KR20090051829A

KR20090051829A - 레이저 절단 장치의 자동제어방법

Info

Publication number: KR20090051829A
Application number: KR1020070118244A
Authority: KR
Inventors: 밍 리 후앙; 훙 핀 린
Original assignee: 미를 오토메이션 코포레이션
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-05-25

Abstract

레이저 절단 장치의 자동제어방법에 관한 것으로, 공작물을 인입장치에 투입하는 단계, 상기 인입장치를 이용하여 상기 공작물을 장치 본체의 흡입판 모듈이 구비된 인입단으로 자동 이송하는 단계, 상기 공작물을 상기 흡입판 모듈 위에 위치를 고정시키는 단계, 상기 공작물의 위치를 검측하는 단계, 상기 공작물의 위치를 교정하는 단계, 레이저 장치를 시동하여 상기 흡입판 모듈이 앞뒤로 움직이도록 하여 상기 레이저 장치로 상기 공작물을 절단하고, 상기 흡입판 모듈이 앞뒤로 한번 이동할 때마다 상기 레이저 장치가 일정 거리를 평행 이동하여 상기 공작물에서 다수 개의 평행하는 절단선을 레이저 절단하는 단계, 상기 장치 본체의 배출장치가 구비된 배출단까지 상기 흡입판 모듈이 이동하고, 상기 배출장치에 의해 상기 공작물을 탑재 및 자동 배출하는 단계 및 상기 흡입판 모듈이 상기 인입단으로 돌아오고, 상기 인입장치가 다음 공작물을 상기 인입단에 이송 시키는 단계를 포함하는 구성을 마련한다.

상기와 같은 레이저 절단 장치의 자동제어방법을 이용하는 것에 의해, 전체 레이저 절단 장치의 자동화 성능을 높이고 생산능력을 제고시킬 수 있다.

레이저, 절단, 흡입판, 모듈

Description

레이저 절단 장치의 자동제어방법{automatic control method of laser cutting apparatus}

본 발명은 자동제어방법에 관한 것으로, 특히 레이저 절단 장치의 자동제어방법에 관한 것이다.

박막 태양에너지판은 유리 기판 상방에 상부 전극 코팅막, 반도체 코팅막 및 하부 전극 코팅막을 형성하고 각각의 코팅막에는 모두 다수 개의 평행하는 절단선이 형성되어 있고, 상기 절단선은 레이저 절단기로 코팅막을 절단하여 형성된 것인데, 각각의 코팅막 층 사이의 절단선은 각자 일정한 간격을 어긋나게 하여 좌우로 절연을 이루면서 상하 코팅막 사이는 서로 연결되도록 한다.

각각의 박막 태양에너지판 위의 세 개의 코팅막 층은 모두 다수 개의 절단선을 각각 형성해야 하기 때문에 제조할 때에는 먼저 상부 전극 코팅막에 대해 레이저 절단을 실시하고, 절단 완료된 상부 전극 코팅막에다 코팅을 하여 반도체 코팅막을 형성한 후 다시 반도체 코팅막을 절단하고, 절단 완료된 반도체 코팅막에서 하부 전극 코팅막을 형성한 후 하부 전극 코팅막을 절단하는 적어도 세 번의 코팅 과정과 적어도 세 번의 절단 과정을 거쳐야 한다.

고도의 생산 효율을 강조하는 현재의 가공 과정에서 자동 공급 설계를 도입하여 레이저 절단 장치의 레이저 절단 작업 속도를 높이고 자동 배출 설계를 도입하여 절단 완료된 공작물을 자동 이송하는 자동제어방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 인입장치와 배출장치의 일진일퇴에 따른 자동제어 설계를 바탕으로 전체 레이저 절단 장치의 자동화 성능을 높이고 생산능력을 제고 시킬 수 있는 레이저 절단 장치의 자동제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 시각 모듈을 이용하여 공작물 또는 공작물 위의 절단선의 위치를 정밀하게 검측하여 공작물 위치를 신속하게 교정하여 가공속도를 제고 시킬 수 있는 레이저 절단 장치의 자동제어방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 절단 장치의 자동제어방법은 아래와 같은 절차를 포함한다. 즉 공작물을 인입장치에 투입하는 단계, 상기 인입장치를 이용하여 상기 공작물을 장치 본체의 흡입판 모듈이 구비된 인입단으로 자동 이송하는 단계, 상기 공작물을 상기 흡입판 모듈 위에 위치를 고정시키는 단계, 상기 공작물의 위치를 검측하는 단계, 상기 공작물의 위치를 교정하는 단계, 레이저 장치를 시동하여 상기 흡입판 모듈이 앞뒤로 움직이도록 하여 상기 레이저 장치로 상기 공작물을 절단하고, 상기 흡입판 모듈이 앞뒤로 한번 이동할 때마다 상기 레이저 장치가 일정 거리를 평행 이동하여 상기 공작물에서 다수 개의 평행하는 절단선을 레이저 절단하는 단계, 상기 장치 본체의 배출장치가 구비된 배출단까지 상기 흡입판 모듈이 이동하고, 상기 배출장치에 의해 상기 공작 물을 탑재 및 자동 배출하는 단계 및 상기 흡입판 모듈이 상기 인입단으로 돌아오고, 상기 인입장치가 다음 공작물을 상기 인입단에 이송 시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 절단 장치의 자동제어방법은 아래와 같은 절차를 포함한다. 즉 공작물을 장치 본체에 자동 이송하는 단계, 상기 공작물을 장치 본체에 위치를 고정시키는 단계, 상기 공작물의 위치를 교정하는 단계, 상기 공작물을 앞뒤로 이동시켜서 레이저 장치로 절단하여 상기 공작물에서 다수 개의 평행하는 절단선을 형성하는 단계 및 상기 공작물을 상기 장치 본체의 밖으로 자동 이송하는 단계를 포함한다.

본 발명은 인입장치를 이용하여 공작물을 인입단에 자동 이송하여 공작물 절단 과정을 준비한다. 그리고 흡입판 모듈을 이용하여 절단 완료된 공작물을 배출단에 직접 이송하고 마지막에는 배출장치를 이용하여 절단 완료된 공작물을 자동 이송하고 공작물을 배출할 때 다른 공작물을 인입장치에 공급한다. 이러한 인입장치와 배출장치의 일진일퇴에 따른 자동제어 설계를 바탕으로 전체 레이저 절단 장치의 자동화 성능을 높이고 생산능력을 제고 시킬 수 있는 레이저 절단 장치의 자동제어방법을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같이, 본 발명 레이저 절단 장치의 자동제어방법은 공작물을 위치 고정 시킬 때 시각 모듈을 이용하여 공작물 또는 공작물 위의 절단선의 위치를 정밀 검측하여 상기 위치를 신속하게 교정하여 가공속도를 높이고, 이와 동시에 레 이저 광학경로를 증가하고 인입/배출장치의 일진일퇴 설계와 결합하여 본 발명으로 하여금 높은 가공정밀도와 향상된 자동화를 구비하도록 한다.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.

또한, 본 발명의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 1a 내지 도 1j는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 절단 장치의 자동제어방법의 흐름 설명도다. 도 1a 도시된 바와 같이, 공작물(10)을 인입장치(12)에 투입하고, 인입장치(12)를 이용하여 공작물(10)을 장치 본체(14)의 인입단(16)에 진입하도록 자동 이송시키고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 인입단(16) 위에는 흡입판 모듈(18)을 설치하고, 인입단(16)에 진입한 인입장치(12)는 흡입판 모듈(18)의 위에 위치하고, 이어서 도 1c에 도시된 바와 같이, 인입장치(12)가 하강하여 공작물(10)을 흡입판 모듈(18) 위에 놓고, 도 1d에 도시된 바와 같이, 두 개의 공압 실린더(20, 20’) 및 두 개의 서보 실린더(24, 24’)를 이용하여 공작물(10)을 협지하여 흡입판 모듈(18)에 위치 고정하고(도면에서 공작물(10)과 동일한 위치), 이어서 도 1e에 도시된 바와 같이 시각 모듈(22)을 이용하여 공작물(10)의 위치를 검측하는데, 본 실시예의 시각 모듈은 공작물(10)의 위치 편이를 검측하기 위한 두 개의 CCD(221, 221’)를 사용한다. 이어서 도 1f에 도시된 바와 같이, 서보 실린더(24, 24’)와 공압 실린더(20, 20’)를 이용하여 편이량에 상응하여 공작물(10)의 위치 편이를 교정하고, 교정 완료 후에는 레이저 장치(26)를 기동하고, 도 1g에 도시된 바와 같이 흡입판 모듈(18)과 공작물(10)이 레이저 장치(26)의 아래에서 앞뒤로 이동하도록 하여 레이저 장치(26)에서 발사된 레이저 광학 경로를 통해 공작물(10)에 대한 라인 절단작업을 실시하며, 흡입판 모듈(18)이 매번 앞뒤로 이동할 때마다 레이저 장치(26)의 광학경로 렌즈군(261)이 왼쪽이나 오른쪽으로 일정한 거리를 평행 이동하여 공작물(10)에서 다수 개의 평행하는 절단선을 절단할 수 있도록 한다.

그리고, 공작물(10)에서 형성된 다수 개의 평행하는 절단선을 절단 완료한 후에는 도 1h에 도시된 바와 같이 흡입판 모듈(18)이 공작물(10)을 탑재한 상태에서 장치 본체(14)의 배출장치(28)이 설치된 배출단(17)까지 이동하고, 이어서 도 1i에 도시된 바와 같이, 배출장치(28)가 상승하여 공작물(10)이 흡입판 모듈(18)과 이탈하도록 하고, 이와 동시에 인입장치(12)가 상승하면서 마지막에는 도 1j에 도시된 바와 같이 배출장치(28)에 의해 탑재된 공작물(10)을 자동 배출하도록 하고 이와 동시에 흡입판 모듈(18)은 배출단(17)에서 인입단(16)으로 복귀하고 인입장치(12)는 다음 공작물(10’)을 이송한다.

이 중에서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 상기 절단하기 전의 공작물(30)은 유리 기판(32) 및 그 위에 형성된 상부 전극 코팅막(34)이고, 레이저 절단 장치에 의해 절단작업이 완료된 공작물(40)은 도 2b에 제시된 바와 같이 상부 전극 코팅막(34)에 다수 개의 평행하는 절단선(341)이 형성된다.

그리고 도 3a에 도시된 바와 같이, 상기 절단하기 전의 공작물(30)의 유리 기판(32) 및 절단 완료된 상부 전극 코팅막(34)의 전체는 반도체 코팅막(36)으로 적층될 수 있다. 그리고 도 3b에 도시된 바와 같이, 레이저 절단 장치에 의해 절단작업이 완료된 공작물(40)의 반도체 코팅막(36)에는 다수 개의 평행하는 절단선(361)이 형성되며, 이 다수 개의 평행하는 절단선(361)은 상부 전극 코팅막(34)의 절단선(341)과 일정한 간격을 두고 어긋나도록 한다.

그리고 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 절단하기 전의 공작물(30)의 유리 기판(32), 절단 완료된 상부 전극 코팅막(34) 및 절단 완료된 반도체 코팅막(36) 의 전체에는 하부 전극 코팅막(38)으로 적층될 수 있다. 그리고 도 4b에 도시된 바와 같이, 레이저 절단 장치에 의해 절단작업이 완료된 공작물(40)의 하부 전극 코팅막(38)에는 다수 개의 평행하는 절단선(381)이 형성되며, 이 다수 개의 평행하는 절단선(381)은 반도체 코팅막(36)을 관통하고 반도체 코팅막(36)의 절단선(361)과 상부 전극 코팅막(34)의 절단선(341)은 각자 일정한 간격을 두고 어긋나도록 한다.

이 중에서, 서보 실린더로 공작물의 위치 편이를 교정한 후 시각 모듈을 통해 공작물의 위치를 검측하여 서보 실린더가 공작물 위치를 정확한 위치로 교정하였는지 확인한다. 상기 레이저 장치는 매번 두 개 혹은 네 개의 레이저 광학경로를 발사할 수 있도록 광학경로 렌즈군을 설계하여 공작물에서 매번 두 개 혹은 네 개의 절단선을 동시에 형성하여 절단작업의 가공속도를 높이도록 한다. 그리고 공작물의 절단작업을 완성할 때마다 레이저 장치로 하여금 원래의 출발위치로 복귀하도록 하여 다음 공작물을 절단할 때 원래의 출발위치에서 순차대로 평행 이동할 수 있도록 한다.

그리고 상기 기재 내용은 두 개의 서보 실린더와 공압 실린더를 결합하여 흡입판 모듈에서 공작물의 위치를 교정하거나, 회전기구를 이용하여 전체 흡입판 모듈의 위치를 회전하거나, 프로그램 제어장치를 이용하여 레이저 광학경로의 절단 각도를 자동 교정할 수도 있다.

이상에서 기재된 구체적인 예에 의해 본 발명의 기술적 사상과 특징을 상세히 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이해하고 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위한 것이므로 본 발명의 특허청구범위를 한정하지 못한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

도 1a 내지 도 1j는 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 절단 장치의 자동제어방법의 흐름 설명도이다.

도 2a 및 도 2b는 각각 본 발명의 일실시예에 따른 절단하기 전의 공작물 및 절단작업이 완료된 공작물의 구조 설명도이다.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 다른 일실시예에 따른 절단하기 전의 공작물 및 절단작업이 완료된 공작물의 구조 설명도이다.

도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 다른 일실시예에 따른 절단하기 전의 공작물 및 절단작업이 완료된 공작물의 구조 설명도이다.

***도면의 주요부분에 대한 설명***

10, 10’ : 공작물

12 : 인입장치

14 : 장치 본체

16 : 인입단

17 : 배출단

18 : 흡입판 모듈

20, 20’ : 공압 실린더

22 : 시각 모듈

221, 221’ : CCD

24, 24’ : 서보 실린더

26 : 레이저 장치

261 : 광학경로 렌즈군

28 : 배출장치

30 : 절단하기 전의 공작물

32 : 유리 기판

34 : 상부 전극 코팅막

341 : 절단선

36 : 반도체 코팅막

361 : 절단선

38 : 하부 전극 코팅막

381 : 절단선

40 : 절단작업이 완료된 공작물

Claims

공작물을 인입장치에 투입하는 단계,

상기 인입장치를 이용하여 상기 공작물을 장치 본체의 흡입판 모듈이 구비된 인입단으로 자동 이송하는 단계,

상기 공작물을 상기 흡입판 모듈 위에 위치를 고정시키는 단계,

상기 공작물의 위치를 검측하는 단계,

상기 공작물의 위치를 교정하는 단계,

레이저 장치를 시동하여 상기 흡입판 모듈이 앞뒤로 움직이도록 하여 상기 레이저 장치로 상기 공작물을 절단하고, 상기 흡입판 모듈이 앞뒤로 한번 이동할 때마다 상기 레이저 장치가 일정 거리를 평행 이동하여 상기 공작물에서 다수 개의 평행하는 절단선을 레이저 절단하는 단계,

상기 장치 본체의 배출장치가 구비된 배출단까지 상기 흡입판 모듈이 이동하고, 상기 배출장치에 의해 상기 공작물을 탑재 및 자동 배출하는 단계 및

상기 흡입판 모듈이 상기 인입단으로 돌아오고, 상기 인입장치가 다음 공작물을 상기 인입단에 이송 시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 검측하는 단계는 적어도 두 개의 시각 모듈을 이용하여 상기 공작물을 검측하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제2항에 있어서,

상기 시각 모듈은 CCD인 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 위치를 고정시키는 단계는 적어도 두 개의 공압 실린더와 적어도 두 개의 서보 실린더를 이용하여 상기 공작물을 협지하여 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제4항에 있어서,

상기 서보 실린더의 동작을 통해 상기 흡입판 모듈에서의 상기 공작물의 위치를 교정하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 교정하는 단계는 회전기구를 통해 상기 흡입판 모듈의 위치를 교정하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 공작물의 위치를 교정한 후, 상기 공작물의 위치를 다시 검측하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 레이저 장치는 적어도 두 개의 레이저 광학경로를 구비하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 공작물을 배출할 때 다른 공작물이 상기 인입장치에 투입되는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 인입장치가 상기 인입단에 진입한 후 하강하여 상기 공작물을 상기 흡입판 모듈 위에 놓이도록 하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제1항에 있어서,

상기 흡입판 모듈을 상기 배출단으로 이송한 후 상기 배출장치가 상승하여 상기 공작물을 탑재하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제11항에 있어서,

상기 배출장치가 상승할 때, 상기 인입장치가 동시에 상승하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
공작물을 장치 본체에 자동 이송하는 단계,

상기 공작물을 장치 본체에 위치를 고정시키는 단계,

상기 공작물의 위치를 교정하는 단계,

상기 공작물을 앞뒤로 이동시켜서 레이저 장치로 절단하여 상기 공작물에서 다수 개의 평행하는 절단선을 형성하는 단계 및

상기 공작물을 상기 장치 본체의 밖으로 자동 이송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제13항에 있어서,

상기 공작물의 위치를 검측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법 .
제14항에 있어서,

적어도 두 개의 시각 모듈을 이용하여 상기 공작물의 위치를 검측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제15항에 있어서,

상기 시각 모듈은 CCD인 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제13항에 있어서,

상기 위치를 고정시키는 단계는 적어도 두 개의 공압 실린더와 적어도 두 개의 서보 실린더를 이용하여 상기 공작물을 협지하여 위치를 고정하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제17항에 있어서,

상기 서보 실린더의 동작을 통해 상기 공작물의 위치를 교정하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제13항에 있어서,

상기 교정하는 단계는 회전기구를 통해 상기 공작물의 위치를 교정하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제13항에 있어서,

상기 레이저 장치는 적어도 두 개의 레이저 광학경로를 구비한 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.
제13항에 있어서,

상기 공작물을 상기 장치 본체 밖으로 자동 이송하는 동시에 다음 공작물을 상기 장치 본체에 자동 이송하는 것을 특징으로 하는 레이저 절단 장치의 자동제어방법.