JP6845115B2

JP6845115B2 - 絶縁被膜の除去方法

Info

Publication number: JP6845115B2
Application number: JP2017191321A
Authority: JP
Inventors: 悟史筒井; 慎冨澤
Original assignee: Togo Seisakusho Corp
Current assignee: Togo Seisakusho Corp
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP2019063823A

Description

本開示は絶縁被膜の除去方法に関する。

銅線の外周面に設けられた絶縁被膜を除去する方法が特許文献１に開示されている。この方法では、レーザを絶縁被膜に照射する。レーザは絶縁被膜を実質的に透過し、絶縁被膜と銅線との界面において、衝撃波効果をもたらす。その結果、絶縁被膜は銅線から分離する。

特許第５０７４０２６号公報

特許文献１記載の方法では、銅線から分離した絶縁被膜は粉々になり、被膜カスが生じる。被膜カスは銅線に再付着したり、レーザの照射に影響したりする。そのため、効率的に絶縁被膜を除去することができない。
本開示の一局面は、効率よく絶縁被膜を除去できる絶縁被膜の除去方法を提供することを目的とする。

本開示の一局面は、導電体の表面に設けられた層状の絶縁被膜を前記導電体から除去する絶縁被膜の除去方法であって、少なくとも一部が前記絶縁被膜を透過するレーザを、前記絶縁被膜に照射しながら走査することで、前記絶縁被膜の少なくとも一部を、層状の形態を保った状態で前記導電体から剥離する絶縁被膜の除去方法である。

本開示の一局面である絶縁被膜の除去方法によれば、絶縁被膜が層状の形態を保った状態で、絶縁被膜を導電体から除去することができる。そのため、効率よく絶縁被膜を除去することができる。また、粉々の状態の絶縁被膜が生じにくいので、作業環境を改善することができる。

加工装置１の構成を表す説明図である。加工装置１の構成を表す説明図である。絶縁被膜の除去方法を表す説明図である。走査線１７を表す説明図である。図３におけるＰ２の状態にある導電体１３及び絶縁被膜１５を表す写真である。導電体１３から除去された絶縁被膜１５を表す写真である。

本開示の例示的な実施形態を説明する。
１．絶縁被膜の除去方法
本開示の絶縁被膜の除去方法は、導電体の表面に設けられた層状の絶縁被膜を導電体から除去する。

導電体の材質は特に限定されず、例えば、銅、銀、金、アルミ等が挙げられる。導電体の形態は特に限定されず、例えば、線材、板材等が挙げられる。線材の断面形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、矩形、不規則形状等が挙げられる。線材の断面形状とは、線材の延在方向に直交する断面での断面形状である。

層状の絶縁被膜の材質は特に限定されず、例えば、エナメル皮膜線が備える絶縁被膜とすることができる。エナメル皮膜線が備える絶縁被膜として、例えば、ポリアミドイミド（AIW）、ポリウレタン（UEW）、ポリエステル（PEW）、ポリエステルイミド（EIW）、ポリアミド、ポリイミド等が挙げられる。

絶縁被膜の膜厚は、例えば、１ｍｍ以下の範囲が好ましい。絶縁被膜の膜厚がこの範囲内である場合、絶縁被膜を一層効率よく除去することができる。絶縁被膜は、導電体の表面の全てを覆っていてもよいし、一部を覆っていてもよい。導電体が線材である場合、前記絶縁被膜は、例えば、線材の外周面に接合した筒状の形態を有する。筒状の形態として、例えば、円筒状の形態、角筒状の形態等が挙げられる。絶縁被膜は１つの層から成るものであってもよいし、複数の層を積層したものであってもよい。

本開示の絶縁被膜の除去方法では、少なくとも一部が絶縁被膜を透過するレーザを、絶縁被膜に照射しながら走査することで、絶縁被膜の少なくとも一部を、層状の形態を保った状態で導電体から剥離する。

レーザは、少なくとも一部が絶縁被膜を透過するレーザの中から適宜選択することができる。レーザのうち、絶縁被膜を透過する比率（以下では透過比率とする）は、４０〜８０％が好ましい。透過比率がこの範囲内である場合、絶縁被膜を一層効率よく除去することができる。レーザとして、例えば、波長が３５５〜１０６４ｎｍであるレーザが好ましく、グリーンレーザが一層好ましい。グリーンレーザとは、波長が５３２ｎｍであるレーザを意味する。レーザがグリーンレーザである場合、絶縁被膜を一層効率よく除去することができる。

例えば、導電体が線材であり、絶縁被膜が、線材の外周面に接合した筒状の形態を有する場合、レーザを絶縁被膜に照射しながら走査することで、絶縁被膜を、筒状の形態を保った状態で導電体から剥離することができる。この場合、絶縁被膜を一層効率よく除去することができる。

レーザを走査する方法として、例えば、レーザの照射方向を走査する方法、導電体を回転させる方法、及びそれらの組み合わせの方法等が挙げられる。例えば、導電体が、断面形状が円形の線材の場合、レーザの照射方向を、線材の軸方向に走査するとともに、線材を、その軸を中心として回転させることにより、線材の外周面にレーザを照射することができる。レーザ照射装置の側を固定し、導電体を移動させることにより、レーザを走査してもよい。レーザを走査するとき、レーザを連続的に照射してもよいし、間欠的に照射してもよい。間欠的に照射する場合、例えば、レーザの光軸が導電体に対し一定の方向に移動するときだけ、レーザを照射することができる。

また、例えば、導電体が、断面形状が矩形の線材の場合、線材の軸方向と、それに直交する方向とにレーザを走査することで、線材の外周面にレーザを照射することができる。
レーザを走査することにより、絶縁被膜の全体を導電体から剥離してもよいし、絶縁被膜の一部を導電体から剥離してもよい。

レーザを走査するとき、任意の走査線と、それに隣接する走査線とは、接していてもよいし、間に隙間が存在してもよい。隙間の大きさは、レーザのビームスポットのラップ代
がゼロ以上となる範囲内であることが好ましい。隙間がこの範囲内である場合、絶縁被膜を一層効率よく除去することができる。

本開示の絶縁被膜の除去方法では、例えば、絶縁被膜の貫通孔から、絶縁被膜と導電体との間に物体を導入する。貫通孔は、例えば、導電体から剥離した部分に形成される。貫通孔は、層状の絶縁被膜を貫通する孔である。すなわち、貫通孔は、絶縁被膜の膜厚方向における一方の側から、反対の側に達する孔である。

貫通孔の形態は特に限定されず、例えば、絶縁被膜の面に沿って直線状又は曲線状に延びる切り込み等とすることができる。また、貫通孔は、絶縁被膜の膜厚方向から見て、円形の孔、楕円形の孔、矩形の孔、不規則形状の孔等であってもよい。

例えば、レーザを照射することで貫通孔を形成することができる。例えば、絶縁被膜の一部が導電体から剥離した後、その一部にさらにレーザを照射することで貫通孔を形成することができる。レーザを照射することで貫通孔を形成する場合、貫通孔の形成が容易である。また、例えば、刃物や針等を用いて貫通孔を形成してもよい。また、レーザを照射する前に、絶縁被膜に貫通孔を形成してもよい。
本開示の絶縁被膜の除去方法では、貫通孔から、絶縁被膜と導電体との間に物体を導入することで、絶縁被膜を導電体から除去する。レーザの走査によって既に導電体から剥離していた絶縁被膜は、貫通孔から導入された物体により、導電体から遠ざけられ、除去される。また、絶縁被膜の一部が導電体から剥離していなかった場合、貫通孔から導入された物体は、例えば、剥離していなかった絶縁被膜と導電体との間に入り込み、絶縁被膜の剥離を進行させ、絶縁被膜を除去する。

物体として、例えば、気体、液体、固体が挙げられる。気体として、例えば、空気、窒素、酸素、炭酸ガス、希ガス、水蒸気等が挙げられる。液体として、例えば、水、アルコール、有機溶媒等が挙げられる。固体として、例えば、治具、ロボットアームに取り付けられたツール、作業者の指等が挙げられる。

貫通孔から、絶縁被膜と導電体との間に気体を導入する場合、除去した絶縁被膜が割れにくい。そのため、絶縁被膜を一層効率よく除去することができる。
２．絶縁被膜の除去方法が奏する効果
本開示の絶縁被膜の除去方法によれば、絶縁被膜が層状の形態を保った状態で、絶縁被膜を除去することができる。そのため、効率よく絶縁被膜を除去することができる。また、粉々の状態の絶縁被膜が生じにくいので、作業環境を改善することができる。

３．実施例
（３−１）加工装置１の構成
絶縁被膜の除去方法を実施するために使用する加工装置１の構成を図１、図２に基づき説明する。加工装置１は、スキャンユニット３、レンズ５、及びエアブローノズル７を備える。スキャンユニット３は、レーザ９を発生させ、照射する。レンズ５はレーザ９を集光する。レーザ９の波長は５３２ｎｍである。レーザ９はグリーンレーザである。レーザ９のビーム径は０．２８６ｍｍである。レーザ９の出力は８０Ｗである。

図２に示すように、スキャンユニット３は、レーザ９をスキャン方向Ｓにおいて周期的にスキャンすることができる。エアブローノズル７は、エアー１１を噴き出すことができる。また、加工装置１は、導電体１３を保持し、回転方向Ｒに回転させる保持ユニット（図示略）を備える。

（３−２）絶縁被膜の除去方法
絶縁被膜の除去方法を図１〜図６に基づき説明する。導電体１３を保持ユニットに取り付ける。導電体１３は銅から成る線材である。導電体１３の断面形状は円形である。導電体１３の外周面に、層状の絶縁被膜１５が設けられている。絶縁被膜１５は、導電体１３の外周面に接合した筒状の形態を有する。絶縁被膜１５の材質はポリアミドイミドである。絶縁被膜１５の厚みは４０μｍである。絶縁被膜１５は導電体１３の全表面を被覆している。

図１、図２に示すように、保持ユニットに取り付けられた導電体１３の位置は、レーザ９の光路上である。図２に示すように、スキャン方向Ｓは、導電体１３の軸方向と平行である。
次に、図３のＰ１に示すように、導電体１３にレーザ９を照射し始める。レーザ９の照射は、絶縁被膜１５の除去が完了するまで継続する。レーザ９を照射するとき、スキャン方向Ｓにおいてレーザ９を周期的にスキャンする。

また、レーザ９を照射するとき、導電体１３を、一定の速度で回転方向Ｒに回転させる。その結果、レーザ９を、絶縁被膜１５に照射しながら走査することができる。走査速度は３０００ｍｍ／ｓである。また、エアブローノズル７を用いてエアー１１を導電体１３に吹き付ける。エアーの吹き付けは、絶縁被膜１５の除去が完了するまで継続する。

図４に示すように、レーザ９が絶縁被膜１５又は導電体１３に照射された位置が時間の経過とともに描く軌跡である走査線１７は、ジグザグ形状となる。図４は、導電体１３及び絶縁被膜１５の外周面の展開図である。図４における縦方向は導電体１３及び絶縁被膜１５の外周面における周方向である。図４における横方向は、導電体１３及び絶縁被膜１５の軸方向である。

照射されたレーザ９の一部は、絶縁被膜１５を透過し、絶縁被膜１５と導電体１３との界面に到達する。界面に到達したレーザ９は、その近傍にある絶縁被膜１５を導電体１３から剥離する。そのため、絶縁被膜１５のうち、レーザ９により走査された範囲(以下では走査範囲Ａとする）は、層状の形態を保った状態で導電体１３から剥離する。レーザ９の照射により絶縁被膜１５が剥離する理由は、レーザ９の導電体表面での吸収率の良さに由来する、瞬時の発熱作用のアブレーションによる空隙の連続発生であると推測される。

図３のＰ１において、開始点Ａ_０は、レーザ９が最初に照射された位置である。走査範囲Ａは、時間の経過とともに拡がる。
その後、図３のＰ２に示すように、走査範囲Ａは、導電体１３及び絶縁被膜１５の全周に拡がる。Ｐ２の状態にある導電体１３及び絶縁被膜１５を図５に示す。

その後、図３のＰ３に示すように、走査範囲Ａにさらにレーザ９が照射される。このとき、レーザ９の照射により、走査範囲Ａに切れ目１９が生じる。切れ目１９は絶縁被膜１５を貫通する。切れ目１９は貫通孔に対応する。

その後、図３のＰ４に示すように、エアー１１が、切れ目１９から絶縁被膜１５と導電体１３との間に導入される。その結果、絶縁被膜１５は導電体１３から遠ざけられる。エアー１１は物体に対応し、気体に対応する。

その後、図３のＰ５に示すように、導電体１３の回転にともない、絶縁被膜１５と導電体１３との間にエアー１１が導入された範囲が拡大する。
その後、図３のＰ６に示すように、絶縁被膜１５は、層状の形態を保った状態で導電体１３から除去される。除去された絶縁被膜１５を図６に示す。この絶縁被膜１５は筒状の形態を保っている。

４．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。

（１）上記実施例において、導電体１３を、回転方向Ｒとは反対方向に回転させてもよい。
（２）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

（３）上述した絶縁被膜の除去方法の他、絶縁被膜の除去装置、導電体の再生方法、絶縁被膜の回収方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…加工装置、３…スキャンユニット、５…レンズ、７…エアブローノズル、９…レーザ、１１…エアー、１３…導電体、１５…絶縁被膜、１７…走査線、１９…切れ目、Ａ…走査範囲、Ａ_０…開始点

Claims

導電体の表面に設けられた層状の絶縁被膜を前記導電体から除去する絶縁被膜の除去方法であって、
少なくとも一部が前記絶縁被膜を透過するレーザを、前記絶縁被膜に照射しながら走査することで、前記絶縁被膜の少なくとも一部を、層状の形態を保った状態で前記導電体から剥離する絶縁被膜の除去方法。
請求項１に記載の絶縁被膜の除去方法であって、
前記絶縁被膜の少なくとも一部を、層状の形態を保った状態で前記導電体から剥離し、
前記絶縁被膜の貫通孔から、前記絶縁被膜と前記導電体との間に物体を導入することで、前記絶縁被膜を前記導電体から除去する絶縁被膜の除去方法。
請求項２に記載の絶縁被膜の除去方法であって、
前記レーザを照射することで前記貫通孔を形成する絶縁被膜の除去方法。
請求項２又は３に記載の絶縁被膜の除去方法であって、
前記物体は気体である絶縁被膜の除去方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の絶縁被膜の除去方法であって、
前記レーザはグリーンレーザである絶縁被膜の除去方法。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の絶縁被膜の除去方法であって、
前記導電体は線材であり、
前記絶縁被膜は、前記線材の外周面に接合した筒状の形態を有し、
前記レーザを照射しながら走査することで、前記絶縁被膜を、前記筒状の形態を保った状態で前記導電体から剥離する絶縁被膜の除去方法。