KR102543760B1 - 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법 - Google Patents

협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치는 프레임부에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력하는 제어부, 프레임부의 일면에 설치되고 상측면에 워크테이블이 고정되며 제어부와 연결되어 제어부에서 출력되는 제1제어신호에 따라 제1방향으로 왕복 운동하는 테이블위치이동부, 프레임부에 테이블위치이동부에서 상방으로 이격되어 설치되는 레이저빔거치부, 레이저빔거치부의 일면에 설치되고 제어부와 연결되어, 제어부에서 출력되는 제2제어신호에 따라 서로 다른 레이저빔을 출력하는 적어도 하나의 레이저출력부, 제어부와 연결되고 레이저빔거치부에 설치되어 제어부에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동 가능한 연결이동모듈과, 연결이동모듈의 일측면에 설치되는 승강베이스모듈과, 승강베이스모듈의 일측면에 설치되어 레이저출력부에서 출력되는 레이저빔을 수신해 출력하는 옵틱헤드모듈과, 옵틱헤드모듈의 일측면에 설치되고 제어부와 연결되어 워크테이블을 촬영한 후 촬영데이터를 제어부로 전송하는 카메라모듈과, 옵틱헤드모듈의 타측면에 탈착 가능하며 제어부와 연결되어 워크테이블에 비 접촉 방식으로 워크테이블의 상측면에 안착된 워크의 높이와 두께 및 너비 중 적어도 하나를 측정하여 변위측정데이터를 생성하는 변위센서모듈이 구비된 레이저빔위치조정부를 포함한다. 이때, 제어부는 기 설정된 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터를 연산하여, 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터의 차이를 산출하고, 산출된 차이값에 대응해 워크의 위치 별 워크가공에 필요한 제어신호(제2제어신호 또는 제4제어신호)를 출력한다.

Description

협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법{Laser Machining System And Its Method Using Cooperative Control Method Or Fixed Map-Based Control Method}
본 발명은 레이저 빔을 이용해 워크를 가공하는 장치와 관련된 기술이다. 즉, 본 발명은 레이저 가공 장치 및 레이저 가공 방법에 관한 것이다.
레이저 가공 장치는 가공 대상물에 레이저광을 조사하여 대상물 일례로 워크를 가공한다. 여기서, 워크는 유리가 될 수 있다.
현재의 많은 레이저 가공 장치는 1064nm 파장의 적외선(Infrared Ray) 레이저광을 기판에 조사하고 있다. 이때, 적외선 레이저광은 워크의 표면에 접촉하며 표면을 깎아 낸다. 레이저 가공 장치는 워크가 정밀하게 가공될 수 있도록, 레이저 빔의 출력을 조정하고 워크의 위치를 변경하며 워크를 가공한다.
이와 같이, 현재에는 레이저 빔의 출력 위치 및 출력 강도를 제어하고 피가공물을 지지하는 장치 간 협조를 통해 기판을 제어하는 방식이 많이 사용 및 연구되고 있다. 그러나, 현재의 레이저 빔을 출력하는 장치는 레이저 빔을 출력하는 장치와 워크의 위치를 제어하는 장치간 연동이 유기적이지 못해 기판 가공에 대한 정밀성이 떨어지는 문제 그리고 워크에 레이저빔 조사 장치와 워크테이블 간 연관관계에 대응해 레이저빔이 정밀하게 출력되지 못해, 기판을 정밀하게 가공하지 못하는 한계를 나타내고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1989410호(공고일자: 2019년 06월 14일)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 레이저 빔 출력장치와 워크가 놓이는 워크테이블이 유기적으로 연동되어 작동될 수 있도록 하여, 레이저 빔 출력장치에서 출력되는 레이저빔의 세기가 워크가 놓인 워크테이블의 위치에 기반하여 서로 다르게 되도록 하며 수평 상태가 아닌 워크에 대해서도 정밀하게 가공할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치는 기 설정된 자세에 맞춰 기준워크데이블의 자세를 변경시키거나, 레이저빔의 세기를 변화시키며 워크를 가공하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치는 프레임부에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력하는 제어부, 프레임부의 일면에 설치되며 이동홈이 형성된 판모듈과 이동홈을 따라서 제어부에서 출력되는 제1제어신호에 따라 제1방향으로 왕복 운동하며 워크테이블이 상측면에 설치된 이동모듈을 포함하는 테이블위치이동부, 프레임부에 테이블위치이동부에서 상방으로 이격되어 설치되는 레이저빔거치부, 레이저빔거치부의 일면에 설치되고 제어부와 연결되어 제어부에서 출력되는 제2제어신호에 대응해 레이저빔을 출력하는 적어도 하나의 레이저출력부, 제어부와 연결되고 레이저빔거치부에 설치되어 제어부에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동 가능한 연결이동모듈과, 연결이동모듈의 일측면에 설치되는 승강베이스모듈과, 승강베이스모듈의 일측면에 설치되어 레이저출력부에서 출력되는 레이저빔을 수신해 출력하는 옵틱헤드모듈과, 옵틱헤드모듈의 일측면에 설치되고 제어부와 연결되어 워크테이블을 촬영한 후 촬영데이터를 제어부로 전송하는 카메라모듈과, 옵틱헤드모듈의 타측면에 탈착 가능하며 제어부와 연결되어 워크테이블에 비 첩촉 방식으로 워크테이블의 상측면에 안착된 워크의 높이와 두께 및 너비 중 적어도 하나를 측정하여 변위측정데이터를 생성하는 변위센서모듈이 구비된 레이저빔위치조정부를 포함한다. 여기서, 제어부는 기 설정된 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면, 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력하고, 제1회동판모듈 제어신호, 제2회동판모듈 제어신호 및 제3회동판모듈 제어신호를 이동모듈에 인가하여 워크테이블을 Y축, X축 그리고 Z축으로 이동시켜 협조제어방식으로 워크를 가공하고, 기 설정된 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면, 워크의 위치별 워크가공에 필요한 레이저빔의 세기를 산출하여, 워크의 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력해, 레이저빔의 세기를 변화시키며 출력하면서 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공한다. 여기서,이동모듈은 제1엑추에이터, 제2엑추에이터 및 제3엑추에이터를 포함하여, 제1엑추에이터의 작동에 대응해 회전하는 제1회동판모듈, 제2엑추에이터의 작동에 대응해 회전하는 제2회동판모듈, 제3엑추에이터의 작동에 대응해 회전하는 제3회동판모듈을 포함하고, 워크테이블은 복수 개의 흡입홀과 적어도 하나의 기준마크가 형성된 테이블판과 적어도 하나의 고정홈과 조정홈이 형성된 베이스판을 포함하고, 공기흡입부와 연결되어 공기흡입부의 흡입 작동을 통해 흡입홀에서 공기가 흡입되며 상면에 놓인 워크를 흡착시키고, 고정홈과 조정홈을 통해 이동모듈의 상측에 고정되고, 제어부는 제1엑추에이터에 제1회동판모듈 제어신호를 인가하여 제1회동판모듈이 좌표축의 Y축 방향으로 회동 가능하도록 하고, 제2엑추에이터에 제2회동판모듈 제어신호를 인가하여 제2회동판모듈이 좌표축의 X축 방향으로 회동 가능하도록 하고, 제3액추에이터에 제3회동판모듈 제어신호를 인가하여 제3회동판모듈이 좌표축의 Z축 방향으로 회동 가능하도록 한다.
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레이저빔위치조정부는 레이저출력부의 일면에 이격 설치되어 레이저출력부에서 출력되는 레이저빔을 굴절시키는 제1거울유닛과, 제1거울유닛에서 입사(入射)되는 레이저 빔의 직경을 확대하여 출력하는 빔확장유닛과, 빔확장유닛에서 확대되어 출력된 레이저 빔을 굴절시키는 제2거울유닛과, 제2거울유닛에서 출력된 레이저 빔을 굴절하여 옵틱헤드모듈로 입사시키는 제3거울유닛이 구비된 포함하는 레이저빔전달모듈을 포함할 수 있다.
제3거울유닛은 제2거울유닛을 통해 입사되는 레이저 빔의 일부는 출력하고, 나머지 일부는 옵틱헤드모듈로 굴절시키는 감쇄유닛이 될 수 있다.
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또 하나의 전술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 기 설정된 자세에 맞춰 기준워크데이블의 자세를 변경시키거나 레이저빔위치조정부를 이동시키거나 레이저빔의 세기를 변화시키며 워크를 가공하는 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 (a) 제어부가 프레임부에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력하는 단계, (b) 테이블위치이동부에 포함되는 이동모듈이 제어부에서 출력되는 제1제어신호에 따라 프레임부의 일면에 설치된 판모듈의 이동홈에서 제1방향으로 왕복 운동하는 단계, (c) 레이저빔거치부가 프레임부에 테이블위치이동부에서 상방으로 이격되어 설치되는 단계, (d) 레이저출력부가 레이저빔거치부의 일면에 설치되고 제어부와 연결되어, 제어부에서 출력되는 제2제어신호에 대응해 레이저빔을 출력하는 단계, (e) 레이저빔위치조정부가 제어부에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동하며 레이저출력부에서 출력되는 레이저빔을 수신하여 출력하고, 카메라모듈이 워크테이블을 촬영하며 생성한 촬영데이터와 변위센서모듈이 워크테이블을 측정하며 생성한 변위측정데이터를 제어부로 전송하는 단계, (f) 제어부가 기 설정된 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면, 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력하고, 제1회동판모듈 제어신호, 제2회동판모듈 제어신호 및 제3회동판 모듈제어신호를 테이블위치이동부에 인가하여 워크테이블을 Y축, X축 그리고 Z축으로 이동시켜 협조제어방식으로 워크를 가공하는 단계, 또는 기 설정된 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면, 워크의 위치별 워크가공에 필요한 레이저빔의 세기를 산출하여, 워크의 위치 별 서로 다른 제2제어신호 또는 워크의 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력해, 레이저빔의 세기를 변화시키며 출력하면서 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공하는 단계를 포함하고, 이동모듈은 제1엑추에이터, 제2엑추에이터 및 제3엑추에이터를 포함하여, 제1엑추에이터의 작동에 대응해 회전하는 제1회동판모듈, 제2엑추에이터의 작동에 대응해 회전하는 제2회동판모듈, 제3엑추에이터의 작동에 대응해 회전하는 제3회동판모듈을 포함하고, 워크테이블은 복수 개의 흡입홀과 적어도 하나의 기준마크가 형성된 테이블판과 적어도 하나의 고정홈과 조정홈이 형성된 베이스판을 포함하고, 공기흡입부(미도시)와 연결되어, 공기흡입부의 흡입 작동을 통해 흡입홀에서 공기가 흡입되며 상면에 놓인 워크를 흡착시키고, 고정홈과 조정홈을 통해 이동모듈의 상측에 고정되고, 제어부는 제1엑추에이터에 제1회동판모듈 제어신호를 인가하여 제1회동판모듈이 좌표축의 Y축 방향으로 회동 가능하도록 하고,제2엑추에이터에 제2회동판모듈 제어신호를 인가하여 제2회동판모듈이 좌표축의 X축 방향으로 회동 가능하도록 하고, 제3액추에이터에 제3회동판모듈 제어신호를 인가하여 제3회동판모듈이 좌표축의 Z축 방향으로 회동 가능하도록 한다.
본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법은 레이저 빔 출력장치와 워크테이블이 상호 유기적으로 연동되면서 워크를 정밀하게 가공할 수 있도록 하거나, 기 설정된 기준워크테이블의 위치와 고정된 워크테이블의 위치 차이를 파악하고, 파악된 차이값에 대응해 워크에 적정 레이저빔을 조사하여, 워크를 가공한다. 본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법은 워크가 놓인 워크테이블이 기준위치에 위치해 있지 않더라도 워크테이블이 기준위치에 있는 상태에 위치한 거처럼, 워크를 가공할 수 있다. 즉, 워크테이블이 기준위치에 있는 거처럼 워크를 가공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법에 대한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치에 대한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이블위치이동부를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 얼라인머튼 협조제어부에 포함되는 레이저빔위치조정부를 나타낸 도면이다.
도 6은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부에 포함되는 일 실시예에 따른 레이저출력부와 레이저빔전달모듈을 나타낸 도면이다.
도 7은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부에 포함되는 다른 실시예의 레이저빔전달모듈을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6의 레이저빔전달모듈에 포함되는 제3거울유닛의 변형예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 워크테이블을 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예들은 본 개시를 단지 충실 및 완전하게 하여, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것일 뿐이다. 또한, 도면에서 워크의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법에 대해 상세히 설명한다. 다만, 설명이 간결하고 명확해질 수 있도록 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법에 대해 설명한 후, 이를 바탕으로 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치에 대해 상세히 설명하도록 한다. 여기서, 본 명세서 전체에 걸쳐 기술된 레이저 가공장치에 관한 모든 설명은 레이저 가공방법에 그대로 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법에 대한 순서도이다.
본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식의 제어부가 작동되며 워크를 가공하는 방법이다. 이러한 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법(이하, 레이저 가공 방법)은 초기 셋업 공정 즉, 캘리브레이션 공정(S10)과 레이저 가공 공정(S20)으로 진행된다. 여기서, 캘리브레이션 공정(S10)은 프레임부(10)의 설치된 위치를 정의하고, 작업자가 테이블위치이동부(30)에 워크테이블을 평평하게 설치하고, 프레임부(10)의 설치된 위치를 정의하는 단계(S110), 테이블위치이동부(30)를 통해 워크테이블(201)을 이동시키는 단계(S120)를 포함한다. 그리고 레이저 가공 공정(S20)은 테이블위치이동부(30)를 이동시켜 워크테이블(201)에 워크를 올려 놓는 단계(S210), 레이저빔위치조정부(60)로 워크테이블(201)을 이동시키는 단계(S220), 이동된 워크테이블(201)이 제대로 이동되었는지 확인하는 단계(S230), 변위센서모듈(630)을 턴-온 시켜, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 사용 여부를 판단하는 단계(S240), 협조제어방식으로 워크를 가공하는 단계(S251) 또는 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공하는 단계(S252) 그리고 가공된 워크(C)를 워크테이블(201)에서 내려놓는 단계(S260)를 포함한다.
이와 같은, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 프레임부(10), 제어부(20), 테이블위치이동부(30), 레이저빔거치부(40), 레이저빔위치조정부(60)를 통해 일련의 단계를 진행하며 워크를 가공할 수 있다. 여기서, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 제어부(20)가 복수 개의 제어신호를 출력 가능하게 프레임부(10)에 설치되는 (a)단계, 테이블위치이동부(30)가 프레임부의 일면에 설치되고 상측면에 워크테이블(201)이 고정되며 제어부(20)와 연결되어 제어부(20)에서 출력되는 제1제어신호에 따라 제1방향으로 왕복 운동하는 (b)단계 그리고 레이저빔거치부(40)가 프레임부(10)에 테이블위치이동부(30)에서 상방으로 이격되어 설치되는 (c)단계로 진행된다. 그리고 레이저출력부(50)가 레이저빔거치부(40)의 일면에 설치되어 제어부(20)에서 출력되는 제2제어신호에 따라 레이저빔을 출력하고, 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동하며 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신해 출력하고, 워크테이블(201)을 촬영한 후 촬영데이터를 제어부(20)로 전송하는 (d)단계로 진행되고, 레이저빔위치조정부(60)가 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동하며 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신해 출력하고, 워크테이블(201)을 촬영한 후 촬영데이터를 제어부(20)로 전송하는 (e)단계로 진행된다. 이후, 제어부(20)가 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면 워크의 위치 별 서로 다른 제2제어신호를 출력하거나 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면 워크의 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력하는 (f) 단계로 진행된다. 아울러, 다른 실시예의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 프레임부(10), 제어부(20), 테이블위치이동부(30), 레이저빔거치부(40) 및 레이저빔위치조정부(60)가 전술한 일련의 단계 외에 다른 단계를 진행되며 워크를 가공할 수 있다.
이와 같은, 다른 실시예의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 제어부(20)가 프레임부(10)에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력하는 (a)단계, 테이블위치이동부(30)가 프레임부의 일면에 설치되고 상측면에 워크테이블(201)이 고정되며 제어부(20)와 연결되어 제어부(20)에서 출력되는 제1제어신호에 따라 제1방향으로 왕복 운동하는 (b)단계, 레이저빔거치부(40)가 프레임부(10)에 테이블위치이동부(30)에서 상방으로 이격되어 설치되는 (c)단계, 레이저출력부(50)가 레이저빔거치부(40)의 일면에 설치되고 제어부(20)와 연결되어, 제어부(20)에서 출력되는 제2제어신호에 대응해 레이저빔을 출력하는 (d)단계, 레이저빔위치조정부(60)가 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동하며 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신하여 출력하고, 카메라모듈(620)이 워크테이블(201)을 촬영하며 생성한 촬영데이터와 변위센서모듈(630)이 워크테이블(201)을 측정하며 생성한 변위측정데이터를 제어부(20)로 전송하는 (e)단계, 제어부(20)가 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면 워크의 위치 별 서로 다른 제2제어신호를 출력하거나 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면 워크의 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력하는 (f) 단계로 진행된다.
이와 같은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부(2, 도3 참조)를 통해 워크테이블의 위치 및 자세를 확인한 후, 기 설정된 자세에 맞춰 워크테이블을 이동시키거나 레이저빔위치조정부을 이동시키거나 아니며 레이저빔의 세기를 변화시켜가면서 워크를 정밀하게 가공시킨다.
이하, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공방법을 구현하는 레이저 가공 장치에 대해 상세히 설명한다.
협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치(1, 레이저 가공장치)는 레이저 가공 방법에서 나타내는 효과와 동일한 효과를 나타낸다. 즉, 레이저 가공장치(1)는 레이저 빔 출력장치와 워크테이블이 상호 유기적으로 연동되도록 하여, 워크테이블 상에 고정된 워크를 가공할 수 있도록 한다. 또는, 레이저 가공장치(1)는 기 설정된 기준워크테이블의 위치와 고정된 워크테이블의 위치 차이를 파악하고, 파악된 차이값에 대응해 워크테이블을 이동시키거나 레이저빔위치조정부를 이동시키거나 아니며 레이저빔의 세기를 변화시켜가면서 워크를 정밀하게 가공시킨다.
본 발명의 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치 및 그 방법은 워크가 놓인 워크테이블이 기준위치에 위치해 있지 않더라도 워크테이블이 기준위치에 있는 상태에 위치한 거처럼, 워크를 가공할 수 있다. 즉, 워크테이블이 기준위치에 있는 거처럼 워크를 가공한다.
이를 통해, 레이저 가공장치(1)는 워크테이블의 상면에 위치한 워크가 기 설정된 위치에 위치하는 워크테이블의 상면에 위치한 워크가 가공되는 상태와 같은 가공이 이루어질 수 있도록 하는 효과를 나타낼 수 있다.
이와 같은 레이저 가공장치(1)는 프레임부(10), 제어부(20), 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부(2)를 구성요소로 포함한다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치의 구성요소에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치에 대한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부에 관한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이블위치이동부를 나타낸 도면이다. 그리고 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저빔 얼라인머튼 협조제어부에 포함되는 레이저빔위치조정부를 나타낸 도면이고, 도 6은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부에 포함되는 일 실시예에 따른 레이저출력부와 레이저빔전달모듈을 나타낸 도면이다. 그리고 도 7은 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부에 포함되는 다른 실시예의 레이저빔전달모듈을 나타낸 도면이다. 그리고 도 8은 도 6의 레이저빔전달모듈에 포함되는 제3거울유닛의 변형예를 나타낸 도면이고 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 워크테이블을 나타낸 도면이다.
프레임부(10)는 레이저 가공 장치의 틀이 된다. 이러한 프레임부(10)는 바닥면에 일정한 위치에 설치될 수 있다. 이와 같은 프레임부(10)의 상단부에는 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부(2)가 설치되고 측면부에는 제어부(20)가 설치될 수 있다.
제어부(20)는 프레임부(10)에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력한다. 이러한 제어부(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 컴퓨터로 형성되어 복수 개의 데이터를 저장하고 있다. 제어부(20)는 저장되어 있는 데이터를 기반으로 수신되는 데이터를 연산하여 복수 개의 제어신호를 출력한다. 보다 구체적으로, 제어부(20)는 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면 워크의 위치 별 서로 다른 제2제어신호를 출력한다. 그리고 산출된 값에 대응해 워크 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력할 수 있다. 그리고 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면 워크의 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력한다. 즉, 제어부(20)는 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 연산값이 기준차이값 보다 큰지 작은지를 판단하여 협조제어방식으로 워크를 가공할 것 인지, 고정맵 기판 제어 방식으로 워크를 가공할지를 선택하여 워크를 가공한다.
아울러, 제어부(20)는 프레임부(10)가 바닥면에 설치될 때, 설치되는 지점을 프레임부(10)의 설치된 위치로 정의할 수 있다. 이때, 제어부(20)는 프레임부의 설치된 위치를 ‘0, 0, 0’으로 정의할 수 있다. 그리고 워크테이블(201)은 작업자에 의해 바닥면과 평평하게 설치된 상태로 테이블위치이동부(30)에 설치될 수 있다. 이때, 워크테이블(201)은 테이블위치이동부(30)에 조정핀을 통해 바닥면과 수평한 상태로 조정되고, 고정핀을 통해 바닥면과 수평한 상태로 고정될 수 있다. 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부(2)는 테이블위치이동부(30), 레이저빔거치부(40), 레이저출력부(50) 및 레이저빔위치조정부(60)를 포함할 수 있다.
테이블위치이동부(30)는 프레임부의 일면에 설치되어, 프레임부의 제1방향 즉, 좌표축의 X축 방향인 제1방향으로 왕복 운동한다. 이러한 테이블위치이동부(30)는 프레임부(10)의 상단부에 설치되는 이동홈(310)이 형성된 판모듈(31)과 이동홈(310)을 따라 왕복 운동하는 이동모듈(32)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 여기서, 이동모듈(32)은 제어부(20)와 연결되어 제어부(20)에서 출력되는 제1제어신호에 따라 제1방향으로 왕복 운동하게 된다. 이러한 이동모듈(32)의 상측면에는 워크테이블(201)이 고정될 수 있다.
이와 같은 이동모듈(32)의 상측면에는 고정핀을 통해 워크테이블(201)이 고정될 수 있다. 그리고 고정된 워크테이블(201)은 조정핀을 통해 바닥면과 평행을 이루도록 조정될 수 있다. 아울러, 테이블위치이동부(30)는 도 4에 도시된 바와 같은 장치로 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 테이블위치이동부(30)의 이동모듈(32)은 제1엑추에이터(301), 제2엑추에이터(302) 및 제3엑추에이터(303)를 포함하여, 제1엑추에이터(301)의 작동에 대응해 제1방향으로 회전하는 제1회동판모듈(311), 제2엑추에이터(302)의 작동에 대응해 제2방향으로 회전하는 제2회동판모듈(312), 제3엑추에이터(303)의 작동에 대응해 제3방향으로 회전하는 제3회동판모듈(313)을 포함하는 장치로 형성될 수 있다.
이때, 제어부(20)는 제1엑추에이터(301)에 제1회동판모듈 제어신호를 인가하여, 신장 및 수축되도록 하면서, 제1회동판모듈(311)이 좌표축의 Y축 방향으로 회동 가능하도록 한다. 그리고 제2엑추에이터(302)에 제2회동판모듈 제어신호를 인가하여, 신장 및 수축되도록 하면서, 제2회동판모듈(312)이 좌표축의 X축 방향으로 회동 가능하도록 한다. 그리고 제3엑추에이터(303)에 제3회동판모듈 제어신호를 인가하여 신장 및 수축되도록 하면서 제3회동판모듈(313)이 좌표축의 Z축 방향으로 회동 가능하도록 한다.
레이저빔거치부(40)는 판모듈(31)의 상측면에 설치될 수 있다. 이와 같은 레이저빔거치부(40)의 일측면에는 도 3에 도시된 바와 같이 LM레일모듈이 설치되고, 상면에는 레이저출력부(50)가 도 6에 도시된 바와 같이 단수 개 또는 도 7에 도시된 바와 같이 복수 개 설치될 수 있다.
레이저출력부(50)가 단수 개 또는 복수 개 설치되는 것은 워크의 개수 및 워크의 가공 시간 등, 워크 가공의 요구 상황에 따라 달라질 수 있다. 그리고 이렇게 레이저출력부(50)의 설치 개수에 대응해 레이저빔위치조정부(60)의 개수가 단수 개 또는 복수 개로 형성될 수 있다.
레이저출력부(50)는 레이저빔거치부(40)의 일면에 설치되어 제어부(20)에서 출력되는 제4제어신호를 수신하여, 제4제어신호에 따라 다양한 세기로 레이저빔을 출력할 수 있다. 일례로, 레이저출력부(50)는 제어부(20)에서 제4A제어신호가 출력되면, 제1세기의 레이저빔을 출력할 수 있고, 제4B제어신호가 출력되면, 제2세기의 레이저빔을 출력할 수 있고, 제4C제어신호가 출력되면, 제3세기의 레이저빔을 출력할 수 있다. 그리고 제4세기의 레이저빔을 출력할 수 있고, 제4D제어신호가 출력되면, 제5세기의 레이저빔을 출력할 수 있고, 제4E제어신호가 출력되면, 제6세기의 레이저빔을 출력할 수 있다. 여기서, 제1세기의 레이저빔 내지 제6세기의 레이저빔은 서로 다른 세기의 레이저빔이 될 수 있다.
레이저빔위치조정부(60)는 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동하며 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신해 출력한다. 그리고 레이저빔위치조정부(60)는 워크테이블(201)을 촬영한 후 촬영데이터를 제어부(20)로 전송한다.
이와 같은 레이저빔위치조정부(60)는 도 5에 도시된 바와 같이 연결이동모듈(660), Z축모터모듈(650), 승강베이스모듈(670), 옵틱헤드모듈(610), 카메라모듈(620)과, 변위센서모듈(630)을 포함한다. 그리고 레이저빔전달모듈(640)을 포함할 수 있다. 여기서, 연결이동모듈(660)은 제어부(20)와 연결되고 레이저빔거치부(40)의 LM레일모듈에 설치되어 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동한다. 이와 같은 연결이동모듈(660)은 LM 블록모듈이 될 수 있다.
Z축모터모듈(650)은 제어부(20)와 연결되고 연결이동모듈(660)의 일단부에 설치되어 제어부(20)에서 출력되는 제4제어신호에 따라 샤프트를 시계 방향(일방향) 또는 반시계 방향(타방향)으로 회전시킨다. 이러한 Z축모터모듈(650)은 샤프트를 갖는 모터가 될 수 있다.
승강베이스모듈(670)은 샤프트(651)과 연결되는 연결너트(671)를 포함하여, 연결이동모듈(660)의 일측면에 설치되어, 샤프트(651)의 시계 방향 또는 반 시계 방향에 대응해 승강 시킬 수 있다.
옵틱헤드모듈(610)은 제어부(20)와 연결된 연결이동모듈(660)과 연결되어, 좌우 방향으로 슬라이딩 이동한다. 또한, 옵틱헤드모듈(610)의 상측에는 레이저출력부(50) 및 레이저빔전달모듈(640)의 제3거울유닛(6404) 또는 감쇄유닛을 거치하는 거치대(미도시)가 설치될 수 있다.
제3거울유닛(6404) 또는 감쇄유닛은 옵틱헤드모듈에 설치된 거치대에 설치되어, 옵틱헤드모듈과 함께 이동하며 제2거울유닛(6403)에서 출력된 레이저 빔을 굴절해 옵틱헤드모듈(610)로 입사시킬 수 있다. 이에, 옵틱헤드모듈(610)은 좌우 이동을 하더라도, 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신하게 된다. 이때, 옵틱헤드모듈(610)은 도시되어 있지는 않지만, 내부에 복수 개의 렌즈가 설치되어, 레이저출력부(50)에서 출력되어 레이저빔전달모듈(640)을 통해 수신되는 레이저빔을 워크를 보다 효율적으로 가공할 수 있는 레이저빔으로 변환하여 출력한다.
카메라모듈(620)은 옵틱헤드모듈(610)의 일측면에 설치되고 제어부(20)와 연결되어 워크테이블(201)을 촬영한다. 이후, 촬영된 촬영데이터를 제어부(20)로 전송한다. 이때, 제어부(20)는 수신되는 촬영데이터에서 기준마크(2013)의 위치를 추출해 추출위치로 설정한 후, 기 설정된 설정위치와 추출위치를 연산하여 카메라모듈(620)에 대한 작업위치를 산출할 수 있다.
변위센서모듈(630)은 제어부(20)와 연결되어 워크테이블(201)에 접촉하지 않고, 워크테이블(201) 및 워크테이블(201) 상에 놓인 워크(B)의 높이와 두께 그리고 너비를 감지하고 이를 변위측정데이터로 생성한다. 일례로, 변위센서모듈(630)은 제어부(20)와 연결되어 워크테이블(201)에 레이저 빔, 빛, 전압 또는 음파 등을 출력 또는 인가한 후, 반사되는 레이저 빔 또는 정전용량(전압) 또는 음파 등의 변화를 감지해 워크테이블의 높이, 두께 및 너비 중 적어도 하나 또는 워크테이블의 상측면에 안착된 워크(B)의 높이와 두께 및 너비 중 적어도 하나를 측정하여 변위측정데이터를 생성한다. 이러한 변위센서모듈(630)은 레이저 비접촉식, 광학식, 전위차(정전용량)검출방식, 음파감지식 중 어느 하나의 방식으로 작동하는 센서가 될 수 있다. 그리고 이와 같은 변위센서모듈(630)은 옵틱헤드모듈(610)의 타측면에 탈착 가능하게 설치될 수 있다.
레이저빔전달모듈(640)은 레이저출력부(50)의 일면에 이격 설치되어 레이저출력부에서 출력되는 레이저빔을 굴절시키는 제1거울유닛(6401)과, 제1거울유닛(6401)에서 입사(入射)되는 레이저 빔의 직경을 확대하여 출력하는 빔확장유닛(6402)과, 빔확장유닛(6402)에서 확대되어 출력된 레이저 빔을 굴절시키는 제2거울유닛(6403)과, 제2거울유닛(6403)에서 출력된 레이저 빔을 굴절하여 옵틱헤드모듈(610)로 입사시키는 제3거울유닛(6404)을 포함한다. 여기서, 제3거울유닛(6404)은 필요에 따라 도 8에 도시된 바와 같이, 제2거울유닛(6403)을 통해 입사되는 100% 레이저빔 중 일부는 굴절시키고, 나머지 일부는 통과하는 감쇄유닛으로 형성될 수 있다. 일례로, 제3거울유닛(6404)은 제2거울유닛(6403)에서 출력되는 레이저빔의 33.4%의 레이저빔은 옵틱헤드모듈(610)로 굴절시키고, 66.6%의 레이저빔은 출력하는 감쇄유닛으로 형성될 수 있다.
아울러, 제3거울유닛(6404)이 감쇄유닛으로 형성될 경우, 감쇄유닛의 후단에는 제2감쇄유닛(6405-1) 내지 제n감쇄유닛(6405-N)이 설치되어 감쇄유닛에서 출력되는 레이저빔이 입사되었을 때, 복수 개의 감쇄유닛에 동일한 세기의 레이저빔이 옵틱헤드모듈(610)로 굴절되도록 한다.
여기서, 워크테이블(201)은 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 흡입홀(2014)과 적어도 하나의 기준마크(2013)가 형성된 테이블판(210)과 적어도 하나의 고정홈(2011)과 조정홈(2012)이 형성된 베이스판(220)의 결합으로 형성될 수 있다. 이와 같은 워크테이블(201)은 공기흡입부(미도시)와 연결되어, 공기흡입부의 흡입 작동을 통해 흡입홀(2014)에서 공기가 흡입되며 상면에 놓인 워크(B)를 흡착시킬 수 있다. 그리고, 워크테이블(201)은 고정홈(2011)과 조정홈(2012)을 통해 테이블위치이동부(30)에 테이블위치이동부(30)와 수평한 상태로 고정될 수 있다.
이하, 도 10 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치의 작동에 대해 구체적으로 설명한다.
도 10 내지 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
먼저, 레이저 가공 장치(1)는 테이블위치이동부(30)를 통해, 워크테이블을 레이저빔위치조정부(60)로 이동시킨다. 일례로, 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 가공 장치(1)는 제1테이블위치이동부를 통해 제1워크테이블(201)을 제1레이저빔위치조정부(610)로 이동시키고, 제n테이블위치이동부를 통해 제n워크테이블(201-n)을 제n레이저빔위치조정부(610-n)로 이동시킬 수 있다. 이때, 이동되는 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)은 제어부(20)에 기 설정되어 있는 기준위치로 이동될 수 있다. 이때, 기준위치는 제1워크테이블과 제n워크테이블이 바닥면과 수평한 상태를 이루며 올바르게 이동되었을 때의 위치 즉, 정의된 프레임부(10)의 설치 위치에서 일정하게 이격된 위치가 될 수 있다. 이에, 제1워크테이블의 기준위치와 제n워크테이블의 기준위치는 x축과 z축의 값은 동일하고, y축이 값은 다른 위치 값이 될 수 있다. 그러나, 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)은 각 테이블위치이동부에 설치되는 과정에서 휴먼에러 등을 통해 바닥면과 수평한 상태를 이루지 않고, 도 10에 도시된 바와 같이 제1테이블위치이동부와 제n테이블위치이동부를 통해 제1레이저빔위치조정부(60)와 제n레이저빔위치조정부(60-n)로 이동될 수 있다.
이후, 제1카메라모듈(620)과 제n카메라모듈(620-n)은 도 11에 도시된 바와 같이 기준위치로 이동된 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)의 상측면에 형성된 기준마크(2013)를 감지한다. 즉, 제1워크테이블에 형성된 기준마크와 제n워크테이블에 형성된 기준마크를 감지한다. 또한, 제1카메라모듈(620)과 제n카메라모듈(620-n)은 도 11에 도시된 바와 같이 기준마크를 포함하는 이미지를 촬영하여 촬영데이터로 변환하여 제어부(20)에 전송한다.
이때, 제어부(20)는 도 12에 도시된 바와 같이 기 설정된 기준마크를 기준선으로 이용해, 촬영데이터로부터 기준마크의 위치를 추출한다. 그리고 추출된 기준마크의 위치와 제1워크테이블의 기준위치와 제n워크테이블의 기준위치를 연산하여 제1카메라모듈(620)의 위치 그리고 제n카메라모듈(620-n)의 위치를 산출한다. 또한, 제어부(20)는 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면 협조제어방식으로 워크를 가공할 수 있도록 한다.
제어부(20)는 협조제어 방식으로 워크를 가공할 때, 워크의 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력할 수 있다.
이후, 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)은 도 13에 도시된 바와 같이 각 테이블위치이동부를 통해 다시 원위치로 이동한다. 이후, 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)의 상면에 도 14에 도시된 바와 같이, 워크(B)가 기준마크에 맞춰 놓인다. 이후, 도 15에 도시된 바와 같이, 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)은 워크(B)없이 이동되었던 위치 즉, 도 10에 도시된 바와 같이 제1워크테이블(201)과 제n워크테이블(201-n)이 이동했던 위치로 다시 이동한다. 그리고 도 16에 도시된 바와 같이, 각 카메라모듈(620, 620-n)은 이동된 워크테이블(201)의 상면에 위치한 워크(B)를 감지한다.
이때, 제어부(20)는 각 카메라모듈(620)에서 촬영한 촬영데이터를 분석하여, 워크테이블이 기준위치로 다시 올바르게 이동했는지를 판단하여, 워크테이블이 기준위치로 이동하지 않았을 시, 테이블위치이동부(30)를 제어해 워크테이블이 워크 없이 이동했던 위치에 다시 이동한다. 제어부(20)는 워크테이블이 워크 없이 이동했던 위치로 이동하게 되면, 도 17에 도시된 바와 같이, 레이저출력부(50)에 서로 다른 제4제어신호를 인가하여 서로 다른 세기의 레이저빔이 출력되도록 한다.
일례로, 제어부(20)는 도 18에 도시된 바와 같이 기 설정된 워크가공패턴과 워크테이블의 위치한 위치를 계산하고, 계산된 차이값에 대응해 서로 다른 제1제어신호 그리고 서로 다른 제1회동판모듈 제어신호, 제2회동판모듈 제어신호 그리고 제3회동판모듈 제어신호를 출력한다. 그리고 이를 레이저빔위치조정부(60)와 테이블위치이동부(30)에 전달하며 레이저빔위치조정부(60)와 테이블위치이동부(30)가 이동되도록 한다. 이를 통해, 워크(B)가 기 설정된 워크가공패턴(D)에 매칭되게 가공되도록 한다. 일례로, 워크(B)가 기 설정된 워크가공패턴(D)과 비교하였을 때, 왼쪽의 최하단이 아래로 내려가 있는 상태에서 옵틱헤드모듈(610)이 왼쪽의 최하단에 레이저빔을 쏠 경우, 제어부(20)는 워크(B)를 기 설정된 워크가공패턴과 매칭되도록, 제1회동판모듈의 왼쪽을 상승시킨다. 아울러, 워크(B)가 기 설정된 워크가공패턴(D)과 비교하였을 때, 오른쪽의 최상단이 아래로 내려가 있는 상태에서 옵틱헤드모듈(610)이 오른쪽의 최상단에 레이저빔을 쏠 경우, 제어부(20)는 워크(B)를 기 설정된 워크가공패턴과 매칭되도록, 제2회동판모듈의 오른쪽을 상승시킨다.
그리고, 제어부(20)는 도 18에 도시된 바와 같이 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면 고정맵 기반 제어방식으로 워크가 가공되도록 한다.
더욱이, 제어부(20)는 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공할 때, 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력할 수 있다. 일례로, 제어부(20)는 워크(B)가 기 설정된 워크가공패턴(D)에 위치한 워크테이블에 위치해 가공된 워크와 비교하였을 때, 워크(B)가 왼쪽의 최하단이 아래로 내려가 있는 경우 옵틱헤드모듈(610)이 왼쪽의 최하단에 레이저빔이 출력될 때, 기 설정된 워크가공패턴(D)에 위치한 워크테이블에 위치한 워크에 조사되는 레이저빔 보다 큰 세기의 레이저빔이 출력되도록 한다. 이때, 제4제어신호를 출력해, 옵틱헤드모듈의 Z축의 높이를 낮춰 레이저빔이 보다 큰 세기로 워크에 조사될 수 있도록 할 수 있다. 아울러, 워크(B)가 기 설정된 워크가공패턴(D)에 위치한 워크테이블에 위치해 가공된 워크와 비교하였을 때, 워크(B)가 오른쪽의 최하단이 아래로 내려가 있는 경우 옵틱헤드모듈(610)이 오른쪽의 최하단에 레이저빔이 출력될 때, 기 설정된 워크가공패턴(D)에 위치한 워크테이블에 위치한 워크에 조사되는 레이저빔보다 큰 세기의 레이저빔이 출력되도록 한다. 이때, 제4제어신호를 출력해, 옵틱헤드모듈의 Z축의 높이를 낮춰 레이저빔이 워크에 조사될 수 있도록 한다.
아울러, 제어부(20)는 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공할 때, 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력할 수 있다. 그리고 출력된 제4제어신호를 Z축모터모듈(650)에 인가하여 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 샤프트(651)에 연결된 연결너트(671)의 Z축 방향 이동 즉, 승강베이스모듈(670)이 Z축 방향으로 이동되도록 하면서 레이저빔이 다양한 높이에서 출력될 수 있도록 한다. 이때, 샤프트(651)는 나사산이 형성되어 시계 방향 및 반 시계 방향으로 회전하고, 연결너트(671)는 승강베이스모듈(670)의 타면에 설치되어 샤프트(651)와 연결된다. 이에 따라, 샤프트가 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 일방에서 타방으로 회전하면 승강베이스모듈(670)은 하강 이동하고, 샤프트가 도 19의 (c)에 도시된 바와 같이 타방에서 일방으로 회전하면 승강베이스모듈(670)은 상승 이동하게 된다. 즉, 제어부(20)는 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산하여, 워크의 위치 별 워크가공에 필요한 레이저빔의 세기를 산출하여, 워크의 위치 별 서로 다른 제2제어신호 그리고 제4제어신호를 출력하며 워크(B)를 가공할 수 있다.
제어부(20)는 워크테이블(201)의 상면에 위치한 워크가 기 설정된 워크가공패턴(D)과 동일하게 가공되면, 도 20에 도시된 바와 같이, 가공된 워크(C,C-1)를 원 위치로 이동시킨다.
협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치(1)는 도 10 내지 도 20에 도시된 바와 같은 워크가 워크테이블의 설치 상태 및 작업자의 필요에 따라 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식 작동하며 워크를 정밀 가공한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야 한다.
1: 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치
2: 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어부
10: 프레임부 20: 제어부
201: 워크테이블
2011: 고정홈 2012: 조정홈
2013: 기준마크 2014: 흡입홀
30: 테이블위치이동부
40: 레이저빔거치부
50: 레이저출력부
60: 레이저빔위치조정부
610: 옵틱헤드모듈 620: 카메라모듈
630: 변위센서모듈 640: 레이저빔전달모듈
6401: 제1거울유닛 6402: 빔확장유닛
6403: 제2거울유닛 6404: 제3거울유닛
6405-1: 제2감쇄유닛 6405-N: 제N감쇄유닛
650: Z축모터모듈 651: 샤프트
660: 연결이동유닛
670: 승강베이스모듈 671: 연결너트
A: 레이저빔 B: 워크
C: 가공된 워크

Claims (8)

  1. 프레임부(10)에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력하는 제어부(20);
    프레임부의 일면에 설치되며 이동홈(310)이 형성된 판모듈(31)과 이동홈(310)을 따라서 제어부(20)에서 출력되는 제1제어신호에 따라 제1방향으로 왕복 운동하며 워크테이블(201)이 상측면에 설치된 이동모듈(32)을 포함하는 테이블위치이동부(30);
    프레임부(10)에 테이블위치이동부(30)에서 상방으로 이격되어 설치되는 레이저빔거치부(40);
    레이저빔거치부(40)의 일면에 설치되고 제어부(20)와 연결되어, 제어부(20)에서 출력되는 제2제어신호에 대응해 레이저빔을 출력하는 적어도 하나의 레이저출력부(50);
    제어부(20)와 연결되고 레이저빔거치부(40)에 설치되어 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동 가능한 연결이동모듈(660)과, 연결이동모듈(660)의 일측면에 설치되는 승강베이스모듈(670)과, 승강베이스모듈(670)의 일측면에 설치되어 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신해 출력하는 옵틱헤드모듈(610)과, 옵틱헤드모듈(610)의 일측면에 설치되고 제어부(20)와 연결되어 워크테이블(201)을 촬영한 후 촬영데이터를 제어부(20)로 전송하는 카메라모듈(620)과, 옵틱헤드모듈(610)의 타측면에 탈착 가능하며 제어부(20)와 연결되어 워크테이블(201)에 비 첩촉 방식으로 워크테이블의 상측면에 안착된 워크(B)의 높이와 두께 및 너비 중 적어도 하나를 측정하여 변위측정데이터를 생성하는 변위센서모듈(630)이 구비된 레이저빔위치조정부(60)를 포함하고,
    제어부(20)는,
    기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면,
    위치 별 동일한 제2제어신호를 출력하고, 제1회동판모듈 제어신호, 제2회동판모듈 제어신호 및 제3회동판모듈 제어신호를 이동모듈(32)에 인가하여 워크테이블(201)을 Y축, X축 그리고 Z축으로 이동시켜 협조제어방식으로 워크를 가공하고,
    기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면, 워크의 위치별 워크가공에 필요한 레이저빔의 세기를 산출하여, 워크의 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력해, 레이저빔의 세기를 변화시키며 출력하면서 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공하고,
    이동모듈(32)은,
    제1엑추에이터(301), 제2엑추에이터(302) 및 제3엑추에이터(303)를 포함하여, 제1엑추에이터(301)의 작동에 대응해 회전하는 제1회동판모듈(311), 제2엑추에이터(302)의 작동에 대응해 회전하는 제2회동판모듈(312), 제3엑추에이터(303)의 작동에 대응해 회전하는 제3회동판모듈(313)을 포함하고,
    워크테이블(201)은,
    복수 개의 흡입홀(2014)과 적어도 하나의 기준마크(2013)가 형성된 테이블판(210)과 적어도 하나의 고정홈(2011)과 조정홈(2012)이 형성된 베이스판(220)을 포함하고,
    공기흡입부(미도시)와 연결되어, 공기흡입부의 흡입 작동을 통해 흡입홀(2014)에서 공기가 흡입되며 상면에 놓인 워크(B)를 흡착시키고, 고정홈(2011)과 조정홈(2012)을 통해 이동모듈(32)의 상측에 고정되고,
    제어부(20)는,
    제1엑추에이터(301)에 제1회동판모듈 제어신호를 인가하여 제1회동판모듈(311)이 좌표축의 Y축 방향으로 회동 가능하도록 하고,
    제2엑추에이터(302)에 제2회동판모듈 제어신호를 인가하여 제2회동판모듈(312)이 좌표축의 X축 방향으로 회동 가능하도록 하고,
    제3액추에이터(303)에 제3회동판모듈 제어신호를 인가하여 제3회동판모듈(313)이 좌표축의 Z축 방향으로 회동 가능하도록 하는, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    제어부(20)는,
    수신되는 촬영데이터에서 기준마크(2013)의 위치를 추출해 추출위치로 설정한 후, 기 설정된 설정위치와 추출위치를 연산하여 카메라모듈(620)에 대한 작업위치를 산출하는, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치.
  4. 제3항에 있어서, 레이저빔위치조정부(60)는,
    레이저출력부(50)의 일면에 이격 설치되어 레이저출력부에서 출력되는 레이저빔을 굴절시키는 제1거울유닛(6401)과, 제1거울유닛(6401)에서 입사(入射)되는 레이저 빔의 직경을 확대하여 출력하는 빔확장유닛(6402)과, 빔확장유닛(6402)에서 확대되어 출력된 레이저 빔을 굴절시키는 제2거울유닛(6403)과, 옵틱헤드모듈에 설치된 거치대에 설치되어, 옵틱헤드모듈과 함께 이동하며 제2거울유닛(6403)에서 출력된 레이저 빔을 굴절해 옵틱헤드모듈(610)로 입사시키는 제3거울유닛(6404)이 구비된 포함하는 레이저빔전달모듈(640)을 포함하는, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치.
  5. 제4항에 있어서, 제3거울유닛(6404)은,
    제2거울유닛(6403)을 통해 입사되는 레이저 빔의 일부는 출력하고, 나머지 일부는 옵틱헤드모듈(610)로 굴절시키는 감쇄유닛(6405-1, 6405-N)이 되는, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공장치.
  6. 삭제
  7. (a) 제어부(20)가 프레임부(10)에 설치되어 복수 개의 제어신호를 출력하는 단계;
    (b) 테이블위치이동부(30)에 포함되는 이동모듈(32)이 제어부(20)에서 출력되는 제1제어신호에 따라 프레임부의 일면에 설치된 판모듈(31)의 이동홈(310)에서 제1방향으로 왕복 운동하는 단계;
    (c) 레이저빔거치부(40)가 프레임부(10)에 테이블위치이동부(30)에서 상방으로 이격되어 설치되는 단계;
    (d) 레이저출력부(50)가 레이저빔거치부(40)의 일면에 설치되고 제어부(20)와 연결되어, 제어부(20)에서 출력되는 제2제어신호에 대응해 레이저빔을 출력하는 단계;
    (e) 레이저빔위치조정부(60)가 제어부(20)에서 출력되는 제3제어신호에 따라 제1방향과 수직한 제2방향으로 왕복 운동하며 레이저출력부(50)에서 출력되는 레이저빔을 수신하여 출력하고, 카메라모듈(620)이 워크테이블(201)을 촬영하며 생성한 촬영데이터와 변위센서모듈(630)이 워크테이블(201)을 측정하며 생성한 변위측정데이터를 제어부(20)로 전송하는 단계;
    (f) 제어부(20)가
    기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 이상이 되면, 위치 별 동일한 제2제어신호를 출력하고, 제1회동판모듈 제어신호, 제2회동판모듈 제어신호 및 제3회동판 모듈제어신호를 이동모듈(32)에 인가하여 워크테이블(201)을 Y축, X축 그리고 Z축으로 이동시켜 협조제어방식으로 워크를 가공하는 단계,
    또는 기 설정된 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터를 연산해, 워크가공패턴데이터(D)와 변위측정데이터의 차이값이 기준차이값 미만이 되면, 워크의 위치별 워크가공에 필요한 레이저빔의 세기를 산출하여, 워크의 위치 별 서로 다른 제2제어신호 또는 워크의 위치 별 서로 다른 제4제어신호를 출력해, 레이저빔의 세기를 변화시키며 출력하면서 고정맵 기반 제어방식으로 워크를 가공하는 단계를 포함하고,
    이동모듈(32)은,
    제1엑추에이터(301), 제2엑추에이터(302) 및 제3엑추에이터(303)를 포함하여, 제1엑추에이터(301)의 작동에 대응해 회전하는 제1회동판모듈(311), 제2엑추에이터(302)의 작동에 대응해 회전하는 제2회동판모듈(312), 제3엑추에이터(303)의 작동에 대응해 회전하는 제3회동판모듈(313)을 포함하고,
    워크테이블(201)은,
    복수 개의 흡입홀(2014)과 적어도 하나의 기준마크(2013)가 형성된 테이블판(210)과 적어도 하나의 고정홈(2011)과 조정홈(2012)이 형성된 베이스판(220)을 포함하고,
    공기흡입부(미도시)와 연결되어, 공기흡입부의 흡입 작동을 통해 흡입홀(2014)에서 공기가 흡입되며 상면에 놓인 워크(B)를 흡착시키고, 고정홈(2011)과 조정홈(2012)을 통해 이동모듈(32)의 상측에 고정되고,
    제어부(20)는,
    제1엑추에이터(301)에 제1회동판모듈 제어신호를 인가하여 제1회동판모듈(311)이 좌표축의 Y축 방향으로 회동 가능하도록 하고,
    제2엑추에이터(302)에 제2회동판모듈 제어신호를 인가하여 제2회동판모듈(312)이 좌표축의 X축 방향으로 회동 가능하도록 하고,
    제3액추에이터(303)에 제3회동판모듈 제어신호를 인가하여 제3회동판모듈(313)이 좌표축의 Z축 방향으로 회동 가능하도록 하는, 협조제어방식 또는 고정맵 기반 제어방식을 이용한 레이저 가공 방법.
  8. 삭제
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