JP2005144474A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気によって生じる縫製対象物の浮き上がりを防止することで、高精度な加工を行なうことができるように成したレーザ加工装置を提供する。
【解決手段】レーザ加工装置１は、縫製対象物Ｈの上方に配設され、下面が開口した収納体２２，２３，２４と、収納体２２内に収納され、レーザ光を照射するレーザ発振器２５と、収納体２３に収納され、レーザ発振器２５からのレーザ光を縫製対象物Ｈ上に導くとともに、縫製対象物Ｈ上のレーザ光照射位置を走査する走査機構と、上下に開口した中空状の部材であって、収納体２４の下端部に昇降自在に外嵌され、自身の下端部が収容体２４の下端部よりも下方に移動可能に設けられたカバー体４０と、カバー体４０を昇降させる昇降機構４１と、少なくともカバー体４０内の空気を吸引して排気する排気機構４５と、カバー体４０と対向する縫製対象物Ｈ上の当該対向領域の縁部周辺を押える押え機構５０とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、縫製ミシンに付設され、縫製対象物にレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置に関する。

従来、レーザ加工装置が付設されたミシンとして、特開平８−１９１９７３号公報に開示されたものが知られている。このミシンは、レーザ加工装置の他、所定間隔を隔てて配設される２つの支柱と、各支柱間に水平に掛け渡されたクロスビームと、クロスビームの下方に水平に配置され、両端部が各支柱によってそれぞれ支持された支持ビームとからなる支持フレームと、クロスビームにその長手方向に沿って所定間隔で配設され、縫製対象物を縫製する複数のミシンヘッドと、ミシンヘッドの下方に配置され、下面が支持ビームによって支持されるテーブルと、縫製対象物を保持する矩形の枠体であって、クロスビームの長手方向及びこれと水平面内で直交する方向の直交２軸方向に移動自在にテーブル上に配設された縫製枠とを備える。

前記レーザ加工装置は、レーザ光を照射するレーザ発振器と、このレーザ発振器から照射されたレーザ光を下面開口部からその下方の縫製対象物上に案内するレーザヘッドなどから構成される。レーザ発振器はクロスビームに支持され、一方、レーザヘッドはミシンヘッドの側面に付設される。そして、かかるレーザ加工装置が各ミシンヘッドに対応して複数設けられる。

また、レーザヘッドの下端部には、上下に開口した中空状のカバー体が昇降自在に外嵌されている。このカバー体は、縫製時には上昇端位置に位置し、縫製後のレーザ加工時には縫製対象物と所定間隔を隔てて接近した下降端位置に位置するように、エアシリンダによって駆動され、降下時には下端部がレーザヘッドのそれより下方に移動して、レーザヘッドの下方領域を覆うようになっている。

また、カバー体には、吸引ポンプに接続した吸引管が接続されており、この吸引ポンプの吸引作用により、カバー体内の空気が吸引管を介して吸引，排気されるようになっている。

このように構成されたミシンでは、縫製対象物を直交２軸方向に移動させながら各ミシンヘッドを動作させることにより当該縫製対象物に対して所定の縫製が施され、この後、縫製対象物を再度直交２軸方向に移動させながら、各レーザ加工装置からレーザ光を照射することにより、縫製対象物に対して所定の加工が行われる。

そして、レーザ加工の際には、カバー体が上昇端位置から下降端位置まで下降するとともに、吸引ポンプによってカバー体内の空気が排気され、レーザ加工に伴って生じた炎が排気空気流によって吹き消されるとともに、煙がカバー体内から排気される。また、カバー体を下降させて縫製対象物と接近させることで、レーザ光に対する作業者の安全性が高められる。

特開平８−１９１９７３号公報

ところが、上述した従来のレーザ加工装置では、レーザ加工時に、吸引ポンプによってカバー体内の空気を排気するようにしていることから、排煙や消炎効果を奏するものの、その一方で、カバー体内に作用する負圧によって縫製対象物が浮き上がるため、精度の良いレーザ加工を行うことができないという問題があった。上記のように、縫製対象物は縫製枠によって保持されているが、保持位置がレーザ加工位置から離れているために、前記浮き上がりを防止できないのである。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、排気によって生じる縫製対象物の浮き上がりを防止することで、高精度な加工を行なうことができるように成したレーザ加工装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、縫製ミシンに付設され、縫製対象物に対しレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置であって、
前記縫製対象物の上方に配設され、下面が開口した収納体と、
前記収納体内に収納され、レーザ光を照射するレーザ発振器と、
前記収納体内に収納され、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光を該収納体の開口部からその下方の前記縫製対象物上に導くとともに、該縫製対象物上におけるレーザ光の照射位置を走査せしめる走査機構と、
上下に開口した中空状の部材であって、前記収納体の下端部に昇降自在に外嵌され、下端部が前記収容体のそれより下方に移動可能に設けられたカバー体と、
前記カバー体を前記収納体に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
少なくとも前記カバー体内の空気を吸引して排気する排気機構と、
前記カバー体と対向する前記縫製対象物上の該対向領域の縁部周辺を押える押え機構とを備えてなることを特徴とするレーザ加工装置に係る。

この発明によれば、まず、上昇端位置にあるカバー体が、昇降機構によって縫製対象物と所定間隔を隔てて接近した下降端位置まで下降せしめられる。これにより、収容体の下方領域がカバー体によって覆われる。ついで、押え機構によって、縫製対象物のカバー体と対向した領域の縁部周辺が押えられる。

この後、レーザ発振器からレーザ光が照射され、照射されたレーザ光は、走査機構によって、収納体の開口部からその下方の縫製対象物上に導かれるとともに、縫製対象物上におけるレーザ光の照射位置が走査せしめられ、これにより、縫製対象物に対して所定の加工が行われる。

また、その際、排気機構により、少なくともカバー体内の空気が吸引，排気され、かかる排気作用によって、レーザ加工に伴って生じた炎が吹き消されるとともに、煙がカバー体内から排気される。また、カバー体を降下させて縫製対象物と接近させることで、レーザ光に対する作業者の安全性が高められる。

そして、所定の加工が完了すると、排気機構の作動が停止し、昇降機構によってカバー体が原位置の上昇端位置まで上昇せしめられるとともに、押え機構による縫製対象物の押えが解除される。

尚、前記押え機構は、前記対向領域の縁部周辺を押える押え部材と、前記押え部材の上面に立設されたガイド軸と、前記ガイド軸又は押え部材に係合して該押え部材を下方に付勢する付勢手段と、前記ガイド軸が挿通される貫通穴を備え、該貫通穴に挿通されたガイド軸を保持するとともに、該ガイド軸の上下方向の移動を案内する保持部材とから構成されたものであっても良い。

この押え機構では、上昇端位置にあるカバー体が、昇降機構により下降端位置に向けて降下せしめられると、まず、押え部材の下面が縫製対象物の上面に当接し、この後、カバー体が下降端位置に至る。その際、押え部材は縫製対象物に当接した後、カバー体の更なる下方への移動により、付勢手段の付勢力に抗して、カバー体に対して相対的に上方に移動し、この結果、押え部材は、前記縫製対象物の対向領域の縁部周辺を、付勢手段の付勢力によって押圧することになる。

ついで、上記と同様にして、縫製対象物に対して所定の加工が行われ、これが完了すると、昇降機構によってカバー体が原位置の上昇端位置まで上昇せしめられ、これにより、押え機構による縫製対象物の押圧が解除される。

尚、前記付勢手段は、上記のようにガイド軸に係合して当該ガイド軸を下方に付勢することで、間接的に押え部材を下方に付勢する構成でも、押え部材に係合して当該押え部材を直接下方に付勢する構成でも、いずれの構成であっても良い。

更に、前記押え機構は、前記対向領域の縁部周辺を押える押え部材と、前記押え部材を支持して該押え部材を昇降させる駆動手段とから構成されたものであっても良い。

かかる押え機構によれば、まず、昇降機構により、カバー体が上昇端位置から下降端位置まで降下せしめられた後、駆動手段により、押え部材が下方に移動せしめられる。これにより、前記縫製対象物の対向領域の縁部周辺が押え部材によって押圧される。

そして、上記と同様にして、縫製対象物に対して所定の加工が行われ、これが完了すると、昇降機構によりカバー体が原位置の上昇端位置まで上昇せしめられるとともに、駆動手段により押え部材が上方に移動せしめられ、これにより、押え部材による縫製対象物の押圧が解除される。

尚、前記レーザ加工としては、例えば、縫製対象物を所定形状に裁断したり、縫製対象物を脱色させたり、縫製対象物に文字や模様を形成したり、複数枚の縫製対象物を相互に溶着させたりする加工を挙げることができる。

斯くして、本発明に係るレーザ加工装置によれば、レーザ加工時に、縫製対象物がカバー体と対向する領域、即ち、レーザ加工領域の縁部周辺を押え部材により押え付けて当該縫製対象物を固定するようにしているので、排気機構の排気作用によって縫製対象物が浮き上がるのを防止することができ、かかる浮き上がりによってレーザ加工の精度が悪化するのを防止することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置などの概略構成を示した正面図である。また、図２は、本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を一部断面で示した正面図であり、図３は、図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図であり、図４は、図２における矢示Ｂ方向の底面図である。

図１乃至図４に示すように、本例のレーザ加工装置１は、布などの縫製対象物Ｈを縫製するミシン１０の支持フレーム１１に支持され、縫製対象物Ｈにレーザ光を照射するとともに当該縫製対象物Ｈ上におけるレーザ光の照射位置を走査して当該縫製対象物Ｈを加工する照射装置本体２０と、上下に開口し、照射装置本体２０の下端部が嵌挿される中空部４０ａを有するとともに、当該照射装置本体２０に対して昇降自在に設けられるカバー体４０と、照射装置本体２０に配設され、カバー体４０を昇降させる駆動シリンダ４１と、照射装置本体２０の下端部に接続した排気機構４５と、縫製対象物Ｈの上面を押える押え機構５０などからなる。

尚、前記ミシン１０は、所定間隔を隔てて配設される２つの支柱１２と、支柱１２の上端部間に水平に掛け渡された第１クロスビーム１３と、第１クロスビーム１３の下方でこれと平行に支柱１２間に掛け渡された第２クロスビーム１４と、第２クロスビーム１４の下方で支柱１２間に水平に掛け渡された支持ビーム１５とからなる支持フレーム１１と、第２クロスビーム１４にその長手方向に沿って所定間隔で配設され、縫製対象物Ｈを縫製する複数のヘッド１６と、ヘッド１６の下方に配置され、下面が支持ビーム１５によって支持されるテーブル１７と、縫製対象物Ｈを保持する矩形の枠体であって、第２クロスビーム１４の長手方向及びこれと水平面内で直交する方向の直交２軸方向に移動自在にテーブル１７上に配設された縫製枠１８などから構成される。

前記照射装置本体２０は、第１クロスビーム１３の長手方向に沿って配設されたガイドレール１３ａと係合し、これに沿って当該第１クロスビーム１３の長手方向に移動自在となった案内部材２１と、案内部材２１に固着された筐体状の第１収納部材２２と、第１収納部材２２の下部側面に連結された同じく筐体状の第２収納部材２３と、第２収納部材２３の下面に固設され、上下に開口した中空部２４ａ及び外周面から中空部２４ａ内周面に貫通した貫通穴２４ｂを有する同じく筐体状の下部部材２４と、第１収納部材２２内に配設され、レーザ光を下方に向けて照射するレーザ発振器２５と、第１収納部材２２内でレーザ発振器２５の下方に配設され、レーザ発振器２５から照射されたレーザ光を第２収納部材２３側に反射する反射体２６と、第２収納部材２３内に収納され、反射体２６によって反射されたレーザ光を受光して、これを下部部材２４の下面開口部からその下方の縫製対象物Ｈ上に導くとともに、当該縫製対象物Ｈ上のレーザ光照射位置を走査する、図５に示した走査機構３０などからなる。尚、前記第１収納部材２２，第２収納部材２３及び下部部材２４が、特許請求の範囲に言うところの収納体として機能する。

この照射装置本体２０は、その案内部材２１が図示しない適宜駆動機構により駆動され、第１クロスビーム１３の長手方向に移動して、各ヘッド１６に対応して予め設定された複数の加工位置に位置決めされるように構成されており、かかる加工位置において、レーザ発振器２５からレーザ光を照射して縫製対象物Ｈを加工する。

尚、前記レーザ加工としては、例えば、縫製対象物Ｈを所定形状に裁断したり、縫製対象物Ｈを脱色させたり、縫製対象物Ｈに文字や模様を形成したり、複数枚の縫製対象物Ｈを相互に溶着させたりする加工を挙げることができる。

前記レーザ発振器２５と反射体２６との間、及び反射体２６と走査機構３０との間には、内部が中空となった円筒状の接続部材２７，２８がそれぞれ設けられており、レーザ発振器２５から照射されたレーザ光は、接続部材２７内を通って反射体２６に入射し、当該反射体２６内の適宜反射鏡により反射された後、接続部材２８内を通って走査機構３０に入射するようになっている。

前記走査機構３０は、反射体２６によって反射されたレーザ光を反射する第１反射鏡３１と、第１反射鏡３１によって反射されたレーザ光を下方に向けて反射する第２反射鏡３２と、これら第１反射鏡３１及び第２反射鏡３２を支持してその反射方向をそれぞれ制御する第１駆動モータ３３及び第２駆動モータ３４とを備えてなる。

第１反射鏡３１は鉛直軸に平行な反射面３１ａを備えており、前記駆動モータ３３の回転軸３３ａに支持されて、前記鉛直軸回りに回転自在となっている。一方、第２反射鏡３２は水平軸に平行な反射面３２ａを備えており、駆動モータ３４の回転軸３４ａに支持されて、前記水平軸回りに回転自在となっている。斯くして、第１反射鏡３１及び第２反射鏡３２を駆動モータ３３，３４によってそれぞれ回転させることで、縫製対象物Ｈ上のレーザ光照射位置が走査される。

前記カバー体４０は、下部部材２４に昇降自在に外嵌され、その下端部が下部部材２４の下端部よりも下方位置まで移動可能に設けられている。

前記駆動シリンダ４１は、第２収納部材２３の外周面に固設され、その駆動ロッド４１ａがカバー体４０の外周面に固設されたブラケット４０ｂに連結されて当該カバー体４０を支持しており、駆動ロッド４１ａを昇降させることで、カバー体４０を上昇端位置と縫製対象物Ｈに対し所定間隔を隔てて接近した下降端位置との間で昇降させる。尚、駆動シリンダ４１は、縫製時には、カバー体４０を上昇端位置に支持し、レーザ加工時には、下降端位置に降下させるようになっている。

前記排気機構４５は、下部部材２４の外周面に固設された継手４６と、一方端が継手４６に接続した接続管４７と、接続管４７の他方端に接続した吸引ポンプ４８などからなり、吸引ポンプ４８により、カバー体４０及び下部部材２４内の空気が下部部材２４の貫通穴２４ｂ，継手４６及び接続管４７を介して吸引，排気される。

前記押え機構５０は、カバー体４０と対向する縫製対象物Ｈ上面の領域（加工領域）の縁部周辺に当接して当該縫製対象物Ｈを押えるコの字状の押え部材５１と、押え部材５１の上面に立設されたガイド軸５２と、下部部材２４の上部外周面に固設され、前記ガイド軸５２が挿通される貫通穴５３ａを備えて、貫通穴５２ａに挿通されたガイド軸５２を保持するとともに、ガイド軸５２の上下方向の移動を案内する第１保持部材５３と、カバー体４０の外周面に固設され、同じくガイド軸５２が挿通される貫通穴５５ａを備えて、貫通穴５５ａに挿通されたガイド軸５２を保持するとともに、ガイド軸５２の上下方向の移動を案内する第２保持部材５５と、ガイド軸５２を下方に付勢するばね体５４などからなり、かかる押え機構５０が、下部部材２４及びカバー体４０の両側に設けられる。

尚、第１保持部材５３及び第２保持部材５５に挿通されたガイド軸５２の当該第１保持部材５３，第２保持部材５５間には、鍔部５２ａが形成され、前記ばね体５４はこの鍔部５２ａと第１保持部材５３との間に設けられて、上記のようにガイド軸５２を下方に付勢する。また、ガイド軸５２の上端部には、部材５６が外嵌され固着され、この部材５６が第１保持部材５３に当接することで、ガイド軸５２が下方に脱落するのが防止される。

斯くして、この押え機構５０では、カバー体４０が上昇すると、このカバー体４０の上昇により第２保持部材５５が鍔部５２ａに当接してガイド軸５２及び押え部材５１が上昇せしめられる。一方、カバー体４０が下降すると、ガイド軸５２及び押え部材５１がカバー体４０とともに下降し、押え部材５１が縫製対象物Ｈ上面に当接して当該押え部材５１及びガイド軸５２の下方への移動が停止し、更に、カバー体４０が下方に移動すると、図６に示すように、鍔部５２ａが第２保持部材５５から離れて、ばね体５４の付勢力により縫製対象物Ｈが押え部材５１によって押圧される。

以上のように構成された本例のレーザ加工装置１によれば、縫製枠１８に保持された縫製対象物Ｈが照射装置本体２０の下方に位置するように適宜位置決めされた後、照射装置本体２０が、案内部材２１及びガイドレール１３ａにより案内されて第１クロスビーム１３の長手方向に移動し、各ヘッド１６に対応した所定の各加工位置に位置決めされ、当該各加工位置において、照射装置本体２０からレーザ光が照射され、これにより、縫製対象物Ｈに対して所定の加工が行なわれる。

具体的には、各加工位置では、まず、駆動シリンダ４１によりカバー体４０が駆動されて上昇端位置から下降端位置まで降下せしめられる。これにより、カバー体４０の下端部が縫製対象物Ｈと所定間隔を隔てて接近した状態になるとともに、カバー体４０の降下に伴って押え部材５１及びガイド軸５２が降下して、図６に示すように、縫製対象物Ｈの前記加工領域の縁部周辺が押え部材５１によって押圧される。

この後、レーザ発振器２５からレーザ光が照射され、照射されたレーザ光が反射体２６及び走査機構３０を経由して縫製対象物Ｈ上に導かれ、走査機構３０の作動によって縫製対象物Ｈ上のレーザ光照射位置が走査され、これにより、縫製対象物Ｈに所定の加工が施される。

また、このとき、吸引ポンプ４８の吸気作用により、カバー体４０及び下部部材２４内の空気が下部部材２４の貫通穴２４ｂ，継手４６及び接続管４７を介して吸引，排気される。これにより、レーザの照射によって発生した煙がカバー体４０内から排気されるとともに、レーザの照射によって発生した炎が排気気流によって吹き消される。

このようにして、レーザ加工が完了すると、吸引ポンプ４８の作動が停止せしめられるとともに、駆動シリンダ４１によってカバー体４０が原位置の上昇端位置に上昇せしめられる。

斯くして、本例のレーザ加工装置１によれば、レーザ加工時に、縫製対象物Ｈのレーザ加工領域の縁部周辺を押え部材５１により押え付けて当該縫製対象物Ｈを固定するようにしているので、吸引ポンプ４８の排気作用によって縫製対象物Ｈが浮き上がるのを防止することができ、かかる浮き上がりによってレーザ加工の精度が悪化するのを防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

例えば、上例では、ガイド軸５２に鍔部５２ａを形成し、この鍔部５２ａと第１保持部材５３との間にばね体５４を設けて、当該ばね体５４によってガイド軸５２を下方に付勢することで、間接的に押え部材５１を下方に付勢する構成としたが、前記鍔部５２ａを形成しないで、第２保持部材５５と押え部材５１との間にばね体５４を設けて、ばね体５４により直接押え部材５１を下方に付勢するように構成しても良い。

また、上例では、前記押え機構５１を、押え部材５１，ガイド軸５２，第１保持部材５３，ばね体５４及び第２保持部材５５などから構成したが、これに限られるものではなく、図７及び図８に示すような構成の押え機構６０としても良い。

この押え機構６０は、同図７及び図８に示すように、カバー体４０の両側に設けられており、前記押え部材５１と、駆動ロッド６２ａの先端部が押え部材５１の上面に固設され、カバー体４０の外周面にブラケット６１を介して固設された駆動シリンダ６２とから構成され、駆動ロッド６２ａを上下動させることで押え部材５１を上下動させるように構成される。

この押え機構６０では、駆動シリンダ４１によってカバー体４０が上昇端位置から下降端位置まで下降せしめられた後、駆動シリンダ６２により押え部材５１が下方に移動せしめられる。これにより、図８に示すように、押え部材５１が縫製対象物Ｈ上面に当接してこれを押圧し、当該縫製対象物Ｈが固定される。

そして、レーザ加工後、図７に示すように、駆動シリンダ４１によってカバー体４０が上昇端位置に上昇せしめられるとともに、駆動シリンダ６２によって押え部材５１が上方に移動せしめられる。これにより、押え部材５１による縫製対象物Ｈの押圧が解除される。

本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置などの概略構成を示した正面図である。 本実施形態に係るレーザ加工装置の概略構成を一部断面で示した正面図である。 図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。 図２における矢示Ｂ方向の底面図である。 本実施形態に係る走査機構の概略構成を示した斜視図である。 本実施形態に係る押え機構により縫製対象物を固定したときの状態を示した正面図である。 本発明の他の実施形態に係る押え機構などの概略構成を示した正面図である。 他の実施形態に係る押え機構により縫製対象物を固定したときの状態を示した正面図である。

符号の説明

１ レーザ加工装置
１０ ミシン
２０ 照射装置本体
２２ 第１収納部材
２３ 第２収納部材
２４ 下部部材
２５ レーザ発振器
２６ 反射体
３０ 走査機構
４０ カバー体
４１ 駆動シリンダ
４５ 排気機構
５０ 押え機構
５１ 押え部材
５２ ガイド軸
５３ 第１保持部材
５４ ばね体
５５ 第２保持部材
Ｈ 縫製対象物

Claims (3)

1. 縫製ミシンに付設され、縫製対象物に対しレーザ光を照射して加工するレーザ加工装置であって、
   前記縫製対象物の上方に配設され、下面が開口した収納体と、
   前記収納体内に収納され、レーザ光を照射するレーザ発振器と、
   前記収納体内に収納され、前記レーザ発振器から照射されたレーザ光を該収納体の開口部からその下方の前記縫製対象物上に導くとともに、該縫製対象物上におけるレーザ光の照射位置を走査せしめる走査機構と、
   上下に開口した中空状の部材であって、前記収納体の下端部に昇降自在に外嵌され、下端部が前記収容体のそれより下方に移動可能に設けられたカバー体と、
   前記カバー体を前記収納体に対して相対的に昇降させる昇降機構と、
   少なくとも前記カバー体内の空気を吸引して排気する排気機構と、
   前記カバー体と対向する前記縫製対象物上の該対向領域の縁部周辺を押える押え機構とを備えてなることを特徴とするレーザ加工装置。
2. 前記押え機構は、
   前記対向領域の縁部周辺を押える押え部材と、
   前記押え部材の上面に立設されたガイド軸と、
   前記ガイド軸又は押え部材に係合して該押え部材を下方に付勢する付勢手段と、
   前記ガイド軸が挿通される貫通穴を備え、該貫通穴に挿通されたガイド軸を保持するとともに、該ガイド軸の上下方向の移動を案内する保持部材とから構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。
3. 前記押え機構は、
   前記対向領域の縁部周辺を押える押え部材と、
   前記押え部材を支持して該押え部材を昇降させる駆動手段とから構成されることを特徴とする請求項１記載のレーザ加工装置。

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