KR20130123895A - 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치 및 이의 유리기판 파손 감지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치 및 이의 유리기판 파손 감지 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 유리기판이 이송되는 과정뿐만 아니라 레이저 절단 공정으로 진입시 레이저 절단이 시작되기 직전 및 레이저 절단이 이루어지는 과정 중에도 유리기판의 파손 발생 여부를 실시간으로 감지할 수 있는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치 및 이의 유리기판 파손 감지 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치는 다수 개의 진공흡착홈이 형성되어 있는 가공테이블과; 상기 가공테이블에 진공흡착된 상기 유리기판에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 레이저 커터와; 상기 유리기판의 진공흡착시 그 진공압력을 측정하는 압력센서와; 상기 압력센서에 의해 측정된 진공압력을 기설정된 임계압력과 비교하여 유리기판의 파손 여부를 판별하는 연산처리부와; 상기 유리기판의 절단방향을 따라 이동하며 레이저 빔을 유리기판으로 출사하는 레이저 헤드를 갖는 상기 레이저 커터; 및 상기 레이저 헤드에 장착되어 함께 이동하되, 상기 외부로 출사되는 레이저 빔보다 전방의 지점에 배치되어 유리기판의 파손을 검출하기 위한 광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치는 다수 개의 진공흡착홈이 형성되어 있는 가공테이블과; 상기 가공테이블에 진공흡착된 상기 유리기판에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 레이저 커터와; 상기 유리기판의 진공흡착시 그 진공압력을 측정하는 압력센서와; 상기 압력센서에 의해 측정된 진공압력을 기설정된 임계압력과 비교하여 유리기판의 파손 여부를 판별하는 연산처리부와; 상기 유리기판의 절단방향을 따라 이동하며 레이저 빔을 유리기판으로 출사하는 레이저 헤드를 갖는 상기 레이저 커터; 및 상기 레이저 헤드에 장착되어 함께 이동하되, 상기 외부로 출사되는 레이저 빔보다 전방의 지점에 배치되어 유리기판의 파손을 검출하기 위한 광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 유리기판용 레이저 절단 장치 및 유리기판 파손 감지 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 진공흡착압력과 유리기판의 절단을 위한 레이져 커터를 유기적으로 활용하여 유리기판 절단 과정에서 유리기판의 파손을 실시간으로 감시할 수 있는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치 및 이의 유리기판 파손 감지 방법에 관한 것이다.
레이저 빔을 이용한 유리기판 절단은 그 공정 특성 상 피가공물인 유리기판의 평탄도를 유지하는 것이 매우 중요하다. 따라서 일반적으로 레이저 절단되는 유리기판은 높은 평탄도를 갖도록 고정밀도로 가공된 테이블에 놓여진다. 가공테이블의 재질은 금속이나 대리석 등이 널리 사용되며, 유리기판의 표면 손상을 방지하기 위하여 그 위에 소프트한 재질의 시트 또는 패드가 부착된다. 그러나 이러한 것들은 대부분 가연성 재질이기 때문에 레이저 빔이 그 위에 조사되면, 타면서 그을음을 발생시켜 광학계 및 광경로를 오염시켜 레이저 절단 장치에 치명적인 데미지를 발생시킨다. 따라서 유리기판의 파손이 있는 구간에는 시트 또는 패드의 가연성 재질이 노출되기 때문에 레이저 절단에 앞서 피가공물인 유리기판의 이상여부를 판단하는 것은 필수적이며 매우 중요하다.
한국등록특허 제0510720호 같이, 종래 유리기판 파손 감지 방법은 유리기판이 이송되는 방향을 기준으로 양 측면 위치에 광센서를 설치 고정하고, 유리기판이 이송될 때 그 양 측면의 파손 여부를 검출하도록 구성된 것이 일반적이다.
상기 경우, 레이저 절단 방향과 유리기판의 이송 방향이 일치하기 때문에 별도의 캐리지 없이 유리기판이 이송되면서 유리기판의 양 변의 하부 또는 상부에 위치한 광센서가 레이저 절단이 이루어질 그 양 변의 파손 상태를 탐지할 수 있다.
따라서 사각형의 유리기판의 다른 양 변을 레이저 절단하기 위해서는 이전과 동일하게 사전에 그 다른 양 변의 이상 여부가 확인되어야 하며, 이를 위해서는 반드시 유리기판의 방향 전환을 위한 장치가 필요하다. 결국, 전술한 과정을 모두 거쳐야만 유리기판의 모든 변에 대한 이상 여부를 판단할 수 있다.
그러나, 많은 경우에 있어서 종래 유리기판 파손 감지 방법만으로는 유리기판의 파손으로 인한 레이저 광학계와 광경로에의 데미지를 근본적으로 방지할 수 없는 한계가 있다.
즉, 유리기판이 이송되는 시점을 기준으로 레이저 절단이 이루어질 양 변의 유리기판 상태가 정상이라 하더라도 그 이후 레이저 절단 공정을 위한 유리기판 정렬 등의 과정 중에 감지되지 못한 다른 양 변의 파손부위가 확산되어 유리기판 아래의 가연성 재질이 노출되면 레이저 절단 중에 발생되는 그을음이 광학계와 광경로를 오염시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 레이저 절단이 이루어지는 유리기판의 양 변 외에 다른 양 변의 이상으로 기인하는 유리기판의 파손까지도 탐지될 수 있고, 특히 유리기판이 이송되는 과정에서 뿐만 아니라 이후 레이저 절단 공정으로 진입시 레이저 절단이 시작되기 직전 및 레이저 절단이 이루어지는 과정 중에도 유리기판의 파손 발생 여부를 실시간으로 감지할 수 있어 레이저 절단 프로세스의 일련의 과정 상에서 발생할 수 있는 모든 경우의 유리기판 파손을 검출할 수 있는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치 및 이의 유리기판 파손 감지 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치는, 유리기판을 진공흡착시키기 위한 다수 개의 진공흡착홈이 형성되어 있는 가공테이블과; 상기 가공테이블에 진공흡착된 상기 유리기판에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 레이저 커터와; 상기 가공테이블이 상기 유리기판을 진공흡착시 그 진공압력을 측정하는 압력센서와; 상기 압력센서에 의해 측정된 진공압력을 기설정된 임계압력과 비교하는 연산을 통해 상기 유리기판의 파손 여부를 판별하는 연산처리부와; 상기 유리기판의 절단방향을 따라 이동하며 레이저 빔을 유리기판으로 출사하는 레이저 헤드를 포함하는 상기 레이저 커터; 및 상기 레이저 헤드에 장착되어 함께 이동하되, 상기 유리기판의 절단방향을 기준으로 상기 외부로 출사되는 레이저 빔보다 적어도 전방의 지점에 배치되어 유리기판의 파손을 검출하기 위한 광센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 유리기판 파손 감지 방법은, 가공테이블의 상면 상에 유리기판을 진공흡착하여 고정시키는 단계와; 상기 가공테이블이 유리기판을 진공흡착시 그 진공압력을 측정하는 단계와; 상기 측정된 진공압력을 기설정된 임계압력과 비교하고, 이에 근거하여 상기 유리기판의 파손 여부를 판별하는 단계; 및 상기 판별 결과 해당 유리기판이 정상 상태일 경우 유리기판 절단 공정으로 진입하고, 상기 판별 결과 해당 유리기판이 이상 상태일 경우 유리기판 절단 공정을 보류하고 이를 외부에 표시해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치 및 이의 유리기판 파손 감지 방법에 의하면, 유리기판 이송 공정에서 뿐만에 아니라 유리기판 절단 공정에도 레이저 절단 프로세스의 일련의 과정 상에서 발생할 수 있는 모든 경우의 유리기판 파손 여부를 실시간으로 감시할 수 있는 바, 파손 미검출 시 발생될 수 있는 레이저 절단 시스템의 광학계 및 광경로의 오염으로 인한 치명적인 데미지를 사전에 예방할 수 있다. 이를 통하여 레이저 절단 시스템의 수율 측면에서의 성능 뿐만 아니라 운영적 측면에서의 안정성도 대폭 향상시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.
또한, 유리기판 절단을 위해서는 필연적으로 수반되는 진공흡착압력을 그대로 활용하여 유리기판 파손을 실시간 검출할 수 있도록 구성함으로써 큰 비용상승 없이 매우 경제적으로 유리기판용 레이저 절단 장치를 생산 제조할 수 있는 바, 그 산업상 이용 가능성이 높은 장점이 있다.
또한, 유리기판의 진공흡착을 실현하면서 동시에 유리파손을 검출하기 위한 진공흡착홈을 조밀한 격자 형태로 형성함으로써 가공대에 흡착 고정된 유리기판의 어느 지점에 파손이 존재하더라도 또는 그 파손이 미소하더라도, 그 진공압력의 변화가 손쉽게 유발될 수 있도록 하였다. 이를 통해 유리기판의 파손 감지 성능과 정확도를 더욱 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치를 개략적으로 도시한 장치 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가공테이블의 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 좌변 및 우변가공대의 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광센서를 구비한 레이저 커터의 모식도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 유리기판용 레이저 절단 장치에 의한 유리기판 절단 과정에서 절단 시작 직전에 유리기판 파손 여부를 검사하는 제1 공정의 처리 흐름을 도시한 블록 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 유리기판용 레이저 절단 장치에 의한 유리기판 절단 과정에서 레이저 절단이 진행되는 도중에 유리기판 파손 여부를 검사하는 제2 공정의 처리 흐름을 도시한 블록 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가공테이블의 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 좌변 및 우변가공대의 사시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광센서를 구비한 레이저 커터의 모식도.
도 5는 도 4의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 유리기판용 레이저 절단 장치에 의한 유리기판 절단 과정에서 절단 시작 직전에 유리기판 파손 여부를 검사하는 제1 공정의 처리 흐름을 도시한 블록 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 유리기판용 레이저 절단 장치에 의한 유리기판 절단 과정에서 레이저 절단이 진행되는 도중에 유리기판 파손 여부를 검사하는 제2 공정의 처리 흐름을 도시한 블록 순서도.
본 발명은 유기기판의 고정을 위한 진공흡착압력과 유리기판의 절단을 위한 레이져 커터를 유기적으로 활용하여 유리기판 절단 과정에서 유리기판의 파손을 실시간으로 감시할 수 있는 기술 특징을 개시한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 본 발명에서 사용하는 용어 '실시간 유리기판 파손 감지 기능'란 유리기판 절단 공정과는 별개로 행해졌던 종래 유리기판 파손 확인 공정 외에, 유리기판의 레이저 절단 바로 직전에서부터 레이저 절단 진행 도중을 거쳐 레이저 절단 완료에 이르기까지 연속되는 시점 동안 해당 유리기판의 파손 여부를 즉시 감지하고 이에 적합한 처리를 수행할 수 있는 기능을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치를 개략적으로 도시한 장치 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치는 가공테이블(20), 레이저 커터(30), 압력센서(50), 연산처리부(60), 광센서(40) 및 제어부를 포함하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
가공테이블(20)은 유리기판(10)을 지지, 이송 및 고정시키는 역할을 하는 구성부에 해당한다.
유리기판(10)의 레이저 절단은 그 공정의 특성 상 피가공물인 유리기판의 평탄도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 가공테이블(20)은 높은 평탄도를 갖도록 고정밀도로 가공되고, 이를 위해 바람직하게는 금속이나 대리석 재질로 형성된다.
또한, 유리기판(10)은 가공테이블(20)의 상면 상에 안착되어 지지, 이송 및 고정되는데 이 때 유리기판(10)의 표면 손상을 방지하기 위하여 가공테이블(20)의 상면에는 소프트한 재질의 시트 또는 패드가 부착된다.
한편, 가공테이블(20)에는 유리기판(10)을 이송 내지 고정시키기 위한 기체 유동홀(24,27)과 공기배관이 형성되어 있다. 기체 유동홀(24,27)은 유리기판(10)이 안착되는 가공테이블 상면에 다수 개로 형성되고, 공기배관은 기체를 주입하고 배출하기 위한 통로로서 각 기체 유동홀(24,27)과 연통되게 형성되어 있다.
또한, 공기배관은 유리기판(10)의 이송을 위한 기체 주입과 유리기판(10)의 고정을 위한 기체 배출을 위해 노즐(26)과 연결되어 있고, 상기 노즐(26)은 기체 주입에 의한 양(+)의 압력과 기체 배출에 의한 진공 압력을 실현하기 위한 공압기 내지 진공펌프(70)와 연결되어 있다.
가공테이블(20)에 의한 유리기판(10) 이송을 살펴보면, 노즐(26)로부터 기체가 주입되어 가공테이블 내부에 양의 압력이 가해지면 유리기판(10)과 가공테이블 사이에 얇은 공기막이 형성되어 유리기판(10)을 미세하게 부양시키게 되고, 이 때 유리기판은 마찰력이 극소화된 상태에서 표면 손상 없이 가공테이블(20) 상에서 미끄러지며 이송되게 된다.
가공테이블(20)에 의한 유리기판(10) 고정을 살펴보면, 펌핑을 통해 가공테이블 내부에 진공 압력이 가해지면 유리기판(10)은 가공테이블(20) 상에 진공흡착되어 움직이지 못하고 고정되게 된다.
특히, 본 발명의 가공테이블(20)은 상호 평행하게 이격 배열된 적어도 세 개 이상의 가공대(21,22,23)로 구성되고, 상기 다수 개의 가공대(21,22,23) 중 가공테이블에 안착된 유리기판(10)의 좌변부와 우변부의 수직 하부에 위치하는 가공대(이하, "좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)" 라 함)의 공기배관(25)은 나머지 가공대(23)의 공기배관과 분리 구성된 것을 특징으로 한다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
레이저 커터(30)는 가공테이블(20)의 수직 상부에 취부되어 유리기판 절단방향(D1)을 따라 이동하며 유리기판(10)에 레이저 빔을 조사하여 절단을 실시하는 구성부에 해당한다.
구체적으로, 상기 레이저 커터(30)는 레이저 빔을 발생시켜 유리기판(10)을 급속도로 가열하는 가열장치와, 냉각수를 분사하여 가열된 유리기판(10)을 급속도로 냉각하여 유리기판(10)의 절단예정선을 따라 크랙을 신장시키는 냉각장치로 구성된다.
압력센서(50)는 가공테이블 내부(즉, 진공흡착홈 및 공기배관)와 연결되게 설치되어 가공테이블(20)이 유리기판(10)을 진공흡착시 그 진공도를 측정하는 진공압력센서를 의미한다.
특히, 본 발명은 가공테이블(20)을 적어도 3 개 이상의 가공대로 분리 구성하고, 상기 다수의 가공대 중 좌변가공대(22)와 우변가공대(21)의 진공압력을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 압력센서(50)는 좌변가공대(22)와 우변가공대(21)에 함께 연결되도록 설치하여 이들의 진공도를 동시 측정하도록 구성되거나, 또는 좌변가공대(22)와 우변가공대(21)에 각각 상호 분리된 압력센서(50)를 별도 설치하여 각각의 진공도를 독립적으로 측정하도록 구성된다.
한편, 압력센서(50)가 측정하는 좌변 및 우변가공대(21)의 진공압력은 압력센서(50)와 전기적으로 연결된 연산처리부(60)로 전송되어 유리기판(10)의 파손 여부를 판별하기 위한 근거로 사용된다. 판별 방법에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
광센서(40)는 유리기판 절단을 위해 레이저 커터(30)가 이동시 이와 함께 이동하도록 구성되어 레이저 절단이 진행되는 도중에 유리기판 파손을 검출하기 위한 구성부에 해당한다. 도 1의 실시예는 광센서(40)를 레이저 커터(30)에 장착함으로써 레이저 커터(30)와 함께 이동 가능하도록 구성하였다.
광센서(40)는 광을 출사하는 발광부와 출사된 광을 수광하는 수광부로 이루어진 포토 센서나 레이저 센서로 구성할 수 있다. 광센서(40)의 일측에는 발광부가 구비되고, 타측에는 수광부가 구비되어 발광부와 수광부의 조합에 의해 유리기판의 파손 내지 스크래치 여부를 탐지할 수 있다.
한편, 광센서(40)에 의해 측정되는 센싱 정보는 광센서(40)와 전기적으로 연결된 연산처리부(60)로 전송되어 유리기판의 파손 여부를 판별하기 위한 근거로 사용된다. 판별 방법에 대한 자세한 내용은 후술하기로 한다.
제어부는 레이저 커터(30)의 구동을 제어하는 레이저커터 구동부(미도시)와 전기적으로 연결되어, 광센서(40)를 통해 상기 유리기판의 파손이 검출될 경우 레이저커터 구동부를 제어하여 레이저 빔 조사를 즉시 중지시키는 기능을 실현한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가공테이블의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 좌변 및 우변가공대의 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가공테이블(20)은 일 방향으로 직선의 장축을 갖는 빔 형상의 다수 개의 가공대로 구성되고, 상기 다수의 가공대는 유리기판 절단방향(D1)에 평행하게 상호 일정 간격을 두고 배열된 구조를 이루고 있다.
다수의 가공대 중, 가공테이블(20)에 안착된 유리기판의 좌변부와 우변부의 수직 하부에 위치하는 좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)는 나머지 가공대(23)들과 공기배관이 분리되게 구성된다.
좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)의 상부에는 유리기판의 고정을 위한 진공흡착을 수행하기 위한 진공흡착홈(24)이 그 장축 방향을 따라 다수 개로 형성되어 있고, 좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)의 내부에는 상기 진공흡착홈(24)과 연통되게 연결된 공기배관(25)이 형성되어 있다.
좌변가공대(22)와 우변가공대(21)에 형성된 진공흡착홈(24)은 도 3과 같이, 빔의 장축 방향을 따라 좌변가공대(또는 우변가공대)의 상면에 조밀한 격자 형태로 형성하는 것이 바람직하다.
이는, 좌변가공대(22)와 우변가공대(21)의 상면 상에 흡착 고정된 유리기판의 어느 지점에 파손이 존재하더라도 또는 그 파손이 미소하더라도, 격자 형태로 조밀하게 구비된 진공흡착홈(24)에 의해 그 진공압력의 변화가 손쉽게 유발될 수 있도록 하고 이로써 유리기판의 파손 감지 성능의 높은 정확도를 보장함에 유리하기 때문이다.
한편, 좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)의 공기배관(25)의 종단부는 노즐(26)을 통해 진공펌프(70)와 연결되어 있어 진공펌프(70)의 펌핑을 통해 진공흡착을 실시하게 된다.
또한, 좌변가공대(또는 우변가공대)에 형성된 모든 진공흡착홈(24)은 공기배관(25)을 통해 상호 유기적으로 연결되어 있다. 따라서, 레이저 절단이 이루어질 유리기판의 좌측변(또는 우측변)의 어떤 임의의 위치에 파손이 존재하더라도 정상 유리기판의 경우에 대비하여 진공압력에 차이가 발생되어 유리기판의 이상 상태가 감지될 수 있게 된다.
좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)를 제외한 나머지 가공대(23)의 상부에는 유리기판의 이송을 위한 공기부양을 수행하기 위한 공기부양홈(27)이 그 장축 방향을 따라 다수 개로 형성되어 있고, 내부에는 상기 공기부양홈(27)과 연통되게 연결된 공기배관이 형성되어 있다.
한편, 상기 나머지 가공대(23)에 형성된 공기배관은 좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)의 공기배관(25)에 연결된 진공펌프(70)에 함께 연결되도록 구성하거나 또는 별도의 공압기를 구비하여 이에 연결되게 구성할 수도 있다.
참고로, 상기에서는 좌변가공대(22) 및 우변가공대(21)가 유리기판의 고정을 수행하고 나머지 가공대(23)는 유리기판의 이송을 수행하도록 설명 및 도시하였으나, 좌변가공대(22), 우변가공대(21) 및 나머지 가공대(23) 모두 하나의 진공펌프 내지 공압기에 연결되게 구성하여, 진공흡착홈(24)과 공기부양홈(27)이 실질적으로 동일한 기능(즉, 기체주입에 의한 유리기판 이송 및 기체펌핑에 의한 유리기판 진공흡착)을 수행하도록 구성할 수도 있음은 물론이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광센서를 구비한 레이저 커터의 모식도이고, 도 5는 도 4의 측면도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 커터(30)는 가열장치와 냉각장치로 구성되고, 일측에는 광센서(40)가 장착되어 있다.
가열장치는 고온의 레이저 빔(35)을 발생시키는 레이저 소스(31)와, 발생된 레이저 소스(31)를 유리기판(10)으로 출사하는 레이저 헤드(32)와, 레이저 헤드(32)가 유리기판(10)의 수직 상부에서 이동할 수 있도록 이를 지지하는 갠트리 빔(33)으로 구성되고, 바람직하게는 레이저 소스(31)로부터 발진된 레이저 빔의 주사 방향을 굴절시키는 굴절 렌즈부와, 굴절된 레이저 빔의 초점을 조정하는 포커싱 렌즈부를 더 포함할 수 있다.
또한, 레이저 헤드(32)에는 레이저 빔 절단 전 유리기판(10) 표면에 초기크랙을 발생시키기 위한 초기크랙 발생수단(34)이 더 구비될 수 있다.
냉각장치는 크랙이 진행되는 방향(즉, 유리기판 절단방향(D1))을 기준으로 외부로 출사되는 레이저 빔보다 후방의 지점에 설치되어 가열된 유리기판(10)에 냉각수를 분사하는 분사노즐(36)로 구성되고, 바람직하게는 상기 분사노즐(36) 쪽으로 냉각 유체를 공급하는 냉각수 저장용기를 더 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5의 실시예의 광센서(40)는 레이저 헤드(32)에 장착되어 유리기판(10)을 절단하는 레이저 커터(30)와 함께 이동하며 절단예정선 상에 파손 부위가 존재하는지 여부를 실시간 감시하게 된다.
보다 구체적 설명하면, 광센서(40)는 레이저 헤드(32)의 일지점에 배치 고정되되, 상기 일지점은 유리기판의 절단방향(D1)을 기준으로 적어도 레이저 헤드(32)에서 외부로 출사되는 레이저 빔(35)보다 전방에 해당하는 지점을 의미하고, 더욱 바람직하게는 상기 전방의 지점 중 유리기판(10)에 조사된 레이저 빔 축과 적어도 동일한 선상(L1)을 센싱 영역으로 갖을 수 있는 지점을 의미한다.
이는, 레이저 절단 진행 중에 실시간으로 유리기판(10)의 파손이 감지된 경우 레이저 빔이 해당 파손 부위에 도달하기 전에 차단되어야 가공테이블의 연소에 의한 광학계 및 광경로의 오염을 방지할 수 있기 때문이다. 따라서, 상기의 목적을 달성하기 위해, 광센서(40)는 레이저 빔보다 전방의 위치에 배치되어 절단예정인 부위를 먼저 검사하고, 상기 검사결과 이상 여부가 검출되지 않을 경우 레이저 빔이 해당 부위를 절단하는 동작을 수행할 수 있도록 구성된다.
즉, 광센서(40)에 의한 선(先) 검사 공정과 레이저 빔에 의한 후(後) 절단 공정이 유리기판의 절단예정선의 매 지점마다 연속적으로 행해짐으로써 레이저 절단 진행 중에 존재하는 파손 부위에 의한 광학계 및 광경로 오염을 근본적으로 방지할 수 있게 된다.
한편, 광센서(40)를 통해 상기 유리기판(10)의 파손이 감지될 경우, 제어부는 상기 레이저 커터(30)의 레이저 빔(35) 조사를 즉시 중지시킴으로써 파손 부위에 의해 가공테이블이 연소되는 것을 차단하는 동작을 행하게 된다.
따라서, 광센서(40)는 레이저 빔보다 전방의 위치에 설치되되, 광센서(40)와 레이저 빔 선단 간의 이격 거리는 광센서(40)에 의해 유리기판 파손이 감지된 후 레이저 빔이 오프(0ff)될 때까지 걸리는 시간을 고려하여 결정된다. 보다 구체적으로는 상기 이격 거리는 레이저 절단 속도와 광센서(40) 및 레이저 발진 통신에 소요되는 시간을 모두 고려하여, 광센서(40)에 의해 유리기판 파손이 검출되면 적어도 해당 부위에는 레이저 빔이 도달하지 않고 멈출수 있는 지연시간을 확보할 수 있는 이격 거리를 갖도록 산정된다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 유리기판용 레이저 절단 장치에 의한 유리기판 절단 과정에서 유리기판의 파손 여부를 실시간으로 감지하고 처리하는 업무 흐름을 도시한 블록 순서도로서, 도 6은 유리기판 절단 직전의 제1 공정에 대한 블록 순서도이고, 도 7은 유리기판 절단 진행 중의 제2 공정에 대한 블록 순서도이다.
본 발명에 따른 유리기판용 레이저 절단 장치에 의한 유리기판 절단 공정은 절단 시작 직전에 유리기판 파손 여부를 검사하는 제1 공정과, 레이저 절단이 진행되는 도중에 유리기판 파손 여부를 검사하는 제2 공정으로 이루어져 있다.
도 6을 참조하면, 제1 공정은 가공테이블(20) 상에 로딩된 유리기판을 정렬시키는 단계(S10)와, 진공펌프(70)를 가동시켜 적어도 좌변가공대(22)와 우변가공대(21)에 진공압력을 가하고 이로써 유리기판을 진공흡착시키는 단계(S11)와, 가공테이블(20)이 유리기판을 진공흡착시 압력센서(50)가 진공압력을 측정하는 단계(S12)와, 압력센서(50)에 의해 측정된 진공압력을 임계압력과 비교하는 단계(S13)를 포함한다.
압력센서(50)에 의해 측정된 진공압력을 임계압력과 비교하는 연산은 압력센서(50)와 전기적 연결된 연산처리부(60)를 통해 수행되고, 상기 임계압력에 대한 수치는 연산처리부(60)에 기설정되어 저장되어 있다. 또한, 상기 임계압력이란 유리기판이 가공테이블(20)에 정상적으로 진공흡착시 형성되는 진공압력 범위에서 최대 허용 가능한 진공압력 수치를 의미한다.
따라서, 압력센서(50)에 의해 측정된 진공압력이 임계압력보다 낮거나 같을 경우(이하, '경우 1'), 해당 유리기판은 정상적인 진공흡착 상태에 있고 이로써 유리기판에는 파손 부위가 존재하지 않음을 추정할 수 있다.
반면, 압력센서(50)에 의해 측정된 진공압력이 임계압력보다 높을 경우(이하, 경우 2'), 해당 유리기판은 진공흡착이 제대로 이루어지고 있지 않는 상태에 있고 이로써 유리기판의 좌변부(또는 우변부)의 소정 지점에 파손 부위가 존재하고 있음을 추정할 수 있다.
압력센서(50)에 의해 측정된 진공압력과 임계압력을 비교한 결과 경우 2로 판별되면, 유리기판용 레이저 절단 장치의 가동을 정지(S14)시키고 이상 유리기판이 유입된 사실을 시각(또는 청각)적으로 표시하여 작업자에게 경고(S15)해 준다.
압력센서(50)에 의해 측정된 진공압력과 임계압력을 비교한 결과 경우 1로 판별되면, 레이저 절단을 위한 제2 공정으로 진입(S20)한다.
제2 공정은 레이저 커터(30)가 가동되어 절단예정선을 따라 이동을 시작하는 단계(S21)와, 레이저 커터(30)에 장착된 광센서(40)가 상기 레이저 커터(30)로부터 출사되는 레이저 빔 보다 앞서 이동하며 유리기판을 센싱하는 단계(S22: 이하, '센싱단계')와, 광센서(40)에 의해 탐지된 센싱감도를 임계감도와 비교하는 단계(S23: 이하, '판별단계')와, 레이저 빔에 의한 유리기판 절단 단계(S24: 이하, '절단단계'를 포함한다. 한편, 상기 센싱단계(S22), 판별단계(S23) 및 절단단계(S24)는 유리기판의 절단예정선의 매 지점마다 연속적으로 반복 수행된다.
광센서(40)에 의해 측정된 센싱감도를 임계감도와 비교하는 연산은 광센서(40)와 전기적 연결된 연산처리부(60)를 통해 수행되고, 상기 임계감도는 연산처리부(60)에 기설정되어 저장되어 있다. 또한, 상기 임계감도란, 광센서(40)가 정상 유리기판의 표면에 광을 방사하여 수광시 측정되는 감도의 범위에서 최소 허용 가능한 값을 의미한다.
따라서, 광센서(40)에 의해 측정된 센싱감도가 임계감도보다 크거나 같을 경우(이하, '경우 3'), 해당 유리기판은 절단예정선 부근에 파손 부위가 없는 정상 상태임을 추정할 수 있다.
반면, 광센서(40)에 의해 측정된 센싱감도가 임계감도보다 작을 경우(이하, '경우 4'), 해당 유리기판은 절단예정선 부근에 파손 부위가 존재하는 불량 상태임을 추정할 수 있다.
광센서(40)에 의해 측정된 센싱감도와 임계감도를 비교한 결과 경우 4로 판별되면, 레이저 커터(30)의 전원을 오프(OFF, S25)시켜 출사 중이던 레이저 빔(35)을 중지시키고, 분사 중이던 냉각수를 중지(S26)시킨다. 그리고 이상 유리기판이 유입된 사실을 시각(또는 청각)적으로 표시하여 작업자에게 경고(S27)해 준다.
광센서(40)에 의해 측정된 센싱감도와 임계감도를 비교한 결과 경우 3으로 판별되면, 레이저 빔에 의한 유리기판 절단 공정을 정상적으로 진행시킨다.
이후, 유리기판의 절단이 최종 완료되면 유리기판을 언로딩(unloading)하여 지정된 장소로 이동 보관함으로써 유리기판 파손 감지 및 절단 공정이 종료된다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다.
예컨데, 연산처리부(60)와 제어부는 별도 구성처럼 설명 및 도시하였으나, 하나의 중앙처리부가 이들 기능을 모두 수행하도록 구성할 수도 있음은 당업자에게 자명하다. 또한, 연산처리부(60)는 광센서(40)는 물론 압력센서(50) 함께 연계되어 진공압력에 의한 파손 여부 판별과 센싱감도에 의한 파손 검출 기능을 모두 수행하도록 구성하였으나, 광센서(40)를 위한 연산처리부와 압력센서(50)를 위한 연선처리부를 별도 구성할 수도 있음은 물론이다.
이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
10: 유리기판 20: 가공테이블
21: 우변가공대 22: 좌변가공대
23: 나머지 가공대 24: 진공흡착홈
25: 좌변가공대 및 우변가공대의 공기배관
26: 노즐 27: 공기부양홈
30: 레이저 커터 31: 레이저 소스
32: 레이저 헤드 33: 갠트리 빔
34: 초기크랙 발생수단 36: 냉각수 분사노즐
40: 광센서 50: 압력센서
60: 연산처리부 70: 진공펌프
21: 우변가공대 22: 좌변가공대
23: 나머지 가공대 24: 진공흡착홈
25: 좌변가공대 및 우변가공대의 공기배관
26: 노즐 27: 공기부양홈
30: 레이저 커터 31: 레이저 소스
32: 레이저 헤드 33: 갠트리 빔
34: 초기크랙 발생수단 36: 냉각수 분사노즐
40: 광센서 50: 압력센서
60: 연산처리부 70: 진공펌프
Claims (10)
- 유리기판을 진공흡착시키기 위한 다수 개의 진공흡착홈이 형성되어 있는 가공테이블;
상기 가공테이블에 진공흡착된 상기 유리기판에 레이저 빔을 조사하여 절단하는 레이저 커터;
상기 가공테이블이 상기 유리기판을 진공흡착시 그 진공압력을 측정하는 압력센서; 및
상기 압력센서에 의해 측정된 진공압력을 기설정된 임계압력과 비교하는 연산을 통해 상기 유리기판의 파손 여부를 판별하는 연산처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 유리기판의 절단방향을 따라 이동하며 레이저 빔을 유리기판으로 출사하는 레이저 헤드를 포함하는 상기 레이저 커터; 및
상기 레이저 헤드에 장착되어 함께 이동하되, 상기 유리기판의 절단방향을 기준으로 상기 외부로 출사되는 레이저 빔보다 적어도 전방의 지점에 배치되어 유리기판의 파손을 검출하기 위한 광센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제2 항에 있어서,
상기 광센서는, 상기 전방의 지점 중 상기 유리기판에 조사되는 레이저 빔 축과 적어도 동일한 선상(L1)을 센싱 영역으로 갖을 수 있는 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제2 항에 있어서,
상기 광센서에 의해 측정된 센싱감도를 기설정된 임계감도와 비교하는 연산을 통해 상기 유리기판의 파손 여부를 판별하는 상기 연산처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제4 항에 있어서,
상기 광센서를 통해 상기 유리기판의 파손이 검출될 경우, 상기 레이저 커터의 레이저 빔 조사를 중지시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제1 항에 있어서,
상기 가공테이블은 상호 평행하게 이격 배열된 적어도 세 개 이상의 가공대로 구성되고,
상기 진공흡착홈은 상기 가공테이블에 안착된 유리기판의 좌변부와 우변부의 수직 하부에 위치하는 가공대(이하, "좌변가공대 및 우변가공대" 라 함)에 각각 형성되어 있고,
상기 좌변가공대와 우변가공대는 상기 진공흡착을 실현하기 위한 공기배관이 상기 진공흡착홈과 연통되게 형성되어 있고,
상기 좌변가공대와 우변가공대의 공기배관은 나머지 가공대에 형성된 공기배관과 분리 구성되어 있으며,
상기 압력센서는 상기 좌변가공대 및 우변가공대에 형성되는 진공압력을 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제6 항에 있어서,
상기 좌변가공대 및 우변가공대는 빔 형상으로 형성되고,
상기 좌변가공대 및 우변가공대의 진공흡착홈은 상호 간에 연통되며 상기 빔의 길이방향을 따라 격자 형태로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 제2 항에 있어서,
상기 광센서는 발광부와 수광부로 이루어진 포토센서 또는 레이저센서인 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치.
- 가공테이블 상에 로딩된 유리기판의 파손 여부를 실시간 감지하며 레이저 절단하기 위한 방법으로서,
가공테이블의 상면 상에 유리기판을 진공흡착하여 고정시키는 단계;
상기 가공테이블이 유리기판을 진공흡착시 그 진공압력을 측정하는 단계;
상기 측정된 진공압력을 기설정된 임계압력과 비교하고, 이에 근거하여 상기 유리기판의 파손 여부를 판별하는 단계; 및
상기 판별 결과 해당 유리기판이 정상 상태일 경우 유리기판 절단 공정으로 진입하고, 상기 판별 결과 해당 유리기판이 이상 상태일 경우 유리기판 절단 공정을 보류하고 이를 외부에 표시해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치의 유리기판 파손 감지 방법.
- 제9 항에 있어서,
해당 유리기판이 상기 유리기판 절단 공정으로 진입시,
레이저 커터가 절단예정선을 따라 이동을 시작하는 단계;
상기 레이저 커터에 장착된 광센서가 상기 레이저 커터로부터 출사되는 레이저 빔의 선단 보다 앞서 이동하며 유리기판을 센싱해 나가는 단계;
상기 광센서에 의해 센싱되는 센싱감도를 기설정된 임계감도와 비교하고, 이에 근거하여 상기 유리기판의 파손 여부를 판별하는 단계; 및
상기 판별 결과 해당 유리기판이 정상 상태일 경우 상기 레이저 빔에 의한 유리기판 절단을 정상 진행시키고, 상기 판별 결과 해당 유리기판이 이상 상태일 경우 즉시 상기 레이저 커터의 레이저 빔 조사를 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 파손 감지 기능을 구비한 유리기판용 레이저 절단 장치의 유리기판 파손 감지 방법.
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