CN1902797B - 电缆绝缘层剥除装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有定心机构的电缆绝缘层剥除装置，所述定心机构由多个定心卡爪(8)构成，所述定心卡爪(8)的数量大于直接位于附近的、独立于定心卡爪径向起作用的和独立于定心卡爪围绕旋转轴转动的具有刀具的刀座(23、25、26)的数量，优选至少多两个，其中以具有刀具的刀座(23、25、26)为基准在旋转切割时定心卡爪(8)的数量和设置促使具有刀具的刀座(23、25、26)和定心卡爪(8)之间相互配合时产生相位移动，所述定心卡爪对有待剥除绝缘层的电缆上产生的振动起着抑制或补偿的作用和提高了切割精度。本发明同样给出了有关刀具和定心卡爪以及计算机控制的控制装置的特殊的设计。

Description

电缆绝缘层剥除装置

本发明涉及一种电缆绝缘层剥除装置，具有定心机构，所述定心机构由多个定心卡爪构成，所述定心卡爪的数量至少要比与其直接相邻且以独立方式在径向上起作用的、独立于定心卡爪围绕转动轴旋转的具有刀具的刀座的数量多出两个。 

在WO-A-9813907的图21和图28至图32中披露了这样一种设置。其中对作为无限长的电缆加工装置的组成部分的“旋转盒”(Rotativbox)做了说明。在无限长的电缆加工装置中采用旋转盒，以便于对同轴电缆的绝缘层进行剥除。 

在这种已知的现有技术(参见WO-A-9813907图21和图28至32)中，一个中空的卡爪轴设置在刚性的套管上，所述卡爪轴将齿轮的转矩传递给螺旋法兰上，所述螺旋法兰通过轴颈与四个定心卡爪接合。定心卡爪在一个定心卡爪导向装置中被导向，促使定心卡爪相互接近或相互脱离移动。两个刀具与卡爪轴同轴在一个刀具导向装置中被导向。由主轴对楔形电线夹进行纵向驱动，由一个圆柱形销钉对楔块抗扭固定。第二个齿轮的转动促使楔块轴向移动。该移动在关闭和开启方向上对具有刀具的刀座加载。 

对这种四个定心卡爪和两个具有刀具的刀座的装置的应用，经试验，效果良好，可以实现最佳的切割质量。在申请人的另一设计“MP8015”中多年来一直采用一种类似的设置。由于采用已知的设计结构在电缆直径处于下限的情况下不能实现所需的精度，所以专业设计人员一直力求改善切割精度。经大量的实验发明人发现，与迄今的看法相反定心卡爪虽然可以实现对电缆的定心，但在电缆特别细的情况下易于使在刀座上的刀对定心起反作用，其中电缆在两个刀具的作用下被变形成近似椭圆的形状，易于从侧面偏离于刀具(椭圆效应)。另外，经过大量的观察和研究，预想不到地发现电缆的切削范围内会产生振动，所述振动是由于刀具和定心卡爪在一条线上不断反复同时重叠而产生的节奏造成的。 

基于上述新的和创新性的认识，本发明的目的在于对这种已知的装置 进行改进，其中提高了精度，并克服首次认识到的在现有装置中存在的不利效应。 

第一个发明步骤是以具有刀具的刀座为基准以如下方式实现对定心卡爪的方向、数量和设置的协调，使旋转切割时在具有刀具的刀座与定心卡爪重叠相互配合时促使产生相位移动，所述相位移动对有待剥除绝缘层的电缆上产生的振动将起着抑制或补偿的作用和出于此原因提高了切割精度。 

另外发明人还首次认识到： 

由于对具有弹性的外护套的电缆的夹固，在定心时与设置两个刀具的情况不同将导致电缆截面变形成多边形(多边形效应)。电缆截面原来是圆形的和通过该变形变成近似多边形，其中在定心卡爪之间形成“角”。由于“角”的形成，所以当具有刀具的旋转的刀座沿电缆外圆切割时，其切力也会发生变化。而且切力的变化另一方面对整个结构或其中的部分造成脉冲式的和有节奏的应力，应力从刀具开始，经过刀座、轴承、定心卡爪，和通过电缆重新返回具有刀具的刀座。根据发明人这一新的认识，这一脉冲式的应力尤其会对细的电缆和具有刀具的相应的小型刀座、定心卡爪和周围的机械结构产生影响。同时还必须考虑到这种装置仅具有有限的钢度。对绝缘层切割的质量还取决于切力的脉动、频率以及振幅。 

对此的第一反措施是增大定心支点的数量。以此减小支撑点之间脉冲应力的振幅，但为此将付出大量的机械结构设计的代价或具有更多的部件。 

另外发明人还发现存在某些力的方向，在所述方向上由于电缆层不圆(多边形效应)而产生周期性的振幅波动，所述振幅在机械结构内将不利地重合和将导致切口的几何偏差(精度缺陷)。因此本发明的另一目的在于提出一种设计结构，使其中在具有刀具的刀座上的力的波动变化的振幅不会增强或激励，而是起着补偿作用。其中尽可能不要以冲击的方式出现力脉冲，而是以摩擦的方式达到最高值，随后减弱到最小值。根据本发明采用如下方式实现此点，多个工具-尤其是具有刀具的刀座先后地而不是同时地以基于多边形效应采用的较大的切力对电缆范围进行处理。同时应避免振动范围内的再生效应，所述再生效应系由于在先的切割不圆导致对 振动的继续激励。根据本发明定心卡爪的数量与具有刀具的刀座之间的非整数的比适用于，将具有刀具的各个刀座的振动在相位上相互偏移，从而消除增强的重叠现象。 

通过本发明对定心卡爪与装有刀具的刀座之间的比例的新的设计实现了所有新的发明目的，其中最佳的经济的比例是5个定心卡爪对3个具有刀具的刀座。4∶3比例已经可以实现改善，当然就多边形效应而产生的力的波动要大于采用5个定心卡爪的情况。6∶3这一比例会导致再生效应；7∶3的比例就定心卡爪的控制而言必须付出昂贵的代价。对7∶4的比例付出的代价更大。 

将具有刀具的刀座的数量优选限定在3个还基于本发明确定的事实，出于对公差造成的刀具几何形状偏差的危险的考虑，更多的具有刀具的刀座同时还会增大多个刀具的切口不精确地在同一平面的危险，从而切面精度出于与上述无关的原因将受到质量损失的影响。 

发明人还认识到，与通常的2个具有刀具的刀座(椭圆效应)方案相比，采用3个刀具可对电缆附加通过切力进行定心，和切力对电缆的圆度所产生的影响较小。基于本发明的认识，椭圆的绝对变形大于近似三角形的变形。这种附加效果同时提高了本发明装置的工作质量(多边形效应大于椭圆效应)。 

根据本发明最好采用非整除的比例避免重叠。定心卡爪的数量不得是具有刀具的刀座数量的整数倍。6∶3意味着3个刀具在相对于电缆脉动的同一相位上，因此会增强干扰的力的波动。5∶4会导致各个力脉冲的顺序排列，即重叠现象较少。6∶4虽然不是整数倍，但始终有两个刀具位于一个相位，另外两个正好位于相反的相位。总而言之这一比例过于有规律，因此会同时产生两个力的脉冲，由于没有充分的反向补偿，因此根据本发明最好应避免采用该比例。 

在附图、附图说明和从属权利要求中对本发明的进一步设计做了表述、描述或定义。 

附图标记对照表是本申请公开内容的组成部分。 

下面将对照附图对本发明举例形象地做进一步说明。 

采用相互关联和衔接的方式对附图加以说明，其中用相同的附图标记 表示相同的部件，用具有不同下标的相同的附图标记表示功能相同或类似的部件。图中示出： 

图1为处于组装状态的本发明结构的立体图； 

图2为图1所示的本发明结构的立体分解图； 

图3为图1所示的本发明结构的剖视图； 

图4为相邻定心卡爪之间以及相邻的具有刀具的刀具保持件之间的角度的示意图； 

图5为情况1(现有技术)的三个曲线图； 

图6为情况2的四个曲线图(本发明的优选实施方式)和 

图7为本发明结构的一种特殊设计方式的处于组装状态的立体图。 

图1至图3示出本发明的结构，其中与已有的“Rotativbox”(旋转盒)相比，采用新型的“Micro Coax Box”(微同轴盒)可以完美和非常精确地实现对非常细的缆线的绝缘层的剥离。 

由电机驱动的齿带对设置在刚性的主轴5上的第一皮带轮4进行控制。第一皮带轮4通过一可调整的滑动离合器将必要的相应设置的转矩传递给凸轮轴24/第一螺旋法兰41，所述凸轮轴24/第一螺旋法兰41通过轴颈与定心卡爪8相接合。由于定心卡爪8在定心法兰7中被导向，所以凸轮轴24/第一螺旋法兰41的转动将导致定心卡爪8缩紧或松开移动。通过对第一螺母2的调整利用弹簧27的预应力可实现所需转矩以及定心卡爪的驱动力。 

其中制动力对定心卡爪8对电缆护套外侧的抵压起着决定作用。定心卡爪8的剖面为L形，因此可以实现非常紧凑的结构，同时为待剥除绝缘层的电缆仍可提供一个宽的定心面和压紧面。定心卡爪的端部突伸到紧靠刀具的位置。另外定心卡爪基于其L形结构仍适用于所有可能的导向。 

对第二皮带轮6进行固定的第二螺旋法兰11与第一皮带轮4同轴设置在两个球轴承1上。另外第二螺旋法兰11还通过球轴承37对一顶部体10进行支撑。由齿带对第二皮带轮6和顶部体1相互独立地和必要时差分地驱动。具有刀具的刀座23、25、26径向可移动地设置在刀具法兰12上，其中刀具法兰与顶部体10固定连接。通过与具有刀具的刀座23、25、26固定连接并与第二螺旋法兰接合的圆柱销32，第二皮带轮6与顶部体10之间的相对移动促使具有刀具的刀座23、25、26间相对或相背移动，并因此在关闭和开启方向上对具有刀具的刀座23、25、26加载。在本发明的范围内还可以采用其它的专业人员公知的用于具有刀具的刀座的闭合或开启装置。由对第二皮带轮6或顶部体10驱动时的速度差产生相对移动。 

图4示出分别在具有刀具的相邻的刀座23、25、26之间和相邻的定心卡爪8之间的相同的角度的情况，以及在具有刀具的相邻的刀座23、25、26之间和相邻的定心卡爪8之间的不同大小的角度的情况。 

图5和图6分别示出现有技术的曲线以及本发明的优选实施方式的曲线，其中情况1对具有四个定心卡爪和两个具有刀具的刀座的实验加以说明；情况2对具有5个定心卡爪和3个具有刀具的刀座的实验加以说明。与情况2相比，情况1在支撑点少的情况下半径偏差(Δr)较大。因此在第二情况下切削力变化(ΔF；每一个刀具对应一条曲线)较小。对纵坐标的刻度(位高)可作任意规定，而横坐标(角α)包括一次完整的转动(＝2π)。切力的时间变化曲线是周期性的，为了简便起见将其表示为正弦函数，此点与上文或下文中通常的结论无关。经过对振动重叠现象的观察，得出类似的看法，即在结构中的相邻位置上存在对称的比例关系，通过线性重叠相加形成振动。对此点不太精确的贴切处，可采用定性的，但有关在相位内振动增强的同一结论。 

对曲线的详细说明如下： 

情况1： 

第一个曲线表明在360°范围内出现了四次双重的半径偏差，确切地说分别在两个相邻的定心卡爪之间(r_max)和分别在四个定心卡爪的每个定心卡爪(r_min)上。 

方程为： 

Δr_max(α)：＝p₁·sin(α·n₁) 

第二条曲线同样表明在360°范围内在第一刀具上产生的力的变化。在半径较大的位置处，阻力和力也较大。因此该曲线与第一曲线同步。 

方程为： 

ΔF₁(α)：＝q₁·sin(α·n₁) 

第三曲线同样表明在360°范围内在第二刀具上产生的力的变化。由于第二刀具与第一刀具错位180°运行，所以第二刀具具有与第一刀具相同的力变化特性，确切地说在同一时间内。第一和第二刀具的脉冲相加，从而使相加曲线的振幅变化到第二条和第三条曲线的两倍的数值。 

方程为： 

ΔF₂(α)：＝ΔF₁(α) 

情况2： 

第一曲线表明在360°范围内五次双重半径偏差，确切地说分别在每两个相邻的定心爪之间有一个(r_max)，以及分别在四个定心爪的每一个定心卡爪上有一个(r_min)。由于在定心系统中具有较多的作用点，所以r偏差必定较小，因此该曲线的振幅小于第一情况中的第一曲线的振幅。在定心卡爪的数量是无限的时，r偏差为0. 

方程为：Δr_max(α)：＝＝p₂·sin(α·n₂) 

第二曲线表明同样在360°范围内在第一刀具上产生的力的变化。在半径较大处，阻力和力也较大。因此该曲线与第一曲线同步。由于该曲线中的r偏差小于第一情况时的r，因此力的发展区别也小于第一情况时的情况。 

方程为： 

ΔF₁(α)：＝q₂·sin(α·n₂) 

第三曲线表明同样在360°范围内在第二刀具上产生的力的变化。由于第二刀具与第一刀具错位120°运行，因此第二刀具与第一刀具相同具有错位120°的力变化特性，确切地说在相同的时间内。因此力变化曲线对应于第二曲线错位偏移。 

方程为： 

ΔF₂(α)：＝q₂·sin[(α+(2π/3))n₂] 

第四曲线与第三曲线完全相似。第一、第二和第三刀具的脉冲相加等于0，因此使相加曲线的振幅被调整到0，不仅实现了定量上的减小，而且还实现力脉冲定性上的减小。从第二部分截取第一条曲线的频率，可以看出没有因刀具产生的力的重叠。此外，同样的效果也会在四个定心卡爪 和三个刀具的情况下出现，但此时与第一情况下的第一曲线类似，Δr的振幅较大。 

方程为： 

ΔF₃(α)：＝q₂·sin[(α+(4π/3))n₂] 

图7示出如何将电缆终端在其轴的径向上从侧面嵌入具有刀具的刀座23、25、26的工作范围内。 

本发明实施方式的核心涉及一种具有定心机构的绝缘层剥除装置，所述定心机构由多个定心卡爪8构成，定心卡爪的数量至少要比与其直接相邻且以独立方式在径向上起作用的、独立于定心卡爪围绕转动轴旋转的具有刀具的刀座23、25、26的数量多出两个，其中以具有刀具的刀座23、25、26为基准在旋转切割时定心卡爪6的数量和设置在具有刀具的刀具座23、25、16与定心卡爪8配合时将促使产生相位移动，所述相位移动将减弱或补偿在有待剥除的电缆上产生的振动，从而提高切割精度。就刀具和定心卡爪以及就计算机控制的特殊设计同样做了说明。 

因此本发明可以最佳地作为独立的绝缘层剥除器加以设置和工作或设置在连续的电缆加工设备中并工作。 

附图标记对照表 

1球轴承 

2第一螺母 

3制动法兰 

4第一皮带轮 

5主轴 

6第二皮带轮 

7定心法兰 

8定心卡爪 

9定心盖板 

10顶部体 

11第二螺旋法兰 

12刀具法兰 

13刀具盖板 

14导向管 

15手柄 

16第二螺母 

17第一间隔环 

18第二间隔环 

19黄铜轴颈(防止螺丝销钉引起的损伤) 

20黄铜轴颈(防止螺丝销钉引起的损伤) 

21黄铜轴颈(防止螺丝销钉引起的损伤) 

22轴承 

23具有刀具的第一刀座 

24凸轮轴 

25具有刀具的第二刀座 

26具有刀具的第三刀座 

27弹簧 

28螺丝销钉(用于对第二螺母16进行栓锁) 

29螺丝销钉(用于对制动法兰3进行栓锁) 

30螺丝销钉(用于对皮带轮6进行栓锁) 

32圆柱销钉 

34圆柱销钉 

35埋头螺钉 

36埋头螺钉 

37球轴承 

39动轴承 

40起动轮 

41第一螺旋法兰 

Claims (16)

1.一种具有定心机构的电缆绝缘层剥除装置，所述定心机构由第一数量个定心卡爪(8)构成，所述定心卡爪(8)的第一数量大于紧靠近的、独立于定心卡爪径向起作用且独立于定心卡爪围绕旋转轴转动的具有刀具的刀座(23、25、26)的第二数量，其中相邻的定心卡爪(8)之间形成相同的第一角度和其中相邻的具有刀具的刀座(23、25、26)之间形成相同的第二角度，其特征在于，定心卡爪(8)的所述第一数量或具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量为奇数，且所述第一角度不是所述第二角度的整数倍。

2.一种具有定心机构的电缆绝缘层剥除装置，所述定心机构由第一数量个定心卡爪(8)构成，所述定心卡爪(8)的第一数量大于紧靠近的、独立于定心卡爪径向起作用且独立于定心卡爪围绕旋转轴转动的具有刀具的刀座(23、25、26)的第二数量，其中相邻的定心卡爪(8)之间形成相同的第一角度和其中相邻的具有刀具的刀座(23、25、26)之间形成相同的第二角度，其特征在于，定心卡爪(8)的所述第一数量和具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量均为奇数，且所述第一角度不是所述第二角度的整数倍。

3.一种装有定心机构的电缆绝缘层剥除装置，所述定心机构由第一数量个定心卡爪(8)构成，所述定心卡爪(8)的第一数量大于紧靠近的、独立于定心卡爪径向起作用且独立于定心卡爪围绕旋转轴转动的具有刀具的刀座(23、25、26)的第二数量，其特征在于，在旋转切割时，定心卡爪(8)的所述第一数量、具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量、以及定心卡爪(8)和具有刀具的刀座(23、25、26)在将被剥除绝缘层的电缆周围的相互布置被设置为，使得刀座(23、25、26)在电缆上的贴合部与定心卡爪(8)在电缆上的贴合部相互配合时产生相位移动。

4.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，定心卡爪(8)的所述第一数量至少要比具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量多两个。

5.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，定心卡爪(8)的所述第一数量和具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量不能被除1以外的一个共同的数整除。

6.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，在所述装置的静止状态下，最多唯一一个定心卡爪(8)与具有刀具的刀座(23、25、26)中的一个在所述电缆的轴向上对准。

7.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，定心卡爪(8)被构造成为防扭固定单元。

8.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，定心卡爪(8)可围绕旋转轴旋转。

9.按照权利要求8所述的电缆绝缘层剥除装置，其中，定心卡爪(8)逆着具有刀具的刀座(23、25、26)的第二旋转方向在第一方向上旋转。

10.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，具有刀具的刀座(23、25、26)设置在定心机构与有待剥除绝缘层的电缆端之间的工作位置。

11.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，每个定心卡爪(8)上都具有用于沿相邻的定心卡爪(8)的接触线滑动的缺口。

12.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，具有刀具的刀座(23、25、26)每个都具有用于沿相邻的具有刀具的刀座(23、25、26)滑动的缺口。

13.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，定心卡爪(8)的所述第一数量和具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量不具有除1以外的公因数。

14.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，通过第一控制机构对具有刀具的刀座(23、25、26)径向驱动，用于使具有刀具的刀座(23、25、26)动作，使得对至少两个不同的电缆层进行切割，或向两个不同的直径进给，所述电缆绝缘层剥除装置中设有电子机构，用于对具有刀具的刀座(23、25、26)的至少两个不同的径向位置进行输入和存储并对第一控制机构进行控制。

15.按照权利要求1-3中任一项所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，设置刀具法兰(12)，所述刀具法兰对具有刀具的刀座(23、25、26)进行固定，以便对至少两个电缆层进行切割，所述电缆绝缘层剥除装置中设有第二控制机构，用于对刀具法兰(12)轴向对应于电缆以电缆为基准在至少两个不同的预先选定的轴向位置进行移动，从而对所述至少两个电缆层进行剥除，并且设置电子机构，用于对至少两个不同的预先选定的轴向位置进行存储和至少对所述第二控制机构进行控制。

16.按照权利要求13所述的电缆绝缘层剥除装置，其特征在于，定心卡爪(8)的所述第一数量和具有刀具的刀座(23、25、26)的所述第二数量分别为五个和三个。

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