JPH0243593B2

JPH0243593B2 -

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Publication number: JPH0243593B2
Application number: JP59032473A
Authority: JP
Priority date: 1984-02-24
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1990-09-28
Also published as: JPS60177985A

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
ンベア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。
裁断コンベア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、裁断コンベア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、光路Ｌ２の方向は、レー
ザヘツド２０の移動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がど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説明すると、生地
１８は、裁断コンベヤ１０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２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。

〔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小型化の可能
なレーザ加工装置を提供することをその目的と
し、被加工物に対してレーザ光を照射する光学手
段であるミラーが、あらかじめ定められたストロ
ークの範囲内で完結するパーツに対するパターン
をレーザ光が描くように第１及び第２の軸を中心
として揺動制御されるようにしたレーザ加工装置
によつて前記目的を達成しようとするものであ
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６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１０
２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１
００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１０４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。

スラツトコンベア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が固定されている。このレー
ザヘツド１１２は、後述のようにレーザ発振器１
２８から導かれるレーザビームを集光する集光手
段１１８と、この集光手段による集光ビームRB
を前記スラツトコンベア１０２上の生地１００上
に想定される水平面XY（第２図）に向けて反射
させる揺動可能なミラー１２６（第３図）と、前
記ミラー１２６を前記水平面XY平行な平面内で
互いに直交する軸PXとPY回りに揺動させる１の
ミラー駆動部１１４および第２のミラー駆動部１
１６とを含み、これら第１と第２のミラー駆動部
は、例えば支持台１０２上の生地１００に垂直な
縦軸に直交する二軸回りに回可能な機構（ジンバ
ル機構）で構成されている。前記揺動ミラー１２
６は、揺動の中立状態で入射レーザ光を前記縦軸
に沿つて被加工物表面へ向けて反射し、前記第１
と第２のミラー駆動部による揺動のXY方向の合
成によつてレーザ光による所望の加工パターンを
被加工物表面上に描くものである。

ここで前記軸PXは前記集光手段１１８の光軸
に一致しており、これはまたコンベア１０２上の
生地１００の搬送方向すなわち水平面XY上の直
交座標のＹ軸方向に一致している。また前記軸
PYはコンベア１０２上の生地１００の幅方向す
なわち水平面XY上の直交座標のＸ軸方向に一致
している。レーザヘツド１１２の光学系の一例
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１２
０、凹面鏡１２２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。

第１のミラー駆動部１１４は、ミラー１２６
を、軸PXを中心とし第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RB（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上に想定される座標Ｙ方向に走査されるように
なつている。

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RB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で生地
１００との距離を大とする方がミラー１２６の揺
動の程度を小さくすることができるため、かかる
ビーム拡大手段を含む方が好ましい。

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が配置さ
れており、更に、フレーム１１０の一方の肩１１
0A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１１
２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RBを座標軸Ｘ
方向に走査する場合にあつては、ミラー１２６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。

次に、第２図に示すように、スラツトコンベヤ
１０２の側部であつてスクラツプ処理装置１６の
近辺には、加工制御装置２００が配置されてお
り、その構成例は第５図に示されている。

この第５図において、加工制御装置２００は、
生産管理、パターンメーキング、グレーデイング
あるいはマーキングの処理を行う前段の処理装置
３００と、その他の直接的な加工処理を行う後段
の処理装置４００とによつて構成されている。処
理装置３００には、紙テープなどのデータ入力手
段２０２が接続されている。

処理装置３００は、生産管理部３０２、パター
ンメーキング・グレーデイング部（以下単に
「PG部」と略称する）３０４及びマーキング部３
０６によつて構成されている。これらのうち、生
産管理部３０２は、加工作業全体の生産数量、種
類など生産管理に必要なデータを基礎として加工
処理を指令する機能を有する。PG部３０４では、
生産管理部３０２から入力されるデータに基づい
て、パターンメーキング及びグレーデイング作業
を行い、具体的なパターンに関するデーターを算
定する。パターンメーキングとは、具体的な加工
のパターンの作成であり、グレーデイングとは、
標準のパターンから各サイズに応じたバリエーシ
ヨンのパターンを作成することである。このPG
部３０４のデータは、マーキング部３０６に入力
される。マーキング部３０６では、入力されたデ
ータに基づいて、パターンを生地１００上に歩留
りよく配列する処理が行なわれる。このマーキン
グ部３０６のデータは、後段の処理装置４００に
入力される。処理装置４００では、マーキング部
３０６から入力されるデータに基づいてレーザ光
の走査が行なわれ、生地１００の裁断加工が行な
われる。

次に、後段の処理装置４００について説明す
る。この処理装置４００は、裁断制御部４０２を
中心に構成されており、裁断制御部４０２は、発
振器操作盤４０４、ヘツド駆動操作盤４０６及び
サーボコントローラ４０８に各々接続されてい
る。また、裁断制御部４０２は、延反装置１０
４、スクラツプ処理装置１０８及びコンベヤ駆動
装置４１０にも各々接続されている。これらのう
ち、発振器操作盤４０４は、レーザ発振器１２８
に接続されており、これによつてレーザ発振器１
２８のレーザ発振動作が制御される。発振器操作
盤４０４は、裁断制御部４０２による指令の他、
オペレータのマニユアルによる操作によつても動
作するようになつている。

ヘツド駆動操作盤４０６は、ヘツド駆動装４１
２に接続されている。このヘツド駆動装置４１２
には、第１のミラー駆動部１１４、第２のミラー
駆動部１１６及び焦点調整部４１４が含まれてい
る。焦点調整部４１４は、第４図に示すレンズ１
２４を、光軸方向に移動せしめ、これによつて、
レーザ光RBの走査時におけるＹ方向（第２図参
照）の焦点ずれが調整されるようになつている。
なお、ヘツド駆動操作盤４０６も裁断制御部４０
２による指令の他、オペレータのマニユアルによ
る操作によつても動作するようになつている。

サーボコントローラ４０８は、ヘツド駆動装置
４１２に接続されている。すなわち、ヘツド駆動
装置４１２は、ヘツド駆動操作盤４０６及びサー
ボコントローラ４０８から入力されるデータに基
づいて駆動され、レーザ光RBの走査が制御され
るようになつている。

コンベヤ駆動装置４１０は、スラツトコンベヤ
１０２を駆動するためのものである。このコンベ
ヤ駆動装置４１０、延反装置１０４及びスクラツ
プ処理装置１０８は、裁断制御部４０２の指令に
基づき、一定の対応をもつて動作し、生地１００
が加工の程度に応じ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。

次に、上記実施例の全体的動作について説明す
る。

まず処理装置３００から入力されるデータに基
づき裁断制御部４０２は、延反装置１０４及びコ
ンベヤ駆動装置４１０を動作させ、これによつて
スラツトコンベヤ１０２上に原反ロール１０６か
ら生地１００が送り出される。

他方、裁断制御部４０２から発振器操作盤４０
４に動作指令が出力され、レーザ発振器１２８が
発振動作を開始し、レーザ光は、伝送体１３２，
１３４を介してレーザヘツド１１２に達する。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、裁断制御部４０２からヘツド駆動操
作盤４０６及びサーボコントローラ４０８に各々
動作指令が出力され、ヘツド駆動装置４１２が駆
動される。すなわち、第１及び第２のミラー駆動
部１１４，１１６によつてミラー１２６が軸PX，
PYを中心として揺動し、前段の処理装置３００
により求められたパターン及びマーキングに従つ
てレーザ光RBが生地１００上で走査される（第
２図参照）。また、焦点調整部４１４によつてレ
ンズ１２４が、レーザ光RBの走査に対応しつつ
光軸方向に移動し、該レンズ１２４と生地１００
との光学的距離が一定となるように制御される。
これによつて生地１００は、焦点が合つた状態に
おいてすなわちレーザ光RBのスポツト径が最小
の状態で裁断されることとなる。

次に裁断加工の手順について第６図を参照しな
がら説明する。第６図には、生地１００上にマー
キングされたパターンPAないしPHが示されて
いる。これらのパターンPAないしPHのマーキ
ングは、前段の処理装置３００のマーキング部３
０６によつて行なわれる。第６図に示すパターン
PAないしPHのマーキングは、生地１００上に
図示のような印が付されるということではなく、
マーキング部３０６内に仮想的に設定されるもの
であり、これを説明のために生地１００上に表わ
したものにすぎない。

第６図において、ストロークSAは、第２図に
示すスラツトコンベヤ１０２のわん曲部１０２Ａ
の長さに対応する。裁断加工は、このストローク
SAの範囲内で行なわれる。まず、ストロークSA
の範囲内にあるパターンをみると、パターンPA，
PBは完結するもののパターンPC，PDは完結し
ない。従つて、まず、マーキング部３０６はパタ
ーンPA，PBの裁断を後段の処理装置４００に対
して指令し、処理装置４００はパターンPA，PB
の裁断を行う。これによつて、パーツＰ１，Ｐ２
が裁断される。

次に、残余のパターンのうち、最も先端に位置
するものすなわちパターンPCの先端部分を基準
としてストロークSBを想定する。具体的には、
長さLAだけ生地１００がスクラツプ処理装置１
０８の方向に送られる。この状態では、ストロー
クSBの部分がスラツトコンベヤ１０２のわん曲
部１０２Ａ上にセツトされる。このストローク
SBの範囲内にあるパターンをみると、パターン
PC，PDは完結するもののパターンPE，PF，PG
はいずれも完結しない。従つて、マーキング部３
０６は、パターンPC，PDの裁断を処理装置４０
０に対して指令し、処理装置４００は、パターン
PC，PDの裁断を行う。これによつてパーツＰ
１，Ｐ２が裁断される。

次に、残余のパターンのうち、最も先端に位置
するものすなわちパターンPEの先端部分を基準
としてストロークSCを想定する。具体的には、
長さLBだけ生地１００がスクラツプ処理装置１
０８の方向に送られる。なお、長さLAとLBとは
必ずしも一致しない。LA，LBは、ストローク
SA，SB内で完結しないパターンの位置によつて
定まるためである。

この場合において、裁断加工作業が第６図に示
すパターンPAないしPHのみで終了するものと
すると、ストロークSCの範囲内では、残余のパ
ターンPE，PF，PG，PHがいずれも完結し、完
結しないパターンは存在しない。従つて、マーキ
ング部３０６は、パターンPE，PF，PG，PHの
裁断を処理装置４００に対して指令し、処理装置
４００は、パターンPE，PF，PG，PHの裁断を
行う。これによつてパーツＰ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ
８が裁断される。この後は、残余のパターンは存
在しないため、加工作業は終了する。

以上説明したように、一定の裁断のストローク
を想定し、パターンが連続する場合であつても、
該ストロークの範囲内で完結するパターンのみの
加工作業を行い、その後は、残余のパターンの最
先のものを基準として再びストロークを設定し、
以上の動作を繰返すようにして裁断加工が行なわ
れるので、パターンが連続してマーキングされる
場合であつても、良好に作業を行うことができ、
スラツドコンベヤ１０２のわん曲部１０２Ａを縮
少でき、ひいてはスラツドコンベヤ１０２全体を
小型化できる。

以上の動作により生地１００が裁断され、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。このと
き、裁断制御部４０２の動作指令に基づいてスク
ラツプ処理装置１０８が駆動される。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１０８内に収容され
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RB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PBを平面的ないし２次元的に走査
できれば十分である。

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。この場合には、焦点調整
部４１４によるレンズ１２４の移動制御をＸ方向
に対応するようにする。

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、かとう性のあるものが好ましいというまでも
ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によるレーザ加工
装置によれば、被加工物に対してレーザ光を照射
する光学手段を、所定の軸を中心として揺集せし
めるとともに、かかる動作を、一定のストローク
内に含まれる完結するパターンについてのみ行う
ようにしたので、高速で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、更には
装置全体が小型化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、第５図は加工制御装置の一
実施例を示すブロツク図、第６図は加工手順を示
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はレーザヘツド、１１４，１１
６はミラー駆動部、１１８は集光手段、１２０は
凸面鏡、１２２は凹面鏡、１２４はレンズ、１２
６はミラー、１２８はレーザ発振器、１０２Ａは
わん曲部、２００は加工制御装置、Ｐ１ないしＰ
８はパーツ、PAないしPHはパターン、PX，
PYは軸、RBはレーザ光、SA，SB，SCはスト
ロークである。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

【特許請求の範囲】１支持台上に支持された被加工物に対し、レー
ザ光源からのレーザ光を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、前記支持台上の被加工物の表面に垂直な縦軸と
直交する二軸回りに揺動可能であつ、前記二軸の
うちの一方の軸に沿つて前記レーザ光源から導か
れた前記レーザ光を中立状態において前記縦軸に
沿つて前記被加工物表面に反射させる反射手段
と、前記反射手段の入射側において前記レーザ光の
径を拡大するビーム拡大手段と、前記ビーム拡大手段によつて拡径されたレーザ
光を被加工物表面上に集光させると共にレーザ光
の光軸方向に変位することによつて集光の焦点位
置を可変とした集光手段と、前記反射手段を前記中立状態から前記二軸回り
に揺動させる揺動手段と、前記支持台上において前記被加工物をその被加
工表面が前記一方の軸を中心軸とする円弧面に沿
うように支持する湾曲支持手段と、前記集光手段で集光されたレーザ光が前記被加
工物表面上で予め定められたストローク内で完結
する輪郭のパーツに対する加工パターンを描くよ
うに前記揺動手段を制御すると共に、前記揺動手
段が前記二軸のうちの他方の軸回りに前記反射手
段を揺動させたときに被加工物表面上での前記集
光レーザ光の焦点ずれをなくすように前記集光手
段の前記変位を制御する制御手段、とを備えたことを特徴とするレーザ加工装置。