KR0127842B1 - 레이저 가공방법과 동방법을 실시하기 위한 레이저 로보트 - Google Patents

레이저 가공방법과 동방법을 실시하기 위한 레이저 로보트

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KR0127842B1
KR0127842B1 KR1019940702748A KR19940072748A KR0127842B1 KR 0127842 B1 KR0127842 B1 KR 0127842B1 KR 1019940702748 A KR1019940702748 A KR 1019940702748A KR 19940072748 A KR19940072748 A KR 19940072748A KR 0127842 B1 KR0127842 B1 KR 0127842B1
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KR
South Korea
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laser
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predetermined
robot
time
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KR1019940702748A
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료 니헤이
아키히로 데라다
야스오 사사키
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이나바 세이우에몬
화낙 가부시키가이샤
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Abstract

다관절형 레이저 로보트의 기체(1)에 구비된 부가동작축수단(8)을 통하여 레이저 가공헤드에 의해 공작물에 정밀 레이저 가공을 행하는 방법에 있어서, 동 레이저 로봇 제어장치(10)에 구비된 연산수단(CPU)이 개서 가능한 기억수단에 기록된 가공조건제원에 근거하여 레이저 가공헤드가 처음에 위치결정되는 원점위치(OR)로부터 가공개시점(E) 까지의 급송동작을 행하는 경우와, 행하지 않는 경우와의 각각의 소요시간(A+B)와 (C)의 시간길이의 연산, 양자의 장단비교를 행하여 급송을 행한 경우의 소요시간(A+B)가 급송을 행하지 않는 경우의 소요시간(C)보다 짧은 시간일때에만 급송동작을 부가동작축수단(8)이 가지는 구동모터(MA,MB)에 자동지령하고, 소저의 레이저 가공궤적까지 레이저 가공헤드의 급송동작을 유효로 하도록 자동적으로 판단하여 레이저 가공능률을 향상시킨다.

Description

[발명의 명칭]
레이저 가공방법과 동방법을 실시하기 위한 레이저 로봇
[도면의 간단한 설명]
제1도는 부가동작축수단을 가진 다관절형 레이저 로봇 기체(機體 )의 일반적인 구성을 예시한 정면도.
제2도는 본 설명에 관한 다관절형 레이저 로봇에 의한 레이저 가공방법의 실시에 사용되는 제어수단 구성의 실시예를 약시한 블록도.
제3도는 본 발명에 관한 다관절형 레이저 로봇을 사용한 레이저 가공방법의 실시에 있어서, 급송이 행해지는 경우의 부가동작축수단에 의한 레이저 사출구의 이송궤적을 도시하는 그래프도.
제4도는 본 발명에 관한 레이저 로봇의 레이저 가공방법의 실시에 있어서, 급송이 행해지지 않는 경우의 부가동작축수단에 의한 레이저 사출구의 이송궤적을 도시하는 그래프도.
제5도는 급송을 행하는 경우의 양자에 댜하여, 이송속도(V)와 가공궤적의 윤곽위치에 도달하기까지의 시간과의 관계의 1 예를 예시한 그래프도.
제6도는 부가동작축수단으로 구동되는 레이저 가공헤드에 의한 소직경 구멍의 레이저 가공에 있어서 종래의 레이저사출구의 이송동작을 설명하는 그래프도.
제7도는 부가동작축수단으로 구동되는 레이저 가공헤드에 의한 소직경 구멍의 레이저 가공에 있어서 종래의 사출구의 이송동작을 설명하는 다른 그래프도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 로보트 기체 2 : 로보트 베이스
3 : 로보트 동체부 4 : 로보트 선회동체
5 : 로보트 상부팔 6 : 로보트 앞팔
7 : 로보트 손목 8 : 부가동작축수단
9 : 레이버 가공헤드 9a : 레이저 사출구
10 : 로보트 제어장치 11 : 인터페이스
12 : 모터제어부 MA,MB : 구동모터
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
본 발명은 복수의 동작축(여기서, 동작축이란 그 축선회전으로 로보트의 하나의 가동요소가 동작자유도를 가진 축을 말한다)을 가진 다관절형 레이저로보트에 의한 레이저 가공방법 및 동 방법을 실시하기 위한 제어수단을 구비한 다관절형 레이저 빔 사출장치를 2개의 이송구동모터를 가진 부가동작축장치의 제어동작으로 소직경의 가공궤적에 따라 이송동작시킴으로써, 동 레이저 빔 사출장치의 사출구로부터 사출되는 레이저 빔에 의해 효율적으로 공작물에 레이저 가공을 행하기 위한 레이저 가공방법과 그 방법의 실시를 가능하게 하는 제어수단을 구비한 다관절형 레이저 로보트에 관한 것이다.
[배경기술]
레이저 로보트, 특히, 주지의 6축회전에 동작자유도를 가진 다관절형 레이저 로봇에 있어서, 동 로보트의 선단의 가동요소인 로보트 손목에 2개의 구동모터를 부가적으로 구비한 부가동작축수단을 구비하여 동 부가동작축수단에 의해 레이저 사출장치를 2축 좌표평면내에서 소정의 이동궤적을 레이저 가공의 이송동작궤적으로서 작동될수 있도록 한 것이 알려져 있으며, 특히 상기의 이송동작이 소직경의 원궤적으로 형성됨으로써 공작물에 소구멍 레이저 정밀가공을 실시할 수 있도록 한 다관절형 레이저 로보트이 이미 제안되어 실용화되어 가고 있다.
이와같은 바가동작축수단을 가진 다관절형 레이저 로보트은 제1도에 도시된 로보트 기체의 구성을 가지며, 도시되어 있지 않은 주지의 로보트 제어장치에 의해 작동제어 되어 소정의 레이저 가공작업을 수행한다.
동 레이저 로보트의 기체(1)는 로보트 베이스(2)에 직립된 로보트 동체부(3)의 상부에 수평면내에서 종축선회전으로 선회가능한 로보트 선회동체(4)를 가지며, 이 로보트 선회동체(4)의 일단에 원추형 접합된 로보트 상부팔(5)은 수평축심회전으로 회전가능하게 설치되고, 동 로보트 상부팔(5)의 선단에 원추형 접합된 로봇 앞팔(6)은 로보트 상부팔(5)에 대하여 수평축심회전으로 회전가능하게 되어 있고, 이 로보트 앞팔(6)의 선단에 3차원공간내에서 3개의 상호직교하는 축심회전으로 회전가능한 3 동작 자유도의 로봇 손목(7)이 부착되며 이 로보트 손목(7)에 부착된 부가동작축수단(8)이 레이저 가공용의 레이저 사출장치로 형성되는 레이저 가공헤드(9)를 구비한 구성에 있다. 따라서, 레이저 가공헤드(9)는 상기한 로보트 선회동체(4)와 로보트 상부팔(5), 로봇 앞팔(6), 로보트 손목(7) 등의 동작에 의해 공작물의 레이저 가공부에 접근동작시키고, 혹은 분리동작시킬수 있으며, 또 필요에 따라 레이저 가공을 실시할 수 있다.
또한, 부가동작축수단(8)에는 도시되어 있지 않으나, 2개의 서보모터로 형성되는 이송구동모터가 내장되어 로보트 제어장치로부터의 지령에 따라 레이저 가공헤드(9)의 레이저 빔 사출구(9a)를 예컨대 하나의 직교 2축 좌표평면내에서 소망의 궤적에 따라 이동가능하게 제어하고, 레이저 빔의 조사에 의해 공작물의 잘단가공이나 공작물에 대한 구멍뚫기 가공 등의 레이저 가공을 실시할 수 있는 구성으로 되어 있다.
이러한 부가동작축수단(8)은 주로 레이저 가공헤드(9)에 의해 소구멍 가공을 실시하는 경우의 전용기구로써 설치되어, 동 부가동작축수단(8)은 로보트 기체(1)의 6축계의 가동소(로보트 선회동체(4), 로보트 상부, 앞팔(5,6), 로보트 손목(7)의 동작시에 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)를 소정의 원점위치에 정지, 유지하게 하고, 로보트 기체(1)에 의해 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)가 소망의 피가공 소구멍의 중심위치에 위치결정된 후에, 부가동작축수단(8)의 2개의 구동모터가 작동하여 원형 등의 소구멍 가공궤적에 따라 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)를 궤적동작시켜 동 소구멍의 레이저 가공을 실시한다. 이와같은 사구멍 가공에 있어, 부가동작축수단(8)이 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)를 이송동작시킬 때에는 레이저 사출구(9a)가 공작물의 가공부위의 소정의 원점위치에 위치결정 정지된 후, 먼저 그 원점위치로부터 소망의 소구멍 가공궤적의 윤곽위까지 직진이송시킴는 보조적인 이송동작을 시켜, 그 윤곽부위의 위치로부터 동소망의 가공궤적에 따라 이송동작시킨으로써 레이저 가공을 완수하는 방법이 취해지고 있다.
종래부터 이와같은 소구멍 레이저 가공공정에는 레이저 빔으로 공작물을 피어싱(piercing, 관통)하고, 피어싱작용후에 레이저 사출구(9a)를 궤적에 따라 이동시켜서 레이저 빔에 의한 공작물의 절단작용을 수행하고 있다.
이때, 상기의 피어싱작용을 공작물의 원점위치에서 수행하는 제6도에 도시하는 경우 (원점위치와 피어싱위치가 일치한다)오,소망의 가공궤적에 접근한 소정의 점, 즉, 레이저 빔의 피어싱작용에 의해 공작물로 형성된 관통구멍의 외부 가장자리가 가공궤적에 걸리지 않는 비간섭위치(도시된 피어싱위치)에서 피어싱작용을 수행하여 버(burr) 발생을 방지하고, 그것으로부터 다시 레이저 빔을 가공궤적 부위에 근접시켜 동작시키고 등 가공궤적에 따라 레이저 가공을 진행시키는 제7도의 경우가 있다.
전자의 경우에는, 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)를 원점으로부터 비교적 늦은 소정의 가공속도로 소망의 가공궤적의 윤곽부위까지 보조주행,직진시켜 그곳으로부터 다시 같은 늦은 가공속도로 가공궤적에 따라 레이저가공을 진척시키기 때문에 가공시간이 길어지며 단위시간당의 가공능률이 비교적 낮다고 하는 난점이 있다.
다른 한편, 후자의 경우에는 원점으로부터 소망의 가공궤적에 가까운 소정점까지는 레이저 사출구(9a)를 급송속도로 급송동작시키고, 동 소정점에서 피어싱후에 급송속도보다 늦은 가공속도로 레이저 가공을 수행시킴으로써, 일견 가공능률의 향상을 도모할 수 있으나, 실제로는 가공궤적에 접근한 소정의 피어싱점에 위치결정할필요가 있으며, 전자의 경우보다 위치결정 작용회수가 증가함으로써 가공시간이 단축된다고 한정할 수 없는 경우가 있다.
따라서, 종래의 기술로는 원점위치로부터 늦은고공속도인 채로 레이저 가공을 개시하는 방법으로하거나, 보조주행직진로 증도의 소정의 피어싱위치까지는 급송을 실행하고, 그후는 늦은 가공속도로 레이저 가공을 수행하도록 하는 방법으로 하는가의 선택은 작업자의 시행착오적인 결정방법 또는, 경험법칙에 따라 결정되고 있었다.
따라서, 결국은 가공능률을 소망의 가공능률까지 충분히 향상시킬수 없는 불이익을 면할 수 없었다. 또, 작업자의 시행착오적인 결정이나 경험법칙에 의존하는 방법으로는, 레이저 로보트에 의한 레이저 가공의 자동화를 촉진하는데 있어서도 장해로 되는 문제점이 있다.
[발명의 개시]
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 레이저 로보트의 부가동작축수단에 의한 레이저 가공에 있어서의 결점이나 문제점을 해소할 수 있는 레이저 가공방법과, 그 방법의 실시를 가능하게 하기 위한 제어수단을 구비한 다관절형 레이저 로보트를 제공하려고 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 다관절형 레이저 로봇의 부가동작축수단을 사용한 레이저 가공을 고가공능률로, 또한 자동적으로 수행가능하게 하는 레이저 가공방법과, 동 가공방법의 실시에 필수적인 제어수단을 제공하려고 하는 것이다.
본 발명은 상기의 발명 목적을 감안하여 다관절형 레이저 로보트에 설치된 부가동작축수단이 구비하는 2개의 구동모터로 레이저 가동헤드(레이저 사출장치)의 레이저 사출구를 이송동작시켜서 고정밀도의 레이저 가공을 수행할 때, 레이저 로보트의 각각의 가동부의 로보트 동작으로 미리 소망의 가공궤적에 관한 원점위치에 정지시키고, 유지된 레이저 사출구를 부가동작축수단에 의해 이송동작시켜서, 소망의 가공궤도에 따라 정밀 레이저 가공을 수행하는 과정에서 우선,원점위치로부터 가공궤적의 윤곽부위에 도달하기까지의 보조주행직진로의 이송동작에 있어서, 원점위치에서 피어싱을 행하여 레이저가공을 개시한 경우와 보조주행직진로의 중도의 소정점까지 급송으로 고속이송동작시키고, 그곳에서 피어싱후, 비교적 늦은 가공속도로 레이저 가공을 행하는 경우와의 양자에 대하여 각각의 소요시간을 미리 레이저 로보트및 부가동작축수단의 작용제원을 이루는 기지량(旣知量)으로서 인식되는 원점으로부터 소망가공궤적의 윤곽까지의 거리, 가공속도치, 급송 속도치, 레이저사출구의 이송속도가 정지된 0속도상태로부터 이들 소정의 가공속도나 급송속도까지 도달하기 위해 소요되는 시간치에 상당하는 시정수 등의 값에 의거하여 연산하고, 연산결과로서 얻어진 양 소요시간을 비교하여급송을 행한 경우의 소요시간쪽이 단시간일 때에만 자동적으로 급송의 수행을 부가동작축수단에 기령하여 레이저 가공을 실행하도록 형성한 것이다.
즉, 본 발명에 의하면, 레이저 로보트의 레이저빔 사출구를 2개의 이송구동모터에 의해 공작물상의 소정의 원점위치로부터 이 공작물의 소망의 가공궤적상의 개시점위치까지 직진보조주행시키고, 이어서 이 개시점위치로부터 상기 소망의 가공궤적에 따라 레이저 빔 사출구를 이송동작시키는 레이저 가공방법에 있어서, 상기 직진보조주행의 거리(R), 소정의 급송속도(VO), 소정의 가공속도(V1) 및 상기 급송속도, 가공속도에 달하기 위한 소요시간으로서 정의되는 각각의 시정수를 가공조건제원으로서 미리 설정, 기억가능한 기억수단과, 상기 레이저빔 사출구로부터 사출되는 레이저 빔에 의해 공작물을 관통하는 피어싱 위치를 상기 원점위치에 선정하고, 소정의 가공속도로 동 원점위치로부터 상기 소망의 가공궤적상의 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저 가공을 수행하는 제1소요시간을 상기 가공 조건제원으로부터 연산하고, 다른 한편, 상기 직진보조주행로상에 있어서의 상기 개시점위치에 접근한 소정점을 피어싱위치로 선정하고, 상기 소정의 가공속도보다 빠른 소정의 급송속도로 상기 원점위치로부터 이 소정의 피어싱위치까지 레이저 빔 사출구를 급송하며 피어싱후에 이 직진보조주행로상의 소정점으로부터 상기 가공속도로 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저 가공을 수행하는 제2소요시간을 상기 가공조건제원으로 연산하고, 이 제1소요시간과 이 제2소요시간을 비교하고, 제2소요시간이 제1소요시간보다 짧을 때에만 레이저 사출구를 상기 원점위치로부터 상기 소정점인 피어싱위치까지 급송동작시키는 것을 특징으로 하는 레이저 로보트를 사용한 레이저 가공방법이 제공된다.
또, 본 발명에 의하면 다관절형 로보트 기체와, 이 로보트 기체에 설치된 레이저 사출수단의 레이저 빔 사출구를, 2개의 이송구동모터에 의해 공작물상의 소정의 원점 위치로부터 이 공작물의 소망의 가공궤적상의 개시점위치까지 직진보조주행시키고, 이어서 이 개시점위치로부터 상기 소망의 가공궤적에 따라 레이저 빔 사출구를 이송동작시키는 부가동작축수단과, 상기 부가동작축수단의 동작을 제어하는 제어수단을 구비한 다관절형 레이저 로보트에 있어서, 상기 제어수단은 상기 직진보조주행의 거리 (R), 소정의 급송속도 (VO), 소정의 가공속도 (V1) 및 상기 급송속도, 가공속도에 달하기 위한 소요시간으로서 정의되는 각각의 시정수를 가공조건제원으로서 미리 설정, 기억가능한 기억수단과, 상기 레이저 빔 사출구로부터 사출되는 레이저 빔에 의해 공작물을 관통하는 피어싱 위치를 상기 원점위치에 선정하고, 소정의 가공속도로 상기 원점위치로부터 상기 소망의 가공궤적상의 상기 개시점위치까지 직전동작으로 레이저 가공을 수행하는 제1소요시간과, 상기 직진보조주행로상에 있어서의 상기개시점위치에 접근한 소정점을 피어싱위치로 선정하고, 상기 소정의 가공속도보다 빠른 소정의 급송속도로 상기 원점위치로부터 이 소정의 피어싱위치까지 레이저 빔 사출구를 급송하여 피어싱후에 이 직진보조주행로상의 소정점으로부터 상기 가공속도로 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저가공을 수행하는 제2소요시간을 상기 기억수단에 기억된 상기 가공조건제원으로부터 연산하는 연산수단과, 상기 연산수단에 의해 얻어진 상기 제1소요시간과, 상기 제2소요시간과의 비교결과로부터 상기 제2소요시간이 상기 제1소요시간보다 짧을 때에만 상기 제2개의 이송구동모터에 급송지령을 송출하는 지령제어수단과, 이를 구비한 다관절형 레이저로보트가 제공된다.
상기한, 제어수단에 의하면, 제1소요시간과 제2소요시간이 연산수단으로 연산되고, 양자의 소요시간으로부터 급속동작을 포함한 레이저 가공공정에 의한 제2소요시간쪽이 단시간일 때에만 급송이 지령제어수단으로부터 지령에 따라 자동적으로 실행되고, 이 때문에 부가종작축수단을 이용한 레이저 가공헤드의 이송동작을 항상 고능률로 실행하고, 레이저 가공, 특히 부가동축사단을 사용한 소구멍 가공 등의 고정밀도 레이저 가공의 고능률화를 도모할 수 있게 된다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 이점을 첨부도면에 도시하는 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다.
[발명을 실시하기위한 최상의 형태]
제1도는 부가동작축수단을 가진 다관절형 레이저 로보트 기체의 일반적인 구성을 도시하는 정면도, 제2도는 본 발명에 관한 레이저 로보트의 레이저 가공방법의 실시에 사용되는 제어장치의 구성을 약시한 블록도, 제3도는 본 발명에 관한 레이저 로보트의 레이저 가공방법의 실시에 있어서, 급송이 행해지는 경우의 부가동작축수단에 의한 레이저 사출구의 이송궤적을 도시하는 그래프도, 제4도는 동일형식으로 본 발명에 관한 레이저 로보트의 레이저 가공방법의 실시에 있어서, 급송이 행해지지 않는 경우의 부가 동작축수단에 의한 레이저 사출구의 이송궤적을 도시하는 그래프도, 제5도는 급송시 및 급송이 행해지지 않는 경우의 양자에 대하여 이송속도(v)와 가공궤적의 윤곽위치에 도달하기까지의 시간과의 관계의 1 예를 예시한 그래프도, 제6도와 제7도는 부가동작축수단의로 구동되는 레이버 가공헤드에 의해 소직경 구멍의 레이저 가공에 있어서의 종래의 레이저 사출구의 이송동작을 설명하는 그래프도이다.
제2도를 참조하면, 로보트 제어장치(10)는 로보트 기체(1)와 2 점쇄선으로 도시하는 신호라인으로 결합되고, 동 로보트 기체의 모든 가동부의 동작을 제어하여 로보 손목(7)(제1도참조)에 부착된 부가동축수단(8)에 결합된 레이저 사출장치로 형성되는 레이저 가공헤드(9)를 이동 또는 위치결정하도록 구성되어 있다. 이때, 로보트 제어장치(10)는 내장된 ROM으로 형성된 메모리(1)에 로봇 제어의 기본 프로그램등을 기억시키는 동시에 RAM으로 형성된 개서(改書) 가능한 메모리(2)에는 입력수단에 의해 입력된 각종 레이저 가공 프로그램을 기억시켜 이들 메모리(1 및 2)에 기억된 프로그램에 따라 제어회로를 형성하는 CPU 및 인터페이스(11)를 통하여 레이저 로보트 기체(1)의 모든 가동부를 제어한다.
또 이 로보트 제어장치(10)의 메모리(2)에는 본 발명에 대한 부가동축수단(8)에 의해 레이저 가공헤드(9)의 이송제어를 행하여 수행하는 소구멍 가공 등의 고정밀도 레이저 가공용의 가공조건의 제원 즉,레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)(제 1도참조)가 레이저 가공시에 이송동작하는 가공궤적에 대하여, 원점위치로부터 가공궤적부위까지의 직진보조주행의 거리(R), 미리 선정된 소정의 급송속도(VO), 0 치로부터 상기 급송속도에 도달하기 위한 소요시간으로서 정의되는 시정수 등을 가공조건제원으로서 미리 기억하고 있다. 이 고정밀도 레이저 가공시에도 필요에 따라 레이저 가공 프로그램으로부터 소요의 데이터를 도입할수 있으며, 가령, 레이저 가공속도(V1)는 레이저 가공 프로그램으로 선정, 설정되어 있는 가공속도가 이용된다. 여기서, 부가동작축수단(8)은 서보모터로 구성되는 2개의 구동모터(MA,MB)를 구비하고, 양 구동모터(MA,MB)에 의해 레이저 가공헤드(9)를 직교 2축 좌표계내에서 이송동작을 정밀하게 제어하는 구동기구로써 설치하며, 이에따라, 로보트 기체(1)의 로보트 선회동체, 로보트 상부팔, 앞팔, 로보트 손목등의 모든 가동부를 작동시켜서 레이저 가공헤드(9)를 직접 소정의 가공궤적에 따라 이송동작하여 레이저 가공을 수행하는 경우보다도, 가령, 미리 설명한 소구멍 가공등의 더 한층 고정밀도의 레이저 가공이나 세밀한 레이저 가공을 수행하는 경우에 사용하기 위해 설치되어 있다. 상기 부가동작축수단(8)의 구동모터(MA,MB)는 모터제어부(12)에 의해 작동제어되고, 이 모터제어부(12)는 로보트 제어장치(10)에 접속되어서 동 로보트 제어장치(10)로부터의 지령신호에 의해 부가동작축수단(8)의 구동모터(MA,MB)로 제어입력을 송출하는 구성을 가지고 있다. 상기한 로보트 제어장치(10)에 의한 제어에 의거하여, 부가동작축수단(8)을 통하여 레이저 가공헤드(9)를 작동시킴으로써 수행되는 본 발명에 대한 레이저 가공방법의 고능률화에 대하여 이하에 설명한다. 다음으로, 제3도 및 제4도는 부가동축수단(8)에 의해 레이저 가공헤드(9)의 이송동작을 제어하여 수행하는 레이저 가공의 2개의 동작형태 예를 예시하고 있다.
이들 제3도 및 제4도에 도시하는 예는 가공궤적의 1예로서 공작물에 타원구멍을 레이저 가공하는 경우이며, 물론 그 외에 진원형상의 원형구멍, 정방형상의 각구멍을 레이저 가공하는 경우에도, 본 발명에 의한 고능률 레이저 가공방법이 적용가능함은 말할 것도 없다. 제3도,제4도에 도시하는 타원형상의 윤곽을 가진 가공궤적(F)에 따라 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)를 이송제어하는 경우, 우선, 동 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)는 레이저 로보트 기체(1)의 가동부의 동작에 의해 가공궤적(F)의 중심위치(OR)로 위치결정된다. 이때, 부가동작축수단(8)은 양 구동모터(MA,MB)를 통하여 레이저 가공헤드(9)의 레이저 사출구(9a)를 동 부가동작축수단(8)에 관한 원점위치에 정지, 유지하고 있다.
여기서, 제3도에 도시한 경우는 가공궤적(F)의 중심위치(OR)로부터 동 가공궤적(F)에 달하는 보조주행직진로(거리 R)상의 소정점, 즉, 레이저 가공개시점(S)까지는 급송속도(V0)로 급송동작하고, 동 레이저 가공개시점(S) 으로부터 상기 가공궤적(F)의 레이저 가공개시점(E) 까지의 집결이송로(거리 L) 및 가공궤적(F)에 따른 이송동작로는 급송속도(V0)에 비교하여 저속도의 가공속도(V1)로 가공하는 경우이다. 다른한편, 제4도에 도시한 경우는, 가공궤적(F)의 중심위치(OR)를 레이저 가공개시점(S)으로 위치결정하고, 그후에 레이저 가공헤드(9)의 레이저 빔으로 공작물의 피어싱작용을 행하고, 그곳으로부터 급송을 행함이 없이 저속가공속도(V1)로 가공궤적(F)의 가공개시점(E)을 경유하여 동 가공궤적(F)에 따라 레이저 가공을 행하는 경우이다.
여기서 본 발명에 의하면, 상기한 제3도 및 제4도에 도시한 레이저 가공의 이송동작중 어느것을 채용하는 것이 고능률적으로 레이저 가공을 수행할수 있는가를 판단하는 판단처리를 제어장치(10)에 설정된 제어수단에 의해 수행가능하게 된다. 또한, 일반적으로는 급송속도(V0)는 레이저 사출구(9a)를 한점으로부터 다른 한점에 이동만하는 이송동작이므로, 100-200mm/SEC의 고속도이며, 다른한편, 가공속도(V1)는 레이저빔을 가공궤적에 따라 이동시킴으로써 공작물에 가공을 행하기 때문에, 대략 30mm/SEC 정도의 저속도이다. 이들의 수치는 물론 본 발명의 범위를 직접적으로 한정하는 것이 아님은 말할것도 없다.
본 발명에 의하면, 먼저, 가공궤적(F)의 원점위치(OR)로부터 가공궤적상의 가공개시점(E)까지의 공정에 요하는 소요시간을 제3도의 경우와 제4도의 경우에 대하여 연산하고, 연산결과로부터 비교, 검토하여, 급송동작을 도입한 쪽이 신속하게 가공개시점(E)에 도착할수 있음이 판명되었을때에만 그와같은 급송동작을 도입한 레이저 가공방법이 수행되게 된다. 제5도를 참조하면, 동도는 종축을 이송속도, 횡축을 시간경과로 선정하고, 가공궤적(F)의 레이저 가공에 있어서 보조주행 직진동작공정을 제3도에 도시한 급송동작공정을 포함하여 실행하는 경우의 소요시간(A+B)을 실선으로 도시하고, 제3도에 도시한 원점위치(OR)로부터 곧바로 레이저 가공을 행하는 경우의 소요시간(C)을 점선으로 나타내고 있다. 따라서 본 발명은 상기의 소요시간 A+B와 C의 시간을 연산하고, 그 장단을 비교, 검토하는 것이다.
여기서, 제5도에 있어서, 시간(T1)은 원점위치(OR)에 정지하고 있는 레이저 가공헤드(9)를 급송속도의 소정속도치(V0)까지 증속하는 경우 및 가공속도를 0 속도로부터 소정속도(V1)까지 증속하는 경우의 양자에 공통적인 소요시간, 즉 시정수이며, 시간(T2)은 급송속도나 가공속도의 상승시 또는 소정속도치(V0,V1)에의 도달시점이나 감속과정에서 급속한 가,감속을 회피하기 위해 속도곡선을 원활화하는 대역(帶域)시간을 나타내는 시정수이며, 가공저건제원으로서 로보트 제어장치(10)의 메모리(2)에 입력, 설정되는 시간치이다. 이경우에, 실선으로 도시된 급송공정을 포함하는 경우에는 시간(A)가 원점위치(OR)로부터 레이저 가공 개시점(X)까지의 소요시간이며, 시간(B)가 피어싱작용을 행하고 나거 가공궤적(F)상의 가공개시점(E)까지를 가공속도(V1)로 이송동작하는 소요시간이다. 물론, 시간(C)는 원점위치(OR)에서 피어상작용을 행하고, 가공속도(V1)로 가공개시점(E)에 도달하는 시간을 나타내고 있다.
그리고, 조건식: A+B+C'''(1)이 성립하는 경우에는 급송동작의 수행을 유효로 판단한다. 다른한편, 조건식: A+B≥C'''(2)가 성립하는 경우에는 급송동작의 수행을 무효로 판단한다. 또한, 소요시간A 및 B,소요시간 C의 연산은 로보트 제어장치(1)에 있어서의 CPU가 메모리(1,2)의 기억된 데이터에 근거하여 실행하나, 이들의 연산에 있어서는 각각 가공조건제원으로 거리치(R,L), 미리선택, 설정되는 소정의 급송속도치(V0), 레이저 가공프로그램으로부터 설정되는 소정의 가공속도치(V1), 및 시정수(T1,T2)의 값에따라, 미리 메모리(1)에 상황별로 분류하여 기억된 이하의 연산식을 사용하여 실행한다.
즉, 급송동작을 행한다고 가정했을때의 급송직진로, 즉, 원점위치(OR)로부터 레이저 가공개시점(S)까지의 동작에 관하여, 그 사이에 급송속도가 정지상태로부터 소정 급송속도(V0)로 도달할수 있는 경우(V0×TLR-L) A=[(R-L)-(V0×T1)/V0]+2 × (T1+T2)'''(3)
급송동작을 행한다고 가정했을때의 급송직진로, 즉, 원점위치(OR)로부터 레이저 가공개시점(S)까지의 동작에 관하여, 그 사이에 급송속도가 정지상태로부터 소정 급송속도치(V0)로 도달하는 것이 불가능한 경우 (V0×T1≥R-L) A=[(R-L)/V0]+T1+2×T2)'''(4) 급송동작을 행한다고 가정했을때의 레이저 가공개시점(S)으로부터 가공궤적(F)의 가공개시점(E)까지의 집결동작에 관하여, 그 사이에 가공속도가 소정속도치(V0)로 도달하기가 가능한 경우(V1×T1L) B=[L-(V1×T1)/V1]+2 ×(T1+T2)'''(5)
급송동작을 행한다고 가정했을때의 레이저 가공개시점(S)으로부터 가공궤적(F)의 가공개시점(E)까지의 집결동작에 관하여, 그 사이에 가공속도가 소정속도치(V0)로 도달하기가 불가능한 경우(V1×T2≥L) B=(L/V1)+T1+(2×T2)'''(6) 급송동작을 행하지 않는다고 가정했을때의 원점위치(OR)로부터 가공궤적(F)상의 가공개시점(E)까지의 레이저 가공동작에 관하여, 그 사이에 가공속도가 피어싱후의 0가공속도로부터 소정속도치(V1)로 도달하는 경우(V1×T1R) C=[(R-V1) ×T1/V1]+2×(T1+T2)'''(7)
급송동작을 행하지 않는다고 가정했을때의 원점위치(OR)로부터 가공궤적(F)상의 가공개시점(E)까지의 레이저 가공동작에 관하여, 그 사이에 가공속도가 피어싱후의 0가공속도로부터 소정속도치(V1)로 도달하기가 불가능한 경우(V1×T1≥R) C=(R/V1)+T1+(2×T2)'''(8)
상기한 조건식(1),(2) 및 연산식(3)∼(8)은 미리 로봇 제어장치(10)의 메모리(1)에 기억되고, 또 가공조건제원의 값은 메모리(2)에 기억되고 있다. 따라서, 동 제어장치(10)의 CPU는 부가동작축수단(8)의 이송동작제어로 레이저 가공헤드(9)가 정밀 레이저 가공을 수행할 때에 상기의 조건식(1)과 (2)의 비교연산을 행하여 급송동작의 유효,무효를 판단하고,유효의 경우에는 인터페이스(11)를 통하여 모터제어부(12)에 급송지령을 자동송출한다.
다른한편, 급송무효로 판단했을때는 레이저 가공 프로그램으로부터 도입되는 가공속도로 (OR)에서 피어싱작용을 행하고, 그곳으로부터 레이저 가공을 가공속도(V0)로 수행하도록 가공지령을 자동송출한다. 이상의 설명에 있어서, 제5도의 그래프는 이송속도(V)와 소요시간(T) 사이의 관계의 1예를 예시하는 것으로 가령, 상기의 (2),(4),(6)의 경우에는 그래프도가 상이한 것으로 된다는 것은 쉽게 이해될 것이다. 이상의 설명으로 명백한 바와같이, 본 발명에 의하면 레이저 로보트의 부가동작축수단이 구비하는 2개의 구동모터(MA,MB)로 레이저 가공헤드의 레이저 사출구를 동작시켜서 정밀 레이저 가공을 수행하는 경우에, 레이저 로보트의 가동부의 로보트 동작으로 미리 소망의 가공궤적에 관한 원점위치(OR)에 정지, 유지된 레이저 사출구를 부가동작축수단에 의해 이송동작시켜서 소망의 가공궤적(F)에 따라 정밀한 레이저 가공을 수행하는 과정에서, 우선 원점위치로부터 가공궤적(F)의 윤곽부위에 도달할때까지의 보조주행지진로의 이송동작에 있어서 원점위치(OR)에서 피어싱작용을 행하여 레이저 가공을 개시한 경우와, 보조주행직진로 도중의 소정점(S)까지 급송으로 고속이송시키고, 그리고 피어싱후에 비교적 저속가공속도로 레이저 가공을 행하는 경우에 대하여, 양자의 소요시간을 미리 레이저 로보트 및 부가동작축수단의 가공조건제원 등의 값에 근거하여 제어장치내의 제어수단이 연산을 실행하고, 또한 연산결과로서 얻어진 양 소요시간을 비교하며, 급송을 행한 경우의 소요시간쪽이 단시간일때만 자동적으로 급송수행을 부가동작축수단에 지령하여 레이저 가공을 실행하도록 형성하는 것으므로 종래, 작업자가 시행착오적으로 판단하고 있던 번거로움을 해소하고, 또한, 레이저 로보트에 의한 부가동작축수단을 사용한 정밀 레이저 가공에 있어서의 급송을 유효로 판단했을때에는 자동적으로 수행하므로, 레이저 가공능률을 현저하게 향상시킬수 있게 된다. 그리고, 레이저 로보트을 조작하여 레이저 가공을 실행할 경우에 작업자의 숙련도에 관계없이 용이하게 가공시간의 단축을 도모할수 있게 된다고 하는 효과를 나타낸다.

Claims (1)

  1. 레이저 로보트의 레이저 빔 사출구를 2개의 이송구동모터에 의해 공작물상의 소정의 원점위치로부터 이 공작물의 소망의 가공궤적상의 개시점위치까지 직진 보조주행 시키고, 이어서 이 개시점위치로부터 상기 소망의 가공궤적에 따라 레이저 빔 사출구를 이송동작시키는 레이저 가공방법에 있어서, 상기 직진보조주행의 거리(R), 소정의 급송속도(V0), 소정의 가공속도(V1) 및 상기 급송속도, 가공속도에 0 치로부터 도달하기 위한 소요시간으로서 정의되는 각각의 시정수를 가공조건제원으로서 미리 설정하고, 상기 레이저 빔 사출구로부터 사출되는 레이저 빔에 의해 공작물을 관통하는 피어싱 위치를 상기 원점위치로 선정하고, 소정의 가공속도로 상기 원점위치로부터 상기 소망의 가공궤적상의 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저 가공을 수행하는 제1소요시간을 상기 가공조건제원으로부터 연산하고, 다른한편, 상기 직진보조주행로상에 있어서의 상기 개시점위치에 접근한 소정점을 피어싱위치로 선정하고, 상기 소정의 가공속도보다 빠른 소정의 급송속도로 상기 원점위치부터 이 소정의 피어싱위치까지 레이저 빔 사출구를 급송하고, 피어싱후에 이 직진보조주행로상의 소정저으로부터 상기 가공송도로 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저 가공을 수행하는 제2 소요시간을 상기 가공조건제원으로부터 연산하고, 상기 제1 소요시간과 상기 제2소요시간을 비교하며, 이 제2의 소요시간이 이 제1 소요시간보다 짧을때에만, 상기 레이저 사출구를 상기 원점위치로부터 상기 소정점인 피어싱위치까지 급송동작시키는 것을 특징으로 하는 레이저 로보트를 사용한 레이저 가공방법. 다관절형 로보트 기체와, 이 로보트기체에 설정된 레이저 사추수단의 레이저 빔 사출구를 2개의 이송구동모터에 의해 공작물상의 소정의 원점위치로부터 이 공작물의 소망의 가공궤적상의 개시점위치까지 직진보조주행 시키고, 이어서 이 개시점위치로부터 상기 소망의 가공궤적에 따라 레이저 빔 사출구를 이송동작시키는 부가동작축수단과, 상기 부가동작축수단의 동작을 제어하는 제어수단을 구비한 다관절형 레이저 로보트에 있어서, 상기 제어수단은, 상기 직진보조주행의 거리(R), 소정의 급송속도(V0), 소정의 가공속도(V1) 및 상기 급송속도, 가공속도에 도달하기 위한 소요시간으로서 정의되는 각각의 시정수를 가공조건제원으로서 미리 설정하고, 기억가능한 기억수단과, 상기 레이저 빔 사출구로부터 사출되는 레이저 빔으로 공작물을 관통하는 피어싱위치를 상기 원점위치로 선정하고, 소정의 가공속도로 상기 원점위치로부터 상기 소망의 가공궤적상의 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저 가공을 수행하는 제1소요시간과, 상기 직진보조주행로상에 있어서의 상기 개시점위치에 접근한 소정점을 피어싱위치로 선정하고, 상기 소정의 가공속도보다 빠른 소정의 급송속도로 상기 원점위치로부터 이 소정의 피어싱위치까지 레이저 빔 사출구를 급송하고, 피어싱후에 이 직진보조주행로상의 소정점으로부터 상기 가공속도로 상기 개시점위치까지 직진동작으로 레이저 가공을 수행하는 제2 소요시간을 상기 기억수단에 기억된 상기 가공조건제원으로부터 연산하는 연산수단과, 그리고 상기 연산수단에 의해 얻어진 상기 제1 소요시간과 상기 제2 소요시간과의 비교결과로부터 상기 제2 소요시간이 상기 제1 소요시간보다 짧을때에만 상기 2개의 이송구동모터에 급송지령을 송출하는 지령제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 다관절형 레이저 로보트. 제 2항에 있어서, 상기 기억수단은 개서가능한 RAM으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다관절형 레이저 로보트. 제2항에 있어서, 상기 2개의 이송구동모터에 급송지령을 송출하는 지령제어수단은 상기 연산수단과 인터페이스 수단을 통하여 접속된 모터제어수단인 것을 특징으로 하는 다관절형 레이저 로보트. 제2항에 있어서, 상기 제어수단은 상기 다관절형 레이저 로보트의 제어장치에 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 다관절형 레이저 로봇.
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