(57)【要約】【課題】加工対象物の両面を加工するレーザー加工装置において、一面と他面とで加工される位置にズレが生じることを低コストで防止した構成を提供する。【解決手段】レーザー加工装置１は、レーザー発振器１０と、１対の反射ミラー１２ａ，１２ｂと、を備える。レーザー発振器１０は、レーザー発振器１０は、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの２つの光路を有するレーザーを、位置を変えることなく発射する。反射ミラー１２ａ，１２ｂは、レーザー発振器１０が発射したレーザーがＦＦＣ２０の加工面に照射されるようにそれぞれ反射する。そして、正面視で見たときに、レーザー発振器１０は、発射する２つのレーザーが対称軸ａに関して対称となるように当該レーザーを発射する。また、反射ミラー１２ａ，１２ｂは、対称軸ａに関して対称となるように、対で配置される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの光路を有するレーザーを、位置を変えることなく発射するレーザー発振器と、
前記レーザー発振器が発射したレーザーが対象物の両面に照射されるようにそれぞれ反射する反射ミラーと、
を備え、
レーザーが有する２つの光路の両方に対して平行である面を光路面とし、当該光路面に垂直な方向で見たときに、
前記レーザー発振器が発射したレーザーは、所定の対称軸に関して対称となるような２つの光路を有し、
前記反射ミラーは、前記対称軸に関して対称となるように、対で配置されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザー加工装置であって、
レーザーを２方向に分離するレーザー分離具を備え、
分離されたレーザーは、それぞれの前記反射ミラーで反射されることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のレーザー加工装置であって、
前記対象物の位置を検出する位置検出センサを備えることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項４】
請求項１から３までの何れか一項に記載のレーザー加工装置であって、
対象物としてフレキシブルフラットケーブルが用いられることを特徴とするレーザー加工装置。
【請求項５】
少なくとも２つの光路を有するレーザーを、位置を変えることなく発射するレーザー発振器が、当該２つの光路に対して平行である面を光路面とし当該光路面に垂直な方向で見たときに所定の対称軸に関して対称となるように、レーザーを発射し、
発射されたレーザーは、前記光路面に垂直な方向で見たときに前記対称軸に関して対称に配置されている反射ミラーでそれぞれ反射し、
反射されたレーザーによって対象物の両面を加工することを特徴とするレーザー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として、レーザー加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザーを用いて、対象物に孔開け及び切断等の加工を行う方法が知られている。このレーザー加工は、強度及び位置を精度良く制御できるため、様々な部材の加工に用いられている。特許文献１は、対象物の複数の面にレーザーを照射可能なレーザー加工装置を開示する。
【０００３】
特許文献１のレーザー加工装置は、移動可能に構成されたレーザー発振器を備えている。レーザー加工において、通常は、対象物までの距離が変化すると、変化後の距離で高出力が得られるようにレーザー発振器を再設定する必要がある。しかし、特許文献１では、レーザー発振器と対象物との間に光路長補正用のプリズムが配置されているため、レーザー発振器を移動させてレーザーを発射させるだけで、高出力を保ちつつ、対象物の複数の面にレーザーを照射することができる。
【０００４】
上記のように、対象物の複数の面にレーザーを照射可能なレーザー加工装置は、例えば、フレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）を加工するときに用いられる。
【０００５】
初めに、ＦＦＣについて説明する。ＦＦＣは、特許文献２及び特許文献３に示すように、並べて配置された複数の導体に対して、これらの導体を覆うように絶縁テープを取り付けることで製造される。また、特許文献２及び特許文献３が開示する絶縁テープには窓部が形成されている。この窓部によって、ＦＦＣの内部の導体（又は当該導体と電気的に接続された導体）が露出され、この窓部を介して、ＦＦＣの内部の導体と他の部品とを電気的に接続することができる。
【０００６】
しかし、製造時に窓部が形成される構成では、窓部に異物が混入したり、露出した導体が酸化したりして、接続に失敗することがある。また、製造時において窓部が形成される位置を高精度にすることは難しく、高い位置精度が要求される場合に対応することができなかった。
【０００７】
これに対し、特許文献４は、ＦＦＣの内部の導体と、接続先の導線と、の接続箇所に該当する部分の絶縁テープを除去して内部の導体を露出させてから接続を行う方法を開示する。特許文献４では、絶縁テープを除去する具体的な方法は特に開示されていないが、特許文献５では、レーザーを用いて絶縁テープを除去する構成が挙げられている。
【０００８】
また、この絶縁テープの除去は両面に対して行う必要があり、レーザーを用いて絶縁テープの除去を行う場合、一般的には、一方の面にレーザーを照射した後に、ＦＦＣを裏返し、他方の面にレーザーを照射する構成が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００６／０９２８２７号パンフレット
【特許文献２】特開２００１−４３７５６号公報
【特許文献３】特開２００８−４４７２号公報
【特許文献４】特開平１１−９７０８８号公報
【特許文献５】特開２００７−５２９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ＦＦＣと他の導線とを接続するときは、ＦＦＣの内部の導体の幅と同等の大きさの孔（窓）を開ける必要がある。近年では、導体幅は５ｍｍ以下のものが用いられており、２ｍｍ以下の部材が用いられる場合もある。そのため、高精度の位置決めが必要となる。
【００１１】
しかし、上記のようにしてＦＦＣの両面を加工する方法は、ＦＦＣを裏返すときに正確に裏返すことが難しいため、加工される位置が、一面と他面とでズレてしまうことが多い。このズレが生じると、他の導線との接続について位置が合わないため、電気的な接続が適切に行えなくなる。
【００１２】
このように、対象物を裏返して当該対象物の両面を加工すると、一面と他面とで加工される位置にズレが生じてしまう。また、対象物の位置を高精度に検出可能な検出センサを備え、裏返しの前後における位置を高精度に一致させる構成も考えられるが、高精度な検出センサは高価であるため、コストが増大してしまう。なお、レーザー発振器を２台備え、対象物を裏返すことなく両面を加工する構成も考えられるが、レーザー発振器は高価であるため、コストが増大してしまう。
【００１３】
また、上記特許文献１の構成では、プリズムがレーザーを吸収してＦＦＣに照射されるレーザーの強度が低下することがある。また、強度の強いレーザーを発射すると、プリズムが破損するため、一定以上の強度のレーザーを用いることができない。従って、レーザー加工を効率的に行うことができない。
【００１４】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、加工対象物の両面を加工するレーザー加工装置において、一面と他面とで加工される位置にズレが生じることを低コストで防止した構成を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【００１５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１６】
本発明の第１の観点によれば、以下の構成のレーザー加工装置が提供される。即ち、このレーザー加工装置は、レーザー発振器と、反射ミラーと、を備える。前記レーザー発振器は、少なくとも２つの光路を有するレーザーを、位置を変えることなく発射する。前記反射ミラーは、前記レーザー発振器が発射したレーザーが対象物の両面に照射されるようにそれぞれ反射する。そして、レーザーが有する２つの光路の両方に対して平行である面を光路面とし、当該光路面に垂直な方向で見たときに、前記レーザー発振器が発射したレーザーは、所定の対称軸に関して対称となるような２つの光路を有する。また、前記反射ミラーは、前記対称軸に関して対称となるように、対で配置される。
【００１７】
これにより、対象物の両面を加工するために当該対象物を裏返す構成と比較すると、対象物を素早く、かつ両面の加工位置のズレ量を低減して加工することができる。また、対象物の両面を加工するためにレーザー発振器を複数用いる構成と比較すると、本発明の構成はレーザー発振器を１つ備えるだけで良いため、設備コストを低減させることができる。
【００１８】
前記のレーザー加工装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このレーザー加工装置は、レーザーを２方向に分離するレーザー分離具を備える。分離されたレーザーは、それぞれの前記反射ミラーで反射される。
【００１９】
これにより、対象物の両面を同時に加工可能であるため、加工速度を向上させることができる。
【００２０】
前記のレーザー加工装置においては、前記対象物の位置を検出する位置検出センサを備えることが好ましい。
【００２１】
これにより、対象物の位置を検出できるため、当該対象物の加工面の位置を正確に把握して一層精度の良い加工を行うことができる。
【００２２】
前記のレーザー加工装置においては、対象物としてフレキシブルフラットケーブルが用いられることが好ましい。
【００２３】
即ち、他の導線と接続するためにフレキシブルフラットケーブルの両面の被覆をレーザー加工によって除去するときは、両面の加工位置のズレ量を極力小さくする必要がある。従って、本発明をフレキシブルフラットケーブルの被覆除去に適用すれば、両面の加工位置のズレ量を低減させるという前記の効果を一層有効に発揮させることができる。
【００２４】
本発明の第２の観点によれば、以下のレーザー加工方法が提供される。即ち、このレーザー加工方法においては、少なくとも２つの光路を有するレーザーを発射するレーザー発振器が、当該２つの光路に対して平行である面を光路面とし当該光路面に垂直な方向で見たときに所定の対称軸に関して対称となるように、レーザーを発射する。発射されたレーザーは、前記光路面に垂直な方向で見たときに前記対称軸に関して対称に配置されている反射ミラーでそれぞれ反射する。そして、反射されたレーザーによって対象物の両面を加工する。
【００２５】
これにより、対象物の両面を加工するために対象物を裏返す方法と比較すると、対象物を素早く、かつ両面の加工位置のズレ量を低減して加工することができる。また、対象物の両面を加工するためにレーザー発振器を複数用いる方法と比較すると、本発明の方法はレーザー発振器を１つ備えるだけで良いため、設備コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置を概略的に示す正面図。
【図２】レーザー加工装置の平面図。
【図３】分離プリズムの構成を模式的に示す斜視図。
【図４】レーザーが反射ミラーによって反射される様子を示す正面図。
【図５】反射光路及び仮想光路の長さの関係を示す正面図。
【図６】変形例に係るレーザー加工装置を概略的に示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに、レーザー加工装置１の構成について、図１から図３までを参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るレーザー加工装置１を概略的に示す正面図である。図２は、レーザー加工装置１の平面図である。図３は、分離プリズム３０の構成を模式的に示す斜視図である。
【００２８】
レーザー加工装置１は、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）２０の加工面２１ａ，２１ｂをＣＯ2レーザーによって加工するための装置である。このレーザー加工装置１は、レーザー発振器１０と、一対のミラー支持台１１ａ，１１ｂと、一対の反射ミラー１２ａ，１２ｂと、位置検出センサ１３と、を備えている。
【００２９】
レーザー発振器１０は、図示しない１つのレーザー発生源からレーザーを発射可能に構成されている。また、レーザーを発射するタイミング及びレーザーの強度等は、図略の制御装置によって制御されている。そして、レーザー発振器１０は、設置面１４に向かってレーザーが発射されるようになっており、図１に示すように、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの２方向にレーザーを発射可能に構成されている。なお、図１及び以下の図面において、発射されるレーザーの最も外側の光路と最も内側の光路のみを図示している。
【００３０】
本実施形態のレーザー発振器１０は、内部に分離プリズム（レーザー分離具）３０を備え、この分離プリズム３０によって、１つのレーザー発生源から２方向にレーザーを分離している。この分離プリズム３０は、図３に示すように三角柱状に構成される。そして、照射されるレーザーを角度の異なる２面で反射することで、レーザーを２つに分離している。この分離プリズム３０は、レーザー発振器１０の内部に配置される構成に代えて、レーザー発振器１０の外部に配置しても良い。
【００３１】
また、分離プリズム３０を備える構成に代えて、内部のミラー及びプリズム等の角度を切替可能に構成され、これらを切り替えることでレーザーの光路を変更してレーザーを発射する方向を切り替える構成にしても良い。なお、この場合は、レーザーを同時に２方向に発射することができないため、本実施形態の構成に比べて加工速度が低減するが、分離による強度の低下がないため、レーザー発生源の出力を抑えることができる。
【００３２】
また、レーザー発振器１０が上記のようにして２方向に発射するレーザーはそれぞれ、正面視において図１に示す対称軸ａに関して対称になっている。なお、本実施形態における正面図は、２方向に発射されるレーザーの両方の光路に対して平行である面を光路面（図１における紙面）としたときに、当該光路面に垂直な方向（図１における紙面裏表方向）で見た図と言うことができる。
【００３３】
ミラー支持台１１ａ，１１ｂは、設置面１４に設置されている。ミラー支持台１１ａ，１１ｂの上部には傾斜が形成されており、この傾斜部分に反射ミラー１２ａ，１２ｂが取り付けられている。
【００３４】
反射ミラー１２ａ，１２ｂは、レーザー発振器１０が発射したレーザーを反射して、加工面２１ａ，２１ｂに照射するためのものである。この反射ミラー１２ａ，１２ｂは、正面視において、対称軸ａに関して対称となるように配置されている。
【００３５】
また、反射ミラー１２ａ，１２ｂは、図２に示すように、ＦＦＣ２０の長手方向に平行に長く配置されているため、レーザーによる被覆除去が可能な範囲が広くなっている。
【００３６】
なお、反射ミラー１２ａ，１２ｂは、金蒸着されたミラー及びアルミ蒸着されたミラー等を用いることができる。なお、金蒸着されたミラーを用いた場合、減衰や乱反射が少なく、レーザーを吸収しないため、好適である。
【００３７】
レーザー加工の対象物であるＦＦＣ２０は、銅等からなる複数の導線が内部に配置されており、この複数の導線をＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂で被覆したケーブルである。
【００３８】
また、ＦＦＣ２０は、図略の支持部によって、レーザー発振器１０と、設置面１４の間に配置されている。より具体的には、ＦＦＣ２０の長手方向（図１における紙面裏表方向及び図２における上下方向）が設置面１４と平行に配置される。そして、ＦＦＣ２０の面積が大きい方の側面（加工面２１ａ，２１ｂ）が、設置面１４と垂直に配置される。
【００３９】
位置検出センサ１３は、ＦＦＣ２０の位置を取得して制御装置へ出力している。制御装置は、この位置データに基づいて、レーザーを照射する位置を変更している。
【００４０】
次に、本発明におけるレーザー加工方法について、図１及び図４を主に参照して説明する。図４は、レーザーが反射ミラー１２ａ，１２ｂによって反射される様子を示す正面図である。
【００４１】
ＦＦＣ２０の被覆除去を行うときは、まず、加工対象のＦＦＣ２０を上記の位置に配置する。そして、制御装置は、位置検出センサ１３からの位置情報、他の導線と接続されるＦＦＣ２０の内部の導線の位置等に基づいて、加工面２１ａ，２１ｂにおける具体的な加工位置を決定する。
【００４２】
その後、レーザー発振器１０から、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂに沿うようにレーザーを発射させて、反射ミラー１２ａ，１２ｂにレーザーを照射する。なお、本実施形態のレーザー発振器１０は、分離プリズム３０によって同時に発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの双方の光路に沿うようにレーザーを発射可能であるが、分離プリズム３０を備えない場合は、初めに発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂのうちどちらか一方にレーザーを発射し、次に残りの反射経路にレーザーを発射すれば良い。
【００４３】
レーザーは反射ミラー１２ａ，１２ｂによって反射しながら、図４に示す反射光路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂに沿うように進む。そして、レーザーは、ＦＦＣ２０の加工面２１ａ，２１ｂに照射される。これにより、ＦＦＣ２０の被覆がレーザーにより加熱され、加熱された位置の両面の被覆が除去される。
【００４４】
これらの被覆除去処理を所定回数繰り返すことで、ＦＦＣ２０の被覆除去が完了する。
【００４５】
そして、被覆が除去されて所定の位置の導線が露出したＦＦＣ２０と、他の導線と、が電気的に接続される。なお、この接続には、例えば超音波溶接及び半田付け等の公知の方法を用いることができる。
【００４６】
なお、本実施形態の制御装置は、レーザーの出力が最も大きくなる光路長を設定可能に構成されている。以下、この制御装置に設定する光路長について、図５を参照して説明する。図５は、反射光路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ及び仮想光路Ｌ３ａ，Ｌ３ｂの長さの関係を示す正面図である。
【００４７】
制御装置に対して、実際の光路（発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び反射光路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）を設定可能であれば、この実際の光路を設定すれば良いが、このような光路は光路長の計測が困難であり、通常は用いることができない。
【００４８】
しかし、本実施形態のレーザー加工装置１は、反射ミラー１２ａ，１２ｂに対して、反射光路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂと仮想光路Ｌ３ａ，Ｌ３ｂとがそれぞれ対称となるようなレイアウトとなっている。そのため、反射ミラー１２ａと加工面２１ａとの間の距離と、反射ミラー１２ａを発射光路Ｌ１ａの方向に延長して設置面１４に到達するまでの距離と、が等しい。同様に、反射ミラー１２ｂと加工面２１ｂとの間の距離と、反射ミラー１２ｂを発射光路Ｌ１ｂの方向に延長して設置面１４に到達するまでの距離と、が等しい。なお、図５には、同じ長さの光路に同じマークを付している。
【００４９】
従って、制御装置に設定する光路長を「発射光路Ｌ１ａ及び仮想光路Ｌ３ａの光路長」とすることで、制御装置に設定する光路長を簡単にすることができる。
【００５０】
以上に説明したように、本実施形態のレーザー加工装置１は、レーザー発振器１０と、１対の反射ミラー１２ａ，１２ｂと、を備える。レーザー発振器１０は、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの２つの光路を有するレーザーを、当該レーザー発振器１０を移動させることなく発射する。反射ミラー１２ａ，１２ｂは、レーザー発振器１０が発射したレーザーが加工面２１ａ，２１ｂに照射されるようにそれぞれ反射する。そして、正面視で見たときに、レーザー発振器１０は、発射する２つのレーザーが対称軸ａに関して対称となるように当該レーザーを発射する。また、反射ミラー１２ａ，１２ｂは、対称軸ａに関して対称となるように、対で配置される。
【００５１】
これにより、加工面２１ａ，２１ｂを加工するためにＦＦＣ２０を裏返す構成と比較すると、素早く、かつ両面の加工位置のズレ量を低減して加工することができる。また、ＦＦＣ２０の両面を加工するためにレーザー発振器１０を複数用いる構成と比較して、設備コストを低減させることができる。
【００５２】
また、本実施形態のレーザー加工装置１は、レーザーを２方向に分離する分離プリズム３０を備える。この分離プリズム３０によって分離されたレーザーは、それぞれの反射ミラー１２ａ，１２ｂで反射される。
【００５３】
これにより、ＦＦＣ２０の両方の加工面２１ａ，２１ｂを同時に加工可能であるため、加工速度を向上させることができる。
【００５４】
また、本実施形態のレーザー加工装置１においては、ＦＦＣ２０の位置を検出する位置検出センサ１３を備える。
【００５５】
これにより、ＦＦＣ２０の位置を検出できるため、加工面２１ａ，２１ｂの位置を正確に把握して一層精度の良い加工を行うことができる。
【００５６】
また、本実施形態のレーザー加工方法においては、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂの２つの光路を有するレーザーを発射するレーザー発振器１０が、正面視で対称軸ａに関して対称となるように、レーザーを発射する。発射されたレーザーは、正面視で対称軸ａに関して対称に配置されている一対の反射ミラー１２ａ，１２ｂでそれぞれ反射する。そして、反射されたレーザーによってＦＦＣ２０の両方の加工面２１ａ，２１ｂを加工する。
【００５７】
これにより、ＦＦＣ２０の被覆除去を両面対称に行うことができるので、両面の被覆除去を高精度に一致させることができる。
【００５８】
次に、図６を参照して、上記実施形態の変形例を説明する。図６は、変形例に係るレーザー加工装置１ｘを概略的に示す正面図である。なお、本変形例の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【００５９】
本変形例に係る構成は、正面視において、反射ミラー１２ａ，１２ｂが設置面１４に対して垂直に配置されている。つまり、そのため、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び反射光路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、設置面に対して４５度の傾斜を有している。従って、発射光路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ及び反射光路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂの４本の光路が菱形状に構成される。
【００６０】
以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【００６１】
レーザー発振器１０が発射可能なレーザーの方向は、２方向に限られず、３方向又は４方向以上にレーザーを発射できる構成にしても良い。
【００６２】
反射ミラー１２ａ，１２ｂの個数は上記で示した例に限られず、反射ミラー１２ａ，１２ｂを複数対で配置する構成にしても良い。また、反射ミラー１２ａ，１２ｂを配置する角度についても、対象物の両面にレーザーを照射可能であれば、どのような角度にしても良い。
【００６３】
上記実施形態及び変形例において、対象物としてＦＦＣ２０を用いたが、これに代えて、他の物質をレーザー加工する場合にも本発明を適用することができる。
【００６４】
レーザー発振器１０は、加工面２１ａ，２１ｂのＰＥＴの除去に適したＣＯ2レーザーを用いたが、用いるレーザーを対象物に応じて変更しても良い。
【符号の説明】
【００６５】
１  レーザー加工装置
１０  レーザー発振器
１２ａ，１２ｂ  反射ミラー
１３  位置検出センサ
２０  ＦＦＣ（対象物）
２１ａ，２１ｂ  加工面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011183425.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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