CN112055922B - 线缆处理设备及其使用和为其使用做准备的方法 - Google Patents

Abstract

高压电力线缆的连结和端接昂贵且困难重重。本发明整体上引入了一种电力线缆端部处理的新方式，提供了一种线缆处理设备(100)及其使用和为其使用做准备的方法，该线缆处理设备(100)包括：固定装置(110)，其用于可逆地固接到电力线缆(1)的圆周；动力装置，其具有用于附接到固定构件(110)的附接装置(135)，所述动力装置适于提供相对于所述附接装置(135)的动力运动，该动力运动能够通过多个力输入连接件完全可控；以及工具装置(150)，其附接到所述动力装置，所述工具装置(150)适于接收所述动力运动，其中动力装置允许工具装置(150)相对于由固定装置(110)固接的电力线缆(1)的延伸部横截面式地移动。因此，实现了良好控制和可再现的过程，采用了用户友好的便携式设备，同时减少了技术人员对有毒颗粒的暴露。

Description

线缆处理设备及其使用和为其使用做准备的方法

技术领域

本发明涉及用于处理电力线缆端部、特别是用于多线股线缆的端接(termination)和连结的设备和方法。

背景技术

多种尺寸和材料成分的线缆被用于输送电流和电力。在对电力传输的需求很高的情况下，比如在电源和人口稠密或工业区之间的电力传输和电力分配系统中，所需的线缆尺寸同样增加。安装是通过展开线缆，接着将它们埋在地下或拉到导管或管道中来执行的。线缆越大，可以在单个线缆卷盘上从线缆工厂输送到安装现场的线缆长度就越短，从而需要更多的线缆接头。随着目前铝线缆的使用的增加，这变得严重，因为与由铜制成的线缆相比，如果由铝制成，给定的线缆电力传输要求需要更大直径的线缆。因此，现场需要更多的线缆连结，并且每个线缆接头代表一个潜在的故障点。较大的线缆具有非常复杂的横截面，包括线股和/或区段，以具有足够的弯曲灵活性，从而能够在卷盘上运输，并且甚至包括不导电材料，比如导线清漆和膨胀材料。因此，焊接大直径线缆既困难又极其耗时。

焊接过程带来了降低接头或端接的质量的很多风险。焊接点处的高温可能会负面地影响靠近焊接点的线缆绝缘材料的质量。因为热质量随着线缆尺寸增加而增加，线缆尺寸越大，问题越大。为了降低该风险，使用了靠近焊接的线缆导体的主动冷却，其具有降低焊接过程的质量的风险。所有这些因素意味着，针对大尺寸线缆，实现可靠接头需要极其有资格且训练有素的劳动者，而且接头经常在测试中故障并需要重做。

已经提出了提高接头的质量和连结速度的努力。例如，已经提出了以不同方式电连接导线的方法。在美国专利2014/000110中，线缆用套管端接，该套管具有许多插入线缆导体芯中的贯穿螺钉，以努力在线缆的各个导线或区段与线缆接头或端接部之间建立改善的电连接。

然而，这些端接部笨重并且不完全符合标准，比如因为线缆在其整个寿命中响应于温度上的变化的膨胀和收缩可能减少表面接触，并且表面可能氧化，特别是如果线缆是铝制的情况。因此，需要一种改进的方法来获得高质量的线缆接头和端接部。

发明内容

本发明的目的是减轻上述问题中的至少一些。这是通过用于处理电力线缆的端部截面的线缆处理设备来实现的。所述线缆处理设备包括：固定装置，其用于可逆地固接到电力线缆的圆周；动力装置，其具有用于附接到固定构件的附接装置，所述动力装置适于提供相对于所述附接装置的动力运动，该动力运动能够通过多个力输入连接件完全可控；以及工具装置，其附接到所述动力装置，所述工具装置适于接收所述动力运动，其中动力装置允许工具装置相对于由固定装置固接的电力线缆的延伸部横截面式地移动。

因此，实现了用于线缆端部处理的完全可控的运动。这进一步允许线缆端部处理(比如线缆接头和端接)之间的可重复性。其中，质量是重要的并且质量控制是最重要的，从而避免所安装线缆的错误端接或连结，否则这可能导致随后需要昂贵的修理。此外，通过将该设备直接附接到电力线缆，确保了对准，这使得该设备用户友好且便携，并且甚至进一步提高了处理质量。更进一步地，使用线缆处理设备处理线缆端部减少了用户对重型工具和有毒烟雾的暴露，因为用户可以在设备处理线缆端部时离开，并且当设备处理线缆端部时，该过程可以在封闭和令人精疲力竭的环境中进行。

线缆处理设备因此允许自动执行线缆端部截面的处理，并且技术人员不会暴露在处理烟雾中。线缆处理设备可以执行的重要处理是通过熔化现有的线缆端部材料，或者通过在线缆端部处额外添加材料以将它们全部电连接，来连结导线/线股和/或电力线缆的端部截面的部分。通常，在焊接期间进行这两个过程的混合过程。当线缆导体的导线和区段都被电连接时，外部周边上的压接可以连接到所有导线，并且可以将电传输承载到下一线缆分段。

由此还实现了一种适于在各种不同的线缆端部上有效工作并且甚至可以以不可能手动完成的方式工作的设备。例如，当焊接时，可以响应于温度上的变化而从导体的一部分移动到相反的或不同的部分，从而在维持处理速度的同时防止损伤线缆。这可以例如响应于线缆的温度测量或至少基于工具、过程和线缆的热质量的计算来执行。

线缆处理设备是指用于处理电力线缆端部截面和/或电力线缆端部表面的设备。在一种实施例中，线缆处理设备具体是电力线缆端部处理设备。

动力装置允许工具装置相对于由固定装置固接的电力线缆的延伸部横截面式地移动意味着该横截面在线缆端部的前方一定距离处。该横截面然后可以从前方或侧部接近。在一种实施例中，动力装置允许工具装置相对于电力线缆的延伸部沿着由固定装置固接的电力线缆的前方的平面横截面式地移动。

在一种实施例中，固定是可逆地固接，这意味着固定装置可以在电力线缆上安装和拆卸，而基本上不会损伤电力线缆。

在一优选实施例中，固定装置适于固接各种直径的线缆，优选适于固接至在给定的较小直径D和至少另一直径1.1·D之间的电缆。这包括仅固定至导体圆周，以及固定至线缆的包括隔离物的圆周和包括隔离物和护套的圆周。例如，上部部分和下部部分可以与连接杆压配合，并用紧固螺栓固接。然后，附接接合件适于适应这种可变距离直径，比如通过使用导向狭槽。可以替代地使用任何其他传统的可适应的连接，比如相互行的螺栓孔、类似夹具的机构，比如通过螺纹连接牢固地附接到上部部分，然后夹紧到相对的部分。这确保了线缆端部处理只需要单个设备，并因此使该设备更加用户友好。对可适应的固定装置的一替代方案是具有若干不同的固定装置，每个固定装置用于不同的线缆尺寸中的一者。在一种实施例中，固定装置适于围绕电力线缆的圆周进行固接。

在一种实施例中，固定装置适合于配合到具有一定范围的直径的线缆，其中，该固定装置适于固接的最小直径具有直径D，并且其至少还能够附接至具有1.1·D的直径、1.2·D的直径、1.3·D的直径、1.4·D的直径、1.5·D的直径、1.6·D的直径或1.7·D的直径的线缆。

在一实施例中，固定装置沿着电力线缆的轴向方向附接，以支撑线缆处理装置的重量。因此，实现了更加自足且适应性更强的设备。例如，固定装置包括两组凹槽，这两组凹槽更好地抵消了设备的重量产生的动量，并且在处理期间进一步稳定该设备。

通过可附接到固定装置的动力装置，这两个部件被提供成固定在一起，或者被提供有允许它们拆解和组装的相互接合。在一种实施例中，动力装置固定地附接到固定装置。因此，提供了更大、更简单的设备。在优选实施例中，动力装置相对于固定装置是可拆卸的。因此，提供了另外两个便携部分，其中固定装置可以首先附接到线缆端部。这使得该设备更适合地附接到各种直径的线缆，更加用户友好，并且允许线缆端部在线缆处理设备中更加受控地对准。

线缆端部是指线缆的整个端部，包括导体，包括导电线股和可能的芯，以及绝缘层和机械与电气保护外层。例如，可以设想工具头可以与线缆的外层一起工作以移除线缆的端部部分。导体的端部表面是指线缆的电气导电部分的端部表面。

动力装置便于工具装置相对于附接装置的受控运动。当电力线缆附接到固定装置时，这也有效地相对于线缆控制了动力装置。动力装置不是自驱动的，而是通过外部力完全可控的，所述外部力通过力输入连接件而与之连接。通过向这些力输入连接件输入力，动力装置可预测地将其转化为动力装置的位移，并从而转化为工具装置的位移。动力装置因此包括操纵器，以产生可预测的运动，比如通过多个成功约束的动力链。

通过将力输入到一组力输入连接件中，动力装置的部分可控地移动以改变工具装置的位置。例如，力输入连接件可以以这样一种方式被促动：即将工具装置从抵靠线缆端部居中移动到线缆端部的周边处的位置，比如为处理序列/步骤做准备。

在一种实施例中，固定轴线与由固定装置固接的电力线缆的中心轴线共线，其中动力装置适于以这样的方式附接到固定装置：即使得其相对于固定装置与附接轴线成角度地定向并定位，优选地垂直于固定轴线，由此线缆处理设备适于处理被布置以用于连结的两条电力线缆的端部表面的组合的V形。换句话说，动力装置放置在线缆的侧部，并且移动工具装置以从侧部而不是从前方作用在线缆端部上。这允许线缆处理设备作用在彼此靠近且相对布置的两个线缆端部上，比如待连结的线缆。

除了对端部被垂直于线缆的轴向方向切割的线缆进行加工之外，该设备还适于对被相对于其轴向方向以另一横截面角度切割的线缆进行加工，比如45度的角度。在连结两根线缆的情况下，处理成角度的线缆端部尤其受关注。对于这种情况，可以将两个切割的线缆对准，彼此面对，使得在它们之间实现V形切割。该切口可以一直延伸穿过线缆或穿过线缆的一半，在后一种情况下，随后优选地在线缆的相对的半部分上执行另一处理。两个线缆可以保持对准(例如使用施加到两个线缆端部的套箍)，并且然后线缆处理设备可以固接到他们中的一个，并且仍然相对于两个线缆固定。在一种实施例中，线缆处理设备包括第二固定装置。此外，动力装置具有第二附接装置以附接至该第二固定装置，从而允许动力装置附接至两个相邻的固定装置，所述两个相邻的固定装置固接至中心轴线共线的两个相邻的电力线缆(100)。因此，当使用线缆处理设备来连结两根线缆时，实现了甚至更好的固定。在将线缆对准后，设备被附接到任一线缆，或者优选地附接到两根线缆。然后对线缆的端部截面进行处理，并且如果使用合适的工具，比如焊接工具，它们可以例如被连结在一起。

当使用时，线缆处理设备优选地在每个力输入连接件处连接到诸如马达的施力装置，以驱动动力装置的运动。马达可以是任何常规类型，比如步进马达、伺服马达、致动器、液压或气动类型等。

在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少两个自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少三个自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少四个自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少五个自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供六个自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少三个轴向自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少两个轴向自由度和一个旋转自由度。在一种实施例中，由动力装置提供并可通过多个力输入连接件控制的动力运动具有至少三个空间自由度和一个旋转自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少三个轴向自由度和两个旋转自由度。在一种实施例中，工具装置由动力装置提供至少三个轴向自由度和三个旋转自由度。方便的是，线缆处理设备具有针对每个自由度连接到动力装置的马达或其他施力装置。换句话说，轴向自由度是平移/线性自由度。

因此，实现了改善的处理。例如，当在线缆导体的端部上构建导电材料层时，如果在线缆端部中遇到线股之间的孔，则可以优选地以一定角度构建，以至少部分地构建到先前应用的材料上。此外，通过具有三个轴向自由度，线缆端部和工具之间的距离可以改变，以进行更局部或分散的处理。

在一种实施例中，动力装置包括串联操纵器，比如机械臂或笛卡尔打印机式动力操纵器。因此，坐标是可预测到达的，并且编写必要的软件是容易的。

在优选实施例中，动力装置包括并联操纵器，比如Delta型机器人或Stewart平台的动力部分。因此，提高了刚度和操作精度，并且因为在操作期间操纵器本身的质量输送较少，所以在保持控制的同时允许更快的移动。此外，该设备因此可以是紧凑的。

在一种实施例中，动力装置具有多个动力链，这些动力链被成功地约束并布置以形成并联操纵器，其中工具装置形成并联操纵器的端部执行器。换句话说，动力装置包括由连杆和接头构成的多个链，每个链可预测地移动(为动力链)，并且每个链由外部力比如马达从外部驱动(被成功约束)。然后，它们被连结到一个单一的共同的连结件，即离它们各自的驱动器最远的端部执行器(工具装置)，从而以比动力链单独具有的自由度更多的自由度来共同移动端部执行器。提供给端部执行器的所有自由度都由动力链控制，由此端部执行器的移动通过动力装置变得可预测和完全可控。

在动力装置包括并联操纵器的优选实施例中，并联操纵器被构造成使得力输入连接件位于线缆端部在处理期间所处位置的周围。换句话说，它靠近附接装置定位，或者换句话说，接近线缆处理设备的工作区域。当安装在线缆上时，力输入连接件则靠近线缆端部定位。因此，实现了特别刚性和抗振动的设备。由于设备的重量因此被置于靠近线缆的附接点处，因此振动被吸收于此。这进一步允许设备更快地工作。此外，该设备非常紧凑，并易于运输。

在一个实施例中，线缆处理设备包括通过多个力输入连接件连接到动力装置的多个马达。因此，线缆处理设备允许电输入来控制动力装置的运动并为其供电，从而可预测地移动工具装置来处理电力线缆的端部截面。所述多个马达可以是适于将电能或化学能转换成动能的任何类型的马达，比如伺服马达、步进马达、DC马达、致动器、液压马达等。伺服马达和步进马达因其潜在的小尺寸和其所经历的低磨损而方便。运动是可预测的并不意味着运动空间内的奇异点必然地被消除。

在一种实施例中，线缆处理设备还包括控制器装置。控制器装置具有：存储装置，其用于存储可转换为多个马达的操作的线缆端部处理数据；信号装置，其用于发送来自存储装置的线缆端部处理指令；处理装置，用于接收和处理线缆端部处理指令以产生用于所述多个马达的操作指令；以及传输装置，其用于传输操作指令，比如传输到所述多个马达。在包括多个马达和处理单元的实施例中，传输装置将操作指令传输到所述多个马达。

由此，实现了一种适于对线缆端部进行自动化处理的设备。这允许更精确的处理以及可重复和可控的处理。

存储装置可以位于任何方便的位置，并且可以通过网络从远处访问，比如具有连接到该设备的基于云的存储装置。处理器也可以通过网络从远处访问，例如具有连接到该设备的基于云的计算单元。传输装置和信号装置自然可以是任何类型的传输装置或信号装置，比如传统的有线装置和无线装置。

在一种实施例中，控制器装置还具有：配置文件存储装置，其用于存储具有与线缆类型、工具类型或处理类型中的至少一个相关的配置文件参数；用户输入装置，其用于从用于给定线缆端部处理的配置文件中选择配置文件；配置文件信号装置，其用于根据所选择的配置文件发送配置文件数据，其中处理装置适于接收配置文件参数，并且其中处理考虑了该配置文件参数以产生配置文件具体操作指令。

在一种实施例中，配置文件存储装置包括线缆配置文件。这些线缆配置文件具有包括以下中的至少一个的参数：导体的直径；线股的数量；线缆类型，包括线缆横截面布局；导体材料；阈值温度；特定线缆端部的表面拓扑，其可以用提供2d或3d图像的传感器来映射并且可以在处理之前和/或处理的同时映射；以及线缆长度。线缆长度至少影响线缆的热吸收。某些材料的线缆可能会受益于不同的处理，比如较长/较短的初始火焰处理、不同的焊接工艺、用于针锤的不同的力等。因此，通过更好地适配每种单独的处理类型，实现了改进的线缆端部处理。

在一种实施例中，配置文件存储装置包括处理配置文件。与处理配置文件相关的参数包括以下中的至少一个：处理区域的尺寸；处理区域的形状；处理强度；处理精确性，其是在低效果的多次通过或较高效果的较少通过之间的选择；处理速度；处理路径，其包括要填充的体积或要处理的区域与待由工具头在表面上进行的运动之间的任何转换算法，其由要使用的特定工具来可选地通知；以及与随后和先前处理相关的信息。

在一种实施例中，配置文件存储装置包括专用于各种不同工具的工具配置文件。这在至少两种不同的工具可以适当地执行相同处理的情况下可能是特别有利的，并且然后允许对设备进行预编程，以允许利用所有相关联的、可替代的工具来改善处理。与工具配置文件相关的参数包括以下中的至少一个：运动修改器；路径修改器；给定工具可用的处理选项/变化；以及该工具在处理期间可以潜在性地自我矫正的方式和内容。因此，通过更好地适应每个单独的情况，实现了改进的线缆端部处理。例如，数据库可以存储专用于针锤的工具配置文件指令和专用于焊接的工具配置文件指令，其中针锤工具指令可以包括在线缆端部表面上更快的移动或不同的移动，比如在沿着端部表面的连续路径之间具有更大的距离。此外，特定的工具可能有一个以上的工具配置文件，以实现使用该工具的不同处理。例如，最初可以使用火焰或电弧处理来移除裸线缆端部的杂质；并且也可以在冷喷涂过程之后使用以对添加的材料热处理，并且这些处理自然可以明显不同。因此，通过更好地适配每种单独的线缆类型，实现了改进的线缆端部处理。

在一种实施例中，该设备还包括布置成感测处理的参数的感测装置和/或由固定装置固接的电力线缆。因此，处理的进展可以被监测，并且甚至被记录以用于依从性的目的。例如，如果产生气体，这可以早期识别，并可以进行处理中的任何改变。如果某个处理步骤没有达到预期的效果，该步骤可以重复进行，而不必先移除设备。

在一种实施例中，线缆处理设备包括摄像头、激光扫描传感器或其他传感器类型，以在给定处理步骤之前、期间和/或之后评估线缆端部表面和/或处理参数。传感器装置可以包括可以有效地通知线缆端部或处理的任何传感器类型。优选地，感测装置包括视觉传感器，比如红外传感器和/或摄像头。优选地，传感器装置允许感测线缆端部表面，而不管工具头的方向和位置，例如通过具有多个传感器。其他有用的传感器类型包括点/表面温度传感器；气体温度传感器；以及腔室压力传感器，以检查腔室中的压力是否保持在可接受的范围内。

在一种实施例中，初始线缆端部参数感测数据用于确定要进行的特定处理。换句话说，传感器数据是在特定处理步骤之前收集的。可以使用不同的方法来缓解这种情况。例如，可以在处理之前识别有问题的区域，并且可以基于传感器数据来选择最佳地处理这些区域的优选接近角度，或者可以更强烈或更长时间地处理该区域。

在一种实施例中，传感器数据在线缆端部处理期间采集，以实时方式通知处理的进展。因此，传感器数据可以用于通知处理。例如，如果某个区域没有被满意地焊接，这可以被立即识别，并且处理可以被相应地调整，比如通过倾斜工具装置或者从不同的角度接近问题区域。

在一种实施例中，在使用特定工具进行处理之后，处理后线缆端部参数感测数据被用来确定处理是否足够有效。然后，结果可以被报告给技术人员，提示设备重复处理，其中，其可以潜在地关注特定的问题和/或特定的区域，或者建议技术人员在连结这种电力线缆时，更换到特定的其他工具，比如打磨器，以移除错误应用的材料，或者进行线缆准备工作的下一步骤。

在一种实施例中，该设备包括适于测量线缆温度的线缆端部温度传感器。这对于例如焊接处理是有用的，其中，热量产生并传递到线缆，但是线缆的部分，比如隔离物和护套的部分必须不能超过阈值温度，例如90摄氏度。当接近或超出阈值温度时，处理可以暂停以允许温度降至更可接受的水平。

在一种实施例中，该设备包括线缆冷却装置。在一种实施例中，该设备包括冷却装置，该冷却装置适于固接在线缆端部截面周围，以在处理期间冷却该线缆端部截面，该冷却装置优选为液体冷却装置。在一种实施例中，该设备包括液体冷却装置，其适于固接在线缆端部截面周围，以在处理期间冷却该线缆端部截面。在一种实施例中，该设备包括液体冷却装置和温度感测装置，其中液体冷却装置适于固接在线缆端部截面周围，以在处理期间冷却线缆端部截面，并且其中冷却是根据温度传感器数据来控制的。因此，线缆端部在其处理时可以被冷却。这对于例如焊接处理是有用的，在焊接处理中，热量产生并传递到线缆，但是线缆的部分必须不能超过阈值温度，例如90摄氏度。

当线缆冷却装置和线缆端部温度传感器相结合时，可以实现更好的热控制。

在参考所有类型的工具(无论工具如何附接到工具装置)的情况下，术语工具头在整个申请中使用。在参考固定附接的工具的情况下，这被称为集成工具头。在参考插入工具插座的工具的情况下，这称为模块化工具头。

在一种实施例中，线缆处理设备还包括连接到工具装置的工具头，该工具头是线缆端部处理工具。因此，设备准备好开始处理电力线缆端部。

在一种实施例中，工具头是增材制造工具。增材制造工具是指用于将导电材料沉积到电力线缆的端部截面的工具。增材制造工具的例子是焊接工具、激光增材工具(如激光熔覆)和粉末添加或喷涂工具(如冷喷涂工具)。因此，实现了简单的结构，其操作需要最少的序列步骤，并且因此是用户友好的。

在一种实施例中，工具头是焊接工具。因此，实现了简单的结构，其操作需要最少的序列步骤，并且因此是用户友好的。焊接可以是任何传统的焊接类型，包括激光焊接。

在一种实施例中，工具装置是焊接工具，焊接工具的功率被控制以在整个线缆端部处理中维持有效的焊接过程。因此，处理控制和质量被改善。

在一种实施例中，其中工具装置是用于可逆地附接到多个不同的模块化工具头的工具插座。因此，简化并改进了线缆端部的整个处理流程，同时可以协调随后的处理步骤，从而提高了用户友好性并减少了技术人员使用重型工具的需要。

在一种实施例中，工具头或模块化工具头包括两个线缆端部处理工具，其中工具头的第一线缆端部处理工具优选为冷喷涂工具，并且第二线缆端部处理工具优选为锤击工具或热处理工具，优选为焊接工具。因此，实现了更简单的操作和更隔离的环境。在一种实施例中，工具头或模块化工具头包括三个线缆端部处理工具。在一个实施例中，工具头或模块化工具头包括四个线缆端部处理工具。

任何相关的工具类型都可以连接到工具装置。在一种实施例中，焊接工具头、锤击工具头、冷喷涂工具头、喷灯工具头、激光工具头、研磨工具头、剥离工具头、铣削工具头或研磨工具中的一个附接到工具装置。在一种实施例中，具有至少两个工具的工具头附接到工具装置。在一种实施例中，具有至少冷喷涂工具和一个其他工具的工具头附接到工具装置。在一种实施例中，具有至少冷喷涂工具和焊接工具的工具头附接到工具装置上。在一种实施例中，具有至少锤击工具(比如针锤工具)和冷喷涂工具的工具头附接到工具装置上。在一种实施例中，具有至少焊接工具和一个其他工具的工具头附接到工具装置。

在一种实施例中，线缆处理设备还包括密封工作腔。密封工作腔具有附接到柔性膜的外壁，该壁和膜基本使工作腔与外部环境密封，密封工作腔还具有：用于将线缆端部插入密封工作腔的第一侧的工件开口，该工件开口适于密封地接合抵靠电力线缆的端部截面或圆周；以及在密封工作腔的相反的第二侧连接到工具装置的工具头开口，从而允许将工具头放置到密封工作腔中，其中工具头开口或工具装置适于与插入的工具密封接合。

因此，在处理线缆端部期间，工作环境至少基本上与外部环境隔离。这改善了有毒烟雾和灰烬、灰尘和颗粒的隔离。此外，通过确保较少或没有外来颗粒干扰而污染线缆端部处理，处理质量被改善。

在一种实施例中，该设备包括用于管理密封工作腔的环境参数的环境管理装置，所述环境参数至少与气体压力相关，该管理装置至少适于相对于腔外部的条件降低密封工作腔中的气体压力。因此，即使密封工作腔的密封不完善，在线缆端部处理期间，也没有或很少危险气体、烟雾或颗粒从密封工作腔中逸出。例如，这种压力降低可以通过连接到过滤真空泵的抽吸通道来实现。

在一种实施例中，密封工作腔还包括气体入口通道。该通道可以在较远端部处优选经由流量控制机构连接到气体供应系统，以供应气体并确保工作腔中的受控气氛，例如主要由惰性气体组成的气氛。这种气体供应通道也可用于保持视觉摄像头、传感器或玻璃窗附近的受控气流，以通过避免污染物沉积在摄像头、传感器或窗表面上来保持其清洁和无尘。工作腔上的窗口可以用于视觉检查(由人直接检查或者经由摄像头检查)，或者可以用于使强激光束扫描正在处理的线缆端部表面，以局部热处理线缆端部表面处的材料。在一种实施例中，气体入口是用于处理线缆端部的工具头的一部分。

在一种实施例中，力输入连接件被放置在密封工作腔的外部。因此，附接到线缆处理设备的任何马达也不在密封工作腔中。因此，提高了马达的耐用性，并且工作腔和马达的相对尺寸不会直接相互影响。

在一种实施例中，动力装置放置在工作腔外部。因此，提高了动力装置的耐用性，并且工作腔和动力装置的相对尺寸不会直接相互影响。

在一种实施例中，线缆处理设备是手动便携式的。因此，技术人员可以手动地将线缆处理设备带到工作现场和从工作现场带走，从而提高了用户友好性。在一种实施例中，他们可以手动提起线缆处理设备。

在一种实施例中，线缆处理设备的重量小于100kg、小于95kg、小于90kg、小于85kg、小于80kg、小于75kg、小于70kg、小于65kg、小于60kg、小于55kg、小于50kg、小于45kg、小于40kg、小于35kg、小于30kg、小于25kg、小于20kg、小于15kg或小于10kg。

在一种实施例中，线缆处理设备包括：密封工作腔，该密封工作腔具有附接到柔性膜的外壁，所述壁和膜基本上将工作腔与外部环境密封，该密封工作腔还具有用于将线缆端部插入所述密封工作腔的第一侧的工件开口，所述工件开口适于密封地接合抵靠所述电力线缆的端部截面或圆周，以及在所述密封工作腔的相反的第二侧连接到工具装置的工具头开口，从而允许将工具头放置到密封工作腔中，其中工具头开口或工具装置适于与插入的工具密封接合，还具有用于相对于密封工作腔附接的动力装置，所述动力装置适于提供相对于所述密封工作腔的动力运动，该动力运动能够通过多个力输入连接件完全控制；以及工具装置，该工作装置附接到所述动力装置，所述工具装置适于接收所述动力运动，其中动力装置允许工具装置相对于电力线缆的延伸部横截面式地移动并在其插入密封工作腔中的端部截面上移动。因此，提供了一种线缆端部处理设备，其允许流体环境控制和线缆端部处理过程的自动化。

在本发明的一方面中，它涉及一种准备处理所述电力线缆的端部截面的方法，包括以下步骤：提供用于可逆地固接到电力线缆的圆周的固定装置，然后通过将固定装置固接到电力线缆的圆周来将固定装置固接到电力线缆；提供具有用于附接到固定构件上的附接装置的动力装置，该动力装置适于提供相对于附接装置的动力运动，该动力运动可通过多个力输入连接件完全控制；以及提供附接到动力装置的工具装置，该工具装置适于接收动力运动，其中动力装置允许工具装置相对于由固定装置固接的电力线缆的延伸部横截面式地移动。该设备的实施例也适用于该方法。

在一方面，本发明涉及一种使用如上所述的线缆处理设备来处理电力线缆的端部截面的方法。

附图说明

在下文中，根据本发明描述了示例性实施例，其中：

图1是根据本发明的线缆处理设备的立体图，

图2是根据本发明的线缆处理设备的内部立体图，

图3示出了根据本发明的便携式线缆处理设备，

图4是根据本发明的线缆处理设备的截面图，

图5示出了根据本发明的集成焊接线缆处理设备，

图6-图8示出了根据本发明使用的各种工具，

图9-图12示出了根据本发明的线缆处理设备的组装，以及

图13示出了根据本发明的具有控制器装置的线缆处理设备。

具体实施方式

在下文中，通过本文的实施例详细描述了本发明，这些实施例不应被认为是对本发明范围的限制。

图1示出了附接到线缆1的根据本发明的线缆处理设备100。包括由细长构件116连接的上部部分112和下部部分114的固定装置110通过拧紧将上部部分112和下部部分114压在一起的四个固定螺栓111摩擦地附接到线缆。通过有利地在上部部分112和下部部分114两者上使用凹槽113，咬入到线缆护套中，改善了与线缆1的附接。当然也可以代替地使用其他固定装置110。这确保了与线缆的牢固附接。

固定装置110还具有通过导向件用螺栓115附接到上部部分112和下部部分114的接合板117。由于兼容了上板112和下板114之间的不同距离，这些导向件允许接合板117用于不同的线缆尺寸。

处理控制装置130通过接合板117用螺栓135附接到固定装置110上。图1还示出了用于携带线缆处理构件130的手柄131和工具装置150。

图2是关于图1描述的工具设备100的处理控制装置130的内部立体图。如图1所示，固定装置110附接在线缆1周围，并且处理控制装置130使用接合板117和螺栓115、135附接到固定装置110。

动力装置位于处理控制装置130内部。多个马达170驱动主轴171。主轴与其相邻的导轨172结合地接合，以引导主轴块173在主轴171上上下运动。主轴块然后附接到连接杆175上。连接杆附接到工具装置150，并且对多个马达170的组合控制然后引导工具装置150的运动。工具装置150在与不妨碍工具装置的自由移动的柔性护套138的附接中终止。柔性护套138附接到圆柱形壁139。

图3示出了本发明的优选实施例，其中它涉及便携式线缆处理设备。在图示的实施例中，技术人员可以容易地拾起并携带固定装置110和处理控制装置130，并且例如将它们从他的卡车中带到工作现场。换句话说，它很容易配合到他的工具库中。有利的是，通过使固定装置110和处理控制装置130便携，它们也符合与重量相关的和其他相关的规定。

图4是根据本发明的线缆处理设备的截面图，线缆1被示出为包括导体3和隔离物与护套5。导体常常包括若干单独的电力传输线股/导线和区段，而隔离物和护套通常包括多种材料的多个功能层。线缆1还具有线缆端部7。

固定装置110具有凹槽113和固定螺栓111。接合板117使用螺栓115、135连接固定装置110和处理控制装置130。处理控制装置130具有手柄131。

线缆端部7延伸到形成在圆柱形壁139、柔性膜138和屏蔽板4之间的工作腔143中。所述屏蔽板143在线缆端部7插入到工作腔143中之前附接到线缆1，以保护隔离物和护套5的至少一些部分。

排气口或抽吸通道141优选地作为工作腔143的壁的一部分存在，以允许流体以及固体材料被排出，并在工作腔中产生轻微的低压，使对周围空气环境的污染最小化。真空泵可以安装在通道的较远端部处。工具装置150还具有通向工作腔143的工具通道153。对于给定工具，这允许以由工具装置(包括所述机构并且在所示实施例中还包括马达170)控制的方式接近线缆端部7。工具装置150适于接收工具，该工具随后阻断通过工具通道153的流体运动(需要特定工具的除外)。因此，工作腔143对外部环境具有流体密闭密封。这为技术人员10提供了更安全的工作环境。

工具装置150由动力装置可控地移动。多个马达170驱动主轴171。主轴与其相邻的导轨172结合地接合，以引导主轴块173在主轴171上上下运动。主轴块173然后附接到连接杆175上。连接杆附接到工具装置150，并且对多个马达170的组合控制然后引导工具装置150的运动。通过使用如图4所示的Delta机器人类型的控制机构，工具装置允许工具装置150在三个空间维度上的受控运动，并且还允许旋转该工具装置。这确保了提高线缆端部表面处理质量，并允许对准。每个动力链被成功地约束并连接到马达170，从而允许可预测的运动。动力链在其端部177处通过附接到相同的元件即工具装置150而连接。换句话说，图中所示的动力装置是并联操纵器。根据本发明，可以设想其他操纵器布局。

由于工作腔143是流体密闭密封的，并且动力装置位于该工作腔143的外部，动力装置上的磨损被最小化，同时分别维持马达和机构的尺寸以及功率和刚度。

图5示出了根据本发明的焊接线缆处理设备200，其具有附接装置210和动力装置230，这两者都如关于先前的图(比如图4)所描述的。工具装置比如通过焊接、螺纹连接或螺栓连接附接到集成焊接工具头250。这确保了简单的线缆处理设备和简单的操作，其中只需要焊接线缆端部的技术人员不需要携带其他工具。

图6-图8示出了使用根据本发明的各种工具处理线缆端部7的模块化线缆处理设备300。在该实施例中，工具装置具有工具插座350，其适于各种模块化工具头390的简单且用户友好的插装和拔除。这允许更完整和更简单的线缆端部7处理，同时在整个过程中维持对过程和空气环境的控制。模块化工具头390适于以密封和防止或限制流体通过工具插座350进入的方式来配合工具插座350，从而在线缆端部7的处理期间保持工作腔343被隔离。

图6示出了模块化线缆处理设备300，其中模块化冷喷涂工具头391插装到工具插座350中。颗粒物质392被喷射到线缆端部7上。

图7示出了模块化线缆处理设备300，其具有插装到工具插座350中的模块化针锤工具头(modular needle hammer tool head)393。模块化针锤工具头393正在锤击394线缆端部7，以便为进一步的处理做准备。

图8示出了模块化线缆处理设备300，其具有插装到工具插座350中的模块化焊接工具头395，从而焊接396线缆端部7。

图9-图12是示出了用于在处理线缆端部7之前将线缆处理设备100附接到线缆1和/或在使用之前组装线缆处理设备100的方法的侧视图。

图9示出了在隔离物和护套5已经从线缆端部7移除并且套管9和屏蔽板4已经附接之后的线缆1。套管9可以被附接以将导体的线股紧密地保持在一起，并锁定导线和区段，以避免各导线和区段的纵向移动和/或为随后的线缆连结/端接提供导电外壳。附接隔离屏蔽物4是为了保护隔离物和护套5的部件免受线缆端部处理的过程和材料的影响。

图10示出了图9的线缆1，其中固定装置110通过固定螺栓111附接到线缆1。接合板117使用螺栓115附接到固定装置110，螺栓通过接合板117中的导向狭槽固定到上部部分112和下部部分114。这可以在固定装置110已经令人满意地附接到线缆1之后安装，或者可以预先安装。

图11示出了图9-图10的线缆1，其中附接了处理控制装置130。螺栓135通过接合板117附接到处理控制装置130，从而相对于线缆端部固定处理控制装置130。如果处理控制装置130具有永久附接到其工具装置150的工具(未示出)，则组装完成。例如，如果线缆处理设备100是如关于图5所述的焊接线缆处理设备，则就是这种情况。在这种情况下，可以在附接处理控制装置130之后开始线缆端部处理。在这点处，工具装置将位于距线缆端部一定距离处。该距离可以根据固定装置110沿线缆固接的距离而变化。这可以通过传感器装置或者甚至手动设置装置来实现，从而确保在固接固定装置110时不需要完美配合。

图12示出了本发明的某些实施例的组装的最后步骤，比如用于模块化线缆处理设备300。在该步骤中，模块化工具头390被插入到工具插座350中，以用于处理线缆端部。

图13示出了用于控制线缆处理设备100的控制器装置500。控制器装置500具有存储装置501，比如数据库，其用于存储与处理线缆端部7相关的线缆端部处理数据。这可以包括对应于导体端部的表面区域的映射(map)，以及与工具速度相关的信息，即工具头应该移动多快或多慢。它还可以涉及工具头执行给定处理将采用的特定路径。这可以包括相对于线缆端部表面7的平坦路径和/或处理距离上的变化或适应逐渐变化的线缆端部尺寸。

控制器装置500还包括信号装置，用于将线缆端部处理数据从存储装置501发送到处理装置505。

处理装置505例如可以是微处理器或个人计算机的CPU；在任何方面，它将线缆端部处理数据501转换成操作指令，该操作指令适于由通过力输入连接件连接到动力装置的多个马达执行。沿着线缆端部表面的运动如何转化为动力装置的动力运动以及最终各个马达应该如何操作的映射优选地是预先建立的，但是也可以与操作线缆处理装置100同时参考。

控制装置最终包括用于传输操作指令的传输装置507。然后，这些操作指令被传输到所述多个马达170，以相对于线缆端部移动工具头，由此与操作工具头本身协同地处理线缆端部。

除了所述多个马达之外，控制器装置(500)还可以优选地控制附接到工具装置的工具头的操作。

虚线表示控制器装置500的可选变化。第一变型是使用配置文件存储装置(profile storage means)509来存储具有配置文件参数的配置文件。配置文件参数与线缆类型、工具类型和/或处理类型有关。

比如触摸屏或屏幕和键盘/鼠标组合的用户输入装置513然后允许技术人员选择与要执行的特定处理相关的配置文件。然后，使用配置文件信号装置511将相关的配置文件参数发送至处理装置505，该处理设备505然后在为所述多个马达创建操作指令时考虑所述配置文件参数。

使用配置文件参数提高了处理质量，并且允许针对多种不同情况精确地使用线缆处理设备100。

控制器装置500的第二可选变型包括感测装置515，其用于在处理之前、期间和/或之后感测线缆参数和/或处理参数。然后，这被传输到处理装置505，如果满足某些感测标准，例如在焊接时识别到薄弱点，该处理装置505可以调整操作指令。

控制器装置500当然可以集成在处理控制装置130或设备主体的其它部分中。

本发明的示例处理方法

除非另有说明，否则以下示例可以适用于任何前述实施例。这些示例说明性地具体给出了选项的一定的范围，并且不应该被认为是对本发明的范围的限制。

示例1：

使用带有焊接工具或集成焊接线缆处理设备的模块化线缆处理设备，通过简单的一步过程来处理线缆端部。控制该设备以将所有必要的线股端部焊接在一起，并进行任何其他焊接，其中，处理模式根据线缆端部表面上的拓扑数据进行适配。

示例2：

根据本发明，可以对线缆端部执行更复杂的处理。一种示例处理是首先安装模块化线缆端部处理设备。模块化针锤工具头插入工具插座中，以使线缆端部更平。然后，将模块化针锤工具头切换成模块化冷喷涂工具头，以在新整平的线缆端部的端部上构建导电层。

示例3：

根据本发明的线缆端部处理的第三个示例是准备处理。气动/喷灯组合工具头用于吹掉粗颗粒，并根据表面特性烧掉杂质。光学传感器将与表面参数相关的数据传输到处理器，该处理器在清洁处理的同时评估表面，以确定哪个工具应该处理给定区域，并通知线缆端部的清洁度。当满足某些光学参数时，处理停止。

示例4：

焊接线缆端部表面，同时光学传感器监测进展并对处理进行通知以及时矫正焊接。它既监测焊缝本身的质量，也监测可能的任何蒸气的形成，其可能表示焊缝中的熔化聚合物。在此过程中采集的信息被上传到数据库，用于提供报告并展示质量控制。

示例5：

在发现焊接太差而薄弱点难以识别后，将线缆端部插入到线缆处理设备中，以识别薄弱点。然后，该设备可以发现潜在的问题区域，并请求用于处理该薄弱点的特定工具。

实施例

A.一种用于处理电力线缆(1)的端部截面(7)的线缆处理设备(100)，所述线缆处理设备(100)包括：

-密封工作腔(143)，所述密封工作腔(143)具有附接到柔性膜(138)的外壁(139)，所述壁和膜基本上将工作腔(143)与外部环境密封，密封工作腔(143)还具有：

-工件开口，所述工件开口用于将线缆端部(7)插入所述密封工作腔(143)的第一侧，所述工件开口适于密封地接合抵靠所述电力线缆(1)的端部截面(7)或圆周，以及

-工具头开口(153)，所述工具头开口在所述密封工作腔(143)的相反的第二侧连接到工具装置(150)，从而允许将工具头放置到所述密封工作腔(143)中，其中所述工具头开口(153)或工具装置(150)适于与插入的工具密封接合，

-动力装置，所述动力装置用于相对于所述密封工作腔(143)附接，所述动力装置适于提供相对于所述密封工作腔(143)的动力运动，所述动力运动能够通过多个力输入连接件完全可控，以及

-工具装置(150)，所述工具装置附接到所述动力装置，所述工具装置(150)适于接收所述动力运动，其中所述动力装置允许所述工具装置(150)相对于电力线缆(1)的延伸部横截面式地移动并在电力线缆的插入所述密封工作腔(143)中的端部截面(7)上移动。

Claims (20)

1.一种线缆处理设备(100)，其用于处理电力线缆(1)的端部截面，所述线缆处理设备(100)包括：

固定装置(110)，所述固定装置用于围绕电力线缆(1)的圆周可逆地固接，

动力装置，所述动力装置具有用于附接到所述固定装置(110)的附接装置，所述动力装置适于提供相对于所述附接装置的动力运动，所述动力运动能够通过多个力输入连接件完全地控制，以及

工具装置(150)，所述工具装置附接到所述动力装置，所述工具装置(150)适于接收所述动力运动，其中，所述动力装置允许所述工具装置(150)相对于所述固定装置(110)能够固接的电力线缆(1)的延伸部在线缆端部前方的一定距离处横截面式地移动，

其中，所述线缆处理设备(100)还包括能够密封的工作腔(143)，所述能够密封的工作腔(143)具有附接到柔性膜(138)的外壁(139)，所述壁和膜适于基本上将所述工作腔(143)与外部环境密封，所述能够密封的工作腔(143)还具有：

工件开口，所述工件开口用于将线缆端部(7)插入所述能够密封的工作腔(143)的第一侧，所述工件开口适于密封地接合抵靠所述电力线缆(1)的端部截面或圆周，以及

工具头开口(153)，所述工具头开口在所述能够密封的工作腔(143)的第二侧连接到工具装置(150)，从而允许将工具头放置到所述能够密封的工作腔(143)中，其中，所述工具头开口(153)或工具装置(150)适于与插入的工具密封接合。

2.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，还具有连接到所述工具装置的工具头，所述工具头是面向所述固定装置(110)能够固接的电力线缆的线缆端部的线缆端部处理工具。

3.根据权利要求2所述的线缆处理设备(100)，其中，所述工具头是增材制造工具。

4.根据权利要求2所述的线缆处理设备(100)，其中，所述工具头是焊接工具(200)、激光增材工具或冷喷涂工具。

5.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，其中，所述工具装置(150)是用于可逆地附接到多个不同的模块化工具头(390)的工具插座(350)。

6.根据权利要求2所述的线缆处理设备(100)，其中，所述工具头或模块化工具头包括两个线缆端部处理工具，其中，所述工具头的第一线缆端部处理工具为冷喷涂工具，并且第二线缆端部处理工具为锤击工具、研磨工具、激光工具或热处理工具。

7.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，其中，由所述动力装置提供并能够通过多个力输入连接件控制的动力运动具有至少三个轴向自由度和一个旋转自由度。

8.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，还包括通过所述多个力输入连接件连接到所述动力装置的多个马达(170)。

9.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，还包括控制器装置(500)，所述控制器装置具有：

存储装置(501)，所述存储装置用于存储可转换成多个马达(170)的操作的线缆端部处理数据，

信号装置(503)，所述信号装置用于发送来自所述存储装置(501)的线缆端部处理指令，

处理装置(505)，所述处理装置用于接收和处理所述线缆端部处理指令，以产生用于所述多个马达(170)的操作指令，以及

传输装置(507)，所述传输装置用于向所述多个马达(170)传输所述操作指令。

10.根据权利要求9所述的线缆处理设备(100)，其中，所述控制器装置(500)进一步包括：

配置文件存储装置(509)，所述配置文件存储装置用于存储具有配置文件参数的配置文件，所述配置文件参数与线缆类型、工具类型或处理类型中的至少一个相关，

用户输入装置(513)，所述用户输入装置用于从用于给定线缆端部处理的配置文件中选择配置文件，

配置文件信号装置(511)，所述配置文件信号装置用于根据所选择的配置文件发送配置文件数据，

其中，所述处理装置(505)适于接收所述配置文件参数，以根据所述配置文件参数产生配置文件具体操作指令。

11.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，还包括被布置成感测由所述固定装置(110)固接的电力线缆(1)和/或处理的参数的感测装置(515)。

12.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，其中，所述设备(100)是手动便携式的。

13.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，其中，所述固定装置(110)适于固接具有多种直径的电力线缆(1)，其中，所述固定装置(110)适于固接至在给定的较小直径D与至少另一直径1.1D之间的电力线缆(1)。

14.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，其中，固定轴线与由所述固定装置(110)固接的电力线缆的中心轴线共线，所述固定轴线正交于与所述线缆(1)以直角相交的平面，其中，所述动力装置适于以相对于所述固定装置与所述固定轴线成角度地定向并定位的方式附接至所述固定装置，由此，对于具有与所述平面成角度的端部表面的线缆，所述线缆处理设备(100)适于处理由所述固定装置固接的线缆端部的电力线缆端部表面。

15.根据权利要求14所述的线缆处理设备(100)，包括第二固定装置，并且其中，所述动力装置具有第二附接装置以附接到该第二固定装置，从而允许所述动力装置附接到固接到中心轴线共线的两个相邻电力线缆的两个相邻的固定装置，并且其中，所述线缆处理设备(100)适于处理作为所述两个相邻电力线缆(1)的所述成角度的端部表面的相对的端部表面，其中，所述相对的端部表面以类似V形或类似X形紧密布置在一起。

16.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)，还包括冷却装置，所述冷却装置适于固接在线缆端部截面周围以在处理期间对所述线缆端部截面进行冷却。

17.根据权利要求1所述的线缆处理设备(100)的使用，用来处理电力线缆(1)的端部截面。

18.一种为处理电力线缆(1)的端部截面做准备的方法，所述方法包括：

提供用于围绕所述电力线缆(1)的圆周可逆地固接的固定装置(110)，然后通过围绕所述圆周固定将所述固定装置(110)固接到所述电力线缆(1)，

提供动力装置，所述动力装置具有用于附接到所述固定装置(110)的附接装置(135)，所述动力装置适于提供相对于所述附接装置(135)的动力运动，所述动力运动能够通过多个力输入连接件完全控制，以及

提供工具装置(150)，所述工具装置附接到所述动力装置，所述工具装置(150)适于接收所述动力运动，其中，所述动力装置允许所述工具装置(150)相对于所述固定装置(110)所固接的电力线缆(1)的延伸部在线缆端部前方的一定距离处横截面式地移动，

所述方法还包括提供能够密封的工作腔(143)的步骤，所述能够密封的工作腔(143)具有附接到柔性膜(138)的外壁(139)，所述壁和膜适于基本上将所述工作腔(143)与外部环境密封，然后对于所述能够密封的工作腔(143)还具有：

提供工件开口，所述工件开口用于将线缆的端部截面插入所述能够密封的工作腔(143)的第一侧，所述工件开口适于密封地接合抵靠所述电力线缆(1)的端部截面或圆周，以及

提供工具头开口(153)，所述工具头开口在所述能够密封的工作腔(143)的相反的第二侧中连接到工具装置(150)，从而允许将工具头放置到所述能够密封的工作腔(143)中，其中，所述工具头开口(153)或工具装置(150)适于与插入的工具密封接合。

19.根据权利要求18所述的为处理电力线缆(1)的端部截面做准备的方法，其中，所述方法还包括提供通过所述多个力输入连接件连接到所述动力装置的多个马达(170)的步骤。

20.根据权利要求18-19中的任一项所述的为处理电力线缆(1)的端部截面做准备的方法，其中，所述方法还包括提供控制器装置(500)，然后对于所述控制器装置(500)还包括：

提供存储装置(501)，所述存储装置用于存储可转换成多个马达(170)的操作的线缆端部处理指令，

提供信号装置(503)，所述信号装置用于发送来自所述存储装置(501)的线缆端部处理指令，

提供处理装置(505)，所述处理装置用于接收和处理所述线缆端部处理指令，以产生用于所述多个马达(170)的操作指令，以及

提供传输装置(507)，所述传输装置用于向所述多个马达(170)传输所述操作指令。