JPH0243598B2

JPH0243598B2 -

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Publication number: JPH0243598B2
Application number: JP59062135A
Authority: JP
Priority date: 1984-03-31
Filing date: 1984-03-31
Publication date: 1990-09-28
Also published as: JPS60206594A

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
第１の座標軸である座標軸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
定される第１の座標軸に直交する第２の座標軸で
ある座標軸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２６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ア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、
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、揺動軸の端部に２次元の
平面に対して傾斜して取付けられた反射鏡と、こ
の反射鏡からの反射光を集光する凹面鏡とを有
し、レーザ光源から伝送路を介して伝送されて反
射鏡に入射したレーザ光を揺動軸の回動により第
１の座標軸方向に揺動させて被加工物を照射する
集光装置を、第１の座標軸と直交する第２の座標
軸方向に走行させて、これによつてレーザ光を走
査するようにし、さらに、前記伝送路は被加工物
の加工面におけるスポツト径が所望の値となると
ように、前記集光装置に入射するレーザ光のビー
ム径を、前記凹面鏡の焦点距離に応じたビーム径
に拡大するビーム拡大手段を含むレーザ加工装置
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。

スラツトコンベヤ１０２の中央付近適宜位置に
略コ字状のフレーム１１０が配置されており、フ
レーム１１０の水平部１１０Ａにはレーザ光を集
光して生地１００に照射する集光装置１１２、す
なわちちレーザ加工ヘツドを取付けたカーソル１
１４が配置されている。このカーソル１１４は駆
動装置によつてフレーム１１０の水平部１１０Ａ
上を何れの方向にも走査できるようになつてい
る。つまり、集光装置１１２は水平部１１０Ａに
そつて、座標軸Ｙ方向の何れの向きにも走行する
ことができる。なお、水平部１１０Ａは生地１０
０に対して平行に配置され、かつ生地１００の送
り出し方向と直角に配置されている。また、上記
駆動装置はカーソル１１４に設けてもよいし、フ
レーム１１０側に設けることもできる。

スラツトコンベヤ１０２あるいは延反装置１０
４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１１０Ｂに
は、プリズムミラーなどからなる光学手段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、オプチカルフアイバなど
からなる伝送体１３２が設けられており、光学手
段１３０によつて向きを変えられたレーザ光はビ
ーム拡大手段１３４によつてビーム径が拡大され
た後空中をを伝送して集光装置１１２へ入射する
ようになつている。すなわち、伝送体１３２、光
学手段１３０およびフレーム１１０の水平部１１
０Ａにそつた空間によつてレーザ光の伝送路が構
成されている。

第４図は集光装置とビーム拡大手段との構成を
示す説明図で、レーザ光は図の矢印の如く、凸面
鏡１２０、凹面鏡Ａ１２２からなるビーム拡大装
置１３４を介して、ビーム径がφ₁からφ₂に拡大
された後集光装置１１２に入射する。集光装置１
１２はビーム径が拡大されたレーザビームを反射
するミラー１２４とビームを集光して生地１００
上に焦点をむすばせる凹面鏡Ｂ１２６とからなつ
ている。なお、ミラー１２４は、揺動軸PXの端
部に２次元の平面に対して傾斜して取付けられて
いる。この実施例ではスラツトコンベア１０２に
載置された生地１００の被加工面に対して傾斜す
るように取付けられている。

集光装置１１２はカーソル１１４の走行方向つ
まり自身の走向方向に平行に配置された軸PXの
中心θの回りに、つまりθを中心にして矢印FX
の方向に揺動するようになつている。そして、揺
動軸PXの中心θとビーム径φ₂のレーザ光の光軸
θ₂とは一致するように、ビーム拡大手段１３４と
集光装置１１２とを配置する。なお、揺動軸PX
を、θを中心とて矢印FXで示すように回動させ
る駆動装置はカーソル１１４に設けてある。ま
た、θ₁はビーム径φ₁のレーザ光の光軸、Ｙは集光
装置１１２の走行方向を示す矢印である。

上記のように構成することによつて、レーザ光
RBは凸面鏡１２０、凹面鏡Ａ１２２、ミラー１
２４及び凹面鏡Ｂ１２６によつて焦点が生地１０
０上となるように合わせられるとともに軸PXの
回動により座標軸Ｘ方向に揺動し、生地１００上
に想定される座標軸Ｘ方向に走査され、カーソル
１１４の移動によつて生地１００上に想定される
座標軸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Ａ１２２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、凹面鏡Ｂ１２６の焦
点距離Ｆ、凹面鏡Ｂ１２６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、凹面鏡Ｂ１２６の焦
点距離Ｆを大きくし、集光装置１１２と生地１０
０との距離を大とする方が、生地１００上で同じ
加工範囲を加工するのに集光装置１１２の揺動の
範囲を小さくすることができる。つまりレーザ光
の揺動の範囲を小さくすることができる。言いか
えると、焦点距離Ｆの短い凹面鏡に比べ、揺動軸
PXの回動範囲が同じでも生地１００の加工の範
囲は大きくすることができる。そこで、上記のよ
うなビーム拡大手段を設ける。また、長焦点凹面
鏡の使用により焦点深度が深くなるから、生地１
００上における焦点ずれの影響も小となる。

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１
２８から伝送体１３２、プリズムミラー１３０、
ビーム拡大手段１３４を介して集光装置１１２に
達し、生地１００上に焦点が合うように照射され
る。

このとき、カーソル１１４内の駆動装置によつ
て集光装置１１２がθを中心として揺動し、カー
ソル１１４がフレーム１１０の水平部１１０Ａ上
を往復走行し、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はオペレータ又は他
の自動機械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１
０８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、座標軸Ｘ方向では生地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、凹面鏡
Ｂ１２６の焦点距離Ｆを大きくすることで低減し
得る。この実施例では、焦点距離Ｆが短い場合で
も座標軸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、集光装置１１
２の揺動軸PXの回転中心θ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、集光装置１１２の揺動軸PXの中心θの
回りに揺動することによつて、レーザ光RBを座
標軸Ｘ方向に走査する場合も凹面鏡Ｂ１２６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。

上記実施例において、スラツトコンベヤ１０
２，２０２は、薄形の板材例えばアルミニウムに
よつて六角形の開孔が深く形成された蜂の巣状の
コア又はパネル、いわゆるハニカムパネルによつ
て構成されている。

レーザ光により生地１００が裁断された際に出
る煙は排煙装置３００によつて第３図及び第６図
に示す矢印Ａ方向に吸引される。仕切３０１は排
煙装置３００の一部を構成するものである。この
排煙装置３００による煙の吸引は、生地１００を
スラツトコンベヤ１０２，２０２に密着させるの
で、精度よく裁断できる効果も有している。なお
第２図及び第５図では排煙装置３００の図示を省
略してある。

また、被加工物としては、生地、皮等の他、金
属板材等でもよいが、第５図及び第６図に示す他
の実施例では、可撓性のあるものが好ましいこと
はいうまでもない。更に、被加工物が比較的小面
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、本発明によるレーザ加工
装置によれば、揺動軸の端部に２次元の平面に対
して傾斜して取付けられた反射鏡と、この反射鏡
からの反射光を集光する凹面鏡とを有し、レーザ
光源から伝送路を介して伝送されて反射鏡に入射
したレーザ光を揺動軸の回動により第１の座標軸
方向に揺動させて被加工物を照射する集光装置
を、第１の座標軸と直交する第２の座標軸方向に
走行させるようにし、さらに前記伝送路には被加
工物の加工面におけるスポツト径が所望の値とな
るように、前記集光装置に入射するレーザ光のビ
ーム径を、前記凹面鏡の焦点距離に応じたビーム
径に拡大するビーム拡大手段を設けたから、集光
装置は長焦点凹面鏡を使うことができ、第１の座
標軸方向にレーザ光を揺動させたとき、焦点距離
の短い凹面鏡を使つたものに比べ、揺動軸の回動
範囲が同じでも被加工物の加工の範囲を大きくす
ることができる。従つて、高速で加工を行なうこ
とができると共に騒音あるいは振動が低減される
という効果がある。

また、長焦点凹面鏡を使うと焦点深度が深くな
り、被加工物上における焦点ずれの影響を小さく
できる。従つてレーザ光を揺動させても加工精度
に与える影響を小とすることができるという効果
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図は集光装置とビー
ム拡大手段との構成を示す説明図、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。図中、１００は生地、１０２，２０２はスラツ
トコンベヤ、１１２は集光装置、１１４はカーソ
ール、１２０は凸面鏡、１２２は凹面鏡Ａ、１２
４はミラー、１２６は凹面鏡Ｂ、１２８はレーザ
発振器、１３０は光学手段、１３２は伝送体、１
３４はビーム拡大手段、２０２Ａはわん曲部、
PXは揺動軸、Ｙはカーソル１１４の走行方向、
RBはレーザ光である。なお、図中同一符号は同
一又は相当部分を示す。

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、揺動軸の端部に前記２次元の平面に対して傾斜
して取付けられた反射鏡と、この反射鏡からの反
射光を集光する凹面鏡とを有し、レーザ光源から
伝送路を介して伝送されて反射鏡に入射したレー
ザ光を、揺動軸の回動により第１の座標軸方向に
揺動させて被加工物を照射する集光装置と、この集光装置を第１の座標軸と直交する第２の
座標軸方向に走行させる駆動装置とを備え、さらに、前記伝送路は被加工物の加工面におけ
るスポツト径が所望の値となるように、前記集光
装置に入射するレーザ光のビーム径を、前記凹面
鏡の焦点距離に応じたビーム径に拡大するビーム
拡大手段を含むことを特徴とするレーザ加工装
置。２前記支持台は、前記揺動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項に記載のレーザ加工装置。