KR20150010917A - 레이저 절삭 기계 및 컴퓨터 판독 가능 매체 - Google Patents

레이저 절삭 기계 및 컴퓨터 판독 가능 매체 Download PDF

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KR20150010917A KR20137032727A KR20137032727A KR20150010917A KR 20150010917 A KR20150010917 A KR 20150010917A KR 20137032727 A KR20137032727 A KR 20137032727A KR 20137032727 A KR20137032727 A KR 20137032727A KR 20150010917 A KR20150010917 A KR 20150010917A
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알렉세이 니코라예비치 코르코브
니콜라이 옥티아브리예비치 나우모프
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알렉세이 니코라예비치 코르코브
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Abstract

본 발명은 금속을 포함하는 재료의 레이저 절삭에 관한 것으로, 2개 이상의 레이저 헤드가 동일한 기계 상에서 독립적으로 작동 가능하게 하는 것에 의해 더 큰 기능 가능성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 레이저 절삭 기계는 지지체(1), 적어도 하나의 종방향 슬라이드(2), 적어도 2개의 횡방향 슬라이드(3), 적어도 2개의 레이저 헤드(4) 및 계산 수단을 포함한다. 각각의 횡방향 슬라이드(3)는 독립된 종방향 이동이 가능하도록 종방향 슬라이드(2)에 장착되고, 각각의 레이저 헤드는 독립된 수평 및 수직 방향 이동이 가능하도록 횡방향 슬라이드(3)에 장착된다. 횡방향 슬라이드와 레이저 헤드는 계산 수단에 연결되는데, 이 계산 수단은 상기 구동부들 각각의 독립된 프로그래밍 제어가 가능하도록 설계된다. 그 결과, 2개의 레이저 헤드가 마련될 때에, 기계는 2개의 레이저 헤드 모두의 6축 제어를 제공한다.

Description

레이저 절삭 기계 및 컴퓨터 판독 가능 매체{LASER CUTTING MACHINE AND MACHINE-READABLE MEDIUM}
본 발명은 금속을 포함하는 재료의 레이저 절삭에 관한 것으로, 구체적으로는 재료의 레이저 절삭을 위한 기계 그리고 그러한 기계를 제어하는 프로그램을 지닌 컴퓨터 판독 가능 매체에 관한 것이다.
현재, 판금을 포함하는 재료의 레이저 절삭은 넓은 산업적 용도에서 확인되었다. 한편, 레이저 절삭 가공을 가속화하기 위해, 절삭되는 재료의 양측에서 동기식으로 이동하는 2개의 레이저 헤드를 갖는 기계가 적용된다. 그러한 목적을 위해, 빔이 각각의 미러에 의해 분할되는 하나의 레이저 소스(예컨대, 2003년 6월 10일자로 공개된 미국 특허 제6576870호 참고) 또는 2개의 별개의 레이저 소스(예컨대, 1999년 10월 20일자로 공개된 러시아 특허 제2139782호; 2001년 11월 6일자로 공개된 미국 특허 제6313433호; 2004년 12월 8일자로 공개된 중국 실용신안 특허 제2661357호, 2009년 6월 17일자로 공개된 제201257862호 및 모두 2009년 11월 4일자로 공개된 제201338160호 및 제201338162호 참고)가 사용될 수 있다. 그러한 구성은, 특히 비교적 두꺼운 재료의 경우에 절삭 속도를 증가시키는 것을 허용하지만, 이와 함께 수직 방향으로의 빔의 정확한 정렬 및 2개의 레이저 헤드 모두의 동기식 이동을 요구한다.
레이저 절삭 과정을 가속화하기 위해 또는 복잡한 절삭 프로파일을 형성하기 위해 2개의 레이저 빔이 차례로 이동하는, 재료의 레이저 절삭 기계도 또한 알려져 있다(2010년 2월 25일자로 공개된 미국 특허 출원 제2010/0044353호 참고). 2개의 헤드가 동일한 방향으로 동기식으로 이동하고, 한번에 2개의 동일한 세부 양식을 동시에 형성하도록 하는 2개의 헤드의 사이의 거리를 조정하기 위한 가능성을 갖는 기계도 또한 알려져 있다(2007년 9월 19일자로 공개된 중국 특허 출원 제101036959호 참고). 그러나, 이 경우, 레이저 헤드의 엄격한 제약이 기계의 기능을 제한한다.
본 발명의 목적은 하나의 기계에서 2개 이상의 레이저 헤드의 독립적인 작동에 대한 가능성을 보장하는 것에 의한 기능 향상에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일양태는, 재료의 레이저 절삭을 위한 레이저 절삭 기계로서, 지지체; 각기 지지체 상에 장착되는 적어도 하나의 종방향 슬라이드; 적어도 2개의 횡방향 슬라이드로서, 각기 종방향 슬라이드들 중 적어도 하나에 장착되고, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부에 의해 종방향 슬라이드를 따라 독립적으로 이동 가능한 적어도 2개의 횡방향 슬라이드; 적어도 2개의 레이저 헤드로서, 레이저 헤드들 중 적어도 하나는 각각의 횡방향 슬라이드에 장착되고, 수평 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부와 수직 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부에 의해 이 횡방향 슬라이드를 따라 독립적으로 이동 가능한 적어도 2개의 레이저 헤드; 및 계산 수단을 포함하고, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부, 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 모든 구동부는 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수직방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부 각각을 제어하는 독립적인 프로그램을 위해 구성된 계산 수단에 연결되는 것인 레이저 절삭 기계를 제공한다.
본 발명에 따른 기계의 피쳐(feature)는, 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부 각각이 각각의 슬라이드를 따라 장착되는 선형 전기 모터 형태 또는 각각의 슬라이드를 따라 장착된 치형(齒形) 바아와 맞물리도록 된 기어 휠을 갖는 전기 모터 형태로 형성될 수 있다는 데에 있다.
본 발명에 따른 기계의 다른 피쳐는, 하나의 종방향 슬라이드와 각기 하나의 레이저 헤드를 갖는 2개의 횡방향 슬라이드의 경우에 계산 수단이 2개의 레이저 헤드 모두를 6축 제어하도록 구성된다는 데에 있다.
동일한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 제2 양태는, 상기 기계의 계산 수단을 작동시키는 데에 직접 참여하도록 의도되고, 상기 계산 수단에서 실행될 때에 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부 각각을 독립적으로 제어하는 것을 보장하는 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공한다.
이와 함께, 기계가 하나의 종방향 슬라이드와 각기 하나의 레이저 헤드를 갖는 2개의 횡방향 슬라이드를 포함하는 경우에, 제시된 프로그램은 상기 계산 수단에서 실행될 때에 2개의 레이저 헤드 모두를 6축 제어하는 것을 보장할 수 있다.
동일한 요소는 동일한 참조번호로 나타내는 도면을 사용하여 본 발명을 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 재료의 레이저 절삭을 위한 레이저 절삭 기계에 관한 실시예의 개략도이다.
도 2는 도 1의 기계의 전방 입면도이다.
도 3은 도 1의 기계의 개개의 구성요소를 보여주는 도면이다.
본 발명은, 예컨대 첨부 도면에 도시한, 재료의 레이저 절삭을 위한 레이저 절삭 기계 형태로 구현될 수 있다.
도 1로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에 따른 재료의 레이저 절삭을 위한 레이저 절삭 기계는 종방향 슬라이드(2)가 견고하게 장착되는 지지체(1)를 갖는다. 도면에 도시한 본 발명에 따른 기계의 실시예는 제한이라기보다는 예시적인 것임을 유념해야만 한다. 특히, 예컨대 서로 평행하게 장착된 2개의 종방향 슬라이드가 있을 수 있다. 이들 슬라이드의 명칭은, 통상 긴 형태를 갖는 지지체(1)를 따른 그 연장을 강조하기 위해 선택된다.
도 1 내지 도 3으로부터 볼 수 있다시피, 횡방향 슬라이드(3)는 종방향 슬라이드(2)에 장착된다. 도면은 2개의 횡방향 슬라이드(3)를 보여주지만, 횡방향 슬라이드의 개수는 다를 수 있다. 예컨대, 3개의 횡방향 슬라이드(3)가 하나의 종방향 슬라이드(2)에 장착될 수 있다. 각각의 횡방향 슬라이드(3)는 이 종방향 슬라이드를 따라 독립적으로 이동 가능하게 각각의 종방향 슬라이드(2)에 장착될 수 있다. 그러한 이동은 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부(도시하지 않음)에 의해 이루어지며, 상기 구동부는 임의의 공지의 방식으로 구성될 수 있다. 예컨대, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 이 구동부는 기어 휠이 그 출력 샤프트에 고정된 통상의 전기 모터일 수 있다. 이 경우, 정합 치형 바아가 각각의 종방향 슬라이드(2)를 따라 체결되며, 제시된 기어 휠은 상기 치형 바아에 맞물리도록 되어 있다. 다른 경우, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 구동부는 각각의 종방향 슬라이드(2)를 따라 장착된 선형 전기 모터일 수 있다.
도면에서, 2개의 도시한 횡방향 슬라이드(3)는, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부가 종방향 슬라이드(2)의 바닥측으로 구성되게 하도록 장착된다. 그러나, 이것이 필수 조건은 아니다. 예컨대, 횡방향 슬라이드(3)가 종방향 슬라이드(2)를 파지하는 버클로 형성되며, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 구동부는 종방향 슬라이드(2)의 상측부로 구성될 수 있다. 종방향 슬라이드(2)의 현수 구성 및 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 구동부의 구성의 특정 구현예는 위치에 의해서뿐만 아니라 기계의 설계 피쳐, 기계의 유용성 등에 의해 정해진다.
도면에서 볼 수 있다시피, 각각의 횡방향 슬라이드(3)는 이 횡방향 슬라이드(3)를 따라 독립적으로 이동 가능하게 장착된 레이저 헤드(4)를 갖는다. 그러한 이동은 수평 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부와 수평 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부(도시하지 않음)에 의해 달성되며, 이들 구동부 각각은 임의의 기지의 방식으로, 예컨대 전술한 바와 같이 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 구동부와 동일한 방식으로 수행할 수 있다. 횡방향 슬라이드(3)를 따른 레이저 헤드(4)의 수평 이동에 대한 가능성만이 횡방향 슬라이드에 대한 명칭의 선택을 정하는데, 그 이유는 그러한 이동이 종방향 슬라이드(2)의 횡방향으로 일어나기 때문이다.
2개 이상의 레이저 헤드가 하나의 횡방향 슬라이드(3)에 장착될 수 있으며, 각각의 레이저 헤드(4)는 수평 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부 및 수직 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부를 갖는다는 점에 유념해야만 한다. 예컨대, 2개의 레이저 헤드(4)는 하나의 횡방향 슬라이드(3)의 대향 분기부 상에 배치될 수 있다.
도 2에서 볼 수 있다시피, 횡방향 슬라이드(3)는 대응하는 레이저 헤드(4)가 종방향으로 최대 간격(L) 내에 배치되도록 하는 위치에 서로 놓일 수 있다. 대체로, 판금 절삭 기계에 있어서의 거리(L)는 절삭되는 재료의 시트(5)의 종방향 크기와 일치하거나 심지어는 이 크기를 약간 초과한다.
본 발명에 따른 기계의 다른 요소는, 도면을 혼란스럽게 하지 않고 설명을 복잡하게 하지 않기 위해 도면에 도시하지 않는다. 본 발명에 따른 기계는 재료 절삭을 수행하는 데 필요한 모든 구성요소, 예컨대 도 1에 도시한 판금 재료(5)를 포함함은 물론이다. 도시하지 않은 모든 그러한 구성요소는, 예컨대 러시아 실용신안 특허 제86129호(2009년 8월 27일자로 공개됨)에 따라 구성될 수 있다. 특히, 레이저 헤드(4)는 러시아 특허 제2266802호(2006년 12월 27일자로 공개됨)에 개시되어 있는 레이저 헤드와 동일한 것일 수 있다.
각기 각각의 횡방향 슬라이드(3)를 따라 이동하는 다수(적어도 2개)의 레이저 헤드(4)의 사용은 대개 절삭 과정의 가속화를 허용하지만, 하나의 시트(5) 또는 다수의 시트로부터 다수의 다양한 세부 양식 또는 구멍을 동시에 절삭하는 가능성을 보장한다. 그러한 가능성을 실현하기 위해, 각각의 레이저 헤드는 그 전용 궤적을 따라 (3차원으로) 이동해야만 하며, 전용 궤적은 수평 방향 및 수직 방향으로 이동시키기 위한 그 전용 구동부 및 각각의 횡방향 슬라이드(3)의 횡방향 슬라이드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부에 의해 제공된다. 이들 구동부는 각각의 계산 수단(도시하지 않음), 예컨대 수치 제어 기계, 프로그래밍 가능한 컨트롤러, 프로세서 및 컴퓨터 등을 사용하여 제어된다. 이와 함께, 각각의 레이저 헤드(4)를 위한, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부와 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부 및 각각의 횡방향 슬라이드(3)를 위한, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부는, 다수(적어도 2개)의 개별 절삭을 동시에 수행하기 위해 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부 각각을 제어하는 독립된 프로그램을 위해 구성되는 계산 수단에 연결된다.
특히, 기계가 하나의 종방향 슬라이드와 각기 하나의 레이저 헤드를 갖는 2개의 횡방향 슬라이드를 포함할 때, 제시한 프로그램은 상기 계산 수단에서 실행될 때에 2개의 레이저 헤드 모두를 6축 제어하는 것, 즉 각각의 레이저 헤드(4)를 3축 제어하는 것을 보장한다.
그러한 계산 수단을 조작(프로그래밍)하기 위해, 그 계산 수단을 조작하는 데 직접 참여하도록 되어 있고, 상기 계산 수단에서 실행될 때에 상기 구동부들 각각의 독립된 제어를 보장하는 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 매체가 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해 사용되는 프로그램의 특정 형태는 요구되는 절삭 궤적 및 활용되는 프로그래밍 언어 모두에 의해 정해진다.
그러한 문제를 해결하는 프로그램 제어 디바이스는, 예컨대 앞서 언급한 러시아 실용신안 특허 제86129호로부터 알려져 있다. 그러나, 모든 알려진 제어부뿐만 아니라 모든 알려진 레이저 절삭 기계는 단지 하나의 세부 양식 또는 하나의 구멍만을 절삭하도록 의도되지만, 본 발명에 따른 기계는 동일한 기계 상의 2개 이상의 레이저 헤드를 서로 독립적으로 작동시키는 것을 가능하게 한다. 이것은 가공 속도를 급격히 증가시키거나/증가시키고 다양한 형태의 세부 양식(구멍)을 얻는 것을 허용하며, 이는 기계 기능성을 향상시킨다.
본 발명에 따른 기계의 작동은 상기 설명으로부터 자명하다. 재료 시트(5)를 지지체(1) 상에 놓는다. 각각의 프로그램을 계산 수단에 삽입하는데, 프로그램에서는 횡방향 슬라이드(3)와 레이저 헤드(4)가 가공 과정 중에 이동할 때에 결코 충돌하지 않도록 하기 위해, 요구되는 절삭의 모든 라인이 고려된다. 시트(5)의 평면과 평행한(즉, 2차원의) 이동은 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키는 구동부와 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키는 구동부에 의해 실시된다.
예컨대, 시트(5)로부터 작은 창문을 갖는 도어를 절삭하는 것이 필요하면, 절삭 과정을 제어하는 프로그램은, 주로 제1(즉, 도 1 및 도 2의 좌측) 레이저 헤드(4.1)가 도어의 상부 에지를 절삭한 후, 측부 에지들 중 하나를 절삭하게 진행하도록 작성될 수 있다. 이와 동시에 제2(도 1 및 도 2의 우측) 레이저 헤드(4,2)는 먼저 창문의 상부 에지로 시작하여 작은 창문을 절삭한 다음, 작은 창문의 절삭을 완료했을 시에 제2(우측) 레이저 헤드(4.2)는 대략 측부 에지의 중간 지점으로부터 측부 에지[제1 레이저 헤드(4.1)에 의해 이미 절삭된 측부 에지가 아님]를 절삭하는 것을 개시한 다음, 도어 바닥 에지를 절삭하는 것을 진행한다. 이때, 제1 레이저 헤드(4.1)를 그 측부 에지를 절삭하는 것을 중단하고, 다른 에지로 제2(우측) 레이저 헤드(4.2)가 절삭을 개시한 지점으로 이동하여, 그 측부 에지를 막 절삭된 도어 상부 에지를 향하는 방향으로 전체적으로 절삭한다. 도어 바닥 에지의 절삭 완료 시에, 제2 레이저 헤드(4.2)는 제1 레이저 헤드(4.1)의 이동으로 인해 절삭되지 않은 상태로 남아 있는 측부 에지를 절삭하도록 진행하고, 그 측부 에지의 절삭을 완료한다. 그 결과, 2개의 횡방향 슬라이드(3)는 작동 중에 충돌하지 않고, 하나의 레이저 헤드를 갖는 종래의 기계에서 절삭했을 때에는 레이저 헤드를 하나의 절삭에서 다른 절삭으로 이동시키기 위해 약간의 정지 시간이 요구된다는 점을 감안하면, 절삭 시간이 2배 넘게 단축된다. 그리고 본 발명에 따른 기계에서는, 대응하는 레이저 헤드(4)를 갖는 하나의 횡방향 슬라이드(3)가 이동할 때에 다른 에리저 헤드(4)가 계속해서 시트(5)를 절삭할 수 있다.
재료를 비관통식으로 절삭하는 것이 필요한 경우, 레이저 헤드를 수직으로 이동시키기 위한 각각의 구동부를 사용하여 임의의 레이저 헤드(4)가 수직 방향으로(즉, 3차원으로) 이동할 수 있음은 물론이다.
이에 따라, 제시된 실시예는 2개의 레이저 헤드의 6축 동시 제어를 수행하며, 이는 절삭 과정의 가속화뿐만 아니라 기계 기능의 향상도 확실히 보장한다.
이미 언급한 바와 같이, 도면과 함께 제시된 설명은 본 발명을 개시된 실시예로 제한하려는 의도는 없다. 본 발명의 범위는 독립 청구항에 포함되는 피쳐의 등가물을 고려하여 첨부된 청구범위에 의해 정해진다.

Claims (6)

  1. 재료의 레이저 절삭을 위한 레이저 절삭 기계로서,
    - 지지체;
    - 각기 지지체에 장착되는 적어도 하나의 종방향 슬라이드;
    - 적어도 2개의 횡방향 슬라이드로서, 각기 종방향 슬라이드들 중 적어도 하나에 장착되고, 횡방향 슬라이드를 종방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부에 의해 이 종방향 슬라이드를 따라 독립적으로 이동 가능한 적어도 2개의 횡방향 슬라이드;
    - 적어도 2개의 레이저 헤드로서, 레이저 헤드들 중 적어도 하나는 각각의 횡방향 슬라이드에 장착되고, 수평 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부와 수직 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부에 의해 이 횡방향 슬라이드를 따라 독립적으로 이동 가능한 적어도 2개의 레이저 헤드; 및
    계산 수단
    을 포함하고, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부, 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 모든 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 모든 구동부는, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부 각각을 제어하는 독립된 프로그램을 위해 구성된 계산 수단에 연결되는 것인 레이저 절삭 기계.
  2. 제1항에 있어서, 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부 각각은 각각의 슬라이드를 따라 장착되는 선형 전기 모터 형태로 형성되는 것인 레이저 절삭 기계.
  3. 제1항에 있어서, 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 구동부, 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 구동부 및 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 구동부 각각은 각각의 슬라이드를 따라 장착되는 치형(齒形) 바아와 맞물리도록된 기어 휠을 갖는 전기 모터 형태로 형성되는 것인 레이저 절삭 기계.
  4. 제1항에 있어서, 하나의 종방향 슬라이드와 각기 하나의 레이저 헤드를 갖는 2개의 횡방향 슬라이드의 경우에, 계산 수단은 2개의 레이저 헤드를 6축 제어하도록 구성되는 것인 레이저 절삭 기계.
  5. 제1항의 레이저 절삭 기계를 작동시키는 데 직접 참여하도록 되어 있고, 상기 계산 수단에서 실행될 때에 레이저 헤드를 수평 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부, 레이저 헤드를 수직 방향으로 이동시키기 위한 각각의 구동부 및 횡방향 슬라이드를 이동시키기 위한 각각의 구동부를 독립 제어하는 것을 보장하는 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체.
  6. 제5항에 있어서, 제4항에 따른 레이저 절삭 기계를 작동시키는 경우에, 상기 프로그램은 상기 계산 수단에서 실행될 때에 2개의 레이저 헤드 모두의 6축 제어를 보장하는 것인 컴퓨터 판독 가능 매체.
KR20137032727A 2012-06-20 2012-06-20 레이저 절삭 기계 및 컴퓨터 판독 가능 매체 KR20150010917A (ko)

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