JP4769555B2

JP4769555B2 - レーザ被覆除去装置

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Publication number: JP4769555B2
Application number: JP2005333190A
Authority: JP
Inventors: 清光川島; 信幸宮本
Original assignee: 株式会社オキナヤ
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: JP2007143280A

Description

本発明は、レーザ発振器から出射されたレーザ光により被覆付き線材の被覆を除去するレーザ被覆除去装置に関する。

被覆付き線材は、例えば金属線等からなる芯線の外周部に絶縁樹脂等の絶縁被覆が形成されており、被覆除去装置によって端部の絶縁被覆が所定の長さに亘って除去されて用いられる。被覆除去装置としては、例えば金属刃を被覆付き線材の外周部に押し当てるとともに、線材或いは金属刃を移動させることによって絶縁被覆を削り取るようにした金属刃被覆除去装置が提供されている。かかる金属刃被覆除去装置は、金属刃によって芯線が傷付きやすい、金属刃の磨耗に対して頻繁にメンテナンスを実施する必要がある、極細の線材への対応が困難である、線材を固定した状態で金属刃を当てて被膜を除去することから効率が悪い等の種々の問題がある。

被覆除去装置には、レーザ発振器から出射されたレーザ光を集光レンズによって被覆付き線材の外周部に集光して芯線に形成された被膜を除去するレーザ被覆除去装置も提供されている。レーザ被覆除去装置は、被覆付き線材に対して非接触状態で被膜を除去することから、上述した接触型の金属刃被覆除去装置の問題を解決し、細径の被覆付き線材であっても効率的に被膜を除去することが可能である。なお、レーザ被覆除去装置は、被膜が絶縁樹脂材によって形成される場合に、レーザ源として一般にＣＯ２レーザが用いられて効率的な除去が行われる。

特許文献１には、レーザ光路の途中に光路切り換え用ミラーを配置し、この光路切り換え用ミラーを切り換えることによって線材に対してレーザ光を選択的に照射させるようにしたレーザ被覆除去装置が開示されている。特許文献２には、レーザ発振器から出射されたレーザ光をレーザ分割ミラーによって分割するとともに、分割されたレーザビームを互いに１８０°でない角度で線材に集光させるレーザ被覆除去装置が開示されている。特許文献３には、二次元偏向されたレーザ光をｆθレンズに入射させ、このｆθレンズを通過したレーザ光を線材を挟んで配置したミラーによって反射させて線材に２方向から照射させるレーザ被覆除去装置が開示されている。

特開平２−２９９４０６号公報特開平４−２７５００７号公報特開２００３−２９０９４３公報

ところで、特許文献１に開示されたレーザ被覆除去装置においては、光路切り換え用ミラーの切り換え動作を行って線材の片側領域毎に被覆を除去することから、効率が悪いといった問題がある。また、かかるレーザ被覆除去装置においては、例えば細径の被覆付き線材から被覆を除去する場合に、線材の外周部にレーザ光を正確に照射させるために光路切り換え用ミラーを精密に駆動することが必要である。

特許文献２に開示されたレーザ被覆除去装置においては、１つのレーザ発振器から出射されて２分割されたレーザ光が被覆付き線材に対して２方向から同時に照射されることから、被覆を効率よく除去することが可能であるとともに２分割されたレーザ光による悪影響も回避される。レーザ被覆除去装置においては、線材の外周部にそれぞれ集光される２方向からのレーザ光によって被膜を全周に亘って除去するために、具体的な構成についての開示は無いが、線材をレーザ光の光軸に対して直交する方向に移動させる何らかの構成が必要である。レーザ被覆除去装置においては、例えば細径で腰の弱い被覆付き線材に用いる場合に、線材の保持機構やこれを移動させる駆動機構が精密かつ複雑となる。

特許文献３に開示されたレーザ被覆除去装置においても、被覆付き線材に対して２方向からレーザ光を同時に照射して被覆を除去する。レーザ被覆除去装置においては、レーザ発振器から出射されたレーザ光を特殊なｆθレンズを用いてその焦点位置を規制するとともに、線材を精密に位置決めする構造が設けられる。また、レーザ被覆除去装置においても、線材をレーザ光の光軸に対して直交する方向に移動させる構成が必要である。

したがって、本発明は、上述した従来のレーザ被覆除去装置の問題点を解決し、構造が簡易であり、線材の被覆を効率よくかつ精密に除去するレーザ被覆除去装置を提供することを目的に提案されたものである。

上述した目的を達成する本発明にかかるレーザ被覆除去装置は、レーザ光を出射するレーザ発振器と、レーザ光を受光面を通過して進行する第１レーザ光と受光面で屈折反射される第２レーザ光とに２分割するレーザ光分割光学部品と、第１集光レンズと複数の全反射ミラーを有して第１レーザ光を被覆付き線材が供給される加工部に導光するとともに第１集光レンズによって被覆付き線材の一方外周部側に集光させる第１光学系と、第２集光レンズと全反射ミラーを有して第２レーザ光を加工部に導光するとともに第２集光レンズによって被覆付き線材の対向する他方外周部側に第１集光レンズにより集光される第１レーザ光の入射角度に対して第２レーザ光の入射角度にずれ角度を付して集光させる第２光学系と、レーザ光分割光学部品に入射する検出用レーザ光を出射する検出用レーザ光発振器を有して加工部において第１光学系と第２光学系を介して導光された検出用レーザ光のレベルを検出して検出信号を出力するレーザ検出機構を備える。レーザ被覆除去装置は、一端側にレーザ発振器を搭載したシャーシと、一端側がレーザ発振器のレーザ光出射部と対向する水平部位とこの水平部位の他端側に一体に形成された直交部位とを有してレーザ光分割光学部品とレーザ検出機構及び第１光学系の複数の全反射ミラーと第２光学系の全反射ミラーを搭載し、水平部位と直交部位で囲まれた懐部位の空間部を加工部として構成してシャーシに組み付けられたベース部材を備える。レーザ被覆除去装置は、ベース部材に基部を組み合わせて加工部を挟む第１端部が第１光学系の第１集光レンズの取付部を構成するとともに第２端部が第２光学系の第２集光レンズの取付部を構成する取付プレート部材と、この取付プレート部材に対してスライドガイドユニットを介して加工部と対向しかつ接離する方向にスライド自在に組み合わされるスライドプレート部材と、取付プレート部材の第１端部及び第２端部と対応位置するスライドプレート部材の両端部にそれぞれ固定されて第１集光レンズと第２集光レンズを保持する第１レンズホルダ部材及び第２レンズホルダ部材と有するレンズホルダ機構を備える。レーザ被覆除去装置は、駆動モータと、偏心軸部材を有して駆動モータの回転出力を往復出力に変換してレンズホルダ機構のスライドプレート部材に伝達する変換機構と、レーザ検出機構から出力される検出信号に基づいて駆動モータの回転を制御するエンコーダユニットを有し、第１集光レンズと第２集光レンズとが被覆付き線材の軸線と直交する方向に移動するようにレンズホルダ機構を駆動するレンズホルダ駆動機構を備える。

レーザ被覆除去装置においては、レーザ発振器から出射されたレーザ光を、その光軸上に設置したビームスプリッタ等のレーザ光分割光学部品によって透過成分の第１レーザ光と反射成分の第２レーザ光とに２分割する。レーザ被覆除去装置においては、第１レーザ光と第２レーザ光とを、第１光学系と第２光学系とによって被覆付き線材が供給される加工部の相対する両側位置へと導光する。レーザ被覆除去装置においては、第１集光レンズと第２集光レンズとにより、第１レーザ光と第２レーザ光とを加工部において浮いた状態で保持された被覆付き線材の相対する外周部に集光させる。レーザ被覆除去装置においては、レンズホルダ駆動機構によりレンズホルダ機構を駆動することにより、第１集光レンズと第２集光レンズとを加工部に供給された被覆付き線材に対して軸線と直交する方向及び軸線方向に同時に移動させる。レーザ被覆除去装置においては、第１集光レンズと第２集光レンズとによって集光された第１レーザ光と第２レーザ光のビームスポットが被覆付き線材の外周部に集光しつつその軸線と直交する方向及び軸線方向に移動して被覆付き線材の所定位置において外周部に形成された被覆を全周に亘って除去する。レーザ被覆除去装置においては、レーザ検出機構からの検出信号に基づいてレンズホルダ駆動機構の制御が行われ、被覆付き線材の外周部における第１レーザ光と第２レーザ光のビームスポット位置が保持される。

本発明にかかるレーザ被覆除去装置によれば、加工部に対して第１集光レンズと第２集光レンズのみを被覆付き線材の軸線と直交する方向に同時に移動させることにより、被覆付き線材の外周部に形成された被覆を全周に亘って除去する。本発明にかかるレーザ被覆除去装置によれば、第１集光レンズや第２集光レンズを支持するレンズホルダ機構やこれを駆動するレンズホルダ駆動機構も簡易な構造であるとともに、加工部において被覆付き線材を位置決め固定したり回転させるといった構造も不要であることから、構造の簡易化とコスト低減が図られるとともに、位置決め等の操作も不要であり、タクトタイムの短縮化による効率向上が図られ、さらに精密な位置で被膜を全周に亘って除去することが可能である。

以下、本発明の実施の形態として図面に示したレーザ被覆除去装置１について詳細に説明する。レーザ被覆除去装置１は、加工部２に供給された被覆付き線材（以下、被覆線材と略称する。）３にレーザ光Ｌを照射して、芯線４の外周部に形成された絶縁被覆５を全周に亘って除去する。レーザ被覆除去装置１は、図１及び図２に示すように、レーザ光Ｌを出射するレーザ発振器６と、レーザ光Ｌを透過成分の第１レーザ光Ｌ１と反射成分の第２レーザ光Ｌ２とに２分割するレーザ光分割光学部品であるビームスプリッタ７とを備える。レーザ被覆除去装置１は、第１光学系８と第２光学系９とによって、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２を加工部２に導光する。

レーザ被覆除去装置１は、図１及び図２に示すように、第１光学系８が、第１全反射ミラー１０と、第２全反射ミラー１１と、第１集光レンズ１２とを備える。また、レーザ被覆除去装置１は、第２光学系９が、第２集光レンズ１４と、第３全反射ミラー１３とを備える。レーザ被覆除去装置１においては、ビームスプリッタ７と、第１光学系８の第１全反射ミラー１０及び第２全反射ミラー１１と、第２光学系９の第３全反射ミラー１３とが固定して設置される。レーザ被覆除去装置１は、詳細を後述するように第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４とが第１レンズホルダ機構１５Ａと第２レンズホルダ機構１５Ｂ（以下、個別に説明する場合を除いてレンズホルダ機構１５と総称する。）とによって被覆線材３を挟んで略対称位置に配置され、この被覆線材３に対してその外周部の両側から第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とを集光してレーザビームを同時に照射する。

レーザ被覆除去装置１は、レンズホルダ機構１５を駆動するレンズホルダ駆動機構１６を備える。レーザ被覆除去装置１は、レンズホルダ駆動機構１６によって、第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４とが被覆線材３の軸線に対して直交する方向に往復移動するようにレンズホルダ機構１５を駆動する。レーザ被覆除去装置１は、被覆線材３の外周部に集光された第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが、芯線４の外周部に形成された絶縁被覆５を除去する。

被覆線材３は、例えば銅線等の金属線を芯線４と、その外周部にＰＥ（ポリエチレン）或いはＰＰ（ポリプロピレン）等の絶縁樹脂材によって絶縁被覆５が形成される。被覆線材３は、詳細を省略するがコイル状に巻回されてフィーダ等の供給装置から加工部２へと供給される。被覆線材３は、レーザ光を照射される部位を第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４との焦点上に位置されて、加工部２に浮いた状態で保持される。なお、被覆線材３は、単線ばかりでなく、例えば多数本をフラット状に束ねたフラット線材であってもよいことは勿論である。レーザ被覆除去装置１は、レーザ発振器６としてＣＯ_２レーザ光を出射するＣＯ_２レーザ発振器が用いられ、絶縁被覆５を溶融温度以上に加熱して除去する。

レーザ被覆除去装置１は、図２に示すようにシャーシ１７の一端側に位置してレーザ発振器６が搭載され、このレーザ発振器６のレーザ光出射部６Ａに対向して後述するように各光学系部品を搭載したベース部材１８がシャーシ１７に組み付けられる。ベース部材１８は、図２に示すように、一端側がレーザ発振器６のレーザ光出射部６Ａと対向された水平部位１８Ａと、この水平部位１８Ａの他端側に一体に形成された直交部位１８Ｂとからなる全体略Ｌ字状を呈している。ベース部材１８は、水平部位１８Ａと直交部位１８Ｂとで囲まれた懐部位の空間部を加工部２として構成し、被覆線材３が図示しない送り機構を介して厚み方向に直交して供給されるようにする。

ベース部材１８には、水平部位１８Ａに、レーザ発振器６のレーザ光出射部６Ａの光軸上に位置しかつ受光面を光軸に対して４５°に傾けられてビームスプリッタ７が適宜の取付構造を介して取り付けられている。ビームスプリッタ７は、上述したようにレーザ発振器６から出射されたレーザ光Ｌを入射して、受光面を通過してベース部材１８の他端部側に進行する第１レーザ光Ｌ１と、受光面において屈折反射される第２レーザ光Ｌとに分割する。ベース部材１８には、適宜のホルダ構造により第１光学系８を構成する第１全反射ミラー１０と第２全反射ミラー１１及び第２光学系９を構成する第３全反射ミラー１３が取り付けられる。

第１光学系８は、ビームスプリッタ７を通過した第１レーザ光Ｌ１を、ベース部材１８の水平部位１８Ａに沿って他端部側へと導光し、この他端部側において第１全反射ミラー１０によって直交部位１８Ｂ側に折曲反射させてその先端部側へと導光し、この先端部側において第２全反射ミラー１１によって折曲反射させて第１集光レンズ１２を通過させて加工部２において被覆線材３の外周部に集光させる。第１光学系８は、第１全反射ミラー１０が、ベース部材１８に対してその水平部位１８Ａの他端部側に位置して反射面を第１レーザ光Ｌ１の光軸に対して４５°に傾けて配置される。第１全反射ミラー１０は、反射面において第１レーザ光Ｌ１を９０°の方向に屈折全反射させて直交部位１８Ｂの長さ方向へと導光する。

第２全反射ミラー１１は、ベース部材１８に対してその直交部位１８Ｂの先端部側に位置して、反射面を第１レーザ光Ｌ１の光軸に対して４５°に傾けて配置される。第２全反射ミラー１１は、第１全反射ミラー１０によって屈折反射された第１レーザ光Ｌ１を、反射面において９０°の方向に屈折全反射させて後述するように第１集光レンズ１２を介して加工部２側へと導光させるようにする。

第２光学系９は、ビームスプリッタ７により屈折反射された第２レーザ光Ｌ２を、第３全反射ミラー１３によって屈折反射させて第２集光レンズ１４を通過させて加工部２において被覆線材３の外周部に集光させる。第３全反射ミラー１３は、ベース部材１８の水平部位１８Ａに、ビームスプリッタ７に対して幅方向に離間した位置でかつ互いの反射面を略対向させて配置される。第３全反射ミラー１３は、詳細にはビームスプリッタ７に対して、反射面が約２〜３°の傾きを付されて対向配置されており、第１全反射ミラー１０によって反射された第２レーザ光Ｌ２を反射面において９０°の方向に屈折全反射させて後述するように第２集光レンズ１４を介して加工部２へと導光させる。

レーザ被覆除去装置１においては、上述したようにビームスプリッタ７に対して第３全反射ミラー１３を傾けて配置したことにより、後述するように被覆線材３の外周部に第１集光レンズ１２により集光される第１レーザ光Ｌ１の入射角度に対して第２集光レンズ１４により集光される第２レーザ光Ｌ２が約５°程度のずれ角度Δθを以って入射される。したがって、レーザ被覆除去装置１は、このずれ角度Δθによって、加工部２に被覆線材３が存在しない状態でも第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが相対する第２光学系９及び第１光学系８に直接入射されることが防止され損傷が生じることは無い。

レーザ被覆除去装置１には、上述した第１光学系８と第２光学系９により加工部２に導光される第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２の集光状態を検出するレーザ検出機構２１が設けられている。レーザ検出機構２１は、検出用レーザ光ＬＫを出射する検出用レーザ発振器２２と、検出用レーザ光ＬＫを第１光学系８と第２光学系９とに供給するレーザ光検出用ビームスプリッタ２３とから構成される。

レーザ検出機構２１は、検出用レーザ発振器２２として、詳細を省略するが低出力特性の半導体レーザ発振器が用いられ、ベース部材１８の水平部位１８Ａにレーザ発振器６のレーザ光出射部６Ａ側に位置して配置される。レーザ検出機構２１は、レーザ光検出用ビームスプリッタ２３が、ベース部材１８の水平部位１８Ａにレーザ光出射部６Ａの光軸上に位置してビームスプリッタ７と対向して設置される。レーザ光検出用ビームスプリッタ２３は、レーザ発振器６から出射されたレーザ光Ｌを通過させるとともに、検出用レーザ発振器２２から出射された検出用レーザ光ＬＫをビームスプリッタ７側に向かって屈折反射させる。

レーザ検出機構２１は、ビームスプリッタ７によって検出用レーザ光ＬＫが第１光学系８と第２光学系９とに分割されてそれぞれ加工部２に導光されるようにする。レーザ検出機構２１は、加工部２において図示しない検出部において、第１光学系８と第２光学系９とにより導光された検出用レーザ光ＬＫのレベルをそれぞれ検出する。レーザ検出機構２１は、検出部から図示しない制御部に検出信号を出力し、この制御部から後述するレンズホルダ駆動機構１６に対して制御信号を出力させて第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが加工部２において最適な状態で集光されるようにする。

レーザ被覆除去装置１には、詳細を省略するがベース部材１８に、被覆線材３の外周部に第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２のビームスポットが照射されることにより絶縁被覆５から発生するガスを排気する排気機構２４が設けられている。排気機構２４は、図２に示すように、加工部２に臨んで配置された吸引管２５と、この吸引管２５と接続されてベース部材１８の側方部に配管されて図示しない排気バルブが接続される排気管２６とを備え、加工部２に発生したガスを図示しない吸引手段によって吸引管２５内に吸い込んで排気管２６から排気する。

レーザ被覆除去装置１は、第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４とを、レンズホルダ機構１５によって加工部２を挟んだ両側に対向位置させる。レーザ被覆除去装置１は、レンズホルダ機構１５をレンズホルダ駆動機構１６によって駆動することにより、第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４とを被覆線材３の軸線に対して直交する方向に同時に往復移動させる。レーザ被覆除去装置１は、この第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４の移動動作によって、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２のビームスポットが被覆線材３の両側から外周部の直径方向の全域に亘って移動して絶縁被覆５を除去する。

レンズホルダ機構１５は、取付プレート部材２７と、スライドプレート部材２８と、第１集光レンズ１２を保持する第１レンズホルダ部材２９を固定した第１ブラケット部材３０と、第２集光レンズ１４を保持する第２レンズホルダ部材３１を固定した第２ブラケット部材３２を備える。レンズホルダ機構１５は、取付プレート部材２７が、後述するようにレンズホルダ駆動機構１６の取付部材としても機能する。

取付プレート部材２７は、図２及び図３に示すように、基部２７Ａの両端側に互いに対向するようにして第１端部２７Ｂと第２端部２７Ｃとを一体に折曲形成した略コ字状を呈している。取付プレート部材２７は、第１端部２７Ｂと第２端部２７Ｃとが、加工部２を挟んで対向するようにしてベース部材１８に組み付けられる。取付プレート部材２７は、ベース部材１８に組み付けられた状態でその水平部位１８Ａと直交部位１８Ｂの連設部位と対応する部位に、後述するレンズホルダ駆動機構１６を臨ませる円形の開口部２７Ｄが形成されている。取付プレート部材２７は、後述するようにベース部材１８の直交部位１８Ｂ側の第１端部２７Ｂが第１集光レンズ１２の取付部を構成し、また水平部位１８Ａ側の第２端部２７Ｃが第２集光レンズ１４の取付部を構成する。

スライドプレート部材２８は、図２及び図３に示すように略矩形のプレート部材からなり、取付プレート部材２７の基部２７Ａ上に後述するスライドガイド構造によって加工部２と対向しかつ接離する方向にスライド自在に組み合わされる。スライドプレート部材２８には、取付プレート部材２７の第１端部２７Ｂ側の端部に第１ブラケット部材３０が固定されるとともに、第２端部２７Ｃ側の端部に第２ブラケット部材３２が固定される。スライドプレート部材２８には、取付プレート部材２７の開口部２７Ｄと対向する略中央部位において詳細を後述する第１スライドガイドユニット３４を有する変換機構３３を介してレンズホルダ駆動機構１６と連結される。スライドプレート部材２８は、詳細を後述するように変換機構３３がレンズホルダ駆動機構１６の回転動作を幅方向の往復動作に変換する機能を奏することにより、第１スライドガイドユニット３４を介して取付プレート部材２７の基部２７Ａに対して加工部２と接離する方向にスライド自在に組み付けられる。

第１ブラケット部材３０は、基部をスライドプレート部材２８の一端側に固定され、上面に第１レンズホルダ部材２９をスライドプレート部材２８の加工部２側の側縁から直交状態に突出させて固定する。第１ブラケット部材３０には、その底面に一対の第２スライドガイドユニット３５Ａ、３５Ｂが幅方向に離間して組み付けられており、これら第２スライドガイドユニット３５Ａ、３５Ｂを介して一体化されたスライドプレート部材２８の一端部側において取付プレート部材２７の第１端部２７Ｂに対して加工部２と接離する方向にスライド動作される。

第１レンズホルダ部材２９は、詳細を省略するが第１集光レンズ１２の外周部を固定する筒状基部と、その外周部に取付アーム部を一体に形成した部材からなる。第１レンズホルダ部材２９は、第１集光レンズ１２を加工部２に対向させるようにして第１ブラケット部材３０に固定して、第２全反射ミラー１１によって屈折反射された第１レーザ光Ｌ１を加工部２に集光させる。

第２ブラケット部材３２は、略Ｌ字状に形成され、その一端側をスライドプレート部材２８の他端側に固定され、他端側をスライドプレート部材２８の加工部２側の側縁から直交状態に突出させてその上面に第２レンズホルダ部材３１を固定する。第２ブラケット部材３２には、その底面に第３スライドガイドユニット３６が設けられ、この第３スライドガイドユニット３６を介して一体化されたスライドプレート部材２８の他端部側において取付プレート部材２７の第２端部２７Ｃに対して加工部２と接離する方向にスライド動作される。

第２レンズホルダ部材３１は、詳細を省略するが第２集光レンズ１４の外周部を固定する筒状基部と、その外周部に取付アーム部を一体に形成した部材からなる。第２レンズホルダ部材３１は、加工部２を挟んで第１レンズホルダ部材２９と対向するようにして第２ブラケット部材３２に固定される。したがって、第２レンズホルダ部材３１は、第２集光レンズ１４を加工部２を挟んで第１集光レンズ１２と対向させるようにして第２ブラケット部材３２に固定し、第３全反射ミラー１３によって屈折反射された第２レーザ光Ｌ２を第１レーザ光Ｌ１と反対側から加工部２に集光させる。

上述した第１スライドガイドユニット３４乃至第３スライドガイドユニット３６には、例えば図５に示した株式会社ミスミ製の「ミニチュアスライドガイド」ＭＳＧが用いられることによって、取付プレート部材２７に対して上述したレンズホルダ機構１５の各部材が低トルクかつ安定した状態でスライド動作することを可能とさせる。「ミニチュアスライドガイド」ＭＳＧは、周知のように固定基板３８に対して移動体３７を精密に位置決めしながらスライド自在に組み付ける際に用いられるスライドガイドユニットである。

「ミニチュアスライドガイド」ＭＳＧは、図５に示すように図示しないベアリングを内蔵したスライダ３９と、側面に長さ方向のスライドガイド溝４０Ａを形成したレール部材４０とから構成される。「ミニチュアスライドガイド」ＭＳＧは、スライダ３９に移動体３７を搭載するとともに、固定基板３８にレール部材４０を固定して用いられる。なお、レーザ被覆除去装置１は、レンズホルダ機構１５の各部材をスライド自在に支持する手段として、かかる「ミニチュアスライドガイド」ＭＳＧに限定されるものでは無く、適宜のスライドガイドユニットが用いられることは勿論である。

第１スライドガイドユニット３４は、図４及び図６に示すようにスライドプレート部材２８の底面にレール部材４０が取付プレート部材２７の開口部２７Ｄと対向して長さ方向に固定されるとともに、スライダ３９に変換機構３３を構成する後述するベアリング軸受けユニット４１が固定される。第２スライドガイドユニット３５は、図２及び図３に示すようにスライダ３９に第１ブラケット部材３０が固定されるとともに、レール部材４０が取付プレート部材２７側に固定される。第３スライドガイドユニット３６は、スライダ３９に第２ブラケット部材３２が固定されるとともに、レール部材４０が取付プレート部材２７側に固定される。

レンズホルダ駆動機構１６は、駆動モータ４２と、偏心軸部材４３と、エンコーダユニット４４等によって構成され、変換機構３３に回転駆動力を伝達してレンズホルダ機構１５を駆動させる。駆動モータ４２は、図４に示すように取付プレート部材２７の底面側に複数個のディスタンスロッド４５を介して固定されたモータ取付ブラケット４６に取り付けられる。駆動モータ４２は、取付プレート部材２７に対して開口部２７Ｄに対向して取り付けられ、その出力軸４２Ａにロックリング４７を介して偏心軸部材４３とエンコーダユニット４４の回転板４４Ａとが固定される。

偏心軸部材４３は、全体略カップ状を呈して出力軸４２Ａに嵌合され、天井部に中心軸に対して外周側に偏心した位置に偏心ピン４３Ａが一体に突設されている。偏心軸部材４３は、後述するように偏心ピン４３Ａがその先端部をベアリング軸受けユニット４１と嵌合される。

エンコーダユニット４４は、円周方向に並んで多数個のスリットが形成された回転板４４Ａと、この回転板４４Ａを挟んで光学素子と受光素子とが設けられた検出器４４Ｂとによって構成され、駆動モータ４２の回転状態を検出して図示しない制御部に対して検出信号を出力する。エンコーダユニット４４は、制御部から駆動モータ４２に制御信号が出力されてレンズホルダ駆動機構１６によって駆動される第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４の移動動作を制御させるようにする。

レンズホルダ駆動機構１６においては、駆動モータ４２に電源が投入されて出力軸４２Ａが回転すると、偏心軸部材４３も一体となって回転する。レンズホルダ駆動機構１６においては、これによって偏心ピン４３Ａが図７に示すように出力軸４２Ａの回転中心Ｏを中心として偏心量を半径とした円周上を周回する動作を行う。レンズホルダ駆動機構１６においては、偏心軸部材４３を介して変換機構３３を構成するベアリング軸受けユニット４１を出力軸４２Ａと直交する方向にスライド動作させる。

変換機構３３は、図６に示すように上述したスライドプレート部材２８と、第１スライドガイドユニット３４と、ベアリング軸受けユニット４１と、偏心軸部材４３とから構成される。変換機構３３は、上述したようにスライドプレート部材２８の底面に第１スライドガイドユニット３４のレール部材４０を取付プレート部材２７の開口部２７Ｄに対向して取り付けるとともに、スライダ３９にベアリング軸受けユニット４１を固定する。ベアリング軸受けユニット４１は、スライダ３９に固定されるホルダケースの内部に偏心ピン４３Ａの外周部を摺擦回転する複数個のボールベアリングが内蔵されて構成される。

変換機構３３においては、上述したように駆動モータ４２の駆動によって偏心軸部材４３の偏心ピン４３Ａが出力軸４２Ａを中心とした周回動作を行うと、この偏心ピン４３Ａを介してベアリング軸受けユニット４１に回転方向の駆動力を作用させる。変換機構３３においては、ベアリング軸受けユニット４１が第１スライドガイドユニット３４を介してスライドプレート部材２８にも回転方向の駆動力を作用させる。

変換機構３３においては、ベアリング軸受けユニット４１に作用される回転方向の駆動力が第１スライドガイドユニット３４に伝達されることによって、スライダ３９をレール部材４０に沿ってスライド動作させ駆動力とスライダ３９を介してレール部材４０と直交する方向の駆動力とに分解して作用させる。したがって、変換機構３３においては、第１スライドガイドユニット３４のスライダ３９が偏心ピン４３Ａの周回動作に合わせてベアリング軸受けユニット４１をレール部材４０に沿って図７において矢印ａで示す左右方向にスライド動作させることによって回転方向の力を逃がして、スライドプレート部材２８に対して矢印ｂで示す上下方向の駆動力として作用させるようにする。

変換機構３３は、上述した構成によってレンズホルダ駆動機構１６を構成する駆動モータ４２の回転力を上下方向と左右方向の駆動力として分割変換する。変換機構３３は、上下方向の駆動力によってレンズホルダ機構１５をスライド動作させる。レンズホルダ機構１５は、上述したようにスライドプレート部材２８に第１ブラケット部材３０と第２ブラケット部材３２とを一体化するとともに、これら第１ブラケット部材３０と第２ブラケット部材３２を第２スライドガイドユニット３５と第３スライドガイドユニット３６によってスライド自在に支持してなるレンズホルダ機構１５を、加工部２に対して接離する方向にスライド動作させる。

以上のように構成されたレーザ被覆除去装置１においては、検出用レーザ発振器２２から出射されたレーザ光Ｌがビームスプリッタ７に入射される。レーザ被覆除去装置１においては、ビームスプリッタ７によりレーザ光Ｌを、通過成分の第１レーザ光Ｌ１と反射成分の第２レーザ光Ｌ２とに分割する。レーザ被覆除去装置１においては、第１全反射ミラー１０と第２全反射ミラー１１とを有する第１光学系８によって第１レーザ光Ｌ１を第１レンズホルダ機構１５Ａに保持された第１集光レンズ１２に入射させ、この第１集光レンズ１２によって集光して被覆線材３の外周部にビームスポットを照射する。レーザ被覆除去装置１においては、第３全反射ミラー１３を有する第２光学系９によって第２レーザ光Ｌ２を第２レンズホルダ機構１５Ｂに保持された第２集光レンズ１４に入射させ、この第２集光レンズ１４によって集光して被覆線材３の外周部に第１レーザ光Ｌ１と反対側からビームスポットを照射する。

レーザ被覆除去装置１においては、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とを加工部２に対して光軸をずらして集光させるようにする。レーザ被覆除去装置１においては、加工部２に被覆線材３が存在しない状態でも第１レーザ光Ｌ１が相対する第２光学系９に、また第２レーザ光Ｌ２が相対する第１光学系８に直接入射されて障害を発生させないように構成される。

レーザ被覆除去装置１においては、ビームスプリッタ７と、第１光学系８の第１全反射ミラー１０及び第２全反射ミラー１１と、第２光学系９の第３全反射ミラー１３を、固定部材であるベース部材１８に対して互いに位置決めした状態で固定して設置する。したがって、レーザ被覆除去装置１においては、第１光学系８と第２光学系９とをそれぞれ全体に亘って可動部として構成する必要は無く、小型簡易化が図られるとともに第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４に第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが安定した状態で入射される。

レーザ被覆除去装置１においては、レンズホルダ駆動機構１６によりレンズホルダ機構１５を駆動することによって、第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４とを加工部２において被覆線材３の軸線に対して直交する方向に同時に移動させる。レーザ被覆除去装置１においては、レンズホルダ駆動機構１６の駆動モータ４２に電源が投入されると出力軸４２Ａが回転し、この出力軸４２Ａと一体に変換機構３３の偏心軸部材４３も回転する。

レーザ被覆除去装置１においては、変換機構３３がベアリング軸受けユニット４１と第１スライドガイドユニット３４とを介して、偏心軸部材４３の偏心ピン４３Ａの出力軸４２Ａを中心とする周回動作の回転力を、レンズホルダ機構１５のスライドプレート部材２８に対して加工部２と接離する方向のスライド駆動力に変換して作用させる。レーザ被覆除去装置１においては、スライドプレート部材２８と一体化された第１ブラケット部材３０と第２ブラケット部材３２も、第２スライドガイドユニット３５と第３スライドガイドユニット３６に沿ってスライド動作する。

レーザ被覆除去装置１においては、第１ブラケット部材３０に固定された第１レンズホルダ部材２９に支持された第１集光レンズ１２と、第２ブラケット部材３２に固定された第２レンズホルダ部材３１に支持された第２集光レンズ１４とが、加工部２に浮いた状態で保持された被覆線材３に対してその軸線と直交する方向にスライド動作する。レーザ被覆除去装置１においては、この第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４の移動動作に伴って、第１レーザ光Ｌ１のレーザビームと第２レーザ光Ｌ２のレーザビームが被覆線材３の外周部を移動する。レーザ被覆除去装置１においては、これによって被覆線材３から絶縁被覆５を全周に亘って除去する。

レーザ被覆除去装置１においては、レーザ光の出射源が１個のレーザ発振器６によって構成されるとともに光学部品をベース部材１８に精度よく設置することから、小型化とコスト低減が図られる。レーザ被覆除去装置１においては、レーザ発振器６から出射されたレーザ光Ｌを分割して第１集光レンズ１２と第２集光レンズ１４によってそれぞれ集光した第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とを被覆線材３に対して２方向から同時に照射することで、絶縁被覆５を効率よくかつ全周に亘って除去することが可能である。

レーザ被覆除去装置１においては、上述した構成に限定されず、個々の構成部材と同等の作用を奏する構成部材や機構に置換することが可能であることは勿論である。レーザ被覆除去装置１においては、スライドプレート部材２８と第１スライドガイドユニット３４とベアリング軸受けユニット４１と偏心軸部材４３とを有する変換機構３３によって駆動モータ４２の回転出力を変換してスライドプレート部材２８を加工部２に対して接離する方向にスライド動作させるようにしたが、かかる構造の変換機構３３に限定されるものでは無い。変換機構３３は、例えば駆動モータ４２の出力軸４２Ａとスライドプレート部材２８とを適宜のクランク機構等によって連結し、スライドプレート部材２８をスライド動作させるようにしてもよい。

実施の形態として示すレーザ被覆除去装置の構成図である。レーザ被覆除去装置の要部平面図である。レンズホルダ機構を説明する要部平面図である。レンズホルダ機構とレンズホルダ駆動機構とを説明する一部切り欠き側面図である。スライドガイドユニットの一部切り欠き側面図である。変換機構を説明する一部切り欠き側面図である。変換機構の動作説明図である。

１レーザ被覆除去装置、２加工部、３被覆線材、４芯線、５絶縁被覆、６レーザ発振器、７ビームスプリッタ、８第１光学系、９第２光学系、１０第１全反射ミラー、１１第２全反射ミラー、１２第１集光レンズ、１３第３全反射ミラー、１４第２集光レンズ、１５レンズホルダ機構、１６レンズホルダ駆動機構、１８ベース部材、２１レーザ検出機構、２４排気機構、２７取付プレート部材、２８スライドプレート部材、２９第１レンズホルダ部材、３０第１ブラケット部材、３１第２レンズホルダ部材、３２第２ブラケット部材、３３変換機構、３４第１スライドガイドユニット、３５第２スライドガイドユニット、３６第３スライドガイドユニット、４１ベアリング軸受けユニット、４２駆動モータ、４３偏心軸部材、４４エンコーダユニット、

Claims

レーザ光を出射するレーザ発振器と、
上記レーザ光を受光面を通過して進行する第１レーザ光と受光面で屈折反射される第２レーザ光とに２分割するレーザ光分割光学部品と、
第１集光レンズと複数の全反射ミラーを有して上記第１レーザ光を被覆付き線材が供給される加工部に導光するとともに上記第１集光レンズによって上記被覆付き線材の一方外周部側に集光させる第１光学系と、
第２集光レンズと全反射ミラーを有して上記第２レーザ光を上記加工部に導光するとともに上記第２集光レンズによって上記被覆付き線材の対向する他方外周部側に、上記第１集光レンズにより集光される上記第１レーザ光の入射角度に対して上記第２レーザ光の入射角度にずれ角度を付して集光させる第２光学系と、
上記レーザ光分割光学部品に入射する検出用レーザ光を出射する検出用レーザ光発振器を有し、上記加工部において上記第１光学系と上記第２光学系を介して導光された上記検出用レーザ光のレベルを検出して検出信号を出力するレーザ検出機構と、
一端側に上記レーザ発振器を搭載したシャーシと、
一端側が上記レーザ発振器のレーザ光出射部と対向する水平部位とこの水平部位の他端側に一体に形成された直交部位とを有し、上記レーザ光分割光学部品と上記レーザ検出機構及び上記第１光学系の上記複数の全反射ミラーと上記第２光学系の上記全反射ミラーを搭載し、上記水平部位と上記直交部位で囲まれた懐部位の空間部を上記加工部として構成して上記シャーシに組み付けられたベース部材と、
上記ベース部材に基部を組み合わせて上記加工部を挟む第１端部が上記第１光学系の上記第１集光レンズの取付部を構成するとともに第２端部が上記第２光学系の上記第２集光レンズの取付部を構成する取付プレート部材と、この取付プレート部材に対してスライドガイドユニットを介して上記加工部と対向しかつ接離する方向にスライド自在に組み合わされるスライドプレート部材と、上記取付プレート部材の第１端部及び第２端部と対応位置する上記スライドプレート部材の両端部にそれぞれ固定されて上記第１集光レンズと上記第２集光レンズを保持する第１レンズホルダ部材及び第２レンズホルダ部材とを有するレンズホルダ機構と、
駆動モータと、偏心軸部材を有して上記駆動モータの回転出力を往復出力に変換して上記レンズホルダ機構の上記スライドプレート部材に伝達する変換機構と、上記レーザ検出機構から出力される上記検出信号に基づいて上記駆動モータの回転を制御するエンコーダユニットを有し、上記第１集光レンズと上記第２集光レンズとが上記被覆付き線材の軸線と直交する方向に移動するように上記レンズホルダ機構を駆動するレンズホルダ駆動機構とを備え、
上記レンズホルダ駆動機構によって上記レンズホルダ機構を駆動して上記第１集光レンズと上記第２集光レンズとを上記加工部に供給された上記被覆付き線材の外周部に対して接離する方向と軸方向とに移動動作することにより、上記第１レーザ光と上記第２レーザ光とを同時に上記被覆付き線材の外周部に集光しつつその軸線と直交する方向に移動させて被覆を全周にかつ所定の長さに亘って除去することを特徴とするレーザ被覆除去装置。