KR102472423B1 - 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저빔을 통해 글라스를 원형으로 커팅한 다음, 글라스의 잔존 부분과 커팅부분을 쉽게 분리시킬 수 있는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템은, 소정 크기를 가지는 커팅스테이지의 상면에 안착된 글라스에 레이저빔을 조사하여 상기 글라스를 레이저 커팅하는 레이저 커팅시스템에 있어서, 상기 커팅스테이지는, 원형으로 레이저빔이 조사되는 레이저 커팅라인을 기준으로 안쪽과 바깥쪽 상기 글라스 부분에 서로 다른 온도의 공기를 공급하여 상기 글라스가 상기 레이저 커팅라인을 기준으로 서로 반대되는 방향으로 수축 및 팽창되도록 유도되고, 상기 글라스의 수축 및 팽창에 의해 레이저 커팅 부분이 분리되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템{Glass Laser Cutting System Capable of Circular Cutting and Breaking}

본 발명은 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 글라스(Glass)를 소정 지름을 가지는 원형으로 커팅하고 분리하는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템에 관한 것이다.

일반적으로 디스플레이용 필름이나 글라스(이하 '글라스'로 통칭한다)를 커팅하기 위해 레이저 커팅장치가 사용되는데, 이러한 레이저 커팅장치는 글라스를 스테이지 위에 진공 흡착하여 고정시킨 상태에서 커팅 작업이 이루어지게 된다.

상기와 같은 글라스 레이저 커팅장치의 예로는 등록특허공보 제2292024호의 초박형 글라스 레이저 커팅용 브레이킹 스테이지(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.

상기 특허문헌은 하부스테이지와 상부스테이지로 이루어지는 작업스테이지; 및 상기 작업스테이지의 상면에 안착된 피대상물을 레이저로 커팅하는 레이저빔 발생기를 포함하는 레이저 커팅시스템에 있어서, 상기 작업스테이지 상면에 진공 흡착되어 고정되는 상기 피대상물이 레이저빔을 통해 커팅된 다음, 상기 피대상물을 고정하는 진공 흡착력에 비해 상대적으로 높은 압력의 진공 흡인력을 레이저빔으로 커팅된 부분을 따라 순간적으로 인가하여 커팅된 상기 피대상물 부분이 분리되도록 제어되되, 상기 하부스테이지는, 상기 상부스테이지가 삽입 안착되는 소정 깊이의 설치홈; 및 상기 설치홈의 둘레를 따라 소정 간격 이격되어 소정 깊이를 가지는 그립홈이 형성되며, 상기 상부스테이지는, 상기 설치홈에 삽입 고정되어 상기 설치홈의 내부 측면과 상기 상부스테이지의 측면 둘레 사이에 소정 폭 이격되어 커팅공간이 형성되고, 상기 레이저빔 발생기는, 상기 커팅공간을 따라 레이저빔이 조사되어 상기 피대상물을 커팅하도록 구성되며, 상기 하부스테이지의 일측면에는, 상기 설치홈과 연통되어 진공 흡인력이 상기 커팅공간 쪽으로 작용하도록 하는 소정 지름의 제1 흡인공이 형성되고, 상기 하부스테이지의 타측면에는, 상기 그립홈과 연통되어 진공 흡인력이 상기 피대상물의 둘레 부분에 작용하도록 하는 소정 지름의 제2 흡인공이 형성되며, 상기 레이저빔을 통해 상기 피대상물이 커팅되는 동안에는, 상기 제1 흡인공을 통해 진공 흡인력이 작용하여 미세한 크기의 흄과 분진이 상기 커팅공간 안쪽으로 흡인되게 하고, 상기 레이저빔을 통한 상기 피대상물의 커팅이 완료되면, 상기 제1 흡인공을 통해 커팅시 작용하는 진공 흡인력 대비 1.3 ~ 5배의 진공 흡인력이 작용하도록 제어되는 것으로 이루어진다.

그러나 종래의 레이저 커팅장치를 통해 글라스를 소정 지름을 가지는 원형으로 커팅하게 되면, 커팅된 부분이 커팅되고 남은 원판 안쪽에 밀착된 상태로 유지되어 자연적으로 분리되지 않고, 이 때문에 커팅된 글라스 부분을 따로 분리시키기 위한 후속 공정이 요구되는 문제가 있다.

따라서 레이저 커팅장치를 통해 원형으로 커팅된 글라스를 별도의 후속 공정을 통해 분리시키지 않고도 레이저 커팅스테이지 내에서 쉽게 분리시킬 수 있도록 구조가 개선된 레이저 커팅시스템의 개발이 요구된다.

KR 10-2292024 B1 (2021. 08. 13.) KR 10-2182608 B1 (2020. 11. 18.) KR 10-2176675 B1 (2020. 11. 03.) KR 10-1457445 B1 (2014. 10. 28.)

본 발명은 상기와 같은 종래의 글라스 레이저 커팅시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레이저빔을 통해 글라스를 원형으로 커팅한 다음, 글라스의 잔존 부분과 커팅부분을 쉽게 분리시킬 수 있는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템을 제공하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템은, 소정 크기를 가지는 커팅스테이지의 상면에 안착된 글라스에 레이저빔을 조사하여 상기 글라스를 레이저 커팅하는 레이저 커팅시스템에 있어서, 상기 커팅스테이지는, 원형으로 레이저빔이 조사되는 레이저 커팅라인을 기준으로 안쪽과 바깥쪽 상기 글라스 부분에 서로 다른 온도의 공기를 공급하여 상기 글라스가 상기 레이저 커팅라인을 기준으로 서로 반대되는 방향으로 수축 및 팽창되도록 유도되고, 상기 글라스의 수축 및 팽창에 의해 레이저 커팅 부분이 분리되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 커팅스테이지가 상기 글라스의 저면과 소정 간격 이격되도록 소정 깊이를 가지면서 상기 레이저 커팅라인의 지름보다 상대적으로 크게 형성되는 소정 크기의 홈부; 상기 홈부의 가운데 부분을 관통하도록 형성되어 상기 레이저 커팅라인 안쪽의 상기 글라스 저면 가운데 부분으로 냉각된 공기를 공급하는 소정 지름의 제1 공기주입부; 상기 제1 공기주입부를 중심으로 소정 지름과 소정 깊이를 가지는 링 모양으로 형성되면서, 상기 레이저 커팅라인 바깥쪽의 상기 글라스 저면 둘레를 따라 가열된 공기를 공급하는 제2 공기주입부; 및 상기 제1, 2 공기주입부 사이에 위치되도록 상기 제1 공기주입부를 중심으로 소정 지름과 소정 깊이를 가지는 링 모양으로 형성되고, 상기 제1, 2 공기주입부를 통해 상기 홈부 쪽으로 공급된 공기를 외부로 배출시키는 공기흡인부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 공기흡인부의 깊이가 상기 제2 공기주입부의 깊이보다 상대적으로 깊게 형성되고, 상기 제2 공기주입부 및 상기 공기흡인부와 각각 연통되도록 상기 커팅스테이지를 수평 방향으로 관통하는 소정 지름의 제1, 2 수평연통공이 더 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

이에 더해 본 발명은 상기 제1, 2 수평연통공이 서로 동일한 방향에 상하로 높이차를 두고 형성되거나 또는 90 ~ 180° 간격을 두고 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 상기 공기흡인부가 상기 레이저 커팅라인의 안쪽에 위치되도록 형성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 레이저빔을 통해 디스플레이용 글라스가 원형으로 커팅되고 나면, 가열된 공기가 글라스의 잔존 부분에 접촉되도록 공급되게 되면서 글라스의 잔존 부분을 팽창시키게 되고, 이와 동시에 냉각된 공기가 원형글라스에 접촉되도록 공급되면서 원형글라스를 수축시키게 되며, 이에 의해 레이저빔으로 커팅된 부분이 자연스럽게 서로 이격되어 떨어지게 되면서 원형글라스가 잔존 글라스로부터 쉽게 분리되게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템의 예를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 커팅스테이지의 예를 보인 단면도.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템을 통해 글라스가 커팅 및 분리되는 예를 보인 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.

본 발명은 레이저빔을 통해 글라스를 원형으로 커팅한 다음, 글라스의 잔존 부분과 커팅부분을 쉽게 분리시킬 수 있는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 커팅스테이지(10)의 상면에 안착된 글라스(1)의 저면 쪽으로 냉각된 공기와 가열된 공기가 각각 공급되도록 구성되어 글라스(1)가 냉각된 공기와 가열된 공기에 의해 팽창 및 수축되도록 유도하고, 이를 통해 커팅된 부분이 자연스럽게 분리되도록 한 것으로, 이를 위해 커팅스테이지(10)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 홈부(11), 제1 공기주입부(12), 제2 공기주입부(13) 및 공기흡인부(14)를 포함한다.

이하에서는 설명의 편의를 위해 레이저빔을 통해 원형으로 커팅되어 제품으로 사용되는 부분을 "원형글라스(1A)"라고 지칭하여 설명하고, 이와 반대로 원형글라스부(1A)를 제외한 글라스(1)의 나머지 부분을 "잔존글라스부(1B)"로 지칭하여 설명하며, 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 원형글라스부(1A) 방향을 "안쪽"으로 지칭하여 설명하고, 이와 반대로 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 잔존글라스부(1B) 방향을 "바깥쪽"으로 지칭하여 설명한다.

홈부(11)는 커팅스테이지(10)의 상면에 소정 깊이를 가지도록 형성되어 커팅스테이지(10)의 상면에 안착되는 글라스(1)의 저면과 소정 간격 이격되는 공간을 형성하는 구성이다.

이러한 홈부(11)는 레이저빔이 조사되는 소정 지름을 가지는 원형의 경로(이하 '레이저 커팅라인(C)'이라 한다)를 기준으로 상대적으로 더 큰 지름이나 크기를 가지도록 형성되고, 이를 통해 후술되는 제2 공기주입부(13)를 통해 공급되는 공기가 잔존글라스부(1B)의 저면 쪽으로 토출되도록 한다.

제1 공기주입부(12)는 홈부(11)의 가운데 부분에 위치되는 원형글라스부(1A)의 저면으로 냉각된 공기를 토출하는 구성이다.

이러한 제1 공기주입부(12)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 커팅스테이지(10)의 가운데 부분을 수직으로 관통하도록 형성되어 일단이 홈부(11)의 가운데 부분과 연통되고, 타단이 커팅스테이지(10)의 저면 쪽으로 연통되게 된다.

그리고 제1 공기주입부(12)에는 필요에 따라 소정 지름을 가지는 공기주입관체(12A)의 일단이 삽입되어 고정될 수 있고, 이러한 공기주입관체(12A)의 타단에는 냉각장치(도시하지 않음)가 연결되어 냉각장치를 통해 냉각된 공기가 공기주입관체(12A)를 따라 홈부(11) 쪽으로 공급되어 토출되도록 구성될 수 있다.

위에서는 제1 공기주입부(12)의 타단을 통해 공기주입관체(12A)가 삽입 설치되는 것으로만 도시되고 설명되었으나, 이와 달리 제1 공기주입부(12)의 타단 내측면을 따라 나사산이 형성된 다음, 배관연결구(도시하지 않음)가 나사 결합되고, 이러한 배관연결구를 통해 냉각된 공기가 공급되는 배관이 직접 연결되도록 변경되어 구성될 수 있다.

상기와 같은 제1 공기주입부(12)의 구성을 통해 글라스(1)가 원형 커팅되어 형성되는 원형글라스부(1A)의 저면에 냉각된 공기가 공급되게 되고, 이를 통해 원형글라스부(1A)가 냉각된 공기에 의해 냉각되어 수축되게 된다.

제2 공기주입부(13)는 레이저 커팅라인(C) 바깥쪽에 위치되는 잔존글라스부(1B)의 저면 쪽으로 가열된 고온의 공기를 토출하는 구성이다.

이러한 제2 공기주입부(13)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 공기주입부(12)를 중심으로 소정 지름을 가지면서 상하 방향으로 소정 깊이를 가지도록 형성되고, 이를 통해 제2 공기주입부(13)가 제1 공기주입부(12)와 동심원을 이루는 소정 지름의 링 모양의 홈으로 형성되게 된다.

그리고 커팅스테이지(10)의 일측에는 가열된 공기를 제2 공기주입부(13) 쪽으로 공급하기 위해 커팅스테이지(10)를 수평 방향으로 관통하여 제2 공기주입부(13)와 연통되는 제1 수평연통공(13A)이 형성된다.

이러한 제1 수평연통공(13A)에는 가열장치(도시하지 않음)와 연결되는 배관이 설치되고, 이를 통해 가열장치에서 생성되는 가열 공기가 배관과 제1 수평연통공(13A)을 따라 제2 공기주입부(13) 쪽으로 공급되게 되며, 그 결과 가열된 공기가 제2 공기주입부(13)를 따라 홈부(11) 쪽으로 링 모양으로 토출되게 되고, 이에 의해 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 바깥쪽에 위치되는 잔존글라스부(1B)의 저면 둘레가 가열된 공기에 의해 가열되어 팽창되게 된다.

공기흡인부(14)는 홈부(11) 쪽으로 공급되는 냉각된 공기와 가열된 공기를 진공 흡인하여 커팅스테이지(10) 외부로 배출시키고, 이를 통해 홈부(11)와 글라스(1)의 저면에 결로가 발생하는 것을 방지하는 구성이다.

이러한 공기흡인부(14)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 제1 공기주입부(12)를 중심으로 소정 지름을 가지면서 상하 방향으로 소정 깊이를 가지도록 형성되고, 이를 통해 공기흡인부(14)가 제1 공기주입부(12) 및 제2 공기주입부(13)와 동심원을 이루는 소정 지름의 링 모양의 홈으로 형성되게 된다.

이때 공기흡인부(14)는 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 안쪽(원형글라스부(1A))에 위치되도록 형성되고, 이를 통해 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 원형글라스부(1A)의 둘레와 잔존글라스부(1B)의 둘레에 서로 반대되는 상하 방향으로 공기가 흐르도록 유도되며, 원형글라스부(1A)가 더욱 확실하게 분리되게 된다.

그리고 커팅스테이지(10)의 일측에는 홈부(11) 쪽의 공기를 커팅스테이지(10)의 외부로 배출시키기 위해 커팅스테이지(10)를 수평 방향으로 관통하여 공기흡인부(14)와 연통되는 제2 수평연통공(14A)이 형성된다.

이때 제2 수평연통공(14A)이 제2 공기주입부(13)를 함께 관통하지 않도록 공기흡인부(14)의 깊이가 제2 공기주입부(13)에 비해 상대적으로 깊게 형성되어 소정 깊이의 높이차(H)를 가지도록 형성된다.

또한, 제2 수평연통공(14A)에는 진공흡인장치(도시하지 않음)와 연결되는 배관이 설치되고, 이를 통해 홈부(11) 쪽으로 공급되는 냉각된 공기와 가열된 공기가 소정의 압력으로 진공 흡인되어 커팅스테이지(10)의 외부로 배출되게 된다.

이에 더해 제2 공기주입부(13)와 공기흡인부(14)에 각각 연통되도록 형성되는 제1, 2 수평연통공(13A, 14A)은 커팅스테이지(10)의 일측에 상하로 높이차를 두고 형성되거나 또는 90 ~ 180° 간격을 두고 형성될 수 있다.

위와 같이 홈부(11)로 공급되는 가열된 공기와 냉각된 공기가 공기흡인부(14)를 통해 진공 흡인되어 외부로 배출되게 됨에 따라 제1, 2 공기주입부(12, 13)를 통해 공급되는 공기의 압력에 의해 커팅된 원형 글라스부(1A)가 임의로 위치 이탈되는 것이 방지되고, 냉각된 공기와 가열된 공기의 온도차이로 인해 홈부(11)와 글라스(1)의 저면에 결로가 생기는 것이 방지되게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 레이저빔을 통해 디스플레이용 글라스가 원형으로 커팅되고 나면, 가열된 공기가 글라스의 잔존 부분에 접촉되도록 공급되게 되면서 글라스의 잔존 부분을 팽창시키게 되고, 이와 동시에 냉각된 공기가 원형글라스에 접촉되도록 공급되면서 원형글라스를 수축시키게 되며, 이에 의해 레이저빔으로 커팅된 부분이 자연스럽게 서로 이격되어 떨어지게 되면서 원형글라스가 잔존 글라스로부터 쉽게 분리되게 된다.

위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.

1: 글라스 1A: 원형글라스부
1B: 잔존글라스부 10: 커팅스테이지
11: 홈부 12: 제1 공기주입부
12A: 공기주입관체 13: 제2 공기주입부
13A: 제1 수평연통공 14: 공기흡인부
14A: 제2 수평연통공 C: 레이저 커팅라인
H: 높이차

Claims (5)

1. 소정 크기를 가지는 커팅스테이지(10)의 상면에 안착된 글라스에 레이저빔을 조사하여 상기 글라스를 레이저 커팅하는 레이저 커팅시스템에 있어서,
   상기 커팅스테이지(10)는,
   원형으로 레이저빔이 조사되는 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 안쪽과 바깥쪽 상기 글라스 부분에 서로 다른 온도의 공기를 공급하여 상기 글라스가 상기 레이저 커팅라인(C)을 기준으로 서로 반대되는 방향으로 수축 및 팽창되도록 유도되고, 상기 글라스의 수축 및 팽창에 의해 레이저 커팅 부분이 분리되도록 구성되며,
   상기 커팅스테이지(10)는,
   상기 글라스의 저면과 소정 간격 이격되도록 소정 깊이를 가지면서 상기 레이저 커팅라인(C)의 지름보다 상대적으로 크게 형성되는 소정 크기의 홈부(11);
   상기 홈부(11)의 가운데 부분을 관통하도록 형성되어 상기 레이저 커팅라인(C) 안쪽의 상기 글라스 저면 가운데 부분으로 냉각된 공기를 공급하는 소정 지름의 제1 공기주입부(12);
   상기 제1 공기주입부(12)를 중심으로 소정 지름과 소정 깊이를 가지는 링 모양으로 형성되면서, 상기 레이저 커팅라인(C) 바깥쪽의 상기 글라스 저면 둘레를 따라 가열된 공기를 공급하는 제2 공기주입부(13); 및
   상기 제1, 2 공기주입부(12, 13) 사이에 위치되도록 상기 제1 공기주입부(12)를 중심으로 소정 지름과 소정 깊이를 가지는 링 모양으로 형성되고, 상기 제1, 2 공기주입부(12, 13)를 통해 상기 홈부(11) 쪽으로 공급된 공기를 외부로 배출시키는 공기흡인부(14);
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기흡인부(14)의 깊이가 상기 제2 공기주입부(13)의 깊이가 보다 상대적으로 깊게 형성되고,
   상기 제2 공기주입부(13) 및 상기 공기흡인부(14)와 각각 연통되도록 상기 커팅스테이지(10)를 수평 방향으로 관통하는 소정 지름의 제1, 2 수평연통공(13A, 14A)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1, 2 수평연통공(13A, 14A)은,
   서로 동일한 방향에 상하로 높이차를 두고 형성되거나 또는 90 ~ 180° 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기흡인부(14)는,
   상기 레이저 커팅라인(C)의 안쪽에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 원형 커팅 및 분리가 가능한 글라스 레이저 커팅시스템.

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