DE102015119324A1

DE102015119324A1 - Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln

Info

Publication number: DE102015119324A1
Application number: DE102015119324.8A
Authority: DE
Inventors: Richard Stehle
Original assignee: Metzner Maschinenbau GmbH
Current assignee: Metzner Maschinenbau GmbH
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2017-05-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Abisolierung von Kabeln (2) mit einer Laserquelle (3) zur Erzeugung eines Laserstrahls (4) zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung (5) eines Kabels (2). Vorgesehen sind eine Ablenkeinheit (7) zur Ablenkung des Laserstrahls (4) und zwei Umlenkspiegel (8). Die Ablenkeinheit (7) steuert den Laserstrahl (4) derart, dass der Laserstrahl (4) in einem Bearbeitungsbereich (9) des Kabels (2) sowohl direkt auf einen ersten Bearbeitungspunkt (9.1) als auch auf die Umlenkspiegel (8) ausrichtbar ist. Die Umlenkspiegel (8) sind dabei derart positioniert, dass der Laserstrahl (4) auf einen zweiten Bearbeitungspunkt (9.2) des Kabels (2) und einen dritten Bearbeitungspunkt (9.3) des Kabels (2) umlenkbar ist, wobei die Bearbeitungspunkte (9.1, 9.2, 9.3) 60° bis 170° zueinander versetzt auf dem Umfang der Kabelisolierung (5) verteilt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Abisolierung von Kabeln nach dem Oberbegriff von Anspruch 17.
Bei der Verwendung von Kabeln ist es häufig erforderlich, die Kabel gezielt an verschiedenen Stellen von ihrer Isolierung zu befreien. Dabei kann es erforderlich sein, eine Abisolierung an Kabelenden sowie eine Abisolierung in Fensterform vorzunehmen. Es ist aus der Praxis bekannt, ein Abisolieren von Kabeln auf mechanischem Wege vorzunehmen. Dies ist als Standardverfahren zur Kabelabisolierung zu verstehen. Ein Nachteil des Stands der Technik ist, dass bei einer mechanischen Kabelabisolierung einzelne Adern des Kabels beschädigt werden können. Für spezielle Verwendungen, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, ist dies nicht akzeptabel. Außerdem kann die elektrische Leitfähigkeit des Kabels verschlechtert sein, was die Versorgung von an dem Kabel angeschlossenen elektrischen Geräten oder einen Datentransfer über das Kabel, insbesondere bei einem Datentransfer mit einer hohen Datenrate, negativ beeinflussen kann. Zudem kann sich das Kabel durch die Beschädigung der Ader während dem Betrieb ungünstig erwärmen.
Es ist somit erstrebenswert, eine Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln zur Verfügung zu stellen, die die Kabelisolierung an beliebigen Stellen des Kabels zielgenau entfernen kann, ohne die Ader des Kabels zu beeinträchtigen.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, eine Kabelabisolierung mittels einer Laseranordnung vorzunehmen. Hierzu sei beispielsweise auf die DE 1 943 374 verwiesen. In dieser Schrift wird die Verwendung von mindestens einem Laser zur vollständigen oder teilweisen Abisolierung von Kabeln vorgeschlagen, dessen Strahl mit einer solchen Energie und einem solchen Winkel auf die abzuisolierende Stelle des Kabels gelenkt wird, dass die gewünschte Menge des Isoliermaterials entfernt wird, ohne dass der/die Leiter beschädigt wird/werden. Der Laser kann dabei beispielsweise so angeordnet sein, dass ein Strahl senkrecht auf das abzuisolierende Material auftrifft. Es wird auch vorgeschlagen, zwei Laser vorzusehen, die so angeordnet sind, dass sich ihre Strahlen kreuzen.
Es hat sich gezeigt, dass mit dem bestehenden Stand der Technik eine Kabelabisolierung nicht in ausreichend hoher Güte vorgenommen werden kann. Der Laser ist bei dieser Anordnung nicht in der Lage, das Isoliermaterial derart entlang des Umfangs des Kabels zu verdampfen, dass das Kabel anschließend einfach von der Isolierung entfernt werden kann. Die Isolierung wird somit nicht rundherum gleichmäßig abgetragen.
Um dieses Problem zu umgehen und ein Kabel entlang seines Umfangs rundherum ausreichend gut von seiner Isolierung entfernen zu können, wird beispielsweise in der US 2007/0151959 eine Vorrichtung mit einem Laserstrahlerzeuger vorgeschlagen, wobei der Laserstrahl über eine komplexe Spiegeloptik durch einen rotierbaren Arm gelenkt wird und anschließend auf den Kabelmantel auftrifft. Der rotierbare Arm ist dabei so ausgelegt, dass er sich um eine zentrale Achse derart drehen kann, dass der Laserstrahl im Verlauf der Drehbewegung einmal um das Kabel herumgelenkt wird.
Die Kabelabisolierung kann dabei ausreichend gut erfolgen, allerdings ist die beschriebene Vorrichtung in ihrem Aufbau sehr komplex und dadurch teuer in der Anschaffung und Wartung. Des Weiteren erfordert die Abisolierung des Kabels eine relativ große Zeitspanne, da sich der Arm mechanisch um das Kabel herumbewegen muss. Eine schnelle Kabelabisolierung, wie in der Industrie häufig gefordert, ist somit nicht möglich. Weiterhin ist es nicht ohne weiteres möglich, eine solche Anlage zur Abisolierung eines Endloskabels innerhalb eines Inline-Verfahrens zu verwenden.
Mit einem Inline-Verfahren ist an dieser Stelle gemeint, dass das Kabel in der Art eines Fließbands von einer Maschine in die nächste befördert wird und in jeder Maschine einzelne Arbeitsschritte durchgeführt werden können. Das heißt, die Laserabisolieranlage ist Teil eines größeren Systems und die Kabelzuführung vorzugsweise ”endlos” bzw. das Kabel wird von einer großen Kabeltrommel abgewickelt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle bereitzustellen, die einen einfachen Aufbau aufweist und eine schnelle, exakte und zuverlässige Abisolierung eines Kabels ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für die Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle durch die in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich eines vorteilhaften Verfahrens wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 17 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.
Erfindungsgemäß sieht die Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung eines Kabels eine Ablenkeinheit zur Ablenkung des Laserstrahls und zwei Umlenkspiegel vor, wobei die Ablenkeinheit den Laserstrahl derart steuert, dass der Laserstrahl in einem Bearbeitungsbereich des Kabels sowohl direkt auf einen ersten Bearbeitungspunkt als auch auf die Umlenkspiegel ausrichtbar ist, wobei die Umlenkspiegel derart positioniert sind, dass der Laserstrahl auf einen zweiten Bearbeitungspunkt des Kabels und einen dritten Bearbeitungspunkt des Kabels umlenkbar ist, wobei die Bearbeitungspunkte 60° bis 170° zueinander versetzt auf dem Umfang der Kabelisolierung verteilt sind.
Es ist somit möglich, den Laserstrahl einer einzigen Laserquelle an drei voneinander beabstandete Bearbeitungspunkte am Umfang der Kabelisolierung bzw. des Kabelmantels zu lenken. Überraschend hat sich gezeigt, dass eine Bearbeitung mit drei Verdampfungspunkten selbst bei Kabeln mit großen Durchmessern von bis zu 10 mm und mehr ein Abisolieren in ausreichender Güte bzw. ein vollständiges Abisolieren ermöglicht. Die Bearbeitungszeit kann dabei weniger als vier Sekunden, vorzugsweise weniger als zwei Sekunden und ganz besonders bevorzugt weniger als eine Sekunde betragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere für einadrige Kabel, mehradrige Kabel, Flachbandkabel, Koaxialkabel und Twisted-Pair-Kabel. Die gängigen mechanischen Abisolierverfahren und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik scheitern zumeist am Abisolieren von Twisted-Pair-Kabeln und Flachbandkabeln.
Durch den technisch einfachen Aufbau, insbesondere da die Umlenkspiegel vorzugsweise starr bzw. unbeweglich angeordnet sein können, lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung leicht in ein Inline-Verfahren integrieren. Es ist ferner problemlos möglich, eine Endloskabelzuführung zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung einzurichten.
Es ist ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass es zu keiner Abnutzung von Werkzeugen kommt, die bei einer manuellen, mechanischen Methode zwangsläufig entsteht.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Ablenkeinheit den Laserstrahl aufsplittet, wobei nunmehr drei Laserstrahlen aus der ursprünglichen Laserquelle gleichzeitig auf die drei Bearbeitungspunkte gelenkt werden können.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Ablenkeinheit dazu ausgelegt ist, den Laserstrahl sequentiell abzulenken.
Mit einer sequentiellen Ablenkung des Laserstrahls ist gemeint, dass der Laserstrahl nicht aufgeteilt wird. Der Laserstrahl wird nacheinander zwischen den Bearbeitungspunkten hin und her gelenkt. Die Reihenfolge der Abarbeitung der Bearbeitungspunkte kann dabei beliebig sein. Beispielsweise kann der Laserstrahl zunächst auf den ersten Bearbeitungspunkt, anschließend auf den zweiten Bearbeitungspunkt und schließlich auf den dritten Bearbeitungspunkt gelenkt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere, eine Kabelisolierung entlang des Umfangs des Kabelmantels fensterförmig zu entfernen. Während der Bearbeitung des Kabels mit dem Laserstrahl kann das Kabel an Ort und Stelle gehalten oder in Vorschubrichtung weiterbewegt werden. Bei einem Vorschub des Kabels kann bei einer entsprechenden Auslegung der Anlage die Ausdehnung des Fensters in Längsrichtung variabel sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich in besonderem Maße dafür, ringförmig umlaufend einen Teil der Kabelisolierung zu entfernen, insbesondere um einen ringförmigen Abschnitt der Ader oder der Adern zwischen den Enden des bereits entsprechend konfektionierten oder später noch zu konfektionierenden Kabels freizulegen. Auch eine ringförmig umlaufende Abisolierung kann somit als Fensterform verstanden werden, da sich der ringförmige Abschnitt innerhalb des Kabels – und nicht an einem der Kabelenden – befinden kann.
Ein Abisolieren an den Kabelenden lässt sich mit den bekannten Maschinen der Anmelderin mechanisch schnell, zuverlässig und kostengünstig erreichen. Eine Abisolierung eines ringförmigen oder fensterförmigen Bereichs lässt sich jedoch mechanisch, auch in Abhängigkeit des Materials und der Kabelform, oft nur schwer erreichen.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Entfernung von Isolationsmaterial bestehend aus Polytetrafluorethylen (PTFE), Teflon, Tefzel, Polyvinylchlorid (PVC), Polyurethanen, Silikon, Kapton, Polymiden, Polyesterimiden, Polyester, Fieberglas, Polyethylenen, Nylon und Kombinationen dieser Materialien.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ablenkeinheit auch so betrieben wird, dass der Laserstrahl ausschließlich auf den ersten Bearbeitungspunkt ausgerichtet wird. Selbstverständlich kann ein Ablenken auch ausschließlich auf einen der anderen Bearbeitungspunkte oder zwei der Bearbeitungspunkte erfolgen.
Ein derartiger Betrieb kann dazu dienen, das Kabel nicht entlang des Umfangs des Kabelmantels von der Isolierung zu entfernen, sondern stattdessen eine Längsschlitzung des Kabels gegebenenfalls bei gleichzeitigem Kabelvorschub vorzunehmen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Bearbeitungspunkte 120° +/– 10° zueinander versetzt auf dem Umfang der Kabelisolierung verteilt sind. Vorzugsweise liegen die Bearbeitungspunkte auf einem ringförmigen Abschnitt des Umfangs der Kabelisolierung.
Vorzugsweise sind die Bearbeitungspunkte gleichmäßig um einen vorzugsweise ringförmigen Abschnitt des Umfangs der Kabelisolierung bzw. des Kabelmantels verteilt.
Bei einem Versatz von 120° der Bearbeitungspunkte zueinander sind die Bearbeitungspunkte gleichmäßig über den Kabelumfang verteilt angeordnet. Eine solche Verteilung kann von Vorteil sein, um die Kabelisolierung von allen Seiten gleichmäßig zu entfernen bzw. zu verdampfen. Eine derartige Verteilung der Bearbeitungspunkte kann somit eine vollständige Abisolierung in Umfangrichtung (ringförmig umlaufend) unterstützen.
Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass die Laserquelle ein Gaslaser, vorzugsweise ein CO₂-Gaslaser ist.
Ein CO₂-Laser eignet sich insbesondere zur Bearbeitung von nicht-metallischen Materialien, beispielsweise Kunststoffen, die für Kabelisolierungen häufig verwendet werden. Gaslaser zeigen einen hohen Wirkungsgrad zwischen 15% und 20% und eine sehr gute Strahlqualität.
Die Verwendung eines Gaslasers, insbesondere eines CO₂-Gaslasers, kann insbesondere von Vorteil sein, da die Wellenlänge des Laserstrahls eines derartigen Lasers von der Metallader des Kabels in hohem Maße reflektiert wird. Dadurch, dass die Metallader des Kabels, bei der es sich um Kupfer, Aluminium, eine Metalllegierung oder ein sonstiges geeignetes Metall handelt, den Laser reflektiert, bleibt die Metallader weitgehend unbeeinflusst von der Laserbearbeitung und wird somit nicht beschädigt. Hierzu kann sich eine Wellenlänge des Laserstrahls im Bereich von 10,6 Mikrometer eignen.
Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass die den Laserstrahl erzeugende Laserquelle in ihrer Leistung einstellbar ist, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 10 W und 100 W, ganz besonders bevorzugt in einem Bereich zwischen 30 W und 60 W.
Um die erfindungsgemäße Vorrichtung in vorteilhafter Weise zur Abisolierung verschiedener Kabeltypen verwenden zu können, beispielsweise bezüglich der Art der Materialen der Isolationsschicht und der Dicke der Isolationsschicht, kann es von Vorteil sein, wenn die Leistung der Laserquelle einstellbar ist.
Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass der Laserstrahl der Laserquelle eine initiale Strahlumlenkeinheit durchläuft, bevor der Laserstrahl der Ablenkeinheit zugeführt wird.
Eine initiale Ablenkeinheit kann in vorteilhafter Weise dazu dienen, einen Aufbau der Vorrichtung kompakter zu gestalten. Die initiale Ablenkeinheit kann dabei einen oder mehrere Ablenkspiegel aufweisen, die den Laserstrahl in beliebige Winkel ablenken. Aufgrund dessen ist es möglich, die Laserquelle beliebig frei in der Vorrichtung zu positionieren. Eine gewisse Flexibilität in der Positionierung der Laserquelle kann insbesondere von Vorteil sein, da die Laserquelle üblicherweise einen vergleichsweise hohen Platzbedarf beansprucht, eine wesentliche Wärmequelle ist, und eine gute Zugänglichkeit erfordern kann.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Laserquelle eine Kühleinheit umfasst, die eine Kühlung der Laserquelle vornimmt. Eine Kühlung kann auch durch eine Umwälzung und/oder einen Austausch des Gases, bei Verwendung eines Gaslasers, vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß kann eine Fokussierungseinheit vorgesehen sein, die der Laserstrahl vor Eintritt in die Ablenkeinheit durchläuft. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, dass die Ablenkeinheit eine Fokussierungseinheit beinhaltet. Selbstverständlich kann eine Fokussierungseinheit auch nach der Ablenkeinheit vorgesehen sein.
Eine Fokussierungseinheit kann von Vorteil sein, da die Laserstrahlen, die über die Umlenkspiegel auf den zweiten und dritten Bearbeitungspunkt des Kabels gelenkt werden, einen Strahlenweg aufzeigen, der von dem Strahlenweg zu dem ersten Bearbeitungspunkt verschieden ist. Somit würde ohne eine entsprechende Fokussierung entweder der erste Bearbeitungspunkt oder der zweite und dritte Bearbeitungspunkt eine nicht optimale Fokussierung aufweisen. Eine exakte Fokussierung kann in vorteilhafter Weise die Bearbeitungszeit und Genauigkeit der Abisolierung verbessern. Es kann vorzugsweise eine Fokusverstellung von mindestens 42 mm +/– 21 mm, besonders bevorzugt 56 mm +/– 28 mm oder mehr vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine der optischen Komponenten der Vorrichtung in ihrer Höhe, Lage und ihrem Winkel, vorzugsweise in allen sechs Freiheitsgraden, verstellbar gelagert ist.
Mit einem optischen Element ist insbesondere ein Umlenkspiegel, die Fokussierungseinheit, die Laserquelle selbst und die Ablenkeinheit gemeint. Durch eine verstellbare Lagerung zumindest einer dieser Komponenten ist es möglich, die Vorrichtung in vorteilhafter Weise auf die Verwendung zur Abisolierung verschiedener Kabelarten und sonstiger Anforderungen anzupassen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Ablenkeinheit als 2D-Laserscanner oder 3D-Laserscanner ausgebildet ist.
Mit einem 2D-Laserscanner ist an dieser Stelle eine Ablenkeinheit gemeint, die den Laserstrahl in zwei Raumrichtungen auslenken kann. Mit einem 3D-Laserscanner ist gemeint, dass zusätzlich zu der Auslenkung in zwei Raumrichtungen eine Fokussierung des Laserstrahls vorgenommen werden kann. Bei Verwendung eines 3D-Laserscanners kann somit gegebenenfalls auf eine zusätzliche Fokussierungseinheit verzichtet werden. Die Anlage kann dadurch kompakter gestaltet sein. Die Verwendung einer bestehenden und kommerziell erhältlichen Ablenkeinheit in Ausbildung als 2D-Laserscanner oder 3D-Laserscanner, beispielsweise ein Scankopf der Scanlab AG, kann von Vorteil sein, da es sich hierbei um erprobte Einheiten in kompakter Bauweise handelt. Es kann grundsätzlich vorteilhaft sein, die Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln modular aufzubauen, wodurch einzelne Komponenten leicht austauschbar sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ablenkeinheit den Laserstrahl zunächst um 90° ablenkt. Es kann dabei vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Laserstrahl nach der 90°-Ablenkung direkt auf den ersten Bearbeitungspunkt auftrifft. Zur Ablenkung auf die Umlenkspiegel kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl anschließend von der 90°-Mittelstellung entsprechend ausgelenkt wird.
Die Ablenkeinheit kann auch Bestandteil der Laserquelle sein, d. h. dass die Laserquelle derart eingerichtet ist, dass diese in zwei Raumrichtungen bewegbar ist, z. B. nach links und rechts. Ferner kann die Laserquelle auch noch derart eingerichtet sein, dass diese eine Fokussierungseinheit umfasst. Es können dementsprechend Laserquellen in der Art von ”3D-Lasern” verwendet werden. Solche Laserquellen sind allerdings verglichen mit einem Aufbau, der aus einer üblichen Laserquelle, einer Fokussiereinheit und einer Ablenkeinheit, die vorzugsweise durch einen 2D-Laserscanner gebildet ist, erheblich teurer, ohne für die Kabelabisolierung Vorteile zu bringen. Gegebenenfalls kann die Laserquelle auch die Fokussiereinheit umfassen.
Erfindungsgemäß kann eine Vorschubeinheit zur Kabelzuführung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, eine Endloszuführung zu ermöglichen. Es kann ein Einfädelrohr in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Kabelzuführung und/oder Zentrierung vorgesehen sein.
Insbesondere bei Verwendung der Erfindung für ein Inline-Produktionsverfahren mit hohen Stückzahlen kann eine derartige Auslegung der Kabelzuführung von Vorteil sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kabelzuführung selbstverständlich auch von einer weiteren Anlage innerhalb des Inline-Verfahrens vorgenommen werden.
Erfindungsgemäß kann eine Kabelverspanneinrichtung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, das zugeführte Kabel im Bearbeitungsbereich zu fixieren und/oder zu straffen.
Eine Straffung des Kabels kann von Vorteil sein, da dadurch der Laserstrahl besonders exakt die vorgesehenen drei Bearbeitungspunkte auf dem Umfang der Kabelisolierung trifft. Bei einem nicht ausreichend gespannten Kabel kann das Problem auftreten, dass der Laserstrahl die Kabelisolierung in Vorschubrichtung zu wett vorne oder hinten trifft. Die zu erstellende Aussparung bzw. das Fenster bzw. der ringförmige Spalt in der Kabelisolierung ist somit nicht exakt positioniert. Zudem kann der Lichtweg zu den verschiedenen Bearbeitungspunkten verändert sein, wenn das Kabel nicht gespannt ist. Dadurch kann es vorkommen, dass der Laserstrahl an den Bearbeitungspunkten nicht mehr ideal fokussiert ist.
Die vorstehend und nachstehend beschriebene Kabelverspanneinrichtung stellt eine zweite unabhängige Erfindung dar. Die Kabelverspanneinrichtung lässt sich bei allen Vorrichtungen zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung eines Kabels einsetzen, unabhängig davon wie deren Komponenten angeordnet oder beschaffen sind. Insbesondere lässt sich die Kabelverspanneinrichtung auch unabhängig davon einsetzen, ob und wenn ja wie viele Umlenkspiegel vorgesehen und wie diese angeordnet sind. Jede beliebige Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln unter Verwendung einer Laserquelle kann in erheblicher Weise von der vorgenannten und nachfolgend noch näher beschriebenen Kabelverspanneinrichtung profitieren, mit der es erstmals möglich ist, das Kabel so zu positionieren, dass der Laserstrahl eine gewünschte Aussparung, einen ringförmigen Spalt bzw. ein Fenster exakt an der vorgesehenen Stelle erzeugen kann. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Abisolierung nicht an den Kabelenden, sondern zwischen den Kabelenden in Form einer Aussparung, eines Fensters bzw. eines ringförmig umlaufenden Spalts erfolgen soll.
Die weiteren Merkmale, die vorstehend und nachfolgend für die anderen Erfindungen offenbart sind, lassen sich auch bei der zweiten Erfindung, eine Kabelverspanneinrichtung betreffend, einzeln oder in beliebiger Kombination realisieren.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Kabelverspanneinrichtung eine Halteeinheit und eine Zugeinheit aufweist, wobei die Halteeinheit und die Zugeinheit in Vorschubrichtung des Kabels voneinander beabstandet angeordnet sind und den Bearbeitungsbereich umgeben.
Eine derartig aufgebaute Kabelverspanneinrichtung stellt eine zuverlässige und kostengünstige Lösung zur Straffung des Kabels dar. Durch die Anordnung wird insbesondere sichergestellt, dass das Kabel zwischen der Zugeinheit und der Halteeinheit und somit auch im Bearbeitungsbereich gespannt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Einrichtung zur Kabelzuführung, die ggf. auch außerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorliegt, die Kabelzuführung unterbricht, wonach die Halteeinheit und die Zugeinheit das Kabel zunächst fixieren. Anschließend kann die Zugeinheit das Kabel im Bearbeitungsbereich straffen, z. B. dadurch, dass sich die Zugeinheit mechanisch von der Halteeinheit wegbewegt. Vorzugsweise sollte vermieden werden, dass das Kabel hierbei unverhältnismäßig gedehnt wird. Zur Verstellung der Zugeinheit kann ein Linearmotor oder eine sonstige aktuatorische Einrichtung verwendet werden. Bevorzugt kann der Aktuator über einen Kolben mit der Zugeinrichtung verbunden werden. Der Aktuator kann dann – über den Kolben – die Zugeinheit verschieben.
Die Halteeinheit kann auch als Zugeinheit ausgebildet sein. Selbstverständlich kann auch eine reine Klemmung des Kabels, also ohne eine Straffung, vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Zugeinheit in Vorschubrichtung des Kabels vor dem Eintritt des Kabels in den Bearbeitungsbereich und die Halteeinheit nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet ist.
Es hat sich gezeigt, dass aus konstruktiven Gründen eine derartige Kabelverspanneinrichtung von Vorteil sein kann. Es ist insbesondere von Vorteil, wenn weitere Einrichtungen, die in Vorschubrichtung nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet sind, d. h. Einrichtungen, die das Kabel erst erreicht, nachdem das Kabel von dem Laserstrahl bearbeitet wurde, von einem Spannen des Kabels im Bearbeitungsbereich nicht beeinträchtigt werden. Bei einer Einrichtung, die vorzugsweise nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet ist, kann es sich um eine herkömmliche mechanische Abisoliereinrichtung handeln, für deren Abisolierprozesse und gegebenenfalls Ablängprozesse es wesentlich ist, dass die Position des Kabels nicht durch die Zugeinheit verändert wird. Der Fachmann kann die Zugeinheit und die Halteeinheit aber selbstverständlich auch anderweitig anordnen, sollte dies sinnvoll erscheinen.
Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass eine Entlüftungseinrichtung vorgesehen ist, um Partikelablagerungen und/oder Partikelniederschlagsdämpfe abzuführen.
Durch die bei der Verdampfung der Kabelisolierung entstehenden Dämpfe, die unter anderem Feststoffe enthalten können, kann es zu einer nachteiligen Verschmutzung der Anlage kommen. Eine Verschmutzung der Anlage ist insbesondere deshalb unvorteilhaft, da optische Komponenten wie die Umlenkspiegel in der Vorrichtung enthalten sind, die bei einer Verschmutzung nur noch eingeschränkt funktionstüchtig sind. Durch eine Verschmutzung der Umlenkspiegel kann eine erhöhte Absorbierung und verminderte Reflexion der Laserstrahlen erfolgen, wodurch sich die Umlenkspiegel ggf. auch übermäßig erhitzen und somit an Lebensdauer verlieren können. Weiterhin können unerwünschte und gefährliche gasförmige Stoffe bei der Verdampfung bestimmter Isolationsmaterialien entstehen. Beispielsweise ist es denkbar, dass bei der Verdampfung von PVC das enthaltene Chlorfrei wird. Um ein unkontrolliertes Austreten von Gasen, Dämpfen, etc. und eine Verschmutzung der Anlage zu vermeiden und die Gase und Dämpfe aus der Vorrichtung abzuführen, kann eine Entlüftungseinrichtung somit von Vorteil sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Entlüftungseinrichtung wenigstens eine Gebläseeinheit aufweist.
Die Entlüftungseinrichtung mit wenigstens einer Gebläseeinheit, insbesondere auch mit den Merkmalen, die hinsichtlich der Entlüftungseinrichtung nachfolgend noch näher beschrieben werden, stellt eine dritte unabhängige Erfindung dar. Eine Entlüftungseinrichtung mit einer Gebläseeinheit ist aus dem Stand der Technik für Vorrichtungen zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung eines Kabels nicht bekannt, gleichwohl stellt eine derartige Entlüftungseinrichtung mit einer Gebläseeinheit einen erheblichen Vorteil dar.
Die auftretenden Verschmutzungen lassen sich alleine mit einer Absaugung nicht zuverlässig entfernen, insbesondere verbleiben Ablagerungen sowohl am Kabel als auch im Bearbeitungsbereich, wodurch sowohl die Qualität des Kabels nicht optimal ist und außerdem der Prozess des Abisolierens mittels des Lasers in der Folge aufgrund der Partikel und der Verschmutzung leidet.
Die Entlüftungseinrichtung mit der wenigstens einen Gebläseeinheit stellt für alle Vorrichtungen zur Abisolierung von Kabeln unter Verwendung einer Laserquelle einen erheblichen Vorteil dar, unabhängig davon wie deren Komponenten angeordnet oder beschaffen sind. Insbesondere lässt sich die Entlüftungseinrichtung auch unabhängig davon einsetzen, ob und wenn ja wie viele Umlenkspiegel vorgesehen und wie diese angeordnet sind. Jede beliebige Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln unter Verwendung einer Laserquelle kann in erheblicher Weise von der vorgenannten und nachfolgend noch näher beschriebenen Entlüftungseinrichtung profitieren, mit der es erstmals möglich ist, Partikelablagerungen und/oder Partikelniederschlagsdämpfe und/oder Gase aus einer solchen Anlage ausreichend gut und sicher abzuführen.
Die Merkmale der drei vorstehend und nachfolgend beschriebenen Erfindungen lassen sich beliebig miteinander einzeln oder in beliebigen Zusammensetzungen miteinander kombinieren.
Es hat sich gezeigt, dass eine rein absaugende Entlüftungseinrichtung nicht in allen Fällen ausreichend ist. Entsprechend kann eine einblasende und zusätzlich gegebenenfalls absaugende Entlüftungseinrichtung von Vorteil sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Gebläseeinheit eingerichtet ist, einen Luftstrom zu erzeugen, der auf den Bearbeitungsbereich, insbesondere die Bearbeitungspunkte, ausgerichtet ist.
Es kann von Vorteil sein, den Luftstrom in Richtung der Bearbeitungspunkte zu lenken, da an dieser Stelle die wesentliche Verdampfung der Kabelisolierung stattfindet. Es hat sich gezeigt, dass dies die Laserabisolierung des Kabels nicht stört.
Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass die Gebläseeinheit einen Luftverteilungsring aufweist, der das Kabel angrenzend an den Bearbeitungsbereich umgibt.
Der Luftverteilungsring kann derart eingerichtet sein, dass dem Ring eine Zuluft zugeführt wird, die sich innerhalb des Rings verteilt und über eine beliebige Anzahl Düsen an der Innenseite und vorzugsweise mittig des Rings wieder austritt. Es kann sich dabei auch um eine Ringdüse, also um eine durchgängige Schlitzung entlang der inneren Ringfläche, handeln. Die Düsen können in vorteilhafter Weise in Richtung des Bearbeitungsbereiches ausgerichtet sein. Die Ausrichtung der Düsen zueinander kann verschieden sein. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass ein Teil der Düsen auf den Bearbeitungsbereich und ein weiterer Teil der Düsen auf einen weiteren Bereich innerhalb der Vorrichtung ausgerichtet ist bzw. ausgerichtet sind.
Der Ring kann derart angeordnet bzw. gestaltet sein, dass das Kabel vorzugsweise mittig durch den Ring verläuft. Der Ring kann das Kabel somit vorzugsweise radial von allen Seiten umgeben.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Entlüftungseinrichtung einen Absaugstutzen aufweist, wobei der Absaugstutzen einen koaxial zur Vorschubrichtung des Kabels verlaufenden Abschnitt aufweist, durch den das Kabel verläuft.
Mit einem Absaugstutzen ist an dieser Stelle nicht zwingend gemeint, dass die Abluft durch diesen Stutzen aktiv abgesaugt wird. Das Austreten der Luft kann auch rein passiv oder bedingt durch den Luftstrom einer einblasenden Gebläseeinheit erfolgen. Es kann konstruktiv von Vorteil sein, dass der Absaugstutzen einen vorzugsweise koaxial zum Kabel verlaufenden Abschnitt aufweist.
Der Abschnitt des Absaugstutzens, durch den sich das Kabel erstreckt, Ist vorzugsweise derart gestaltet, dass der Abschnitt das Kabel radial von allen Seiten umgibt und das Kabel vorzugsweise mittig durch den Abschnitt verläuft.
Der Absaugstutzen weist vorzugsweise wenigstens einen zweiten Abschnitt auf, der sich vorzugsweise winklig an den Abschnitt anschließt, durch den das Kabel verläuft. Der Abschnitt, durch den sich das Kabel erstreckt, weist vorzugsweise ein dem Bearbeitungsbereich zugewandtes offenes Ende und ein von dem Bearbeitungsbereich abgewandtes zweites Ende auf, welches geeignet ist, das Kabel durchzulassen. Das Kabel dringt durch die dem Bearbeitungsbereich zugewandte Öffnung in den Abschnitt ein oder verlässt ihn dort, je nachdem ob der Absaugstutzen vor oder nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet ist. Auf der jeweils anderen Seite des Abschnitts verlässt das Kabel den Abschnitt wieder bzw. dringt in diesen ein, je nach Anordnung des Absaugstutzens. Der Abschnitt kann eine Führung und/oder Zentrierung für das Kabel aufweisen.
Der winklig an dem Abschnitt, durch den das Kabel durchgeführt wird, angeordnete weitere Abschnitt verläuft vorzugsweise rechtwinklig und dient vorzugsweise dazu, einen Anschluss einer Absaugeinrichtung anzuschließen. Der winklig angeordnete Abschnitt ermöglicht es in einfacher Weise, einen Anschluss für eine Absaugeinrichtung anzuschließen, ohne dass die Durchführung des Kabels durch den anderen Abschnitt beeinträchtigt wird.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass die Gebläseeinheit, vorzugsweise mit dem Luftverteilungsring, und der Absaugstutzen derart angeordnet sind, dass eines der Bauteile vor und eines der Bauteile nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet sind, vorzugsweise möglichst nahe angrenzend an den Bearbeitungsbereich. Die Gebläseeinheit kann somit einen Luftstrom auch direkt in Richtung des Absaugstutzens leiten.
Eine Anordnung des Absaugstutzens nach dem Bearbeitungsbereich kann den Vorteil haben, dass Partikelreste vom Kabel noch abgesaugt werden können, während das Kabel den Abschnitt des Absaugstutzens durchläuft. Andererseits kann eine Anordnung der Gebläseeinheit nach dem Bearbeitungsbereich den Vorteil haben, dass hier noch effizienter Partikelreste abgeblasen werden können. In Versuchen hat sich eine Anordnung der Gebläseeinheit nach der Bearbeitungsstation als vorteilhaft herausgestellt.
Erfindungsgemäß kann weiter vorgesehen sein, dass ein Filtersystem, vorzugsweise ein Aktivkohlefiltersystem, zur Reinigung einer Abluft der Entlüftungseinrichtung vorgesehen ist.
Ein solches Filtersystem kann von Vorteil sein, um gesundheitsschädliche Dämpfe und Gase zu reinigen. Insbesondere die Verwendung von Aktivkohlefiltern zur Filterung von Gasen ist eine bewährte Maßnahme. Ein Aktivkohlefilter kann Staub, Schwermetalle und giftige Chemikalien abfiltrieren. Aktivkohle ist auch geeignet um Oxidationsmittel, wie Chlor, aus einer Abluft zu entfernen.
Erfindungsgemäß kann außerdem vorgesehen sein, dass die Umlenkspiegel in ihrem Abstand zu dem Kabel derart angeordnet sind, dass die Umlenkspiegel möglichst weit außerhalb des Fokus des auf das Kabel treffenden Laserstrahls liegen.
Die Ausrichtung der Umlenkspiegel außerhalb des Fokus des Laserstrahls kann von Vorteil sein, da der Laserstrahl die Spiegel in diesem Fall weniger stark erhitzt. Je näher die Umlenkspiegel an dem Kabel angeordnet sind, desto näher liegen sie im Fokus des Laserstrahls. Eine entsprechend beabstandete Anordnung der Spiegel zu dem Kabel kann demnach von Vorteil sein, kann aber selbstverständlich durch konstruktive Maßnahmen und Größenbeschränkungen in der Vorrichtung limitiert sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kühlung der Umlenkspiegel oder eine entsprechende Auslegung der Umlenkspiegel aus einem hitzebeständigen Material vorgesehen sein.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass eine Abisoliereinrichtung zur Ablängung des Kabels und/oder zur mechanischen Abisolierung von Kabelenden des Kabels vorgesehen ist, wobei die Abisoliereinrichtung in Vorschubrichtung des Kabels nach dem Bearbeitungsbereich angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln ist geeignet, eine Abisolierung an beliebigen Stellen des Kabels, insbesondere zwischen den Kabelenden vorzunehmen. Im Sinne eines effizienten Inline-Verfahrens kann es allerdings von Vorteil sein, eine Abisolierung von Kabelenden und/oder eine Ablängung des Kabels im Anschluss an die erfindungsgemäße Vorrichtung durchzuführen.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, Verfahrensschritte, die der Kalibrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Programmablauf eines Abisoliervorgangs dienen, durch eine Software mit Programmcodemitteln auf einem PC, Mikrocomputer oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung auszuführen. Alternativ kann auch eine Hardwareimplementierung eines solchen Verfahrens, z. B. in der Form eines ASICs oder FPGAs, vorgesehen sein.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Abisolierung von Kabeln mit einer Vorrichtung zum Abisolieren von Kabeln mit einer Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung eines Kabels gemäß vorherigen Ausführungen. Das Kabel kann gemäß dem Verfahren nach dem Durchlaufen der Vorrichtung zum Abisolieren von Kabeln mit einer Laserquelle einer Abisoliereinrichtung zur Ablängung des Kabels und/oder zur mechanischen Abisolierung von Kabelenden des Kabels zugeführt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kombiniert die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer grundsätzlich bekannten mechanischen Abisoliereinrichtung. Derartige mechanische Abisoliereinrichtungen, insbesondere auch die AM-Reihe der Anmelderin haben sich zur schnellen, exakten und zuverlässigen Abisolierung großer Kabelmengen bewährt. Derartige Vorrichtungen sind geeignet, die Kabel in der gewünschten Länge abzulängen und an einem oder beiden Enden abzuisolieren, wobei hier ein Vollabzug oder ein Teilabzug maschinenabhängig bzw. steuerungsabhängig möglich ist. Eine Kombination der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der mittels einer Laserquelle abisoliert wird, mit einer mechanischen Abisoliereinrichtung ermöglicht es zuverlässig, schnell und kostengünstig Kabel herzustellen, die auf die gewünschte Länge abgelängt sind und vorzugsweise eine oder mehrere Aussparungen, Fenster, ringförmige Spalte oder Längsschlitze oder Kombinationen hieraus aufweisen und bei denen gegebenenfalls auch noch ein oder beide Enden abisoliert sind. Mit einer derartigen Anlage lassen sich somit alle Kabeltypen in beliebiger Art und Weise bearbeiten.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass eine Vorschubeinheit der Abisoliereinrichtung zum Vorschub des Kabels in Vorschubrichtung durch die Vorrichtung zum Abisolieren von Kabeln mit einer Laserquelle verwendet wird und/oder den Vorschub unterstützt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann zu weiteren sinnvollen Kombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.
Es zeigt schematisch:
1 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführung;
2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;
3. eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer dritten Ausführungsform;
4 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Kabelverspanneinrichtung und einem Absaugstutzen einer Entlüftungseinrichtung;
5 eine Entlüftungseinrichtung zur Abführung von Partikelablagerungen;
6 eine Gebläseeinheit einer Entlüftungseinrichtung mit einem Luftverteilungsring;
7 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Kombination mit einer mechanischen Abisoliereinrichtung;
8a ein erfindungsgemäß in Umfangsrichtung abisoliertes Kabel;
8b ein erfindungsgemäß in Längsrichtung abisoliertes Kabel; und
8c ein erfindungsgemäß in Umfangsrichtung und Längsrichtung abisoliertes Kabel.
1 zeigt eine beispielhafte Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 mit einer Laserquelle 3 zur Erzeugung eines Laserstrahls 4 zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung 5 eines Kabels 2. Die Kabelisolierung 5 ummantelt eine metallische Kabelader 6 des Kabels 2.
Die Vorschubrichtung des Kabels 2 verläuft in 1 aus der Bildebene hinaus. Im Strahlengang bzw. dem Laserstrahl 4 der Laserquelle 3 befindet sich eine Ablenkeinheit 7 zur Ablenkung des Laserstrahls 4. Weiter vorgesehen sind zwei Umlenkspiegel 8. Die Ablenkeinheit 7 kann den Laserstrahl 4 dabei derart steuern, dass der Laserstrahl 4 in einem Bearbeitungsbereich 9 des Kabels 2 sowohl direkt auf einen ersten Bearbeitungspunkt 9.1 als auch auf die Umlenkspiegel 8 ausrichtbar ist, wobei die Umlenkspiegel 8 derart positioniert sind, dass der Laserstrahl 4 auf einen zweiten Bearbeitungspunkt 9.2 des Kabels 2 und einen dritten Bearbeitungspunkt 9.3 des Kabels 2 umlenkbar ist.
Im vorliegenden Beispiel ist die Ablenkeinheit 7 dazu ausgelegt, den Laserstrahl 4 zunächst um 90° abzulenken. Dies ist optional. In einer einfachen Ausführung genügt es, wenn die Ablenkeinheit den Laserstrahl auf die drei Bearbeitungspunkte 9.1, 9.2, 9.3 auslenken kann.
Die Bearbeitungspunkte 9.1, 9.2, 9.3 sind gleichmäßig über den Umfang der Kabelisolierung 5 verteilt und somit um 120° zueinander versetzt und vorzugsweise ringförmig um den Umfang des Kabels 2 verteilt. Die Laserquelle 3 ist vorzugsweise ein CO₂-Gaslaser. Es kann eine Verstelleinheit 10 vorgesehen sein, um die Umlenkspiegel 8, in ihrer Ausrichtung zu verstellen. Dies ist optional.
Um eine optimale Fokussierung des Laserstrahls 4 für einen Bearbeitungspunkt zu erreichen, ist im Ausführungsbeispiel der 1 eine Fokussierungseinheit 11 vorgesehen, die der Laserstrahl 4 vor Eintritt in die Ablenkeinheit 7 durchläuft. Die Ablenkeinheit 7 kann vorzugsweise ein 2D-Laserscanner sein.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Der wesentliche Teil dieser Ausführung ist dabei identisch mit der Ausführung gemäß 1 und nachfolgend daher nicht nochmal dargelegt. Dies gilt auch für sich wiederholende Komponenten in den weiteren Ausführungsbeispielen der 3 bis 8. In dem Ausführungsbeispiel der 2 ist die Fokussiereinheit 11 in die Ablenkeinheit 7 integriert. Die Ablenkeinheit 7 kann in vorteilhafter Weise als 3D-Laserscanner ausgebildet sein.
Es ist auch möglich, einen 2D-Laserscanner bzw. eine Ablenkeinheit 7 wie in 1 gezeigt, zu verwenden und auf die Fokussierungseinheit 11 ersatzlos zu verzichten.
Die 3 zeigt eine weitere mögliche Ausführung der Vorrichtung 1, wobei gemäß der Ausführung in 2 eine Kombination aus Ablenkeinheit 7 und Fokussierungseinheit 11 verwendet wird. Der Laserstrahl 4 durchläuft nun allerdings eine initiale Strahlumlenkeinheit 12, die im Ausführungsbeispiel als Spiegel ausgebildet ist. Der Spiegel 12 ist vor der Ablenkeinheit 7 angeordnet, d. h. der Laserstrahl 4 erreicht zuerst den Spiegel 12. Dadurch ist es möglich, die Laserquelle 3 in einer von den Ausführungsbeispielen der 1 und 2 abweichenden Orientierung anzuordnen.
4 zeigt einen Ausschnitt der Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 in einer schematischen Schnittdarstellung durch ein Gehäuse 13 innerhalb dessen sich der Bearbeitungsbereich 9 befindet. Es kann von Vorteil sein, den Bearbeitungsbereich 9 innerhalb eines Gehäuses 13 oder eines separaten Gehäuses anzuordnen. Dies kann bereits aus Gründen der Sicherheit vor dem Laserstrahl 4 angezeigt sein. Die Umlenkspiegel 8 bzw. die optischen Komponenten bzw. der Bearbeitungsbereich 9 des Kabels 2 ist in dieser Darstellung nur als Bearbeitungseinheit 14 angedeutet.
Die 4 soll insbesondere eine beispielhafte Ausführung einer Kabelverspanneinrichtung 15 zeigen. Dabei sind eine Halteeinheit 15.1 und eine Zugeinheit 15.2 vorgesehen, die den Bearbeitungsbereich 9 bzw. die Bearbeitungseinheit 14 umgeben. Die Zugeinheit 15.2 ist dabei in Vorschubrichtung des Kabels 2 (symbolisiert durch die beiden einfachen Pfeile) vor dem Eintritt des Kabels 2 in den Bearbeitungsbereich 9 bzw. die Bearbeitungseinheit 14 angeordnet. Die Halteeinheit 15.1 ist im Beispiel nach dem Bearbeitungsbereich 9 bzw. der Bearbeitungseinheit 14 angeordnet.
Ein möglicher Ablauf während der Bearbeitung des Kabels 2 kann dabei wie folgt aussehen. Zunächst kann eine Vorschubeinheit 16 zur Kabelzuführung die Kabelzuführung stoppen. Anschließend können die Halteeinheit 15.1 und die Zugeinheit 15.2 das Kabel 2 fixieren. Schließlich kann die Zugeinheit 15.2 das Kabel 2 zwischen der Zugeinheit 15.2 und der Halteeinheit 15.1 spannen, z. B. dadurch, dass sich die Zugeinheit 15.2 in Längsrichtung des Kabels 2 von der Halteeinheit 15.1 so weit entfernt, dass das Kabel 2 ausreichend gestrafft ist. Die Bewegung der Zugeinheit ist durch einen Doppelpfeil symbolisiert.
Gegebenenfalls kann auch vorgesehen sein nur die Halteeinheit 15.1 zu verwenden und ein Straffen des Kabels 2 durch die Vorschubeinheit 16 zu erreichen, wobei die Vorschubeinheit 16 das Kabel 2 entgegen die Vorschubrichtung zieht.
In 4 ist weiter ein Teil einer Entlüftungseinrichtung 17, nämlich ein Absaugstutzen 17.1, dargestellt. An dem Absaugstutzen 17.1 ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Filtersystem 18 angeschlossen; eine Abluft ist mit einem gestrichelten Pfeil angedeutet.
5 zeigt eine vorteilhafte weitere Ausführung der Entlüftungseinrichtung 17. Die Entlüftungseinrichtung 17 ist angrenzend an den Bearbeitungsbereich 9 angeordnet, wobei aus Gründen der Übersicht die Umlenkspiegel 8 und die weiteren optischen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 nicht dargestellt sind. in der Darstellung nach 5 hat der Laserstrahl 4 im Bearbeitungsbereich die Kabelisolierung 5 bereits verdampft, so dass die Kabelader 6 frei liegt. Die Entlüftungseinrichtung 17 weist eine Gebläseeinheit 17.2 auf, die einen Luftstrom 19 erzeugt, der vorzugsweise auf den Bearbeitungsbereich 9 bzw. auf die Bearbeitungspunkte 9.1, 9.2, 9.3 ausgerichtet ist. In dem in der 5 gezeigten Beispiel weist die Gebläseeinheit 17.2 einen Luftverteilungsring 20 auf, der das Kabel 2 angrenzend an den Bearbeitungsbereich 9 umgibt. Der Luftverteilungsring 20 weist eine Luftzuführung 21 und Düsen 22 zum Luftaustritt auf.
Die Entlüftungseinrichtung 17 umfasst weiter einen Absaugstutzen 17.1, der einen koaxial zur Vorschubrichtung des Kabels 2 verlaufenden Abschnitt 170 aufweist, durch den das Kabel 2 verläuft. Die Abluft kann somit durch den Absaugstutzen 17.1 austreten, wobei dies entweder aktiv durch eine Absaugeinrichtung (nicht dargestellt) geschehen kann und/oder bedingt durch den Luftstrom 19 der Gebläseeinheit 17.2 erfolgt.
Der Abschnitt 170 weist eine Kabelführung 172 zur Durchführung des Kabels 2 durch den Abschnitt 170 auf. Der Abschnitt 170 ist vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet. An den Abschnitt 170 schließt sich ein weiterer Abschnitt 171 an, der winklig mit dem Abschnitt 170 verbunden ist. Der Abschnitt 171 kann dazu dienen, ein Filtersystem 18, wie in 4 dargestellt, anzuschließen. Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass an den Abschnitt 171 ein Ansaugstutzen einer nicht näher dargestellten Absaugeinrichtung angeschlossen wird. Der Anschluss kann dabei erfolgen, ohne dass die Durchführung des Kabels 2 durch den Abschnitt 170 beeinträchtigt wird. Der Abschnitt 170 weist ein offenes, dem Bearbeitungsbereich 9 zugewandtes Ende 173 auf, aus dem auch das Kabel 2 im Ausführungsbeispiel austritt. Das gegenüberliegende Ende des Abschnitts 170 weist eine Öffnung 174 auf, durch welche das Kabel 2 in den Abschnitt 170 eintritt. Um die Wirkung der Absaugeinrichtung nicht zu beeinträchtigen, ist die Öffnung 174 kleiner als die Öffnung 173, vorzugsweise im Wesentlichen derart gestaltet, dass die Kabel 2, deren Abisolierung vorgesehen ist, problemlos durchgeführt werden können.
Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist der Absaugstutzen 17.1 vor dem Bearbeitungsbereich 9 angeordnet und der Luftverteilungsring 20 bzw. die Gebläseeinheit 17.2 nach dem Bearbeitungsbereich 9, d. h. an einer Position, die das Kabel 2 durchfährt, wenn die Kabelisolierung 5 bereits im gewünschten Maß abisoliert ist.
Die Anordnung kann auch genau andersherum gewählt werden, d. h. dass der Absaugstutzen 17.1 nach dem Bearbeitungsbereich 9 angeordnet ist.
In 6 ist ein beispielhafter Luftverteilungsring 20 der Gebläseeinheit 17.2 in einer Draufsicht dargestellt. Dargestellt ist auch die Luftzuführung 21. Weiter beinhaltet der Luftverteilungsring 20 die bereits erwähnten Düsen 22 zum Erzeugen des Luftstromes 19.
In 7 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 in Kombination mit einer Abisoliereinrichtung 23 gezeigt. Es handelt sich hierbei um eine mechanische Abisoliereinrichtung 23 zur Ablängung des Kabels 2 und/oder zur mechanischen Abisolierung von Kabelenden des Kabels 2. Die Abisoliereinrichtung 23 ist der Vorrichtung 1 nachgeschaltet. Die nachgeschaltete Abisoliereinrichtung 23 weist dabei eine Vorschubeinheit 16 auf, die das Kabel 2 in Vorschubrichtung durch die Vorrichtung 1 zum Abisolieren von Kabeln 2 mittels der Laserquelle 3 bewegt. Selbstverständlich muss eine solche Vorschubeinheit 16 nicht in die Abisoliereinrichtung 23 integriert sein. Eine Vorschubeinheit 16 kann stattdessen auch in der Vorrichtung 1 (wie in 4 gezeigt) oder an einer sonstigen Stelle vorgesehen sein.
Es bietet sich jedoch an, zum Vorschub des Kabels 2 durch die Vorrichtung 1 die ohnehin vorhandene Vorschubeinheit 16 der Abisoliereinrichtung 23 zu verwenden. Gegebenenfalls auch in Kombination bzw. unterstützend zu einer eigenen Vorschubeinheit 16 der Vorrichtung 1.
In 7 ist weiter optional eine Kabelverspanneinrichtung 15 gezeigt, die unabhängig von der Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 mit der Laserquelle 3 ausgebildet ist und Teil einer Inline-Anlage sein kann. Die Kabelverspanneinrichtung 15 weist eine Zugeinheit 15.2 und eine Halteeinheit 15.1 auf, die die Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 mit der Laserquelle 3 umgeben.
Gemäß einem Verfahren zur Abisolierung von Kabeln 2 durchläuft das Kabel 2 zunächst die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 mit der Laserquelle 3, wobei beispielsweise eine Kabelabisolierung vorgenommen wird, durch welche vorzugsweise zwischen zwei späteren Kabelenden ein ringförmiger Spalt freigelegt wird. Anschließend wird das Kabel 2 in die Abisoliereinrichtung 23 geführt, wobei eine Ablängung des Kabels 2 und gegebenenfalls eine mechanische Abisolierung von einem oder beiden Kabelenden vorgenommen wird.
In 8a ist eine beispielhafte ringförmig umlaufende Kabelabisolierung gezeigt, wie diese durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 mit der Laserquelle 3 vorgenommen werden kann.
In 8b ist eine weitere Form der Abtragung von Teilen der Kabelisolierung 5 gezeigt, wie dies ebenfalls durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Abisolierung von Kabeln 2 mit einer Laserquelle 3 erfolgen kann. Anstelle der Kabelabisolierung in Umfangsrichtung des Kabels 2 liegt nun eine Kabelabisolierung in Längsrichtung des Kabels 2 vor. Gezeigt ist ein Längsspalt bzw. ein sich in Längsrichtung/Vorschubrichtung erstreckendes Fenster.
In 8c ist schließlich eine Kombination aus einer Kabelabisolierung in Umfangsrichtung und Längsrichtung gezeigt. Zunächst kann hierzu eine Kabelabisolierung in Umfangsrichtung vorgenommen werden. Anschließend kann eine Längsschlitzung durchgeführt werden. Abschließend kann eine erneute Abisolierung in Umfangsrichtung vorgenommen werden. Der zwischen den beiden in Umfangsrichtung (ringförmig) verdampften Kabelisolierungen liegende Rest der Kabelisolierung 5 des Kabels 2 kann in einem weiteren Schritt sehr einfach von der Kabelader 6 abgenommen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so eingerichtet, dass der Laserstrahl 4 immer direkt auf die Achse bzw. das Zentrum der Kabel 2 zielt.
Während der Bearbeitung des Kabels 2 mit dem Laserstrahl 4 ist eine Bewegung der Umlenkspiegel 8 zu der Auslenkung des Laserstrahls 4 nicht nötig. Diese könnten diesbezüglich unbeweglich sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1943374 [0004]
US 2007/0151959 [0006]

Claims

Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln mit einer Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung eines Kabels, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablenkeinheit (7) zur Ablenkung des Laserstrahls (4) und zwei Umlenkspiegel (8) vorgesehen sind, wobei die Ablenkeinheit (7) den Laserstrahl (4) derart steuert, dass der Laserstrahl (4) in einem Bearbeitungsbereich (9) des Kabels (2) sowohl direkt auf einen ersten Bearbeitungspunkt (9.1) als auch auf die Umlenkspiegel (8) ausrichtbar ist, wobei die Umlenkspiegel (8) derart positioniert sind, dass der Laserstrahl (4) auf einen zweiten Bearbeitungspunkt (9.2) des Kabels (2) und einen dritten Bearbeitungspunkt (9.3) des Kabels (2) umlenkbar ist, wobei die Bearbeitungspunkte (9.1, 9.2, 9.3) 60° bis 170° zueinander versetzt auf dem Umfang der Kabelisolierung (5) verteilt sind.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungspunkte (9.1, 9.2, 9.3) 120° +/– 10° zueinander versetzt auf dem Umfang der Kabelisolierung (5) verteilt sind.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserquelle (3) ein Gaslaser, vorzugsweise ein CO₂-Gaslaser ist.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fokussierungseinheit (11) vorgesehen ist, die der Laserstrahl (4) vor Eintritt in die Ablenkeinheit (7) durchläuft, oder die Ablenkeinheit (7) eine Fokussierungseinheit (11) beinhaltet.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (7) als 2D-Laserscanner oder 3D-Laserscanner ausgebildet ist.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubeinheit (16) zur Kabelzuführung vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, eine Endloszuführung zu ermöglichen.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kabelverspanneinrichtung (15) vorgesehen ist, die dazu eingerichtet ist, das Kabel (2) im Bearbeitungsbereich (9) zu fixieren und/oder zu straffen.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelverspanneinrichtung (15) eine Halteeinheit (15.1) und eine Zugeinheit (15.2) aufweist, wobei die Halteeinheit (15.1) und die Zugeinheit (15.2) in Vorschubrichtung des Kabels (2) voneinander beabstandet angeordnet sind und den Bearbeitungsbereich (9) umgeben.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugeinheit (15.2) in Vorschubrichtung des Kabels (2) vor dem Eintritt des Kabels (2) in den Bearbeitungsbereich (9) und die Halteeinheit (15.1) nach dem Bearbeitungsbereich (9) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlüftungseinrichtung (17) vorgesehen ist, die Partikelablagerungen und/oder Partikelniederschlagsdämpfe abführt.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (17) wenigstens eine Gebläseeinheit (17.2) aufweist.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinheit (17.2) eingerichtet ist, einen Luftstrom (19) zu erzeugen, der auf den Bearbeitungsbereich (9), insbesondere die Bearbeitungspunkte (9.1, 9.2, 9.3), ausgerichtet ist.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseeinheit (17.2) einen Luftverteilungsring (20) aufweist, der das Kabel (2) angrenzend an den Bearbeitungsbereich (9) umgibt.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungseinrichtung (17) einen Absaugstutzen (17.1) aufweist, wobei der Absaugstutzen (17.1) einen koaxial zur Vorschubrichtung des Kabels (2) verlaufenden Abschnitt (170) aufweist, durch den das Kabel (2) verläuft.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filtersystem (18), vorzugsweise ein Aktivkohlefiltersystem, zur Reinigung einer Abluft der Entlüftungseinrichtung (17) vorgesehen ist.
Vorrichtung zur Abisolierung von Kabeln nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablsoliereinrichtung (23) zur Ablängung des Kabels (2) und/oder zur mechanischen Abisolierung von Kabelenden des Kabels (2) vorgesehen ist, wobei die Abisoliereinrichtung (23) in Vorschubrichtung des Kabels (2) nach dem Bearbeitungsbereich (9) angeordnet ist.
Verfahren zur Abisolierung von Kabeln mit einer Vorrichtung zum Abisolieren von Kabeln mit einer Laserquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls zur punktgenauen Verdampfung von Teilen einer Kabelisolierung eines Kabels nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (2) nach dem Durchlaufen der Vorrichtung (1) zum Abisolieren von Kabeln (2) mit einer Laserquelle (3) einer Abisoliereinrichtung (23) zur Ablängung des Kabels (2) und/oder zur mechanischen Abisolierung von Kabelenden den Kabels (2) zugeführt wird.
Verfahren zur Abisolierung von Kabeln nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorschubeinheit (16) der Abisoliereinrichtung (23) zum Vorschub des Kabels (2) in Vorschubrichtung durch die Vorrichtung (1) zum Abisolieren von Kabeln (2) mit einer Laserquelle (3) verwendet wird und/oder den Vorschub unterstützt.