JPH0243596B2 - - 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Ｆ２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２
０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、裁断コンベヤ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２
８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て説明すると、
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。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。

〔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光学手段と、レー
ザ光の走査を行うミラー駆動装置と、レーザ光が
被加工物上にて所定のパターンを描くように走査
されるよう前記ミラー駆動装置を制御する制御手
段とを含み、前記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
手段とを含み、前記ミラー駆動装置は前記反射手
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
とを含み、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させて設け、前記第１及
び第２のミラー駆動部により前記制御手段からの
指示パターンに基づき前記反射手段を揺動させて
レーザ光の２次元走査を行うよう構成したことを
特徴としている。

〔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５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、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（以下軸PYという）
と、軸PXを駆動する第１のミラー駆動部１１４
と、軸PYを駆動する第２のミラー駆動部１１６
とから成る自在継手状のミラー駆動装置、及び集
光手段１１８とから構成されている。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１２０、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。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１２４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と生地
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
ビーム拡大手段を設置した。

次に、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１
１０Ａ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１３２，１３
４及び光学手段１３０によつてレーザ発振器１２
８によつて出力されるレーザ光をレーザヘツド１
１２に導く伝送手段が構成されている。

次に、スラツトコンベヤ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RB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。

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RBを座標軸Ｙ方向に走査する場合は、
ミラー１２６と生地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、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１０８
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の作
業を行い、具体的なパターンに関するデータを算
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レ
ーザ発振器１２８を動作させることができるよう
になつている。

ヘツド駆動操作盤４０６は、ミラー駆動装置４
１２に接続されている。このミラー駆動装置４１
２には、第１のミラー駆動部１１４及び第２のミ
ラー駆動部１１６が含まれている。このヘツド駆
動操作盤４０６も、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
てもミラー１２６を動作させることができるよう
になつている。

サーボコントローラ４０８は、ミラー駆動装置
４１２に接続されている。すなわち、ミラー駆動
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
プ及び処理装置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１
００が加工の程度に応じてスラツトコンベヤ１０
２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１０
６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、ミラー駆動装置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）。

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RBを平面的ないしは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。

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上に載せるようにする。

〔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光学手段
と、レーザ光の走査を行うミラー駆動装置と、レ
ーザ光が被加工物上にて所定のパターンを描くよ
うに走査されるよう前記ミラー駆動装置を制御す
る制御手段とを含み、前記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
行う反射手段を含み、前記ミラー駆動装置は前記
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
動部とを含み、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させて設け、前記
第１及び第２のミラー駆動部により前記制御手段
からの指示パターンに基づき前記反射手段を揺動
させてレーザ光の２次元走査を行うよう構成した
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、高速でシヤープな加工の実現が可能
となり、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、４１２はミラ
ー駆動装置、PXは軸（第１の軸）、PYは軸（第
２の軸）、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加工物に対して集光照射する
   光学手段と、レーザ光の走査を行うミラー駆動装
   置と、レーザ光が被加工物上にて所定のパターン
   を描くように走査されるよう前記ミラー駆動装置
   を制御する制御手段とを含み、前記光学手段は前
   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を含み、前記ミラー駆
   動装置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含み、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させて
   設け、前記第１及び第２のミラー駆動部により前
   記制御手段からの指示パターンに基づき前記反射
   手段を揺動させてレーザ光の２次元走査を行うよ
   う構成した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。