KR20030084119A - Method for cutting glass and apparatus for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유리의 절단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 레이저와 냉각제를 이용하여 유리를 절단함에 있어서, 레이저 빔의 이동속도 및 에너지를 가변시키고 레이저 빔 모양을 변경하여 유리의 절단 속도 및 절단된 유리의 품질을 향상시킬 수 있는 유리 절단 방법 및 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for cutting glass, and more particularly, in cutting glass using a laser and a coolant, by varying the speed and energy of the laser beam and by changing the shape of the laser beam. It relates to a glass cutting method and apparatus that can improve the quality of the.
유리를 절단하기 위한 대표적인 장치로는 레이저를 이용한 유리 절단 장치가있으며, 상기 레이저 유리 절단 장치는 타원이나 U자, V자 형태의 레이저빔을 조사하여 유리표면을 가열한 후 곧바로 냉각제를 분사시켜 유리를 절단한다.Representative apparatus for cutting the glass is a glass cutting device using a laser, the laser glass cutting device is heated to the glass surface immediately after irradiating an ellipse, U-shaped, V-shaped laser beam to spray the glass immediately To cut.
도 1a에 도시된 온도 구배에 의한 종래의 유리 절단 방법은 레이저 (1)를 이용하여 용융온도 이하로 유리(2)를 가열한 후 냉각제(3)를 분사하여 유리를 절단하는 방법으로서, 도 1b는 상기 유리 절단 방법에 의해 절단된 유리(2')를 도시하고 있다.The conventional glass cutting method by the temperature gradient shown in FIG. 1A is a method of cutting the glass by spraying the coolant 3 after heating the glass 2 below the melting temperature by using the laser 1, and FIG. 1B. Shows the glass 2 'cut | disconnected by the said glass cutting method.
도 2a에 도시된 종래의 유리 절단 방법은, 유리관(2b)에 금을 그어주고 레이저(1b)를 이용하여 타원형상의 레이저빔으로 유리관을 가열한 후 물에 적신 면포(3b)로 냉각하여 상기 유리관(2b)을 절단하는 방법으로서, 도 2b는 상기 유리 절단 방법에 의해 절단된 유리(2b')를 도시하고 있다.In the conventional glass cutting method shown in Fig. 2a, the glass tube 2b is etched with gold, and the glass tube is heated with an elliptical laser beam using a laser 1b and then cooled with a cotton cloth 3b soaked in water. As a method of cutting (2b), FIG. 2B shows the glass 2b 'cut | disconnected by the said glass cutting method.
도 3에 도시된 종래의 유리 절단 방법은 타원형상의 레이저빔을 조사하는 레이저(1c)를 이용하여 유리(2c)를 가열한 후, 유체 냉매(3c)로 가열한 부위를 냉각하여 상기 유리(2c)를 절단하는 방법에 관한 것이다.In the conventional glass cutting method shown in Fig. 3, the glass 2c is heated by using a laser 1c that irradiates an elliptical laser beam, and then the portion heated by the fluid refrigerant 3c is cooled to cool the glass 2c. ) Is a method of cutting.
도 4에 도시된 종래의 레이저 유리 절단 방법은 U자 또는 V자 형상의 레이저빔을 조사하는 레이저(1d)와 냉각제(3d)를 사용하여 유리(2d)를 곡선 형태로 절단하는 방법에 관한 것이다.The conventional laser glass cutting method shown in FIG. 4 relates to a method of cutting the glass 2d into a curved shape using a laser 1d and a coolant 3d for irradiating a U- or V-shaped laser beam. .
상기와 같은 종래 레이저 유리 절단 장치는 타원이나 U자, V자 형태의 레이저빔을 유리로 조사하여 유리 표면을 가열한 후 가열된 유리 부위에 액체나 기체를 분사하여 가열된 부위를 냉각시킴으로서 유리를 절단한다.In the conventional laser glass cutting device as described above, the glass is heated by irradiating an oval, U, or V-shaped laser beam with glass to heat the glass surface, and then spraying liquid or gas onto the heated glass to cool the heated portion. Cut.
한편, 유리(2)를 절단하기 전에 도 5에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 휠(4)을 사용하여 절단하고자 하는 유리(2)의 시작부나 끝단부에 새김선을 긋는다.On the other hand, before cutting the glass 2, as shown in Fig. 5, the notch is drawn to the beginning or the end of the glass 2 to be cut using the diamond wheel 4.
그 후, 새김선이 형성된 유리(2)로 레이저(1)를 일정한 속도로 전진시키면서 레이저빔을 조사하여 상기 유리(2)를 가열하고, 냉각제 분사기를 일정한 속도로 전진시키면서 가열된 유리 부위에 냉각제(3)를 분사하여 유리(2)를 절단한다.Subsequently, the glass 2 is heated by irradiating a laser beam while advancing the laser 1 at a constant speed into the glass 2 having the notched lines, and while a coolant injector is advanced at a constant speed, a coolant ( 3) is sprayed to cut the glass (2).
즉, 종래의 레이저 유리 절단 장치의 경우 유리의 새김선을 따라 레이저를 일정한 속도로 이동시키면서 일정한 에너지의 레이저빔을 조사하여 유리를 가열한 다음, 상기 가열된 부위에 냉각제를 분사하여 유리를 냉각시킴으로서, 유리를 절단한다. 그러나, 절단하고자 하는 유리의 선단구간, 중앙구간 및 끝단구간은 가열시 각 구간에서의 열응력 분포가 상이함에도 불구하고 유리의 선단구간부터 끝단구간까지 일정한 에너지의 레이저빔을 일정한 속도로 이동시키면서 유리에 조사시켜 유리를 가열하기 때문에, 유리의 절단면이 불규칙적으로 형성되는 문제점이 있었고, 특히 유리의 선단구간 및 끝단구간에서 유리의 절단이 쉽게 달성되지 아니한 문제점이 있었다.That is, in the case of a conventional laser glass cutting device by heating the glass by irradiating a laser beam of a constant energy while moving the laser at a constant speed along the cut line of the glass, by spraying a coolant on the heated portion to cool the glass by , Cut the glass. However, the tip section, the center section and the end section of the glass to be cut have a constant energy laser beam moving from the tip section to the end section of the glass at a constant speed, even though the heat stress distribution in each section is different. Since the glass is heated by irradiating onto the glass, there is a problem that the cut surface of the glass is irregularly formed, and in particular, there is a problem that the cutting of the glass is not easily achieved in the leading end section and the end section of the glass.
또한, 선단구간과 끝단구간에서 유리에 조사되는 레이저 빔의 에너지 밀도가 과도할 경우 유리면이 급격하게 가열되어 열충격으로 인하여 유리의 절단면이 손상되고, 레이저 빔의 에너지 밀도가 작은 경우 유리의 절단에 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.In addition, when the energy density of the laser beam irradiated to the glass in the tip section and the tip section is excessive, the glass surface is heated rapidly, and the cut surface of the glass is damaged due to thermal shock. There was a time-consuming problem.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 유리에 조사되는 레이저 빔의 이동속도 및 에너지를 절단하고자 하는 유리의 구간별로 가변되게 하여 유리를 신속하고 정밀하게 절단할 수 있는 유리절단 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, the glass can be cut quickly and precisely by varying the moving speed and energy of the laser beam irradiated to the glass for each section of the glass to be cut It is to provide a cutting method and apparatus.
본 발명의 다른 목적은, 유리에 레이저 빔을 조사할 때 유리면에 발생하는 열충격을 균일화시켜 양호한 절단면을 얻을 수 있는 유리 절단 방법 및 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a glass cutting method and apparatus capable of obtaining a good cut surface by equalizing the thermal shock generated on the glass surface when irradiating a laser beam onto the glass.
도 1a와 도 1b는 종래의 유리 절단 장치의 제1 예와 그 절단예가 도시된 사시도,1A and 1B are perspective views illustrating a first example of a conventional glass cutting device and a cutting example thereof;
도 2a와 도 2b는 종래의 유리 절단 장치의 제2 예와 그 절단예가 도시된 사시도,2A and 2B are perspective views showing a second example of a conventional glass cutting device and a cutting example thereof;
도 3은 종래의 유리 절단 장치의 제3 예가 도시된 사시도,3 is a perspective view showing a third example of a conventional glass cutting device;
도 4는 종래의 유리 절단 장치의 제4 예가 도시된 사시도,4 is a perspective view showing a fourth example of a conventional glass cutting device,
도 5는 종래의 유리 절단 장치의 다이아몬드 휠이 도시된 사시도,5 is a perspective view showing a diamond wheel of a conventional glass cutting device,
도 6,7은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 새김선 빔발생부가 도시된 사시도,6,7 is a perspective view showing a notch beam generating portion of the glass cutting device according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따른 유리 절단 장치가 도시된 사시도,8 is a perspective view showing a glass cutting device according to the present invention,
도 9는 본 발명에 따른 유리 절단 장치로 인해 유리에 맺힌 상이 도시된 평면도,9 is a plan view showing an image formed on the glass due to the glass cutting device according to the present invention,
도 10은 본 발명에 따른 유리 절단 장치의 빔발생부에서 유리에 조사된 레이저 빔의 상이 확대되어 표현된 평면도,10 is an enlarged plan view of an image of a laser beam irradiated onto glass in the beam generator of the glass cutting device according to the present invention;
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유리 절단 장치가 도시된 사시도,11 is a perspective view showing a glass cutting device according to another embodiment of the present invention,
도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 유리 절단 장치가 도시된 사시도,12 is a perspective view showing a glass cutting device according to another embodiment of the present invention,
도 13은 본 발명에 따른 유리절단방법에 의하여 유리의 구간에 따른 레이저빔의 이동속도와 에너지의 변화가 표현된 그래프13 is a graph showing the change in the speed and energy of the laser beam in accordance with the glass section by the glass cutting method according to the present invention
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
11 : 유리12 : 새김선 빔발생부11 glass 12 notched beam generating unit
13 : 제1 절단 빔발생부13a : 레이저 빔13: first cutting beam generating unit 13a: laser beam
14 : 냉각제 분사수단 15 : 제2 절단 빔발생부14 coolant injection means 15 second cutting beam generating unit
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유리 절단 방법 및 장치는 절단하고자 하는 유리의 가상의 절단선을 따라 레이저 빔을 이동시키면서 상기 가상의 절단선에 레이저 빔을 조사하여 유리를 가열시키는 제1단계와, 가열된 유리에 냉각제를 분사시켜 유리를 절단하는 제2단계를 포함하여 이루어진 유리절단 방법에 있어서, 상기 유리는 가상의 절단선을 따라 선단구간, 중간구간 및 끝단구단으로 구획되고, 상기 레이저 빔의 이동속도 및 에너지는 유리의 상기 선단구간으로부터 중간구간까지 점차 증가하고, 유리의 상기 중간구간으로부터 끝단구간까지 점차 감소 하는 것을 특징으로 한다.Glass cutting method and apparatus according to the present invention for solving the above problems is a first to heat the glass by irradiating a laser beam to the virtual cutting line while moving the laser beam along the virtual cutting line of the glass to be cut And a second step of cutting the glass by injecting a coolant into the heated glass, wherein the glass is divided into a leading section, an intermediate section, and an end section along an imaginary cutting line. The moving speed and energy of the laser beam is gradually increased from the tip section to the middle section of the glass, and gradually decreases from the middle section to the end section of the glass.
또한, 상기의 선단구간, 중간구간 및 끝단구간은 각각 복수개의 소구간으로 분할되어 각각의 소구간내에서의 레이저빔의 이동속도 및 에너지는 일정하게 유지되는 것을 특징으로 한다.In addition, the front end section, the middle section and the end section is divided into a plurality of small sections, respectively, characterized in that the movement speed and energy of the laser beam in each small section is kept constant.
또한, 상기 레이저 빔의 이동속도는 레이저 빔의 에너지의 밀도에 비례하여 가변되는 것을 특징으로 한다.In addition, the moving speed of the laser beam is characterized in that it is variable in proportion to the density of the energy of the laser beam.
또한, 본 발명에 따른 유리절단 방법 및 장치는, 절단하고자하는 유리면에 조사되는 레이저 빔의 폭이 전단부보다 후단부가 좁게 형성되고, 레이저 빔의 에너지의 밀도가 레이저 빔의 전단부보다 후단부가 큰 것을 특징으로 한다.In addition, the glass cutting method and apparatus according to the present invention, the width of the laser beam irradiated to the glass surface to be cut is formed in the rear end narrower than the front end, the energy density of the laser beam is larger than the front end of the laser beam It is characterized by.
또한, 상기 레이저 빔은 키홀모양으로 형성된 것을 특징으로 한다.In addition, the laser beam is characterized in that formed in a keyhole shape.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 유리 절단 장치는 도6 내지 도9에 도시된 바와 같이, 절단하고자 하는 유리(11)에 새김선을 형성하기 위하여 단파장 레이저빔을 조사하는 새김선 빔발생부(12)와, 상기 새김선이 형성된 유리(11)를 가열하기 위하여 1차로 레이저빔을 조사하는 제1 절단 빔발생부(13)와, 상기 가열된 유리(11)가 절단되도록 상기 유리(11)에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사기(14)와, 상기 냉각된 유리를 완전 절단하는 제2 절단 빔발생부(15)로 구성된다.6 to 9, the glass cutting apparatus according to the present invention, the cut line beam generating unit 12 for irradiating a short wavelength laser beam to form a cut line on the glass 11 to be cut, and the A first cutting beam generating unit 13 for irradiating a laser beam primarily to heat the glass 11 having the notched lines, and a coolant for injecting a coolant to the glass 11 so that the heated glass 11 is cut. An injector 14 and a second cutting beam generator 15 for completely cutting the cooled glass.
상기 새김선 빔발생부(12)로부터 조사된 레이저 빔(12a), 제 1 절단 빔발생부(13)로부터 조사된 레이저 빔(13a), 냉각제 분사기(14)에 의하여 분사된 냉각제(14a), 제2 절단 빔발생부(15)로부터 조사된 레이저 빔(15a)이 각각 유리(11)에 맺혀진 상의 모양이 도 9에 도시되어 있다.The laser beam 12a irradiated from the notched beam generation unit 12, the laser beam 13a irradiated from the first cut beam generation unit 13, the coolant 14a injected by the coolant injector 14, The shape of the image in which the laser beam 15a irradiated from the 2nd cutting beam generation part 15 was formed in the glass 11, respectively, is shown in FIG.
상기 새김선 빔발생부(12)는 단파장 레이저빔(12a)을 이용하여 비접촉식 식각가공으로 상기 가공하고자 하는 유리(11)에 새김선을 형성한다. 상기 새김선이형성된 유리(11)의 가상의 절단선을 따라 상기 제1 절단 빔발생부는(13), 냉각제 분사기(14), 제2절단빔발생부(15)는 공지의 수단에 의하여 일체로 이동된다.The notch beam generating unit 12 forms a notch on the glass 11 to be processed by a non-contact etching process using the short wavelength laser beam 12a. The first cutting beam generator 13, the coolant injector 14, and the second cutting beam generator 15 are integrally moved by known means along the imaginary cut line of the glass 11 in which the notched lines are formed. do.
여기서 상기 제1 절단 빔발생부(13)로부터 유리(11)에 조사되는 레이저빔(13a)은 도10에 도시된 바와같이, 레이저용 렌즈의 조합에 의하여 키홀(Key Hole) 형상으로 형성되어, 상기 유리(11)를 가열한다.Here, as shown in FIG. 10, the laser beam 13a irradiated from the first cutting beam generator 13 to the glass 11 is formed in a key hole shape by a combination of laser lenses. The glass 11 is heated.
또한, 상기 키홀 형 레이저빔(13a)은 유리의 절단 진행방향에 따라 전단부(131)와 후단부(132)로 구분되며, 상기 전단부(131)는 원형으로 형성되고 상기 후단부(132)는 직사각형으로 형성된다. 상기 후단부(132)의 길이(a)에 대한 전단부(131)의 길이(ø)의 비(ø/a)는 0.2 내지 0.5가 바람직하며, 상기 후단부(132)의 폭(b)에 대한 전단부(131)의 폭(ø)의 비(ø/b)는 2내지 5가 바람직하다. 또한 전단부(131)의 레이저빔의 에너지의 밀도는 후단부(130)의 레이저 빔의 에너지의 밀도의 40% ∼ 80%가 적정하다. 따라서, 레이저 빔(13a)이 유리에 조사되는 경우 전단부(131)의 에너지 밀도가 후단부(132)의 에너지 밀도보다 작으므로 유리는 레이저 빔(132)의 전단부(131)에 의하여 의하여 예열된 다음, 후단부(132)에 의하여 높은 온도로 가열되기 때문에, 유리표면에 인장응력이 증가되어 절단속도가 향상된다.In addition, the keyhole laser beam 13a is divided into a front end portion 131 and a rear end portion 132 according to the cutting progress direction of glass, and the front end portion 131 is formed in a circular shape and the rear end portion 132 is formed. Is formed into a rectangle. The ratio (ø / a) of the length ø of the front end 131 to the length a of the rear end 132 is preferably 0.2 to 0.5, and is equal to the width b of the rear end 132. The ratio (? / B) of the width? Of the front end portion 131 to 2 is preferably 5 to 5. The density of the energy of the laser beam of the front end 131 is appropriately 40% to 80% of the density of the energy of the laser beam of the rear end 130. Therefore, when the laser beam 13a is irradiated on the glass, the energy density of the front end portion 131 is smaller than the energy density of the rear end portion 132, so that the glass is preheated by the front end portion 131 of the laser beam 132. Then, since it is heated to a high temperature by the rear end 132, the tensile stress on the glass surface is increased to improve the cutting speed.
한편, 상기 냉각제 분사기(14)에서 상기 유리(11)로 분사되는 냉각제(14a)는 유리(11)의 냉각 효과를 증대시킬 수 있도록 장공형의 형상으로 상기 키홀 형 레이저빔(13a)이 통과한지 0.1~0.5초 후에 상기 유리(11)에 분사된다. 상기 냉각제(14a)가 분사된 후 상기 유리(11)에는 냉각제(14a)가 분사된 중심부에 과냉영역이 그리고 그 주변에는 냉각영역이 형성된다.On the other hand, the coolant 14a injected from the coolant injector 14 to the glass 11 passes through the keyhole laser beam 13a in a long hole shape to increase the cooling effect of the glass 11. After 0.1 to 0.5 seconds, the glass 11 is sprayed. After the coolant 14a is injected, the glass 11 is formed with a subcooled area at the center where the coolant 14a is injected, and a cooling area around the glass 11.
상기 제2 절단 빔발생부(15)는 냉각제(14a)가 분사되어 1차 절단된 유리(11)로 레이저빔(15a)을 조사하여 상기 유리(11)는 가열시켜 상기 유리가 완전하게 절단되도록 한다.The second cutting beam generator 15 emits a coolant 14a and irradiates the laser beam 15a with the first cut glass 11 so that the glass 11 is heated to completely cut the glass. do.
상기 유리(11)의 새김선은 도 6에 도시된 바와 같이 새김선 빔발생부(12)에서 조사되는 유리(11)에 흡수가 잘되는 단파장 레이저빔의 의해 상기 유리(11) 절단부위의 시작부와 끝단부에 형성된다. 특히, 본 발명은 유리와 접촉하지 않는 비접촉식 유리 절단 장치이므로 장시간 사용해도 새김선 형성 시 진직도가 떨어질 염려가 없으며 절단선이 교차되는 부분에도 적용되며 특히 교차부의 절단에 유리하다.The cut line of the glass 11 is the beginning of the cut portion of the glass 11 by a short wavelength laser beam that is well absorbed by the glass 11 irradiated from the cut line beam generating unit 12 as shown in FIG. And ends are formed. In particular, the present invention is a non-contact glass cutting device that does not contact with the glass, so even when used for a long time there is no fear of falling straightness when forming the notched line is also applied to the intersection of the cutting line is particularly advantageous for cutting the intersection.
또한, 상기 단파장 레이저빔은 100㎚~600㎚ 사이의 파장을 가지는 레이저빔이며, 파장이 짧을수록 상기 유리(11)에 흡수가 잘 되므로 효과가 높다. 만일, 파장이 600㎚ 이상으로 길어질 경우 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 유리(11) 표면에 물감을 덧칠하여 상기 단파장 레이저빔이 잘 흡수되도록 한다.In addition, the short wavelength laser beam is a laser beam having a wavelength between 100 nm and 600 nm, and the shorter the wavelength, the better the absorption is due to the absorption of the glass 11. If the wavelength is longer than 600 nm, as illustrated in FIG. 7, the surface of the glass 11 is coated with paint to absorb the short wavelength laser beam well.
또한, 상기 유리(11)가 가열된 후 상기 유리(11)가 1차 절단되도록 냉각하기 위한 냉각제로 기화성이 강한 물질을 사용함으로써, 기존의 기체 냉각제에 비해 냉각 효과를 향상시킴과 동시에 냉각 후 냉각제의 잔류물이 공기 중에서 곧바로 기화되어 남아있지 않도록 한다.In addition, by using a highly vaporizable material as a coolant for cooling the glass 11 to be cut first after the glass 11 is heated, it improves the cooling effect compared to the conventional gas coolant and at the same time coolant after cooling Do not allow residues of to vaporize immediately in the air.
상기 기화성이 강한 고체 냉각제로는 액체탄산을 공기중에 분무할 때 발생하는 고체탄산입자(드라이아이스)와 같이 액체 상태의 물질을 공기중에 분무했을 때고체 상태로 변화되는 물질을 사용한다.As the solid vaporization coolant, a substance which changes to a solid state when a liquid substance is sprayed into the air, such as solid carbonate particles (dry ice) generated when the liquid carbonic acid is sprayed into the air, is used.
만일, 상기 냉각제가 바로 기화되지 않는 액체 냉각제일 경우 냉각제 분사기(14) 다음에 냉각제제거수단(14`)을 설치하여 유리 표면에 남아있는 액체 냉각제를 가열함으로써, 상기 유리(11)의 1차 절단과 동시에 남아있는 액체 냉각제를 증발 시킬 수 있다.If the coolant is a liquid coolant that does not vaporize immediately, the coolant injector 14 is installed next to the coolant removing means 14 ′ to heat the liquid coolant remaining on the glass surface, thereby cutting the first cut of the glass 11. At the same time, the remaining liquid coolant can be evaporated.
상기 냉각제제거수단(14')으로는 추가적인 빔발생부나 열풍기(Air Heater) 및 강력 흡입 기구가 사용될 수 있다.As the coolant removing unit 14 ′, an additional beam generator or an air heater and a strong suction device may be used.
본 유리 절단 장치는 유리의 절단 품질을 향상시키기 위해 상기 유리(11) 절단부위의 선단부와 중앙부, 그리고 끝단부의 구간을 각각 필요에 따라 복수개의 소구간으로 분할한 후, 각각의 소구간에 조사되는 레이저빔의 에너지, 분사되는 냉각제의 분사량 및 레이저 빔의 이동 속도 및 레이저 집속거리(Focus Length)를 제어하여 상기 유리(11)를 절단함으로써 상기 유리(11)의 시작부와 끝단부 품질을 향상시킴과 아울러 신속하게 유리(11)을 절단한다.In order to improve the cutting quality of the glass, the glass cutting device divides a section of the tip, the center, and the end of the cut portion of the glass 11 into a plurality of small sections as necessary, and then irradiates the respective small sections. By cutting the glass 11 by controlling the energy of the laser beam, the injection amount of the coolant to be injected, the moving speed of the laser beam, and the laser focus length, the quality of the start and end of the glass 11 is improved. In addition, the glass 11 is cut quickly.
상기와 같이 레이저빔의 에너지 및 이동속도, 냉각제의 분사량을 구간별로 제어하기 위하여, 본 발명의 유리 절단 장치는 도 12에 도시된 바와 같이, 레이저빔의 에너지를 변화시키는 펄스발생기(16)와, 상기 냉각제분사수단(14)으로부터 분사되는 냉각제의 유량을 조절하는 유량조절기(17)와, 상기 레이저빔의 이동속도 및 빔발생부(13)와 유리(11) 사이의 거리를 조절할 수 있는 구동부(18)와, 상기 펄스발생기(16), 유량조절기(17) 및 구동부(18)의 출력값들을 변화시키도록 신호를 주고받아 상기 각 장치들(16,17,18)을 제어할 수 있는 제어부(19)로 이루어진다.In order to control the energy, the moving speed of the laser beam, and the injection amount of the coolant for each section as described above, the glass cutting device of the present invention, as shown in Figure 12, the pulse generator 16 for changing the energy of the laser beam, Flow rate controller 17 for adjusting the flow rate of the coolant injected from the coolant spraying means 14, and a drive unit for adjusting the moving speed of the laser beam and the distance between the beam generator 13 and the glass 11 ( 18 and a control unit 19 which can control the respective devices 16, 17 and 18 by exchanging signals to change output values of the pulse generator 16, the flow regulator 17 and the driving unit 18. )
본 발명의 구간별 레이저 빔의 이동속도 및 에너지의 변화를 위하여 절단하고자 하는 유리는 절단하고자 하는 유리의 길이 방향을 따라 선단구간, 중앙구간, 끝단구간으로 나누고, 다시 상기 선단구간은 2-4 소구간, 상기 중앙구간은 1-2 소구간 및 상기 끝단구간은 1-3 소구간으로 나눈다. 또한 상기 선단구간의 길이는 10-80㎜, 끝단구간은 20-60㎜, 중앙구간은 상기 선단구간 및 끝단구간을 제외한 나머지 구간을 모두 포함하도록 설정한다.The glass to be cut in order to change the moving speed and energy of the laser beam for each section of the present invention is divided into a tip section, a center section, and an end section along the length direction of the glass to be cut, and the tip section is 2-4 small. Section, the center section is divided into 1-2 small section and the end section is divided into 1-3 small section. The length of the tip section is set to include 10-80 mm, the end section is 20-60 mm, and the center section includes all of the remaining sections except for the tip section and the end section.
상기 구간별 레이저 빔의 제어는 산단구간으로부터 중간구간으로 갈수록 레이저 빔의 이동속도 및 에너지 밀도는 커지도록 하고, 중간구간으로부터 끝단구간으로 갈수록 레이저 빔의 이동속도 및 에너지 밀도는 작아지도록 제어한다.The control of the laser beam for each section is such that the moving speed and energy density of the laser beam increases from the peak section to the middle section, and the moving speed and energy density of the laser beam decreases from the middle section to the end section.
한편, 각각의 소구간 내에서의 레이저 빔의 이동속도 및 에너지 밀도는 일정하고, 각 구간별 레이저 빔의 에너지 밀도는 레이저 빔의 이동속도에 비례하여 변화한다.On the other hand, the moving speed and energy density of the laser beam in each small section is constant, and the energy density of the laser beam in each section changes in proportion to the moving speed of the laser beam.
즉, 가열시 열응력 분포의 차이로 인하여 가열 및 절단에 어려운 유리의 선단구간 및 끝단구간에서는 작은 에너지의 레이저 빔을 조사시키면서 천천히 이동되도록 하고, 중간구간으로 갈수록 레이저 빔의 에너지와 이동속도를 증가시켜 유리의 절단품질을 향상시킴과 아울러 유리의 절단이 신속하게 이루어 지도록 한다.In other words, due to the difference in the thermal stress distribution during heating, the glass can be moved slowly while irradiating a small energy laser beam in the tip section and end section of glass, which is difficult to heat and cut, and increases the energy and moving speed of the laser beam toward the middle section. In order to improve the cutting quality of the glass and to cut the glass quickly.
레이저 빔의 에너지는 구간의 위치에 따라 10W-150W의 범위내에서 조절되고, 이동속도는 1㎜/s∼200㎜/s의 범위내에서 조절된다.The energy of the laser beam is adjusted within the range of 10W-150W according to the position of the section, and the moving speed is adjusted within the range of 1mm / s to 200mm / s.
본 발명의 일실시예에 따른 구간별 레이저 빔의 속도 변화가 도13에 도시되어 있다.13 is a diagram illustrating a change in speed of a laser beam for each section according to an exemplary embodiment of the present invention.
도13에 도시된 본 발명의 실시예는 절단하고자 하는 유리의 전체길이는 300㎜이고, 상기 유리는 선단구간(A), 중간구간(B) 및 끝단구간(C)로 구분되며, 상기 선단구간(A)는 20㎜의 길이를 갖는 4개의 소구간으로 구분되고, 중간구간(B)은 길이가 120㎜와 60㎜인 2개의 소구간으로 구분되며, 끝단구간(C)는 길이가 20㎜인 2개의 소구간으로 구분된다.In the embodiment of the present invention shown in FIG. 13, the total length of the glass to be cut is 300 mm, and the glass is divided into a tip section A, an intermediate section B, and an end section C, and the tip section. (A) is divided into four subsections having a length of 20 mm, the middle section (B) is divided into two subsections having a length of 120 mm and 60 mm, and the end section (C) has a length of 20 mm. It is divided into two subsections.
레이저 빔의 이동속도 및 에너지는 도13에 도시된 바와 같이, 구간 A₁에서 구간 B₁을 향하여 점차 커지다가 구간 B₁에서 구간 C₂를 향하여 점차 작아지도록 제어된다.As shown in FIG. 13, the moving speed and the energy of the laser beam are controlled to gradually increase toward the section B 'in the section A' and gradually decrease toward the section C2 in the section B '.
본 발명의 유리 절단 방법 및 장치는 가공하고자 하는 유리에 조사되는 레이저빔이 저에너지밀도의 전단부와 고에너지 밀도의 후단부를 갖도록 하여 레이저 빔의 조사시 유리에 발생되는 열충격을 극대화하고, 상기 유리의 구간을 분할하여 각 구간별 열응력 분포에 적합하도록 레이저 빔의 이동속도 및 에너지를 제어하여,Glass cutting method and apparatus of the present invention to ensure that the laser beam irradiated to the glass to be processed has a front end of the low energy density and the rear end of the high energy density to maximize the thermal shock generated in the glass upon irradiation of the laser beam, By dividing the sections to control the moving speed and energy of the laser beam to fit the thermal stress distribution for each section,
유리 절단면의 품질을 향상시키고 유리의 절단을 신속하게 수행할 수 있는 효과가 있다.There is an effect to improve the quality of the glass cut surface and to perform the cutting of the glass quickly.
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