CN109842063B - 一种小型化激光剥线装置及利用其进行剥线的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型化激光剥线装置及利用其进行剥线的方法，属于电子线缆装配领域，该装置包括激光器、传输光纤、操作手柄、旋转切割工装、光路结构、压线结构、导向孔和控制系统。待加工线缆从导向孔穿入后，通过操作手柄控制压线结构压紧线缆，利用传输光纤将激光从激光器引入旋转切割工装，通过操作手柄控制光路结构绕线缆轴向旋转，使激光围着指定区域旋转360度，实现对线缆的环切，使线缆产生一条切痕，手动去除剥头，以达到激光冷加工的目的。由于传输光纤使激光剥线操作部分体积小，重量轻，易于实现桌面式结构设计；能够实现线缆剥头的激光冷加工工艺，同时能够适应现有电装环境，对激光冷加工在线缆加工领域的推广有较大的帮助。

Description

一种小型化激光剥线装置及利用其进行剥线的方法

技术领域

本发明涉及电子线缆装配技术领域，尤其涉及一种小型化激光剥线装置及利用其进行剥线的方法。

背景技术

现有的剥线工艺主要是以机械式剥线和热剥器剥线为主，而CO2激光剥线以其特有的冷剥，不伤线芯的优势，在一些要求较高的电装领域已经得到了认证。但是目前而言，激光剥线最大的问题就是操作的问题。

目前激光剥线机主要以工装和流水线加工方式。其中，工装定位的方式是利用硬光路的传导，通过聚焦，作用在布置在工装上的电缆上；流水线方式，是以单根或多跟线缆运动，同时结合激光的运动，在设定的位置上去除表面绝缘层，然后将线缆裁剪成特定长度，以达到激光剥线的目的。以上两种方式的设备，都体积大，需要人工逐个上料，要求增加单独的下线剥线工位，造成生产节拍长，效率低。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供一种小型化激光剥线装置及利用其进行剥线的方法，其目的在于针对现有的激光剥线机不适用的情况，为了满足激光冷剥的工艺要求，同时又能适用于现有的人工操作环境，为该行业提供一种高质量剥线，且方便操作的一种设备和解决方案。

采用本发明的装置，能够直接介入现有的电装环境，使用起来和热剥器相差无几，且满足激光冷加工工艺的要求，不伤害线芯。具体地，本发明的装置包括：激光器、操作手柄、旋转切割工装和控制系统；

其中，所述控制系统与所述激光器连接，用于控制所述激光器的工作状态；所述激光器和所述操作手柄通过传输光纤连接，所述旋转切割工装安装在所述操作手柄上，所述传输光纤用于将所述激光器发出的激光经由所述操作手柄导入到所述旋转切割工装中；

所述旋转切割工装包括基座，所述基座一侧与所述操作手柄连接，相对的另一侧开设有供待加工线缆穿入的导向孔；在所述基座内设置有光路结构和压线结构；所述压线结构和所述基座固定连接，用于压紧待加工线缆；所述光路结构和所述基座旋转连接，用于将经由所述操作手柄导入的激光照射到待加工线缆上；

所述操作手柄上设置有抬起开关和启动开关，所述抬起开关用于控制所述压线结构的开合状态，使其压紧待加工线缆；所述启动开关用于控制所述光路结构在预设范围内绕待加工线缆轴向旋转，完成对待加工线缆的切割。

进一步地，所述光路结构包括聚焦镜和多个反射镜；所述聚焦镜安装在聚焦镜安装架上，所述反射镜安装在反射镜调节架上；通过所述反射镜调节架和所述聚焦镜安装架将所述聚焦镜和所述多个反射镜组装在一起；

当所述待加工线缆被所述压线结构压紧，并在外力作用下绷直时，经由所述操作手柄导入所述旋转切割工装中的激光经过所述多个反射镜反射和所述聚焦镜聚焦后，垂直于所述待加工线缆照射在所述待加工线缆上。

进一步地，所述反射镜为45°反射镜。

进一步地，所述基座中还设置有齿轮传动机构和电机；所述电机通过所述齿轮传动机构与所述光路结构传动连接，用于在所述启动开关的控制下带动所述光路结构旋转。

进一步地，所述基座中还设置有光电开关，所述光电开关用于在所述光路结构旋转时，进行零点初始定位，从而控制所述光路结构绕所述待加工线缆进行360°周转，完成环切。

进一步地，所述压线结构安装在所述光路结构之上。

进一步地，所述操作手柄上还设置有红光合束镜和光路调节装置；所述红光合束镜用于将红光指示器发出的红光和所述激光器发出的激光合为一束；所述光路调节装置用于调节所述旋转切割工装中激光的入射和射出角度。

进一步地，所述激光器为CO2激光器。

进一步地，所述压线结构的初始状态为压紧状态，当所述抬起开关按下时，所述压线结构抬起，当所述抬起开关松开时，所述压线结构压下。

相应地，利用上述小型化激光剥线装置进行剥线的方法包括：

步骤一、将待加工的单根线缆，通过旋转切割工装上的导向孔伸入旋转切割工装中，使其一端到达压线结构处；

步骤二、按下抬起按钮，控制压线结构抬起，将待加工线缆的一端伸入压线结构，通过预估切线位置，松开抬起按钮，完成压线定位动作；

步骤三、当待加工线缆处于旋转切割工装中的部分在外力作用下绷直时，按下启动开关，此时激光器发出的激光由传输光纤经由操作手柄导入旋转切割工装，同时光路结构开始旋转360°进行激光环切；

步骤四、当光路结构旋转360°后，压线结构自动或通过按压抬起开关来完成抬起动作，将已完成激光切割的线缆拉出来；

步骤五、根据切痕剥去绝缘层，完成剥线工作。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

1)本发明提供的小型化激光剥线装置，利用光线传输，使得激光剥线装置操作部分与激光器及控制可以分开，从而使得操作部分体积减小，能够置于工作台上，适合电装操作环境；

2)本发明提供的小型化激光剥线装置，利用压线结构，可以适用于多种线缆的装夹和激光剥线，对线芯没有伤害，是一种良好的剥线设备。

附图说明

图1为本发明实施例提供的小型化激光剥线装置的结构示意图。

附图标记说明：

1：激光器，2：传输光纤，3：操作手柄，4：旋转切割工装，

5：光路结构，6：压线结构，7：基座，8：控制系统，9：待加工线缆，

301：红光合束镜，302：光路调节装置，303：启动开关，

304：抬起开关，501：反射镜，502：反射镜调节架，503：聚焦镜，

504：聚焦镜安装架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本实施例提供一种小型化激光剥线装置，该装置包括：激光器1、操作手柄3、旋转切割工装4和控制系统8；

其中，上述激光器1为CO2激光器；控制系统8与激光器1连接，用于控制激光器1的工作状态；激光器1和操作手柄3通过柔性的传输光纤2连接，旋转切割工装4安装在操作手柄3上，传输光纤2用于将激光器1发出的激光经由操作手柄3导入到旋转切割工装4中；此处，通过柔性光纤将旋转切割工装4和激光器1连接在一起，可保障光路传输的空间和效率。

旋转切割工装4包括基座7，该基座7一侧与操作手柄3连接，相对的另一侧开设有供待加工线缆9穿入的导向孔；在该基座7内设置有光路结构5和压线结构6；压线结构6和基座7之间固定连接，用于压紧待加工线缆9；光路结构5和基座7之间旋转连接，用于将经由操作手柄3导入的激光照射到待加工线缆9上；旋转切割工装4和压线结构6按照系统加工控制软件所设定的做旋转和平移运动，压住待加工线缆9，旋转光路结构5，环切待加工线缆9，松开压线结构6，拉出加工后的线缆，完成线缆剥头。

因为激光焦距深度有限，不能切除所有位置上的绝缘层，而是只对特定聚焦位置效果较好。因此通过压线结构6保持线缆与激光相对稳定的位置，能够使得激光更加均匀地作用线缆上，以达到能量聚集，切除端头的效果。

操作手柄3上设置有抬起开关304和启动开关303，抬起开关304用于控制压线结构6开合状态，使其压紧待加工线缆9，具体地，在本实施例中，压线结构6的初始状态为压紧状态，当抬起开关304按下时，压线结构6抬起，当抬起开关304松开时，压线结构6压下。启动开关303用于控制光路结构5在预设范围内绕待加工线缆9轴向旋转，完成对待加工线缆9的切割。

进一步地，上述光路结构5包括聚焦镜503和多个45°的反射镜501；聚焦镜503安装在聚焦镜安装架504上，反射镜501安装在反射镜调节架502上；通过反射镜调节架502和聚焦镜安装架504将聚焦镜503和多个反射镜501组装在一起构成光路结构5；此处，加入反射镜调节架502是为了保障激光折射角度合适，以确保激光射出位置距离理论值更加接近，便于设备调试，以达到最佳效果。

当待加工线缆9被压线结构6压紧，并在外力作用下绷直时，经由操作手柄3导入旋转切割工装4中的激光经过多个反射镜501反射和聚焦镜503聚焦后，垂直于待加工线缆9照射在待加工线缆9上。

进一步地，上述基座中还设置有齿轮传动机构、电机和光电开关；该电机通过齿轮传动机构与光路结构5传动连接，用于在启动开关303的控制下带动光路结构5旋转。光电开关用于在光路结构5旋转时，进行零点初始定位，从而控制光路结构5绕待加工线缆9进行360°周转，完成环切。

进一步地，由于待加工线缆9在加工时，与基座7不发生运动，且由于整体尺寸狭小，又需要避开旋转中的光路结构5，因此压线结构6需要安装在光路结构5之上，且需要与光路结构5产生相对旋转运动，从而保证光路结构5能够360°环切待加工线缆9。

进一步地，考虑到所用CO2激光为不可见激光，实际使用时，不能很好地校准激光射入和射出角度，本实施例在操作手柄3上还设置有红光合束镜301和光路调节装置302；红光合束镜301用于将红光指示器发出的红光和激光器1发出的激光合为一束；光路调节装置302用于调节旋转切割工装4中激光的入射和射出角度。红光指示器固定在激光进入旋转切割工装4的位置；通过利用红光指示器和光路调节装置302，对激光进行调教，方便设备的调试。

相应地，本实施例还提供一种利用上述小型化激光剥线装置进行剥线的方法，该方法依次包括以下步骤：

步骤一、将待加工的单根线缆，通过旋转切割工装上的导向孔伸入旋转切割工装中，使其一端到达压线结构处；

步骤二、按下抬起按钮，控制压线结构抬起，将待加工线缆的一端伸入压线结构，通过预估切线位置，松开抬起按钮，完成压线定位动作；

步骤三、当待加工线缆处于旋转切割工装中的部分在外力作用下绷直时，按下启动开关，此时激光器发出的激光由传输光纤经由操作手柄导入旋转切割工装，同时光路结构开始旋转360°进行激光环切；

步骤四、当光路结构旋转360°后，压线结构自动或通过按压抬起开关来完成抬起动作，将已完成激光切割的线缆拉出来；

步骤五、根据切痕剥去绝缘层，完成剥线工作。

本实施例的小型化激光剥线装置，整体操作工装的尺寸可以到400mm*200mm*220mm，零件多采用工程塑料材质，质量可以小于5kg，便于工人的操作，较常规的激光剥线机要方便很多。总体而言，其相比于现有技术具有如下有益效果：

1)本实施例提供的小型化激光剥线装置，利用光线传输，使得激光剥线装置操作部分与激光器及控制可以分开，从而使得操作部分体积减小，能够置于工作台上，适合电装操作环境；

2)本实施例提供的小型化激光剥线装置，利用压线机构，可以适用于多种线缆的装夹和激光剥线，对线芯没有伤害，是一种良好的剥线设备。

此外，需说明的是，本发明实施例中，术语“包括”、“包含”或其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种小型化激光剥线装置，其特征在于，所述装置包括：激光器、操作手柄、旋转切割工装以及控制系统；

其中，所述控制系统与所述激光器连接，用于控制所述激光器的工作状态；所述激光器和所述操作手柄通过传输光纤连接，所述旋转切割工装安装在所述操作手柄上，所述传输光纤用于将所述激光器发出的激光经由所述操作手柄导入到所述旋转切割工装中；

所述旋转切割工装包括基座，所述基座一侧与所述操作手柄连接，相对的另一侧开设有供待加工线缆穿入的导向孔；在所述基座内设置有光路结构和压线结构；所述压线结构安装在所述光路结构之上，且与所述光路结构旋转连接，用于压紧待加工线缆；所述光路结构和所述基座旋转连接，用于将经由所述操作手柄导入的激光照射到待加工线缆上；

所述光路结构包括聚焦镜和多个反射镜；所述聚焦镜安装在聚焦镜安装架上，所述反射镜安装在反射镜调节架上；通过所述反射镜调节架和所述聚焦镜安装架将所述聚焦镜和所述多个反射镜组装在一起；

当所述待加工线缆被所述压线结构压紧，并在外力作用下绷直时，经由所述操作手柄导入所述旋转切割工装中的激光经过所述多个反射镜反射和所述聚焦镜聚焦后，垂直于所述待加工线缆照射在所述待加工线缆上；

所述基座中还设置有光电开关，所述光电开关用于在所述光路结构旋转时，进行零点初始定位，从而控制所述光路结构绕所述待加工线缆进行360°周转，完成环切；

所述操作手柄上设置有抬起开关和启动开关，所述抬起开关用于控制所述压线结构的开合状态，使其压紧待加工线缆；所述启动开关用于控制所述光路结构在预设范围内绕待加工线缆轴向旋转，完成对待加工线缆的切割；

所述基座中还设置有齿轮传动机构和电机；所述电机通过所述齿轮传动机构与所述光路结构传动连接，用于在所述启动开关的控制下带动所述光路结构旋转；

所述操作手柄上还设置有红光合束镜和光路调节装置；所述红光合束镜用于将红光指示器发出的红光和所述激光器发出的激光合为一束；所述光路调节装置用于调节所述旋转切割工装中激光的入射和射出角度；

所述压线结构安装在所述光路结构之上，所述压线结构初始状态为压紧状态，当所述抬起开关按下时，所述压线结构抬起，当所述抬起开关松开时，所述压线结构压下。

2.如权利要求1所述的小型化激光剥线装置，其特征在于，所述反射镜为45°反射镜。

3.如权利要求1所述的小型化激光剥线装置，其特征在于，所述激光器为CO2激光器。

4.一种利用如权利要求1-3任一项所述的小型化激光剥线装置进行剥线的方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤一、将待加工的单根线缆，通过旋转切割工装上的导向孔伸入旋转切割工装中，使其一端到达压线结构处；

步骤二、按下抬起按钮，控制压线结构抬起，将待加工线缆的一端伸入压线结构，通过预估切线位置，松开抬起按钮，完成压线定位动作；

步骤三、当待加工线缆处于旋转切割工装中的部分在外力作用下绷直时，按下启动开关，此时激光器发出的激光由传输光纤经由操作手柄导入旋转切割工装，同时光路结构开始旋转360°进行激光环切；

步骤四、当光路结构旋转360°后，压线结构自动或通过按压抬起开关来完成抬起动作，将已完成激光切割的线缆拉出来；

步骤五、根据切痕剥去绝缘层，完成剥线工作。

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