CN112335146B - 用于检测与电导体接触的装置、方法和绝缘层剥除机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用至少一个导电工具(2ra,2rb)来检测与电导体接触的装置。该装置包含一个围绕旋转轴(X)可旋转支承的工具架(1r)，工具(2r)布置在该工具架(1r)上。该装置还包括一个导电体(ECB)和一个分布在导电体(lr)上的转子侧电感元件，一个包含至少一个转子侧分电路(A)和至少一个定子侧分电路(B)的并联谐振电路，一个固定电路布置(28)和一个定子侧电感元件(L2)。转子侧电感元件(LI)和定子侧电感元件(L2)彼此相对布置，从而可以独立于工具架(lr)的旋转速度测量并联谐振电路的典型振荡参数(cp,Am,f)。此外，本发明还涉及一种绝缘层剥除机和用于检测至少一个导电工具与电导体接触的方法。

Description

用于检测与电导体接触的装置、方法和绝缘层剥除机

本发明根据独立的权利要求，涉及一种利用至少一个导电工具来检测与电导体接触的装置，一种利用至少一个导电工具来检测与电导体接触的方法，以及一种绝缘层剥除机，其至少配备了一个这种利用至少一个导电工具来检测与电导体接触的装置。

由于汽车业或航空业等对电缆质量的要求不断提升，即便是导体上的细微损伤，如刮擦或切口，也越来越多地被视作是一种风险，因为这类损伤结合振动和/或腐蚀影响可能会导致导体断裂。因此提出了一些建议用于检测电缆加工机器的工具导体接触。在电缆绝缘层剥除机中，该工具通常相当于一把刀具。

根据当前技术水平，已了解到多种用于剥除电导体绝缘层的装置和方法。

如EP 3 163 696 A1展示了一种旋转绝缘层剥除机，用于从电导体上剥离至少一层护套。这是一种带有旋转切割剥线刀的装置。旋转绝缘层剥除机是一种绝缘层剥除机，其中剥线刀围绕待剥线导体的纵轴旋转。

根据WO 2014/147596 A1，了解到了一种用于检测非旋转工具作为剥线刀与电导体接触的装置。对于该装置，剥线刀直接通过电导体连接用于刀具-导体接触检测的线路装置。该装置不适用于已知型式的旋转剥线头。

EP3121918A1利用电容耦合进行模拟测量信号传输。该装置存在诸多重要限制。必须极为精准地以机械方式实现含气隙的同心环形电容器，从而在剥线过程中不会出现不被容许的电容波动，这些可理解为刀具导体接触错误。EP3121918A1中所述的电容耦合存在另一个缺点，即固定和移动装置零件的大基础电容会严重限制灵敏度，对于拥有小横截面的短电缆而言，刀具导体检测因此而变得困难或者无法检测。

当前发明的任务在于攻克现有技术水平的一个或多个缺点。尤其将提供一种尽可能简单的装置、方法和绝缘层剥除装置，从而能够利用至少一个导电工具可靠检测与待剥线电导体的接触。本发明的任务主要在于提供一种旋转切割绝缘层剥除机，其能够简单且可靠剥除电导体绝缘层，尤其是配有用于可靠且灵敏检测刀具导体接触的装置，从而在剥线过程中将电导体的损伤降至最低和/或至少可靠地对其加以显示。

这一任务由各项专利要求中所定义的装置和工艺得以解决。在有关专利要求中进一步说明其他实施方式。

符合本发明的装置用于通过至少一个围绕电导体旋转的导电工具来检测与电导体的接触，特别是配有非导电护套的导体，该装置包括一个围绕旋转轴可旋转支承的工具架。在此处和下文中，可旋转支承意味着工具架可围绕旋转轴在任何方向上以0到不限度数的任何角度旋转。工具安置在该工具架上。该装置包括安置在该工具架上的导电体。导电体主要包括工具架和空心轴。导电体特别通过电绝缘层相对于工具实现了电绝缘。该装置还包括一个转子侧的电感元件，其安置在工具架或空心轴上，以及一个并联谐振电路，其包含至少一个转子侧分电路，以及至少一个定子侧分电路。该装置包括电路布置和一个定子侧电感元件。转子侧电感元件通过电导体与工具，至少与导电体完成电连接。所有这些元件构成了并联谐振电路转子侧分电路的元件。至少定子侧电感元件安置在并联谐振电路的定子侧分电路中。定子侧和转子侧的电感元件彼此间电感耦合。并联谐振电路的定子侧分电路通过电导体与电路布置相连，用于检测至少一个典型振荡参数的变化，尤其是并联谐振电路的相位和/或相移。并联谐振电路具有总电容，该总电容在功能上至少包含工具电容。根据电路结构，总电容还包括转子侧分电路的电导体的导体电容和/或定子侧分电路的电导体的导体电容和/或电路布置的输出电容和/或附加的转子侧平衡电容。其他杂散电容和寄生电容可能会影响总电容，因此必须予以考虑。通过适当选择电导体和/或附加输出电容和/或附加的转子侧平衡电容，可以将总电容设置为所希望的初始值，且各个分电路彼此协调。尤其当电感元件的耦合系数较小时，协调转子侧和定子侧分电路的谐振频率特别有利。

转子侧电感元件和定子侧电感元件经过合理布置，特别是彼此间隔且首选不接触，从而可以独立或以特定函数根据工具架相对于电路布置的旋转速度测量并联谐振电路的典型振荡参数中的至少一个参数。

典型振荡参数包含例如振幅、频率和/或输入信号与输出信号之间的相移，如频率发生器信号与定子侧谐振电路信号之间。

用于连接工具的电导体可以是电缆。然而也可以设想它只是一种印制导线，例如在印刷电路板上，或仅仅是通过焊接、插接、铆接、销合或螺纹固定而实现的电连接。如果这些电连接涉及电缆，则可以将它们连接至工具，例如通过电缆接线柱采用插接或螺纹固定。

至少工具、电绝缘层、导电体、转子侧分电路的电导体连同其电容以及转子侧的电感元件属于转子侧分电路的元件。定子侧分电路的元件主要包括定子侧电感元件、定子侧分电路的电导体与其电容以及电路布置。

并联谐振电路的转子侧分电路的各个元件布置在可旋转支承的工具架上，且并联谐振电路的定子侧分电路的各个元件，特别是定子侧电感元件和固定电路布置，首选布置在绝缘层剥除机的固定元件上。

导电体可以包含整个工具架。这就意味着导电体与工具架相同。但同样可以考虑仅将工具架的一部分设计为导电体，和/或工具架至少部分由非导电材料组成。非导电材料包含陶瓷，特别是工业陶瓷或塑料。

工具架和导电体可设计为独立元件。例如可设想仅将导电体设计为工具架上的空心轴、环形件或圆盘。同样可以考虑，仅将工具架的至少一个区域的涂层设计为导电体。

对此工具和导电体之间的电绝缘层例如可设计为薄膜，该薄膜至少部分包围工具，且相对于已设计为导电体的工具架实现了绝缘。电绝缘层也可以设计为一个分布在工具和导电体之间的独立元件。此外对于已设计为导电体的工具架，还可设置用于实现绝缘的非导电涂层。对此可以考虑将电绝缘层至少设计为工具架的一部分，特别是在仅将工具架的一部分设计为导电体的情况下，或将导电体设计为独立元件的情况下，如作为空心轴。

导电工具结合其周围环境，特别是电绝缘层和导电体，或根据不同的结构型式连同工具架一起，在并联谐振电路的转子侧分电路内形成工具电容。

电导体和非导电护套通常作为电缆的一部分，或共同作为电缆提供。

如当前所述的转子侧分电路和定子侧分电路的布置，其经过耦合并形成了并联谐振电路，从而使该装置能够独立于工具架的旋转速度来测量并联谐振电路的振荡参数。

一个或多个工具可以设计为刀具，尤其是剥线刀。这些工具首选彼此相对的两个剥线刀，其呈V形设计，且彼此重叠，特别是在闭合状态下。同样可以考虑这些位置相对的刀具各自具有平直的切削刃，这些切削刃在刀具闭合时紧密接触。可以考虑使用两个以上的刀具。可设想以可变光阑的形式布置多把刀具。

首选将转子侧和定子侧的电感元件设计为线圈，这些线圈彼此电感耦合。

线圈是易于制造的结构元件。通过电感耦合，可以无接触式传输信号。

通过工具和导体的接触，特性的变化(尤其是转子侧分电路的阻抗)会直接影响整个并联谐振电路。如此借助并联谐振电路的典型振荡参数，尤其是相移，可通过固定电路布置对转子侧的分电路进行无接触分析。

如当前所述的并联谐振电路内的电感耦合实现了信号的检测和传输，而不必在电感耦合之前或期间对该信号进行复杂的调制或转换。

转子侧和定子侧的电感元件可以与工具架的旋转轴同轴布置，且至少部分重叠。

从而便可以紧凑地制造该装置，且可靠地彼此协调转子侧和定子侧电感元件。

定子侧的电感元件可设计为环形线圈。转子侧的电感元件可以设计为与该环形线圈同轴的环形线圈。这些环形线圈可以彼此部分重叠。

可以轻松、高精度地生产环形线圈。

首选完全重叠环形线圈。这有利于电感耦合，并实现紧凑型的结构。

转子侧和定子侧电感元件可采用圆柱形或平面平行的设计，与工具架的旋转轴同轴。如此便可以将该装置制造成与相应绝缘层剥除机相匹配的结构形式。

转子侧和/或定子侧的电感元件可设计为非导电和非磁性材料上的绕组或电导体的螺旋形印制线。这种材料首选塑料，如POM、PEEK或FR4。如此便可以实现成本低廉且简单的线圈结构，且塑料不会影响线圈的磁场。同时电感元件在相应材料上的设计还实现了温度稳定的耦合。

也可以选择具有铁磁材料的转子侧和/或定子侧电感元件，特别用于改善电感耦合。这种铁磁材料增强并引导电磁场，因此在结构尺寸相同的情况下，会产生更强的耦合和电感，且杂散场很低，从而显著降低导磁机器零件在线圈环境中的影响。

转子侧和/或定子侧的电感元件可以设计为单层线圈。但同样可以考虑将转子侧的和/或定子侧的电感元件设计为多层线圈。

如此便可以实现所需的紧凑型结构形式和/或改善耦合。

该工具可嵌入两个导电板之间。导电板通过电导体与转子侧电感元件电连接。此外它们特别通过电绝缘层相对于导电体实现了电绝缘。如此便可以在工具和转子侧电感元件之间确立连接。

同样可以考虑通过至少一个电滑动接触和电导体将工具连接到转子侧电感元件。此时电滑动接触可以由导电板、弹簧、弹簧销或环形件组成。此时工具相对于导电体实现了电绝缘。作为备选方案，如此同样可以在工具和转子侧的电感元件之间确立简单的电连接。如此便可以通过直线运动或回转运动改变工具位置，特别是工具的进给。

本发明的另一方面涉及一种绝缘层剥除机，其配备至少一把剥线刀作为工具。剥线刀由一个绕旋转轴可旋转支承的工具架保持，且连接了至少一个如当前所述，用于检测与电缆电导体接触的装置。对此该装置连接了至少一种工具。

如此便可以提供一种完整的绝缘层剥除机，其中针对该绝缘层剥除机调整了用于检测与电导体接触的装置，且考虑了特定的机器参数。

正如专业人员的共识，与并联谐振电路紧邻的周围环境，即不属于并联谐振电路本身的不同元件，可能会影响并联谐振电路的响应。当并联谐振电路的这些外围元件影响并改变并联谐振电路的电场和/或磁场时，便会出现这种情况。对于绝缘层剥除机的总体结构，必须确保外围元件在绝缘层剥除机运行期间，不会在不允许的程度上影响杂散电场或杂散磁场，以防并联谐振电路出现不允许的失谐。并联谐振电路的失谐会导致检测错误，或测量系统的灵敏度变化。

本发明的另一方面涉及一种方法，用于通过至少一个围绕电导体旋转的导电工具，利用一个装置(特别是如当前所述的装置)来检测与电导体的接触，特别是配有非导电护套的导体。该装置包括围绕旋转轴可旋转支承的工具架。工具安置在该工具架上。该装置还包括安置在该工具架上的导电体。导电体主要包括工具架和空心轴。该装置还包括一个转子侧的电感元件、一个并联谐振电路、一个固定电路布置以及一个定子侧的电感元件。该工具通过电绝缘层相对于导电体实现了绝缘。转子侧的电感元件安置在工具架或空心轴上。并联谐振电路包含至少一个转子侧分电路，以及至少一个定子侧分电路。转子侧电感元件通过电导体与工具，至少与导电体完成电连接。转子侧电感元件和电导体形成并联谐振电路的转子侧分电路的元件。至少定子侧电感元件安置在并联谐振电路的定子侧分电路中。并联谐振电路的定子侧分电路通过电导体与电路布置相连，用于检测至少一个典型振荡参数的变化，尤其是相移和/或相位。并联谐振电路具有总电容，该总电容在功能上至少包含工具电容。根据电路结构，总电容还包括转子侧分电路的电导体的导体电容和/或定子侧分电路的电导体的导体电容和/或输出电容。其他的寄生电容可能会影响总电容，因此必须予以考虑。通过适当选择电导体和/或附加的输出电容，可以将总电容设置为所希望的初始值。

检测刀具导体接触的方法至少包括以含步骤：

-根据所定义的灵敏度，在并联谐振电路的谐振频率的范围内设置频率发生器信号，首选低于并联谐振电路的谐振频率

-测量并联谐振电路的至少一个典型振荡参数，如相位、相、频率和振幅，并确定工具与导体接触的极限值

-相对于固定电路布置旋转工具架

-至少连续测量并联谐振电路的该典型振荡参数，尤其是相位和/或相移，并连续比较这些测量值与通过标准测量而确定的一个或多个极限值，以检测利用工具接触导体的情况。

对此连续测量可以是持续测量或间歇测量，即在一定时间段内以特定间隔进行的大量单独测量，尤其是大量的相同测量。

此方法通常是电缆处理流程的一部分。如此便可以检测工具与导体的接触，而无需在工具和电路布置之间建立电流连接。

首选在设置频率发生器信号之前，通过测量频谱内的振幅特性和/或频率特性来确定并联谐振电路的谐振频率，该谐振频率取决于系统和/或基于经验，必须处于该频谱内。如果将频率发生器信号设置为低于并联谐振电路的谐振频率，根据具体应用，频率发生器信号可能介于1‰至10％之间，主要在1‰至5％之间，最好在5‰至1％之间。

首选在工具架开始旋转之后，工具朝向导体移动，并切入导体的非导电护套。首选在达到或超过极限值时输出一个信号，利用该信号可以控制绝缘层剥除机的至少一项功能。

极限值可以是一个指定的数值，该值从一个较高的值开始，直到低于一个较低的值，或者从一个较低的值开始，直到超过一个较高的值。对此极限值也可以是为某一恒定信号所确定的偏差，且超过该最后所述的极限值涉及到超过相对于某一参考值的允许偏差。

此外当然也可以考虑仅输出信号，如用于操作警报灯或发送警报。

如此便可以控制和/或调节绝缘层剥除机的进一步剥线过程，或与装置控制有关的其他过程，特别是停止工具移动、向后移动工具、停止工具架的旋转运动等特定操作。

在剥线过程中，通常在第一步中将待剥线的导体引入工具之间。一旦待剥线的导体处于相应位置，便利用合适的夹具将其固定，通常利用定心夹钳。同样可以考虑首先将待剥线的导体固定在合适的夹具中，并通过该夹具将其引入工具之间。在下一步中，工具首选彼此相对移动，并且切入或切开导体的非导电护套。

典型剥线过程的一个或多个上述处理步骤首选结合或可结合如当前所述的用于检测导体接触的方法。

在上述步骤之后，导电工具(首选设计为剥线刀)和导体沿旋转轴彼此相对移动，该旋转轴通常与待剥线导体的纵轴重合，从而将已切开的护套从导体上剥离。此外可以考虑在剥离前略微打开工具，尤其是在已检测到接触的情况下。

可全部或部分剥离护套。在部分剥离的情况下，护套仍保留在电导体上，但在电导体上从其原始位置轴向偏移。

在剥离护套时，也可以继续进行测量，因此在该阶段中也可以检测工具与电导体的接触。

该电路布置主要评估定子侧谐振电路信号与频率发生器信号之间的相位和/或相移。

可使用配备简单工具的鉴相器评估相位或相移，借此在工具和电导体之间出现接触的情况下提供快速响应。

在初始化期间，将频率发生器的频率设置为略低于谐振电路的固有频率，从而使谐振电路较频率发生器提前。但如果工具接触了待处理的电导体，则由于附加的电容性负载，谐振电路将滞后。提前或滞后的数字化相位定位性能强大且迅速。如此谐振电路的固有频率与频率发生器的固有频率之间的差异定义了电路布置的灵敏度。

分析评估谐振电路的振幅或定子侧谐振电路信号与频率发生器信号之间的相移或加以组合，同样可以进一步提高耐用性或合信性检查。

对此可以考虑将工具接触导体的时间点和工具接触导体的持续时间记录为单独参数。

如此便可以对接触发生时的导体损伤深度作出说明，尤其是在纳入了其他与时间有关的过程数据的情况下。因此可以对相应处理的导体进行分类。通过所获得的切入时的数据，尤其可以推导出导体损伤深度和/或可以确定和评估接触直径。

还可以考虑将工具在旋转轴的方向上与导体接触的位置特别记录为单独参数。

如此便可以针对接触发生时的导体损伤位置作出说明。因此可以对相应处理的导体进行分类。在从导体上剥离绝缘层时，通过所获得的数据尤其可以推导出导体损伤长度。

对此可以同时记录和/或组合两个或多个参数。

利用这些信息，操作员可以定义一个或多个排除标准。如果损坏在可接受的范围内，则仍可以继续使用经过处理的导体。

如此还可以针对如下情况作出说明：正确执行的剥线过程的百分比，或者在所剥除的导体中，出现或可能出现损伤等情况的百分比和/或损伤的严重程度如何。

此外在这一过程中，可以额外或选择性地记录工具相对于工具原始位置或相对于旋转轴的位置，尤其是连续记录，并在工具接触导体时与参考值进行比较。对此可以借助直径的参考值确定电导体直径。而且这同样也有利于测定工具在导体中的切入深度等。

例如这样方便了在剥线过程开始时利用测试剥线识别导体，从而对机器设置参数。而且在运行过程中也可以调整参数。如果导体直径受到生产波动的影响，便可能需要如此。

由于制造公差，在该非导电护套内，电导体可能与非导电护套不同轴布置。换句话说，非导电护套沿导体圆周的厚度可能会变化。如果在一个夹具中夹紧具有相应制造公差的电绝缘导体，则夹紧装置内的电导体与此相对可能不位于中心轴上。对于绝缘层剥除机，这意味着相对于旋转轴偏心安置电导体。

也可能由于制造和组装公差，工具的旋转轴和夹紧装置的中心轴不符。因此对于在理想情况下完全同轴制造的电导体，同样相对于旋转轴偏心布置。

在这一过程中，尤其是在切入非导电护套时，可利用切向切割法计算偏心率矢量和导体直径。此外还将额外或选择性地缩小工具到旋转轴的距离，直到通过工具与导体发生第一次切向接触为止。对此可以保存工具的角位置和工具位置。工具的位置，在当前情况下为工具到旋转轴的距离，此时相当于相关的第一接触半径。如此对于相对于旋转轴偏心布置的导体，便可以测定偏离旋转轴最远的点，即关于到旋转轴的径向距离和极角。

然后首选进一步缩小工具到旋转轴的距离，直到在工具围绕导体完整旋转一周期间工具连续接触导体为止。此时工具的位置，在当前情况下为工具到旋转轴的径向距离，可保存为第二接触半径。如此便可以确定导体上最靠近旋转轴的一点。

首选根据第一接触半径和第二接触半径以及角位置计算偏心率矢量。如此便可以相对于旋转轴计算导体纵轴的位置。

新月形切割法是用于确定偏心率矢量和导体半径的另一种通用方法。对此将首选缩小工具到旋转轴的距离，直到通过工具与导体发生第一次切向接触为止。至少保存工具第一次切向接触的径向位置，选择性地一同保存角度。另外，工具到旋转轴的距离也缩小到新月形切割半径，直到工具以首选120°至200°的新月形切割角与导体接触为止。本次

接触的开始保存为第一新月形切割接触角，结束接触保存为最后新月形切割接触角。

首选利用第一接触半径、新月形切割半径、第一新月形切割接触角和最后新月形切割接触角计算导体半径、偏心率和偏心率矢量。

如此便可以确定导体相对于旋转轴的位置。

在另一个步骤中，可利用偏心率矢量相对于旋转轴移动导体，从而补偿偏心率。这意味着导体轴线在下一处理步骤中与旋转轴同轴。

如当前所述，该方法首选结合旋转电缆绝缘层剥除机使用，特别是用于同轴、三轴或单股绞合电缆的绝缘层剥除机。

电导体首选同轴或三轴电缆的导电层。此时对于同轴或三轴电缆的各个层，可重复在本方法中所描述的步骤。如此可以确定各个导电层的直径和/或偏心率矢量。

在本方法中，同样可以考虑为每个工具分别记录工具接触导体的时间点和工具接触导体的持续时间。如此便可以准确确定/分类导体和/或导体的损伤。

也可以考虑为每个工具计算各自的接触直径。基于这些计算所得的接触直径，可相对于旋转轴径向调节工具，从而让每把刀具到电导体纵轴的距离相同。此外可以考虑在连续运行期间，即工具旋转时，对工具进行调整。但也可以考虑手动调节各工具，从而让它们与旋转轴的距离相等。

同样可以考虑利用本方法在装配期间调节旋转轴和夹紧装置。为此可利用调节螺钉或调节工具等根据偏心率矢量调节夹紧装置，然后可以根据该调节固定夹紧装置。

通过根据偏心率矢量移动带有执行器的夹紧装置，同样可以在剥线过程中主动修正。

下文将通过设计实例图，对本发明进行更为详细的解释。其图示说明：

图1绝缘层剥除机的透视图；

图2a沿绝缘层剥除机旋转轴的横截面；

图2b图2a中备选规格的横截面

图3具有电路布置的并联谐振电路的电路图；

图4图3中并联谐振电路的等效电路图；

图5鉴相器电路图；

图6a至6c剥线过程的流程示意图。

图7a至7d穿过导体的横截面和修正偏心率的流程示意图

图8a至8b穿过导体的横截面和修正偏心率的流程示意图

图1展示了旋转绝缘层剥除机100的透视图。

绝缘层剥除机100包括其上布置有刀具2ra和2rb的剥线头10(见图2a)，用于剥线头10的驱动机构20和剥线头10上用于刀具的驱动机构30。绝缘层剥除机100含框架50，在该框架上布置了不同零件。绝缘层剥除机100包括用于检测至少一个导电工具2ra、2rb(见图2a)和电导体接触的装置，也称之为刀具导体接触。

图2a以示意性的方式展示了沿着旋转绝缘层剥除机100(见图1)旋转轴X纵向的横截面。

当前剥线头10设计为空心体，连接空心轴6r，并围绕旋转轴X可旋转支承。在图2a的左侧区域中有两把刀具作为导电工具2ra、2rb，在这两把刀具之间布置了待剥线的电导体5b。电导体5b含非导电护套5a。刀具2ra、2rb在可旋转工具架1r上径向可移动支承。这意味着刀具2ra、2rb可以绕轴线X相对于彼此旋转移动，从而切开电导体5b的非导电护套5a。刀具2ra、2rb通过电绝缘层40相对于工具架1r实现绝缘。这里的电绝缘层40由两块薄陶瓷板组成，其厚度均为0.5mm等，这些陶瓷板包围刀具。

当前工具架1r设计为导电体ECB。转子侧电感元件作为线圈L1布置在空心轴6r上。当前线圈L1被设计为单层线圈。定子侧电感元件与该转子侧电感元件同轴布置。当前定子侧电感元件同样被设计为单层线圈L2。转子侧线圈L1的一端通过转子侧分电路电导体4r连接两把刀具2ra、2rb。当前的转子侧分电路导体4r与刀具2ra、2rb的连接被设计为螺纹连接。线圈L1的第二端与工具架1r和空心轴6r电连接，当前它们一同构成导电体ECB。这些元件构成并联谐振电路的转子侧分电路A(见图3和4)。定子侧线圈L2的端部通过同轴电缆(定子侧分电路电导体4s)连接固定电路布置28。线圈L2作为绝缘层剥除机100的一部分安置在固定板51上。这就意味着固定布置定子侧线圈L2。转子侧线圈L1和定子侧线圈L2彼此间隔布置。

固定电路布置28包括频率发生器3、鉴相器7和串联电阻Rv。可通过控制装置17(见图5)通过信号S5控制或调节频率发生器3。鉴相器7检测输入信号U2s和U1。另外，在固定电路布置28上还有一个输出电容器Ca。可通过接口COM与该电路布置28进行通信。

图2b展示了图2a中备选规格的横截面。仅展示了剥线头10的前侧部分。对此相同附图标记表示了与图2a中所述相同的元件。为了确保简明性，在图2b的说明中不再对这些进行重复，且仅描述相对于图2a有所不同的元件。在图2b中，将工具2ra和2rb同样设计为刀具。它们分别布置在两个导电板41之间，这些导电板又布置在电绝缘层上，该电绝缘层被设计为两个板40a和40b。当前工具2ra和2rb未直接连接线圈L1，而是仅与导电板41滑动连接。导电板通过线圈L1连接转子侧分电路电导体4r。转子侧分电路电导体4r与导电板41之间的连接体现为钎焊连接。

图3以示意性的方式展示了用于检测至少一个旋转导电工具2r和电导体接触的装置。并联谐振电路分为电感耦合的分电路A和分电路B。

该并联谐振电路首选高质量的并联谐振电路。对于该应用，高质量的谐振电路通常是质量因数高于5的谐振电路。

C2r代表工具电容，C4r代表转子侧，C4s代表定子侧电缆电容。利用电路布置28的输出电容器Ca和平衡电容器Cm，可以调节整个谐振电路的谐振频率，且首选彼此协调或类似地选择分电路的谐振频率。

在当前电路图中，电容C5代表了待处理导体5b的电容(为此见图2a)。

通过频率发生器3结合频率发生器信号U1，采用串联电阻Rv以低于其谐振频率激励并联谐振电路。此处未显示的控制装置17(见图5)利用输入信号S5控制频率发生器3，如此当刀具处于打开状态时，并联谐振电路以低于其谐振频率的频率振荡。

如果在切入或剥离绝缘层5a时，其中一个刀具接触了电导体5b，则待处理电缆的电容C5和谐振电路电容Ct并联。

这增加了总电容Ct，且LC谐振电路失谐。这一新形成且具有电容C5的谐振频率低于并联谐振电路的原谐振频率。对此在频率发生器3的固定频率处，在频率发生器信号U1和定子侧谐振电路信号U2s之间发生了新的相移，以及U2s的新振幅值Am。通过鉴相器7将该相移转换为模拟电压U4，且通过上述控制装置等读取。同样可能会产生数字逻辑信号S4(为此见图5)，该数字逻辑信号表示了频率发生器信号U1相对于谐振电路信号U2s是否超前。根据频率发生器信号U1和附加电容C5的不同设置频率，信号S4会改变其数值。参考图5对此加以解释。

图4展示了图3中并联谐振电路的另一种示意性表现形式。通过无铁芯和无损耗的变压器的等效电路图表现在图3中彼此电感耦合的线圈L1和L2。

图5展示了鉴相器7的实施例。鉴相器有两个比较仪11和12。XOR部件13和D型触发器16位于下游。正如图2a所述，首选由频率发生器3略低于其谐振频率激励并联谐振电路。频率发生器电压首选正弦。

因此在鉴相器的输入端出现来自频率发生器U1和定子侧谐振电路U2s的信号。这些由比较仪11和12转换成矩形信号S1和S2，它们通过XOR部件13相互连接。此时产生矩形信号S3，其接通时间和周期时间比与U1和U2s之间的相移成比例。低通滤波器14和增强器15在XOR部件13的下游连接。通过低通滤波器14对信号滤波，并由增强器15增强。最终由控制装置17读取该模拟信号U4。

与该路径平行布置D型触发器16。将来自比较仪11和12的矩形信号S1和S2馈送到D型触发器16。D型触发器16生成数字信号S4。如果矩形信号S2较矩形信号S1提前，则信号S4为逻辑1，否则信号S4为逻辑0，由此表示刀具导体接触。借助信号U4和S4，控制装置17(它也可以是电路布置28的一部分)对频率发生器3进行控制，从而让无导体接触的LC谐振电路首选略低于其固有谐振振荡，从而对因可能发生的导体接触而引起的电容增加灵敏地作出响应。

图6a至图6c展示了剥线过程的示意性流程。在剥除电缆5的绝缘层时，通常会在第一步(见图6a)沿箭头方向在打开的工具之间引入该电缆，当前这些打开的工具被设计为刀具2ra、2rb。一旦待剥线的电缆5处于相应位置，便利用合适的夹具将其固定，通常利用定心夹钳(此处未展示)。同样可以考虑首先将电缆5固定在合适的夹具中，并通过该夹具将其引入工具之间。这时刀具2ra、2rb便开始振荡且测量已准备就绪，首选相对于频率发生器稍微提前。刀具2ra、2rb在箭头方向上相对于彼此移动(图6b)，并开始切入非导电护套5a。如果刀具2ra、2rb在彼此相对移动时太过接近，则刀具2ra、2rb中的一个或两个接触电导体5b。

如图3和图5所述，如果该谐振电路因为这种刀具导体接触而出现失谐，则相位S4和信号U4根据定子侧谐振电路信号U2s相对于频率发生器信号U1的相移，突然从提前变成滞后，从而可以检测到接触。

为了结束剥线过程，在刀具2r切入非导电护套5a足够深之后，通常再次将其稍微打开。然后从电导体5b上移除非导电护套5a。通常会通过沿电导体5b纵轴相对于电缆5移动刀具2ra、2rb来完成这一过程(图6c)，例如通过移动定心夹钳或移动刀具2ra、2rb。由此从电导体5b上剥离非导电护套5a。

图7a至7d展示了穿过导体5b的不同横截面和切向切割法的示意性流程，该方法用于测量电导体的偏心率和直径，以及修正电导体5b相对于旋转轴的偏心率。图7a展示了穿过电缆5的横截面。在图7a中理想设计电缆5。电缆5由非导电护套5a和导体5b组成。导体5b与非导电护套5a同轴布置。由于在其护套上与旋转轴X同轴固定电缆，如通过此处未示出的定心夹钳，以便对其进行处理，因此导体5b的轴线与旋转轴X重合。图7a中穿过电缆5的横截面表现了理想情况。通过使刀具2ra围绕导体5b以每转一小步的幅度朝着旋转轴X旋转移动，在图7a中，刀具2ra已经旋转切入非导电护套5a。刀具2ra刚好不接触导体5b。一旦刀具2ra沿旋转轴X的方向继续移动，刀具2ra便接触导体5b。在刀具2ra沿箭头方向围绕导体5b旋转时，该刀具不再与导体5b失去接触，且在整个圆周上同等深度切入导体5b。

图7b展示了电缆5的横截面，不同于图7a，这种电缆受制造条件限制存在对称性偏差，因此在实践中会经常遇到。图7b中的电缆5具有与图7a中的电缆5相同的结构。然而相对于其非导电护套5a偏心布置导体5b。在如当前所述的剥线过程中，刀具沿箭头方向绕旋转轴X旋转(见图7a)。当前旋转轴与非导电护套5a的对称轴重合，但与导体轴线L不重合。这就意味着如果刀具2ra在围绕导体旋转时，同时还会以每转一小步的幅度朝着旋转轴X移动，刀具2ra便会在相对于旋转轴X距离最远的某一点上第一次接触导体5b，用于实现刀具导体接触。在该时间点，将读取刀具2ra的极位置，即刀具上的角度和刀具2ra到旋转轴X的距离。这相当于第一接触半径Rm1和第一接触角α m1。

图7c展示了图7b中电缆5的横截而。在图7c中，刀具2ra已经沿旋转轴X的方向进一步移动。在图7c中所展示的时间点，当刀具2ra围绕导体5b完整旋转时，刀具2ra与导体5b发生接触。这意味着可确定刀具2ra与导体5b之间存在不间断接触的时间点，便是刀具2ra与旋转轴X之间出现尽可能大的径向距离的时间点，以实现连续性的刀具导体接触。这相当于第二接触半径Rm2。

可以从接触半径Rm1、接触半径Rm2以及第一接触角α m1中计算偏心率矢量V(见图7d)。

图7d展示了图7b中电缆5的横截面，其中已经修正了导体轴线L相对于电缆5旋转轴X的偏心率。根据计算得出的偏心率矢量V移动电缆5，让导体轴线L与旋转轴X重合。因此非导电护套5a的对称轴同样根据偏心率矢量V向旋转轴X偏移。关于导体5b和刀具2ra，该布置现在符合图7a中的理想布局。对此可通过移动定心夹钳或用于夹持或固定电缆5的合适夹具来移动电缆5。

图8a至8b展示了新月形切割法，这是用于测量偏心率、偏心率矢量和导体半径的另一种通用方法，该测量之前在图7b和7c中已作介绍。与图7b至7d中所展示的切向切割法一样，偏心率的来源无关紧要，无论是从导体到电缆绝缘层，从电缆固定夹具到旋转轴，还是从多个机械不对称性或不协调性的总和。在新月形切割法中，也可以利用金属销代替导体5b，如此所测得的偏心率e仅与电缆保持夹具的主轴相对于旋转轴X的偏心率有关。不同于图7b，图8a仅在横截面中展示了导体5b以及其纵轴。从图8a中可以看出，相对于旋转轴X偏置纵轴L。为了测定偏心率(e)和/或偏心率矢量(V)和/或导体半径(rL)，刀具2ra如图7b中所述，在刀具旋转的同时沿旋转轴X的方向移动，直到刀具2ra接触导体5b。通过该接触形成第一接触半径r1，其符合图7b中的半径Rm1，以及第一接触角αm1，该角度在新月形切割法中对于确定偏心率矢量而言尽管并非必需，但也可以对其加以测量以进行可信性检查。在刀具2ra的旋转过程中，刀具2ra在下一步骤中沿旋转轴X的方向进给一定量，然后与旋转轴X相隔第二距离。该第二距离符合新月形切割半径r2。合理选择新月形切割半径r2，从而出于测量目的，以首选120°至200°的新月形切割角λ切入导体5b。相对于所选定的旋转角零点，第一新月形切割接触角δ表示在新月形切割半径r2上开始刀具导体接触的角度，最后新月形切割接触角ε表示在第二切割半径r2上结束刀具导体接触的角度。在其中包围新月形切割角λ。由此对于上述旋转角零点，可确定平均接触角p，该平均接触角将新月形导体切口分成两个对称的两半。新月形切割的该平均接触角p符合图7中的第一接触角α m1，然而新月形切割的平均接触角ρ可以更精确地确定为第一新月形切割接触角δ和最后新月形切割接触角ε的平均值。也可以将平均接触角ρ计算为新月形切割的直线重心。可以从相应数据中计算得出偏心率e和/或偏心率矢量V。当刀具划过新月形切割角λ时，会发生可测量的刀具导体接触。可以从角度ε和δ中确定新月形切割角λ和平均接触角ρ，而导体半径rL可根据如图8中所示的几何关系，利用以下公式进行计算：

λ＝ε-δ

因此根据图8b，也可以计算出偏心率e、平均接触角p和偏心率矢量V：

e＝r₁-r_L

根据图7c中所述的用于测量偏心率的方法，深入切入导体，直到刀具和导体连续接触。在上述用于rL的公式中，这意味着α变为180°。对于该极限值，rL变成：

利用Rm1＝r1和Rm2＝r2，可以从图7c中以图解方式查看该结果。

也可以根据电感测量值计算偏心率矢量，如来自安置在定心夹钳中的线圈。这种布置方式的优点在于：可以在切入前修正导体轴线到旋转轴的偏心率。

用于计算偏心率矢量的线圈也可以安装在定心夹钳外部，位于与旋转轴X同中心的独立传感器外壳中。

此外，也可以利用至少两张用于透视电缆横截面的X射线图来确定偏心率矢量。

附图标记列表以及专利要求中的技术内容和图例均为专利公开的组成部分。相同附图标记表示相同零件，具有不同标志的附图标记表示功能相同、互相关联或类似的组件。

附图标记列表

Ir 具架

2ra，2rb 导电工具，刀具

3 频率发生器

4r 转子侧分电路电导体

4s 定子侧分电路电导体

5 电缆

5a 非导电性护套

5b 电导体

6r 空心轴

7 鉴相器

10 剥线头

11 比较仪

12 比较仪

13 XOR部件

14 低通滤波器

15 增强器

16 D型触发器

17 控制装置

20 驱动装置

28 电路布置

30 驱动装置

40 电绝缘层

41 导电板

50 框架

51 固定板

100 绝缘层剥除机

A 转子侧分电路

Am U2s的振幅值

B 定子侧分电路

C2r 具电容

C4r 转子侧分电路的导体电容

C4s 定子侧分电路的导体电容

C5 待加工电缆的导体电容

Ca 输出电容

COM 通信接口

Ct 总电容

ECB 导电体

e 偏心率，从旋转轴到导体轴线的间距

f 频率

L 导体纵轴

L1 转子侧线圈，转子侧电感元件

L2 定子侧线圈，定子侧电感元件

Rm1 第一接触半径

Rm2 第二接触半径

Rv 串联电阻

r1 第一接触半径

r2 新月形切割半径

rL 导体半径

S1 矩形信号

S2 矩形信号

S3 矩形信号，和相位成比例的脉冲宽度

S4 信号，数字，相位

S5 频率发生器的控制信号

U1 频率发生器信号

U2s 定子侧谐振电路信号

U2r 转子侧谐振电路信号

U4 与相移成比例的模拟信号

V 偏心率矢量

X 旋转轴

α 一半的新月形切割角

αm 刀具的旋转角度(0-360°)

αm1 刀具的第一接触角度(0-360°)

δ 第一新月形切割接触角

ε 最后新月形切割接触角

φ 相移

λ 新月形切割角

ρ 平均接触角

Claims (21)

1.用于通过至少一个围绕电导体(5b)旋转的导电工具来检测与电导体(5b)接触的装置，

包括

-一个围绕旋转轴(X)可旋转支承的工具架(1r)，工具布置在该工具架(1r)上，

-一个布置在工具架(1r)上的导电体(ECB)，其包括工具架(1r)本身和空心轴(6r)，且相对于工具通过电绝缘层(40,40a,40b)实现电绝缘，

-布置在工具架(1r)或空心轴上的转子侧电感元件(L1)，

-包含至少一个转子侧分电路(A)和至少一个定子侧分电路(B)的并联谐振电路，

-电路布置(28)，

-定子侧电感元件(L2)，

其中转子侧电感元件(L1)通过转子侧分电路电导体(4r)与工具，至少与导电体(ECB)电连接，并构成了并联谐振电路的转子侧分电路(A)的各元件，

其中至少定子侧电感元件(L2)安置在并联谐振电路的定子侧分电路(B)中，其中并联谐振电路的定子侧分电路(B)通过定子侧分电路电导体(4s)与电路布置(28)相连，用于检测至少一个典型振荡参数(φ,Am,f)的变化，

其中并联谐振电路拥有总电容(Ct)，该总电容在功能上至少包含工具电容(C2r)，其特征在于，

转子侧电感元件和定子侧电感元件经过合理布置，彼此间隔并且不接触，从而可以独立或以所定义的函数根据工具架(1r)相对于电路布置的旋转速度测量并联谐振电路的典型振荡参数(φ,Am,f)中的至少一个参数，并将转子侧和定子侧电感元件设计为线圈(L1，L2)，这些线圈(L1，L2)彼此电感耦合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该至少一个典型振荡参数(φ,Am,f)是并联谐振电路的相位(S4)和/或相移(φ)。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，转子侧和定子侧电感元件与工具架(1r)的旋转轴(X)同轴布置，且转子侧和定子侧的电感元件在轴向上至少部分重叠，且/或将定子侧电感元件和转子侧电感元件分别设计成环形线圈，其中两个环形线圈至少部分重叠，和/或将定子侧电感元件和/或转子侧电感元件设计为单层或多层线圈(L1,L2)。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，转子侧和定子侧电感元件采用圆柱形或平面平行的设计，且与工具架(1r)的旋转轴(X)同轴。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，将转子侧和/或定子侧电感元件设计为非导电和非磁性材料上的绕组或电导体的螺旋形印制线。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，转子侧和/或定子侧电感元件具有铁磁材料，用于改善电感耦合。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，工具嵌入两个导电板(41)之间，导电板通过转子侧分电路电导体(4r)与转子侧的电感元件(L1)电连接，并且通过电绝缘层(40a，40b)相对于导电体(ECB)实现了电绝缘，且/或工具通过至少一个由导电板(41)组成的电滑动接触，且通过转子侧分电路电导体(4r)与转子侧电感元件(L1)相连接。

8.配备至少一把剥线刀作为工具的绝缘层剥除机，该工具由一个绕旋转轴可旋转支承的工具架保持，且连接了至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的用于通过至少一个围绕电导体(5b)旋转的导电工具来检测与电导体(5b)接触的装置，其中该装置连接了工具中的至少一个。

9.用于通过至少一个围绕电导体(5b)旋转的导电工具来检测与电导体(5b)接触的方法，为此采用根据权利要求1至7中任一项所述的装置，或根据权利要求8所述的绝缘层剥除机，

该装置包括

-一个围绕旋转轴(X)可旋转支承的工具架(1r)，工具布置在该工具架(1r)上，

-一个布置在工具架(1r)上的导电体(ECB)，此时其包括工具架(1r)本身和空心轴(6r)，且相对于工具通过电绝缘层(40,40a,40b)实现电绝缘，

-一个布置在工具架(1r)或空心轴上的转子侧电感元件(L1)，

-包含至少一个转子侧分电路(A)和至少一个定子侧分电路(B)的并联谐振电路，

-固定电路布置(28)，

-定子侧电感元件(L2)，

其中转子侧电感元件(L1)通过转子侧分电路电导体(4r)与工具，至少与导电体(ECB)电连接，并构成了并联谐振电路的转子侧分电路(A)的各元件，

其中至少定子侧电感元件(L2)安置在并联谐振电路的定子侧分电路(B)中，其中并联谐振电路的定子侧分电路(B)通过定子侧分电路电导体(4s)与电路布置(28)相连，用于检测至少一个典型振荡参数(φ,Am,f)的变化，

其中并联谐振电路拥有总电容(Ct)，该总电容在功能上至少包含工具电容(C2r)，步骤为：

-根据所定义的灵敏度，在低于并联谐振电路的谐振频率的谐振频率的范围内设置频率发生器信号，

-测量并联谐振电路的至少一个典型振荡参数(φ，Am，f)，并确定工具与导体(5b)接触的极限值

-相对于固定电路布置旋转工具架(1r)

-至少连续测量并联谐振电路的该典型振荡参数(φ,Am,f)，并比较这些测量值与通过标准测量而确定的一个或多个极限值，以检测利用工具接触导体(5b)的情况。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该至少一个典型振荡参数(φ,Am,f)是并联谐振电路的相位(S4)和/或相移(φ)。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在达到极限值时输出信号，此时利用本信号控制该装置的至少一项功能非常有利。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，电路布置(28)评估定子侧谐振电路信号(U2s)与频率发生器信号(U1)之间的相位(S4)和/或相移(φ)。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将工具接触导体(5b)的时间点和工具接触导体(5b)的持续时间记录为单独参数，并且根据这些参数对相应处理的电导体加以分类，且/或

将工具沿旋转轴(X)的方向接触导体(5b)的位置记录为单独参数，且根据这些参数对相应处理的电导体加以分类。

14.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，会连续记录工具的位置，且针对工具接触导体(5b)的时间点根据刀具开度确定电缆直径，且/或

会连续记录所监控的一个或多个工具相对于旋转轴(X)的角位置。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，缩小工具到旋转轴(X)的距离，直到通过工具与导体(5b)发生第一次切向接触为止，并保存工具的角位置和工具位置，其中工具位置相当于相关的第一接触半径(Rm1，r1)，其中

工具到旋转轴(X)的距离进一步缩小，直到在工具围绕导体(5b)完整旋转一周期间工具连续接触导体为止，并将工具的位置保存为第二接触半径(Rm2)。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，利用第一接触半径(Rm1)和第二接触半径(Rm2)以及角位置计算偏心率矢量(V)。

17.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，缩小工具到旋转轴(X)的距离，直到通过工具与导体(5b)发生第一次切向接触为止，并将其保存为第一接触半径(Rm1,r1)，另外，工具到旋转轴(X)的距离也缩小到新月形切割半径(r2)，直到工具在圆周上以120°至200°的角度与导体(5b)接触为止，其中接触的开始保存为第一新月形切割接触角(δ)，结束接触保存为最后新月形切割接触角(ε)，且

利用第一接触半径(r1)、新月形切割半径(r2)、第一新月形切割接触角(δ)和最后新月形切割接触角(ε)计算导体半径(rL)和/或偏心率(e)和/或偏心率矢量(V)。

18.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，根据偏心率矢量(V)相对于旋转轴(X)移动导体(5b)，从而补偿偏心率。

19.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，电导体(5b)为同轴或三轴电缆的导电层，其中对同轴电缆或三轴电缆的各个层重复这些步骤，从而确定各导电层的直径和/或偏心率矢量(V)。

20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其特征在于，为每个工具分别记录工具接触导体(5b)的时间点和工具接触导体(5b)的持续时间。

21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，为每个工具计算各自的接触半径(Rm1)，以便能够相对于旋转轴(X)径向调节工具，从而让每个工具与旋转轴(x)的距离相同。

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