JPH0243592B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、レーザ加工装置にかかるものであ
り、特にレーザビームの走査を行うことによつて
対象物例えば生地、皮などを加工するレーザ加工
装置に関するものである。

〔従来技術〕

第１図には、従来のレーザ加工装置の一例が示
されている。この図において、裁断コンベヤ１０
の左方には、生地を巻回した原反ロール１２のセ
ツトされた延反装置１４が配置されている。ま
た、裁断コンベヤ１０の右方には、裁断後のスク
ラツプをを収容処理するスクラツプ処理装置１６
が配置されている。加工の対象となる生地１８
は、図の矢印Ｆ１の如く延反装置１４から裁断コ
ンベヤ１０上に送り出され、スクラツプは矢印Ｆ
２の如くスクラツプ処理装置１６に収容される。
裁断コンベヤ１０の略中央付近には、レーザヘツ
ド２０を走査するための駆動機構２２が配置され
ている。この駆動機構２２は、第１の駆動体２４
と、第２の駆動体２６とによつて構成されてい
る。第１の駆動体２４は、裁断コンベア１０の両
側部に一組設けられており、これに対して第２の
駆動体２６が矢印Ｆ３方向に移動可能に架設され
ている。すなわち第２の駆動体２６は、第１の駆
動体２４によつて矢印Ｆ３の方向に駆動される。
この矢印Ｆ３の方向は、生地１８の表面に想定さ
れる座標軸Ｘに一致する。

第２の駆動体２６には、キヤリツジ２８が装着
されており、このキヤリツジ２８は、第２の駆動
体２６によつて図の矢印Ｆ４の方向に駆動され
る。この矢印Ｆ４の方向は、生地１８の表面に想
定される座標軸Ｙに一致する。キヤリツジ２８に
は、レーザヘツド２０が固着されている。すなわ
ち、レーザヘツド２０は、第１の駆動体２４によ
つて座標軸Ｘの方向に走査され、第２の駆動体２
６によつて座標軸Ｙの方向に走査される。

更に、裁断コンベヤ１０の近辺には、レーザ発
振器３０が配置されており、前述した第２の駆動
体２６には、プリズムないしはミラーからなる光
学手段３２が配置されている。また、レーザ発振
器３０には、導光手段３４が設けられている。こ
の導光手段３４から出たレーザ光は、光路Ｌ１を
通過して光学手段３２に入射し、ここで光路が変
更された後光路Ｌ２を通過してレーザヘツド２０
に達する。光路Ｌ１の方向は、光学手段３２の移
動方向すなわち第２の駆動体２６の矢印Ｆ３の移
動方向に一致する。また光路Ｌ２の方向は、レー
ザヘツド２０の移動方向すなわちキヤリツジ２８
の矢印Ｆ４の移動方向に一致する。従つて、レー
ザヘツド２０がこのように移動しても、レーザ発
振器３０から出力されるレーザ光は良好にレーザ
ヘツド２０に達することができる。

次に上記従来例の動作について説明すると、生
地１８は、裁断コンベヤ１の動作とともに移送さ
れ、レーザヘツド２０の部分を通過する。レーザ
ヘツド２０は、駆動機構２２によつて走査移動さ
れ、これに伴つてレーザ光が生地１８上で一定パ
ターンを描きながら走査が行なわれることとな
る。

しかしながら、以上のような従来のレーザ加工
装置においては、駆動機構２２の大きさは、裁断
するパターンの大きさに比例して大きくなり、配
置スペースも十分とる必要が生ずる。このため、
レーザ加工装置特に裁断コンベヤ１０の長さが大
となる。また、駆動機構２２の動作に伴う騒音あ
るいは振動も相当大とならざるを得ない。

更に、レーザヘツド２０の移動範囲は、裁断パ
ターンと一致するため、高速で裁断加工を行うこ
とが困難であるという不都合もある。特に、レー
ザ照射手段を複数設けて裁断を行うことは、レー
ザヘツドの移動が重ならないように配慮する必要
があり、レーザヘツドのクロスは不可能であると
ともにその接近にも限界がある。

〔発明の概要〕

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、高速で生産性よく所定の加工を行うことがで
きるとともに、騒音あるいは振動を低減し得るレ
ーザ加工装置を提供することをその目的とし、コ
ンベヤから成る支持台上に支持された被加工物に
対し、レーザ光を２次元的に走査しつつ照射する
ことによつて被加工物を加工するレーザ加工装置
において、該装置はレーザ発振器から出力された
レーザ光を被加工物に対して集光照射する少なく
とも２つの光学手段を含み、該光学手段は前記レ
ーザ発振器から出力されたレーザ光の径を拡大す
るビーム拡大手段と、該ビーム拡大手段によつて
拡大されたレーザ光の集光を行う集光手段と、該
集光手段を通過して集光途中にあるレーザ光の反
射を行う反射手段と、該反射手段を揺動させるミ
ラー駆動部とを各々含み、該ミラー駆動部は前記
反射手段を揺動させるための第１の軸と、この第
１の軸と直交して組付けられ前記反射手段を上記
揺動方向に直交する方向に揺動させるための第２
の軸と、前記第１の軸を駆動する第１のミラー駆
動部と、前記第２の軸を駆動する第２のミラー駆
動部とを各々備え、かつ、第１又は第２の軸の一
方は、前記集光手段の光軸と一致するように構成
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明にかかるレーザ加工装置を第２図
ないし第４図に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第２図には、本発明にかかるレーザ加工装置の
一実施例が示されており、この装置の１つのレー
ザヘツドに対する正面から見た概略の構成が第３
図に示されている。これら第２図及び第３図にお
いて、加工対象の生地100が支持される支持台で
あるスラツトコンベヤ１０２の左方には、生地
100の延反装置１０４が配置されている。この延
反装置１０４には、生地100が巻回された原反ロ
ール１０６がセツトされており、この原反ロール
１０６に巻回された生地１００は、延反装置１０
４によつてスラツトコンベヤ１０２上に送り出さ
れるようになつている。スラツトコンベヤ１０２
の右方にはスクラツプ処理装置１０８が配置され
ており、加工終了後の残余のスクラツプが収容さ
れるようになつている。

スラツトコンベヤ１０２の中央付近適宜位置に
は、略コ字状のフレーム１１０が配置されてお
り、更にフレーム１１０の水平部の略中央には、
レーザヘツド１１２，２１２が固定されている。
レーザヘツド１１２，２１２は、例えば反射手段
であるミラー１２６を揺動させるための第１の軸
（以下軸PXという）と、軸PXと直交して組付け
られミラー１２６を軸PXによる揺動方向とは直
交する方向に揺動させるための第２の軸（以下
PYという）と、それぞれの軸PXを駆動する第１
のミラー駆動部１１４，２１４と、それぞれ軸
PYを駆動する第２のミラー駆動部１１６，２１
６とから成る自在継手状のミラー駆動装置、及び
それぞれの集光手段１１８，２１８とから構成さ
れている。レーザヘツド１１２の光学系は、レー
ザヘツド２１２と同様であり、その一例は第４図
に示されている。この図に示すように、レーザ光
は図の一点鎖線の如く凸面鏡１２０，凹面鏡１２
２から成るビーム拡大手段を介してビーム径が拡
大された後集光手段１１８であるレンズ１２４に
入射し、更にはミラー１２６によつて反射され、
生地１００に入射するようになつている。

つまり、レーザ光はビーム拡大手段によつてビ
ーム径が拡大された後、レンズ１２４によつて集
光されるが、この集光されるレーザ光はレンズ１
２４直後に配置したミラー１２６によつて集光途
中で光路が変更された後、生地１００上に集光さ
れるようになつている。

第１のミラー駆動部１１４は、ミラー１２６
を、軸PXを中心として第３図の矢印FA又は第４
図の矢印FBの如く揺動駆動するものであり、こ
の軸PXは、集光手段段１１８のレンズ１２４の
光軸と一致している。

第２のミラー駆動部１１６は、ミラー１２６
を、軸PYを中心として第３図の矢印FC又は第４
図の矢印FDの如く揺動するものである。

すなわち、レーザ光RA（第２図参照）は、凸
面鏡１２０、凹面鏡１２２及びレンズ１２４によ
つて焦点が生地１００上となるように合わせられ
るとともに、第１のミラー駆動部１１４によつて
生地１００上に想定される座標Ｘ方向に走査さ
れ、第２のミラー駆動部１１６によつて生地１０
０に想定される座標Ｙ方向に走査されるようにな
つている。レーザヘツド２１２についても同様で
ある。なお、凸面鏡１２０及び凹面鏡１２２から
成るビーム拡大手段は、生地１００上におけるレ
ーザ光RAのスポツト径ｄを絞るためのものであ
る。すなわち、スポツト径ｄは、レンズ１２４の
焦点距離Ｆ、レンズ１２４に入射するレーザ光の
ビーム径Ｄ，定数ｋに対して ｄ＝ｋＦ／Ｄ で表わされる。従つて、焦点距離Ｆを大きくとる
場合であつても、スポツト径ｄを一定にしようと
すると、ビーム径ＤもＦに比例して大きくする必
要がある。本発明においては、レンズ１２４の焦
点距離Ｆを大きくし、レーザヘツド１１２と生地
１００との距離を大とする方がミラー１２６の揺
動程度を小さくすることができるため、かかるビ
ーム拡大手段を設置した。

次、スラツトコンベヤ１０２あるいは延反装置
１０４の近辺には、レーザ発振器１２８，２２８
が各々配置されており、更に、フレーム１１０の
一方の肩１１０Ａには、プリズム、ミラーなどか
ら成る光学手段１３０が配置固定され、他方の肩
１１０Ｂには、光学手段２３０が配置固定されて
いる。レーザ発振器１２８と光学手段１３０の間
にはプリズム、ミラーあるいはオプチカルフアイ
バーなどから成る伝送体１３２が設けられてお
り、光学手段１３０と集光手段１１８の間には同
様の伝送体１３４が設けられている。すなわち、
伝送体１３２，１３４及び光学手段１３０によつ
てレーザ発振器１２８によつて出力されるレーザ
光をレーザヘツド１１２に導く伝送手段が構成さ
れている。レーザヘツド２１２に対しても同様で
あり、伝送体２３２，２３４及び光学手段２３０
によつてレーザ発振器２２８によつて出力される
レーザ光をレーザヘツド２１２に導く伝送手段が
構成されている。

次に、スラツトコンベア１０２は、一部が円弧
状にわん曲しており、これによつて加工わん曲部
１０２Ａが形成されている。この加工わん曲部１
０２Ａは、ミラー１２６の軸PXの回転中心を中
心点とした半径Ｒの円周の一部となるように構成
されている（第３図参照）。このため、第１のミ
ラー駆動部１１４によりミラー１２６を軸PXに
対して回転することによつてレーザ光RAを座標
軸Ｘ方向に走査する場合にあつては、ミラー１２
６と生地１００との光学的距離が変化しないた
め、焦点がずれるおそれがない。第１のミラー駆
動部２１４に対しても同様である。

しかし、第２のミラー駆動部１１６によりミラ
ー１２６を軸PYに対して回転することによつて
レーザ光RAを座標軸Ｙ方向に走査する場合は、
ミラー１２６との生地１００との光学的距離が変
化し、焦点がずれる。このような不都合を、本実
施例では、ビーム拡大手段によりレンズ１２４に
入射するビーム径を大きくしてレンズ１２４の焦
点距離Ｆを大きくしたことで無視できる程度まで
低減させている。

次に、上記実施例における全体的動作について
説明する。

まず、生地１００は、延反装置１０４によつて
原反ロール１０６からスラツトコンベヤ１０２上
に送り出される。他方レーザ光は、レーザ発振器
１２８，２２８から前述した伝送手段を介して各
各レーザヘツド１１２，２１２に達する。更にレ
ーザ光は、前述したビーム拡大手段及びレンズ１
２４を通過するとともに、ミラー１２６によつて
生地１００上に焦点が合うように反射される。

このとき、第１及び第２のミラー駆動部１１
４，１１６によつてミラー１２６が軸PX，PYを
中心として揺動し、必要な裁断のパターンに従つ
てレーザ光RAが生地１００上で走査される（第
２図参照）。レーザ光RBについても同様に第１
及び第２のミラー駆動部２１４，２１６によつて
所定のパターンを描くように生地１００上で走査
される。

以上の動作により、生地１００は、同様に２つ
のパターンが形成されて裁断され、生地１００
は、スラツトコンベヤ１０２によつてスクラツプ
処理装置１０８の方向に送られる。裁断された生
地１００Ａ，１００Ｂはオペレータによつてスラ
ツトコンベヤ１０２上から収集され、スクラツプ
はスクラツプ処理装置に収容される。

なお、上記実施例では、第１及び第２のミラー
駆動部１１４，１１６によつてレーザ光RAを直
交する座標軸Ｘ，Ｙ方向に走査することとした
が、レーザ光RAを平面的ないしは２次元的に走
査できれば十分である。レーザ光RBについても
同様である。

また、上記実施例では、生地１００を座標軸Ｘ
の方向にわん曲させたが、これをＹ方向にわん曲
させるようにしてもよい。

更に、加工対象物としては、生地、皮等の他、
金属、プラスチツクなどでもよいが、上記実施例
では、可とう性のあるものが好ましいことはいう
までもない。このような性質を有しない場合に
は、スラツトコンベヤ１０２を第１図に示すよう
に平坦に構成することとなる。更に、加工対象物
が比較的小面積のものであるときは、直接スラツ
トコンベヤ１０２に載せるようにする。

また、レーザヘツドを同時に同様に制御しても
よく、また個別に制御してもよい。すなわち、レ
ーザ光RA，RBが同一のパターンを同時に描く
ようにしてもよく、個々に異なるパターンを描く
ようにしてもよい。必要に応じてレーザヘツドに
レーザ光を出力するレーザ発振器を各レーザヘツ
ドに対して共通とするようにしてもよく、レーザ
ヘツドを更に多数設けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、コンベ
ヤから成る支持台上に支持された被加工物に対
し、レーザ光を２次元的に走査しつつ照射するこ
とによつて被加工物を加工するレーザ加工装置に
おいて、該装置はレーザ発振器から出力されたレ
ーザ光を被加工物に対して集光照射する少なくと
も２つの光学手段を含み、該光学手段は前記レー
ザ発振器から出力されたレーザ光の径を拡大する
ビーム拡大手段と、該ビーム拡大手段によつて拡
大されたレーザ光の集光を行う集光手段と、該集
光手段を通過して集光途中にあるレーザ光の反射
を行う反射手段と、該反射手段を謡動させるミラ
ー駆動部とを各々含み、該ミラー駆動部は前記反
射手段を揺動させるための第１の軸と、この第１
の軸と直交して組付けられ前記反射手段を上記揺
動方向に直交する方向に揺動させるための第２の
軸と、前記第１の軸を駆動する第１のミラー駆動
部と、前記第２の軸を駆動する第２のミラー駆動
部とを各々備え、かつ、第１又は第２の軸の一方
は、前記集光手段の光軸と一致するように構成し
たので、レーザ光の焦点距離を大きくすることが
でき、これにより反射手段と被加工物との光学的
距離が変化して焦点がずれるのを無視できる程度
まで低減し得、レーザ光のクロスあるいは接近も
容易に行うことが可能となり、高速で生産性よく
加工を行うことができるとともに、騒音あるいは
振動が低減されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のレーザ加工装置の一例を示す斜
視図、第２図は本発明にかかるレーザ加工装置の
一実施例を示す一部透視した斜視図、第３図は第
２図に示す装置の簡略化した正面図、第４図はレ
ーザヘツドの構成例を示す説明図である。 図において、１００は生地、１０２はスラツト
コンベヤ、１１２，２１２はレーザヘツド、１１
４，２１４は第１のミラー駆動部、１１６，２１
６は第２のミラー駆動部、１１８，２１８は集光
手段、１２０は凸面鏡、１２２は凹面鏡、１２４
はレンズ、１２６はミラー、１２８，２２８はレ
ーザ発振器、１０２Ａはわん曲部、PXは軸（第
１の軸）、PYは軸（第２の軸）、RA，RBはレー
ザ光である。なお、各図中同一符号は、同一又は
相当部分を示すものとする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コンベヤから成る支持台上に支持された被加
   工物に対し、レーザ光を２次元的に走査しつつ照
   射することによつて被加工物を加工するレーザ加
   工装置において、該装置はレーザ発振器から出力
   されたレーザ光を被工物に対して集光照射する少
   なくとも２つの光学手段を含み、該光学手段は前
   記レーザ発振器から出力されたレーザ光の径を拡
   大するビーム拡大手段と、該ビーム拡大手段によ
   つて拡大されたレーザ光の集光を行う集光手段
   と、該集光手段を通過して集光途中にあるレーザ
   光の反射を行う反射手段と、該反射手段を揺動さ
   せるミラー駆動部とを各々含み、該ミラー駆動部
   は前記反射手段を揺動させるための第１の軸と、
   この第１の軸と直交して組付けられ前記反射手段
   を上記揺動方向に直交する方向に揺動させるため
   の第２の軸と、前記第１の軸を駆動する第１のミ
   ラー駆動部と、前記第２の軸を駆動する第２のミ
   ラー駆動部とを各々備え、かつ、第１又は第２の
   軸の一方は、前記集光手段の光軸と一致すること
   を特徴とするレーザ加工装置。 ２ 前記支持台は、前記第１又は第２の軸の中心
   に対する円弧を形成するわん曲部を含む支持台で
   ある特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工装
   置。