KR20180115993A - Multi-axis Laser Manufacturing Machine - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a multi-axis laser processing machine, adjusting rotation, a moving speed, and power of a laser beam in the process of passing through an edge portion to perform a continuous process without pause of the laser beam. The laser processing machine comprises a control apparatus, a motion controller, a servo driver, a laser controller, a laser generator, and a multi-axis machine.

Description

다축 레이저 가공기{Multi-axis Laser Manufacturing Machine}Multi-axis Laser Manufacturing Machine [0001]

본 발명은 레이저 가공기(예, 5축 레이저 가공기)에 관한 것으로서, 특히, 모서리 부분을 지나가는 가공 시 레이저빔이 한점에 정지하는 상태 없이 연속적인 가공이 가능한 다축 레이저 가공기에 관한 것이다. The present invention relates to a laser processing machine (e.g., a five-axis laser processing machine), and more particularly, to a multi-axis laser processing machine capable of continuous processing without a stop of the laser beam at one point during processing passing through an edge portion.

레이저 가공기는 직진성이 우수한 레이저빔을 작은 영역에 집속해 에너지 밀도를 높일 수 있고 비접촉 가공이 가능하므로, 금속, 유리, 크리스탈, 아크릴, 실리콘 웨이퍼, 화합물 반도체 웨이퍼, 세라믹 반도체 기판, 사파이어 기판 등 고경도의 대상물 또는 취성 재료의 절단이나 스크라이빙 공정에 매우 유용하게 사용되고 있다. 또한, 레이저 가공기는 자유곡선 등의 복잡한 형상도 용이하게 가공할 수 있으며, 가공범위도 작아 미세가공이 가능하고 타 가공방법에 비해 열에 의한 가공물의 변형 등의 영향도 적기 때문에 최근 산업계에서 널리 사용되고 있다. The laser processing machine can concentrate the laser beam with excellent linearity in a small area and can increase the energy density and can perform the noncontact processing. Therefore, the laser processing machine can be used for a high-precision machining such as a metal, a glass, a crystal, an acrylic, a silicon wafer, a compound semiconductor wafer, a ceramic semiconductor substrate, And is very usefully used in cutting or scribing an object or a brittle material. In addition, a laser processing machine is widely used in industry in recent years because it can easily process complicated shapes such as free curves, can be finely machined with a small machining range, and is less affected by thermal deformation of workpieces than other machining methods .

그러나, 일반적인 5축 레이저 가공기에서, 대상체의 절단이나 스크라이빙을 위해 가공 위치를 따라 레이저빔을 조사하는 데 있어서, 모서리 부분을 지나가는 동안에 레이저빔이 한점에 정지하는 시간이 발생해, 다른 부분보다 레이저빔 에너지를 더 받음으로써, 해당 모서리 부위의 결함 발생 원인이 되고 있다. 즉, 기역자 모양의 대상체 윗면으로부터 모서리를 지나 옆면을 가공하는 데 있어서, 레이저빔이 윗면을 조사되면서 모서리 방향으로 진행하고, 모서리에 이르러서는 레이저빔이 한점에 정하는 동안 옆면에 대한 가공 방향에 맞게 5축을 적절히 회전한 후, 다시 옆면을 따라가면서 가공이 이루어지고 있다. 모서리에서 옆면 가공 방향으로 축들을 회전하는 동안 레이저빔의 조사를 중단할 수도 있지만, 이는 레이저빔의 중단과 재조사 과정에서 빔의 불균일성이 일어날 수 있으므로 또한 가공 결함으로 이어지는 문제점이 있다.However, in a general 5-axis laser processing machine, in the irradiation of a laser beam along a machining position for cutting or scribing of a target, a time is required for the laser beam to stop at one point while passing through the corner portion, By receiving more energy of the laser beam, it becomes a cause of defects in the corner portion. That is, in machining the side surface beyond the upper surface of the target object in the form of a translator, the laser beam travels in the direction of the edge while being irradiated on the upper surface, while the laser beam reaches the edge, After the shaft is properly rotated, machining is performed again along the side surface. Irradiation of the laser beam may be interrupted while rotating the shafts in the direction from the edge to the side surface processing. However, this may lead to nonuniformity of the beam in the course of interruption and re-examination of the laser beam, leading to processing defects.

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 모서리 부분을 지나가는 가공 시에 레이저빔의 회전과 이동 속도, 레이저 파워 등을 조절하여 레이저빔의 정지 없이 연속적으로 가공이 가능한 다축 레이저 가공기를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a laser beam processing apparatus and a laser beam processing method, And to provide a multi-axis laser processing machine capable of being machined.

먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의일면에 따른 다축 레이저 가공기는, 입력된 가공 위치 정보에 상응하는 가공 제어 정보를 생성하는 제어장치; 상기 가공 제어 정보에 따라 다축에 대한 구동 제어 신호와 레이저 제어 신호를 생성하는 모션 제어기; 상기 다축에 대한 구동 제어 신호에 따라 해당 각각의 축에 대한 구동 신호를 생성하는 서보 드라이버; 상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저 구동 신호를 생성하는 레이저 제어기; 상기 레이저 구동 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기; 및 상기 각각의 축에 대한 구동 신호에 따라 해당 다축을 구동하면서 상기 다축 중의 어느 한 축에 고정된 레이저 헤드로부터 상기 레이저빔을 대상체에 조사하여 가공하는 다축 머신을 포함하고, 상기 모션 제어기는, 상기 대상체의 모서리 부분을 지나가는 가공 중 연속적인 상기 레이저빔을 발생하도록 제어하며, 상기 가공 제어 정보에 기초하여 상기 대상체의 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 상기 레이저빔의 각도를 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호와, 상기 레이저빔의 각도 조절에 따른 에너지 보상을 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.To accomplish the above objects, according to one aspect of the present invention, there is provided a multi-axis laser machining apparatus including: a control device for generating machining control information corresponding to input machining position information; A motion controller for generating drive control signals and laser control signals for multiple axes according to the machining control information; A servo driver for generating drive signals for the respective axes in accordance with the drive control signals for the multiple axes; A laser controller for generating a laser driving signal in accordance with the laser control signal; A laser generator for generating a laser beam according to the laser driving signal; And a multiaxis machine for irradiating and processing the laser beam onto a target from a laser head fixed to any one of the multiple axes while driving the corresponding multiple axes in accordance with a drive signal for each of the axes, Controlling the angle of the laser beam to a predetermined distance before and after passing through the edge portion of the target object based on the machining control information so as to generate the continuous laser beam during machining passing through the edge portion of the target object, And the laser control signal for energy compensation according to the angle adjustment of the laser beam is generated.

상기 모션 제어기는, 상기 대상체의 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 상기 레이저빔의 각도 이외에 상기 레이저빔의 이동 속도를 더 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.The motion controller may generate the drive control signal for further adjusting the moving speed of the laser beam in addition to the angle of the laser beam for a predetermined distance before and after passing the corner portion of the object.

상기 다축 레이저 가공기는, 상기 가공 중의 상기 대상체와 상기 대상체에 형성한 기준 마크를 포함하는 영상을 획득하는 카메라를 더 포함하고, 상기 제어장치는, 상기 영상으로부터 가공 위치의 정보를 산출하고, 산출된 가공 위치와 입력된 상기 가공 위치 정보를 비교하여 상기 가공 위치 정보를 수정하며, 해당 상기 가공 제어 정보를 생성할 수 있다.Wherein the multi-axis laser machining apparatus further includes a camera for acquiring an image including the object and the reference mark formed on the object during the machining, and the control device calculates information of the machining position from the image, The machining position information is compared with the machining position information inputted, and the machining position information is corrected, and the machining control information can be generated.

상기 모션 제어기는, 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후에, 상기 모서리에서 아래쪽 또는 위쪽으로 꺽인 면에 대하여, 상기 모서리 전의 제1위치로부터 상기 모서리까지 상기 레이저 헤드의 가공면에 대한 각도를 감소시키다가, 상기 모서리로부터 상기 모서리 후의 제2위치까지 상기 레이저 헤드의 상기 아래쪽 또는 위쪽으로 꺽인면에 대한 각도를 증가시키도록 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.Wherein the motion controller reduces the angle of the laser head from the first position before the edge to the edge with respect to the processing surface of the laser head before and after passing the edge portion with respect to the downwardly or upwardly bent surface at the edge, The drive control signal may be generated to increase the angle with respect to the downward or upward turning surface of the laser head from the edge to the second post-edge position.

상기 모션 제어기는, 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후에, 상기 모서리에서 위쪽으로 꺽인 면에 대하여, 상기 레이저 헤드를 장착한 부품이 상기 모서리 주변에서 상기 대상체와 충돌 가능성을 예측하고, 상기 대상체와 충돌이 회피되도록 상기 레이저 헤드와 상기 대상체 간의 거리를 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.Wherein the motion controller estimates the possibility of collision of the part on which the laser head is mounted with the object around the edge with respect to the surface which is bent upwardly at the edge before and after passing the edge portion, The driving control signal for adjusting the distance between the laser head and the object may be generated.

그리고, 본 발명의 다른 일면에 따른 다축 머신을 이용한 레이저 가공방법은, 각각의 축에 대한 구동 신호에 따라 해당 다축을 구동하면서 상기 다축 중의 어느 한 축에 고정된 레이저 헤드로부터 상기 레이저빔을 대상체에 조사하여 가공하는 다축 머신을 이용한 레이저 가공방법에 있어서, 상기 대상체의 모서리 부분을 지나가는 가공 중 연속적인 상기 레이저빔을 발생하도록 제어하는 단계; 및 상기 대상체의 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 상기 레이저빔의 각도를 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호와, 상기 레이저빔의 각도 조절에 따른 에너지 보상을 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a laser machining method using a multi-axis machine, the laser machining method comprising the steps of: driving a corresponding multi-axis in accordance with a drive signal for each axis; A laser processing method using a multi-axis machine for irradiating and processing a laser beam, comprising the steps of: controlling the laser beam to be continuously generated during processing passing through a corner of the object; And a drive control signal for adjusting an angle of the laser beam and a laser control signal for energy compensation according to an angle adjustment of the laser beam, for a predetermined distance before and after passing the corner portion of the object .

본 발명에 따른 다축 레이저 가공기에 따르면, 모서리 부분을 지나가는 가공 시에 레이저빔의 회전과 이동 속도, 레이저 파워 등을 조절하여 레이저빔의 정지 없이 연속적으로 가공이 가능함으로써, 정확하고 빠른 시간에 모서리 부위의 결함 없는 가공 품질을 제공할 수 있다.According to the multi-axis laser machining apparatus according to the present invention, it is possible to continuously process without stopping the laser beam by controlling the rotation, the moving speed, the laser power, etc. of the laser beam at the time of passing through the corner portion, Can provide defect-free machining quality.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 레이저 가공기를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리에서 아래쪽으로 꺽인 면의 가공 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리에서 위쪽으로 꺽인 면의 가공 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리 부분의 가공에서의 레이저빔의 파워와 레이저빔의 각도 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a multi-axis laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining a machining method of a downwardly bent surface in an edge according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining a machining method of an upwardly bent surface at an edge according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining the relationship between the power of the laser beam and the angle of the laser beam in the machining of the edge portion according to the embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. In addition, detailed descriptions of known functions and / or configurations are omitted. The following description will focus on the parts necessary for understanding the operation according to various embodiments, and a description of elements that may obscure the gist of the description will be omitted. Also, some of the elements of the drawings may be exaggerated, omitted, or schematically illustrated. The size of each component does not entirely reflect the actual size, and therefore the contents described herein are not limited by the relative sizes or spacings of the components drawn in the respective drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 레이저 가공기(100)를 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a multi-axis laser machining apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 레이저 가공기(100)는, 제어장치(110), 다축 머신(120), 카메라(130), 모션 제어기(140), 서보 드라이버(150), 레이저 제어기(160), 레이저 발생기(170)을 포함한다. 1, a multi-axis laser machining apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a control device 110, a multi-axis machine 120, a camera 130, a motion controller 140, a servo driver 150, A laser controller 160, and a laser generator 170.

제어장치(110)는 다축 레이저 가공기(100)의 구성요소들에 대한 전반적인 제어를 담당하며, 입력된 가공 위치 정보에 상응하는 가공 제어 정보를 생성하여 모션 제어기(140)로 출력한다. 스테이지(20) 상의 대상체(10)에 대한 가공 위치 정보는, 대상체(10)에 대한 3차원 데이터를 기초로 가공 경로(path)를 추출하고 이로부터 레이저 가공을 위해 다축(예, 5축)의 이동과 회전 등에 대하여 생성한 가공 정보일 수 있다. 이와 같은 가공 위치 정보는 CAD/CAM(Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture) 소프트웨어를 이용하여 생성될 수 있다. The controller 110 controls the overall components of the multi-axis laser machining apparatus 100, generates machining control information corresponding to the input machining position information, and outputs the machining control information to the motion controller 140. The machining position information for the object 10 on the stage 20 is obtained by extracting a machining path based on the three-dimensional data of the object 10, It may be machining information generated for movement and rotation. Such processing position information can be generated using CAD / CAM (Computer Aided Design / Computer Aided Manufacture) software.

제어장치(110)는 반도체 프로세서와 같은 하드웨어, 응용 프로그램과 같은 소프트웨어, 또는 이들의 결합으로 구현될 수 있다. 제어장치(110)는 PC(Personal Computer)일 수도 있다. 또한, 전반적인 제어를 담당하는 제어부(110)는 다른 구성 요소들 중 하나 이상의 기능을 포함하도록 구현될 수 있으며, 제어부(110)의 일부 기능이 다른 유닛으로서 별도 구성 요소 형태로 구현되는 것도 가능하다.The control device 110 may be implemented with hardware such as a semiconductor processor, software such as an application program, or a combination thereof. The control device 110 may be a personal computer (PC). In addition, the control unit 110, which is responsible for overall control, may be implemented to include one or more of the other components, and some of the functions of the control unit 110 may be implemented as a separate component.

카메라(130)는 다축 머신(120)에 의한 대상체(10)의 가공 중에, 대상체(10)와 대상체(10)에 형성한 기준 마크(Fiducial Mark)(미도시)를 포함하는 영상을 획득하여 제어장치(110)로 출력한다.The camera 130 acquires an image including a fiducial mark (not shown) formed on the object 10 and the object 10 during the processing of the object 10 by the multi-axis machine 120, And outputs it to the apparatus 110.

모션 제어기(140)는 제어장치(110)로부터의 가공 제어 정보에 따라 다축에 대한 구동 제어 신호와 레이저 제어 신호를 생성한다. 모션 제어기(140)는 대상체(10) 가공 위치에 따라 다축 머신(120)에서의 다축(예, 5축)의 이동과 회전(예, x, y, z, 방위각, 고도각 회전 등), 또는 레이저빔의 각도, 이동속도 등을 제어하기 구동 제어 신호와, 대상체(10) 가공 위치에 따라 그에 맞는 레이저빔의 파워 등을 조절하기 위한 레이저 제어 신호를 생성할 수 있다.The motion controller 140 generates drive control signals and laser control signals for multiple axes according to the machining control information from the controller 110. [ The motion controller 140 is configured to move and rotate (e.g., x, y, z, azimuth angles, elevation angles, etc.) in multiple axes (e.g., 5 axes) The laser control signal for controlling the angle of the laser beam, the moving speed and the like, and the laser control signal for adjusting the power of the laser beam corresponding to the processing position of the target body 10 can be generated.

서보 드라이버(150)는 모션 제어기(140)로부터의 다축에 대한 구동 제어 신호에 따라 레이저빔의 조사 각도, 이동 속도 등이 조절된 해당 각각의 축에 대한 구동 신호를 생성한다. 레이저 제어기(160)는 모션 제어기(140)로부터의 레이저 제어 신호에 따라 레이저 파워 등이 조절된 해당 레이저 구동 신호를 생성한다. 레이저 발생기(170)는 레이저 제어기(160)로부터의 레이저 구동 신호에 따라 레이저빔을 발생한다. 레이저 발생기(170)에서 발생한 레이저빔은 광학계를 통하여 레이저 헤드(121) 끝에서 조사되도록 할 수 있다.The servo driver 150 generates drive signals for the respective axes whose irradiation angle, moving speed, and the like of the laser beam are adjusted in accordance with the drive control signals for the multiple axes from the motion controller 140. The laser controller 160 generates a corresponding laser drive signal whose laser power or the like is adjusted in accordance with the laser control signal from the motion controller 140. The laser generator 170 generates a laser beam according to a laser drive signal from the laser controller 160. The laser beam generated by the laser generator 170 may be irradiated from the end of the laser head 121 through the optical system.

다축 머신(120)은 스테이지(20)를 포함하는 개념일 수 있다. 서보 드라이버(150)의 구동 제어 신호에 따라 모터 또는 액츄에이터 등의 동작으로 스테이지(20)또는 다축 머신(120)의 각 축은 x, y, z, 방위각, 고도각 등 방향으로 이동 또는 회전이 가능하며, 대상체(10)에 레이저 헤드(121)를 최대한 근접시켜 대상체(10)에 레이저빔을 조사함으로 절단이나 스크라이빙 등 가공을 수행할 수 있다. 이와 같이 다축 머신(120)은 서보 드라이버(150)로부터의 각각의 축에 대한 구동 신호에 따라 해당 다축을 구동하면서, 해당 다축 중의 어느 한 축에 고정된 레이저 헤드(121)로부터 레이저빔을 대상체(10)에 조사하여 가공한다.The multi-axis machine 120 may be a concept including a stage 20. The axes of the stage 20 or the multiaxis machine 120 can be moved or rotated in the x, y, z, azimuth angles, altitude angles, etc. by operation of a motor or an actuator in accordance with the drive control signal of the servo driver 150 , Cutting, scribing or the like can be performed by irradiating the laser beam to the target body 10 by bringing the laser head 121 close to the target body 10 as much as possible. In this manner, the multi-axis machine 120 drives the corresponding multi-axes in accordance with the driving signals for the respective axes from the servo driver 150, while moving the laser beam from the laser head 121 fixed to one of the multi- 10).

특히, 본 발명에서 모션 제어기(140)는, 레이저 헤드(121)가 대상체(10)의 모서리 부분을 지나가는 가공 중, 레이저 발생기(170)로부터의 레이저빔의 출력이 정지됨이 없이, 연속적인 레이저빔을 발생하도록 제어한다. 이때, 제어장치(110)로부터의 가공 제어 정보에 기초하여, 모션 제어기(140)는, 대상체(10)의 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 레이저빔의 각도를 조절하기 위한 구동 제어 신호를 생성하여 서보 드라이버(150)로 출력하여 제어하고, 상기 레이저빔의 각도 조절에 따른 에너지 보상을 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 제어기(160)로 출력하여 제어한다. Particularly, in the present invention, the motion controller 140 is configured so that, during processing that the laser head 121 passes over the edge portion of the object 10, the output of the laser beam from the laser generator 170 is not stopped, . At this time, on the basis of the machining control information from the control device 110, the motion controller 140 performs drive control for adjusting the angle of the laser beam with respect to a predetermined distance before and after passing through the edge portion of the target object 10 Generates and outputs a control signal to the servo driver 150, generates the laser control signal for energy compensation according to the angle adjustment of the laser beam, and outputs the laser control signal to the laser controller 160 for control.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리(B)에서 아래쪽으로 꺽인 면의 가공 방식을 설명하기 위한 도면이다.Fig. 2 is a view for explaining a machining method of a downwardly bent surface in an edge B according to an embodiment of the present invention.

도 2와 같이, 모션 제어기(140)는, 제어장치(110)로부터의 가공 제어 정보에 기초하여 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리(A-B 거리, B-C 거리)를 미리 판단할 수 있다. 여기서, 수평면과 아래쪽으로 90도 꺽인 면을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 수평면과 아래쪽으로 꺽인 면 사이의 각은 0도 보다 크고 180도 보다 작은 소정의 각도일 수 있다. 2, the motion controller 140 can previously determine a predetermined distance (A-B distance, B-C distance) before and after passing the edge portion based on the machining control information from the control device 110. [ The angle between the horizontal plane and the downwardly bent surface may be a predetermined angle larger than 0 degrees and smaller than 180 degrees.

도 2와 같이, 모서리(B)가 수평면과 아래쪽으로 꺽인 면 사이에 존재하는 경우에, 모션 제어기(140)는, 모서리(B) 전의 제1위치(A)로부터 모서리(B)까지 레이저 헤드(121)의 가공면에 대한 각도(θ1)를 감소시키다가, 모서리(B)로부터 모서리 후의 제2위치(C)까지 레이저 헤드(121)의 아래쪽 꺽인면에 대한 각도(θ2)를 증가(예, 90도 까지 증가)시키도록 해당 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. The motion controller 140 moves the laser beam from the first position A to the edge B before the edge B in the case where the edge B exists between the horizontal plane and the downwardly bent surface, 1 with respect to the machining plane of the laser head 121 from the edge B to the second position C after the edge to increase the angle 2 with respect to the downward turning surface of the laser head 121 90 < / RTI > degrees).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리에서 위쪽으로 꺽인 면의 가공 방식을 설명하기 위한 도면이다. 여기서, 수평면과 위쪽으로 90도 꺽인 면을 예로 들어 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 수평면과 위쪽으로꺽인 면 사이의 각은 0도 보다 크고 180도 보다 작은 소정의 각도일 수 있다. FIG. 3 is a view for explaining a machining method of an upwardly bent surface at an edge according to an embodiment of the present invention. The angle between the horizontal plane and the upwardly bent surface may be a predetermined angle larger than 0 degrees and smaller than 180 degrees.

도 3과 같이, 모서리(E)가 수평면과 위쪽으로 꺽인 면 사이에 존재하는 경우에, 모션 제어기(140)는, 모서리(E) 전의 제1위치(D)로부터 모서리(E)까지 레이저 헤드(121)의 가공면에 대한 각도(θ1)를 감소(도 2와 반대 방향으로 기울임)시키다가, 모서리(E)로부터 모서리 후의 제2위치(F)까지 레이저 헤드(121)의 위쪽 꺽인면에 대한 각도(θ2)를 증가(예, 90도 까지 증가)시키도록 해당 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. The motion controller 140 moves the laser beam from the first position D before the edge E to the edge E as shown in Figure 3 when the edge E exists between the horizontal plane and the upwardly bent surface, 2 from the edge E to the second position F after the corner and then the angle? 1 with respect to the processing surface of the laser head 121 is reduced (tilted in the opposite direction to FIG. 2) The drive control signal can be generated to increase the angle [theta] 2 (for example, increase to 90 degrees).

특히, 도 3과 같은 경우에는, 모서리(E) 부분에서 다축 머신(120)의 레이저 헤드(121)를 장착한 부품이 이동 또는 회전하면서 대상체(10)와 충돌할 가능성이 있다. 따라서, 본 발명에서는 레이저 헤드(121)가 모서리(B/E) 부분을 지나가기 전과 후에, 특히, 모서리(E)에서 위쪽으로 꺽인 면에 대하여, 모션 제어기(140)는, 각 부품의 크기나 위치 정보 및 가공 제어 정보를 기초로 가공 위치별로 레이저 헤드(121)를 장착한 부품이 모서리(E) 주변에서 대상체와 충돌 가능성을 예측할 수 있다. 따라서, 모션 제어기(140)는, 레이저 헤드(121)를 장착한 부품이 대상체(10)와 충돌이 회피되도록 레이저 헤드(121)와 대상체(10) 간의 거리를 조절하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 모서리(E)가 좁은 구역에 위치하므로, 가공면으로부터 레이저 헤드(121)를 장착한 부품이 좀 더 멀리 떨어지도록 조절하여 충돌이 방지되도록 할 수 있다. Particularly, in the case of FIG. 3, there is a possibility that a component mounted with the laser head 121 of the multi-axis machine 120 at the edge E collides with the object 10 while moving or rotating. Therefore, in the present invention, the motion controller 140 controls the size of each component, that is, the size of each component, and the size of each part, before and after the laser head 121 passes the edge (B / E) Based on the position information and the machining control information, it is possible to predict the possibility of collision of the part on which the laser head 121 is mounted by the machining position with the object in the vicinity of the edge E. Accordingly, the motion controller 140 generates a drive control signal for adjusting the distance between the laser head 121 and the object 10 so that the component mounted with the laser head 121 avoids collision with the object 10 . For example, since the edge E is located in a narrow area, the component mounted with the laser head 121 from the machined surface can be adjusted so as to be farther away to prevent collision.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모서리(B/E) 부분의 가공에서의 레이저빔의 파워(LP)와 레이저빔의 각도(LA) 간의 관계를 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining the relationship between the power (LP) of the laser beam and the angle LA of the laser beam in the machining of the edge (B / E) portion according to the embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 4와 같이, 레이저 헤드(121)가 제1위치(A)에 접근하기 전에 가공면에 대한 각도가 90도이며, 모서리(B) 전의 제1위치(A)로부터 모서리(B)까지 레이저 헤드(121)의 가공면에 대한 각도(θ1)를 소정의 각도까지 서서히 감소시키다가(도 3 참조), 모서리(B)로부터 모서리 후의 제2위치(C)까지 레이저 헤드(121)의 아래쪽 꺽인면에 대한 각도(θ2)를 90도까지 증가시켜서, 레이저 헤드(121)가 제2위치(C) 이후로 진행하면서 가공면에 수직으로 레이저빔을 조사하도록 할 수 있다. For example, as shown in Fig. 4, the angle with respect to the machining surface is 90 degrees before the laser head 121 approaches the first position A, and from the first position A before the edge B to the edge B 1) of the laser head 121 from the edge B to the post-edge second position C is gradually reduced to a predetermined angle (see Fig. 3) 2 to 90 degrees with respect to the downward turning surface of the laser head 121 so that the laser head 121 irradiates the laser beam perpendicularly to the processing surface while advancing beyond the second position C. [

이와 같은 레이저빔의 각도 조절 시에 가공면에 전달되는 에너지는 감소하므로, 이를 보상하기 위하여, 모션 제어기(140)는 에너지 보상을 위해 증가된 레이저 파워로 레이저빔을 발생하기 위한 레이저 제어 신호를 생성하여 레이저 제어기(160)로 출력하여 제어할 수 있다. 레이저 제어기(160)는 모션 제어기(140)로부터의 해당 레이저 제어 신호에 따라 레이저 파워 등이 조절된 해당 레이저 구동 신호를 생성하며, 레이저 발생기(170)는 레이저 제어기(160)로부터의 레이저 구동 신호에 따라 레이저 파워가 증가된 레이저빔을 발생할 수 있다. In order to compensate for this, the motion controller 140 generates a laser control signal for generating a laser beam with increased laser power for energy compensation. And outputs it to the laser controller 160 for control. The laser controller 160 generates a corresponding laser drive signal whose laser power or the like is adjusted in accordance with the laser control signal from the motion controller 140. The laser generator 170 generates a laser drive signal from the laser controller 160 Thereby generating an increased laser power of the laser beam.

또한, 이와 같은 레이저빔의 각도 조절 시에 레이저 파워를 조절하는 것 이외에도, 모션 제어기(140)는, 대상체(10)의 모서리 부분(B/E)을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 레이저빔의 이동 속도를 더 조절하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다. 서보 드라이버(150)는 모션 제어기(140)로부터의 다축에 대한 해당 구동 제어 신호에 따라 이동 속도 등이 조절된 해당 각각의 축에 대한 구동 신호를 생성함으로써, 레이저 헤드(121)가 장착된 부품 또는 축이 모서리 부분(B/E)을 지나가기 전과 후에 더 빠르거나 느린 속도로 이동하도록 제어할 수 있다.In addition to the adjustment of the laser power during the adjustment of the angle of the laser beam, the motion controller 140 may control the laser power of the laser beam to a predetermined distance before and after passing the edge portion B / E of the target body 10, It is possible to generate a drive control signal for further controlling the moving speed of the beam. The servo driver 150 generates driving signals for the respective axes whose moving speed and the like are adjusted in accordance with the corresponding drive control signals for the multiple axes from the motion controller 140, It is possible to control the shaft to move at a faster or slower speed before and after passing the edge portion B / E.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다축 레이저 가공기(100)는, 가공 중의 대상체(10)와 대상체(10)에 형성한 기준 마크(Fiducial Mark)(미도시)를 포함하는 영상을 획득하는 카메라(130)를 더 포함한다.The multi-axis laser processing machine 100 according to an embodiment of the present invention includes a camera 10 for acquiring an image including a subject 10 during processing and a fiducial mark (not shown) formed on the target 10, (130).

제어장치(110)는, 카메라(130)의 영상으로부터 현재 가공이 되고 있는 위치의 레이저 헤드(121)의 위치 등을 산출하여, 해당 위치에 대해 기준 마크와의 x,y,z 축 거리 등을 계산하여, 해당 가공 위치의 정보를 산출할 수 있으며, 산출된 가공 위치와 입력된 가공 위치 정보를 비교하여 산출된 가공 위치와 입력된 가공 위치 정보에 따른 해당 위치가 서로 다르면, 산출된 가공 위치에 맞게 입력된 가공 위치 정보를 전체적으로 수정할 수 있다. 제어장치(110)는, 이에 따른 수정된 해당 가공 제어 정보를 생성하여 모션 제어기(140)로 출력함으로써, 입력된 가공 위치 정보에 따라 실질적인 가공 위치에서 정확히 가공이 이루어지도록 실시간으로 정확하게 보정해 나갈 수 있다. The control device 110 calculates the position of the laser head 121 at the position where the laser beam is currently being machined from the image of the camera 130 and calculates the x, y, z axis distance and the like with respect to the reference mark If the calculated machining position calculated by comparing the calculated machining position with the input machining position information and the corresponding positions according to the input machining position information are different from each other, It is possible to totally modify the machining position information that has been correctly input. The controller 110 generates the corrected machining control information and outputs the corrected machining control information to the motion controller 140 so that the machining control information can be accurately corrected in real time so that machining can be accurately performed at the actual machining position according to the input machining position information have.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다축 레이저 가공기(100)에 따르면, 모서리 부분을 지나가는 가공 시에 레이저빔의 회전과 이동 속도, 레이저 파워 등을 조절하여 레이저빔의 정지 없이 연속적으로 가공이 가능함으로써, 정확하고 빠른 시간에 모서리 부위의 결함 없는 가공 품질을 제공할 수 있다.As described above, according to the multi-axis laser machining apparatus 100 according to the present invention, it is possible to continuously process without stopping the laser beam by controlling the rotation, the moving speed, and the laser power of the laser beam during processing passing through the corner portion , It is possible to provide defect-free machining quality at corner portions accurately and quickly.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the essential characteristics of the invention. Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all technical ideas which are equivalent to or equivalent to the claims of the present invention are included in the scope of the present invention .

제어장치(110)
다축 머신(120)
카메라(130)
모션 제어기(140)
서보 드라이버(150)
레이저 제어기(160)
레이저 발생기(170)The control device 110,
Machine tools multi-axial (120)
Camera 130,
The motion controller 140,
The servo driver (150)
The laser controller 160,
The laser generator (170)

Claims (6)

입력된 가공 위치 정보에 상응하는 가공 제어 정보를 생성하는 제어장치;
상기 가공 제어 정보에 따라 다축에 대한 구동 제어 신호와 레이저 제어 신호를 생성하는 모션 제어기;
상기 다축에 대한 구동 제어 신호에 따라 해당 각각의 축에 대한 구동 신호를 생성하는 서보 드라이버;
상기 레이저 제어 신호에 따라 레이저 구동 신호를 생성하는 레이저 제어기;
상기 레이저 구동 신호에 따라 레이저빔을 발생하는 레이저 발생기; 및
상기 각각의 축에 대한 구동 신호에 따라 해당 다축을 구동하면서 상기 다축 중의 어느 한 축에 고정된 레이저 헤드로부터 상기 레이저빔을 대상체에 조사하여 가공하는 다축 머신을 포함하고,
상기 모션 제어기는, 상기 대상체의 모서리 부분을 지나가는 가공 중 연속적인 상기 레이저빔을 발생하도록 제어하며, 상기 가공 제어 정보에 기초하여 상기 대상체의 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 상기 레이저빔의 각도를 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호와, 상기 레이저빔의 각도 조절에 따른 에너지 보상을 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 가공기.A control device for generating machining control information corresponding to the input machining position information;
A motion controller for generating drive control signals and laser control signals for multiple axes according to the machining control information;
A servo driver for generating drive signals for the respective axes in accordance with the drive control signals for the multiple axes;
A laser controller for generating a laser driving signal in accordance with the laser control signal;
A laser generator for generating a laser beam according to the laser driving signal; And
And a multi-axis machine for irradiating and processing the laser beam onto a target from a laser head fixed to one of the multiple axes while driving the corresponding multi-axis in accordance with a drive signal for each of the axes,
Wherein the motion controller controls the laser beam to generate a continuous laser beam during machining passing through a corner portion of the target object, and performs, based on the machining control information, a predetermined distance before and after passing the corner portion of the target object, Wherein the drive control signal for adjusting the angle of the laser beam and the laser control signal for energy compensation according to the angle adjustment of the laser beam are generated. 제1항에 있어서,
상기 모션 제어기는, 상기 대상체의 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 상기 레이저빔의 각도 이외에 상기 레이저빔의 이동 속도를 더 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 가공기.The method according to claim 1,
Wherein the motion controller generates the drive control signal for further controlling the moving speed of the laser beam in addition to the angle of the laser beam for a predetermined distance before and after passing the corner portion of the object Multi-axis laser processing machine. 제1항에 있어서,
상기 가공 중의 상기 대상체와 상기 대상체에 형성한 기준 마크를 포함하는 영상을 획득하는 카메라를 더 포함하고,
상기 제어장치는, 상기 영상으로부터 가공 위치의 정보를 산출하고, 산출된 가공 위치와 입력된 상기 가공 위치 정보를 비교하여 상기 가공 위치 정보를 수정하며, 해당 상기 가공 제어 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 가공기.The method according to claim 1,
Further comprising a camera for acquiring an image including the object to be processed and a reference mark formed on the object,
Wherein the control device calculates the information on the machining position from the image and compares the calculated machining position with the input machining position information to correct the machining position information and generates the machining control information Multi-axis laser processing machine. 제1항에 있어서,
상기 모션 제어기는, 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후에, 상기 모서리에서 아래쪽 또는 위쪽으로 꺽인 면에 대하여, 상기 모서리 전의 제1위치로부터 상기 모서리까지 상기 레이저 헤드의 가공면에 대한 각도를 감소시키다가, 상기 모서리로부터 상기 모서리 후의 제2위치까지 상기 레이저 헤드의 상기 아래쪽 또는 위쪽으로 꺽인면에 대한 각도를 증가시키도록 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 가공기.The method according to claim 1,
Wherein the motion controller reduces the angle of the laser head from the first position before the edge to the edge with respect to the processing surface of the laser head before and after passing the edge portion with respect to the downwardly or upwardly bent surface at the edge, And the drive control signal is generated so as to increase the angle with respect to the downwardly or upwardly turned surface of the laser head from the edge to the second post-edge position. 제1항에 있어서,
상기 모션 제어기는,
상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후에, 상기 모서리에서 위쪽으로 꺽인 면에 대하여, 상기 레이저 헤드를 장착한 부품이 상기 모서리 주변에서 상기 대상체와 충돌 가능성을 예측하고, 상기 대상체와 충돌이 회피되도록 상기 레이저 헤드와 상기 대상체 간의 거리를 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 다축 레이저 가공기.The method according to claim 1,
Wherein the motion controller comprises:
Wherein the laser head is mounted to the laser head so that a component mounted with the laser head can collide with the object at the periphery of the edge with respect to a surface bent upwardly at the edge before and after passing the edge portion, And the drive control signal for adjusting the distance between the target object and the target object. 각각의 축에 대한 구동 신호에 따라 해당 다축을 구동하면서 상기 다축 중의 어느 한 축에 고정된 레이저 헤드로부터 상기 레이저빔을 대상체에 조사하여 가공하는 다축 머신을 이용한 레이저 가공방법에 있어서,
상기 대상체의 모서리 부분을 지나가는 가공 중 연속적인 상기 레이저빔을 발생하도록 제어하는 단계; 및
상기 대상체의 상기 모서리 부분을 지나가기 전과 후의 소정의 거리에 대하여, 상기 레이저빔의 각도를 조절하기 위한 상기 구동 제어 신호와, 상기 레이저빔의 각도 조절에 따른 에너지 보상을 위한 상기 레이저 제어 신호를 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 다축 머신을 이용한 레이저 가공방법.A laser machining method using a multi-axis machine for irradiating a laser beam onto a target from a laser head fixed to one of the multiple axes while driving a corresponding multi-axis according to a drive signal for each axis,
Controlling so as to generate the continuous laser beam during processing passing through a corner portion of the object; And
The drive control signal for adjusting the angle of the laser beam and the laser control signal for energy compensation according to the angle adjustment of the laser beam are generated for a predetermined distance before and after passing the corner portion of the object Step
And a laser processing method using the multi-axis machine.
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