KR20040055606A

KR20040055606A - 다축 레이저 가공기, 가공 방법 및 컴퓨터 프로그램을기록한 기록 매체

Info

Publication number: KR20040055606A
Application number: KR1020030091392A
Authority: KR
Inventors: 하타이즈미; 니시무라도시야; 다테이시히데노리; 시미즈야스유키; 무라카미데쓰오
Original assignee: 히다치 비아 메카닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2004-06-26
Also published as: US20040173590A1; CN100479971C; KR101079067B1; JP2004195495A; TWI308094B; CN1507974A; TW200414957A; JP4014498B2; US7164099B2

Abstract

본 발명은 각각의 계통에서의 가공 위치가 서로 상이한 경우라도, 작업 능률을 향상시킬 수 있도록 한다.

이를 해결하기 위하여, 축(J1)에서의 레이저(3)의 광로를 위치 결정하는 레이저 위치 결정 장치(6a)와, 축(J2)에서의 레이저(3)의 광로를 위치 결정하는 레이저 위치 결정 장치(6b)를 서로 독립하여 위치 결정 동작을 실시하게 한다. 조정 수단(5)은 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)가 위치 결정을 종료했는지를 감시하고, 편향 수단(AOM)(4)을 동작시켜 위치 결정이 종료된 레이저 위치 결정 장치에 레이저(3)를 공급한다. 그리고, 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는, 미리 정한 순서에 따라서 레이저(3)를 공급한다.

Description

다축 레이저 가공기, 가공 방법 및 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체 {A MULTI-AXIS LASER MACHINING DEVICE, A MACHINING METHOD AND THE RECORD MEDIUM RECORDING A COMPUTER PROGRAM}

본 발명은 1개의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저를 복수의 가공 헤드에 공급하고, 가공 헤드마다 레이저를 위치 결정하여 가공 대상물을 가공하도록 한, 이른바 다축 레이저 가공기, 그 가공기를 사용한 가공 방법, 및 상기 가공기를 제어하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체에 관한 것이다.

[배경 기술]

예를 들면, 가공 헤드의 수가 2개인 종래의 2축 레이저 가공기에는, 레이저 발진기를 2개 설치하고, 레이저 발진기로부터 최종적인 가공 대상물에 이르는 레이저의 경로를 2계통으로 한 것이 있다. 이와 같이 구성된 2축 레이저 가공기는 각 축을 대략 독립하여 제어할 수 있으므로, 가공 효율은 1축 레이저 가공기의 약 2배로 된다. 그러나, 2개의 레이저 발진기를 사용하기 때문에, 장치의 가격 및 보수 비용이 고가로 된다.

또, 1개의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저를 하프 미러를 사용하여 2계통으로 분기시켜 2축 레이저 가공기를 구성한 것도 있다. 이와 같이 구성된 2축 레이저 가공기는 전자에 비해 장치를 염가로 구성할 수 있다.

그러나, 2계통의 레이저가 동시에 출력되므로, 레이저가 출력되기 전에 각 계통의 레이저 위치 결정 장치의 동작을 완료하게 할 필요가 있다. 즉, 먼저 위치 결정이 종료된 계통은 다른 계통의 위치 결정이 종료될 때까지 대기해야 한다. 그러므로, 가공 능률이 향상된다고 할 수 없다.

그래서, 일본 특개 2000-263271호 공보에 기재된 발명에서는, 1개의 레이저 발진기로부터 출력된 레이저를 편향 소자(음악 광학 소자)에 의해 2방향으로 편향시키도록 하여, 2축 레이저 가공기를 구성하고 있다. 이와 같이 구성된 2축 레이저 가공기에서는, 장치 단가를 염가로 하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 레이저 발진기의 가동률을 향상시킬 수가 있다고 하고 있다.

그러나, 일본 특개 2000-263271호 공보에 기재된 발명에서는, 모든 계통에서의 레이저 위치 결정 시간과 레이저 출력시간이 같다라고 하는 것이 전제로 되어 있다.

일반적으로, 각각의 계통에서의 가공 위치는 서로 상이한 경우가 대부분이다. 그러므로, 위치 결정 시간으로서 위치 결정에 필요로 하는 시간의 최대치를 설정하지 않으면 안되고, 작업 능률이 향상된다고 할 수 없다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술에서의 과제를 해결하고, 각각의 계통에서의 가공 위치가 서로 상이한 경우라도, 작업 능률을 향상시킬 수 있는 다축 레이저 가공기, 가공 방법 및 가공을 위한 제어 프로그램을 기록한 기록 매체를 제공하는데 있다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 레이저를 출력하는 1개의 레이저 발진기와, 상기 레이저의 광로를 복수의 방향으로 전환하는 편향 장치와, 상기 복수의 광로 각각에 배치된 상기 광로와 동수의 레이저 위치 결정 장치를 구비하고,상기 레이저를 상기 레이저 위치 결정 장치의 어느 하나에 공급하여 가공을 하는 다축 레이저 가공기에 있어서,

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키는 것과 동시에, 상기 레이저를 위치 결정이 종료된 상기 레이저 위치 결정 장치에 공급하고, 상기 복수의 레이저 위치 결정 장치가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는, 상기 레이저를 미리 정한 순서에 따라서 공급하는 조정 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 다축 레이저 가공기에 의해 가공하는 경우에는, 상기 복수의 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키고, 상기 레이저 위치 결정 장치의 위치 결정이 종료되면, 상기 종료된 상기 레이저 위치 결정 장치에 상기 레이저를 공급하고, 상기 복수의 레이저 위치 결정 장치가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는, 상기 레이저를 미리 정한 순서에 따라서 공급한다.

이와 같은 제어는 상기 복수의 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키는 단계,

상기 레이저 위치 결정 장치의 위치 결정이 종료되면, 상기 종료된 상기 레이저 위치 결정 장치에 상기 레이저를 공급하는 단계, 및

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는, 상기 레이저를 미리 정한 순서에 따라서 공급하는 단계가 포함된 컴퓨터 프로그램에 따라 컴퓨터가 실행되도록 구성할 수도 있다.

그 때, 상기 프로그램 데이터는 예를 들면, 네트워크를 통하여 서버로부터,또는 CD-ROM이나 각종 메모리 카드로부터 기록 매체 구동 장치를 통하여 다운로드하여 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 레이저 가공기의 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 관한 레이저 위치 결정 장치의 동작을 나타내는 플로 차트이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 관한 조정 장치의 동작을 나타내는 플로차트이다.

도 4는 본 발명의 실시예의 변형예를 나타내는 레이저 가공기의 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예의 변형예에서의 동작의 타임 차트이다.

* 도면의 주요 부호의 설명

3: 레이저

4: 편향 수단(AOM)

5: 조정 수단

6a, 6b: 레이저 위치 결정 장치

J1, J2: 축

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 2축 레이저 가공기의 구성도이다.

레이저 컨트롤러(2)는 조정 장치(5)로부터의 신호에 의해 레이저 발진기(1)의 출력을 제어한다. 레이저 발진기(1)로부터 출력되는 레이저(3)의 광로(도면 중에 점선으로 나타낸다)상에는, 음향 광학 편향기(Acousto-Optic Modulator, 이하, AOM이라고 함)(4)가 배치되어 있다. AOM(4)는 조정 장치(5)로부터 제어 신호가 입력되면 입사된 레이저(3)를 각도(θ) 편향시키고, 그 밖의 경우는 그대로 투과 시킨다[이하, 투과된 레이저(3)를 「레이저(3a)」, 편향측의 레이저(3) 즉 각도(θ) 편향된 레이저(3)를 「레이저(3b)」라고 한다).

레이저(3a)의 광로 상에는, 제1 축(J1)에 지지된 레이저 위치 결정 장치(6a)가 배치되어 있다. 또, 레이저(3b)의 광로 상에는, 제2 축(J2)에 지지된 레이저 위치 결정 장치(6b)가 배치되어 있다. 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)는 조정 장치(5) 및 NC장치(7)에 접속되어 있다. 가공대상(8)은 가공물 위치 결정 장치(9)상에 고정되어 있다.

다음에, 각 부의 동작을 설명한다.

도 2는 레이저 위치 결정 장치(6a)[즉, 축(Jl)]의 동작을 나타내는 플로 차트이다.

도시를 생략한 기동 버튼이 온(on) 상태로 되면, 레이저 위치 결정 장치(6a)는 NC장치(7)로부터 지시된 가공 부분의 좌표를 확인하고(단계 S100), 다음의 가공 부분이 있는 경우는 단계 S110의 처리를 행하고, 그 밖의 경우는 가공 완료 신호를 NC장치(7)로 출력하여(단계 S140), 처리를 종료한다. 단계 S110에서는, 레이저 위치 결정 장치(6a)의 도시를 생략한 기구부를 동작시켜 레이저(3a)의 광로를 위치 결정하고, 위치 결정이 종료되면 위치 결정 종료 신호를 조정 장치(5)에 출력한다(단계 S120). 그리고, 조정 장치(5)로부터 출력되는 레이저 출력 완료 신호를 받을 때까지 대기하고(단계 S130), 레이저 출력 완료 신호를 받으면, 단계 S100의 처리를 행한다.

레이저 위치 결정 장치(6b)[즉, 축(J2)]는 레이저 위치 결정 장치(6a)와 마찬가지로, 상기 단계 S100~단계 S140의 처리를 행한다. 그리고, 레이저 위치 결정 장치(6a)와 레이저 위치 결정 장치(6b)는 서로 독립하여, 상기 단계 S100~단계 S140의 처리를 행한다.

도 3은 조정 장치(5)의 동작을 나타내는 플로 차트이다.

도시를 생략한 기동 버튼이 온 상태로 되면, 조정 장치(5)는 레이저 위치 결정 장치(6a)가 위치 결정을 종료했는지를 확인하고(단계 S300), 레이저 위치 결정 장치(6a)가 위치 결정을 종료하고 있는 경우는, 단계 S310의 처리를 행하고, 그 밖의 경우는 단계 S330의 처리를 행한다. 단계 S310에서는 레이저 컨트롤(2)에 레이저(3)를 출력하도록 지시하고, 레이저(3)를 미리 정해진 회수 조사(照射)시킨다. 그리고, 레이저(3)의 조사가 완료되면, 레이저 출력 완료 신호를 레이저 위치 결정장치(6a)로 출력하여(단계 S320), 단계 S300의 처리를 행한다.

또, 단계 S330에서는, 레이저 위치 결정 장치(6b)가 위치 결정을 종료했는지를 확인하고, 레이저 위치 결정 장치(6b)가 위치 결정을 종료하고 있는 경우는, 단계 S340의 처리를 행하고, 그 밖의 경우는 단계 S300의 처리를 행한다. 단계 S340에서는, AOM(4)을 온 상태로 한 후, 레이저 컨트롤(2)에 레이저(3)를 출력하도록 지시하고, 레이저(3)를 미리 정해진 회수 조사시킨다(단계 S350). 그리고, 레이저(3)의 조사가 완료되면, 레이저 출력 완료 신호를 레이저 위치 결정 장치(6b)에 출력하는 동시에(단계 S360), AOM(4)을 오프(off) 상태로 한 후(단계 S370), 단계 S300의 처리를 행한다.

상기 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)의 처리 단계, 및 조정 장치(5)의 처리 단계는 각각의 장치에 설치된 R0M에 저장된 프로그램에 따라 각각의 장치에 설치된 CPU가 각각의 장치에 설치된 RAM을 워크 에리어(work area)로서 사용하면서 실행한다.

다음에, 장치 전체의 동작을 설명한다.

도시를 생략한 기동 버튼이 온 상태로 되면, NC장치(7)는 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)에 대해서 가공 위치를 지령한다. 지령을 받은 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)는 NC장치(7)로부터 지령된 데이터에 근거해 레이저(3a, 3b)의 광로를 가공 대상(8)상의 가공 위치에 위치 결정하고, 위치 결정이 종료되면, 각각 위치 결정 종료 신호를 조정 장치(5)에 출력한다.

예를 들면, 레이저 위치 결정 장치(6a)의 위치 결정이 레이저 위치 결정 장치(6b)보다도 먼저 종료했다고 한다. 레이저 위치 결정 장치(6a)로부터 위치 결정 종료 신호를 받은 조정 장치(5)는 레이저 컨트롤러(2)를 동작시키고, 레이저 발진기(1)로부터 레이저(3)를 출력시킨다. AOM(4)이 오프 상태이므로, 레이저(3a)가 레이저 위치 결정 장치(6a)에 입력되고, 가공 대상(8)상의 가공 위치에 조사된다. 레이저(3a)의 조사가 완료되고, 조정 장치(5)로부터 레이저 출력 완료 신호를 받으면, 레이저 위치 결정 장치(6a)는 레이저(3a)의 광로를 다음의 가공 위치에 위치 결정하는 동작을 개시한다.

다음에, 레이저 위치 결정 장치(6b)의 위치 결정이 종료했다고 하면[이 때, 레이저 위치 결정 장치(6a)는 위치 결정중이다), 위치 결정 종료를 받은 조정 장치(5)는 AOM(4)를 온 상태로 하고 나서, 레이저 컨트롤러(2)를 동작시키고, 레이저 발진기(1)로부터 레이저(3)를 출력시킨다. AOM(4)가 온 상태이므로, 레이저(3b)가 레이저 위치 결정 장치(6b)에 입력되고, 가공 대상(8)상의 가공 위치에 조사된다. 레이저(3b)의 조사가 완료되고, 조정 장치(5)로부터 레이저 출력 완료 신호를 받으면, 레이저 위치 결정 장치(6b)는 레이저(3b)의 광로를 다음의 가공 위치로 위치 결정하는 동작을 개시한다. 이하, 가공이 완료될 때까지, 상기의 동작을 반복한다.

그리고, 상기 플로 차트로부터 명백한 바와 같이, 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b)의 한쪽이 가공 중에 다른 쪽의 위치 결정이 종료했을 경우, 다른 쪽은 한쪽의 작업이 종료할 때까지 대기된다. 또, 레이저 위치 결정 장치(6a)와 레이저 위치 결정 장치(6b)의 위치 결정이 동시에 종료했을 경우, 레이저 위치 결정장치(6a)[즉, 축(Jl)]가 우선된다.

이와 같이, 레이저(3)를 광로의 위치 결정이 종료된 축으로 공급하므로, 레이저 컨트롤러(2)의 가동률을 향상시킬 수 있다.

그런데, 이 실시예의 경우, 가공 대상물 상에 조사되는 레이저(3a, 3b)의 강도 파형은 레이저 발진기(1)로부터 출력된 레이저(3)의 강도 파형과 대략 동일하게 된다. 후술하는 바와 같이, 레이저(3)의 강도는 일정하지 않으므로, 예를 들면, AOM(4)과 레이저 위치 결정 장치(6a, 6b) 사이에 각각 파형 정형기를 배치하여 레이저(3)의 강도를 제어 가능하게 구성하면, 가공품질 또는 가공 형상을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 변형예를 나타내는 레이저 가공기의 구성도이며, 도 1과 동일한 것, 또는 동일 기능의 것은 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

파형 정형기(여기서는 AOM)(10)는 레이저(3)의 광로 상의 AOM(4)의 후방에 배치되고, AOM(l0)의 후방에는 레이저·스토퍼(11)가 배치되어 있다. AOM(10)은 조정 장치(5)에 접속되어 있다. 레이저 위치 결정 장치(6a)는 AOM(10)의 편향 측에, 레이저 위치 결정 장치(6b)는 AOM(4)의 편향 측에 각각 배치되어 있다.

다음에, 이 실시예의 동작을 설명한다.

도 5는 이 실시예의 동작 타임 차트도이다. 그리고, 특히 지령을 하지 않는 한, AOM(4, 10)은 오프 상태이다.

예를 들면, 레이저 위치 결정 장치(6a)의 위치 결정이 레이저 위치 결정 장치(6b)보다도 먼저 종료했다고 한다(시각 T0). 레이저 위치 결정 장치(6a)로부터위치 결정 종료 신호를 받은 조정 장치(5)는 레이저 컨트롤러(2)를 동작시키고, 레이저 발진기(1)로부터 레이저(3)를 출력시킴과 동시에, 경과시간 t의 계측을 개시한다. AOM(4, 10)이 오프 상태이므로, 레이저(3)는 AOM(4, 10)을 투과하여 레이저·스토퍼(11)에 입사된다. 조정 장치(5)는 경과시간 t가 레이저(3)의 강도가 대략 일정하게 되는데 필요로 하는 시간 t1이 되면(시각 Tl), AOM(10)을 온 상태로 한다. 이 결과, 레이저(3)는 레이저 위치 결정 장치(6a)에 의해 위치 결정되어 가공부에 입사된다. 또, 시각 T1에서 조사 시간 t2가 경과되면(시각T2), AOM(l0)을 오프 상태로 한다. 이하, 마찬가지로 하여, 지정된 회수, 레이저(3)를 조사하고, 레이저(3)의 조사가 완료되면, 레이저 위치 결정 장치(6a)는 레이저(3a)의 광로를 다음의 가공 위치로 위치 결정하는 동작을 개시한다.

다음에, 레이저 위치 결정 장치(6b)의 위치 결정이 종료했다고 하면[이 때, 레이저 위치 결정 장치(6a)는 위치 결정 동작중이다)(시각 T3), 위치 결정 종료를 받은 조정 장치(5)는 레이저 컨트롤러(2)를 동작시키고, 레이저 발진기(1)로부터 레이저(3)를 출력시킨다. 레이저(3)는 AOM(4, 10)을 투과하여 레이저·스토퍼(11)에 입사된다. 조정 장치(5)는 경과시간 t가 시간 t1로 되면(시각 T4), AOM(4)을 온 상태로 한다. 이 결과, 레이저(3)는 레이저 위치 결정 장치(6b)에 의해 위치 결정되어 가공부에 입사된다. 또, 시각 T4에서 조사 시간 t2가 경과되면(시각 T5), AOM(4)를 오프 상태로 한다. 이하, 마찬가지로 하여, 지정된 회수, 레이저(3)를 조사한다. 레이저(3b)의 조사가 완료되면, 레이저(3b)의 광로를 다음의 가공 위치에 위치 결정하는 동작을 개시한다.

이하, 가공이 완료될 때까지, 상기의 동작을 반복한다.

이와 같이 하면, 가공부에는 대략 일정한 강도의 레이저(3)가 공급되므로, 가공품질이 균질하게 된다.

그리고, 가공 헤드가 2개인 2축 레이저 가공기에 대하여 설명했지만, 전술한 바와 같이 하여, 더 가공 헤드를 늘릴 수가 있는 것은 말할 필요도 없다.

이와 같이 처리하면, 각 축의 각각에 배치된 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키고, 광로의 위치 결정이 종료된 축으로 레이저를 공급하므로, 각각의 축의 가공 위치가 상이한 경우라도, 대기 시간을 최소한으로 하는 것이 가능하게 되고, 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 의하면, 각각의 축의 가공 위치가 상이한 경우에도, 대기 시간을 최소한으로 하는 것이 가능하게 되고, 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims

레이저를 출력하는 1개의 레이저 발진기와, 상기 레이저의 광로(光路)를 복수의 방향으로 전환하는 편향 장치와, 상기 복수의 광로 각각에 배치된 상기 광로와 동수의 레이저 위치 결정 장치를 구비하고, 상기 레이저를 상기 레이저 위치 결정 장치의 어느 하나에 공급하여 가공을 하는 다축 레이저 가공기에 있어서,

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키는 것과 동시에, 상기 레이저를 위치 결정이 종료된 상기 레이저 위치 결정 장치에 공급하고, 상기 복수의 레이저 위치 결정 장치가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는, 상기 레이저를 미리 정한 순서에 따라서 공급하는 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공기.
레이저를 출력하는 1개의 레이저 발진기와, 상기 레이저의 광로를 복수의 방향으로 전환하는 편향 장치와, 상기 복수의 광로 각각에 배치된 상기 광로와 동수의 레이저 위치 결정 장치를 구비하고, 상기 레이저를 상기 레이저 위치 결정 장치의 어느 하나에 공급하여 가공을 하는 다축 레이저 가공기의 가공 방법에 있어서,

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키고,

상기 레이저 위치 결정 장치의 위치 결정이 종료되면, 상기 종료된 상기 레이저 위치 결정 장치에 상기 레이저를 공급하고,

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는,상기 레이저를 미리 정한 순서에 따라서 공급하는

것을 특징으로 하는 레이저 가공기의 가공 방법.
레이저를 출력하는 1개의 레이저 발진기와, 상기 레이저의 광로를 복수의 방향으로 전환하는 편향 장치와, 상기 복수의 광로 각각에 배치된 상기 광로와 동수의 레이저 위치 결정하고 장치를 구비하고, 상기 레이저를 상기 레이저 위치 결정 장치의 어느 하나에 공급하여 가공을 하는 다축 레이저 가공기를 제어하는 제어 프로그램을 기록한 기록 매체에 있어서,

상기 프로그램이

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치를 서로 독립하여 동작시키는 단계,

상기 레이저 위치 결정 장치의 위치 결정이 종료되면, 상기 종료된 상기 레이저 위치 결정 장치에 상기 레이저를 공급하는 단계, 및

상기 복수의 레이저 위치 결정 장치가 동시에 위치 결정을 종료했을 경우는, 상기 레이저를 미리 정한 순서에 따라서 공급하는 단계

를 포함하되, 컴퓨터에 의해 판독되고, 실행 가능하게 상기 기록 매체에 기입되어 있는

것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 기록 매체.