KR20110139634A

KR20110139634A - 제진흡인장치 및 동(同) 제진흡인장치를 구비한 레이저 가공기

Info

Publication number: KR20110139634A
Application number: KR1020100098210A
Authority: KR
Inventors: 오사무 세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 엠 앤드 시
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-10-08
Publication date: 2011-12-29
Also published as: TW201200278A; JP4571233B1; CN102294544A; JP2012006026A

Abstract

(과제)
태양전지용 기판의 전체 둘레에 박막이 없는 절연부를 형성하는데도 사용하여 바람직한 제진흡인장치와 동(同) 장치를 구비한 레이저 가공기의 제공.
(해결수단)
판자 모양의 워크(W)의 가장자리부를 지지하는 워크 클램프(6) 및 위치결정용 치구(7)와, 덕트(8)를 통하여 흡기원(V)과 통하게 되는 흡인 헤드(3)를 구비한다. 흡인 헤드(3)는, 덕트(8)의 일단이 접속하는 가로로 긴 고정 챔버(31)와, 고정 챔버(31)의 상부에 설치되는 승강 가능한 가동 노즐(32)을 구비한다. 고정 챔버(31)는, 가동 노즐(32)의 하부가 슬라이딩 하도록 하여 결합하는 외측 프레임부(34)를 구비하고, 외측 프레임부(34)에 인접하는 위치에는 가동 노즐(32)을 승강시키는 노즐 구동부(4)가 설치된다. 또, 워크 클램프(6) 및 위치결정치구(7)는, 각각 워크(W)의 가장자리부를 지지하는 지지위치와 가동 노즐(32)의 이동경로상으로부터 벗어나는 대기위치 사이에서 이동 가능한 접촉자(67a, 68a 및 75)를 구비하고 있다.

Description

제진흡인장치 및 동(同) 제진흡인장치를 구비한 레이저 가공기{THE DUST REMOVAL AND SUCTION DEVICE, AND THE LASER BEAM MACHINE WITH IT}

본 발명은, 집적형 박막 태양전지(集積型薄膜太陽電池) 등을 제조할 때에 이용되는 제진흡인장치(除塵吸引裝置)에 관한 것으로서, 특히 레이저빔(laser beam)에 의한 워크(work)의 가공시에 발생하는 진애(塵埃)를 적절하게 제거할 수 있는 제진흡인장치와, 이것을 구비한 레이저 가공기(laser 加工機)에 관한 것이다.

일반적으로 박막태양전지는, 글라스 등의 투과성 절연기판(透過性絶緣基板) 상에 박막으로서 투명도전막(透明導電膜), 광전변환층(光電變換層) 및 이면전극(裏面電極)을 순차적으로 적층하는 등으로 구성되지만, 집적형에서는 보통 레이저빔에 의하여 박막을 구성하는 각 층을 직사각형 모양으로 분리하여 직렬접속 하는 패터닝(레이저 패터닝(laser patterning))이 이루어진다.

여기에서, 레이저 패터닝에는 도11과 같이 절연기판(P)의 가장자리를 절연부(Ｉｎ)로 하고 박막성분의 모두를 일정 폭으로 제거하는 공정도 포함되지만, 이 때에 박막형성면(薄膜形成面)을 상방을 향하게 하여 레이저빔을 스크라이빙 하면, 레이저빔에 의하여 제거된 박막의 분리성분(애블레이션(ablation) 찌꺼기)이 비산(飛散)하고, 그 애블레이션 찌꺼기가 패터닝 된 박막부분에 재부착하여 전기적으로 절연되어야 할 장소를 도전하도록 결합해버려, 그 제거에 매우 힘든 크리닝 작업을 할 필요가 생긴다.

이 때문에 최근에는, 박막에 대한 애블레이션 찌꺼기의 재부착을 감소시키는 것 등을 목적으로 하고, 박막형성면을 하방을 향하게 하여, 그 박막형성면에 대하여 하방으로부터 레이저빔을 조사하거나 혹은 투과성 절연기판을 통하여 상방으로부터 레이저빔을 조사하는 하도록 하고 있으나, 이 때에 발생하는 애블레이션 찌꺼기가 연기와 같이 미세한 분진으로서 날아오르는 것도 적지 않아, 이것을 방치하였을 경우에는 당해 애블레이션 찌꺼기에 의하여 박막이 오손(汚損)되어져버린다.

따라서, 오목부를 구비하는 스테이지 상에 글라스 기판을 박막형성면이 하방을 향하게 되는 자세로 배치하고 또한 스테이지의 바닥부를 집진 덕트(集塵 duct)와 통하게 하고, 그 집진 덕트를 집진기에 접속하여 애블레이션 찌꺼기를 회수한다고 하는 제안이 이루어져 있다(예를 들면 특허문헌1).

특허문헌1 : 일본국 공개특허 특개2001-111078호 공보

그러나 특허문헌1에 기재되어 있는 태양전지 제조장치에서는, 집진기와 스테이지를 연결하는 가요성(可撓性)의 집진 덕트가 기판을 실은 스테이지의 왕복이동에 의하여 요동을 하고, 이것에 의한 진동이 기판에 전달되어서 레이저빔의 초점 깊이가 어긋나버리거나, 집진 덕트가 반복되는 휨 응력에 의하여 조기에 파단(破斷)해버리거나 하는 문제를 야기한다.

그리고 글라스 기판(판자 모양의 워크)의 전체 둘레가 스테이지에 의하여 하방으로부터 지지되고, 그 글라스 기판에 의하여 오목부가 밀폐되어버리게 되므로, 집진기의 흡인력이 서서히 저하하여 오목부내에 발생한 애블레이션 찌꺼기를 적절하게 제거할 수 없게 된다.

또한 집진 덕트는 스테이지의 바닥부 중앙과 통하게 되어 있으므로, 레이저빔의 조사위치가 중앙으로부터 단부(端部)로 이동했을 때에 집진효과가 저하해버린다고 하는 문제가 있다.

또, 글라스 기판의 전체 둘레가 스테이지에 의하여 지지됨으로써, 글라스 기판의 가장자리에 도11과 같은 절연부(Ｉｎ)를 형성할 수 없고, 이것을 방지하기 위하여 스테이지를 글라스 기판보다 작게 하여 절연부(Ｉｎ)의 형성부분이 스테이지의 외측으로 돌출되도록 하는 경우에는, 절연부(Ｉｎ)의 형성에 있어서 당해 부분에 집진기의 흡인력이 전혀 작용하지 않아 절연부(Ｉｎ)의 형성에 있어서 애블레이션 찌꺼기를 회수(回收)할 수 없게 된다.

본 발명은 이상과 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 태양전지용 기판의 전체 둘레에 박막이 없는 절연부를 형성하는데도 사용하여 바람직한 제진흡인장치와 동(同) 장치를 구비한 레이저 가공기를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 판자 모양의 워크의 가장자리부를 지지하는 워크 지지구와, 덕트를 통하여 흡기원과 통하게 되는 흡인 헤드를 구비하고, 그 흡인 헤드보다 상방에 배치되는 상기 워크의 가공시에 발생하는 진애를 흡인하여 제거하는 제진흡인장치로서, 상기 흡인 헤드는, 상기 덕트의 일단이 접속하는 가로로 긴 고정 챔버와, 그 고정 챔버의 상부에 설치되는 승강 가능한 가동 노즐을 구비하고, 상기 고정 챔버는, 상기 가동 노즐의 하부가 슬라이딩 하도록 하여 결합하는 외측 프레임부를 구비하고, 그 외측 프레임부에 인접하는 위치에는 상기 가동 노즐을 승강시키는 노즐 구동부가 설치되고, 상기 워크 지지구는, 상기 워크의 가장자리부를 지지하는 지지위치와 상기 가동 노즐의 이동경로상으로부터 벗어나는 대기위치 사이에서 이동 가능한 접촉자를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명은, 판자 모양의 워크를 배치하는 가공 스테이지와, 상기 워크의 가장자리부를 지지하는 워크 지지구와, 상기 워크의 가장자리부를 따라 이동하면서 그 가장자리부를 향하여 상방으로부터 레이저빔을 조사하는 가공 헤드와, 상기 가공 스테이지상에 배치된 워크보다 하방으로 배치되는 흡인 헤드를 구비한 레이저 가공기로서, 상기 흡인 헤드는, 덕트를 통하여 흡기원과 통하게 되는 가로로 긴 고정 챔버와, 그 고정 챔버의 상부에 설치되는 승강 가능한 가동 노즐을 구비하고, 상기 고정 챔버는, 상기 가동 노즐의 하부가 슬라이딩 하도록 하여 결합하는 외측 프레임부를 구비하고, 그 외측 프레임부에 인접하는 위치에는 상기 가동 노즐을 승강시키는 노즐 구동부가 설치되고, 상기 워크 지지구는, 상기 워크의 가장자리부를 지지하는 지지위치와 상기 가동 노즐의 이동경로상으로부터 벗어나는 대기위치 사이에서 이동 가능한 접촉자를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 바와 같이 구성되는 레이저 가공기에 있어서, 사각형의 워크에 대응하여 적어도 4개의 흡인 헤드가 사각형 모양으로 배열되어 있고 또한 상기 워크의 각 가장자리부에 대응하여 상기 워크 지지구가 복수 설치되고, 상기 가공 헤드에 의하여 상기 워크의 일단 테두리부에 레이저빔이 조사될 때에, 당해 일단 테두리부에 대응하는 워크 지지구를 상기 대기위치로 이동시키면서, 상기 워크의 일단 테두리부의 하방에 위치하는 흡인 헤드의 가동 노즐을 상승시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 각 흡인 헤드에 대응하여 상기 덕트가 흡기원으로부터 에어 매니폴드를 통하여 복수의 분기관으로서 분기되고, 그 각 분기관내에 상기 제어부에 의하여 개별적으로 개폐가 제어되는 댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 덕트를 통하여 흡기원과 통하는 고정 챔버와 그 상부에 설치되는 가동 노즐을 구비하고, 그 가동 노즐이 고정 챔버의 상부(외측 프레임부)내에 슬라이딩 하도록 결합하여 승강하는 구성으로 함으로써, 가동 노즐 만을 상승시켜서 그 상방에 위치하는 워크의 부위에 근접시키면서, 그 가동 노즐에 의하여 워크로부터 발생하는 진애를 적절하게 흡인하여 제거할 수 있다.

또한 워크의 가장자리부를 지지하는 워크지지구를 구비하고 또한 그 워크 지지구가 워크의 가장자리부를 지지하는 지지위치와 가동 노즐의 이동경로상으로부터 벗어나는 대기위치 사이에서 이동 가능한 접촉자를 구비하고 있기 때문에, 워크의 가장자리부에 레이저빔에 의한 가공을 실시하는 경우에도 워크 지지구를 대기위치로 대피시켜서 레이저빔으로부터 보호하면서, 가동 노즐을 워크의 가장자리부에 근접시켜서 집진효과를 올릴 수 있다.

또, 사각형의 워크에 대응하여 가동 노즐을 포함하는 적어도 4개의 흡인 헤드가 사각형 모양으로 배열되고, 그 각 가동 노즐의 승강이나 복수의 워크 지지구의 이동이 제어부에 의하여 제어되도록 되어 있기 때문에 워크의 레이저 가공을 효율적으로 할 수 있고, 또한 각 흡인 헤드에 대응하여 덕트가 에어 매니폴드를 통하여 복수의 분기관으로 분기되어져, 그 각 분기관내에 제어부에 의하여 개별적으로 개폐가 제어되는 댐퍼가 설치되어 있으므로, 흡기용량이 작은 흡기원을 사용하면서 워크의 가공위치에 대응하는 가동 노즐로부터만 흡기하여 큰 집진력(集塵力)을 얻을 수 있다.

도1은, 본 발명에 관한 제진흡인장치를 구비한 레이저 가공기를 나타내는 정면도.
도2는, 동(同) 레이저 가공기의 가공 스테이지와 그 주위를 나타내는 평면도.
도3은, 본 발명에 관한 제진흡인장치를 구성하는 흡인 헤드를 부분적파단하여 나타낸 사시도.
도4는 흡인 헤드의 일부를 나타내는 정면도.
도5는 도2의 Ａ-A 확대 단면도.
도6은 도2의 Ｂ-B 확대 단면도.
도7은 도2의 Ｃ-C 확대 단면도.
도8은, 본 발명에 관한 제진흡인장치의 흡기기구를 나타내는 관로도(管路圖).
도9는, 가동 노즐의 배열형태를 나타내는 평면 개략도.
도10은 흡인 헤드의 변형예를 나타내는 설명도.
도11은 워크를 나타내는 사시도.

이하, 도면에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 우선, 도1에 본 발명에 관한 제진흡인장치를 구비한 레이저 가공기의 전체 형태를 나타내서 그 구성을 개략적으로 설명하면, 1은 복수의 지지각(支持脚)에 의하여 높이가 조정 가능하게 지지된 설치대로서, 그 상면에는 좌우 한 쌍의 지주(支柱)(11)가 전후방향으로 간격을 두고 2조(도1에는 앞측의 지주(11)만을 나타내고 있다) 세워져 있다.

전후 한 쌍의 지주(11)의 상면에는 각각 도리 부재(도리 部材)(12)가 가설(架設)되어 있고, 그 도리 부재(12)상에 가이드 레일(guide rail)(13)이 부설되어 있다. 가이드 레일(13)에는 주행대(走行臺)(14)가 슬라이딩 하도록 결합되어 있고, 그 주행대(14)가 리니어 구동부(linear 驅動部)(15)(예를 들면 리니어 모터(linear motor))로부터 동력을 얻어서 가이드 레일(13)의 길이방향(전후방향)으로 이동하게 되어 있다.

또, 좌우 한 쌍의 주행대(14)상에는 보부재(보 部材)(16)가 가설되어 있고, 그 보부재(16)에도 그 길이방향을 따라 가이드 레일(17)이 부설되어 있다. 가이드 레일(17)에는 그 길이방향(좌우방향)으로 슬라이딩 가능한 슬라이드(slide)(18)가 결합되고, 그 슬라이드(18)가 리니어 구동부(19)(예를 들면 리니어 모터)부터 동력을 얻어서 주행대(14)의 이동방향과 직교하는 방향으로 이동하는 구성으로 하고 있다.

슬라이드(18)에는, 후술하는 판자 모양의 워크를 향하여 상방으로부터 레이저빔을 조사하는 가공 헤드(加工 head)(Ｌｈ)가 부착되어 있고, 그 가공 헤드(Ｌｈ)로부터 조사되는 레이저빔에 의하여 상기 워크에 소정의 가공이 실시되게 되어 있다.

또한 설치대(1)의 상면부는, 사각형으로 조립된 방진 커버(防塵 cover)(1a)에 의하여 둘러싸인 가공 스테이지(加工 stage)(2)로 되고, 그 가공 스테이지(2)상에 상기 워크가 배치되게 되어 있다.

도2로부터 명확하게 나타나 있는 바와 같이, 가공 스테이지(2)는, 베이스 플레이트(base plate)(21)상에 세워지는 4개의 외측 프레임부(34)에 의하여 구획(區劃)된 사각형의 영역으로서, 그 가공 스테이지(2)내에는 일점쇄선으로 나타내어지는 사각형 판자 모양의 워크(W)를 공기압(空氣壓)에 의하여 부상(浮上)시키기 위한 띠 모양의 플로트 유닛(float unit)(22)이 소정의 간격을 두고 병렬로 설치되어 있다. 그들 플로트 유닛(22)은, 상면에 복수의 공기 분출구(空氣噴出口)(도면에는 나타내지 않는다)를 형성한 중공 구조물(中空構造物)로서, 그 각 공기 분출구로부터 분사(噴射)되는 공기에 의하여 워크(W)를 1mm 정도 부상시킬 수 있다. 또한 워크(W)는, 예를 들면 레이저 패터닝을 실시하기 위한 박막을 한 면에 형성한 태양전지용 패널(본 예에 있어서, 세로 1400mm, 가로 1100mm)로서, 이러한 워크(W)는 글라스 등의 투과성 절연기판에 형성된 광전변환층 등의 박막형성면을 하방을 향하게 하여 가공 스테이지(2)상에 부상상태로 배치된다.

한편, 가공 스테이지(2)의 주위에는, 외측 프레임부(34)를 포함하는 4개의 흡인 헤드(吸引 head)(3)가 사각형의 배열형태로 배치되어 있고, 그들 흡인 헤드(3)에 의하여 워크(W)의 가공시에 발생하는 진애(본 예에 있어서 애블레이션 찌꺼기)가 흡인되어 제거되는 구성으로 하고 있다.

도3에 있어서, 흡인 헤드(3)는, 베이스 플레이트(21)에 고정되는 가로로 긴 고정 챔버(固定 chamber)(31)와, 고정 챔버(31)의 상부에 설치되는 승강 가능한 가동 노즐(可動 nozzle)(32)로 구성된다. 본 예에 있어서, 고정 챔버(31)는, 베이스 플레이트(21)의 저면에 고정되는 하부 챔버(33)와, 베이스 플레이트(21)를 사이에 두고 하부 챔버(33)내로 통하는 상기 외측 프레임부(34)로 이루어지고, 베이스 플레이트(21)에는 하부 챔버(33)와 외측 프레임부(34)를 서로 통하게 하는 슬릿 모양의 연통 구멍(21a)이 형성되어 있다.

하부 챔버(33)는, 오목형의 단면(斷面)을 구비하는 구조물로서, 그 상단 개구 가장자리에는 고정용의 플랜지(33a)가 형성되어 있다. 또, 외측 프레임부(34)는, 좌우 한 쌍의 측면부(34a)와 그 양 측면부(34a)와 직교하는 단면부(端面部)(34b)를 구비하는 가로로 긴 평평한 각기둥(角柱角) 모양으로서, 그 내부는 가동 노즐(32)이 삽입되는 노즐 삽입구(34c)가 되고, 하단 테두리에는 고정용의 플랜지(34d)가 형성되어 있다.

가동 노즐(32)도 외측 프레임부(34)와 마찬가지로 가로로 긴 평평한 각기둥 모양으로서, 그 상단 개구 부분은 흡기구(32a)로서 V자형으로 퍼져 있다. 그리고 이러한 가동 노즐(32)은, 외측 프레임부(34)내에 승강되도록 결합되고, 후술하는 노즐 구동부에 의하여 그 승강이 이루어진다.

도2에 있어서, 4는 상기한 노즐 구동부(nozzle 驅動部)로서, 이 노즐 구동부(4)는 4개의 흡인 헤드(3)에 대응하고, 그 각 외측 프레임부(34)에 인접하는 위치에 설치되어 있고, 각각 그 부위가 상기 가동 노즐(32)의 길이방향 중앙 부분에 연결되어 있다. 또한 본 예에 있어서, 도2의 좌우에 나타내는 외측 프레임부(34, 34)의 길이방향 양단은 통 모양의 노즐 가이드(35)로서 외측 프레임부(34)와는 구분되어 있고, 그 노즐 가이드(35)내에는 도4에 나타내는 서브 노즐(36)이 승강되도록 결합되고, 노즐 가이드(35)에는 가로로 긴 하부 챔버(33)와는 다른 소챔버(小chamber)(37)가 통하게 되어 있다. 그리고 그 서브 노즐(36)은, 가동 노즐(32)과 별도로 노즐 구동부(5)에 의하여 승강되는 구성으로 하고 있다.

또, 도2로부터 명확하게 나타나 있는 바와 같이, 베이스 플레이트(21)상에는, 가공 스테이지(2)상에 배치된 워크(W)의 가장자리부를 지지하는 워크 지지구로서 복수의 워크 클램프(work clamp)(6) 및 위치결정치구(位置決定機構)(7)가 설치되어 있다. 그 워크 클램프(6) 및 위치결정치구(7)는, 가공 스테이지(2)상에 부상하여 배치되는 워크(W)의 각 가장자리부를 따라 외측 프레임부(34)에 인접하는 위치에 설치되어 있다.

이하, 노즐 구동부(4)와 워크지지구(6, 7)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 또한 노즐 구동부(5)는 노즐 구동부(4)와 기본적으로 동일한 구성이기 때문에, 그 구성에 관해서는 노즐 구동부(4)의 구조설명으로 대체하고 그 설명을 생략한다.

도5에 있어서, 노즐 구동부(4)는, 베이스 플레이트(21)에 고정한 앵글 플레이트(angle plate)(41)와, 앵글 플레이트(41)의 수직면에 고정한 액추에이터(actuator)(42)를 구비한다. 본 예에 있어서, 액추에이터(42)는, 헤드측(로드측)을 상방을 향하게 하여 앵글 플레이트(41)에 고정한 복동형(複動形)의 공기압 실린더(空氣壓 cylinder)로서, 그 신축 로드(伸縮 rod)에는 Ｌ형의 슬라이드판(slide板)(43)이 연결되어 있다. 슬라이드판(43)에는 브래킷(bracket)(44)이 고정되고, 그 브래킷(44)의 선단이 가동 노즐(32)의 측면에 결합되어 있다. 이렇게 하여 이러한 노즐 구동부(4)에 의하면, 액추에이터(42)의 신축구동(伸縮驅動)에 의하여 워크(W)의 가장자리부의 바로 아래에 있어서 가동 노즐(32)을 승강시킬 수 있다. 또한 가동 노즐(32)의 승강 스트로크(昇降 stroke)는 30mm 정도이며, 상승단(上昇端)에서는 가동 노즐(32)의 하부가 외측 프레임부(34)내에 결합한 채로, 그 상단(흡기구(32a))이 워크(W)의 저면 가장자리부에 근접한다.

다음에 도6에 있어서, 워크 클램프(6)는, 2개의 액추에이터(61, 62)를 구비하고 있다. 본 예에 있어서, 그들 액추에이터(61, 62)도 복동형의 공기압 실린더로서, 그 일방의 공기압 실린더(61)는 헤드측을 외측 프레임부(34)를 향하여 베이스 플레이트(21)상에 고정되고, 그 신축 로드에 Ｌ형의 슬라이드판(63)이 연결되어 있다. 슬라이드판(63)의 위에는 2개의 앵글 플레이트(64, 65)가 고정되어 있고, 이 중 일방의 앵글 플레이트(64)의 수직면에 액추에이터(62)가 그 헤드측을 상방을 향하게 하여 고정되고, 그 신축 로드에 Ｌ형의 슬라이드판(66)이 연결되어 있다. 슬라이드판(66)에는, 외측 프레임부(34)의 상방을 향하여 연장되는 암부재(arm 部材)(67)가 고정되고, 암부재(67)의 선단에는 합성수지 등으로 이루어지는 패드(pad)(67a)가 부착되어 있다.

또, 앵글 플레이트(65)의 상단에는 브래킷(68)이 고정되고, 그 브래킷(68)에 의하여 롤러(68a)가 회전하도록 지지되어 있다.

그리고 이러한 워크 클램프(6)에 의하면, 액추에이터(61)의 신축구동에 의하여 패드(67a) 및 롤러(68a)를 가동 노즐(32)의 상방으로 이동시키고, 뒤이어서 액추에이터(62)의 신축구동에 의하여 패드(67a)를 하강시켜, 워크(W)의 가장자리부를 패드(67a) 및 롤러(68a)에 의하여 협지할 수 있다. 또한 패드(67a) 및 롤러(68a)는, 워크(W)의 가장자리부를 통하여 고정시켜 지지하는 접촉자(接觸子)로서, 그 양자(67a, 68a)는 도6에서 실선으로 나타내어지는 대기위치와 일점쇄선으로 나타내어지는 지지위치 사이를 이동 가능하게 되어, 대기위치에서는 워크(W)의 가장자리부로부터 이간(離間)하여 가동 노즐(32)의 이동경로상으로부터 벗어나고, 지지위치에서는 하강단(下降端)에 있는 가동 노즐(32)의 상방에 있어서 상기와 같이 워크(W)의 가장자리부를 상하방향으로부터 협지하여 고정하여 지지하게 된다.

한편 위치결정치구(7)는, 도7에 나타나 있는 바와 같이 베이스 플레이트(21)상에 고정되는 대좌(71)와, 그 대좌(71)상에 고정되는 액추에이터(72)를 구비한다. 본 예에 있어서, 이 액추에이터(72)도 복동형의 공기압 실린더로서, 이것은 그 헤드측이 외측 프레임부(34)를 향하여 대좌(71)상에 고정되어, 그 신축 로드에는 Ｌ형의 슬라이드판(73)이 연결되어 있다. 슬라이드판(73)에는, 외측 프레임부(34)의 상방을 향하여 연장되는 암부재(74)가 고정되고, 암부재(74)의 선단에는 워크(W)의 단면(端面)에 접촉하는 롤러(75)가 부착되어 있다.

그리고 이러한 위치결정치구(7)에 의하면, 액추에이터(72)의 신축구동에 의하여 롤러(75)를 가동 노즐(32)의 상방으로 이동시키고, 그 롤러(75)를 워크(W)의 단면에 가압하여 워크(W)를 측방으로부터 지지하면서, 전후, 좌우방향에서의 워크(W)의 위치를 결정할 수 있다. 또한 롤러(75)는 워크(W)를 측방으로부터 지지하도록 워크(W)의 단면에 접촉하는 접촉자로서, 이것은 도7에 실선으로 나타내는 대기위치와 일점쇄선으로 나타내는 지지위치 사이를 이동 가능하게 되어, 대기위치에서는 워크(W)의 단면으로부터 이간하여 가동 노즐(32)의 이동경로상으로부터 벗어나고, 지지위치에서는 하강단에 있는 가동 노즐(32)의 상방에 있어서 상기와 같이 워크(W)의 단면에 접촉하면서 워크(W)를 측방으로부터 지지하게 된다.

다음에 흡인 헤드(3)에 접속하는 흡기기구의 구성에 대하여 설명하면, 도4～도7에 나타나 있는 바와 같이 흡인 헤드(3)를 구성하는 하부 챔버(33)에는 관접속구(管接續口)(33b)가 형성되고, 그 하부 챔버(33)와는 다른 소챔버(37)에도 도4과 같이 관접속구(37a)가 형성되어 있다.

그리고 하부 챔버(33)나 소챔버(37)는, 도8과 같이 덕트(8)를 통하여 흡기원(吸氣源)(V)과 통하게 되어 있다. 또한 흡기원(V)에는 진공펌프(眞空pump)나 배풍기(排風機)가 적절하게 사용된다. 여기에서, 덕트(8)는, 일단(一端)이 흡기원(V)에 접속하는 본관(81), 본관(81)의 다른 일단이 접속하는 에어 매니폴드(air manifold)(82) 및 에어 매니폴드(82)에 각 일단이 접속하는 분기관(分岐管)(83, 84)으로 이루어지고, 그 각 분기관(83, 84)의 다른 각 일단이 하부 챔버(33)와 소챔버(37)에 각각 접속되어 있다. 또, 본관(81)에는 에어필터(air filter)(85)가 삽입되고, 분기관(83)내에는 그 일단부(분기단(分岐端))에 있어서 각각 댐퍼(damper)(86)가 설치되어 있다.

댐퍼(86)는, 도면에 나타내지 않는 공기압 모터(空氣壓 motor)에 의하여 작동하는 나비형 댐퍼(蝶形 damper)로서, 그 구동원(공기압 모터)는, 복수의 제어 밸브(制御 valve)로 이루어지는 밸브장치(valve 裝置)(87)를 통하여 공기 압축기(空氣壓縮機) 등의 공기압원(空氣壓源)(88)에 배관으로 접속되어 있다.

또 도8과 같이 밸브장치(87)에는, 상기 노즐 구동부(4) 및 워크 지지구(6, 7)의 구동원이 되는 액추에이터(42, 61, 62, 72)(공기압 실린더)가 배관으로 접속되어 있는 것 이외에, 밸브장치(87)를 구성하는 각 제어 밸브를 제어하는 제어부(9)가 통전(通電)하도록 접속되어 있다. 그리고, 그 제어부(9)에 의하여 각 댐퍼(86)의 개폐제어(開閉制御) 및 노즐 구동부(4) 및 워크 지지구(워크 클램프(6), 위치결정치구(7))의 구동제어가 개별로 이루어지게 되어 있다.

여기에서 이상과 같이 구성되는 제진흡인장치를 구비한 레이저 가공기의 사용태양에 대하여 설명하면, 이러한 레이저 가공기는, 주로 워크(W)(투과성 절연기판의 한 면에 광전변환층 등의 박막이 형성된 박막태양전지 패널)의 전체 둘레에 대하여, 도11에 나타나 있는 바와 같은 절연부(Ｉｎ)를 형성하는데도 사용된다. 상기한 바와 같이 워크(W)는 그 박막형성면을 하방을 향하게 하여 가공 스테이지(2)상에 부상하여 배치되고, 그 각 가장자리부가 워크 클램프(6) 및 위치결정치구(7)에 의하여 지지된다.

또한 도9에 있어서, 워크(W)의 4개의 가장자리부를 각각 E1, E2, E3, E4라고 하고 그 각 가장자리부(E1～E4)에 대응하는 가동 노즐(32), 워크 클램프(6), 위치결정치구(7) 및 서브 노즐(36)에 편의상 각각 첨자 A, B, C, D를 부가하여 그들의 동작을 설명하면, 가공 헤드(Ｌｈ)가 도9에 나타내는 위치로부터 워크(W)의 일단 테두리부(E1)를 따라 동 도면 우측방향으로 이동할 때에, 워크 클램프(6A) 및 위치결정치구(7A)는 대기위치로 물러나고, 워크(W)는 다른 3개의 가장자리부(E2～E4)가 워크 클램프(6B, 6C, 6D) 및 위치결정치구(7B, 7C, 7D)에 의하여 지지된다. 또, 가동 노즐(32A) 및 서브 노즐(36A, 36B)은 상승단에 있으므로 워크(W)의 가장자리부(E1)에서 발생한 진애(애블레이션 찌꺼기)를 흡인하고, 다른 가동 노즐(32B, 32C, 32D) 및 서브 노즐(36C, 36D)은 하강단에 있어 가공 헤드(Ｌｈ)가 오기를 기다린다.

그리고 도9의 우단에 도달한 가공 헤드(Ｌｈ)는, 계속 워크(W)의 가장자리부(E2)를 따라 도9의 상방으로 이동하는 것이어서, 이 때에 가동 노즐(32A) 및 서브 노즐(36A)이 강하하면서, 대기위치에 있는 워크 클램프(6A) 및 위치결정치구(7A)가 지지위치를 향하여 진행하여 워크(W)의 가장자리부(E1)를 지지하는 한편 워크 클램프(7B) 및 위치결정치구(7B)가 대기위치로 물러나고, 가동 노즐(32B) 및 서브 노즐(36C)이 상승단으로 이동하여 워크(W)의 가장자리부(E2)에서 발생하는 진애를 흡인하도록 작용한다.

또한 가공 헤드(Ｌｈ)는, 레이저빔을 좌우로 흔들면서 이동하는 것이어서, 이 때문에 가공 헤드(Ｌｈ)의 이동경로상에 있어서 워크(W)의 하면의 박막은 일정폭(10mm 정도)으로 제거되어, 가공 헤드(Ｌｈ)가 워크(W)의 단면부(E1～E4)를 따라 일주(一周)하면, 워크(W)의 전체 둘레에 도11과 같은 절연부(Ｉｎ)가 형성되게 된다. 또, 4개의 서브 노즐(36)은 가공 헤드(Ｌｈ)의 위치에 관계없이 항상 흡기하지만, 가동 노즐(32)은 하강단에 있어서 그 흡기경로(도8에 나타낸 댐퍼(86))가 닫혀진다.

여기에서, 박막에 대한 레이저빔의 조사에 의하여 발생하는 애블레이션 찌꺼기는 그 대부분이 미세한 분진으로 변하여 부유(浮遊)하기 때문에, 이것을 그대로 방치하면 박막에 재부착하여 전기적으로 절연되어야 할 장소가 도전해버리나, 본 발명에서는 그 애블레이션 찌꺼기가 발생 직후에 가동 노즐(32)로 곧바로 흡인되므로, 패터닝 되어진 박막을 오손시키지 않고 바람직한 상태로 유지할 수 있고, 또한 애블레이션 찌꺼기의 흡인시에는 가동 노즐(32)이 그 발생부에 근접하고 있으므로 흡인제거에 빠짐이 없고, 또한 가공 헤드(Ｌｈ)의 바로 아래에 위치하는 가동 노즐(32)만이 흡기하기 때문에 배기용량이 작은 흡기원(V)를 사용하면서 큰 집진력을 얻을 수 있다.

이상 본 발명의 실시예를 설명했지만, 이러한 제진흡인장치 및 레이저 가공기는 태양전지에 한정되지 않고, 액정패널의 패터닝이나 기타의 가공에도 적절하게 사용할 수 있다.

또 고정 챔버는, 도10(a)과 같이 하부 챔버(33)와 외측 프레임부(34)가 일체로 성형된 구조이어도 좋고 혹은 도10(b)와 같이 하부 챔버(33)에 상당하는 부분이 없는 외측 프레임부(34)만의 형태이어도 좋다.

또한 노즐 구동부(4), 워크 클램프(6), 위치결정치구(7)의 구동원으로서, 유압 실린더(油壓 cylinder)나 전자 솔레노이드(電磁 solenoid)를 이용할 수 있는 이외에, 모터를 구동원으로 하는 크랭크 기구(crank 機構)나 이송나사기구(移送螺絲機構)에 의하여 가동 노즐(32) 및 접촉자(패드(67a)나 롤러(68a, 75))를 이동시키는 구성으로 할 수도 있다.

W 워크
Ｌｈ 가공 헤드
2 가공 스테이지
3 흡인 헤드
31 고정 챔버
32 가동 노즐
33 하부 챔버
34 외측 프레임부
4 노즐 구동부
6 워크 클램프(워크 지지구)
67a 패드(접촉자)
68a 롤러(접촉자)
7 위치결정치구(워크 지지구)
75 롤러(접촉자)
8 덕트
81 본관
82 에어 매니폴드
83 분기관
86 댐퍼
V 흡기원
9 제어부

Claims

판자 모양의 워크(work)의 가장자리부를 지지하는 워크 지지구(work 支持具)와, 덕트(duct)를 통하여 흡기원(吸氣源)과 통하게 되는 흡인 헤드(吸引 head)를 구비하고, 그 흡인 헤드보다 상방에 배치되는 상기 워크의 가공시에 발생하는 진애(塵埃)를 흡인하여 제거하는 제진흡인장치(除塵吸引裝置)로서,
상기 흡인 헤드는, 상기 덕트의 일단(一端)이 접속하는 가로로 긴 고정 챔버(固定 chamber)와, 그 고정 챔버의 상부에 설치되는 승강(昇降) 가능한 가동 노즐(可動 nozzle)을 구비하고,
상기 고정 챔버는, 상기 가동 노즐의 하부가 슬라이딩 하도록 하여 결합하는 외측 프레임부(外側 frame部)를 구비하고, 그 외측 프레임부에 인접하는 위치에는 상기 가동 노즐을 승강시키는 노즐 구동부(nozzle 驅動部)가 설치되고,
상기 워크 지지구는, 상기 워크의 가장자리부를 지지하는 지지위치(支持位置)와 상기 가동 노즐의 이동경로상으로부터 벗어나는 대기위치(待機位置) 사이에서 이동 가능한 접촉자(接觸子)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제진흡인장치.
판자 모양의 워크를 배치하는 가공 스테이지(加工 stage)와, 상기 워크의 가장자리부를 지지하는 워크 지지구와, 상기 워크의 가장자리부를 따라 이동하면서 그 가장자리부를 향하여 상방으로부터 레이저빔을 조사(照射)하는 가공 헤드(加工 head)와, 상기 가공 스테이지상에 배치된 워크보다 하방으로 배치되는 흡인 헤드를 구비한 레이저 가공기로서,
상기 흡인 헤드는, 덕트를 통하여 흡기원과 통하게 되는 가로로 긴 고정 챔버와, 그 고정 챔버의 상부에 설치되는 승강 가능한 가동 노즐을 구비하고,
상기 고정 챔버는, 상기 가동 노즐의 하부가 슬라이딩 하도록 하여 결합하는 외측 프레임부를 구비하고, 그 외측 프레임부에 인접하는 위치에는 상기 가동 노즐을 승강시키는 노즐 구동부가 설치되고,
상기 워크 지지구는, 상기 워크의 가장자리부를 지지하는 지지위치와 상기 가동 노즐의 이동경로상으로부터 벗어나는 대기위치 사이에서 이동 가능한 접촉자를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제2항에 있어서,
사각형의 워크에 대응하여 적어도 4개의 흡인 헤드가 사각형 모양으로 배열되어 있고 또한 상기 워크의 각 가장자리부에 대응하여 상기 워크 지지구가 복수 설치되고,
상기 가공 헤드에 의하여 상기 워크의 일단(一端) 테두리부에 레이저빔이 조사될 때에, 당해 일단 테두리부에 대응하는 워크 지지구를 상기 대기위치로 이동시키면서, 상기 워크의 일단 테두리부의 하방에 위치하는 흡인 헤드의 가동 노즐을 상승시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
제3항에 있어서,
각 흡인 헤드에 대응하여 상기 덕트가 흡기원으로부터 에어 매니폴드(air manifold)를 통하여 복수의 분기관(分岐管)으로서 분기되고, 그 각 분기관내에 상기 제어부에 의하여 개별적으로 개폐가 제어되는 댐퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.