KR20010065389A

KR20010065389A - 유리 절단 장치

Info

Publication number: KR20010065389A
Application number: KR1019990065266A
Authority: KR
Inventors: 강형식; 홍순국; 최종윤
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2001-07-11
Also published as: KR100347955B1

Abstract

본 발명은 레이저빔에 의한 열충격으로 유리를 절단하기 위한 유리 절단 장치에 관한 것으로서,

모터와 연결된 갈바노 미러를 오실레이션 시키거나 다수의 투과 미러의 각 투과율을 단계적으로 조절하여 평판 유리의 절단 부위를 가열시키는 레이저빔의 형상이 직선 형태가 되도록 함으로써 유리의 절단부위 표면이 시간당 가열되는 면적이 증가되어 유리의 절단 속도 및 직진성이 대폭 향상될 수 있는 효과를 제공하게 된다.

Description

유리 절단 장치{A apparatus for cut-off of glass}

본 발명은 레이저빔에 의한 열충격으로 유리를 절단하기 위한 유리 절단 장치에 관한 것으로서, 특히 레이저빔 전달기구로 사용되는 갈바노 미러를 오실레이션(oscillation)시키거나 레이저빔의 투과율을 단계적으로 조절하는 다수의 투과미러를 이용하여 유리의 절단부위에 레이저빔이 직선 형태로 나열되도록 함으로써 유리의 절단 부위가 시간당 가열되는 면적이 증가하고 에너지 분포가 거의 균일해지므로 유리의 절단속도를 대폭 향상시킬 수 있는 유리 절단 장치에 관한 것이다.

최근, 유리의 가공 기술이 발전하면서 전자 제품이나 생활 용품을 비롯한 장식품에 다양한 크기와 모양의 유리가 제공되고 있다. 이런 유리의 가공 기술 중에서 기본 공정이면서도 가공 품질을 결정하는 절단 공정은 다양한 방식으로 수행되고 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저빔을 이용한 유리 절단장치의 구성이 도시된 도면인데, 도 1의 (a)는 레이저빔의 출사 형태 및 냉각제의 분사 형태가 도시된 도면이며, 도 2는 도 1의 일부 구성요소인 레이저 가열기구의 단면이 도시된 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 평판 유리(1)의 절단 부위를 가열시키기 위해 레이저빔을 출사시키는 레이저 가열기구(2)와, 상기 레이저 가열기구(2)에 의해 가열된 평판 유리(1)를 격심하게 냉각시킴으로써 절단되도록 냉각수나 냉각 가스를 냉각노즐(3)을 통해 분사하는 냉각분사기(미도시)가 포함된다.

특히, 상기 레이저 가열기구(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 출사되는 레이저빔의 에너지 밀도를 상기 평판 유리(1)의 가열 부위에 집중시킬 수 있는 스피어로-실린드리컬 렌즈(Sphero-Cylindrical Lens)(2')가 내장되어 있다.

따라서, 상기 평판 유리(1)를 절단할 경우에는 절단 부위를 레이저 가열기구(2)를 이용하여 가열시킨 후에 상기 냉각분사기는 냉각노즐(3)을 통해 냉각수나 냉각가스를 분사시키면서 상기 레이저 가열기구(2)와 동축으로 이동되어 상기 평판 유리(1)의 가열기구위를 격심하게 냉각시켜 절단되도록 하게 된다.

그런데, 레이저빔의 열분포 특성은 가우시안(Gaussian) 특성을 갖게 되므로 상기 레이저 가열기구(2)에서 레이저빔이 상기 평판 유리(1)의 절단 부위에 타원 형태로 출사되어 특히, 도 1의 (a)의 좌측에 도시된 바와 같이 타원 형태의 중앙부에 열이 집중되게 된다.

따라서, 상기 타원형 레이저빔의 중앙부에 열이 집중되므로 인해 상기 평판 유리(1) 표면에 불균일한 균열이 쉽게 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 또한, 상기 타원 형태의 레이저빔이 그 중앙부로 열이 집중되기 때문에 높은 레이저빔 출력을 사용할 수 없게 된다는 문제점도 있다.

상기 평판 유리(1) 절단시 직진성을 유지하기 위해 상기 스피어로-실린드리컬 렌즈(Sphero-Cylindrical Lens)(2')를 이용하게 되면 평판 유리(1)의 절단방향으로 길게 타원형의 레이저빔이 형성되지만 레이저빔의 폭 조절에 한계가 있고, 레이저빔의 중앙부와 끝단부의 폭 및 에어지 밀도 차이가 발생하기 때문에 절단 속도의 향상에 한계가 있으며, 품질의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 갈바노 미러나 다수의 투과 미러를 이용하여 레이저빔의 형상을 직선 형태가 되도록 함으로써 유리의 절단부위 표면이 시간당 가열되는 면적이 증가되어 유리의 절단 속도 및 직진성이 대폭 향상될 수 있는 유리 절단 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저빔을 이용한 유리 절단장치의 구성이 도시된 도면인데, 도 1의 (a)는 레이저빔의 출사 형태 및 냉각제의 분사 형태가 도시된 도면,

도 2는 도 1의 일부 구성요소인 레이저 가열부의 단면이 도시된 도면,

도 3은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 제1 실시예가 도시된 도면,

도 4는 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 제2 실시예가 도시된 도면,

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

11, 12 : 평판 유리 21, 22 : 레이저 가열기구

30 : 모터 L1, L2 : 레이저빔

M11 : 갈바노 미러 T1, T2 : 작업대

M21, M22, M23, M24 : 제1 내지 제4 투과 미러

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 유리의 절단 장치의 제1 특징에 따르면, 유리를 절단하기 위해 레이저빔을 이용하여 상기 유리의 절단부위를 가열하는 가열기구와, 상기 가열기구의 레이저빔을 전달받아 상기 레이저빔이 유리의 절단부위로 반사되도록 레이저빔 이동경로를 변경시키는 빔전달부와, 상기 빔전달부의 움직임 속도를 조절하여 레이저빔의 형상이 유리의 절단부위에서 직선 형태를 갖도록 하는 모터부와, 상기 가열기구와 동축 이동되면서 냉각노즐을 통해 냉각제를 분사하여 상기 가열된 유리가 급냉되어 절단되는 냉각부를 포함하여 구성된다.

또한, 본 발명의 제2 특징에 따르면, 유리를 절단하기 위해 레이저빔을 이용하여 상기 유리의 절단부위를 가열하는 가열기구와, 상기 가열기구의 레이저빔이 투과되는 비율을 단계적으로 조절하여 유리의 절단부위에 레이저빔이 직선 형태로 나열되도록 다수의 투과미러로 형성된 빔전달부와, 상기 가열기구와 동축 이동되면서 냉각노즐을 통해 냉각제를 분사하여 상기 가열된 유리가 급냉되어 절단되는 냉각부를 포함하여 구성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 3은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 제1 실시예가 도시된 도면으로서 이를 참고하면 본 발명은, 절단하고자 하는 평판 유리(11)가 놓여져 고정된 후에 작업 위치로 이동시키는 작업대(T1)와, 상기 평판 유리(11)의 위쪽에서 일정 간격을 두고 레이저빔(L1)을 생성 출력시킴으로써 상기 평판 유리(11)의 절단부위를 가열하는 레이저 가열기구(21)와, 상기 레이저 가열기구(21)의 레이저빔(L1)을 전달받아 상기 레이저빔(L1)이 평판 유리의 절단부위로 반사되도록 레이저빔(L1)의 이동경로를 변경시키는 갈바노 미러(M11)와, 상기 갈바노 미러(M11)와 축으로 연결되어 레이저빔(L1)의 형상이 상기 평판 유리(11)의 절단부위에서 직선 형태를 갖도록 갈바노 미러(M11)가 A1와 B1사이에서 오실레이션되어 움직임 속도가 조절되도록 하는 모터(30)와, 상기 레이저 가열기구(21)의 후방쪽에 위치되어 동축 이동되면서 냉각노즐을 통해 냉각제를 분사하여 상기 가열된 평판 유리(11)가 급냉되어 절단되는 냉각수단(미도시)으로 구성된다.

상기한 제1 실시예의 동작은, 상기 평판 유리(11)를 절단하기 위해 레이저 가열기구(21)에서 레이저빔(L1)을 생성 출력시키게 되면 그 레이저빔(L1)이 갈바노 미러(M11)에 의해 반사되어 평판 유리(11)의 A1과 B1 사이에 위치되게 된다.

이때, 모터(30)의 전기적 신호에 의해 갈바노 미러(M11)가 A1과 B1 사이를 빠른 속도로 움직이기 때문에 평판 유리(11)의 가열 부위는 도 3의 (b)와 같이 직선 형태가 된다.

이때, 상기 갈바노 미러(M11)가 움직이지 않게 되면 갈바노 미러(M11)의 초점에 의해 레이저빔(L1)의 형성은 점이 되지만, 상기 갈바노 미러(M11)가 일정한 빠르기로 움직이게 되면 점이 무한 연속되어 직선 형태가 된다.

다음, 도 4는 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 제2 실시예가 도시된 도면으로서 이를 참고하면 본 발명은, 작업대(T2) 위에 고정되어 작업 위치로 이동되는 평판 유리(12)를 절단하기 위해 평판 유리(12)의 위쪽에서 일정 간격을 두고 레이저빔(L2)을 생성 출력시킴으로써 상기 평판 유리(12)의 절단부위를 가열하는 레이저 가열기구(22)와, 상기 레이저 가열기구(22)의 레이저빔(L2)이 투과되는 비율을 단계적으로 조절하여 상기 평판 유리(12)의 절단부위에 레이저빔(L2)이 직선 형태로 나열되도록 형성된 제1 내지 제4 투과 미러(M21, M22, M23, M24)와, 상기 레이저 가열기구(22)의 후방쪽에 위치되어 동축 이동되면서 냉각노즐을 통해 냉각제를 분사하여 상기 가열된 평판 유리(12)가 급냉되어 절단되는 냉각수단(미도시)으로 구성된다.

특히, 상기 제1 내지 제4 투과 미러(M21, M22, M23, M24)의 투과율은 에너지 분포를 고려하여 다양하게 조절될 수 있으나 본 발명에서는 제1 투과 미러(M21)의 투과율은 대략 33%, 제2 투과 미러(M22)의 투과율은 대략 50%, 제3 투과 미러(M23)의 투과율은 대략 65%, 제4 투과 미러(M24)의 투과율은 100% 정도로 한다.

따라서, 상기한 제2 실시예의 동작은, 상기 레이저 가열기구(22)에서 생성 출력되는 레이저빔(L2)이 제1 내지 제4 투과 미러(M21, M22, M23, M24)에 순차적으로 접촉하게 되면 각 투과 미러(M21, M22, M23, M24)의 투과율대로 레이저빔(L2)이 평판 유리(12)로 투과되게 된다.

그러면, 상기 레이저빔(L2)의 형상은 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 평판 유리(12)의 절단 부위 표면, 즉 A2와 B2 사이의 표면이 시간당 가열되는 면적이 증가되고, 상기 레이저빔(L2)에 의해 평판 유리(12)의 가열 부위 형상이 벌레 형상(worm-shape)이 된다.

상기한 제1 및 제2 실시예에서 본 발명은 갈바노 미러(M11)와 모터(30)를 이용하여 상기 평판 유리(11, 12)의 절단 부위를 가열시키는 레이저빔(L1, L2)의 형상이 직선 형태를 갖게 하거나, 상기 제1 내지 제4 투과 미러(M21, M22, M23, M24)의 각 투과율을 단계적으로 조절하여 상기 평판 유리(11, 12)의 절단 부위를 가열시키는 레이저빔(L1, L2)의 형상이 거의 직선에 가까운 벌레 형상을 갖도록 함으로써 상기 평판 유리(11, 12)의 절단시 절단 속도 및 직전성을 대폭 향상시킬 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 유리 절단 장치는 모터와 연결된 갈바노 미러를 오실레이션 시키거나 다수의 투과 미러의 각 투과율을 단계적으로 조절하여 평판 유리의 절단 부위를 가열시키는 레이저빔의 형상이 직선 형태가 되도록 함으로써 유리의 절단부위 표면이 시간당 가열되는 면적이 증가되어 유리의 절단 속도 및 직진성이 대폭 향상될 수 있는 효과가 있다.

Claims

절단하고자 하는 유리를 고정시켜 절단 위치로 이동시키는 작업대와, 상기 유리의 위쪽에서 일정 간격을 두고 위치되어 상기 유리의 절단부위를 가열하기 위해 레이저빔을 생성 출력시키는 레이저 가열기구와, 상기 레이저 가열기구의 레이저빔을 전달받아 상기 레이저빔이 유리의 절단부위로 반사되도록 레이저빔 이동경로를 변경시키는 빔전달기구와, 상기 빔전달기구와 연결되어 빔전달기구의 움직임 속도를 조절하여 레이저빔의 형상이 유리의 절단부위에서 직선 형태를 갖도록 하는 모터와, 상기 레이저 가열기구와 동축 이동되면서 냉각노즐을 통해 냉각제를 분사하여 상기 가열된 유리가 급냉되어 절단되는 냉각기구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 빔전달기구는 갈바노 미러(Galvano mirror)로 형성된 것을 특징으로 하는 유리 절단장치.
절단하고자 하는 유리를 고정시켜 절단 위치로 이동시키는 작업대와, 상기 유리의 위쪽에서 일정 간격을 두고 위치되어 상기 유리의 절단부위를 가열하기 위해 레이저빔을 생성 출력시키는 레이저 가열기구와, 상기 레이저 가열기구의 레이저빔이 투과되는 비율을 단계적으로 조절하여 유리의 절단부위에 레이저빔이 직선형태로 나열되도록 형성된 빔전달기구와, 상기 레이저 가열기구의 후방쪽에 위치되어 냉각노즐을 통해 냉각제를 분사하여 상기 가열된 유리가 급냉되어 절단되는 냉각기구를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 빔전달기구는 레이저빔의 투과율이 일정 값에서 점차 증가되다가 완전 투과될 수 있도록 다수의 투과 미러로 형성된 것을 특징으로 하는 유리 절단 장치.