KR20160038634A - 분진 방지 시스템 및 이를 포함하는 레이저 가공장치 - Google Patents

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KR20160038634A
KR20160038634A KR1020140132004A KR20140132004A KR20160038634A KR 20160038634 A KR20160038634 A KR 20160038634A KR 1020140132004 A KR1020140132004 A KR 1020140132004A KR 20140132004 A KR20140132004 A KR 20140132004A KR 20160038634 A KR20160038634 A KR 20160038634A
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cylinder
hole
prevention system
laser beam
dust prevention
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이병익
김종화
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주식회사 이오테크닉스
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Abstract

분진 방지 시스템 및 이를 포함하는 레이저 가공장치가 개시된다. 개시된 분진 방지 시스템은, 레이저 가공장치에서 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 마련되어 상기 레이저 빔을 외부로부터 보호하는 것으로, 경통(鏡筒, body tube) 형상을 가지며, 그 내부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 제1 관통공이 형성되어 있는 제1 실린더; 및 적어도 일부가 상기 제1 관통공에 삽입되어 상기 제1 실린더에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 마련되는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 제1 관통공과 연통하는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 실린더;를 포함한다.

Description

분진 방지 시스템 및 이를 포함하는 레이저 가공장치{Dust prevention system and laser processing apparatus having the dust prevention system}
본 발명은 레이저 가공장치에 관한 것으로, 레이저 빔의 진행 경로 상에 외부의 분진이 유입되는 것을 방지하는 분진 방지 시스템 및 이를 포함하는 레이저 가공장치에 관한 것이다.
레이저 가공장치는 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 광학계를 이용하여 가공 대상물에 조사하고, 이러한 레이저 빔의 조사에 의해 가공 대상물에 대한 마킹(marking), 노광(exposure), 식각(etching), 펀칭(punching), 스크라이빙(scribing), 다이싱(dicing) 등과 같은 가공 작업을 수행한다.
레이저 가공장치는 복수의 광학 유닛을 포함하며, 이러한 광학 유닛들 사이에는 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔이 통과하는 레이저 빔의 경로가 형성된다. 한편, 이러한 레이저 빔의 경로를 지나가는 레이저 빔에 외부로부터 분진이 유입되면 레이저 가공의 품질에 영향을 미칠 수 있으므로, 레이저 빔이 지나가는 경로 상에는 외부의 분진이 유입되는 것을 방지하기 위한 분진 방지 시스템이 마련되어 있다.
도 1은 레이저 가공장치에 사용되는 종래 분진 방지 시스템을 도시한 것이다. 도 1에서 참조 부호 “L”은 레이저 빔의 진행 경로를 의미한다. 도 1을 참조하면, 분진 방지 시스템(100)은 내부에 레이저 빔이 통과하는 관통공이 형성된 주름형 실린더(130)를 포함한다. 그리고, 이 주름형 실린더(130)의 양단부에는 광학 유닛들과 체결되는 플랜지부들(110,120)이 마련되어 있다. 여기서, 플랜지부(110,120)에는 주름형 실린더(130)의 관통공과 연통하는 관통공들이 형성되어 있다. 이러한 분진 방지 시스템(100)에서는 주름형 실린더(130)가 펴지거나 접히면서 그 길이가 조절되도록 되어 있다. 그러나, 이러한 분진 방지 시스템(100)에서는 주름형 실린더(130)가 변형됨으로써 그 내부를 통과하는 레이저 빔과 간섭될 수 있으며, 이로 인해 화재의 위험성에도 노출될 염려가 있다.
본 발명의 실시예는 레이저 빔의 진행 경로 상에 외부의 분진이 유입되는 것을 방지하는 분진 방지 시스템 및 이를 포함하는 레이저 가공장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
레이저 가공장치에서 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 마련되어 상기 레이저 빔을 외부로부터 보호하는 분진 방지 시스템에 있어서,
경통(鏡筒,body tube) 형상을 가지며, 그 내부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 제1 관통공이 형성되어 있는 제1 실린더; 및
적어도 일부가 상기 제1 관통공에 삽입되어 상기 제1 실린더에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 마련되는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 제1 관통공과 연통하는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 실린더;를 포함하는 분진 방지 시스템이 제공된다.
상기 제1 및 제2 실린더는 금속 재질을 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 실린더의 단부에는 각각 플랜지부가 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 플랜지부들에는 각각 완충부재(buffer member)가 더 마련될 수 있다. 상기 제1 실린더의 내벽과 상기 제2 실린더의 외벽 사이에는 실링 부재(sealing member)가 더 마련될 수 있다.
상기 분진 방지 시스템은 상기 제2 관통공의 단부에 끼워지는 것으로, 그 내부에는 상기 제2 관통공과 연통하는 제3 관통공이 형성되어 있는 제3 실린더를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제3 실린더의 단부에는 각각 플랜지부가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 실린더의 내벽에는 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 제2 실린더의 외벽에는 상기 제1 실린더가 상기 제2 실린더로부터 분리되는 것을 방지하기 위한 걸림턱이 형성될 수 있다. 그리고, 이러한 걸림턱에는 실링 부재가 더 마련되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 복수의 광학 유닛을 경유하여 가공대상물 상에 집속시켜 가공작업을 수행하는 레이저 가공장치에 있어서,
상기 광학 유닛들 사이에서 상기 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 마련되어 상기 레이저 빔을 외부로부터 보호하는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 제1 관통공이 형성되어 있는 제1 실린더; 및 적어도 일부가 상기 제1 관통공에 삽입되어 상기 제1 실린더에 대하여 상대적으로 이동 가능하도록 마련되는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 제1 관통공과 연통하는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 실린더;를 포함하는 분진 방지 시스템을 포함하는 레이저 가공장치가 제공된다.
상기 분진 방지 시스템은, 상기 제2 관통공의 단부에 끼워지는 것으로, 그 내부에는 상기 제2 관통공과 연통하는 제3 관통공이 형성되어 있는 제3 실린더를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면. 금속 재질과 같은 단단한 재질을 이루어져 있으며 경통 구조를 가지는 제1 및 제2 실린더를 구비함으로써 기존에 주름형 실린더에서 발생될 수 있는 실린더의 변형에 의한 레이저 빔과의 간섭 발생을 방지할 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공 작업의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제2 실린더가 서로 상하로 움직일 수 있으므로, 광학 유닛들의 구성 변화에 대응하여 분진 방지 시스템의 길이를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 제1 실린더의 내벽과 제2 실린더의 외벽 사이에 오링과 같은 실링 부재를 마련함으로써 분진 방지 효과를 강화시킬 수 있고, 제1 및 제2 실린더의 단부에 탄성 재질의 완충 부재를 마련함으로써 제1 및 제2 실린더의 상하 이동시 분진 방지 시스템과 체결되는 광학 유닛들의 구성에 대한 자유도를 보다 증대시킬 수 있다.
도 1은 레이저 가공장치에 사용되는 종래 분진 방지 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 분진 방지 시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 분진 방지 시스템의 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 분진 방지 시스템에서, 제1 및 제2 실린더의 연결 부위를 확대하여 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 분진 방지 시스템을 도시한 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 분진 방지 시스템에서, 제1 및 제2 실린더의 연결 부위를 확대하여 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. 또한, 소정의 물질층이 기판이나 다른 층에 존재한다고 설명될 때, 그 물질층은 기판이나 다른 층에 직접 접하면서 존재할 수도 있고, 그 사이에 다른 제3의 층이 존재할 수도 있다. 그리고, 아래의 실시예에서 각 층을 이루는 물질은 예시적인 것이므로, 이외에 다른 물질이 사용될 수도 있다.
레이저 가공장치는 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 복수의 광학 유닛을 포함하는 광학계를 이용하여 가공 대상물에 조사함으로써 가공 대상물에 소정의 가공 작업을 수행한다. 여기서, 광학 유닛들 사이에 형성되는 레이저 빔의 진행 경로 상에는 레이저 빔을 예를 들어 분진 등을 포함하는 외부로부터 보호하기 위해 분진 방지 시스템이 구비될 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 분진 방지 시스템을 도시한 사시도이다. 그리고, 도 3은 도 2에 도시된 분진 방지 시스템의 단면도이다. 도 3에서 참조 부호 “L”은 레이저 빔의 진행 경로를 의미한다. 도 4는 도 3에 도시된 분진 방지 시스템에서, 제1 및 제2 실린더의 연결 부위를 확대하여 도시한 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 분진 방지 시스템(200)은 경통(鏡筒, body tube) 형상을 가지는 제1 실린더(210)와, 이 제1 실린더(210)에 적어도 일부가 삽입되도록 마련되는 것으로 경통 형상을 가지는 제2 실린더(220)를 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 실린더(210,220)에는 각각 레이저 빔이 통과하는 제1 및 제2 관통공(211,221)이 형성되어 있으며, 제2 관통공(221)은 제1 관통공(211)과 연통하도록 마련되어 있다.
제1 및 제2 실린더(210,220)는 예를 들면 금속 재질을 포함할 수 있다. 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 재질을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 실린더(210,220), 그리고 제1 및 제2 관통공(211,221)은 예를 들면 원형의 단면 형상을 가질 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며 이외에도 다른 다양한 단면 형상을 가질 수 있다.
제2 실린더(220)는 적어도 일부가 제1 실린더(210)의 제1 관통공(211)에 삽입되어 관통공(211) 내부를 이동할 수 있도록 마련되어 있으므로, 제2 실린더(220)는 제1 실린더(210)에 대해 상대적으로 이동 가능하게 마련된다. 이와 같이, 제1 및 제2 실린더(210,220)는 상하로 이동할 수 있으므로, 본 실시예에 따른 분진 방지 시스템(200)은 광학 유닛들의 구성 변경의 필요에 대응하여 제1 및 제2 실린더(210,220)를 움직임으로써 그 길이를 자유롭게 조절할 수 있다.
서로 마주보는 제1 실린더(210)의 내벽과 제2 실린더(220)의 외벽 사이에는 외부의 분진이 유입되는 것을 방지하기 위한 실링 부재(sealing member,250)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 제2 실린더(220)의 상단부 외벽에는 적어도 하나의 실링 홈(sealing groove)이 형성될 수 있으며, 이러한 실링 홈 내에 오링(O-ring) 등과 같은 실링 부재(250)가 끼워질 수 있다. 여기서, 실링 부재(250)는 예를 들면, 천연 고무, 합성 고무, 또는 합성 수지 등을 포함할 수 있다.
제1 실린더(210)의 상부 및 제2 실린더(220)의 하부에는 각각 플랜지부(flange part, 210a, 220a)가 마련될 수 있다. 이러한 플랜지부들(210a, 220a)은 분진 방지 시스템(200)을 광학 유닛들에 용이하게 고정시키기 위한 것이다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 이러한 플랜지부들(210a, 220a) 에는 복수의 체결공이 형성될 수 있다. 제1 실린더(210)의 상부 및 제2 실린더(220)의 하부에 형성된 플랜지부들(210a, 220a) 에는 각각 완충 부재(buffer member, 260,270)가 더 마련될 수 있다. 여기서, 완충 부재(260,270)에는 제1 및 제2 관통공(211,221)과 연통하는 관통공이 형성되어 있다. 이러한 완충 부재(260,270)는 예를 들어 우레탄 패드 등과 같은 탄성 재질을 포함할 수 있다. 이와 같이, 플랜지부들(210a, 220a)과 광학 유닛들 사이에 탄성 재질을 포함하는 완충 부재들(260,270)이 마련됨으로써 제1 및 제2 실린더(210,220)를 상하로 이동하는 경우 분진 방지 시스템(200)과 체결되는 광학 유닛들의 구성에 대한 자유도를 보다 증대시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 따른 분진 방지 시스템(200)은 금속 재질과 같은 단단한 재질을 이루어져 있으며 경통 구조를 가지는 제1 및 제2 실린더(210,220)를 구비함으로써 기존에 주름형 실린더에서 발생될 수 있는 실린더의 변형에 의한 레이저 빔과의 간섭 발생을 방지할 수 있으며, 이에 따라 레이저 가공 작업의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 제1 및 제2 실린더(210,220)가 상하로 움직일 수 있으므로, 광학 유닛들의 구성 변화에 대응하여 분진 방지 시스템(200)의 길이를 용이하게 조절할 수 있다. 또한, 제1 실린더(210)의 내벽과 제2 실린더(220)의 외벽 사이에 오링과 같은 실링 부재(250)를 마련함으로써 분진 방지 효과를 강화시킬 수 있고, 제1 및 제2 실린더(210,220)의 단부에 탄성 재질의 완충 부재(260,270)를 마련함으로써 제1 및 제2 실린더(210,220)의 상하 이동시 분진 방지 시스템(200)과 체결되는 광학 유닛들의 구성에 대한 자유도를 보다 증대시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 분진 방지 시스템을 도시한 단면도이다. 그리고, 도 6은 도 5에 도시된 분진 방지 시스템에서, 제1 및 제2 실린더의 연결 부위를 확대하여 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 분진 방지 시스템(300)은 제1 실린더(310)와, 이 제1 실린더(310)에 삽입되어 이동 가능하도록 마련되는 제2 실린더(320)와, 이 제2 실린더(320)에 끼워지는 제3 실린더(330)를 포함한다. 여기서, 제1, 제2 및 제3 실린더(310,320,330)에는 각각 레이저 빔이 통과하는 제1, 제2 및 제3 관통공(311,321,331)이 형성되어 있으며, 제1, 제2 및 제3 관통공(311,321,331)은 서로 연통하도록 마련되어 있다. 제1, 제2 및 제3 실린더(310,320,330)는 예를 들면 금속 재질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 원형의 단면 형상을 가질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제3 실린더(330)는 제2 실린더(320)에 형성된 제2 관통공(321)의 단부에 끼워지도록 마련되어 있다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않으나, 제2 실린더(320)의 내벽과 제3 실린더(330)의 외벽 사이에는 체결부가 형성될 수 있다. 이러한 체결부는 예를 들면, 제2 실린더(320)의 내벽과 제3 실린더(330)의 외벽의 나사 결합 등에 의해 형성될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 제2 실린더(320)는 적어도 일부가 제1 실린더(310)의 제1 관통공(311)에 삽입되어 제1 관통공(311)의 내부를 이동할 수 있도록 마련되어 있다. 따라서, 분진 방지 시스템(300)은 광학 유닛들의 구성 변경의 필요에 대응하여 제1 및 제2 실린더(310,320)를 상하로 이동시킴으로써 그 길이를 자유롭게 조절할 수 있다.
본 실시예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 실린더(310)의 하단부에 돌출부(315)가 형성되어 있으며, 제2 실린더(320)의 상단부에는 걸림턱(325)이 형성되어 있다. 구체적으로, 돌출부(315)는 제1 실린더(310)의 하단부 내벽에 형성되어 있으며, 걸림턱(325)은 제2 실린더(320)의 상단부 외벽에 형성되어 있다. 이러한 돌출부 및 걸림턱(315,325)은 제1 실린더(310)와 제2 실린더(320)가 서로 분리되는 것을 방지하기 위한 것이다. 즉, 제1 실린더(310)의 돌출부(315)가 제2 실린더(320)의 걸림턱(325)에 걸리게 함으로써 제2 실린더(320)가 제1 실린더(310)로부터 분리되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제1 실린더(310)의 내벽과 제2 실린더(320)의 외벽 사이에는 외부의 분진이 유입되는 것을 방지하기 위한 실링 부재(350)가 마련될 수 있다. 구체적으로, 제2 실린더(320)의 상단부 외벽에 형성된 걸림턱(325)에는 적어도 하나의 실링 홈이 형성될 수 있으며, 이러한 실링 홈 내에 오링(O-ring) 등과 같은 실링 부재(325)가 끼워질 수 있다. 여기서, 실링 부재(325)는 예를 들면, 천연 고무, 합성 고무, 또는 합성 수지 등을 포함할 수 있다.
제1 실린더(310)의 상부 및 제3 실린더(330)의 하부에는 각각 플랜지부(310a, 330a)가 마련될 수 있으며, 이러한 플랜지부(310a, 330a)에는 각각 완충 부재(360,370)가 더 마련될 수 있다. 여기서, 완충 부재(360,370)에는 제1 및 제3 관통공(311,331)과 연통하는 관통공이 형성되어 있다. 이러한 완충 부재(360,370)는 예를 들어 우레탄 패드 등과 같은 탄성 재질을 포함할 수 있다.
이상과 같은 구조의 분진 방지 시스템(300)은 제2 실린더(320)를 제1 실린더(310)의 제1 관통공(311)에 삽입한 다음, 제2 실린더(320)의 제2 관통공(321) 하단부에 제3 실린더(330)를 끼움으로써 제작될 수 있다. 또한, 전술한 실시예에서와 같이 기존에 주름형 실린더에서 발생될 수 있는 실린더의 변형에 의한 레이저 빔과의 간섭 발생을 방지할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 실린더(310,320)가 서로 상하로 움직일 수 있으므로, 광학 유닛들의 구성 변화에 대응하여 분진 방지 시스템의 길이를 용이하게 조절할 수 있다. 이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100,200,300.. 분진 방지 시스템
110,120,210a,220a,310a,320a.. 플랜지부
130.. 주름형 실린더 210,310.. 제1 실린더
211,311.. 제1 관통공 220,320.. 제2 실린더
221,321.. 제2 관통공 250,350.. 실링 부재
260,270,360,370.. 완충 부재
315.. 돌출부 325.. 걸림턱

Claims (11)

  1. 레이저 가공장치에서 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 마련되어 상기 레이저 빔을 외부로부터 보호하는 분진 방지 시스템에 있어서,
    경통(鏡筒, body tube) 형상을 가지며, 그 내부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 제1 관통공이 형성되어 있는 제1 실린더; 및
    적어도 일부가 상기 제1 관통공에 삽입되어 상기 제1 실린더에 대해 상대적으로 이동 가능하도록 마련되는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 제1 관통공과 연통하는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 실린더;를 포함하는 분진 방지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 실린더는 금속 재질을 포함하는 분진 방지 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 실린더의 단부에는 각각 플랜지부(flange part)가 형성되어 있는 분진 방지 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플랜지부들에는 각각 완충부재(buffer member)가 마련되는 분진 방지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 실린더의 내벽과 상기 제2 실린더의 외벽 사이에는 실링 부재(sealing member)가 더 마련되어 있는 분진 방지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 관통공의 단부(end portion)에 끼워지되는 것으로, 그 내부에는 상기 제2 관통공과 연통하는 제3 관통공이 형성되어 있는 제3 실린더를 더 포함하는 분진 방지 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    제1 및 제3 실린더의 단부에는 각각 플랜지부가 형성되어 있는 분진 방지 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 실린더의 내벽에는 돌출부가 형성되어 있으며, 상기 제2 실린더의 외벽에는 상기 제1 실린더가 상기 제2 실린더로부터 분리되는 것을 방지하기 위한 걸림턱이 형성되어 있는 분진 방지 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 걸림턱에는 실링 부재가 더 마련되어 있는 분진 방지 시스템.
  10. 레이저 발진기로부터 출사된 레이저 빔을 복수의 광학 유닛을 경유하여 가공대상물 상에 집속시켜 가공작업을 수행하는 레이저 가공장치에 있어서,
    상기 광학 유닛들 사이에서 상기 레이저 빔이 통과하는 경로 상에 마련되어 상기 레이저 빔을 외부로부터 보호하는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 레이저 빔이 통과하는 제1 관통공이 형성되어 있는 제1 실린더; 및 적어도 일부가 상기 제1 관통공에 삽입되어 상기 제1 실린더에 대하여 상대적으로 이동 가능하도록 마련되는 것으로, 경통 형상을 가지며 그 내부에는 상기 제1 관통공과 연통하는 제2 관통공이 형성되어 있는 제2 실린더;를 포함하는 분진 방지 시스템을 포함하는 레이저 가공장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 분진 방지 시스템은, 상기 제2 관통공의 단부에 끼워지는 것으로, 그 내부에는 상기 제2 관통공과 연통하는 제3 관통공이 형성되어 있는 제3 실린더를 더 포함하는 레이저 가공장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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