KR970005925B1 - 레이저 가공 장치 - Google Patents

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KR970005925B1
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요시노리 나까따
가즈끼 오하라
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화낙 가부시끼가이샤
이나바 세이우에몬
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    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
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    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
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Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]
레이저 가공 장치
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 관련된 절단 가공을 실행하기 위한 플로우챠트이고,
제2도는 본 발명의 레이저 가공 장치의 블럭도이며,
제3도는 본 발명에 관련된 각부 절단 가공의 가공 조건을 도시하는 도면으로서, 제3(a)도는 가공 경로를 도시한 것이고, 제3(b)도는 가공 조건 패턴을 도시한 것이고,
제4도는 가공 조건을 도시하는 도면이며,
제5도는 종래의 각부 가공 방법을 도시하는 도면으로서, 제5(a)도는 가공 경로를 도시한 것이고, 제5(b)도, 제5(c)도 및 제5(d)도는 가공 조건 패턴을 도시한 것이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술 분야]
본 발명은 워크피스에 레이저 빔을 조사하여 절단 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 관한 것이고, 특히 소정의 가공 조건으로 각부(角部) 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 관한 것이다.
[배경 기술]
레이저 절단 가공시에 있어서 각부가 있는 형상을 가공할때, 그 각부가 열영향에 의하여 녹아 결락(決落)하게 되는 현상이 일어나기 쉽다. 그래서, 각부를 안정하게 가공하는 방법이 여러가지 제안되어 실시되고 있다.
제5도는 종래의 각부 가공 방법을 도시하는 도면이며, 제5(a)도는 가공 경로를 도시하고, 제5(b)도, 제5(c)도 및 제5(d)도는 가공 조건 패턴을 도시한다. 가공 경로는 제5(a)도에 도시한 바와 같이, A점→각부 B점→C점으로 한다. B점에서 각부 가공이 행해진다. 제5도(b)도, 제5(c)도 및 제5(d)도에 있어서, 종축(縱軸)은 가공 조건 M1을 표시하고, 횡축(橫軸)은 가공 위치 또는 가공 시간을 표시한다. 여기서, 가공 조건 M1은 절단 가공 속도(F), 레이저 빔의 출력 지령치인 피크 출력(S), 주파수(P), 및 두티비(Q)이다.
제5(b)도에 도시하는 가공 방법은 각부 B점에 있어서, 워크 피스의 실제의 움직임, 즉 테이블의 구동 실속도의 피드백에 의하여 가공 조건 M1을 변화시키는 방법이다. 이 방법의 경우, 실제의 테이블의 가감속의 시정수는 가공 형상 정밀도를 좋게 하기 위하여 충분히 작게 설정되어 있고, 각부 B점 전후의 기간만이 가공 조건 M1의 제어를 행하여도, 그 제어를 행하지 않는 경우와의 차이는 없다. 이때문에, 실효과를 얻을 수 없다.
제5(c)도에 도시하는 가공 방법은 각부 B지점에서의 열영향을 작게 하기 위하여, 각부 B지점에 있어서 레이저 출력을 정지하고, 일정 시간 자연 냉각 또는 강제 냉각을 하고 나서 다음의 가공으로 진행하는 방법이다. 이 방법의 경우, 각부 B지점에서의 충분한 냉각을 위하여, 레이저 출력의 정지 시간을 충분히 길게 취할 필요가 있다.
제5(d)도에 도시하는 가공 방법은 상기 제5(b)도, 제5(c)도의 쌍방을 병합한 가공 방법이다. 이 방법의 경우는 제5(b)도 및 제5(c)도에서 설명한 문제점을 그대로 병유(倂有) 하고 있다.
이와 같이, 종래 기술에서는, 안정하고 확실히 각부 가공을 행하는 가공 수단이 없다. 상술한 모든 종래 기술은 절단 가공 속도에 대한 최적인 가공 조건 설정[제5(b)도, 제5(d)도] 또는 열집중의 제거[제5(c)도, 제5(d)도]에 착안하고 있으며, 실용상에서는 거의 효과를 보지 못하고, 임의적으로 가공 시간이 길게 되기도 하였다.
[발명의 개시]
본 발명은 이와 같은 점에 비추어 이루어진 것이며, 각부의 절단 가공을 실효과가 있는 가공 조건으로 안정하고 확실히 행할 수 있는 레이저 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여, 워크피스에 레이저 빔을 조사하여 절단 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 상기 워크피스 각부를 갖는 가공 경로에 따라서 가공할때, 상기 각부의 변환 이후에 단계적으로 변화하는 가공 조건으로 절단 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치가 제공된다.
워크피스를, 각부를 갖는 가공 경로에 따라서 가공할때, 각부의 반환 이후에 단계적으로 변화하는 가공 조건으로 절단 가공을 행한다. 이 단계적으로 변화하는 가공 조건에 따르면, 충분한 실효과를 얻지 못하는 부분, 예를 들면 각부에 달하는 직전에는 가공 조건의 변경은 행하지 않고, 각부의 반환점 이후에 실효과를 얻을 수 있는 부분에서만이 가공 조건을 단계적으로 증가시킨다. 이때문에, 열영향의 매우 큰 각부에서의 열의 수지(收支)를 최적으로 보존 유지할 수 있다. 즉, 각부의 절단 가공을 실효과가 있는 가공 조건으로서 안정하고 확실히 행할 수 있다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 한 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
제2도는 본 발명의 레이저 가공 장치의 블럭도이다. 프로세서(1)은 ROM(2)에 격납된 제어 프로그램에 기초하여, RAM(3)에 격납된 가공 프로그램을 판독하고, 레이저 가공 장치 전체의 동작을 제어한다. I/O 유니트(4)는 프로세서(1)로부터의 제어신호를 변환하여 레이저 발진기(5)에 보낸다. 레이저 발진기(5)는 변환된 제어 신호에 따라서 펄스 형상의 레이저 빔(6)을 발사한다. 이 레이저 빔(6)은 벤딩 미러(7)로 반사하여 가공기 본체(8)에 보내어진다.
가공기 본체(8)에는, 워크피스(9)가 고정되는 테이블(10)과, 워크피스(9)에 레이저 빔을 조사시키는 가공 헤드(11)이 설치되고 있다. 가공 헤드(11)에 도입된 레이저 빔(6)은 노즐(11a)에 의해 집속되어, 워크피스(9)에 조사된다. 가공기 본체(8)에는, 테이블(10)을 X축, Y축의 2방향으로 이동 제어하기 위한 서보 모터(12 및 13)이 설치되어 있다. 이들의 서보 모터(12 및 13)은 각각 서보 앰프(15 및 16)에 접속되어 있으며, 프로세서(1)로부터의 축 제어 신호에 따라서 회전 제어되고, 그 회전 제어에 의하여 워크피스(9)의 가공 위치나 절단 가공 속도(F)가 제어된다.
다음에, 상기 구성의 레이저 가공 장치에 있어서 실행되는 절단 가공의 가공 조건에 설명한다.
제3도는 본 발명에 관련되는 각부 절단 가공의 가공 조건을 도시하는 도면으로서, 제3(a)도는 가공 경로를 도시한 것이고, 제3(b)도와는 가공 조건 패턴을 도시한 것이다. 가공 경로는, 제3(a)도에 도시하는 바와 같이, A점→각부 B점→C점이며, B점에서 반환하여 각부 가공이 행해진다. 제3(b)도에 있어서, 종축은 가공 조건 M을 나타내고, 횡축은 가공 위치 또는 가공 시간을 나타낸다. 여기서, 가공 조건 M은 절단 가공 속도(F), 레이저 빔의 출력 지령치인 피크 출력(S), 주파수(P) 및 듀티비(Q), 및 가공 조건 계속 거리 또는 시간(K)이다. 이들의 가공 조건 M은 제3(b)도에 도시하는 바와 같이, 각부 B점에 달할 때까지는 통상의 가공 조건 M0으로 보존 유지되고, 각부 B점에 도달한 시점에서 일단 저레벨 또는 값 0으로 된다. 각부 B점으로부터는 가공 위치(시간)과 함께 단계적(스텝 형상)으로 통상의 가공 조건 M0까지 증가한다.
제1도는 본 발명에 관련되는 절단 가공을 실행하기 위한 플로우챠트이다. 도면에 있어서, S에 이어지는 숫자는 스텝 번호를 나타낸다.
[S1] 현재 실행중의 가공 프로그램에 의한 가공 경로(궤적)가 각부 B점에 상당하는지의 여부를 판별한다. 각부 B점이면 다음의 스텝 S2로, 그렇지 않으면 스텝 S3으로 각각 진행된다. 이 판별은 RAM(3)에 격납되어 있는 가공 프로그램 궤적 데이터(D)에 기초하여 행하게 된다.
[S2] 사전 RAM(3)에 격납된 가공 조건 M에 따라 스텝 형상의 절단 가공을 행한다. 즉, 가공 조건을 각부(B)점에 도달한 시점에서 일단 저레벨 또는 값 0으로 하고, 그후, 가동 위치(시간)와 함께 스텝 형상으로 통상의 가공 조건 M0까지 증가시킨다.
[S3] 가공 조건 M0에 따라서 통상의 절단 가공을 한다.
제4도는 가공 조건을 도시하는 도면이다. 도면에 있어서, 가공 조건 M은 가공 조건 번호마다, 즉 워크피스의 재질이나 판 두께에 대응하여 설정되어 있다. 가공 조건 M의 각 항목은 상술한 바와 같이, 절단 가공 속도(F), 레이저 빔(6)의 출력 지령치인 피크 출력(S), 주파수(P) 및 듀티비(Q), 및 가공 조건 계속 거리 또는 시간(각 스텝의 계속 거리 또는 시간)(K)이며, 그 조건은 스텝 1에서 스텝 n까지 단계적으로 증가하도록 설정되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 워크피스(9)를 각부 B점을 갖는 가공 경로에 따라서 가공할때, 각부 B점의 반환 이후의 절단 가공을 스텝 형상으로 증가하는 가공 조건 M으로 행하게 된다. 이 스텝 형상으로 증가하는 가공 조건 M에 따르면, 충분한 실효과를 얻지 못하는 부분, 예를 들면 각부 B점에 달하기 직전에는 가공 조건의 변경은 행해지지 않고, 각부 B점에 이후의 실효과를 얻을 수 있는 부분에서만 가공 조건을 단계적으로 증가시킨다. 이때문에, 열영향의 매우 큰 각부 B점에서의 수지를 최적으로 보존 유지할 수 있다. 즉, 각부 B점의 절단 가공을 실효과가 있는 가공 조건으로서 안정하고 확실하게 행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에서는, 워크피스의 각부를 갖는 가공 경로에 따라서 가공할때, 각부의 반환 이후의 절단 가공을 단계적으로 변화하는 가공 조건으로서 행하도록 구성하였다. 이 단계적으로 변화하는 가공 조건에 따르면, 충분한 실효과를 얻지 못하는 부분, 예를 들면 각부에 달하기 직전에서는 가공 조건의 변경은 행해지지 않고, 각부의 반환접 이후의 실효과를 얻을 수 있는 부분에서만 가공 조건을 단계적으로 증가시킨다. 이때문에, 열 영향의 매우 큰 각부에서의 열의 수지를 최적으로 보존 유지할 수가 있다. 즉, 각부의 절단 가공을 실효과가 있는 가공 조건으로서 안정하고 확실히 행할 수 있다.

Claims (3)

  1. 워크피스에 레이저 빔을 조사하여 절단 가공을 행하는 레이저 가공 장치에 있어서, 가공 프로그램을 판독하여 가공 형상이 각부인지의 여부를 판별하는 가공 형상 판별 수단과, 상기 가공 형상이 각부인때, 상기 각부의 반환 이후의 절단 가공을 단계적 가공 조건으로서 행하도록 지령하는 단계적 가공 지령 수단을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 단계적 가공 조건은 상기 각부 도달시에 일단 저레벨 또는 값 0으로 되고, 그후 단계적으로 레벨이 증가하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가공 조건은 절단 가공 속도, 상기 레이저 빔의 출력 지형치 피크 출력, 듀티비 및 주파수) 및 가공 조건 계속 거리 또는 시간인 것을 특징으로 하는 레이저 가공 장치.
KR1019940700566A 1992-06-25 1993-06-22 레이저 가공 장치 KR970005925B1 (ko)

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