KR102054008B1

KR102054008B1 - Hole forming apparatus using laser processing machine

Info

Publication number: KR102054008B1
Application number: KR1020190113398A
Authority: KR
Inventors: 심우천
Original assignee: (주)신우레이저테크
Priority date: 2019-09-16
Filing date: 2019-09-16
Publication date: 2019-12-12

Abstract

A hole forming apparatus according to one embodiment of the present invention comprises: a laser processor; an integrated control means; an automatic transfer machine; and a CNC drilling machine. The laser processor includes: a laser processing module for forming a hole at a hole formation position of a workpiece through laser processing or displaying a hole marker at the hole formation position of the workpiece through laser processing; a processing table on which the workpiece is mounted and which feeds or unloads the workpiece on the laser processing module; and a displacement sensor for measuring a thickness of the workpiece before the workpiece is introduced into the laser processing module.

Description

Hole forming apparatus using laser processing machine

본 발명은 레이저 가공기를 이용하는 홀 형성장치에 관한 것으로서, 특히 피가공체에 형성될 홀의 직경을 d라 하고 피가공체의 두께를 t라 할 때, d/t 값이 소정의 기준치를 초과하는 경우에는 피가공체의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀을 형성시키고, d/t 값이 기준치 이하인 경우에는 피가공체의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커(hole marker)를 표시한 후 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀을 형성하는 홀 형성장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hole forming apparatus using a laser processing machine. In particular, when a diameter of a hole to be formed in a workpiece is d and a thickness of the workpiece is t, a d / t value exceeds a predetermined reference value. The hole is formed at the hole formation position of the workpiece through laser processing. If the d / t value is lower than the reference value, the hole marker is displayed at the hole formation position of the workpiece through laser processing. The present invention relates to a hole forming apparatus for forming a hole through a drilling process on a marked region.

레이저 가공기술은 이미 1960년에 레이저 관련 이론이 완결된 후 1970년대부터 산업화 응용에 대한 연구가 시작되면서 1980년대부터는 CO₂ 레이저를 이용한 판금 소재의 가공이 시작되었다. The laser processing technology was already completed in 1960, and after the research on industrial application began in the 1970s, the processing of sheet metal materials using CO ₂ laser began in the 1980s.

판금 소재의 가공에 많이 사용되는 CO₂ 레이저는 CO₂ 기체를 활성 매질로 사용하는 기체 레이저의 한 종류로서, 보통 효율을 높이기 위하여 CO₂에 N₂, He가 혼합된 혼합기체가 활성 매질로 많이 사용되며, 일반적으로 적외선 영역에 다수의 발진 선을 가지고 파장 10.6㎛ 선이 최대의 출력을 낸다. 최근에는 네오듐 이온 Nd³⁺을 유리에 도프한 1.06㎛의 연속 발진 레이저 등과 같이 광섬유 속에 능동 매질을 지닌 이른바 광섬유 레이저(fiber laser)도 판금 소재의 가공에 많이 사용되고 있다. CO ₂ laser, which is widely used in the processing of sheet metal materials, is a type of gas laser that uses CO ₂ gas as an active medium. In order to increase efficiency, a mixture of N ₂ and He mixed with CO ₂ is often used as an active medium. It is generally used, and has a large number of oscillation lines in the infrared region and a wavelength of 10.6 mu m lines produces the maximum output. Recently, a so-called fiber laser having an active medium in an optical fiber, such as a 1.06 mu m continuous oscillation laser doped with neodium ion Nd ³⁺ on glass, is also widely used for processing sheet metal materials.

도 1 및 도 2는 레이저 가공을 통한 종래의 홀 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다. 1 and 2 are views for explaining a conventional hole forming method through laser processing.

도 1에 도시된 바와 같이, 레이저(11)는 가공헤드(10) 내의 집광렌즈(13)를 통과한 후 가공헤드(10)의 선단에 있는 노즐(14)을 통하여 가공 테이블(30)상에 탑재된 판금 형태의 피가공체(20)에 조사된다. 이 때 가공헤드로(10)로 유입되는 어시스트 가스(assist gas, 12)가 노즐(14)을 통하여 피가공체(20)에 분사된다. As shown in FIG. 1, the laser 11 passes through the condensing lens 13 in the machining head 10 and then on the machining table 30 through the nozzle 14 at the tip of the machining head 10. The workpiece 20 in the form of a mounted sheet metal is irradiated. At this time, an assist gas 12 flowing into the processing head 10 is injected into the workpiece 20 through the nozzle 14.

가공 테이블(30)은 레이저(11)에 의하여 용융되지 않는 재질의 것이 사용되고, 설령 용융되더라도 피가공체(20)와의 접촉 면적이 적어 피가공체(20)에 일체로 융착되지 않도록 가공 테이블(30)의 상면에 다소 예리한 복수개의 돌기 받침부가 마련된다. The processing table 30 is made of a material that is not melted by the laser 11, and even if it is melted, the processing table 30 does not have a small contact area with the workpiece 20 and is not integrally fused to the workpiece 20. On the upper surface of) a plurality of sharply projecting bases are provided.

도 2에 도시된 바와 같이, 피가공체(20)의 홀(H)은 먼저 절단 가공의 기점이 되는 위치에 레이저(11)로 피어싱(piercing)한 다음에 레이저(11)를 원주(S)를 따라 이동시키면서 피가공체(20)를 절단함으로써 얻어진다. As shown in FIG. 2, the hole H of the workpiece 20 is first pierced by the laser 11 at a position to be the starting point of the cutting process, and then the circumference S of the laser 11. It is obtained by cutting the workpiece 20 while moving along.

레이저(11)가 피가공체(20)에 조사되면 그 부분이 국부적으로 용융되는데, 이 때 발생하는 용융물이 어시스트 가스(12)에 의하여 증발 내지 비산되어 가면서 피가공체(20)의 절단이 이루어진다. 도 2에서 참조부호 d는 홀(H)의 직경이고, 참조부호 t는 피가공체(20)의 두께이다.When the laser 11 is irradiated to the workpiece 20, the portion is locally melted, and the melt generated is evaporated or scattered by the assist gas 12, thereby cutting the workpiece 20. . In FIG. 2, reference numeral d denotes the diameter of the hole H, and reference numeral t denotes the thickness of the workpiece 20.

도 3은 레이저 가공을 통한 종래의 홀 형성방법에서 일반적으로 발생하는 드로스(dross, 21)를 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a view for explaining a dross 21 generally occurring in the conventional hole forming method through laser processing.

홀(H)의 형성을 위한 절단 과정에서 레이저(11)에 의한 용융물이 어시스트 가스(12)에 의해 완전히 증발 내지 비산되지 못하면 용융물이 피가공체(20)의 이면으로 흐르게 되고, 그 과정에서 급격히 냉각되면서 점도가 증가되어 절단 부위에서 피가공체(20)의 이면에 도 3b에서와 같이 이른바 드로스(dross, 21)가 발생한다. 도 3a는 드로스(21)가 발생되지 않은 상대적인 경우를 보여주기 위하여 참고적으로 제시된 사진이다. If the melt by the laser 11 is not completely evaporated or scattered by the assist gas 12 in the cutting process for the formation of the hole H, the melt flows to the back surface of the workpiece 20, and rapidly The viscosity is increased while cooling, so-called dross (21) is generated on the back surface of the workpiece 20 at the cutting site as shown in FIG. 3B. 3A is a photograph provided for reference to show a relative case where the dross 21 is not generated.

이러한 드로스(21)의 발생은 레이저 가공조건, 피가공체(20)의 재질 및 두께 등 여러 인자에 의해 영향을 받는다. The occurrence of the dross 21 is affected by various factors such as laser processing conditions, material and thickness of the workpiece 20.

레이저 가공조건으로는 절단속도, 어스시트 가스(12)의 압력이나 종류 등을 들 수 있는데, 일반적으로 절단속도가 빠를수록 드로스(21)의 발생이 심해지고, 어시스트 가스(12)의 압력이 높을수록 드로스(21)의 발생이 감소한다. Examples of the laser processing conditions include cutting speed, pressure and type of the earth gas 12, and in general, the faster the cutting speed, the more severe the occurrence of the dross 21, and the pressure of the assist gas 12 is increased. The higher, the less occurrence of the dross (21).

피가공체(20)의 재질과 관련하여서는, 예컨대 질소 어시스트 가스를 사용하여 스테인레스 강을 절단할 경우 용융물의 점도가 크기 때문에 연강 재질을 절단할 때보다 더 높은 가스 압으로 어시스트 가스를 불어 줘야 드로스(21)의 발생이 감소한다. Regarding the material of the workpiece 20, when cutting stainless steel using, for example, nitrogen assist gas, the assist gas must be blown with a higher gas pressure than when cutting a mild steel material because the melt has a high viscosity. The occurrence of 21 is reduced.

피가공체(20)의 두께와 관련하여서는, 일반적으로 피가공체(20)의 두께가 클수록 레이저(11)가 통과하면서 닿는 부위가 많아지므로 드로스(21)의 발생이 증가한다. 특히, 도 4b에서와 같이 피가공체(20)의 두께(t) 대비 홀(H)의 직경(d)이 작은 경우에 드로스(21)의 발생이 특히 심하여 문제가 된다. In relation to the thickness of the workpiece 20, in general, the larger the thickness of the workpiece 20, the greater the area where the laser 11 passes while the dross 21 is increased. In particular, when the diameter (d) of the hole (H) is small compared to the thickness (t) of the workpiece 20 as shown in Figure 4b is the occurrence of the dross 21 is particularly severe and a problem.

도 4는 d/t 값에 따른 드로스(21)의 발생 정도를 설명하기 위한 도면이다. 홀(H)의 직경(d)이 작을수록 피가공체(20)에 조사되는 레이저(11)의 스팟 직경이 홀(H)의 직경(d)에 비하여 상대적으로 커지므로 도 2에서와 같이 레이저(11)를 원주(S)를 따라 이동시켜가며 절단하는 과정에서 레이저(11)에 의해 용융되고 냉각되는 부위의 중첩이 상대적으로 많아져 열 영향의 양상이 더욱 복잡해진다. 뿐만 아니라 여기에 피가공체(20)의 두께(t)가 작아진다면 피가공체(20)의 두께(t)에 의한 영향이 더욱 크게 가해져 드로스(21)의 발생이 심화된다. 4 is a view for explaining the degree of occurrence of the dross 21 according to the d / t value. As the diameter d of the hole H is smaller, the spot diameter of the laser 11 irradiated onto the workpiece 20 becomes relatively larger than the diameter d of the hole H, so that the laser is as shown in FIG. 2. In the process of moving and cutting the 11 along the circumference S, the overlapping of the parts melted and cooled by the laser 11 becomes relatively more complicated, thereby making the aspect of the thermal effect more complicated. In addition, when the thickness t of the work piece 20 is reduced, the influence of the thickness t of the work piece 20 is further exerted, thereby increasing the occurrence of the dross 21.

집적회로 제조 시의 포토리소그래피(photo-lithography) 공정에서 나노미터(nm) 수준의 미세한 선을 만들기 위해 사용되는 자외선 영역의 엑시머 레이저나 기타 극초정밀 분야에서 사용되는 그 이하 파장의 레이저와 비교해 볼 때, 판금 소재의 가공에 많이 사용되는 CO₂레이저나 광섬유 레이저는 이 보다 상대적으로 파장이 길어 적외선 영역인 마이크로미터(㎛) 수준의 파장을 가지기 때문에 레이저(11)의 스팟 직경이 상대적으로 크다. Compared to excimer lasers in the ultraviolet region or sub-wavelength lasers used in other ultra-precision applications, which are used to make nanometer (nm) -level fine lines in photo-lithography processes in integrated circuit fabrication. Since the CO ₂ laser or optical fiber laser, which is widely used for processing sheet metal materials, has a relatively longer wavelength and has a wavelength of the micrometer (μm) level of the infrared region, the spot diameter of the laser 11 is relatively large.

레이저 판금가공 시 피가공체(20)로 많이 사용되는 탄소강, 스테인레스강, 또는 알루미늄 합금 등의 경우, 피가공체(20)의 홀(H)의 직경(d)이 두께(t) 대비 일정 수준 이하일 경우 열영향부의 영향이 크게 발생한다. In the case of carbon steel, stainless steel, or aluminum alloy, which is frequently used as the workpiece 20 in laser sheet metal processing, the diameter (d) of the hole (H) of the workpiece 20 is a certain level compared to the thickness (t). In the following, the influence of the heat affected zone is greatly generated.

특히, 산업현장에서 주로 사용되는 CO₂레이저나 광섬유 레이저를 광원으로 사용하는 레이저 가공기를 이용하여 홀(H)을 형성할 경우, 도 4b에서와 같이, 홀의 직경(d) 대비 피가공체의 두께(t)에 대한 비율(d/t * 100)이 기준치 이하일 때 드로스(21)의 발생이 현저히 증가하여, 홀(H)의 가공 불량률이 크게 증가하게 된다.In particular, when forming the hole (H) by using a laser processing machine using a CO ₂ laser or an optical fiber laser mainly used in industrial sites, as shown in Figure 4b, the thickness of the workpiece to the diameter (d) of the hole When the ratio (d / t * 100) to (t) is less than or equal to the reference value, the occurrence of the dross 21 is significantly increased, and the machining failure rate of the holes H is greatly increased.

이러한 드로스(21)의 발생을 방지하기 위해, 어시스트 가스의 분사압을 높이는 방법(대한민국 특허공보 특1996-0005213. 1996.04.23.공고), 절단 개시부(피어싱 예정부)에 드로스 부착방지제를 미리 분사하는 방법(대한민국 특허공보 제10-1086691호, 2011.11.24.공고) 등 여러 방안이 제안된 바 있다. In order to prevent the occurrence of such dross 21, a method of increasing the injection pressure of the assist gas (Korean Patent Publication No. 1996-0005213. 1996.04.23.), A dross preventing agent at the cutting start portion (the piercing scheduled portion) Several methods have been proposed, such as the method of spraying in advance (Korean Patent Publication No. 10-1086691, 2011.11.24.).

그러나 이들 종래의 방안은 홀(H)의 직경(d)과 상관없이 드로스(21)의 발생 방지를 위한 일반적인 방법에 불과할 뿐이며, d/t 값이 작음으로 인해 드로스(21)의 발생이 심화되는 것을 해결하기 위한 직접적인 방안이라 보기가 어렵다. However, these conventional methods are only general methods for preventing the occurrence of the dross 21 irrespective of the diameter d of the holes H, and the occurrence of the dross 21 is reduced due to the small d / t value. It is hard to see it as a direct solution to the deepening.

드로스(21)가 발생한 경우 피가공체(20)의 이면을 기계적으로 연마함으로써 피가공체(20)에서 드로스(21)를 떼어내는 과정을 거치는 게 일반적인데, 이렇게 d/t 값이 작은 홀의 경우에는 기계적 연마 과정에서 드로스(21)의 일부가 오히려 조그마한 홀(H)로 함몰되어 들어감으로써 홀(H)이 오히려 드로스(21)에 의해 더 막히거나, 그 정도는 아니더라도 절단 부근의 거침 정도가 여전히 해소되지 못하는 문제를 갖는다.When the dross 21 is generated, it is common to remove the dross 21 from the workpiece 20 by mechanically polishing the back surface of the workpiece 20, so that the d / t value is small. In the case of a hole, a part of the dross 21 is recessed into a small hole H in the mechanical polishing process, so that the hole H is further blocked by the dross 21, or not so much, near the cut. The degree of roughness still does not resolve.

상술한 바와 같이 레이저 가공을 통한 종래의 홀 형성방법에 의하면, d/t 값이 어느 정도 이하인 경우에는 홀(H)이 설계수치대로 깨끗하게 형성되지 못하는 단점이 있다. According to the conventional hole forming method through the laser processing as described above, when the d / t value is a certain degree or less there is a disadvantage that the hole (H) is not formed cleanly according to the design value.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, d/t 값이 소정의 기준치를 초과하는 경우에는 피가공체의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀을 형성시키고, d/t 값이 상기 기준치 이하인 경우에는 피가공체의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커(hole marker)를 표시한 후 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀을 형성함으로써, 상술한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 홀 형성장치를 제공하는데 있다. The problem to be solved by the present invention is that when the d / t value exceeds a predetermined reference value, the hole is formed at the hole formation position of the workpiece through laser processing, and when the d / t value is below the reference value, After the hole marker is displayed at the hole formation position of the workpiece through laser processing, the hole forming apparatus can solve the above-mentioned problems by forming a hole in a portion where the hole marker is displayed by drilling. To provide.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 형성장치는, 레이저 가공기, 통합 제어수단, 자동 이재기, 및 수치제어 드릴링 머신을 포함하고, 상기 레이저 가공기는, 피가공체의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀을 형성하거나, 상기 피가공체의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커를 표시하는 레이저 가공모듈; 상기 피가공체가 탑재되며 상기 피가공체를 상기 레이저 가공모듈에 투입 또는 반출하는 가공 테이블; 및 상기 피가공체가 상기 레이저 가공모듈에 투입되기 전에 상기 피가공체의 두께를 측정하는 변위센서; 를 포함하며, 상기 통합 제어수단은, 상기 피가공체에 형성시킬 홀의 직경 및 상기 홀 형성 위치에 대한 캐드 데이터가 설정 입력되는 캐드 데이터 입력부; 상기 변위센서에서 측정된 상기 피가공체의 두께를 입력받는 피가공체 정보 입력부; 상기 피가공체 두께를 t라 하고, 상기 홀의 직경을 d라 할 때, d/t 값을 연산하는 연산부; 상기 d/t 값이 기설정된 기준치를 초과하면 상기 홀 형성 위치에 홀을 형성하도록 상기 레이저 가공모듈을 제어하고, 상기 d/t 값이 상기 기준치 이하이면 상기 홀 형성 위치에 상기 홀 마커를 표시하도록 상기 레이저 가공모듈을 제어하는 홀 앤 마커 가공 제어부; 상기 홀 마커가 표시된 피가공체를 상기 수치제어 드릴링 머신으로 이재시키도록 상기 자동 이재기를 제어하는 이재 명령부; 및 상기 피가공체의 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀을 형성하도록 상기 수치제어 드릴링 머신을 제어하는 드릴 가공 제어부; 를 포함한다. The hole forming apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, includes a laser processing machine, integrated control means, automatic transfer machine, and a numerically controlled drilling machine, the laser processing machine, the hole forming position of the workpiece A laser processing module for forming a hole in the hole through the laser processing or displaying a hole marker at the hole forming position of the workpiece through laser processing; A machining table on which the workpiece is mounted and which feeds or unloads the workpiece into the laser processing module; And a displacement sensor for measuring a thickness of the workpiece before the workpiece is introduced into the laser processing module. The integrated control means may include: a CAD data input unit for inputting and setting CAD data on the diameter of the hole to be formed in the workpiece and the hole formation position; A workpiece information input unit configured to receive a thickness of the workpiece measured by the displacement sensor; An arithmetic unit that calculates a value of d / t when the thickness of the workpiece is t and the diameter of the hole is d; If the d / t value exceeds a predetermined reference value, the laser processing module is controlled to form a hole at the hole formation position. If the d / t value is less than the reference value, the hole marker is displayed at the hole formation position. Hall and marker processing control unit for controlling the laser processing module; A transfer command unit for controlling the automatic transfer machine to transfer the workpiece displayed with the hole marker to the numerically controlled drilling machine; And a drill processing control unit for controlling the numerically controlled drilling machine to form a hole through a drilling process on a portion where the hole marker of the workpiece is displayed. It includes.

또한, 상기 레이저 가공모듈은 CO₂레이저나 광섬유 레이저를 연속모드로 조사하는 것이 선택될 수 있다. In addition, the laser processing module may be selected to irradiate a CO ₂ laser or a fiber laser in a continuous mode.

또한, 상기 기준치는 0.7인 것이 바람직하다. Moreover, it is preferable that the said reference value is 0.7.

또한, 상기 홀 앤 마커 가공 제어부는 상기 홀 마커를 표시할 때 레이저 가공을 통하여 상기 피가공체에 기준 마커를 표시하도록 상기 레이저 가공모듈을 제어하는 것이 바람직하다. The hole and marker processing control unit may control the laser processing module to display the reference marker on the workpiece through laser processing when displaying the hole marker.

또한, 상기 수치제어 드릴링 머신은, 외관을 이루는 메인 프레임; 상기 자동 이재기를 통하여 이재되어 온 피가공체가 탑재되도록 상기 메인 프레임에 의해 지지되어 가로로 설치되며, 하나 이상의 베어링 공이 상하로 관통되도록 형성되는 지지테이블; 상기 지지테이블 상에 놓이는 피가공체를 촬상하여 상기 홀 마커와 상기 기준 마커의 위치를 검출하여 그 위치 정보를 상기 드릴 가공 제어부로 전송하는 비젼머신; 상기 메인 프레임의 일측에 고정되게 설치되는 드릴기; 상기 피가공체의 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀이 형성될 수 있도록 상기 드릴 가공 제어부의 제어를 통하여 상기 피가공체를 상기 드릴기의 밑으로 이송시키는 매니퓰레이터; 무게 감지를 통하여 상기 지지테이블에 상기 피가공체가 탑재되었음을 감지하는 로드셀; 및 상기 로드셀에 의하여 상기 피가공체가 상기 지지테이블에 탑재되었음이 감지되는 경우에 상기 베어링 공을 통하여 상기 지지테이블의 위로 볼 베어링을 돌출시킴으로써 상기 매니퓰레이터에 의한 상기 피가공체의 이송이 용이하게 이루어지도록 상기 지지테이블의 하부에 설치되는 볼 베어링 이젝터; 를 포함할 수 있다.In addition, the numerical control drilling machine, the main frame forming the appearance; A support table which is supported by the main frame and installed horizontally so that the workpiece to be transferred through the automatic transfer machine is mounted and is formed such that one or more bearing balls penetrate up and down; A vision machine for imaging a workpiece to be placed on the support table, detecting positions of the hole marker and the reference marker, and transmitting the position information to the drill processing control unit; A drill installed to be fixed to one side of the main frame; A manipulator for transferring the workpiece to the bottom of the drill through control of the drill processing control unit so that a hole may be formed in a portion where the hole marker of the workpiece is displayed through drilling; A load cell for sensing that the workpiece is mounted on the support table through weight sensing; And protruding a ball bearing onto the support table through the bearing ball when the load cell detects that the workpiece is mounted on the support table so that the workpiece can be easily transported by the manipulator. A ball bearing ejector installed below the support table; It may include.

또한, 상기 볼 베어링 이젝터는, 상기 하나 이상의 볼 베어링을 지지하면서 상하로 이동 가능하도록 상기 지지테이블의 하부에 설치되는 베어링 지지대; 상기 베어링 지지대의 승하강을 위하여 상기 베어링 지지대에 연결되도록 설치되는 캠; 및 상기 캠을 회전시키도록 설치되는 캠구동모터; 를 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the ball bearing ejector, the bearing support is installed in the lower portion of the support table to move up and down while supporting the one or more ball bearings; A cam installed to be connected to the bearing support for raising and lowering the bearing support; And a cam driving motor installed to rotate the cam. It is preferable to include.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀 형성방법은, 피가공체에 형성시킬 홀의 직경 및 홀 형성 위치에 대한 캐드 데이터와, 기준치를 통합 제어수단에 설정 입력하는 단계; 상기 피가공체가 레이저 가공모듈에 투입되기 전에 가공 테이블에 탑재된 상기 피가공체의 두께를 측정하는 단계; 상기 통합 제어수단에서 연산된 d/t 값이 상기 기준치를 초과하는 경우에는 상기 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀이 형성되도록 상기 레이저 가공모듈을 제어하고, 상기 d/t 값이 상기 기준치 이하이면 상기 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커를 표시하도록 상기 레이저 가공모듈을 제어하는 단계; 상기 홀 마커가 표시된 상기 피가공체를 상기 레이저 가공모듈에서 수치제어 드릴링 머신으로 자동 이재시키는 단계; 및 상기 홀 마커의 위치를 비젼머신으로 촬상하여 상기 홀 마커의 위치정보를 상기 통합 제어수단으로 전송하고, 상기 수치제어 드릴링 머신이 상기 드릴 가공 제어부에 의해서 제어되면서 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀을 형성하는 단계; 를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a hole forming method comprising: setting and inputting CAD data of a diameter and a hole forming position of a hole to be formed in a workpiece, and a reference value to an integrated control means; Measuring a thickness of the workpiece mounted on a machining table before the workpiece is put into a laser processing module; When the d / t value calculated by the integrated control means exceeds the reference value, the laser processing module is controlled to form a hole through the laser processing at the hole formation position, and when the d / t value is less than or equal to the reference value Controlling the laser processing module to display a hole marker at the hole forming position through laser processing; Automatically transferring the workpiece to which the hole marker is displayed from the laser processing module to a numerically controlled drilling machine; And imaging the position of the hole marker with a vision machine to transmit the position information of the hole marker to the integrated control means, and the numerically controlled drilling machine is controlled by the drill processing control part to drill the drilled portion of the hole marker. Forming a hole through; It includes.

또한, 상기 홀 마커를 표시할 때에 레이저 가공을 통하여 상기 피가공체에 기준 마커가 표시되도록 상기 통합 제어수단에 의해 상기 레이저 가공모듈이 제어되는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the laser processing module is controlled by the integrated control means such that the reference marker is displayed on the workpiece through laser processing when displaying the hole marker.

또한, 상기 비젼머신은 상기 홀 마커를 촬상할 때 상기 기준 마커도 함께 촬상하여 상기 홀 마커와 기준 마커의 위치 정보를 상기 통합 제어수단에 전송하는 것이 바람직하다. In addition, the vision machine preferably captures the reference marker when the image of the hall marker is captured, and transmits the position information of the hole marker and the reference marker to the integrated control means.

또한, 상기 레이저 가공모듈은 CO₂레이저나 광섬유 레이저를 연속모드로 조사하는 것이 선택될 수 있고, 이 때 상기 기준치는 0.7인 것이 바람직하다.In addition, the laser processing module may be selected to irradiate a CO ₂ laser or a fiber laser in a continuous mode, wherein the reference value is preferably 0.7.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명에 의하면, d/t 값에 따른 홀 가공의 자동화 시스템이 구축되므로 수작업에 의한 정밀도 감소 및 생산성 감소가 최소화되며, 휴먼 에러도 최소화 된다. According to the present invention, since the automation system of the hole machining according to the d / t value is built, the reduction of precision and productivity by manual labor is minimized, and the human error is also minimized.

특히 d/t 값이 기준치(CO₂레이저나 광섬유 레이저의 연속모드를 이용할 경우 0.7) 이하인 경우에는 레이저가 아닌 드릴을 이용하여 홀을 형성하기 때문에 피가공체의 두께(t)에 비하여 홀의 직경(d)이 소정의 기준치보다 작은 경우 고질적으로 발생하는 드로스의 악영향을 없앨 수 있다. Particularly, when the d / t value is less than the reference value (0.7 when using the continuous mode of the CO ₂ laser or the fiber laser), the hole is formed using a drill instead of the laser. If d) is smaller than a predetermined reference value, it is possible to eliminate the adverse effect of the dross that occurs on a chronic basis.

뿐만 아니라 레이저 가공모듈에서 홀 마커 및 기준 마커를 형성하고 이를 발판삼아 수치제어 드릴링 머신에서 수치제어가 이루어지면서 드릴을 통한 홀 가공이 이루어지기 때문에 수작업에 의한 드릴 작업에 비하여 정밀도와 생산성이 향상된다.In addition, the hole and reference markers are formed on the laser processing module, and the numerical processing is performed on the numerically controlled drilling machine, and the hole processing is performed through the drill, thereby improving the precision and productivity compared to the manual drilling.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1 및 도 2는 레이저 가공을 통한 종래의 홀 형성방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3은 레이저 가공을 통한 종래의 홀 형성방법에서 일반적으로 발생하는 드로스(21)를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 d/t 값에 따른 드로스(21)의 발생 정도를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 홀 형성장치의 레이저 가공기(200)를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 홀 형성장치의 통합 제어수단(300)을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 홀 형성장치의 수치제어 드릴링 머신(400)을 설명하기 위한 사시 개략도이다.
도 8은 도 7의 단면도이다.
도 9는 도 5의 자동 이재기(100)에 대한 흡착패드(130)를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 홀 형성장치의 작동원리를 참고하여 홀 형성방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 and 2 are views for explaining a conventional hole forming method through laser processing.
3 is a view for explaining the dross 21 generally occurring in the conventional hole forming method through laser processing.
4 is a view for explaining the degree of occurrence of the dross 21 according to the d / t value.
5 is a view for explaining the laser processing machine 200 of the hole forming apparatus according to the present invention.
6 is a view for explaining the integrated control means 300 of the hole forming apparatus according to the present invention.
7 is a perspective schematic view for explaining a numerically controlled drilling machine 400 of a hole forming apparatus according to the present invention.
8 is a cross-sectional view of FIG. 7.
9 is a view for explaining the suction pad 130 for the automatic transfer machine 100 of FIG.
10 is a flowchart illustrating a hole forming method with reference to the operating principle of the hole forming apparatus according to the present invention.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. The following examples are only presented to understand the content of the present invention, and those skilled in the art will be capable of many modifications within the technical spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited to these embodiments.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 홀 형성장치를 설명하기 위한 도면들이다. 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 홀 형성장치는 레이저 가공기(200), 통합 제어수단(300), 자동 이재기(100), 및 수치제어 드릴링 머신(400)을 포함하여 이루어진다. 5 to 7 are views for explaining a hole forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 to 7, the hole forming apparatus according to the present invention comprises a laser processing machine 200, integrated control means 300, automatic transfer machine 100, and numerically controlled drilling machine 400. .

레이저 가공기(200)Laser Processing Machines (200)

도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 가공기(200)는 레이저 가공모듈(220), 가공 테이블(210), 및 변위센서(230)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 5, the laser processing machine 200 includes a laser processing module 220, a processing table 210, and a displacement sensor 230.

피가공체(20)는 가공 테이블(210) 상에 탑재되며 가공 테이블(210)의 수평이동을 통해서 레이저 가공모듈(220)에 투입되거나 반출된다. The workpiece 20 is mounted on the machining table 210 and is fed or taken out to the laser machining module 220 through the horizontal movement of the machining table 210.

피가공체(20)로는 금속 재질, 예컨대 탄소강 S45C, 스테인레스강 SUS304, 알루미늄 합금 등이 선택될 수 있다. As the workpiece 20, a metal material such as carbon steel S45C, stainless steel SUS304, aluminum alloy, or the like may be selected.

피가공체(20)의 두께(t)는 재질별로 상이하게 실시될 수 있다. 예컨대, 탄소강의 경우 0.5mm ~ 30mm, 스테인레스강의 경우 0.1mm ~ 20mm, 알루미늄 합금의 경우 1mm ~ 8mm로 실시될 수 있다.The thickness t of the workpiece 20 may be performed differently for each material. For example, 0.5 mm to 30 mm for carbon steel, 0.1 mm to 20 mm for stainless steel, and 1 mm to 8 mm for aluminum alloy.

변위센서(230)는 피가공체(20)가 레이저 가공모듈(220)에 투입되기 전에 가공 테이블(210) 상에 탑재된 피가공체(2O)의 두께(t)를 측정하여 통합 제어수단(300)의 피가공체 정보 입력부(320)로 전송하도록 설치된다. 예컨대 레이저 변위센서 등과 같은 공지의 것을 가공 테이블(210)의 전반부 옆쪽에 설치하면 피가공체(20)가 가공 테이블(210)에 탑재된 상태에서도 비접촉식으로 피가공체(20)의 두께(t)가 측정될 수 있다. The displacement sensor 230 measures the thickness t of the workpiece 20 mounted on the machining table 210 before the workpiece 20 is input to the laser machining module 220 to control the integrated control means ( 300 to be transmitted to the workpiece information input unit 320. For example, when a known object such as a laser displacement sensor is installed on the front side of the machining table 210, the thickness t of the workpiece 20 is in a non-contact manner even when the workpiece 20 is mounted on the machining table 210. Can be measured.

피가공체(20)가 레이저 가공모듈(220)에 투입되면 레이저 가공모듈(220)은 통합 제어수단(300)의 제어를 받아가며 가공 테이블(210) 상의 피가공체(20)를 캐드 데이터대로 레이저 가공한다. When the workpiece 20 is inserted into the laser processing module 220, the laser processing module 220 receives the control of the integrated control means 300 and moves the workpiece 20 on the processing table 210 as CAD data. Laser processing.

이때의 레이저 가공은 도 2에서와 같이 피가공체(20)의 홀 형성 위치에 홀(H)을 형성하는 방식이 될 수도 있고, 또는 이렇게 홀(H)을 형성하는 대신에 피가공체(20)의 홀 형성 위치에 홀 마커를 표시하는 방식이 될 수도 있다. At this time, the laser processing may be a method of forming the hole (H) at the hole formation position of the workpiece 20, as shown in Figure 2, or instead of forming the hole (H) in this way the workpiece 20 It may be a method of displaying a hole marker at the hole formation position of the).

여기서, 홀 형성 위치란 피가공체(20)에 홀(H)이 형성될 위치를 의미하며, 홀 마커란 홀(H)이 형성될 위치를 시각적으로 파악할 수 있도록 상기 홀 형성 위치의 표면에 표시되는 표식을 의미한다. Here, the hole formation position means the position where the hole H is to be formed in the workpiece 20, and the hole marker is displayed on the surface of the hole formation position so as to visually grasp the position where the hole H is to be formed. It means to be a sign.

레이저는 가공헤드 지지프레임(222)에 수평 및 상하 이동이 가능하게 설치되는 가공헤드(221)에서 조사(照射)된다. The laser is irradiated from the processing head 221 which is installed in the processing head support frame 222 to be horizontally and vertically movable.

레이저로는 CO₂레이저나 광섬유 레이저가 선택될 수 있다. 레이저 가공 속도, 가공 품질, 레이저의 가격 등을 고려할 때 CO₂레이저나 광섬유 레이저가 산업현장에서 일반적으로 가장 많이 사용된다. As the laser, a CO ₂ laser or a fiber laser may be selected. Considering the laser processing speed, processing quality, and laser price, CO ₂ lasers or fiber lasers are generally used in the industrial field.

레이저의 조사 모드는 출력 방식에 따라 펄스(pulse) 모드 또는 연속(continuous wave, CW) 모드 중 어느 하나로 실시될 수 있다. 펄스 모드는 짧은 시간 동안 고출력의 레이저가 펄스 형태로 조사되는 모드이며, 연속 모드는 연속적으로 일정한 출력의 레이저가 조사되는 모드이다. The irradiation mode of the laser may be implemented in either a pulse mode or a continuous wave (CW) mode depending on the output method. The pulse mode is a mode in which high power laser is irradiated in pulse form for a short time, and the continuous mode is a mode in which laser of constant power is continuously irradiated.

도 2에서와 같이 원주(S)를 따라 레이저로 절단할 때에는 펄스 모드보다 연속 모드를 사용하는 것이 더 매끄럽고 균일한 절단 가공면을 얻을 수 있으므로 본 발명의 경우 연속 모드를 사용하는 것이 바람직하며, 뿐만 아니라 펄스 모드는 연속 모드보다 상대적으로 절단속도가 느려 생산성이 낮으므로 고속가공을 위하여도 연속 모드가 바람직하다. When cutting with a laser along the circumference (S) as shown in Figure 2 it is preferable to use the continuous mode in the present invention because it is possible to use a continuous mode than a pulse mode to obtain a smoother and more uniform cutting surface. In addition, since the pulse mode has a lower cutting speed than the continuous mode and the productivity is low, the continuous mode is preferable for the high speed machining.

통합 제어수단(300)Integrated control means 300

도 6에 도시된 바와 같이, 통합 제어수단(300)은 캐드 데이터 입력부(310), 피가공체 정보 입력부(320), 연산부(340), 홀 앤 마커(hole and marker) 가공 제어부(350), 이재 명령부(360), 및 드릴 가공 제어부(370)를 포함하여 이루어진다. As shown in FIG. 6, the integrated control unit 300 includes a CAD data input unit 310, a workpiece information input unit 320, an operation unit 340, a hole and marker processing control unit 350, It includes a transfer command unit 360, and a drill processing control unit 370.

캐드 데이터 입력부(310)에는 피가공체(20)에 형성시킬 홀(H)의 직경(d) 및 홀 형성 위치 등에 대한 캐드 데이터가 설정 입력된다. In the CAD data input unit 310, CAD data about a diameter d of the hole H to be formed in the workpiece 20, a hole formation position, and the like are set and input.

피가공체 정보 입력부(320)에는 피가공체(20)의 두께(t) 및 재질 등과 같은 피가공체 정보가 설정 입력된다. 본 발명에서 피가공체(20)의 두께(t)는 중요한 의미를 가지므로 상술한 바와 같이 변위센서(230)를 통하여 피가공체(20)의 투입 시 마다 가공 테이블(210) 상에 놓인 피가공체(20)의 두께(t)를 정확히 실측하여 피가공체 정보 입력부(320)에 설정 입력되도록 하는 것이 휴먼에러를 제거하고 가공 품질을 향상시키는데 바람직하다. The workpiece information input unit 320 is configured to input workpiece information such as a thickness t and a material of the workpiece 20. In the present invention, since the thickness t of the workpiece 20 has an important meaning, the workpiece placed on the processing table 210 at every input of the workpiece 20 through the displacement sensor 230 as described above. It is preferable to accurately measure the thickness t of the workpiece 20 so that the workpiece 20 is set and input to the workpiece information input unit 320 to remove human errors and improve processing quality.

연산부(340)는 변위센서(230)로부터 피가공체 정보 입력부(320)에 전송 입력되는 피가공체 두께(t)와, 캐드 데이터 입력부(310)에 설정 입력되는 홀(H)의 직경(d)과 홀 형성 위치 데이터를 토대로 각 홀에 대한 d/t 값을 연산한다. The calculating unit 340 is a workpiece thickness (t) transmitted from the displacement sensor 230 to the workpiece information input unit 320 and the diameter (d) of the hole (H) set in the CAD data input unit 310 (d). ) And the d / t value for each hole based on the hole formation position data.

홀 앤 마커(hole and marker) 가공 제어부(350)는, 상기 d/t 값이 기설정된 기준치를 초과하면 상기 캐드 데이터를 토대로 가공체(20)의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀(H)을 형성하고, 상기 d/t값이 상기 기준치 이하이면 홀(H)을 형성하는 대신에 피가공체(20)의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커를 표시하도록 레이저 가공모듈(220)을 제어한다. The hole and marker processing control unit 350, when the d / t value exceeds a predetermined reference value, the hole (H) through the laser processing at the hole formation position of the workpiece 20 based on the CAD data If the d / t value is less than the reference value, instead of forming the hole (H), the laser processing module 220 to display a hole marker through the laser processing at the hole formation position of the workpiece 20 To control.

상기 홀 마커는 레이저 가공모듈(220)에서 조사되는 레이저의 세기를 홀(H)을 형성시킬 때보다 약하게 제어하여 상기 홀 형성 위치의 표면에 예컨대 십자(+) 형태 등으로 표시함으로써 얻을 수 있다. The hole marker may be obtained by controlling the intensity of the laser irradiated from the laser processing module 220 to be weaker than when forming the hole H, and displaying the shape on the surface of the hole forming position, for example, in a cross shape.

상기 기준치는 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀을 형성시킬 것인지, 아니면 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커를 표시할 것인지를 결정하기 위하여 홀 앤 마커 가공 제어부(350)에 미리 설정 입력되는 값이다. The reference value is a value input in advance to the hole and marker processing control unit 350 to determine whether to form the hole at the hole formation position through laser processing or to display the hole marker at the hole formation position through laser processing. to be.

도 4에서 설명한 바와 같이, 레이저 가공을 통하여 홀(H)을 형성할 경우 d/t 값이 드로스(21)의 발생에 영향을 미친다. 이 경우, d/t 값이 0.7을 초과하면 도 4의 (a)와 같이 홀(H)이 미려하게 가공되나, d/t 값이 0.7 이하이면 도 4의 (c)와 같이 홀(H)에 드로스(21)가 발생하게 된다.As described in FIG. 4, when the hole H is formed through laser processing, the d / t value affects the generation of the dross 21. In this case, when the d / t value exceeds 0.7, the hole H is beautifully processed as shown in FIG. 4 (a), but when the d / t value is 0.7 or less, the hole H as shown in FIG. The dross 21 is generated.

특히, 홀(H)이 가공되는 판금소재가 탄소강 S45C, 스테인레스강 SUS304 또는 알루미늄 합금으로 실시되고, 상기 판금소재의 가공에 많이 사용되는 CO₂레이저나 광섬유 레이저가 연속 조사 모드(CW)로 홀(H)을 가공할 때, d/t ≤ 0.7 인 경우에는 드로스로 인하여 깨끗한 홀(H)을 얻기가 어려우므로 이때의 상기 기준치는 0.7로 설정 입력되는 것이 바람직하다.Particularly, the sheet metal material on which the hole H is processed is made of carbon steel S45C, stainless steel SUS304 or aluminum alloy, and the CO ₂ laser or optical fiber laser, which is frequently used for processing the sheet metal material, is used in the continuous irradiation mode (CW). When processing H), when d / t ≤ 0.7, it is difficult to obtain a clean hole H due to dross, so the reference value at this time is preferably set to 0.7.

한편, 상기 홀 마커의 표시 과정에서, 홀 앤 마커 가공 제어부(350)의 제어에 의한 레이저 가공을 통하여 피가공체(20)의 표면에 기준 마커가 표시되는 것이 바람직하다. On the other hand, in the display process of the hole marker, it is preferable that the reference marker is displayed on the surface of the workpiece 20 through laser processing by the control of the hole and marker processing control unit 350.

상기 기준 마커는 수치제어 드릴링 머신(400)에서 피가공체(20)를 드릴 가공 할 때에 피가공체(20)의 초기 위치나 상기 홀 마커의 위치 등을 파악하는 데 기준으로 삼기 위한 것이다. 상기 기준 마커를 토대로 수치제어 드릴링 머신(400)에서 피가공체(20)가 수치제어 방식으로 위치 제어되면서 상기 홀 마커의 표시 부위에 드릴 가공을 통하여 홀(H)이 형성된다. 상기 기준 마커는 예컨대 십자(+) 형태로 피가공체(20)의 적당한 위치(예: 가장자리나 모서리 부분)에 표시될 수 있다. The reference marker is used as a reference for identifying the initial position of the workpiece 20 or the position of the hole marker when drilling the workpiece 20 in the numerically controlled drilling machine 400. In the numerically controlled drilling machine 400, the workpiece 20 is positioned in the numerically controlled manner on the basis of the reference marker, and a hole H is formed in the display portion of the hole marker through drilling. The fiducial marker may be displayed at an appropriate position (eg, an edge or a corner) of the workpiece 20 in the form of a cross (+), for example.

이재 명령부(360)는 홀 앤 마커 가공 제어부(350)에 의해서 홀 마커가 표시된 피가공체(20)를 수치제어 드릴링 머신(400)으로 이재시키도록 자동 이재기(100)를 제어한다. The transfer command unit 360 controls the automatic transfer machine 100 to transfer the workpiece 20 on which the hole marker is displayed to the numerically controlled drilling machine 400 by the hole and marker processing control unit 350.

이렇게 수치제어 드릴링 머신(400)으로 이재되어온 피가공체(20)를 살펴보면, 'd/t > 기준치'의 경우에는 레이저 가공모듈(200)에서 이미 홀(H)이 형성된 상태이고, 'd/t ≤ 기준치'의 경우에는 아직 홀(H)이 형성되어 있지는 않고 홀 형성 위치에 단지 홀 마커만 표시된 상태이다. Looking at the workpiece 20 transferred to the numerically controlled drilling machine 400, in the case of 'd / t> reference value, the hole (H) is already formed in the laser processing module 200,' d / In the case of t ≤ reference value ', the hole H is not formed yet, and only the hole marker is displayed at the hole formation position.

드릴 가공 제어부(370)는 수치제어 드릴링 머신(400)으로 이재되어 온 피가공체(20)에 대하여 상기 기준 마커의 위치를 토대로 하여 캐드 데이터대로 피가공체(20)가 위치 제어됨으로써 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀(H)이 형성되도록 수치제어 드릴링 머신(400)을 제어한다. The drill processing control unit 370 controls the workpiece 20 based on the position of the reference marker relative to the workpiece 20 transferred to the numerically controlled drilling machine 400, according to the CAD data. Numerical control drilling machine 400 is controlled to form a hole (H) through the drilling process at the marked area.

수치제어 드릴링 머신(400)Numerical Control Drilling Machine (400)

도 7은 수치제어 드릴링 머신(400)을 설명하기 위한 사시도이고, 도 8은 그 단면도이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 수치제어 드릴링 머신(400)은 비젼머신(410), 매니퓰레이터(420), 드릴기(430), 메인 프레임(440), 지지테이블(401), 로드셀(402), 볼 베어링 이젝터(405)를 포함하여 이루어진다. FIG. 7 is a perspective view for explaining the numerically controlled drilling machine 400, and FIG. 8 is a cross-sectional view thereof. As shown in FIGS. 7 and 8, the numerically controlled drilling machine 400 includes a vision machine 410, a manipulator 420, a drill 430, a main frame 440, a support table 401, a load cell ( 402, ball bearing ejector 405.

수치제어 드릴링 머신(400)은 메인 프레임(440)을 통하여 외관 골격이 형성된다. 지지 테이블(401)은 메인 프레임(440)에 의해 지지되어 메인 프레임(440)의 상부에 가로로 설치되며, 하나 이상의 베어링 공(401a)이 상하로 관통되도록 형성된다. 자동 이재기(100)를 통하여 이재되어온 피가공체(20)는 지지테이블(401) 상에 탑재된다. Numerical control drilling machine 400 is the appearance skeleton is formed through the main frame 440. The support table 401 is supported by the main frame 440 is installed horizontally on the upper portion of the main frame 440, it is formed so that one or more bearing balls 401a penetrates up and down. The workpiece 20 transferred through the automatic transfer machine 100 is mounted on the support table 401.

비젼머신(410)은 지지테이블(401)을 위에서 밑으로 바라보도록 수치제어 드릴링 머신(400)의 전단 상부에 설치되며, 지지테이블(401) 상에 탑재된 피가공체(20)의 표면을 촬상하여 상기 홀 마커와 기준 마커의 위치를 검출하고 그 위치 정보를 통합 제어수단(300)의 드릴 가공 제어부(370)로 전송한다. The vision machine 410 is installed at the front end of the numerically controlled drilling machine 400 so that the support table 401 is viewed from the top to the bottom, and captures the surface of the workpiece 20 mounted on the support table 401. By detecting the position of the hole marker and the reference marker and transmits the position information to the drill processing control unit 370 of the integrated control means (300).

매니퓰레이터(420)는 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공이 이루어질 수 있도록 드릴 가공 제어부(370)의 제어를 통하여 피가공체(20)를 드릴기(430)의 밑으로 이송시킨다. The manipulator 420 transfers the workpiece 20 to the bottom of the drill 430 through the control of the drill processing control unit 370 so that the drilling process may be performed at the portion where the hole marker is displayed.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴기(430)는 메인 프레임(440)에 X축 및 Y축 방향이 고정되게 구비된다. 즉, 드릴기(430)가 X축 또는 Y축 방향으로 이동하여 홀 마커에 드릴 가공을 실시하게 되면, 드릴기(430)의 이동에 따른 드릴기(430)의 위치 오차 또는 드릴기(430)에서 발생하는 진동에 의해 드릴기(430)가 오차 범위를 벗어나서 위치할 수 있다.Here, the drill 430 according to an embodiment of the present invention is provided to be fixed to the X-axis and Y-axis direction on the main frame 440. That is, when the drill 430 moves in the X-axis or Y-axis direction to drill the hole marker, the position error of the drill 430 or the drill 430 according to the movement of the drill 430 is performed. Due to the vibration generated in the drill 430 may be located outside the error range.

이 경우, 드릴기(430)가 홀 마커에 드릴 가공 시 가공 오차를 초과하여 드릴 가공을 실시할 수 있게 되고, 이에 따라 가공 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 본 발명의 일 실시예에 따른 드릴기(430)는 메인 프레임(440)에 고정되게 구비되어, 드릴기(430)의 이동 또는 진동에 의해 드릴기(430)의 위치가 오차 범위를 벗어나는 것을 방지한다. 다만, 드릴기(430)는 홀 마커에 드릴 가공을 실시할 수 있도록 Z축 방향(상하 방향)으로는 이동 가능하게 구비된다.In this case, the drill 430 can be drilled by exceeding the machining error when drilling the hole marker, which may cause a machining failure. Therefore, the drill 430 according to an embodiment of the present invention is provided to be fixed to the main frame 440, the position of the drill 430 by the movement or vibration of the drill 430 is an error Prevent out of range. However, the drill 430 is provided to be movable in the Z-axis direction (up and down direction) to be able to drill the hole marker.

매니퓰레이터(420)는 피가공체(20)의 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀이 형성될 수 있도록 드릴 가공 제어부(370)의 제어를 통하여 피가공체(20)를 드릴기(430)의 밑으로 이송시키기 위한 것으로서, LM 가이드(421), 볼 스크류(422), 클램프(423), 및 가이드 레일(424)를 포함한다. The manipulator 420 drills the workpiece 20 through the control of the drill processing control unit 370 so that a hole may be formed in a portion where the hole marker of the workpiece 20 is displayed by drilling. In order to transport underneath, it includes an LM guide 421, a ball screw 422, a clamp 423, and a guide rail 424.

가이드 레일(424)은 Y축 방향으로 길게 뻗으면서 2개가 서로 나란하게 배치되도록 메인 프레임(440)의 윗면에 설치되며, LM 가이드(421)는 가이드 레일(424)을 따라 Y축 방향으로 이동 가능하도록 각 가이드 레일(424) 상에 결합 설치되며, 볼 스크류(422)는 LM 가이드(421) 사이를 잇도록 X축 방향으로 설치되고, 클램프(423)는 볼 스크류(422)를 따라 X축 방향으로 이동 가능하게 볼 스크류(422)에 결합 설치된다. The guide rail 424 is installed on the upper surface of the main frame 440 so that the two are arranged side by side while extending in the Y-axis direction, the LM guide 421 is movable in the Y-axis direction along the guide rail 424 Are installed on each guide rail 424 so that the ball screw 422 is installed in the X-axis direction so as to be connected between the LM guides 421, and the clamp 423 is along the ball screw 422 in the X-axis direction. It is installed coupled to the ball screw 422 to be moved.

그러면 드릴기(430)의 위치가 고정된 상태에서도 수치제어 방식으로 클램프(423)의 이동을 제어함으로써 피가공체(20)를 원하는 위치로 자유롭게 이동시켜 가며 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀을 형성할 수 있다. Then, even when the position of the drill 430 is fixed, by controlling the movement of the clamp 423 by the numerical control method, the workpiece 20 can be freely moved to a desired position, and the drill is drilled on a portion where the hole marker is displayed. Through the hole can be formed.

매니퓰레이터(420)를 통한 피가공체(20)의 이송을 돕기 위한 볼 베어링 이젝터(405)는 볼 베어링(407), 베어링 지지대(406), 캠(403), 및 캠구동모터(404)를 포함한다. The ball bearing ejector 405 to assist the transfer of the workpiece 20 through the manipulator 420 includes a ball bearing 407, a bearing support 406, a cam 403, and a cam drive motor 404. do.

베어링 지지대(406)는 볼 베어링(407)을 밑에서 지지하면서 상하로 이동 가능하도록 지지테이블(401)의 하부에 설치되며, 볼 베어링(407)은 베어링 공(401a)의 위치에 대응하도록 하나 이상 설치된다. 캠(403)은 베어링 지지대(406)에 연결되도록 설치된다. 캠구동모터(404)에 의하여 캠(403)이 회전함으로써 베어링 지지대(406)의 상하 이동이 이루어진다. The bearing support 406 is installed at the lower portion of the support table 401 to be able to move up and down while supporting the ball bearing 407 from below, and at least one ball bearing 407 is installed to correspond to the position of the bearing ball 401a. do. The cam 403 is installed to be connected to the bearing support 406. As the cam 403 is rotated by the cam driving motor 404, vertical movement of the bearing support 406 is performed.

로드셀(402)은 무게 감지를 통하여 지지테이블(401) 상에 피가공체(20)가 탑재되었음을 감지하기 위한 것이다. 로드셀(402)은 무게 감지를 통하여 피가공체(20)의 탑재 여부를 파악할 수 있기만 하면 그 설치위치나 작동방식에 크게 제한 받지 않는다. 도면에서는 로드셀(402)이 지지테이블(401)의 하부에 설치되는 경우가 예로서 도시되었다. The load cell 402 is for detecting that the workpiece 20 is mounted on the support table 401 through weight sensing. The load cell 402 is not limited to its installation position or operation mode as long as it can determine whether or not the workpiece 20 is mounted through weight detection. In the drawing, the case where the load cell 402 is installed below the support table 401 is shown as an example.

지지테이블(401)에 피가공체(20)가 탑재되었음이 로드셀(402)을 통하여 감지되면 로드셀(402)은 그 감지신호를 드릴 가공 제어부(370)로 전송하고, 이를 전송받은 드릴 가공 제어부(370)는 볼 베어링 이젝터(405)의 캠구동모터(404)를 제어하여 베어링 지지대(406)를 위로 상승시킨다. When it is detected through the load cell 402 that the workpiece 20 is mounted on the support table 401, the load cell 402 transmits the detection signal to the drill processing control unit 370, and receives the drill processing control unit ( 370 controls the cam drive motor 404 of the ball bearing ejector 405 to raise the bearing support 406 upward.

그러면 지지테이블(401)에 형성되어 있는 복수개의 베어링 공(401a)을 통하여 볼 베어링(407)이 지지테이블(401)의 위로 돌출되어 나옴으로써 피가공체(20)가 볼 베어링(407)에 의해 받쳐진 상태로 볼 베어링(407)의 구름 도움을 받으며 이동될 수 있으므로 매니퓰레이터(420)에 의한 피가공체(20)의 이송이 용이하게 이루어지게 된다. Then, the ball bearing 407 protrudes above the support table 401 through the plurality of bearing balls 401a formed in the support table 401, so that the workpiece 20 is driven by the ball bearing 407. Since the ball bearing 407 can be moved while being supported by the rolling support, the workpiece 20 can be easily transferred by the manipulator 420.

매니퓰레이터(420)에 의해 드릴기(430)의 밑으로 피가공체(20)가 이송되면 드릴 가공 제어부(370)는 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀이 형성될 수 있도록 드릴기(430)의 작동을 제어한다. When the workpiece 20 is transferred to the bottom of the drill 430 by the manipulator 420, the drill processing control unit 370 may drill to form a hole through a drilling process at a portion where the hole marker is displayed. 430 controls the operation.

자동 이재기(100)Automatic transfer machine (100)

도 5에 도시된 바와 같이, 자동 이재기(100)는 암구동부(110)에 의해 상하 및 수평 운동되는 로봇암(120)의 끝단에 흡착패드(130)가 설치되어 이루어질 수 있다. 흡착패드(130)는 한 개만 도시되었지만 복수개가 설치될 수도 있다. 이재 명령부(360)의 제어를 통해서 구동부(110)가 제어되면서 로봇암(120)이 움직임으로써 피가공체(20)의 이재가 이루어진다. As shown in Figure 5, the automatic transfer machine 100 may be made by the adsorption pad 130 is installed on the end of the robot arm 120 which is vertically and horizontally moved by the arm driving unit (110). Although only one suction pad 130 is shown, a plurality of suction pads 130 may be installed. As the driving unit 110 is controlled through the control of the transfer command unit 360, the robot arm 120 moves to transfer the workpiece 20.

도 9에 도시된 바와 같이, 흡착패드(130)는 판금 소재가 잘 부착되도록 위로 볼록 하게 고무재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 흡착패드(130)의 천장 가운데에는 흡착패드(130) 내의 공기를 흡입하기 위한 공기파이프(133)와 연결되는 공기흡입구(131)가 형성되고, 공기흡입구(131)의 주변에는 흡착과정에서 공기가 잘 흡입되도록 고무돌기(132)가 형성되는 것이 바람직하다. 공기파이프(133)는 흡입펌프(미도시)에 연결된다. As shown in Figure 9, the suction pad 130 is preferably made of a rubber material convex upward so that the sheet metal material is attached well. An air inlet 131 is formed at the center of the ceiling of the adsorption pad 130 to be connected to an air pipe 133 for sucking air in the adsorption pad 130, and air is adsorbed in the vicinity of the air inlet 131. The rubber protrusion 132 is preferably formed to be sucked well. The air pipe 133 is connected to a suction pump (not shown).

작동원리How it Works

도 10은 본 발명에 따른 홀 형성장치의 작동원리를 참고하여 홀 형성방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 10 is a flowchart illustrating a hole forming method with reference to the operating principle of the hole forming apparatus according to the present invention.

먼저 통합 제어수단(300)의 캐드 데이터 입력부(310)에 홀(H)의 직경(d) 및 홀 형성 위치 등에 대한 캐드 데이터를 설정 입력한다(S10). First, CAD data for the diameter d of the hole H, the hole formation position, and the like are set and input to the CAD data input unit 310 of the integrated control means 300 (S10).

다음에, 가공 테이블(210) 상에 피가공체(20)를 탑재시키고 통합 제어수단(300)의 제어를 통하여 피가공체(20)를 레이저 가공모듈(220)에 투입시킨다(S20). 이 때 가공 테이블(210)에 탑재된 피가공체(20)가 레이모듈(220)에 투입되기 전에 변위센서(230)를 통해서 피가공체(20)의 두께(t)가 측정된다(S30).Next, the workpiece 20 is mounted on the machining table 210 and the workpiece 20 is put into the laser machining module 220 through the control of the integrated control means 300 (S20). At this time, the thickness t of the workpiece 20 is measured through the displacement sensor 230 before the workpiece 20 mounted on the machining table 210 is input to the ray module 220 (S30). .

변위센서(230)에 의해서 측정된 피가공체(20)의 두께(t)는 통합 제어수단(300)의 피가공체 정보 입력부(320)에 전송 입력되고, 이 때, 연산부(340)는 피가공체 정보 입력부(320)에 전송 입력되는 피가공체 두께(t)와 캐드 데이터 입력부(310)에 입력되는 홀의 직경(d)과 홀 형성 위치 데이터를 토대로 각 홀에 대한 d/t 값을 연산한다. The thickness t of the workpiece 20 measured by the displacement sensor 230 is transmitted to the workpiece information input unit 320 of the integrated control means 300, and at this time, the calculation unit 340 is operated. Calculate the d / t value for each hole based on the workpiece thickness (t) transmitted to the workpiece information input unit 320, the diameter (d) of the hole input to the CAD data input unit 310, and the hole formation position data do.

홀 앤 마커 가공 제어부(350)는 연산부(340)에서 연산된 d/t 값을 기설정된 기준치와 비교하여(S40), d/t 값이 상기 기준치를 초과하는 경우에는 상기 캐드 데이터를 토대로 레이저 가공모듈(220)을 제어하여 도 2에서와 같이 피가공체(20)의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀(H)을 형성한다(S50). 그리고 d/t 값이 상기 기준치 이하인 경우에는 레이저 가공모듈(220)을 제어하여 피가공체(20)의 홀 형성 위치에 레이저 가공을 통하여 홀 마커를 표시한다(S60). 이 때, 상기 홀 마커를 표시하는 과정에서 상기 기준 마커도 함께 표시되도록 하는 것이 바람직하다. The hole-and-marker processing control unit 350 compares the d / t value calculated by the operation unit 340 with a preset reference value (S40), and when the d / t value exceeds the reference value, laser processing based on the CAD data. The module 220 is controlled to form the hole H through laser processing at the hole formation position of the workpiece 20 as shown in FIG. 2 (S50). When the d / t value is equal to or less than the reference value, the laser processing module 220 is controlled to display a hole marker through laser processing at the hole formation position of the workpiece 20 (S60). In this case, the reference marker may be displayed together with the hole marker.

상기 홀 마커가 표시된 피가공체(20)는 이재 명령부(360)의 제어를 받는 자동 이재기(100)를 통하여 레이저 가공모듈(220)에서 수치제어 드릴링 머신(400)의 지지테이블(401)로 자동 이재된다(S70). The workpiece 20 in which the hole marker is displayed is transferred from the laser processing module 220 to the support table 401 of the numerically controlled drilling machine 400 through the automatic transfer machine 100 controlled by the transfer command unit 360. Automatic transfer (S70).

지지테이블(401)에 이재된 피가공체(20)에 대한 비젼머신(410)의 촬상을 통하여 상기 홀 마커와 기준 마커의 위치가 드릴 가공 제어부(370)로 전송되고, 매니퓰레이터(420)는 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공이 이루어질 수 있도록 피가공체(20)를 드릴기(430)의 밑으로 이송시킨다. 이 때 피가공체(20)의 이송은 로드셀(402)의 무게 감지를 통한 볼 베어링 이젝터(405)의 작동으로 용이하게 이루어진다. The position of the hole marker and the reference marker is transmitted to the drill processing control unit 370 through the imaging of the vision machine 410 on the workpiece 20 transferred to the support table 401, and the manipulator 420 is The workpiece 20 is transferred to the bottom of the drill 430 so that the drilling process may be performed on the hole marker. At this time, the transfer of the workpiece 20 is easily made by the operation of the ball bearing ejector 405 through the sensing of the weight of the load cell (402).

드릴 가공 제어부(370)에 의해 매니퓰레이터(420)가 수치제어 되면서 이동됨으로써 상기 홀 마커가 표시된 부위에 드릴 가공을 통하여 홀이 형성된다(S80). 드릴 가공을 통한 홀(H)의 형성은, 예컨대 홀(H)의 직경(d)과 같은 직경을 갖는 드릴 비트를 이용함으로써 구현될 수 있다. As the manipulator 420 is moved by the drill processing control unit 370 while being numerically controlled, a hole is formed in a region where the hole marker is displayed through drilling (S80). The formation of the hole H through drilling can be realized by using a drill bit having a diameter, for example, the diameter d of the hole H.

종래의 문제점을 해결하기 위해서, d/t 값이 소정의 기준치를 초과하는 홀에 대해서는 종래와 같이 레이저 가공기에서 홀을 형성하고, d/t값이 소정의 기준치 이하인 홀에 대해서는 레이저 가공기에서 홀을 형성하지 않고 반제품 상태로 수동 반출하여 드릴링 머신에서 수동으로 드릴 가공을 통하여 홀을 형성하는 방법이 고려될 수 있으나, 이렇게 수작업이 중간에 수반되면 생산성 및 정밀도 측면에서 바람직하지 않다. In order to solve the conventional problems, holes are formed in a laser processing machine as in the conventional case for holes having a d / t value exceeding a predetermined reference value, and holes are formed in the laser machine for holes having a d / t value of less than a predetermined reference value. It may be considered to form a hole through manual drilling in a drilling machine by manually unloading it into a semi-finished state without forming it, but if such manual work is involved in the middle, it is not preferable in terms of productivity and precision.

그러나 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, d/t 값에 따른 홀 가공의 자동화 시스템이 구축되므로 수작업에 의한 정밀도 감소 및 생산성 감소가 최소화되며, 휴먼 에러도 최소화 된다. However, according to the present invention as described above, since the automation system for the hole machining according to the d / t value is built, the precision reduction and productivity reduction by manual operation is minimized, and human error is also minimized.

특히 d/t 값이 기준치(CO₂레이저나 광섬유 레이저의 연속모드를 이용할 경우 0.7) 이하인 경우에는 레이저가 아닌 드릴을 이용하여 홀을 형성하기 때문에 두께에 비하여 홀의 직경이 매우 작은 경우 고질적으로 발생하는 드로스의 악영향을 없앨 수 있다. Particularly, when the d / t value is lower than the reference value (0.7 when using the continuous mode of the CO ₂ laser or the fiber laser), holes are formed using a drill rather than a laser. Eliminates the adverse effects of dross.

뿐만 아니라 레이저 가공모듈(220)에서 홀 마커 및 기준 마커를 형성하고 이를 발판삼아 수치제어 드릴링 머신(400)에서 수치제어가 이루어지면서 드릴을 통한 홀 가공이 이루어지기 때문에 수작업에 의한 드릴 작업에 비하여 정밀도와 생산성이 향상된다.In addition, since the hole machining and the reference marker are formed in the laser processing module 220, and the numerical control is performed in the numerically controlled drilling machine 400, the hole processing is performed through the drill. And productivity is improved.

이상, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. As such, those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in nature and not limiting.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. The scope of the present invention is indicated by the scope of the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and the equivalent concept are included in the scope of the present invention. Should be interpreted.

200 : 레이저 가공기 300 : 통합 제어수단
100 : 자동 이재기 400 : 수치제어 드릴링 머신200: laser processing machine 300: integrated control means
100: automatic transfer machine 400: numerical control drilling machine

Claims

Including a laser processing machine, integrated control means, automatic transfer machine, and numerically controlled drilling machine,
The laser processing machine includes: a laser processing module for forming a hole at a hole forming position of a workpiece through laser processing or displaying a hole marker at the hole forming position of the workpiece through laser processing; A machining table on which the workpiece is mounted and which feeds or unloads the workpiece into the laser processing module; And a displacement sensor for measuring a thickness of the workpiece before the workpiece is introduced into the laser processing module. Including;
The integrated control means may include: a CAD data input unit for inputting and setting CAD data on the diameter of the hole to be formed in the workpiece and the hole forming position; A workpiece information input unit configured to receive a thickness of the workpiece measured by the displacement sensor; An arithmetic unit for calculating a d / t value when the thickness of the workpiece is t and the diameter of the hole is d; When the d / t value exceeds a predetermined reference value, the laser processing module is controlled to form a hole at the hole formation position. When the d / t value is less than the reference value, the hole marker is displayed at the hole formation position. Hall and marker processing control unit for controlling the laser processing module; A transfer command unit for controlling the automatic transfer machine to transfer the workpiece to which the hole marker is displayed to the numerically controlled drilling machine; And a drill processing control unit for controlling the numerically controlled drilling machine to form a hole through a drilling process on a portion where the hole marker of the workpiece is displayed. Including,
The workpiece is any one of carbon steel, stainless steel or aluminum alloy,
The displacement sensor is a non-contact hole forming apparatus for measuring the thickness of the workpiece.

The method of claim 1,
The laser processing module is a hole forming apparatus for irradiating a CO ₂ laser or a fiber laser in a continuous mode.

The method of claim 1,
And said reference value is 0.7.