KR20210086199A

KR20210086199A - 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법

Info

Publication number: KR20210086199A
Application number: KR1020190179976A
Authority: KR
Inventors: 이준정; 이대영; 이봉돈; 손창환
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2021-07-08
Also published as: KR20210136946A; KR102324548B1; KR102324548B9; CN114728373A; KR102483670B1; JP2023502617A; WO2021137488A1; DE112020006412T5

Abstract

본 발명은 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법을 제공한다. 본 발명은 레이저 빔을 출력하는 레이저 발진기, 피가공물이 안착되며, 기 설정된 방향으로 이동하는 가공 테이블, 상기 레이저 발진기와 상기 가공 테이블의 사이에 위치하며, 상기 레이저 빔을 상기 피가공물로 입사하는 렌즈와, 상기 레이저 발진기로부터 출력된 상기 레이저 빔을 상기 렌즈로 입사하는 미러를 구비하는 광학 유닛 및 사전에 저장된 상기 피가공물의 설계 가공 좌표에 따라 상기 미러를 제어하여, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 제1 컨트롤러를 포함하는 레이저 가공 장치를 구비하는, 레이저 가공 시스템을 제공한다.

Description

레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법{LASER MACHINING SYSTEM AND LASER MACHINING METHOD}

본 발명의 실시예들은 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.

최근 들어 다양한 형상을 갖는 디스플레이 패널 또는 픽셀의 고(高)집속화에 따라 제로 베젤이 구현된 디스플레이 패널이 개발 및 생산되고 있다. 이러한 디스플레이 패널은 유전체(dielectric material)를 포함하는 복수개의 층이 적층되어 구성되는데, 가공 정밀도를 고려하여 기존의 접촉식 절단 방법보다는 비접촉식 절단 방법을 이용해 절단 가공을 실시하고 있다.

레이저를 이용한 종래의 비접촉식 절단 방법의 경우, 절단 대상이 되는 피가공물의 에지의 설계 좌표를 미리 입력한 다음, 입력된 좌표에 따라 그대로 절단을 실시하게 된다. 그러나 피가공물의 설계 좌표와 실제 좌표 간의 오차가 있을 수 있고, 이러한 오차는 일정하지 않기 때문에 설계 좌표에 의존하여 절단 가공을 실시할 경우, 원하는 크기의 피가공물을 얻을 수 없게 된다.

또한, 레이저를 이용한 종래의 비접촉식 절단 방법은 피가공물의 형상에 따라 실시간으로 레이저 가공 장치를 제어하기 어려운 문제점이 있다.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.

본 발명의 실시예들은 절단 가공을 포함하는 다양한 비접촉식 가공을 높은 정밀도로 실시할 수 있으며, 피가공물의 형상에 따라 실시간으로 레이저 가공 장치를 제어할 수 있는 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 다만, 전술한 과제는 본 발명의 실시예들에 따른 것으로, 본 발명의 목적 및 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템은, 레이저 빔을 출력하는 레이저 발진기, 피가공물이 안착되며, 기 설정된 방향으로 이동하는 가공 테이블, 상기 레이저 발진기와 상기 가공 테이블의 사이에 위치하며, 상기 레이저 빔을 상기 피가공물로 입사하는 렌즈와, 상기 레이저 발진기로부터 출력된 상기 레이저 빔을 상기 렌즈로 입사하는 미러를 구비하는 광학 유닛 및 사전에 저장된 상기 피가공물의 설계 가공 좌표에 따라 상기 미러를 제어하여, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 제1 컨트롤러를 포함하는 레이저 가공 장치를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 제1 컨트롤러는, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치에 있어서, 상기 렌즈의 원주 방향으로의 위치 및 상기 렌즈의 지름 방향으로의 위치 중 적어도 어느 하나를 조절하여, 상기 피가공물에 입사되는 상기 레이저 빔의 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 제1 컨트롤러는, 상기 피가공물의 에지의 형상에 따라 상기 피가공물의 피가공면이 소정의 기울기를 갖도록, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 제1 컨트롤러는, 상기 피가공물의 에지의 형상에 따라, 상기 렌즈의 중심으로부터 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 거리를 일정하게 유지하면서, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 원주 방향으로의 위치를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 광학 유닛은, 상기 가공 테이블과 독립적으로 이동할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 기 설정된 방향으로 이동하면서 상기 피가공물의 이미지를 촬상하는 촬상 유닛 및 상기 촬상된 이미지로부터 상기 피가공물의 실제 가공 좌표를 생성하는 제2 컨트롤러를 포함하는 검사 장치를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 제2 컨트롤러는, 기 설계 가공 좌표와 상기 실제 가공 좌표의 차이값과 사전에 설정된 임계값을 비교하고, 상기 차이값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 제1 컨트롤러로 상기 실제 가공 좌표를 전달하고, 상기 차이값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 가공 중단 판정을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템에 있어서, 상기 검사 장치를 1개 이상 구비하고, 상기 레이저 가공 장치를 상기 검사 장치의 개수 이상 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법은, 미러와 렌즈를 구비하는 광학 유닛을 이용하여, 레이저 발진기에서 출력된 레이저 빔을 피가공물로 입사하는 레이저 가공 방법으로서, 피가공물의 가공 좌표를 획득하는 단계 및 상기 획득한 가공 좌표에 따라 상기 미러를 제어하여, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절함으로써 레이저 가공을 실시하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 상기 레이저 가공을 실시하는 단계는, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치에 있어서, 상기 렌즈의 원주 방향으로의 위치 및 상기 렌즈의 지름 방향으로의 위치 중 적어도 어느 하나를 조절하여, 상기 피가공물에 입사되는 상기 레이저 빔의 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 상기 레이저 가공을 실시하는 단계는, 상기 피가공물의 에지의 형상에 따라 상기 피가공물의 피가공면이 소정의 기울기를 갖도록, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 상기 피가공물의 가공 좌표를 획득하는 단계는, 기 설정된 방향으로 이동하는 촬상 유닛으로 상기 피가공물의 이미지를 촬상하는 단계 및 상기 촬상된 이미지로부터 상기 피가공물의 실제 가공 좌표를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법에 있어서, 상기 피가공물의 가공 좌표를 획득하는 단계 후에, 사전에 저장된 설계 가공 좌표와 상기 실제 가공 좌표의 차이값을 사전에 설정된 임계값과 비교하는 단계, 상기 차이값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 설계 가공 좌표를 상기 실제 가공 좌표로 대체하는 단계 및 상기 차이값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 가공 중단 판정을 하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법은 피가공물의 설계 가공 좌표와 실제 가공 좌표의 차이를 보정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법은 피가공물의 형상에 따라 레이저 가공 장치를 실시간으로 제어함으로써, 다양한 형상을 갖는 피가공물을 높은 정밀도로 고속 가공할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법은 레이저의 입사 경로를 제어하여, 피가공물의 피가공면을 다양한 각도로 가공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템 및 레이저 가공 방법은 유전체를 포함하는 피가공물을 정밀하게 가공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 제1 컨트롤러를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 렌즈에 입사되는 레이저 빔의 위치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 렌즈에 입사되는 레이저 빔의 위치의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 5e는 도 4에 나타낸 레이저 빔의 위치에 따른 피가공물의 가공 상태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 레이저 가공 시스템을 이용하여 피가공물을 가공하는 상태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 제2 컨트롤러를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 10의 제1 컨트롤러를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법을 나타내는 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 제1 컨트롤러(19)를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 레이저 절단을 비롯하여, 레이저 천공, 레이저 묘화, 레이저 패터닝, 레이저 스크라이빙 등 다양한 레이저 가공에 이용될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해 레이저 가공 시스템(1)이 레이저 절단 가공에 이용되는 것으로 설명한다. 또한, 피가공물(W)의 종류는 특별히 한정하지 않는다. 피가공물(W)은 유전체(dielectric material)를 포함하는 디스플레이 패널을 비롯하여, 금속 시트, 세라믹 기판 등일 수 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 레이저 발진기(11)는 레이저 가공 장치(10)의 일측에 배치된다. 레이저 발진기(11)는 특정한 파장을 갖는 레이저 빔을 생성하여 출력할 수 있는 레이저 소스를 구비할 수 있다. 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 피가공물(W)의 종류 또는 가공 방식에 따라 적절히 선택될 수 있다. 예를 들어, 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔은 루비 레이저 빔, Nd:YAG 레이저 빔, Ti:사파이어 레이저 빔 등을 포함하는 고체 레이저 빔과, 색소 레이저 빔 등을 포함하는 액체 레이저 빔과, CO₂ 레이저 빔, He-Ne 레이저 빔, Ar⁺ 레이저 빔, 엑시머(excimer) 레이저 빔 등을 포함하는 기체 레이저 빔 중 어느 하나일 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위해, 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔은 CO₂ 레이저 빔인 것으로 설명한다. 또한, CO₂레이저 빔의 파장은 9.3 ㎛ 이상 10.6 ㎛ 이하일 수 있다.

레이저 발진기(11)는 도시하지 않은 전원 장치에 연결되며, 전원 장치로부터 전원이 인가됨에 따라 레이저 빔을 출력할 수 있다. 또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 레이저 발진기(11)는 제1 컨트롤러(19)와 연결된다. 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔의 특성, 예를 들어, 레이저 빔의 강도와, 주기와, 출력 타이밍 등은 제1 컨트롤러(19)에서 발생하는 신호에 의해 제어될 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 장치(10)는 가공 테이블(13)을 포함한다. 가공 테이블(13)은 레이저 발진기(11)와 대향하도록 배치될 수 있다. 가공 테이블(13)은 피가공물(W)이 안착되는 안착면을 가지며, 피가공물(W)이 안착된 상태로 기 설정된 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 가공 테이블(13)은 X축, Y축, Z축 각각의 방향으로 이동할 수 있으며, Z축을 중심으로 회전할 수 있다.

가공 테이블(13)은 고정 부재(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 고정 부재는 가공 테이블(13)의 일측에 형성되어, 피가공물(W)을 가공 테이블(13)의 안착면에 고정한다. 이에 따라, 상기 고정 부재는 가공 공정이 진행되는 동안 피가공물(W)이 안착면으로부터 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 상기 고정 부재의 종류는 특별히 한정하지 않으며, 가공 테이블(13)의 상면에 형성된 복수개의 흡착홀 또는 피가공물(W)을 기구적으로 고정하는 복수개의 클램핑 유닛일 수 있다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 가공 테이블(13)은 제1 컨트롤러(19)와 연결된다. 가공 테이블(13)의 동작, 예를 들어, 상기 고정 부재가 피가공물(W)을 고정하는 동작 또는 가공 테이블(13)의 이동 속도나 회전 속도, 이동 방향, 이동 거리 등은 제1 컨트롤러(19)에 의해 제어될 수 있다.

도 1을 참조하면, 미러(15)는 레이저 발진기(11)와 가공 테이블(13)의 사이에 배치될 수 있다. 미러(15)는 레이저 발진기(11)로부터 출력된 레이저 빔(La)의 광 경로를 제어할 수 있다. 레이저 가공 장치(10)에 포함되는 미러(15)의 개수는 특별히 한정하지 않으나, 이하에서는 설명의 편의를 위해 레이저 가공 장치(10)가 제1 미러(15a)와 제2 미러(15b)를 포함하는 것으로 설명한다. 본 발명의 일 실시예에서, 제1 컨트롤러(19)의 제어 신호에 따른 빠른 반응 속도를 구현하기 위해, 미러(15)는 갈바노 미러(Galvano-mirror)일 수 있다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 미러(15)는 제1 컨트롤러(19)와 연결된다. 미러(15)의 동작, 예를 들어, 미러(15)의 틸팅 각도와 틸팅 속도 등은 제1 컨트롤러(19)에 의해 제어될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 레이저 발진기(11)로부터 출력된 레이저 빔(La)은 먼저 제1 미러(15a)에 의해 반사된다. 제1 미러(15a)에 의해 반사된 레이저 빔(Lb)은 제2 미러(15b)로 입사된다. 다시 제2 미러(15b)에 의해 반사된 레이저 빔(Lc)은 후술하는 렌즈(17)의 일면에 입사되며, 렌즈(17)를 통해 피가공물(W)에 조사된다(레이저 빔(Ld)).

도 1을 참조하면, 렌즈(17)는 가공 테이블(13)과 미러(15)의 사이에 배치될 수 있다. 렌즈(17)는 미러(15)로부터 반사된 레이저 빔(Lc)을 집광하여, 피가공물(W)에 레이저(Ld)를 조사한다. 본 발명의 일 실시예에서, 렌즈(17)는 f-theta 렌즈일 수 있다. 도 1에는 렌즈(17)가 하나인 것으로 나타냈으나, 이에 한정하지 않는다. 예를 들어, 렌즈(17)는 복수개의 구면 렌즈 또는 평면 렌즈로 구성될 수 있다. 이에 따라, 렌즈(17)는 렌즈(17)의 중심부가 아닌 다른 영역에 레이저 빔(Lc)이 입사되더라도, 피가공물(W) 상에 레이저 빔(Ld)의 초점을 모을 수 있다.

도 1을 참조하면, 미러(15)와 렌즈(17)는 광학 유닛(14)을 구성할 수 있다. 광학 유닛(14)은 레이저 발진기(11)로부터 출력된 레이저 빔(La)의 광 경로를 조절하여, 피가공물(W) 상의 원하는 위치로 레이저 빔(Ld)을 조사할 수 있다. 또한, 광학 유닛(14)의 동작과 위치는 제1 컨트롤러(19)에 의해 제어될 수 있다.

제1 컨트롤러(19)는 사전에 저장된 피가공물(W)의 설계 가공 좌표에 따라 미러를 제어하여, 렌즈에 입사되는 레이저 빔의 위치를 조절한다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 컨트롤러(19)는 구동부(191)와, 프로세서(193)와, 메모리(195)와, 입출력 인터페이스부(197)를 포함할 수 있다. 구동부(191)는 프로세서(193)로부터 제어 신호를 입력 받아, 레이저 발진기(11)와, 가공 테이블(13)과, 미러(15)와, 렌즈(17)를 제어한다. 보다 구체적으로, 구동부(191)는 프로세서(193)의 명령에 기초하여, 레이저 발진기(11)의 위치, 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔의 강도, 주기 및 출력 타이밍 등을 제어하는 신호를 만들어 보낼 수 있다. 또한, 구동부(191)는 프로세서(193)의 명령에 기초하여, 가공 테이블(13)의 위치, 이동 속도, 이동 방향, 이동 거리, 가공 테이블(13)에 구비된 고정 부재를 이용한 피가공물(W)의 고정 등을 제어하는 신호를 만들어 보낼 수 있다. 또한, 구동부(191)는 프로세서(193)의 명령에 기초하여, 미러(15)의 위치, 틸팅 각도, 틸팅 속도 등을 제어하는 신호를 만들어 보낼 수 있다. 또한, 구동부(191)는 프로세서(193)의 명령에 기초하여, 렌즈(17)의 위치 등을 제어하는 신호를 만들어 보낼 수 있다. 또한, 구동부(191)는 프로세서(193)의 명령에 기초하여, 미러(15)와 렌즈(17)를 포함하는 광학 유닛(14)을 일체로 제어하는 신호를 만들어 보낼 수 있다.

또한, 구동부(191)는 레이저 발진기(11)와, 가공 테이블(13)과, 미러(15)와, 렌즈(17)를 각각 독립적으로 신호를 보내어 제어할 수 있다. 예를 들어, 구동부(191)는 피가공물(W)이 안착된 가공 테이블(13)만을 제어하여 가공 공정을 진행하거나, 미러(15) 또는 렌즈(17)만을 제어하여 가공 공정을 진행할 수 있다.

프로세서(193)는 메모리(195)에 저장된 피가공물(W)의 가공 정보에 기초하여, 구동부(191)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(193)는 메모리(195)에 저장되며, 피가공물(W)의 가공 기준값이 되는 설계 가공 좌표에 기초하여 구동부(191)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 구동부(191)는 레이저 발진기(11)와, 가공 테이블(13)과, 미러(15)와, 렌즈(17)를 제어하여, 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔(La)이 사전에 설정된 광 경로를 따라 피가공물(W) 상의 설계 가공 좌표에 조사되도록 신호를 보내어 제어할 수 있다.

도 3은 도 1의 렌즈에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 4는 도 1의 렌즈에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치의 다른 예를 나타내는 도면이다. 도 5a 내지 도 5e는 도 4에 나타낸 레이저 빔(Lc)의 위치에 따른 피가공물(W)의 가공 상태를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 1의 레이저 가공 시스템(1)을 이용하여 피가공물(W)을 가공하는 상태를 나타내는 도면이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 레이저 발진기(11)로부터 출력된 레이저 빔(La)의 광 경로를 제어하여, 피가공물(W)을 가공할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 나타낸 바와 같이, 레이저 가공 시스템(1)은 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치를 제어하여, 피가공물(W)에 입사되는 레이저 빔(Ld)의 위치를 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 1을 참조하면, 레이저 발진기(11)로부터 출력되는 레이저 빔(La)은 제1 미러(15a)와 제2 미러(15b)를 거쳐 광 경로가 편향되며, 편향된 레이저 빔(Lc)은 렌즈(17)의 일면에 입사될 수 있다. 이때, 제1 컨트롤러(19)가 제1 미러(15a)와 제2 미러(15b)의 위치, 틸팅 각도 또는 틸팅 속도를 제어하여, 렌즈(17) 상의 원하는 위치에 레이저 빔(Lc)을 입사시킬 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 렌즈(17)의 중심점(O')을 원점으로 하는 좌표계(X'축과 Y'축)가 정의될 수 있다. 또한, 렌즈(17)의 상면에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치는 중심점(O')으로부터의 수평 거리(r)와, 중심점(O')과의 각도(θ)로 표현되는 극좌표로 나타낼 수 있다. 또한, 도 3을 참조하면, 렌즈(17)를 상면에서 보았을 때, 즉, 레이저 빔(Lc)이 입사되는 방향에서 렌즈(17)를 보았을 때, 렌즈(17)의 상면의 다양한 위치에 레이저 빔(Lc)이 입사될 수 있다. 각각의 레이저 빔(Lc)은 렌즈(17)의 원주 방향으로의 위치 또는 렌즈(17)의 지름 방향으로의 위치가 서로 동일하거나 상이할 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은, 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치에 있어서, 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터의 거리를 다르게 제어할 수 있다. 보다 구체적으로, 레이저 빔(Lc1)은 렌즈(17)의 중심점(O')에 입사될 수 있다. 이때, 중심점(O')과의 거리 r1은 0이다. 또한, 레이저 빔(Lc2)은 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 거리 r2만큼 이격된 위치에 입사될 수 있다. 또한, 레이저 빔(Lc3)은 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 거리 r3만큼 이격된 위치에 입사될 수 있다. 또한, 레이저 빔(Lc4)은 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 거리 r4만큼 이격된 위치에 입사될 수 있다. 또한, 레이저 빔(Lc5)은 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 거리 r5만큼 이격된 위치에 입사될 수 있다.

도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 렌즈(17)의 상면에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치를 제어하여, 피가공물(W)의 피가공면을 다르게 가공할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 5a 내지 도 5e에 있어서, 축 Ax1은 피가공물(W)에 형성된 피가공 영역의 최하단으로부터 연직 방향으로 연장되는 축이다. 또한, C1은 피가공물(W)의 상면에 있어서, 축 Ax1과 피가공 영역의 좌측 단부 사이의 거리이다. 또한, C2는 피가공물(W)의 상면에 있어서, 축 Ax1과 피가공 영역의 우측 단부 사이의 거리이다. 또한, φ는 축 Ax1과 피가공물(W)의 우측 피가공면 사이의 각도이다. 이때, 가공하고자 하는 대상은 피가공물(W)의 우측 피가공면일 수 있다.

도 5a는 도 4의 레이저 빔(Lc1)이 렌즈(17)의 상면에 입사된 경우의 가공 상태를 나타내는 도면으로서, 피가공물(W)의 피가공 영역이 축 Ax1을 중심으로 실질적으로 대칭을 이루는 것을 알 수 있다. 즉, 도 5a에 있어서, C1과 C2는 실질적으로 동일할 수 있다. 또한, φ1과 φ2는 실질적으로 동일할 수 있다.

도 5a는 도 4의 레이저 빔(Lc2)이 렌즈(17)의 상면에 입사된 경우의 가공 상태를 나타내는 도면으로서, 레이저 빔(Lc2)의 위치가 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 r2만큼 이격됨에 따라, 도 5a에 비해 축 Ax1이 우측으로 시프트된 것을 알 수 있다. 즉, C1이 C2보다 클 수 있다. 또한, φ1이 φ2보다 클 수 있다.

도 5c는 도 4의 레이저 빔(Lc3)이 렌즈(17)의 상면에 입사된 경우의 가공 상태를 나타내는 도면으로서, 레이저 빔(Lc3)의 위치가 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 r3만큼 이격됨에 따라, 도 5b에 비해 축 Ax1이 우측으로 더 시프트된 것을 알 수 있다. 즉, C1이 C2보다 클 수 있다. 또한, φ1이 φ2보다 클 수 있다.

도 5d는 도 4의 레이저 빔(Lc4)이 렌즈(17)의 상면에 입사된 경우의 가공 상태를 나타내는 도면으로서, 레이저 빔(Lc4)의 위치가 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 r4만큼 이격됨에 따라, 도 5c에 비해 축 Ax1이 우측으로 더 시프트된 것을 알 수 있다. 특히, 피가공물(W)의 상면과 우측 피가공면이 실질적으로 수직을 이룰 수 있다. 즉, 피가공물(W)의 상면에 있어서, 피가공 영역의 단부 사이의 전체 거리는 C1이며, C2는 실질적으로 0일 수 있다. 또한, φ2는 실질적으로 0일 수 있다.

도 5e는 도 4의 레이저 빔(Lc5)이 렌즈(17)의 상면에 입사된 경우의 가공 상태를 나타내는 도면으로서, 레이저 빔(Lc5)의 위치가 렌즈(17)의 중심점(O')으로부터 X'축 방향으로 r5만큼 이격됨에 따라, 도 5d에 비해 축 Ax1이 우측으로 더 시프트된 것을 알 수 있다. 특히, 피가공물(W)의 우측 피가공면이 축 Ax1으로부터 좌측으로 돌출된 오버행(overhang) 영역이 형성된다. 이에 따라, 피가공물(W)의 우측 피가공면은 축 Ax1을 기준으로 좌측으로 기울어진, 역테이퍼(reverse taper) 형상을 가질 수 있다. 즉, C1은 C2보다 크며, φ5는 마이너스 방향일 수 있다. 다만, 전술한 "실질적으로 대칭, 수직 또는 0"의 의미는 공학적 오차를 포함하는 개념으로서, 수학적으로 엄밀한 의미의 대칭, 수직 또는 0을 의미하는 것은 아닐 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치를 제어하여, 피가공물(W)의 피가공면을 다양한 형상으로 가공할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 바와 같이, 피가공물(W)은 장변부, 단변부, 오목부 및 볼록부 등 다양한 형상의 에지를 포함할 수 있다. 또한 피가공물(W)의 에지의 곡률은 피가공물(W)의 가공 좌표에 따라 상이할 수 있다.

레이저 가공 시스템(1)은 사전에 저장된 피가공물(W)의 설계 가공 좌표에 기초하여, 제1 컨트롤러(19)를 통해 레이저 발진기(11)와, 가공 테이블(13)과, 미러(15)와, 렌즈(17) 중 적어도 어느 하나를 제어하여, 피가공물(W)의 다양한 형상에 대응할 수 있다. 보다 구체적으로, 피가공물(W)의 피가공면의 기울기를 일정하게 형성하고자 하는 경우, 레이저 가공 시스템(1)은 미러(15)의 위치와 틸팅 각도를 제어하여, 렌즈(17)의 중심점(O')과 레이저 빔(Lc)의 거리 r을 일정하게 유지하면서 가공 공정을 진행할 수 있다. 또는, 피가공물(W)의 피가공면의 기울기를 피가공물(W)의 형상 또는 가공 좌표에 따라 다르게 형성하고자 하는 경우, 레이저 가공 시스템(1)은 피가공물(W)의 형상에 따라 미러(15)의 위치와 틸팅 각도를 제어하여, 렌즈(17)의 중심점(O')과 레이저 빔(Lc)의 거리 r을 다르게 설정하면서 가공 공정을 진행할 수 있다. 이때, 피가공물(W)을 평면에서 보았을 때, 피가공물(W)의 에지와 렌즈(17)의 거리는 일정하게 유지될 수 있다.

또한, 레이저 가공 시스템(1)은 피가공물(W)이 안착되는 가공 테이블(13)을 기 설정된 방향으로 이동시키면서 가공을 실시할 수 있다. 또는, 레이저 가공 시스템(1)은 가공 테이블(13)뿐만 아니라 광학 유닛(14)을 기 설정된 방향으로 이동시키면서 가공을 실시할 수 있다. 이에 따라, 피가공물(W)이 가공 좌표에 따라 다양한 형상을 갖는 경우, 고속 가공을 용이하게 실시할 수 있다.

이와 같은 구성을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 피가공물(W)의 피가공면의 형상을 다양하게 가공할 수 있다. 또한, 레이저 가공 시스템(1)은 다양한 형상을 갖는 피가공물(W)에 대해서도 신속하게 가공할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 검사 장치(20)를 나타내는 도면이다. 도 8은 도 7의 제2 컨트롤러(29)를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 검사 장치(20)를 더 포함할 수 있다. 검사 장치(20)는 피가공물(W)의 형상을 검사하고, 피가공물(W)의 실제 가공 좌표를 획득하여, 이를 레이저 가공 장치(10)로 전달할 수 있다. 검사 장치(20)는 검사 테이블(21)과, 지지대(23)와, 촬상 유닛(25)과, 이송 유닛(27)과, 제2 컨트롤러(29)를 포함할 수 있다.

검사 테이블(21)은 피가공물(W)이 안착되는 안착면을 갖는다. 도 7에는 검사 테이블(21)이 피가공물(W)을 일 방향으로 이동시키는 것으로 나타냈으나, 이에 한정하지는 않는다. 예를 들어, 전술한 가공 테이블(13)과 같이, 검사 테이블(21) 자체가 X축, Y축, Z축 방향으로 수평 이동하면서, Z축을 중심으로 회전할 수 있다. 검사 테이블(21)은 전술한 가공 테이블(13)과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

지지대(23)는 검사 테이블(21)의 일측에 설치되며, 겐트리(gantry) 형상을 가질 수 있다. 지지대(23)에는 후술하는 촬상 유닛(25)이 설치되며, 촬상 유닛(25)을 사전에 설정된 방향으로 이동시키기 위한 구성을 포함할 수 있다. 도 7에는 지지대(23)가 검사 테이블(21)에 대해 고정된 것으로 나타냈으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 지지대(23)는 검사 테이블(21)과 롤러(미도시) 등을 통해 연결되어, 일 방향으로 이동할 수 있다.

촬상 유닛(25)은 지지대(23)의 일측에 설치되어, 사전에 설정된 방향으로 이동하면서 피가공물(W)을 촬상한다. 보다 구체적으로, 피가공물(W)의 에지를 따라 이미지를 촬상하고, 이를 후술하는 제2 컨트롤러(29)로 전달할 수 있다. 제2 컨트롤러(29)는 촬상된 이미지에 기초하여 피가공물(W)의 실제 가공 좌표를 획득할 수 있다. 이때, 촬상 유닛(25)은 촬상하고자 하는 피가공물(W)의 에지의 특정 포인트를 선택적으로 촬상할 수 있다.

이송 유닛(27)은 검사 테이블(21)로부터 이격되어 설치될 수 있다. 이송 유닛(27)은 검사가 완료된 피가공물(W)을 레이저 가공 장치(10)로 이송하거나, 외부로 반출한다. 이송 방식은 특별히 한정하지 않는다.

제2 컨트롤러(29)는 촬상 유닛(25)에 의해 촬상된 이미지로부터 피가공물(W)의 실제 가공 좌표를 생성한다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 컨트롤러(29)는 구동부(291)와, 프로세서(293)와, 메모리(295)와, 입출력 인터페이스부(297)를 포함할 수 있다. 구동부(291)는 프로세서(293)로부터 명령을 받아, 검사 테이블(21)과, 지지대(23)와, 촬상 유닛(25)과, 이송 유닛(27)을 전체적으로 또는 독립적으로 제어하는 신호를 보낼 수 있다.

프로세서(293)는 메모리(295)에 저장된 피가공물(W)의 가공 정보에 기초하여, 구동부(291)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(293)는 메모리(295)에 저장된 피가공물(W)의 설계 가공 좌표에 기초하여, 촬상 유닛(25)이 피가공물(W)의 에지에 대한 이미지를 촬상하도록 구동부(291)를 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(293)는 촬상 대상이 되는 피가공물(W)의 촬상 포인트를 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(293)는 장변부와 단변부 또는 오목부와 볼록부의 촬상 포인트의 개수와 위치를 적절히 설정할 수 있다. 또한, 프로세서(293)는 촬상 유닛(25)이 촬상한 이미지에 기초하여, 피가공물(W)의 에지에 대한 실제 가공 좌표를 획득한다. 그리고 프로세서(293)는 획득된 실제 가공 좌표와 저장된 설계 가공 좌표의 차이값(오프셋값)을 산출할 수 있다.

프로세서(293)는 실제 가공 좌표와 설계 가공 좌표의 차이값과, 메모리(295)에 저장된 임계값을 비교하는 연산을 실시할 수 있다. 보다 구체적으로, 양 좌표의 차이값이 사전에 설정된 임계값 이하인 경우, 프로세서(293)는 실제 가공 좌표를 레이저 가공 장치(10)의 제1 컨트롤러(19)로 전달한다. 그리고 프로세서(293)는 이송 유닛(27)을 제어하여, 피가공물(W)을 레이저 가공 장치(10)로 이송한다. 반면, 양 좌표의 차이값이 사전에 설정된 임계값을 초과하는 경우, 프로세서(293)는 피가공물(W)이 레이저 가공에 부적합한 것으로 판정하고, 가공 중단 판정을 할 수 있다. 그리고 이송 유닛(27)을 제어하여, 피가공물(W)을 외부로 반출할 수 있다.

레이저 가공 장치(10)의 제1 컨트롤러(19)는 전달받은 실제 가공 좌표에 기초하여, 피가공물(W)에 대한 레이저 가공을 실시할 수 있다. 레이저 가공 장치(10)를 이용한 레이저 가공은 전술한 레이저 가공과 실질적으로 동일할 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 레이저 가공 장치(10)와 검사 장치(20)를 모두 구비함으로써, 피가공물(W)의 설계 가공 좌표와 실제 가공 좌표 사이의 오차를 보정할 수 있다. 이에 따라, 레이저 가공 시스템(1)은 피가공물(W)을 보다 정밀하게 가공할 수 있다.

다른 실시예로, 제2 컨트롤러(29)는 획득한 피가공물(W)의 실제 가공 좌표에 보정을 실시하여 보정 가공 좌표를 획득할 수 있다. 예를 들어, 피가공물(W)을 실제 가공 좌표보다 축소하거나 확대하여 가공하고자 하는 경우, 획득한 실제 가공 좌표를 소정의 비율로 확대 또는 축소하여, 보정 가공 좌표를 획득할 수 있다. 제2 컨트롤러(29)는 획득한 보정 가공 좌표를 제1 컨트롤러(19)에 전달하고, 제1 컨트롤러(19)는 보정 가공 좌표에 기초하여 레이저 가공을 실시할 수 있다. 다만, 보정 가공 좌표는 실제 가공 좌표를 확대 또는 축소한 것에 한정하지 않으며, 특정 영역의 좌표만이 보정된 것일 수 있다.

다른 실시예로, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 복수개의 레이저 가공 장치(10)와 복수개의 검사 장치(20)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 레이저 가공 장치(10)에서 소요되는 공정 시간이 검사 장치(20)에서 소요되는 공정 시간보다 더 긴 경우, 레이저 가공 시스템(1)은 1개 이상의 검사 장치(20)와, 검사 장치(20)의 개수보다 많은 개수의 레이저 가공 장치(10)를 구비할 수 있다. 이에 따라, 검사 장치(20)에서 검사가 완료된 피가공물(W)을 레이저 가공 장치(10)로 전달하여, 피가공물(W)의 레이저 가공에 소요되는 공정 시간을 최소화할 수 있다. 다만, 레이저 가공 장치(10)와 검사 장치(20)의 개수는 특별히 한정하지 않으며, 가공 공정에 소요되는 시간을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.

다른 실시예로, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 하나의 피가공물(W)의 양면을 가공하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 레이저 가공 시스템(1)은 2개의 레이저 가공 장치(10)와 1개의 검사 장치(20)를 포함할 수 있다. 또한, 2개의 레이저 가공 장치(10)는 피가공물(W)의 상면과 하면에 각각 배치될 수 있다. 먼저, 검사 장치(20)를 이용하여 피가공물(W)의 일면에 대해 실제 가공 좌표를 생성하고, 피가공물(W)의 일면에 배치된 레이저 가공 장치(10)는 실제 가공 좌표에 기초하여 피가공물(W)의 일면을 가공한다. 다음, 피가공물(W)의 타면에 배치된 레이저 가공 장치(10)는 실제 가공 좌표를 반전시켜, 반전된 가공 좌표를 생성하고, 이에 기초하여 피가공물(W)의 타면에 대해 가공을 실시할 수 있다. 즉, 안착된 피가공물(W)을 반전시킬 필요 없이, 생성된 실제 가공 좌표만을 반전시켜 그대로 가공을 실시할 수 있다. 이러한 구성을 통해, 레이저 가공에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 10은 도 9의 제1 컨트롤러(19)를 나타내는 도면이다.

다른 실시예로, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 일체로 구성된 레이저 가공 장치(10)와 검사 장치(20)를 구비할 수 있다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 레이저 가공 장치(10)로서 레이저 발진기(11)와, 미러(15) 및 렌즈(17)를 포함하는 광학 유닛(14)과, 제1 컨트롤러(19)를 포함할 수 있다. 또한, 검사 장치(20)는 검사 테이블(21)과, 지지대(23)와, 촬상 유닛(25)을 포함할 수 있다. 또한, 광학 유닛(14)과 촬상 유닛(25)은 모두 지지대(23)에 설치될 수 있다. 또한, 제1 컨트롤러(19)는 레이저 발진기(11)와, 광학 유닛(14)과, 검사 테이블(21)과, 지지대(23)와, 촬상 유닛(25)을 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 실시예에 따른 레이저 가공 시스템(1)은 검사 테이블(21)에 안착된 피가공물(W)을 촬상 유닛(25)으로 촬상하여 실제 가공 좌표를 획득할 수 있다.

그리고 레이저 가공 시스템(1)은 획득한 실제 가공 좌표에 기초하여 레이저 발진기(11)와 광학 유닛으로 피가공물(W)에 대한 레이저 가공을 실시할 수 있다. 이와 같은 구성을 통해, 하나의 영역에서 피가공물(W)에 대한 레이저 가공을 실시할 수 있어, 레이저 가공 시스템(1)의 전체 크기를 줄일 수 있으며, 레이저 가공 시스템(1)의 구조를 간소화할 수 있다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 가공 방법을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 가공 방법은 미러(15)와 렌즈(17)를 구비하는 광학 유닛(14)을 이용하여, 레이저 발진기(11)에서 출력된 레이저 빔을 피가공물(W)로 입사하는 레이저 가공 방법으로서, 피가공물(W)의 가공 좌표를 획득하는 단계(S100)와, 획득한 가공 좌표에 따라 미러(15)를 제어하여, 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔의 위치를 조절함으로써, 레이저 가공을 실시하는 단계(S300)를 포함할 수 있다.

먼저, 피가공물(W)의 가공 좌표를 획득한다(S100). 여기서, 피가공물(W)의 가공 좌표는 레이저 가공 장치(10)의 제1 컨트롤러(19)에 저장된 설계 가공 좌표일 수 있다. 또는, 피가공물(W)의 가공 좌표는 검사 장치(20)를 이용하여 피가공물(W)을 촬상하고, 이에 따라 획득한 실제 가공 좌표일 수 있다. 또는, 획득한 실제 가공 좌표에 기초하여 축소 또는 확대 보정을 실시한 보정 가공 좌표일 수 있다.

다음, 획득한 가공 좌표와 저장된 가공 좌표를 비교하여, 양 좌표값의 차이가 사전에 설정된 임계값을 초과하는지 여부를 판정할 수 있다(S200). 구체적으로, 검사 장치(20)를 이용하여 피가공물(W)의 실제 가공 좌표를 획득한 경우, 레이저 가공 장치(10)의 메모리(195)에 저장된 설계 가공 좌표와 실제 가공 좌표를 비교하고, 양 좌표값의 차이를 산출한다. 그리고 양 좌표값의 차이가 사전에 설정된 임계값을 초과하는 경우, 검사 장치(20)는 해당 피가공물(W)은 레이저 가공에 적합하지 않은 것으로 판정하고, 가공 중단 판정을 내릴 수 있다(S300). 가공 중단 판정 시, 피가공물(W)은 검사 장치(20)에 의해 외부로 반출될 수 있다. 또는, 양 좌표값의 차이가 사전에 설정된 임계값 이하인 경우, 검사 장치(20)는 실제 가공 좌표를 레이저 가공 장치(10)로 전달한다. 그리고 레이저 가공 장치(10)는 저장된 설계 가공 좌표를 획득한 실제 가공 좌표로 대체할 수 있다.

설계 가공 좌표에 기초하여 레이저 가공을 실시하거나, 획득한 실제 가공 좌표를 사전에 설정된 기준에 따라 보정하고, 보정 가공 좌표에 기초하여 레이저 가공을 실시하는 경우, 전술한 단계(S200)는 생략될 수 있다.

다음, 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치를 제어하여, 레이저 가공을 실시한다(S300). 구체적으로, 획득한 가공 좌표에 기초하여 레이저 가공을 실시하기 위해, 레이저 발진기(11)가 레이저 빔(La)을 출력한다. 출력된 레이저 빔(La)은 미러(15)를 거쳐 렌즈(17)에 입사된다(레이저 빔(Lc)). 이때, 레이저 가공 장치(10)는 획득한 가공 좌표와 피가공물(W)의 형상에 대응하여, 미러(15)를 제어함으로써, 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치를 제어할 수 있다. 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치는, 렌즈(17)의 원주 방향으로의 위치 및 렌즈(17)의 지름 방향으로의 위치 중 적어도 어느 하나가 제어될 수 있다. 이에 따라, 렌즈(17)를 거쳐 피가공물(W)로 입사되는 레이저 빔(Ld)의 위치가 제어될 수 있다. 렌즈(17)에 입사되는 레이저 빔(Lc)의 위치는 피가공물(W)의 에지의 형상과, 형성하고자 하는 피가공면의 기울기에 따라 제어될 수 있다.

본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1) 및 레이저 가공 방법은 피가공물(W)의 설계 가공 좌표와 실제 가공 좌표의 차이를 보정할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1) 및 레이저 가공 방법은 피가공물(W)의 형상에 따라 레이저 가공 장치(10)를 실시간으로 제어함으로써, 다양한 형상을 갖는 피가공물(W)을 높은 정밀도로 고속 가공할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1) 및 레이저 가공 방법은 레이저의 입사 경로를 제어하여, 피가공물(W)의 피가공면을 다양한 각도로 가공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 레이저 가공 시스템(1) 및 레이저 가공 방법은 유전체를 포함하는 피가공물(W)을 정밀하게 가공할 수 있다.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

1: 레이저 가공 시스템
10: 레이저 가공 장치
20: 검사 장치
W: 피가공물

Claims

레이저 빔을 출력하는 레이저 발진기;
피가공물이 안착되며, 기 설정된 방향으로 이동하는 가공 테이블;
상기 레이저 발진기와 상기 가공 테이블의 사이에 위치하며, 상기 레이저 빔을 상기 피가공물로 입사하는 렌즈와, 상기 레이저 발진기로부터 출력된 상기 레이저 빔을 상기 렌즈로 입사하는 미러를 구비하는 광학 유닛; 및
사전에 저장된 상기 피가공물의 설계 가공 좌표에 따라 상기 미러를 제어하여, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 제1 컨트롤러;를 포함하는 레이저 가공 장치를 구비하는, 레이저 가공 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 컨트롤러는,
상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치에 있어서, 상기 렌즈의 원주 방향으로의 위치 및 상기 렌즈의 지름 방향으로의 위치 중 적어도 어느 하나를 조절하여, 상기 피가공물에 입사되는 상기 레이저 빔의 각도를 조절하는, 레이저 가공 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 제1 컨트롤러는,
상기 피가공물의 에지의 형상에 따라 상기 피가공물의 피가공면이 소정의 기울기를 갖도록, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는, 레이저 가공 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 컨트롤러는,
상기 피가공물의 에지의 형상에 따라, 상기 렌즈의 중심으로부터 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 거리를 일정하게 유지하면서, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 원주 방향으로의 위치를 조절하는, 레이저 가공 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 광학 유닛은,
상기 가공 테이블과 독립적으로 이동하는, 레이저 가공 시스템.
제1 항에 있어서,
기 설정된 방향으로 이동하면서 상기 피가공물의 이미지를 촬상하는 촬상 유닛; 및
상기 촬상된 이미지로부터 상기 피가공물의 실제 가공 좌표를 생성하는 제2 컨트롤러;를 포함하는 검사 장치를 더 구비하는, 레이저 가공 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 제2 컨트롤러는,
상기 설계 가공 좌표와 상기 실제 가공 좌표의 차이값과 사전에 설정된 임계값을 비교하고, 상기 차이값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 제1 컨트롤러로 상기 실제 가공 좌표를 전달하고, 상기 차이값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 가공 중단 판정을 하는, 레이저 가공 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 검사 장치를 1개 이상 구비하고, 상기 레이저 가공 장치를 상기 검사 장치의 개수 이상 구비하는, 레이저 가공 시스템.
미러와 렌즈를 구비하는 광학 유닛을 이용하여, 레이저 발진기에서 출력된 레이저 빔을 피가공물로 입사하는 레이저 가공 방법으로서,
피가공물의 가공 좌표를 획득하는 단계; 및
상기 획득한 가공 좌표에 따라 상기 미러를 제어하여, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 단계;를 포함하는, 레이저 가공 방법.
제9 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 단계는,
상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치에 있어서, 상기 렌즈의 원주 방향으로의 위치 및 상기 렌즈의 지름 방향으로의 위치 중 적어도 어느 하나를 조절하여, 상기 피가공물에 입사되는 상기 레이저 빔의 각도를 조절하는, 레이저 가공 방법.
제9 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 단계는,
상기 피가공물의 에지의 형상에 따라 상기 피가공물의 피가공면이 소정의 기울기를 갖도록, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는, 레이저 가공 방법.
제9 항에 있어서,
상기 레이저 빔의 위치를 조절하는 단계는,
상기 피가공물의 에지의 형상에 따라 상기 피가공물의 피가공면이 소정의 기울기를 갖도록, 상기 렌즈에 입사되는 상기 레이저 빔의 위치를 조절하는, 레이저 가공 방법.
제9 항에 있어서,
상기 피가공물의 가공 좌표를 획득하는 단계는,
기 설정된 방향으로 이동하는 촬상 유닛으로 상기 피가공물의 이미지를 촬상하는 단계; 및
상기 촬상된 이미지로부터 상기 피가공물의 실제 가공 좌표를 획득하는 단계;를 포함하는, 레이저 가공 방법.
제13 항에 있어서,
상기 피가공물의 가공 좌표를 획득하는 단계 후에,
사전에 저장된 설계 가공 좌표와 상기 실제 가공 좌표의 차이값을 사전에 설정된 임계값과 비교하는 단계;
상기 차이값이 상기 임계값 이하인 경우, 상기 설계 가공 좌표를 상기 실제 가공 좌표로 대체하는 단계; 및
상기 차이값이 상기 임계값을 초과하는 경우, 가공 중단 판정을 하는 단계;를 더 포함하는, 레이저 가공 방법.