[发明专利]旋转式激光剥线系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年3月21日提交的临时专利申请No.61/613,565和2013年3月14日提交的美国专利申请No.13/829,401的优先权，上述临时专利申请和美国专利申请的全文通过引用并入本文。

背景技术

本发明涉及一种激光剥线系统，更具体地说，本发明涉及一种使用旋转的激光头对分布在大区域上的导线进行剥线的系统。

旋转式激光剥线系统通过使用激光能量熔化或烧蚀绝缘层、以使绝缘层可以从导线或电缆上拉掉或剥掉，来从导线、多芯电缆或屏蔽电缆上去除绝缘层。如现有技术中所知的，激光剥线系统具有单导线的通道组件，该通道组件提供了允许来自光源的激光穿过通道组件到达通道组件中的圆筒形空腔的路径。提供夹头作为用来把导线插入到空腔中的通路。夹头具有开口，当导线正确地插入圆筒形空腔内时，该开口与所述路径成一直线，以允许激光传播到导线，从而从导线上去除绝缘层。壳体组件保持通道组件，并且允许通道组件在壳体组件内围绕导线旋转。

例如，从美国专利No.6,603,094可知，可以使用诸如CO₂激光器等具有适当波长的激光器作为剥离绝缘层的光源。当通道组件围绕导线的端部旋转时，激光束沿着围绕导线的路径移动并从导线上熔化掉一定长度的绝缘层。因为激光器发射出大约10640nm的光束，所以在激光束熔化绝缘层时，金属性芯反射激光束并且不受到激光束的影响。如果通道组件保持固定，那么可以沿绝缘层划一条线以允许剥开和剥去绝缘层。

因为导线是插进壳体组件中的，所以这些现有技术的激光剥线器组件已经可以满足每次对一根导线进行剥线。但是，现有技术的系统有一些缺点。首先，壳体组件体积大。壳体组件包括激光光源以及旋转式通道组件。

在夹头中形成的是单一尺寸的孔，孔的尺寸必须与导线的尺寸非常接近，否则导线会下垂并离开激光束的焦点。此外，用于插入导线的孔的尺寸必须接近待加工的导线的实际尺寸，并且每个夹头的孔的尺寸都是固定的。结果，在通道组件围绕导线高速旋转时，导线趋向于卡在孔和夹头上。如果导线是具有非圆形外形的多芯电缆，那么它就会更容易被卡住。当用激光对导线进行剥线时，这趋向于使导线发生扭转，从而在绝缘层上造成不平均或不可用的切口。在可替换夹头的情况下，必须更换不同尺寸的夹头以适应各个不同尺寸的导线；这就需要一个夹头“库”并会减慢剥线过程。

现有技术的缺点还在于，没有方法来调整导线的深度，从而也没有方法来调整剥线长度的深度。目前通过调整夹头中的孔的长度来调整导线的深度，但这实际上是十分难用的；并且还需要无数的夹头来实现合理的剥线长度变化范围。此外，在对导线进行剥线时没有用于把导线固定在位的装置，这迫使操作员要一直保持导线，直到工序结束为止。这会在操作中引入人为失误并使操作员疲劳。

此外，在工序过程中的热量和燃烧会产生碎屑和烟尘。在现有技术中用于解决烟尘和碎屑问题的办法是：为空气净化通风系统设置气密室以保护物体，并且用真空除去碎屑。结果，装置变得很复杂，需要以高公差制造零件，并且需要极其复杂的组件。此外，因为存在旋转组件结构，所以难以安装传感器以检测导线已被插入并在整道工序中保持插入状态，并且因为系统没有传感器，所以系统不能取得设备安全和放射线保护健康中心(CDRH)的1级安全系统的资格。

因为壳体组件包括激光器和旋转通道组件，所以现有技术的系统占用了很大的工作空间，而在剥线现场通常没有多少工作空间。这增加了成本并且降低了工地的使用效率，因为在现有技术的激光剥线器所需要的占地面积内本来可以放两个或更多的线剥离器。其次，因为壳体组件体积庞大并且激光光源、支撑结构和旋转头布置在单个壳体组件内，所以激光剥线系统是固定不动的。这需要将导线带到剥线器那里并每次插入一根导线。这个系统不适用于常常需要就地对大的典型线束的导线进行剥线的大型生产设备。再次，如果线束中的导线不是一样的，那么现有技术需要更换夹头以适应单个线束内的多种线规。