KR101465014B1

KR101465014B1 - 강화유리 절단장치

Info

Publication number: KR101465014B1
Application number: KR20130073540A
Authority: KR
Inventors: 박홍진; 신현철; 임세환; 유희재; 정남수
Original assignee: 주식회사 엘티에스
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-11-26

Abstract

본 발명은 강화유리 절단장치에 관한 것으로서, 라인가공유닛과, 브레이킹유닛과, 원판 이송유닛과, 홀가공유닛과, 셀 이송유닛을 포함한다. 라인가공유닛은 강화유리 원판에 레이저빔을 조사하여 절단예정선을 형성한다. 브레이킹유닛은 승강 가능한 브레이킹부재를 구비하며, 브레이킹부재를 이용하여 절단예정선 또는 절단예정선 사이의 영역에 충격을 가하여 강화유리 원판을 다수의 강화유리 셀로 분리한다. 원판 이송유닛은 라인가공유닛에서 가공된 강화유리 원판을 브레이킹유닛으로 이송한다. 홀가공유닛은 강화유리 셀에 레이저빔을 조사하여 관통홀을 가공한다. 셀 이송유닛은 브레이킹유닛에서 분리된 다수의 강화유리 셀을 홀가공유닛으로 이송한다.

Description

강화유리 절단장치{Apparatus for cutting tempered glass}

본 발명은 강화유리 절단장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 터치스크린 또는 휴대단말기의 표시패널을 보호하는 강화유리를 레이저빔을 이용하여 원하는 모양으로 절단하는 강화유리 절단장치에 관한 것이다.

일반적으로 터치스크린 및 핸드폰과 같은 휴대단말기 등에 적용되는 강화유리는 표시패널의 외층에 해당되는 것으로서, LCD, OLED 등의 표시패널에 스크래치가 생성되는 것을 방지하거나 외부 충격으로부터 보호하는 기능을 담당하도록 장착된다.

이러한 강화유리는 터치스크린 및 휴대단말기의 형태에 따라 다양한 외형을 갖게 되는데, 이를 위해 유리 원판의 재단 등 가공작업이 필수적으로 이루어지게 된다.

종래 터치스크린 및 휴대단말기에 적용되는 강화유리의 가공방식을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

유리 원판이 입고되면 유리 원판에 스크래치나 각종 이물질이 없는지를 검사하고, 기계적인 커터를 이용하여 유리 원판을 절단하여 보호유리의 외형을 갖게 한다. 여기서 유리 원판으로부터 분리되어 휴대단말기의 형태를 가지나, 강화층이 형성되기 전의 유리를 보호유리라고 정의한다. 유리 원판의 절단에 의해 분리된 보호유리의 외각면을 연마처리하고, 외각 연마가 완료된 보호유리에 키 버튼이나 스피커의 장착에 사용할 관통홀을 가공하며, 형성된 관통홀을 연마하여 외형을 가공하는 단계를 포함한다. 그리고, 외형 가공이 완료된 보호유리의 양면을 표면연마하는 단계, 세척단계, 열처리하는 단계, 보호유리의 양면에 강화층을 형성하는 단계 등 후공정을 수행하면 강화유리의 제조 및 생산을 완료하게 된다.

이와 같이 종래의 강화유리 절단방식에서는, 강화층이 형성되지 않은 유리 원판을 우선 절단하고, 휴대단말기의 형태의 보호유리 각각에 대하여 연마가공, 홀가공, 강화층 형성 등을 수행함에 따라 강화유리의 생산효율이 현저히 떨어지는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강화층이 이미 형성되어 있는 강화유리 원판에 대하여 레이저빔을 이용한 절단공정을 순차적으로 수행할 수 있는 공정유닛들을 인라인 형태로 구비함으로써, 터치스크린 또는 휴대단말기의 표시패널을 보호하는 강화유리 셀의 생산효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 강화유리 절단장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 강화유리 절단장치는, 강화유리 원판에 레이저빔을 조사하여 절단예정선을 형성하는 라인가공유닛; 상기 절단예정선 또는 상기 절단예정선 사이의 영역에 충격을 가하여 상기 강화유리 원판을 다수의 강화유리 셀로 분리하며, 승강 가능한 브레이킹부재와, 상기 브레이킹부재 하측에 배치되며 상기 절단예정선이 형성된 강화유리 원판을 지지하는 제1지지부가 상면에 마련되어 있는 테이블과, 상기 테이블에 지지되는 강화유리 원판과 평행하게 배치되는 회전축을 중심으로 상기 테이블을 회전시키는 회전부와, 상기 테이블의 하측에 배치되며 상기 테이블로부터 낙하되는 강화유리 원판의 부스러기가 수납되는 수납부를 구비하는 브레이킹유닛; 상기 라인가공유닛에서 가공된 강화유리 원판을 상기 브레이킹유닛으로 이송하는 원판 이송유닛; 상기 강화유리 셀에 레이저빔을 조사하여 관통홀을 가공하는 홀가공유닛; 및 상기 브레이킹유닛에서 분리된 다수의 강화유리 셀을 상기 홀가공유닛으로 이송하는 셀 이송유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 라인가공유닛은 레이저빔을 출력하는 제1레이저 출력부를 포함하고, 상기 제1레이저 출력부에서 출력되는 레이저빔은 피코초(picosecond) 펄스폭을 가지며, 상기 홀가공유닛은 레이저빔을 출력하는 제2레이저 출력부를 포함하고, 상기 제2레이저 출력부에서 출력되는 레이저빔은 나노초(nanosecond) 펄스폭 또는 피코초 펄스폭을 가진다.

삭제

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 테이블은 공기가 통과하도록 상기 제1지지부 내에 형성된 유로를 더 포함하고, 상기 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리되기 전에는 상기 유로에 대기압보다 낮은 압력이 형성되어 상기 강화유리 원판이 상기 제1지지부에 흡착되고, 상기 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리된 후에는 상기 유로에 대기압보다 높은 압력이 형성되어 상기 부스러기가 상기 제1지지부로부터 떨어진다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 브레이킹유닛은, 상기 테이블의 하측에 설치되고, 상기 부스러기가 상기 제1지지부로부터 떨어지도록 상기 제1지지부의 표면을 쓸어내는 클리너;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 수납부는, 일단부가 상기 수납부의 일측면에 설치되고 상기 수납부의 일측면에 대하여 경사지게 설치되는 제1배플판과, 상기 제1배플판의 하측에 이격되게 배치되고 일단부가 상기 수납부의 타측면에 설치되며 상기 수납부의 타측면에 대하여 경사지게 설치되는 제2배플판을 포함한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 제1배플판은 상기 수납부의 일측면에 대하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 제2배플판은 상기 수납부의 타측면에 대하여 회전 가능하게 설치되며, 상기 수납부는, 일정 무게 이상의 부스러기에 의해 탄성변형되고 상기 제1배플판과 상기 수납부의 일측면의 연결부위에 설치되는 제1탄성부재와, 일정 무게 이상의 부스러기에 의해 탄성변형되고 상기 제2배플판과 상기 수납부의 타측면의 연결부위에 설치되는 제2탄성부재를 더 포함한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 브레이킹부재는 상기 절단예정선을 따라 선 형태의 충격을 가하는 브레이킹 바(bar)이며, 상기 브레이킹유닛은, 상기 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리되기 전 상기 강화유리 원판의 정렬마크를 인식하는 정렬마크 인식부; 및 상기 정렬마크 인식부에 의해 획득된 상기 강화유리 원판의 틀어짐 정도만큼 상기 브레이킹 바를 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 홀가공유닛은, 레이저빔을 출력하는 제2레이저 출력부; 및 상기 제2레이저 출력부에서 출력되는 레이저빔을 상기 강화유리 셀의 상면과 하면에 교대로 조사하기 위하여 상기 강화유리 셀을 회전시키는 셀회전부;를 포함한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 홀가공유닛은, 상기 강화유리 셀을 이송시키며 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 이송레일; 상기 강화유리 셀의 크기에 따라 상기 한 쌍의 이송레일 사이의 간격을 조정하는 간격조정부;를 더 포함한다.

본 발명에 따른 강화유리 절단장치에 있어서, 구체적으로는, 상기 홀가공유닛은, 상기 브레이킹부재는 상기 절단예정선 사이의 영역에 점 형태의 충격을 가하는 브레이킹 핀(pin)이며, 상기 브레이킹유닛은, 상기 브레이킹 핀이 설치되는 제1플레이트와, 상기 제1플레이트에 이격되게 배치되고 상기 브레이킹 핀이 관통하는 관통홀이 형성된 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 탄성적으로 결합시키는 탄성부재를 포함한다.

삭제

본 발명의 강화유리 절단장치에 따르면, 터치스크린 또는 휴대단말기의 표시패널을 보호하는 강화유리 셀의 생산효율을 현저하게 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 강화유리 절단장치에 따르면, 절단되는 경로의 형상이나 길이를 용이하게 제어하면서 강화유리 원판의 절단 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 강화유리 절단장치에 따르면, 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리된 후 테이블에 잔존하는 부스러기를 용이하게 청소할 수 있다.

또한, 본 발명의 강화유리 절단장치에 따르면, 브레이킹 바에서 가해지는 충격력이 절단예정선에 정확하게 전달될 수 있다.

또한, 본 발명의 강화유리 절단장치에 따르면, 관통홀 가공시 강화유리 셀의 파손 위험을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 강화유리 절단장치의 라인가공유닛에 의해 절단예정선이 형성된 강화유리 원판을 도시한 도면이고,
도 3은 도 1의 강화유리 절단장치의 브레이킹유닛의 구성을 도시한 도면이고,
도 4는 도 3의 브레이킹유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 도 3의 브레이킹유닛의 작동 중 정렬과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 도 1의 강화유리 절단장치의 홀가공유닛의 구성 및 홀가공유닛의 가공과정을 도시한 도면이고,
도 7은 도 1의 강화유리 절단장치의 홀가공유닛의 한 쌍의 레일을 도시한 도면이고,
도 8은 도 1의 강화유리 절단장치의 브레이킹유닛의 다른 실시예를 도시한 도면이고,
도 9는 도 8의 브레이킹유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 강화유리 절단장치의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강화유리 절단장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 강화유리 절단장치의 라인가공유닛에 의해 절단예정선이 형성된 강화유리 원판을 도시한 도면이고, 도 3은 도 1의 강화유리 절단장치의 브레이킹유닛의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 도 3의 브레이킹유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 3의 브레이킹유닛의 작동 중 정렬과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1의 강화유리 절단장치의 홀가공유닛의 구성 및 홀가공유닛의 가공과정을 도시한 도면이고, 도 7은 도 1의 강화유리 절단장치의 홀가공유닛의 한 쌍의 레일을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 강화유리 절단장치(100)는, 터치스크린 또는 휴대단말기의 표시패널을 보호하는 강화유리를 레이저빔을 이용하여 원하는 모양으로 절단하는 것으로서, 라인가공유닛(110)과, 브레이킹유닛(120)과, 원판 이송유닛(130)과, 홀가공유닛(140)과, 셀 이송유닛(150)을 포함한다.

본 발명의 강화유리 절단장치(100)는 내부에 관통홀(6) 또는 노치 형상(7)을 구비하는 강화유리 셀(3)을 강화유리 원판(1)으로부터 절단하는 장치에 관한 것으로서, 여기서 강화유리 원판(1)은 유리 기판에 강화층 및 터치층이 부착된 원판일 수 있고, 강화층만이 부착된 원판일 수도 있다. 또한 강화유리 원판(1)은 강화층이나 터치층이 부착되지 않고 화학적 처리 또는 기계적 처리 등에 의해 강화된 유리 원판일 수도 있다.

상기 라인가공유닛(110)은 강화유리 원판(1)에 레이저빔(L)을 조사하여 절단예정선(2)을 형성한다. 본 발명에서는 절단예정선(2)이 형성된 것만으로는 강화유리 원판(1)이 절단되지 않는다. 레이저빔(L)이 조사된 절단예정선(2) 부위는 분자간의 결합이 약화되고, 후술할 브레이킹 바(121)를 이용하여 절단예정선(2)에 충격을 가하면 강화유리 원판(1)이 절단되면서 다수의 강화유리 셀(3)로 분리된다.

도 2를 참조하면, 라인가공유닛(110)에 의해 강화유리 셀(3)과 강화유리 셀(3) 사이에 절단예정선(2)이 형성되며, 브레이킹유닛(120)에 의해 강화유리 원판(1)으로부터 강화유리 셀(3)이 분리된 후에는 폐기해야 할 부스러기(4)가 남게 된다.

라인가공유닛(110)은 레이저빔(L)을 출력하는 제1레이저 출력부(111)와, 제1레이저 출력부(111)에서 출력된 레이저빔(L)을 강화유리 원판(1)의 원하는 위치에 조사하는 레이저 헤드부(112)와, 레이저 헤드부(112) 또는 강화유리 원판(1)을 지지하는 지지판을 X축 또는 Y축 방향을 따라 이동시키는 이동부와, 제1레이저 출력부(111)와 레이저 헤드부(112) 사이에서 레이저빔(L)을 전송하는 빔전송부와, 분진제거부(미도시)를 포함한다. 이동부로는 리니어 모터 등이 이용될 수 있으며, 빔전송부로는 빔스플리터, 반사미러 등이 이용될 수 있다.

제1레이저 출력부(111)에서 출력되는 레이저빔(L)은 피코초(picosecond) 펄스폭을 가지는 것이 바람직하다. 펄스폭(pulse width)이 짧은 레이저로부터 출력된 레이저빔(L)을 이용하여 강화유리 원판(1)을 절단하면, 절단되는 경로의 형상이나 길이를 제어하기가 용이하다.

일반적으로 펄스폭이 긴 레이저로부터 출력된 레이저빔을 이용하여 강화유리 원판(1)을 절단하면 레이저빔이 조사된 강화유리 원판(1) 내부에서 광열 반응이 발생하여 절단되는 방향이나 길이를 제어할 수 없다. 그러나, 강화유리 원판(1)을 형성하는 재질의 열확산시간보다 짧은 펄스폭을 가지는 레이저빔(L)을 강화유리 원판(1)에 조사하여 분자간의 결합을 끊어내는 광화학 반응을 주된 메커니즘으로 하여 절단하면, 곡선이나 길이가 한정된 선분 영역에 대하여 절단되는 경로의 형상이나 길이를 제어하면서 강화유리 원판(1)의 절단 공정을 효과적으로 수행할 수 있다.

분진제거부(미도시)는 레이저 헤드부(112)에 이웃하게 배치되며, 강화유리 원판(1)에 레이저빔(L)을 조사하는 동안 강화유리 원판(1)에서 발생하는 분진을 흡입하기 위하여, 압축공기를 분사함과 동시에 미세한 유리 분진을 흡입한다. 분진제거부는 미세한 유리 분진의 흡입 효율을 최대화할 수 있도록 강화유리 원판(1)과 적정 거리 이격된 위치에 배치된다.

상기 브레이킹유닛(120)은 브레이킹부재를 이용하여 절단예정선(2) 또는 절단예정선(2) 사이의 영역에 충격을 가하여 강화유리 원판(1)을 다수의 강화유리 셀(3)로 분리한다. 본 실시예에서 브레이킹부재는 절단예정선(2)을 따라 선 형태의 충격을 가하는 브레이킹 바(bar)(121)가 이용된다.

브레이킹유닛(120)은 강화유리 원판(1)의 이송 방향을 따라 라인가공유닛(110)의 하류에 배치되며, 브레이킹 바(121)와, 승강 구동부(미도시)와, 테이블(122)과, 회전부(124)와, 수납부(125)와, 클리너(127)와, 정렬마크 인식부(128)와, 회전 구동부(129)를 포함한다.

브레이킹 바(bar)(121)는 테이블(122)의 상측에 설치되며, 하강 시 테이블(122)에 지지된 강화유리 원판(1)의 절단예정선(2)에 충격을 가하게 된다. 이후 강화유리 원판(1)이 절단된 후에는 테이블(122) 상측으로 상승한다.

승강 구동부는 브레이킹 바(121)를 승강시킨다. 본 실시예의 승강 구동부는 모터, 직선운동가이드가 조합된 구성 등에 의해 구현될 수 있다.

테이블(122)은 브레이킹 바(121) 하측에 배치되며, 절단예정선(2)이 형성된 강화유리 원판(1)을 지지하는 제1지지부(123a)와 제2지지부(123b)가 상면과 하면에 각각 마련되어 있다. 즉, 테이블(122)은 상면과 하면 모두에서 강화유리 원판(1)을 지지할 수 있다. 또한, 제1지지부(123a) 및 제2지지부(123b) 내에는 공기가 통과할 수 있는 유로(126)가 형성되어 있다.

회전부(124)는 테이블(122)에 지지되는 강화유리 원판(1)과 평행하게 배치되는 회전축(124a)을 중심으로 테이블(122)을 회전시킨다. 테이블(122)의 양측면에 회전축(124a)이 각각 연결되고, 모터를 이용하여 회전축(124a)에 회전구동력을 공급함으로써, 테이블(122)을 회전시킬 수 있다. 회전부(124)는 테이블의 제1지지부(123a)가 상측을 향하도록 또는 제1지지부(123b)가 하측을 향하도록 약 180도 각도만큼 테이블(122)을 회전시킨다.

수납부(125)는 테이블(122)의 하측에 배치되며, 테이블(122)로부터 낙하되는 강화유리 원판의 부스러기(4)가 수납된다. 절단예정선(2)을 따라 강화유리 원판(1)으로부터 다수의 강화유리 셀(3)이 분리되고, 강화유리 셀(3)이 아닌 부분은 폐기해야 할 부스러기(4)가 된다. 이러한 부스러기(4) 부분은 테이블(122)에서 낙하되어 수납부(125)로 수납된다.

수납부(125)는 제1배플판(151a)과, 제2배플판(151b)과, 제1탄성부재(152a)와, 제2탄성부재(152b)와, 파쇄부(153)와, 에어분사부(154)를 포함한다.

제1배플판(151a)은 일단부가 수납부의 일측면(125a)에 설치되며, 수납부의 일측면(125a)에 대하여 경사지게 설치된다. 이때, 제1배플판(151a)은 수납부의 일측면(125a)에 대하여 회전 가능하게 설치될 수 있다. 또한, 제2배플판(151b)은 제1배플판(151a)의 하측에 이격되게 배치되고, 일단부가 수납부의 타측면(125b)에 설치되며, 수납부의 타측면(125b)에 대하여 경사지게 설치된다. 이때, 제2배플판(151b)은 수납부의 타측면(125b)에 대하여 회전 가능하게 설치된다.

제1탄성부재(152a)는 일정 무게 이상의 부스러기(4)에 의해 탄성변형되고 제1배플판(151a)과 수납부의 일측면(125a)의 연결부위에 설치된다. 일정 무게 이상의 부스러기(4)가 제1배플판(151a)에 쌓이면 제1탄성부재(152a)가 탄성변형되면서 제1배플판(151a)이 하측으로 회전하고, 제1배플판(151a)에 쌓인 부스러기(4)가 자연스럽게 하측으로 낙하한다. 부스러기(4) 낙하 후 제1탄성부재(152a)가 탄성복원되면서 제1배플판(151a)은 다시 원위치로 복귀된다.

제2탄성부재(152b)는 일정 무게 이상의 부스러기(4)에 의해 탄성변형되고 제2배플판(151b)과 수납부의 타측면(125b)의 연결부위에 설치된다. 마찬가지로 일정 무게 이상의 부스러기(4)가 제2배플판(151b)에 쌓이면 제2탄성부재(152b)가 탄성변형되면서 제2배플판(151b)이 하측으로 회전하고, 제2배플판(151b)에 쌓인 부스러기(4)가 자연스럽게 하측으로 낙하한다. 부스러기(4) 낙하 후 제2탄성부재(152b)가 탄성복원되면서 제2배플판(151b)은 다시 원위치로 복귀된다.

파쇄부(153)는 수납부(125)의 하부에 설치되며, 제1배플판(151a) 및 제2배플판(151b)을 경유하여 낙하된 부스러기(4)를 잘게 파쇄한다. 에어분사부(154)는 수납부(125)의 상부에 설치되며, 하측을 향해 공기를 분사하여 미세 분진이 수납부(125) 외부로 유출되는 것을 방지한다.

클리너(127)는 테이블(122)의 하측에 설치되고, 제1지지부(123a) 및 제2지지부(123b) 중 하측을 향하도록 배치된 지지부로부터 부스러기(4)가 떨어지도록 지지부의 표면을 쓸어낸다. 지지부의 표면을 쓸어내는 과정에서 클리너(127)는 자체적으로 회전하면서, 테이블(122)의 표면을 따라 직선왕복이동한다.

도 3 및 도 4를 참고하면, 강화유리 원판(1)이 절단되고, 불필요한 부스러기(4)가 수납부(125)로 수납되는 과정은 다음과 같다. 우선, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 강화유리 원판(1)이 다수의 강화유리 셀(3)로 분리되기 전에는 상측을 향하도록 배치된 제1지지부(123a)에 강화유리 원판(1)이 안착되고, 제1지지부(123a) 내부에 형성된 유로(126)에는 대기압보다 낮은 압력이 형성된다. 유로(126) 내부의 진공 상태로 인해 강화유리 원판(1)은 제1지지부(123a)에 흡착된다. 이러한 상태에서 브레이킹 바(121)가 하강하여 절단예정선(2)에 충격을 가하고, 강화유리 원판(1)은 강화유리 셀(3) 단위로 분리될 수 있다.

이후, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 강화유리 원판(1)이 다수의 강화유리 셀(3)로 분리된 후에는 회전부(124)에 의해 제1지지부(123a)가 하측을 향하도록 테이블(122)이 회전하고, 제1지지부(123a) 내부의 유로(126)에는 대기압보다 높은 압력이 형성된다. 유로(126)로부터 압축공기가 배출되면서 제1지지부(123a)에 잔존하는 부스러기(4)가 제1지지부(123a)로부터 떨어져 수납부(125)에 수납된다. 이때, 클리너(127)는 회전운동 및 테이블(122)의 표면을 따라 직선왕복운동하면서 제1지지부(123a)의 표면을 쓸어낸다.

한편, 도 5를 참조하면, 정렬마크 인식부(128)는 강화유리 원판(1)이 다수의 강화유리 셀(3)로 분리되기 전 강화유리 원판의 정렬마크(5)를 인식한다. 강화유리 원판(1)에는 공정이 진행되는 동안 강화유리 원판(1)의 정렬을 위한 정렬마크(5)가 표시되어 있다. 이러한 정렬마크(5)를 인식하여 강화유리 원판(1)의 틀어짐 정도를 파악할 수 있다.

본 실시예의 정렬마크 인식부(128)는 CCD 소자가 내장된 카메라 등이 이용될 수 있으며, 브레이킹 바(121)의 양측에 각각 하나씩 배치될 수 있다.

회전 구동부(129)는 정렬마크 인식부(128)에 의해 획득된 강화유리 원판(1)의 틀어짐 정도만큼 브레이킹 바(121)를 회전시킨다. 브레이킹 바(121)와 정렬마크 인식부(128)가 설치된 프레임의 상부에 회전 구동부(129)가 장착될 수 있다. 본 실시예의 회전 구동부(129)는 모터 및 감속기가 조합된 구성 등이 이용될 수 있다.

상기 원판 이송유닛(130)은 라인가공유닛(110)에서 가공된 강화유리 원판(1)을 브레이킹유닛(120)으로 이송한다. 원판 이송유닛(130)은 라인가공유닛(110)과 브레이킹유닛(120) 사이에 배치된다. 원판 이송유닛(130)은 강화유리 원판(1)을 흡착하는 다공성 흡착패드와, 다공성 흡착패드를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키는 패드이송부 등으로 구성될 수 있다.

상기 홀가공유닛(140)은 강화유리 셀(3)에 레이저빔(L)을 조사하여 관통홀(6) 또는 노치 형상(7)을 가공한다. 홀가공유닛(140)은 강화유리 셀(3)의 이송 방향을 따라 브레이킹유닛(120)의 하류에 배치되며, 복수 개의 유닛이 설치된다. 일반적으로 강화유리 셀(3)에 관통홀(6) 또는 노치 형상(7)을 가공하는 공정이 절단 공정보다 오래 걸리므로, 복수 개의 홀가공유닛(140)이 설치되는 것이 바람직하다. 홀가공유닛(140)은 제2레이저 출력부(141)와, 분진제거부(미도시)와, 셀회전부(142)와, 한 쌍의 이송레일(143)과, 간격조정부(미도시)를 포함한다.

제2레이저 출력부(141)는 강화유리 셀(3)에 관통홀(6) 또는 노치 형상(7)을 형성하기 위한 레이저빔(L)을 출력하며, 제2레이저 출력부(141)에서 출력된 레이저빔(L)은 갈바노미터 스캐너 등에 의해 강화유리 셀(3) 상의 원하는 위치로 조사될 수 있다.

제2레이저 출력부(141)에서 출력되는 레이저빔(L)은 나노초(nanosecond) 펄스폭 또는 피코초 펄스폭을 가지는 것이 바람직하다. 제1레이저 출력부(111)에서 출력되는 레이저빔과 마찬가지로 펄스폭(pulse width)이 짧은 레이저로부터 출력된 레이저빔(L)을 이용하여 강화유리 셀(3)에 관통홀(6) 또는 노치 형상(7)을 가공하면, 절단되는 경로의 형상이나 길이를 제어하기가 용이하다.

분진제거부(미도시)는 강화유리 셀(3)에 레이저빔을 조사하는 갈바노미터 스캐너 등에 이웃하게 배치되며, 강화유리 셀(3)에 관통홀(6)을 형성하는 동안 생성되는 분진을 흡입하기 위하여, 압축공기를 분사함과 동시에 미세한 유리 분진을 흡입한다. 분진제거부는 미세한 유리 분진의 흡입 효율을 최대화할 수 있도록 강화유리 셀(3)과 적정 거리 이격된 위치에 배치된다.

셀 회전부(142)는 강화유리 셀(3)을 180도 각도로 회전시킨다. 강화유리 셀(3)의 일면에만 레이저빔(L)을 조사하여 관통홀(6)을 형성하려고 하면 강화유리 셀(3) 내부에서 압축응력과 인장응력이 급격하게 변하면서 강화유리 셀(3)이 파손될 수도 있다. 따라서, 제2레이저 출력부(141)에서 출력되는 레이저빔(L)을 강화유리 셀(3)의 상면(3a)과 하면(3b)에 교대로 조사하면서 관통홀(6)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 레이저빔(L)을 강화유리 셀의 상면(3a)에 조사하여 하프커팅한 후, 셀 회전부(142)를 이용하여 강화유리 셀(3)을 180도 각도로 회전시키고, 다시 레이저빔(L)을 강화유리 셀의 하면(3b)에 조사하여 풀커팅하는 방식으로 진행할 수 있다.

본 실시예의 셀 회전부(142)는 강화유리 셀(3)을 흡착하고 180도 회전시키는 회전 공압실린더(142a)와, 회전 공압실린더(142a)를 승강시키는 승강 공압실린더(142b)와, 회전 공압실린더(142a)를 전진 또는 후진시키는 직선 공압실린더(142c) 등으로 구성될 수 있다.

한 쌍의 이송레일(143)은 브레이킹유닛(120)에서 이송된 강화유리 셀(3)을 공정의 진행 방향을 따라 이송시키는 것으로서, 서로 평행하게 배치된다.

간격조정부(미도시)는 강화유리 셀(3)의 크기에 따라 한 쌍의 이송레일(143) 사이의 간격을 조정한다. 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상대적으로 작은 크기의 강화유리 셀(3)을 이송하는 경우에는 간격조정부는 한 쌍의 이송레일(143) 사이의 간격(d1)이 좁아지도록 조정하고, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 상대적으로 큰 크기의 강화유리 셀(3)을 이송하는 경우에는 간격조정부는 한 쌍의 이송레일(143) 사이의 간격(d2)이 넓어지도록 조정한다. 강화유리 셀(3)을 이송하는 이송레일(143) 간의 간격을 조정함으로써, 다양한 크기의 강화유리 셀(3)에 대하여 호환성 있게 공정을 수행할 수 있다.

간격조정부는 일단부에는 오른나사가 타단부에는 왼나사가 형성된 볼스크류와 이를 회전시키는 모터에 의해 구현될 수 있다. 볼스크류의 단부에 각각 이송레일(143)을 결합시키고, 모터를 정역회전함에 따라 간격이 조정될 수 있다.

상기 셀 이송유닛(150)은 브레이킹유닛(120)에서 분리된 다수의 강화유리 셀(3)을 홀가공유닛(140)으로 이송한다. 셀 이송유닛(150)은 브레이킹유닛(120)과 홀가공유닛(140) 사이에 배치된다. 셀 이송유닛(150)은 분리된 강화유리 셀(3)을 흡착하는 흡착패드와, 흡착패드를 X축 또는 Y축 방향으로 이동시키는 패드이송부 등으로 구성될 수 있다.

한편, 도 8은 도 1의 강화유리 절단장치의 브레이킹유닛의 다른 실시예를 도시한 도면이고, 도 9는 도 8의 브레이킹유닛의 작동을 설명하기 위한 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 강화유리 원판(1)에서 절단예정선(2)이 서로 중첩되는 경우 절단예정선(2)을 따라 충격을 가하게 되면 강화유리 셀의 모서리에 해당하는 영역이 제대로 브레이킹되지 않을 수 있다. 따라서 이러한 경우 절단예정선(2)을 따라 충격을 가하는 것보다 절단예정선 사이의 영역(2a)에 점 형태의 충격을 가하는 것이 강화유리 원판(1)의 브레이킹을 위해 바람직하다.

본 실시예의 브레이킹유닛(220)은 상술한 경우에 이용되며, 브레이킹부재로서 절단예정선 사이의 영역(2a)에 점 형태의 충격을 가하는 브레이킹 핀(pin)(221)을 구비한다. 또한, 브레이킹유닛(220)은 제1플레이트(223)와, 제2플레이트(222)와, 탄성부재(224)를 포함한다.

제1플레이트(223)에는 브레이킹 핀(221)이 고정되게 설치되며, 제2플레이트(222)는 제1플레이트(223)에 이격되게 배치되고 브레이킹 핀(221)이 관통하는 관통홀(225)이 형성되어 있다. 복수의 탄성부재(224)는 제1플레이트(223)와 제2플레이트(222) 사이에 배치되고, 제1플레이트(223)와 제2플레이트(222)를 탄성적으로 결합시킨다.

도 9를 참조하면, 우선 승강 구동부를 이용하여 브레이킹유닛(220)을 하강시켜 제2플레이트(222)와 강화유리 원판(1)이 접촉되도록 한다. 이후, 브레이킹유닛(220)을 더 하강시키면 제2플레이트(222)는 더이상 이동하지 않고, 탄성부재(224)가 압축되면서 제1플레이트(223)가 하측으로 이동한다. 따라서 제1플레이트(223)에 설치된 브레이킹 핀(221)이 관통홀(225)을 통과하여 절단예정선 사이의 영역(2a)에 점 형태의 충격을 가할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 강화유리 절단장치에서는 브레이킹유닛(120)이 강화유리 원판(1)에 물리적인 충격을 가하도록 구성되었지만, 레이저빔(L)을 이용하여 강화유리 원판(1)을 다수의 강화유리 셀(3)로 분리하도록 브레이킹유닛을 구성할 수도 있다.

라인가공유닛(110)에서는 예를 들어 강화유리 원판(1)에 약 1064 nm 파장을 가지는 레이저빔(L)을 조사하여 절단예정선(2)을 형성한다. 레이저빔(L)이 조사된 절단예정선(2) 부위에서 분자간의 결합이 약화되어 끊어지는데, 라인가공유닛(110)에서 레이저빔(L)이 조사된 이후에는 아직 절단예정선(2)을 경계로 강화유리 원판(1)이 분리되지 않은 상태이다.

이후, 라인가공유닛(110)의 레이저빔(L)과 파장이 다른 레이저빔, 예를 들어 CO2 레이저 소스로부터 출력되고 약 10.6 ㎛ 파장을 가지는 레이저빔(L)을 절단예정선(2)에 조사하여 강화유리 원판(1)을 다수의 강화유리 셀(3)로 분리할 수 있다. 절단예정선(2)을 형성한 레이저빔과 파장이 다른 레이저빔(L)을 절단예정선(2)에 조사함으로써, 강화유리 원판(1) 내부의 인장응력과 압축응력 차이를 증폭시킬 수 있고, 이를 통해 강화유리 셀(3)이 강화유리 원판(1)으로부터 자연스럽게 분리될 수 있다.

브레이킹유닛은 위와 같은 레이저빔(L)을 조사하는 CO2 레이저 소스를 포함하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 강화유리 절단장치는, 강화층이 이미 형성되어 있는 강화유리 원판에 대하여 레이저빔을 이용한 절단공정을 순차적으로 수행할 수 있는 공정유닛들을 인라인 형태로 구비함으로써, 터치스크린 또는 휴대단말기의 표시패널을 보호하는 강화유리 셀의 생산효율을 현저하게 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 강화유리 절단장치는, 짧은 펄스폭을 가지는 레이저빔을 이용하여 강화유리 원판을 절단함으로써, 절단되는 경로의 형상이나 길이를 용이하게 제어하면서 강화유리 원판의 절단 공정을 효과적으로 수행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 강화유리 절단장치는, 브레이킹유닛에 있어서 테이블을 회전시켜 부스러기를 털어내고 클리너도 함께 이용함으로써, 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리된 후 테이블에 잔존하는 부스러기를 용이하게 청소할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 강화유리 절단장치는, 브레이킹 작업 전 강화유리 원판의 틀어짐 정도를 파악하고 이를 보상할 수 있도록 구성됨으로써, 브레이킹 바에서 가해지는 충격력이 절단예정선에 정확하게 전달될 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 강화유리 절단장치는, 강화유리 셀의 상면과 하면에 교대로 레이저빔을 조사하여 관통홀을 가공함으로써, 관통홀 가공시 강화유리 셀의 파손 위험을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예 및 변형례에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

1 : 강화유리 원판
2 : 절단예정선
3 : 강화유리 셀
100 : 강화유리 절단장치
110 : 라인가공유닛
120 : 브레이킹유닛
130 : 원판 이송유닛
140 : 홀가공유닛
150 : 셀 이송유닛

Claims

강화유리 원판에 레이저빔을 조사하여 절단예정선을 형성하는 라인가공유닛;
상기 절단예정선 또는 상기 절단예정선 사이의 영역에 충격을 가하여 상기 강화유리 원판을 다수의 강화유리 셀로 분리하며, 승강 가능한 브레이킹부재와, 상기 브레이킹부재 하측에 배치되며 상기 절단예정선이 형성된 강화유리 원판을 지지하는 제1지지부가 상면에 마련되어 있는 테이블과, 상기 테이블에 지지되는 강화유리 원판과 평행하게 배치되는 회전축을 중심으로 상기 테이블을 회전시키는 회전부와, 상기 테이블의 하측에 배치되며 상기 테이블로부터 낙하되는 강화유리 원판의 부스러기가 수납되는 수납부를 구비하는 브레이킹유닛;
상기 라인가공유닛에서 가공된 강화유리 원판을 상기 브레이킹유닛으로 이송하는 원판 이송유닛;
상기 강화유리 셀에 레이저빔을 조사하여 관통홀을 가공하는 홀가공유닛; 및
상기 브레이킹유닛에서 분리된 다수의 강화유리 셀을 상기 홀가공유닛으로 이송하는 셀 이송유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 라인가공유닛은 레이저빔을 출력하는 제1레이저 출력부를 포함하고,
상기 제1레이저 출력부에서 출력되는 레이저빔은 피코초(picosecond) 펄스폭을 가지며,
상기 홀가공유닛은 레이저빔을 출력하는 제2레이저 출력부를 포함하고,
상기 제2레이저 출력부에서 출력되는 레이저빔은 나노초(nanosecond) 펄스폭 또는 피코초 펄스폭을 가지는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 테이블은 공기가 통과하도록 상기 제1지지부 내에 형성된 유로를 더 포함하고,
상기 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리되기 전에는 상기 유로에 대기압보다 낮은 압력이 형성되어 상기 강화유리 원판이 상기 제1지지부에 흡착되고,
상기 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리된 후에는 상기 유로에 대기압보다 높은 압력이 형성되어 상기 부스러기가 상기 제1지지부로부터 떨어지는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 브레이킹유닛은,
상기 테이블의 하측에 설치되고, 상기 부스러기가 상기 제1지지부로부터 떨어지도록 상기 제1지지부의 표면을 쓸어내는 클리너;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 수납부는,
일단부가 상기 수납부의 일측면에 설치되고 상기 수납부의 일측면에 대하여 경사지게 설치되는 제1배플판과, 상기 제1배플판의 하측에 이격되게 배치되고 일단부가 상기 수납부의 타측면에 설치되며 상기 수납부의 타측면에 대하여 경사지게 설치되는 제2배플판을 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제6항에 있어서,
상기 제1배플판은 상기 수납부의 일측면에 대하여 회전 가능하게 설치되고,
상기 제2배플판은 상기 수납부의 타측면에 대하여 회전 가능하게 설치되며,
상기 수납부는, 일정 무게 이상의 부스러기에 의해 탄성변형되고 상기 제1배플판과 상기 수납부의 일측면의 연결부위에 설치되는 제1탄성부재와, 일정 무게 이상의 부스러기에 의해 탄성변형되고 상기 제2배플판과 상기 수납부의 타측면의 연결부위에 설치되는 제2탄성부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 브레이킹부재는 상기 절단예정선을 따라 선 형태의 충격을 가하는 브레이킹 바(bar)이며,
상기 브레이킹유닛은,
상기 강화유리 원판이 다수의 강화유리 셀로 분리되기 전 상기 강화유리 원판의 정렬마크를 인식하는 정렬마크 인식부; 및
상기 정렬마크 인식부에 의해 획득된 상기 강화유리 원판의 틀어짐 정도만큼 상기 브레이킹 바를 회전시키는 회전 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 홀가공유닛은,
레이저빔을 출력하는 제2레이저 출력부; 및
상기 제2레이저 출력부에서 출력되는 레이저빔을 상기 강화유리 셀의 상면과 하면에 교대로 조사하기 위하여 상기 강화유리 셀을 회전시키는 셀회전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제9항에 있어서,
상기 홀가공유닛은,
상기 강화유리 셀을 이송시키며 서로 평행하게 배치되는 한 쌍의 이송레일;
상기 강화유리 셀의 크기에 따라 상기 한 쌍의 이송레일 사이의 간격을 조정하는 간격조정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
제1항에 있어서,
상기 브레이킹부재는 상기 절단예정선 사이의 영역에 점 형태의 충격을 가하는 브레이킹 핀(pin)이며,
상기 브레이킹유닛은,
상기 브레이킹 핀이 설치되는 제1플레이트와, 상기 제1플레이트에 이격되게 배치되고 상기 브레이킹 핀이 관통하는 관통홀이 형성된 제2플레이트와, 상기 제1플레이트와 상기 제2플레이트를 탄성적으로 결합시키는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 강화유리 절단장치.
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