JPH0243597B2 - - 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
ヤ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、裁断コンベア１０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。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。

〔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
揺動させる揺動手段とを含み、該揺動手段は前記
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前記
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、
レーサヘツド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、上記実施例におい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から伝送体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１２４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。裁断さ
れた生地１００Ａ，１００Ｂはオペレータによつ
てスラツトコンベア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。

次に、本発明にかかるレーザ加工装置の他の実
施例について第５図及び第６図を参照しながら説
明する。なお、前述した実施例と同様の構成部分
については同一の符号を用いることとする。

前述した実施例では、レーザ光RBが走査され
た場合に、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。このため、生地
１００上におけるレーザ光RBのスポツト径が変
化することとなる。このような不都合は、上述し
たように、レンズ１２４の焦点距離Ｆを大きくす
ることで無視できる程度まで低減し得る。この実
施例では、座標軸Ｘの方向に対する上述した不都
合が解消される。

第５図及び第６図において、スラツトコンベヤ
２０２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２０２Ａが形成されてい
る。この加工わん曲部２０２Ａ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。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。

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２次元的に走査
できれば十分である。

また、第５図に示す他の実施例では、生地１０
０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。加工対象
物としては、生地、皮等の他、金属板材等でもよ
いが、第５図に示す他の実施例では、可とう性の
あるものが好ましいことはいうまでもない。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ア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
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揺動手段とを含み、該
揺動手段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
反射手段を前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、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図は本発明にかかるレ
ーザ加工装置の他の実施例を示す斜視図、第６図
は第５図に示す装置の簡略化した正面図である。 図において、１００は生地、１０２，２０２は
スラツトコンベヤ、１１２はレーザヘツド、１１
４は第１のミラー駆動部、１１６は第２のミラー
駆動部、１１８は集光手段、１２０は凸面鏡、１
２２は凹面鏡、１２４はレンズ、１２６はミラ
ー、１２８はレーザ発振器、２０２Ａはわん曲
部、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揺動手段とを
   含み、該揺動手段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前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。