JP2839869B2 - レーザービームカッターの制御方法 - Google Patents
レーザービームカッターの制御方法Info
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- JP2839869B2 JP2839869B2 JP8098558A JP9855896A JP2839869B2 JP 2839869 B2 JP2839869 B2 JP 2839869B2 JP 8098558 A JP8098558 A JP 8098558A JP 9855896 A JP9855896 A JP 9855896A JP 2839869 B2 JP2839869 B2 JP 2839869B2
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- sheet material
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- 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
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
- B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
- G05B2219/41457—Superposition of movement
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Description
【0001】
【技術分野】本発明は、平面状の布、プラスチック、金
属薄板等のシート状材料からカットパターンやパーツを
切断するレーザービームカッターの制御方法に関する。
より詳細には、従来のものに比して、正確で且つ切断時
間が短く、低コストで供給可能なレーザービームカッタ
ーの制御方法に関する。
属薄板等のシート状材料からカットパターンやパーツを
切断するレーザービームカッターの制御方法に関する。
より詳細には、従来のものに比して、正確で且つ切断時
間が短く、低コストで供給可能なレーザービームカッタ
ーの制御方法に関する。
【0002】
【従来技術及びその問題点】シート状の材料(以下、単
にシート材)を支持面で支持し、そのシート材から必要
なパーツを切断するレーザービームカッターとしては、
例えば米国特許第4,675,497号で提案されてい
るものがある。このレーザービームカッターでは、切断
用レーザービームを照射するレーザービーム発光器は、
シート材の被切断面に対して上方に位置し、レーザービ
ーム発光器と支持面上のシート材が、平行平面方向に相
対移動することで、レーザービームが所望形状のパーツ
の輪郭を辿って切断する。
にシート材)を支持面で支持し、そのシート材から必要
なパーツを切断するレーザービームカッターとしては、
例えば米国特許第4,675,497号で提案されてい
るものがある。このレーザービームカッターでは、切断
用レーザービームを照射するレーザービーム発光器は、
シート材の被切断面に対して上方に位置し、レーザービ
ーム発光器と支持面上のシート材が、平行平面方向に相
対移動することで、レーザービームが所望形状のパーツ
の輪郭を辿って切断する。
【0003】このとき、切断されるパーツが、例えば壁
紙やエアバック用の大型のものである場合、レーザービ
ーム発光器とシート材の相対移動は必然的に大きくなる
ので、相対移動するレーザービーム発光器とシート材に
は大きな慣性(動きのズレ)が作用することになる。慣
性が大きいと、レーザービームによる切断がパーツの輪
郭から外れてしまうので、レーザービーム発光器とシー
ト材の相対移動を加速、減速して、切断を調整しなくて
はならない。つまり、パーツの輪郭を正確に切断するに
は、レーザービームカッターの作動を遅くする必要があ
った。
紙やエアバック用の大型のものである場合、レーザービ
ーム発光器とシート材の相対移動は必然的に大きくなる
ので、相対移動するレーザービーム発光器とシート材に
は大きな慣性(動きのズレ)が作用することになる。慣
性が大きいと、レーザービームによる切断がパーツの輪
郭から外れてしまうので、レーザービーム発光器とシー
ト材の相対移動を加速、減速して、切断を調整しなくて
はならない。つまり、パーツの輪郭を正確に切断するに
は、レーザービームカッターの作動を遅くする必要があ
った。
【0004】特に、切断されるパーツの形状が複雑な場
合には、パーツの角、切り込み、穴、その他微細部分に
至ると、レーザービームによる切断を一時停止し再スタ
ートさせるか、少なくとも、かなり減速させなければな
らない。また、このようなレーザービームカッターで、
比較的高速、正確に切断作業を実行できるものは、製造
にコストがかかる。
合には、パーツの角、切り込み、穴、その他微細部分に
至ると、レーザービームによる切断を一時停止し再スタ
ートさせるか、少なくとも、かなり減速させなければな
らない。また、このようなレーザービームカッターで、
比較的高速、正確に切断作業を実行できるものは、製造
にコストがかかる。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、レーザービーム発光器とシート材の相対移動機
構に作用する慣性から生じる不具合を解消し、複雑な形
状のパーツを従前のものに比べて正確で且つ短時間に切
断でき、かつ低コストで供給可能なレーザービームカッ
ターの制御方法を提供することを目的とする。
もので、レーザービーム発光器とシート材の相対移動機
構に作用する慣性から生じる不具合を解消し、複雑な形
状のパーツを従前のものに比べて正確で且つ短時間に切
断でき、かつ低コストで供給可能なレーザービームカッ
ターの制御方法を提供することを目的とする。
【0006】
【発明の概要】本発明のレーザービームカッターの制御
方法は、カットパーツが切断されるシート状材料を支持
する支持面を有する材料支持手段と、支持面の上方に設
置されるレーザービーム発光器と、このレーザービーム
発光器から出て上記支持面に直交する照射基軸と略平行
に、該レーザービーム発光器から該支持面上にレーザー
ビームを照射するレーザービーム照射手段と、支持面上
のシート状材料とレーザービーム発光器を、照射基軸が
シート状材料上で二次元方向に動くように相対移動させ
る相対駆動手段と、照射基軸とは異なる位置でレーザー
ビームがシート状材料に接触するように、照射基軸に対
してレーザービームを変位させるビームシフト手段とを
有するレーザービームカッターにおいて、上記レーザー
ビーム発光器とシート状材料の相対移動を滑らかに行う
ための基軸移動軌跡を含む第1の指示信号を生成するス
テップと、基軸移動軌跡とカットパーツの切断線が異な
る位置でレーザービームにカットパーツの切断線を辿ら
せるためのビームシフトデータを含む、第2の指示信号
を生成するステップと、第1の指示信号に基づいて、照
射基軸が基軸移動軌跡を辿るように相対駆動手段を駆動
するステップと、基軸移動軌跡とカットパーツの切断線
が異なる位置で、第2の指示信号に基づいてビームシフ
ト手段を照射基軸駆動手段に連動させてレーザービーム
にカットパーツの切断線を辿らせるステップとを有する
ことを特徴としている。
方法は、カットパーツが切断されるシート状材料を支持
する支持面を有する材料支持手段と、支持面の上方に設
置されるレーザービーム発光器と、このレーザービーム
発光器から出て上記支持面に直交する照射基軸と略平行
に、該レーザービーム発光器から該支持面上にレーザー
ビームを照射するレーザービーム照射手段と、支持面上
のシート状材料とレーザービーム発光器を、照射基軸が
シート状材料上で二次元方向に動くように相対移動させ
る相対駆動手段と、照射基軸とは異なる位置でレーザー
ビームがシート状材料に接触するように、照射基軸に対
してレーザービームを変位させるビームシフト手段とを
有するレーザービームカッターにおいて、上記レーザー
ビーム発光器とシート状材料の相対移動を滑らかに行う
ための基軸移動軌跡を含む第1の指示信号を生成するス
テップと、基軸移動軌跡とカットパーツの切断線が異な
る位置でレーザービームにカットパーツの切断線を辿ら
せるためのビームシフトデータを含む、第2の指示信号
を生成するステップと、第1の指示信号に基づいて、照
射基軸が基軸移動軌跡を辿るように相対駆動手段を駆動
するステップと、基軸移動軌跡とカットパーツの切断線
が異なる位置で、第2の指示信号に基づいてビームシフ
ト手段を照射基軸駆動手段に連動させてレーザービーム
にカットパーツの切断線を辿らせるステップとを有する
ことを特徴としている。
【0007】照射基軸とは、ビームシフト手段を駆動さ
せずにレーザービームが照射されたとする場合の、レー
ザービーム発光器からシート状材料の間のレーザービー
ムの通路を示す軸線である。この照射基軸は、レーザー
ビーム発光器とは相対固定の関係にあり、シート状材料
の支持面が平面である場合には支持面に対して直交であ
る。そして、レーザービーム発光器とシート状材料が相
対移動すると、照射手段と固定関係にある基軸は、シー
ト状材料上に一定の軌跡を描く。これを基軸移動軌跡と
呼ぶ。
せずにレーザービームが照射されたとする場合の、レー
ザービーム発光器からシート状材料の間のレーザービー
ムの通路を示す軸線である。この照射基軸は、レーザー
ビーム発光器とは相対固定の関係にあり、シート状材料
の支持面が平面である場合には支持面に対して直交であ
る。そして、レーザービーム発光器とシート状材料が相
対移動すると、照射手段と固定関係にある基軸は、シー
ト状材料上に一定の軌跡を描く。これを基軸移動軌跡と
呼ぶ。
【0008】基軸移動軌跡は、カットパーツの切断線に
おける角や複雑な形状を無視した簡潔な形状となるよう
に予め設定されて入力される。つまり、基軸移動軌跡は
カットパーツの角部分等を辿る必要がないため、レーザ
ービーム発光器とシート状材料の相対移動を速度を落と
すことなく滑らかに行わせることができ、慣性による誤
差も生じにくい。
おける角や複雑な形状を無視した簡潔な形状となるよう
に予め設定されて入力される。つまり、基軸移動軌跡は
カットパーツの角部分等を辿る必要がないため、レーザ
ービーム発光器とシート状材料の相対移動を速度を落と
すことなく滑らかに行わせることができ、慣性による誤
差も生じにくい。
【0009】そして、鋭角的で複雑な形状や微細部分の
切断に関しては、基軸移動軌跡とカットパーツの切断線
との差違を考慮したビームシフト用のデータを生成し、
これに基づいてビームシフト手段を作動させる。このビ
ームシフト手段は、例えば、光学的偏向手段から構成で
きる。機械的相対駆動手段に対して、光学的偏向手段は
慣性がほとんど問題にならず反応が早く、精密な微調整
が可能であり、複雑且つ微細な形状を正確に切断するの
に適している。
切断に関しては、基軸移動軌跡とカットパーツの切断線
との差違を考慮したビームシフト用のデータを生成し、
これに基づいてビームシフト手段を作動させる。このビ
ームシフト手段は、例えば、光学的偏向手段から構成で
きる。機械的相対駆動手段に対して、光学的偏向手段は
慣性がほとんど問題にならず反応が早く、精密な微調整
が可能であり、複雑且つ微細な形状を正確に切断するの
に適している。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。本発明によるレーザービームカッタ
ーは様々な形態を取り得るので、特徴の明確な理解を得
るために、本発明によるレーザービームカッターの概念
を示す図1を中心に説明する。
施形態を説明する。本発明によるレーザービームカッタ
ーは様々な形態を取り得るので、特徴の明確な理解を得
るために、本発明によるレーザービームカッターの概念
を示す図1を中心に説明する。
【0011】レーザービームカッター10は、切断作業
を行うテーブル12を有しており、このテーブル12の
上表面が、シート材16を展開状態で保持する支持面1
4である。本実施形態において、支持面14は平面であ
り、切断作業を行う際に、例えば真空吸引などの方法で
シート材16を固定する装置を備えている。しかし、こ
れに限定されるものではなく、例えば支持面14は単純
な平面以外の支持面、例えば円筒状の回転ドラムの外面
でもよい。また、シート材16と支持面14は固定関係
でなく、シート材16が支持面14に対し、図1のXま
たはYの一方向、あるいは両方向へ移動可能であっても
よい。
を行うテーブル12を有しており、このテーブル12の
上表面が、シート材16を展開状態で保持する支持面1
4である。本実施形態において、支持面14は平面であ
り、切断作業を行う際に、例えば真空吸引などの方法で
シート材16を固定する装置を備えている。しかし、こ
れに限定されるものではなく、例えば支持面14は単純
な平面以外の支持面、例えば円筒状の回転ドラムの外面
でもよい。また、シート材16と支持面14は固定関係
でなく、シート材16が支持面14に対し、図1のXま
たはYの一方向、あるいは両方向へ移動可能であっても
よい。
【0012】この支持面14に対して上方には、切断用
レーザービーム20を下方、つまり支持面側14へ照射
するレーザービーム発光器18が設置される。このレー
ザービーム発光器18から照射されるレーザービーム2
0は、偏向されない場合には、その照射通路が基軸(照
射基軸)22に一致しており、シート材16を切断す
る。基軸22とは、レーザービーム20が通常に偏向さ
れずに照射されたとする場合の照射通路を示す概念上の
軸線であり、その位置はレーザービーム発光器18に対
して常に相対的に固定であり、支持面14が単純な平面
である場合には、シート材16と接触する箇所において
支持面14に対して直交であることを特徴としている。
また、レーザービーム発光器18は、この基軸22と略
平行にレーザービーム20を照射する照射手段を備えて
いる。
レーザービーム20を下方、つまり支持面側14へ照射
するレーザービーム発光器18が設置される。このレー
ザービーム発光器18から照射されるレーザービーム2
0は、偏向されない場合には、その照射通路が基軸(照
射基軸)22に一致しており、シート材16を切断す
る。基軸22とは、レーザービーム20が通常に偏向さ
れずに照射されたとする場合の照射通路を示す概念上の
軸線であり、その位置はレーザービーム発光器18に対
して常に相対的に固定であり、支持面14が単純な平面
である場合には、シート材16と接触する箇所において
支持面14に対して直交であることを特徴としている。
また、レーザービーム発光器18は、この基軸22と略
平行にレーザービーム20を照射する照射手段を備えて
いる。
【0013】ここで、シート材16とレーザービーム発
光器18を、平面方向(X、Y方向)へ相対移動可能に
支持する相対駆動機構26について説明する。相対駆動
機構26は、シート材16を固定した支持面14とレー
ザービーム発光器18を、X及びY方向に移動させるこ
とにより、シート材16とレーザービーム発光器18
の、平行平面方向への相対移動を実現する。基軸22は
レーザービーム発光器18と固定関係にあるので、この
相対移動により、基軸22は平面状のシート材16上に
一定の軌跡を描く。この軌跡が基軸切断軌跡(基軸移動
軌跡)24である。
光器18を、平面方向(X、Y方向)へ相対移動可能に
支持する相対駆動機構26について説明する。相対駆動
機構26は、シート材16を固定した支持面14とレー
ザービーム発光器18を、X及びY方向に移動させるこ
とにより、シート材16とレーザービーム発光器18
の、平行平面方向への相対移動を実現する。基軸22は
レーザービーム発光器18と固定関係にあるので、この
相対移動により、基軸22は平面状のシート材16上に
一定の軌跡を描く。この軌跡が基軸切断軌跡(基軸移動
軌跡)24である。
【0014】上記相対移動に関しては、シート材16
が、支持面14に対してXまたはYの一方向、あるいは
両方向への移動が許されている場合には、相対駆動機構
26は、支持面14を介さず、スプロケットや摩擦ホイ
ール等の手段で直接にシート材16を移動させてもよ
い。また、シート材16とレーザービーム発光器18の
どちらかがX(Y)方向の移動を担当し、もう片方にY
(X)方向の移動を担当させる相対移動でもよい。ある
いは、レーザービーム発光器18とシート材16のどち
らかを固定状態に置き、もう一方をX及びYの両方向へ
移動可能にしても、相対移動が実現可能である。
が、支持面14に対してXまたはYの一方向、あるいは
両方向への移動が許されている場合には、相対駆動機構
26は、支持面14を介さず、スプロケットや摩擦ホイ
ール等の手段で直接にシート材16を移動させてもよ
い。また、シート材16とレーザービーム発光器18の
どちらかがX(Y)方向の移動を担当し、もう片方にY
(X)方向の移動を担当させる相対移動でもよい。ある
いは、レーザービーム発光器18とシート材16のどち
らかを固定状態に置き、もう一方をX及びYの両方向へ
移動可能にしても、相対移動が実現可能である。
【0015】次に、レーザービーム20の生成、照射に
ついて説明する。レーザビーム20は、発振器28か
ら、適当な通路を通じてレーザービーム発光器18に至
り、レーザービーム発光器18からは基本的に基軸22
に平行するラインで照射され、基軸22の描く基軸切断
軌跡24に従ってシート材16を切断する。レーザービ
ーム20の発振から照射までの通路の任意の位置には、
変調器30が設置される。変調器30は、シャッター様
の機能を有しており、レーザービーム20のシート材1
6への到達のオン、オフを規制する。
ついて説明する。レーザビーム20は、発振器28か
ら、適当な通路を通じてレーザービーム発光器18に至
り、レーザービーム発光器18からは基本的に基軸22
に平行するラインで照射され、基軸22の描く基軸切断
軌跡24に従ってシート材16を切断する。レーザービ
ーム20の発振から照射までの通路の任意の位置には、
変調器30が設置される。変調器30は、シャッター様
の機能を有しており、レーザービーム20のシート材1
6への到達のオン、オフを規制する。
【0016】以上の基本的構成に加え、レーザービーム
カッター10はさらに、レーザービーム20を、基軸2
2に対してX及びY方向へ精密に偏向させるビームシフ
ター32を有している。このビームシフター32を設け
る位置は、レーザービーム発光器18の前後、あるいは
レーザービーム発光器18自体のいずれでもよく、その
態様も任意であるが、いずれの態様でも、レーザービー
ム発光器18とシート材16の相対移動に作用する慣性
に比較して、基軸22に対するレーザビーム20の偏向
に作用する慣性はごく小さいものである。言い換えれ
ば、ビームシフター32によるレーザービーム20の偏
向は、微細箇所を切断可能な程度に精密でなくてはなら
ない。
カッター10はさらに、レーザービーム20を、基軸2
2に対してX及びY方向へ精密に偏向させるビームシフ
ター32を有している。このビームシフター32を設け
る位置は、レーザービーム発光器18の前後、あるいは
レーザービーム発光器18自体のいずれでもよく、その
態様も任意であるが、いずれの態様でも、レーザービー
ム発光器18とシート材16の相対移動に作用する慣性
に比較して、基軸22に対するレーザビーム20の偏向
に作用する慣性はごく小さいものである。言い換えれ
ば、ビームシフター32によるレーザービーム20の偏
向は、微細箇所を切断可能な程度に精密でなくてはなら
ない。
【0017】前述のごとく、レーザービーム発光器18
とシート材16の相対移動により、基軸22がシート材
16上に描く軌跡が基軸切断軌跡24である。偏向を行
わない場合のレーザビーム20は、この基軸切断軌跡2
4に一致する軌跡を辿る。一方、ビームシフター32に
よって基軸22の示す照射ラインから偏向されたレーザ
ービーム20は、基軸切断軌跡24と異なる偏向切断軌
跡34に沿って移動する。基軸22に対してレーザービ
ーム20が偏向されている場合には、この偏向切断軌跡
34が、シート材16を実際に切断する線である。
とシート材16の相対移動により、基軸22がシート材
16上に描く軌跡が基軸切断軌跡24である。偏向を行
わない場合のレーザビーム20は、この基軸切断軌跡2
4に一致する軌跡を辿る。一方、ビームシフター32に
よって基軸22の示す照射ラインから偏向されたレーザ
ービーム20は、基軸切断軌跡24と異なる偏向切断軌
跡34に沿って移動する。基軸22に対してレーザービ
ーム20が偏向されている場合には、この偏向切断軌跡
34が、シート材16を実際に切断する線である。
【0018】レーザービームカッター10はさらに、相
対駆動機構26とビームシフター32の作動を制御する
コントローラー36を有している。このコントローラー
36の制御動作を以下に記す。図1に示すように、偏向
切断軌跡34は、コーナー40やV字型の切れ込み42
などの鋭角部分を含んだ複雑な形状である。パーツ38
を切断する場合、レーザービーム20が実際に切断する
偏向切断軌跡34、つまりパーツ38の輪郭よりも、基
軸22が辿る基軸切断軌跡24は簡潔な形であり、コー
ナー40や切れ込み42の部分では、当該部分を辿らず
滑らかに通過する。それ以外の直線部分など、偏向切断
軌跡34が複雑でない部分では、偏向切断軌跡34と基
軸切断軌跡24は同一の軌跡を辿っており、この部分で
はレーザービーム20は基軸22に対して偏向されな
い。そして、基軸22が基軸切断軌跡24を辿っている
ときにコーナー40や切れ込み42に至ると、ビームシ
フター32が作動して、基軸22は基軸切断軌跡24を
辿る移動を維持し、レーザービーム20を偏向させてコ
ーナー40や切れ込み42を切断させる。コントローラ
ー36は、このような複合動作を制御する指令を相対駆
動機構26及びビームシフター32に対して行う。
対駆動機構26とビームシフター32の作動を制御する
コントローラー36を有している。このコントローラー
36の制御動作を以下に記す。図1に示すように、偏向
切断軌跡34は、コーナー40やV字型の切れ込み42
などの鋭角部分を含んだ複雑な形状である。パーツ38
を切断する場合、レーザービーム20が実際に切断する
偏向切断軌跡34、つまりパーツ38の輪郭よりも、基
軸22が辿る基軸切断軌跡24は簡潔な形であり、コー
ナー40や切れ込み42の部分では、当該部分を辿らず
滑らかに通過する。それ以外の直線部分など、偏向切断
軌跡34が複雑でない部分では、偏向切断軌跡34と基
軸切断軌跡24は同一の軌跡を辿っており、この部分で
はレーザービーム20は基軸22に対して偏向されな
い。そして、基軸22が基軸切断軌跡24を辿っている
ときにコーナー40や切れ込み42に至ると、ビームシ
フター32が作動して、基軸22は基軸切断軌跡24を
辿る移動を維持し、レーザービーム20を偏向させてコ
ーナー40や切れ込み42を切断させる。コントローラ
ー36は、このような複合動作を制御する指令を相対駆
動機構26及びビームシフター32に対して行う。
【0019】コントローラー36が発する指令には、パ
ーツ38の形状等に関するデータが予め含まれているこ
とが望ましい。例えば、基軸切断軌跡24の設定に際し
て相対駆動機構26に向けてコントローラー36が出す
指令は、デザインシステム44で生成することができ
る。また、基軸切断軌跡24の設定に加えて、基軸切断
軌跡24を辿る基軸22がコーナー40や切れ込み42
などの特定部分に達したときに、レーザビーム20の偏
向を受けつける旨のポイント設定も、デザインシステム
44で合成してもよい。
ーツ38の形状等に関するデータが予め含まれているこ
とが望ましい。例えば、基軸切断軌跡24の設定に際し
て相対駆動機構26に向けてコントローラー36が出す
指令は、デザインシステム44で生成することができ
る。また、基軸切断軌跡24の設定に加えて、基軸切断
軌跡24を辿る基軸22がコーナー40や切れ込み42
などの特定部分に達したときに、レーザビーム20の偏
向を受けつける旨のポイント設定も、デザインシステム
44で合成してもよい。
【0020】各ポイントに対応するビームシフター32
の作動内容に関しては、差し込み型のメモリーカード4
6を使用することができる。このメモリーカード46に
は、コーナー40や切れ込み42など各特定部分を切断
するための、ビームシフター32の作動に関する偏向デ
ータが記録されている。上記の基軸切断軌跡24の設定
指令、及び特定ポイントの設定指令に、このメモリーカ
ード46に内蔵されている各ポイント毎の偏向データを
組み合わせることにより、パーツ38全体の切断に関す
る指令が生成されたと言える。この指令は、コントロー
ラー36に蓄積され、コントローラー36の指令の下
で、偏向切断軌跡34に沿ってパーツ38が切断され
る。特に、差し込み型のメモリーカード46であると、
偏向データの異なるカードを複数揃えることで、様々な
形状のパーツ38にも容易に対応できる。
の作動内容に関しては、差し込み型のメモリーカード4
6を使用することができる。このメモリーカード46に
は、コーナー40や切れ込み42など各特定部分を切断
するための、ビームシフター32の作動に関する偏向デ
ータが記録されている。上記の基軸切断軌跡24の設定
指令、及び特定ポイントの設定指令に、このメモリーカ
ード46に内蔵されている各ポイント毎の偏向データを
組み合わせることにより、パーツ38全体の切断に関す
る指令が生成されたと言える。この指令は、コントロー
ラー36に蓄積され、コントローラー36の指令の下
で、偏向切断軌跡34に沿ってパーツ38が切断され
る。特に、差し込み型のメモリーカード46であると、
偏向データの異なるカードを複数揃えることで、様々な
形状のパーツ38にも容易に対応できる。
【0021】基軸22が一定のスピードで基軸切断軌跡
24を辿っていると仮定すると、基軸22に対して偏向
されたレーザービーム20の単位時間あたりのスピード
は、偏向されず基軸切断軌跡24を辿る場合に比べて早
くなる。それゆえ、偏向切断軌跡34全体に亙り確実に
切断するためには、レーザービーム20のパワーとスピ
ードの関係を調整して、偏向切断軌跡34の単位長あた
りに照射されるレーザービーム20のパワーを一定に保
つ必要がある。そのための方法としては、まず、レーザ
ービーム20のパワーは常に一定に保ち、レーザービー
ム20が基軸22から偏向される部分に到達したら、基
軸22のスピードを落とす方法で達成できる。別の方法
としては、パワー制御回路29を発振器28に組み込
み、このパワー制御回路29をコントローラー36が制
御して、発振器28の側で適切なパワーレベルのレーザ
ービーム20を発振する、という方法でも確実な切断が
できる。後者の方法では、例えば、基軸切断軌跡24を
移動する基軸22が一定のスピードであって、偏向され
たレーザービーム20が基軸22に対して相対的に早く
移動する状況になると、コントローラー36に制御され
るパワー制御回路29が、切断に必要なレベルまでレー
ザービーム20のパワーを上げる。
24を辿っていると仮定すると、基軸22に対して偏向
されたレーザービーム20の単位時間あたりのスピード
は、偏向されず基軸切断軌跡24を辿る場合に比べて早
くなる。それゆえ、偏向切断軌跡34全体に亙り確実に
切断するためには、レーザービーム20のパワーとスピ
ードの関係を調整して、偏向切断軌跡34の単位長あた
りに照射されるレーザービーム20のパワーを一定に保
つ必要がある。そのための方法としては、まず、レーザ
ービーム20のパワーは常に一定に保ち、レーザービー
ム20が基軸22から偏向される部分に到達したら、基
軸22のスピードを落とす方法で達成できる。別の方法
としては、パワー制御回路29を発振器28に組み込
み、このパワー制御回路29をコントローラー36が制
御して、発振器28の側で適切なパワーレベルのレーザ
ービーム20を発振する、という方法でも確実な切断が
できる。後者の方法では、例えば、基軸切断軌跡24を
移動する基軸22が一定のスピードであって、偏向され
たレーザービーム20が基軸22に対して相対的に早く
移動する状況になると、コントローラー36に制御され
るパワー制御回路29が、切断に必要なレベルまでレー
ザービーム20のパワーを上げる。
【0022】また、コントローラー36は、相対駆動機
構26とビームシフター32に加えて、変調器30を制
御する。この変調器30は、切断時には、シート材16
へのレーザービーム20の到達をオンに、非切断時には
オフにすることができる。例えば、この変調器30を使
用して、カッティングパート38の内側にあるサイズ、
形状共に様々な穴50を切り抜くことができる。図1の
2つの穴50を切り抜くには、まず、基軸22が基軸切
断軌跡24′を辿って移動する。穴50の位置に向けて
基軸22が移動している間は、変調器30が、レーザー
ビーム20のシート材16への到達をオフにしている。
基軸22が穴50の位置に達すると、変調器30がレー
ザービーム20の到達をオンにする、同時にビームシフ
ター32がレーザービーム20を基軸切断軌跡24′か
ら偏向させ、レーザービーム20が穴50の輪郭を切り
抜く。穴50を切り抜いた後は、変調器30は再びレー
ザービーム20をオフにし、基軸22が次の穴50の位
置に達するまでオフにし続ける。基軸22が次の穴50
に達すると、再び同じ作業が繰り返される。
構26とビームシフター32に加えて、変調器30を制
御する。この変調器30は、切断時には、シート材16
へのレーザービーム20の到達をオンに、非切断時には
オフにすることができる。例えば、この変調器30を使
用して、カッティングパート38の内側にあるサイズ、
形状共に様々な穴50を切り抜くことができる。図1の
2つの穴50を切り抜くには、まず、基軸22が基軸切
断軌跡24′を辿って移動する。穴50の位置に向けて
基軸22が移動している間は、変調器30が、レーザー
ビーム20のシート材16への到達をオフにしている。
基軸22が穴50の位置に達すると、変調器30がレー
ザービーム20の到達をオンにする、同時にビームシフ
ター32がレーザービーム20を基軸切断軌跡24′か
ら偏向させ、レーザービーム20が穴50の輪郭を切り
抜く。穴50を切り抜いた後は、変調器30は再びレー
ザービーム20をオフにし、基軸22が次の穴50の位
置に達するまでオフにし続ける。基軸22が次の穴50
に達すると、再び同じ作業が繰り返される。
【0023】図1において概略を説明したレーザービー
ムカッター10の具体的な例を、図2以下を参照して説
明する。図2以下において、コントローラー36やデザ
インシステム44は不図示である。また、図1と同じ部
材には同一の符号を付している。
ムカッター10の具体的な例を、図2以下を参照して説
明する。図2以下において、コントローラー36やデザ
インシステム44は不図示である。また、図1と同じ部
材には同一の符号を付している。
【0024】図2のレーザービームカッター110は、
テーブル54を有している。このテーブル54の上面
は、シート材16を保持する平面状支持面14である。
シート材16の保持は吸引固定式で行う。支持面14の
下方には不図示の真空源及び真空吸引機構があり、吸引
穴57を通してシート材16を、切断時に吸引固定す
る。
テーブル54を有している。このテーブル54の上面
は、シート材16を保持する平面状支持面14である。
シート材16の保持は吸引固定式で行う。支持面14の
下方には不図示の真空源及び真空吸引機構があり、吸引
穴57を通してシート材16を、切断時に吸引固定す
る。
【0025】レーザービーム発光器18は、Yキャリッ
ジ59にマウントされている。このYキャリッジ59
は、Xキャリッジ56上の長手方向、つまりテーブル5
4に対してY方向へ摺動自在にマウントされており、支
持面14またはシート材16に対してY方向に相対移動
する。一方、Xキャリッジ56は、テーブル54の両側
面に対向するガイド58に跨がって摺動自在にマウント
されており、支持面14またはシート材16に対してX
方向へ相対移動する。つまりレーザービーム発光器18
は、シート材16及び支持面14に対して、X及びY方
向へ相対移動可能である。
ジ59にマウントされている。このYキャリッジ59
は、Xキャリッジ56上の長手方向、つまりテーブル5
4に対してY方向へ摺動自在にマウントされており、支
持面14またはシート材16に対してY方向に相対移動
する。一方、Xキャリッジ56は、テーブル54の両側
面に対向するガイド58に跨がって摺動自在にマウント
されており、支持面14またはシート材16に対してX
方向へ相対移動する。つまりレーザービーム発光器18
は、シート材16及び支持面14に対して、X及びY方
向へ相対移動可能である。
【0026】レーザービームカッター110において、
レーザービーム発光器18とシート材16の相対移動を
行う、図1の相対駆動機構26に相当する部分を説明す
る。Xキャリッジ56を移動させる動力源は、Xドライ
ブモーター60及びリードスクリュー62である。Xド
ライブモーター60が駆動すると、ガイド58の1つに
平行するリードスクリュー62が回転し、該リードスク
リュー62に噛合するXキャリッジ56が、ガイド58
の長手方向、つまりX方向に移動する。また、Yキャリ
ッジ59を移動させる動力源は、Yドライブモーター6
4及びリードスクリュー66である。Yドライブモータ
ー64が駆動すると、Xキャリッジ56と平行するリー
ドスクリュー66が回転し、これに噛合するYキャリッ
ジ59が、Xキャリッジ56の長手方向に移動する。
レーザービーム発光器18とシート材16の相対移動を
行う、図1の相対駆動機構26に相当する部分を説明す
る。Xキャリッジ56を移動させる動力源は、Xドライ
ブモーター60及びリードスクリュー62である。Xド
ライブモーター60が駆動すると、ガイド58の1つに
平行するリードスクリュー62が回転し、該リードスク
リュー62に噛合するXキャリッジ56が、ガイド58
の長手方向、つまりX方向に移動する。また、Yキャリ
ッジ59を移動させる動力源は、Yドライブモーター6
4及びリードスクリュー66である。Yドライブモータ
ー64が駆動すると、Xキャリッジ56と平行するリー
ドスクリュー66が回転し、これに噛合するYキャリッ
ジ59が、Xキャリッジ56の長手方向に移動する。
【0027】上述のように、基軸22は、Yキャリッジ
59上のレーザービーム発光器18の移動に伴い、シー
ト材16上の基軸切断軌跡24を辿る。ここでは、レー
ザービーム発光器18とシート材16の相対移動は、X
ドライブモーター60及びYドライブモーター64を駆
動させ、レーザービーム発光器18をX及びY方向に移
動させて行う。この相対移動はコントローラー36の制
御の下で行われる。
59上のレーザービーム発光器18の移動に伴い、シー
ト材16上の基軸切断軌跡24を辿る。ここでは、レー
ザービーム発光器18とシート材16の相対移動は、X
ドライブモーター60及びYドライブモーター64を駆
動させ、レーザービーム発光器18をX及びY方向に移
動させて行う。この相対移動はコントローラー36の制
御の下で行われる。
【0028】レーザービームカッター110において、
発振器28と変調器30及びパワー制御回路29は、テ
ーブル54と別体である。発振器28で生成され、変調
器30を通過したレーザービーム20は、Xキャリッジ
56に固定されている反射鏡68、70で方向を変換さ
れる。方向変換されたレーザービーム20は、Yキャリ
ッジ59に固定された反射鏡72で支持面14側に反射
され、レーザービーム発光器18における照射手段であ
る集束レンズ74によりシート材16上の焦点76に照
射される。この焦点76を連続的に移動させて偏向切断
軌跡34を辿り、レーザービーム20はシート材16を
切断する。
発振器28と変調器30及びパワー制御回路29は、テ
ーブル54と別体である。発振器28で生成され、変調
器30を通過したレーザービーム20は、Xキャリッジ
56に固定されている反射鏡68、70で方向を変換さ
れる。方向変換されたレーザービーム20は、Yキャリ
ッジ59に固定された反射鏡72で支持面14側に反射
され、レーザービーム発光器18における照射手段であ
る集束レンズ74によりシート材16上の焦点76に照
射される。この焦点76を連続的に移動させて偏向切断
軌跡34を辿り、レーザービーム20はシート材16を
切断する。
【0029】また、レーザービーム20を基軸22に対
して偏向させるのは、集束レンズ74をレーザービーム
発光器18に対してX及びY方向に微移動させる微調整
機構である。この微調整機構は、例えば以下のような構
成である。まず、Yキャリッジ59上にY方向に摺動可
能に設置されている偏向ステージ78があり、この偏向
ステージ78をY方向に移動させるのは、同じくYキャ
リッジ59上のサーボモーター80である。また、集束
レンズ74は、この偏向ステージ78上に、X方向に摺
動自在にマウントされており、集束レンズ74をX方向
に移動させるサーボモーター82が偏向ステージ78上
に設置されている。サーボモーター80、82は、コン
トローラー36(不図示)により制御されている。この
微調整機構のX及びY方向への移動により、集束レンズ
74から照射されるレーザービーム20が基軸22に対
して偏向される。
して偏向させるのは、集束レンズ74をレーザービーム
発光器18に対してX及びY方向に微移動させる微調整
機構である。この微調整機構は、例えば以下のような構
成である。まず、Yキャリッジ59上にY方向に摺動可
能に設置されている偏向ステージ78があり、この偏向
ステージ78をY方向に移動させるのは、同じくYキャ
リッジ59上のサーボモーター80である。また、集束
レンズ74は、この偏向ステージ78上に、X方向に摺
動自在にマウントされており、集束レンズ74をX方向
に移動させるサーボモーター82が偏向ステージ78上
に設置されている。サーボモーター80、82は、コン
トローラー36(不図示)により制御されている。この
微調整機構のX及びY方向への移動により、集束レンズ
74から照射されるレーザービーム20が基軸22に対
して偏向される。
【0030】図3は、本発明の別の実施形態を示すもの
である。レーザービームカッター210は、発振器2
8、変調器30及びパワー制御回路29が、テーブル5
4と別体式でなく、Yキャリッジ59にマウントされる
偏向ステージ78上に直接設けられている。これらと集
束レンズ74がひとつの円筒形ユニットを形成している
ため、レーザービーム20の生成、偏向、照射機構がコ
ンパクトにまとめられている。この構成でレーザービー
ム20を基軸22から偏向させる方法は、図2の場合と
同様で、サーボモーター80が、偏向ステージ78をY
キャリッジ59に対してY方向へ、サーボモーター82
が、集束レンズ74並びに積層されたユニットをX方向
へ、それぞれ移動させることで偏向が達成される。
である。レーザービームカッター210は、発振器2
8、変調器30及びパワー制御回路29が、テーブル5
4と別体式でなく、Yキャリッジ59にマウントされる
偏向ステージ78上に直接設けられている。これらと集
束レンズ74がひとつの円筒形ユニットを形成している
ため、レーザービーム20の生成、偏向、照射機構がコ
ンパクトにまとめられている。この構成でレーザービー
ム20を基軸22から偏向させる方法は、図2の場合と
同様で、サーボモーター80が、偏向ステージ78をY
キャリッジ59に対してY方向へ、サーボモーター82
が、集束レンズ74並びに積層されたユニットをX方向
へ、それぞれ移動させることで偏向が達成される。
【0031】図4は、本発明のさらに異なる実施形態を
示すものである。レーザービームカッター310では、
発振器28、変調器30及びパワー制御回路29は、テ
ーブル54と別体式である。照射手段である集束レンズ
86は、Yキャリッジ59に固定されており、レーザー
ビーム20を基軸22に対して偏向させる手段は、ヨー
ク92及び偏向反射鏡88である。この偏向反射鏡88
は、基軸22と平行な軸94を中心に回動可能にヨーク
92に設置されている。このヨーク92は、基軸22と
直交する軸94を中心に回動可能にYキャリッジ59に
支持されている。つまり、偏向反射鏡88は、Yキャリ
ッジ59に対して2直交方向に回転可能である。そし
て、偏向反射鏡88は反射面でレーザービーム20をX
及びY方向に偏向させて、集束レンズ86に対する入射
角を変化させる。具体的には、まずYキャリッジ59に
対して、軸90を中心としてヨーク92が回動すると、
偏向反射鏡88の回動により、シート材16上のY方向
へレーザービーム20が偏向される。一方、ヨーク92
に対して、軸90と直交する軸94を中心に偏向反射鏡
88が回動すると、シート材上のX方向へレーザービー
ム20が偏向される。軸90を中心とするヨーク92の
回動は、軸90の延長線上に設けられたモーター96の
駆動により行う。一方、軸94を中心とする偏向反射鏡
88の回動は、軸94の延長線上に設けられたモーター
98の駆動によって行われる。サーボモーター96、9
8は、コントローラー36(不図示)によって制御され
ている。また、レーザービーム20の偏向が集束レンズ
86に達する前に行われ、入射角が様々に変化する。そ
れに対応して、シート材16上でレーザービーム20に
正確に焦点を結ばせるために、集束レンズ86はfθレ
ンズであることが望ましい。
示すものである。レーザービームカッター310では、
発振器28、変調器30及びパワー制御回路29は、テ
ーブル54と別体式である。照射手段である集束レンズ
86は、Yキャリッジ59に固定されており、レーザー
ビーム20を基軸22に対して偏向させる手段は、ヨー
ク92及び偏向反射鏡88である。この偏向反射鏡88
は、基軸22と平行な軸94を中心に回動可能にヨーク
92に設置されている。このヨーク92は、基軸22と
直交する軸94を中心に回動可能にYキャリッジ59に
支持されている。つまり、偏向反射鏡88は、Yキャリ
ッジ59に対して2直交方向に回転可能である。そし
て、偏向反射鏡88は反射面でレーザービーム20をX
及びY方向に偏向させて、集束レンズ86に対する入射
角を変化させる。具体的には、まずYキャリッジ59に
対して、軸90を中心としてヨーク92が回動すると、
偏向反射鏡88の回動により、シート材16上のY方向
へレーザービーム20が偏向される。一方、ヨーク92
に対して、軸90と直交する軸94を中心に偏向反射鏡
88が回動すると、シート材上のX方向へレーザービー
ム20が偏向される。軸90を中心とするヨーク92の
回動は、軸90の延長線上に設けられたモーター96の
駆動により行う。一方、軸94を中心とする偏向反射鏡
88の回動は、軸94の延長線上に設けられたモーター
98の駆動によって行われる。サーボモーター96、9
8は、コントローラー36(不図示)によって制御され
ている。また、レーザービーム20の偏向が集束レンズ
86に達する前に行われ、入射角が様々に変化する。そ
れに対応して、シート材16上でレーザービーム20に
正確に焦点を結ばせるために、集束レンズ86はfθレ
ンズであることが望ましい。
【0032】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レーザー
ビーム発光器とシート状材料の相対駆動手段と、ビーム
シフト手段を備えたレーザービームカッターにおいて、
レーザービーム発光器とシート状材料の相対移動を滑ら
かに行わせるための基軸移動軌跡と、この基軸移動軌跡
を補完するためのビームシフトデータとを設定して、相
対駆動手段は照射基軸が常に基軸移動軌跡を辿るように
駆動され、基軸移動軌跡と実際の切断線が異なる位置で
はビーム手段が連動されるように制御するので、レーザ
ービーム発光器とシート状材料の相対移動機構に作用す
る慣性から生じる不具合を解消し、複雑な形状のパーツ
でも従前のものに比べて短時間かつ正確に切断できる。
また、本発明の制御方法によれば、このようなレーザー
ビームカッターを低コストで得ることができる。
ビーム発光器とシート状材料の相対駆動手段と、ビーム
シフト手段を備えたレーザービームカッターにおいて、
レーザービーム発光器とシート状材料の相対移動を滑ら
かに行わせるための基軸移動軌跡と、この基軸移動軌跡
を補完するためのビームシフトデータとを設定して、相
対駆動手段は照射基軸が常に基軸移動軌跡を辿るように
駆動され、基軸移動軌跡と実際の切断線が異なる位置で
はビーム手段が連動されるように制御するので、レーザ
ービーム発光器とシート状材料の相対移動機構に作用す
る慣性から生じる不具合を解消し、複雑な形状のパーツ
でも従前のものに比べて短時間かつ正確に切断できる。
また、本発明の制御方法によれば、このようなレーザー
ビームカッターを低コストで得ることができる。
【図1】本発明によるレーザービームカッターの概念を
示す図である。
示す図である。
【図2】本発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図3】本発明の、別の実施形態を示す斜視図である。
【図4】本発明の、さらに別の実施形態を示す斜視図で
ある。
ある。
10 レーザービームカッター 12 54 テーブル 14 支持面 16 シート材 18 レーザービーム発光器 20 レーザービーム 22 基軸(照射基軸) 24 基軸切断軌跡 26 相対駆動機構 28 発振器 29 パワー制御回路 30 変調器 32 ビームシフター 34 偏向切断軌跡 36 コントローラー 44 デザインシステム 46 メモリーカード 56 Xキャリッジ56 57 吸引穴 58 ガイド 59 Yキャリッジ 60 Xドライブモーター 62 66 リードスクリュー 64 Yドライブモーター 68 70 72 反射鏡 74 86 集束レンズ 76 焦点 78 偏向ステージ 80 82 96 98 サーボモーター 88 偏向反射鏡 92 ヨーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−47593(JP,A) 特開 平2−155589(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 26/00 - 26/08
Claims (1)
- 【請求項1】 カットパーツが切断されるシート状材料
を支持する支持面を有する材料支持手段と; 上記支持面の上方に設置されるレーザービーム発光器
と; このレーザービーム発光器から出て上記支持面に直交す
る照射基軸と略平行に、該レーザービーム発光器から該
支持面上にレーザービームを照射するレーザービーム照
射手段と; 上記支持面上のシート状材料とレーザービーム発光器
を、上記照射基軸がシート状材料上で二次元方向に動く
ように相対移動させる相対駆動手段と; 上記照射基軸とは異なる位置でレーザービームがシート
状材料に接触するように、照射基軸に対してレーザービ
ームを変位させるビームシフト手段と; を有するレーザービームカッターにおいて、上記レーザービーム発光器とシート状材料の相対移動を
滑らかに行うための基軸移動軌跡 を含む第1の指示信号
を生成するステップと; 基軸移動軌跡とカットパーツの切断線が異なる位置でレ
ーザービームにカットパーツの切断線を辿らせるための
ビームシフトデータを含む、第2の指示信号を生成する
ステップと; 上記第1の指示信号に基づいて、照射基軸が基軸移動軌
跡を辿るように相対駆動手段を駆動するステップと; 基軸移動軌跡とカットパーツの切断線が異なる位置で、
上記第2の指示信号に基づいてビームシフト手段を照射
基軸駆動手段に連動させてレーザービームにカットパー
ツの切断線を辿らせるステップと; を有することを特徴とするレーザービームカッターの制
御方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US42480995A | 1995-04-19 | 1995-04-19 | |
US08/424,809 | 1995-04-19 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08309570A JPH08309570A (ja) | 1996-11-26 |
JP2839869B2 true JP2839869B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=23683961
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8098558A Expired - Fee Related JP2839869B2 (ja) | 1995-04-19 | 1996-04-19 | レーザービームカッターの制御方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5910260A (ja) |
EP (1) | EP0738556B1 (ja) |
JP (1) | JP2839869B2 (ja) |
DE (1) | DE69600131T2 (ja) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19749525C1 (de) * | 1997-11-08 | 1999-06-10 | Lohmann Therapie Syst Lts | Laserstrahl-Schneideverfahren zum Schneiden von Laminat zur Applikation auf die Haut und Fixiervorrichtung |
US6144118A (en) * | 1998-09-18 | 2000-11-07 | General Scanning, Inc. | High-speed precision positioning apparatus |
JP2002331587A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-19 | Uchiya Thermostat Kk | フィルム接着方法 |
US6951995B2 (en) * | 2002-03-27 | 2005-10-04 | Gsi Lumonics Corp. | Method and system for high-speed, precise micromachining an array of devices |
US6835912B2 (en) * | 2002-05-28 | 2004-12-28 | Trumpf, Inc. | Laser cutting machine with two Y-axis drives |
JP3746019B2 (ja) * | 2002-06-03 | 2006-02-15 | ヤマザキマザック株式会社 | レーザ加工機 |
US7469620B2 (en) * | 2004-02-10 | 2008-12-30 | Matthew Fagan | Method and system for eliminating external piercing in NC cutting of nested parts |
ITTO20050016A1 (it) * | 2005-01-13 | 2006-07-14 | Prima Ind Spa | Macchina operatrice laser |
JP4910546B2 (ja) * | 2006-08-01 | 2012-04-04 | 住友電気工業株式会社 | 同軸ケーブルのレーザ加工方法 |
US20080263877A1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-10-30 | Newport Corporation | Laser scribing system and method of use |
DE102007026356A1 (de) | 2007-06-06 | 2009-01-08 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Mess- oder Werkzeugmaschine mit redundanten translatorisch wirksamen Achsen zur kontinuierlichen Bewegung an komplexen Bahnkurven |
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