JPH07115221B2 - レーザー加工機におけるレーザー光遮断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザー加工機のレー
ザー発振器で発振されるレーザー光をレーザー発振器の
発振作用を停止させることなく、被加工部材に向けて出
力されるレーザー光の途中を遮断してレーザー光が被加
工物に到達しないようにした遮断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザー加工機によって靴や背広の型紙
を形成する場合には、図３に示すように型紙部材１にレ
ーザー光を所定の加工軌跡２に沿って一定速度で移動さ
せ、その強い集光熱エネルギーによって型紙部材１を裁
断するようになっているが、加工軌跡２がレーザー光の
移動方向に向いて曲線あるいは直線になっておればよい
が、加工軌跡２がその一点２ａから鋭角状に反転するよ
うになっている場合には、例えレーザー光が加工軌跡２
に沿って等速で移動していても、結果的にレーザー光は
その一点２ａに到達した後、その一点２ａから反転する
ために瞬時その一点２ａでその移動を停止することにな
る。上述のようにレーザー光の集光熱エネルギーは極め
て強力があるからその瞬時の停止によってその一点２ａ
を必要以上に大きく焼き切るといった問題がある。図４
にその現象を示す。

【０００３】レーザー発振器の発振作用を加工作業中に
停止することは作業能率を低下させることになるから、
このような現象は止むを得ないものと見做され、レーザ
ー加工の時には上述のような反転軌跡のないような設計
を行うようにしてした。勿論、発振中のレーザー光を適
当な遮断板で遮断することも考えられるが、遮断した強
力なレーザー光の処理や瞬時の遮断開放速度をどのよう
にして達成するかが未解決の問題として残っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、レー
ザー加工機での加工作業途上でレーザー光の発振作用を
停止させることなく、迅速にレーザー光の出力途上を遮
断すると共に、そのレーザー光の処理を良好に行うこと
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本考案の請求項１は、参照符号を付して示せば、レ
ーザー発振器３から出力されるレーザー光の出力途上に
該レーザー光を千鳥状に反射屈折せしめるための第一お
よび第二の反射ミラー４，５を設け、このうち第一の反
射ミラー４はこれに反射屈折されるレーザー光の屈折角
を自在に変更することができるようロータリーアクチュ
エータ６によって揺動可能に支持されており、第二の反
射ミラー５はこれに反射屈折されるレーザー光の出力方
向が一定方向に向くよう固定状態に支持されており、ま
た第二の反射ミラー５に反射屈折されるレーザー光の出
力途上にアパーチャー７を設置し、且つ前記第一の反射
ミラー４の揺動途上または揺動端においてこれに反射屈
折されるレーザー光を受けるレーザー光吸収板８を設置
してなる構成を採用するものである。

【０００６】また請求項２にあっては、前記ロータリア
クチュエータ６はパルス励磁形ソレノイドである請求項
１記載の構成を採用するものである。

【０００７】さらに請求項３にあっては、前記吸収板８
には冷却用ジャケット９が内蔵されてなる請求項１また
は２記載の構成を採用するものである。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１にあっては、レーザー加工作
業時には、レーザー発振器３から出力されるレーザー光
Ｌ１は第一および第二の反射ミラー４，５よって千鳥状
に反射屈折してアパーチャー７に当たり、その孔７ａを
通過する有効なレーザー光Ｌ２が周知の集光レンズ１０
（加工ヘッド）に集光されて被加工物Ｗを照射し、この
状態で前述の加工軌跡２に沿って移動して裁断作業を行
うことになるが、レーザー光Ｌ２が加工軌跡２の反転位
置（前述の一点２ａ）に達すると、その信号を受けてロ
ータリーアクチュエーター６が励磁され、第一の反射ミ
ラー４を一方側に揺動せしめ、これに反射屈折されるレ
ーザー光Ｌ１の屈折角を変更せしめて被加工物Ｗに対す
るレーザー光の照射を遮断すると共に、該レーザー光Ｌ
１をレーザー光吸収板８に向けて反射せしめ、これにレ
ーザー光Ｌ１を吸収せしめる。そして被加工物Ｗに対す
るレーザー光の遮断の一瞬後にロータリーアクチュエー
ター６が当初の方向に逆転揺動し、レーザー光Ｌ１は再
び第二の反射ミラー５およびアパーチャー７を介して被
加工物Ｗを照射することになる。

【０００９】即ち、例えば図４に示すように、レーザー
光が加工軌跡２の鋭角状に反転する一点２ａに達する
と、瞬時そのレーザー光の照射を遮断し、その一瞬後の
反転時にレーザー光の照射を再び継続することによっ
て、レーザー光の移動途上において加工軌跡２の一点２
ａにレーザー光の集光熱エネルギーが集中することがな
いから、その一点２ａを必要以上に大きく焼き切ること
がない。

【００１０】また請求項２によれば、ロータリアクチュ
エータ６はパルス励磁形ソレノイドであるから、１００
〜２０００Ｈｚの低周波数において、一周波数のパルス
幅ごとにロータリアクチュエータ６を正逆回転させるこ
とが可能であり、第一の反射ミラー４を０．００１〜
０．０００５秒の極めて高速の範囲で開閉作動をさせる
ことが可能である。

【００１１】また請求項３にあっては、前記吸収板８に
は冷却用ジャケット９が内蔵されているため、レーザー
光の非常に強い熱エネルギーを受けても吸収板８は過剰
に加熱されることがなく、該熱エネルギーを良好に吸収
することになる。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の例えば駆動電力
１００Ｗのレーザー加工機を示すもので、そのレーザー
発振器３から出力されるレーザー光Ｌ１（光径８ｍｍ）
の光軸上に、ロータリアクチュエータ６によって左右に
揺動される第一の反射ミラー４が設置され、該第一の反
射ミラー４が左右のいずれか、例えば時計方向に揺動し
たその揺動端において第一の反射ミラー４に反射屈折さ
れるレーザー光Ｌ１を受け、該レーザー光Ｌ１を千鳥状
に反射屈折させる第二の反射ミラー５が第一の反射ミラ
ー４に対向して且つ該ミラー５によって反射屈折される
レーザー光Ｌ２が一定の方向を向くように固定状態に設
けられている。そして該レーザー光Ｌ２の出力途上にお
いてアパーチャー７が設置されており、このアパーチャ
ー７は周知の構造のものであり、レーザー光Ｌ２のうち
その出力の弱い外周側のレーザー光はアパーチャー７に
よってその通過を遮断し、出力の強い中心部のレーザー
光Ｌ２のみをその孔７ａを通過させるようになってお
り、この孔７ａを通過したレーザー光Ｌ２は集光レンズ
１０（加工ヘッド）によって集光され熱エネルギーを高
めた後に、被加工物Ｗを照射するようになっている。ま
た第一の反射ミラー４が前記揺動端から反対の反時計方
向に揺動した揺動端において第一の反射ミラー４に反射
屈折されるレーザー光Ｌ１を受けるレーザー光吸収板８
を第一の反射ミラー４に対向して設け、該吸収板８の内
部に水管を蛇行させるようにした冷却用ジャケット９が
内蔵されてなる。吸収板８としては黒鉛板が用いられる
ことが好ましい。

【００１３】前記ロータリアクチュエータ６はパルス励
磁形ソレノイドが用いられ、例えば１９０Ｈｚ／ｓの低
周波数で、一周波数ごとに回転角２８°の範囲を正逆転
（往復揺動）するもの（ゼネラルスキャニング株式会社
製）が用いられる。そして第一の反射ミラー４の時計方
向への揺動端において反射屈折されるレーザー光Ｌ１が
第二の反射ミラー５に当たり、第二の反射ミラー５に反
射屈折されるレーザー光Ｌ２がアパーチャー７の孔７ａ
を通って被加工物Ｗに照射している状態から、できるだ
け速くレーザー光Ｌ２が第２の反射ミラー５から離反し
て前記レーザー吸収板８側に移行させるためには、ロー
タリアクチュエータ６の駆動速度と共に、第２の反射板
５からレーザー吸収板８にレーザー光が移行する周速度
が速いことが好ましいことはいうまでもない。

【００１４】例えば、前記ロータリアクチュエータ６が
１９０Ｈｚ／ｓの低周波数で、一周波数ごとに回転角２
８°の範囲を正逆転（往復揺動）するものであれば、１
９０分の１秒で回転角２８°の範囲を往復揺動すること
になるが、この速さではレーザー光遮断速度としては不
十分であり、少なくとも１０００分の１秒の速さで回転
角２８°の範囲で１０ｍｍの間隔を往復揺動することが
必要とすれば、図２に示す第一の反射ミラー４と第２の
反射ミラー５との間の距離Ｌは、次の計算式より求める
ことができる。

【００１５】 ２８°×２×１９０＝１０６４０°／ｓｅｃ ｖ＝１０６４０×π÷１８０＝１８５．６ｒａｄ／ｓｅ
ｃ Ｖ＝１０ｍｍ×２×１０００Ｈｚ／ｓｅｃ ＝２００００ｍｍ／ｓｅｃ ここで、ｖ＝Ｖであるから、またＶ＝Ｌ×θｍｍ／ｓｅ
ｃであるから ２００００ｍｍ／ｓｅｃ＝Ｌ×１８５．６ｒａｄ／ｓｅ
ｃ Ｌ＝１０７．７６ｍｍとなる。

【００１６】従って、前記距離Ｌを１０７．７ｍｍに取
ることによって、１０００分の１秒の速さでレーザー光
Ｌ２の被加工物Ｗへの照射状態から遮断状態に、更に照
射状態に切り換えることができることになる。

【００１７】即ち、第一の反射ミラー４がその時計方向
への揺動端において、レーザー光Ｌ１を第二の反射ミラ
ー５に向けて反射屈折せしめ、第二反射ミラー５によっ
てレーザー光Ｌ２をアパーチャー７および集光レンズ１
０を通って被加工物Ｗに照射せしめ、この状態で図３に
示すようにレーザー光Ｌ２を加工軌跡２に沿って移動せ
しめ、レーザー光Ｌ２が反転位置２ａに達するとそのパ
ルス信号を受けてロータリーアクチュエータ６が反時計
方向に揺動し、１０００分の１の速さでレーザー光Ｌ１
はレーザー光吸収板８側に移行して被加工物Ｗへのレー
ザー光Ｌ２の照射を遮断し、また遮断した位置から開放
位置に揺動することになる。遮断されたレーザー光Ｌ１
は吸収板８に当たり、その熱エネルギーは吸収板８に吸
収され、この熱エネルギーの吸収により加熱される吸収
板８は冷却用ジャケット９に冷却され、過剰に加熱され
ることがない。

【００１８】このようにレーザー光Ｌ２が前記一点２ａ
に達し、その反転移動時に結果的に２ａ点でレーザー光
Ｌ２の移動が瞬時停止してもその瞬時の停止時はレーザ
ー光Ｌ２の照射が遮断されているため、２ａ点を過剰に
焼き切るということがなく、レーザー光Ｌ２の一定速度
の移動によって、その加工軌跡２の全域に対し均一の熱
エネルギーによって正確に剪断加工を行うことができ
る。

【００１９】しかもそのレーザー光Ｌ２の遮断された一
瞬後、例えば０．００１〜０．０００５秒の高速でレー
ザー光Ｌ２の被加工物に対する照射を再開することにな
るからその後の加工作業に支障をきたすことがない。

【００２０】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、レーザー加
工において、レーザー光を被加工物上を一定の速度で移
動しながら照射して剪断する際に、レーザー光の移動を
瞬時停止した時にレーザー発振器における発振作用を停
止させることなくレーザー光の出力途上を高速に遮断し
且つ開放することができるから、レーザー光の集光熱エ
ネルギーが被加工物に局部的に集中することがない。こ
のため被加工物を過剰に焼き切ることがなく正確なレー
ザー加工を行うことができる。

【００２１】しかもレーザー光はレーザー発振器からの
出力途上を反射ミラーによって遮断されるようになって
いるため、レーザー光の光径が大きい場合であっても、
即ちレーザー発振器の駆動電力が１００Ｗを超える場合
であっても確実に遮断することができる。

【００２２】さらにまた反射ミラーによって遮断され屈
折されるレーザー光は吸収板によって良好に吸収される
ため、安全である。

【００２３】また請求項２によれば、ロータリアクチュ
エータはパルス励磁形ソレノイドであるから、一周波数
のパルス幅ごとにロータリアクチュエータを正逆回転さ
せることが可能であり、反射ミラーを、従ってレーザー
光を、被加工物上の移動途上においてその加工軌跡上停
止させることなく、極めて高速に遮断し且つ開放するよ
うに作動させることが可能であり、正確なレーザー加工
作業を行うことができる。

【００２４】また請求項３にあっては、レーザー光の非
常に強い熱エネルギーを受けても吸収板は過剰に加熱さ
れることがなく、長時間の使用に充分耐えることがで
き、安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体を示す斜視図である。

【図２】本発明の作用を説明するための要部平面図であ
る。

【図３】被加工物に対するレーザー加工の際の加工軌跡
の一例を示す。

【図４】図３におけるＡ部の拡大図である。

【符号の説明】

１ 型紙部材 ２ 加工軌跡 ２ａ 加工軌跡の一点 ３ レーザー発振器 ４ 第一の反射ミラー ５ 第二の反射ミラー ６ ロータリーソレノイド ７ アパーチャー ８ レーザー吸収板 ９ 冷却用ジャケット １０ 集光レンズ Ｌ１ レーザー光 Ｌ２ レーザー光

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 登 兵庫県尼崎市常光寺１丁目９番１号 大阪 富士工業株式会社内 (56)参考文献 実開 昭58−21101（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−93359（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−49390（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー発振器から出力されるレーザー
   光の出力途上に該レーザー光を千鳥状に反射屈折せしめ
   るための第一および第二の反射ミラーを設け、このうち
   第一の反射ミラーはこれに反射屈折されるレーザー光の
   屈折角を自在に変更できるようロータリーアクチュエー
   タによって揺動可能に支持されており、第二の反射ミラ
   ーはこれに反射屈折されるレーザー光の出力方向が一定
   方向に向くよう固定状態に支持されており、また第二の
   反射ミラーに反射屈折されるレーザー光の出力途上にア
   パーチャーを設置し、且つ前記第一の反射ミラーの揺動
   途上またはその揺動端においてこれに反射屈折されるレ
   ーザー光を受けるレーザー光吸収板を設置してなるレー
   ザー加工機におけるレーザー光遮断装置。
2. 【請求項２】 前記ロータリアクチュエータはパルス励
   磁形ソレノイドである請求項１記載のレーザー加工機に
   おけるレーザー光遮断装置。
3. 【請求項３】 前記吸収板には冷却用ジャケットが内蔵
   されてなる請求項１または２記載のレーザー加工機にお
   けるレーザー光遮断装置。