JPH0557474A - レーザ加工装置 - Google Patents

レーザ加工装置

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Publication number
JPH0557474A
JPH0557474A JP3215169A JP21516991A JPH0557474A JP H0557474 A JPH0557474 A JP H0557474A JP 3215169 A JP3215169 A JP 3215169A JP 21516991 A JP21516991 A JP 21516991A JP H0557474 A JPH0557474 A JP H0557474A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser beam
mirror
laser
workpiece
concave mirror
Prior art date
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Pending
Application number
JP3215169A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Ishii
明 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP3215169A priority Critical patent/JPH0557474A/ja
Publication of JPH0557474A publication Critical patent/JPH0557474A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レンズを使わない集光手段を備えたレーザ加
工装置を得ること。 【構成】 支持台上に支持された被加工物100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って
被加工物を加工するレーザ加工装置に、レーザ光の集光
を行い、かつ被加工物に対するレーザ光の走査に対応し
て反射光軸方向に移動可能な凹面鏡136の集光手段
と、この集光手段で集光されたレーザ光を反射し被加工
物に照射するミラー126とを備え、ミラー126は駆
動部114,116により方向の異なる第1及び第2の
軸に対して揺動でき、第1又は第2の軸の一方は凹面鏡
136の反射光軸と一致するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ加工装置にかか
り、特にレーザビームの走査を行うことによって対象物
例えば布地、皮などを加工するレーザ加工装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図6は特開昭60−177986号によ
る従来のレーザ加工装置の光学系の構成図である。ま
た、図7は図6の光学系の原理説明図である。図におい
て128はレーザ発振器、130,132はベンドミラ
ーである。112はレーザヘッドであり、集光手段と反
射手段とを備えている。また、集光手段はレンズ124
で構成され、反射手段はジンバル状に2つの軸PX,P
Yの回りに揺動可能に支持されたミラー126と、軸P
Xの回りに駆動する第1のミラー駆動部114と、軸P
Yの回りに駆動する第2のミラー駆動部116で構成さ
れている。
【0003】第1のミラー駆動部114は、ミラー12
6を、軸PXを中心として図7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を中心として図7の
矢印FDの如く揺動するものである。なお、102は支
持台を兼ねるコンベヤ、100はコンベヤ102上に載
った被裁断物としての布地である。
【0004】次に、上記従来例の動作について説明す
る。布地100はコンベヤ102で送り出され、レーザ
発振器128から発振したレーザ光はベンドミラー13
0,132、凸面鏡120、凹面鏡122を経てレンズ
124を通過し、ミラー126によって布地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114,116によって、ミラー126
が軸PX,PYを中心として揺動され、レーザ光が生地
100上で走査される。また、レンズ124がレーザ光
の走査に対応しつつ光軸方向に移動し、レンズ124と
布地100の光学的距離が一定となるよう制御される。
これにより布地100は、焦点が合った状態で裁断され
ることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のレーザ加工装置においては、レンズ124
の直径が大きく高価であった。また、レンズ124の材
質は一般に熱伝導率が低く、レーザ光が通過したための
発熱による温度上昇があった場合の冷却が困難であり、
レンズ124の耐久寿命も短いという問題があった。
【0006】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、レンズを使わない集光手段を備え
たレーザ加工装置を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、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って被加工物を加工するレーザ
加工装置において、レーザ光の集光を行い、かつ被加工
物に対するレーザ光の走査に対応して反射光軸方向に移
動可能な凹面鏡の集光手段と、集光手段で集光されたレ
ーザ光を反射し被加工物に照射する反射手段とを備え、
反射手段は方向の異なる第1及び第2の軸に対する揺動
手段を含み、第1又は第2の軸の一方は集光手段の反射
光軸と一致させたものである。
【0008】第2の発明は、第1の発明の集光手段の前
段にレーザ光の径を拡大するビーム拡大手段を備えたも
のである。
【0009】第3の発明は、前2つの発明に、被加工物
上においてレーザ光が焦点を調整しつつ所定のパターン
を描くように制御する制御手段を備えたものである。
【0010】
【作用】第1の発明における集光手段である凹面鏡は、
布地の上にレーザ光の焦点を結ばせる。また、このと
き、第1及び第2のミラー駆動部によって、凹面鏡と布
地の間に置かれたミラーが揺動することによって、布地
の上に裁断図形を描く。
【0011】第2の発明におけるビーム拡大手段は、布
地の上に結ぶレーザ光の焦点径を小さくする。
【0012】第3の発明における制御手段は、裁断図形
に応じてミラーを揺動するように第1と第2のミラー駆
動部を制御し、このとき布地の上に焦点を結ぶように凹
面鏡の動きを制御するとともに、布地をのせたコンベヤ
の動作を制御する。
【0013】
【実施例】図1はこの発明の一実施例を示す光学系の構
成図、図2はその光学系の原理説明図である。図におい
て、112はレーザヘッドであり、集光手段と反射手段
を備えている。集光手段は凹面鏡136で構成され、反
射手段はミラー126と、ジンバル状に支持されたミラ
ー126を駆動する第1のミラー駆動部114と、第2
のミラー駆動部116で構成される。128はレーザ発
振器、130,132,134はベンドミラーである。
【0014】第1のミラー駆動部114は、ミラー12
6を軸PXを中心として図2の矢印FBのように揺動駆
動するものであり、この軸PXは凹面鏡136の反射光
軸MXと一致している。第2のミラー駆動部116は、
ミラー126を軸PXと直交する軸PYを中心として図
2の矢印FDのように揺動するものである。102は支
持台を兼ねるコンベヤ、100はコンベヤ102上にの
った被裁断物としての布地である。
【0015】次に、上記実施例の動作について説明する
と、レーザ発振器128より発振されたレーザ光は、ベ
ンドミラー130,132,134で次々に反射されて
凹面鏡136に入射する。凹面鏡136にて反射された
レーザ光は平面ミラー126に反射されて布地100に
到達する。このとき布地100上にレーザ光RBが焦点
を結ぶように凹面鏡136の曲率半径を製作する。
【0016】また、このとき第1及び第2のミラー駆動
部114,116によってミラー126が軸PX,PY
を中心として揺動し、レーザ光が布地100上で走査さ
れ、凹面鏡136がベンドミラー134と一体となって
レーザ光の走査に対応しつつ軸MX方向に移動し、凹面
鏡136と布地100の光学的距離が一定となるよう制
御される。これによって布地100は、常に焦点が合っ
た状態で裁断されることになる。
【0017】図3はこの発明の別の実施例を示す光学系
の構成図、図4はその光学系の原理説明図である。図に
おいて、112はレーザヘッドであり、集光手段と反射
手段を備えている。集光手段は凹面鏡136で構成さ
れ、この凹面鏡136へは凸面鏡120からレーザ光が
反射される。反射手段はミラー126と、ジンバル状に
支持されたミラー126を駆動する第1のミラー駆動部
114と、第2のミラー駆動部116で構成される。1
28はレーザ発振器、130,132はベンドミラーで
ある。
【0018】次に上記実施例の動作について説明する。
レーザ発振器128より発振されたレーザ光は、ベンド
ミラー130,132で反射されて凸面鏡120に入射
する。レーザ光は凸面鏡120により反射されてビーム
径を拡大し、凹面鏡136に入射する。さらに凹面鏡1
36にて反射されたレーザ光は、平面ミラー126に反
射されて布地100に到達する。このとき布地100上
にレーザ光RBが焦点を結ぶように凹面鏡136の曲率
半径を製作する。
【0019】また、このとき第1及び第2のミラー駆動
部114,116によってミラー126が軸PX,PY
を中心として揺動し、レーザ光が布地100上で走査さ
れ、凹面鏡136が凸面鏡120と一体となってレーザ
光の走査に対応しつつ軸MX方向に移動し、凹面鏡13
6と布地100の光学的距離が一定となるように制御さ
れる。
【0020】なお、凸面鏡120及び凹面鏡136から
成るビーム拡大手段は、布地100上におけるレーザ光
RBのスポット径dを絞るためのものである。すなわ
ち、スポット径dは、凹面鏡136から布地までの距離
F、凹面鏡136に入射するレーザ光のビーム径D、定
数kに対して、次の関係を有する。
【0021】−数1− d=k×F/D
【0022】従って、距離Fを大きくとる場合であって
も、スポット径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。凹面鏡136か
ら布地までの距離Fを大きくし、レーザヘッド112と
布地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。
【0023】図5はこの発明で使用する加工制御装置の
一例を示すブロック図である。図5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
ィ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とによって構成されている。前段の処理装置
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。
【0024】前段の処理装置300は、生産管理部30
2、パターンメーキング・グレーティング部(以下、P
G部と略称する)304及びマーキング部306によっ
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
ィングの作業を行い、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、グレーティングとは、標準のパ
ターンから各サイズに応じたバリエーションのパターン
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、パターンを布地1
00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、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、布地100の裁断
加工が行なわれる。
【0025】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、ヘッド駆動操作盤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40
2は、コンベヤ駆動装置410に接続されている。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、これによってレーザ発振器128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、オペレータの手動に
よる操作によっても動作するようになっている。
【0026】ヘッド駆動操作盤406は、ヘッド駆動装
置412に接続されている。このヘッド駆動装置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、凹面鏡136を反射光軸方向に移動せし
め、これによってレーザ光RBの走査時における焦点ず
れを調整するようにしている。なお、ヘッド駆動操作盤
406も裁断制御部402による指令の他、オペレータ
の手動による操作によっても動作するようになってい
る。
【0027】サーボコントローラ408は、ヘッド駆動
装置412に接続されている。すなわち、ヘッド駆動装
置412は、ヘッド駆動操作盤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ってい
る。
【0028】コンベヤ駆動装置410は、コンベヤ10
2を駆動するためのものである。このコンベヤ駆動装置
410は、裁断制御部402の指令に基づき、一定の対
応をもって動作し、布地100が加工の程度に応じてコ
ンベヤ102上に送り出されるようになっている。
【0029】次に上記実施例の動作について説明する。
まず、前段の処理装置300から入力されるデータに基
づき、裁断制御部402はコンベヤ駆動装置410を動
作させ、これによってコンベヤ102上に原反ロール
(図示せず)から布地100が送り出される。
【0030】他方、裁断制御部402から発振器操作盤
404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、レーザ光はレーザヘッド112に達す
る。レーザ光は図1〜図4の凹面鏡136、及びミラー
126によって布地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からヘッド駆動操作
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、ヘッド駆動装置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
ってミラー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
ーキングに従って、レーザ光RBが布地100上で走査
される。
【0031】また、焦点調整部414によって凹面鏡1
36が、レーザ光RBの走査に反応しつつ反射光軸方向
に移動し、凹面鏡136と布地100との光学的距離が
一定となるように制御される。これによって布地100
は、焦点が合った状態において、すなわちレーザ光RB
のスポット径dが最小の状態で裁断されることとなる。
以上のようにして、布地100はコンベヤ102によっ
て送られ裁断される。
【0032】なお、上記実施例では、第1及び第2のミ
ラー駆動部114,116によってレーザ光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。
【0033】
【発明の効果】第1の発明によれば、被加工物に対して
レーザ光を照射する反射手段を、所定の軸を中心として
揺動させるようにしたので、高速加工が行え、また騒音
や振動の低減ができるほか、集光手段を凹面鏡で構成し
たので、従来のような集光用レンズが不要でコストの低
減が図れ、しかも使用した凹面鏡は冷却が容易で、耐久
寿命を長くできる効果がある。
【0034】第2の発明によれば、集光手段の前段にレ
ーザ光の径を拡大するビーム拡大手段を備えたので、被
加工物上に結ぶレーザ光の焦点径を小さくして、シャー
プな加工が可能になる。
【0035】第3の発明によれば、被加工物上において
レーザ光が焦点を調整しつつ所定のパターンを描くよう
に制御する制御手段を備えたので、常にシャープな加工
を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例を示す光学系の構成図であ
る。
【図2】図1の光学系の原理説明図である。
【図3】この発明の別の実施例を示す光学系の構成図で
ある。
【図4】図3の光学系の原理説明図である。
【図5】この発明で使用する加工制御装置の一例を示す
ブロック図である。
【図6】従来のレーザ加工装置の光学系の構成図であ
る。
【図7】図6の光学系の原理説明図である。
【符号の説明】
100 布地 102 コンベヤ 112 レーザヘッド 114 第1のミラー駆動部 116 第2のミラー駆動部 120 凸面鏡 126 ミラー 128 レーザ発振器 136 凹面鏡 200 加工制御装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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って被
    加工物を加工するレーザ加工装置において、 レーザ光の集光を行い、かつ被加工物に対するレーザ光
    の走査に対応して反射光軸方向に移動可能な凹面鏡の集
    光手段と、 前記集光手段で集光されたレーザ光を反射し被加工物に
    照射する反射手段とを備え、 前記反射手段は方向の異なる第1及び第2の軸に対する
    揺動手段を含み、 前記第1又は第2の軸の一方は前記集光手段の反射光軸
    と一致することを特徴とするレーザ加工装置。
  2. 【請求項2】 前記集光手段の前段にレーザ光の径を拡
    大するビーム拡大手段を備えたことを特徴とする請求項
    1記載のレーザ加工装置。
  3. 【請求項3】 被加工物上においてレーザ光が焦点を調
    整しつつ所定のパターンを描くように制御する制御手段
    を備えたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の
    レーザ加工装置。
JP3215169A 1991-08-27 1991-08-27 レーザ加工装置 Pending JPH0557474A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3215169A JPH0557474A (ja) 1991-08-27 1991-08-27 レーザ加工装置

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JP3215169A JPH0557474A (ja) 1991-08-27 1991-08-27 レーザ加工装置

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JPH0557474A true JPH0557474A (ja) 1993-03-09

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ID=16667808

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3215169A Pending JPH0557474A (ja) 1991-08-27 1991-08-27 レーザ加工装置

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JP (1) JPH0557474A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8069964B2 (en) 2007-06-21 2011-12-06 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Junction bleed
WO2022094291A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Delta Industrial Services, Inc. An apparatus with multiple processing stations and laser system with adjustable field of view for web processing; method of operating a web processing machine

Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8069964B2 (en) 2007-06-21 2011-12-06 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Junction bleed
WO2022094291A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 Delta Industrial Services, Inc. An apparatus with multiple processing stations and laser system with adjustable field of view for web processing; method of operating a web processing machine

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