JP6043179B2

JP6043179B2 - 樹脂被覆除去システム

Info

Publication number: JP6043179B2
Application number: JP2012279763A
Authority: JP
Inventors: 国府田　京司; 京司国府田
Original assignee: レーザ・ネット株式会社
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2012-12-21
Publication date: 2016-12-14
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: JP2014121726A

Description

この発明は樹脂被覆除去システムに係り、特に、金属管や金属製ワイヤの表面に施された樹脂被覆を、外周面に沿って所定の幅で除去する技術に関する。

表面に保護用の樹脂被覆を施した金属管の場合、他の部材との接合のために、樹脂被覆の一部を除去する必要性が生じる。
従来、金属製の管材やワイヤの表面に施された樹脂被覆を除去する技術として、特許文献１に示すように、側周縁に刃が形成された剥離ロールを樹脂被覆金属管の表面に押しつけて回転させることにより、樹脂被覆を剥離させるものがあった。
あるいは、特許文献２に示すように、レーザビームを樹脂被覆金属管の表面に照射して格子状に走査することにより、樹脂被覆を必要な形状で除去する技術も存在していた。

特開２００８−０２９７６８特開２００５−２２４８６１

しかしながら、従来の樹脂被覆除去技術にあっては、何れも樹脂被覆金属管を静止させた状態で剥離ロールの圧着・回転を実行したり、レーザビームによる走査を施したりする必要があり、効率性に欠けるという問題があった。

この発明は、このような従来の問題を解決するために案出されたものであり、樹脂被覆金属管を静止させることなく、移動させたままの状態で、金属管の外周面に沿って樹脂被覆を一定幅で除去する技術を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の樹脂被覆除去システムは、樹脂被覆金属材を一定の速度で一定方向に移動させる移送手段と、レーザ発振器と、相互に所定の間隔をおいて、上記樹脂被覆金属材の移動方向に沿って配置された複数のレーザヘッドと、複数の反射鏡の組合せからなり、上記の各レーザヘッドにそれぞれ一対一で対応する複数の導光路と、上記レーザ発振器から出射されたレーザビームを、各導光路の始端に位置する反射鏡に振り分けるガルバノユニットと、上記樹脂被覆金属材上に設定された加工箇所が各レーザヘッドの照射領域に到達する度に、当該レーザヘッドに対応した導光路の始端に位置する反射鏡にレーザビームが到達するように、上記ガルバノユニットの偏向角度を制御すると共に、上記レーザ発振器からレーザビームを出射させる制御装置とを備え、上記導光路の終端に位置する反射鏡で反射されたレーザビームが、対応する各レーザヘッドの入射口に入射するように、それぞれの導光路が形成された樹脂被覆除去システムであって、上記の各レーザヘッドの出射口から出射されるレーザビームの照射領域が、樹脂被覆金属材の外周面に沿って分散されるように、各レーザヘッドの光軸の角度が設定されていることを特徴としている。

この発明に係る樹脂被覆除去システムにあっては、樹脂被覆金属材上に設定された加工箇所が移動するにつれて、直近のレーザヘッドから次々とレーザビームが照射され、加工箇所の外周面に沿って樹脂被覆が除去される仕組みを備えているため、樹脂被覆金属材の移動を停止させることなく、効率的に樹脂被覆の除去を実現することができる。
しかも、複数のレーザヘッドには専用の導光路が用意され、各導光路に対してはガルバノユニットを介してレーザビームの振分けが実現されるため、レーザヘッド側を公転させることなく、１台のレーザ発振器で樹脂被覆金属材の外周面に沿ってぐるりと樹脂被覆を除去することが可能となる。

図１は、この発明に係る樹脂被覆除去システム10の全体構成を模式的に示す側面図であり、樹脂被覆金属管12の周辺に配置された８個のレーザヘッド14（第１のレーザヘッド14a〜第８のレーザヘッド14h）と、複数の反射鏡の組合せからなる８つの導光路16（第１の導光路16a〜第８の導光路16h）と、ガルバノユニット18と、CO₂レーザ発振器20と、制御用ＰＣ（制御装置）22とを備えている。

第１の導光路16aは、第１の反射鏡24a、第２の反射鏡26a及び第３の反射鏡28aの組合せにより構成されている。
また、第８の導光路16hは、第１の反射鏡24h、第２の反射鏡26h及び第３の反射鏡28hの組合せにより構成されている。

図示の便宜上、第１の導光路16a及び第８の導光路16hについては上記の通り第１の反射鏡24、第２の反射鏡26、第３の反射鏡28を備えた完全な形で描画されているのに対し、他の導光路16については第１の反射鏡24（24b〜24g）のみが表示されており、第２の反射鏡26及び第３の反射鏡28の記載が省略されている。

各導光路16は、それぞれ特定のレーザヘッド14に一対一で対応しており、レーザ発振器20から出射され、ガルバノユニット18によって偏向されたレーザビームLを対応のレーザヘッド14に導く役割を果たす。
なお、導光路16を構成する反射鏡の数は３に限定されるものではなく、各レーザヘッド14にレーザビームLを導くのに必要な枚数の反射鏡が設置される。

ガルバノユニット18は、Ｘ軸ミラー30及びモータ32と、Ｙ軸ミラー34及びモータ36を備えており、レーザ発振器20から出射されたレーザビームLをＸＹ方向に必要な角度偏向し、各導光路16の始端となる第１の反射鏡24a〜24hに入射させる機能を果たす。

各レーザヘッド14は、レーザビームの入射口38と出射口40を備えており、図示は省略したが、内部にはコリメーションレンズ及びフォーカシングレンズ等が配置されている。

制御用ＰＣ22は、レーザ発振器20及びガルバノユニット18とケーブルを介して接続されている。
この制御用ＰＣ22は、搭載されたプログラムに従い、レーザ発振器20によるレーザビームの出射及びガルバノユニット18によるレーザビームの偏向角度を制御する機能を果たす。

樹脂被覆金属管12は、図示しない電動ローラ等の移送機構により、直線状に延ばされた状態で、一定の方向（図中の右方向）に一定の速度（例えば16m／分）で連続的に送られている。
この樹脂被覆金属管12は、図２に示すように、金属製の管材42の外周にフッ素樹脂等よりなる樹脂被覆44を形成した構造を備えている。

図１に示すように、各レーザヘッド14は相互に所定の間隔をおいて樹脂被覆金属管12の長手方向（移送方向）に沿うように配置され、図示しない治具を介して固定されている。
この際、図２に示すように、各レーザヘッド14の出射口40は樹脂被覆金属管12の表面側に向けられている。

すなわち、第１のレーザヘッド14aの出射口40aは、樹脂被覆金属管12の真上にレーザビームLaが照射されるように向けられている。
これに対し第２のレーザヘッド14bの出射口40bは、出射されたレーザビームLbの光軸が、第１のレーザヘッド14aから出射されるレーザビームLaの光軸に対して、樹脂被覆金属管12の中心点Ｏにおいて45度の角度で交わるように、傾斜配置されている。
また第３のレーザヘッド14cの出射口40cは、出射されたレーザビームLcの光軸が、第２のレーザヘッド14bから出射されるレーザビームLbの光軸に対して、樹脂被覆金属管12の中心点Ｏにおいて45度の角度で交わるように配置されている。
以後のレーザヘッド14も同様に、出射されたレーザビームLの光軸が、一つ前のレーザヘッド14から出射されるレーザビームLの光軸に対して、樹脂被覆金属管12の中心点Ｏにおいて45度の角度で交わるように、放射状に配置されている。

以下において、この樹脂被覆除去システム10を用いた樹脂被覆除去方法について説明する。
まず、レーザ発振器20から出力されたレーザビームLは、ガルバノユニット18において必要な方向に偏向され、第１の導光路16aに属する第１の反射鏡24aに入射する。
このレーザビームLaは、第１の導光路16aに属する第２の反射鏡26a及び第３の反射鏡28aによって所定の方向に反射され、第１のレーザヘッド14aの入射口38aに到達する。
そして、第１のレーザヘッド14a内のレンズによって矩形状に成形されたレーザビームLaは、樹脂被覆金属管12の表面に照射され、樹脂被覆44を部分的に蒸散させる。

つぎに、この樹脂被覆44が部分的に除去された加工箇所Ａが、樹脂被覆金属管12の移送に伴って第２のレーザヘッド14bによるレーザビームの照射位置に到達した時点で、レーザ発振器20からレーザビームLが出射される。
このレーザビームLは、図３に示すように、ガルバノユニット18において必要な方向に偏向され、第２の導光路16bに属する第１の反射鏡24bに入射する。
このレーザビームLbは、第２の導光路16bに属する第２の反射鏡26b及び第３の反射鏡28bによって所定の方向に反射され、第２のレーザヘッド14bの入射口38bに到達する。
そして、第２のレーザヘッド14b内のレンズによって矩形状に成形されたレーザビームは、図４に示すように、樹脂被覆金属管12の表面に斜め左上方向から照射され、樹脂被覆44を部分的に蒸散させる。

以後、樹脂被覆金属管12の移送に伴って加工箇所Ａが次のレーザヘッド14の照射領域に到達する度に、上記の加工プロセスが繰り返される。

図５は、加工箇所Ａが第５のレーザヘッド14eの照射領域に到達した時点における加工例を示しており、レーザ発振器20から出射されたレーザビームLは、ガルバノユニット18において必要な方向に偏向され、第５の導光路16eに属する第１の反射鏡24eに入射する。
このレーザビームLeは、第５の導光路16eに属する第２の反射鏡26e及び第３の反射鏡28eによって所定の方向に反射され、第５のレーザヘッド14eの入射口38eに到達する。
この結果、第５のレーザヘッド14e内のレンズによって矩形状に成形されたレーザビームLeは、樹脂被覆金属管12の表面に真下方向から照射され、樹脂被覆44を部分的に蒸散させる。

図６は、加工箇所Ａが第８のレーザヘッド14hの照射領域に到達した時点における加工例を示しており、レーザ発振器20から出射されたレーザビームLは、ガルバノユニット18において必要な方向に偏向され、第８の導光路16hに属する第１の反射鏡24hに入射する。
このレーザビームLhは、第８の導光路16hに属する第２の反射鏡26h及び第３の反射鏡28hによって所定の方向に反射され、第８のレーザヘッド14hの入射口38hに到達する。
この結果、第８のレーザヘッド14h内のレンズによって矩形状に成形されたレーザビームLhは、樹脂被覆金属管12の表面に斜め右上方向から照射され、樹脂被覆44を部分的に蒸散させる。

以上の加工により、加工箇所Ａにおける樹脂被覆44が、樹脂被覆金属管12の外周面に沿って一定の加工幅（例えば16mm）でぐるりと除去され、金属管42の表面が露出する。

図７に示すように、第１のレーザヘッド14aの照射領域aと、第２のレーザヘッド14bの照射領域bとの間には、若干の重複領域ab（例えば３mm幅）が生じている。また、第１のレーザヘッド14aの照射領域aと、第８のレーザヘッド14hの照射領域hとの間には、同様の重複領域haが生じている。
ただし、それぞれの照射領域の主要部は重複することなく、樹脂被覆金属管12の外周面に沿って分散配置されている。

このように、各レーザヘッド14の照射領域の両端が部分的に重複すると共に、大部分の照射領域が非重複で分散配置されることにより、樹脂被覆44の取り残しが生じることなく、樹脂被覆金属管12の外周面全域に亘ってきれいに除去することが可能となる。

この加工の間も樹脂被覆金属管12は移動し続けており、所定間隔（例えば５m間隔）で設定された次の加工箇所が第１のレーザヘッド14aの照射領域に到達した時点で、上記の加工プロセスが繰り返され、樹脂被覆44の除去が実行される。

制御用ＰＣ22は、樹脂被覆金属管12の移送速度と各レーザヘッド14間の距離、各加工箇所間の距離に応じて、レーザビーム照射のタイミングを決定する。

上記のように、各レーザヘッド14から順次照射されるレーザビームによって、樹脂被覆金属管12上に設定された加工箇所の全周がカバーされるように、レーザビームの照射幅、照射角度、レーザヘッド14の設置個数が規定されているため、樹脂被覆金属管12やレーザヘッド14側を回転させることなく、１台のレーザ発振器20を用いて、樹脂被覆44を全周に亘って除去することができる。

しかも、加工に際して樹脂被覆金属管12の移送を停止する必要がないため、長尺な樹脂被覆金属管12に対して樹脂被覆の除去処理を一定間隔で連続して施すことが可能となり、加工処理の飛躍的な効率化を図ることができる。
因みに、樹脂被覆金属管12に形成された金属管42の露出部に対しては、後工程で切断やカシメ等の加工が施される。

上記においては、樹脂被覆金属管12の樹脂被覆44を除去する例を示したが、この発明はこれに限定されるものではなく、樹脂被覆金属ケーブルや樹脂被覆金属ワイヤに対する樹脂被覆除去処理に適用することも当然に可能である。

また、上記においては樹脂被覆金属管12の外周面に対し、その全周に亘って樹脂被覆44を除去する例を示したが、レーザヘッド14の設置個数を減らしたり、レーザビームの照射幅を狭めたりすることにより、樹脂被覆44を部分的に除去することもできる。

この発明に係る樹脂被覆除去システムにおいて、第１のレーザヘッドからレーザビームが出射されている様子を示す側面図である。樹脂被覆金属管の周囲に放射状に配置されたレーザヘッドの中で、第１のレーザヘッドからレーザビームが出射されている様子を示す部分断面図である。この発明に係る樹脂被覆除去システムにおいて、第２のレーザヘッドからレーザビームが出射されている様子を示す側面図である。樹脂被覆金属管の周囲に放射状に配置されたレーザヘッドの中で、第２のレーザヘッドからレーザビームが出射されている様子を示す部分断面図である。この発明に係る樹脂被覆除去システムにおいて、第５のレーザヘッドからレーザビームが出射されている様子を示す側面図である。この発明に係る樹脂被覆除去システムにおいて、第８のレーザヘッドからレーザビームが出射されている様子を示す側面図である。各レーザヘッドによる照射領域の分布状況を示す概念図である。

10 樹脂被覆除去システム
12 樹脂被覆金属管
14 レーザヘッド
14a 第１のレーザヘッド
14b 第２のレーザヘッド
14c 第３のレーザヘッド
14e 第５のレーザヘッド
14h 第８のレーザヘッド
16 導光路
16a 第１の導光路
16b 第２の導光路
16e 第５の導光路
16h 第８の導光路
18 ガルバノユニット
20 レーザ発振器
22 制御用ＰＣ
24 第１の反射鏡
24a 第１の導光路に含まれる第１の反射鏡
24b 第２の導光路に含まれる第１の反射鏡
24e 第５の導光路に含まれる第１の反射鏡
24h 第８の導光路に含まれる第１の反射鏡
26 第２の反射鏡
26a 第１の導光路に含まれる第２の反射鏡
26b 第２の導光路に含まれる第２の反射鏡
26e 第５の導光路に含まれる第２の反射鏡
26h 第８の導光路に含まれる第２の反射鏡
28 第３の反射鏡
28a 第１の導光路に含まれる第３の反射鏡
28b 第２の導光路に含まれる第３の反射鏡
28e 第５の導光路に含まれる第３の反射鏡
28h 第８の導光路に含まれる第３の反射鏡
30 Ｘ軸ミラー
32 Ｘ軸用モータ
34 Ｙ軸ミラー
36 Ｙ軸ミラー用モータ
38 レーザヘッドの入射口
38a 第１のレーザヘッドの入射口
38b 第２のレーザヘッドの入射口
38e 第５のレーザヘッドの入射口
38h 第８のレーザヘッドの入射口
40 レーザヘッドの出射口
40a 第１のレーザヘッドの出射口
40b 第２のレーザヘッドの出射口
40c 第３のレーザヘッドの出射口
42 金属管
44 樹脂被覆
L レーザビーム
La 第１の導光路上のレーザビーム
Lb 第２の導光路上のレーザビーム
Lc 第３の導光路上のレーザビーム
Le 第５の導光路上のレーザビーム
Lh 第８の導光路上のレーザビーム

Claims

樹脂被覆金属材を一定の速度で一定方向に移動させる移送手段と、
レーザ発振器と、
相互に所定の間隔をおいて、上記樹脂被覆金属材の移動方向に沿って配置された複数のレーザヘッドと、
複数の反射鏡の組合せからなり、上記の各レーザヘッドにそれぞれ一対一で対応する複数の導光路と、
上記レーザ発振器から出射されたレーザビームを、各導光路の始端に位置する反射鏡に振り分けるガルバノユニットと、
上記樹脂被覆金属材上に設定された加工箇所が各レーザヘッドの照射領域に到達する度に、当該レーザヘッドに対応した導光路の始端に位置する反射鏡にレーザビームが到達するように、上記ガルバノユニットの偏向角度を制御すると共に、上記レーザ発振器からレーザビームを出射させる制御装置とを備え、
上記導光路の終端に位置する反射鏡で反射されたレーザビームが、対応する各レーザヘッドの入射口に入射するように、それぞれの導光路が形成された樹脂被覆除去システムであって、
上記の各レーザヘッドの出射口から出射されるレーザビームの照射領域が、樹脂被覆金属材の外周面に沿って分散されるように、各レーザヘッドの光軸の角度が設定されていることを特徴とする樹脂被覆除去システム。