JPH0314553B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 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。

〔従来の技術〕

第４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Ｆ
１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１
０の略中央付近にはレーザヘツド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Ｆ
３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２
６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
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３
４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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来のレーザ加工装置では、駆動
機構２２の大きさが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。

また、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。高速で裁断加
工を行うためにレーザ照射手段を複数設けること
も考えられるが、レーザ照射手段を複数設けるた
めにはレーザ発振器に複数設けなければならず、
装置が相当大がかりとなる。しかも、レーザ照射
手段を複数設けて裁断を行う場合は、レーザヘツ
ドのクロスは不可能であるとともにその接近にも
限界があるため、レーザヘツドの移動が重ならな
いように配慮する必要がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであ
り、簡単な装置により、高速で生産性よく所定の
加工を行うことができるとともに、騒音あるいは
振動の低減し得るレーザ加工装置を提供すること
をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るレーザ加工装置は、支持台に支
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、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
中照射する光学手段を含み、この光学手段はま
た、レーザ光のビームを拡大するビーム拡大手段
と、該拡大されたレーザ光の集光を行なう集光レ
ンズ手段と、該集光レンズ手段の出力レーザ光を
複数に分割する分割手段と、分割された該レーザ
光を反射させて被加工物に各々照射する複数の反
射手段とを含み、該各々の反射手段は、それぞ
れ、第１及び第２の軸に対する揺動手段を備えて
いるものである。

［作用］ この発明においては、透過性ミラー等で構成で
きる分割手段により複数に分けられたレーザ光を
被加工物に対して各々反射する反射手段（反射ミ
ラーで構成できる）を設けているので、それら各
反射手段をそれぞれ第１、第２の軸に対して揺動
させることで、２つに分割されたそれらレーザ光
は、各々、被加工物上で所定のパターンを描く。

しかも、それに際してはまた、レーザ光源から
のレーザ光をビーム拡大手段により一旦拡大した
上で集光レンズ手段に入射させ、再度集束を計つ
ているので、当該集光レンズ手段の焦点距離を設
計的に長目に選ぶことにより、被加工物上でのス
ポツト径を十分に絞つても、各反射手段と被加工
物との距離を大きく保つことができ、これはま
た、それら各反射手段の揺動の程度を小さく抑え
得ることを意味するため、高精度を保ちながらの
高速加工が可能となる。

［実施例］ 第１図には、本発明に従つて構成されたレーザ
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２図に示されてい
る。これら第１図及び第２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
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
ーザヘツド１１２，２１２が固定されている。レ
ーザヘツド１１２，２１２は、例えばジンバル状
に構成された第１のミラー駆動部１１４，２１
４、第２のミラー駆動部１１６，２１６、及び集
光手段１１８を各々含んでいる。レーザヘツド１
１２，２１２の光学系の一例は第３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１１８であるレンズ１２４に入射
し、更にはハーフミラー１２５によつて一部が反
射され、ミラー１２６によつて反射され、生地１
００に入射し、他方、ハーフミラー１２５を透過
した一部がミラー２２６によつて反射され、生地
１００に入射するようになつている。

第１のミラー駆動部１１４はミラー１２６を軸
PX１を中心として第２図の矢印FA又は第３図の
矢印FB１の如く揺動駆動するものであり、この
軸PX１は集光手段１１８のレンズ１２４の光軸
と平行である。また、第１のミラー駆動部２１４
はミラー２２６を軸PX２を中心としてミラー１
２６と同様に第３図の矢印FB２の如く揺動駆動
するものであり、この軸PX２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
PY１を中心として第２図の矢印FC又は第３図の
矢印FD１の如く揺動するものである。また、第
２のミラー駆動部２１６はミラー２２６を軸PY
２を中心としてミラー１２６と同様に第３図の矢
印FD2の如く揺動駆動するものである。

すなわち、レーザ光LA（第１図参照）は、凸面
鏡１２０、凹面鏡１２２及びレンズ１２４によつ
て焦点が生地１００上となるように合わせられる
とともに、ハーフミラー１２５で分割され、その
一方が第１のミラー駆動部１１４によつて生地１
００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によつて生地１００上に想
定される座標Ｙ方向に走査されるようになつてい
る。ハーフミラー１２５で分割された他方のレー
ザ光もレーザヘツド２１２により上記同様に走査
されるようになつている。なお、１２７はシヤツ
ターであり、このシヤツター１２７でレーザ光を
さえぎることにより、レーザヘツド１２１のみ走
査させることもできるようになつている。

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
LB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はレンズ１２４の焦点距離
ｆ、レンズ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も焦点距離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１２
４の焦点距離ｆを大きくし、長焦点集光手段ない
し長焦点凸レンズとすることにより、レーザヘツ
ド１１２，２１２と生地１００との距離を大とす
る方がミラー１２６，２１６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
を用いている。

次に、スラツトコンベヤ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１１
０Ａには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の間には伝送体１３２，１３４及び光学
手段１３０によつてレーザ発振器１２８によつて
出力されるレーザ光をレーザヘツド１１２，２１
２に導く伝送手段が構成されている。

次にスラツトコンベヤ１０２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１０
２Ａが形成されている。この加工わん曲１０２Ａ
はミラー１２６の軸PX１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２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PX１に対して
回転することによつてレーザ光LAを座標軸Ｘ方
向に走査する場合にあつては、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。第２のミラー駆動部２１
４に対しても同様である。

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１
０２上に送り出される。他方、レーザ光は、レー
ザ発振器１２８から前述した伝送手段を介してレ
ーザヘツド１１２に達する。レーザ光は前述した
ビーム拡大手段１２０及びレンズ１２４を通過
し、一部がハーフミラー１２５によつて反射さ
れ、ミラー１２６によつて生地１００上に焦点が
合うように反射される。ハーフミラー１２５を通
過したレーザ光はレーザヘツド２１２に達し、ミ
ラー２２６によつて生地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１１
４，１１６によつてミラー１２６が軸PX１，PY
１を中心として揺動し、必要な裁断のパターンに
従つてレーザ光LAが生地１００上で走査される
（第１図参照）。レーザ光LBについても同様に第
１及び第２のミラー駆動部２１４，２１６によつ
て所定のパターンを描くように生地１００上で走
査される。

以上の動作により、生地１００は、同時に２つ
の対象のパターンが形成されて裁断され、生地１
００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１１４，１１６によつてレーザ光LAを直交
する座標軸XY方向に走査することとしたが、レ
ーザ光LAを平面的ないしは２次元的に走査でき
れば十分である。レーザ光LBについても同様で
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。

更に、加工対象物としては生地、皮等の他、金
属、プラスチツクなどでもよいが、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
ラツトコンベヤ１０２を第４図に示すように平担
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、直接スラツトコン
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、透過性ミラーで複数に分けたレー
ザ光を被加工物に対して各々照射する光学手段で
あるミラーを複数設けるとともに、これらのミラ
ーを第１及び第２の軸を中心として所定のパター
ンを描くように制御しつつレーザ光を走査するよ
うにしたので、レーザ光のクロスあるいは接近も
容易に行うことができ、高速で生産性よく加工を
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。また、１つのレー
ザ光を複数に分割して使用するのでレーザ発振器
およびレンズが１基ですみ、従つて設備費を低減
させることができる。

さらに、レーザビームはあらかじめビーム拡大
手段により拡大した後、集光レンズ手段に入射さ
せているので、この集光レンズ手段に望ましくは
長焦点のものを使うことができる。そのため、被
加工物上でのスポツト径を十分に絞つても、各反
射手段と被加工物との距離は大きく採ることがで
き、結局はそれら各反射手段の揺動の程度を小さ
く抑えることができる。このこともまた、上記の
高精度、高速加工性に大いに寄与するものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明レーザ加工装置の一実施例を示
す斜視図、第２図は第１図に示す装置の簡略化し
た正面図、第３図はレーザヘツドの構成例を示す
説明図、第４図は従来のレーザ加工装置の一例を
示す斜視図である。 図において、１００は生地、１０２はスラツト
コンベヤ、１１２，２１２はレーザヘツド、１１
４，１１６，２１４，２１６はミラー駆動部、１
１８は集光手段、１２０は凸面鏡、１２２……凹
面鏡、１２４はレンズ、１２５はハーフミラー、
１２６，２２６はミラー、１２８はレーザ発振
器、１０２Ａはわん曲部、PX１，PX２，PY１，
PY２は軸、LA，LB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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持台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； 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中照射する光学手段を含み； 該光学手段は、レーザ光のビームを拡大するビ
   ーム拡大手段と、該拡大されたレーザ光の集光を
   行なう集光レンズ手段と、該集光レンズ手段の出
   力レーザ光を複数に分割する分割手段と、分割さ
   れた該レーザ光を反射させて被加工物に各々照射
   する複数の反射手段とを含み； 該各々の反射手段は、それぞれ、第１及び第２
   の軸に対する揺動手段を備えていること； を特徴とするレーザ加工装置。 ２ 前記各々の反射手段は第１又は第２の軸の一
   方を前記集光手段の光軸と平行にしていること； を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ
   加工装置。 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有しているこ
   と； を特徴とす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。