JPS5942194A

JPS5942194A - レ−ザ穴開け装置

Info

Publication number: JPS5942194A
Application number: JP57151901A
Authority: JP
Inventors: Yoshihide Kanehara; 好秀金原; Yoichi Sato; 洋一佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1982-09-01
Filing date: 1982-09-01
Publication date: 1984-03-08
Also published as: FR2532217A1; DE3331598C2; JPS6213119B2; FR2532217B1; DE3331598A1; US4568815A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、レーザ光線により紙またはプラスチックフ
ィルム、金属板などの被加工物に穴開けをするレーザ穴
開は装置に関するものである。

従来、この色の装置として第１図に示すものがあった。

従来装置では、レーザ発振器（１）から出力されたレー
ザ光（２）は、モータ（３）により回転される回転シャ
ッター（４）により周期的に断続させられている。従っ
て、レーザ光（２）は周期的に通過を遮断され反射され
、この反射された反射レーザ光（６）はダンパー（５）
に吸収させられている。また２回転シャッター（４）を
通過したレーザ光０１）はミラー（７）などによシ加工
位置へ導かれ、レンス（８）により被加工物（９）の所
定位置に集光されるので、モーター（３）の回転数と回
転シャッタ（４）の形状、及び被加工物（９）の移動速
度により決定される形状の穴（Ｌｆ）が被加工物（９）
に形成されることになる。

従来のレーザ穴開は装置は以上のように構成されでいる
ので１例えば被加工物（９）を１２０　ｍ／分程度の高
速で移動し２ピツチが１開の穴を形成しようとした場合
、第１図の従来構成では、モータ（３）は３００００　
ｒｐｍの回転数が必要となシ、このようなモータ（３）
は実現が困難であシ２機械的な寿命も短カク、マたモー
タ（３）やンヤツター（４）が高速回転するため風切音
や、振動音などの騒音が発生し作業環境を悪くするとい
う問題が生じていた。

また回転シャッター（４）がレーザ光（２）を通過また
は反射する過穆において２回転シャッター（４）のエツ
ジ０２がレーザー）ｙ；（２１にかかった場合２通過レ
ーザ光ａυが半月状のビームになり、またエツジαりの
回折により不要部分にレーザ光が当り、被加工物（９）
に開ける穴ＯＣの精度が悪くなる等の欠点があった。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、電気的にパルスレーザ光を発生
させることにより、高速の穴開けが騒音なしに行なえ、
形状のきれいな穴開けをすることができるレーザ穴開は
装置を提供することを目的としている。

以下、この発明の一寅旋例を図について説明する。

第２図はこの発明の実施例装置を示し２図において、第
１図の従来装置と同一または相当部分に同一符号を付し
である。

この実施例装置では１紙、プラスチックフィルム、金属
板などの被加工物（９）の移動速度をタコジェネレータ
などの速度検出器θ四により検出している。ピッチ設定
器（１４１は被加工物（９）に形成する穴ａ１の間隔、
すなわちピッチを設定し、速度検出器α清からの信号に
よりこれを補正して出力するものであり、この出力に応
じて電圧−周波数変換器ａ璋によｐ所定周波数のパルス
を出力している。なお。

ピッチ設定器ａ４と変換器α９によりパルス発生器を構
成している。

第３図はピッチ設定器０４の一例を示すものであり、速
度検出器６渇からの信号は被加工物（９）の移動速度Ｖ
に相当する値を有してお９．設定器αｅは設定されたピ
ッチＰに相当する信号を出力しており。

加算器０ηは入力（Ａ）にＶ、入力ＣＢ）にＰの信号が
入力Ｖ　　。

され、出力（０）として／ア　という信号を変換器ａ粉
に出力している。この出力は穴開けのためのパルス周波
数に相当する信号である。なお、電圧周波数変換器（＋
９は、ピッチ設定器（１４１の出力信号に比例した周波
数で、振１隔が一定な三角波の信号を出力している。こ
の電圧−周波数変換器αつから出力される三角波の周波
数をＦとすると、　Ｆ　＝／ｐ　’　（Ｈｚ）で表わす
ことができる。デユーティ設定５０樽とデユーティ補正
設定器（ｆｌの出力信号は、それぞれ第１演算暮を構成
する加算器翰により加算され、加算器（至）の出力信号
は比較器Ｈに入力される。比較器０１）は電圧−同波数
変換器霞からの三角波と加算器（イ）からの出力を比較
し、加算器翰からの出力電圧が電圧−周波数変換器（＋
９からの出力信号である三角波の電圧を越えた期間をパ
ルスのＯＮ期間とし、越えない期間をＯＦＦ期間とする
信号を出力し。

スイッチ（社）を開閉作動させている。また、レーザ出
力の出力値を設定する設定器（２）と、レーザ出力を速
度検出器（１３＋からの信号に応じて補正する補正設定
器０４）の出力信号は、それぞれ第２の演算器を構成す
る加算器（ハ）によシ加算され、加算器（ハ）の出力信
号はスイッチりを介して電源＠釦入力される。

電源（イ）は加算器に）からの出力値に応じたレーザ出
力を発生されるが、このレーザ出力はスイッチＱ２によ
り断続され、パルス放電がレーザ発振器０７１により行
なわれることになる。なお、このレーザ発振器としては
Ｓ　Ｄ式炭酸ガスレーザ発振器や同軸型炭酸ガスレ−ヂ
発県器などがある。レーザ発振器（２７）は電源−のパ
ルス放電によりパルスレーザ光（イ）を発生する。レー
ザ発振器（（資）からのパルスレーザ光（！２はミラー
（７）などによシ加工位置へ導かれ。

レンズ（８）Ｋより集光されるので、被加工物（９）に
所定間隔毎の所定形状の穴を開けることができることに
なる。なお、シャッター翰は速度検出器（１３１からの
検出信号が一定の値に達した時、すなわち被加工物（９
）の移動速度がある程度速くなった時、シャッター制御
装置（７）により制御されて開かれ、レーザ光を、通し
穴開けを開始し、被加工物の移動が低速度での不安定な
穴開けを防止しでいる。

次に、第２図に示した実施例装置の動作について説明す
る。

第４図及び第５図はこの実施例装置の動作を説明するた
めのタイムチャートである。第４図（ａ）は移動手段に
より移動される被加工物（９）の移動速度を示し、速度
検出器０による検出信号を示している。被加工物（９）
の移動速度は、先ず時点Ｇυで加速を始め時点０渇で一
定の速度に達し、加工終了時点０乃で減速を始め時点ｔ
３４）で停止するようにしている。

第４図の）はパルス発生器からの出力の大きさ、即ち周
波数の大きさを示しており、電圧−周波数変換器０９か
らの出力信号の大きさ、即ち周波数の大きさを示すもの
であり、被加工物（９）の移動速度に応じて変化してい
る。ここで、被加工物（９）の送り速度をＶ、電圧−周
波数変換器ｔ１９の出力波形の周波数をＦ、第３図に示
す設定器θｅの出力、即ち設定ピッチをＰとすると。

Ｊ　。

ｙ−、／Ｐ　と表わせ。

１　　■ これからピッチはＰ＝　／　　　・・・・・・（Ｉ）　
　となる。

また、実際に形成される穴０１のピッチをＰとすると。

Ｐ−／、という関係があり、上記（Ｉ）式よりＰ＝Ｐと
なり、ピッチ設定器α尋の出力はピッチＰを設定するこ
とができ、被加工物の移動速度■が変化しても一定のピ
ッチの穴Ｈな被加工物（９）に開けることができること
になる。デユーティ設定器０旧まパルスのオン期間とオ
フ期間を設定するものであり、この設定値は速度検出器
ｆ＋３）からの信号に応じて変化するデユーティ補正設
定器在りからの出力と加算器い車により加算補正され、
比較器Ｉ’ｌｌの一方の入力端子へ入力されろ。この信
号が第５図（４の（４２）に示す信号である。

また、電圧周波数変換器Ｃ１９からの出力信号は。

第５１図（４の（４１）に示すような三角波形であり、
信号（４２）が（４１）に比較して高い期間（４３）に
比較器（２１）はスイッチＯ２をＯＮする信号を出力す
る。

−万、レーザ出力設定器（ハ）は第４図（ｄ−）の（４
４）に示す工うなレーザ出力値を設定するものであり。

被加工物（９）の移動速度Ｖが臥い時のレーザ出力を設
定するものである。この設定値は、被加工物（９）の移
動速度Ｖが速くなるにしたがって補正され。

第４図（ｄｌの（４５）のようになる。この補正は、速
度検出器も−からの信号に応じて変化するレーザー出力
補正設定器Ｈからの出力を設定値（４４）と加算器１２
団により加算し補正されるものであり、加算器（ハ）か
らの出力はスイッチ０りを介して雷、源（イ）に入力さ
れる。電源（ハ）は加算器（ハ）からのレーザ出力値に
相当する電力を出力するが、この出力はスイッチ（ハ）
によって断続される。従って、電源（イ）からの出力波
形は第５図（ト））のようになり、パルス電力（４６）
がレーザ発振器ｔ２．′０に加えられ、レーザ発振器０
Ｄはレーザ元部を第５図（ｊ）の波形のように出力する
。

しかし、レーザ光（２）の立上りは２Ｍ、源Ｃ！θの電
力（４６）の立上りに対して一定時間（第５図（４０）
の期間）、約１００μｓｅｃ遅れるため、実際に加工さ
ｐる穴６０１の長で（３ｎ（第５図（ｉ））は電源（イ
）の出力期間（４３）より短かくなる。Ｃれはパルス周
波数が高くなる程顕著になり１周波数が２ｋＨｚになる
と遅れ（４Ｇは２０％にもなる。

このためデユーティ設定器（ＩＱによる設定値（第４図
（Ｃ）の（ｓｏ））だけでは、第４図（ｅ）の破線（４
８）に示すように実際に出力されるレーザ光翰のデュ−
テイは周波数Ｆが上るに従って下ってしまう。

このようなデユーティの低下を防止するために。

デユーティ補正設定器（１１により被加工物（９）の移
動速度Ｖの変化分（第４図（Ｃ）の（４９）を補正値と
して得て、この補正値を加算器翰に工Ｑデユーティ設定
４０梯からの設定値に加えろ。これにともない。

実際に出力されるレーザ光（ハ）のデユーティは第４図
（ｅ）の波形（５１）■ように一定になり、被加工物（
９）に形成される穴α＠のピッチ（至）に対する穴の長
さＧη。

すなわちデユーティを被加工物（９）の移動速度Ｖが変
化しても一定にすることができる。なお、ンヤツタ（２
１は被加工物（９）の移動速度Ｖがある程度速くなった
時、即ち時点（５２）で第４図（ｇ）に示すように開く
ように制が１１装置ＯＣにより制御されるので、第４図
（４１）に示した１／−ザブｃ、Ｃ樽は第４ｆＳ：１（
ｆ）のようになり、ンヤツノ（イ）が開いている間のシ
ｈ安定な穴明は加工ができるように制御される。　　　
　　　　　　７１お、第５図（ｉ）に示す被加工物（９
）に形成される穴ａ＠の幅ζ慢は、第６図に示すよう冗
、パルスレーザ）ＹＳ（社）をレンズ（８）で集光し、
レンズ（０）の焦点（５２）で被加工物（９）を加工し
た場合、最も細い穴（５５）を開けることができ、また
レンズ（８）の位置を破線（５３）の位置にずらすこと
によりレンズ（８）の焦点を（５４）とし、被加工物（
９）に当るレーザ光（至）の幅を広くすることにより、
任意の幅０！１を有する穴（５６）を開けることができ
るようになる。

第１図はこの発明の他の実施例を説明するための図であ
る。この実施例では複数の電源とレーザ発振器を備え、
被加工物にはゾ平行な穴を形成するようにしている。

このためには、電圧−周波数変換器αりからの出力を、
複数の位相器（５７）（５８）を通して夫々のレーザ発
振ｒ旧で対応した比較器（５９）（＋５０）に入力する
ようにしている。この位相器（５７）（５８）は電圧−
周波数変換器（１最からの出力波形の位相ンずらすこと
ができ、スイッチ（６１）（６２）の動作に時間差を持
たせることにより、各々のレーザ発振器のパルスレーデ
光により開けられた穴は第８図（６３）（６４）のよう
になり１位相の時間差（６５）だけ位置のずれた穴開け
な行なうことができる。この差（６５朝位相器（５７）
（５８）の位相ずれの値を変えることにより任意に設定
すること７５＝できる。

また、この実施例では位相器力５２つの場合を示したが
、多数の位相器により多数のスイ゛ンチを動作させ、多
数のレーザ発振器によりノ々ルスレーザ光を発生するこ
とにより、同時に多羨文の穴１ｄけを行なうことができ
、それぞれの穴の１−れ敬を変えろことができろ。また
、各々の、ｓ６ルスレー雪゛光を分割することにより、
さらに多数列の穴開けを連続的に行うことができろ。

以上のように、この発明によれば、電気的にノ々ルスレ
ーザ光を発生させそのｓ６ルス局波数、ノクルスＩ唱　
Ｌ／−ザ出力位相を制御できるように桿゛；バーしたの
で、被加工物への高速の穴開け≠１音なＩ２に行なえ、
被加工物の浮力速度に関イ系無く、所定ピッチ、所定形
状の穴開けを任意に設定カロエすることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】箔１図は従来のレーザ穴開は装置を示す図。第２図Ｖよこの発明の一実施例袋を敬を示す図。第３図はピッチ設定器の一例を示す図。第４図及び第５図は第２図の実施例装置の動作を説明す
るためのタイムチャート。第６図は大の幅を変更する状態を説明するための図。第１図はこの発明の他の実施例を説明するための図。第８図は第１図の他の実施例の動作を説明するための図
である。（１）　、　＠・・・レーザ発振器、（２）・・・レー
ザ光、（３）・・・モータ、（４）・・・回転シャッタ
ー、（５）・・・ダンノ々−７（６）・・・反射レーザ
光、（７）・・・ミラー、（８）・・・レンズ、（９）
・・・被加工物、　ｔＪ（Ｐ、　（６３）、　（６４）
・・・穴、０１）・・・通過レーザ光、　（１３・・・
エツジ、０３・・・速度検出器、　（１４１・−・ピ”
ｙｔ設定器、ａツ・・・電圧周波数変換器、（ｌｌｎ・
・・設定器、　（１７１・・・割算器、０枠・・・デユ
ーティ設定器、　Ｑ９・・・デユーティ補正設定器、側
・・演算器、　（２＋ｌ　、　（５９）、　（６０，）
・・・比較器、　＠　、　Ｃ６１）、　（６２）・・・
スイッチ、　Ｈ・・・レーザ出力設定器、　１２（１・
・・レーザ出力補正設定器、Ｃ訃・・演算器、（イ）・
・・電源、い）・・・パルスレーザ光、　ＣＩ！９）・
・・シャツタ、（至）・・・シャッタ制御装置、　（５
７）、　（５８）・・位相器。なお図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。代理人　　葛　野　信　− 率Ｚ　必事４．６

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　移動手段により移動される長尺な被加工物に
、所定間隔毎に所定形状の穴を断続したレーザ光により
連続的に形成するレーザ穴開は装置において。上記被加工物の移動速度を検出する速度検出器と。上記速度検出器の検出信号が入力され上記被加工物への
穴開けのピッチが一定となるような周波数を有するパル
スを発生するパルス発生器と、上記パルス発生器により
発生されるパルスのオン期間とオフ期間の比を設定する
デユーティ設定器と。上記デユーティ設定器の設定値を上記速度検出器の検出
信号に応じて補正演算する第１演算器と。上記パルス発生器と第１演算器の出力信号に応じて開閉
が制御されるスイッチと、レーザ光の出力値を設定する
レーザ出力設定器と、上記レーザ出力設定器の設定値を
上記速度検出器の検出信号に応じて補正演算する第２演
算器と、上記スイッチを介して上記第２演算器の出力信
号が入力され上記被加工物を加工し穴開けを行なうパル
スレーザ光を出力するレーザ発振器とを備えたことを特
徴とするレーザ穴開は装置。
（２）被加工物として紙、プラスチックフィルムまたは
金属板のいずれか１つを用いたことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項記載のレーザ穴開は装置。
（３）速度検出器としてタコジェネレータを用いたこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のレーザ穴
開は装置。
（４）パルス発生器は電圧によりパルス周波数を設定す
る設定器と、この設定器の出力電圧を速度検出器からの
検出型、圧により補正する補正装置と。この補正装置の出力電圧を周波数に変換する変換器とに
Ｊ：り構成したことを特徴とする特許請求の範囲第（＋
）項記載のレーザ穴開は装置。