KR100303237B1 - 레이저를이용한패턴가공방법및그장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저를 이용한 패턴 가공방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 레이저 장치를 이용하여 가공대상물을 가공하는 방법에 있어서, 주형을 제작하기 위한 패턴의 6면도를 작성하고, 이를 입력하는 입력단계; 상기 입력된 6면도를 조합하여 형상을 인식하고, 인식된 형상을 좌표상에서 정해진 간격으로 등분하는 형상분할단계; 패턴으로 제작될 가공대상물이 정해진 위치에 장착되도록 하는 척킹단계; 상기 단계에서 척킹된 가공대상물을 가공하는 가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 패턴 가공방법과, 상기 방법을 수행하기 위해 마이크로프로세서를 비롯한 도면입력부, 가공형상설정부, 가공환경설정부, 구동부로 이루어진 패턴 가공장치를 제공한다.

따라서, 본 발명은 기존에 수작업 방식에 거의 대부분을 의존하던 패턴의 가공을 기기장치를 제어하여 수행하도록 하므로써, 작업시간의 단축과 과다하게 지출되던 인건비를 대폭 삭감시켜 작업경비를 낮출 수 있도록 하였으며, 레이저를 이용하여 가공대상물을 녹여 가공하는 방식이기 때문에 작업장의 청결을 유지시킬 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

Description

레이저를 이용한 패턴 가공방법 및 그 장치

본 발명은 레이저를 이용한 패턴 가공방법 및 그 장치에 관한 것으로써, 상세하게는 주형을 제작하기 위한 틀이되는 패턴을 자동으로 가공하기 위해 레이저장치와 그 주변의 장치를 제어하기 위한 구성과 그 장치를 제어하는 방법을 제공하는 것이다.

일반적으로 패턴(pattern: 원형(原型))은 금속제품의 모양에 대응되도록 가공하여 주형을 제작하기 위한 것으로써, 최근에는 기존에 사용되던 목형(型) 또는 금형(金型)과는 달리 ESP수지(Expandable Polystyrene Resin; 폴리스티렌 발포 수지 - 일반적으로 '스티로폴'로 통칭됨)로 제작되어 주형에서 패턴을 빼내는 작업없이 바로 주형에 주물을 부으면, 주물의 열에 의해 스티로폴로 제작된 패턴이 주물에 융화되어 패턴을 제거하는 번거로운 작업을 해소시키게 된다.

상기와 같은 패턴을 가공하는 종래의 방법은 작업자가 패턴의 각 부분 부분을 정확하게 인지한 후 각 부분별로 패턴을 절단하고 가공한 다음, 이들의 표면을 연마하여 결합시키도록 하는 방법이 사용된다.

상기 방법은 숙련된 작업자가 신중을 기해 작업을 수행해야 하는 것이며, 패턴 외면의 거칠기 또한 필요에 따라 매우 조밀한 거칠기를 가져야 하는 등, 대단히 정밀한 작업을 수행해야 하는 것이기 때문에 패턴의 형상이 난해한 경우에는 대략 6-7일 정도의 시간이 소요되기도 한다.

또한, 상기와 같은 패턴의 제작방법은 가공대상물을 절단하기 위한 소윙커터나 표면을 연마하기 위한 그라인더등의 기계장치만을 사용하는 제작방식인데, 이를 인력에 의한 작업과 기계에 대한 작업으로 대략 구분해 보면, 인력이 약 95% 정도이고 기계에 의한 작업이 약 5% 정도로 구분될 수 있어, 소위 원시적인 방법이 사용되고 있다해도 과언이 아닐 정도이다.

상기와 같은 종래의 패턴 가공방법은 위의 내용으로 알 수 있듯이 수작업 방식에 의해 작업시간이 길어지고, 패턴의 원자재 가격에 비해 과다한 인건비의 지출 및 자르고 붙이고 연마하는 작업에 의해 작업장의 주변이 불결해지는 문제점을 갖게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 여러가지 문제점을 해소시키기 위해 창안된 것으로써, 발포수지의 재질로 제작되는 패턴의 가공작업을 자동화하고 이를 수행하기 위한 구성을 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 본 발명에 의한 패턴 가공장치의 구성을 나타낸 블록도.

도2는 본 발명에 의한 패턴 가공장치의 기구 구성을 나타낸 개략 사시도.

도3은 본 발명에 의한 패턴 가공장치로 패턴을 제작하는 상태를 나타낸 예시도.

도4는 본 발명에 의한 패턴 가공방법을 나타낸 순서도.

도5는 본 발명에 의한 형상분할 단계를 나타낸 순서도.

도6은 본 발명에 의한 가공대상물 장착단계를 나타낸 순서도.

도7은 본 발명에 의한 가공단계를 나타낸 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 레이저장치 2 : 테이블이송장치

3 : 척킹장치 10 : 도면입력부

20 : 가공형상설정부 21 : 좌표인식부

22 : 형상인식부 23 : 형상분할부

30 : 가공환경설정부 31 : 작업위치설정부

32 : 작업순서결정부 40 : 마이크로프로세서

50 : 구동부

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 레이저 장치를 이용하여 가공대상물을 가공하는 방법에 있어서, 주형을 제작하기 위한 패턴의 6면도를 작성하고, 이를 입력하는 입력단계; 상기 입력된 6면도를 조합하여 형상을 인식하고, 인식된 형상을 좌표상에서 정해진 간격으로 등분하는 형상분할단계; 패턴으로 제작될 가공대상물이 정해진 위치에 장착되도록 하는 척킹단계; 상기 단계에서 척킹된 가공대상물을 가공하는 가공단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 레이저 장치를 이용하여 가공대상물을 목적하는 형상으로 가공하기 위한 가공장치에 있어서, 주형을 제작하기 위한 패턴의 형상을 도면화하여 입력시키기 위한 도면입력부; 상기 도면상의 패턴형상을 인식하여 가공이 가능한지의 여부를 인지하게 하는 형상인식부와, 그 형상을 도면상에서 X, Y, Z축 좌표로 일정간격씩 등분하기 위한 형상분할부로 구성된 가공형상설정부; 상기 가공형상 설정부에서 등분된 도면상의 패턴을 초기의 작업위치를 설정해주기 위한 작업위치설정부와, 작업위치가 설정됨과 동시에 또는 작업위치설정부보다 먼저 가공하기 위한 가공순서를 결정하는 가공순서결정부로 구성된 가공환경설정부; 상기 도면입력부, 가공형상설정부, 가공환경설정부의 데이터를 입력받아 레이저장치와 테이블이송장치를 제어하기 위한 마이크로프로세서; 상기 마이크로프로세서의 데이터를 입력받아 레이저장치와 테이블이송장치를 구동시켜주기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징적인 구성으로 한다.

이하, 상기와 같은 특징을 갖는 본 발명을 첨부된 도면에 나타난 실시예를 통해 상세히 설명한다. 여기서, 부호 M은 패턴으로 가공될 가공대상물을 나타낸다.

도1은 본 발명에 의한 레이저를 이용한 패턴 가공장치(이하, 가공장치라 칭함)의 구성을 나타낸 블록도이며, 도2는 본 발명에 의한 가공장치의 기구적인 구성을 나타낸 개략적인 사시도이다.

도1을 참조하면, 본 발명에 의한 가공장치는 도면입력부(10), 마이크로프로세서(40), 가공형상설정부(20), 가공환경설정부(30), 구동부(50), 레이저장치(1), 테이블이송장치(2)로 구성된다.

상기 도면입력부(1O)는 CAD(Computer Aided Design; 컴퓨터 지원 설계)를 이용하여 제작된 패턴의 6면도(여기서, 6면도는 KS규격에 의거한 투상법에 의함)를 입력하기 위한 것이다.

즉, 상기 도면입력부(1O)는 도면을 작성하는 CAD프로그램 자체와 이에 부속되어 도면을 작성하기 위한 규격정보가 미리 수집되어 하드디스크 등의 저장수단에 저장된 데이터베이스가 된다.

상기 가공형상설정부(20)는 형상인식부(22)와, 형상분할부(23)로 구성되며, 형상인식부(22)는 6면도로 입력된 패턴을 조합하여 X, Y, Z 좌표를 갖는 형상으로 인식하는 것이고, 이를 위한 보조수단으로 도면입력부(10)에서 입력된 6면도면이 제작된 좌표가 형상인식부(22)의 것과 비교하여 동일하게 변환시키는 좌표인식부(21)를 포함하는 것이다.

여기서, 상기 가공형상설정부(20)의 형상인식부(22)는 CAD에 의해 작성된 도면이 올바르게 작성된 것인지의 여부를 판단하기 위한 것으로써, 6면이 조합되어 3D 모델의 형태가 된 상대에서 각각의 측면에서 보여지는 다각형 형태(이때, 원형 또는 타원형이나 규칙, 불규칙 곡선으로된 형태 등은 무수히 많은 모서리를 갖는 n각형의 의미로 보아야 함은 주지된 사실로 알 수 있음)의 모양에 대한 각각의 좌표점, 즉 라인과 라인의 교차점의 정보를 도면의 입력과 동시에 이미 롬(ROM) 등의 저장수단에 저장된 n각형의 닫혀있는 폴리곤(ploygon)에 대한 정의에 만족되기 위한 조건과 비교(닫혀있는 폴리곤은 올바른 도면의 형태이고 열려진 폴리곤은 잘못 작성된 도면으로 인식됨)하여 가공이 가능한지의 여부를 마이크로프로세서(40)를 통해 판단하기 위해, 상기된 데이터를 저장한 데이터베이스가 된다.

또한, 상기된 좌표인식부(21)는 롬(ROM)이나 램(RAM)등의 저장수단에 이미 저장되어 수집된 CAD에 대한 기준정보를 저장한 데이터베이스가 되며, 이는 동일한 CAD에 의해 작성된 도면이라 할 지라도 일치되지 않는 여러 규격, 예로써 미리미터, 센티, 인치 등 단위가 상이함에 따라 발생되는 좌표의 차이, 또는 여러 축척, 그리고 CAD의 자체에서 지원하는 여러 좌표계(실세계 좌표계, 사용자 좌표계, 절대좌표, 극 좌표)등이 CAD의 제작 버전(virsion)에 따른 차이 등을 마이크로프로세서(40)를 통해 판단하여 이를 변환시켜주는 것이다.

상기 형상분할부(23)는 형상인식부(22)에서 3차원으로 인식된 형상을 소정의 간격으로 등분시키는 것이며, 이때 형상인식부(22)에 지원되는 좌표인식부(21)를 공유하도록 한다.

여기서, 상기 형상분할부(23)는 제작될 수 있는 가공대상물의 최대 크기에대한 육면체의 가상공간의 데이터를 갖는 데이터베이스이며, 상기된 3차원의 모델 도면이 입력되면, 이를 가상공간내에 위치시키고 상기 3차원의 모델을 Z축선을 따라 일정한 간격으로 등분하여 각 등분된 구간수와 각각 등분된 평면의 좌표점이 입력시키도록 한 정보 입출력이 자유로운 램이나 하드디스크 등의 데이터 저장수단을 포함하게 된다.

상기된 형상분할부(23)가 도면상의 패턴을 등분한 간격은 0.1-0.3mm정도로 하는 것이 바람직하다.

상기 가공환경설정부(30)는 작업순서결정부(32)와, 작업위치설정부(31)로 구성된다.

상기 작업위치설정부(31)는 작업시작점을 설정하여 테이블 상에서 척킹된 가공대상물(M)의 작업시작점이 레이저의 빔 분출구 수직하방에 위치되도록 하기 위한 것이며, 작업의 제일 초기시점에서의 위치에서부터 Z축 선에서 등분된 각각의 조각에 대한 X, Y의 작업위치를 설정해주게 된다.

상기 작업순서결정부(32)는 작업위치설정부(31)에서 작업의 위치를 설정함과 동시에, 또는 작업위치설정부(31)에서 작업의 위치를 설정하기 전에 X, Y의 면상에서 먼저 작업되어야 할 기준을 미리 입력시킨 것이며, 때에 따라 목적하는 부분에 있어서는 X, Y, Z의 3차원 형상을 토탈하여 우선작업순위를 결정하기 위한 것이다.

따라서, 상기된 작업순서결정부(32)는 일정한 작업조건이 주어졌을 때, 이러한 작업조건에 따라 작업되어야할 순서를 정렬하기 위해 여러 작업조건에 대응하여 순서를 정렬하도록 한 데이터를 저장장치에 저장시킨 데이터베이스이며, 이는 가공대상물의 형태를 보고 작업자가 직접 저장가능하지만 여러 경우의 작업형태에 따른 순서를 미리 저장시켜 이러한 데이터와 실제 가공해야 하는 데이터가 마이크로프로세서(40)에 의해 판단되도록 함이 바람직하다.

또한, 상기 작업위치설정부(31)는 상기된 상기 형상분할부(23)에서 분할된 각각의 부분에서 레이저장치(1)가 작업을 시작할 때의 시작점을 설정해주기 위해 각각의 가공대상물(M) 형태에 대한 경우의 작업위치가 입력된 데이터베이스이다.

여기서, 상기 가공대상물(M)의 형태의 데이터내용을 예시해 보면, 일반적으로 '직선가공 부분을 1순위로 가공하고 2순위로 라운드가 큰 형태의 곡면, 그리고 3순위로 라운드가 작은 형태의 곡면, 4순위로 각 모서리부의 모따기'와 같은 데이터의 내용이 저장되고, 상기 작업을 시작할 때의 시작점이라 함은 각 순위를 1작업으로 하여 구분된 것이며, 이때, 상기 작업은 물론 여러등분된 형태의 가공대상물(M)의 평면상 가공순서를 설정하게 되는 것이다.

여기서, 작업위치설정부(31)와 작업순서결정부(32)의 작용되는 시점이 변화되는 사항으로는 가공과정에서 보다 상세히 후술하기로 한다.

상기 마이크로프로세서(40)는 도면화된 패턴의 데이터를 가공형상설정부(20) 및 가공환경설정부(30)로 전달하여 가공형상설정부(20)와, 가공환경설정부(30)가 작업한 데이터를 전달받아 이를 레이저장치(1)와 테이블이송장치(2)를 제어하기 위한 신호로 변환시키도록 한다.

또한, 제어신호를 디스플레이부(60)와 구동부(50)로 전달시켜 레이저장치(1)와 테이블이송장치(2)가 상기 제어신호에 따라 구동되도록 한다.

여기서, 상기 디스플레이부(60)는 주지된 일반 모니터, 또는 LCD모니터 등이 사용되어지고, 도면상에서 등분된 패턴의 모습을 미리 보여주기도 하며, 보다 정확한 작업을 수행하기 위해서는 작업되는 과정을 영상화하여 작업자가 시청할 수 있도록 한다.

상기 구동부(50)는 레이저구동부(51)와, 테이블구동부(52)로 구성되며, 마이크로프로세서(40)에서 전달된 신호에 의해 레이저장치(1)와, 테이블이송장치(2)가 구동되도록 하는 것이다.

여기서, 상기 레이저구동부(51)와 테이블구동부(52)는 통상적으로 모터나 실린더등의 드라이버를 선택하여 구비된 것으로써, 이는 주지된 것과 같이 레이저장치나 테이블이송장치가 모터나 실린더를 동력원으로 하여 목적하는 구간을 이동하도록 하는 것이기 때문이며, 이와 같은 각 장치의 드라이버는 이미 각 장치마다 고유의 드라이버를 수반하고 있음으로 인해 기기의 제작자는 각 모터나 실린더 등에 따라 수반되는 드라이버를 선택하여 사용하고 있기 때문에 구체적인 구성의 기술을 생략한다.

상기된 구성에서 롬이나 램, 또는 하드디스크 등의 저장수단은 기기내에 1개만을 설치하여 각각의 데이터베이스를 통합해도 무방하며, 보다 안정적인 동작수행 등을 목적으로 각 구성부마다 따로 설치하여도 관계없다.

도2를 참조하여 본 발명에 의한 가공장치의 기구적 구성을 설명하면, 상기 레이저장치(1)는 테이블(2')의 상부에 위치되며, 테이블(2')은 설치대(4) 상에 X, Y축 선으로 이동가능하게 구비된다.

여기서, 상기 테이블(2') 상에는 패턴으로 가공될 가공대상물(M)을 정위치에 고정시켜주는 척킹장치(3)가 구비된다.

상기 레이저장치(1)는 패턴을 가공함에 있어, 액체레이저의 한 종류로 연속발진 및 반복 펄스발진에 적합하고, 평균출력이 큰 YAG레이저를 사용함이 바람직하다.

상기 척킹장치(3)는 일반적으로 사용되는 단동 또는 연동척을 사용해도 무방하며, 보다 안정된 작업을 수행하기 위해서는 흡입펌프를 이용하여 척킹하는 방법을 택하는 것이 바람직하고, 테이블(2')을 이동시켜주기 위한 테이블이송장치(2)는 테이블(2')이 X, Y로 유동되는 조건만 만족시킬 수 있다면, 전술된 것과 같이 모터동력방식이나 실린더동력방식등 어느 것에 관계없이 장착이 가능하다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 가공장치의 가공과정과 이때 발생되는 작용을 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3은 본 발명에 의한 가공장치에 의해 가공된 패턴을 미리 나타낸 것이며, 도4는 본 발명에 의한 레이저를 이용한 패턴 가공방법(이하, 가공방법이라 칭함)을 나타낸 순서도이다.

도3 및 도4를 참조하면, 패턴을 가공하는 과정은 우선, 제품의 도면을 CAD를 이용하여 작성한다.(S10)

상기 작성된 도면상 패턴의 데이터를 마이크로프로세서(40)에 입력하고(S20), 마이크로프로세서(40)가 입력된 도면의 데이터를 적정한 데이터로 변환시켜 가공형상설정부(20)와 가공환경설정부(30)로 입력시킨다.

상기와 같이 입력된 데이터는 가공형상설정부(20)에서 도면의 형상으로 인식되고, X, Y, Z축 선상에서 좌표에 의해 등분된다.(S30)

여기서, 등분되는 간격이 조밀할 수록 가공되는 면이 매끄러워지겠지만 작업시간이나 레이저빔의 방사지름등의 여건을 따져 0.1-0.3mm정도로 함이 바람직하겠다.

상기와 같이 도면상의 패턴이 등분되면, 작업자는 가공대상물(M)을 테이블(2')의 척킹수단(3)에 장착시키게 되고(S40), 가공대상물(M)의 척킹이 완료되면 레이저장치는 빔을 방사하고 가공대상물(M)이 척킹된 테이블(2')이 이동되며 가공작업을 실시하게 된다.(S50)

이와 같이 가공작업의 수행 후, 가공이 완료된 가공대상물(M)을 테이블(2')상에서 이탈시킨 다음 작업자는 가공대상물(M)의 작업상태를 육안으로 검사하고(S60), 마무리 단계(도시되지 않음)로써 가공대상물(M)의 가공면을 그라인더 등으로 가볍게 연마하면 패턴의 제작작업이 마무리 된다.

아래에서 상기와 같은 작업의 보다 구체적인 과정을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도5는 도면상의 패턴형상을 분할하기 위한 단계(S30)를 나타낸 순서도이다.

도5를 참조하면, 도면이 입력되면(S20), 우선 좌표인식부(21)에서 가공될 데이터의 좌표를 설정하고(S31), 설정된 좌표가 도면이 제작된 좌표의 단위가 동일한 단위계의 좌표인지를 판단(S32)하여 동일한 단위계의 좌표가 아니라면, 좌표설정단계(S31)로 되돌아가 다시 좌표를 설정하도록 하고, 동일한 단위계의 좌표라면 다음작업(S33)을 수행하도록 한다.

상기 단계(S32)에서 동일한 단위계의 좌표인 것이 판단되었다면, 형상인식부(22)에서는 6면도면의 좌표에서 동일한 좌표점을 일치시키는 방법으로 6면도를 조합하게 되며(S33), 6면도의 조합이 완료되면, 형상으로 일치되지 않는 좌표점이 존재하는 가의 여부에 의해 가공이 가능한지의 여부를 판단하게 된다.(S34)

상기 판단단계(S34)에서 형상으로 일치되지 않는 즉, 어느 일측면에서거나 닫혀있지 않은 다각형이 존재하여 형상으로 일치되지 않는 좌표점이 존재하게 되면, 전술된 바 있는 도면작성의 단계(S10)로 되돌아가 도면작업의 오류를 수정하도록 하고, 형상이 일치되어 가공이 가능하다면 다음작업을 수행하도록 한다.

상기 단계(S34)에서 가공이 가능하다면, 형상분할부(23)에서는 우선 도면상 패턴의 크기 및 가공될 패턴의 표면거칠기등의 요건에 의해 분할될 간격을 설정하고(S35), X, Y의 평면상 최외곽 부분에서부터 적정한 간격으로 상기 패턴을 분할하고, Z축선에 존재하는 패턴의 구간을 일정한 간격으로 등분한다.(S36)

도6은 패턴으로 가공될 가공대상물(M)을 테이블상에 장착시키고 위치를 설정해주기 위한 단계(S40)를 나타낸 순서도이다.

도6을 참조하면, 가공대상물(M)의 장착단계(S40)는 이미 작업자에 의해 적정한 크기로 절단된 가공대상물(M)을 테이블(2')의 척킹장치(3)에 척킹된다.(S41)

상기 단계(S41)의 수행 후, 가공대상물(M)의 기준포인트를 설정하게 되는데(S42), 대게의 기준포인트는 가공대상물(M)의 모서리중 하나의 부분이 되며, 이는 작업의 시작점이기도 하다.

상기와 같이 기준포인트가 설정되면, 작업위치 즉, 례이저 빔이 방사되는 방출구의 수직하방 - 이는 실시예에 국한되며, 레이저 장치가 기울어져 있으면 토출구의 연장선상이 되는 것이 당연하다. - 에 설정된 기준포인트가 위치되도록 테이블(2')을 이동시키게 된다.(S43)

상기와 같이 테이블(2')이 이동되면, 정위치인가를 판별한 다음 정위치라면 다음 작업단계로, 정위치가 아니라면 다시 테이블을 이동시켜 정위치로 이동시킨다.(S44)

도7은 가공대상물(M)을 가공하기 위한 가공단계(M50)를 나타낸 순서도이다.

도7을 참조하면, 작업위치에 이동된 가공대상물(M)을 전술된 형상분할단계(S30)에서 등분된 부분의 작업우선순위를 결정해 주게 된다.(S51)

상기 작업우선순위는 일예로써, 도3에 나타낸 것과 같이 가공대상물(M)의 상, 하부를 관통한 부분이 존재한다면 Z축선의 등분된 부분과는 관계없이 이를 제일 먼저 가공하고(a), 그 다음은 소정깊이의 홈을 가공한 다음(b) 외곽을 가공한 후(c) 나머지 부분을 가공하여(d) Z축선에서 등분된 제일 처음 작업부분(A)의 가공을 마치게 된다.

여기서, 상기 작업부분에서 제일 처음 가공된 a의 부분이나 소정깊이로 가공된 b의 부분이 Z축선에서 등분된 간격에 비해 크다면, 처음 작업부분(A)의 이후에 작업될 작업부분의 일정한 구간까지는 설정된 작업위치에서 제거되어야 할 것이며, 완전히 관통된 통공, a의 부분은 설정된 작업위치가 작업순서에서 완전히 삭제되는 것이 바람직하다.

따라서, 가공대상물(M) 장착단계(S40)의 기준포인트를 설정하는 작업(S42)에서는 우선 작업위치설정부(31)가 먼저 작업을 수행하게 되고, 가공대상물(M)을 실제 가공하는 단계(S50)에서는 작업순서결정부(32)가 먼저 작업을 수행하여 이들은 상호 고유된 데이터를 가지고 작업을 수행하도록 하는 것이 바람직하다. 상기 단계(S51)를 수행한 다음, 가공대상물(M)에 레이저빔을 방사하고(S52), 이와 동시에 작업테이블(2')을 이동시키며(S53) 가공대상물(M)의 원하는 부분을 가공하게 된다.

상기 단계(S51, S53)의 수행 후, X, Y축 선의 2차원 작업이 완료되었는지를 판단하여 완료되었다면 다음단계(S55)를 수행하고, 완료되지 않았다면 레이저빔을 계속 방사하여 가공하는 단계(S52, S53)를 수행한다.(S54)

상기 단계(S54)에서 2차원 작업이 완료되었다면 작업을 일단 정지하고(S55), Z축 선의 다음작업이 존재하는지의 여부를 판단하여, 존재하지 않는다면 작업을 완료하고, 존재하면 가공대상물(M) 장착단계(S40)의 테이블 이송단계(S43)로 되돌아가 다음작업의 정위치여부를 판단하여(S44) 작업을 계속 수행한다.(S56)

상기의 실시예에서는 테이블(2')이 X, Y 축선으로 이동되고, 레이저장치(1)가 Z축선에서만 이동되어 가공대상물(M)을 가공하던 방법으로써, 이와는 다른 실시예로 레이저장치(1)가 X, Y, Z 축선으로 이동될 수 있도록 하여 테이블(2')의 이동없이 레이저장치(1) 만을 이동시키면서 가공대상물(M)을 가공할 수 있도록 할 수 있는 것이다.

상기와 같이 다른 실시예를 구성하기 위해서는 테이블이송장치(2)를 레이저 이송장치로 변환시켜야 하며, 이에 따라 레이저구동부(51)는 레이저장치(1)의 빔 방사 및 3차원이동을 수행하게 된다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 기존에 수작업 방식에 거의 대부분을 의존하던 패턴의 가공을 기기장치를 제어하여 수행하도록 하므로써, 작업시간의 단축과 과다하게 지출되던 인건비를 대폭 삭감시켜 작업경비를 낮출 수 있도록 하였으며, 레이저를 이용하여 가공대상물을 녹여 가공하는 방식이기 때문에 작업장의 청결을 유지시킬 수 있도록 하는 효과가 있는 것이다.

Claims (5)

1. 레이저 장치를 이용하여 가공대상물(M)을 가공하는 방법에 있어서, 주형을 제작하기 위한 패턴의 6면도를 작성하고(S10), 이를 입력하는 입력단계(S20); 상기 입력된 6면도를 조합하여 형상을 인식하고, 인식된 형상을 좌표상에서 정해진 간격으로 등분하는 형상분할단계(S30); 패턴으로 제작될 가공대상물(M)이 정해진 위치에 장착되도록 하는 척킹단계(S40); 상기 단계에서 척킹된 가공대상물(M)을 가공하는 가공단계(S50)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 패턴 가공방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 형상분할단계(S30)는 우선 기준이 되는 좌표를 설정해 두고(S31), 입력된 도면의 좌표와 분할해야 하는 좌표가 동일한 단위계를 사용하는 좌표인가를 판별하는 좌표설정단계(S32); 상기 설정된 좌표상에서 6면도를 조합하여 3차원의 형상으로 인식하고(S33), 각 좌표점의 일치여부에 따라 작업이 가능한지의 여부를 판단하는 가공여부판단단계(S34); 상기 가공여부가 판단되면 6면도에 의해 조합된 형상을 Z축에서 분할될 간격을 설정(S35)하고 가공대상물(M)이 존재하는 구간을 일정한 간격으로 등분하는 분할단계(S36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 패턴 가공방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 가공단계(S50)는 X, Y의 좌표상에서 정해진 기준에 따라 작업 우선순위를 결정하는 순위결정단계(S51); 상기 단계(S51)에서 우선순위가 결정되면, 가공대상물(M)이 장착된 작업테이블(2')을 이동시키며 레이저를 방사(S52-S53)하여 2차원의 모양을 가공하는 작업시행단계; 상기 작업시행단계가 완료되면, Z축 상에서 등분된 다음 작업시행단계가 존재하는지의 여부를 판단하는 판단단계(S56)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 패턴 가공방법.
4. 레이저 장치를 이용하여 가공대상물(M)을 목적하는 형상으로 가공하기 위한 가공장치에 있어서, 주형을 제작하기 위한 패턴의 형상을 도면화하여 입력시키기 위한 도면입력부(10); 상기 도면상의 패턴형상을 인식하여 가공이 가능한지의 여부를 인지하게 하는 형상인식부(22)와, 그 형상을 도면상에서 X, Y, Z축 좌표로 일정간격씩 등분하기 위한 형상분할부(23)로 구성된 가공형상설정부(20); 상기 가공형상설정부(20)에서 등분된 도면상의 패턴을 초기의 작업위치를 설정해주기 위한 작업위치설정부(31)와, 작업위치가 설정됨과 동시에 또는 작업위치설정부(31)보다 먼저 가공하기 위한 가공순서를 결정하는 가공순서결정부(32)로 구성된 가공환경설정부(30); 상기 도면입력부(10), 가공형상설정부(20), 가공환경설정부(30)의 데이터를 입력받아 레이저장치(1)와 테이블이송장치(2)를 제어하기 위한 마이크로프로세서(40); 상기 마이크로프로세서(40)의 데이터를 입력받아 레이저장치(1)와 테이블이송장치(2)를 구동시켜주기 위한 구동부(52)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 패턴 가공장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 형상인식부(22)는 입력된 도면의 좌표와 형상인식부(22) 및 형상분할부(23)에서 도면을 인식할 좌표를 일치시키는 좌표인식부(21)를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저를 이용한 패턴 가공장치.