KR20090053314A

KR20090053314A - 유리 기판 레이저 절단 장치

Info

Publication number: KR20090053314A
Application number: KR1020070120109A
Authority: KR
Inventors: 이헌식; 이창하; 정훈상; 노형상; 김태호
Original assignee: 삼성코닝정밀유리 주식회사
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2009-05-27
Also published as: JP2009126779A; US8110776B2; CN101439928A; CN101439928B; TWI365858B; KR100949152B1; JP5155034B2; TW200922893A; US20090134135A1

Abstract

본 발명은 레이저 절단 헤드 자체가 이동하는 유리 기판 레이저 절단 장치에 관한 것으로, 레이저 절단 헤드를 2개의 파트로 분리하여, 중량이 높은 레이저 발진부는 절단 테이블 좌·우변에 평행하게 위치한 한 쌍의 갠트리 스테이지를 따라 이동하는 갠트리 구조물 양 끝에 고정시키고, 상대적으로 하중이 낮은 레이저 조사 헤드만을 갠트리 구조물과 평행하게 좌·우로 움직이도록 하는 유리 기판 레이저 절단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는, 유리 기판을 수평상태로 유지하는 절단 테이블; 절단 테이블을 따라 갠트리 구조물을 이동시키기 위한 2축의 갠트리 스테이지; 2축의 갠트리 스테이지 상부에 수직하게 놓여져 갠트리 스테이지를 따라 이동하는 갠트리 구조물; 갠트리 구조물 양단에 고정설치되어 레이저를 발진시키는 레이저 발진부; 상기 갠트리 구조물의 양단에 좌·우로 이동 가능하도록 설치되어, 레이저 발진부로부터 발진된 레이저를 유리 기판에 조사하는 레이저 조사 헤드를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

레이저, 유리 기판, 절단 헤드, 갠트리 구조물

Description

유리 기판 레이저 절단 장치 {APPARATUS FOR CUTTING GLASS USING LASER}

본 발명은 유리 기판 레이저 절단 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 갠트리 (Gantry) 구조물은 절단 테이블의 좌·우측에 평행하게 설치된 한 쌍의 갠트리 스테이지를 이용하여 상대 위치를 일정하게 유지하며 위치를 이동하는 유리 기판 레이저 절단 장치에 관한 것이다. 그리고, 레이저 절단 헤드 구성 요소 중 중량이 높은 레이저 발진 소스 (Source) 및 파워 서플라이 (Power Supply) 등을 포함하는 것으로 구성된 레이저 발진부는 갠트리 양 단에 고정시키고, 상대적으로 하중이 낮은 그 외 유니트(Unit)인 빔 딜리버리 시스템(Beam Delivery System), 빔 샤핑 렌즈(Beam Sharping Lens), 켄칭 노즐(Quenching Nozzle), 이니셜 크래커(Initial Cracker) 등을 포함하는 것으로 구성된 레이저 조사 헤드만을 갠트리 구조물을 따라 좌·우로 움직이도록 설치하는 유리 기판 레이저 절단 장치에 관한 것이다. 상기한 바와 같이 레이저 절단 헤드를 레이저 발진부와 레이저 조사 헤드로서 2개의 파트로 분리하여, 하중의 위치 이동에도 갠트리 구조물의 처짐이 없고, 갠트리 구조물의 처짐에 따른 레이저 빔 경로의 위치 틀어짐에 의한 절단 정도 및 안정성이 저하되는 문제를 최소화하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치에 관한 것이다.

유리 기판을 절단하는 종래 방법의 하나로는 스크라이브 휠 (Scribe Wheel) 방식이 있었다. 스크라이브 휠 방식은 소정 직경을 갖는 원판의 원주면에 미세한 다이아몬드를 설치하고, 이를 고속으로 회전시키면서 절단하고자 하는 절단 예정선에 접촉시켜 유리 기판의 표면에 소정 깊이의 스크라이브 라인을 형성하는 방식이다. 스크라이브 라인이 형성된 유리 기판에 물리적인 충격을 가하여 스크라이브 라인을 따라 기판에 크랙 (Crack) 을 전파시켜 절단하는 방법이 스크라이브 휠 방식이다. 그러나, 스크라이브 휠 방식은 일정 면적 이상의 절단 마진을 필요로 하며, 절단시 파티클 (particle) 이 발생하여 이를 제거하기 위한 별도의 세정 공정 및 건조 공정이 요구되며, 절단면이 매끄럽지 못하고, 소모품의 비용이 증가하는 단점이 있었다.

이러한 단점을 극복하고자 레이저를 이용한 유리 기판 절단 장치가 도입되었다. 종래 레이저를 이용한 유리 기판 절단 장치는, 레이저 절단 헤드를 고정 상태로 유지하면서 유리 기판이 위치하는 가공 테이블을 절단 방향으로 이동하는 방법을 사용하였다. 이는 레이저 발진부의 무게가 무겁기 때문에 레이저 절단 헤드를 움직일 경우, 레이저 절단 헤드의 하중으로 인하여 절단 헤드를 정밀하게 제어하기 어렵기 때문이다. 레이저 발진부는 250 kg 내지 300 kg 정도의 하중을 지니게 되는데, 이러한 하중을 움직일 경우 레이저 절단 헤드를 지지하는 구조물의 처짐이 발생하여 레이저 빔의 경로(Path) 위치가 틀어져 절단 정도 및 안정성이 저하되는 문제가 발생된다.

종래 레이저를 이용한 유리 기판 절단 장치는 레이저 절단 헤드를 절단 공정 중에 움직이지 않기 때문에 절단 안정성을 극대화할 수 있지만 가공 테이블을 움직여야 하므로, 가공 테이블을 설치하기 위한 레이아웃(Layout)이 차지하는 면적이 늘어나게 되며, 가공 테이블의 원위치 복귀에 시간이 소요되어 사이클 타임(Cycle Time)이 증가하므로 이에 따른 생산성이 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 스크라이브 휠 방식에 의하는 경우 절단 파티클 (Particle) 이 발생하여 이를 제거하기 위한 별도의 세정 공정 및 건조 공정이 요구된다는 점, 절단면이 매끄럽지 못하다는 점, 소모품의 비용이 증가하는 등의 단점을 해결할 수 있는 유리 기판 레이저 절단 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 종래 테이블 이송 방식에 의하지 아니하고 레이저 절단 헤드 자체를 이동시켜 유리를 절단하는 장치를 제공하는 것으로서, 테이블 이송 방식과 비교하여 레이아웃이 차지하는 공간을 줄이고, 가공 테이블을 원위치 시키는데 필요한 시간을 생략함으로써 사이클 타임 (Cycle Time) 을 감소할 수 있는 유리 기판 레이저 절단 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 레이저 절단 헤드를 레이저 발진부와 레이저 조사 헤드로 구성되는 2개의 파트로 분리하여 중량이 높은 레이저 파워 서플라이 및 레이저 발진 소스를 포함하는 레이저 발진부는 2축의 갠트리 스테이지를 따라 이동하는 갠트리 구조물 양단에 고정시키고, 레이저 절단 헤드의 구성요소 중 레이저 파워 서플라이 및 레이저 발진 소스를 제외한 그 외 유니트만을 레이저 조사 헤드로서, 갠트리 구조물을 따라 좌·우로 이동이 가능하도록 하는 유리 기판 레이저 절단 장치를 제공하는 것이다. 따라서 레이저 절단 헤드를 일체로서 이동하는 경우, 그 중량으로 인한 갠트리 구조물의 처짐이 발생하게 되어, 레이저 빔 경로의 위치 틀어짐에 의한 절단 정도 및 안정성과 정밀성이 저하되는 문제점을 극복할 수 있는 유리 기판 레이저 절단 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는, 절단하고자 하는 유리 기판을 수평상태로 유지하는 절단 테이블 (120);

절단 테이블 (120) 을 따라 갠트리 구조물 (60) 을 이동시키기 위해, 절단 테이블 (120) 의 양쪽 끝에 평행하게 설치된 한 쌍의 갠트리 스테이지 (50);

한 쌍의 갠트리 스테이지 (50) 상부에 수직하게 놓여져 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 레이저 발진부 (100) 와 레이저 조사 헤드 (110) 를 이동시키도록 설치된 갠트리 구조물 (60);

상기 갠트리 구조물 (60) 양단의 상부에 고정 설치되어 레이저 발진 소스 및 파워 서플라이를 포함하는 것으로 구성된 레이저 발진부 (100); 및,

상기 갠트리 구조물 (60) 의 양단에, 갠트리 구조물 (60) 을 따라 좌·우 이동 가능하도록 설치되고, 빔 딜리버리 (Beam Delivery) 시스템, 빔 샤핑 (Beam Sharping) 렌즈, 켄칭 노즐 (Quenching Nozzle), 이니셜 크래커 (Initial Cracker) 등을 포함하도록 구성되어, 레이저 발진부 (100) 로부터 발진된 레이저를 유리 기판에 조사하는 것을 특징으로 하는 레이저 조사 헤드 (110) 로 구성되는 것을 특징으로 한다.

종래 테이블 이송 방법을 사용하는 레이저 절단 장치의 경우는 약 15 m의 레이아웃 공간이 필요하였으나, 본 발명에 따른 레이저 조사 헤드 이동 방식의 유리 기판 레이저 절단 장치를 사용할 경우 레이아웃 크기를 약 2/3 크기로 가져갈 수 있게 되었다. 종래 테이블 이송 방법을 사용하는 레이저 절단 장치의 경우 가공 테이블을 원위치로 복귀하는 과정이 필수적이다. 그러나 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 경우, 절단 테이블을 원위치로 복귀하는데 소요되는 시간을 생략할 수 있으므로, 단위 시간당 작업량을 증가시켜 사이클 타임을 감소할 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는, 레이저 절단 헤드를 하중이 높은 레이저 발진 소스 및 파워 서플라이를 포함하는 것으로 구성되는 레이저 발진부와, 레이저 발진부에 비해 상대적으로 중량이 낮은 레이저 조사 헤드로 분리하는 것을 특징으로 한다. 따라서 레이저 발진부는 갠트리 구조물 양단에 고정 설치하고, 레이저 조사 헤드를 갠트리 구조물을 따라 좌·우로 이동이 가능하도록 구성하여 레이저 절단 헤드를 두 개의 파트로 분리하는 방식을 적용하였다.

레이저 절단 헤드를 갠트리 구조물의 양단에 고정되는 레이저 발진부와 갠트리 구조물을 따라 이동이 가능한 레이저 조사 헤드, 두 개의 파트로 분리하는 방식을 적용함으로써, 레이저 발진부의 중량으로 인한 갠트리 구조물의 처짐이 발생하는 것을 방지하여 레이저 빔 경로(Path)의 위치가 틀어지는 것을 최소화할 수 있게 됨으로써 절단 정확도 및 안정성이 저하되는 것을 막는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 상기의 유리 기판 레이저 절단 장치를 순차적으로 배치하고, 그 사이에 유리 기판의 회전 장치을 부가함으로써 1차적으로 유리 기판의 좌·우면을 커팅하고, 이를 회전하여, 2차적으로 유리 기판의 상·하면을 연속된 공정으로 커팅할 수 있는 효과가 있다.

유리 기판의 1차 좌·우면 커팅 후, 2차 상·하면 커팅을 위하여 회전 장치에 의해 유리 기판을 90°회전하는 경우, 종래에는 유리 기판의 상부에서, 진공으로 유리 기판을 흡착하여 유리 기판을 회전하는 방법을 사용하였다. 그러나, 종래의 흡착 회전 방식은 유리 기판의 흡착면에 이물이 생길 수 있으며, 유리 기판이 손상이 발생하는 문제점이 있었다. 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 회전 장치는, 상·하로 이동 가능하도록 설치된 다수의 구동 롤러를 컨베이어 벨트로 연결하는 컨베이어와, 유리 기판을 90°회전시키는 평판 격자 및 턴테이블로 구성된다. 상부에 유리 기판이 놓여진 평판 격자를 턴테이블을 이용하여 회전시켜, 흡착면의 이물이나 유리 기판의 손상이 발생하는 문제점을 해결하는 현저한 효과가 있다.

본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는, 1차적으로 좌·우면이 커팅된 유리 기판을 회전 장치에 의하여 90°회전하고, 2차적으로 유리 기판의 상·하면을 커팅한다. 상기 공정에서 1차적으로 커팅된 유리 기판의 절단면을 갠트리 구조물 전면에 설치한 카메라를 이용하여 영상을 획득하게 된다. 갠트리 구조물 전면에 설치된 카메라 뿐만 아니라 추가로 레이저 조사 헤드 내에 카메라를 설치하여 다수의 카메라를 통하여 오차를 최소화할 수 있으며, 보다 정확하게 1차 커팅면과 수직한 면을 기준으로 2차 커팅을 할 수 있으므로 절단되는 면의 직각도를 높일 수 있게 되었다.

본 발명은 고도의 정밀도를 요하는 디스플레이용 유리를 절단하는데 탁월한 효과가 있다. 디스플레이용 유리는 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 유기 EL 디스플레이 등의 디스플레이 장치에 사용되는 유리를 의미한다.

도 1 은 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 구성을 전체적으로 나타낸 사시도이며, 도 2 (a) 및 2 (b) 는 갠트리 스테이지를 따라 갠트리 구조물이 이동되는 과정을 나타낸 유리 기판 레이저 절단 장치의 측면도와 갠트리 구조물을 따라 레이저 조사 헤드가 이동하는 모습을 나타낸 유리 기판 레이저 절단 장치의 정면도이다.

도 1 및 도 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 절단하고자 하는 유리 기판을 수평 상태로 유지하는 절단 테이블 (120), 절단 테이블 (120) 의 좌·우측에 평행하게 설치되어 갠트리 구조물 (60) 을 이동시키기 위한 한 쌍의 갠트리 스테이지 (50), 갠트리 스테이지 (50) 의 상부에 갠트리 스테이지 (50) 와 수직하게 설치하여 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 이동 가능하도록 설치된 갠트리 구조물 (60), 상기 갠트리 구조물 (60) 의 양단에 고정 설치되는 레이저 발진부 (100) 및, 갠트리 구조물 (60) 을 따라 양단에서 좌·우로 이동 가능하도록 설치되어 상기 레이저 발진부 (100) 로부터 발진된 레이저를 유리 기판에 조 사하는 레이저 조사 헤드 (110) 를 포함한다.

절단 테이블 (120) 은 유리 기판을 진입시키거나, 배출시키기 위한 컨베이어 (70) 를 포함하는 것으로 구성되어 있다. 컨베이어 (70) 에 의해 절단 테이블 (120) 에 진입한 유리 기판은 절단 테이블 (120) 에 의하여 수평 상태로 유지되어 고정된다.

갠트리 구조물 (60) 은 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 X축 방향으로 이동한다. 갠트리 스테이지 (50) 는 절단 테이블 (120) 의 좌·우측에 서로 평행하게 설치되어 있으며, 갠트리 구조물 (60) 을 X축 방향으로 자유롭게 이송시키기 위하여 리니어 가이드 등으로 구성된다. 즉, 직교 X-Y 좌표계에서 X축을 갠트리 스테이지 (50) 와 수평한 축, Y축을 갠트리 구조물 (60) 과 평행한 축으로 보았을 때, 갠트리 스테이지 (50) 는 갠트리 구조물 (60) 을 X축 방향으로 전·후진 이동시키는 X축 리니어 가이드로 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 갠트리 스테이지 (50) 의 상부에는, 갠트리 스테이지 (50) 와 수직으로 설치되어 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 이동하는 갠트리 구조물 (60) 이 위치한다. 갠트리 구조물 (60) 은 전면부에 레이저 조사 헤드 (110) 를 좌·우로 이동시키기 위한 Y축 리니어 가이드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

갠트리 구조물 (60) 양단의 상부에는 레이저 발진부 (100) 가 고정 설치된다. 레이저 발진부 (100) 는 레이저 발진 소스 및 파워 서플라이를 포함하며, 레이저 절단 헤드 구성 요소 중 하중이 높은 유니트로 이루어진다. 따라서 레이저 발진부 (100) 는 갠트리 구조물 (60) 의 양단 상부에 고정 설치되어, 갠트리 구조물 (60) 이 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 X축으로 이동 시에 갠트리 구조물 (60) 과 함께 X축으로 전진 또는 후진하게 된다.

본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 갠트리 구조물 (60) 의 양단에는 레이저 조사 헤드 (110) 가 설치된다. 레이저 조사 헤드 (110) 는 갠트리 구조물 (60) 의 전면부에 설치된 Y축 리니어 가이드를 따라, 갠트리 구조물 (60) 양단에서 좌·우로 이동하도록 구성되어 있다. 레이저 조사 헤드 (110) 는 레이저 발진 소스 및 파워 서플라이를 포함하는 것으로 구성된 레이저 발진부 (100) 에 비해 하중이 낮은 유니트로 구성되어 있으며, 상기 레이저 발진부 (100) 에 의해 발진된 레이저 빔의 전송을 위한 반사 수단을 포함하는 빔 딜리버리 시스템, 레이저 빔을 집광시키는 빔 샤핑 렌즈, 레이저 빔에 의해 가열된 절단선을 따라 냉각 미스트를 분사하는 켄칭 노즐 및, 유리면에 초기 크랙을 제공하는 이니셜 크래커 등을 포함한다.

본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치에 따른 절단 공정은, 먼저 절단 테이블 (120) 에 설치된 컨베이어 (70) 에 의하여 유리 기판이 절단 테이블 (120) 로 진입하게 된다. 진입된 유리 기판은 절단 테이블 (120) 내에 수평 상태로 유지되어 고정된다. 유리 기판이 절단 테이블 (120) 내에 수평 상태로 고정된 후, 갠트리 구조물 (60) 양단에 설치된 레이저 조사 헤드 (110) 는 갠트리 구조물 (60) 전면에 구비된 Y축 리니어 가이드를 따라 좌·우로 움직여 유리 기판의 절단 폭을 조절한다. 예를 들어 50 인치용 LCD 유리를 절단할 경우와 40 인치용 LCD 유리를 절단할 경우에는 절단 폭이 다르므로 이를 조절하기 위한 것이다. 갠트리 구조물 (60) 양단에 설치된 한 쌍의 레이저 조사 헤드 (110) 를 갠트리 구조물 (60) 양단 상부에서 Y축 방향으로 이동시켜 절단하고자 하는 유리 기판의 절단 폭을 조절할 수 있다.

본 발명의 레이저 발진부 (100) 는 갠트리 구조물 (60) 양단 상부에 고정 설치된다. 레이저 발진부 (100) 는 레이저 발진 소스 및 파워 서플라이를 포함하는 것으로 구성되어 하중이 매우 높다. 그 결과, 유리 기판의 절단 폭을 조절하기 위하여 레이저 절단 헤드를 일체로서 이동하는 경우, 즉 레이저 발진부 (100) 와 레이저 조사 헤드 (110) 를 동시에 갠트리 구조물 (60) 의 좌·우 방향으로 이동시키는 경우 그 중량으로 인하여 갠트리 구조물 (60) 의 처짐이 발생하게 된다. 갠트리 구조물 (60) 의 처짐이 발생하게 되면, 레이저 빔의 절단 경로의 위치가 틀어져 절단 정확도와 안정성이 떨어지게 된다.

따라서 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 레이저 절단 헤드를 갠트리 구조물 (60) 양 단 상부에 고정 설치되는 비교적 하중이 높은 레이저 발진부 (100) 와 유리 기판의 절단 폭을 조절하기 위하여 Y축으로 좌·우 이동이 가능하도록 구성된 레이저 조사 헤드 (110) 로, 두 개의 파트로 분리하여 레이저 빔의 경로 위치가 틀어지는 것을 최소화할 수 있게 하였다.

본 발명의 레이저 조사 헤드 (110) 를 좌·우로 이동시켜 유리 기판의 절단 폭을 조절한 후, 갠트리 구조물 (60) 을 X축 방향으로 이동시키면서 유리 기판에 레이저 빔을 조사하여 유리 기판의 절단을 수행한다. 레이저 발진부 (100) 에 의 하여 발진된 레이저 빔은 레이저 조사 헤드 (110) 로 유도되어 유리 기판에 레이저 빔이 조사된다. 레이저 빔은 레이저 조사 헤드 (110) 내의 빔 딜리버리 시스템을 통하여 미러 (Mirror) 에 의하여 유도되는 것으로 구성되어 있다. 파장이 고정된 레이저 빔의 특성상, 미러에 의한 반사를 통한 레이저 빔의 유도에 따른 레이저 빔의 손실은 거의 없게 된다.

레이저 발진부 (100) 에 의해 발진된 레이저 빔은 빔 딜리버리 시스템을 통하여 레이저 조사 헤드 (110) 로 유도된 후, 유리면에 레이저 빔이 주사된다. 레이저 빔을 주사함과 동시에, 갠트리 스테이지 (50) 양단 상부에 위치한 갠트리 구조물 (60) 이 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 X축으로 이동하여 유리 기판의 좌·우 면을 동시에 급속 가열한다. 그리고, 레이저 빔에 의하여 급속 가열된 유리 기판의 좌·우면을 따라 레이저 조사 헤드 (110) 내의 켄칭 노즐을 통하여 유리 기판의 가열 온도보다 현저히 낮은 온도를 갖는 냉각 미스트를 분사한다. 그러면, 상기 유리 기판이 급속 냉각되면서, 그 표면에 소정 깊이의 크랙이 발생하여 스크라이브 라인이 형성되게 된다.

도 3 은 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 절단 테이블 좌측면에 설치된 절단 장치와 절단 장치의 단면을 나타내는 사시도 및 단면도이다.

도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 절단 테이블 (120) 의 양측부에, 레이저 빔에 의하여 스크라이브 라인이 형성된 유리 기판을 가압 절단하는 절단 장치 (250) 를 포함하는 것으로 구성된다.

유리 기판의 절단을 위하여는 상기한 유리 기판의 스크라이브 라인을 형성하는 공정 후에 별도의 절단 공정이 필요하다. 종래 절단 테이블 이송 방식에서는 가공 테이블의 이동에 의하여 스크라이빙 공정을 수행하고, 스크라이브 라인이 형성된 유리 기판을 별도의 위치에서 가압 절단하는 방법을 사용하여 레이아웃이 차지하는 면적이 늘어나는 문제점이 있었다.

본 발명에 따른 절단 장치는, 도면에는 그 위치가 도시되어 있지는 않으나 절단 테이블 (120) 의 양측부에 설치된 갠트리 스테이지 (50) 의 안쪽에 갠트리 스테이지 (50) 와 평행하게 좌·우측면에 설치되어 있다.

컨베이어 (70) 에 의하여 절단 테이블 (120) 내에 유리 기판이 진입하면, 절단 테이블 (120) 양측에 설치된 절단 장치 (250) 는 절단을 위하여 진입된 유리 기판을 양 측면에서 고정한다. 유리 기판에 레이저 빔이 조사된 후, 절단 테이블 (120) 의 좌·우측에 설치된 절단 장치 (250) 는 X축을 회전축으로 하여 회전하고, 절단 장치의 상부가 유리 기판의 절단부를 상부에서 가압하여 절단하게 된다.

본 발명은 절단 테이블 (120) 의 좌·우측면에 절단 장치 (250) 를 설치하여 종래 테이블 이송 방식에 의해 발생하는 별도의 레이아웃이 차지하는 면적을 없애고, 레이저 빔에 의하여 스크라이브 라인이 형성된 유리 기판을 절단 테이블 (120) 내에서 가압 절단하게 된다.

도 4 는 본 발명에 의한 유리 기판 레이저 절단 장치를 순차적으로 배치하고, 그 사이에 유리 기판의 회전 장치를 포함하는 유리 기판 레이저 절단 장치를 나타내는 사시도이다.

도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는 절단 테이블 (120) 좌·우변에 평행하게 설치된 한 쌍의 갠트리 스테이지 (50) 를 따라 갠트리 구조물 (60) 이 이동함으로써 1차적으로 유리 기판의 좌·우면을 절단하는 제 1 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (300), 1차 커팅된 유리 기판을 90°회전시키기 위한 회전 장치, 1차 커팅된 유리 기판의 좌·우면에 수직한 상·하면을 커팅하기 위한 제 2차 유리 기판 레이저 절단 장치 (400) 로 구성되어 있다.

제 1 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (300) 에 의하여, 1차적으로 유리 기판의 좌·우면이 동시에 절단되고, 회전 장치에 의하여 1차 커팅된 유리 기판을 90°회전시킴으로써, 제 2 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (400) 에 의하여 1차 커팅면을 기준으로 수직으로 정렬한 후 2차 커팅을 하게 된다.

본 발명에 따른 회전 장치는 상·하로 이동 가능하도록 설치된 구동 롤러 (200) 와 상기 구동 롤러 (200) 를 연결하는 컨베이어 벨트 (미도시) 를 포함하는 것으로 구성된 컨베이어 (미도시) 및, 컨베이어에 의하여 진입된 유리 기판을 90°회전시키기 위한 평판 격자 (220) 및 턴테이블 (210) 을 포함한다.

종래에는 유리 기판을 회전시키기 위하여 상부에서 진공으로 유리 기판을 흡착한 후, 유리 기판을 들어올려 90°회전시키는 방법을 사용하였다. 상기 종래 유리 기판 회전 방법은 유리 기판 상부의 흡착면에 이물이 발생할 수 있으며, 유리 기판 표면을 손상시킬 수 있다. 상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 회전 장치는 유리 기판을 하부에서 지지하는 평판 격자 (220) 와 이를 회전시키는 턴테이블 (210) 을 사용하여 흡착시 발생할 수 있는 유리 기판 표면의 손상을 방지할 수 있게 된다.

본 발명에 따른 제 1 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (300) 에 의해 1차적으로 좌·우면이 커팅된 유리 기판은 컨베이어 (70) 을 통하여 회전 장치로 이송된다. 회전 장치로 이송된 유리 기판은 회전 장치 내에 위치한 컨베이어에 의하여 평판 격자 (220) 상부에 위치하게 된다. 컨베이어는 상·하로 이동이 가능한 구동 롤러 (200) 와, 상기 구동 롤러 (200) 를 연결하는 컨베이어 벨트로 구성된다. 컨베이어에 의해 유리 기판은 평판 격자 (220) 상부에 위치하게 된 후, 구동 롤러 (200) 및 컨베이어가 하강하여 유리 기판이 평판 격자 (220) 에 안착하게 되고, 턴테이블 (210) 의 90°회전에 의하여 유리 기판을 회전한 다음, 상기 구동 롤러 (200) 및 컨베이어가 다시 상승하여 회전된 유리 기판을 제 2 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (400) 로 배출하게 된다.

도 1 및 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치는, 갠트리 구조물 (60) 의 전면부에 1차 커팅된 유리 기판의 절단면의 영상을 획득하기 위한 카메라 (70) 를 포함하는 것으로 구성되어 있다.

제 1 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (300) 에 의하여 유리 기판의 좌·우 면이 절단되고, 회전 장치에 의하여 90°회전된 유리 기판은 컨베이어 (70) 에 의하여 제 2 차 레이저 절단 장치 (400) 로 이동된다. 회전 장치에 의해 90°회전된 유리 기판의 1차 커팅면은 제 2 차 유리 기판 레이저 절단 장치 (400) 의 갠트리 구조물 (60) 의 Y축과 평행하게 위치된다. 이때 갠트리 구조물 (60) 의 전면부에 설치된 카메라 (80) 를 통하여, 1차 커팅된 유리 기판의 단면의 영상을 획득하여 유리 기판의 단부 정렬 상태를 확인하고, 이를 기준으로 유리 기판의 위치를 정렬 하게 된다. 또한 갠트리 구조물 (60) 전면에 위치한 카메라 (80) 뿐만 아니라, 레이저 조사 헤드 (110) 내에 추가로 카메라를 설치할 수 있으며, 이 경우 다수의 카메라 (70) 를 통하여 오차를 최소화할 수 있으며, 보다 정확하게 1차 커팅면을 기준으로 수직한 면으로 2차 커팅을 할 수 있게 된다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의하여 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시 예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 유리 기판 레이저 절단 장치의 구성을 전체적으로 나타낸 사시도이다.

도 2 (a)는 갠트리 스테이지를 따라 갠트리 구조물이 이동되는 과정을 나타낸 유리 기판 레이저 절단 장치의 측면도이고, 도 2 (b)는 갠트리 구조물을 따라 레이저 조사 헤드가 이동하는 모습을 나타낸 레이저 절단 장치의 정면도이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

50 : 갠트리 스테이지 60 : 갠트리 구조물

70 : 컨베이어 80 : 카메라

100 : 레이저 발진부 110 : 레이저 조사 헤드

120 : 절단 테이블 200 : 구동 롤러

210 : 턴테이블 220 : 평판 격자

250 : 절단 장치 300 : 제 1 차 유리 기판 레이저 절단 장치

400 : 제 2 차 유리 기판 레이저 절단 장치

Claims

유리 기판을 레이저를 이용하여 절단하는 유리 기판 레이저 절단 장치로서,

절단하고자 하는 유리 기판을 수평 상태로 유지하는 절단 테이블;

상기 절단 테이블의 좌·우측에 평행하게 설치되는 한 쌍의 갠트리 스테이지;

상기 갠트리 스테이지 상부에, 갠트리 스테이지와 수직으로 위치하여 갠트리 스테이지를 따라 전·후진 가능하도록 설치된 갠트리 구조물;

상기 갠트리 구조물의 양단의 상부에 고정 설치되는 레이저 발진부; 및

상기 갠트리 구조물의 양단에 갠트리 구조물을 따라 좌·우로 이동 가능하도록 설치되어, 상기 레이저 발진부로부터 발진된 레이저를 유리 기판에 조사하는 레이저 조사 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 절단 테이블은 유리 기판을 절단 테이블 내로 진입시키는 컨베이어; 및

진입된 유리 기판을 고정함과 동시에 레이저가 조사된 유리 기판을 가압 절단하도록 절단 테이블의 좌·우 측면에 설치되는 절단 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 한 쌍의 갠트리 스테이지는 상부에서 상기 갠트리 구조물이 평행하게 전·후진 이동 가능하도록 하는 리니어 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 갠트리 구조물은 상기 절단 테이블로 진입된 유리 기판의 단부 정렬상태 및 갠트리 구조물의 위치 정렬을 위하여 갠트리 구조물의 전면부에 설치된 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 발진부는 상기 갠트리 구조물의 양단 상부에 고정 설치되는 레이저 발진 소스 및 파워 서플라이를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 레이저 조사 헤드는 상기 갠트리 구조물의 전면부에 설치된 리니어 가이드를 따라 갠트리 구조물 양단에서 좌·우 이동 가능하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 레이저 조사 헤드는 상기 레이저 발진부로부터 발진된 레이저 빔을 유도하는 반사 수단을 포함하는 빔 딜리버리 시스템과;

유리면에 초기 크랙을 제공하는 이니셜 크래커;

상기 빔 딜리버리 시스템으로부터 전달된 레이저 빔을 집광시키는 빔 샤핑 렌즈; 및

상기 빔 샤핑 렌즈로부터 조사된 레이저 빔을 따라 냉각 미스트를 분사하는 켄칭 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 유리 기판 레이저 절단 장치를 순차적으로 배치하고, 그 사이에 유리 기판 회전 장치를 포함하는 것으로 구성되는 유리 기판 레이저 절단 장치로서,

상기 유리 기판 레이저 절단 장치를 이용하여 1차적으로 커팅된 유리 기판을 상기 유리 기판 회전 장치를 이용하여 회전한 후, 2차적으로 상기 유리 기판 레 이저 절단 장치를 이용하여 절단하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 유리 기판 회전 장치는 1차로 커팅된 유리 기판을 진입시키고, 상기 유리 기판 회전 장치에 의하여 90°회전된 유리 기판을 배출시키는 컨베이어;

상기 컨베이어에 의하여 진입된 유리 기판을 하부에서 지지하는 평판 격자; 및

상기 평판 격자를 90°회전시키는 턴테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 컨베이어는 상·하 이동 가능하도록 설치된 다수의 구동 롤러; 및

상기 구동 롤러를 연결하는 컨베이어 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 기판 레이저 절단 장치.