JPS6213119B2 - - Google Patents

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JPS6213119B2
JPS6213119B2 JP57151901A JP15190182A JPS6213119B2 JP S6213119 B2 JPS6213119 B2 JP S6213119B2 JP 57151901 A JP57151901 A JP 57151901A JP 15190182 A JP15190182 A JP 15190182A JP S6213119 B2 JPS6213119 B2 JP S6213119B2
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JP
Japan
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laser
output
workpiece
setting
speed detector
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JP57151901A
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JPS5942194A (ja
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Yoshihide Kanehara
Yoichi Sato
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS6213119B2 publication Critical patent/JPS6213119B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material

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
チツクフイルム、金属板などの被加工物に穴開け
をするレーザ穴開け装置に関するものである。
従来、この種の装置として第1図に示すものが
あつた。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
回転シヤツター4により周期的に断続させられて
いる。従つて、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、回転シ
ヤツター4を通過したレーザ光11はミラー7な
どにより加工位置へ導かれ、レンズ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
の回転数と回転シヤツタ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10が被
加工物9に形成されることになる。
従来のレーザ穴開け装置は以上のように構成さ
れているので、例えば被加工物9を120m/分程
度の高速で移動し、ピツチが1mm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30000rpmの回転数が必要となり、このような
モータ3は実現が困難であり、機械的な寿命も短
かく、またモータ3やシヤツター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。
また回転シヤツター4がレーザ光2を通過また
は反射する過程において、回転シヤツター4のエ
ツジ12がレーザ光2にかかつた場合、通過レー
ザ光11が半月状のビームになり、またエツジ1
2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10の精度が悪くなる等の欠点
があつた。
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け装置を提供すること
を目的としている。
以下、この発明の一実施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、図にお
いて、第1図の従来装置と同一または相当部分に
同一部分を付してある。
この実施例装置では、紙、プラスチツクフイル
ム、金属板などの被加工物9の移動速度をタコジ
エネレータなどの速度検出器13により検出して
いる。ピツチ設定器14は被加工物9に形成する
穴10の間隔、すなわちピツチを設定し、速度検
出器13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15により所定周波数のパルスを出力してい
る。なお、ピツチ設定器14と変換器15により
パルス発生器を構成している。
第3図はピツチ設定器14の一例を示すもので
あり、速度検出器13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り、設定器1
6は設定されたピツチP′に相当する信号を出力し
ており、割算器17は入力AにV、入力BにP′の
信号が入力され、出力CとしてV/P′という信号
を変換器15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15は、ピツチ設定器14
の出力信号に比例した周波数で、振幅が一定な三
角波の信号を出力している。この電圧―周波数変
換器15から出力される三角波の周波数をFとす
ると、F=V/P′(Hz)で表わすことができる。
デユーテイ設定器18とデユーテイ補正設定器1
9の出力信号は、それぞれ第1演算器を構成する
加算器20により加算され、加算器20の出力信
号は比較器21に入力される。比較器21は電圧
―周波数変換器15からの三角波と加算器20か
らの出力を比較し、加算器20からの出力電圧が
電圧―周波数変換器15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、スイツチ22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23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24の出力信号は、それぞれ第
2の演算器を構成する加算器25により加算さ
れ、加算器25の出力信号はスイツチ22を介し
て電源26に入力される。電源26は加算器25
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ツチ22により断続さ
れ、パルス放電がレーザ発振器27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SD式炭酸ガスレーザ発振器や同軸型炭酸ガス
レーザ発振器などがある。レーザ発振器27は電
源26のパルス放電によりパルスレーザ光28を
発生する。レーザ発振器27からのパルスレーザ
光28はミラー7などにより加工位置へ導かれ、
レンズ8に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、シヤツター29は速度検出器1
3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つた
時、シヤツター制御装置30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てい
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ヤートである。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13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31で
加速を始め時点32で一定の速度に達し、加工終
了時点33で減速を始め時点34で停止するよう
にしている。第4図b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15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1
5の出力波形の周波数をF、第3図に示す設定器
16の出力、即ち設定ピツチをP′とすると、 F=V/P′と表わせ、 これからピツチはP′=V/F ……()とな
る。また、実際に形成される穴10のピツチをP
とすると、 P=V/Fという関係があり、上記()式よ
りP=P′となり、ピツチ設定器14の出力はピツ
チPを設定することができ、被加工物の移動速度
Vが変化しても一定のピツチの穴10を被加工物
9に開けることができることになる。デユーテイ
設定器18は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13か
らの信号に応じて変化するデユーテイ補正設定器
19からの出力と加算器20により加算補正さ
れ、比較器21の一方の入力端子へ入力される。
この信号が第5図lの42に示す信号である。
また、電圧周波数変換器15からの出力信号
は、第5図l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はスイツチ22をONする信号を出力す
る。
一方、レーザ出力設定器23は第4図dの44
に示すよ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が低い時のレーザ出
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つて補正さ
れ、第4図dの45のようになる。この補正は、
速度検出器13からの信号に応じて変化するレー
ザー出力補正設定器24からの出力を設定値44
と加算器25により加算し補正されるものであ
り、加算器25からの出力はスイツチ22を介し
て電源26に入力される。電源26は加算器25
からのレーザ出力値に相当する電力を出力する
が、この出力はスイツチ22によつて断続され
る。従つて、電源26からの出力波形は第5図k
のようになり、パルス電力46がレーザ発振器2
7に加えられ、レーザ発振器27はレーザ光28
を第5図jの波形のように出力する。しかし、レ
ーザ光28の立上りは、電源26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、実際に加工される穴10の
長さ37(第5図i)は電源26の出力期間43
より短かくなる。これはパルス周波数が高くなる
程顕著になり、周波数が2kHzになると遅れ40
は20%にもなる。
このためデユーテイ設定器18による設定値
(第4図cの50)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28の
デユーテイは周波数Fが上るに従つて下つてしま
う。このようなデユーテイの低下を防止するため
に、デユーテイ補正設定器19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20によりデユ
ーテイ設定器18からの設定値に加える。これに
ともない、実際に出力されるレーザ光28のデユ
ーテイは第4図eの波形51のように一定にな
り、被加工物9に形成される穴10のピツチ36
に対する穴の長さ37、すなわちデユーテイを被
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、シヤツタ29は被加工物9の
移動速度Vがある程度速くなつた時、即ち時点5
2で第4図gに示すように開くように制御装置3
0により制御されるので、第4図dに示したレー
ザ光28は第4図fのようになり、シヤツタ29
が開いている間のみ安定な穴明け加工ができるよ
うに制御される。
なお、第5図iに示す被加工物9に形成される
穴10の幅39は、第6図に示すように、パルス
レーザ光28をレンズ8で集光し、レンズ8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28の
幅を広くすることにより、任意の幅39を有する
穴56を開けることができるようになる。
第7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、被加工物にほヾ平行な穴を形成す
るようにしている。
このためには、電圧―周波数変換器15からの
出力を、複数の位相器57,58を通して夫々の
レーザ発振器に対応した比較器59,60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15からの出力波形の位相をず
らすことができ、スイツチ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
のパルスレーザ光により開けられた穴は第8図6
3,64のようになり、位相の時間差65だけ位
置のずれた穴開けを行なうことができる。この差
65は位相器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ができる。
また、この実施例では位相器が2つの場合を示
したが、多数の位相器により多数のスイツチを動
作させ、多数のレーザ発振器によりパルスレーザ
光を発生することにより、同時に多数の穴開けを
行なうことができ、それぞれの穴のずれ量を変え
ることができる。また、各々のパルスレーザ光を
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る。
以上のように、この発明によれば、電気的にパ
ルスレーザ光を発生させそのパルス周波数、パル
ス幅、レーザ出力位相を制御できるように構成し
たので、被加工物への高速の穴開けが騒音なしに
行なえ、被加工物の移動速度に関係無く、所定ピ
ツチ、所定形状の穴開けを任意に設定加工するこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のレーザ穴開け装置を示す図、第
2図はこの発明の一実施例装置を示す図、第3図
はピツ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
タイムチヤート、第6図は穴の幅を変更する状態
を説明するための図、第7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7図の他の
実施例の動作を説明するための図である。 1,27…レーザ発振器、2…レーザ光、3…
モータ、4…回転シヤツター、5…ダンパー、6
…反射レーザ光、7…ミラー、8…レンズ、9…
被加工物、10,63,64…穴、11…通過レ
ーザ光、12…エツジ、13…速度検出器、14
…ピツチ設定器、15…電圧周波数変換器、16
…設定器、17…割算器、18…デユーテイ設定
器、19…デユーテイ補正設定器、20…演算
器、21,59,60…比較器、22,61,6
2…スイツチ、23…レーザ出力設定器、24…
レーザ出力補正設定器、25…演算器、26…電
源、28…パルスレーザ光、29…シヤツタ、3
0…シヤツタ制御装置、57,58…位相器。な
お図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【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け装置にお
    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ツ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イ設定器
    と、上記デユーテイ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ツチと、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
    ツチを介して上記第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け装置。 2 被加工物として紙、プラスチツクフイルムま
    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け装
    置。 3 速度検出器としてタコジエネレータを用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレ
    ーザ穴開け装置。 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
    出器からの検出電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
    器とにより構成し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け装置。
JP57151901A 1982-09-01 1982-09-01 レ−ザ穴開け装置 Granted JPS5942194A (ja)

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