JPS60177986A - レ−ザ加工装置 - Google Patents

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】 〔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っ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のセットされた延反装置１
４が配置されている。また、裁断コンベヤ１０の右方に
は、裁断後のスクラップを収容処理するスクラップ処理
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、スクラップは矢印Ｆ２の如くスク
ラップ処理装置１６に収容される。裁断コンベア１０の
略中央付近には、レーザヘッド２０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とによって構成さ
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によって矢
印Ｆ６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、キャリッジ２８が装着されてお
り、このキャリッジ２８は、第２の駆動体２６によって
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。キャリッジ２８には、レーザヘッド
２０が固着されている。すなわち、レーザヘッド２０は
、第１の駆動体２４によって座標軸Ｘの方向に走査され
、第２の駆動体２６によって座標軸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ッド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、レーザヘッド２０の移
動方向すなわちキャリッジ２８の矢印Ｆ４の移動方向に
一致する。従って、レーザヘッド２０がこのように移動
しても、レーザ発振器３０から出力されるレーザ光は良
好にレーザヘッド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
ヘッド２０の部分を通過する。レーザヘッド２０は、駆
動機構２２によって走査移動され、これに伴ってレーザ
光か生地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、配置スペースも充分とる
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、レーザヘッド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、被加工物に対してレーザ光を照射する光学
手段であるミラーが、第１及び第２の軸を中心として所
定のパターンを描くようにするとともに焦点が合うよう
に制御するようにしたレーザ加工装置によって前記目的
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
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
ラットコンベヤ１０２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１００が巻回された原反ロール１０６に巻回された
生地１００は、延反装置１０４によってスラットコンベ
ヤ１０２上に送り出されるようになっている。スラット
コンベヤ１０２の右方には、スクラップ処理装置１０８
が配置されており、加工終了後の残余のスクラップが収
容されるようになっている。

スラットコンベヤ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、レーザヘッド１１２が固
定されている。このレーザヘッド１１２は、例えばシン
バル状に構成された第１のミラー駆動部１１４、第２の
ミラー駆動部１１６及び集光手段１１８を各々含んでい
る。レーザヘッド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１
１８であるレンズ１２４に入射し、更にはミラー１２６
によって反射され、生地１００に入射するようになって
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図診照）は、凸面鏡１２
０、凹面鏡１２２及びレンズ１２４によって焦点が生地
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によって生地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によっ
て生地１００上に想定される座標Ｙ方向に走査されるよ
うになっている。

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、レンズ１２４の焦点距離Ｆ
ルンズ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。従って、焦点距離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。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
ザヘッド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含む方が好ましい。

次に、スラットコンベヤ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１１０Ａ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の間にはオ
プティカルファイバ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
１３２，１３４及び光学手段１３０によってレーザ発振
器１２８によって出力されるレーザ光をレーザヘッド１
１２に導く伝送手段が構成されている。

次に、スラットコンベア１０２は、一部が円弧状にわん
曲しており、これによって加工わん曲部１０２Ａが形成
されている。この加工わｎ曲部１０２Ａは、ミラー１２
６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ってレーザ光ＲＢを座標
軸Ｘ方向に走査する場合にあっては、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。

次に、第２図に示すように、スラットコンベヤ１０２の
側部であってスクラップ処理装置１６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。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・グレーディング部（以下単に「ＰＧ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々データを基礎
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、グレーディングとは、標準のパターンから各サイ
ズに応じたバク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３０
６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、発振器走査盤４０４
、ヘッド駆動走査盤４０６及びサーボコントローラ４０
８に各々接続されている。また、裁断制御部４０２は、
延反装置１０４、スクラップ処理装置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、オペレータのマニアルによ
る操作によっても動作するようになっている。

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、
第４図に示すレンズ１２４を、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Ｙ方向（
第２図参照）の焦点ずれが調整されるようになっている
。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、オペレータのマニアルによる操作によっ
ても動作するようになっている。

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Ｒ
Ｂの走査が制御されるようになっている。

コンベヤ駆動装置４１０は、スラットコンベヤ１０２を
駆動するためのものである。このコンベヤ駆動装置４１
０、延反装置１０４及びスクラップ処理装置１０８は、
裁断制御部４０２の指令に基づき、一定の対応をもって
動作し、生地１００が加工の程度に応じてスラットコン
ベヤ１０２上に送り出されるようになっている。

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、これによってスラットコンベヤ１０
２上に原反ロール１０６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、レーザ光は伝送体１３２，１３４を介してレーザヘ
ッド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１２
６によって生地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からヘッド駆動操作盤４０
６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ＰＸＰＹを中心として揺動し、前段の処
理装置３００によりめられたパターン及びマーキングに
従ってレーザ光ＲＢが生地１００上で走査される（第２
図参照）。また、焦点調整部４１４によってレンズ１２
４が、レーザ光ＲＢの走査に対応しつつ光軸方向に移動
し、該レンズ１２４と生地１００との光学的距離が一定
となるように制御される。

これによって生地１００は、焦点が合った状態において
すなわちレーザ光ＲＨのスポット径が最小の状態で裁断
されることとなる。

以上の動作により生地１００が裁断され、生地１００は
、スラットコンベヤ１０２によってスクラップ処理装置
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ップ処理装置１０８が駆動
される。裁断された生地１００Ａ，１００Ｂ、は、オペ
レータによってスラットコンベヤ１０２上から収集され
、スクラップは、スクラップ処理装置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１
１４，１１６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次元的に操作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。この場合には、焦点調整部４１４によるレン
ズ１２４の移動制御をＸ方向に対応するようにする。更
に生地１００を第１図に示すようにわん曲させない場合
には、Ｘ，Ｙ方向のレーザ光ＲＢの走査に対応するよう
にレンズ１２４の移動制御を行うようにする。

更に、加工対象物としては、生地、皮等の他、金属，プ
ラスチックなどでもよいが、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、スラットコンベヤ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
ラットコンベヤ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、本発明によるレーザ加工装置によ
れば、被加工物に対してレーザ光を照射する光学手段を
、所定の軸を中心として揺動せしめるとともに、かかる
動作を加工パターンに基づいて制御しつつ行うこととし
たので、高速でシャープな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図はレーザヘッ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ック図である。 図において、１００は生地、１０２はスラットコンベヤ
、１１２はレーザヘッド、１１４，１１６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、１２６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、
ＰＸ，ＰＹは軸、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。 出願人　工業技術院長　川　１）裕　部手続補正書（自
発） 昭和ｔ７年　と月　４日 特許庁長官　殿 １、事件の表示　特願昭５９−３２４７５号２、　発明
の名称 レーザ加工装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 明細書の「発明の詳細な説明」の欄並びに図面。 ５　補正の内容 （１）明細書第８頁第３行目の「シンバル」を「ジンバ
ル」と補正する。 （２）明細書第１０頁第９行目ないし第１０行目の「オ
プティカルファイバ」を「ブリ、イカ；＼ミラーあるい
はオプチカルファイバー」と補正する。 （３）図面の第２図を別紙補正図面のとおり補正する。 以上

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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、該装置はレーザ光
   源から出力される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、該光学手段はレーザ光の集光を行
   う集光手段と、レーザ光の反射を行う反射手段とを含み
   、該反射手段は第１及び第２の軸に対する揺動手段を備
   え、かつ、第１又は第２の軸の一方は、前記集光手段の
   光軸と一致し、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
   を有することを特徴とするレーザ加工装置。
2. （２）前記集光手段は、レーザ光の径を拡大するビーム
   拡大手段を含む集光手段である特許請求の範囲第１項記
   載のレーザ加工装置。
3. （３）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り、前記制
   御手段は、該支持台のわん曲部のわん曲方向と直交する
   方向に対してレーザ光の焦点を調整する制御手段である
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載のレーザ加工装置
   。