JPH02155412A - 絶縁被覆電線の被覆剥離方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、比較的細いビニール電線等の電線の被覆を
、導体線を切断せずにレーザ光により剥離する方法及び
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、コンピュータ、事務用ＯＡ機器１通信機あるいけ
ビデオ等の信号用ケーブルとして、フラットケーブルが
多数、広範囲に用いられている。

これらに使われているフラットケーブルは一般的忙はピ
ッチが１〜２１ｎ、線径が約１ｎであり、芯数も１０〜
６０以上と多種に及ぶ。

これに使われている芯線は７本ぐらいのより線であり、
そのうちの１本の導体線径は百数十ミクロンが普通であ
る。

これらのフラットケーブルト端子コネクターとの接続に
は１種々の方法がある。

一般的には、ビンかしめ方式であり、専用治工具にて指
定のコネクタを接続できる。あるいはメカニカルにスト
リッパ（皮むきＩ５）で被覆を容易にはがすことができ
る。

ところで世の中は軽薄短小思想が進み電子部品の小形軽
量化、プリント基板の高機能化等も含め。

プリント基板のサイズも全体的に小型化の方向に進んで
いる。その中で、基板間を棲続するフラット信号ケーブ
ルは小さくなっていない。基板のコネクタの専有する面
積は比較的大きく、またその基板の積層間隙も狭くなっ
て来ていることから。

その町とり性も良い方が望ましい。

このようなニーズを満足する非常に細く、薄（。

町とう性に優れたフラットケーブルが開発されつつある
。

今回、試験的に採用したフラットケーブルは。

導体線径２０ミクロン、７本の寄り線から成り。

３０芯線である。このフラットケーブルの厚みは５００
ミクロン、幅は１５ミリメートルで、可とう性もすぐれ
ている。

従来のフラットケーブルは、導体線も太く（約０．３平
方ミリメートル）従来線と同様、メカニカルストリッパ
ーにて容易に皮むきが可能である。又。

専用工具でピンかしめも可能であった。

今回の上記の様に採用した極細線アは、ビンかしめも、
メカニカルストリッパーでも不可能に近い。従来方式か
ら想像するきメカニカルストリッパーに熱加熱器を併合
した１例えば第１図に示すような加熱形ワイヤストリッ
パー（６０）になるだろう。

第７図において、（１）はフラットケーブル＋　　（６
１ａ）（６ｏｂ）はそれぞれ電気ヒータである。

ところが、このようなワイヤストリッパーでは導体線が
細いため、導体近くまでストリッパーの刃を近づけるこ
とは難しく、又、その後、被覆をひっばりはがさなくて
はならないことから線が細くなったり、切れたりする恐
れがあった。

このため、レーザ光によ６ｔｔ線の被覆を剥離する方法
が考えられた。

第８図は例えば特開昭５９−２５５０９号公報に示され
た従来のフラットケーブルなどの絶縁被覆の剥離装置を
示す図であり９図において、（１）は絶縁が被覆された
電線、（２）は電線（１）の導体、　Ｕｔｌは？！Ｅ＠
固定治具、　４０は電線クランパ、（４２はクランパ用
シリンダ、（４３は被覆剥離用シリンダ、【４はクラン
パ固定治具、５Ｇはレーザビーム発生９置、　　（５１
）はレーザビームである。次に動作について説明する。

第８図（ａ）Ｋ示すように、電線ス１）は電線固定治具
１４！　Ｉｃよって所定の位置に固定され、レーザビー
ム発生装＃（イ）から発射されたレーザビーム（５Ｉ）
を電線（１）の片面にあてることにより絶縁被覆が溶融
量る。この後、電線（１）は電線固定治具Ｕ＋ｔによっ
てクランパＩＡｏの待機している所定の位［４で搬送さ
れ、第８図（１））に示すようにクランパＣＯが、クラ
ンパ用シリンダーのによって？ＩＥ線ｆｌ）を所定の圧
力でクランプする。そして、被覆剥離用シリンダ０３に
よってクランパ固定治具（４４を第８図（ｃ）の矢印の
方向に移動することで、ｇ線（１）の絶縁被覆が剥離さ
れ導体１２）が露出することになる。

ところで、この装置を用いた電線＠Ｉ雅方法では。

単純にレーザビームを照射しているので、電線の導体１
２）を切断することがよ（あった。特に、厚みの薄いフ
ラットケーブルではこの問題が大きく。

レーザビームのエネルギーの制御が難しいという問題が
あった。

また、第８１閾に示した従来装置礎では、電線（１）に
所定寸法の剥離部分を形成するためには、レーザビーム
てよる被覆溶融後の２を線ｉ１）をクランプして引っば
らなければならず、そのための装置が必要になるととも
に、線径の小さい電線（１）の場合は張力によって導体
＋２１が延びるか又は切断するという問題点があった。

〔目的〕

この発明は上記の様な課題を解消するためになされたも
ので、非接触で被覆を剥離加工できるとともに、加工精
度の向上をも計れる方法及び装置を得ることを目的とす
る。

また、この発明は、レーザビームによる被覆溶融後の電
線を引っばることなく、’、を線の任意の位置に所定の
被覆剥離部分を形成することができる電線被覆の剥離装
置を得ることを目的とする。

この発明は、上記目的を達成するために、パルス幅が短
かく、尖頭出力の大きいパルスレーザビームを絶縁被覆
電線に照射してその被覆を剥離するものである。

ま念この発明の被覆剥離装置は、パルス幅が小さく、尖
頭出力の大きいパルスレーザビームを発振するレーザ発
振器と、この発振器から発振された上記パルスレーザビ
ームを絶縁被覆電線上に導くシリンドリカルレンズとを
備えたものである。

さらに、この発明に係る？！線被被覆到＠装竜は。

電線のレーザビーム照射部に、所要剥離形状と一致する
窓を形成した電線位置決め手段を配設するとともに、矩
形状のレーザビームを照射するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図に今回使用した被覆′／ｌＥ線のテストサンプル
を示す。線の太さ（φＤ＝）０．５ミリメートル芯数３
０１幅（Ｗ）１５龍であり、Ｍは全てが一体で作られて
いる。

第２図はこの発明の一実施例であり、ｌ閾について説明
する。（７０）はパルス幅が短かく、尖頭出力の大きい
パルスレーザ発振器０例えばＴＩ！１ＡｃＯ２レーザ発
振器である。α１はレーザビームを適当の形状に集光す
るシリンドリカルレンズｅ　ｆｔ１Ｈワークで今回は上
述のフラットケーブルである。（７っけパルスレーザビ
ーム＋　　（７１ａ）はシリンドリカルレンズＱｌの焦
点である。

’ｒｇＡｃｏ２　　レーザ発振器（７０）はパルス幅約
２マイクロ秒、尖頭出力１５メガワット以上、繰返し数
２０パルス毎秒とパルスレーザの中でも、もつともパル
ス幅が短かく、尖頭出力の大きいパルスレーザである。

従ってとのレーザ発振器（７０）より出たレーザビーム
（７１）はシリンドリカルレンズＯＩで焦点（７１ａ）
の位置に集光される。

フラットケーブル（１）は焦点（７１８）トレンズａ１
との間に配ｔイしている。これは焦点（７１ａ）より遠
方にお（と、焦点近傍で空気の絶縁破壊が発生し。

レーザ出力がとの破壊に全て尽いやされてしまうからで
ある。以下の項目を試験し良好な結果を得た。

■レーザ（てよるビニール電線剥離試験、■ハンダ付着
試験、■絶縁耐電圧試験、■加工精度試験■については
、　　５６　Ｊ　／ｃｔｌ、　　７０　Ｊ　／−、８４
：Ｊ／−、＋　＋　２　、Ｔ／−及びｆ４０．Ｔ／−に
ついて実施し、約８ａｙ／ｉ以上であれば、剥離が可能
であることが判ったう ■についてはフラックスをつけることで完全にハンダが
攻った。■についても１機械加工同様。

無限大を示し可ら間笛は無かつｔつ■についてもレーザ
ビームを光学的に照射できるので、３±０．２ミ＋）メ
ートルの加工精度となった。

さて、　秩、　＠、アルミ板等の切断に便われている一
役的なｃｏ２パルスレーザはパルス幅が数百マイクロ秒
と長いため９例え尖頭出力が小さくてもビニール被覆の
ｆａｌｌ　ｌｌ？ｉと同時に導体である銅′ａまでも焼
は切ってしまう。それ故、もつとパルス幅の短い、今回
実験Ｖこ（吏った’ｒｇＡａｏ２レーザとかＹＡＧレー
ザでないと加工はむずかしい。ｃｏ２レーザとＹＡＧレ
ーザを比較すると１への汲取率けＹＡＧの方が大きく、
どちらかと言えばｃｏ２レーザの方が好ましい。なお上
記実施例のような’ｒｐＡｃｏ２　　レーザを用いた場
合、特に次のような利点があろう（イ）パルス幅が短か
いので熱の伝わりがほとんど考えられず、照射した微小
部分のみの被覆を加熱して剥離できろう （ロ）波長が１０．６μｍと遠赤外光なので、芯線とし
て一般に用いられている銅への吸収が少ないつ例え吸収
があったとしても（イ）項で説明した叩出により影響は
少ない。

（／→　尖頭出力が大きいため被覆の固体→液体→気体
という燃焼反応が一瞬にして起こる。

に）脱酸素雰囲気中で照射を行えば、芯線の酸化反応も
起こらない。

なお、レーザビームのパルス幅が５マイクロ秒。

尖頭出力がｔＭｗ、波長が１０．６μｍのパルスレーザ
を用いた場合、剥離状態が良好であった。

なお、パルスレーザビーム（７１）を被覆電線ｆｌｌ上
に導く光路系に凸レンズを入れてパルスレーザビーム（
７１）を集光させた場合１点焦点になり窒気中では空気
絶縁破壊により（エアープラズマを発生）点焦点以降の
レーザビームエネルギーを剥離には使えないことが起こ
る。つまりプラズマによりレーザビームが吸収されてし
まうからである。

そこで実施例のようにシリンドリカルレンズＵｔｔを用
いればパルスレーザビームは線焦点となり９焦点エネル
ギー密度は上記のようなプラズマを発生させない徨度に
下げることができるので、安定して剥離作業を行わせる
ことができる。

以上のように、この発明によれば短かいパルス幅のパル
スレーザビームを用いて、ビニール電線等の被覆電線の
核種の剥離を行うので、細い導体に力をかけずに剥離す
ることができ、精度良く被覆の剥離作業が行えるもので
ある。第３図はこの発明の他の実施例を示すものである
。

ｈ４３図において、（１）は加工対象である絶縁体が被
覆された被覆電線、　１１１．１１１１はシリンドリカ
ルレンズ、１１３はシリンドリカルレンズ０５．（ｌυ
の移動手段、　ｎｓは被覆′電線（１）の位置決め手段
であるクランパであり、窓（１５ａ）が形成されている
。（７０）はレーザ発振器、（７リ　はレーザ発振器（
７０）から出力されたレーザビーム、　　（７２）　＃
′ｉシリンドリカルレンズｎ１．σ９で集光されたレー
ザビームである。

、被覆電線ｆｌ）け第４図に一例を示すように、導体１
２）の直径が約１２０μｍ以下、被覆線の直径が約０５
龍以下、芯数が約２０本以上から構成された電線（以下
、フラット電線と言う）であり、用途によって多種類の
ものがある。このフラット電線（１）は他機器との接続
の関係によって長手方向の刺離長さが異なるに１か、第
５図＋１））に示すように部分的な剥離が必要になるこ
ともある。

このような様々な剥離形状をレーザビームの照射によっ
て形成するために、レーザ発振器（７０）から出力され
たレーザビーム（７１）は、シリンド。

リカルレンズｎｌ、　ｆｉｌｌにより断面矩形のレーザ
ビーム（７２）に集光される。つまり、シリンドリカル
レンズロ１．συを移動手段ａ３によって光軸方向に移
動させることにより、縦方向と横方向のビームサイズを
独立に集光調整し、フラット電線＋１）の所定の位置に
照射するものである。

次に動作について説明する。第３図ｔｂ）の拡大図に示
すように、フラン）１１Ｅ＠ｆｔｌは匍工位１ｔにおい
て、１ｔ＠クランパ０！９で前後面を挾持されて位置決
めされる。、電線クランパ０９には所要剥離形状に一致
させた窓（１５ａ）が形成されており、この窓（１５ａ
）Ｋ＠射されるレーザビーム（７２）は、シリンドリカ
ルレンズＱｌ、　ｎυによって窓（１５ａ）より若干大
きいサイズに集光調整されている。そして、上記のレー
ザビーム（７２）　　全照射すれば、レーザビーム（７
２）の周辺は電線クランパａＳによって遮光されている
ので、フラット電線ｆｉｌの被覆＠Ｉ雛の境界は鋭利な
直線に加工されることＫなる。従って、窓（１５ａ）の
形状を所要剥離形状に一致させておけば。

任意かつ正確なｆ１４Ｉ＠形状を得ることができるので
ある。

ところが、フラット環＠＋１１の８１４に用いられるレ
ーザ発振器（７０）としては１例えば１幅が短（（１〜
２μθｅｃ）、　　ピーク出力の大きな（約５　ＭＷ）
パルス出力が得られ、矩形状のマルチモードのレーザビ
ームを取り出すことができるＴＥＡ（・ｒｒ８ｎｓ　−
ｖ６ｒｒθｓｌｙ　ＫＸｃｉｔｅｄ　Ａｔｏｍｏｓｈｅ
ｒｉｃ　Ｐｒｅθθｕｒｅ）　−ａｏ２レーザが使用さ
れる。このレーザ発振器（７０）忙よる出力後のレーザ
ビーム（７１）のサイズは約２０龍Ｘ３Ｇｍで、集光後
のレーザビーム（７２）のサイズは約４ｗＸ１０ｉｇｍ
である。従って、横幅寸法が１０朋以上のフラット電線
（１）は第３図の実施例では加工できないことになるが
、以下、第６図に示す実施例の説明から、フラット電線
（１）の幅寸法が上記寸法（１ＯＮ３１以下）に限定さ
れるものではないことは明らかである。フラット電線（
１）の８１　！ＩＩＩ　？１０工において、剥離をより
完全にするためにはフラット電線ｆｔ）の表裏面からレ
ーザビーム（７２）を照射すればよく、この場合の実施
例を第６図によって説明する。

図において、　面、　（＋Ｌ　６９．　ＱＢはペンドミ
ラーＩ２ｎ、　ｏ、（至）はそれぞれベンドミラー顛、
稍、■の平行移動手段である。他の符号は第３図と同一
または相当部分である。次に動作を説明する。ペンドミ
ラー（＋ｆｆｉ、　（＋ｌが図に示す実線の位置にある
場合。

レーザ発振６　（７０）　から出力されたレーザピーム
（７１）はシリンドリカルレンズｆｌｌ、　ｄｌｌで集
光され。

この集光されたレーザビーム（７２）はペンドミラー０
ｓにより反射されてフラット７！、線（１）に照射され
る。このときのレーザビーム（７２Ａ）は図のようにフ
ラット＠＠ｆｔ１表面（Ａ）の下部側に照射されるため
。

その部分（電線の下部）が剥離加工されることになる。

つぎに、平行移動手段づによってペンドミラー嗜が図の
破線の位置に移動されると、レーザビーム（７２Ａ）は
フラット’４線ｆ１１表面（Ａｌの上部側に照射される
ので、その部分（？電線の上部）が剥離加工されること
になる。

以上のようにしてフラット電線（１）の表面（Ａｌ全体
の剥離加工を行った後、平行移動手段２１＋によりペン
ドミラーＯｎを図の破線の位Ｉ＃に移動させると。

レーザ発振器（７０）から出力されたレーザビーム（７
１）はペンドミラーａηおよび０９によって反射され、
一方のシリンドリカルレンズ（１０ａ）　Ｔ　（１１８
）で集光される。そして集光されたレーザビーム（７２
）　Ｖｉペンドミラー■で反射されてフラット電＠１）
の裏面（ＢＩ　Ｋ照射される。これにより表面（Ａｌと
同様にしてフラット電線（１）裏面（Ｂｌが下部側と上
部側に分けて＠Ｉ帷加工されるのである。剥離加工に際
して、フラット電線（１）の表面（Ａｌおよび裏面ｆＢ
ｌに照射されるレーザビーム（７２Ａ）　、　（７２Ｂ
）　は電線クランパへ９の窓（＋５ａ）より若干大きい
範囲に照射されるが、窓（１５ａ）より外側のレーザビ
ームは遮光される。この績果、第５図（ａ）に示すよう
に電線クランパ（１９の窓（＋５ａ）に一致した正確な
範囲の剥離加工が得られるのである。

以上のことから、１を線クランパへ９の窓（１５ａ）の
形状を変えることにより、フラット電線（１）が任意の
形状に剥離加工でき９例えば第５図（ｂ）に示すような
部分的な＠Ｉ雉も正確に行うことが可能となる。

ところで、″Ｉｔ線クランパα９はステンレス鋼などレ
ーザビームを吸収しにくい材料で製作され、必要に応じ
て風冷または水冷にてレーザビーム照射に伴う温度上昇
を防止してもよい。

なお、第８１９の実施例ではペンドミラー口・、■を平
行移動させているが、同ミラーり樟、１は固定として電
線クランパ０９を上下に移動させてもよく。

上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例では、フラット電線ｆｌ）表面（Ａｌ
の剥離加工を行った後に裏面（）１１の加工を行うもの
としたが、レーザ発振６　（７０）　　から出力された
レーザビーム（７１）の一部を透過し一部を反射する。

いわゆるビームスプリッタをペンドミラー０７１として
用いれば、フラット電線ｆ＋）表面（Ａｌと裏面（Ｂｌ
の加工が同時に実行できるため、加工時間の短縮が図れ
るとともに、平行移動手段ｒａも不要となる効果がある
。

以上のようＫこの発明によれば、所要剥離形状に一致し
た窓を有した電線位置決め手段を、′電線のレーザビー
ム照射部に配設して矩形状のレーザビームを照射するよ
うに構成したので、剥離境界が鋭利で正確な寸法に剥離
加工ができるとともＫ。

線径の小さな′電線にも対応が可能な礪線被覆の剥離装
置が得られる効果がある。

４、　　ｔ’１面の爛単な説明 第１図は本発明を１？用して剥離を行なう被覆′心線の
一例を示す斜親、図、第２図は本発明の一実施例を示す
全体構成［ス、第３図はこの発明の他の一実施例による
被覆電線の剥離装置を示す基本構成図、７！ＩｊＪ図は
被覆剥離加工の対象であるフラット電線の斜卯図、第５
図は剥離加工したフラット電線の斜初１図、第６図はこ
の発明の他の実施例を示す被覆電線の＠Ｉ雌装置を示す
基本構成図、第７図は従来例を示すメカニカルストリッ
パーとフラットケーブルの説明図、第８図は従来の′心
線被覆の朔雌装置を示す基本構成図である。

図中、（１）はフラットケーブル、１１．αυはシリン
ドリカルレンズ、　＋１３は移動手段、　ＩＩ！９は″
Ｔｌｔ線クランり＋　　（１５ａ）は窓、　　（７０）
　　はレーザ発ｆｄ５．　　（７１）はレーザビームで
あろう なお、雫中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パルス幅が５μ秒以下で尖頭出力が１Ｍワット以
   上のパルスレーザビームを絶縁被覆電線に照射してその
   被覆を剥離することを特徴とする絶縁被覆電線の被覆剥
   離方法。
2. （２）パルス幅が短かく、尖頭出力の大きいパルスレー
   ザビームを発振するレーザ発振器と、この発振器から発
   振された上記パルスレーザビームを絶縁被覆電線上に導
   くシリンドリカルレンズとを具備してなる絶縁被覆電線
   の被覆剥離装置。
3. （３）絶縁体が被覆された電線にレーザビームを照射し
   て上記被覆を剥離する電線被覆の剥離装置において、レ
   ーザ発振器から出力されたレーザビームを矩形のレーザ
   ビーム形状として電線に照射するレンズと、このレンズ
   を光軸方向に移動する移動手段とを備えるとともに、所
   定の剥離形状と一致する窓を有した電線位置決め手段を
   上記電線のレーザビーム照射部に配設したことを特徴と
   する電線被覆の剥離装置。