JPH04275007A - レーザ加工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被覆電線の被覆部除去加
工を目的とするレーザ加工装置に関し、特にエキシマレ
ーザを用いたレーザ加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から被覆電線の被覆部を部分除去す
る方法としては、金属刃を採用したワイヤストリッパー
が一般に知られている。この方法は、金属刃を被覆電線
に押し当て、線材方向に力を加えることにより被覆部を
剥ぎ取る方法で、中心電線の径が太ければこの方法で何
ら問題は生じない。

【０００３】しかし近年の配線の微細化と共に多用され
るようになってきた、中心電線径が数１０μｍ程度の被
覆電線では、金属刃による方法を採用した場合、中心電
線の引っ張り強度が小さいため、この電線までも切断さ
れてしまうという問題があった。

【０００４】このため、以上述べた金属刃による接触式
の被覆部除去方法の他に、非接触方式としてアーク放電
による被覆部除去方法やＣＯ２　レーザによる被覆部除
去方法が既に提案されている。しかるに、アーク放電に
よる被覆部除去方法は、２本の近接した電極の間に被覆
電線を配置し、アーク放電させて被覆部を除去する方法
であるが、この方法では被覆部が残り易く、信頼性が低
い。

【０００５】一方、ＣＯ２　レーザによる被覆部除去方
法は、パルス発振のＣＯ２　レーザを被覆電線表面に集
光照射し、熱的に被覆材である高分子材を除去する方法
である。しかしながら、この方法は熱加工であるため、
レーザ照射部周辺の炭化が起こり、加工形状が正確でな
く、加工品質にも問題が起き易いという問題があった。

【０００６】以上述べた方法に加えて、近年エキシマレ
ーザの実用化が進み、先のＣＯ２　レーザに代えてエキ
シマレーザを用いる方法が提案されてきている（ＣＬＥ
Ｏ’９０　　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｓｅ
ｒｉｅｓ　　ＶＯＬ．７　　Ｐ５４６　　ＣＦＯ３）。 このエキシマレーザは紫外域の強力な光源として各方面
で利用されつつある。エキシマレーザの波長は、２４８
、３０８ｎｍ等であり、高分子材はこの波長域に対して
大きな吸収係数（２〜７×１０４　ｃｍ−１）を持ち、
この値はＣＯ２　レーザ光の波長（１０．６μｍ）に比
べて２桁程大きい。またエキシマレーザは短波長である
ため、フォトンとしてのエネルギーが高く、高分子材の
原子結合を直接励起により分解することができる。

【０００７】つまり、ＣＯ２　レーザの場合のように熱
プロセスを経ず、低温加工ができるため、炭化等による
熱変質が少なく、高い吸収係数から高い精度の加工がで
きる利点を有している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
エキシマレーザを用いたレーザ加工装置において、レー
ザビームを１つのレンズで集光し、加工面に照射する方
法では、電線回りの被覆部を正確に除去するため、この
電線を軸を中心に回転させるか、あるいは集光ビームの
方を電線周辺で回転させる必要がある。このため、レー
ザ加工装置自体が複雑な構成になるという問題があった
。

【０００９】一方、他の方法として図４に示す方法も提
案されている。すなわち、この図４においては、被覆電
線１を挟んでレーザ入射ビーム側（レーザ発振器２、集
光レンズ３が配置されている側）と反対の側に反射鏡４
が設けられており、被覆電線１の線材径より幅の広い集
光ビームを照射して、線材面（照射側面）に当たらない
で通過したレーザ光を再度反射鏡４により、線材の反対
面に集光する構成となっている。

【００１０】この図４の方法では、レーザビームが直接
当たる線材面と、反射鏡４を経たレーザビームが当たる
線材面でのレーザビーム強度の制御が、特に線材径が変
化した時に困難である。また、被覆電線１が無い場合、
レーザビーム全体が反射鏡４で反射され、集光レンズ３
等の入射側光学部品に損傷が起き易いという問題があっ
た。

【００１１】本発明の目的は上述した問題に鑑みなされ
たもので、異なる太さの被覆電線の被覆部除去加工を常
に安定した状態で行うことができしかも逆入射してくる
反射光による入射側光学部品の損傷を軽減できるように
したレーザ加工装置を提供するにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
レーザビームを２分割し、その分割比を可変できる分割
手段と、各々分割されたレーザビームを互いに１８０°
でない角度で線材表面に集光する集光手段と、各々の集
光レーザビームの光路延長上にレーザ強度を計測する計
測手段を有し、各々のレーザビームは集光手段により線
状スポットに集光され、この線状スポットの長手方向と
線材の長手方向を非平行状態に配置した構成としたもの
である。

【００１３】請求項２記載の発明は、計測手段としてレ
ーザ光ディテクタを採用した構成としたものである。

【００１４】

【作用】本発明によれば、計測手段からの出力信号をも
とに、レーザビームの分割比を制御し、均等なレーザ強
度の分割を行うと共に、加工状態の検知を行うことが可
能である。したがって、異なる太さの線材に対しても常
に安定した状態で被覆部除去加工を行うことができる。 また、線材スポットの長手方向と被覆電線の長手方向を
非平行状態に配置しているので、レーザビームのうち光
学部品に逆入射してくる反射光を低減でき、光学部品の
損傷を極力軽減できる。さらに、分割されたレーザビー
ムを１８０°でない角度で線材表面に集光するようにし
ているので、線材がない場合でもレーザビームが対向す
る光学部品に入射することがない。

【００１５】

【実施例】次に、本発明につして図面を参照して説明す
る。

【００１６】図１は本発明に係わるレーザ加工装置の一
実施例を示す概略構成図である。レーザ発振器１０の左
前方には全反射ミラー１１が配置されており、全反射ミ
ラー１１の下方には分割手段を構成するレーザ分割ミラ
ー１２が配置されている。このレーザ分割ミラー１２は
、紙面内×軸方向（矢印Ａ方向）に可動可能となってお
り、レーザビーム分割比を変えることができるよう構成
されている。また、レーザ分割ミラー１２の左右両側に
は全反射ミラー１３、１４が配置されており、さらに全
反射ミラー１３の下方には集光レンズ１５を介して全反
射ミラー１６が配置されている。一方、全反射ミラー１
４の下方にも集光レンズ１７を介して全反射ミラー１８
が配置されている。なお、この集光レンズ１５、１７に
は通常シリンドリカルレンズが用いられており、装置全
体の大きさにもよるが、ｆ＝１５０〜２００ｍｍ程度の
レンズが用いられる。

【００１７】以上のような構成において、レーザ発振器
１０から出力したレーザビームは、全反射ミラー１１に
より、レーザ分割ミラー１２に導かれる。そして、この
レーザ分割ミラー１２により２つに分割されたレーザビ
ームは各々集光レンズ１５、１７と全反射ミラー１６、
１８により線状ビームに集光されて、被覆電線１９外面
に照射される。なお、図１の位置に線材が無い場合、他
の光学部品に直接入射することがないよう、両レーザビ
ームの成す角度は１８０°からずらしてある。

【００１８】一方、各レーザビームの光路延長上には、
レーザ強度を計測する計測手段を成すレーザ光ディテク
タ２０、２１が配設されており、線材である被覆電線１
９が装着されていない場合は両分割レーザビームのパワ
ーアンバランスを検出し、レーザ分割ミラー１２を駆動
してパワーバランスを図っている。

【００１９】また、被覆電線１９を装着し、加工してい
る時には、被覆電線１９のＸ軸方向加工位置ずれ（焦点
ずれ）をレーザ光ディテクタ２０、２１の信号バランス
により検出し、必要ならば被覆電線１９の位置合わせを
行うことができる。したがって、異なる太さの被覆電線
１９に対しても常に安定したレーザ照射条件を実現する
ことができる。

【００２０】また、加工終了近くでは被覆電線１９の金
属面が露出するため、銅では紫外光に対して６０％程度
のレーザビームが反射されて光学部品に逆入射して損傷
を発生させるおそれがある。これを軽減するため、本実
施例では図２に示すように、線状スポット（レーザ集光
ビーム）２２の長手方向と被覆電線１９の長手方向とを
非平行状態に配置した構成としている。実際に被覆電線
１９の被覆部１９Ａの加工を行う場合には、被覆電線１
９と他の光学系をＹ軸方向に相対的に移動させるように
している。

【００２１】これにより、被覆電線１９の電線１９Ｂの
金属表面から反射されるレーザビームのうち、光学部品
に逆入射してくる反射光は低減され、光学部品損傷発生
のおそれが少なくなる。

【００２２】高分子被膜の加工では、０．３　〜０．５
　Ｊ　／ｃｍ２　のエネルギ密度のエキシマレーザ（２
４８ｎｍまたは３０８ｎｍ）を数１０ｓｈｏｔ照射する
。この線状スポットで長手方向の強度分布均一性が必要
となる場合には、レーザ発振器１０と全反射ミラー１１
間にビーム整形器を配置することも可能である。

【００２３】図３は本発明のレーザ加工装置の他の実施
例で、レーザ発振器２３からの出力は、分割プリズム２
４により２つのレーザビームに分割される。そして、各
々分割されたレーザビームは集光レンズ２５、２６およ
び全反射ミラー２７により、被覆電線２８上に集光照射
される。各々のレーザ強度は、集光レーザビームの光路
延長上に配設されたレーザ光ディテクタ２９、３０によ
り計測され、ビーム強度バランスは分割プリズム２４を
Ｙ軸方向に駆動することにより制御される。なお、その
他の構成は上述した第１実施例と同様であるので、その
説明は省略する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係わるレー
ザ加工装置によれば、分割手段により各々分割されたレ
ーザビームを集光手段により集光し、この各々の集光レ
ーザビームの光路延長上にレーザ強度を計測する計測手
段を設けた構成としたことにより、この計測手段からの
出力信号をもとにレーザビームの分割比を制御し、均等
なレーザ強度の分割を行うことができると共に、加工状
態の検知を行うことができるので、異なる太さの線材に
対しても常に安定した状態で被覆部除去加工を行うこと
が可能となった。また、線状スポットの長手方向と線材
の長手方向を非平行状態に配置した構成としたので、レ
ーザビームのうち光学部品に逆入射してくる反射光を低
減でき従来に比べて光学部品の損傷を極力軽減できる。 さらに、分割されたレーザビームを１８０°でない角度
で線材表面に集光するようにしているので、線材がない
場合でもレーザビームが対向する光学部品に入射するよ
うなことは確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるレーザ加工装置の一実施例を示
す概略構成図である。

【図２】線状スポットと被覆電線の照射関係を説明する
ための図である。

【図３】本発明に係わるレーザ加工装置の他の実施例を
示す概略構成図である。

【図４】従来のレーザ加工装置の一例を示す概略構成図
である。

【符号の説明】

１０　　レーザ発振器 １２　　レーザ分割ミラー １５　　集光レンズ １７　　集光レンズ １９　　被覆電線 ２０　　レーザ光ディテクタ ２１　　レーザ光ディテクタ ２３　　レーザ発振器 ２４　　分割プリズム ２５　　集光レンズ ２６　　集光レンズ ２９　　レーザ光ディテクタ ３０　　レーザ光ディテクタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レーザビームを２分割し、その分割比
   を可変できる分割手段と、各々分割されたレーザビーム
   を互いに１８０°でない角度で線材表面に集光する集光
   手段と、各々の集光レーザビームの光路延長上にレーザ
   強度を計測する計測手段を有し、各々のレーザビームは
   集光手段により線状スポットに集光され、この線状スポ
   ットの長手方向と線材の長手方向を非平行状態に配置し
   たことを特徴とするレーザ加工装置。
2. 【請求項２】　　前記した計測手段としてレーザ光ディ
   テクタを採用したことを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ加工装置。