횟수가 동일하도록 레이저 발생기(310)를 제어할 수 있다.
그 결과, 제품(F)의 재단 공정 시에 더미 부분을 설정하지 않고서도 제품(F)의 절단면을 균일하게 할 수 있어, 재단 공정에 소요되는 비용 및 시간을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재단방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 재단방법은 순차적으로 이송되는 제품(F)을 설정된 길이로 재단하며, 제품(F)이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 단계(S 100), 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 단계(S 200) 및 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스가 입력된 구간에서만 제품(F)에 레이저를 조사하여 제품(F)을 재단하는 단계(S 400)를 포함한다.
먼저, 제품(F)이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 단계가 수행된다(S 100).
엔코더 펄스는 예를 들어 안내롤러(110c)의 회전축에 장착되는 엔코더(120)에 의하여 생성된다. 여기서, 엔코더(120)는 제품(F)이 기설정된 제품(F)의 단위 이동 길이만큼 이동할 때마다 엔코더 펄스가 생성되도록, 안내롤러(110c)의 직경을 고려하여 안내롤러(110c)가 소정 각도로 회전할 때마다 하나의 엔코더 펄스를 생성하게 설정된다.
다음으로, 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 단계가 수행된다.(S 200) 여기서, 트리거 펄스를 생성하는 단계는 트리거 펄스의 펄스 수를 엔코더 펄스의 펄스 수보다 미리 결정된 배수로 증배 또는 체배시키는 단계와(S 210), 트리거 펄스의 펄스 폭을 소정의 범위 내에서 변동하는 단계를 포함할 수 있다(S 220).
트리거 펄스는 트리거 생성부에서 생성되며, 트리거 생성부는 엔코더(120)로부터 엔코더 펄스를 입력받아 엔코더 펄스를 원하는 형태로 변조하여 트리거 펄스를 생성할 수 있다.
예를 들어, 트리거 생성부는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 가공점들의 중첩률을 고려하여 트리거 펄스의 펄스 수를 엔코더 펄스의 펄스 수보다 증배 또는 체배하여 생성할 수 있다.
또한, 트리거 생성부는, 도 7b에 도시된 바와 같이, 트리거 펄스와 레이저 펄스가 중첩되는 시간 동안 제품(F)에 조사되는 레이저의 조사횟수를 조정하기 위하여, 트리거 펄스의 입력시간 즉, 트리거 펄스의 펄스 폭을 적정하게 조정할 수 있다.
한편, 트리거 펄스를 증배 또는 체배하는 단계(S 210)와 트리거 펄스의 펄스 폭을 변동하는 단계(S 220)는 개별적으로 수행되는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 트리거 펄스를 증배 또는 체배하는 단계(S 210)와 트리거 펄스의 펄스 폭을 변동하는 단계(S 220)는 동시에 수행될 수도 있다.
다음으로, 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스가 입력된 구간에서만 제품(F)에 레이저를 조사하여 제품(F)을 절단하는 단계가 수행된다(S 300).
레이저 컨트롤러는 트리거 펄스를 입력받아 트리거 펄스와 레이저 펄스를 합성하여 레이저 발생기(310)의 구동을 제어하는데, 예를 들어 트리거 펄스가 입력되는 구간에서 제품(F)에 레이저가 조사되도록 레이저 발생기(310)를 ON/OFF 제어할 수 있다.
또한, 상술한 트리거 펄스의 펄스 수를 증배 또는 체배하는 단계를 통해 트리거 펄스가 변조되면, 제품(F)에 레이저가 조사되는 각 구간 사이의 간격은 변조된 트리거 펄스의 펄스 수에 따라 조정될 수 있다.
또한, 상술한 트리거 펄스의 펄스 폭이 변동되는 단계를 통해 트리거 펄스가 변조되면, 제품(F)에 레이저가 조사되는 각 구간 내에서 레이저가 조사되는 횟수는 트리거 펄스의 펄스 폭에 따라 조정될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
10 : 재단장치
100 : 이송유닛 110 : 이송프레임
110c ; 안내롤러 120 : 엔코더
300 : 레이저 조사유닛 310 : 레이저 발생기
320 : 절단헤드 400 : 헤드 드라이버
F : 제품

Claims (11)

  1. 순차적으로 이송되는 제품을 미리 설정된 폭으로 절단하는 재단장치에 있어서,
    상기 제품이 안착되는 이송프레임, 상기 제품을 폭 방향과 수직을 이루는 이송 방향을 따라 이송하는 이송수단, 그리고 상기 제품이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 엔코더를 가지는 이송유닛;
    상기 제품이 이송될 때 상기 제품에 트리거 펄스보다 높은 주파수의 레이저를 조사하여 상기 제품을 미리 설정된 폭으로 절단하는 절단헤드, 그리고 상기 절단헤드의 구동을 제어하는 레이저 컨트롤러를 가지는 레이저 조사유닛; 및
    상기 엔코더 펄스를 입력받아 상기 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 트리거 생성부를 포함하며;
    상기 레이저 컨트롤러는,
    상기 트리거 펄스를 입력받아 상기 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 상기 절단헤드를 선택적으로 구동하여 상기 제품에 레이저를 조사시키며,
    상기 트리거 생성부는,
    상기 트리거 펄스의 수를 상기 엔코더 펄스의 수보다 증배 또는 체배하여 상기 제품에 레이저가 조사되는 가공점들이 상기 제품의 이송 방향으로 중첩되는 중첩률을 조정 가능한 것을 특징으로 하는 재단 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 생성부는,
    상기 트리거 펄스의 펄스 폭을 소정의 범위 내에서 변동 가능한 것을 특징으로 하는 재단장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이송수단은,
    상기 제품을 이송하는 안내롤러; 및
    상기 안내롤러를 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 재단장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 엔코더는,
    상기 안내롤러의 회전축에 장착되며, 상기 안내롤러의 회전 각도를 측정하는 것을 특징으로 하는 재단장치.
  7. 제품의 폭 방향과 수직을 이루는 이송 방향으로 순차적으로 이송되는 상기 제품을 미리 설정된 폭으로 절단하는 재단방법에 있어서,
    (a) 상기 제품이 단위거리만큼 이송될 때마다 엔코더 펄스를 생성하는 단계;
    (b) 상기 엔코더 펄스를 입력받아 상기 엔코더 펄스에 대응하는 트리거 펄스를 생성하는 단계; 및
    (c) 상기 트리거 펄스를 입력받아 상기 트리거 펄스가 입력되는 구간에서만 상기 제품에 상기 트리거 펄스보다 높은 주파수의 레이저를 상기 제품의 이송 방향을 따라 선택적으로 조사하여 상기 제품을 미리 설정된 폭으로 절단하는 단계를 포함하며;
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 트리거 펄스의 수를 상기 엔코더 펄스의 수보다 증배 또는 체배하는 단계를 포함하고,
    상기 (c) 단계는,
    상기 (b1) 단계에서 상기 트리거 펄스의 수가 상기 엔코더 펄스의 수보다 증배 또는 체배된 비율에 따라 상기 제품에 레이저가 조사되는 가공점들이 상기 이송 방향으로 중첩되는 중첩률이 조정되면서 수행되는 것을 특징으로 하는 재단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 엔코더 펄스는 상기 제품을 이송하는 안내롤러에 장착된 엔코더가 상기 안내롤러의 회전 각도를 측정하여 생성되는 것을 특징으로 하는 재단방법.
  9. 삭제
  10. 제7항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    (b2) 상기 트리거 펄스의 펄스 폭을 미리 정해진 범위 내에서 변동시키는 단계를 포함하고,
    상기 (c) 단계는,
    상기 트리거 펄스가 입력 또는 입력되지 않는 단위 구간내에서 상기 제품에 상기 레이저가 조사되는 횟수는 상기 (b2) 단계에서 변동된 상기 트리거 펄스의 펄스 폭에 따라 조정되면서 수행되는 것을 특징으로 하는 재단방법.
  11. 삭제
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