JPH0924482A - レーザー加工機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザービームの向きを変えるためのミラー
を不要とし、その取付け角度を微調整する手間も不要と
する。 【解決手段】 レーザー発振器６０からレーザーヘッド
３０に導かれたレーザービームを被加工物に照射し、か
つこの被加工物が保持される保持体１６とレーザーヘッ
ド３０とを相対的に移動させることによって加工を行う
レーザー加工機において、前記レーザー発振器６０から
出力されるレーザービームを光ファイバー５０によって
レーザーヘッドに導くことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームを
被加工物に照射して裁断や彫刻といった加工を行うレー
ザー加工機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、被加工物に対するレーザービーム
の照射可能に配置されたレーザーヘッドにレーザー発振
器から出力されるレーザービームを導くには、安全性を
確保するために筒状の導管が使用され、かつレーザービ
ームの向きを変えるためにミラーが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】レーザービームの方向
変換は正確さが要求され、そのためにはミラーの取付け
角度を微調整しなければならず、その作業は非常に難し
く、かつ手間を要するものであった。

【０００４】本発明の目的は、レーザービームの向きを
変えるためのミラーを不要とし、その取付け角度を微調
整する手間も不要とすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、レーザー発振
器から出力されるレーザービームを光ファイバーによっ
てレーザーヘッドに導くことを特徴とする。これによ
り、レーザー発振器から出力されるレーザービームは導
管やミラーを用いることなくレーザーヘッドに導かれ、
ミラーの取付け角度を微調整する作業が不要となる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお以下に説明する実施の形態は、本発明のレー
ザー加工機を多頭式ミシンの各ミシンヘッドに設けた例
である。図１はミシンの正面図、図２は図１の平面図で
ある。これらの図面で示すように、フレーム本体１０に
おいてテーブル１４の上方に位置している支持フレーム
１２の前面には３個のミシンヘッド２０が等間隔で設け
られている。またテーブル１４の上面には、被加工物
（布など）を保持可能な保持体（刺繍枠）１６が所定の
移動データ（刺繍データ）に基づいて図２のＸ，Ｙ両方
向へ移動制御可能に設けられている。

【０００７】図３は一つのミシンヘッド２０とその周辺
部分を拡大して表した正面図、図４は図３の側面図であ
る。これらの図面で示すように各ミシンヘッド２０は、
前記支持フレーム１２に固定されたミシンアーム２２の
前面部に対してその幅方向（図３の左右方向）へスライ
ド可能に支持された針棒ケース２４を備えている。この
実施形態でのミシンヘッド２０は多針（６針）タイプで
あって、図３で示す各縫い針２６は針棒ケース２４に上
下動自在に支持された個々の針棒（図示外）の下端部に
結合されている。これらの針棒のうちの１本が前記針棒
ケース２４のスライドによって選択され、その選択され
た針棒のみがその縫い針２６と共に上下に駆動されるの
は周知のとおりである。

【０００８】前記の各ミシンヘッド２０における針棒ケ
ース２４の一側面には、レーザーヘッド３０が取付けら
れている。後で説明するようにこのレーザーヘッド３０
から照射されるレーザービームの光軸は、各縫い針２６
のピッチを整数倍（図面では３倍）した距離だけ右端の
縫い針２６からオフセットさせ（図３参照）、かつミシ
ンの前方へ所定の距離だけ縫い針２６からオフセットさ
せている。図５にレーザーヘッド３０が斜視図で示さ
れ、図６に同じくレーザーヘッド３０が断面で示されて
いる。これらの図面からも明らかなようにレーザーヘッ
ド３０は、ブロック３２と、このブロック３２に対して
上下向きに取付けられた上筒３６及び下筒３７と、この
下筒３７の外周に昇降可能に取付けられた保護筒４０と
によって構成されている。

【０００９】前記ブロック３２は、針棒ケース２４の側
面に対して前後の傾き調整可能に取付けられたブラケッ
ト３４に対してピン３３の軸線回りに左右の傾き調整可
能に取付けられている。このブロック３２の調整後は図
５，６で示す２本のロックボルト３３ａを締付けること
で、その調整位置に保持される。前記上筒３６は図６で
示すようにブロック３２に貫通して取付けられ、この上
筒３６の下端部に前記下筒３７の上端部が互いのねじ込
みによって結合されている。そして上筒３６はブロック
３２に対して上下の位置調整可能であり、この調整後は
図５，６で示す２本のロックボルト３５及びロックナッ
ト３５ａを締付けることで、その調整位置に保持され
る。上筒３６の内部にはレーザービームを集光して合焦
させるための第１レンズ３８が、また下筒３７の内部に
は第２レンズ３９がそれぞれ保持されている。

【００１０】前記保護筒４０の上端部は、エアシリンダ
４４のロッド４５に結合されたプレート状の支持部材４
６により支持されている。したがってこの保護筒４０
は、エアシリンダ４４の駆動により、図３の仮想線で示
す退避位置と実線で示す使用位置との間を昇降させるこ
とができる。保護筒４０の側壁部には図３〜図５で示す
ようにエアチューブ４２の一端が接続され、このエアチ
ューブ４２を通じて図示外のエア供給源から保護筒４０
の内部にエアが吹き込まれるようになっている。なお保
護筒４０は、レーザーヘッド３０で照射するレーザービ
ームを確認できるように透明な合成樹脂材などで形成さ
れている。

【００１１】前記支持部材４６には、保護筒４０の前面
側においてエア吹出しパイプ４８が支持されている。こ
のエア吹出しパイプ４８もチューブ４９を通じて図示外
のエア供給源に接続されているとともに、エア吹出しパ
イプ４８の下端部は保護筒４０の下方に向かって開口し
ている。また図３，４で示すように前記支持フレーム１
２の下面に配置されているダクト１３の前面及び底面に
はレーザーヘッド３０と対応する箇所において複数個の
吸引孔１３ａが形成されているとともに、このダクト１
３は図示外の吸引ブロアを経て集塵機に通じている。図
６で示すように前記テーブル１４上の針板２８には、前
記縫い針２６が通る針孔２８ａとは別に保護筒４０の下
面部（底面部）に形成されているビーム孔４１の真下に
おいてレーザービームを通すための通孔２８ｂがあけら
れている。

【００１２】図６から明らかなように、前記レーザーヘ
ッド３０における上筒３６の上端部にはニップル３６ａ
がねじ込みによって結合されている。このニップル３６
ａには光ファイバー５０の一方の端部のコネクタ５１が
接続されている。この光ファイバー５０は、前記針棒ケ
ース２４の側面にクリップ５６で止められて上方へ導か
れ、かつ前記支持フレーム１２の上面にクリップ５７で
止められて後方へ導かれている（図３，４参照）。前記
光ファイバー５０は屈曲性に優れた（最小曲げ半径；２
cm）ハロゲン化銀の多結晶ファイバーが使用され、ガス
レーザー（ＣＯ₂ レーザー）用としては３０ワットまで
のエネルギーの伝送が可能である。

【００１３】図２で示すように支持フレーム１２の後方
位置には、各レーザーヘッド３０と対応する数（３個）
のレーザー発振器６０がそれぞれ前後方向に向けて配置
されている。このレーザー発振器６０は、レーザービー
ムを連続的に照射できるガスレーザー（ＣＯ₂ レーザ
ー）を用いた形式のものである。レーザー発振器６０の
周辺を拡大して表した図７からも明らかなように、各レ
ーザー発振器６０が載置されている個々の支持プレート
６６は、前記支持フレーム１２に固定されたフレーム６
４と前記テーブル１４の後端部に固定されたフレーム６
５とによって水平に支持されている。これらの各支持プ
レート６６には、レーザー発振器６０から出力されるレ
ーザービームの案内管６２を把持したブロック６３が支
持されている。

【００１４】図８に前記案内管６２の箇所が拡大断面で
示されている。この図面から明らかなように前記光ファ
イバー５０の他方の端部のコネクタ５２は、案内管６２
の先端にねじ込みによって結合されたニップル６２ａに
接続されている。また図２で示すように各支持プレート
６６の上面には可視光を出力する半導体レーザー発振器
６８がそれぞれ設けられている。これらの半導体レーザ
ー発振器６８の出力口に接続された光ファイバー６９
は、個々のレーザー発振器６０の光ファイバー５０にそ
れぞれ接続されている。これによって各レーザー発振器
６０から出力される無色のレーザービームが可視光とな
る。

【００１５】各レーザー発振器６０の案内管６２には、
図９で示すレーザービームの遮断装置７０がそれぞれ設
けられている。この遮断装置７０は、正規の出力信号に
よらずにレーザー発振器６０からレーザービームが出力
された場合に機能させるもので、前記ブロック６３に固
定されたブラケット７３にロータリーソレノイド７２が
取付けられ、このソレノイド７２の出力軸にシャッター
７４が固定された構成になっている。このロータリーソ
レノイド７２によってシャッター７４を図９の実線位置
から仮想線位置に作動させることにより、シャッター７
４の円弧形の部分が前記案内管６２のスリット７６から
内部に入り込み、この案内管６２内の光路を遮断でき
る。

【００１６】前記構成のレーザー加工器において、ミシ
ンのメインスイッチ（図示外）をオンにすると各レーザ
ー発振器６０及び半導体レーザー発振器６８の電源が入
り、これらの予熱が開始される。これと並行して前記ミ
シンヘッド２０の針棒ケース２４をスライドさせてレー
ザーヘッド３０を選択するとともに、各レーザーヘッド
３０の前記エアシリンダ４４を作動させて前記保護筒４
０を図３の実線あるいは図６で示す使用位置に下降させ
る。なお各エアシリンダ４４の制御は、図３で示すよう
に各ミシンヘッド２０の針棒ケース２４の側部に設けら
れているコントロールパネル８０の昇降スイッチ８２を
操作して行う。

【００１７】各レーザー発振器６０から出力される無色
のレーザービームは半導体レーザー発振器６８から出力
されたレーザービームによって可視光となり、前記光フ
ァイバー５０を透過してレーザーヘッド３０に伝送され
る。ここで前記コントロールパネル８０のテストスイッ
チ８４とアップスイッチ８６とを同時に押すことでテス
トモードとなり、極低レベルのレーザービームが所定の
時間照射される。このテストモードにおいてレーザービ
ームが前記針板２８の通孔２８ｂの中心を通っているか
否かを確認し、レーザービームがずれている場合は針棒
ケース２４に対する前記ブラケット３４の前後方向の傾
き調整あるいはブラケット３４に対する前記ブロック３
２の左右方向の傾き調整によって補正する。

【００１８】レーザービームのパワー調整については、
図１で示すミシンの操作パネル１８上で設定モードに切
換えた後、前記コントロールパネル８０のテストスイッ
チ８４とアップスイッチ８６とを同時に押し続けること
で徐々にパワーアップし、テストスイッチ８４とダウン
スイッチ８８とを同時に押し続けることで徐々にパワー
ダウンする。またレーザービームの合焦位置の調整につ
いては、前記ブロック３２に対する上筒３６の上下位置
を調整して前記レンズ３８，３９の合焦位置を調整す
る。被加工物（布など）によっては焦点距離の異なるレ
ンズを使用した方がよい場合もあり、その場合はレーザ
ーヘッド３０そのものを取外して焦点距離の異なるレン
ズを備えた別のレーザーヘッドと交換する。レーザービ
ームのパワー調整及び合焦位置の調整は、被加工物を取
り替える毎に行う。

【００１９】さてレーザー加工に際しては、図１，２で
示す前記保持体（刺繍枠）１６に被加工物（布や皮革）
をセットし、この保持体１６を刺繍データに基づいて図
２のＸ，Ｙ両方向へ移動制御しながらレーザーヘッド３
０からレーザービームを連続的に照射する。これによっ
て被加工物にはデータどおりの裁断や彫刻などのレーザ
ー加工が施される。なおレーザー加工時には刺繍データ
による移動制御を直線補間しつつ等速度で連続的に保持
体１６を移動させている。ただし刺繍データのステッチ
長がある程度小さく設定されている場合は、必ずしも直
線補間や等速度としなくてもレーザー加工は可能であ
る。

【００２０】レーザー加工中においては、前記保護筒４
０の内部に前記エアチューブ４２を通じてエアが送り込
まれており、このエアは保護筒４０のビーム孔４１から
被加工物の加工箇所に排出されている。これによって被
加工物がレーザービームで焦がされるときに発生する炎
が吹き消され、かつそのときに生じた煙は前記エア吹き
出しパイプ４８から吹き出されるエアによって図３，４
で示す前記ダクト１３に向けて送られる。したがってこ
の煙はダクト１３の吸引孔１３ａから吸引されて集塵機
に送られ、脱臭などの処理が行われる。

【００２１】前記保持体１６の移動制御は刺繍データに
よらず、レーザー加工のための専用データを使用しても
よく、またレーザー加工が単純加工（例えば直線カッ
ト）の場合には保持体１６は固定とし、前記支持フレー
ム１２をフレーム本体１２に対して移動制御させる構成
とすることも可能である。前記レーザーヘッド３０につ
いては、これをミシンヘッド２０の針棒ケース２４に取
付ける代わりに支持フレーム１２に直接取付けてもよ
い。なおこの実施形態では、刺繍縫いとレーザー加工と
のコンビネーション作業を可能とするためにレーザー加
工機を刺繍ミシンに設けた例について説明したが、レー
ザー加工専用機に本発明を適用することは勿論可能であ
る。

【００２２】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
この実施の形態には特許請求の範囲に記載した技術的事
項の他につぎのような各種の技術的事項が含まれている
ことを付記しておく。 １．請求項１記載のレーザー加工機において、光ファイ
バーがハロゲン化銀の多結晶ファイバーであることを特
徴としたレーザー加工機。これによって光ファイバーが
屈曲性に優れ、レーザー発振器とレーザーヘッドとの配
置の自由度が増す。 ２．請求項１記載のレーザー加工機において、被加工物
の保持体とレーザーヘッドとを相対的に移動させるため
のデータにミシンの刺繍データを利用することを特徴と
したレーザー加工機。これによりミシンの刺繍データを
そのまま利用してレーザー加工を行うことができる。 ３．請求項１記載のレーザー加工機において、被加工物
の保持体をレーザーヘッドに対して移動させることを特
徴としたレーザー加工機。これによりミシンの保持体と
その駆動機構をレーザー加工に利用できる。 ４．請求項１記載のレーザー加工機において、レーザー
ヘッドを被加工物の保持体に対して移動させることを特
徴としたレーザー加工機。

【００２３】

【発明の効果】レーザー発振器から出力されたレーザー
ビームをレーザーヘッドに導くためのミラーが不要とな
り、その取付け角度を微調整するための手間も不要とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ミシンの正面図。

【図２】図１の平面図。

【図３】一つのミシンヘッドとその周辺部分を拡大して
表した正面図。

【図４】図３の側面図。

【図５】レーザーヘッドを表した斜視図。

【図６】同じくレーザーヘッドを表した断面図。

【図７】レーザー発振器の周辺を表した拡大図。

【図８】レーザー発振器の案内管を表した断面図。

【図９】レーザービームの遮断装置を表した斜視図。

【符号の説明】

１６ 保持体 ３０ レーザーヘッド ５０ 光ファイバー ６０ レーザー発振器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザー発振器からレーザーヘッドに導
   かれたレーザービームを被加工物に照射し、かつこの被
   加工物が保持される保持体とレーザーヘッドとを相対的
   に移動させることによって加工を行うレーザー加工機に
   おいて、 前記レーザー発振器から出力されるレーザービームを光
   ファイバーによってレーザーヘッドに導くことを特徴と
   したレーザー加工機。