KR20150043339A - 할단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 판상의 피가공 부재(W)를 부상시키는 가공대(2); 상기 피가공 부재 상에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(3); 상기 피가공 부재 상에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부(4); 및 상기 피가공 부재를 상기 레이저 조사부 및 상기 냉각제 분사부에 대해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단(5);을 구비하고, 상기 피가공 부재 상에 설정된 가열 영역(18)에 상기 레이저 조사부로부터 레이저광을 조사하여 상기 가열 영역을 가열하면서, 상기 피가공 부재를 상기 이동 수단에 의해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키고, 가열한 상기 가열 영역 상에 설정된 냉각 영역(24)에 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제를 분사하여 상기 냉각 영역을 냉각하는 할단 장치(1)이다. 이 할단 장치(1)에는 상기 가공대의 상기 피가공 부재가 상대 이동하는 이동 방향에서의 상기 피가공 부재의 전방에, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제의 분사를 받아 상기 냉각제를 비산시키는 비산 부재(22)가 설치되어 있다.

Description

할단 장치{Cutting device}

본 발명은 할단(割斷) 장치에 관한 것이다. 본원은 2012년 10월 12일에 출원된 일본특허출원 2012-227023호에 따라 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 유리판 등의 판상 취성재를 할단하는 할단 장치로서, 유리판 등의 피가공 부재에 레이저광을 조사하여 국부적으로 가열하는 레이저 조사부, 및 이 레이저광에 의해 가열된 피가공 부재에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부를 구비하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).

이러한 할단 장치에 있어서 냉각제가 피가공 부재로 분사되면, 냉각제가 분사의 여파로 튀어올라 주위로 비산된다. 비산된 냉각제가 피가공 부재를 가열하기 위한 레이저광이 통과하는 레이저광 통과 영역에도 비산되면, 비산된 냉각제가 레이저의 일부를 흡수하여 피가공 부재를 충분히 가열할 수 없다. 이러한 문제에 대해, 특허 문헌 1에서는 냉각 영역과 가열 영역 사이에 차폐판을 설치함으로써, 레이저광 통과 영역으로의 냉각제의 비산을 방지하고 있다.

특허문헌 1: 일본공개특허 2008-49375호 공보

그런데, 상기와 같은 할단 장치에서는 피가공 부재의 재질이나 두께에 따라서는 레이저광의 조사에 의한 가열 조건의 마진이 매우 좁아진다. 그 때문에, 이와 같이 가열 조건의 마진이 좁은 피가공 부재를 가공하는 경우에는 원하는 할단 정밀도를 유지하기 위해 가열 조건을 소정의 범위 내로 엄격히 관리할 필요가 있다. 특히 고속 가공을 행할 때, 냉각제의 분사량을 늘릴 필요가 있기 때문에, 보다 엄격한 관리가 필요하다.

그러나, 냉각제가 대량으로 필요한 경우 등에서는 특허 문헌 1과 같이 차폐판을 설치하였다 하더라도, 냉각제가 레이저광 통과 영역으로 비산하는 영향을 완전히 없애기는 어려워, 가열 조건을 소정의 범위 내로 관리하기 곤란하다. 특히, 피가공 부재를 가공 테이블 상에 보유지지하고, 피가공 부재를 레이저 조사부의 하방, 이어서 냉각제 분사부의 하방으로 연속적으로 이송하는 경우에는 피가공 부재의 선단측이 레이저 조사부의 하방에 도달하여 피가공 부재에 레이저광 조사에 의한 가열 처리만 이루어지는 초기 가공시와, 피가공 부재의 선단측이 냉각제 분사부의 하방에 도달하여 냉각제 분사에 의한 냉각과 레이저광 조사에 의한 가열이 각각 피가공 부재가 다른 영역에서 동시에 이루어지는 중기 가공시 이후 사이에서 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 소정의 범위 내로 관리하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 종래에는 가열 조건의 관리를 양호하게 행할 수 없음에 기인하여, 할단을 양호하게 행할 수 없어 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 없다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 소정의 범위 내로 관리할 수 있고, 이에 따라 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 있는 할단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 행한 결과, 「피가공 부재의 선단부가 레이저 조사부의 하방에 도달하여, 피가공 부재에 레이저광 조사에 의한 가열 처리만 이루어지는 초기 가공시와, 피가공 부재의 선단부가 냉각제 분사부의 하방에 도달하여, 냉각제 분사에 의한 냉각과 레이저광 조사에 의한 가열이, 각각 피가공 부재의 다른 영역에서 동시에 이루어지는 중기 가공시 이후 사이에서, 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 관리하는 것이 어려운 주된 이유는 냉각제 분사부로부터의 냉각제가 레이저광 통과 영역에 미치는 영향이, 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 크게 변화되는 것에 기인한다」는 것을 알아내었다. 그리고, 본 발명자는 이러한 지식을 기반으로 한 연구를 거듭한 결과, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명의 제1의 형태는, 판상의 피가공 부재를 부상시키는 가공대; 상기 피가공 부재 상에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부; 상기 피가공 부재 상에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부; 및 상기 피가공 부재를 상기 레이저 조사부 및 상기 냉각제 분사부에 대해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단;을 구비하고, 상기 피가공 부재 상에 설정된 가열 영역에 상기 레이저 조사부로부터 레이저광을 조사하여 그 가열 영역을 가열하면서, 상기 피가공 부재를 상기 이동 수단에 의해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키고, 가열한 상기 가열 영역 상에 설정된 냉각 영역에, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제를 분사하여 상기 냉각 영역을 냉각하는 할단 장치이다. 이 할단 장치에서는 상기 가공대의, 상기 피가공 부재가 상대 이동하는 이동 방향에서의 상기 피가공 부재의 전방에, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제의 분사를 받아 그 냉각제를 비산시키는 비산 부재가 설치되어 있다.

또한, 본 발명의 제2의 형태는 상기 제1의 형태의 할단 장치에 있어서, 상기 가공대는 상기 피가공 부재가 상기 이동 수단에 의해 상대 이동하는 방향과 직교하는 방향으로 간격을 두고 병렬된 복수의 부상판을 구비하고, 상기 이동 수단은 상기 피가공 부재의 선단부를 협지하고 상기 간격의 길이 방향을 따라 주행하는 클램프 부재를 구비하며, 상기 비산 부재는 상기 간격 내에 배치되어 있다.

또한, 본 발명의 제3의 형태는 상기 제2의 형태의 할단 장치에 있어서, 복수의 상기 클램프 부재가 설치되고, 상기 클램프 부재는 상기 피가공 부재의 선단부의 폭방향에 있어서의 다른 위치에서 상기 피가공 부재를 협지한다.

본 발명의 제4의 형태는 상기 제1의 형태의 할단 장치와 별도의 할단 장치이고, 판상의 피가공 부재를 놓아두는 가공대; 상기 피가공 부재 상에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부; 상기 피가공 부재 상에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부; 및 상기 가공대를 상기 레이저 조사부 및 상기 냉각제 분사부에 대해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단;을 구비하고, 상기 피가공 부재 상에 설정된 가열 영역에 상기 레이저 조사부로부터 레이저광을 조사하여 상기 가열 영역을 가열하면서, 상기 가공대를 상기 이동 수단에 의해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 피가공 부재를 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키고, 가열한 상기 가열 영역 상에 설정된 냉각 영역에, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제를 분사하여 상기 냉각 영역을 냉각하는 할단 장치이다. 이 할단 장치에서는 상기 가공대가 상대 이동하는 이동 방향에 있어서의 이 가공대의 선단으로부터 상기 이동 방향의 전방으로 연장돌출되어, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제의 분사를 받아 상기 냉각제를 비산시키는 비산 부재가 설치되어 있다.

또한, 본 발명의 제5의 형태는 상기 제1~4의 형태 중 어느 하나의 할단 장치에 있어서, 상기 비산 부재는 상기 피가공 부재가 상기 이동 수단에 의해 상대 이동하는 방향의 길이가 상기 냉각 영역의 상기 상대 이동하는 방향에서의 선단과 상기 가열 영역의 상기 상대 이동하는 방향에서의 후단 사이의 거리보다 길다.

또한, 본 발명의 제6의 형태는 상기 제1~4의 형태 중 어느 하나의 할단 장치에 있어서, 상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저광이 상기 레이저 조사부와 상기 가열 영역 사이를 통과하는 레이저광 통과 영역과, 상기 냉각제 분사부로부터 분사되는 냉각제가 상기 냉각제 분사부와 상기 냉각 영역 사이를 통과하는 냉각제 통과 영역 사이에, 상기 피가공 부재와의 사이에 간극을 두고 배치되는 차폐체가 설치되고, 상기 차폐체와 상기 피가공 부재 사이의 간극을 향해 상기 레이저광 통과 영역측으로부터 가스를 분사하는 가스 분사부가 설치되어 있다.

본 발명의 할단 장치에 의하면, 피가공 부재가 상대 이동하는 이동 방향에 있어서의 이 피가공 부재의 전방에, 냉각제 분사부로부터 냉각제의 분사를 받아 이 냉각제를 비산시키는 비산 부재를 설치하거나, 가공대가 상대 이동하는 이동 방향에서의 선단측에 이 가공대보다 상기 이동 방향으로 연장돌출되어, 상기 냉각제 분사부로부터의 상기 냉각제의 분사를 받아 이 냉각제를 비산시키는 비산 부재를 설치한다. 그 때문에, 피가공 부재의 선단부가 레이저 조사부의 하방에 도달하고, 피가공 부재가 레이저광 조사에 의한 가열 처리만을 받는 초기 가공시에도, 냉각제 분사부로부터 분사된 냉각제가 비산 부재에 의해 비산된다.

따라서, 피가공 부재의 선단부가 냉각제 분사부의 하방에 도달하고, 냉각제 분사에 의한 냉각과 레이저광 조사에 의한 가열이, 각각 피가공 부재의 다른 영역에서 동시에 이루어지는 중기 가공시 이후에 냉각제가 피가공 부재에 의해 비산될 때의 조건과 같은 조건이 되며, 냉각제 분사부로부터의 냉각제가 레이저광 통과 영역에 미치는 영향이 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일해진다. 따라서, 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일하게, 즉 소정의 범위 내로 관리할 수 있다. 이에 따라, 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 있다.

도 1a는 본 발명의 할단 장치의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 할단 장치의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2a는 도 1a 및 도 1b에 도시한 할단 장치의 초기 가공시의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 2b는 도 1a 및 도 1b에 도시한 할단 장치의 초기 가공시의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3a는 도 1a 및 도 1b에 도시한 할단 장치의 중기 가공시의 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3b는 도 1a 및 도 1b에 도시한 할단 장치의 중기 가공시의 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3c는 도 1a 및 도 1b에 도시한 할단 장치의 중기 가공시의 상태를 나타내는 주요 부위의 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 할단 장치의 제2 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4b는 본 발명의 할단 장치의 제2 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4a 및 도 4b에 도시한 할단 장치의 전(前)공정을 설명하기 위한 측면도이다.

(제1 실시 형태)

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 할단 장치의 제1 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 이하의 도면에서는 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 할단 장치의 제1 실시 형태의 개략 구성을 나타내는 도면이고, 도 1a는 측면도, 도 1b는 평면도이다.

도 1a 및 도 1b 중의 부호 1은 할단 장치를 나타내고 있다. 이 할단 장치(1)는 판상의 피가공 부재(W)를 배치하기 위한 가공대(2), 피가공 부재(W)에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(3), 피가공 부재(W)에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부(4), 및 피가공 부재(W)를 상대 이동시키는 이동 수단(5)을 구비한다.

피가공 부재(W)는 유리판 등의 취성 판재로 이루어지며, 본 실시 형태의 피가공 부재(W)는 유리판으로 이루어진다. 이 유리판은 특별히 한정되지는 않지만, 두께 1mm 이하(예컨대, 0.1mm~0.7mm 정도)로 매우 얇은 직사각형 판재이다. 본 실시 형태의 할단 장치(1)는 이러한 유리판(피가공 부재(W))에, 그 유리판의 장변 방향, 혹은 단변 방향을 따라 할단선을 형성한다. 이 할단선에 의해, 유리판(피가공 부재(W))을 할단할 수 있다.

가공대(2)는 도 1a에 도시한 바와 같이, 그 상면 상에 배치된 판상의 피가공 부재(W)를 상면으로부터 부상시키고, 공기층(6)을 통해 피가공 부재(W)를 보유지지한다. 이 가공대(2)에는 다수의 공기 구멍(7)이 형성되어 있고, 이 공기 구멍(7)에는 배관(미도시)을 통해 송풍기(8)가 접속되어 있다. 송풍기(8)로부터 송풍됨으로써, 공기 구멍(7)으로부터 공기가 균일하게 분출되고, 피가공 부재(W)는 가공대(2)의 상면 상으로부터 부상한다. 즉, 공기 구멍(7)으로부터 분출된 공기에 의해 가공대(2)의 상면 상에 공기층(6)이 형성되고, 이 공기층(6)에 의해 피가공 부재(W)를 부상시킨 상태를 유지한다. 또한, 공기 구멍(7)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 일반적인 원형의 구멍 이외에 슬릿형의 좁고 긴 구멍 등일 수 있다.

또한, 후술하는 레이저 조사부(3)나 냉각제 분사부(4)에 의해 가열이나 냉각이 이루어지는 가공 영역이나 그 근방 영역에는 공기 구멍(7)과는 별도로, 다수의 흡인공(9)도 형성되어 있다. 이 흡인공(9)에는 배관(미도시)을 통해 진공압원으로서의 진공 펌프(10)가 접속되어 있다. 진공 펌프(10)에 의해 흡인됨으로써, 피가공 부재(W)는 흡인공(9)을 향해 끌어당겨진다. 단, 흡인공(9)에 의한 흡인력은 공기 구멍(7)에 의해 피가공 부재(W)를 부상시키는 힘보다 약하게 설정되어 있다. 이에 따라, 공기 구멍(7)으로부터의 공기의 분출과 흡인공(9)에 의한 흡인이 균형을 이룸으로써, 피가공 부재(W)와 가공대(2) 상면 사이의 간극(공기층(6)의 두께)이 미리 설정된 일정한 간격으로 유지된다. 따라서, 피가공 부재(W)는 가공대(2)에 대해 고정밀도로 지지된다.

또한, 가공대(2)는 도 1b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)의 이동 방향과 직교하는 방향으로 병렬된 복수의 부상판(11)을 구비한다. 이 부상판(11)에는 상기한 바와 같이 다수의 공기 구멍(7)(도 1a 참조)이 형성되고, 가공 영역에는 공기 구멍(7)과 함께 흡인공(9)(도 1a 참조)도 형성되어 있다. 이 부상판(11)은 서로 간격을 두고 배치되어 있고, 이들 간격 내에 이동 수단(5)을 구성하는 클램프 부재(12)가 배치되어 있다.

이동 수단(5)은 가공대(2)의 전방에 배치된 모터 등의 구동원을 갖는 구동부(13), 및 이 구동부(13)에 연결 부재(미도시)를 개재하여 연결된 클램프 부재(12)를 구비하고, 고정된 가공대(2)에 대해 피가공 부재(W)를 도 1b 중의 화살표 방향(전방)으로 이동시킨다. 이동 수단(5)은 복수(본 실시 형태에서는 2개)의 클램프 부재(12)를 구비하고 있고, 이 클램프 부재(12, 12)는 피가공 부재(W)의 선단부측 변의 폭방향에 있어서의 양측부를 각각 협지한다. 이러한 이동 수단(5)은 구동부(13)의 구동에 의해 클램프 부재(12, 12)를 도 1b 중의 화살표 방향(전방)으로 끌어당겨, 부상판(11, 11)간의 간격 내에 클램프 부재(12, 12)를 주행시킨다. 즉, 클램프 부재(12, 12)의 주행에 의해, 가공대(2)에 대해 피가공 부재(W)를 소정 속도(예컨대, 1 m/초)로 구동부(13)를 향해 똑바로 이동시킨다.

또한, 클램프 부재(12)의 수는 상기한 2개로 한정되지 않고, 피가공 부재(W)의 치수에 따라 적절히 변경할 수 있다. 예컨대, 피가공 부재(W)의 선단부의 변의 길이(변의 폭)가 짧은 경우, 클램프 부재(12)는 1개일 수도 있고, 선단부 변의 길이(변의 폭)가 긴 경우에는 클램프 부재(12)를 3개 이상으로 할 수도 있다.

가공대(2)의 상방에는 도 1a에 도시한 바와 같이, 레이저 조사부(3)가 설치되어 있다. 레이저 조사부(3)는 이동하는 피가공 부재(W)의 상방이 되는 위치(가공대(2) 상에 배치된 피가공 부재(W)의 상방이 되는 위치)에 배치되고, 레이저 발진기(14)와, 이 레이저 발진기(14)로부터 발진된 레이저광(L)을 안내하는 광학계(15)를 구비하고 있다.

레이저 발진기(14)로는, 예컨대 100W~수백W의 출력을 갖는 탄산 가스 레이저 발진기가 바람직하게 이용된다. 단, 다른 출력 범위, 또는 다른 발진 기구에 의한 레이저 발진기를 이용할 수도 있다. 광학계(15)는 미러나 렌즈 등으로 이루어지고, 레이저 발진기(14)로부터 발진된 레이저광(L)을 미리 설정된 영역(가열 영역)으로 안내하여 집광시키는 것이다.

즉, 레이저 조사부(3)는 가공대(2) 상을 이동하는 피가공 부재(W)에 대해 경사 상방으로부터 도 1b에 도시한 할단 예정선(16) 상에 레이저광(L)을 조사하고, 피가공 부재(W)를 국부적으로 가열하는 것이다. 여기서, 도 1a에 도시한 바와 같이, 레이저 조사부(3)와 피가공 부재(W)(또는 가공대(2)) 사이의 레이저광(L)이 통과하는 공간을 레이저광 통과 영역(17)으로 설정하고, 도 1b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)(또는 가공대(2)) 상의 레이저광(L)이 조사되는 영역을 가열 영역(18)으로 한다. 가열 영역(18)은 본 실시 형태에서는 할단 예정선(16)을 따라 좁고 길게 형성되는 대략 직사각형의 영역이다. 즉, 레이저 조사부(3)에서는, 이와 같이 좁고 긴 대략 직사각형의 가열 영역(18)을 형성하도록, 레이저 발진기(14)나 광학계(15)가 구성되어 있다.

또한, 도 1a에 도시한 바와 같이, 가공대(2)의 상방에는 냉각제 분사부(4)가, 레이저 조사부(3)보다 피가공 부재(W)의 이동 방향에서의 전방측(구동부(13)에 가까운 위치)에, 이 레이저 조사부(3)로부터 소정 거리 만큼 떨어져 배치되어 있다. 이 냉각제 분사부(4)는 가공대(2)를 향해 연직 방향 하방으로 연장되게 배치된 분사 노즐(19)과, 송액 펌프(20)와 냉각제를 저장하는 탱크(21)를 구비한다. 이 냉각제 분사부(4)는 후술하는 가공대(2)의 비산 부재(22), 또는 가공대(2) 상을 이동하는 피가공 부재(W)를 향해 분사 노즐(19)로부터 유동성을 갖는 냉각제(C)를 분사한다.

여기서, 냉각제 분사부(4)와 피가공 부재(W)(또는 비산 부재(22)) 사이의 냉각제(C)가 통과하는 공간을 냉각제 통과 영역(23)이라 하고, 도 1b에 도시한 바와 같이, 비산 부재(22)(또는 피가공 부재(W)) 상의 냉각제(C)가 분사되는 영역을 냉각 영역(24)이라 한다. 냉각 영역(24)은 본 실시 형태에서는 할단 예정선(16) 상에 배치된 비산 부재(22) 상에 형성되어 있다. 즉, 냉각 영역(24)은 작은 원형의 영역으로 설정되고, 가열 영역(18)으로부터 피가공 부재(W)의 이동 방향의 전방측에 소정 거리 만큼 이격 형성된다.

분사 노즐(19)로부터 분사되는 냉각제(C)는 레이저 조사부(3)에 의해 피가공 부재(W)에 형성된 가열 영역(18)을 급속 냉각하기 위한 것으로, 물에 공기 등의 가스가 혼입되어 형성된다.

비산 부재(22)는 전술한 바와 같이 피가공 부재(W)의 할단 예정선(16) 상에 배치된 직사각형의 상면을 갖는 블록상 또는 판상의 금속 등으로 이루어지는 부재이고, 그 상면이 가공대(2)(부상판(11))의 상면과 동일면이 되도록 배치된다. 이러한 비산 부재(22)는 냉각제 분사부(4)의 분사 노즐(19)의 바로 아래(直下)에 배치됨으로써, 비산 부재(22)의 상면, 또는 비산 부재(22)의 상면의 상방에 분사 노즐(19)를 통해 냉각제(C)가 분사되는 영역(냉각 영역(24))을 형성한다. 즉, 비산 부재(22)의 상면이 피가공 부재(W)로 덮이지 않을 때는, 냉각제(C)가 비산 부재(22)의 상면에 직접 분사됨으로써, 비산 부재(22)의 상면에 냉각 영역(24)이 형성된다. 또한, 피가공 부재(W)의 이동에 의해 비산 부재(22)의 상면이 피가공 부재(W)로 덮였을 때는, 냉각제(C)가 가공 부재(W)의 상면에 직접 분사됨으로써, 피가공 부재(W)의 상면에 있어서의 비산 부재(22)의 바로 위(直上)가 되는 위치에 냉각 영역(24)이 형성된다.

또한, 본 실시 형태에서는 도 1a에 도시한 바와 같이, 레이저광 통과 영역(17)과 냉각제 통과 영역(23) 사이에 배플(차폐체)(25)이 배치되어 있다. 배플(25)은 평판상의 판재로 이루어지며, 레이저광 통과 영역(17)을 따라 비스듬하게 경사져서 배치되어 있다. 또한, 이 배플(25)은 그 하단면(25a)이 가공대(2) 또는 가공대(2) 상의 피가공 부재(W)의 상면에 대향하도록 비스듬하게 할단된 경사면이고, 이 경사면(하단면(25a))이 피가공 부재(W)의 상면과 약간의 간극을 두고 배치되어 있다. 이러한 배플(25)은 피가공 부재(W)의 이동에 간섭하지 않고, 레이저광 통과 영역(17)과 냉각제 통과 영역(23) 사이를 차단한다. 또한, 배플(25)에는 그 위치나 경사 각도를 조정하기 위한 조정부(미도시)가 설치되어 있다.

또한 본 실시 형태에서는 배플(25)의 하단면(25a)과 피가공 부재(W)의 상면 사이의 간극을 향해 공기(가스)를 분사하는 기체 분사 노즐(26)이 설치되어 있다. 기체 분사 노즐(26)은 레이저광 통과 영역(17)에 대해 배플(25)과 반대측, 즉, 레이저광 통과 영역(17)의 외측에 배치됨으로써, 송기 펌프(미도시)에 접속되고, 이 송기 펌프로부터 보내져 온 공기 등의 기체를 분사하는 것이다. 이러한 기체 분사 노즐(26)은 도 1b에 도시한 바와 같이, 가공대(2) 상의, 또는 피가공 부재(W)상의 가열 영역(18)과 냉각 영역(24) 사이에 타원형의 기체 분사 영역(27)을 형성한다. 또한, 이 기체 분사 노즐(26)에도 그 위치나 경사 각도를 조정하기 위한 조정부(미도시)가 설치되어 있다.

이러한 할단 장치(1)에 의해 피가공 부재(W)를 할단할 때는, 먼저 가공대(2)에 있어서, 공기 구멍(7)으로부터 공기가 분출되는 상태로 해 둠과 아울러, 가공 영역이나 그 근방 영역에서는 흡인공(9)으로 공기가 흡인되는 상태로 해 둔다. 이어서, 반송 장치(미도시)에 의해, 피가공 부재(W)를 가공대(2) 상의 소정 위치에 배치한다. 이에 따라, 피가공 부재(W)는 공기 구멍(7)으로부터 분출된 공기에 의해 가공대(2)의 상면에 접촉하지 않고 가공대(2)의 상방으로 부상되어, 공기층(6)을 통해 가공대(2) 상방의 미리 설정된 위치에 보유지지된다. 그리고, 그 상태에서 피가공 부재(W)의 선단부에 이동 수단(5)의 클램프 부재(12, 12)를 배치하고, 이 선단부를 클램프 부재(12, 12)에 의해 협지한다.

또한, 이와 같이 가공대(2)의 상방에 피가공 부재(W)를 배치할 때는, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 가열 영역(18), 기체 분사 영역(27), 및 냉각 영역(24)보다 피가공 부재(W)의 이동 방향의 후방 측에 피가공 부재(W)를 배치한다. 따라서, 피가공 부재(W)가 가열 영역(18), 기체 분사 영역(27), 및 냉각 영역(24)과 겹치지 않는 위치에 배치된다.

이어서, 피가공 부재(W)의 선단부 표면에 다이아몬드 커터(미도시) 등을 이용하여 할단의 기점이 되는 초기 크랙(28)을 형성한다. 또한, 이 초기 크랙(28)의 형성은 피가공 부재(W)를 가공대(2)의 상방에 세팅하기 전에 미리 다른 장치 등을 이용하여 행하고, 그 후, 이 초기 크랙(28)이 형성한 피가공 부재(W)를 가공대(2)의 상방에 세팅할 수도 있다.

이어서, 도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)를 이동시키지 않고 가공대(2)의 상방에 보유지지시킨 상태로, 전(前)공정으로서 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 기체 분사 노즐(26)을 각각 작동시킨다. 즉, 도 1a에 도시한 바와 같이, 레이저 조사부(3)로부터 레이저광(L)을 조사하고, 냉각제 분사부(4)로부터 냉각제(C)를 분사하며, 기체 분사 노즐(26)로부터 공기(기체)(G)를 분사한다. 이에 따라, 냉각제 분사부(4)로부터 분사된 냉각제(C)는 전술한 바와 같이 냉각 영역(24)을 형성하는 비산 부재(22)를 향해 힘차게 분사되고, 냉각 영역(24)에서 비산 부재(22)와 충돌한다. 그 결과, 냉각제(C)는 비산 부재(22)로부터 튀어올라 비말(飛沫)이나 미스트가 되어 비산한다. 「비말」은 액체방울이며 비산하는 성질의 것을 의미하며, 「미스트」는 안개 및 안개에 가까운 미세한 액체방울을 포함하고, 기체 중에 떠도는 성질의 것을 의미한다.

또한, 레이저 조사부(3)는 레이저광(L)의 조사에 의해 가열 영역(18)에 대한 가열을 행하고, 기체 분사 노즐(26)은 배플(25)의 하방을 향해 공기(G)의 분사를 행한다. 그 때, 비산 부재(22)로부터 비산된 냉각제(C)의 비말이나 미스트의 일부는 배플(25)의 하측을 빠져 나가 레이저광 통과 영역(17)까지 비산한다. 따라서, 레이저 조사부(3)에 의한 가열의 강도(레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도)가 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 전혀 비산되지 않는 경우에 비해, 약간 저하된다.

구체적으로 비산 부재(22)가 없는 경우, 분사 노즐(19)로부터 분사된 냉각제(C)는 도 1a 중에 이점쇄선으로 도시한 바와 같이, 가공대(2)를 구성하는 부상판(11, 11)간의 간격을 빠져 나와 가공대(2)의 하방에 이른다. 그 결과, 가공대(2)의 상방으로 냉각제(C)가 튀어오르는 일은 없고, 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 배플(25)의 하측을 빠져 나가 레이저광 통과 영역(17)에까지 비산되는 일도 없다. 그에 따라, 레이저 조사부(3)에 의한 가열의 강도(레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도)는 저하되지 않고, 설정된 조건에 따른 강도가 된다.

이러한 전(前)공정 후에, 가공 공정(스크라이브 가공 공정)으로서 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 기체 분사 노즐(26)를 각각 작동시킨 채로, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 이동 수단(5)에 의해 피가공 부재(W)를 이동(전진)시키고, 초기 크랙(28)을 형성한 선단부를 레이저광 통과 영역(17)의 하방에 도달시킨다. 이에 따라, 가열 영역(18)은 피가공 부재(W) 상에 형성되고, 피가공 부재(W)는 그 선단부가 레이저광(L)의 조사를 받아 가열 처리된다. 그 때, 피가공 부재(W)의 선단부는 냉각제 통과 영역(23)에 도달하지 않았으므로, 피가공 부재(W)는 냉각 처리를 받지 않고, 가열 처리만을 받는 초기 가공이 행해진다.

이러한 초기 가공시에 있어서, 냉각제 분사부(4)는 피가공 부재(W)에 냉각 처리를 행하지 않지만, 가공 조건의 연속성 및 균일성을 유지하기 위해, 전술한 바와 같이 냉각제(C)의 분사를 행하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는 전술한 바와 같이 냉각제(C)가 비산 부재(22)에서 튀어올라, 비말이나 미스트의 일부가 레이저광 통과 영역(17)에까지 비산됨으로써, 레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도가 약간 저하된다.

한편, 비산 부재(22)가 없는 경우에는 전술한 바와 같이, 이러한 가열 강도의 저하가 발생하지 않는다.

이어서, 초기 가공에 이어지는 중기 가공으로서 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)을 각각 작동시킨 채로, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 이동 수단(5)에 의해 피가공 부재(W)를 연속적으로 이동(전진)시키고, 초기 크랙(28)을 형성한 피가공 부재(W)의 선단부를 냉각제 통과 영역(23)의 하방에 도달시킴과 아울러, 피가공 부재(W)의 선단부보다 약간 후단에 가까운 부분을 레이저광 통과 영역(17)의 하방에 도달시킨다. 편의상 초기 가공, 및 중기 가공이라고 표현하고 있지만, 이러한 초기 가공으로부터 중기 가공으로 이행되는 동안에는 피가공 부재(W)를 정지시키는 일 없이 이동 수단(5)에 의해 일정 속도로 이동시킨다. 따라서, 레이저광(L)의 조사에 의해 가열되는 가열 영역(18)이나 냉각제(C)에 의해 냉각되는 냉각 영역(24)은 피가공 부재(W) 상에서 일정 속도로 연속적으로 이동(변화)한다. 즉, 이러한 가열 영역(18)이나 냉각 영역(24)은 피가공 부재(W)의 이동 방향과는 반대 방향으로 일정 속도로 연속적으로 이동(변화)한다.

이와 같이 하여 피가공 부재(W)의 선단부에 냉각제(C)를 분사하여 냉각을 행하면, 먼저 가열된 부위가 급냉된다. 이에 따라, 가열·냉각 작용에 의해 피가공 부재(W)의 표면(상면)에는 인장 응력이 생겨 초기 크랙(28)의 절결 바닥에는 응력 집중이 생긴다. 그러므로, 소정의 응력이 작용하면, 도 3b 및 도 3c에 도시한 바와 같이, 초기 크랙(28)을 기점으로 하여 할단선(29)이 할단 예정선(16)을 따라 뻗어 나간다. 따라서, 이 크랙의 전진 방향을 제어함으로써, 최종적으로는 피가공 부재(W)의 할단 예정선(16) 상에 하나의 줄기 형상(그루브 형상)의 할단선(29)이 형성된다. 즉, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)을 각각 작동시킨 상태에서 피가공 부재(W)를 일정 속도로 연속적으로 이동시킴으로써, 피가공 부재(W)의 이동 방향을 따라 할단선(29)이 형성된다.

이러한 가공에 있어서는, 배플(25)을 설치하고, 이 배플(25)과 피가공 부재(W) 사이의 간극을 향해 기체 분사 노즐(26)로부터 공기(기체)(G)를 분사하기 때문에, 냉각제 분사부(4)로부터 분사된 냉각제(C)의 레이저광 통과 영역(17)으로의 비산을 최소한으로 억제할 수 있다. 그러나, 레이저광 통과 영역(17)으로의 냉각제(C)의 비산을 완전하게 없앨 수는 없다. 즉, 극소량의 비산이라 하더라도, 레이저 조사부(3)에서는 그 레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도가 전술한 바와 같이 냉각제(C)의 비산의 영향을 받아 저하된다.

이러한 가공(스크라이브 가공)이 종료되면, 굽힘 장치(미도시)에 의해 피가공 부재(W)의 할단선(29)에 굽힘 가공을 함으로써, 할단선(29)를 경계로 하여 피가공 부재(W)를 할단한다. 또한, 피가공 부재(W)의 판두께가 극단적으로 얇은 경우(예컨대, 판두께가 0.1mm 정도인 경우)에는 굽힘 가공을 하지 않고, 냉각한 시점에서 할단 가능한 조건(풀 커팅 가능한 조건)을 만들어 낼 수도 있다.

본 실시 형태의 할단 장치(1)에서는, 가공대(2)에서의 피가공 부재(W)가 이동하는 이동 방향의 피가공 부재(W)의 전방측에, 냉각제 분사부(4)로부터 냉각제(C)의 분사를 받아 이 냉각제(C)를 비산시키는 비산 부재(22)를 설치하고 있다. 그에 따라, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)의 선단부가 레이저 조사부(3)의 하방에 도달하여 피가공 부재(W)에 레이저광 조사에 의한 가열 처리만 이루어지는 초기 가공시에도 냉각제 분사부(4)로부터 분사된 냉각제(C)가 비산 부재(22)에 의해 튀어 올라(비산되어) 레이저광 통과 영역(17)으로 비산한다.

따라서, 도 3a 및 도 3b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)의 선단측이 냉각제 분사부(4)의 하방에 도달함으로써 냉각제 분사에 의한 냉각과 레이저광 조사에 의한 가열이 각각 다른 영역에서 동시에 이루어지는 중기 가공시 이후에, 냉각제(C)가 피가공 부재(W)에 의해 비산되는 상태와 거의 같은 조건이 된다.

즉, 도 2a에 도시한 초기 가공시와, 도 3a에 도시한 중기 가공시 이후에서는 모두 레이저광 통과 영역(17)으로 냉각제(C)가 비산한다. 그 때문에, 이 냉각제(C)가 레이저광 통과 영역(17)에 미치는 영향이 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일해진다.

따라서, 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일하게(소정의 범위 내) 관리할 수 있다. 이에 따라, 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 있다.

한편, 비산 부재(22)를 설치하지 않는 경우, 도 2a에 도시한 초기 가공시에는 도 2a 중의 이점쇄선으로 도시한 바와 같이 냉각제(C)가 부상판(11, 11) 사이를 빠져 나가 가공대(2)의 하방에 이른다. 그 결과, 가공대(2)의 상방으로 냉각제(C)가 튀어오르는 일이 없고, 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 레이저광 통과 영역(17)에까지 비산하는 일도 없다. 그러므로, 레이저 조사부(3)에 의한 가열의 강도(레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도)가, 도 3a에 도시한 중기 가공시 이후보다 높아진다. 즉, 레이저광 조사에 의한 가열 조건(가열 강도)이 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 다르기 때문에, 가열 조건(가열 강도)을 소정의 범위 내로 관리할 수 없다. 따라서, 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 없다.

또한, 본 실시 형태에서는 피가공 부재(W)를 지지하는 가공대(2)로서 공기층(6)을 통해 피가공 부재(W)를 지지하는 부상식을 이용하고 있다. 그에 따라, 피가공 부재(W)가 가공대(2)의 상면에 직접 접촉되는 일이 없고, 상면에 대한 접촉 등에 의한 먼지(이물질)의 부착이나 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 도 1b에 도시한 바와 같이, 클램프 부재(12)가 주행하기 위해 사용하는 부상판(11, 11)간의 간격과 비산 부재(22)를 배치하기 위해 사용하는 부상판(11, 11)간의 간격을 별도로 하고 있다. 그 때문에, 클램프 부재(12)의 주행이 비산 부재(22)에 간섭되는 것을 방지할 수 있어 피가공 부재(W)를 양호하게 이동시킬 수 있다.

(제2 실시 형태)

이어서, 도면을 참조하여 본 발명의 할단 장치의 제2 실시 형태를 상세히 설명하기로 한다. 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 할단 장치의 제2 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이며, 도 4a는 측면도, 도 4b는 평면도이다. 또한, 이하의 제2 실시 형태의 설명에서는 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 대해 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

도 4a 및 도 4b에 도시한 본 실시 형태의 할단 장치(40)가 도 1a 및 도 1b에 도시한 제1 실시 형태의 할단 장치(1)와 특별히 다른 구성은, 가공대(41)가 피가공 부재(W)를 부상시키는 부상식이 아니라 피가공 부재(W)를 놓아두어 지지하는 놓아두는 방식인 점과, 이 놓아두는 방식을 채용함으로써, 이 가공대(41)는 피가공 부재(W)를 놓아둔 상태에서 이동하도록 구성되어 있는 점이다.

즉, 본 실시 형태의 할단 장치(40)는 판상의 피가공 부재(W)를 놓아두는 가공대(41), 피가공 부재(W) 상에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부(3), 피가공 부재(W) 상에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부(4), 및 가공대(41)를 상대 이동시키는 이동 수단(42)을 구비한다.

가공대(41)는 그 상면 상에 피가공 부재(W)를 놓아두어 보유지지하는 테이블형상의 것이고, 이동 수단(42)에 의해 미리 설정된 방향(도 4a 중의 화살표 방향)으로 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 가공대(41)는, 이 가공대(41)의 선단으로부터 전방(가공대(41)의 이동 방향의 전방)으로 연장돌출된 비산 부재(43)를 구비하고 있다. 비산 부재(43)에 대해서는 후술한다. 또한, 이 가공대(41)는 할단 장치(40)의 설치 면적을 좁게 하고, 중량을 가볍게 하며, 또한 가공대(41) 자체의 비용을 억제하기 위해 피가공 부재(W)와 거의 동일한 크기(길이)로 형성되어 있다.

따라서, 가공대(41) 상에 피가공 부재(W)를 놓아둘 때, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 가공대(41)의 선단에 피가공 부재(W)의 선단을 맞추어 배치한다.

이동 수단(42)은 가공대(41)의 전방에 배치된 모터 등의 구동원을 갖는 구동부(44)와, 이 구동부(44)와 가공대(41)를 연결하는 연결 부재(미도시)를 구비하고, 구동부(44)의 구동에 의해 연결 부재를 통해 가공대(41)를 끌어당겨, 이 가공대(41)를 도 4a 중의 화살표 방향(전방)으로 이동시킨다. 이러한 이동 수단(42)은 가공대(41)와 함께, 이 가공대(41) 상에 놓아둔 피가공 부재(W)를 소정 속도(예컨대, 1m/초)로 똑바로 이동시킨다.

레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 배플(25), 및 기체 분사 노즐(26)은 모두 제1 실시 형태와 동일하게 구성되어 있고, 제1 실시 형태와 마찬가지로 고정된 상태로 배치되어 있다. 단, 제1 실시 형태에서는 가공대(41)도 고정되어 있으므로, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 배플(25), 및 기체 분사 노즐(26)과 가공대(41)의 위치 관계가 변화되지 않는 반면, 본 실시 형태에서는, 가공대(41)가 이동하기 때문에, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 배플(25), 및 기체 분사 노즐(26)과 피가공 부재(W) 사이의 위치 관계 뿐만 아니라, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 배플(25), 및 기체 분사 노즐(26)과 가공대(41) 사이의 위치 관계도 변화된다.

비산 부재(43)는, 도 4b에 도시한 바와 같이, 가공대(41)의 선단에 장착된 금속이나 세라믹스 등으로 이루어진 좁고 긴 형상의 판상으로, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 피가공 부재(W)의 할단 예정선(16) 상에 배치되어 있다. 이 비산 부재(43)도, 그 상면이 가공대(41)의 상면과 동일면이 되도록 배치되어 있다. 이러한 비산 부재(43)는 가공대(41)의 이동에 따라 냉각제 분사부(4)의 분사 노즐(19)의 바로 아래에 위치하였을 때, 도 5에 도시한 바와 같이, 그 상면에 분사 노즐(19)로부터 냉각제(C)가 분사된다. 즉, 냉각 영역(24)가 형성된다. 또한, 가열 영역(18), 및 기체 분사 영역(미도시)도, 비산 부재(43)의 상면에 형성된다.

비산 부재(43)의 길이(가공대(41)의 이동 방향을 따른 길이)는 도 5에 도시한 바와 같이, 냉각 영역(24)의 가공대(41)의 이동 방향의 선단과, 가열 영역(18)의 가공대(41)의 이동 방향의 후단 사이의 거리(d)보다 길게 형성되어 있다. 이에 따라, 피가공 부재(W)에 초기 가공이 이루어지기 전의 전(前)공정을 비산 부재(43)만으로 받을 수 있고, 전공정을 안정적으로 실시할 수 있게 된다.

이러한 할단 장치(40)에 의해 피가공 부재(W)를 할단할 때는, 먼저, 반송 장치(미도시)에 의해 피가공 부재(W)를 가공대(41) 상의 소정 위치에 배치한다. 그 때, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)의 선단을 가공대(41)의 선단에 맞추어 배치한다.

이어서, 제1 실시 형태와 마찬가지로 하여 피가공 부재(W)의 선단부 표면에 다이아몬드 커터(미도시) 등을 이용하여 할단의 기점이 되는 초기 크랙(28)을 형성한다. 또한, 이 초기 크랙(28)의 형성에 대해서도 피가공 부재(W)를 가공대(41) 상에 세팅하기 전에 미리 다른 장치 등을 이용하여 행하고, 그 후, 이 초기 크랙(28)이 형성한 피가공 부재(W)를 가공대(41) 상에 배치할 수도 있다.

이어서, 가공대(41)을 이동시키지 않고, 가공대(41)나 비산 부재(43)를 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)의 하방에 위치시키지 않은 상태에서, 이것들을 전(前)공정으로서 각각 작동시킨다. 그리고, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)의 각 동작이 안정되면, 이동 수단(42)에 의해 가공대(41)를 이동(전진)시키고, 도 5에 도시한 바와 같이, 비산 부재(43)를 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)의 바로 아래에까지 이동시킨다.

이와 같이 하여 가공대(41)를 이동시키면, 비산 부재(43)의 이동 방향에서의 이 비산 부재(43)의 선단부에서는 분사 노즐(19)로부터 냉각제(C)를 분사받아 냉각제(C)가 비산 부재(43)의 상면에서 튀어오름으로써, 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 비산한다. 냉각제(C)의 분사를 받은 부분은 냉각 영역(24)이 된다. 또한, 비산 부재(43)의 이동 방향에 있어서의 이 비산 부재(43)의 후단부는 레이저 조사부(3)로부터의 레이저광(L)의 조사를 받아 가열된다. 레이저광(L)의 조사를 받은 부분은 가열 영역(18)이 된다.

이러한 전공정에서는 비산 부재(43)가 분사 노즐(19)로부터 냉각제(C)를 분사받음으로써, 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 비산하고, 그 일부가 배플(25)의 하측을 빠져 나가 레이저광 통과 영역(17)에까지 비산한다. 따라서, 레이저 조사부(3)에 의한 가열의 강도(레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도)가 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 전혀 비산되지 않는 경우에 비해 약간 저하된다.

이러한 전공정 후에, 가공 공정(스크라이브 가공 공정)으로서, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)을 각각 작동시킨 상태로 이동 수단(42)에 의해 가공대(41)를 이동(전진)시키고, 가공대(41) 상의 초기 크랙(28)을 형성한 피가공 부재(W)의 선단부를 레이저광 통과 영역(17)의 하방에 도달시킨다. 이에 따라, 가열 영역(18)은 피가공 부재(W) 상에 형성되고, 피가공 부재(W)의 선단부가 레이저광(L)의 조사를 받아 가열 처리된다. 그 때, 피가공 부재(W)의 선단부는 냉각제 통과 영역(23)에 도달하지 않았으므로, 냉각 처리를 받지 않고, 가열 처리만을 받는 초기 가공이 행해진다.

이러한 초기 가공시에는, 냉각제 분사부(4)는 피가공 부재(W)에 냉각 처리를 행하지 않지만, 가공 조건의 연속성 및 균일성을 유지하기 위해, 전술한 바와 같이 냉각제(C)의 분사를 행하고 있다. 따라서, 본 실시 형태에서도, 전술한 바와 같이 냉각제(C)가 비산 부재(43)에서 튀어오름으로써 발생하는 비말이나 미스트의 일부가 레이저광 통과 영역(17)에까지 비산됨으로써, 레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도가 약간 저하된다.

한편, 비산 부재(43)가 없는 경우에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 냉각제(C)의 비산이 없기 때문에, 이러한 가열 강도의 저하가 일어나지 않는다.

이어서, 초기 가공에 이어지는 중기 가공으로서, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)을 각각 작동시킨 상태에서, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 이동 수단(42)에 의해 피가공 부재(W)를 연속적으로 이동(전진)시키고, 초기 크랙(28)을 형성한 피가공 부재(W)의 선단부를 냉각제 통과 영역(23)의 하방에 도달시킴과 아울러, 그 피가공 부재(W)의 선단부보다 약간 후단에 가까운 부분을 레이저광 통과 영역(17)의 하방에 도달시킨다. 또한, 본 실시 형태에서도, 이러한 초기 가공으로부터 중기 가공으로 이행되는 동안에는 피가공 부재(W)를 정지시키는 일 없이 이동 수단(42)에 의해 일정 속도로 피가공 부재(W)를 이동시킨다.

이와 같이 하여 피가공 부재(W)의 선단부에 냉각제(C)를 분사하여 냉각을 행하면, 먼저 가열된 부위가 급냉된다. 그러면, 가열·냉각 작용에 의해 피가공 부재(W)의 표면(상면)에는 인장 응력이 발생하고, 초기 크랙(28)의 절결 바닥에는 응력 집중이 발생한다. 그러므로, 소정의 응력이 작용하면, 도 4b에 도시한 바와 같이, 초기 크랙(28)을 기점으로 하여 할단선(29)이 할단 예정선(16)을 따라 뻗어 나간다.

따라서, 이 크랙의 전진 방향을 제어함으로써, 최종적으로는 피가공 부재(W)의 할단 예정선(16) 상에 하나의 줄기 형상(그루브 형상)의 할단선(29)이 형성된다. 즉, 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4), 및 기체 분사 노즐(26)을 각각 작동시킨 상태에서 피가공 부재(W)를 일정 속도로 연속적으로 이동시킴으로써, 피가공 부재(W)(가공대(41))의 이동 방향을 따라 할단선(29)이 형성된다.

이러한 가공에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 배플(25)을 설치하고, 이 배플(25)과 피가공 부재(W)간의 간극을 향해 기체 분사 노즐(26)로부터 공기(기체)(G)를 분사한다. 이에 따라, 냉각제 분사부(4)로부터 분사된 냉각제(C)의 레이저광 통과 영역(17)으로의 비산을 최소한으로 억제할 수 있다. 그러나, 레이저광 통과 영역(17)으로의 냉각제(C)의 비산을 완전하게 없앨 수는 없다. 즉, 극소량의 비산이라 하더라도, 레이저 조사부(3)에서는 그 레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도가 전술한 바와 같이 냉각제(C)의 비산의 영향을 받아 저하된다.

이러한 가공(스크라이브 가공)이 종료되면, 굽힘 장치(미도시)에 의해 피가공 부재(W)의 할단선(29)에 굽힘 가공을 함으로써, 할단선(29)을 경계로 하여 피가공 부재(W)를 할단한다. 또한, 피가공 부재(W)의 판두께가 극단적으로 얇은 경우(예컨대 0.1mm 정도인 경우)에는 굽힘 가공을 하지 않고, 냉각한 시점에서 할단(풀 커팅)이 가능한 조건을 만들어 낼 수도 있다.

본 실시 형태의 할단 장치(40)에서는, 가공대(41)의 이동 방향에서의 이 가공대(41)의 선단으로부터 전방(가공대(41)보다 이동 방향의 전방)으로 연장돌출되어 냉각제 분사부(4)로부터의 냉각제(C)의 분사를 받아 냉각제(C)를 비산시키는 비산 부재(43)를 설치하고 있다. 그에 따라, 피가공 부재(W)의 선단부가 레이저 조사부(3)의 하방에 도달하여 피가공 부재(W)에 레이저광 조사에 의한 가열 처리만 이루어지는 초기 가공시에도, 냉각제 분사부(4)로부터 분사된 냉각제(C)가 비산 부재(43)에 의해 비산되어 레이저광 통과 영역(17)으로 비산한다.

따라서, 도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 피가공 부재(W)의 선단부가 냉각제 분사부(4)의 하방에 도달함으로써, 냉각제 분사에 의한 냉각과 레이저광 조사에 의한 가열이 각각 피가공 부재(W)의 다른 영역에서 동시에 이루어지는 중기 가공시 이후에 있어서, 냉각제(C)가 피가공 부재(W)에 의해 비산되는 조건과 거의 동일한 조건이 된다.

즉, 초기 가공시와 도 4a에 도시한 중기 가공시 이후는 모두 레이저광 통과 영역(17)에 냉각제(C)가 비산하기 때문에, 이 냉각제(C)가 레이저광 통과 영역(17)에 미치는 영향이, 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일해진다. 따라서, 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일하게(소정의 범위 내) 관리할 수 있다. 이에 따라, 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 있다.

한편, 비산 부재(43)를 설치하지 않는 경우의 초기 가공시에는, 냉각제(C)가 가공대(41)와 그 위의 피가공 부재(W)의 전방으로 분사되고, 가공대(41)의 상면의 하방을 향해 흐른다. 그 결과, 가공대(41)의 상방으로 냉각제(C)가 튀어오르지 않고, 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 레이저광 통과 영역(17)에까지 비산하지도 않게 된다. 그러므로, 레이저 조사부(3)에 의한 가열의 강도(레이저광(L)의 조사에 의한 가열의 강도)가, 도 4a에 도시한 중기 가공시 이후보다 높아진다. 즉, 레이저광 조사에 의한 가열 조건(가열 강도)이 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 달라져 가열 조건(가열 강도)을 소정의 범위 내로 관리할 수 없다. 따라서, 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 없다.

본 발명은 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

예컨대, 제1 실시 형태에서는 레이저 조사부(3), 및 냉각제 분사부(4)에 대해 피가공 부재(W)를 이동 수단(5)에 의해 이동시키는데, 피가공 부재(W)를 고정하고, 이 고정한 피가공 부재(W)에 대해 가공대(2)나 레이저 조사부(3), 냉각제 분사부(4)를 이동시킬 수도 있다. 마찬가지로, 제2 실시 형태에서도, 레이저 조사부(3), 및 냉각제 분사부(4)에 대해 가공대(41)를 이동 수단(42)에 의해 이동시키는데, 가공대(41)를 고정하고, 이 고정한 가공대(41)에 대해 레이저 조사부(3), 및 냉각제 분사부(4)를 이동시킬 수도 있다.

또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는, 배플(25)과 기체 분사 노즐(26)을 별도로 배치하고 있는데, 배플(25)에 기체 분사 노즐(26)을 내장시킬 수도 있다.

또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는 본 발명에 따른 차폐체를 평판상의 배플(25)에 의해 형성하였지만, 차폐체로서는 레이저광 통과 영역(17)과 냉각제 통과 영역(23) 사이에 설치되고, 냉각제 분사부(4)에 의해 분사된 냉각제(C)가 튀어올라, 그 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 레이저광 통과 영역(17)으로 비산하는 것을 억제할 수 있다면, 그 형상은 평판상에 한정되지 않고, 다양한 형태를 채용할 수 있다.

예컨대, 차폐체로서 바닥이 없는 대략 박스 형상을 가지고, 냉각제 통과 영역(23)을 둘러싸도록 배치되는 차폐 후드를 사용할 수도 있다.

또한, 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태에서는 냉각제 분사부(4)를 구성하는 분사 노즐(19)을 연직 방향으로 세워 배치하고, 이 분사 노즐(19)로부터 냉각제(C)를 연직 방향 하방을 향해 분사하도록 하였지만, 이 분사 노즐(19)을 냉각 영역(24)에 대해 비스듬히 향하게 함으로써, 냉각제(C)를 비스듬하게 분사할 수도 있다. 그 경우, 분사 노즐(19)의 선단은 레이저광 통과 영역(17)으로부터 멀어지는 방향을 향해 경사지게 하고, 냉각제(C)를 레이저광 통과 영역(17)으로부터 멀어지는 방향으로 비스듬히 분사하는 분사 방향으로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 냉각제(C)의 비말이나 미스트가 레이저광 통과 영역(17)으로 비산하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명의 할단 장치에 의하면, 레이저광 조사에 의한 가열 조건을 초기 가공시와 중기 가공시 이후 사이에서 거의 동일하게(소정의 범위 내) 관리할 수 있다. 이에 따라, 원하는 할단 정밀도를 얻을 수 있다.

1, 40 할단 장치
2, 41 가공대
3 레이저 조사부
4 냉각제 분사부
5, 42 이동 수단
11 부상판
12 클램프 부재
17 레이저광 통과 영역
18 가열 영역
19 분사 노즐
22, 43 비산 부재
24 냉각 영역
25 배플(차폐체)
26 기체 분사 노즐
27 기체 분사 영역
W 피가공 부재
L 레이저광
C 냉각제
G 공기(기체)

Claims (6)

1. 판상의 피가공 부재를 부상시키는 가공대;
   상기 피가공 부재 상에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부;
   상기 피가공 부재 상에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부; 및
   상기 피가공 부재를 상기 레이저 조사부 및 상기 냉각제 분사부에 대해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단;을 구비하고,
   상기 피가공 부재 상에 설정된 가열 영역에 상기 레이저 조사부로부터 레이저광을 조사하여 상기 가열 영역을 가열하면서, 상기 피가공 부재를 상기 이동 수단에 의해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키고, 가열한 상기 가열 영역 상에 설정된 냉각 영역에 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제를 분사하여 상기 냉각 영역을 냉각하는 할단(割斷) 장치로서,
   상기 가공대의, 상기 피가공 부재가 상대 이동하는 이동 방향에서의 상기 피가공 부재의 전방에, 상기 냉각제 분사부로부터의 냉각제의 분사를 받아 상기 냉각제를 비산시키는 비산 부재가 설치되어 있는 할단 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 가공대는 상기 피가공 부재가 상기 이동 수단에 의해 상대 이동하는 방향과 직교하는 방향으로 간격을 두고 병렬된 복수의 부상판을 구비하고,
   상기 이동 수단은 상기 피가공 부재의 선단부를 협지(挾持)하고 상기 간격의 길이 방향을 따라 주행하는 클램프 부재를 구비하며,
   상기 비산 부재는 상기 간격 내에 배치되어 있는 할단 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   복수의 상기 클램프 부재가 설치되고, 상기 클램프 부재는 상기 피가공 부재 선단부의 폭방향에 있어서의 다른 위치에서 상기 피가공 부재를 협지하는 할단 장치.
4. 판상의 피가공 부재를 놓아두는 가공대;
   상기 피가공 부재 상에 레이저광을 조사하는 레이저 조사부;
   상기 피가공 부재 상에 냉각제를 분사하는 냉각제 분사부; 및
   상기 가공대를 상기 레이저 조사부 및 상기 냉각제 분사부에 대해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키는 이동 수단;을 구비하고,
   상기 피가공 부재 상에 설정된 가열 영역에 상기 레이저 조사부로부터 레이저광을 조사하여 상기 가열 영역을 가열하면서, 상기 가공대를 상기 이동 수단에 의해 미리 설정된 방향으로 상대 이동시킴으로써, 상기 피가공 부재를 미리 설정된 방향으로 상대 이동시키고, 가열한 상기 가열 영역 상에 설정된 냉각 영역에, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제를 분사하여 상기 냉각 영역을 냉각하는 할단 장치로서,
   상기 가공대가 상대 이동하는 이동 방향에 있어서의 이 가공대의 선단으로부터 상기 이동 방향의 전방으로 연장돌출되어, 상기 냉각제 분사부로부터 냉각제의 분사를 받아 상기 냉각제를 비산시키는 비산 부재가 설치되어 있는 할단 장치.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 비산 부재는 상기 피가공 부재가 상기 이동 수단에 의해 상대 이동하는 방향의 길이가, 상기 냉각 영역의 상기 상대 이동하는 방향에서의 선단과 상기 가열 영역의 상기 상대 이동하는 방향에서의 후단 사이의 거리보다 긴 할단 장치.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 레이저 조사부로부터 조사되는 레이저광이 상기 레이저 조사부와 상기 가열 영역 사이를 통과하는 레이저광 통과 영역과, 상기 냉각제 분사부로부터 분사되는 냉각제가 상기 냉각제 분사부와 상기 냉각 영역 사이를 통과하는 냉각제 통과 영역 사이에, 상기 피가공 부재와의 사이에 간극을 두고 배치되는 차폐체가 설치되고,
   상기 차폐체와 상기 피가공 부재 사이의 간극을 향해 상기 레이저광 통과 영역측으로부터 가스를 분사하는 가스 분사부가 설치되어 있는 할단 장치.

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