(57)【要約】  本発明は、レーザーワイヤ剥離装置に関するものであって、内部へと挿入軸線に沿ってワイヤを挿入するための通路を有したコレットを具備している。コレットは、挿入軸線に対しての相対位置が固定されている。本発明による装置は、レーザービームを生成するためのレーザー光源を具備している。本発明による装置は、レーザービームをワイヤの挿入軸線に沿って案内し得るよう、コレットおよび挿入軸線に対して相対移動可能とされた光学的アセンブリを具備している。
2015518364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーワイヤ剥離システムであって、
レーザービームを生成するためのレーザー光源と；
前記レーザー光源に対して相対移動可能とされたワイヤ剥離アセンブリと；
前記レーザー光源を前記ワイヤ剥離アセンブリに対して光学的に接続するための光学的コンジットと；
を具備し、
前記ワイヤ剥離アセンブリが、内部へと軸線に沿ってワイヤを受領し得るよう構成され、
前記ワイヤ剥離アセンブリが、前記ワイヤが前記ワイヤ剥離アセンブリ内に配置されている時には、前記レーザービームによって前記ワイヤを剥離するものとされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離システム。
【請求項２】
請求項１記載のレーザーワイヤ剥離システムにおいて、
前記ワイヤ剥離アセンブリが、前記レーザービームを前記ワイヤへと案内するための回転式の光学的アセンブリを備えていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離システム。
【請求項３】
請求項１記載のレーザーワイヤ剥離システムにおいて、
前記光学的コンジットが、光ファイバとされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離システム。
【請求項４】
請求項１記載のレーザーワイヤ剥離システムにおいて、
さらに、少なくとも１つの方向に移動可能とされたスライド部材を具備し、
前記レーザー光源が、前記スライド部材上に配置され、
前記ワイヤ剥離アセンブリが、前記スライド部材上に配置されていないことを特徴とするレーザーワイヤ剥離システム。
【請求項５】
請求項１記載のレーザーワイヤ剥離システムにおいて、
前記ワイヤ剥離アセンブリが、第１作業スペース位置から第２作業スペース位置へと移動可能とされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離システム。
【請求項６】
レーザーワイヤ剥離装置であって、
内部へと挿入軸線に沿ってワイヤを挿入するための通路を有したコレットであるとともに、前記挿入軸線に対しての相対位置が固定されたコレットと；
レーザービームを生成するためのレーザー光源と；
前記レーザービームを前記ワイヤの前記挿入軸線に沿って案内し得るよう、前記コレットおよび前記挿入軸線に対して相対移動可能とされた光学的アセンブリと；
を具備していることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項７】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
前記光学的アセンブリが、前記コレットに対して相対的に、前記挿入軸線まわりに回転可能とされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項８】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
前記光学的アセンブリが、第１位置と第２位置との間にわたって前記挿入軸線に沿って移動可能とされ、
前記第２位置が、前記第１位置と比較して、前記コレットよりも遠方とされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項９】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
前記ワイヤ剥離アセンブリが、前記レーザー光源に対して、および、前記レーザー光源を前記ワイヤ剥離アセンブリに対して光学的に接続するための光学的コンジットに対して、相対移動可能とされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１０】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記レーザービームの経路を変更し得るよう、前記光学的アセンブリ内に配置された少なくとも１つの第１ミラーを具備していることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１１】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
前記光学的アセンブリが、オフセットタイプの回転式のアセンブリとされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１２】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、自己中心合わせ機能と深さ測定機能とを有したアセンブリを具備し、
これにより、ワイヤが前記ワイヤ剥離アセンブリ内へと挿入されている深さを測定し得るとともに、前記ワイヤを前記挿入軸線に沿って中心合わせすることができることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
自己中心合わせ機能と深さ測定機能とを有した前記アセンブリが、第１ローラと第２ローラとを備え、
前記第１ローラが、前記第２ローラに近接した第１位置と、前記第１位置と比較して前記第２ローラからより遠くに位置した第２位置と、の間にわたって移動可能とされ、
前記第１ローラが、前記第２ローラに向かう向きに付勢され、
前記第１ローラが、前記第１ローラと前記第２ローラとの間にワイヤが挿入された時には、前記第１位置から前記第２位置に向けて移動することを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１４】
請求項１３記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記第２ローラを回転駆動し得るよう、前記第２ローラに対して動作可能に連結されたモータを具備していることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１５】
請求項１３記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記第１ローラの回転を観測するための回転測定センサを具備し、この回転測定により、前記第１ローラが行った回転量を決定することができることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１６】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記コレットよりも下流側において前記光学的アセンブリ上に設けられた調節可能な深さ測定ゲージを具備し、
この調節可能な深さ測定ゲージが、前記ワイヤが前記ワイヤ剥離アセンブリ内へと挿入された際には、前記ワイヤに対して係合するものとされ、
前記調節可能な深さ測定ゲージが、前記挿入軸線に沿った第１位置と第２位置との間にわたって移動可能とされ、
前記調節可能な深さ測定ゲージが、前記第１位置と前記第２位置との間における前記深さ測定ゲージの位置の関数として、前記ワイヤ剥離アセンブリ内へと挿入された前記ワイヤの挿入深さを決定することができることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１７】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記挿入軸線に沿って配置されたクランプ部材を具備し、
このクランプ部材が、前記光学的アセンブリの動作時には、前記ワイヤをクランプすることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１８】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記コレットよりも下流側において前記光学的アセンブリ上に配置された支持体を具備し、
この支持部材が、内部にワイヤを受領し得るとともに、前記挿入軸線に沿った前記光学的アセンブリの移動と一緒に、前記挿入軸線に沿って移動可能とされていることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項１９】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
前記コレットが、
内部を貫通してワイヤを受領するための第１チャネルと、
前記第１チャネルに対してのアクセスを提供するための第２チャネルと、
前記第２チャネル内に配置されるとともに、前記ワイヤが前記第１チャネル内に配置された際に前記ワイヤの存在を検出するためのセンサと、
を有していることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項２０】
請求項６記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記回転可能な光学的アセンブリに対して流体連通した正圧エア供給手段を具備し、
この正圧エア供給手段により、前記光学的アセンブリ内に正圧を提供することを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項２１】
レーザーワイヤ剥離装置であって、
レーザービームを生成するためのレーザー光源と；
前記レーザービームをワイヤの挿入軸線に沿って案内し得るよう、前記レーザーワイヤ剥離装置内に受領された前記ワイヤの前記挿入軸線に対して相対移動可能とされた光学的アセンブリと；
自己中心合わせ機能と深さ測定機能とを有したアセンブリであるとともに、前記光学的アセンブリに対して相対移動可能とされ、前記ワイヤが前記挿入軸線に沿って挿入された深さを測定し得るとともに、前記ワイヤを前記挿入軸線に沿って中心合わせすることができるアセンブリと；
を具備していることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項２２】
請求項２１記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
自己中心合わせ機能と深さ測定機能とを有した前記アセンブリが、第１ローラと第２ローラとを備え、
前記第１ローラが、前記第２ローラに近接した第１位置と、前記第１位置と比較して前記第２ローラからより遠くに位置した第２位置と、の間にわたって移動可能とされ、
前記第１ローラが、前記第２ローラに向かう向きに付勢され、
前記第１ローラが、前記第１ローラと前記第２ローラとの間にワイヤが挿入された時には、前記第１位置から前記第２位置に向けて移動することを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項２３】
請求項２２記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記第２ローラを回転駆動し得るよう、前記第２ローラに対して動作可能に連結されたモータを具備していることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項２４】
請求項２２記載のレーザーワイヤ剥離装置において、
さらに、前記第１ローラの回転を観測するための回転測定センサを具備し、この回転測定により、前記第１ローラが行った回転量を決定することができることを特徴とするレーザーワイヤ剥離装置。
【請求項２５】
ワイヤを剥離するための方法であって、
ワイヤを、ワイヤ剥離アセンブリ内のコレットへと、挿入軸線に沿って案内し；
レーザービームを生成し；
前記コレットに対しておよび前記挿入軸線に対して相対的に光学的アセンブリを回転させ、これにより、前記光学的アセンブリが受領したレーザービームを、前記ワイヤの前記挿入軸線に沿って案内する；
ことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２５記載の方法において、
さらに、前記ワイヤ剥離アセンブリを、レーザー光源に対して相対的に移動させることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２５記載の方法において、
さらに、ワイヤが前記ワイヤ剥離アセンブリ内へと挿入された深さを決定することを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７記載の方法において、
前記深さの決定に際しては、
第１ローラと第２ローラとを設け、ここで、前記第１ローラを、前記第２ローラに近接した第１位置と、前記第１位置と比較して前記第２ローラからより遠くに位置した第２位置と、の間にわたって移動可能なものとし、
前記第１ローラと前記第２ローラとの間にワイヤを挿入することによって、前記第１ローラを前記第２ローラから離間させ、この時、前記第１ローラの回転を測定することによって、前記第１ローラが行った回転量を決定する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２５記載の方法において、
さらに、前記挿入軸線に沿った第１位置と第２位置との間にわたって移動可能とされたスライド可能な深さ測定ゲージを準備することによって、前記ワイヤ剥離アセンブリ内へと挿入された前記ワイヤの挿入深さを測定し、
前記深さ測定ゲージの位置の関数として、前記ワイヤ剥離アセンブリ内へと挿入された前記ワイヤの挿入距離を決定することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１２年３月２１日付けで出願された米国特許予備出願第６１／６１３，５６５号明細書および２０１３年３月１４日付けで出願された米国特許予備出願第１３／８２９，４０１号明細書の優先権を主張するものである。これら文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、レーザーワイヤ剥離システムに関するものであり、より詳細には、広い面積にわたって配置されたワイヤを剥離するための回転式レーザーヘッドを使用したシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
回転式レーザーワイヤ剥離システムとは、絶縁体を融解させ得るあるいは蒸発させ得るレーザーパワーを使用することによって、ワイヤやマルチ導体ケーブルやシールドケーブルから、絶縁体を除去するシステムである。これにより、絶縁体を、ワイヤまたはケーブルから引っ張るあるいは剥離させることができる。従来技術において公知であるように、レーザーシステムは、単一のワイヤチャネルアセンブリを備えている。このチャネルアセンブリは、光源からのレーザー光を、このチャネルアセンブリを通して、このチャネルアセンブリ内の円筒形キャビティへと案内するための経路を提供する。コレット（あるいは、口金）が、キャビティ内へとワイヤを挿入するための通路として、設けられている。コレットは、開口を有している。この開口は、ワイヤが円筒形キャビティ内へと適切に挿入されたときには、ワイヤから絶縁体を除去し得るよう、レーザー光をワイヤに対して案内し得る経路に対して、位置合わせされる。ハウジングアセンブリは、チャネルアセンブリを保持するものであって、チャネルアセンブリを、ハウジングアセンブリ内においてワイヤまわりに回転させることができる。
【０００４】
例示するならば特許文献１によって公知であるように、例えばＣＯ２ レーザーといったような適切な波長のレーザーを、絶縁体を剥離するための光源として使用することができる。チャネルアセンブリをワイヤの端部まわりに回転させたときには、レーザービームは、ワイヤまわりの経路をトレースし、ワイヤからの絶縁体の所定長さ部分を溶融させる。レーザーが約１０６４０ｎｍという波長のレーザービームを放出することのために、金属製コアは、レーザー光を反射する。このため、金属製コアは、レーザーが絶縁体を溶融させる際でも、レーザービームによって影響を受けることがない。アセンブリが固定状態に維持された場合には、ラインは、絶縁体に沿って抽出することができる。これにより、絶縁体の剥離を行うことができる。
【０００５】
このような従来技術によるレーザーワイヤ剥離アセンブリは、ハウジングアセンブリ内へとワイヤを１本ずつ挿入してワイヤを剥離する分には満足のいくものである。しかしながら、従来技術によるシステムは、いくつかの欠点を免れることができない。第１に、ハウジングアセンブリが嵩高いことである。ハウジングアセンブリは、レーザー光源に加えて、回転式チャネルアセンブリをも収容している。
【０００６】
１本分のサイズの穴が、コレット内に形成される。その穴は、レーザービームの焦点からワイヤが位置ズレしないように、ワイヤのサイズに非常に近いものでなければならない。さらに、ワイヤが挿入されることとなる穴は、処理対象をなすワイヤの実際のサイズに対して非常に近いものでなければならず、各コレットに関してのそのような穴のサイズは、固定される。その結果、ワイヤは、穴に対して引っかかってしまう傾向があり、コレットは、アセンブリと一緒に、高速で回転してしまう傾向がある。ワイヤが、非円形のマルチ導体ケーブルである場合には、そのような引っかかり現象が、より起こりやすい。この場合、レーザー照射時にワイヤの捻れが起こることとなり、絶縁体の不均一な切断または使いものにならない切断が行われてしまう。コレットが互換的なものである場合には、互いに異なるサイズのコレットを、様々なサイズのワイヤのそれぞれに応じて、交換しなければならない。このため、多数のコレットの「ライブラリー」を保有する必要があるとともに、剥離操作が時間を要するものとなる。
【０００７】
また、従来技術においては、ワイヤの深さを、すなわち剥離長さの深さを、設定し得る手法が存在しないという欠点がある。これは、現行では、コレットの穴の長さを調節することにより、行われている。しかしながら、この手法は、現実的な観点からは、極めて複雑な手法である。すなわち、この場合にも、様々な剥離長さを得るためには、多数のコレットを保有しておく必要がある。これに加えて、剥離操作時にワイヤを所定維持に保持するための手段が設けられていないため、操作者は、剥離操作が終了するまで、ワイヤを抑えつけておく必要がある。このことは、ヒューマンエラーを導入してしまい、剥離操作時の疲労をもたらす。
【０００８】
さらに、剥離操作時の熱および燃焼のために、破片や煙が生成される。従来技術においては、エアパージ換気システムの一部をなす気密チャンバを形成することによって、煙および破片に対応しており、エアパージ換気システムによって、対象物を保護するとともに、破片を真空吸引によって除去している。その結果、デバイスが、複雑なものとなり、高精度の許容誤差でもって各部材を製造する必要が生じるとともに、各部材の組付が極めて困難なものとなる。これに加えて、回転アセンブリの構造のために、ワイヤが挿入されたことやプロセス全体にわたってワイヤが挿入状態に維持されていることを検出するためのセンサを設置する必要がある。つまり、そのようなセンサを設けなければ、システムは、医療機器・放射線製品センター（ＣＤＲＨ）のクラス１安全システムとしての資格を得ることができない。
【０００９】
アセンブリが、レーザーと回転チャネルアセンブリとを備えていることのために、従来技術によるシステムは、ワイヤ剥離操作のために作業スペースを必要とし、多くの場合、十分ではない。これは、作業場所のコストを増大させ、作業を非効率なものとする。それは、従来技術によるレーザーワイヤ剥離システムが必要とする作業面積内に２つまたはそれ以上のワイヤ剥離機械を配置することによる。第２に、ハウジングアセンブリおよびレーザー光構成の嵩高さのために、また、単一のハウジングアセンブリの内部における支持構造および回転ヘッドの嵩高さのために、レーザーワイヤ剥離システムは、移動不可能なものである。このため、ワイヤを、ワイヤ剥離システムのところに持ってきて、一度に１つずつワイヤを挿入する必要がある。このようなシステムは、大きな典型的なワイヤハーネス上においてその場でワイヤ剥離が行われるような大規模製造設備に対しては、適用することができない。この場合にも、ハーネス内のワイヤが一様でない場合には、従来技術においては、単一のハーネス内における様々なワイヤ直径に対処し得るよう、コレットを交換する必要がある。
【００１０】
例示するならば、図１においては、例えば航空機産業において利用されるものといったような大きくて複雑なワイヤハーネス１０が示されている。複雑な航空機や宇宙船においては、数百万のワイヤが必要とされることのために、航空機または宇宙船そのものの中において手動で配線を行うことは、現実的には不可能である。そのような複雑な配線要求に対処し得るよう、数万フィートの配線に対応した数千のワイヤ１２が、ハーネス１０上に設けられる。ハーネス１０は、航空機内の他のパネルも含めた関連回路に対して相互接続可能であるようにして、航空機内に配置される。ワイヤ１２を保護するために、ワイヤ１２は、ワイヤ上を絶縁体によって完全に保護された状態でもって、ハーネス１０内に配置される。その後、個々のワイヤ１４の両端部が、ハーネス１０内において剥離され、これにより、アセンブリプロセスの全体を通してのワイヤの最大限の保護が提供される。航空機やヘリコプターや宇宙船やミサイル等におけるハーネス化されたワイヤの使用といったようなある種の用途における大いなる繊細さのために、個々のワイヤ１４に関するわずかの損傷が、システム全体の動作に影響を与え得る。この理由のために、レーザー剥離が、すべての機械的手法の中で好ましいものである。しかしながら、レーザー剥離は、現実的なものではない。なぜなら、ワイヤハーネス環境が、ハーネス１０内の個々のワイヤ１４のそれぞれに対して到達可能であるように、剥離システムの可動性を要求するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】米国特許第６，６０３，０９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
したがって、従来技術に関する上記欠点を克服したシステムが要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によるレーザーワイヤ剥離システムは、レーザービームを生成するためのレーザー光源を具備している。ワイヤ剥離アセンブリは、内部にワイヤを受領するためのものであるとともに、ワイヤがこのワイヤ剥離アセンブリ内へと配置された際にはワイヤに向けてレーザーエネルギーを案内するためのものであり、例えば導波チューブや光ファイバといったような光学的コンジットを介して、レーザー光源に対して光学的に接続されているワイヤ剥離アセンブリは、レーザー光源に対して相対的に移動自由とされている。
【００１４】
好ましい実施形態においては、光学的コンジットは、導波チューブまたは光ファイバとされる。レーザー光源は、ワイヤ剥離ヘッドとは離間して配置されており、好ましい実施形態においては、レーザー光源は、少なくとも２つの方向において例えば平面に沿って、移動可能とされている。さらに、ワイヤ剥離ヘッドは、選択的に、ワイヤを周航する経路に沿ってレーザービームを案内することができる。
【００１５】
本発明のさらに他の好ましい実施形態においては、ワイヤ剥離アセンブリは、固定されたコレットを備えている。オフセットされた光学的アセンブリ（すなわち、コレットとは離間して配置された光学的アセンブリ）が、レンズアセンブリを備え、このレンズアセンブリは、レーザー光を受領するとともに、受領したレーザー光を、ワイヤの挿入軸線に対して垂直な方向に案内する。オフセットされた光学的アセンブリは、コレットに対して相対的に回転可能とされており、ワイヤの挿入軸線まわりにおいて３６０°にわたって回転可能である。ワイヤ剥離アセンブリは、挿入開口を備えている。この挿入開口のところには、ワイヤを受領し得るよう、駆動ホイールと従動ホイールとが配置されている。従動ホイールは、駆動ホイールに向けて付勢することができ、駆動ホイールに隣接した第１位置と、駆動ホイールから離間した第２位置と、の間にわたって移動可能とされている。これにより、様々な直径のワイヤを受領することができる。ワイヤ剥離アセンブリ内には、クランプ部材を配置することができる。クランプ部材によって、剥離プロセス時には、ワイヤを保持することができる。ワイヤ剥離アセンブリ内には、ワイヤ剥離アセンブリ内におけるワイヤの存在を検出するためのセンサが配置される。
【００１６】
本発明の他の目的や他の特徴点や他の利点は、以下の詳細な説明や添付図面を参照することにより、明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術においてハーネス内に配置されたワイヤアセンブリを示す平面図である。
【図２】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離システムを示すブロック図である。
【図３】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離ヘッドを示す斜視図である。
【図４】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離ヘッドを示す部分断面図である。
【図５】本発明に基づいて構成された、回転可能なオフセットタイプの光学的アセンブリを備えたワイヤ剥離アセンブリを概略的に示す図である。
【図６】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離アセンブリのための自己中心合わせリンク部材を概略的に示す図であり、様々なワイヤ直径に関する動作を可能としている。
【図７】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離アセンブリのための調節可能な深さゲージを概略的に示す図である。
【図８ａ】本発明によるワイヤ剥離アセンブリ内におけるクランプ部材とクランプ態様とを概略的に示す図である。
【図８ｂ】本発明によるワイヤ剥離アセンブリ内におけるクランプ部材とクランプ態様とを概略的に示す図である。
【図９ａ】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離アセンブリ内における、剥離対象をなすワイヤのための支持体を概略的に示す図である。
【図９ｂ】本発明に基づいて構成されたワイヤ剥離アセンブリ内における、剥離対象をなすワイヤのための支持体を概略的に示す図である。
【図１０】本発明によるワイヤ剥離アセンブリ内に配置されたセンサを概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図２においては、本発明に基づいて構成されたシステムが、全体的に符号１００によって示されている。レーザー光源１０２は、レーザー源と、レーザービームを形成するための公知の電子系と、を備えている。好ましい実施形態においては、レーザー光源１０２は、当業者に公知のＣＯ２ レーザー光源とされ、およそ１０６４０ｎｍという波長のレーザービームを出力する。携帯式の剥離アセンブリ１０４は、レーザー光源１０２のハウジングとは別部材とされ、レーザー光源１０２によって生成されたレーザービームを携帯式のワイヤ剥離アセンブリ１０４に対して伝達し得る光学的コンジット１０６を介して、レーザー光源１０２に対して光学的に接続されている。光学的コンジット１０６は、光学的なパイプとすることができる。しかしながら、非制限的な好ましい実施形態においては、光学的コンジット１０６は、CeramOptec社によって製造されたAgCl:AgBrファイバといったような光ファイバとされる。
【００１９】
携帯式の剥離アセンブリ１０４は、自由な移動を可能とするものである、すなわち、レーザー光源１０２に対しての少なくとも２次元にわたっての移動を可能とするものである。携帯式のワイヤ剥離アセンブリ１０４は、回転式の剥離アセンブリとすることができる。非制限的な一例においては、光学的コンジット１０６は、レーザービーム入力を、ワイヤ剥離アセンブリ１０４に対して供給する。ワイヤ剥離アセンブリ１０４は、挿入軸線Ａを有している。挿入軸線Ａに沿っては、剥離のために、ワイヤを、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内へと挿入することができる。ワイヤ剥離アセンブリ１０４は、少なくとも１つのミラーを有している。一実施形態においては、ミラーは、ファイバコンジット１０６からの入力としてのレーザービームの経路に対して、４５°という角度で配置されている。この角度付きのミラーは、挿入軸線Ａに対して（ワイヤ剥離アセンブリ１０４内におけるワイヤの配向に対して）実質的に９０°でもって、レーザービームを反射させる。このミラーは、挿入軸線Ａまわりに回転することができ、これにより、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内において、レーザービームを、ワイヤまわりにおける３６０°以上の回転にわたって、挿入軸線Ａに対して常に９０°配向に維持する。
【００２０】
その結果、レーザービームは、挿入軸線Ａに沿って配置されたワイヤに向けて周航し、これにより、絶縁体を円形ラインに沿って溶融させ、絶縁体の除去を容易なものとする。他のあまり好ましくない実施形態においては、ミラーは、固定されたものとすることができる。この場合には、内部に配置されたワイヤに対してのワイヤ剥離アセンブリ１０４の移動が、ワイヤおよびミラーの相対移動の結果として、ワイヤに沿っての材料の円形ラインに沿った除去を引き起こす。言い換えれば、携帯式のデバイスは、手動でもってワイヤまわりに回転させることができる、あるいは、ワイヤに沿って移動させることができる。これにより、剥離ラインを提供することができ、絶縁体の剥離を可能とすることができる。逆に、剥離を引き起こすために、ワイヤを移動させることもできる。
【００２１】
図５には、ワイヤまわりにおける光ビームの移動を容易とするための回転アセンブリが、概略的に図示されている。ワイヤ剥離アセンブリ１０４は、内部にワイヤ１２２を選択的に保持するためのコレット１２０を有している。これにより、ワイヤは、双方向矢印Ａで示す方向において、ワイヤ剥離アセンブリ１０４の内外にわたって、移動することができる。
【００２２】
ワイヤ１２２は、挿入軸線に沿って延在し、実質的に挿入軸線に沿った矢印Ａの方向に移動する。回転式の光学的アセンブリ１３０が、アセンブリ１０４内に配置されており、この回転式の光学的アセンブリ１３０は、矢印Ｂの方向において、挿入軸線Ａまわりに回転する。回転式の光学的アセンブリ１３０は、１つまたは複数のミラーを有している。ミラーは、例えばレーザー光源１０２といったようなレーザー光源から出力された入射レーザービーム１３７の方向を変化させ、上述したようにしてワイヤ剥離アセンブリ１０４に向けて案内する。
【００２３】
少なくとも１つのミラーが、回転式の光学的アセンブリ１３０内に配置されており、光学的アセンブリ１３０が開口した場合であっても、光学的アセンブリ１３０内へと入射した入射レーザービーム１３７の経路および方向を変化させることができる。この非制限的な実施形態においては、第１ミラー１３２が、入射レーザービーム１３７の軸線に対して４５°という角度で配置されており、この第１ミラー１３２が、光学的アセンブリ１３０へと入射した入射レーザービーム１３７を受領する。第２ミラー１３４が、回転式の光学的アセンブリ１３０内において、第１ミラー１３２から出射されたレーザービーム１３７の経路に対して４５°という角度で配置されている。この非制限的な実施形態においては、第３ミラー１３６が、回転式の光学的アセンブリ１３０内において、第２ミラー１３４からのレーザービームの経路に沿って下流側において４５°でもって配置されており、回転式の光学的アセンブリ１３０内においてレーザービーム１３７の経路を変更させ、レーザービーム１３７を、挿入軸線Ａに対して垂直な角度でもって挿入軸線Ａに衝突させる。
【００２４】
非制限的な好ましい実施形態においては、焦点合わせレンズ１３８を、レーザービーム１３７の経路に沿って配置することができる。３個のミラーを有した実施形態が、例示のために図示されているけれども、蒸発を実行し得るに十分な角度でもって挿入軸線に向けてレーザービームを偏向させるに際しては、任意の数のミラーを使用することができる。
【００２５】
コレット１２０は、挿入軸線Ａおよび光学的アセンブリ１３０に関して、相対的に固定されている。光学的アセンブリ１３０は、挿入軸線Ａまわりに光学的アセンブリを回転させ得るような回転アームスピンドルまたは他のタイプのリンク部材上に支持することができる。よって、ワイヤ１２２は、レーザー光のためのアセンブリが挿入軸線まわりに回転した場合には、静止したコレット１２０によって保持される。さらに、コレット１２０は、コレット１２０がワイヤ１２２まわりに回転する必要がないことのために、また、コレット１２０がレーザービーム方向の移動方向に移動する必要がないことのために、ワイヤに対応した適切なサイズの開口を有したサイズのものとすることができる。したがって、コレット１２０は、大いなる許容誤差を有して構成することができる。
【００２６】
ワイヤ１２２がワイヤ剥離アセンブリ１０４によって剥離される場合、従来技術においては、コレットが単一のワイヤ直径に対してしか適合し得ないという欠点を有していた。コレット１２０を静止状態に維持することは様々なワイヤ直径に関してより大きな許容誤差をもたらすものではあるけれども、それでもなお、コレット１２０は、現在挿入されているワイヤの挿入深さを決定することができず、また、様々な直径のワイヤを良好に案内することができない。図６には、自己中心合わせ機能と深さ測定機能とを有したアセンブリを備えたワイヤ剥離アセンブリ１０４の一実施形態が図示されている。
【００２７】
第１ホイール１４０および第２ホイール１４２が、ワイヤ剥離アセンブリ１０４の挿入開口１１０のところに配置されている。第１ホイール１４０は、所定位置に固定されている。他方、第２ホイール１４２は、第１ホイール１４０に対して隣接したあるいは第１ホイール１４０に対して当接した第１位置と、第１ホイール１４０から離間した第２位置と、の間にわたって移動可能とされている。第２ホイール１４２は、第１ホイール１４０に向けて付勢されている。よって、ワイヤ１２２が挿入軸線Ａに沿って挿入された際には、ワイヤ１２２がホイール１４０，１４２間を移動し、これにより、ワイヤ１２２は、第２ホイール１４２を、第１ホイール１４０から離間する向きに移動させる。第２ホイール１４２が付勢されていることにより、ワイヤが挿入軸線Ａに沿って移動した場合でも、両ホイールは、中心合わせされる（ワイヤ１２２は、挿入開口に対して所定位置に維持される）。実際、ワイヤ１２２は、両ホイールの間においてピン止めされる。
【００２８】
好ましい実施形態においては、例えばエンコーダや移動センサ等といったようなカウンタ１４４が、第２ホイール１４２の回転量を測定する。第２ホイール１４２の回転量を知ることにより、カウンタ１４４あるいはこのカウンタに関連したコンピュータプロセッサは、リアルタイムで、ワイヤ１２２がハウジング１０４内へと挿入された深さを決定することができる。これは、第２ホイール１４２の回転距離がワイヤ１２２の移動距離に対応していることに由来する。
【００２９】
本発明のさらに他の実施形態においては、モータ１４６を、第１ホイール１４０を駆動し得るように設けることができる。よって、ワイヤを、ハウジング１０４内へとワイヤ１２２を抽出するホイール１４０または１４２の回転量によって決定された正確な所定距離の分だけ、蒸発させることができる。モータ１４６は、双方向性のモータとすることができる。これにより、第１方向の回転によって、ワイヤを、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内へと挿入し得るとともに、逆向きの回転によって、ワイヤ１２２を、スリッティングプロセスに関する供給速度を制御し得るよう、ワイヤ剥離アセンブリ１０４から円滑に引き出すことができる。このことは、操作者どうしの間の誤差を除去することができ、スリッティングプロセス時におけるワイヤ１２２に沿った適切なビーム露出時間を一様なものとすることができる。
【００３０】
両ホイール１４０，１４２がコレット１２０の機能を代替し得るけれども、両ホイール１４０，１４２を、上流側あるいは下流側に配置されたコレット１２０と直列に使用し得ることに注意されたい。その場合には、両ホイール１４０，１４２が上記の機能を発揮しつつも、コレット１２０を、追加的な支持体として使用することができる。
【００３１】
コレット１２０を有した実施形態においては、代替可能な深さゲージを使用することができる。図７においては、ワイヤの深さ測定を行う他の構造を有した機械的深さ測定ゲージ１５０が図示されている。調節可能な深さ測定ゲージ１５０は、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内においてスライド可能に取り付けられている。好ましい実施形態においては、深さ測定ゲージ１５０は、光学的アセンブリ１３０上に取り付けることができる。深さ測定ゲージ１５０は、挿入軸線Ａに沿ってスライド可能に配置されている。深さ測定ゲージ１５０は、コレット１２０の近傍の第１位置と、この第１位置と比較してコレット１２０から離間した第２位置と、の間にわたって移動可能とされている。深さ測定ゲージ１５０は、光学的アセンブリ１３０に沿った任意の位置において所望の剥離深さへと配置することができる。図７に示すように、深さ測定ゲージ１５０は、実線で示された第１の短い剥離長さと、仮想線で示された他の位置と、の間にわたって移動可能とされている。例えば範囲観測センサ１３１といったような範囲観測検出器が、範囲観測センサ１３１と調節可能な深さ測定ゲージ１５０との間の相対距離を検出する。例えば、範囲観測センサは、光学的センサや、超音波センサや、高周波検出器、等とすることができる。スライド経路に沿った深さ測定ゲージ１５０の位置の変化は、当業者に公知であるようにして、ワイヤ深さへと変換することができる。よって、蒸発の長さの決定に際して重要であるような、ワイヤ１２２の挿入深さは、上述したようなホイールアセンブリが設けられていないとしても、決定される。
【００３２】
動作時には、ワイヤは、調節可能な深さ測定ゲージ１５０に対して当接するまで、挿入される。よって、センサおよび深さ測定ゲージが、コレットと深さ測定ゲージとの間の距離を既に決定していることにより、ワイヤ１２２の挿入深さは、既知である。さらに、非制限的な好ましい実施形態においては、調節可能な深さ測定ゲージ１５０は、ワイヤ１２２の先端を受領するための円錐形状の受領部分１５２を有している。これにより、受領部分１５２は、係止部として機能する。受領部分１５２が円錐形状であることのために、調節可能な深さ測定ゲージが光学的アセンブリ１３０と一緒に回転した時には、調節可能な深さ測定ゲージ１５０は、所定位置に維持されつつ、ワイヤ１２２を中心合わせする。これにより、回転の結果として、ワイヤが捩れてしまうことがない。
【００３３】
蒸発時のワイヤ１２２の移動および第１例における不適切な配置は、従来技術における欠点である。本発明においては、コレット１２０が静止していることのために、および、ワイヤ剥離アセンブリの残部に対して回転する部材が光学的アセンブリであることのために、ワイヤ１２２を所定位置にクランプすることができる。図８ａ，８ｂにおいては、所定位置におけるワイヤ１２２のクランプ態様が図示されている。
【００３４】
クランプ１５０が、挿入軸線Ａに沿ってワイヤ剥離アセンブリ１０４内に配置されている。クランプ１５０は、好ましくは、固定されたコレット１２０内に取り付けられており、ワイヤ１２２を支持するのに十分な面積を有したアンビル部分１５４を有している。クランプ１５０は、ピンチング機構１５６を有している。このピンチング機構１５６は、挿入軸線Ａに向けて、十分な距離にわたって移動することができる。これにより、コレット１２０に対してワイヤ１２２を押圧することができる。ピンチング機構１５６は、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内において、コレット１２０の内部で、挿入軸線Ａを挟んでアンビル部分１５４とは反対側の位置に配置されている。非制限的な好ましい実施形態においては、ピンチング機構１５６は、延伸可能なロッドを有しており、このロッドが、アンビル部分１５４から離間した第１位置から、アンビル部分１５４に向けた第２位置へと、移動する。また、コレット１２０内においてワイヤ１２２を拘束し得るあるいはピン止めし得るあるいは押し込み得るあるいは押圧し得る任意の機械的機構を、ピンチング機構１５６として使用し得ることに注意されたい。
【００３５】
動作時には、ワイヤ１２２が、上述したような深さ測定ゲージによって決定されたような所定距離の分だけ、挿入軸線Ａに沿って挿入される。挿入後には、ピンチング機構１５６が、アンビル部分１５４に対してワイヤ１２２をクランプし、これにより、蒸発プロセスにわたって、ワイヤ１２２を所定位置に維持する。
【００３６】
蒸発時には、回転可能な光学的アセンブリ１３０が、挿入軸線Ａに沿って移動し、ワイヤからコーティング材料を蒸発させる。回転可能な光学的アセンブリ１３０が挿入軸線Ａに沿って移動する際には、光学的アセンブリ１３０は、軸線まわりに回転することができてワイヤの全体を蒸発させることができる、あるいは、回転することがなくこれによりワイヤにスリットを形成することができる。クランプが必要とされないような他の実施形態においては、光学的アセンブリ１３０は、ワイヤが挿入軸線Ａに沿って挿入される際に、動作し得ることに注意されたい。
【００３７】
多くの場合、剥離対象をなすワイヤは、曲げやドループのために、直線形状ではない。そのため、レーザービームが挿入軸線Ａまわりにおよび挿入軸線Ａに沿って移動する際に、ワイヤは、レーザービームの焦点を回避する。あるいは、スリッティングモードの場合には、直線をトレースする。これにより、ワイヤ内の曲がりを見失う。図９ａ，９ｂにおいては、ワイヤ１２２内の曲がりに適応しながらワイヤを蒸発させるための構成が図示されている。静止したコレット１２０は、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内にワイヤ１２２を支持する。光学的アセンブリ２３０は、ワイヤ１２２の挿入軸線に沿って焦点に対してレーザービームを案内する。光学的アセンブリ２３０の動作は、上述したようなレーザービームを案内するための必要なミラーおよび光学系を含めて、光学的アセンブリ１３０と同じである。主要な相違点は、光学的アセンブリ２３０に対して取り付けられた支持体２０６を有していることである。支持体２０６は、内部にチャネル２０８を有している。このチャネル２０８は、ワイヤ１２２を支持して受領するためのものである。チャネル２０８は、内部に配置されたワイヤ１２２を回転可能としつつも捩ることがないような十分に大きな半径を有している。
【００３８】
図９ｂに示すように、蒸発プロセス時にはあるいはスリッティングプロセス時には、光学的アセンブリは、ワイヤ１２２に対して、矢印Ａ方向に移動する。これは、光学的アセンブリ２３０の移動によって行われる。ワイヤ１２２がチャネル２０８内に支持されていることのために、チャネル２０８は、支持体２０６が矢印Ａ方向に移動するにつれて、ワイヤ１２２を直線状とする、すなわち、ワイヤ１２２内のドループを除去する。支持体２０６は、出射レーザービーム１３７の焦点に対して隣接している。本発明の目的のために、十分に近接した位置に、隣接手段が設けられている。これにより、ドループしたワイヤに対して支持体２０６によって与えられた支持は、光学的アセンブリ２３０が挿入軸線Ａに沿って移動する際に、あるいは、ワイヤ１２２がチャネル２０８に対して相対移動する際に、レーザービーム１３７の焦点のところにワイヤ１２２を配置するのに十分な程度でもってワイヤを直線状とする。さらに、支持体２０６が矢印Ａ方向においてレーザー経路の上流側に配置されていることのために、ワイヤ１２２は、先に直線状とされ、その後、レーザービーム１３７によって蒸発される。よって、ドループを有したワイヤであってさえも、スリット形成することができる（光学的アセンブリ２３０は、移動時に回転しない）、あるいは、蒸発させることができる（光学的アセンブリ２３０は、矢印Ａ方向に移動しつつ、回転する）。後者の場合、曲がりを有したワイヤであってさえも、適切に剥離することができる。チャネル２０８の直径は、ワイヤ１２２の支持を行い得るような十分なサイズを有していなければならないという点において重要なものではあるけれども、チャネル２０８の直径は、ワイヤ１２２まわりにおける支持体２０６の回転が、チャネル２０８内に配置されたワイヤ１２２の捻りを引き起こすことがないように、十分に大きなものとされる。
【００３９】
煙の存在時における安全性や、高温の光源、等は、蒸発プロセス時における課題である。レーザービーム１３７は、出口ポイント１３５のところにおいて光学的アセンブリ１３０から出射する。出口ポイント１３５は、光学的アセンブリ１３０の透明部分とすることができる、あるいは、光学的アセンブリ１３０の物理的な開口とすることができる。物理的な開口が設けられている実施形態においては、矢印Ｃの方向において光学的アセンブリ１３０に対しての入射ポイントのところにおいて、スピンドルを通して、エアを供給することができる。好ましい実施形態においては、エアの経路は、光学的アセンブリ１３０を通してのレーザービーム１３７の経路と同じとされる。これにより、光学的アセンブリ１３０内の圧力を、エアによる正圧とすることができる。圧力は、１〜１０ｐｓｉとされる。エアが、出口１３９を形成する小さな穴から出ることにより、開口が、従来のカッティングノズルのサイズとされていることのために、カッティング操作の処理能力が増強される。さらに、正圧を与えることにより、煙および破片が光学的アセンブリ１３０内へと侵入することが防止される。光学的アセンブリ１３０は、内蔵型の密封タイプの光学的アセンブリ１３０とされる。その結果、ワイヤ剥離アセンブリの他の構成部材に関するシールが不要とされる。光学系は、保護されている。
【００４０】
従来技術によるコレットが、デバイスの全体と一緒に回転することのために、ワイヤが挿入されたことを確認するためにまたワイヤがプロセスの全体にわたって挿入状態に維持されていることを確認するために、複雑なセンサネットワークが必要とされる。図１０には、プロセスの開始時におよびプロセスの最中に、ワイヤ剥離アセンブリ１０４内におけるワイヤ１２２の存在を検出するための構造が、図示されている。同様の構成を示すために、同様の符号が使用されている。主要な相違点は、コレットのところにおいて、センサを使用している点である。コレット２２０は、アクセスポイント２２２を有している。このアクセスポイント２２２は、ワイヤ１２２がコレットを通して挿入された際には、ワイヤ１２２に対してのアクセスを提供する。検出センサ２２４が、アクセスポイント２２２のところに配置されており、コレット２２０内にワイヤ１２２が存在しているかあるいは存在していないかを検出することができる。本発明においては、コレット２２０が固定されていることのために、コレットの一部として形成し得るあるいはコレットとは個別部材とし得る単一のセンサを設けるだけで良い。
【００４１】
動作時には、焦点合わせされたレーザービームのエネルギーが、絶縁体を溶融させて蒸発させ気化させる。レーザーパワーが適切なものとされさらに回転数（パワーと、レーザーの周波数と、絶縁体のタイプと、絶縁体の厚さと、の関数である）が適切なものとされた場合には、ワイヤやシールド材や内部材料を損傷することなく、絶縁体材料をリング形状でもって除去することができる。これに加えて、ワイヤが、ワイヤ剥離機構からゆっくりと離間された場合には、そして、ワイヤ剥離機構が回転式のワイヤ剥離機構である場合には、ワイヤ剥離機構を回転させつつ、焦点合わせされたレーザービームを、開始ポイントから、ワイヤの端部にまで、案内することができる。これにより、手動での絶縁体の除去を一切必要とすることなく、その区間において絶縁体の全体を、除去することができる。非回転式のワイヤ剥離アセンブリが使用された場合、あるいは、ワイヤ剥離アセンブリが非回転モードで使用された場合、ワイヤが挿入軸線Ａに沿って焦点合わせされたレーザービームからゆっくりと離間され、これにより、焦点合わせされたレーザービームが開始ポイントからワイヤ端部にまで案内された時には、絶縁体には、開始ポイントからワイヤ端部までにわたってスリットが形成される。これにより、絶縁体の剥離除去が容易なものとされる。
【００４２】
さらに好ましい実施形態においては、レーザー光源１０２は、レーザーアセンブリ１０４の作業領域と比較して、上方または下方へと離間して配置される。これにより、作業スペースが開放され、これにより、剥離対象をなす多数のワイヤ（数百のワイヤ）を有したより大きなハーネスを受領することができる。あるいは、複数のデバイスを、互いに並置して動作させることができる。好ましい実施形態においては、例えばハーネス１０のアセンブリに必要なものといったような大きな作業領域を確保することができる。例えば、システム１００は、少なくとも矢印Ｘの方向に移動可能とされたスライド部材１０８を有している。スライド部材１０８をハーネス１０に沿って移動させることにより、ワイヤアセンブリ１２の中の剥離が必要なワイヤ１４に対してアクセスすることができる。あるいは、移動カートに積み込むことさえ可能である。さらに好ましい実施形態においては、例えば典型的には宇宙船産業において使用されているものといったようなより大きな作業領域を受領し得るよう、スライド部材１０８は、Ｘ方向およびＹ方向において移動可能とされている。これにより、レーザー光源１０２を、平面内にわたって移動させることができる。これにより、ハーネス１０によって提供された作業スペース上の任意の地点に対して、ワイヤ剥離アセンブリ１０４をアクセスすることができる。疲労を防止するために、また、ワイヤ剥離アセンブリ１０４が不意に落下してハーネス１０を損傷することを防止し得るよう、いわゆるゼロ重力アーム１１０が、サイド１０８からのワイヤ剥離アセンブリ１０４の支持を提供している。これにより、ワイヤ剥離アセンブリ１０４を、作業領域から上方の所定距離のところに維持することができる。しかしながら、ユーザーに対しては、容易なアクセスを提供している。
【００４３】
ワイヤ剥離アセンブリにおいてコレットが固定されていることが、および、光学的アセンブリが回転式のものとされていることが、安定的に取り付けられた実施形態と、システム１００の携帯可能な実施形態と、をもたらしていることは、理解されるであろう。さらに、回転式の光学的アセンブリを非回転としつつ、光学的アセンブリを挿入軸線Ａに沿って移動させた際には、固定されたコレットを利用して、ワイヤにスリットを形成することができる。これとは異なり、固定されたコレットを使用しつつ、光学的アセンブリを回転させた場合には、センサアセンブリを単純なものとしつつ、ワイヤの外側ケーシングを、蒸発させることができる。
【００４４】
上述したように、本発明の好ましい実施形態における様々な基本的で新規な特徴点について図示して説明したけれども、図示したデバイスに関して、また、その動作に関して、様々な省略や様々な置換や様々な変更が、当業者であれば、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、可能である。また、添付図面が必ずしも正確なスケールで図示されていないこと、および、添付図面が特性を概念的に図示しているに過ぎないことを、理解されるであろう。
【符号の説明】
【００４５】
１００  レーザーワイヤ剥離システム
１０２  レーザー光源
１０４  ワイヤ剥離アセンブリ
１２０  コレット
１２２  ワイヤ
１３０  回転式の光学的アセンブリ
１３２  第１ミラー
１３４  第２ミラー
１３６  第３ミラー
１３７  レーザービーム
１４０  第１ホイール
１４２  第２ホイール
１４４  カウンタ
１４６  モータ
１５０  調節可能な深さ測定ゲージ
Ａ    挿入軸線
【図１】
2015518364.tif 000003
【図２】
2015518364.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015518364.tif 000006
【図５】
2015518364.tif 000007
【図６】
2015518364.tif 000008
【図７】
2015518364.tif 000009
【図８ａ】
2015518364.tif 000010
【図８ｂ】
2015518364.tif 000011
【図９ａ−９ｂ】
2015518364.tif 000012
【図１０】
2015518364.tif 000013
【国際調査報告】
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2015518364.tif 000015