KR20210136008A - 작업물을 제품으로 제조하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 작업물(101), 구체적으로 다이아몬드 원석을 제품(102), 구체적으로 브릴리언트로 제조하는 방법 및 장치에 관련된다. 방법은 가압 유체 제트(104)에 결합된 레이저 빔(103)을 제공하는 장치에 의하여 수행된다. 방법은 각 완료된 절단으로 작업물 (101) 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스에 따라 레이저 빔(103)으로 작업물(101)의 다수의 절단을 실행하는 단계를 포함한다. 방법은 기결정된 회전 시퀀스(107)에 따라 동일한 회전축(106)에 대해 작업물(101)의 다수의 회전을 실행하는 단계를 더 포함한다. 이로써, 회전은 완료된 절단 후 실행되고, 절단을 실행하기 위하여 레이저 빔(103)이 2차원 경로(108)를 따라 이동된다.

Description

작업물을 제품으로 제조하기 위한 방법 및 장치

본 발명은 작업물, 특히 다이아몬드 원석이나 다른 초경질 재료를 제품, 특히 브릴리언트나 다른 면을 낸 보석으로 제조하기 위한 방법 및 장치에 관련된다. 방법은 장치를 사용하고, 장치는 가압 유체 제트에 연결된 레이저 빔을 제공하도록 구성된다. 레이저 빔은 제품을 성형하기 위해 작업물을 여러 번 절단하는데 사용된다. 제품은 작업물로부터 완전 자동으로 제조될 수 있다.

초경질 재료 - 다이아몬드(천연) 및/또는 인조 다이아몬드 같은 - 로 만들어진 작업물을 소정의 복잡한 형상의 제품으로 성형하는 것은 아주 어렵다. 특히, 높은 성형 정밀도가 필요할 때 그러하다. 예를 들어, 다이아몬드 원석은 일반적으로 "라운드", "브릴리언트", "에메랄드", "페어" 또는 "프린세스"를 포함하는 복잡한 모양으로 제조된다. 이들 복잡한 모양은 다수의 면을 가지는데, 아주 높은 정밀도로 절단되어야 한다.

예를 들어, 다이아몬드 원석을 브릴리언트(또는 임의의 다른 면을 낸 보석)로 제조하는 종래의 방법은 면삭(예컨대, 벽개, 절단 및/또는 윤곽) 및 광택 작업을 포함한다. 특히, 면삭 및 광택은 종종 수동으로 수행된다. 이로써, 제1 세트의 면은 일반적으로 초기에 생성되고, 이어서 면이 검사되고 초기 계획과 비교된다. 그 후, 제1 세트의 면이 수정될 수 있고, 가능하게는 재계획이 수행되어야 한다. 다음으로, 제2 세트의 면이 생성되는데, 생성되는 면은 비슷하게 검사되고 선택적으로 수정된다. 이 방식으로 예컨대 다이아몬드 원석을 면 모두를 가지는 브릴리언트로 성형하는 완전한 제조 프로세스가 아주 시간이 걸린다는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 나아가, 면의 품질은 꽤 자주 검사되어야 한다.

물론 종래의 기계 면삭 및 광택 기술의 사용에 의하여 상술한 프로세스를 지원하는 것도 고려된다. 예를 들어, 특별한 톱이나 레이저 도구가 예컨대 다이아몬드에 면이 지도록 성형하기 위해 제안되었다. 하지만, 이러한 기계 기술로도, 인간의 개입 없이, 그리고 중간 검사 및 가능하게는 제품의 재계획 없이 다이아몬드를 보석으로 완전히 성형하는 것은 불가능하다. 따라서, 이러한 기계 기술을 채용할 때, 전체 프로세스 시간은 여전히 너무 높다.

따라서, 본 발명의 실시예는 작업물, 특히 다이아몬드와 같은 초경질 작업물을 제품으로, 특히 브릴리언트 같이 면이 진 보석으로 제조하는 종래의 방법을 개선하는 것을 목표로 한다. 목표는 특히 작업물로부터 인간의 상호작용 없이 완전 자동으로 제품을 제조할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 제품을 완성하는 전체 프로세스 시간은 현저히 감소되어야 한다. 나아가, 제품은 아주 높은 정확도로 제조되어야 한다. 제품의 중간 검사 및/또는 재계획이 성형 프로세스 동안 필요 없어야 한다.

상기 목표는 특히 모든 종류의 재료, 특히 새로운 합금 재료와 경질 및/또는 깨지기 쉬운 재료에 대해 달성 가능하여야 한다. 하지만, 본 발명의 실시예의 주된 초점은 다이아몬드를 브릴리언트나 다른 면이 진 보석으로의 자동 형성이다. 이와 관련하여, 지금까지 완전 자동 프로세스의 해결책이 존재하지 않는다.

목표는 첨부되는 독립 청구항에 제시되는 실시예에 의해 달성된다. 이들 실시예의 유리한 구현이 종속 청구항에 정의된다.

특히, 본 발명의 실시예는 일반적으로 방법을 구현하는 장치의 사용에 기반하는데, 장치는 내부 반사에 의해 유체 제트에서 유도되는 레이저 빔을 제공한다. 이 유체 제트 유도 레이저 빔은 작업물, 심지어 다이아몬드와 같은 초경질 작업물 재료를 효율적으로 아주 높은 정확도로 절단할 수 있다. 방법은 제품의 소정의 복잡한 형상을 생성하기 위하여 레이저 빔으로 작업물에서 조각을 연속하여 절단하고, 즉 작업물에서 대량의 재료를 슬라이스하고, 작업물을 회전하는 스킴에 더 기반한다. 작업물의 총량은 예컨대, 1mm³ 내지 20000mm³일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 이러한 방법, 즉 유체 제트 유도 레이저 빔을 제공하는 장치 사용의 특별한 난점은 장치가 신속하고 인간의 상호작용 없이 완전 자동으로 작업하도록 보장하는 것이다. 이것은 아주 정확한 절단을 수행하고 나아가 빠르고 정밀하게 절단이 완료되었는지 여부와 그 때를 결정하는 것을 필요로 한다. 추가 난점은 절단의 높은 표면 품질, 효율적인 프로세스 시간 및 일정하고 안정적인 절단을 동시에 보장하기 위해 예컨대 브릴리언트를 위해 어떤 면을 어떤 순서로 어떤 절단 각도에서 절단할 것인지 결정하는 절단 전략을 찾는 것이다. 특히, 유체 제트의 존재도 고려되어야 한다.

본 발명의 제1 양태는 작업물을 제품으로 제조하는 방법을 제공하는데, 방법은 가압 유체 제트에 결합된 레이저 빔을 제공하는 장치에 의하여 수행되고, 방법은: 각 완료된 절단으로 작업물 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스에 따라 레이저 빔으로 작업물의 다수의 절단을 실행하는 단계, 기결정된 회전 시퀀스에 따라 동일한 회전축에 대해 작업물의 다수의 회전을 실행하는 단계를 포함하고, 회전은 완료된 절단 후 실행되고, 절단을 실행하기 위하여 레이저 빔이 2차원 경로를 따라 이동된다.

제품은 종래의 계획 도구 및/또는 소프트웨어에서 계획될 수 있고, 최종 제품의 형상에 관한 데이터는 추출 및 기계 코드로 변환될 수 있는데, 장치에 의해 도달될 수 있다. 이 사전 계획은 기결정된 절단 시퀀스 및 기결정된 회전 시퀀스를 각각 낳을 수 있는데, 제1 양태의 방법의 입력으로 사용되고, 특히 장치에 공급될 수 있다.

제1 양태의 방법으로, 제품은 인간의 상호작용 없이 절단 및 회전 시퀀스에 따라 절단 및 회전을 실행함으로써 작업물로부터 완전히 형상화될 수 있다. 하나의 회전축만 있다는 사실 때문에, 그리고 레이저 빔은 각 절단을 실행하기 위하여 2차원 경로를 따라서만 이동하기 때문에, 방법은 아주 빠르고 정확하게 수행될 수 있다. 이것은 제품이 아주 시간을 절약하는 방식으로 고품질로 형상화될 수 있음을 의미한다. 인간의 상호작용은 불필요한데, 중간 품질 검사가 이뤄질 필요 없고 재계획이 이뤄질 필요가 없기 때문이다.

특히, 절단은 절단 시퀀스의 명령어에 관련되고 2차원 경로를 따라 레이저 빔을 이동시킴으로써 작업물로부터 잘라낼 재료 조각을 결정한다. 상기 재료 조각이 완전히 잘라내어질 때, 즉 나머지 작업물에서 분리될 때 절단이 완료된다("완료된 절단"). 절단이 완료될 때까지, 한번 이상 실행될 수 있는데("실행된 절단"), 즉 이 절단을 위한 2차원 경로를 따르는 레이저 빔의 이동이 반복될 수 있다.

높은 절단 정밀도가 특히 유체 유도 레이저 빔에 의해 달성되고, 결과적으로 작업물은 계획대로 어느 정도 완벽하게 제품으로 형상화될 수 있다. 방법은 제거되는 재료에 관한 최적화를 더 가능하게 한다. 예를 들어, 브릴리언트(A 스톤)이 다이아몬드 원석으로부터 형상화되는 경우 제거되는 재료는 추가 제품, 예컨대 B 스톤이나 C 스톤을 만드는데 사용될 수 있다.

방법의 구현 형태에서, 제조되는 제품은 원하는 제품보다 더 클 수 있는데, 예컨대 20 μm 내지 100 μm 더 클 수 있다. 이것은 예컨대 제품의 추가 광택이나 교정을 가능하게 한다. 예를 들어, 레이저 빔은 제거될 수 있는 일부 작업물 재료를 예컨대 숏 블라스터, 샌딩, 종래의 광택 등에 의하여 흑연화할 수 있다.

방법의 한 구현 형태에서, 각 완료된 절단 후 기결정된 회전 시퀀스(107)로부터 결정된 각도로 한 회전이 실행되고, 절단을 실행하기 위하여, 레이저 빔은 기결정된 절단 시퀀스로부터 결정된 2차원 경로를 따라 한번 이동된다.

이 방식으로, 방법은 아주 빠르고 정확하게 수행될 수 있다. 유체 제트 유도 레이저 빔은 이 방식으로 효율적인 절단을 가능하게 한다.

방법의 한 구현 형태에서, 2차원 형상은 직선 및/또는 호를 포함한다.

즉, 유체 제트 레이저 빔은 1 또는 2차원으로 이동된다. 유체 제트 레이저 빔의 2차원 이동은 장치에 의해, 예컨대 CNC(Computerized Numerical Control)에 의해 빠르고 정확하게 수행될 수 있다.

한 구현 형태에서, 방법은: 각 실행된 절단 후, 장치의 광 센서로, 절단이 완료됐는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.

센서의 사용, 특히 완료된 절단을 결정하는 능력은 완전히 자동화되고 신속한 방식으로 제품을 제조할 수 있게 한다. 예를 들어, 이로써 센서가 절단이 완료됐다는 신호를 송신할 때까지 한번 이앙 절단을 실행할 수 있다. 센서는 처리 회로, 예컨대 장치의 제어부에 의해 지원될 수 있다. 제어부는, 예컨대 절단이 완료되거나 완료되지 않음을 표시하는 패턴에 대해 센서의 신호를 평가할 수 있다.

한 구현 형태에서, 방법은: 절단이 완료됐다고 결정하면, 작업물을 회전, 특히 작업물을 180° 회전시키고, 같은 절단을 다시 실행하는 단계, 및 작업물을 회전시킨 후 동일한 실행된 절단도 완료됐다고 더 결정한다면, 기결정된 절단 시퀀스에 따라 다음 절단을 실행하는 단계를 더 포함한다.

이 교정 동작(바람직한 180°가 아닌 다른 각도도 가능하지만, 이하 "180° 교정 동작"으로 지칭)은 절단이 실제로 완료됐음을, 센서가 그렇게 결정한다면 보장한다. 이것은 방법의 신뢰성과 안정성을 현저하게 향상시킨다.

센서는, 예컨대 작업물 표면으로부터의 전자기 방사(방출)을 측정하도록 구성되는 센서일 수 있는데, 예컨대 작업물을 절단할 때 유도되거나(2차 방출) 작업물로부터 반사되는 레이저 광일 수 있다. 이 방사에서 방출 패턴에 기반하여, 절단이 실제로 완료됐는지 여부를 센서 신호로부터 예컨대 센서 자체에 의하여 또는 처리 회로를 포함하는 제어부에 의하여 결정할 수 있다. 사실, 광 센서 및/또는 제어부는 다음 조건 각각을 결정하도록 구성될 수 있다: 실행된 절단이 완료됐다; 실행된 절단이 완료되지 않았다; 작업물 재료가 절단 실행에 의하여 전혀 제거되지 않았다. 이들 조건을 결정하는 능력 때문에, 제품은 자동으로 빠르게 형상화될 수 있다.

작업물이 다이아몬드 원석이라면, 완료된 절단의 오검출 때문에 절단 과정이 정지하는 일이 일어날 수 있다(함유물, 다공성, 불순물 등 때문에). 따라서, 180° 교정 동작을 검사 메커니즘으로 구현하는 것은 특히 다이아몬드 원석을 절단할 때 유용하다.

한 구현 형태에서, 방법은: 절단이 완료됐다고 결정하면, 작업물로부터 멀어지도록 절단이 완료됨으로써 작업물로부터 재료가 제거되어야 하는 결정된 위치로 유체 제트를 이동시키는 단계, 결정된 위치에서 레이저 빔을 켜는 단계, 및 광 센서로, 결정된 위치에 작업물 재료가 있는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함한다.

이것은 180° 교정 동작에 대안적인 검사 메커니즘을 제공하는데, 광 센서로 절단이 완료됐다는 결정의 정확함을 검사하는데도 사용될 수 있다. 유체 제트는 특히 재료 조각이 떨어져 나가야 하는 영역으로 이동되고(바람직하게는 레이저 빔을 끄고), 레이저 빔은 재료 또는 빈 공간이 그 위치에 있는지 광 센서로 보기 위해 켜진다.

한 구현 형태에서, 방법은: 절단이 완료되지 않았다고 결정하면, 절단이 완료됐다고 결정할 때까지 작업물을 회전시키지 않고 한번 또는 여러 번 동일한 절단을 다시 실행하는 단계를 더 포함한다.

이 방식으로, 절단은 완료될 때까지 빠르게 여러 번 반복된다(동일한 2차원 경로를 따라, 같은 방향일 필요는 없음).

방법의 한 구현 형태에서, 작업물은 다이아몬드 원석이고, 제품은 복수의 패싯을 포함하는 브릴리언트이고, 절단이 완료될 때까지 한번 또는 여러 번 절단을 실행함으로써 복수의 패싯 중 각 특정한 패싯이 제조된다.

용어 "브릴리언트"는 "라운드", "에메랄드", "페어" 또는 "프린세스"와 같은 면이 진 보석을 포함한다. 광 센서가 지원하는 유체 제트 유도 레이저 빔 절단은 짧은 처리 시간으로 다이아몬드의 모든 패싯을 자동으로 제조하는데 특히 유리하다. 이하에서, 유리한 절단 전략, 특히 유체 제트 유도 레이저 빔으로 다이아몬드 원석을 브릴리언트로 형상화하기 위해 설계된 절단 전략이 제안된다.

방법의 한 구현 형태에서, 특정한 패싯을 제조하기 위하여, 레이저 빔은 절단을 실행하기 위하여 항상 패싯의 길이를 따라 이동된다.

본 명세서에서 이것은 "측면" 절단 전략으로 지칭된다. "패싯의 길이를 따라" 이동하는 것은 패싯의 더 긴 측을 따라 이동하는 것을 의미한다. 즉, 패싯의 정점을 향해 및/또는 이로부터 멀어져, 특히 일반적인 삼각형의 패싯의 정점과 밑변을 연결하는 방향으로 이동한다. 측면 절단 전략은 상술한 180° 교정 동작을 가능하게 한다. 나아가, 이 절단 전략으로, 패싯을 절단할 때 다이아몬드 재료의 많은 부분을 회수하는 것이 가능하다. 이들 큰 부분은 잠재적으로 다이아몬드 원석 재료로부터 추가의 면이 진 보석을 제조하는데 사용될 수 있다. 이 절단 전략은 아주 짧은 처리 시간도 도출한다.

방법의 한 구현 형태에서, 회전축은 가압 유체 제트 및 레이저 빔에 수직하다.

이 구현 형태에서, 두 방향(예컨대, x-y-z 좌표계에서 x-y 방향으로, 이 때 z 방향은 유체 제트에 평행)을 따라 레이저 빔을 이동시키는 것과 조합하여 회전축에 대해 회전하는 것은 브릴리언트의 모든 패싯을 만드는데 충분하다.

방법의 한 구현 형태에서, 다이아몬드 원석은 장치의 회전 가능한 부품에 테이블로 부착되고, 회전축은 테이블의 표면에 수직하다.

이 방식으로, 다이아몬드 원석은 정확하게 패싯을 절단하기 위해 장치에 정확하게 부착될 수 있다. 장치의 회전 가능한 부품은 소위 "돕"일 수 있다. 회전 가능한 부품은 다이아몬드 원석의 테이블보다 적어도 10%, 특히 적어도 20% 작을 수 있다(직경/폭에서). 이것은 브릴리언트의 베즐 패싯과 스타 패싯을 위한 최고의 절단 성능을 가능하게 한다.

테이블은 다이아몬드 원석으로 미리 절단될 수 있다. 테이블은 바람직하게는 장치에 고정되기 전 광택 작업될 수 있다. 하지만, 테이블은 전용 공차로 절단될 수 있다. 테이블 고정은 브릴리언트의 향상된 품질로 이어지는데, 다이아몬드를 절단할 때의 각도 오차가 감소될 것이고, 각도 오차는 계획된 브릴리언트로부터의 편차로 이어질 수 있기 때문이다. 테이블 표면에 대한 회전축으로부터의 각도 편차는 1°보다 크지 않고, 바람직하게는 0.5°보다 크지 않고, 특히 0.1°보다 크지 않다.

방법의 한 형태에서, 특정한 패싯을 제조하기 위하여, 레이저 빔은 절단을 실행하기 위하여 항상 패싯의 폭을 따라 이동된다.

본 명세서에서 이것은 "정면" 절단 전략으로 지칭된다. "패싯의 폭을 따라" 이동하는 것은 패싯의 더 짧은 측을 따라 이동하는 것을 의미한다. 즉, 패싯의 정점을 향하거나 멀어지지 않고, 브릴리언트의 일반적인 삼각형 패싯을 가로지른다.

다이아몬드는 큘릿이 위를 향하도록 배향될 수 있는데, 즉 큘릿이 유체 제트 결합 레이저 빔을 제공하는 장치 방향으로 배향될 수 있다. 본 명세서에서, 이것은 "큘릿-업" 절단 전략으로 지칭되고, 장치에 테이블을 통해 다이아몬드를 부착하는 것과 유리하게 호환된다. 다이아몬드는 테이블이 위를 향하도록 배향될 수도 있는데, 즉 테이블이 유체 제트 결합 레이저 빔을 제공하는 장치 방향으로 배향될 수 있다. 본 명세서에서, 이것은 "테이블-업" 절단 전략으로 지칭되고, 패싯이 더 두꺼운 부분에서 착수될 수 있고 및/또는 > 20°의 절단 각도로 착수될 수 있다는 이점을 가진다. 이것은 더 높은 절단 신뢰도로 이어진다.

방법의 한 구현 형태에서, 회전축은 가압 유체 제트 및 레이저 빔에 수직하지 않다.

즉, 다이아몬드는 회전축이 유체 제트와 레이저 빔 각각에 대해 특정 각도로 배열되도록 장착될 수 있다. 예를 들어, 회전축과 레이저 빔 방향 사이의 각도는 회전축과 현재 절단되는 패싯 사이의 각도와 동일할 수 있다. 이 각도는 브릴리언트의 기하학에 의해 결정된다(보통 패빌리언 패싯의 경우 42.25°, 그리고 크라운 패싯의 경우 34.5°). 이 경우, 회전축에 대해 회전시키는 것과 레이저를 한 방향(예컨대, x-y-z 좌표계에서 x 방향 또는 y 방향으로, 이 때 z 방향은 유체 제트에 평행)을 따라 이동시키는 것은 브릴리언트의 모든 패싯을 제조하는데 충분하다.

방법의 한 구현 형태에서, 특정한 패싯을 제조하기 위하여: 레이저 빔은 여러 번 절단을 실행하기 위하여, 2차원 경로를 따라 앞뒤로 이동된다.

본 명세서에서, 이것은 "앞뒤로" 절단 전략으로 지칭된다. 이 절단 전략으로, 절단 시간이 감소될 수 있다.

방법의 한 구현 형태에서, 특정한 패싯을 제조하기 위하여: 레이저 빔은 여러 번 절단을 실행하기 위하여, 2차원 경로를 따라 항상 동일한 방향으로 이동된다.

본 명세서에서 이것은 "일방향" 절단 전략으로 지칭된다. 이 절단 전략으로, 상술한 180° 회전 교정 동작이 유리하게 가능해진다.

방법의 한 구현 형태에서, 특정한 패싯을 제조하기 위하여: 레이저 빔은 절단을 실행하기 위하여 항상 패싯의 정점을 향해 이동되거나, 레이저 빔은 절단을 실행하기 위하여 항상 패싯의 정점으로부터 멀어지도록 이동된다.

이들은 "일방향"절단 전략의 사양이고 본 명세서에서 각각 "다운힐" 및 "업힐" 절단 전략으로 지칭된다. 전자의 절단 전략은 더 효율적인 절단 과정을 제공한다. 나아가, 절단 전략은 유체 제트의 불안정성에 덜 민감하다. 후자의 절단 전략은 더 두꺼운 측에서 패싯에 착수할 수 있게 하므로, 절단을 더 신뢰할 수 있게 한다.

방법의 한 구현 형태에서, 특정한 패싯을 제조하기 위하여, 레이저 빔은 절단을 실행하기 위하여 이전에 제조된 패싯에 위치된다.

본 명세서에서 이것은 "그룹화된 프레쉬" 절단 전략으로 지칭되는데, 결정된 패싯 그룹이 잇따라 절단되기 때문이다. 유리하게는, 상술한 180° 회전 교정 동작이 가능하다. 나아가, 이점은 각 새 절단이 항상 다이아몬드/브릴리언트의 새로(이전에) 절단된 면/패싯에서 시작한다는 것인데, 유체 제트 유도 레이저 빔의 사용과 조합될 때 특히 높은 품질로 이어진다.

방법의 한 구현 형태에서, 레이저 빔은 절단을 실행하기 위하여 다이아몬드 원석의 미절단 표면에 위치된다.

본 명세서에서 이것은 "그룹화된 러프" 절단 전략으로 지칭되는데, 결정된 패싯 그룹이 잇따라 절단되기 때문이다. 유리하게는, 상술한 180° 회전 교정 동작이 가능하다. 나아가, 이점은 다이아몬드 원석이 브릴리언트의 일반적인 삼각형 패싯을 만들기 위해 제거되는 조각의 예각 안으로부터(즉, 제거되는 조각의 더 두꺼운 부분으로부터) 착수될 수 있다는 점이다.

방법의 한 구현 형태에서, 복수의 패싯은 출현 순서에 따라 제조된다.

유리하게는, 다른 원석 절단을 위한 재사용을 가능하게 하기 위해 먼저 "가장 큰" 조각이 다이아몬드 원석에서 제거될 수 있다.

방법의 한 구현 형태에서, 패빌리언 패싯은 로어 거들 패싯 이전에 제조되고, 바람직하게는 거들 패싯, 그 후 베즐 패싯, 그 후 어퍼 거들 패싯, 그 후 스타 패싯이 더 제조된다.

이 절단 순서는 본 발명의 장치를 사용할 때 절단 시간을 최적화한다. 베즐 패싯 전에 패빌리언을 만드는 것은 특히 유체 제트 유도 레이저 빔을 사용할 때 이득이다.

방법의 한 구현 형태에서, 제2 그룹의 불연속적 로어 거들 패싯, 특히 오른쪽 로어 거들 패싯이나 왼쪽 로어 거들 패싯이 각각 제조되기 전에 제1 그룹의 불연속적 로어 거들 패싯, 특히 왼쪽 로어 거들 패싯이나 오른쪽 로어 거들 패싯이 제조된다.

이 그룹화는 상술한 "그룹화된 프레쉬"와 "그룹화된 러프" 절단 전략에 적절하다. 유리하게는 로어 거들 패싯의 경우, 가장 큰 절단 각도가 레이저 빔에 대해 제공되도록 다이아몬드 원석을 배향한다. 따라서, 절단 신뢰성이 증가한다.

방법의 한 구현 형태에서, 로어 거들 패싯 및/또는 어퍼 거들 패싯 이전에, 더 큰 절단 각도를 제안하는 측면으로부터 절단이 실행되도록 다이아몬드 원석이 회전된다.

따라서, 더 낮은 각도의 절단이 회피된다. 이것은 유체 제트 유도 레이저 빔 사용과 조합할 때 특히 이득이다. 예를 들어, 브릴리언트의 바닥측/하부(패빌리언)에, 2개의 타입의 패싯(패빌리언 패싯과 로어 거들 패싯)이 있다. 서로 22.5°나 11.25°를 형성하여 배치된다. 패싯 처리는 유리하게는 11.25° 절단보다 22.5° 절단을 가능하게 하도록 순서지어진다.

방법의 한 구현 형태에서, 브릴리언트는 0.1ct 내지 100ct의 크기, 특히 0.2ct 내지 5ct의 크기를 가진다.

방법의 한 구현 형태에서, 다이아몬드 원석에서 절단을 실행 및 완료함으로써 재료를 제거하는 속도는 시간당 0.8ct 내지 2.5ct이다.

이들은 높은 재료 체적으로 인한, 한편으로는 가공 제약이나 고정 제약을, 다른 한편으로는 너무 어려운 품질 제어를 회피하기 위한 최적의 크기 및 절단 속도이다.

방법의 한 구현 형태에서, 유체 제트 유도 레이저 빔 및 장치의 광 센서를 사용하여 절단 시퀀스 및 회전 시퀀스에 따라 다이아몬드 원석을 자동으로 절단함으로써 브릴리언트의 57개의 패싯이 생성된다.

따라서 원석은 광 센서의 도움으로 훨씬 빠르고 완전 자동 방식으로 형상화될 수 있다. 이것은 본 발명에 서술되는 바와 같이 유리하게는 유체 제트 유도 레이저 빔, 광 센서 및/또는 제어부를 조합하고, 절단 전략의 선택에 의하여 가능해진다.

유리하게는, 다이아몬드 원석은 1ct 내지 5ct의 크기의 경우 8시간 미만, 특히 5시간 미만의 시간 내에 브릴리언트로 제조될 수 있다. 제품의 형상화 과정은 심지어 겨우 30분 내지 4시간일 수 있다(더 작은 크기의 경우). 제1 양태의 방법으로, 최대 1000개의 패싯이 인간의 개입 없이 정밀한 방식으로 형상화될 수 있다.

특히, 제1 양태의 방법을 수행한 후, 제품, 특히 브릴리언트가 추가로 종래 방식으로 광택 또는 마감 또는 평탄화 등이 될 수 있다.

본 발명의 제2 양태는 작업물을 제품으로 제조하는 장치를 제공하는데, 장치는: 가압 유체 제트에 결합된 레이저 빔을 제공하도록 구성되는 가공부, 제어부로서: 각 완료된 절단으로 작업물 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스에 따라 레이저 빔으로 작업물의 다수의 절단을 실행하고, 기결정된 회전 시퀀스에 따라 동일한 회전축에 대해 작업물의 다수의 회전을 실행하고, 회전은 완료된 절단 후 실행되고, 절단을 실행하기 위하여 레이저 빔이 2차원 경로를 따라 이동되도록 가공부를 제어하도록 구성되는 제어부, 및 실행된 절단이 완료됐는지; 실행된 절단이 완료되지 않았는지 중 적어도 각각을 결정하도록 구성되는 광 센서를 포함한다.

조건을 결정하기 위하여, 광 센서는 신호를 제어부로 제공할 수 있는데, 신호를 평가하고 이에 따라 결정 결과를 출력한다. 하지만, 광 센서가 이미 결정 결과를 제공할 수 있다. 광 센서는 추가로 조건: 작업물 재료가 절단 실행에 의해 전혀 제거되지 않았다고 결정하도록 구성될 수 있다.

제2 양태의 장치는 유리하게는 유체 제트 유도 레이저 빔, 광 센서 및 작업물을 부착하기 위한 회전 가능한 수단을 조합하여, 완전 자동으로 제품을 제조할 수 있다. 장치는 다이아몬드 원석에서 브릴리언트나 다른 면이 진 보석을 제조하기 위해 특별히 설계된다. 장치는 기결정된 절단 및 회전 시퀀스에 기반하여 상술한 절단 전략 중 임의의 것을 실행할 수 있다.

제2 양태에 따른 장치는 제1 양태의 방법과 관련하여 서술된 구현 형태에 따라 구현될 수 있다. 예를 들어, 장치는 다양한 절단 전략을 따를 수 있고 다이아몬드에서 완전한 브릴리언트를 형상화할 수 있다. 따라서 장치는 제1 양태에 대해 상술한 모든 이점을 누린다.

본 발명의 제3 양태는 컴퓨터 프로그램(또는 컴퓨터 프로그램 제품)을 제공하는데, 컴퓨터 상에서 실행될 때 제1 양태에 따른 방법이나 그 임의의 구현을 수행하고, 및/또는 제2 양태에 따른 장치를 제어하기 위한 프로그램 코드를 포함한다.

본 발명의 제4 양태는 프로세서에 의해 실행될 때, 제1 양태에 따른 방법이나 그 임의의 구현이 수행되도록 야기하는 실행 가능한 프로그램 코드를 저장하는 비일시적 저장 매체를 제공한다.

본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 일반적인 실시예를 정의하는 상술한 양태 및 구현 형태는 첨부되는 도면과 관련하여 특정 실시예의 다음 설명에서 설명된다.
도 1은 작업물로부터 제품을 제조하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 장치의 광 센서에 의해 감지되는 조건을 개략적으로 도시한다.
도 6은 광 센서의 신호의 예시를 도시한다.
도 7은 브릴리언트와 그 면의 예시를 도시한다.
도 8은 다이아몬드 원석으로부터 브릴리언트를 제조하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
도 9는 다이아몬드 원석으로부터 브릴리언트를 제조하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 구현되는 절단 전략을 "측면"에서 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 구현되는, (a) 및 (b)의 "일방향" 절단 전략, (c)의 "그룹화된 프레쉬" 절단 전략, (d)의 "그룹화된 러프" 절단 전략을 도시한다.
도 12는 (a) 및 (b)에서 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 구현되는 절단 전략을 "정면"에서 도시한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방법(100)을 개략적으로 도시한다. 방법(100)의 단계는 도 2의 흐름도에 도시된다. 방법(100)은 작업물(101)로부터 재료 조각을 연속적으로 잘라냄으로써 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하기 적절하다. 작업물(101)은 특히 다이아몬드 원석일 수 있고(예컨대 도 8 참조), 제품(102)은 특히 브릴리언트(예컨대 도 7 참조) 또는 다른 면이 진 보석일 수 있다. 제품(102)은 방법(100)을 수행하기 전 계획될 수 있는데, 계획은 작업물(101)의 형상과 부피에 기반할 수 있다. 제품(102)을 제조하기 위하여, 방법(100)은 원하는 복잡한 제품(102) 형상에 도달할 때까지 작업물(101)에서 재료 조각을 연속적으로 잘라낸다. 절단을 수행하기 위하여, 방법(100)은 가압 유체 제트(104)에 결합되는 레이저 빔(103)을 제공하는 장치(300)(도 3 참조)를 이용한다.

특히, 방법(100)은 각 완료된 절단으로 작업물 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스(105)에 따라 레이저 빔(103)으로 작업물(101)의 다수의 절단을 실행하는 단계(110)를 포함한다. 기결정된 절단 시퀀스(105)는 방법(100) 및/또는 장치(300)를 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 방법(100)은 기결정된 회전 시퀀스(107)에 따라 동일한 회전축(106)에 대해 작업물(101)의 다수의 회전을 실행하는 단계(120)를 더 포함한다. [유사]기결정된 절단 시퀀스(105)는 방법(100) 및/또는 장치(300)를 위한 입력으로서 사용될 수 있다. 기결정된 절단 및 회전 시퀀스(105 및 107)는 작업물(101)에 기반하여 제품(102)을 계획할 때 생성될 수 있다.

특히, 회전은 완료된 절단 후 실행된다(120). 나아가, 절단을 실행하기(110) 위하여, 레이저 빔(103)은 2차원 경로(108)를 따라 이동한다(작업물(101)에 대해). 레이저 빔(103)을 움직이기 위해, 장치(300)가 이동될 수 있거나, 작업물(101)이 이동될 수 있다. 이 절단으로 제거되도록 계획된 조각이 실제로 작업물(101)에서 완전히 분리될 때 절단이 완료된다. 절단을 완료하기 위하여, 절단(즉, 이와 연관된 2차원 경로(108)를 따르는 레이저 빔(103)의 이동)이 한번 이상 실행될 수 있다. 예를 들어, 절단을 한번 실행하는 것은 작업물(101)에 좁은 홈만 형성할 수 있고, 홈은 특정 깊이를 가진다. 절단을 다시 실행하는 것은 홈을 깊게 할 수 있고, 절단을 다시(또 다시) 실행하는 것은 조각이 떨어져 나가도록 작업물을 완전히 통과하고 가로질러 홈을 확대할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 장치(300)를 도시한다. 장치(300)는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하도록 구성되고, 방법(100)에서 사용되는 장치(300)일 수 있다. 장치(300)는 적어도 가공부(302), 제어부(303) 및 광 센서(301)를 포함한다.

가공부(302)는 가압 유체 제트(104)에 결합되는 레이저 빔(103)를 제공하도록 구성된다. 제어부(303)는 가공부(302)를 제어하도록 구성된다. 특히, 가공부(302)가: 각 완료된 절단으로 작업물 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스(105)에 따라 레이저 빔(103)으로 작업물(101)의 다수의 절단을 실행하고, 기결정된 회전 시퀀스(107)에 따라 동일한 회전축(106)에 대해 작업물(101)의 다수의 회전을 실행하도록 제어할 수 있다. 이로써, 회전은 완료된 절단 후 실행되고, 레이저 빔은 2차원 경로(108)를 따라 절단을 실행하기 위하여 이동된다. 이들 동작은 도 1 및 도 2의 방법(100)을 구현할 수 있다. 광 센서(301)는 적어도 다음 조건 각각을 결정하도록 구성된다: 실행된 절단이 완료됐다; 실행된 절단이 완료되지 않았다. 선택적으로 조건: 작업물 재료가 절단 실행에 의해 전혀 제거되지 않았다도 결정할 수 있다.

가공부(302)는 레이저 빔(103) - 예컨대, 선택적으로 장치(300)의 일부일 수 있는 레이저 소스(305) 또는 다수의 레이저 소스들로부터 수신한 - 을 유체 제트(104)에 결합할 수 있다. 이 결합은 바람직하게는 가공부(302)에서 이뤄진다. 제품(102)의 제조 동안, 작업물(101)은 장치(300)의 일부일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 가공 표면에 위치할 수 있다. 어떤 경우에도, 장치(300)는 가공 표면에 배치된 작업물(101)을 가공할 수 있도록 배열될 수 있다. 장치(300)는 이로써 가공 표면의 이동을 최대 3차원(예컨대, 도 3에 표시된 x-y-z로, 이 때 z 방향은 유체 제트(104)에 평행하고, x 및 y 방향은 z 방향 및 서로에 수직)까지 제어할 수 있다. 장치(300)는 특히 절단 경로, 특히 작업물(101) 상의 직선 및/또는 호와 같은 2차원 경로(108)를 따라 유제 제트 유도 레이저 빔(103)을 이동시킴으로써 작업물(101)을 절단할 수 있다. 이동은 이로써 연속적이거나 단계적일 수 있고, 이동 속도는 선택/변화될 수 있다.

가공부(302)는 유체 제트(103)에 레이저 빔(103)을 결합시키기 위해 특히 적어도 하나의 렌즈(307)와 같은 광 요소를 포함할 수 있다. 레이저 빔(103)은 바람직하게는 가공부(302) 외부에서 생성되고, 가공부(302)에 주입된다. 가공부(302)에서, 미러 또는 빔 스플리터(308)나 다른 광 요소는 적어도 하나의 렌즈(307)를 향해 레이저 빔(103)을 유도할 수 있다. 빔 스플리터(308)는 레이저 광의 일부 또는 작업물(101)에서 오는 전자기 방사를 광 센서(301)에 결합시키는데도 사용될 수 있다. 가공부(302)는 광학적 배열, 여기서 예를 들면 광 요소(308)를 유체 회로에서 및 유체 제트(104)가 생성되는 가공부(302) 영역에서 분리하기 위하여 광학적으로 투명한 보호 윈도우(310)도 포함할 수 있다.

유체 제트(104)를 생성하기 위하여, 가공부(302)는 개구를 가지는 유체 제트 생성 노즐(309)을 포함할 수 있다. 유체 제트 생성 노즐은 바람직하게는 보호되는 환경에서 유체 제트(104)를 생성하기 위하여 가공부(302) 내에 배치된다. 개구는 유체 제트(104)의 폭을 정의한다. 개구는 예컨대, 10-200μm의 직경을 가질 수 있고, 유체 제트(104)는 예컨대, 개구의 약 0.6-1배의 직경을 가질 수 있다. 가압 유체 제트(104)를 위한 압력은 바람직하게는 일반적으로 장치(300)의 일부가 아닌(하지만 그럴 수 있음) 외부 유체 공급(304)을 통해 제공된다. 바람직하게는, 압력은 50-800 bar 사이이다. 유체 제트(104)를 장치(300)로부터 출력하기 위하여, 가공부(302)는 출구 개구를 가지는 출구 노즐을 포함할 수 있다. 출구 개구는 바람직하게는 유체 노즐 개구보다 넓다.

제어부(303)는 적어도 하나의 레이저 소스(305)를 더 제어할 수 있다(레이저 소스(305)의 레이저 컨트롤러에 지시할 수 있다). 즉, 제어부(303)는 레이저 소스(305)의 레이저 컨트롤러에 지시하여 이에 따른 레이저 방출을 출력할 수 있다. 레이저 소스(305)의 레이저 컨트롤러는 이로써 지속적 또는 펄스 레이저 빔을, 후자의 경우 특히 펄스 출력, 펄스 폭, 펄스 반복률, 펄스 버스트 속도 또는 제어부의 지시에 따른 펄스 사이의 펄스를 설정할 수 있다. 제어부(303)는 유체 공급(304)도 제어할 수 있다.

작업물(101)은 장치(300)의 회전 가능한 부품(306), 예컨대 모터나 CNC에 의해 구동되는 회전 가능한 부품과 연결 또는 부착될 수 있다. 예를 들어, 장치(300)의 회전 가능한 부품(306)은 로드 또는 소위 "돕"일 수 있다. 회전 가능한 부품(306)은 작업물(101)의 직경보다 적어도 10%, 특히 적어도 20% 작을 수 있다(직경/폭에서). 회전 가능한 부품(306)은 회전축(106)에 대해 회전한다. 회전 가능한 부품(306)의 회전은 제어부(303)에 의해, 특히 광 센서(301)로부터의 입력에 기반하여 제어될 수 있다.

광 센서(301)는 센서(301)를 향해 유체 제트(104)를 통해 및 적어도 하나의 광 요소(307, 308)를 통해 작업물(101)에서 멀어져 전파하는(작업물(101)을 절단하는 동안) 레이저 유도 전자기 방사를 수신하도록 배열될 수 있다. 센서(301)는 특히 유체 제트(104)를 통해 및 레이저 빔(103)을 유체 제트(104)에 결합시키도록 구성되는 적어도 하나의 광 요소(307)를 통해 레이저 유도 전자기 방사를 수신하도록 배열될 수 있다. 레이저 유도 전자기 방사는 레이저 빔(103)으로 절단되는 작업물(101)의 일부로부터 방사되는 2차 방사를 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업물의 절단 표면 영역이 플라즈마로 변환되기 때문에 레이저 유도 전자기 방사가 유도될 수 있다. 이 플라즈마는 특징적인 방사를 방출할 수 있는데, 센서(301)에서 또는 이에 의해 쉽게 분리될 수 있다. 레이저 유도 전자기 방사는 작업물(101)로부터 반사되는 주 레이저 방사도 포함할 수 있다. 레이저 유도 전자기 방사는 유체 제트(104)의 레이저 빔(103)의 산란, 바람직하게는 라만 산란에 의해 생성되는 2차 방사도 포함할 수 있다.

광 센서(301)는 가공부(302)에 배열될 수 있다. 하지만, 레이저 소스(305)에 배열될 수도 있다. 이 경우, 레이저 유도 방사는 작업물(101)로부터 역전파할 수 있고, 가공부(302)를 통해 레이저 소스(305)로 유도될 수 있는데, 센서(301)에 의해 수신된다. 가공부(302)는 예컨대, 광섬유에 의하여 레이저 소스(305)에 광학적으로 연결될 수 있다.

나아가, 센서(301)는 수신된 방사를 신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 제어부(303)는 신호에 기반하여 작업물의 가공 상태를 결정하도록 구성된 처리 회로를 포함할 수 있다. 작업물(101)의 가공 상태는 레이저 빔(103)이 작업물(101)을 뚫었는지 여부일 수 있다. 제어부(303)는 특히 실행된 절단이 완료됐는지 여부, 실행된 절단이 완료되지 않았는지 여부 및/또는 작업물 재료가 실행된 절단에 의해 전혀 제거되지 않았는지 여부를 결정하도록 구성된다.

장치(300), 특히 제어부(303)는 본 명세서에 서술되는 장치(300)의 다양한 동작을 실시, 수행 또는 개시하도록, 특히 방법(100)을 수행하도록 구성되는 프로세서 또는 처리 회로(미도시)를 포함할 수 있다. 처리 회로는 하드웨어를 포함할 수 있고 및/또는 처리 회로는 소프트웨어에 의해 수행될 수 있다. 하드웨어는 아날로그 회로 또는 디지털 회로 또는 아날로그 및 디지털 회로를 포함할 수 있다. 디지털 회로는 ASIC(application-specific integrated circuits), FPGA(field-programmable arrays), DSP(digital signal processors) 또는 다목적 프로세서와 같은 컴포넌트를 포함할 수 있다.

장치(300)는 메모리 회로를 더 포함할 수 있는데, 프로세서에 의해 또는 처리 회로에 의해, 특히 소프트웨어의 제어 하에서 실행될 수 있는 하나 이상의 명령어(들)를 저장한다. 예를 들어, 메모리 회로는 프로세서나 처리 회로에 의해 실행될 때, 본 명세서에 서술되는 장치의 다양한 동작, 특히 방법(100)이 수행되도록 야기하는 실행 가능한 소프트웨어 코드 또는 프로그램 코드를 저장하는 비일시적 저장 매체를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방법(100)의 흐름도를 도시하는데, 도 1 및 도 2에 도시된 방법(100)을 기반으로 하고, 장치(300)에 의해 실행될 수 있다. 도면의 동일한 요소는 동일한 참조 번호로 표시되고 유사하게 기능한다.

도 4의 방법(100)에서, 첫 단계(400)에서, 다음 실행되는 절단이 기결정된 절단 시퀀스(105)에서 선택된다. 그리고 절단이 한번 실행된다(110). 절단의 실행(110)이 정지했다고 결정되면(401), 절단의 검증(402)이 이뤄진다. 즉, 실행된 절단 후, 절단이 완료됐는지 여부가 검증된다. 이것은 광 센서(301) 및/또는 제어부(303)에 의해 이뤄진다.

검증은 절단이 성공적으로 완료되었다고 결정할 수 있는데, 2차원 경로(108)를 따르는 절단이 계획대로 작업물 재료를 잘라내는 결과가 되는 도 5b에 도시된다. 이 경우, 작업물(101)은 그 뒤에 여전히 각도, 특히 180°의 각도로 회전될 수 있고, 동일한 절단이 다시 실행될 수 있다(110). 작업물(101)을 회전한 후 실행된(100) 동일한 절단도 완료되었다고 더 결정되면, 방법(100)이 진행될 수 있다. 이것은 상술한 180° 교정 동작이다.

대안적으로, 도 5a에 도시된 바와 같이 유체 제트(104)는 작업물(101)에서 멀어지는 위치로 이동될 수 있는데(예컨대, 사각형 상자로 표시된 바와 같은 결정된 검증 영역 내에서), 재료는 절단을 완료시킴으로써 작업물(101)로부터 제거되어야 한다(도 5a에서 실제로 잘라내어진다). 레이저 빔(103)은 그 위치에서 켜질 수 있고, 결정된 위치에 여전히 작업물 재료가 있는지 여부가 결정될 수 있다(예컨대, 더미 경로(500)를 따라 절단을 수행함으로써).

도 5c에 도시된 바와 같이, 검증은 절단이 성공적으로 완료되지 않았다고도 결정할 수 있는데, 경로(108)를 따르는 절단이 아직 작업물 재료를 잘라내지 않았다. 이 경우, 방법(100)은 절단을 계속한다. 즉 절단이 완료되지 않았다고 결정된다면 작업물(101)을 회전시키지 않고 동일한 절단이 다시 한번 또는 여러 번 실행된다(110). 이것은 절단이 완료됐다고 결정할 때까지 진행될 수 있다.

절단이 완료되고, 선택적으로 검증된 후, 방법(100)은 전체 기결정된 절단 시퀀스(105)가 완료됐는지 여부, 즉 절단 시퀀스(105)의 모든 절단이 실행되고 완료됐다고 결정됐는지 여부를 결정할 수 있다. 만약 그렇다면, 방법(100)은 종료한다. 만약 아니라면, 방법(100)은 절단 시퀀스(105)의 다음 절단으로 진행한다. 기결정된 회전 시퀀스(107)에 따른 회전이 다음 절단 전에 실행된다(120).

도 6은 센서 신호의 예시를 도시하는데, 제어부(303)에 의해 분석될 수 있다. 제어부(303)는 센서 신호에 기반하여, 실행된 절단이 성공적이었는지(완료됐는지) 여부를 식별할 수 있다. 예를 들어, 레이저 절단에 의해 유도되는 작업물(101)로부터의 전자기 방사가 결정된 임계치 아래로, 특히 특정 기간 동안 떨어지면, 성공적인 절단이 결정될 수 있다. 결정된 임계치보다 크면, 절단은 성공적이지 않은 것으로 결정될 수 있다. 센서 신호가 결정된 임계치 아래로 유지되어, 제어부(303)가 "성공적"으로 결정하면, 180° 교정 동작 또는 대안적인 검증 영역 절단이 수행될 수 있다. 이 경우 신호가 결정된 임계치 위로 다시 오르면(도 6에서 점선 화살표로 표시), 절단이 "성공적"이라는 초기 결정은 틀린 것이었다. 하지만, 신호가 결정된 임계치 아래에 머무르면, 절단이 "성공적"이라는 초기 결정이 확정된다.

전술한 바와 같이, 방법(100)과 장치(300)는 특히 브릴리언트 또는 다른 면이 진 보석을 제조하기에 적합하다. 일반적인 브릴리언트(700)가 도 7에 도시된다. 브릴리언트(700)는 복수의 패싯(701)을 포함한다. 브릴리언트(700)는 상부(700a)(크라운) 및 하부(700b)(패빌리언)를 포함한다. 부분들은 다수의 거들 패싯을 가질 수 있는 거들(704)에 의해 분리/연결된다. 하부(700b)는 패빌리언 패싯(702)과 로어 거들 패싯(703)을 포함한다. 상부(700a)는 어퍼 거들 패싯(705), 베즐 패싯(706) 및 스타 패싯(707)을 포함한다. 브릴리언트(700)는 테이블(708)도 포함한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방법(100)을 개략적으로 도시하는데, 도 1에 도시된 방법(100)을 기반으로 한다. 동일한 요소는 동일한 참조 번호로 표시되고 유사하게 기능한다. 도 8에서, 작업물(101)은 다이아몬드 원석(800)이고, 제품(102)은 브릴리언트(700)이다. 레이저 빔(103)과 유체 제트(104)는 회전축(106)에 수직하게 배열될 수 있다. 브릴리언트(700)의 패싯(701)은 회전축(106)에 대해 회전하고, 2차원 경로(108)를 따라 레이저 빔(103)을 이동시킴으로써 절단된다. 기결정된 절단 시퀀스(105)에 따른 절단(110) 및 기결정된 회전 시퀀스(107)에 따른 회전(120)은 도 1 및 도 2의 방법(100)에 대해 서술된 바와 같이 수행된다. B 스톤(802)과 C 스톤(801)이 이들 조각에서 제조될 수 있도록 다이아몬드 원석의 더 큰 조각을 제거하기 위하여 패빌리언 패싯(702)이 먼저 절단될 수 있다. 즉, 패빌리언 패싯(702)은 바람직하게는 로어 거들 패싯(703) 전에 제조될 수 있다. 나아가, 거들(704)이 절단될 수 있고, 다음으로 베즐 패싯(706), 어퍼 거들 패싯(705), 스타 패싯(707)이다. 브릴리언트(700)의 테이블(708)은 바람직하게는 미리 제조되어, 다이아몬드원석(800)이 테이블(708)로 장치의 회전 부품(306)에 부착될 수 있다. 도 8에 도시된 구성은 "측면" 절단 전략에 적합하다.

도 9는 회전축(106)이 레이저 빔(103) 및 유체 제트(104)와 각각 비수직일 수도 있음, 즉 서로 비스듬하게 정렬될 수 있음을 도시한다. 도 9a는 이 경우 브릴리언트(700)의 테이블(708)이 장치(300)를 향해 배향될 수 있음(화살표로 표시된 바와 같이 레이저 빔(103)이 위에서 옴)을 도시하는 한편, 도 9b는 큘릿 또는 팁이 장치(300)를 향해 배향될 수 있음도 도시한다. 도 9에 도시된 구성은 "정면" 절단 전략, 특히 "큘릿-업"이나 "테이블-업" 절단 전략에 적합하다.

본 명세서에 제안되는 다른 절단 전략이 도 10, 11, 12에 각각 도시된다. 도 10은 "측면" 절단 전략을 도시한다. 도 12는 "정면" 절단 전략, 특히 도 12a에서 "큘릿-업", 도 12b에서 "테이블-업"을 도시한다. 도 11a 및 b는 "일방향" 절단 전략을, 특히 "측면" 절단 전략, 즉 도 11a의 "업힐"과 도 11b의 "다운힐"과 조합하여 도시한다. 특히, "일방향" 절단 전략은 "정면" 절단 전략과도 조합될 수 있다. 도 11c 및 d는 "그룹화된 프레쉬" 절단 전략, "그룹화된 러프" 절단 전략을, 특히 "측면" 절단 전략과 조합하여 각각 도시한다. 특히, "그룹화된" 절단 전략은 "정면" 절단 전략과도 조합될 수 있다.

다이아몬드(800)에서 브릴리언트(700)를 절단하는 바람직한 절단 전략 조합은 "측면", "앞뒤로", "그룹화된 프레쉬"이다.

특히, 도 10에서 알 수 있듯이 "측면"은 레이저 빔(103)이 절단을 실행하기(110) 위하여 언제나 제조되는 패싯(701)의 길이(L)를 따라 이동함을 의미한다. 즉, 브릴리언트 패싯(701)의 정점(1000)을 향해 및/또는 이로부터 멀어진다. 도 10은 특히 절단을 여러번 실행하기(110) 위하여 앞뒤로(즉, 양쪽으로) 2차원 경로(108)를 따라 레이저 빔(103)이 이동하는, "앞뒤로"와 조합된 "측면" 절단 전략을 도시한다. 도 10은 브릴리언트의 패빌리언(700b)의 배향을 도시함으로써, 길이를 따르는 것은 큘릿으로부터 테이블(708)로 또는 반대 방향을 의미함도 도시한다.

도 11a 및 b는 절단을 여러 번 실행하기(110) 위하여, 레이저 빔(103)이 항상 같은 방향으로 2차원 경로(108)를 따라 이동되는, "일방향" 절단 전략을 도시한다. 도 11a에서 전략은 "업힐", 즉 레이저 빔(103)이 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 정점(1000)으로부터 멀어지도록(그 밑변을 향해) 이동하는 반면, 도 11b는 "다운힐", 즉 레이저 빔(103)이 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 정점(1000)을 향해(그 밑변에서 멀어지도록) 이동하는 것을 도시한다.

도 11c 및 d는 "그룹화된" 절단 전략을 도시하는데, 제2 그룹의 불연속적 로어 거들 패싯(703), 특히 오른쪽 로어 거들 패싯(703) 또는 왼쪽 로어 거들 패싯(703)이 각각 제조되기 전에 제1 그룹의 불연속적인 로어 거들 패싯(703), 특히 왼쪽 로어 거들 패싯(703)이나 오른쪽 로어 거들 패싯(703)이 제조된다. 도 11c는 "그룹화된 프레쉬" 전략을 도시하는데, 레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 이전에 제조된(프레쉬) 패싯(1100)에 위치한다. 도 11d는 "그룹화된 러프" 전략을 도시하는데, 레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 다이아몬드 원석(700)의 절단되지 않은 표면(1101) 상에 위치한다.

도 12a와 b는 "정면" 전략을 도시하는데, 레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 폭(W)을 따라 이동한다. 폭은 도 10에 도시된 길이(L(에 수직할 수 있다. 도 12a는 "큘릿-업" 전략을 도시하는데, 큘릿 면이 장치(300)를 향해 배향된다(도 9b 참조). 도 12b는 "테이블-업" 전략을 도시하는데, 테이블 면이 장치(300)를 향해 배향된다(도 9a 참조). 도 12는 브릴리언트(700)의 패빌리언(700b)의 배향을 도시함으로써, 폭을 따르는 것은 예컨대 거들(704)에 평행한 방향을 의미함도 도시한다.

본 발명은 구현 형태뿐만 아니라 예시로서 다양한 실시예와 관련하여 서술되었다. 하지만, 도면, 상세한 설명 및 독립 청구항의 연구로부터 청구되는 발명이 다른 변형이 통상의 기술자에 의해 이해되고 실시될 수 있다. 상세한 설명뿐만 아니라 청구범위에서 단어 "포함하는"은 다른 요소나 단계를 제외하는 것이 아니고 부정 관사 "a"나 "an"는 복수형을 제외하지 않는다. 단일의 요소나 다른 단위는 청구범위에 기재되는 여러 개체나 항목의 기능을 충족할 수 있다. 특정 치수가 다른 종속 청구항에 인용되어 있다는 사실만으로 이들 치수의 조합이 유리한 구현에서 사용될 수 없음을 나타내지 않는다.

Claims (23)

1. 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100)으로서, 방법(100)은 가압 유체 제트(104)에 결합된 레이저 빔(103)을 제공하는 장치(300)에 의하여 수행되고, 방법(100)은:
   각 완료된 절단으로 작업물 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스(105)에 따라 레이저 빔(103)으로 작업물(101)의 다수의 절단을 실행하는 단계(110),
   기결정된 회전 시퀀스(107)에 따라 동일한 회전축(106)에 대해 작업물(101)의 다수의 회전을 실행하는 단계(120)를 포함하고,
   회전은 완료된 절단 후 실행되고(120),
   절단을 실행하기(110) 위하여 레이저 빔(103)이 2차원 경로(108)를 따라 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
2. 청구항 1에 있어서,
   각 완료된 절단 후 기결정된 회전 시퀀스(107)로부터 결정된 각도로 한 회전이 실행되고(120),
   절단을 실행하기(110) 위하여, 레이저 빔(103)은 기결정된 절단 시퀀스(105)로부터 결정된 2차원 경로(108)를 따라 한번 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   각 실행된 절단 후, 장치(300)의 광 센서(301)로, 절단이 완료됐는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
4. 청구항 3에 있어서,
   절단이 완료됐다고 결정하면, 작업물(101)을 회전, 특히 작업물을 180° 회전시키고, 같은 절단을 다시 실행하는 단계(110), 및
   작업물(101)을 회전시킨 후 동일한 실행된 절단도 완료됐다고 더 결정한다면, 기결정된 절단 시퀀스(105)에 따라 다음 절단을 실행하는 단계(110)를 더 포함하는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
5. 청구항 3에 있어서,
   절단이 완료됐다고 결정하면, 작업물(101)로부터 멀어지도록 절단이 완료됨으로써 작업물로부터 재료가 제거되어야 하는 결정된 위치로 유체 제트(104)를 이동시키는 단계,
   결정된 위치에서 레이저 빔을 켜는 단계, 및
   광 센서로, 결정된 위치에 작업물 재료가 있는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
   절단이 완료되지 않았다고 결정하면, 절단이 완료됐다고 결정할 때까지 작업물(101)을 회전시키지 않고 한번 또는 여러 번 동일한 절단을 다시 실행하는 단계(110)를 더 포함하는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나의 항에 있어서,
   작업물(101)은 다이아몬드 원석(800)이고,
   제품(102)은 복수의 패싯(701)을 포함하는 브릴리언트(700)이고,
   절단이 완료될 때까지 한번 또는 여러 번 절단을 실행함으로써(110) 복수의 패싯(701) 중 각 특정한 패싯(701)이 제조되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
8. 청구항 7에 있어서,
   특정한 패싯(701)을 제조하기 위하여:
   레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 길이를 따라 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
9. 청구항 7 또는 청구항 8에 있어서,
   회전축(106)은 가압 유체 제트(104) 및 레이저 빔(103)에 수직한 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
10. 청구항 7에 있어서,
    특정한 패싯을 제조하기 위하여:
    레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 폭을 따라 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
11. 청구항 7 또는 청구항 10에 있어서,
    회전축(106)은 가압 유체 제트(104) 및 레이저 빔(103)에 수직하지 않은 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
12. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 있어서,
    특정한 패싯(701)을 제조하기 위하여:
    레이저 빔(103)은 여러 번 절단을 실행하기(110) 위하여, 2차원 경로(108)를 따라 앞뒤로 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
13. 청구항 7 내지 청구항 11 중 어느 하나의 항에 있어서,
    특정한 패싯(701)을 제조하기 위하여:
    레이저 빔(103)은 여러 번 절단을 실행하기(110) 위하여, 2차원 경로(108)를 따라 항상 동일한 방향으로 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
14. 청구항 13 및, 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    특정한 패싯(701)을 제조하기 위하여:
    레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 정점(1000)을 향해 이동되거나,
    레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 항상 패싯(701)의 정점(1000)으로부터 멀어지도록 이동되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
15. 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 있어서,
    특정한 패싯(701)을 제조하기 위하여:
    레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 이전에 제조된 패싯(1100)에 위치되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
16. 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 있어서,
    레이저 빔(103)은 절단을 실행하기(110) 위하여 다이아몬드 원석(800)의 미절단 표면(1101)에 위치되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
17. 청구항 7 내지 청구항 14 중 어느 하나의 항에 있어서,
    복수의 패싯(701)은 출현 순서에 따라 제조되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
18. 청구항 7 내지 청구항 17 중 어느 하나의 항에 있어서,
    패빌리언 패싯(702)은 로어 거들 패싯(703) 이전에 제조되고,
    바람직하게는 거들 패싯(703), 그 후 베즐 패싯(706), 그 후 어퍼 거들 패싯(705), 그 후 스타 패싯(707)이 더 제조되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
19. 청구항 7 내지 청구항 18 중 어느 하나의 항에 있어서,
    제2 그룹의 불연속적 로어 거들 패싯(703), 특히 오른쪽 로어 거들 패싯(703)이나 왼쪽 로어 거들 패싯(703)이 각각 제조되기 전에 제1 그룹의 불연속적 로어 거들 패싯(703), 특히 왼쪽 로어 거들 패싯(703)이나 오른쪽 로어 거들 패싯(703)이 제조되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
20. 청구항 7 내지 청구항 19 중 어느 하나의 항에 있어서,
    로어 거들 패싯(703) 및/또는 어퍼 거들 패싯(705) 이전에, 더 큰 절단 각도를 제안하는 측면으로부터 절단이 실행되도록(110) 다이아몬드 원석(800)이 회전되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
21. 청구항 7 내지 청구항 20 중 어느 하나의 항에 있어서,
    유체 제트 유도 레이저 빔(103, 104) 및 장치(300)의 광 센서(301)를 사용하여 절단 시퀀스(105) 및 회전 시퀀스(107)에 따라 다이아몬드 원석(800)을 자동으로 절단함으로써 브릴리언트(700)의 57개의 패싯(701)이 생성되는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 방법(100).
22. 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 장치(300)로서, 장치(300)는:
    가압 유체 제트(104)에 결합된 레이저 빔(103)을 제공하도록 구성되는 가공부(302),
    제어부(303)로서:
    - 각 완료된 절단으로 작업물 재료를 제거하기 위하여 기결정된 절단 시퀀스(105)에 따라 레이저 빔(103)으로 작업물(101)의 다수의 절단을 실행하고,
    - 기결정된 회전 시퀀스(107)에 따라 동일한 회전축(106)에 대해 작업물(101)의 다수의 회전을 실행하고,
    - 회전은 완료된 절단 후 실행되고,
    - 절단을 실행하기 위하여 레이저 빔(103)이 2차원 경로(108)를 따라 이동되도록 가공부(302)를 제어하도록 구성되는 제어부(303), 및
    실행된 절단이 완료됐는지; 실행된 절단이 완료되지 않았는지 중 적어도 각각을 결정하도록 구성되는 광 센서(301)를 포함하는 작업물(101)을 제품(102)으로 제조하는 장치(300).
23. 컴퓨터 상에서 실행될 때 및/또는 청구항 22에 따르는 장치를 제어하기 위하여 청구항 1 내지 청구항 21 중 어느 하나의 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램.

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