KR20150141913A - 재료의 제거를 통하여 커버부재에 취약선을 생성하는 방법 - Google Patents

재료의 제거를 통하여 커버부재에 취약선을 생성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 하나의 슬릿(21)을 포함하는 커버부재(1)에 취약선(2)을 생성하는 방법에 관한 것이다. 상기 슬릿(21)은 복수의 기계가공 사이클을 통하여 형성되며, 기계가공 사이클에서 레이저 펄스의 에너지가 가상선을 따라 커버부재(1)위에 안내되어 레이저 펄스의 에너지가 커버부재(1)안으로 도입된다. 슬릿(21)은 2개의 세그먼트에 도입된다. 더 많은 에너지가 제2의 상대적으로 더 긴 세그먼트(5)에서 보다, 제1의 상대적으로 짧은 세그먼트(4)에서 기계가공 사이클을 거쳐 도입된다. 슬릿(21) 아래의 잔류벽은 제1세그먼트(4)에서의 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)가 작아져서 상기 제1잔류벽 세그먼트(4)를 통하여 에너지부가 전송되고 하류측에 배치된 센서장치(8)에 의해 검출될 때까지 각 기계가공 사이클로써 감소한다. 따라서 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)는 검출되고, 간섭들이 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)에서 도출될 수 있다.

Description

재료의 제거를 통하여 커버부재에 취약선을 생성하는 방법{ PROCESS FOR PRODUCING A LINE OF WEAKNESS IN A COVER ELEMENT THROUGH REMOVAL OF MATERIAL}
본 발명은 독일 공개특허 DE 10 2013 104 138B3에 알려진 바와 같이, 레이저로써 재료의 제거를 통하여 커버부재에 취약선을 생성하는 방법에 관한 것이다.
최근에 자동차 또는 수송 수단에서 에어백 시스템 사용이 일반적으로 표준이 되고 있다. 에어백은 탑승자의 미감을 해치지 않도록 자동차의 내장 트림부의 후방에 가능한 눈에 뛰지 않도록 배치되어 있다. 내장 트림(이하에서는 커버부재)는 통상, 고정된, 2차원적으로 넓은 플라스틱 또는 복합소재의 성형부품을 포함한다. 에어백이 작동시 커버부재를 통과하여 배출되므로, 에어백 플랩(flap)이 커버부재 내부에 구비되어야 한다. 에어백 플랩은 통상 에어백 플랩의 가장자리를 따라 도입되고 상기 커버부재가 확실하게 정해진 방법으로 파열되는 것을 보장하는, 소정의 파단점을 가진 커버부재의 특별히 구조화된 영역에 의해 형성된다.
커버부재의 고품질 구조에서, 고정된, 형태-제공 층이 통상적으로 탑승재 공간쪽으로 존재하는 커버부재의 표면을 육안으로 확인할 수 있고 촉각적으로 감지할 수 있는 커버 재료를 구비한다. 이들 커버재료는 일반적으로 발포, 플라스틱 시트, 인조 가죽, 섬유 니트, 마이크로섬유 웹 도는 천연 가죽과 같은 유연한 얇은 두께의 재료로 형성된다. 또, 신뢰할 수 있는 에어백의 전개를 위하여, 커버 재료는 에어백 플랩의 영역에 소정의 파단점을 구비하여야 한다. 이러한 목적을 위하여, 취약선들은 고정된, 형태-부여 층(shape-imparting layer)과 같은 방법으로 정밀하게 도입되어야 한다. 정확하게 한정할 수 있는 취약선의 잔류 파열강도 이외에, 탑승자쪽으로 향하는 커버 재료의 가시 측면상에 취약선이 육안으로 또는 촉감적으로 식별될 수 없을 때 표면의 고품질 기준이 충족되어야 한다.
취약선을 도입하기 위한 다양한 방법이 있다.
DE 10 2006 054 592 B3는 층들을 포함하는 커버부재(이 공보에서는 장식부라 함)에 취약 영역을 레이저로써 도입하는 방법을 개시하고 있다. 장식부는 일반적으로 가시측상의 장식재 및 장식재 지지체를 포함하고, 이들 사이에 하나 또는 하나 이상의 충진재(padding) 층이 배치되어 있다. 상기 취약한 영역은 복수개의 연속적인 작업 사이클로써 도입된다. 첫번째 작업 사이클에서, 장식재 지지체 비-관통 예비 약화작업이 수행되고 장식재 지지체를 관통하는 구멍의 형태로 후속 약화작업이 적어도 하나의 두번째 작업 사이클로 예비 약화된 영역으로 수행된다. 상기 예비 약화된 영역 또는 천공 구멍들 사이에는 적어도 하나의 포켓 구멍과 함께 두번째 작업단계에서 후속적으로 약화되는 비약화된 브릿지들이 존재한다.
상기 독일 공개특허는 구멍 천공 작업 혹은 장식재의 두께 변화에 대한 천공 구멍 깊이에 관하여 개시하고 있지 않다.
추가적인 레이저 공정은 독일 공개특허 DE 11 2006 000 443 T5에 기재되어 있다. 이 경우, 천공 구멍들은 커버 부재(상기 인용 공보에서는 에어백 커버로 지칭된다), 예를 들면, 인스트루먼트 패널에 펄스 레이저빔에 의해 형성된다. 인스트루먼트 패널은 베이스 층과 플라스틱의 얇은 스킨 층(가시 측)으로 형성된다. 천공 구멍들은 베이스층 측에 형성되고 스킨층안으로 연장될 수 있다. 깊은 주 리세스와 얕은 보조 리세스는 다른 펄스 주기의 레이저 펄스에 의해 형성된다. 이 공보는 또한 상기 층들에 가능한 두께 변화에 대한 형성 깊이를 적용하는 것에 대하여 언급하지 않는다.
취약선이 피혁 장식층을 가진 커버 부재(트림부로 지칭된다)에 천공함으로써 형성되는 방법은 공개출원 WO 2005/049261A1에 개시되어 있다. 천공은 잔존하는 브리지들에 의해 분리되도록 취약선을 따라 배치되는 복수개의 개별 천공 구멍들에 의해 형성된다.
상기 WO 2005/049261A1에 선행기술로서 알려진 공보에서와 같이, 취약선은 한번 실행된 커버재에 대한 레이저의 이동 동안에 형성되고, 천공 구멍들은 이러한 한번의 상대 운동 동안에 한번에 하나씩 연속적으로 형성된다. 상기 상대 운동의 속도에 관련하여 레이저 출력과 펄스 주기를 적용함으로써 천공의 깊이는 영향을 받고 커버재의 잔존 벽 두께는 각각 조정된다.
또, 레이저 가공 동안에 커버재상에 가해지는 열부하를 최소화하기 위하여 단계별 공정들이 제안된다. 이를 위하여, 취약선상에 연속적으로 배치되는 천공 구멍들은 단 및 초단 레이저 펄스에 의해 각 레이저 펄스 사이에 상응하는 간극으로 형성된다. 위 공보에 개시된 방법에 의하면, 이들 간극은 레이저 펄스의 에너지 입력이 시간이 경과함에 따라 점차 증가하도록(그렇지 않은 경우 고 주파수로 충돌하는) 펄스 주파수를 감소시킴으로써 얻어진다고 가정되어야 한다.
상기 방법들과는 반대로, 정해진 파열 강도를 가진 취약선과 인식가능할 정도로 감소된 파열강도의 변화율은 이러한 방법에 의해 생성될 수 있다. 기계가공 공정은 레이저 펄스와 레이저의 감소된 펄스 주파수 사이의 간격 때문에 연장된다.
유사한 공정이 독일 공개특허 DE 10 2007 013 108B3에 개시되어 있다. 이 경우 천공되는 커버 부재는 펄스화 레이저가 제1레이저 시스템 또는 제2레이저 시스템에서 작동하여 각각 소망하는 포켓 구멍의 잔류 벽 두께를 생성하는 천공선의 경로에 걸쳐 더 두껍고 더 얇은 소재의 교번 영역을 가진다. 소재 두께의 영역은 제1레이저 시스템에서 매 천공 구멍의 시작시 적용되는, 정의된, 균일한 표시 펄스 시퀀스 레이저 빔에 의해 검출된다.
더 작은 얇은 소재의 영역에서 표시 펄스 시퀀스는 전송 레이저 방사가 감지될 때까지 포켓 구멍을 생성하기에 충분하다. 충분한 천공은 표시 펄스 시퀀스에 의해서 두꺼운 소재 영역에서는 달성될 수 없어서, 고 레이저 출력으로 제2레이저 시스템이 포켓 구멍을 생성하기 위한 표시 펄스 시퀀스의 끝에서 전환된다. 이 공정은 본래 잔류 벽 두께를 조정하기에는 부적합하다.
상기 독일 공개특허 DE 10 2013 104 138B3는 커버링 소재에 재료 제거에 의해 정해진 취약선을 형성하는 방법을 설명하고 있고, 상기 방법에서 위 독일공개특허 공보에 개시된, 펄스화 레이저빔의 선형 안내가 수회 반복되는 스캐닝 운동이고, 단자 하나의 레이저 펄스가 상기 선을 따라 각 충돌 위치를 위해 방출된다. 이 레이저 펄스가 커버링 소재를 상기 각 충돌 위치에서 절개 역치 이상의 온도로 가열하게 하지만 상기 각 충돌 위치에 인접하는 커버링 소재의 영역에서의 온도는 커버링 소재의 구조에 변화를 초래하는 한계 온도 이하로 유지시키는, 에너지 입력을 야기하도록 상기 레이저 펄스의 파라메터들이 선택된다.
스캐닝 운동의 수회 반복은 작은 잔류 벽 두께가 얻어져 전송되는 레이지 방출이 센서에 의해 감지될 때까지 수행될 수 있다. 허용가능한최소 잔류 벽 두께가 각 충돌 위치에 도달할 때, 공간적으로 분해된 레이저 빔의 컷오프가 스캐닝 운동 도중에 발생한다.
스캐닝 운동 속도와 펄스화된 레이빔의 펄스 반복 주파수는 서로에게 맞추어져 단지 하나의 레이저 펄스가 충돌 위치마다 충돌하게 된다.
그렇지 않으면, 레이저 빔은 고정된 시스템에 대응하는 반복적인 스캐닝 운동 도중에 켜지고 꺼질 수 있다. 선을 따라 형성되는 취약선은 슬릿과 브릿지의 연속적인 반복으로써 슬릿/브릿지 라인의 형태를 가진다.
최소 잔류 벽두께가 충돌 위치마다 도달하는 시점을 검출하고, 대응하는 공간적으로 분해된 컷오프에 영향을 미침으로써 소재 두께의 변화에 관계없이 길이를 따라 일정한 파열 저항을 가지는 취약선이 생성될 수 있다. 결론적으로, 파열 저항의 양은 이 경우에 잔존하는 잔류 벽 두께를 통하여 영향을 받을 수 없고 결과적으로 충돌 위치의 양 또는 잔류 벽까지 침투하도록 형성되는 천공 구멍을 통하여 그리고 이들 천공 구멍들의 간격 및 브릿지 길이에 의해 조절되어야 한다. 다른 잔류 벽 두께 또는 가능하게 전송되는 레이저 방출이 센서의 역치 이하이기 때문에 아직 감지될 수 없는 잔류 벽 두께를 가진 천공 구멍 또는 슬릿은 이 공정으로써는 생성될 수 없다. 따라서, 잔류 벽 두께는 요구되는 파열 강도 또는 취약 정도를 조정하기 위한 아주 한정된 범위로 사용될 수 있을 뿐이고, 상기 공정은 전체 취약선을 따른 최소 잔류 벽 두께가 후자가 보여지지 않음을 보장하지 않으므로 많은 소재에 대하여 전적으로 부적합하다.
EP 0 991 551B1에 개시된 공정과 에어백 커버에는, 펄스화된 레이저 빔에 의해 연속적으로 생성된 복수개의 천공 구멍들의 연속에 의해 취약선이 생성될 수 있다. 상기 천공 구멍들은 서로 겹치거나 잔류 브릿지들에 의해 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 천공 구멍들은 레이저 방출의 전송이 잔류 브릿지를 통하여 검출되자마자 완성된다. 취약선, 취약선의 부분 또는 각 구멍들은 완전히 소재를 천공하지 않고 천공에 부가하여 생성될 수도 있다. 이 비 천공형 취약부의 깊이는 펄스의 양 및/또는 천공을 형성하기 위하여 요구되는 펄스 주기에 기초하여 평가되거나 조절될 수 있다. 상기 공보는 상기 깊이를 조정하기 위한 보다 상세한 설명을 개시하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 상기 DE 10 2013 104 138B1 및 EP 0 991 551 B1 따른 공정을 개선하여 자유롭게 선택할 수 있는 잔류 벽두께를 가진 슬릿을 가진 취약선을 커버 부재에 생성할 수 있도록 하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 보이는 부분과 이 보이는 부분의 반대쪽의 후방측을 가진 커버 부재에 소재의 제거를 통하여 취약선을 생성하기 위한 방법에 의해 충족된다.
선행 기술에서와 같이, 펄스 진폭와 펄스 길이에 의해 결정되는 에너지를 가진 레이저 펄스들은 상기 후방측을 향하고, 기계적인 사이클에서 전진 이송 속도로 가상선을 따라 반복적으로 안내된다. 그렇게 함으로서 상기 레이저 펄스들의 에너지는 커버 부재에 도입된다. 하나의 취약선은, 슬릿 길이를 가진 적어도 하나의 슬릿의 형태로 소재 제거 결과로서 형성된다.
적어도 하나의 슬릿 아래에 존재하고 가시측(visible side)에 인접하는 잔류 벽은, 잔류벽 두께를 가지는 데, 이 잔류벽 두께는, 잔류벽를 통하여 전송되는 레이저 펄스의 에너지 부분이 상기 가시측에 배치되는 센서 장치에 의해 검출될 때까지 각 기계가공 사이클로써 지속적으로 감소한다.
본 발명의 핵심은, 가상선을 따라 적어도 하나의 슬릿을 따라 포인트마다 도입되는 에너지가 제2길이를 가진 적어도 하나의 제2 세그먼트에서 보다, 제1 길이를 가진 하나의 제1 세그먼트에서 더 크고, 그 결과 매순간, 상기 적어도 하나의 제1세그먼트를 따르는 잔류 벽 두께의 제1잔류벽 세그먼트의 제1 잔류벽 세그먼트 두께는 적어도 하나의 제2 세그먼트를 따르는 잔류벽 세그먼트 두께의 제2 잔류벽 세그먼트의 제2잔류벽 세그먼트 두께보다 더 느리게 감소하여, 각 순간마다, 상기 적어도 하나의 제1세그먼트를 따르는 제1잔류벽 세그먼트의 제1잔류벽 세그먼트 두께가 제2잔류벽 세그먼트 두께가 검출될 수 있고, 간섭들이, 제2잔류벽 세그먼트 두께를 검출하지 않고 적어도 하나의 제2세그먼트를 따르는 제2잔류벽 세그먼트의 제2잔류벽 세그먼트 두께로부터 유도될 수 있다.
첫번째 기계가공 사이클에서 적어도 하나의 제1세그먼트의 슬릿 길이를 따라 슬릿당 에너지 입력은 적어도 하나의 레이저 펄스에 의해 수행된다. 이 레이저 펄스는 상대적으로 짧은 펄스 길이를 가지고, 추가 기계가공 사이클에서의 상기 슬릿의 슬릿 길이에 따른 에너지 입력은 상대적으로 긴 펄스 길이를 가진 적어도 하나의 레이저 펄스에 의해 수행된다.
이와 관련하여, 이는 적어도 하나의 기계가공 사이클에 걸쳐 레이저 펄스의 펄스 진폭이 동일할 때 유리하다.
그렇지 않으면, 슬릿당 및 기계가공 사이클 당 에너지 입력은 적어도 하나의 제1세그먼트의 길이에 따른 에너지 입력을 위하여 상대적으로 더 큰 펄스 진폭으로써 펄스 길이에 걸쳐 높이-조정되는 적어도 하나의 동일한 레이저 펄스와 적어도 하나의 제2세그먼트의 길이에 따른 에너지입력을 위한 상대적으로 더 작은 펄스 진폭으로써 매순간 수행될 수 있다.
또한 슬릿 당 및 기계가공 사이클 당 에너지 입력은 동일한 레이저 펄스의 시퀀스로써 수행될 수 있다. 상기 레이저 펄스의 시퀀스에서, 적어도 하나의 레이저 펄스는 적어도 하나의 제1세그먼트의 길이에 따른 에너지 입력을 위한 상대적으로 더 큰 펄스 진폭을 가지고, 적어도 하나의 제2세그먼트의 길이에 따른 에너지 입력을 위한 상대적으로 더 작은 펄스 진폭을 가지는 복수의 레이저펄스들이 서로 직접 따른다. 상대적으로 더 긴 펄스 길이를 가진 레이저 펄스의 펄스높이는 상대적으로 더 짧은 펄스 길이를 가진 레이저 펄스의 펄스 진폭보다 더 크지 않다.
특히 바람직하게는, 적어도 하나의 제1세그먼트의 길이를 따라 슬릿당 에너지 입력이, 적어도 하나의 레이저 펄스에 의해 첫번째 기계가공 사이클에서 수행되고, 기계가공 사이클의 후속 사이클에서 슬릿의 길이를 따라 에너지 입력이 동일한 레이저 펄스의 시퀀스로써 수행되고, 상기 레이저 펄스의 시퀀스는 적어도 첫번째 기계가공 사이클에서 슬릿당 에너지 입력에 참여하며, 모든 레이저 펄스의 펄스 길이와 펄스 진폭은 적어도 하나의 기계가공 사이클에 걸쳐 일정하다.
제2세그컨트의 추가적인 기계가공은 공정을 결정하는 기계가공 사이클들에 후속하여 수행될 수 있다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 제1실시예에 따라 슬릿을 생성하기 위한 레이저 펄스의 출력-시간 선도이고, 본 발명에 의해 생성되는 예시적인 취약선의 단면 및 평면을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 제2실시예에 따라 슬릿을 생성하기 위한 레이저 펄스의 출력-시간 선도이고, 본 발명에 의해 생성되는 예시적인 취약선의 단면 및 평면을 나타낸다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 제3실시예에 따라 슬릿을 생성하기 위한 레이저 펄스의 출력-시간 선도이고, 본 발명에 의해 생성되는 예시적인 취약선의 단면 및 평면을 나타낸다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 제4실시예에 따라 슬릿을 생성하기 위한 레이저 펄스의 출력-시간 선도이고, 본 발명에 의해 생성되는 예시적인 취약선의 단면 및 평면을 나타낸다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명의 제5실시예에 따라 슬릿을 생성하기 위한 레이저 펄스의 출력-시간 선도이고, 본 발명에 의해 생성되는 예시적인 취약선의 단면 및 평면을 나타낸다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 제6실시예에 따라 슬릿을 생성하기 위한 레이저 펄스의 출력-시간 선도이고, 본 발명에 의해 생성되는 예시적인 취약선의 단면 및 평면을 나타낸다.
도 7은 본 발명의 방법을 수행하는 장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
정해진 취약선(2)은 커버 부재(1)에 본 발명의 방법에 의해 생성된다. 커버 부재(1)는 상기 취약선(2)을 따라 정해진 파열 강도를 가지고, 따라서 정해진 파열 힘으로써 파열될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 커버 부재(1)는 하나의 층 또는 다수의 층을 포함하는지에 관계없이 후방에 에어백이 설치될 수 있는, 차량의 내장 트림부를 의미한다.
상기 취약선(2)은 펄스화된 레이저 빔(7)에 의해 소재를 제거함으로써 형성될 수 있다. 상기 취약선(2)은 후의 설치조건으로 관찰자에서 떨어져 대면하는 커버 부재(1)의 후방측(12)상에 형성되고, 관찰자와 대면하는 가시측(11)상에 보여지거나 감지될 수는 없다.
상기 취약선(2)은 단일의 슬릿(21) 또는 복수의 슬릿(21)으로 형성될 수 있고, 상기 슬릿들은 브릿지(22)에 의해 각각의 경우에 서로 떨어져 있다. 상기 슬릿(21)의 제조가 본 발명의 핵심이다.
기본적으로 레이저(6)에 의해 방출되는 상기 펄스화된 레이저 빔(7)은 상기 커버 부재(1)의 후방측(12)을 향하고, 취약선(2)이 형성되는 가상선(20)을 따라 반복적으로 전진 이동 속도로 상기 후방측에 대하여 안내된다.
빠른 전진 이동속도를 얻기 위해서, 상기 펄스화된 레이저빔(7)은 바람직하게는 고정된 커버부재(1) 위를 바람직하게는 스캐너(9)에 의해 이동한다. 상기 기계가공은 항상 동일한 방향으로 또는 방향을 전환하면서 수행될 수 있다.
펄스화된 레이저 빔(7)을 형성하는 레이저 펄스(3)는 상기 가상선(20)을 따라 커버부재(1)상에 충돌한다. 상기 가상선(20)을 따라 레이저 빔(7)의 1회 안내는 이후 기계가공 사이클(Z)로서 이해되고, 상기 방법은 복수의 기계가공 사이클(Z)을 포함한다. 소재(재료)는 적어도 하나의 레이저 펄스(3)의 작용에 의해, 그러므로 또한 커버부재(1)안으로 레이저 펄스 에너지 도입에 의해 매 기계가공 사이클(Z)로써 제거된다.
커버부재(1)의 소재의 불균일성 때문에, 소재의 제거는 동일한 공정 파라메타에도 불구하고 슬릿(21)들 사이에, 그리고 형성되는 슬릿(21)내에서 다른 속도로 수행될 수도 있다. 따라서, 기계가공 사이클(Z)의 횟수가 증가함에 따라 슬릿(21)의 깊이는 균일하게 증가하지는 않고, 슬릿(21) 아래쪽에 잔류하는 잔류 벽의 두께도, 이하 잔류 벽두께라 한다, 커버부재(1)의 일정한 두께 및 균일한 소재에 대하여도 동일하게 감소하지는 않는다. 소재 파라메타로써 잔류 벽두께는 검출된 에너지 부분 또는 센서 신호로부터 결정될 수 있다.
만일, 상기 가상선(20)이 가상점들의 스트링잉(stringing)으로 간주된다면, 본 발명의 사상은 슬릿(21)이 형성되는 가상선(20)의 점들이 공정의 기계가공 사이클(z) 전부에 걸쳐 고려되는 상대적으로 더 낮은 에너지 또는 상대적으로 더 높은 에너지로서 작용된다는 점에서 설명될 수 있다. 슬릿(21)의 제1 세그먼트(4)는 각 점들 또는 상대적으로 더 높은 에너지가 적용되는 인접하는 점들을 따라 형성된다. 하나의 점은 예를 들면, 최소 펄스 길이(w)로써 충돌하는 레이저 펄스(3)의 가능한 가장 작은 단면으로 설명될 수 있다.
따라서, 모든 슬릿(21)은 가상선(20)의 하나 또는 하나 이상의 점들에 걸쳐 확장되는 적어도 하나의 제1세그먼트(4)와 적어도 하나의 제2세그먼트(5)를 가진다. 상기 제2세그먼트(5) 또는 제2세그먼트(5)들은 상대적으로 낮은 에너지 입력이 발생하는 가상선(20)의 모든 점들을 포함한다.
결과적으로, 슬릿(21)의 잔류 벽두께는 제1세그먼트(4) 아래쪽의 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)를 가진 제1잔류벽 세그먼트(R4)와, 제2세그먼트(5)의 아래쪽 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)를 가진 제2잔류벽 세그먼트(R5)로 구성된다. 상기 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)와 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)는 각 기계가공 사이클(z) 이후의 슬릿(21)들 이내 또는 사이에서 변화할 수 있다. 취약선(2)을 따라 상기 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)와 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)는 공정의 끝에서만 동일하다.
슬릿(21)의 길이는 하나의 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)의 수배인 제1세그먼트(4)의 수량과 하나의 제2세그먼트(5)의 제2길이(l5)의 수배인 제2세그먼트(5)의 수량으로 구성된다.
원래, 그 것은 슬릿(21)이 단지 하나의 제1세그먼트(4)를 가지고 이 제1세그먼트(4)가 아주 짧을 때, 즉 점형상일 때 충분하다.
가상선(20)을 따라 커버부재(1)의 가시측(11)상에 배치되는 센서장치(8)는 제2잔류벽 세그먼트(R5)을 통하여 전송되는 에너지 부분이 검출되기 전에 제1잔류벽 세그먼트(R4)를 통하여 전송되는 적어도 하나의 레이저 펄스(3)의 에너지부들을 감지한다. 센서 신호가 방출되는 시점에서 레이저 빔(7)의 위치가 알려지면, 제1잔류벽 세그먼트(R4)는 이 센서 신호와 관련될 수 있다. 제1세그먼트(4)에 따른 에너지 입력은 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)가 검출되었을 때 또는 그 것이 소정의 허용치에 도달하였을 때 정지된다. 이러한 것은 이미 설명된 바와 같이, 소재의 제거가 균일하게 발생하지도 않고 사이즈가 변화하기 때문에, 예를 들면 커버 부재(1)가 가시측(11)에 구성되기 때문에 다른 기계가공 사이클(z)에서 다른 제1세그먼트(4)를 위해 발생할 수 있다.
검출된 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)가 적어도 모든 제1세그먼트(4)에 대하여 사실상 동일하다.
공정 파라메타의 지식으로써, 각 인접하는 제2세그먼트(5)들 아래쪽의 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)는 검출된 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)로부터 유추될 수 있다. 에너지 입력의 효과에 대하여 얻어진 지식은 이러한 목적을 위하여 이용될 수 있다. 특히 커버부재(1)가 일정한 두께를 가지고 있지 않을 때, 이러한 것은 가시측(11)의 구조화 표면에서 생겨날 수 있다, 또는 커버부재(1)가 불균일한 소재층을 포함하고 있을 때, 그것은 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)가 검출될 수 있는 슬릿(21)을 따라 서로 간격을 두고 떨어진 복수개의 제1세그먼트(4)가 있을 때 더욱 유리할 수 있다. 그리고나서 제2잔류벽 세그먼트(R5)의 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)는 더욱 정밀하게 조정될 수 있고, 이는 기계가공 사이클(Z)의 동일한 횟수 이후에 전체 슬릿(21)에 걸친 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)에서 광범위한 변화가 있을 때 유리하다.
따라서, 취약선(2)의 파열 강도는 커버부재(1)의 특성에 대응된 제2 잔류벽 세그먼트 두께(r5)에 의해 슬릿(21)의 영역에서 조정될 수 있다. 상기 공정은 커버부재(1)가 레이저 펄스(3)를 위하여 단지 미세하게 투명한 가시측(11)상의 내파열층을 가질 때 특히 유리하다.
슬릿 길이(l)에 비례적으로, 소재의 제거가 일정한 깊이로 수행되어 적어도 하나의 레이저 펄스(3)의 에너지 입력 성분들이 남아 있는 제1잔류벽 세그먼트(R4)을 통과하여 전송되는 것이 단지 짧은 제1길이(l4)의 제1세그먼트(4)에서만 일어난다는 사실이, 긴 제2 길이(l5)의 제2세그먼트(5)를 따라 소재의 추가적인 제거를 결정하기 위한 자유도를 허용한다.
따라서, 소재의 추가적인 제거가 정지될 수 있고, 잔존 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)가 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)보다 더 많이 남아있게 된다. 제2잔존벽 세그먼트 두께(r5)가 현재 일정한 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)에 도달하지 않거나 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)가 현재의 일정한 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)에 도달할 때까지 제2세그먼트(5)에 따른 추가적인 소재의 제거는 상기 공정에 후속하는 추가적인 기계가공 사이클(Z)에서 발생할 수도 있다.
상기 공정 파라메타들은 또한 추가적인 기계가공을 위하여 변경될 수 있고, 그 결과 예를 들면 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)가 현재의 일정한 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)에 더욱 서서히 접근하게 된다.
상기 공정의 장점은 슬릿 전체 길이(l1)에 따른 잔류벽 두께가 검출될 때까지 소재 제거가 선행기술에서와 같이 복수의 기계가공 사이클(Z)에 걸쳐 전체로 수행되는 경우에 비하여 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)를 변화시킴으로써, 특히 파열강도가 상대적으로 더 양호하게 영향을 받을 수 있고 그 기계가공은 잔류벽 두께가 검출되었을 때 국부적인 방법으로 정지된다는 것에 있다.
본 발명의 실시예들은 레이저 펄스(3)의 다른 양, 다른 펄스 길이(w) 및/또는 각 기계가공 사이클(Z)에서 및/또는 슬릿(21)의 형성에 참여하는 기계가공 사이클(Z) 사이에서의 펄스 진폭(a)에 따라 필연적으로 서로 다르다. 제1세그먼트(4)를 따라 커버부재(1)안으로의 고 에너지 도입은 다른 펄스 체계를 통하여 수행될 수 있다.
전 슬릿(21)이 하나의 기계가공 사이클(Z)에서 에너지에 의해 작용될 때, 에너지는 선행 기계가공 사이클(Z)에서 제1세그먼트(4)에만 적용되고, 이것은 시간에 대한 예비 기계가공에 대응한다.
제2세그먼트(5)에 따른 더 높은 에너지 입력은 펄스 진폭 조정 및/또는 펄스 길이 조정에 의해 수행될 수도 있다.
더 많은 에너지가 기계가공 사이클(Z)에 걸쳐 제1세그먼트(4)에 도입되는 것이 중요하다.
슬릿 길이(l)에 걸쳐 다른 에너지 분배의 도입은 후속하여 설명하는 본 발명의 다양한 실시예들에서 특히 설명될 것이다.
도 1a 내지 도 1g는 제1실시예에 따른 복수의 기계가공 사이클(Z)에 대한 출력-시간 선도(도 1a-도 1d), 모든 기계가공 사이클(Z)에 대한 총합에 대한 출력-시간 선도(도 1e), 제1실시예에 따른 방법에 의해 생성되고 슬릿(21)과 브릿지(22)를 포함하는 취약선(2)의 단면도(도 1f) 및 평면도(도 1g)를 나타낸다. 간단하게 하기 위하여 각 슬릿(21)의 형성에 참여하는 레이저 펄스(3) 및 레이저 펄스들(3)은 출력-시간 선도로써 보여주고 있다.
제1기계가공 사이클(z1)(도 1a)에서, 상대적으로 짧은 펄스 길이(w1)를 가진 제1레이저 펄스(3)는 제1기계가공 사이클(z1)의 시작에 관한 제1시점(t1)에서 시작하는 가상선(20)을 향한다. 제2기계가공 사이클(z2)내에서(도 1b), 동일한 상대적으로 짧은 펄스 길이(w1)를 가진 제2레이저 펄스(3)가 제2기계가공 사이클(z2)의 시작에 관한 동일한 제1시점(t1)에서 시작하는 커버부재(1)를 향하여 제1 레이저 펄스(3)와 제2레이저 펄스(3)를 통한 에너지 입력이 중첩한다.
제3 기계가공 사이클(Z3)로 시작하여 n번째 레이저 펄스(3)의 에너지부가 감지되는 n번째 기계가공 사이클(Zn)까지, 추가적인 레이저 펄스(3)들이 각각의 경우 각 기계가공 사이클(z)의 시작에 관한 제1시점(t1)에서 시작하는 가상선(20)을 향한다. 상기 추가적인 레이저 펄스(3)들은 상대적으로 긴 펄스 길이(w2)를 가짐으로써 주어진 전진 이송속도에서 레이저 펄스들이 기계가공 사이클(Z)들이 동일한 제2시점(t2)에서 끝나고, 기계가공 사이클(Z)의 각 시작에 대하여, 추가적인 레이저 펄스들이 슬릿 길이(l)에 걸쳐 안내된다.
전진 이송속도가 일정하므로, 레이저 펄스(3)는 기계가공 사이클(Z)의 시작에 관련된 동일한 시점에서 상기 가상선(20)을 따라 동일한 삽입부재 상에 충돌한다.
모든 n차 기계가공 사이클(Z)에 걸친 레이저 펄스(3)의 합은 기계가공 사이클(z)들의 시작과 관련된 제1시점(t1)과 제2시점(t2) 사이의 시간 주기로 에너지 입력을 보여준다.
이 경우에 상대적으로 짧은 펄스 길이(w1)에 대한 상대적으로 긴 펄스 길이(w2)의 비(ratio)는 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)에 대한 슬릿 길이(l)의 비를 결정한다. 상기 짧은 펄스 길이(w1)는 전진 이송 속도 및 커버부재(1)의 가시측(11)에 인접하는 소재의 전달 특성과 조화하여 선택되어, 전송 에너지부가 감지될 때 원하는 최소의 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)가 얻어진다.
도 1f 및 도 1g는 단지 하나의 층을 포함하는 예시적인 커버부재(1)에 형성되는 취약선(2)을 보여준다.
제1실시예와 유사한 제2실시예는 도 2a 내지 도 2g에 보여진다. 상기 제2실시예는 제1실시예와는, 상대적으로 ?은 펄스 길이(w1)를 가진 단지 하나의 레이저 펄스(3) 대신에 이러한 종류의 2개의 레이저 펄스들(3)이 2개의 제2기계가공 사이클(Z)에서 슬릿(21)마다 동작되는 점에서 다르다. 이에 관한 장점들은 이미 언급되었다.
도 2f 및 도 2g는 세개의 층을 포함하는 예시적인 커버부재(1)에 형성되는 취약선(2)을 보여준다. 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)는, 예컨대 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)는 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)가 상기 가시측(11)에 인접하는 층의 두께 보다 더 두꺼운 시점에서 검출된다.
상기 제2실시예는, 특히 단지 하나의 기계가공 사이클(Z)이 수행되거나 2 이상의 기계가공 사이클이 상대적으로 짧은 레이저 길이(w1)의 레이저 펄스(3)로써 수행되는 점에서 변화될 수 있다.
펄스 진폭(A)위에 보여지고 이 경우 기계가공 시간(t)에 대하여 일정한 것으로 간주되는 레이저 펄스(3)의 출력(P)은 각 기계가공 사이클(Z)마다 다를 수 있다.
앞선 실시예들과 유사한 도 3a 내지 도 3g의 제3실시예에 따르면, 슬릿(21)의 기계가공은 단지 하나의 동일한 레이저 펄스(3)로써 모든 기계가공 사이클(z)에서 수행되고, 상기 레이저 펄스(3)는 펄스 길이(w)에 대하여 진폭-조절된다. 이것은 시간 손실없이 실시간으로 소재 제거가 발생하므로 시간에 관한 장점을 제공한다. 상기 레이저 펄스(3)는 각 기계가공 사이클(z)의 시작에 대한 동일한 시점(t1)에서 모든 기계가공 사이클(z)로 시작한다. 상기 레이저 펄스(3)는 또한 단지 하나의 진폭 피크 혹은 2 이상의 진폭 피크를 가질 수도 있다. 2개의 연속적인 레이저 펄스(3)들 사이의 간격은 여기서 펄스화된 레이저 빔(7)의 전진 이송 운동을 반전시키기 위하여 사용될 수 있고, 이에 따라 사용되는 레이저(6)의 에너지 효율이 높아진다.
앞선 실시예들과 유사한 도 4a 내지 도 4g의 제4실시예에 따르면, 슬릿(21)의 기계가공은 동일한 펄스 길이(w)를 가진 레이저 펄스(3)의 동일한 연속으로써 모든 기계가공 사이클(z)에서 수행된다. 2개씩 인접하는 레이저 펄스(3)들은 작은 펄스 진폭(A2)를 가진 다른 레이저 펄스(3)에 비하여 큰 펄스 진폭(A1)을 가진다. 레이저 펄스(3)의 연속은 매 기계가공 사이클(Z)에서 각 기계가공 사이클(Z)의 시작에 대한 동일한 제1시점(t1)에서 시작한다.
펄스 길이(w), 전진 이송속도 및 펄스 반복 주기는 바람직하게는 서로에 맞추어져 슬릿(21) 이외의 어떠한 각 천공들은 형성되지 않는다.
앞선 실시예들과 유사한, 도 5a 내지 도 5g의 제5실시예는 2개씩 인접하는 레이저 펄스(3)가 짧은 펄스 길이(w1)를 가진 다른 레이저 펄스(3)에 비하여 긴 펄스 길이(w2)를 가지는 점에서 상기 제4실시예와는 다르다. 제2세그먼트(5)에 따른 더 작은 에너지 입력은 바람직하게는 에너지 입력이 서로 이격된 천공 구멍이 아니라 슬릿(21)을 만들어 내도록 상대적으로 짧은 펄스 길이(w1)의 레이저 펄스(3) 사이의 간격에 의해 야기된다.
본 발명의 방법의 아주 간단한 형태는 앞선 실시예들과 유사한 도 6a 내지 도 6b의 제6실시예를 참고하여 설명한다.
이 경우, 레이저 펄스(3)의 동일한 더 짧은 연속이 더 긴 연속으로 후속하는 기계가공 사이클(Z)에서 사용되는 것보다 더 작은 량의 레이저 펄스(3)로써 2개의 제1기계가공 사이클(z)에서 사용된다. 레이저 펄스(3)는 전 공정에 걸쳐 펄스 길이(w)에 대하여 일정하고, 각 기계가공 사이클(Z)내에서 그들의 펄스 진폭(A)에 대하여 일정하다. 레이저 펄스(3)의 연속은 각 기계가공 사이클(Z)의 시작에 대한 동일한 제1시점(t1)에서 시작한다. 레이저 펄스(3)의 더 긴 연속은 주어진 전진 이송속도에서 기계가공 사이클(Z)의 시작에 대한 동일한 제2시점(t2)에서 종료하고 그 제2시점에서 레이저 펄스는 슬릿 길이(l)위로 안내되도록 하는 길이를 가진다.
도 7은 본 발명이 수행될 수 있는 장치의 개략적인 구성도면을 보여준다. 그 것은 이동 장치, 이 경우에는 스캐너(7)를 통하여 펄스화된 레이저 빔(7)을 고정된 커버 부재(1)의 후방측(12)으로 향하게 하는 레이저(6)를 가진다. 펄스화된 레이저 빔(7)은 취약선(2)이 생성되는 가상선(20)(도 7에는 도시생략)을 따라 반복적으로 안내된다. 센서 장치(8)는 커버부재(1)의 아래쪽의 가상선(20)을 따라 위치한다. 상기 센서장치(8)는 레이저(6)에서와 같이 제어 및 컴퓨터 유닛(10)에 연결된다.
1: 커버 부재 11: 가시측(커버부재 1의)
12: 후방측(커버부재 1의) 2: 취약선
20: 가상선 21: 슬릿
22; 브릿지 3: 레이저 펄스
4: 제1세그먼트 5: 제2세그먼트
6: 레이저 7: 레이저 빔
8: 센서장치 9: 스캐너
r4: 제1잔류벽 세그먼트 두께 r5: 제2잔류벽 세그먼트 두께,
R4: 제1잔류벽 세그먼트 R5: 제2잔류벽 세그먼트
A:펄스 진폭 A1: 상대적으로 큰 펄스 진폭
A2: 상대적으로 작은 펄스 진폭 w: 펄스 길이
w1: 짧은 펄스 길이 w2: 긴 펄스 길이
Z: 기계가공 사이클 Z1: 제1기계가공 사이클
Z2: 제2기계가공 사이클 Z3: 제3기계가공 사이클
Zn: n번째 기계가공 사이클 t: 가공시간
t1: 제1시점 t2: 제2시점
l: 슬릿 길이 l1: 슬릿 전체 길이
l4: 제1세그먼트의 제1길이 l5: 제2세그먼트의 제2길이

Claims (8)

  1. 가시측(11)과 이 가시측(11)의 반대쪽의 후방측(12)을 가진 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선(2)을 생성하는 방법이고, 펄스 진폭과 펄스 길이에 의해 결정되는 에너지를 가진 레이저 펄스(3)는 상기 후방측(12)을 향하고 에너지는 기계가공 사이클(z)로 전진 이송속도로 가상선(20)을 따라 반복적으로 상기 커버부재(1)안으로 도입되어, 취약선(2)은 슬릿 길이(l)를 가진 적어도 하나의 슬릿(21)을 통한 소재의 제거의 결과로서 형성되며, 아래쪽 가시측(11)에 인접하는 잔류벽의 잔류벽 두께는, 각 기계가공 사이클(Z)로써 일정하게 감소하여, 잔류벽을 통하여 전송되는 레이저 펄스의 에너지부가 센서장치(8)에 의해 검출되는 취약선을 생성하는 방법에 있어서,
    가상선(20)에 따르는 적어도 하나의 슬릿(21)을 따라 점대점(point to point)방식으로 도입되는 에너지는 제2 길이(l5)를 가진 적어도 하나의 제2세그먼트(r5)에서보다 제1길이(l4)를 가진 적어도 하나의 제1세그먼트(r4)에서 더 커서, 각 경우에서 제1잔류벽 세그먼트(R4)의 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)는 적어도 하나의 제2세그먼트(5)를 따르는 잔류벽의 제2잔류벽 세그먼트(R5)의 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)보다 더 느리게 감소하여, 각 경우에, 적어도 하나의 제1세그먼트(4)의 제1잔류벽 세그먼트(R4)의 제1잔류벽 세그먼트 두께(r4)가 검출될 수 있으며, 간섭들은 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)를 검출하지 않고 적어도 하나의 제2세그먼트(5)를 따르는 제2잔류벽 세그먼트(5)의 제2잔류벽 세그먼트 두께(r5)에서 이끌어내지는 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    기계가공 사이클(Z)의 처음에 적어도 하나의 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)를 따라 슬릿(21)마다의 에너지 입력은 상대적으로 짧은 펄스 길이(w1)를 가진 적어도 하나의 레이저 펄스(3)에 의해 수행되며, 상기 슬릿(21)의 슬릿 길이(l)에 따라 추가적인 기계가공 사이클(Z)에서 에너지 입력은 상대적으로 긴 펄스 길이(w2)를 가진 하나의 레이저 펄스(3)에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 레이저 펄스(3)의 펄스 진폭(A)은 적어도 하나의 기계가공 사이클(Z)에 걸쳐 동일한 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿(21) 마다 그리고 기계가공 사이클(Z)마다의 에너지 입력은 각 경우에서 적어도 하나의 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)를 따라 에너지 입력을 위한 상대적으로 큰 펄스 진폭(A1)과 적어도 하나의 제2세그먼트(5)의 제2길이(l5)을 따라 에너지 입력을 위한 상대적으로 작은 펄스 진폭(A2)을 가지고 펄스 길이(w)에 걸쳐 진폭 조절된 적어도 하나의 동일한 레이저 펄스(3)로써 수행되는 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿(21) 마다 그리고 기계가공 사이클(Z)마다의 에너지 입력은 레이저 펄스(3)의 동일한 연속으로써 수행되고, 상기 레이저 펄스는 적어도 하나의 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)를 따라 에너지 입력을 위한 상대적으로 큰 펄스 진폭(A1)을 가지고, 복수의 레이저 펄스(3)는 서로 후속하고 적어도 하나의 제2세그먼트(5)의 제2길이(l5)을 따라 에너지 입력을 위한 상대적으로 작은 펄스 진폭(A2)을 가지는 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 슬릿(21) 마다 그리고 기계가공 사이클(Z)마다의 에너지 입력은 레이저 펄스(3)의 동일한 연속으로써 수행되고, 상기 레이저 펄스(3)는 적어도 하나의 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)를 따라 에너지 입력을 위한 상대적으로 큰 펄스 진폭(A1)을 가지고, 복수의 레이저 펄스(3)는 서로 후속하고 적어도 하나의 제2세그먼트(5)의 제2길이(l5)을 따라 에너지 입력을 위한 상대적으로 작은 펄스 진폭(A2)을 가지며, 상대적으로 긴 펄스 길이(w2)를 가진 레이저 펄스(3)의 펄스 진폭(A)은 상대적으로 짧은 펄스 길이(w1)를 가진 레이저펄스(3)의 펄스 진폭(A)보다 크지 않는 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 제1세그먼트(4)의 제1길이(l4)를 따라 슬릿(21) 마다의 에너지 입력은 적어도 하나의 레이저 펄스(3)에 의해 첫번째 기계가공 사이클(z)에서 수행되고, 슬릿(21)의 슬릿 길이(l)를 따라 추가적인 기계적인 사이클(Z)에서 에너지 입력은 레이저 펄스(3)의 동일한 연속으로 수행되며, 상기 레이저 펄스(3)의 연속은, 기계가공 사이클(Z)의 적어도 첫번째 기계가공 사이클(Z)에서 스릿(21)의 에너지 입력에 참가하는 레이저 펄스(3)보다 더 많은 량의 레이저 펄스(3)를 포함하고, 모든 레이저 펄스(3)의 펄스 길이(w) 및 펄스 진폭(A)은 하나의 기계가공 사이클(Z)에 걸쳐 일정한 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    제2세그먼트(5)의 추가적인 기계가공은 상기 기계가공 사이클(Z)에 후속하여 수행되는 것을 특징으로 하는 커버부재(1)에 소재 제거를 통하여 취약선을 생성하는 방법.
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