KR20150107351A - A free shape cutting device of a multi-layered high hardness material by the using of a microwave - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초음파를 이용하여 적층구조의 고경도 소재를 원하는 모양으로 컷팅할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 대한민국특허출원 (출원번호 : 10-2014-0023158 초음파 이용 고경도소재 형상의 컷팅 장치)의 적층컷팅관련 추가적인 특허 내용에 관련된 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for cutting a high-hardness material having a laminated structure into a desired shape by using ultrasonic waves, It relates to additional patents related to cutting.
[문헌 1] 대한민국발명등록특허 10-0920002 초음파를 이용한 사출물의 게이트 자동 컷팅 장치[Patent Document 1] Korea Invention Registration No. 10-0920002 Automatic Cutting Device for Gate of Injection Using Ultrasonic Wave
[문헌 2] 대한민국발명등록특허 10-0876502 초단파 레이저 빔을 이용한 기판 절단장치 및 그 절단방법[Patent Document 2] Korean Patent Registration No. 10-0876502 Substrate cutting apparatus using microwave laser beam and cutting method thereof
[문헌 3] 대한민국발명공개특허 특 2001-0108112 마이크로파 방사선을 이용한 고체 비전도성 재료의 천공,절단,못질, 및 접합 방법 및 장치[Patent Document 3] Korean Unexamined Patent Publication No. 2001-0108112 Method and apparatus for perforating, cutting, nailing, and bonding solid nonconductive materials using microwave radiation
[문헌 4] 대한민국발명등록특허 10-2011-0014774 크랙 진전을 이용한, 패턴 형성방법, 재료 컷팅방법 및 재료 컷팅장치[Patent Document 4] Korean Patent Registration No. 10-2011-0014774 A pattern forming method, a material cutting method and a material cutting apparatus using crack propagation
상기 문헌1은 사출기의 로봇암에서 배출되는 사출물을 초음파로 사출물의 표면을 매끈하게 컷팅하는 장치에 관한 설명이다.The above document 1 discloses an apparatus for smoothly cutting the surface of an injection molded article, which is discharged from a robot arm of an injection molding machine, by ultrasonic waves.
문헌 2는 초단파 레이저모듈을 이용하여 기판을 컷팅하는 기술에 관한 것이다. 문헌 3은 비전도성 재료의 고체를 절단하기 위해 마이크로파 방사선을 이용하여 세라믹, 콘크리트, 및 석재를 비롯한 광범위한 범위의 유전체 재료에 대해 천공, 절단, 접합 등의 작업을 실행하는데 적용하는 기술이다.Document 2 relates to a technique of cutting a substrate using an ultra-high frequency laser module. Document 3 is a technique applied to perform operations such as punching, cutting, joining and the like on a wide range of dielectric materials, including ceramics, concrete, and stone, using microwave radiation to cut solids of nonconductive materials.
문헌 4는 크랙진전을 초음파를 통해 크랙을 진전시키고 레이저를 이용 재료를 절단하는 기술에 관한 것이다.Document 4 relates to a technique for advancing a crack through ultrasound to crack propagation and cutting a material using laser.
현재 상기의 기존 기술로는 고경도의 강화유리나 사파이어 등의 재질을 매끈하고 용이하게 절단할 수 있는 기술은 미세강선 와이어에 다이아몬드가루를 전착시켜 이를 이용 와이어컷팅하는 방식이나 워터제트를 이용한 기술이 주로 시행되는 신기술이지만 실제로 실용화된 기술은 없고 아직 개발중이며 본 발명에서 취급하려는 고경도 소재를 초음파로 가공하는 기술은 그 관련된 기술이 출시된바가 없다.Currently, the existing technology that can smooth and easily cut materials such as tempered glass or sapphire with high hardness is to apply diamond powder to fine wire wires and cut them using wire, However, there is no technology that has been practically used, and a technology for processing ultrasonic waves of a high hardness material which is still under development and handled in the present invention has not been released.
그리고 고경도 소재 레이저컷팅은 해외업체에서 실용화되어 있지만 표면이 거칠게 작업되어 다이아몬드커터로 다시 재작업해야하는 문제점이 있다.And laser cutting of high-hardness material has been put into practical use by foreign companies, but the surface is rough and needs to be reworked with a diamond cutter.
또 적층의 사파이어와 같은 고경도소재를 다이아몬드로 컷팅하는 기술은 생산수율이 너무 떨어져 실용화에 문제가 있었다.In addition, the technique of cutting a high hardness material such as a laminated sapphire with diamond has a problem in practical use because the production yield is too low.
최근 스마트폰의 터치패널이나 카메라 렌즈커버를 고릴라글래스나 사파이어와 같은 높은 경도의 재질로 적용하고 있어서 이를 작업자가 다이아몬드 커터나 다이아몬드 전착된 와이어컷팅 등을 이용하여 가공하고 있어 가격이나 생산 시간에 있어 문제가 있어 고경도 소재의 적층을 적용한 안정된 기술이 필요하게 되었다.Recently, the touch panel or camera lens cover of smart phone is applied with high hardness material such as gorilla glass or sapphire, and it is processed by a worker using diamond cutter or diamond electrodeposited wire cutting, A stable technique using lamination of high-hardness materials is required.
그리고, 본발명과 같은 기술(출원번호 4-2014-010270-1)인 초음파 적용 가공작업에 있어서, 적층을 적용할 수 있는 방법과 적층의 고경도 소재를 생산할 수 있는 생산기술이 필요하게되었다.In addition, in the ultrasonic wave application processing such as the technique of the present invention (Application No. 4-2014-010270-1), there is a need for a method capable of applying lamination and a production technique capable of producing a laminated hardened material.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 초음파발생장치와 초음파 진동이 전달되어 적층 고경소재를 자르는 절단도구세트부와In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an ultrasonic generator and a cutting tool set unit for cutting a laminated high-
적층 고경도 재질의 소재를 절단하기 위해 미세크기의 다이아몬드 입자가 포함된 연마제를 상기 적층의 고경도 소재위에 도포해주는 연마제 분사기와An abrasive sprayer for applying an abrasive containing fine-sized diamond particles to a hard material of the laminate in order to cut a material having a high hardness,
절단도구를 수직방향으로 힘을 가해 고경도 소재를 절단하게 해주는 절단도구 구동장치가 구비되어 기존 기술보다 용이하게 적층의 고경도 소재를 절단하는 기술을 공급하는데 있다.And a cutting tool driving device for cutting a high hardness material by applying a force in a vertical direction to the cutting tool.
그리고 본 발명의 또다른 목적은 고경도 소재를 한꺼번에 많은 량을 자르기 위한 적층구조를 위한 화학적인 접착제 적용방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a chemical adhesive applying method for a laminated structure for cutting a high-hardness material at a large amount at a time.
본 발명은 다이아몬드 연마제와 함께 초음파진동을 이용한 절단기술을 이용하여 적층 고경도 소재를 기존 기술 대비 크랙없이 쉽고 빠르게 절단하여 산출물을 대량생산할 수 있는 기술로서 작업시간이나 작업비용이 적게 들어 최근 들어 년간 수억개 시장의 스마트폰 등에 적용되는 강화글래스나 사파이어와 같은 고경도소재의 대량 가공용으로 적합한 기술적 효과를 갖는다.The present invention relates to a technology capable of mass production of a product by cutting a laminated high hardness material with a diamond abrasive together with a cutting technique using ultrasonic vibration without cracking compared with the existing technology, It has a technological effect suitable for mass-processing of high-hardness materials such as tempered glass and sapphire that are applied to smart phones of the open market.
도 1은 본 발명의 기본 구성 장치 예시도
도 2는 본 발명에 있어서 고경도소재의 적층 형상 컷팅설명도
도 3은 본 발명에 있어서 연마제의 수위에 따른 절단속도 비교도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.
Fig. 2 is an explanatory view for explaining a laminated shape cutting of a high hardness material in the present invention
Fig. 3 is a graph showing a comparison speed of cutting speed according to the level of the abrasive in the present invention
본 발명은 대한민국특허출원 (출원번호 : 10-2014-0023158 초음파 이용 고경도소재 형상의 컷팅 장치)와 같은 내용으로 적층고경도소재의 컷팅내용을 추가한 것이다. 즉, 본 발명은 초음파발생장치가 구비되고The present invention is the same as the Korean patent application (Application No. 10-2014-0023158 Ultrasonic wave cutting device of high hardness material type), and the cutting content of laminated high hardness material is added. That is, the present invention provides an ultrasonic generator
상기 초음파 발생장치에서 발생된 초음파진동으로 다이아몬드 연마제와 함께 여러층이 겹쳐진 적층의 고경도 재질소재를 자를 수 있는 주로 스테인레스 재질의 절단도구와A cutting tool of a stainless steel material capable of cutting a high-hardness material of a laminated layer in which a plurality of layers are stacked together with a diamond abrasive by the ultrasonic vibration generated in the ultrasonic generator
적층 고경도 소재를 자르기 위해 다수개의 절단도구를 부착한 절단도구 세트부와A cutting tool set portion having a plurality of cutting tools attached thereto for cutting a laminated hardness material
적층 고경도 재질 소재를 절단하기 위해 미세크기의 다이아몬드 입자가 포함된 연마제를 상기 고경도 소재위에 기울기장치와 함께 일정하게 도포해주는 연마제 분사기와An abrasive sprayer for uniformly applying an abrasive containing fine diamond particles to the high hardness material together with a tilting device to cut the laminated hardness material,
상기 절단도구세트부에 수직방향으로 힘을 가해 주는 절단도구구동장치가 구비되어 초음파진동이 된 상기 절단도구와 연마제에 포함된 다이아몬드미세입자에 상기 진동이 전달되어 절단도구의 표면이 다이아몬드 칼날역할을 하여 적층 고경도 소재를 잘라 추출물을 구할 수 있는 형상 컷팅장치에 관한 것으로서, 아래 표1은 그 장점을 설명한다.A cutting tool driving device for applying a force in a vertical direction to the cutting tool set portion is provided to transmit the vibration to the diamond fine particles contained in the cutting tool and the abrasive agent which have been subjected to ultrasonic vibration, The present invention relates to a shape cutting apparatus capable of cutting a laminated high hardness material to obtain an extract.
다음은 도면을 통해 좀더 상세하게 본 발명을 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 기본 장치 구성 예시도로서, 투시도 형태로 묘사되어 있다.Fig. 1 is a diagram showing an example of a basic device configuration of the present invention, and is depicted in a perspective view.
초음파발생장치(500)가 구비되고An
초음파 발생장치(500)에서 발생된 초음파진동이 초음파연결라인(510)을 통해 각각의 절단도구(100)에 전달된다.The ultrasonic vibrations generated in the
상기 초음파진동이 전달된 절단도구(100)는 미세크기의 다이아몬드 입자가 포함된 연마제(700)와 함께 2개 이상의 고경도소재가 중복으로 접착제에 의해 접착되어 있는 적층고경도 소재(400)의 면과 절단도구(100)면이 맞닿아 자를 수 있는 역할을 하며 절단도구(100)는 주로 스테인레스 재질로 되어 있고 상하 같은 크기의 면이 연결되어 있고 중앙이 관통되어 있으며 둘러싸인 가장자리 표면이 적층고경도 소재(400)의 면과 연마제(700)를 사이에 두고 서로 평행하게 맞닿아 연마제(700)와 함께 칼날 역할을 하여 적층고경도산출물(1000)을 추출할 수 있게 한다.The
절단도구(100)를 중복으로 배치하여 사용하기 위해 절단도구(100)들을 상판(210)에 절단도구(100)들의 상면을 직각방향으로 부착해놓은 절단도구세트부(200)로 구성하는 것이 바람직하다.It is preferable to configure the
적층 고경도소재(400)를 절단도구(100)로 절단하기 위해 미세크기의 다이아몬드 입자가 포함된 연마제(700)를 고경도 소재들 위를 도포해주는 연마제 분사기(600)를 구비하여 적층 고경도소재(400)를 자를때 절단도구(100) 날의 앞면을 연마제(700)가 감싸 연마제(700)가 포함하고 있는 다이아몬드입자가 초음파의 힘으로 진동되어 절단도구(100)가 누르는 힘과 함께 적층 고경도소재(400)를 자르는 역할을 하게 한다.An abrasive sprayer (600) for applying an abrasive (700) containing fine-sized diamond particles to hard hard materials to cut a laminated hard material (400) with a cutting tool (100) When the
그리고 절단도구세트부(200)에 수직방향으로 균일하게 힘을 가하여 적층 고경도 소재(400)를 균일하게 절단하게 해주는 절단도구 구동장치(300)가 포함되어 구비된다.And a cutting
그리고 연마제(700)가 고경도소재(400)위에 균일하게 도포되게끔 작업대(800)를 기울기장치(900)를 이용하여 수평면에서 θ각도(통상 15도, 공차±2도)만큼 기울게 하여 연마제(700)가 일정한 두께로 최적의 속도로 흐르게 해주는 것이 바람직하다. 그 이유는 절단도구(100)의 표면을 연마제가 적당한 양으로 도포되어 있을 때 절단 효과가 최대가 되기 때문이다.The work table 800 is inclined at an angle of θ (usually 15 degrees, tolerance ± 2 degrees) in the horizontal plane by using the tilting
그리고, θ각도가 13∼17도의 여유를 갖는 것은 연마제(700)의 비중농도에 따라 조정해줄 수 있는 역할을 갖는 것이 바람직하기 때문이다.It is because it is preferable that the angle of the angle of 13 to 17 degrees has a role to adjust according to the specific gravity concentration of the
그래서 기울기장치(900)는 기울기조정나사(910)를 조이거나 풀면 상하로 움직여서 기울기를 조정할 수 있게끔 구성되어 있다.Thus, the
도 2는 적층의 고경도 산출물을 얻기 위한 방법에 관한 예시도로서2 is an exemplary view showing a method for obtaining a high hardness product of lamination
도2의A는 적층고경도소재에 대한 평면도이고 도2의 B는 측면도 도2의 C는 정면도이다.FIG. 2A is a plan view of the laminated high hardness material, FIG. 2B is a side view, and FIG. 2C is a front view.
적층고경도소재(400)는 두개 이상의 고경도소재(400L1,400L2,..400Ln)들을 서로 접착해서 구성한다. 따라서 접착할 때 에폭시계열 접착제를 쓰는데 기존 에폭시 접착제가 80도내외에서 녹아서 접착되는 에폭시 접작제를 주로 사용했지만 본 발명에서는 120도 이상에서 녹아서 접착되는 에폭시접착제를 사용한다.The laminated
그리고, 적층고경도 산출물(1000)을 다시 120도이상의 고온상태에서 에폭시 접착제를 녹여 낱개의 고경도산출물(1000L1,1000L2...1000Ln)들로 해체할 수 있게 된다.Then, the laminated
그리고, 연마제(700)는 연마제주입구(610)를 통해 분사되어 고경도 소재(400)위로 흘러내리게 되는데 연마제(700)는 물에 다이아몬드입자가 섞여 있는 형태로 본 발명에 있어서는 비중을 3.5 기준으로 하여 고경도 소재의 경도에 따라 공차(±0.5)내 즉 3∼4비중 농도로 맞추어 적용한다.The abrasive 700 is sprayed through the
이 때 비중이 낮으면 절단속도가 현저히 늦어지고 비중이 3.5보다 높으면 초음파 진동과 함께 절단도구(100)가 고경도소재(400)에 접촉되었을 때 다이아몬드 입자끼리 충돌을 일으켜 절단 작업이 되질 않는다.If the specific gravity is low, the cutting speed is significantly slowed. If the specific gravity is higher than 3.5, the diamond particles collide with each other when the
그리고, 도 3은 연마제의 수위 h2에 따른 적층 고경도소재의 분당 컷팅 작업속도를 나타낸 것으로서 연마제의 수위가 5mm내외일 때 절단속도가 가장 빠르기 때문에 연마제 수위 h2는 5mm내외의 두께로 최적의 속도로 흘러내리게 하는 것이 바람직하다. 그리고 h2값이 5mm이하가 되면 절단도구(100)의 표면을 충분이 덮지 못하게되므로 5mm이상을 유지하는 것이 바람직하다.FIG. 3 shows the cutting speed per minute of the laminated hard material according to the level h2 of the abrasive. Since the cutting speed is the fastest when the abrasive level is around 5 mm, the abrasive liquid level h2 is about 5 mm at the optimum speed It is desirable to let it flow down. If the value of h2 is less than 5 mm, the surface of the
그리고 도3에서 보듯이 h2값이 8mm이상이 되면 현저히 절단속도가 늦어지기 때문에 8mm이상이 되지 않게 하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, when the value of h2 is 8 mm or more, it is preferable that the cutting speed is not more than 8 mm because the cutting speed is considerably slowed.
따라서, 연마제는 3.5내외의 비중을 유지하는 것과Therefore, the abrasive has to maintain a specific gravity of about 3.5
연마제의 수위 h2를 5mm∼8mm 사이로 유지하는 것과Maintaining the level h2 of the abrasive between 5 mm and 8 mm
이를 위해 기울기장치(900)의 각도 θ를 15도 내외(공차±2도)로 적용하는 것이 절단속도가 최대값이 되기 때문에 이들 값을 적용하는 것은 반드시 필요하다.For this, it is necessary to apply these values because the cutting speed is the maximum value when the angle? Of the
100 고경도소재 절단도구 200 절단도구세트부
300 절단도구구동장치 400 고경도 소재
500 초음파발생장치 600 연마제분사기
700 다이아몬드 연마제 800 작업대
900 기울기장치 910 기울기조정나사
1000 적층 고경도 산출물100 High hardness
300 Cutting
500
700 diamond abrasive 800 workbench
900
1000 Laminated Hardness Product
Claims (7)
초음파 발생장치(500)에서 발생된 초음파진동이 전달되는 수단이 구비된 중앙이 관통된 절단도구(100);
고경도 소재를 2장이상 접착제로 부착해놓은 적층고경도소재(400);
절단도구(100)를 상판(210)에 직각방향으로 부착해놓은 절단도구세트부(200);
미세크기의 다이아몬드 입자가 포함된 연마제(700)를 적층 고경도 소재(400) 위를 도포해주는 수단의 연마제분사기(600);
절단도구세트부(200)에 수직방향으로 힘을 가하여 절단도구(100)의 표면이 적층 고경도 소재(400)의 표면에 도포된 연마제(700)를 사이에 두고 서로 평행하게 맞닿아 균일한 힘이 가해지는 수단의 절단도구 구동장치(300); 및
연마제(700)가 적층 고경도 소재(400)위를 지속적으로 평탄하게 도포해주게끔 흐르게 하기 위해 작업대(800)를 기울게 해주는 수단의 기울기장치(900)가 포함되어 초음파진동이 되고 있는 절단도구(100)의 표면형상으로 연마제(700)와 함께 적층고경도소재(400)를 잘라 적층 고경도 산출물(1000)을 추출해낼 수 있는 특징을 갖는 초음파 이용 고경도소재 적층 형상 컷팅 장치.An ultrasonic generator 500;
A cutting tool 100 having a center through which the ultrasonic vibration generated in the ultrasonic generator 500 is transmitted;
Laminated high hardness material (400) with two or more hardened materials adhered with adhesive;
A cutting tool set 200 having a cutting tool 100 attached perpendicularly to the upper plate 210;
An abrasive sprayer 600 for applying an abrasive 700 containing fine diamond particles on the high hardness material 400;
A force is applied to the cutting tool set portion 200 in the vertical direction so that the surface of the cutting tool 100 abuts against each other with the abrading agent 700 applied to the surface of the laminated hardened material 400 in parallel to form a uniform force A cutting tool driving device 300 of the applied means; And
A cutting tool 900 having a means for tilting the work table 800 to allow the abrasive 700 to flow continuously and uniformly over the laminate hardened material 400 is included, And the laminated high hardness material (400) can be cut together with the abrasive (700) in the surface shape of the laminated hard hardness material (400) to extract the laminated hardness products (1000).
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일본 특허공보 특허 제 5356606호(2013.12.04.) 1부. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108838747A (en) * | 2018-08-10 | 2018-11-20 | 天津大学 | A kind of focus ultrasonic fluid oscillation polishing system based on acoustic lens |
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