DE3902158A1 - Verfahren zur entfernung eines isolierueberzuges eines elektrischen leitungsdrahtes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur entfernung eines isolierueberzuges eines elektrischen leitungsdrahtes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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Hiroshi Tsukahara
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung eines elektrischen Isolierüberzuges eines relativ dünnen elektrischen Leitungsdrahtes, wie beispielsweise eines vinylbeschichteten, elektrischen Leitungsdrahtes, mittels eines Laserstrahles, ohne daß dessen Ader beschädigt wird.
Eine Vielfalt von Flachkabeln wurde in weitem Ausmaß gegenwärtig als Leitungskabel, beispielsweise für Computer, Büroautomatisierungsanlagen, Nachrichtentechnik oder Video etc., verwendet. Diese auf diesen Gebieten verwendeten Kabel haben gewöhnlich eine Dicke von 1 bis 2 mm, einen Leiterdurchmesser von etwa 1 mm und die Anzahl der Aderdrähte ist 10 bis 60 oder mehr. Jeder Aderdraht besteht aus etwa sieben verdrillten Fäden, von denen jeder gewöhnlich einen Durchmesser von einem hundert und einigen zehn Mikrometern aufweist. Die Verbindung zwischen einem Flachkabel und einem Steckverbinder erfolgt auf verschiedene Weise.
Ein typisches Ausführungsbeispiel ist das Stift-Einstemmen, bei welchem eine besonders ausgebildete Vorrichtung dazu verwendet wird, ein Flachkabel mit einem bestimmten Steckverbinder zu verbinden. Als Alternative ist es möglich, den Isolierüberzug mittels eines Abisolierwerkzeuges mühelos zu entfernen.
Ferner zwingt die jüngste Tendenz zu leichteren, dünneren, kürzeren und kleineren Erzeugnissen dazu, die elektronischen Teile zu miniaturisieren und leichter zu machen, und gleichermaßen wird die Größe von Schaltungskarten kleiner bemessen, unter Berücksichtigung einer Verbesserung des Betriebes derselben. Im Gegensatz hierzu wird die Größe eines flachen Signalkabels, das die gedruckten Schaltungskarten miteinander verbindet, noch nicht kleiner bemessen. Ein Bereich, der durch den Steckverbinder auf der gedruckten Schaltungskarte eingenommen wird, ist verhältnismäßig groß, und seine Biegsamkeit sollte größer sein, da ein Spalt zwischen den aufgeschichteten, gedruckten Schaltungskarten kleiner wird.
Ein Ausführungsbeispiel eines Flachkabels, das den vorausgehend aufgeführten Anforderungen genügen kann, umfaßt dreißig dünne Adern, wovon jede aus sieben verdrillten Fäden besteht, die jeweils einen Durchmesser von 20 µm aufweisen. Die Dicke des Flachkabels ist 500 µm und die Breite 15 mm. Die Biegsamkeit dieses Kabels ist hervorragend.
Ein Isolierüberzug eines bekannten Flachkabels kann mühelos mittels einer mechanischen Abisoliervorrichtung entfernt werden, da die Fläche einer jeden Ader etwa gleich 0,3 mm2 ist. Ferner kann ein Stift-Einstemmen deshalb mit einer speziell aufgebauten Vorrichtung ausgeführt werden.
Jedoch ist es bei den vorausgehend aufgeführten Flachkabeln, dessen Adern sehr dünn sind, nahezu unmöglich, eine mechanische Abisoliervorrichtung zur Entfernung eines Isolierüberzuges zu verwenden und ein Stift-Einstemmen kann dabei nicht verwendet werden. Um diese Schwierigkeit zu überwinden, kann man eine Drahtabisoliervorrichtung verwenden, wie sie beispielsweise in Fig. 1 mit (60) bezeichnet ist, die aus einer Kombination von einer bekannten mechanischen Abisoliervorrichtung und Heizelementen (61 a, 61 b) besteht. In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen (1) ein Flachkabel.
Da die Adern eines derartigen Flachkabels sehr dünn sind, ist es sehr schwierig, die Ränder der Abisoliervorrichtung sehr nahe an die Adern heranzubringen. Selbst wenn dies erfolgt, kann das Problem einer Beschädigung der Adern auftreten, da es erforderlich ist, den Isolierüberzug von innen abzuschälen.
Es wurde ein Verfahren zur Entfernung eines Isolierüberzuges von einem Flachkabel zur Lösung dieser Probleme entwickelt.
Ein Ausführungsbeispiel einer bekannten Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird in der JP-OS 25 509/1984 beschrieben und ist in Fig. 2 dargestellt, in welcher das Bezugszeichen (1) einen elektrischen Leitungsdraht darstellt, der mit Isoliermaterial überzogen ist, (2) bezeichnet Adern, (40) eine Haltevorrichtung zum Festklemmen des Leitungsdrahtes, (41) ein Leitungsdrahtklemmelement, (42) einen Zylinder zum Antrieb des Leitungsdrahtklemmelementes, (43) einen Zylinder zum Antrieb einer Haltevorrichtung (44) zum Halten des Leitungsdrahtklemmelementes, (50) einen Laserstrahlgenerator und (51) einen Laserstrahl. Beim Betrieb wird der Leitungsdraht (1) in einer vorgegebenen Lage durch die Haltevorrichtung (40) gehalten und dem Laserstrahl (51) aus dem Laserstrahlgenerator (50) ausgesetzt. Der Isolierüberzug des Leitungsdrahtes (1) wird daher gemäß Fig. 2a abgeschmolzen. Anschließend wird der Leitungsdraht (1) durch die Drahthaltevorrichtung (40) in eine vorgegebene Position gefördert, in der sich das Leitungsdrahtklemmelement (41) befindet. In dieser Position klemmt das Leitungsdrahtklemmelement (41) den Leitungsdraht (1) mittels des Zylinders (42) gemäß Fig. 2b mit einem vorgegebenen Druck fest. Anschließend wird die Haltevorrichtung (44) für das Leitungsdrahtklemmelement durch den Zylinder (43) gemäß Fig. 2c in Pfeilrichtung bewegt, so daß der Isolierüberzug des Leitungsdrahtes (1) entfernt ist und die Adern (2) freiliegen.
Bei diesem Stand der Technik ist das Problem eines Durchschneidens der Adern (2) vorhanden, da der Leitungsdraht einfach mit einem Laserstrahl nahezu ohne Steuerung beaufschlagt wird. Insbesondere für ein dünnes Flachkabel wird dieses Problem schwerwiegend und es ist sehr schwierig, die Energie eines Laserstrahles genau zu steuern.
Ferner ist es zur Bildung eines freiliegenden Bereiches der Adern von vorgegebener Größe erforderlich, den Leitungsdraht (1) nach der Laserstrahlbeaufschlagung zu ziehen, während er vom Klemmelement gehalten wird. Dies erfordert eine dafür geeignete Vorrichtung. Ist ferner der Leitungsdraht (1) dünn, so können seine Adern dadurch gedehnt oder in einigen Fällen abgetrennt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein berührungsfreies Verfahren zur Entfernung eines Isolierüberzuges eines Leitungsdrahtes zu schaffen, das mit hoher Genauigkeit arbeitet, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entfernung eines Isolierüberzuges eines Leitungsdrahtes zu schaffen, die sich dazu eignet, einen freiliegenden Bereich vorgegebener Größe in jedem Abschnitt des Leitungsdrahtes zu bilden, ohne daß der Leitungsdraht nach einer Laserstrahlbeaufschlagung gezogen wird.
Erfindungsgemäß werden diese Aufgabenstellungen durch ein Verfahren gelöst, das gekennzeichnet ist durch den Verfahrensschritt einer Bestrahlung des elektrischen Leitungsdrahtes mit einem Laserstrahlimpuls, der eine kleine Impulsbreite und eine große Scheitelausgangsleistung hat.
Die Vorrichtung zur Entfernung eines Isolierüberzuges eines elektrischen Leitungsdrahtes ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen Laseroszillator, der einen Laserstrahlimpuls mit kurzer Impulsbreite und großer Scheitelausgangsleistung erzeugen kann, und eine Zylinderlinsenanordnung, um den Laserstrahlimpuls vom Laseroszillator auf das elektrische Kabel zu richten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung hat der Laserstrahl eine Rechteckwellenform und eine Leitungsdrahtpositioniervorrichtung mit einem Fenster, dessen Form einem Bereich des freizulegenden Drahtes entspricht, und ist in einem Laserstrahlbeaufschlagungsabschnitt des Leitungsdrahtes angeordnet.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine bekannte mechanische Abisoliervorrichtung zur Entfernung eines Isolierüberzuges von einem Flachkabel;
Fig. 2 in schematischer Weise ein bekanntes System zur Entfernung eines Isolierüberzuges mittels eines Laserstrahles;
Fig. 3 eine Schrägansicht eines Ausführungsbeispiels eines Flachkabels, von dem ein Abschnitt eines Isolierüberzuges erfindungsgemäß entfernt werden soll;
Fig. 4 ein Gesamtsystem einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 5 einen Grundaufbau einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform;
Fig. 6 eine Schrägansicht eines Flachkabels, von welchem ein Isolierüberzug entfernt werden soll;
Fig. 7 eine Schrägansicht eines Flachkabels, von dem ein Isolierüberzug erfindungsgemäß entfernt werden soll; und
Fig. 8 einen Grundaufbau einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Es wird auf die Einzelbeschreibung bevorzugter Ausführungsformen Bezug genommen.
Ein Ausführungsbeispiel eines Flachkabels (1), das erfindungsgemäß bearbeitet werden soll, ist in Fig. 3 dargestellt. Die Dicke (Durchmesser D) des Flachkabels (1) ist 0,5 mm und seine Breite (W) ist 15 mm. Die Anzahl der Adern beträgt dreißig.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das Bezugszeichen (70) einen Impulslaseroszillator, wie beispielsweise einen quererregten, mit Atmosphärendruck arbeitenden CO2-Laseroszillator, der anschließend als TEACO2-Laseroszillator bezeichnet wird und der einen Impulslaserstrahl (71) mit einer schmalen Impulsbreite und einer hohen Scheitelausgangsleistung liefern kann. Eine Zylinderlinse ist auf einer optischen Achse angeordnet, um den Laserstrahl (71) aus dem Impulslaseroszillator (70) auf einem Brennpunkt (71 a) zu kondensieren.
Wie allgemein bekannt ist, eignet sich der TEACO2- Laseroszillator (70) zur Erzeugung eines Impulslaserstrahles mit einer Impulsbreite von etwa 2 Mikrosekunden, einer Scheitelleistungsabgabe von 15 MW oder mehr und einer Wiederholungsfrequenz von 20 Impulsen/Sekunde.
Das Flachkabel (1) ist zwischen dem Brennpunkt (71 a) und der Zylinderlinse (10) angeordnet. Wäre das Flachkabel in einer weit vom Brennpunkt entfernten Position angeordnet, so könnte Laserenergie zum Isolationsdurchschlag der Luft um den Brennpunkt verbraucht werden.
Es wurden die vier folgenden Versuche durchgeführt: (1) Entfernungsprüfung des Vinylüberzuges des Flachkabels, (2) Lötprüfung, (3) Durchbruchspannungsprüfung und (4) Bearbeitungsgenauigkeitsprüfung.
Bei der Prüfung (1) wurden Laserstrahlen von 56 J/cm2, 70 J/cm2, 84 J/cm2, 112 J/cm2 und 140 J/cm2 verwendet. Es wurde gefunden, daß eine Entfernung des Überzuges möglich ist, wenn die Laserenergie gleich 84 J/cm2 oder höher ist.
Bei der Prüfung (2) ist das Löten zufriedenstellend, wenn ein Flußmittel verwendet wird. Bei der Prüfung (3) wurde gefunden, daß die Durchbruchspannung unendlich ist, wie bei der mechanischen Bearbeitung. Ferner hatte bei der Prüfung (4) die Bearbeitungsgenauigkeit einen hohen Wert von 3 ± 2 mm, da es möglich ist, den Laserstrahl optisch zu führen.
Der CO2-Impulslaser, der im allgemeinen zum Schneiden von Eisen-, Kupfer- oder Aluminiumblech verwendet wird, eignet sich zur Erzeugung eines Impulsstrahles mit einer Impulsbreite, die mehrere hundert Sekunden betragen kann, was ausreicht, um den Vinylüberzug und desgleichen eine Kupferader zu durchschneiden, selbst wenn die Impulsscheitelausgangsleistung klein ist. Daher ist eine gewünschte Bearbeitung schwierig, wenn nicht ein Laser, wie beispielsweise ein TEACO2-Laser oder ein YAG-Laser verwendet wird, der einen Impulsstrahl erzeugt, dessen Impulsbreite kleiner als die des vorausgehend aufgeführten CO2-Impulslasers ist. Beim Vergleich des TEACO2-Lasers mit dem YAG-Laser ist der TEACO2-Laser vorzuziehen, da eine Laserausgangsleistung des YAG-Lasers durch Kupfer stärker absorbiert wird.
Beim TEACO2-Laser können folgende Vorteile genützt werden:
  • (a) Infolge der kleinen Impulsbreite ist die Wärmeübertragung vernachlässigbar, so daß es möglich ist, einen Überzug auf einem winzigen Abschnitt eines Kabels zu entfernen.
  • (b) Da die Wellenlänge des Lasers gleich 10,6 µm beträgt, was dem langwelligen Infrarotlicht entspricht, ist die Absorption der Laserenergie in Kupfer, das im allgemeinen als Aderleiter eines Kabels verwendet wird, vernachlässigbar.
  • (c) Infolge einer großen Scheitelausgangsleistung erfolgt der Übergang des Überzugsmaterials aus der festen Phase über die flüssige Phase in die Gasphase innerhalb einer sehr kurzen Zeit.
  • (d) Erfolgt die Bestrahlung des Überzuges mit dem Laserstrahl in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre, so tritt keine Oxidation der Leiterader auf.
Es wurde gefunden, daß bei Verwendung eines Laserstrahls mit einer Impulsbreite von 5 Mikrosekunden, einer Scheitelausgangsleistung von 1 MW und einer Wellenlänge von 10,6 µm zur Entfernung eines Vinylüberzuges ein ausgezeichneter Zustand einer Leiterader erhalten wird, deren Überzug entfernt ist.
Es wird erneut auf Fig. 4 Bezug genommen, wonach der Impulslaserstrahl (71) mittels einer üblichen Linse in einem Punkt gesammelt wird. Befindet sich dieser Punkt vor dem elektrischen Leitungsdraht (1), so kann der Laserstrahl nicht zur Entfernung des Überzuges verwendet werden, da um den Punkt ein Luftisolationsdurchschlag auftritt, der zu einem Luftplasma führt, das die Laserenergie absorbiert. Daher wird bei dieser Ausführungsform die Zylinderlinse (10) verwendet, da eine derartige Linse den Laserstrahl nicht an einem Punkt fokussiert, sondern auf einer geraden Linie, deren Energiedichte viel kleiner als jene des Punktes ist und einen stabileren Überzugsentfernungsvorgang ermöglicht.
Wie beschrieben wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, einen Überzug eines dünnen Leiters in präziser Weise zu entfernen, ohne auf den Leiter eine unerwünschte Kraft auszuüben.
Fig. 5a zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 5a, in welcher die gleichen Bezugszeichen, wie sie in Fig. 4 verwendet werden, jeweils die gleichen oder entsprechende Elemente bezeichnen, befindet sich eine zweite Zylinderlinse (11) zwischen einer ersten Zylinderlinse (10) und einem Flachkabel (1), und eine Positionseinstellvorrichtung ist vorgesehen, um die Positionen der Zylinderlinsen (10, 11) auf einer optischen Achse eines Laserstrahlimpulses (71) aus dem Impulslaseroszillator (70) einzustellen, der vorzugsweise ein TEACO2-Laseroszillator ist. Ein Klemmelement (15) ist ferner zur Positionierung des Flachkabels (1) vorgesehen und weist ein Fenster (15 a) auf, wie in Fig. 5b dargestellt ist, die das Klemmelement (15) im einzelnen zeigt. Das Flachkabel (1) besteht bei dieser Ausführungsform aus zwanzig oder mehr parallel angeordneten Leitungsdrähten, von denen jeder einen Durchmesser von etwa 0,5 mm oder weniger und eine Leiterader (2) mit einem Durchmesser von etwa 120 µm oder weniger hat, wie in Fig. 6 dargestellt ist.
Die Entfernung der Isolierung bei einem derartigen Flachkabel erfolgt auf verschiedene Weise, entsprechend dem Erfordernis, es mit einer gewünschten Schaltungsanordnung zu verbinden. Fig. 7a zeigt einen Fall, wo die Überzüge aller Leitungsdrähte in einem ausgewählten Abschnitt des Flachkabels über die Breite desselben teilweise entfernt werden und Fig. 7b zeigt einen Fall, wo die Überzüge einiger der Leitungsdrähte in einem ausgewählten Bereich teilweise über eine Breite entfernt werden.
Um eine derartige bevorzugte Entfernung der Überzüge der das Flachkabel bildenden Leitungsdrähte vorzunehmen, wird der vom Laseroszillator (70) ausgesandte Laserstrahl (71) durch die Zylinderlinsen (10, 11) in einen Laserstrahl (72) mit rechteckförmigem Querschnitt kondensiert. Das heißt, der Laserstrahl (71) wird im Querschnitt durch die Zylinderlinsen (10, 11) getrennt, in horizontale und vertikale Richtungen kolimiert, indem die Zylinderlinsen längs der optischen Achse mittels der Positionsreguliervorrichtung (12) verschoben werden, so daß der Laserstrahl (72) an der Position des Flachkabels (1) einen Umriß entsprechend einem ausgewählten Bereich des Flachkabels (1) aufweist.
Beim Betrieb wird gemäß Fig. 5b das Flachkabel (1) durch das Klemmelement (15) festgeklemmt, so daß es genau in einer Bearbeitungsposition positioniert ist. Der in das Fenster (15 a) eingetretene Laserstrahl (72) wird durch die Linsen (10, 11) derart kondensiert, daß eine Querschnittsfläche des Laserstrahles an der Position des Fensters geringfügig größer als jener des Fensters (15 a) ist, so daß eine Fläche des Flachkabels (1), dessen Überzug entfernt werden soll, durch einen Rand des Fensters (15 a) des Klemmelementes (15) scharf definiert wird, wenn die Bestrahlung mit dem Laserstrahl (52) erfolgt. Ist daher die Form und Größe des Fensters (15 a) zusammenfallend mit jener des Bereiches des Flachkabels (1) ausgebildet, so ist es möglich, den Überzug des Abschnittes des Flachkabels genau mit scharfem Rand zu entfernen.
Wie vorausgehend aufgeführt wurde,wird der TEACO2-Laser, der eine Impulsbreite von nur 1 bis 2 Mikrosekunden und eine große Scheitelausgangsleistung von etwa 5 MW aufweist, vorzugsweise für den Laseroszillator (70) verwendet. In diesem Falle kann die Größe des Querschnittes des Laserstrahles (71) am Ausgang des Laseroszillators (70) etwa 20 mm × 30 mm betragen und er kann hinter den Kondensorlinsen (10, 11) etwa 4 mm × 10 mm betragen. Daher ist es möglich, einen Bereich des Flachkabels (1) zu bearbeiten, der größer als 4 mm × 10 mm ist, um die Bearbeitung einer Fläche des Flachkabels zu ermöglichen, die die Größe der Querschnittsfläche des Laserstrahles übersteigt.
Die Fig. 8a und 8b zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, mittels welcher die vorausgehend aufgeführte Schwierigkeit gelöst wird.
Die in Fig. 8a dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von jener nach Fig. 5a dadurch, daß ein geneigter Spiegel (18) hinter der Kondensorlinse (11) auf der optischen Achse angeordnet ist, um den Laserstrahl (72) rechtwinklig umzulenken, um eine Seite (A) des Flachkabels (1) zu beaufschlagen.
Der geneigte Spiegel (18) ist derart ausgebildet, daß seine Position auf der optischen Bahn mittels einer Parallelverschiebungsvorrichtung (22) verschiebbar ist. Daher kann ein Laserstrahl (72 A), der durch den vom geneigten Spiegel (18) auf die eine Seite (A) des Flachkabels (1) reflektierten Laserstrahls (71) darstellt, in dieser Figur vertikal bewegt werden, was durch die gestrichelte Linie in Fig. 8b angegeben ist. Es wird darauf hingewiesen, daß die seitliche Abmessung des Laserstrahles (72 A) geringfügig größer als die seitliche Breite des Fensters (15 a) sein muß, und zwar aus dem gleichen, vorstehend genannten Grund.
Ferner ist es bei dieser Ausführungsform möglich, einen weiteren geneigten Spiegel (17) vorzusehen, der selektiv in die optische Achse an einer der Kondensorlinse (10) vorgeschalteten Position mittels einer Parallelverschiebungsvorrichtung (21) eingebracht werden kann, um den Laserstrahl (71) in eine zweite optische Bahn zu bringen, die sich aus einem geneigten Spiegel (19), Kondensorlinsen (10 a, 11 a) zusammensetzt, die jeweils identisch mit den Zylinderlinsen (10, 11) sind. Ist der geneigte Spiegel (17) in die erste optische Bahn eingebracht, so wird ein Laserstrahl (72) von der Kondensorlinse (11 a) mittels eines weiteren geneigten Spiegels (20) derart umgelenkt, daß ein Laserstrahl (72 b), der dem Laserstrahl (72) aus der Kondensorlinse (11 a) nach Reflexion durch den geneigten Spiegel (20) darstellt, die andere Seite (B) des Flachkabels (1) beaufschlagt. Die geneigten Spiegel (17, 20) sind derart ausgebildet, daß ihre Positionen auf den jeweiligen optischen Bahnen jeweils durch Parallelverschiebungsvorrichtungen (21, 23) verschiebbar sind. Daher kann der Laserstrahl (22 B) in dieser Figur wie im Falle des Laserstrahles (72 A) vertikal bewegt werden.
Entsprechend dieser Ausführungsform kann ein Überzug eines jeden beliebigen Abschnittes des Flachkabels (1) mit einem genau definierten Rand entfernt werden, selbst wenn eine Fläche des Abschnittes größer als die Querschnittsfläche des Laserstrahles ist. Ferner ist es mit der zweiten optischen Bahn möglich, das Flachkabel an seinen beiden Seiten zu bearbeiten. Dies bedeutet, daß es möglich ist, einen Überzug des Flachkabels in beliebiger Form und Größe mit einem Laserstrahl verhältnismäßig kleiner Energie zu entfernen, womit die Möglichkeit einer Beschädigung selbst dünner Leiteradern so gering wie möglich wird.
Da erfindungsgemäß die Form und Größe (f) der Fläche des Flachkabels, von dem ein Überzug entfernt werden soll, durch die Form und Größe des Fensters (15 a) des Klemmelementes (15) bestimmt wird, ist es möglich, die Entfernung des Überzuges eines gewünschten Abschnittes des Flachkabels in einer in Fig. 7b dargestellten Weise durchzuführen, indem die Fensterform gewählt wird. Das Klemmelement (15) ist selbstverständlich aus beliebigem Werkstoff gefertigt, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, der kaum einen Laserstrahl absorbiert. Ferner ist es möglich, eine Kühlvorrichtung zur Begrenzung einer Übertragung der im Klemmelement infolge des Laserstrahles erzeugten Wärme auf den verbleibenden Abschnitt des Flachkabels zu übertragen, dessen Überzug nicht entfernt werden soll.
Obgleich bei der Ausführungsform in Fig. 8a die erste optische Bahn und die zweite optische Bahn als abwechselnd verwendet beschrieben worden sind, ist es möglich, sie gleichzeitig zu verwenden, wenn ein sogenannter Strahlenteiler als geneigter Spiegel (17) verwendet wird. In einem derartigen Fall ist es möglich, die Parallelverschiebungsvorrichtung (21) wegzulassen und die Betriebszeit für die Entfernung zu verkürzen.
Die geneigten Spiegel (18, 20) können fest angeordnet sein. In einem derartigen Fall wird das Klemmelement (15) in der Figur vertikal bewegt. Selbstverständlich können in diesem Fall die Parallelverschiebungsvorrichtungen (22, 23) entfallen.

Claims (32)

1. Verfahren zur Entfernung eines Isolierüberzuges von einem elektrischen Kabel, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt der Bestrahlung des elektrischen Kabels mit einem Laserstrahlimpuls, der eine kleine Impulsbreite und eine große Scheitelausgangsleistung hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite 5 Mikrosekunden oder weniger und die Scheitelausgangsleistung 1 MW oder größer ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulswiederholungsfrequenz des Laserstrahlimpulses 20 Impulse je Sekunde beträgt.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahlimpuls durch einen TEACO2-Laseroszillator erhalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsbreite 1 bis 2 Mikrosekunden und die Scheitelausgangsleistung 15 MW ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kabel ein Flachkabel mit einer Anzahl Leiter ist, von denen jeder einen Überzug hat.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierüberzug aus Vinyl besteht.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines jeden Leiters mit Beschichtung 1 mm oder kleiner ist und daß ein Durchmesser des Leiters 500 µm oder kleiner ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entfernung des Isolierüberzuges in sauerstofffreier Atmosphäre erfolgt.
10. Vorrichtung zur Entfernung eines Isolierüberzuges von einem elektrischen Kabel, gekennzeichnet durch einen Laseroszillator (70), der einen Laserstrahlimpuls (71) mit kurzer Impulsbreite und großer Scheitelausgangsleistung erzeugen kann, und eine Zylinderlinsenanordnung (10; 11), um den Laserstrahlimpuls vom Laseroszillator auf das elektrische Kabel zu richten.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Laseroszillator ein TEACO2-Laseroszillator ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahlimpuls, der vom TEACO2-Laseroszillator erzeugt wird, eine Wellenlänge von 10,6 µm hat.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kabel (1) ein Flachkabel ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachkabel zwischen der Zylinderlinsenanordnung (10; 11) und einem Brennpunkt der Zylinderlinsenanordnung angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierüberzug aus Vinyl besteht und der TEACO2-Laseroszillator eine Ausgangsleistung von 84 J/cm2 oder größer liefern kann.
16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vom TEACO2- Laseroszillator erzeugte Laserstrahlimpuls eine Impulsbreite von 5 Mikrosekunden und eine Scheitelausgangsleistung von 1 MW hat.
17. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um das elektrische Kabel (1) in eine sauerstofffreie Atmosphäre zu bringen, so daß eine Entfernung des Isolierüberzuges in der sauerstofffreien Atmosphäre erfolgt.
18. Vorrichtung zur Entfernung eines Isolierüberzuges eines elektrischen Kabels, gekennzeichnet durch einen Laseroszillator (70), eine erste Kondensorlinsenanordnung (10; 11), die auf einer ersten optischen Bahn zum Kondensieren eines vom Laseroszillator ausgehenden Laserstrahls in einen Laserstrahl mit rechteckförmigem Querschnitt angeordnet ist und den Laserstrahl auf eine erste Seite des elektrischen Kabels (1) richtet, eine erste Linsenverschiebungsvorrichtung (22) zur Verschiebung der ersten Kondensorlinsenanordnung (10; 11) längs der ersten optischen Bahn des Laserstrahles, und eine Kabelpositionierungsvorrichtung (15) mit einem ersten Fenster (15 a), das in Form und Größe einem vorbestimmten Bereich des elektrischen Kabels entspricht, dessen Isolierüberzug in dem vorgegebenen Bereich entfernt werden soll, wobei die Kabelpositionierungsvorrichtung in einem Bereich des elektrischen Kabels angeordnet ist, der mit dem Laserstrahl bestrahlt wird.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kabel (1) ein Flachkabel ist, das mindestens zwanzig Kabelelemente aufweist, wovon jedes einen Durchmesser von 0,5 mm oder weniger hat, und jedes Kabelelement aus einer Leiterader besteht, die einen Durchmesser von 120 µm und einen Isolierüberzug hat.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Laseroszillator ein TEACO2-Laseroszillator ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl des TEACO2-Laseroszillators ein Laserstrahlimpuls mit einer Impulsbreite von 1 bis 2 Mikrosekunden und einer Scheitelausgangsleistung von 1 MW oder mehr ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensorlinsenanordnung (10; 11) mindestens eine Zylinderlinse umfaßt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Linsenverschiebungsvorrichtung (22) dazu dient, beide Seiten des rechteckförmigen Querschnittes des kondensierten Laserstrahles zu regulieren.
24. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kabelpositionierungsvorrichtung ein Klemmelement (15) für das Kabel umfaßt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des kondensierten Laserstrahls geringfügig größer als das Fenster ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (15) eine erste Platte mit dem ersten Fenster (15 a) und eine zweite Platte mit einem zweiten Fenster umfaßt, das identisch mit dem ersten Fenster ist und daß das Flachkabel zwischen der ersten und zweiten Platte gehalten wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine zweite Kondensorlinsenanordnung (10 a; 11 a), die auf einer zweiten optischen Bahn zum Kondensieren eines vom Laseroszillator (70) austretenden Laserstrahls in einen Laserstrahl mit rechteckförmigem Querschnitt angeordnet ist und den Laserstrahl auf die gegenüberliegende Seite des elektrischen Kabels richtet, eine zweite Linsenverschiebungsvorrichtung, um die zweite Kondensorlinsenanordnung längs der zweiten optischen Bahn des Laserstrahls zu verschieben und eine Vorrichtung (22, 23) über die erste und zweite optische Bahn auf die erste und zweite Platte des Klemmelementes (15 a) zu richten.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (15) im rechten Winkel gegenüber der ersten und zweiten optischen Bahn liegt, daß ferner ein erster und zweiter, geneigt angeordneter Spiegel (18; 20) jeweils in der ersten und zweiten optischen Bahn liegt, um den kondensierten Laserstrahl auf das erste und zweite Fenster (15 a) des Klemmelementes (15) zu richten, und die Vorrichtung zum Ausrichten des Laserstrahles eine zweite Kondensorlinsenanordnung (10 a, 11 a) aufweist, die auf der zweiten optischen Achse liegt, und ferner ein geneigter Spiegel (17; 19) jeweils in der ersten und zweiten optischen Bahn liegt, und eine Vorrichtung zur Bewegung der Spiegel relativ zur Klemmvorrichtung (15) vorhanden ist, um zwischen der ersten optischen Bahn und der zweiten optischen Bahn umzuschalten, um das elektrische Kabel abwechselnd durch das erste und das zweite Fenster zu bestrahlen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (15) im rechten Winkel relativ zur ersten und zweiten optischen Bahn liegt, daß ferner jeweils ein erster und ein zweiter Spiegel (18; 20) in der ersten und der zweiten optischen Bahn liegt, um den kondensierten Laserstrahl auf das erste und zweite Fenster (15 a) des Klemmelementes (15) zu richten, und die Vorrichtung zum Richten des Laserstrahles eine zweite Kondensorlinsenanordnung (10 a, 11 a) aufweist, die auf einer zweiten optischen Achse liegt, sowie einen Strahlenteiler, um das elektrische Kabel gleichzeitig durch das erste und zweite Fenster (15 a) zu bestrahlen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (15) aus einem Werkstoff besteht, dessen Absorptionsvermögen für den Laserstrahl verhältnismäßig klein ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmelement (15) aus rostfreiem Stahl besteht.
32. Vorrichtung nach Anspruch 24, ferner gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen des Klemmelementes (15).
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