KR20210042239A - Laser apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 레이저 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a laser device.
최근에는, 절단 장치, 마킹 장치 등과 같은 가공 장치 분야에 있어서, 우수한 물리적인 특성을 갖는 레이저빔을 이용한 레이저 장치의 사용량이 증가되고 있다.In recent years, in the field of processing devices such as cutting devices and marking devices, the amount of use of laser devices using laser beams having excellent physical properties is increasing.
일반적으로 레이저 장치는, 레이저빔을 생성하여 발진하는 레이저 발진기와, 레이저 발진기에서 발진된 레이저빔을 미리 정해진 전송 방식에 따라 전송하는 광학계와, 광학계를 통해 전송된 레이저빔을 집광하여 가공 대상물에 조사하는 레이저 노즐 등을 포함한다.In general, a laser device is a laser oscillator that generates and oscillates a laser beam, an optical system that transmits a laser beam oscillated by a laser oscillator according to a predetermined transmission method, and a laser beam transmitted through the optical system is condensed and irradiated to an object to be processed. It includes a laser nozzle and the like.
한편, 외부로부터 인가된 외력 및 진동, 레이저 장치의 구성 요소의 마모 및 노화, 기타 원인으로 인해 광학계에 구비된 광학 부재의 정렬 상태가 변경되어 레이저빔의 광로가 왜곡되면, 레이저빔이 미리 정해진 기준 광로로부터 이탈된 상태로 레이저 노즐에 전송된다. 그러면, 레이저 노즐로부터 방출된 레이저빔이 미리 정해진 가공 위치로부터 이탈된 상태로 가공 대상물에 조사됨으로써, 가공 대상물의 가공 품질에 악 영향을 미치게 된다.On the other hand, if the optical path of the laser beam is distorted due to external force and vibration applied from the outside, wear and aging of the components of the laser device, and other causes, the alignment of the optical members provided in the optical system is changed, the laser beam is determined by a predetermined standard. It is transmitted to the laser nozzle in a state away from the optical path. Then, the laser beam emitted from the laser nozzle is irradiated to the object to be processed in a state deviated from the predetermined processing position, thereby adversely affecting the processing quality of the object to be processed.
그런데, 종래의 레이저 장치는, 레이저빔의 광로 왜곡을 진단 및 보정 가능한 구성을 포함하고 있지 않아, 레이저빔의 광로 왜곡에 신속하게 대처할 수 없다는 문제점이 있었다.However, the conventional laser device does not include a configuration capable of diagnosing and correcting the optical path distortion of the laser beam, and thus there is a problem that it cannot quickly cope with the optical path distortion of the laser beam.
본 발명은, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저빔의 광로 왜곡을 자동으로 진단 가능하도록 구조를 개선한 레이저 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a laser device having an improved structure so that optical path distortion of a laser beam can be automatically diagnosed as to solve the problems of the prior art described above.
나아가, 본 발명은, 레이저빔의 광로 왜곡을 자동으로 보정 가능하도록 구조를 개선한 레이저 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Further, an object of the present invention is to provide a laser device having an improved structure so that optical path distortion of a laser beam can be automatically corrected.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 장치는, 레이저빔을 발진하는 레이저 발진기; 미러 마운트와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 상기 레이저빔을 전송하는 마운트측 반사 미러와, 상기 마운트측 반사 미러의 정렬 상태를 변경하여 상기 레이저빔의 광로를 조절하는 정렬기를 구비하는 미러 마운트 어셈블리; 상기 마운트측 반사 미러로부터 전송된 상기 레이저빔을 가공 대상물에 조사하는 레이저 노즐과, 상기 레이저빔을 센싱하여, 상기 광로의 벡터 값에 대응하는 노즐측 광로 신호를 출력하는 노즐측 센싱 부재를 구비하는 레이저 노즐 어셈블리; 상기 노즐측 광로 신호를 분석하여, 상기 레이저빔의 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 진단 모듈; 및 상기 진단 모듈에 의해 상기 광로 왜곡이 발생한다고 진단되는 경우에, 상기 정렬기를 구동하여, 상기 레이저빔의 광로 왜곡을 보정하는 제어기를 포함한다.A laser device according to a preferred embodiment of the present invention for solving the above-described problems includes: a laser oscillator for oscillating a laser beam; A mirror mount assembly including a mirror mount, a mount-side reflection mirror for transmitting the laser beam oscillated from the laser oscillator, and an aligner for adjusting an optical path of the laser beam by changing an alignment state of the mount-side reflection mirror; A laser nozzle for irradiating the laser beam transmitted from the mount-side reflecting mirror onto an object to be processed, and a nozzle-side sensing member configured to sense the laser beam and output a nozzle-side optical path signal corresponding to the vector value of the optical path. Laser nozzle assembly; A diagnostic module for diagnosing whether or not optical path distortion of the laser beam occurs by analyzing the nozzle-side optical path signal; And a controller for correcting the optical path distortion of the laser beam by driving the aligner when it is diagnosed that the optical path distortion occurs by the diagnostic module.
본 발명은, 레이저 장치에 관한 것으로서, 각종의 센서들을 이용해 레이저빔의 광로를 추적함으로써, 레이저빔의 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 자동으로 진단할 수 있고, 레이저빔의 광로 왜곡이 발생하는 구성 요소를 자동으로 특정할 수 있다.The present invention relates to a laser device, by tracking an optical path of a laser beam using various sensors, it is possible to automatically diagnose whether or not optical path distortion of the laser beam occurs, and a component in which optical path distortion of the laser beam occurs. Can be automatically specified.
또한, 본 발명은, 정렬기에 구비된 구동 모터를 속도 제어 방식을 통해 구동하여, 레이저빔의 조사 위치(테스트 빔스팟의 조사 위치)이 영점을 점진적으로 추종하도록 레이저빔의 광로를 조절하는 광로 왜곡의 보정 작업을 복수의 차수에 걸쳐 실시함으로써, 레이저빔의 광로 왜곡을 자동으로 보정할 수 있다.In addition, the present invention drives the driving motor provided in the aligner through a speed control method, so that the irradiation position of the laser beam (the irradiation position of the test beam spot) gradually follows the zero point. The optical path distortion of the laser beam can be automatically corrected by performing the correction operation of a plurality of orders.
이러한 레이저빔의 광로 왜곡의 자동 진단 및 자동 보정을 통해, 본 발명은, 가공 대상물의 가공 품질을 향상시킬 수 있고, 레이저 장치의 자동화를 구현할 수 있다.Through the automatic diagnosis and automatic correction of the optical path distortion of the laser beam, the present invention can improve the processing quality of the object to be processed, and can realize the automation of the laser device.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면.
도 2는 미러 마운트 어셈블리의 부분 단면도.
도 3은 마운트측 반사 미러가 가공 광로로부터 인출된 상태를 나타내는 미러 마운트 어셈블리의 부분 단면도.
도 4는 미러 마운트 어셈블리의 평면도.
도 5는 마운트측 반사 미러가 가공 광로로부터 인출된 상태를 나타내는 미러 마운트 어셈블리의 평면도.
도 6은 마운트측 센서를 이용해 마운트측 센싱 광로를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 7은 레이저빔이 광로 왜곡이 미발생한 상태로 미러 마운트 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 마운트측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면.
도 8은 레이저빔이 광로 왜곡이 발생한 상태로 미러 마운트 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 마운트측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면.
도 9는 레이저 노즐 어셈블리의 개략적인 구성을 나타내는 부분 단면도.
도 10은 도 9에 도시된 노즐측 반사 미러가 가공 광로에 삽입된 상태를 나타내는 부분 단면도.
도 11은 노즐측 센서를 이용해 노즐측 센싱 광로를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12은 레이저빔이 광로 왜곡이 미발생한 상태로 레이저 노즐 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 노즐측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면.
도 13는 레이저빔이 광로 왜곡이 발생한 상태로 레이저 노즐 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 노즐측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면.
도 14는 레이저 장치에 광로 왜곡이 발생하였는지 여부를 진단하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 15 내지 도 22는 정렬기를 이용해 광로 왜곡을 보정하는 제1 방법을 설명하기 위한 도면.
도 23 내지 도 29는 정렬기를 이용해 광로 왜곡을 보정하는 제2 방법을 설명하기 위한 도면.
도 30은 정렬기를 이용해 광로 왜곡을 보정하는 제3 방법을 설명하기 위한 도면.1 is a view showing a schematic configuration of a laser device according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a partial cross-sectional view of the mirror mount assembly.
Fig. 3 is a partial cross-sectional view of a mirror mount assembly showing a state in which a mount-side reflective mirror is pulled out from a processing optical path.
4 is a plan view of the mirror mount assembly.
Fig. 5 is a plan view of a mirror mount assembly showing a state in which a mount-side reflective mirror is pulled out from a processing optical path.
6 is a view for explaining a method of deriving a mount-side sensing optical path using a mount-side sensor.
FIG. 7 is a view showing a state in which a processing optical path and a mount-side sensing optical path are formed when a laser beam is transmitted to a mirror mount assembly in a state in which optical path distortion does not occur.
8 is a view showing a state in which a processing optical path and a mount-side sensing optical path are formed when a laser beam is transmitted to a mirror mount assembly in a state in which optical path distortion has occurred.
9 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of a laser nozzle assembly.
10 is a partial cross-sectional view showing a state in which the nozzle-side reflection mirror shown in FIG. 9 is inserted into a processing optical path.
11 is a view for explaining a method of deriving a nozzle-side sensing optical path using a nozzle-side sensor.
FIG. 12 is a view showing a state in which a processing optical path and a nozzle-side sensing optical path are formed when a laser beam is transmitted to the laser nozzle assembly in a state in which optical path distortion does not occur.
FIG. 13 is a view showing a state in which a processing optical path and a nozzle-side sensing optical path are formed when a laser beam is transmitted to a laser nozzle assembly in a state in which optical path distortion has occurred.
14 is a diagram for explaining a method of diagnosing whether optical path distortion has occurred in a laser device.
15 to 22 are views for explaining a first method of correcting optical path distortion using an aligner.
23 to 29 are views for explaining a second method of correcting optical path distortion using an aligner.
Fig. 30 is a diagram for explaining a third method of correcting optical path distortion using an aligner.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible, even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with an understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In describing the constituent elements of the embodiment of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), and the like may be used. These terms are for distinguishing the constituent element from other constituent elements, and the nature, order, or order of the constituent element is not limited by the term. In addition, unless otherwise defined, all terms including technical or scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of a laser device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 장치(1)는, 레이저빔(LB)을 발진하는 레이저 발진기(10)와, 레이저 발진기(10)로부터 전송된 레이저빔(LB)을 미리 정해진 기준 전송 순서(S)를 따라 순차적으로 전송함과 함께, 레이저빔(LB)의 광로 정보를 제공 가능하게 마련되는 광학계(20)와, 광학계(20)로부터 전송된 레이저빔(LB)을 집광하여 가공 대상물(P)에 조사함과 함께, 레이저빔(LB)의 광로 정보를 제공 가능하게 마련되는 레이저 노즐 어셈블리(30)와, 광학계(20) 및 레이저 노즐 어셈블리(30)로부터 제공된 레이저빔(LB)의 광로에 대한 정보를 기준으로 레이저 장치(1)의 전반적인 구동을 제어하여 레이저빔(LB)의 광로 왜곡을 보정하는 제어기(40)등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a
먼저, 레이저 발진기(10)는, 레이저빔(LB)을 가공 광로(OPp)를 따라 발진 가능하도록 마련된다. 가공 광로(OPp)는, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔(LB)이 광학계(20)와 레이저 노즐 어셈블리(30)를 순차적으로 경유한 후 가공 대상물(P)에 조사되도록 진행되는 광로를 말한다. 이러한 가공 광로(OPp)는, 후술할 마운트측 반사 미러(220), 기타 가공 광로(OPp)에 영향을 주는 부재들의 정렬 상태에 따라 가변될 수 있다.First, the
또한, 레이저 발진기(10)는, 서로 상이한 파장 대역을 갖는 가공광(LBp)과 지시광(LBm) 중 어느 하나의 레이저빔(LB)을 가공 광로(OPp)를 따라 선택적으로 발진 가능하도록 마련된다. 또한, 레이저 발진기(10)는, 가공광(LBp)과 지시광(LBm)이 서로 동일한 광축을 갖도록 마련될 수 있다. 그러면, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 가공광(LBp)과 지시광(LBm)은, 서로 동일한 광로 즉, 가공 광로(OPp)를 따라 전송될 수 있다.In addition, the
가공광(LBp)은, 가공 대상물(P)의 레이저 가공에 사용되는 레이저빔(LB)으로서, 가공 대상물(P)에 미리 정해진 기준 흡수율 이상만큼 흡수되는 파장 대역을 갖는다. 가공광(LBp)으로서 사용 가능한 레이저빔의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 가공 대상물(P)의 종류에 따라 다양한 종류의 레이저빔들 중 적어도 하나를 가공광(LBp)으로서 사용할 수 있다.The processing light LB p is a laser beam LB used for laser processing of the object P, and has a wavelength band absorbed by the object P by a predetermined reference absorption rate or higher. The kind of laser beam that can be used as the processed light LB p is not particularly limited. At least one of various types of laser beams may be used as the processing light LB p according to the type of the object P to be processed.
지시광(LBm)은, 레이저빔(LB)의 광로를 진단하기 위한 레이저빔(LB)으로서, 레이저빔(LB)의 빔스팟을 육안으로 관찰하거나 카메라로 촬영 가능한 가시광 파장 대역을 갖는다. 특히, 지시광(LBm)은, 지시광(LBm)에 의해 후술할 센서들(260, 350)이 손상되지 않도록, 가공광(LBp)에 비해 낮은 출력을 갖는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 지시광(LBm)으로서 사용 가능한 레이저빔(LB)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 후술할 센서들(260, 350)의 종류에 따라 다양한 종류의 레이저빔들 중 적어도 하나를 지시광(LBm)으로서 사용할 수 있다.The indicator light LB m is a laser beam LB for diagnosing the optical path of the laser beam LB, and has a visible light wavelength band in which a beam spot of the laser beam LB can be visually observed or photographed with a camera. In particular, the indicator light (LB m ) is preferably to have a lower output than the processing light (LB p ) so as not to damage the
제어기(40)는, 미리 정해진 공정 조건에 따라 가공광(LBp)과 지시광(LBm) 중 어느 하나의 레이저빔(LB)을 선택적으로 발진하도록 레이저 발진기(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는, 가공 대상물(P)을 레이저 가공하는 경우에는, 가공광(LBp)을 발진하도록 레이저 발진기(10)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어기(40)는, 레이저빔(LB)의 광로를 진단하는 경우에는, 지시광(LBm)을 발진하도록 레이저 발진기(10)를 제어할 수 있다.The
한편, 제어기(40)는, 가공광(LBp)과 지시광(LBm) 중 어느 하나의 레이저빔(LB)을 선택적으로 발진하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제어기(40)는, 가공광(LBp)과 지시광(LBm) 외에 다른 종류의 레이저빔(LB)도 선택적으로 발진 가능하게 마련될 수도 있다.On the other hand, the
다음으로, 광학계(20)는, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔(LB)을 가공 광로(OPp)를 따라 레이저 노즐 어셈블리(30)로 전송 가능하도록, 레이저 발진기(10)와 레이저 노즐 어셈블리(30) 사이에 설치된다. 이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학계(20)는, 후술할 마운트측 반사 미러(220)를 갖는 미러 마운트 어셈블리(200)를 구비할 수 있다.Next, the
미러 마운트 어셈블리(200)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 광학계(20)는, 복수의 마운트측 반사 미러들(220)을 이용해 레이저빔(LB)을 기준 전송 순서(S)를 따라 순차적으로 반사시켜 가공 광로(OPp)를 따라 전송 가능하도록, 복수의 미러 마운트 어셈블리들(200)을 구비할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 미러 마운트 어셈블리들(200)은, 기준 전송 순서(S) 중 어느 하나의 순서에 각각 배치됨으로써, 레이저빔(LB)을 기준 전송 순서(S)를 따라 순차적으로 전송할 수 있다. 또한, 미러 마운트 어셈블리들(200)은 각각, 후술할 마운트측 반사 미러(220)를 이용해 레이저빔(LB)을 반사하여 가공 광로(OPp)의 연장 방향을 미리 정해진 방향으로 전환할 수 있도록, 설치 방향, 설치 높이 등이 서로 상이하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 미러 마운트 어셈블리들(200)의 구체적인 구조는 후술하기로 한다.The number of installations of the
다음으로, 레이저 노즐 어셈블리(30)는, 광학계(20)로부터 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)을 가공 대상물(P)에 조사 가능하도록 설치된다. 이러한 레이저 노즐 어셈블리(30)의 구체적인 구조는 후술하기로 한다.Next, the
도 2는 미러 마운트 어셈블리의 부분 단면도이고, 도 3은 마운트측 반사 미러가 가공 광로로부터 인출된 상태를 나타내는 미러 마운트 어셈블리의 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of the mirror mount assembly, and FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the mirror mount assembly showing a state in which the mount-side reflective mirror is pulled out from a processing optical path.
도 4는 미러 마운트 어셈블리의 평면도이고, 도 5는 마운트측 반사 미러가 가공 광로로부터 인출된 상태를 나타내는 미러 마운트 어셈블리의 평면도이다.4 is a plan view of the mirror mount assembly, and FIG. 5 is a plan view of the mirror mount assembly showing a state in which the mount-side reflective mirror is pulled out from a processing optical path.
도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 미러 마운트 어셈블리들(200)은 각각, 미러 마운트(210)와, 레이저빔(LB)을 반사하여 가공 광로(OPp)를 따라 전송하는 마운트측 반사 미러(220)와, 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 변경하여, 마운트측 반사 미러(220)의 반사 각도를 조절하는 정렬기(230)와, 마운트측 반사 미러(220)를 미리 정해진 이송 경로를 따라 왕복 이송하여, 가공 광로(OPp)를 따라 진행하는 레이저빔(LB)을 마운트측 센싱 광로(OPs1)로 선택적으로 안내하는 마운트측 이송 부재(240)와, 마운트측 센싱 광로(OPs1)를 따라 진행되는 레이저빔(LB)에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(250)와, 노이즈 필터(250)를 통과한 레이저빔(LB)을 센싱하여, 마운트측 센싱 광로(OPs1)의 벡터 정보를 포함하는 마운트측 광로 신호를 출력하는 마운트측 센서(260) 등을 가질 수 있다.2 to 5, each of the
미러 마운트(210)는, 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)이 마운트측 반사 미러(220)에 입사되도록, 마운트측 반사 미러(220)를 지지 가능하게 마련된다. 즉, 미러 마운트(210)는, 레이저 발진기(10) 또는 기준 전송 순서(S) 중 당해 미러 마운트(210)가 구비된 미러 마운트 어셈블리(200)의 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)로부터 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)이 마운트측 반사 미러(220)에 입사되도록, 마운트측 반사 미러(220)를 지지 가능하게 마련된다.The
이러한 미러 마운트(210)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 미러 마운트(210)는, 가공광(LBp), 기타 레이저빔(LB)의 진행 통로를 제공하는 베이스 블록(211)과, 마운트측 반사 미러(220)가 설치되며, 베이스 블록(211)을 통과하는 레이저빔(LB)이 마운트측 반사 미러(220)에 입사되도록 배치되는 미러 플레이트(212)와, 마운트측 반사 미러(220)를 고정 가능하도록 미러 플레이트(212)에 장착되는 고정 블록(213)과, 베이스 블록(211)과 미러 플레이트(212)를 체결하는 체결 부재(214)와, 마운트측 센서(260)가 설치되는 센서 블록(215) 등을 가질 수 있다.The structure of the
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 블록(211)은, 레이저빔(LB)이 진행될 수 있도록 내부에 형성된 레이저 통로(211a)를 가질 수 있다. 베이스 블록(211)은, 볼트, 기타 고정 부재에 의해 미리 정해진 위치에 고정 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 2, the
레이저 통로(211a)의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 레이저빔(LB)의 가공 광로(OPp)와 대응하는 형상을 갖는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 통로(211a)는, 레이저빔(LB)의 진행 방향을 수직 방향으로 변경하여 가공 광로(OPp)의 연장 방향을 수직으로 전환하도록 마운트측 반사 미러(220)가 설치된 경우에, 'L' 자형을 가질 수 있다. 그러면, 레이저 발진기(10) 또는 상기 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)로부터 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)은, 레이저 통로(211a)의 일측 개구부(211b)를 통해 레이저 통로(211a)로 진입되어, 마운트측 반사 미러(220)에 입사된다. 또한, 마운트측 반사 미러(220)에 의해 반사된 레이저빔(LB)은, 연장 방향이 수직으로 전환된 가공 광로(OPp)를 따라 진행하면서, 레이저 통로(211a)의 타측 개구부(211c)를 통해 방출된다.The shape of the
도 2에 도시된 바와 같이, 미러 플레이트(212)는, 마운트측 반사 미러(220)를 삽입 가능하도록 개방 형성된 개방구(212a)와, 개방구(212a)에 삽입된 마운트측 반사 미러(220)를 지지 가능하도록 개방구(212a)의 내주면으로부터 돌출 형성된 플렌지(212b) 등을 가질 수 있다. 이러한 미러 플레이트(212)는, 후술할 체결 부재(214)에 의해 베이스 블록(211)의 일면에 체결될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
개방구(212a)는, 마운트측 반사 미러(220)를 삽입 가능하도록 마운트측 반사 미러(220)와 대응하는 형상을 갖는다. 플렌지(212b)는, 개방구(212a)에 삽입된 마운트측 반사 미러(220)의 외주부를 지지 가능하도록 개방구(212a)의 내측면으로부터 미리 정해진 길이만큼 돌출 형성된다. 이에, 마운트측 반사 미러(220)는, 외주부가 플렌지(212b)에 의해 지지되도록 개방구(212a)에 삽입됨으로써, 미러 플레이트(212)에 분리 가능하게 장착될 수 있다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 고정 블록(213)은, 개방구(212a)에 삽입되도록 일측면으로부터 돌출 형성되는 가압부(213a)를 가질 수 있다. 이러한 고정 블록(213)은, 볼트(미도시)에 의해 미러 플레이트(212)의 일면에 나사 결합되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 2, the fixing
가압부(213a)는, 개방구(212a)에 삽입된 마운트측 반사 미러(220)와 접촉되도록 미리 정해진 높이만큼 고정 블록(213)의 일면으로부터 돌출 형성될 수 있다. 가압부(213a)는, 개방구(212a)에 삽입된 마운트측 반사 미러(220)를 가압하여 플렌지(212b)에 밀착된 상태로 고정할 수 있다. 따라서, 가압부(213a)는, 외부로부터 인가된 외력, 진동 등으로 인해 마운트측 반사 미러(220)가 개방구(212a)의 내부에서 유동하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가압부(213a)는, 마운트측 반사 미러(220)와 접촉된 접촉면을 통해, 레이저빔(LB)에 의해 마운트측 반사 미러(220)에 인가된 열을 전달받을 수 있다. 이를 통해, 고정 블록(213)은, 마운트측 반사 미러(220)로부터 전달된 열을 외부로 방출하여, 고열에 의해 마운트측 반사 미러(220)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.The
한편, 고정 블록(213)은, 지시광(LBm)은 투과시키되 가공광(LBp)은 흡수하도록 마련되는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 고정 블록(213)은, 유리, 기타 지시광(LBm)을 선택적으로 투과시키는 재질로 형성될 수 있다. 특히, 마운트측 반사 미러(220)와 대면하는 고정 블록(213)의 입사면 및 후술할 노이즈 필터(250)와 대면하는 고정 블록(213)의 출사면은 각각, 지시광(LBm)을 선택적으로 투과시키도록 무반사 코팅될 수 있다. 그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 후술할 마운트측 이송 부재(240)에 의해 마운트측 반사 미러(220)가 가공 광로(OPp)로부터 인출된 경우에, 개방구(212a)를 통과한 지시광(LBm)은 고정 블록(213)을 투과한 후 마운트측 센싱 광로(OPs1)로 안내되어 마운트측 센서(260)를 향해 진행될 수 있다.On the other hand, the fixed
체결 부재(214)는, 미러 플레이트(212)를 베이스 블록(211)에 체결 가능하게 마련된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 체결 부재(214)는, 나사부가 미러 플레이트(212)를 관통하여 베이스 블록(211)의 일면에 나사 결합되는 체결 볼트(214a)와, 체결 볼트(214a)의 헤드와 미러 플레이트(212) 사이에 개재되는 스프링(214b) 등을 가질 수 있다. 스프링(214b)은 압축 코일 스프링인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The
체결 부재(214)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 체결 부재들(214)이 미리 정해진 간격을 두고 설치될 수 있다.The number of
이러한 체결 부재(214)에 의하면, 미러 플레이트(212)는 스프링(214b)으로부터 제공되는 탄성력에 의해 베이스 블록(211)의 일면 쪽으로 탄성 가압된다. 이를 통해, 체결 부재(214)는, 미러 플레이트(212)와 베이스 블록(211)을 탄성적으로 체결할 수 있다.According to this
도 3에 도시된 바와 같이, 센서 블록(215)은, 고정 블록(213)을 투과한 지시광(LBm)이 내부로 진입될 수 있도록, 고정 블록(213)의 일면에 장착된다. 센서 블록(215)은, 볼트, 기타 결합 부재(미도시)에 의해 고정 블록(213)의 일면에 나사 결합되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 센서 블록(215)의 내부에는, 후술할 노이즈 필터(250), 마운트측 센서(260) 등이 미리 정해진 간격을 두고 설치될 수 있다.As shown in FIG. 3, the
도 2에 도시된 바와 같이, 마운트측 반사 미러(220)는, 미러 플레이트(212)의 개방구(212a)와 대응하는 형상을 갖는다. 마운트측 반사 미러(220)로서 사용 가능한 반사 미러의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 마운트측 반사 미러(220)는 레이저빔을 전반사하는 통상의 반사 미러로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the mount-
마운트측 반사 미러(220)는, 레이저 발진기(10) 또는 상기 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)로부터 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)을 미리 정해진 반사 각도로 전반사 가능하게 설치된다. 이를 통해, 마운튼 반사 미러는 가공 광로(OPp)의 연장 반향을 마운트측 반사 미러(220)의 반사 각도만큼 전환할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 마운트측 반사 미러(220)는, 레이저빔(LB)을 전반사하여 가공 광로(OPp)의 연장 방향을 수직으로 전환 가능하도록 설치될 수 있다. 이러한 마운트측 반사 미러(220)에 의하면, 가공 대상물(P)의 레이저 가공 시, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 가공광(LBp)은 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에 구비된 마운트측 반사 미러(220)에 의해 기준 전송 순서(S)를 따라 순차적으로 전송되어 레이저 노즐 어셈블리(30)에 전달될 수 있다.The mount-side
정렬기(230)는 미러 마운트(210) 및 미러 마운트(210)에 장착된 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 변경 가능하게 마련된다. 이러한 정렬기(230)의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 정렬기(230)는, 회전 방향 및 회전 각도에 따라 미러 플레이트(212) 및 미러 플레이트(212)에 장착된 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 변경 가능하도록 미러 플레이트(212)에 장착되는 다이얼(232)과, 다이얼(232)을 회전 구동하는 구동 모터(234) 등을 포함할 수 있다.The
도 2에 도시된 바와 같이, 다이얼(232)은, 외주면에 나사산이 형성된 볼트 형상을 가질 수 있다. 이러한 다이얼(232)은, 단부가 베이스 블록(211)의 일면에 가압 접촉되도록, 미러 플레이트(212)에 나사 결합될 수 있다.As shown in FIG. 2, the
구동 모터(234)는, 다이얼(232)을 회전 구동할 수 있도록 다이얼(232)과 축 결합될 수 있다. 구동 모터(234)로서 사용 가능한 모터의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 즉, 초음파 모터, 서보 모터, 스태핑 모터 등 다양한 종류의 모터가 구동 모터(234)로서 사용될 수 있다.The
이러한 구동 모터(234)에 의해 다이얼(232)이 회전 구동되면, 미러 플레이트(212)는, 다이얼(232)의 회전 방향 및 회전 각도에 따라, 소정의 거리만큼 베이스 블록(211)에 근접되거나 베이스 블록(211)으로부터 이격되도록 점진적으로 이동될 수 있다. 이를 통해, 정렬기(230)는, 베이스 블록(211)과 미러 플레이트(212)의 사이 각도를 체결 부재(214)를 중심으로 변경시킴으로써, 미러 플레이트(212) 및 이에 장착된 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 변경할 수 있다. 그러면, 레이저빔(LB)에 대한 마운트측 반사 미러(220)의 반사 각도가 정렬기(230)의 구동 방식에 따라 조절되는 바, 이에 대응하여 가공 광로(OPp) 및 마운트측 센싱 광로(OPs1)를 포함한 레이저빔(LB)의 광로는 정렬기(230)의 구동 방식에 따라 조절될 수 있다.When the
이러한 정렬기(230)의 설치 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 정렬기(230)는, Y축을 중심으로 베이스 블록(211)과 미러 플레이트(212) 사이 각도를 변경하여, 가공 광로(OPp) 및 후술할 마운트측 센싱 광로(OPs1)를 포함한 레이저빔(LB)의 광로를 Y 방향과 수직되는 X 방향으로 이동시키는 제1 정렬기(230a)와, X축을 중심으로 베이스 블록(211)과 미러 플레이트(212) 사이 각도를 변경하여, 가공 광로(OPp) 및 후술할 마운트측 센싱 광로(OPs1)를 포함한 레이저빔(LB)의 광로를 Y 방향으로 이동시키는 제2 정렬기(230b) 등 한 쌍이 마련될 수 있다.The number of installations of the
또한, 제1 정렬기(230a)는, 회전 방향 및 회전 각도에 따라 Y축을 중심으로 베이스 블록(211)과 미러 플레이트(212) 사이 각도를 변경하여, 레이저빔(LB)의 광로를 X 방향으로 이동시키는 제1 다이얼(232a)과, 제1 다이얼(232a)을 회전 구동하는 제1 구동 모터(234a) 등을 포함할 수 있다.In addition, the
또한, 제2 정렬기(230b)는, 회전 방향 및 회전 각도에 따라 X축을 중심으로 베이스 블록(211)과 미러 플레이트(212) 사이 각도를 변경하여, 레이저빔(LB)의 광로를 Y 방향으로 이동시키는 제2 다이얼(232b)과, 제2 다이얼(232b)을 회전 구동하는 제2 구동 모터(234b) 등을 포함할 수 있다.In addition, the
이러한 제1 정렬기(230a) 및 제2 정렬기(230b)에 의하면, 레이저빔(LB)의 광로는, 제1 정렬기(230a) 및 제2 정렬기(230b) 각각의 구동 방식에 따라 X 방향 및 Y 방향 각각으로 개별적으로 조절될 수 있다.According to the
마운트측 이송 부재(240)는 마운트측 반사 미러(220)가 가공 광로(OPp) 상에 삽입되거나 가공 광로(OPp)로부터 인출되도록, 마운트측 반사 미러(220)를 미리 정해진 이송 경로를 따라 왕복 이송 가능하게 마련된다. 이러한 마운트측 이송 부재(240)로서 사용 가능한 이송 부재의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 마운트측 이송 부재(240)는, 실린더 장치로 구성될 수 있다. 이 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 마운트측 이송 부재(240)는, 구동력을 제공하는 실린더 본체(242)와, 실린더 본체(242)에 의해 미리 정해진 이송 경로를 따라 왕복 이송되며, 마운트측 반사 미러(220)와 결합되는 실린더 로드(244) 등을 가질 수 있다.Mounted
마운트측 반사 미러(220)의 이송 경로는, 마운트측 반사 미러(220)가 가공 광로(OPp) 상에 삽입되거나 가공 광로(OPp)로부터 인출되도록 정해지되, 센서 블록(15) 및 이에 설치된 노이즈 필터(250), 마운트측 센서(260) 등이 마운트측 반사 미러(220)와 간섭되지 않도록 정해진다. 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 마운트측 반사 미러(220)의 이송 경로는, 마운트측 반사 미러(220)를 폭 방향으로 왕복 이송 가능하게 정해질 수 있다. 이를 위하여, 미러 플레이트(212)는 마운트측 반사 미러(220)의 이송 방향(예를 들어, 마운트측 반사 미러(220)의 폭 방향)으로 확장된 확장부(212c)를 가질 수 있다. 이에 대응하여, 고정 블록(213)은 마운트측 반사 미러(220)의 이송 방향(예를 들어, 마운트측 반사 미러(220)의 폭 방향)으로 확장된 확장부(213b)를 가질 수 있다. 이러한 확장부들(212c, 213b)은, 마운트측 반사 미러(220)가 미리 정해진 이송 경로를 따라 이동 가능하도록 미러 플레이트(212)의 개방구(212a)와 연통되는 이동 통로 및 마운트측 이송 부재(240)가 설치되는 설치 공간이 각각 확장부들(212c, 213b) 사이에 형성되도록 마련된다.Conveying path of the mount-
이처럼 마운트측 이송 부재(240)를 설치함과 함께, 확장부들(212c, 213b)을 마련하면, 레이저 장치(1)의 구동 모드에 따라 마운트측 이송 부재(240)를 이용해 마운트측 반사 미러(220)를 가공 광로(OPp)에 선택적으로 삽입하거나 가공 광로(OPp)로부터 인출할 수 있다.In this way, when the mount-
예를 들어, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 가공 대상물(P)의 레이저 가공을 위해 레이저 발진기(10)로부터 가공광(LBp)을 발진시킨 경우에, 마운트측 이송 부재(240)는, 마운트측 반사 미러(220)를 가공 광로(OPp)에 삽입할 수 있다. 그러면, 마운트측 반사 미러(220)는, 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 가공광(LBp)을 전반사하여 가공 광로(OPp)의 연장 방향을 마운트측 반사 미러(220)의 반사 각도만큼 전환할 수 있다.For example, as shown in FIGS. 2 and 4, when the processing light LB p is oscillated from the
예를 들어, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 레이저빔(LB)의 광로 진단을 위해 레이저 발진기(10)로부터 지시광(LBm)을 발진시킨 경우에, 마운트측 이송 부재(240)는, 마운트측 반사 미러(220)를 가공 광로(OPp)로부터 인출시킬 수 있다. 그러면, 도 3에 도시된 바와 같이, 가공 광로(OPp)를 따라 미러 마운트 어셈블리(200)에 전송된 지시광(LBm)은 고정 블록(213)을 그대로 투과하여, 마운트측 센싱 광로(OPs1)로 안내된다. 여기서, 마운트측 센싱 광로(OPs1)는, 지시광(LBm)이 마운트측 반사 미러(220)에 의해 반사되지 않은 상태로 고정 블록(213)을 그대로 투과하여 진입되는 광로를 말한다. 이러한 마운트측 센싱 광로(OPs1)는, 가공 광로(OPp)와 미리 정해진 제1 연관 관계를 갖는다. 예를 들어, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 마운트측 센싱 광로(OPs1)는 마운트측 반사 미러(220)에 의해 연장 방향이 전환되기 이전 구간의 가공 광로(OPp)와는 일직선을 이루게 되고, 마운트측 반사 미러(220)에 의해 연장 방향이 미리 정해진 반사 각도만큼 전환된 이후 구간의 가공 광로(OPp)와는 마운트측 반사 미러(220)의 반사 각도와 동일한 각도를 이루게 된다.For example, as shown in FIGS. 3 and 5, when the indicator light LB m is oscillated from the
도 3에 도시된 바와 같이, 노이즈 필터(250)는, 고정 블록(213)을 투과하여 마운트측 센싱 광로(OPs1)로 안내된 지시광(LBm)이 입사되도록, 고정 블록(213)과 마운트측 센서(260) 사이에 설치된다. 노이즈 필터(250)는, 지시광(LBm)을 레이저빔(LB)의 광로 진단에 적합한 형태로 정형 가능하도록, 지시광(LBm)에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 이러한 노이즈 필터(250)는, 마운트측 센싱 광로(OPs1)로 안내된 지시광(LBm)을 노이즈가 제거된 상태로 마운트측 센서(260)에 전달함으로써, 노이즈로 인해 레이저빔(LB)의 광로 진단 결과에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 3, the
마운트측 센서(260)는, 노이즈 필터(250)에 의해 노이즈가 제거된 지시광(LBm)을 센싱하여, 마운트측 센싱 광로(OPs1)의 벡터 정보를 포함하는 마운트측 광로 신호를 출력할 수 있다. 이러한 마운트측 광로 신호는, 마운트측 센싱 광로(OPs1)의 위치 좌표, 마운트측 센싱 광로(OPs1)의 연장 방향, 기타 마운트측 센싱 광로(OPs1)에 대한 벡터 정보를 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 마운트측 센서(260)는, 지시광(LBm)의 센싱을 위하여, 노이즈 필터(250)를 통과한 지시광(LBm)이 조사되도록 마련된 마운트측 센싱면(260a)을 가질 수 있다. The mount-side sensor 260 senses the indication light LB m from which noise has been removed by the
도 6은 마운트측 센서를 이용해 마운트측 센싱 광로를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 레이저빔이 광로 왜곡이 미발생한 상태로 미러 마운트 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 마운트측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면이며, 도 8은 레이저빔이 광로 왜곡이 발생한 상태로 미러 마운트 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 마운트측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면이다.6 is a view for explaining a method of deriving a mount-side sensing optical path using a mount-side sensor, and FIG. 7 is a processed optical path and a mount-side sensing when the laser beam is transmitted to the mirror mount assembly without optical path distortion. FIG. 8 is a diagram illustrating an optical path formed, and FIG. 8 is a diagram illustrating a processing optical path and a mount-side sensing optical path formed when a laser beam is transmitted to the mirror mount assembly in a state in which optical path distortion has occurred.
도 6에 도시된 바와 같이, 마운트측 센서(260)는, 마운트측 센싱면(260a)에 조사된 지시광(LBm)의 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치를 센싱 가능하게 마련될 수 있다. 마운트측 센싱면(260a)은 미리 정해진 센싱 면적을 갖는 2D 평면으로 이루어지고, 이러한 마운트측 센싱면(260a)에는 마운트측 센싱면(260a) 상의 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치 좌표를 특정 가능한 XY 좌표계가 설정될 수 있다.As shown in FIG. 6, the mount-
마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치 좌표의 센싱을 위하여, 마운트측 센서(260)는, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 화상을 촬영하는 카메라, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치에 대응하는 위치 감지 신호를 출력하는 PSD 센서, 기타 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치에 대한 정보를 제공 가능한 다양한 센서들 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 특히, 마운트측 센서(260)가 카메라를 갖는 경우에, 카메라로서 CCD 카메라가 채용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.For the sensing of the position coordinates of the mount-side test beam spot (BS m1), mounted
이러한 마운트측 센서(260)로부터 출력된 마운트측 광로 신호는, 레이저빔(LB)의 광로 진단에 사용될 수 있다. 이를 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 장치(1)는, 마운트측 센서(260)로부터 출력된 마운트측 광로 신호를 분석하여 레이저빔(LB)의 광로 진단을 실시하는 진단 모듈(50)을 더 구비할 수 있다.The mount-side optical path signal output from the mount-
도 6을 참조하면, 진단 모듈(50)은, 마운트측 센서(260)에 의해 센싱된 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치를 기준으로 마운트측 센싱 광로(OPs1)의 벡터를 도출한 후, 마운트측 센싱 광로(OPs1)와 미리 정해진 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)의 광로차(D1)를 산출할 수 있다. 특히, 진단 모듈(50)은, 마운트측 센싱 광로(OPs1)를 따라 마운트측 센싱면(260a)에 조사된 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치 좌표와 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)를 따라 마운트측 센싱면(260a)에 조사된 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)의 위치 좌표의 차이를 이용해, 마운트측 센싱 광로(OPs1)와 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)의 광로차(D1)를 산출할 수 있다.Referring to FIG. 6, the
여기서, 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)는, 레이저빔(LB)이 레이저 발진기(10) 또는 상기 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)로부터 미리 정해진 제1 기준 가공 광로(OPrp1)를 따라 전송되는 경우의 마운트측 센싱 광로(OPs1)를 말한다. 또한, 제1 기준 가공 광로(OPrp1)는, 광로 왜곡이 발생하지 않은 경우에, 레이저 발진기(10) 또는 상기 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)로부터 전송된 레이저빔(LB)이 진행되는 가공 광로(OPp)를 말한다. 전술한 바와 같이, 마운트측 센싱 광로(OPs1)는, 가공 광로(OPp)와 제1 연관 관계를 갖는다. 이에, 제1 기준 센싱 광로(OPrs1) 역시, 제1 기준 가공 광로(OPrp1)와 제1 연관 관계를 갖도록 설정될 수 있다. 그러면, 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)의 위치 좌표는, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치 좌표를 이용해 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하였는지 여부를 진단하기 위한 마운트측 기준점으로서 기능할 수 있다.Here, the first reference sensing optical path OP rs1 is a predetermined first reference from the
도 7에 도시된 바와 같이, 지시광(LBm)이 제1 기준 가공 광로(OPrp1)와 서로 일치되는 가공 광로(OPp)를 따라 전송되는 경우에, 마운트측 센싱 광로(OPs1)는 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)와 서로 일치하게 된다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 지시광(LBm)이 제1 기준 가공 광로(OPrp1)로부터 소정의 광로차(D2)만큼 이탈된 가공 광로(OPp)를 따라 전송되는 경우에, 마운트측 센싱 광로(OPs1)와 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)는, 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1)의 광로차(D2)에 비례하는 광로차(D1)만큼 서로 불일치하게 된다.As shown in FIG. 7, when the indicator light LB m is transmitted along the processing optical path OP p coinciding with the first reference processing optical path OP rp1 , the mount-side sensing optical path OP s1 is They coincide with the first reference sensing optical path OP rs1. In addition, as shown in Figure 8, when the indicator light (LB m ) is transmitted along the processing optical path (OP p ) deviated by a predetermined optical path difference (D 2 ) from the first reference processing optical path (OP rp1) , The mount-side sensing optical path (OP s1 ) and the first reference sensing optical path (OP rs1 ) are in proportion to the optical path difference (D 2 ) between the processing optical path (OP p ) and the first reference processing optical path (OP rp1) ( D 1 ) inconsistent with each other.
진단 모듈(50)은, 제1 연관 관계를 이용해, 마운트측 센싱 광로(OPs1)의 벡터를 분석하여 가공 광로(OPp)의 벡터를 도출할 수 있다. 이처럼 도출한 가공 광로(OPp)의 벡터는, 가공 광로(OPp)의 위치 좌표, 가공 광로(OPp)의 연장 방향, 기타 가공 광로(OPp)에 대한 각종 데이터를 포함할 수 있다. 이에, 진단 모듈(50)은, 마운트측 센싱 광로(OPs1)와 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)의 광로차(D1)를 기준으로 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1)의 광로차(D2)를 산출할 수 있다. 이처럼 산출된 광로차(D2)는, 레이저빔(LB)이 광로의 진단이 실시되는 마운트측 미러 어셈블리(200)까지 가공 광로(OPp)를 따라 전송되는 과정에서 발생한 광로 왜곡의 절대치 및 방향을 따라내는 벡터 값에 해당될 수 있다.The
전술한 바와 같이, 미러 마운트 어셈블리들(200)은, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔(LB)을 마운트측 반사 미러들(220)을 이용해 기준 전송 순서(S)를 따라 순차적으로 전송 가능하도록 설치된다. 따라서, 미러 마운트 어셈블리들(200) 중 기준 전송 순서(S) 중 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에는, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 지시광(LBm)이 가공 광로(OPp)를 따라 전송된다. 또한, 미러 마운트 어셈블리들(200) 중 기준 전송 순서(S) 중 제2 순서 이상의 후순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에는, 상기 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)에 의해 반사된 지시광(LBm)이 가공 광로(OPp)를 따라 전송된다.As described above, the
이러한 지시광(LBm)의 전송 양상을 고려하여, 진단 모듈(50)은, 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에 대해, 지시광(LBm)이 광로 왜곡이 없는 정상 상태로 제1 기준 가공 광로(OPrp1)를 따라 전송되는지를 가공 광로(OPp)의 벡터, 광로차(D2) 등을 기준으로 개별적으로 판단할 수 있다.In consideration of the transmission aspect of the indicator light LB m , the
전술한 바와 같이, 레이저 발진기(10)는 가공광(LBp), 지시광(LBm) 등의 레이저빔들(LB)을 서로 동일한 광축을 갖도록 발진하므로, 레이저 발진기(10)로부터 발진된 레이저빔들(LB)은 서로 동일한 가공 광로(OPp)를 따라 전송된다. 이에, 진단 모듈(50)은, 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에 대해, 레이저빔(LB)이 레이저 발진기(10) 또는 상기 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)로부터 제1 기준 가공 광로(OPrp1)를 따라 전송되는지를 가공 광로(OPp)의 경로 벡터, 광로차(D2) 등을 기준으로 개별적으로 판단할 수 있다.As described above, since the
예를 들어, 진단 모듈(50)은, 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 대해 레이저빔(LB)의 광로 진단을 실시하는 경우에, 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1)가 불일치하면, 레이저빔(LB)이 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)까지 전송되는 과정에서 이상 현상으로 인해 가공 광로(OPp)의 왜곡이 발생한다고 진단할 수 있다. 이상 현상이란, 레이저 발진기(10)의 정렬 상태의 불량, 기타 레이저빔(LB)이 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)까지 전송되는 과정에서 가공 광로(OPp)의 왜곡을 발생시키는 현상을 말한다.For example, in the case of performing optical path diagnosis of the laser beam LB on the
예를 들어, 진단 모듈(50)은, 상기 후순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 대해 레이저빔(LB)의 광로 진단을 실시하는 경우에, 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1)가 불일치하면, 레이저빔(LB)이 상기 후순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)까지 전송되는 과정에서 가공 광로(OPp)의 왜곡이 발생한다고 진단할 수 있다. 이상 현상이란, 레이저 발진기(10)의 정렬 상태의 불량, 상기 후순서에 비해 기준 전송 순서(S)의 직전 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태의 불량, 기타 레이저빔(LB)이 상기 후순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)까지 전송되는 과정에서 가공 광로(OPp)의 왜곡을 발생시킬 수 있는 현상을 말한다.For example, the
한편, 진단 모듈(50)은, 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1) 사이의 광로차(D2)가 미리 정해진 기준 광로차를 초과하면, 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1)가 불일치한다고 진단하는 것이 바람직하다. 제조 공정 상의 공차, 조립 공정 상의 오차 등으로 인해 광로 왜곡을 물리적으로 완전히 해소하기는 어렵다. 이에, 가공 광로(OPp)의 왜곡으로 인해 가공 대상물(P)의 가공 품질에 악영향이 발생할 정도로 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1) 사이의 광로차(D2)가 큰 경우에만, 가공 광로(OPp)와 제1 기준 가공 광로(OPrp1)가 서로 불일치된다고 진단하는 것이다.On the other hand, the
이처럼 진단 모듈(50)은, 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에 대해, 레이저빔(LB)의 광로 진단을 실시함으로써, 어떠한 부재에서 가공 광로(OPp)의 왜곡이 발행하는지를 검출할 수 있다. 그런데, 전술한 진단 방법에 의하면, 기준 전송 순서(S)의 특정 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 가공 광로(OPp)의 왜곡은 상기 특정 순서에 비해 기준 전송 순서(S)의 후순서(바람직하게는, 직후 순서)에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 센서(260)를 이용해 진단할 수 있다. 이에, 전술한 진단 방법에 의하면, 기준 전송 순서(S)의 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생하는 가공 광로(OPp)의 왜곡은 검출할 수 없다. 상기 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생하는 가공 광로(OPp)의 왜곡을 검출하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다.As described above, the
도 9는 레이저 노즐 어셈블리의 개략적인 구성을 나타내는 부분 단면도이고, 도 10은 도 9에 도시된 노즐측 반사 미러가 가공 광로에 삽입된 상태를 나타내는 부분 단면도이다.9 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of the laser nozzle assembly, and FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a state in which the nozzle-side reflection mirror shown in FIG. 9 is inserted into a processing optical path.
도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 노즐 어셈블리(30)는, 레이저 노즐(310)과, 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)을 노즐측 센싱 광로(OPs2)로 선택적으로 안내하는 노즐측 반사 미러(320)와, 노즐측 반사 미러(320)를 가공 광로(OPp)에 삽입되거나 가공 광로(OPp)로부터 인출되도록 미리 정해진 경로를 따라 왕복 이송하는 노즐측 이송 부재(330)와, 노즐측 센싱 광로(OPs2)를 따라 진행되는 레이저빔(LB)에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 필터(340)와, 노이즈 필터(340)에 의해 노이즈가 제거된 레이저빔(LB)을 센싱하여, 노즐측 센싱 광로(OPs2)의 벡터 정보를 포함하는 노즐측 광로 신호를 출력하는 노즐측 센서(350) 등을 가질 수 있다.9, the
도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 노즐(310)은, 상기 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)로부터 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)이 내부로 진입 가능한 중공 형상을 갖는다. 이러한 레이저 노즐(310)은, 내부로 진입된 레이저빔(LB)을 집광 가능한 집광 렌즈(312)를 가질 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 집광 렌즈(312)는, 후술할 노즐측 반사 미러(320)에 의해 반사되지 않은 상태로 그대로 진행한 레이저빔(LB)을 집광 가능하도록, 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 노즐측 반사 미러(320)에 의해 반사된 레이저빔(LB)이 가공 대상물(P)에 조사되도록 레이저 노즐(310)이 마련되는 경우에, 집광 렌즈(312)는 노즐측 반사 미러(320)에 의해 반사된 레이저빔(LB)을 집광 가능하도록 설치될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 이하에서는 노즐측 반사 미러(320)에 의해 반사되지 않은 상태로 그대로 진행한 레이저빔(LB)이 입사되도록 집광 렌즈(312)가 설치된 경우를 기준으로 본 발명을 설명하기로 한다.As shown in FIG. 9, the
레이저 노즐(310)은, 레이저 노즐(310)의 내부로 진입된 레이저빔(LB)의 직경을 미리 정해진 비율로 확대하여 집광 렌즈(312)에 전달 가능하도록 설치되는 빔 익스펜더(미도시), 기타 레이저빔(LB)을 가공 대상물(P)의 가공 목적에 맞게 정형 가능한 다양한 광학 부재(미도시)를 더 구비할 수 있다.The
도 9에 도시된 바와 같이, 이러한 레이저 노즐(310)은, 집광 렌즈(312)에 의해 집광된 가공광(LBp)을 가공 광로(OPp)를 따라 가공 대상물(P)에 조사하여, 가공 대상물(P)을 레이저 가공할 수 있다.As shown in FIG. 9, the
노즐측 반사 미러(320)는, 가공 광로(OPp)를 따라 레이저 노즐(310)의 내부로 진입된 레이저빔(LB)이 입사되도록 레이저 노즐(310)의 내부에 설치되되, 레이저빔(LB)을 미리 정해진 반사 각도만큼 전반사 가능하도록 설치된다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐측 반사 미러(320)는 가공 광로(OPp)를 따라 레이저 노즐(310)의 내부로 진입된 레이저빔(LB)을 진행 방향이 수직으로 변경되도록 전반사 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 노즐측 반사 미러(320)로서 사용 가능한 반사 미러는 특별히 한정되지 않으며, 노즐측 반사 미러(320)는 레이저빔을 전반사하는 통상의 반사 미러로 구성될 수 있다.The nozzle-
도 10에 도시된 바와 같이, 노즐측 반사 미러(320)는, 집광 렌즈(312)에 도달되지 않은 레이저빔(LB)이 입사되도록 집광 렌즈(312)에 비해 광학계(20) 쪽에 가깝게 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.As shown in FIG. 10, the nozzle-
노즐측 이송 부재(330)는, 노즐측 반사 미러(320)가 가공 광로(OPp) 상에 삽입되거나 가공 광로(OPp)로부터 인출되도록, 노즐측 반사 미러(320)를 미리 정해진 이송 경로를 따라 왕복 이송 가능하게 마련된다. 이러한 노즐측 이송 부재(330)로서 사용 가능한 이송 부재의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 노즐측 이송 부재(330)는, 실린더 장치로 구성될 수 있다. 이 경우에, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐측 이송 부재(330)는, 구동력을 제공하는 실린더 본체(332)와, 실린더 본체(332)에 의해 미리 정해진 이송 경로를 따라 왕복 이송되며, 노즐측 반사 미러(320)에 결합되는 실린더 로드(334) 등을 가질 수 있다.Nozzle
노즐측 반사 미러(320)의 이송 경로는, 노즐측 반사 미러(320)가 가공 광로(OPp)에 삽입되거나 가공 광로(OPp)로부터 인출되도록 정해지되, 후술할 노이즈 필터(340), 노즐측 센서(350) 등이 노즐측 반사 미러(320)와 간섭되지 않도록 정해진다. 예를 들어, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐측 반사 미러(320)의 이송 경로는, 노즐측 반사 미러(320)를 레이저 노즐(310)의 수평 방향으로 왕복 이송 가능하게 정해질 수 있다. 이를 위하여, 레이저 노즐(310)의 일측벽에는 노즐측 반사 미러(320)의 이송 방향(예를 들어, 레이저 노즐(310)의 수평 방향)으로 확장된 제1 확장부(314)가 마련될 수 있다. 제1 확장부(314)는, 노즐측 반사 미러(320)가 미리 정해진 이송 경로를 따라 이동 가능하도록 레이저 노즐(310)의 내부와 연통되는 이동 통로 및 노즐측 이송 부재(330)가 설치되는 설치 공간이 각각 제1 확장부(314)의 내부에 형성되도록, 미리 정해진 용적을 갖는다.Feeding path of the nozzle-
또한, 제1 확장부(314)에 대응하여, 레이저 노즐(310)의 일측벽과 반대되는 레이저 노즐(310)의 타측벽에는 미리 정해진 연장 방향으로 확장된 제2 확장부(316)가 마련될 수 있다. 제2 확장부(316)의 연장 방향은 특별히 한정되지 않으며, 노즐측 반사 미러(320)에 의해 전반사된 레이저빔(LB)을 센싱하도록 노즐측 센서(350)가 마련되는 경우에, 제2 확장부(316)는 노즐측 반사 미러(320)에 의해 반사된 레이저빔(LB)의 진행 방향으로 연장 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐측 반사 미러(320)가 레이저빔(LB)의 진행 방향을 수직 방향으로 변경 가능하도록 마련되는 경우에, 제2 확장부(316)는 레이저 노즐(310)의 수평 방향으로 연장 형성될 수 있다. 이러한 제2 확장부(316)의 내부에는, 후술할 노이즈 필터(340), 노즐측 센서(350) 등이 미리 정해진 간격을 두고 설치될 수 있다.In addition, in correspondence with the
위와 같이 노즐측 이송 부재(330)를 설치함과 함께, 제1 확장부(314)를 마련하면, 레이저 장치(1)의 구동 모드에 따라 노즐측 이송 부재(330)를 이용해 노즐측 반사 미러(320)를 가공 광로(OPp)에 선택적으로 삽입하거나 가공 광로(OPp)로부터 인출할 수 있다.When the nozzle-
예를 들어, 도 9에 도시된 바와 같이, 가공 대상물(P)의 레이저 가공을 위해 레이저 발진기(10)로부터 가공광(LBp)을 발진시킨 경우에, 노즐측 이송 부재(330)는, 노즐측 반사 미러(320)를 가공 광로(OPp)로부터 인출시킬 수 있다. 그러면, 도 9에 도시된 바와 같이, 가공광(LBp)은 노즐측 반사 미러(320)에 의해 반사되지 않은 상태로 가공 광로(OPp)를 따라 그대로 진행한 후, 가공 대상물(P)에 조사될 수 있다.For example, as shown in FIG. 9, when the processing light LB p is oscillated from the
예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저빔(LB)의 광로 진단을 위해 레이저 발진기(10)로부터 지시광(LBm)을 발진시킨 경우에, 노즐측 이송 부재(330)는, 노즐측 반사 미러(320)를 가공 광로(OPp)로부터 인출시킬 수 있다. 그러면, 도 10에 도시된 바와 같이, 가공 광로(OPp)를 따라 전송된 레이저빔(LB)은, 노즐측 반사 미러(320)에 의해 전반사되어, 노즐측 센싱 광로(OPs2)로 안내된다. 이러한 노즐측 센싱 광로(OPs2)는, 지시광(LBm)이 노즐측 반사 미러(320)에 의해 진행 방향이 미리 정해진 반사 각도만큼 변경되도록 전반사되어 진입되는 광로다. 이에, 노즐측 센싱 광로(OPs2)는, 가공 광로(OPp)와 미리 정해진 제2 연관 관계를 갖는다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저빔(LB)의 진행 방향을 수직 방향으로 변경하도록 노즐측 반사 미러(320)가 설치된 경우에, 노즐측 센싱 광로(OPs2)는 가공 광로(OPp)와 수직을 이루게 된다.For example, as shown in FIG. 10, when the indicator light LB m is oscillated from the
도 10에 도시된 바와 같이, 노이즈 필터(340)는, 노즐측 센싱 광로(OPs2)로 안내된 지시광(LBm)이 입사되도록 노즐측 반사 미러(320)와 노즐측 센서(350) 사이에 설치되되, 제2 확장부(316)의 내부에 위치하도록 설치된다. 노이즈 필터(340)는, 지시광(LBm)을 레이저빔(LB)의 광로 진단에 적합한 형태로 정형 가능하도록, 지시광(LBm)에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 이러한 노이즈 필터(340)는, 노즐측 센싱 광로(OPs2)로 안내된 지시광(LBm)을 노이즈가 제거된 상태로 노즐측 센서(350)에 전달함으로써, 노이즈로 인해 레이저빔(LB)의 광로 진단 결과에 오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.As shown in FIG. 10, the
노즐측 센서(350)는, 노이즈 필터(340)에 의해 노이즈가 제거된 지시광(LBm)을 센싱하여, 노즐측 센싱 광로(OPs2)의 벡터 정보를 포함하는 노즐측 광로 신호를 출력할 수 있다. 노즐측 광로 신호는, 노즐측 센싱 광로(OPs2)의 위치 좌표, 노즐측 센싱 광로(OPs2)의 연장 방향, 기타 노즐측 센싱 광로(OPs2)에 대한 벡터 정보를 포함할 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐측 센서(350)는, 지시광(LBm)의 센싱을 위하여, 노이즈 필터(340)를 통과한 지시광(LBm)이 조사되도록 마련된 노즐측 센싱면(350a)을 가질 수 있다. The nozzle-side sensor 350 senses the indication light LB m from which noise is removed by the
도 11은 노즐측 센서를 이용해 노즐측 센싱 광로를 도출하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 12은 레이저빔이 광로 왜곡이 미발생한 상태로 레이저 노즐 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 노즐측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면이며, 도 13는 레이저빔이 광로 왜곡이 발생한 상태로 레이저 노즐 어셈블리에 전송된 경우에 가공 광로와 노즐측 센싱 광로가 형성된 양상을 나타내는 도면이다.FIG. 11 is a diagram for explaining a method of deriving a nozzle-side sensing optical path using a nozzle-side sensor, and FIG. 12 is a processing optical path and a nozzle-side sensing when the laser beam is transmitted to the laser nozzle assembly without optical path distortion. FIG. 13 is a diagram illustrating an optical path and a nozzle-side sensing optical path formed when a laser beam is transmitted to the laser nozzle assembly in a state in which optical path distortion has occurred.
도 11에 도시된 바와 같이, 노즐측 센서(350)는, 노즐측 센싱면(350a)에 조사된 지시광(LBm)의 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치를 센싱 가능하게 마련될 수 있다. 여기서, 노즐측 센서(350)의 노즐측 센싱면(350a)은 미리 정해진 센싱 면적을 2D 평면으로 이루어지고, 이러한 노즐측 센싱면(350a)에는 노즐측 센싱면(350a) 상의 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치 좌표를 특정 가능한 XY 좌표계가 설정될 수 있다.As shown in Figure 11, the nozzle-
노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치 좌표의 센싱을 위하여, 노즐측 센서(350)는, 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 화상을 촬영하는 카메라, 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치에 대응하는 위치 감지 신호를 출력하는 PSD 센서, 기타 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치에 대한 정보를 제공 가능한 다양한 센서들 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 특히, 노즐측 센서(350)가 카메라를 가지는 경우에, 카메라로서 CCD 카메라가 채용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.To the position coordinate sensing of the nozzle-side test beam spot (BS m2), a nozzle-
진단 모듈(50)은, 이처럼 노즐측 센서(350)로부터 출력된 노즐측 광로 신호를 분석하여, 레이저빔(LB)의 광로 진단을 실시할 수 있다.The
도 11에 도시된 바와 같이, 진단 모듈(50)은, 노즐측 센서(350)에 의해 센싱된 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치를 기준으로 노즐측 센싱 광로(OPs2)의 벡터를 도출한 후, 노즐측 센싱 광로(OPs2)와 미리 정해진 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)의 광로차(D3)를 산출할 수 있다. 특히, 진단 모듈(50)은, 노즐측 센싱 광로(OPs2)를 따라 노즐측 센싱면(350a)에 조사된 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치 좌표와 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)를 따라 노즐측 센싱면(350a)에 조사된 지시광(LBm)의 노즐측 기준 빔스팟(BSr2)의 위치 좌표의 차이를 이용해, 노즐측 센싱 광로(OPs2)와 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)의 광로차(D3)를 산출할 수 있다.As shown in FIG. 11, the
여기서, 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)는, 레이저빔(LB)이 상기 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)로부터 제2 기준 가공 광로(OPrp2)를 따라 전송되는 경우의 노즐측 센싱 광로(OPs2)를 말한다. 또한, 제2 기준 가공 광로(OPrp2)는, 광로 왜곡이 발생하지 않은 경우에, 상기 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)로부터 전송된 레이저빔(LB)이 진행되는 가공 광로(OPp)를 말한다. 전술한 바와 같이, 노즐측 센싱 광로(OPs2)는, 가공 광로(OPp)와 제2 연관 관계를 갖는다. 이에, 제2 기준 센싱 광로(OPrs2) 역시, 제2 기준 가공 광로(OPrp2)와 제2 연관 관계를 갖도록 설정될 수 있다. 그러면, 노즐측 기준 빔스팟(BSr2)의 위치 좌표는, 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)의 위치 좌표를 이용해 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하였는지 여부를 진단하기 위한 노즐측 기준점으로서 기능할 수 있다.Here, the second reference sensing optical path OP rs2 is along the second reference processing optical path OP rp2 from the mount-
도 12에 도시된 바와 같이, 지시광(LBm)이 제2 기준 가공 광로(OPrp2)와 서로 일치되는 가공 광로(OPp)를 따라 전송되는 경우에, 노즐측 센싱 광로(OPs2)는 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)와 서로 일치하게 된다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 지시광(LBm)이 제2 기준 가공 광로(OPrp2)로부터 소정의 광로차(D4)만큼 이탈된 가공 광로(OPp)를 따라 노즐측 반사 미러(320)에 전송되는 경우에, 노즐측 센싱 광로(OPs2)와 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)는, 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2)의 광로차(D4)에 비례하는 광로차(D3)만큼 서로 불일치하게 된다.As shown in FIG. 12, when the indicator light LB m is transmitted along the processing optical path OP p that coincides with the second reference processing optical path OP rp2 , the nozzle-side sensing optical path OP s2 is They coincide with the second reference sensing optical path OP rs2. In addition, as shown in FIG. 13, the nozzle-side reflection mirror along the processing optical path OP p in which the indicator light LB m is deviated from the second reference processing optical path OP rp2 by a predetermined optical path difference D 4. When transmitted to 320, the nozzle-side sensing optical path (OP s2 ) and the second reference sensing optical path (OP rs2 ) are the optical path difference (D) between the processing optical path (OP p ) and the second reference processing optical path (OP rp2). They are inconsistent with each other by the optical path difference (D 3) proportional to 4 ).
진단 모듈(50)은, 제2 연관 관계를 이용해, 노즐측 센싱 광로(OPs2)의 벡터를 분석하여 가공 광로(OPp)의 벡터를 도출할 수 있다. 이처럼 도출한 가공 광로(OPp)의 벡터는, 가공 광로(OPp)의 위치 좌표, 가공 광로(OPp)의 연장 방향, 기타 가공 광로(OPp)에 대한 각종 데이터를 포함할 수 있다. 이에, 진단 모듈(50)은, 노즐측 센싱 광로(OPs2)와 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)의 광로차(D3)를 기준으로 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2)의 광로차(D4)를 산출할 수 있다. 이처럼 산출된 광로차(D4)는, 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(30)까지 가공 광로(OPp)를 따라 전송되는 과정에서 발생한 광로 왜곡의 절대치 및 방향을 따라내는 벡터 값에 해당될 수 있다.The
진단 모듈(50)은, 지시광(LBm)이 제2 기준 가공 광로(OPrp2)를 따라 노즐측 반사 미러(320)에 전송되는지 여부를 노즐측 센서(350)를 이용해 도출한 가공 광로(OPp)의 벡터, 광로차(D4) 등을 기준으로 판단할 수 있다. 그런데, 가공광(LBp)은 지시광(LBm)과 동일하게 가공 광로(OPp)를 따라 전송되어 가공 대상물(P)에 조사된다. 이에, 진단 모듈(50)은, 지시광(LBm)이 제2 기준 가공 광로(OPrp2)를 따라 노즐측 반사 미러(320)에 전송된다고 판단되면, 가공광(LBp)이 가공 대상물(P)의 미리 정해진 기준 가공점에 오차 없이 조사된다고 판단할 수 있다. 이에 반해, 진단 모듈(50)은, 지시광(LBm)이 제2 기준 가공 광로(OPrp2)와 소정의 광로차(D4)만큼 불일치되는 가공 광로(OPp)를 따라 노즐측 반사 미러(320)에 전송된다고 판단되면, 가공광(LBp)이 가공 대상물(P)의 미리 정해진 기준 가공점으로부터 소정의 광로차(D4)만큼 이격된 왜곡점에 조사된다고 판단할 수 있다.The
전술한 바와 같이, 레이저 발진기(10)에서 발진된 레이저빔(LB)은, 미러 마운트 어셈블리들(200)의 마운트측 반사 미러들(220)에 의해 순차적으로 반사됨으로써, 가공 광로(OPp)를 따라 노즐측 반사 미러(320)에 전송된다. 이에, 진단 모듈(50)은, 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2)가 서로 불일치하면, 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(300)까지 전송되는 과정에서 이상 현상으로 인해 가공 광로(OPp)의 왜곡이 발생한다고 진단할 수 있다. 이상 현상이란, 상기 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태의 불량, 기타 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(300)까지 전송되는 과정에서 가공 광로(OPp)의 왜곡을 발생시킬 수 있는 현상을 말한다.As described above, the laser beam LB oscillated by the
한편, 진단 모듈(50)은, 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2) 사이의 광로차(D4)가 미리 정해진 기준 광로차를 초과하면, 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2)가 불일치한다고 진단하는 것이 바람직하다. 제조 공정 상의 공차, 조립 공정 상의 오차 등으로 인해 가공 광로(OPp)의 왜곡을 물리적으로 완전히 해소하기는 어렵다. 이에, 가공 광로(OPp)의 왜곡으로 인해 가공 대상물(P)의 가공 품질에 악영향이 발생할 정도로 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2) 사이의 광로차(D4)가 큰 경우에만, 가공 광로(OPp)와 제2 기준 가공 광로(OPrp2)가 서로 불일치된다고 진단하는 것이다.On the other hand, the
도 14는 레이저 장치에 광로 왜곡이 발생하였는지 여부를 진단하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 15 내지 도 22는 정렬기를 이용해 광로 왜곡을 보정하는 제1 방법을 설명하기 위한 도면이다.14 is a diagram for explaining a method of diagnosing whether optical path distortion has occurred in a laser device, and FIGS. 15 to 22 are diagrams for explaining a first method of correcting optical path distortion using an aligner.
레이저 장치(1)를 장시간 동안 사용하면, 마운트측 반사 미러(220), 구동 모터(234), 기타 구성 요소들의 마모, 노화 및 조립 공차와, 외부로부터 인가되는 진동, 기타 외력 등으로 인해 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태가 설계치로부터 임의로 변경됨으로써, 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하는 경우가 있다. 이러한 레이저빔(LB)의 광로 왜곡은 가공 대상물(P)의 품질을 저하시킬 수 있다. 이를 해결하기 위하여, 레이저 장치(1)에 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업과, 레이저 장치(1)에 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업을 실시할 수 있다.If the
레이저 장치(1)에 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업은, 미리 정해진 진단 조건이 만족될 때마다 실시하는 것이 바람직하다. 진단 조건은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 이전에 광로 왜곡을 진단한 후로부터 미리 정해진 기준 시간이 경과되거나, 가공 대상물(P)의 레이저 가공 작업이 종료되거나, 레이저 장치(1)가 시동(전원 ON)되는 경우 등에 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단할 수 있다.The operation of diagnosing whether or not optical path distortion occurs in the
레이저 장치(1)에 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 레이저 장치(1)에 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업은, 제어기(40)를 이용해 지시광(LBm)을 발진하도록 레이저 발진기(10)를 구동함과 함께, 지시광(LBm)이 최종 센서 즉, 노즐측 센서(350)의 노즐측 센싱면(350a)에 조사되도록 전체 마운트측 이송 부재들(240) 및 노즐측 이송 부재(330)를 구동하여 레이저 장치(1)에 구비된 전체 마운트측 반사 미러들(220)과 노즐측 반사 미러(320)를 각각 가공 광로(OPp)에 삽입한 상태에서, 실시할 수 있다. 그러면, 도 14에 도시된 바와 같이, 진단 모듈(50)은, 노즐측 센서(350)로부터 출력된 노즐측 광로 신호를 분석하여 측정한 노즐측 센싱면(350a) 상의 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)과 노즐측 기준 빔스팟(BSr2) 사이의 거리를 기준으로 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단할 수 있다.The method of diagnosing whether or not optical path distortion occurs in the
예를 들어, 진단 모듈(50)은, 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)과 노즐측 기준 빔스팟(BSr2) 사이의 거리가 미리 정해진 기준 간격을 초과하면, 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(30)까지 전송되는 과정에서 노즐측 센싱 광로(OPs2)와 제2 기준 센싱 광로(OPrs2)의 광로차(D3)에 비례하는 광로차(D4) 만큼 레이저빔(LB)의 광로 즉, 가공 광로(OPp)에 왜곡이 발생한다고 진단할 수 있다.For example, the
예를 들어, 진단 모듈(50)은, 노즐측 테스트 빔스팟(BSm2)과 노즐측 기준 빔스팟(BSr2) 사이의 거리가 미리 정해진 기준 간격 이하이면, 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(30)까지 전송되는 과정에서 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하지 않는다고 진단할 수 있다.For example, if the distance between the nozzle-side test beam spot BS m2 and the nozzle-side reference beam spot BS r2 is less than or equal to a predetermined reference interval, the
그런데, 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(30)까지 전송되는 과정에서 광로 왜곡이 발생한다는 진단 결과만으로는, 적어도 하나의 미러 마운트 어셈블리(200)에서 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생한다는 사실만을 파악할 수 있고, 어떤 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지를 특정할 수는 없다. 이에, 레이저빔(LB)이 레이저 노즐 어셈블리(30)까지 전송되는 과정에서 광로 왜곡이 발생한다고 진단된 경우에는, 미러 마운트 어셈블리들(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업과, 미러 마운트 어셈블리들(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업을 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각마다 개별적으로 실시하는 것이 바람직하다.However, the fact that the optical path distortion of the laser beam LB occurs in at least one
미러 마운트 어셈블리들(200) 중 어느 하나에서 발생한 광로 왜곡은, 기준 전송 순서(S)의 후순서로 갈수록 확대되는 양상을 갖는다. 이에, 기준 전송 순서(S)의 마지막 순서 이전의 특정 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업은, 상기 특정 순서의 직후 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 센서(260)를 이용해 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 기준 전송 순서(S)의 마지막 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업은, 레이저 노즐 어셈블리(30)에 구비된 노즐측 센서(350)를 이용해 실시하는 것이 바람직하다.The optical path distortion occurring in any one of the
정렬기(230)는, 당해 정렬기(230)와 연동된 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 변경하여 마운트측 반사 미러(220)의 반사 각도를 조절함으로써, 레이저빔(LB)의 광로를 조절할 수 있다. 이에, 광로 왜곡이 발생한다고 진단된 미러 마운트 어셈블리(200)의 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 당해 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 정렬기(230)를 이용해 광로 왜곡의 발생 양상에 따라 레이저빔(LB)의 광로를 조절하여 실시하는 것이 바람직하다.The
그런데, 정렬기(230)는 회전 방향 및 회전 각도에 따라 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 조절하는 다이얼(232)과, 이러한 다이얼(232)을 회전 구동하는 구동 모터(234)를 구비한다. 이에, 다이얼(232)에 의해 레이저빔(LB)의 광로가 조절되는 방향은 구동 모터(234)의 회전 방향에 따라 결정되고, 다이얼(232)에 의해 레이저빔(LB)의 광로가 조절되는 변위량은 구동 모터(234)의 회전 각도에 따라 결정된다. 이에, 광로 왜곡이 발생한다고 진단된 미러 마운트 어셈블리(200)의 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 광로 왜곡이 발생한다고 진단된 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 구동 모터(234)를 광로 왜곡의 발생 양상에 따라 선택적으로 구동하여 실시할 수 있다.By the way, the
광로 왜곡이 발생한다고 진단된 미러 마운트 어셈블리(200)의 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 구동 모터(234)를 속도 제어 방식을 통해 구동하여 실시하는 것이 바람직하다. 일반적으로 속도 제어 방식이란, 모터에 아날로그 속도 지령 전압을 인가하여, 속도 지령 전압에 대응하는 속도 지령에 상시 추종하도록 모터를 구동하는 모터 제어 방식을 말한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 펄스 입력을 갖는 모터의 경우에도, 위치에 상관없이 속도 설정의 변화를 주어 모터를 제어함으로써, 속도 제어 방식을 구현할 수 있다.It is preferable that the operation of correcting the optical path distortion of the
이하에서는, 도면을 참조하여, 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에 대한 광로 왜곡 진단 작업 및 광로 왜곡 보정 작업을 실시하는 방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of performing an optical path distortion diagnosis operation and an optical path distortion correction operation for each of the
미러 마운트 어셈블리들(200) 중 어느 하나에서 발생한 광로 왜곡은 기준 전송 순서(S)의 후순서로 갈수록 확대되는 양상을 갖는 바, 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에 대한 광로 왜곡 진단 작업 및 광로 왜곡 보정 작업은 기준 전송 순서(S)에 따라 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각마다 개별적으로 실시하는 것이 바람직하다. 이에, 이하에서는 기준 전송 순서(S)에 따라 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각마다 광로 왜곡 진단 작업 및 광로 왜곡 보정 작업을 개별적으로 실시하는 방법을 설명하기로 한다.The optical path distortion occurring in any one of the
먼저, 기준 전송 순서(S)의 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업과, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업에 대해서 설명한다.First, the operation of diagnosing whether optical path distortion occurs in the
상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업 및 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업은 각각, 제어기(40)를 이용해 지시광(LBm)을 발진하도록 레이저 발진기(10)를 구동함과 함께, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 반사 미러(220)를 가공 광로(OPp)에 삽입하고, 기준 전송 순서(S)의 제2 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 반사 미러(220)를 가공 광로(OPp)로부터 인출한 상태에서 실시한다. 그러면, 도 15에 도시된 바와 같이, 레이저 발진기(10)에서 발진된 지시광(LBm)은, 상기 제2 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 마운트측 센싱 광로(OPs1)로 안내되어, 상기 제2 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 센서(260)의 마운트측 센싱면(260a)에 조사될 수 있다.The operation of diagnosing whether optical path distortion occurs in the
도 15에 도시된 바와 같이, 진단 모듈(50)은, 상기 제2 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 센서(260)로부터 출력된 마운트측 광로 신호를 분석하여 측정한 마운트측 센싱면(260a) 상의 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)과 마운트측 기준 빔스팟(BSr1) 사이의 거리를 기준으로, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하였는지 여부를 진단할 수 있다.As shown in FIG. 15, the
예를 들어, 진단 모듈(50)은, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)과 마운트측 기준 빔스팟(BSr1) 사이의 거리가 미리 정해진 기준 간격을 초과하면, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 반사 미러(220)에서 마운트측 센싱 광로(OPs1)와 제1 기준 센싱 광로(OPrs1)의 광로차(D1)에 비례하는 광로차(D2) 만큼 레이저빔(LB)의 광로 즉, 가공 광로(OPp)에 왜곡이 발생한다고 진단할 수 있다.For example, when the distance between the mount-side test beam spot BS m1 and the mount-side reference beam spot BS r1 exceeds a predetermined reference interval, the
예를 들어, 진단 모듈(50)은, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)과 마운트측 기준 빔스팟(BSr1) 사이의 거리가 미리 정해진 기준 간격 이하이면, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 반사 미러(220)에서 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하지 않는다고 진단할 수 있다.For example, if the distance between the mount-side test beam spot BS m1 and the mount-side reference beam spot BS r1 is less than or equal to a predetermined reference interval, the
상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 반사 미러(220)에서 광로 왜곡이 발생한다고 진단된 경우에, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 구동 모터(234)를 속도 제어 방식으로 구동하여 실시할 수 있다.Correcting the optical path distortion generated by the
전술한 바와 같이, 마운트측 센싱면(260a)은 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치 좌표를 특정 가능하도록 XY 좌표계가 설정된 2D 평면으로 구성된다. 이에, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 상기 제2 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 센싱면(260a) 상에서, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)과의 거리가 미리 정해진 기준 간격 이하인 위치로 이동하도록, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 구동 모터(234)를 속도 제어 방식으로 구동하여 실시할 수 있다.As described above, the mount-
그런데, 미러 마운트 어셈블리들(200)은 각각 레이저빔(LB)의 광로를 X 방향으로 이동시키기 위한 제1 정렬기(230a)와, 레이저빔(LB)의 광로를 Y 방향으로 이동시키기 위한 제2 정렬기(230b)를 구비한다. 이에, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 제1 정렬기(230a)의 제1 구동 모터(234a)를 속도 제어 방식으로 구동하여 X 방향으로의 광로 왜곡을 보정하는 작업과, 제2 정렬기(230b)의 제2 구동 모터(234b)를 속도 제어 방식으로 구동하여 Y 방향으로의 광로 왜곡을 보정하는 작업 등을 포함할 수 있다. 설명의 편의를 위해 이하에서는, X 방향으로의 광로 왜곡을 X 방향 광로 왜곡이라고 명명하고, Y 방향으로의 광로 왜곡을 Y 방향 광로 왜곡이라고 명명하기로 한다.However, the
이하에서는, 제1 정렬기(230a)의 제1 구동 모터(234a)를 속도 제어 방식으로 구동하여 X 방향 광로 왜곡을 보정하는 작업을 실시하는 경우를 예로 들어, X 방향 광로 왜곡을 보정하는 작업 및 Y 방향 광로 왜곡을 보정하는 작업을 실시하는 방법에 대해서 설명한다.Hereinafter, for example, when the
제어기(40)는, 상기 제2 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 센싱면(260a) 상에서 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)과의 거리가 미리 정해진 기준 간격 이하인 위치로 이동하도록 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 제1 구동 모터(234a)를 목표 구동 속도(V11)로 목표 구동 시간(T11) 동안 구동하여, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(200)에서 발생한 X 방향 광로 왜곡을 보정한다.The
이를 위하여, 레이저 장치(1)는, 광로 왜곡의 발생 양상에 따라 구동 모터(234)의 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)을 산출하는 산출 모듈(60)을 더 포함할 수 있다.To this end, the
산출 모듈(60)은, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 마운트측 반사 미러(220)에서 X 방향 광로 왜곡이 발생한 양상에 따라 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에 구비된 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11)를 산출할 수 있다. 여기서, 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11)란, 제1 구동 모터(234a)의 회전 속도 및 회전 방향을 포함하는 벡터 값을 말한다.The
산출 모듈(60)은, 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)을 X 방향 광로 왜곡이 발생한 방향의 반대 방향으로 이동시켜 X 방향 광로 왜곡을 보정할 수 있도록 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11)를 산출할 수 있다. 특히, 산출 모듈(60)은, X 방향 광로 왜곡 벡터, 제1 구동 모터(234a)의 구동 특성(토크, 응답성 등), 마운트측 센싱면(260a)의 센싱 면적, 기타 제1 구동 모터(234a)의 구동 조건 등에 대한 데이터를 분석하여, 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11)를 산출할 수 있다.The
X 방향 광로 왜곡 벡터란, X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex1) 및 발생 방향을 포함하는 벡터 값을 말한다. X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex1)는 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)으로부터 X 방향으로 이격된 거리를 나타내고, X 방향 광로 왜곡의 발생 방향은 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)으로부터 + X 방향과 - X 방향 중 어느 방향으로 이격되었는지를 나타낸다.The X-direction optical path distortion vector refers to a vector value including the absolute value (E x1 ) of the X-direction optical path distortion and the direction of occurrence. The absolute value of the X-direction optical path distortion (E x1 ) represents the distance the mount-side test beam spot (BS m1 ) is separated from the mount-side reference beam spot (BS r1 ) in the X direction, and the direction of the X-direction optical path distortion is the mount side. This indicates whether the test beam spot BS m1 is spaced apart from the mount-side reference beam spot BS r1 in either the +X direction or the -X direction.
아래의 수학식 1은, 구동 모터(234)의 목표 구동 속도(Vsn)를 산출하기 위한 수학식이다.
[수학식 1][Equation 1]
* s : 모터의 종류* s: Type of motor
예) 1 : 제1 구동 모터, 2 : 제2 구동 모터Example) 1: first drive motor, 2: second drive motor
* n : 광로 왜곡 보정 차수* n: optical path distortion correction order
예) 1 : 1차 광로 왜곡 보정Example) 1: Correction of 1st optical path distortion
* d : 광로 왜곡 발생 방향* d: Direction of optical path distortion
예) x : X 방향, y : Y 방향Ex) x: X direction, y: Y direction
* Vsn : 종류 s 구동 모터를 이용해 n차 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 종류 s 구동 모터의 목표 구동 속도* V sn : When performing n-th optical path distortion correction using a type s drive motor, the target drive speed of the s drive motor
예) V11 : 제1 구동 모터를 이용해 1차 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 제1 구동 모터의 목표 구동 속도Example) V 11 : Target drive speed of the first drive motor when performing the primary optical path distortion correction operation using the first drive motor
* Edn : d 방향 광로 왜곡에 대한 n차 보정 작업을 진행할 때의 d 방향 광로 왜곡의 절대치* E dn : Absolute value of d-direction optical path distortion when performing n-th correction for d-direction optical path distortion
예) Ex1 : X 방향 광로 왜곡에 대한 1차 보정 작업을 진행할 때의 X 방향 광로 왜곡의 절대치Example) E x1 : Absolute value of the X-direction optical path distortion when performing the primary correction for the X-direction optical path distortion.
* Edmax : d 방향에 대한 최대 광로 왜곡의 절대치* E dmax : Absolute value of the maximum optical path distortion for the d direction
예) Exmax : 최대 X 방향 광로 왜곡의 절대치Example) E xmax : Absolute value of maximum X-direction optical path distortion
* Vsmax : 종류 s 구동 모터를 이용해 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 종류 s 구동 모터의 최대 목표 구동 속도* V smax : When performing optical path distortion correction using a type s drive motor, the maximum target drive speed of the s drive motor
예) V1max : 제1 구동 모터를 이용해 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 제1 구동 모터의 최대 목표 구동 속도Example) V 1max : The maximum target drive speed of the first drive motor when the optical path distortion correction work is performed using the first drive motor.
* αs : 종류 s 구동 모터를 이용해 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 종류 s 구동 모터의 속도 계수* α s : Speed coefficient of type s driving motor when performing optical path distortion correction using type s driving motor
예) α1 : 제1 구동 모터를 이용해 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 제1 구동 모터의 속도 계수Example) α 1 : The speed coefficient of the first drive motor when the optical path distortion correction work is performed using the first drive motor.
후술할 바와 같이, 광로 왜곡의 보정 작업은 구동 모터(234)의 구동 조건에 따라 n차수에 걸쳐 반복적으로 실시될 수 있다. 이에, 수학식 1은 각각의 보정 차수에서의 구동 모터(234)의 목표 구동 속도(Vsn)를 산출할 수 있도록 마련된다. 이러한 수학식 1에 의하면, 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11)는, X축 광로 왜곡의 1차 보정 작업을 실시할 때의 제1 구동 모터(234a)의 1차 목표 구동 속도에 해당된다.As will be described later, the correction operation of the optical path distortion may be repeatedly performed over n orders according to the driving condition of the driving
최대 광로 왜곡의 절대치(Edmax)는 센싱면(260a, 350a)의 센싱 면적에 따라 결정된다. 예를 들어, 도 16에 도시된 바와 같이, 센싱면(260a, 350a)의 X축 방향 센싱 길이가 X일 때 최대 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Exmax)는 기준 빔스팟(BSr1, BSr2)의 위치를 기준으로 X/2이고, 센싱면(260a, 350a)의 Y축 방향 센싱 길이가 Y일 때 최대 Y 방향 광로 왜곡의 절대치(Eymax)는 기준 빔스팟(BSr1, BSr2)의 위치를 기준으로 Y/2이다. The absolute value E dmax of the maximum optical path distortion is determined according to the sensing area of the
최대 목표 구동 속도(Vsmax)는, 최대 광로 왜곡에 해당하는 광로 왜곡이 발생한 경우의 구동 모터(234)의 목표 구동 속도이다. 이러한 최대 목표 구동 속도(V11)는, 센싱면(260a, 350a)의 센싱 면적과, 속도 커브, 토크, 기타 구동 모터(234)의 특성 등에 따라 결정될 수 있다.The maximum target drive speed V smax is a target drive speed of the
속도 계수(αs)는 광로 왜곡 보정 작업의 실시 차수를 최소화하기 위해 마련된 계수이다. 이러한 속도 계수 (αs)는, 구동 모터(234)의 특성이 광로 왜곡 보정 작업에 미치는 영향에 대한 빅데이터 분석에 의해, 구동 모터들(234)마다 개별적으로 결정될 수 있다.The speed coefficient α s is a coefficient prepared to minimize the order of performing the optical path distortion correction operation. This speed coefficient α s may be individually determined for each of the driving
레이저 장치는, 센싱면(260a, 350a)의 센싱 면적과, 최대 광로 왜곡의 절대치(Edmax)와, 구동 모터들(234) 각각의 특성과, 구동 모터들(234) 각각의 최대 목표 구동 속도(Vsmax)와, 구동 모터들(234) 각각의 속도 계수(αs) 등 구동 모터들(234)을 속도 제어 방식을 통해 제어하여 광로 왜곡을 보정하기 위한 각종의 데이터가 저장되는 데이터 베이스(70)를 더 포함할 수 있다.The laser device includes a sensing area of the
산출 모듈(60)은, 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11)를 산출한 후, 아래의 수학식 2와 같이 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 시간(T11)을 산출할 수 있다. 수학식 2에 의하면, 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 시간(T11)은, X축 광로 왜곡의 1차 보정 작업을 실시할 때의 제1 구동 모터(234a)의 1차 목표 구동 시간에 해당된다.The
[수학식 2][Equation 2]
* Tsn : 종류 s 구동 모터를 이용해 n차 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 종류 s 구동 모터의 목표 구동 시간* T sn : The target driving time of the type s driving motor when performing n-th optical path distortion correction work using a type s driving motor.
예) T11 : 제1 구동 모터를 이용해 1차 광로 왜곡 보정 작업을 진행할 때의 제1 구동 모터의 목표 구동 시간Example) T 11 : Target drive time of the first drive motor when performing the primary optical path distortion correction operation using the first drive motor
제어기(40)는 제1 구동 모터(234a)를 목표 구동 속도(V11)로 목표 구동 시간(T11) 동안 구동한다. 그러면, 도 16에 도시된 바와 같이, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 X 방향 광로 왜곡이 발생한 방향의 반대 방향으로 목표 구동 속도(V11)에 대응하는 속도로 목표 구동 시간(T11) 동안 이동함으로써, X 방향 광로 왜곡이 보정된다.The
예를 들어, X 방향 광로 왜곡 벡터가 - X/2인 경우에, 산출 모듈(60)은 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)을 + X 방향으로 X/2만큼 이동시킬 수 있도록 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)을 산출하고, 제어기(40)는 제1 구동 모터(234a)를 목표 구동 속도(V11)로 목표 구동 시간(T11) 동안 구동하여 X 방향 광로 왜곡을 보정할 수 있다.For example, when the X-direction optical path distortion vector is -X/2, the
그런데, 일반적인 모터의 특성 상, 모터의 구동 시 작용하는 관성, 모터의 마모 상태, 기타 모터의 구동 조건에 따라, 모터의 설계치에 따른 모터의 목표 회전 양상 및 모터의 구동 조건에 따른 실제 회전 양상 사이에는 소정의 오차가 발생할 수 있다. 이에, 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)에 대응하는 지령 신호를 제1 구동 모터(234a)에 인가하는 경우에, 제1 구동 모터(234a)의 실제 구동 속도 및 실제 구동 시간은 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)과 상이할 수 있다.However, due to the characteristics of general motors, depending on the inertia acting upon driving the motor, the wear condition of the motor, and other driving conditions of the motor, between the target rotational aspect of the motor according to the design value of the motor and the actual rotational aspect according to the driving condition of the motor. There may be a certain error. Accordingly, when a command signal corresponding to the target driving speed (V 11 ) and the target driving time (T 11 ) is applied to the
이로 인해, 제1 구동 모터(234a)가 목표 구동 속도(V11)로 목표 구동 시간(T11) 동안 구동되도록 제1 구동 모터(234a)를 속도 제어 방식으로 구동할 때, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 X축 영점을 소정 거리만큼 지나서 멈추거나 X축 영점에 소정 거리만큼 못 미쳐서 멈추는 경우가 발생할 수 있다. 즉, X 방향 광로 왜곡의 1차 보정 작업 시 제1 구동 모터(234a)의 구동 조건으로 인해 소정의 2차 X 방향 광로 왜곡이 재발생하는 경우가 있는 것이다. 여기서, X축 영점이란, 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)의 X축 좌표를 말한다.Accordingly, when driving the
산출 모듈(60)은, 이러한 2차 X 방향 광로 왜곡이 발생할 수 있음을 고려하여, 2차 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex2)가 최소화되도록 제1 구동 모터(234a)의 특성에 따라 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)을 산출하는 것이 바람직하다.The
또한, 산출 모듈(60)은, 2차 X 방향 광로 왜곡 벡터 및 제1 구동 모터(234a)의 구동 특성(토크 및 응답성) 등을 분석하여, 향후 초기 X 방향 광로 왜곡과 유사한 X 방향 광로 왜곡이 발생한 경우에 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)을 산출하기 위한 학습 데이터로서 활용할 수 있다. 이러한 학습 데이터는 데이터 베이스(70)에 저장되는 것이 바람직하다.In addition, the
위와 같이 X 방향 광로 왜곡의 1차 보정 작업을 진행한 후, 산출 모듈(60)은, X 방향 광로 왜곡의 2차 보정 작업을 진행할 수 있도록, 제1 구동 모터(234a)의 2차 목표 구동 속도(V12)를 산출한다. 예를 들어, 산출 모듈(60)은, 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)을 2차 X 방향 광로 왜곡이 발생한 방향의 반대 방향으로 이동시켜 2차 X 방향 광로 왜곡을 보정할 수 있도록, 상기 수학식 1을 이용해 제1 구동 모터(234a)의 2차 목표 구동 속도(V12)를 산출할 수 있다.After performing the primary correction operation of the X-direction optical path distortion as above, the
그런데, 2차 X 방향 광로 왜곡은 초기 X 방향 광로 왜곡의 보정 시 제1 구동 모터(234a)의 구동 조건으로 인해 발생하는 미소한 오차에 해당하는 바, 2차 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex2)는 초기 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex1)에 비해 작다. 이에, 상기 수학식 1에 의하면, 제1 구동 모터(234a)의 2차 목표 구동 속도(V12)는 제1 구동 모터(234a)의 1차 목표 구동 속도(V11)의 절대치에 비해 작은 절대치를 갖도록 산출된다.However, the secondary X-direction optical path distortion corresponds to a minute error caused by the driving condition of the
또한, 산출 모듈(60)은, 위와 같이 2차 목표 구동 속도(V12)를 산출한 후, 상기 수학식 2을 이용해 제1 구동 모터(234a)의 2차 목표 구동 시간(T12)을 산출할 수 있다.In addition, the
제어기(40)는, 제1 구동 모터(234a)를 2차 목표 구동 속도(V12)로 2차 목표 구동 시간(T12) 동안 구동한다. 그러면, 도 17에 도시된 바와 같이, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 2차 X 방향 광로 왜곡이 발생한 방향의 반대 방향으로 2차 목표 구동 속도(V12)에 대응하는 속도로 2차 목표 구동 시간(T12) 동안 이동함으로써, X 방향 광로 왜곡이 2차 보정된다.The
예를 들어, 2차 X 방향 광로 왜곡 벡터가 + X/10 인 경우에, 산출 모듈(60)은 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)을 - X 방향으로 X/10 만큼 이동시킬 수 있도록 2차 목표 구동 속도(V12) 및 2차 목표 구동 시간(T12)을 산출하고, 제어기(40)는 제1 구동 모터(234a)를 2차 목표 구동 속도(V12)로 2차 목표 구동 시간(T12) 동안 구동하여 2차 X 방향 광로 왜곡을 보정할 수 있다.For example, when the second X-direction optical path distortion vector is +X/10, the
그런데, 2차 X 방향 광로 왜곡의 보정 시에도 제1 구동 모터(234a)의 구동 조건에 따라, 제1 구동 모터(234a)의 2차 실제 구동 속도 및 2차 실제 구동 시간은 제1 구동 모터(234a)의 2차 목표 구동 속도(V12) 및 2차 목표 구동 시간(T12)과 상이할 수 있다. 즉, 2차 X 방향 광로 왜곡의 보정 시에도 제1 구동 모터(234a)의 구동 조건에 따라 소정의 3차 X 방향 광로 왜곡이 재발생할 수 있는 것이다. 이러한 3차 X 방향 광로 왜곡 역시, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)이 X축 영점을 소정 거리만큼 지나서 멈추거나 X축 영점에 소정 거리만큼 못 미쳐서 멈추는 형태로 발생할 수 있다.However, even when correcting the secondary X-direction optical path distortion, according to the driving condition of the
도 18을 참조하면, 3차 X 방향 광로 왜곡은 X 방향 광로 왜곡의 보정 시 제1 구동 모터(234a)의 구동 조건으로 인해 발생하는 미소한 오차에 해당하는 바, 3차 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex3)는 2차 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex2)에 비해 작다. 이에, 2차 X 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 실시한 결과, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치는 1차 X 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 실시한 경우에 비해 X축 영점에 수렴하게 된다.Referring to FIG. 18, the third X-direction optical path distortion corresponds to a small error caused by the driving condition of the
산출 모듈(60)은, 3차 X 방향 광로 왜곡이 발생할 수 있음을 고려하여, 3차 X 방향 광로 왜곡의 절대치(Ex3)가 최소화되도록 제1 구동 모터(234a)의 특성에 따라 제1 구동 모터(234a)의 2차 목표 구동 속도(V12) 및 2차 목표 구동 시간(T12)을 산출하는 것이 바람직하다.The
또한, 산출 모듈(60)은, 3차 X 방향 광로 왜곡 벡터 및 제1 구동 모터(234a)의 구동 특성(토크 및 응답성) 등을 분석하여, 향후 2차 X 방향 광로 왜곡과 유사한 X 방향 광로 왜곡이 발생한 경우에 제1 구동 모터(234a)의 목표 구동 속도(V11) 및 목표 구동 시간(T11)을 산출하기 위한 학습 데이터로서 활용할 수 있다. 이러한 학습 데이터는 데이터 베이스(70)에 저장되는 것이 바람직하다.In addition, the
위와 같이, 제1 구동 모터(234a)를 속도 제어 방식에 따라 n차 목표 구동 속도(V1n)로 n차 목표 구동 시간(T1n) 동안 구동하는 작업을 n차수 만큼 반복적으로 실시하면, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치는 X축 영점에 점진적으로 수렴하게 되는 바, 이를 통해 X축 광로 왜곡을 보정할 수 있다.As above, if the operation of driving the
도 19에 도시된 바와 같이, X 방향 광로 왜곡의 n차 보정 작업에 의해 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)과 X 영점 사이의 거리가 미리 정해진 기준 간격 이하로 작아지면, X 방향 광로 왜곡의 보정이 완료되었다고 판단하여, X 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 중지할 수 있다. As shown in FIG. 19, when the distance between the mount-side test beam spot BS m1 and the X zero point is smaller than a predetermined reference interval by the n-th correction operation of the X-direction optical path distortion, the X-direction optical path distortion is corrected. When it is determined that this has been completed, the correction operation of the X-direction optical path distortion can be stopped.
위와 같이 X 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 실시한 후에는, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)의 위치가 Y축 영점에 점진적으로 수렴되도록, 제2 구동 모터(234b)를 속도 제어 방식에 따라 n차 목표 구동 속도(V2n)로 n차 목표 구동 시간(T2n) 동안 구동하는 작업을 n차수 만큼 반복적으로 실시하여, Y 방향 광로 왜곡을 보정할 수 있다. 여기서, Y축 영점이란, 마운트측 기준 빔스팟(BSr1)의 Y축 좌표를 말한다.After performing the correction operation of the X-direction optical path distortion as above, as shown in Figs. 20 and 21, the second drive motor so that the position of the mount-side test beam spot BS m1 gradually converges to the Y-axis zero point. The Y-direction optical path distortion can be corrected by repeatedly performing the operation of driving 234b at the nth target driving speed V2n for the nth target driving time T2n according to the speed control method for nth orders of magnitude. Here, the Y-axis zero point refers to the Y-axis coordinate of the mount-side reference beam spot BS r1.
도 20 및 도 21에 있어서, 도면 부호 'Ey1'는 초기 Y 방향 광로 왜곡의 절대치를 나타내고, 도면 부호 'Ey2'는 2차 Y 방향 광로 왜곡의 절대치를 나타내며, 도면 부호 'V21'는 제2 구동 모터(234b)의 1차 목표 구동 속도를 나타내고, 도면 부호 'V22'는 제2 구동 모터(234b)의 2차 목표 구동 속도를 나타낸다.Referring to Fig. 20 and 21, reference numeral 'E y1' denotes the absolute value of the initial Y-direction optical path distortion, and reference numeral 'E y2' is a second Y represents the absolute value of the direction of the optical path distortion, and reference numeral 'V 21' is It represents the primary target drive speed of the
도 22에 도시된 바와 같이, Y 방향 광로 왜곡의 n차 보정 작업에 의해 마운트측 테스트 빔스팟(BSm1)과 Y축 영점 사이의 거리가 미리 정해진 기준 간격 이하로 작아지면, Y 방향 광로 왜곡의 보정이 완료되었다고 판단하여, Y 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 중지할 수 있다. As shown in FIG. 22, when the distance between the mount-side test beam spot BS m1 and the Y-axis zero point is smaller than a predetermined reference interval by the n-th correction operation of the Y-direction optical path distortion, the Y-direction optical path distortion is reduced. It is determined that the correction is completed, and the correction operation of the Y-direction optical path distortion can be stopped.
한편, X 방향 광로 왜곡의 보정 작업과 Y 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 개별적으로 실시하여, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 구동 모터(234a)와 제2 구동 모터(234b)를 동시에 구동하여 X 방향 광로 왜곡의 보정 작업과 Y 방향 광로 왜곡의 보정 작업을 동시에 실시함으로써, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)의 마운트측 반사 미러(220)에서 발생한 광로 왜곡을 보정할 수도 있다.Meanwhile, correcting the optical path distortion in the X direction and the optical path distortion in the Y direction are separately performed to correct the optical path distortion generated by the mount-
위와 같이 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업 및 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업을 실시한 후에는, 나머지 미러 마운트 어셈블리들(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업 및 나머지 미러 마운트 어셈블리들(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업을 기준 전송 순서(S)에 따라 나머지 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각마다 개별적으로 실시할 수 있다.After diagnosing whether optical path distortion occurs in the
도 15 내지 도 22를 참조하면, 나머지 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업 및 나머지 미러 마운트 어셈블리들(200) 각각에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업은, 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 작업 및 상기 제1 순서에 위치한 미러 마운트 어셈블리(200)에서 발생한 광로 왜곡을 보정하는 작업과 동일한 방법으로 실시 가능한 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.15 to 22, the operation of diagnosing whether optical path distortion occurs in each of the remaining
위와 같이 레이저 장치(1)는, 각종의 센서들(260, 350)을 이용해 레이저빔(LB)의 광로를 추적함으로써, 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 자동으로 진단할 수 있고, 레이저빔(LB)의 광로 왜곡이 발생하는 구성 요소를 자동으로 특정할 수 있다.As described above, the
또한, 레이저 장치(1)는, 정렬기(230)에 구비된 구동 모터(234)를 속도 제어 방식을 통해 구동하여, 레이저빔(LB)의 조사 위치(테스트 빔스팟(BSm1, BSm2)의 조사 위치)가 영점(기준 빔스팟(BSr1, BSr2)의 위치)을 점진적으로 추종하도록 레이저빔(LB)의 광로를 조절하는 광로 왜곡의 보정 작업을 복수의 차수에 걸쳐 실시함으로써, 레이저빔(LB)의 광로 왜곡을 자동으로 보정할 수 있다.In addition, the
이러한 레이저빔(LB)의 광로 왜곡의 자동 진단 및 자동 보정을 통해, 레이저 장치(1)는, 가공 대상물(P)의 가공 품질을 향상시킬 수 있고, 레이저 장치(1)의 자동화를 구현할 수 있다.Through the automatic diagnosis and automatic correction of the optical path distortion of the laser beam LB, the
도 23 내지 도 29는 정렬기를 이용해 광로 왜곡을 보정하는 제2 방법을 설명하기 위한 도면이다.23 to 29 are views for explaining a second method of correcting optical path distortion using an aligner.
전술한 바와 같이, 정렬기(230)는 베이스 블록(211) 및 미러 플레이트(212)의 사이 각도를 체결 부재(214)를 중심으로 변경시켜, 미러 플레이트(212) 및 미러 플레이트(212)에 장착된 마운트측 반사 미러(220)의 정렬 상태를 변경할 수 있다. 이에, 도 23에 도시된 바와 같이, 정렬기(230)와 체결 부재(214)의 설치 구조에 따라서는, 제1 정렬기(230a)에 구비된 제1 구동 모터(234a)의 구동 시 레이저빔(LB)의 광로가 센싱면(260a, 350a) 상의 X 방향과 미리 정해진 사이 각도(θ)를 이루는 X' 방향으로 조절되는 경우가 발생할 수 있고, 제2 정렬기(230b)에 구비된 제2 구동 모터(234b)의 구동 시 레이저빔(LB)의 광로가 센싱면(260a, 350a) 상의 Y 방향과 미리 정해진 사이 각도(θ)를 이루는 Y' 방향으로 조절되는 경우가 발생할 수 있다.As described above, the
이러한 경우에, 제1 구동 모터(234a)를 구동하면, 테스트 빔스팟(BSm1, BSm2)은 주로 X 방향으로 이동하지만 Y 방향으로도 미소하게 이동하게 된다. 이에 대응하여, 제2 구동 모터(234b)를 구동하면, 테스트 빔스팟(BSm1, BSm2)은 주로 Y 방향으로 이동하지만 X 방향으로도 미소하게 이동하게 된다.In this case, when the
이에, X 방향과 Y 방향 중 어느 일 방향에 대한 광로 왜곡의 보정 작업을 먼저 진행한 후, 나머지 타 방향에 대한 광로 왜곡의 보정 작업을 진행하면, 상기 어느 일 방향에 대한 잔여 광로 왜곡이 미소하게 남게 된다.Accordingly, if the correction of the optical path distortion in one of the X and Y directions is first performed, and then the correction of the optical path distortion in the other direction is performed, the residual optical path distortion in the one direction becomes minute. Will remain.
예를 들어, 도 24 내 도 26에 도시된 바와 같이, 제1 구동 모터(234a)를 전술한 속도 제어 방식에 따라 X 방향 광로 왜곡의 n차 보정 작업을 진행함으로써 테스트 빔스팟(BSm1, BSm2)의 위치를 X축 영점에 수렴시킨 후, 도 27 내지 도 29에 도시된 바와 같이, 제2 구동 모터(234b)를 전술한 속도 제어 방식에 따라 구동하여 Y 방향 광로 왜곡의 n차 보정 작업을 진행함으로써 테스트 빔스팟(BSm1, BSm2)의 위치를 Y축 영점에 수렴시키면, X 방향의 잔여 광로 왜곡이 미소하게 남게 된다.For example, as shown in Fig. 24 in Fig. 26, a first drive motor (234a) to the above-described speed to the control system tests the beam spot by proceeding the n-th correction operation of X-direction optical path distortion (BS m1, BS After converging the position of m2 ) to the X-axis zero point, as shown in Figs. 27 to 29, the
잔여 광로 왜곡 벡터의 절대치(△E)가 미리 정해진 기준 간격 이하이면 가공 대상물(P)의 레이저 가공 품질에 악영향을 주지 않지만, 잔여 광로 왜곡 벡터의 절대치(△E)가 미리 정해진 기준 간격을 초과하면 가공 대상물(P)의 레이저 가공 품질에 악영향을 주게 된다. 이를 해결하기 위해, 잔여 광로 왜곡 벡터의 절대치(△E)가 미리 정해진 기준 간격을 초과하면, 잔여 광로 왜곡 벡터의 절대치(△E)가 미리 정해진 기준 간격 이하가 될 때까지 X축 광로 왜곡의 보정 작업과 Y축 광로 왜곡의 보정 작업 중 어느 하나를 n차수 만큼 실시한 후 나머지 하나를 n차수 만큼 실시하기를 반복할 수 있다. 이를 통해, 정렬기(230)와 체결 부재(214)의 설치 구조에 따라 야기되는 잔여 광로 왜곡으로 인해 가공 대상물(P)의 레이저 가공 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.If the absolute value (△E) of the residual optical path distortion vector is less than a predetermined reference interval, it does not adversely affect the laser processing quality of the object to be processed (P), but if the absolute value (ΔE) of the residual optical path distortion vector exceeds a predetermined reference interval. The laser processing quality of the object P is adversely affected. To solve this problem, when the absolute value (△E) of the residual optical path distortion vector exceeds a predetermined reference interval, the X-axis optical path distortion is corrected until the absolute value (ΔE) of the residual optical path distortion vector is less than the predetermined reference interval. After performing one of the work and the correction work of the Y-axis optical path distortion by n orders, it is possible to repeat the other by n orders. Through this, it is possible to prevent the laser processing quality of the object P from deteriorating due to residual optical path distortion caused by the installation structure of the
도 30은 정렬기를 이용해 광로 왜곡을 보정하는 제3 방법을 설명하기 위한 도면이다.30 is a diagram for describing a third method of correcting optical path distortion using an aligner.
전술한 제2 방법에서는, 정렬기(230)와 체결 부재(214)의 설치 구조에 따라 야기되는 잔여 광로 왜곡으로 인해 가공 대상물(P)의 레이저 가공 품질이 저하되는 것을 방지하기 위하여, 잔여 광로 왜곡 벡터의 절대치(△E)가 미리 정해진 기준 간격 이하가 될 때까지 X축 광로 왜곡의 보정 작업과 Y축 광로 왜곡의 보정 작업 중 어느 하나를 n차수 만큼 실시한 후 나머지 하나를 n차수 만큼 실시하기를 반복하여, 광로 왜곡을 보정하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the second method described above, in order to prevent the laser processing quality of the object P from deteriorating due to residual optical path distortion caused by the installation structure of the
예를 들어, 도 30에 도시된 같이, 잔여 광로 왜곡 벡터의 절대치(△E)가 미리 정해진 기준 간격 이하가 될 때까지 X축 광로 왜곡의 보정 작업과 Y축 광로 왜곡의 보정 작업을 교번적으로 실시하여 광로 왜곡을 보정할 수도 있다. 이 경우에, 테스트 빔스팟(BSm1, BSm2)은 기준 빔스팟(BSr1, BSr2)을 중심으로 나선형으로 이동하면서, 기준 빔스팟(BSr1, BSr2)에 점진적으로 근접하게 된다.For example, as shown in FIG. 30, the correction operation of the X-axis optical path distortion and the Y-axis optical path distortion are alternately performed until the absolute value (ΔE) of the residual optical path distortion vector is equal to or less than a predetermined reference interval. The optical path distortion can also be corrected by implementing. In this case, it becomes gradually close-up as the test beam spot (BS m1, BS m2) is based on the beam spot, based on the beam spot (BS r1, BS r2) while moving in a spiral around the (BS r1, BS r2).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 : 레이저 장치
10 : 레이저 발진기
20 : 광학계
30 : 레이저 노즐 어셈블리
40 : 제어기
50 : 진단 모듈
60 : 산출 모듈
70 : 데이터 베이스
200 : 미러 마운트 어셈블리
210 : 미러 마운트
211 : 베이스 블록
212 : 미러 플레이트
213 : 고정 블록
214 : 체결 부재
215 : 센서 블록
220 : 마운트측 반사 미러
230 : 정렬기
232 : 다이얼
234 : 구동 모터
240 : 마운트측 이송 부재
250 : 노이즈 필터
260 : 마운트측 센서
310 : 레이저 노즐
312 : 집광 렌즈
320 : 노즐측 반사 미러
330 : 노즐측 이송 부재
340 : 노이즈 필터
350 : 노즐측 센서
LB : 레이저빔
P : 가공 대상물
LBm : 지시광
LBp : 가공광
OPp : 가공 광로
OPrp1 : 제1 기준 가공 광로
OPrp2 : 제2 기준 가공 광로
OPs1 : 마운트측 센싱 광로
OPrs1 : 제1 기준 센싱 광로
OPs2 : 노즐측 센싱 광로
OPrs2 : 제2 기준 센싱 광로
BSm1 : 마운트측 테스트 빔스팟
BSm2 : 노즐측 테스트 빔스팟
BSr1 : 마운트측 기준 빔스팟
BSr2 : 노즐측 기준 빔스팟
D1, D2, D3, D4 : 광로차1: laser device
10: laser oscillator
20: optical system
30: laser nozzle assembly
40: controller
50: diagnostic module
60: output module
70: database
200: mirror mount assembly
210: mirror mount
211: base block
212: mirror plate
213: fixed block
214: fastening member
215: sensor block
220: Mount side reflection mirror
230: sorter
232: dial
234: drive motor
240: Mount side transfer member
250: noise filter
260: Mount side sensor
310: laser nozzle
312: condensing lens
320: nozzle side reflection mirror
330: nozzle side transfer member
340: noise filter
350: Nozzle side sensor
LB: laser beam
P: object to be processed
LB m : indicator light
LB p : processing light
OP p : processing optical path
OP rp1 : first standard processing optical path
OP rp2 : 2nd standard processing optical path
OP s1 : Mount side sensing optical path
OP rs1 : The first standard sensing optical path
OP s2 : Nozzle side sensing optical path
OP rs2 : 2nd standard sensing optical path
BS m1 : Test beam spot on the mount side
BS m2 : Test beam spot on the nozzle side
BS r1 : Reference beam spot on the mount side
BS r2 : Reference beam spot on the nozzle side
D 1 , D 2 , D 3 , D 4 : light path difference
Claims (1)
미러 마운트와, 상기 레이저 발진기로부터 발진된 상기 레이저빔을 전송하는 마운트측 반사 미러와, 상기 마운트측 반사 미러의 정렬 상태를 변경하여 상기 레이저빔의 광로를 조절하는 정렬기를 구비하는 미러 마운트 어셈블리;
상기 마운트측 반사 미러로부터 전송된 상기 레이저빔을 가공 대상물에 조사하는 레이저 노즐과, 상기 레이저빔을 센싱하여, 상기 광로의 벡터 값에 대응하는 노즐측 광로 신호를 출력하는 노즐측 센싱 부재를 구비하는 레이저 노즐 어셈블리; 및
상기 노즐측 광로 신호를 분석하여, 상기 레이저빔의 광로 왜곡이 발생하는지 여부를 진단하는 진단 모듈;
상기 진단 모듈에 의해 상기 광로 왜곡이 발생한다고 진단되는 경우에, 상기 정렬기를 구동하여, 상기 레이저빔의 광로 왜곡을 보정하는 제어기를 포함하는 레이저 장치.A laser oscillator that oscillates a laser beam;
A mirror mount assembly including a mirror mount, a mount-side reflection mirror for transmitting the laser beam oscillated from the laser oscillator, and an aligner for adjusting an optical path of the laser beam by changing an alignment state of the mount-side reflection mirror;
A laser nozzle for irradiating the laser beam transmitted from the mount-side reflecting mirror onto an object to be processed, and a nozzle-side sensing member configured to sense the laser beam and output a nozzle-side optical path signal corresponding to the vector value of the optical path. Laser nozzle assembly; And
A diagnostic module for diagnosing whether or not optical path distortion of the laser beam occurs by analyzing the nozzle-side optical path signal;
And a controller for correcting the optical path distortion of the laser beam by driving the aligner when it is diagnosed that the optical path distortion occurs by the diagnostic module.
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2019
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