KR20150092320A - 삼차원 레이저 가공기 - Google Patents

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츠구마루 야마시타
요시히토 후지타
사네유키 고야
료타 시바타
류 스즈키
마코토 야마사키
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

집광 렌즈에 의해 집광되는 레이저광의 초점 위치를, 피가공물(W)에 있어서의 피가공부와 소정의 거리에 설정하는 것에 의해, 상기 피가공부에 고정밀도의 레이저 가공을 실시하는 삼차원 레이저 가공기로서, 상기 피가공물(W)의 삼차원 형상을 측정하는 삼차원 형상 측정기(50)를 구비하고, 상기 삼차원 형상 측정기(50)에 의해 측정한 상기 피가공물(W)의 삼차원 형상 데이터에 근거하여, 상기 레이저광의 초점 위치를, 상기 피가공부와 소정의 거리에 설정하는 것이다.

Description

삼차원 레이저 가공기{THREE-DIMENSIONAL LASER PROCESSING MACHINE}
본 발명은 삼차원 레이저 가공기에 관한 것이다.
근래에는, 고장력 강판(하이텐재)의 채용이 확대되어 여러 가지 분야에서 이용되고 있다. 예컨대, 자동차 산업에서는, 자동차의 연비를 향상시키기 위해서 바디 부품을 경량화시키는 동시에, 경량화된 바디 부품의 안전성을 보지 또는 향상시킬 것이 요구되며, 바디 부품의 경량화 또한 고강성화를 양립시키기 위한 재료로서 하이텐재가 채용되고 있다.
하이텐재를 이용한 바디 부품 등은 연강재를 이용한 종래의 부품에 비해 강성이 매우 높아서, 종래의 프레스 방식에 의한 절단이나 천공의 가공이 곤란해진다. 따라서, 하이텐재를 이용한 부품에서는, 프레스 방식이 아니라, 레이저광에 의한 절단이나 천공의 가공을 실시하는 경우가 있다.
레이저광에 의한 가공은 삼차원 레이저 가공기에 의해 실행된다(예컨대, 특허문헌 1 및 특허문헌 2). 레이저 가공은 피가공물인 워크의 피가공부에 레이저광을 조사하여 부재를 용융시키고, 용융된 부재를 가스 등으로 날려 버림으로써, 워크의 절단이나 천공을 실행하는 것이다.
삼차원 레이저 가공기는 레이저 가공의 가공 정밀도 등을 향상시키기 위해서 집광 렌즈를 구비하고, 집광 렌즈를 거쳐서 레이저광을 조사한다. 집광 렌즈에 의해 레이저광이 워크의 피가공부 또는 피가공부의 근방에서 집광되는 것에 의해, 피가공부에 있어서 레이저광이 조사되는 조사 면적을 작게 할 수 있다. 따라서, 레이저광에 의해 용융되는 부분이 작아져, 미세한 형상이나 작은 범위의 절단이나 천공 가공을 실시할 수 있으므로, 고정밀도의 가공을 실행할 수 있다.
즉, 피가공물에 있어서의 레이저광의 조사 면적은 레이저 가공의 가공 정밀도에 영향을 미친다. 레이저광의 조사 면적을 결정하는 요소로서는, 레이저광이 집광하는 초점 위치와 워크의 피가공부와의 거리가 있다. 따라서, 그 거리를 파악하여, 레이저 가공 시에 소정의 거리가 되도록 설정하는 것이 중요해진다.
그 때문에, 종래의 삼차원 레이저 가공기에서는, 레이저광 조사부의 근방에 정전 용량 센서나 레이저 변위계 등의 거리 검출기(갭 센서)를 구비하고 있다. 갭 센서에 의해 워크의 피가공부까지의 거리(갭)를 측정하고, 조사하는 레이저광의 초점 위치와 워크의 피가공부와의 거리를 갭 측정값으로부터 산출하여, 산출 결과가 레이저 가공에 있어서의 가공 설정값의 공차 내에 있는지 여부를 확인한다.
갭 센서에 의한 산출 결과가 가공 설정값의 공차 내인 경우에는, 레이저광 조사부로부터 레이저광을 조사하여, 절단 또는 천공의 가공을 실시한다. 갭 센서에 의한 산출 결과가 가공 설정값의 공차 외인 경우에는, 레이저광 조사부를 갖는 레이저 헤드를 이동시켜, 갭 센서에 의한 갭 측정, 레이저광의 초점 위치와 워크의 피가공부와의 거리의 산출, 산출 결과의 확인을 재차 실시하여, 갭 센서에 의한 산출 결과가 가공 설정값의 공차 내가 되도록 하고 나서, 워크의 피가공부에 레이저 가공을 실시한다.
이상과 같은 갭 측정으로부터 레이저 가공까지의 일련의 동작은 하나의 피가공부에 대해 실행되며, 복수의 피가공부를 갖는 워크의 레이저 가공에서는, 워크에 있어서의 피가공부마다 상기의 일련 동작이 실행된다.
일본 특허 공개 제 2010-17745 호 공보 일본 특허 공개 제 1986-27192 호 공보
그러나, 갭 센서에 의한 갭 측정, 레이저광의 초점 위치와 워크의 피가공부와의 거리의 산출, 산출 결과의 확인을 실행하고 있는 동안은 레이저광에 의한 절단이나 천공의 가공을 실행하고 있지 않으므로, 삼차원 레이저 가공기로서의 가공 효율 향상의 방해가 되고 있다.
물론, 삼차원 레이저 가공기로서의 가공 효율을 향상시키기 위해서, 레이저광의 초점 위치와 워크의 피가공부와의 거리를 계측하지 않고 레이저 가공을 실행하면, 해당 거리를 소정의 가공 설정값에 맞추지 못하여, 레이저 가공의 가공 정밀도가 저하되어 버린다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 레이저 가공의 가공 효율을 향상시킬 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제 1 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기는, 집광 렌즈에 의해 집광되는 레이저광의 초점 위치를, 피가공물에 있어서의 피가공부와 소정의 거리에 설정함으로써, 상기 피가공부에 고정밀도의 레이저 가공을 실시하는 삼차원 레이저 가공기에 있어서, 상기 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 삼차원 형상 측정기를 구비하고, 상기 삼차원 형상 측정기에 의해 측정한 상기 피가공물의 삼차원 형상 데이터에 근거하여, 상기 레이저광의 초점 위치를 상기 피가공부와 소정의 거리에 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제 2 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기는, 제 1 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서, 상기 피가공물의 셋업(setup) 공간에 상기 삼차원 형상 측정기를 설치하고, 상기 피가공물에 레이저 가공을 실시하기 전에, 상기 셋업 공간에 셋업한 상기 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하는 제 3 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기는, 제 1 또는 제 2 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서, 상기 삼차원 형상 측정기에 의해 레이저 가공 후에 있어서의 상기 피가공물의 삼차원 형상을 측정하고, 레이저 가공 후에 있어서의 상기 피가공물의 삼차원 형상 데이터에 의해 레이저 가공의 가공 정밀도를 확인하는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기에 의하면, 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 삼차원 형상 측정기를 구비한 것에 의해, 피가공물의 형상이나 피가공부의 위치를 정확하게 파악할 수 있으므로, 갭 센서에 의한 가공 부위마다의 갭의 검출 등을 필요로 하지 않는다. 따라서, 갭 센서에 의한 갭 검출 시간 등을 삭감하여, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 레이저 가공의 가공 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 삼차원 형상 측정기에 의해 측정한 피가공물의 삼차원 형상 데이터에 근거하여, 레이저광의 초점 위치와 피가공부와의 거리를 설정하므로, 피가공부에 있어서의 레이저광의 조사 면적이 설정대로인 레이저 가공을 실시할 수 있어서, 레이저 가공의 가공 정밀도가 저하되는 일은 없다.
제 2 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기에 의하면, 피가공물의 셋업 공간에 삼차원 형상 측정기를 설치하는 것에 의해, 삼차원 형상 측정을 위한 새로운 공간을 확보할 필요가 없다. 또한, 피가공물에 레이저 가공을 실시하기 전에, 셋업 공간에 셋업한 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 것에 의해, 다른 피가공물에 레이저 가공을 실시하고 있는 동안에, 피가공물의 삼차원 형상을 측정할 수 있다.
제 3 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기에 의하면, 삼차원 형상 측정기에 의해 레이저 가공 후에 있어서의 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 것에 의해, 피가공물이 설정대로 레이저 가공이 실시되어 있는지의 여부, 즉, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 레이저 가공의 가공 정밀도를 확인할 수 있다. 따라서, 레이저 가공 시에 생기는 가공 오차 등을 검지할 수 있어서, 그 가공 오차 등의 데이터를 다음의 피가공물의 가공 데이터에 포함시킴으로써, 피가공물마다 가공 오차 등을 보정한 레이저 가공을 실시할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기를 도시하는 개략 사시도,
도 2는 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 스캐닝 장치를 도시하는 개략 사시도,
도 3은 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 워크 교체 장치의 워크 교체 동작을 도시하는 설명도,
도 4는 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 워크 교체 장치의 워크 교체 동작을 도시하는 설명도,
도 5는 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 워크 교체 장치의 워크 교체 동작을 도시하는 설명도,
도 6은 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 워크 교체 장치의 워크 교체 동작을 도시하는 설명도.
이하에, 본 발명에 따른 삼차원 레이저 가공기의 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 물론, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.
실시예 1
먼저, 본 발명의 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기의 구조에 대해 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
본 실시예에 따른 삼차원 레이저 가공기는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 마루면에 수평으로 설치되는 베드(1)와, 베드(1)를 걸치도록 설치되는 문 형태의 칼럼(2)과, 칼럼(2)의 전면에 지지되며 칼럼(2)에 대해 Z축 방향(수직 방향)으로 이동 가능한 크로스 레일(3)과, 크로스 레일(3)에 지지되며 크로스 레일(3)을 따라서 Y축 방향(수평 방향)으로 이동 가능한 새들(saddle)(4)과, 새들(4)에 파지되며 새들(4)에 대해 Z축 방향으로 이동 가능한 램(ram)(5)을 갖는다.
램(5)에는, 램(5)에 대해 Z축 방향으로 이동 가능하며 또한 C축 방향(Z축과 평행한 축의 방향)으로 회동 가능한 레이저 헤드(10)를 마련하고, 레이저 헤드(10)에는, 레이저 헤드(10)에 대해 B축 방향(Y축과 평행한 축의 방향)으로 회동 가능한 레이저광 조사부(11)를 구비한다.
레이저광 조사부(11)로부터 조사되는 레이저광은, 레이저 헤드(10)에 내장된 도시하지 않는 집광 렌즈에 의해, 피가공물인 워크(W)에 있어서의 도시하지 않는 피가공부 또는 피가공부의 근방에서 집광된다. 워크(W)의 도시하지 않는 피가공 부가, 집광된 레이저광이 조사되는 것에 의해 가열되어 국소적으로 용융하는 동시에, 피가공부의 용융한 부재가 레이저 헤드(10)에 구비하는 도시하지 않는 가스 분사부로부터 분사되는 가스에 의해 날림으로써, 워크(W)의 절단이나 천공의 고정밀도의 가공이 실행된다.
또한, 삼차원 레이저 가공기에서는, 작업원의 안전성을 확보하는 등을 위해서 안전 커버(6)를 구비하여, 레이저 가공을 실행하는 범위를 구분하고 있다. 도 1에서는, 도면을 명료하게 하기 위해서, 안전 커버(6)를 이점쇄선으로 나타내고 있다.
베드(1)에는, 워크(W)를 가공하기 위한 가공용 테이블(20)과, 워크(W)를 셋업하기 위한 셋업 플레이트(30)와, 워크 교체 장치(40)(도 3 내지 도 6 참조)를 구비한다. 도 1에서는, 워크 교체 장치(40)의 도시를 생략하고 있다.
가공용 테이블(20)은 가공 위치(도 1에서의 실선부)와 셋업 위치(도 1에서의 이점 쇄선부)와의 사이를 이동 가능하게 베드(1) 상에 설치되고, 셋업 플레이트(30)는 셋업 위치에 있어서의 가공용 테이블(20)과 인접하도록 베드(1)의 일단측에 설치되며(도 1 참조), 워크 교체 장치(40)는 셋업 위치에 있어서의 가공용 테이블(20)과 셋업 플레이트(30)와의 사이에 설치된다(도 3 내지 도 6 참조).
워크 교체 장치(40)는, 도 3 내지 도 6에 도시하는 바와 같이, 본체부(41)와 워크 파지부(42)를 갖고, 또한, 본체부(41) 및 워크 파지부(42)를 W축 방향(Z축에 평행한 축의 방향)으로 승강시키는 도시하지 않는 승강 기구와, 본체부(41) 및 워크 파지부(42)를 D축 방향(W축에 평행한 축의 방향)으로 회전시키는 도시하지 않는 회전 기구를 구비한다.
워크 교체 장치(40)에 의해, 레이저 가공을 종료시키고 셋업 위치로 이동한 가공용 테이블(20) 상에 있어서의 가공 후의 워크(W1)와, 레이저 가공을 실시하기 위해서 새롭게 삼차원 레이저 가공기에 반입된 셋업 플레이트(30) 상에 있어서의 가공 전의 워크(W2)와의 교체 작업을 실행할 수 있다. 워크 교체 장치(40)에 의한 가공 후의 워크(W1)와 가공 전의 워크(W2)의 교체 작업에 대해서는 후술한다.
본 실시예에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 삼차원 레이저 가공기에서의 베드(1)에, 가공 전 및 가공 후에 있어서의 워크(W)의 삼차원 형상을 측정하기 위한 삼차원 형상 측정기인 스캐닝 장치(50)를 구비한다. 스캐닝 장치(50)는, 베드(1)의 일단측에 있어서의 워크(W)의 셋업 공간에 설치되며, 도 2에 도시하는 바와 같이, 베드(1)에 대해 V축 방향(Y축에 평행한 축의 방향)으로 미끄럼 운동 가능한 토대부(51)과, 토대부(51)에 지지되며 토대부(51)에 대해 U축 방향(X축에 평행한 축의 방향)으로 미끄럼 운동 가능한 몸통부(52)와, 몸통부(52)에 지지되며 몸통부(52)에 대해 W축 방향으로 미끄럼 운동 가능한 아암부(53)와, 아암부(53)의 일단측에 지지되며 U축 방향으로 미끄럼 운동 가능한 동시에 E축 방향(V축에 평행한 축의 방향)으로 회동 가능한 목부(54)를 구비한다.
목부(54)에는 워크(W)의 삼차원 형상을 측정하기 위한 2개의 카메라(55)를 갖는다. 또한, 셋업 플레이트(30)에는, 스캐닝 장치(50)에 의해 가공 전 및 가공 후에 있어서의 워크(W) 전체의 형상을 측정할 수 있도록, 셋업 플레이트(30) 상에 설치된 워크(W)를 F축 방향(Z축 및 W축에 평행한 축의 방향)으로 회전시킬 수 있는 도시하지 않는 회전 기구를 마련하고 있다.
즉, 스캐닝 장치(50)에 있어서의 토대부(51)의 V축 방향으로의 미끄럼 운동, 몸통부(52)의 U축 방향으로의 미끄럼 운동, 아암부(53)의 W축 방향으로의 미끄럼 운동, 목부(54)의 U축 방향으로의 미끄럼 운동 또한 E축 방향으로의 회동, 및 셋업 플레이트(30) 상에 있어서의 워크(W)의 F축 방향으로의 회전 동작에 의해, 여러 가지의 크기 및 형상에 있어서의 워크(W)의 삼차원 형상의 측정을 실행할 수 있다.
또한, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 워크(W)의 반입 및 반출은 셋업 플레이트(30)에서 실행된다. 또한, 워크(W)는 워크 설치 지그(60)를 거쳐서 셋업 플레이트(30) 상에 설치되고, 워크 설치 지그(60)와 함께 셋업 플레이트(30) 상에서 회전되며, 워크 설치 지그(60)와 함께 워크 교체 장치(40)에 의한 교체가 이루어진다(도 3 내지 도 6 참조).
다음에, 본 발명의 실시예 1에 따른 삼차원 레이저 가공기에 의한 레이저 가공의 흐름에 대해 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다.
우선, 가공 위치의 가공용 테이블(20) 상에서 워크(W1)에 레이저 가공을 실시하고 있는 동안에, 도시하지 않는 크레인 또는 작업원의 수작업에 의해, 가공 전의 워크(W2)를 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 셋업 플레이트(30) 상에 워크 설치 지그(60)를 거쳐서 설치하고, 스캐닝 장치(50)에 의한 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 측정을 실행한다(도 1 및 도 2 참조).
셋업 플레이트(30)의 근방에 설치된 스캐닝 장치(50)의 토대부(51), 몸통부(52), 아암부(53) 및 목부(54)를 미끄럼 운동 또는 회동시키는 것에 의해, 카메라(55)의 촬영 위치 및 촬영 방향을 조정하여, 스캐닝 장치(50)를 셋업 플레이트(30) 상에 설치된 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 측정에 적합하도록 한다.
셋업 플레이트(30) 상에서, 도시하지 않는 회전 기구에 의해 워크 설치 지그(60)와 가공 전의 워크(W2)를 F축 방향으로 회전시키는 동시에, 스캐닝 장치(50)에 의해 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 측정을 실행한다. 스캐닝 장치(50)에 의해 측정된 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 데이터(d2)는 도시하지 않는 데이터 처리부에 전달되며, 후술하는 가공 전의 워크(W2)의 레이저 가공에 제공된다.
또한, 본 실시예와 같이, 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 레이저 가공기로의 반입 및 스캐닝 장치(50)에 의한 삼차원 형상 측정을, 삼차원 레이저 가공기에 반입 완료된 워크(W1)에 레이저 가공을 실시하고 있는 동안에 실행하는 것에 의해, 워크(W1)에 대한 레이저 가공과 워크(W2)에 대한 삼차원 형상 측정이 병행하여 실행되므로, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 레이저 가공의 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
다음에, 워크 교체 장치(40)에 의해, 가공 후의 워크(W1)와 가공 전의 워크(W2)와의 교체 작업을 실행한다(도 1 및 도 3 내지 도 6 참조).
가공용 테이블(20) 상에 설치된 가공 후의 워크(W1)가 가공 위치에서 레이저 가공된 후, 셋업 위치로 이동한다(도 1 참조).
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 워크 교체 장치(40)에 있어서의 일방(도 3에서의 우방측)의 파지부(42)는, 셋업 위치로 이동해 온 가공용 테이블(20) 상에서 가공 후의 워크(W1)가 고정된 워크 설치 지그(60)를 파지하고, 타방(도 3에서의 좌방측)의 파지부(42)는 셋업 플레이트(30) 상에서 가공 전의 워크(W2)가 고정된 워크 설치 지그(60)를 파지한다.
이어서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 워크 교체 장치(40)에 있어서의 도시하지 않는 승강 기구에 의해, 본체부(41)가 W축 방향으로 상승하는 동시에, 파지부(42), 파지부(42)에 파지된 워크 설치 지그(60), 및 워크 설치 지그(60) 상에 고정된 가공 후의 워크(W1) 및 가공 전의 워크(W2)가 상승한다.
이어서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 워크 교체 장치(40)에 있어서의 도시하지 않는 회전 기구에 의해, 본체부(41)가 D축 방향으로 회전하는 동시에, 파지부(42), 파지부(42)에 파지된 워크 설치 지그(60), 및 워크 설치 지그(60)에 고정된 가공 후의 워크(W1)와 가공 전의 워크(W2)가 회전한다. 따라서, 가공 후의 워크(W1)는 셋업 플레이트(30)의 상방에 위치하며, 가공 전의 워크(W2)는 가공용 테이블(20)의 상방에 위치하게 된다.
이어서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 워크 교체 장치(40)에 있어서의 도시하지 않는 승강 기구에 의해, 본체부(41)가 W축 방향으로 하강하는 동시에, 파지부(42), 파지부(42)에 파지된 워크 설치 지그(60), 및 워크 설치 지그(60) 상에 고정된 가공 후의 워크(W1)와 가공 전의 워크(W2)가 하강한다.
도시하지 않는 승강 기구에 의해 본체부(41)가 W축 방향으로 하강함으로써, 워크 설치 지그(60) 및 워크 설치 지그(60) 상에 고정된 가공 후의 워크(W1)는 셋업 플레이트(30) 상에 설치되고, 워크 설치 지그(60) 및 워크 설치 지그(60) 상에 고정된 가공 전의 워크(W2)는 가공용 테이블(20) 상에 설치되어, 가공 후의 워크(W1)와 가공 전의 워크(W2)와의 교체 작업이 완료된다.
다음에, 스캐닝 장치(50)에 의한 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 측정을 실행하고, 가공 전의 워크(W2)에 레이저 가공을 실시한다(도 1 및 도 2 참조).
전술한 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 측정과 마찬가지로, 카메라(55)의 촬영 위치 및 촬영 방향을 조정하고, 스캐닝 장치(50)에 의해 셋업 플레이트(30) 상에 설치된 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 측정을 실행한다(도 2 참조). 스캐닝 장치(50)에 의해 측정된 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 데이터(d1)는 도시하지 않는 데이터 처리부에 전달되며, 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 데이터(d2)와 함께, 후술하는 가공 전의 워크(W2)의 레이저 가공에 제공된다.
또한, 본 실시예에 있어서의 삼차원 레이저 가공기에서는, 워크(W)에 천공 가공만을 실시하고 있으므로, 가공 후의 워크(W1)와 가공 전의 워크(W2)의 형상에 큰 변화가 없다. 따라서, 카메라(55)의 촬영 위치 및 촬영 방향의 조정을 생략한다. 물론, 삼차원 레이저 가공기에서 워크(W)에 절단 등의 레이저 가공을 실시하여 가공 전의 워크(W2)의 형상과 가공 후의 워크(W1)의 형상에 큰 형상 변화가 있는 경우 등에는, 재차 카메라(55)의 촬영 위치 및 촬영 방향의 조정을 실행해도 좋다.
스캐닝 장치(50)에 의한 삼차원 형상 측정을 종료한 가공 후의 워크(W1)는, 도시하지 않는 크레인 또는 작업원의 수작업에 의해 셋업 플레이트(30) 상으로부터 제거되며, 새로운 워크(W3)(도시 생략)가 도시하지 않는 크레인 또는 작업원의 수작업에 의해, 셋업 플레이트(30) 상에 워크 설치 지그(60)를 거쳐서 설치된다.
한편, 가공용 테이블(20) 상에 설치된 워크 설치 지그(60) 및 가공 전의 워크(W2)는, 가공용 테이블(20)이 셋업 위치로부터 가공 위치로 이동하는 것에 의해, 가공 위치에 위치한다(도 1 참조). 가공용 테이블(20) 상에 워크 설치 지그(60)를 거쳐서 설치된 가공 전의 워크(W2)는 가공 위치에서 레이저 가공이 실시된다.
이때, 가공 전의 워크(W2)의 레이저 가공에 사용되는 가공용 데이터(D2)는, 전술한 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 데이터(d2)와 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 데이터(d1)를 포함한 것이다.
구체적으로는, 가공 전의 워크(W2)의 삼차원 형상 데이터(d2)에 근거하여, 워크(W)마다 상이한 근소한 형상의 차이나 워크 설치 지그(60)에 대한 워크(W2)의 위치를 반영하여, 워크(W2)의 도시하지 않는 피가공부를 레이저 가공하기 위한 레이저광 조사부(11)의 위치 및 레이저광의 조사 방향을 수정한다. 이에 의해, 조사된 레이저광의 초점 위치와 워크(W2)의 피가공부와의 거리를 정확하게 파악하여, 소정의 거리가 되도록 설정하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 데이터(d1)와, 워크(W1)에 실시된 레이저 가공의 가공용 데이터(D1)를 비교하여, 워크(W1)가 가공용 데이터(D1)대로 레이저 가공이 실시되어 있는지의 여부, 즉, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 레이저 가공의 가공 정밀도를 확인한다. 이에 의해, 레이저 가공 시에 생기는 가공 오차 등을 검지할 수 있어서, 그 가공 오차 등의 데이터를 워크(W2)의 가공 데이터(D2)에 포함시킴으로써, 워크(W2)에 가공 오차 등을 보정한 레이저 가공을 실시할 수 있다.
따라서, 종래의 삼차원 레이저 가공기와 같이, 갭 센서 등을 이용하여 피가공부와 레이저광 조사부와의 거리를 피가공부마다 측정할 필요가 없어서, 갭 센서에 의한 갭 검출 시간을 삭감할 수 있다. 따라서, 삼차원 레이저 가공기에 있어서의 레이저 가공의 가공 효율을 향상시킬 수 있다.
물론, 본 발명에 있어서의 워크(W1)의 삼차원 형상 측정과 워크(W2)의 레이저 가공의 타이밍, 및 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 데이터(d1)를 가공용 데이터에 포함시키는 타이밍에 대해서는, 본 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 워크(W2)에 레이저 가공을 실시하고 있는 동안에, 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상을 측정하고, 그 다음의 워크(W3)(도시 생략)의 가공용 데이터(D3)에, 가공 후의 워크(W1)의 삼차원 형상 데이터(d1)를 포함시켜도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 워크(W)의 셋업 및 삼차원 형상 측정을 가공용 테이블(20)과는 다른 셋업 플레이트(30)에서 실행하고, 워크(W)를 가공용 테이블(20) 및 셋업 플레이트(30) 상에 워크 설치 지그(60)를 거쳐서 설치했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 셋업 위치에서의 가공용 테이블(20) 상에 직접 워크(W)를 셋업하고, 셋업 위치에서의 가공용 테이블(20)의 근방에 스캐닝 장치(50)를 마련하며, 가공용 테이블(20) 상에 직접 설치된 상태에서 워크(W)의 가공 전 및 가공 후의 삼차원 형상 측정을 실행해도 좋다.
또한, 본 실시예에서는, 삼차원 형상 측정기로서 스캐닝 장치(50)를 이용했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 삼차원 형상 측정기로서, 비접촉식(포인트 레이저, 라인 레이저, 광학식), 접촉식(프로브)을 이용해도 좋다.
또한, 본 발명은 레이저 가공에 있어서의 「절단」, 「천공」, 「용접」, 「클래딩(cladding)」, 「표면 개질」, 「면 조도 향상」에도 적용할 수 있다.
1 : 베드 2 : 칼럼
3 : 크로스 레일 4 : 새들
5 : 램 6 : 안전 커버
10 : 레이저 헤드 11 : 레이저광 조사부
20 : 가공용 테이블 30 : 셋업 플레이트
40 : 워크 교체 장치 41 : 워크 교체 장치의 본체부
42 : 워크 교체 장치의 파지부 50 : 스캐닝 장치
51 : 스캐닝 장치의 토대부 52 : 스캐닝 장치의 몸통부
53 : 스캐닝 장치의 아암부 54 : 스캐닝 장치의 목부
55 : 스캐닝 장치의 카메라 60 : 워크 설치 지그

Claims (3)

  1. 집광 렌즈에 의해 집광되는 레이저광의 초점 위치를, 피가공물에 있어서의 피가공부와 소정의 거리에 설정하는 것에 의해, 상기 피가공부에 고정밀도의 레이저 가공을 실시하는 삼차원 레이저 가공기에 있어서,
    상기 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 삼차원 형상 측정기를 구비하고,
    상기 삼차원 형상 측정기에 의해 측정한 상기 피가공물의 삼차원 형상 데이터에 근거하여, 레이저 가공에 있어서의 상기 레이저광의 초점 위치를, 상기 피가공부와 소정의 거리에 설정하는 것을 특징으로 하는
    삼차원 레이저 가공기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피가공물의 셋업(setup) 공간에 상기 삼차원 형상 측정기를 설치하고,
    상기 피가공물에 레이저 가공을 실시하기 전에, 상기 삼차원 형상 측정기에 의해 상기 셋업 공간에 셋업한 상기 피가공물의 삼차원 형상을 측정하는 것을 특징으로 하는
    삼차원 레이저 가공기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 피가공물에 레이저 가공을 실시한 후에, 상기 삼차원 형상 측정기에 의해 상기 피가공물의 삼차원 형상을 측정하고,
    레이저 가공 후에 있어서의 상기 피가공물의 삼차원 형상 데이터에 의해 레이저 가공의 가공 정밀도를 확인하는 것을 특징으로 하는
    삼차원 레이저 가공기.
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