УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЧИСТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИОЛЕТОВЫХ ИЛИ СИНИХ ЛАЗЕРНЫХ ДИОДОВ Российский патент 2017 года по МПК H02G1/12 

Настоящее изобретение относится к лазерному устройству для зачистки электрических кабелей.

Электрический одножильный кабель обычно включает в себя электропроводящую сердцевину и изолирующую оболочку, окружающую проводник по всей его длине, причем вышеупомянутая изолирующая оболочка может быть составлена из нескольких слоев, например, из внутреннего слоя из материала Kapton® и внешнего слоя из материала Tйflon®. Многожильный кабель обычно включает в себя несколько жил, каждая из которых состоит из проводника и индивидуальной изолирующей оболочки, при этом система всех жил окружена металлической экранирующей оплеткой и затем общей изолирующей оболочкой (слой Kapton® и слой изолятора из Tйflon®, например). Для соединения кабеля с каким-либо электрическим устройством, необходимо зачистить конец кабеля, то есть снять изолирующую оболочку на данной длине, начиная с этого конца, чтобы оголить проводник, не повреждая его. Зачистка конца многожильного кабеля заключается также в снятии общей изолирующей оболочки на данной длине, начиная с этого конца, заботясь о том, чтобы не повредить металлической экранирующей оплетки и отдельных изолирующих оболочек различных жил. Всюду в описании, под "зачисткой" понимается действие для зачистки конца кабеля. Зачистка кабелей представляет собой операцию, в частности, особенно часто выполняемую в области аэронавтики, поскольку летательный аппарат оснащен несколькими сотнями километров кабелей для управления и функционирования различных систем летательного аппарата, и эти кабели в большинстве случаев должны быть зачищенными по двум их противоположным концам, чтобы позволить присоединение кабеля к различным терминалам. В рамках операций обслуживания летательных аппаратов, часто бывает так, что техники должны заменить дефектный кабель; в этом случае предпочтительно зачистить концы заменяемого кабеля по месту условиях эксплуатации, то есть на летательном аппарате и, в частности, в ограниченном пространстве. Зачистка по месту иногда неизбежна, например, когда невозможно знать заранее длину кабеля (как в случае многожильного кабеля, который следует зигзагообразно по цепи). Таким образом, именно в самолетостроении имеется потребность иметь портативные устройства зачистки кабеля.

Существуют механические устройства зачистки, включающие в себя два круглых или V-образных лезвия, противостоящих и шарнирно соединенных между собой, позволяющие надрезать и стянуть оболочку, окружающую проводник кабеля. Эти механические устройства имеют различные недостатки.

Каждая пара лезвий приспосабливается к размеру и типу данного кабеля и, таким образом, необходимо располагать целым пакетом лезвий для возможности зачистки различных кабелей, используемых, например, в летательном аппарате. Использование по ошибке пары лезвий, не соответствующих зачищаемому кабелю может приводить либо неполному снятию изолирующей оболочки и, таким образом, к плохому соединению кабеля с терминалом, либо к разрезанию некоторых проводящих жил кабеля, что влечет за собой снижение его механической прочности, увеличение его электрического сопротивления (вследствие уменьшения сечения проводника), что может приводить к точкам нагрева, и набор всех этих дефектов может привести и вообще к разрыву кабеля. Действуя посредством контакта, лезвия имеют тенденцию изнашиваться, и должны регулярно заменяться. Кроме того, используемые в области аэронавтики кабели имеют все более и более тонкие изолирующие оболочки, с целью сокращения общей массы, загружаемой в летательный аппарат. Современные производственные допуски не позволяют изготавливать лезвия (во всяком случае, с приемлемой стоимостью), выполненные с возможностью надежной зачистки современных кабелей, изолирующая оболочка которых образована, например, только очень тонким слоем Kapton®. Наконец, механические устройства не приспособлены для зачистки кабелей с не круглым сечением, в частности, для зачистки многожильных кабелей или скрученных кабелей.

Существуют также термические устройства зачистки, снабженные нагревающимися лезвиями, служащими для сжигания изолирующей оболочки. Эти устройства не дают удовлетворительных результатов, поскольку они часто оставляют следы изолятора на зачищенном проводнике и не позволяют получить аккуратную зачистку.

Известны также устройства зачистки с использованием лазера, когда испускаемое лазером излучение испаряет изолирующую оболочку. Если речь идет о бесконтактной технологии, эти устройства не испытывают проблем с износом. Кроме того, они позволяют не только зачистить кабели, цилиндрические или не цилиндрические скрученные кабели, но также и реализовать любые формы разреза в изолирующей оболочке, например, окно для отвода от экранирующей оплетки Главные недостатки устройств зачистки с использованием лазера заключаются в их высокой стоимости и отсутствии компактности.

Патент WO 2008084216 описывает устройство зачистки с использованием лазера, включающее в себя:

- базовый блок, включающий в себя лазер на CO₂, испускающий лазерное излучение в инфракрасном диапазоне,

- интегрированный гибкий световод для передачи этого лазерного излучения; следует отметить, что в настоящее время не существует световод, выполненный с возможностью передачи инфракрасного излучения, испускаемого лазером на CO₂; специалист в данной области техники, таким образом, не может реализовать устройство, раскрытое в WO 2008084216;

- и головная часть портативного устройства зачистки, принимающая лазерное излучение и включающая в себя

зону зачистки, выполненную с возможностью приема конца зачищаемого кабеля,

оптические средства, выполненные с возможностью приема лазерного излучения и направления его в зоне зачистки, по направлению к кабелю и вокруг него, следуя линии разрезания,

средства введения газа для очистки оптики, запачканной испаряемой изоляцией,

средства управления, позволяющие регулировать скорость перемещения излучения вдоль линии разрезания, или контролировать, и в случае необходимости изменять, мощность испускаемого лазером излучения.

Устройство, предложенное в Патенте WO 2008084216 отвечает требованию к компактности и призвано реализовать портативное устройство, но его базовый блок остается очень громоздким и в связи с этим не позволяет использовать устройство в ограниченном пространстве. В частности, учитывая размер известных CO₂ лазеров, этот базовый блок не представляется возможным легко поместить в летательный аппарат. Также, затруднительно включение такого устройства зачистки в машину маркировки кабелей. Кроме того, наличие гибкого присоединения головной части зачистки к базовому блоку, затрудняет обращение с вышеупомянутой головной частью зачистки. Кроме того, не обеспечивается контроль глубины поля испускаемого лазером излучения, так, что электрический проводник предохраняется только, если он в достаточной степени отражает лазерное излучение. По этим же причинам, невозможно с таким известным устройством, снять общую изолирующую оболочку многожильного кабеля, не рискуя надрезать также экранирующую оплетку упомянутого кабеля или отдельную изолирующую оболочку одной из его жил.

Известны газовые лазеры, химические лазеры, твердотельные лазеры (на кристаллах), полупроводниковые лазеры, обозначаемые в данном случае как "лазерные диоды".

До настоящего времени рассматривалось только использование газового лазера (конкретно - лазера на CO₂, эксимерного лазера и аргонового лазера) для зачистки электрических кабелей. Использование этих лазеров, которые испускают излучение либо в инфракрасном диапазоне, либо - в ультрафиолетовом, позволяет гарантировать целостность проводников кабелей, при том, что медь отражает 99% такого излучения. Длина волны 10,6 мкм, обычная для излучения лазера на CO₂, оказалась абсолютно адекватной для зачистки кабелей не только потому, что медь, обычно используемая в качестве проводника, имеет высокий порог разрушения на этой длине волны, но также и потому, что большая часть изолирующих материалов, используемых для покрытия оболочкой кабелей, имеет малый порог разрушения на этой длине волны. Эффект изменяется на обратный в случае длины волны, близкой к инфракрасному свету - 1,064 мкм, испускаемому твердотельным лазером, типа лазера на Nd:YAG.

Технология зачистки лазером на CO₂ все-таки имеет многочисленные недостатки:

лазеры на CO₂ относительно объемные (приблизительно 100 мм ×100 мм ×300 мм для наиболее компактных моделей, с мощностью 10 Вт). Все известные на сегодняшний день лазерные устройства на CO₂ очень крупногабаритные. Таким образом, они не позволяют выполнять зачистку по месту.

Их электрическое потребление велико.

Хотя, качество их пучка может быть повышено (M2, близко к 1), их возможности фокусировки низки. Из этого следует, что эти устройства не пригодны для получения малого пятна, позволяющего выполнить точную зачистку.

Длина волны 10,6 мкм в инфракрасном диапазоне предполагает использование специальной оптики, такой как оптические устройства из ZnSe, намного более дорогостоящей и чувствительной, чем стекло. Эта оптика приводит к проблемам очистки ввиду своей малой твердости.

Длина волны 10,6 мкм не видима глазом, что усложняет юстировку пучка. Например, специально для юстировки приходится использовать видимый пучок.

Технология зачистки эксимерным лазером, излучающим в диапазоне ультрафиолетового света (длина волны 0,93 мкм, 0,248 мкм, 0,308 мкм или 0,351 мкм для наиболее используемых газов) позволяет произвести тонкое и точное разрезание оболочки кабелей. Вместе с тем, эти лазерные источники весьма громоздки. Они также оказываются очень дорогостоящими, и не только при покупке, но также и в техническом обслуживании, поскольку они требуют очень частого обновления газовой смеси, при этом очень токсичной. Эти лазерные источники являются импульсными и создают пучок большой пиковой мощности, который, если он надрезает эффективно оболочку кабелей, может также повредить металлическую сердцевину.

Пример использования для зачистки кабелей лазера, излучающего в диапазоне ультрафиолетового света, то есть с нижней длиной волны 380 нм, предоставлен Патентом FR 2 690 015. Предпочтительно, лазер представляет собой аргоновый лазер. Следует отметить, что существуют аргоновые лазеры, имеющие длину волны 351 нм или 364 нм.

Использование лазерных диодов априори не рассматривалось по различным причинам: известные лазерные диоды создают пучок света, длина волны которого не является предпочтительной и который либо имеет слишком малую мощность, либо имеет плохое качество. Действительно, наиболее распространенные лазерные диоды обычно излучают в диапазоне ближнего инфракрасного излучения (длины волн заключены между 0,7 мкм и 1,8 мкм), т.е. диапазоне, в котором оболочка кабелей является сильно рассеивающей. Таким образом, эти диоды оказываются малоэффективными для зачистки кабелей. Для компенсации этой малой эффективности может оказаться необходимой высокая мощность. В настоящее время доступны многоэлементные лазерные диоды большой мощности. Но эти последние излучают пучок плохого качества, то есть пучок, имеющий малую возможность фокусировки, причем потому, что они являются многоэлементными, то есть составленными из многочисленных элементов-излучателей, которые не позволяют простым образом создавать интенсивное фокальное пятно малого размера (необходимого для зачистки кабеля). По этой причине лазерные диоды используются, по существу, в таких применениях как сварка или освещение. Априори представляется, что они плохо подходят в применениях обработки, которые требуют точности, таком как применение для зачистки электрических кабелей.

Изобретение призвано нивелировать эти недостатки, предлагая лазерное устройство зачистки, компактное и действительно портативное, с возможностью использования в ограниченном пространстве, таком как летательный аппарат, а также с возможностью включения в применяемую машину маркировки кабелей. Устройство также должно позволить зачищать цилиндрические одножильные кабели любых диаметров уверенно и надежно, то есть без риска повреждения проводника кабеля и с уверенностью в том, что никакой остаток изолятора не сохранялся бы. В преимущественном варианте, изобретение также имеет целью предоставить устройство зачистки, позволяющее зачистить электрические кабели всех типов (цилиндрические кабели, многожильные кабели и даже шлейфовые кабели). Другая цель изобретения заключается в том, чтобы предоставить устройство, себестоимость которого эквивалентна или ниже таковой для известных устройств.

Для этого изобретение предлагает устройство зачистки электрических кабелей, включающее в себя, с одной стороны по меньшей мере один зачищающий пучок, испускаемый лазерным источником и фокусируемый оптической системой в фокальную точку, называемую точкой разреза, и, с другой стороны по меньшей мере один канал приема участка зачищаемого кабеля. Устройство в соответствии с изобретением отличается тем, что лазерный источник включает в себя лазерный диод, далее обозначаемый как синий или фиолетовый лазерный диод, испускающий зачищающий пучок с длиной волны, заключенной между 400 нм (0,40 мкм) и 460 нм (0,46 мкм).

Преимущественно, каждый лазерный источник составлен только из синего или фиолетового лазерного диода.

Авторы установили, что повышенный уровень диффузного отражения, который наблюдается на большем числе оболочек кабеля в видимом диапазоне и вблизи инфракрасного диапазона, имеет тенденцию к снижению, когда длина волны зачищающего пучка приближается к ультрафиолетовому диапазону. Ниже 0,46 мкм для некоторых оболочек, и ниже 0,41 мкм для других, уровень поглощения увеличивается значительно (в связи с уменьшением уровня диффузного отражения), что позволяет эффективную зачистку с помощью лазерных диодов с мощностью технологии GаN. Эти лазерные диоды были разработаны именно для технологий "Blu-ray Disk" и проекционного лазера. Они доступны в виде одноэлементных лазерных диодов большой мощности и с относительно высоким качеством пучка (даже если эти диоды, вообще говоря, являются многомодовыми).

Их малая длина волны и их высокое качество пучка позволяют получить точку разреза малого размера на рабочем расстоянии, необходимую для получения качественной зачистки.

Более конкретно, в продаже можно найти лазерные диоды, испускающие излучение с длины волны, равной 375 нм (то есть, в ультрафиолетовом диапазоне). Авторы установили, что эти лазерные диоды имеют слишком малую мощность для рассматриваемого применения. Кроме того, их стоимость оказывается достаточно высокой.

Существуют также лазерные диоды, испускающие излучение с длиной волны, равной 445 нм или более; эти диоды обладают существенно большей мощностью, имеют хорошее качество пучка, менее хрупкие, но они априори менее эффективны, поскольку меньше подходят для проводника в связи с их длиной волны. Вместе с тем, авторы показали, что эта длина волны, никогда не тестированная до настоящего времени для операций зачистки кабелей, в конечном счете, совместима с этим применением. Наконец, существуют лазерные диоды, испускающие излучение с длиной волны, заключенной между 400 и 410 нм, например, порядка 405 нм. Авторы установили, что эти диоды предоставляют компромисс, полезный для устройства в соответствии с изобретением в отношении цены, мощности и длины волны. Предпочтительно, каждый лазерный источник включает в себя, таким образом, лазерный диод, испускающий зачищающий пучок с длиной волны, заключенной между 440 нм и 460 нм или заключенный между 400 нм и 410 нм.

Использование фиолетовых или синих лазерных диодов имеет многочисленные преимущества по отношению к технологиям с лазером на CO₂ или с эксимерным или с аргоновым лазерами, использованными раньше:

Габариты лазерных диодов не сопоставимы с таковыми для газового лазера: размер лазерного диода составляет всего несколько миллиметров. Это позволяет, в частности, разместить несколько лазерных диодов в одном и том же устройстве зачистки, чтобы, тем самым, увеличить производительность. Это позволяет также разработать намного меньшие устройства зачистки, в которых один или несколько лазерных источников могут монтироваться на подвижных элементах. Наконец, это позволяет реализовать портативные устройства зачистки, которые могут использоваться по месту.

Их электрическая/оптическая продуктивность очень высока, что значительно сокращает электропотребление устройства зачистки; в этом случае возможно осуществлять электропитание от батареи.

Оптические элементы могут быть из стекла или кварца; их намного легче поставить и они оказываются прочнее.

Разнообразие оптических и оптоэлектронных элементов, доступных в этой области длин волн, позволяет использование сложных схем, таких как система с автоматической фокусировкой для коррекции точки разреза, описанная ниже.

Пучок фиолетового или синего лазера видим (в отличие от ультрафиолетового пучка аргонового лазера Патента FR 2 690 015 и эксимерного лазера, и в отличие от инфракрасных пучков лазеров на CO₂); с ними очень просто производить юстировку.

Лазерный пучок может быть сфокусирован в точке разреза очень малого размера, что позволяет создавать разрез изолирующей оболочки с очень большой точностью, оптимизировать необходимую оптическую мощность, и ограничить глубину проникновения поля зачищающего пучка.

Как отмечено выше, устройство в соответствии с изобретением включает в себя один или несколько зачищающих пучков. Предпочтительно, когда оно включает в себя несколько пучков, каждый пучок испускается и фокусируется лазерным источником и соответствующей оптической системой, так, что устройство включает в себя столько же лазерных источников и оптических систем, сколько и зачищающих пучков. Это увеличение источников делается возможным благодаря миниатюрности лазерных диодов.

Преимущественно, и в соответствии с изобретением, устройство зачистки включает в себя дополнительно по меньшей мере для одной точки разреза, и предпочтительно для каждой точки разреза, средства направления, выполненные с возможностью перемещения вышеупомянутой точки разреза относительно канала приема кабеля в соответствии с линией заданного разреза. Предпочтительно, эти средства по существу механические.

Если устройство содержит несколько точек разреза, то оно может включать в себя тогда столько механических систем направления, сколько и точек разреза, причем каждая механическая система, позволяет переместить индивидуально единственную точку разреза, к которой она привязана, или, как вариант, единственная механическая система позволяет переместить совместно все точки разреза.

Преимущественно, устройство в соответствии с изобретением включает в себя механические средства направления, выполненные с возможностью перемещения по меньшей мере одной точки разреза вокруг канала приема кабеля по циркулярной траектории, в поперечной плоскости. Иначе говоря, пучок поворачивается вокруг зачищаемого кабеля таким образом, чтобы осуществить в его оболочке круглый надрез.

Предпочтительно, устройство в соответствии с изобретением включает в себя средства направления, выполненные с возможностью перемещения по меньшей мере одной точки разреза одновременно вокруг и вдоль канала приема прямолинейного кабеля для возможности выполнения разреза в виде окна, чтобы реализовать отвод от экранирующей оплетки, например.

Преимущественно и в соответствии с изобретением, каждый канал приема кабеля пересекает целиком устройство и снабжен втягивающимся упором, который, в выдвинутом положении, пересекает канал приема кабеля и закрывает, тем самым, проход к кабелю для того, чтобы позволить зачистить конец, подпертый выдвинутым упором и который, во втянутом положении, позволяет проход кабеля, который в этом случае пересекает устройство для того, чтобы позволить выполнение надреза в какой-либо зоне кабеля (на некотором расстоянии от его концов), например, чтобы выполнить отвод от экранирующей оплетки, или чтобы иметь возможность включить устройство в соответствии с изобретением в производственную линию (включающую в себя, например, пост маркировки) по которой кабель циркулирует.

Преимущественно, устройство в соответствии с изобретением включает в себя, с одной стороны, несколько прямолинейных каналов приема зачищаемого кабеля, эти каналы проходят в одной и той же плоскости параллельно между собой в продольном направлении X и, с другой стороны, механическую систему, выполненную с возможностью перемещения по меньшей мере одной точки разреза в поперечном направлении Y параллельно плоскости каналов приема кабеля и ортогонально продольному направлению X. Это устройство позволяет зачистить несколько кабелей в рамках одной и той же операции зачистки.

Преимущественно, устройство в соответствии с изобретением включает в себя по меньшей мере два зачищающих пучка, причем точки разреза упомянутых пучков расположены с одной и с другой стороны канала приема кабеля, в одной и той же плоскости поперечной зачистки (плоскость, ортогональная продольному направлению канала приема кабеля).

В первом варианте реализации, устройство в соответствии с изобретением включает в себя три или четыре зачищающих пучка, распределенные вокруг канала приема кабеля, причем каждый из зачищающих пучков сформирован первичным пучком, испускаемым синим или фиолетовым лазерным диодом в плоскости зачистки, то есть в плоскости, ортогональной каналу приема кабеля, и отражаемым поворотным зеркалом с механическим приводом, тремя или четырьмя поворотными зеркалами с механическим приводом, управляемыми рассинхронизированным образом, так, чтобы зачищающие пучки не пересекались. В случае устройства, содержащего четыре зачищающих пучка (и, таким образом, четыре диода и четыре зеркала), поворотные зеркала с механическим приводом предпочтительно управляются попарно (два надреза выполняются, таким образом, одновременно в оболочке кабеля). Следует отметить, что каждое поворотное зеркало с механическим приводом является частью одновременно "оптической системы" и "средств направления", таких, как определено ранее, привязанных к зачищающему пучку.

Во втором варианте реализации, устройство в соответствии с изобретением включает в себя три или четыре зачищающих пучка, распределенные вокруг канала приема кабеля, причем каждый из зачищающих пучков сформирован первичным пучком, испускаемым синим или фиолетовым лазерным диодом в направлении, параллельном каналу приема кабеля, и отражаемые поворотным зеркалом с механическим приводом. По сравнению с первым вариантом реализации с первичными пучками, ортогональными каналу приема кабеля, этот второй вариант реализации, имеющий первичные пучки, параллельные каналу приема кабеля, оказывается компактнее.

Этот второй вариант реализации может быть сведен к двум вариантам. В первом варианте, двигатель каждого поворотного зеркала с механическим приводом располагается непосредственно впереди соответствующего зеркала, причем выражение "впереди" имеет смысл, определяемый следующим образом. Устройство включает в себя внешний корпус, имеющий переднюю грань, и противоположную заднюю грань; передняя грань - эта та, через которую зачищаемый кабель может быть введен в устройство, причем канал приема кабеля проходит внутри корпуса от передней грани и предпочтительно до задней грани. Иначе говоря, в этом первом варианте, каждый двигатель располагается между соответственным зеркалом и передней гранью устройства.

Во втором варианте, каждое поворотное зеркало с механическим приводом связано с двигателем, установленным позади соответствующего лазерного диода, причем устройство имеет здесь еще одну переднюю грань, через которую зачищаемый кабель может быть введен во входное отверстие для кабеля. Иначе говоря, в этом втором варианте, для каждого зачищающего пучка вдоль канала приема кабеля от передней грани устройства последовательно находятся: поворотное зеркало с механическим приводом, лазерный диод и двигатель, связанный с зеркалом. Перенося, таким образом, двигатель, связанный с зеркалом в заднюю часть устройства, плоскость зачистки перемещается к передней грани устройства, что особенно преимущественно для портативного устройства, которое должно быть поднесено к зачищаемому кабелю (и не наоборот) в ограниченном пространстве прокладки кабеля.

Преимущественно, и в соответствии с изобретением, устройство включает в себя, для каждого канала приема кабеля, систему удержания для удержания зачищаемого кабеля в канале приема кабеля, и система удержания включает в себя сальник, снабженный муфтой из светонепроницаемого эластичного материала. Сжатие муфты сальником вокруг зачищаемого кабеля позволяет обеспечить светонепроницаемое устройство и, таким образом, избежать какого-либо риска ожога оператора.

Предпочтительно, каждая система удержания включает в себя ползун, имеющий возможность скользить в направлении, ортогональном каналу приема кабеля, и содержащие по меньшей мере два сквозных прохода с различными внутренними диаметрами, причем каждый сквозной проход снабжен сальником с муфтой из светонепроницаемого эластичного материала.

Преимущественно, устройство включает в себя средства калибровки, выполненные с возможностью измерения диаметра зачищаемого кабеля, помещенного в канале приема кабеля, и для регулировки положения по меньшей мере одной точки разреза относительно вышеупомянутого канала в зависимости от измеренного диаметра. Для измерения диаметра может быть использовано любое подходящее средство. Например, может быть использовано механическое устройство, смонтированное на штангенциркуле и включающее в себя зажим для удержания кабеля, который призван зажать кабель. В варианте, средства калибровки включают в себя сальник, такой как описано выше. Расстояние перемещения сальника, которое является функцией диаметра кабеля, может тогда быть использовано для определения этого диаметра. В варианте, может быть предусмотрено устройство оптической регистрации.

В предпочтительном варианте, устройство включает в себя по меньшей мере для одного зачищающего пучка, систему мониторинга для управления продвижением зачистки.

Предпочтительно, эта система мониторинга включает в себя средства, например, один или несколько фотодиодов, для захвата и анализа оптического сигнала управления, испускаемого направленно вышеупомянутым зачищающим пучком, и средства управления для приспосабливания параметров сканирования (например, угла и/или скорости поворота поворотного зеркала с механическим приводом, такого как описано выше) в зависимости от результатов анализа оптического сигнала управления. Этот оптический сигнал управления соответствует либо лазерному пучку, рассеянному в обратном направлении кабелем, либо световому излучению (флуоресцентному или тепловому), создаваемому взаимодействием лазера с зачищаемой изоляцией.

Этот оптический сигнал управления предпочтительно образуется с помощью по меньшей мере одного фотодиода (полупроводниковый элемент, выполненный с возможностью регистрации излучения в оптическом диапазоне и превращения его в электрический сигнал), спектрально фильтрующего или нет (например, инфракрасный фильтрующий фотодиод воспринимает только излучение с длинами волн близкими к инфракрасному диапазону и, таким образом, нечувствителен к интенсивному отражению пучка синего лазера) позволяя измерить либо изменение отражения пучка синего лазера, либо тепловое излучение, создаваемое сгоранием слоя из материала Kapton® (полиимид), часто имеющегося под верхней оболочкой из PTFE или из другого материала. Изменение отражения во время зачистки кабеля, изолирующая оболочка которого составлена из полимера одного типа, позволяет узнать, что металлическая сердцевина, или металлическая экранирующая оплетка, достигнута. Регистрация интенсивного потрескивания во время зачистки кабеля, изолирующая оболочка которого включает в себя подслой из Kapton®, позволяет таким же образом узнать, что локально зачистка выполнена хорошо.

Следует отметить, что фотодиоды представляют собой стандартные не дорогостоящие компоненты. А также, их очень малые размеры позволяют получить не громоздкое и легкое устройство. В случае устройства, содержащего несколько лазерных диодов, или, в более общем смысле, несколько зачищающих пучков, можно предусмотреть столько же фотодиодов управления сколько и зачищающих пучков. Полученное устройство остается достаточно компактным и легким, чтобы быть портативным, для использования в летательном аппарате, например.

Для зачистки многожильных кабелей, имеющих слой из полиимида между электропроводящей сердцевиной и металлической экранирующей оплеткой, фильтрующий фотодиод, не воспринимающий длины волн, испускаемые лазерным диодом, может быть использован, например, для контроля выполнения способа зачистки, регистрируя наличие ярких вспышек света, характерных для взаимодействия лазер/полиимид. Как только этот слой полиимида достигнут (что может случиться, если экранирующая оплетка не вполне сплошная и светонепроницаемая), и яркие вспышки света при этом регистрируются, зачищающий пучок перемещается, чтобы не иметь риска разрезания нижележащих проводящих жил.

Для других кабелей, не фильтрующий фотодиод позволяет обнаружить разницу отражения зачищающего пучка и, таким образом, позволить продолжить операцию зачистки до тех пор, пока не будет достигнута электропроводящая сердцевина или металлическая экранирующая оплетка кабеля.

Преимущественно, устройство включает в себя систему с автоматической фокусировкой для коррекции точки разреза, пригодную для определения положения упомянутой точки разреза относительно поверхности зачищаемого кабеля, помещенного в соответствующий канал приема (канал приема, намеченный вышеупомянутой точкой разреза). В форме возможной реализации, эта система с автоматической фокусировкой включает в себя два компланарных пучка управления в зачищающем пучке (соответствуя контролируемой точке разреза) и окружающих этот последний, а также средства захвата и анализа (такие, как линейный датчик) изображения управления, образованного излучениями, отраженными кабелем, размещенным в канале приема (намеченным вышеупомянутым зачищающим пучком); кроме того, вышеупомянутый канал приема проходит по заметно наклоненному продольному направлению, которое образует, в плоскости, содержащей зачищающий пучок и канал приема, отличный от нуля угол с нормальным направлением зачистки, которое ортогонально осевому направлению зачищающего пучка. Пучки управления могут быть созданы лазерным диодом малой мощности, которая для них характерна. В варианте, они создаются лазерным диодом, создающим зачищающий пучок, к которому присоединен дифракционный генератор трех пучков, позволяющий разделить испускаемое лазерным диодом излучение на три пучка (центральный зачищающий пучок и два боковых пучка управления, меньшей мощности).

В варианте изобретения, система мониторинга или система с автоматической фокусировкой включают в себя дополнительно поляризационный разделительный куб, позволяющий ориентировать для канала приема кабеля зачищающий пучок и дополнительные пучки управления, и переносить на датчик изображения, или на фотодиод, только отраженные излучения.

Предпочтительно, устройство в соответствии с изобретением функционирует на автономной батарее.

Кроме того, оно преимущественно соединяется с устройством всасывания и фильтрации дымов, создаваемых испарением оболочки кабелей.

Учитывая свои малые габариты, устройство лазерной зачистки в соответствии с изобретением может быть интегрировано в машину разрезания, разматывающую и разрезающую на желаемую длину кабельную катушку. Оно также может быть интегрировано в машину маркировки кабелей. В этих двух случаях, необходимо предпочтительно использовать устройство в соответствии с изобретением, у которого один или несколько каналов приема кабеля являются сквозными.

Настоящее изобретение относится к лазерному устройству зачистки, отличающемуся сочетанием, полным или частичным, характеристик, упомянутых выше и ниже.

Другие детали и преимущества настоящего изобретения станут ясны из чтения нижеследующего описания, которое ссылается на приложенные схематические чертежи и относится к предпочтительным вариантам реализации, предоставленным в качестве не ограничительных примеров. На этих чертежах:

- Фиг. 1 изображает схематический вид в продольном разрезе первого варианта реализации устройства зачистки в соответствии с изобретением;

- Фиг. 2 - схематический вид в поперечном разрезе второго варианта реализации устройства зачистки в соответствии с изобретением;

- Фиг. 3 - схематический вид в продольном разрезе третьего варианта реализации устройства зачистки в соответствии с изобретением.

- Фиг. 4a-4c - продольный разрез, нижняя часть вида на Фиг. 3, в трех различных случаях (точка разреза, сфокусированная, соответственно, за поверхностью, на поверхности или до поверхности зачищаемого кабеля) и сигнал, полученный на выходе из датчика управления в каждом из этих трех случаев;

- Фиг. 5 - схематический вид в поперечном разрезе варианта реализации устройства в соответствии с изобретением, снабженного четырьмя лазерными диодами, испускающими поперечные первичные пучки;

- Фиг. 6 - схематический вид в поперечном разрезе варианта реализации устройства в соответствии с изобретением, снабженного тремя лазерными диодами, испускающими продольные первичные пучки (параллельные каналу приема кабеля);

- Фиг. 7 и 8 - схематические виды в продольном разрезе двух вариантов реализации устройства в соответствии с изобретением (на Фиг. 7 показана только часть устройства) снабженные несколькими лазерными диодами, испускающими первичные пучки, параллельные каналу приема кабеля;

- Фиг. 9 и 10 - схематические виды в продольном разрезе двух вариантов реализации системы удержания в сальнике устройства в соответствии с изобретением;

- Фиг. 11 - схематический вид в перспективе раскрытой системы удержания с ползуном и сальником устройства в соответствии с изобретением.

В целом, можно классифицировать различные варианты реализации изобретения в трех группах:

- первая группа устройств, включающих в себя одну или несколько головных частей зачистки, подвижных относительно зачищаемого кабеля; это случай устройств, показанных на Фиг. 1 и 2,

- вторая группа устройств, включающих в себя одну или несколько головных частей зачистки, у которых только часть (например, зеркало) подвижна относительно зачищаемого кабеля, причем один или несколько лазерных диодов остаются фиксированными в устройстве; такой случай устройств показан на Фиг. 5-8,

- третья группа смешанных устройств, включающих в себя одну или несколько головных частей зачистки, у которых одна часть подвижна относительно зачищаемого кабеля (как для устройств второй группы), причем все головные части зачистки могут быть дополнительно перемещены целиком, блоком, в устройство, например, в поперечном направлении, как показано на Фиг. 2, или в продольном направлении, следуя одному или нескольким каналам приема кабелей для того, чтобы осуществить продольный надрез, например, чтобы облегчить извлечение изолятора, и чтобы выполнить окно для отвода в экранирующей оплетке.

На Фиг. 1 показан первый пример устройства зачистки кабелей первой группы. Этот первый пример включает в себя две головные части зачистки для испускания двух компланарных зачищающих пучков 10 и 11. Каждая головная часть включает в себя синий или фиолетовый лазерный диод 1, то есть диод, излучающий свет с длиной волны, заключенной между 0,40 мкм и 0,46 мкм, и оптическую систему, содержащую коллимирующую оптику 2, фокусирующую оптику 3 и отражающее зеркало 4. Зачищающий пучок 10 фокусируется, таким образом, в точке разреза 12, в то время как зачищающий пучок 11 фокусируется в точке разреза 13. Показанное устройство зачистки включает в себя дополнительно канал 6 приема зачищаемого кабеля 5, ограниченный с одной стороны трубчатой направляющей 7, которая имеет на этом конце центральный вырез 70, и с другой стороны - поддерживающим зажимом 8. Кабель 5 вставляется слева на чертеже до регулируемого упора 9, расположенного в центральном вырезе 70 направляющей 7. Положение упора 9 в продольном направлении относительно направляющей 7 может быть отрегулировано пользователем любыми соответствующими средствами (не показаны). Упор 9 фактически скользит в вырезе 70 трубчатой направляющей 7.

Легко понять, что зажим 8, который также задает канал 6 приема и который способствует поддержанию кабеля 5 в заданном положении, приспосабливается к диаметру зачищаемого кабеля. Положение каждой точки 12, 13 разреза может быть отмечено автоматически на открытии (расстояние между зажимающими губками) зажима 8, так, чтобы поддерживать рабочее расстояние (расстояние между точкой разреза и поверхностью кабеля) по существу постоянным, каким бы ни был диаметр зачищаемого кабеля. Такая система отметки (не представленная) составляет механические средства калибровки в соответствии с приложенной формулой.

Две головные части зачистки (диод 1+ оптика 2 и 3+ отражающее зеркало 4, причем отражающее зеркало 4 остается фиксированным относительно диода и первичного пучка, который он создает) устройства приводятся во вращение вокруг зачищаемого кабеля. Это вращательное движение реализуется с помощью средств направления, включающих в себя двигатель, скорость которого оптимизируется в зависимости от программы зачистки, информации о диаметре кабеля, который может быть определен при помощи датчика, измеряющего, например, движение губок зажима (8).

Такой вариант реализации с головной частью(-тями) зачистки может включать в себя одну или несколько (две как показано, или более) головных частей зачистки.

Устройства первой группы с вращающимися головными частями зачистки, такие как показано на Фиг. 1, имеют преимущество в наличии точек разреза, которые следуют по циркулярным траекториям, то есть по траекториям, которые хорошо следуют геометрии кабелей, тогда как точки разреза устройства первой группы, показанного на Фиг. 2, или устройств второй группы, показанных на Фиг. 5 и 6 (описываемых ниже) следуют по менее благоприятным прямолинейным траекториям. Тем не менее, оказывается возможным снабдить каждую головную часть зачистки этих устройств системой с автоматической фокусировкой, такой, как описывается далее, чтобы компенсировать этот недостаток, когда он оказывается критическим (в соответствии с особенностями зачищаемых кабелей). Некоторые параметры зачистки, такие как световая мощность лазерных диодов, скорость вращения оптических головных частей или количество вращений, могут быть отрегулированы посредством системы мониторинга для управления выполнением зачистки. Эта система мониторинга, не показанная на приложенных чертежах, включает в себя в простом варианте, фотодетектор (фотодиод), измеряющий интенсивность оптического сигнала управления, испускаемого поверхностью кабеля. В устройствах второй группы, фотодетектор преимущественно предусматривается для каждой головной части зачистки.

Действительно, интенсивность рассеянного в обратном направлении потока, или созданного флуоресценцией поверхности кабеля (обозначаемого здесь как "оптический сигнал управления") варьируется в зависимости от материала, облучаемого лазерным пучком, что позволяет знать, например, что первый слой изолирующей оболочки кабеля был обработан полностью, и что второй слой находится в процессе обработки, или что металлическая сердцевина кабеля оголена (интенсивность рассеянного в обратном направлении потока резко изменяется, когда лазерный пучок достигает металлической сердцевины кабеля после прохождения полимерных материалов изолирующей оболочки). Оптический сигнал управления является функцией углового и продольного перемещения зачищающего пучка.

Он может быть учтен в реальном времени средствами управления, приспособленными для регулировки мощности лазера, или скорости перемещения, таким образом, чтобы не продолжать более, чем это необходимо и оптимизировать скорость выполнения.

Он также может быть использован в схеме нескольких проходов, чтобы рассчитать параметры лазера для следующих проходов. Например, первый проход с большой скоростью и малой мощностью лазера позволяет зачистить зоны, квалифицированные как легкие. Оптический сигнал управления позволяет локализовать эти, уже зачищенные, зоны и отключить или понизить мощность лазера в местоположении этих зон, до следующего прохода. И так далее, для следующих проходов, до тех пор, пока 360° по окружности или желаемая линейная длина не будет полностью надрезана. Можно, таким образом, выполнять обработку изолятора слой за слоем, не останавливаясь на легких зонах малой толщины или ближе к точке разреза каждого зачищающего пучка.

Эта функция мониторинга особенно интересна для зачистки экранированных витых многожильных кабелей (операция, называемая также "освобождением от оболочки"), кабелей, у которых плетеная спиральная металлическая экранирующая оплетка не всегда вполне светонепроницаема (в некоторых местах, размер ячей может быть несколько растянутым).

Действительно, сечение кабеля этого типа не круглое и имеет, таким образом, площадь, более или менее близкую к точке разреза каждого зачищающего пучка. Кроме того, часто верхний изолятор бывает обернут, и имеет зоны, составленные из единственного слоя ленты и зоны, составленные из двух или более слоев ленты. В этой ситуации, некоторые зоны зачищаются быстрее, чем другие. Если зачищается этот тип кабеля с постоянными мощностью и скоростью, то необходимо продолжать процесс на легких зонах (зоны, имеющие только единственный слой ленты, или зоны, расположенные в месте точки разреза), чтобы трудные зоны (зоны, имеющие несколько слоев ленты или зоны, расположенные выше или ниже точки разреза) были надрезаны целиком. Продолжая процесс таким образом на нескольких зонах, которые могут соответствовать точкам, где ячеистая структура экранирующей оплетки несовершенна, не исключено повреждение изолирующей оболочки нижележащих проводящих жил, что не допустимо. Используя функцию мониторинга, либо в реальном времени, либо в рамках схемы с несколькими проходами, как описано выше, либо в соответствии с другой схемой, позволяющей дозировать локально энергию лазера, можно гарантировать зачистку или вполне контролируемое освобождение от оболочки и безопасно относительно целостности проводящих жил, находящихся под экранирующей оплеткой.

Помимо функции направления кабеля 5 и регулируемого упора 9, трубчатая направляющая 7 также используется для всасывания дымов, возникающих при испарении полимерных материалов составляющих оболочку. Для этого, она имеет кольцевой вырез 71 (окружающий свой центральный вырез 70) или множество вырезов круглого или какого-то другого сечения, расположенных вокруг упора 9, в котором(-ых) дымы могут циркулировать, и на котором помещается устройство всасывания и фильтрации (не показано).

На Фиг. 2 показан второй пример устройства первой группы, который позволяет коллективную зачистку большого количества кабелей, загруженных на плите подачи.

Такое устройство включает в себя по меньшей мере один канал 106 приема кабеля и пару головных частей зачистки, создающих два зачищающего пучка 110, 111 в поперечной плоскости (плоскость, ортогональная вышеупомянутому каналу 106 приема), причем вышеупомянутые пучки проходят с одной и с другой стороны вышеупомянутого канала в этой поперечной плоскости (плоскость чертежа). Каждая головная часть зачистки включает в себя фиолетовый или синий лазерный диод 101, и оптику 102, 103 для формирования зачищающего пучка 110 или 111. Устройство дополнительно включает в себя механические средства перемещения канала приема в поперечном направлении (то есть ортогонально каналу 106 приема) и ортогонально направлению зачищающих пучков. В варианте можем предусмотреть, чтобы средства перемещения перемещали бы не канал, но соответствующие головные части зачистки в поперечном направлении. В обоих случаях, эти средства перемещения составляют механические средства направления в соответствии со смыслом приложенной формулы.

Несколько каналов приема кабеля и пар головных частей зачистки (здесь представлены пять каналов и пять пар) могут быть расположены в том же устройстве таким образом, чтобы зачистить большое число кабелей одновременно. Это устройство дополнительно позволяет зачистить не только цилиндрические одножильные кабели, но также шлейфовые кабели (как показано) благодаря поперечному перемещению каналов приема.

Устройство зачистки фиолетовыми или синими лазерными диодами в соответствии с изобретением может включать в себя в случае необходимости функцию автоматической фокусировки для коррекции точки разреза на поверхности кабеля. Эта функция особенно полезна для зачистки многожильных витых кабелей не круглого сечения, проводящие жилы которого, расположенные под оболочкой, могут быть поврежденными лазерным пучком. В случае зачистки цилиндрических кабелей, она позволяет также гарантировать совершенную зачистку (без какого-либо повреждения проводника и без следа остающегося изолятора), или приспособить устройство к диаметру кабеля с большой точностью.

Функция с автоматической фокусировки позволяет работать с лазерным пучком при очень малой глубине проникновения поля и следовать в реальном времени при помощи калькулятора за топологией кабеля, в то время как оптическая головная часть перемещается аксиально вдоль кабеля или по окружности относительно кабеля.

Вариант реализации на Фиг. 3 иллюстрирует принцип реализации такой функции с автоматической фокусировкой. Фиолетовый или синий лазерный диод 201 испускает пучок, называемый первичным пучком 202, который коллимируется оптикой 203. Первичный пучок 202 пересекает трехпучковый дифракционный генератор 204, выходит из голограммы, позволяющей создавать два под-пучка малой мощности с одной и с другой стороны не отклоненного главного пучка. Таким образом, наблюдается тройной пучок 205 при выходе из генератора 204. Оптическая поляризация тройного пучка лазера является линейной и ориентирована так, чтобы тройной пучок был отражен поляризационным разделительным кубом 206.

Тройной пучок пересекает четвертьволновую пластинку 207, которая позволяет преобразовать состояние линейной поляризации падающей волны в состояние с круговой поляризацией.

Тройной пучок пересекает тогда активную фокусирующую оптику 208, при выходе из которой обнаруживается три почти параллельных пучка: центральный зачищающий пучок 209 большой мощности, и два боковых пучка 210, 211, - так называемые пучки управления, малой мощности. Это активное оптика 208 позволяет отрегулировать положение точки фокусировки пучка 209 разреза на поверхности кабеля, каким бы ни было положение этого последнего. Центральный главный пучок (зачищающий пучок 209) служит для зачистки кабеля, два примыкающих под-пучка (пучки управления 210, 211) служат только для функции автоматической фокусировки.

Активной фокусирующей оптикой 208 может быть простая линза или система линз, смонтированная(-ыe) на пластину продольной подачи (подача в осевом направлении пучков 209-211), или линза с переменным фокусом, управляемая электрически.

Три пучка 209-211 перекрывают площадь кабеля 212, наклоненного относительно нормального направления зачистки, которое ортогонально осевому направлению трех пучков.

Три пучка рассеиваются в обратном направлении поверхностью кабеля 212. Часть рассеянного в обратном направлении потока пересекает активную линзу 208 в обратном направлении, затем четвертьволновую пластинку 207. Эта последняя преобразует состояние круговой поляризации потока, рассеянного в обратном направлении, в состояние с линейной поляризацией, скрещенной по отношению к состоянию линейной поляризации первичного пучка 202, испускаемого диодом.

Рассеянный в обратном направлении пучок передается тогда поляризационным разделительным кубом 206 и пересекает формирующий объектив 213 (фокусирующая линза, например). Датчик 214 линейного изображения располагается в фокальной плоскости формирующего объектива 213, он получает изображение поверхности кабеля 212, освещенной тремя пучками (пучок разреза 209 и пучки управления 210, 211).

Анализ изображения, полученного датчиком изображения 214 позволяет контролировать положение точки разреза зачищающего пучка на поверхности кабеля 212. Иллюстрация принципа предоставлена на Фиг. 4a-4c. Если зачищающий пучок 209 слишком протяженный, то есть, если точка разреза расположена за поверхностью кабеля (что соответствует Фиг. 4a), тогда пучок 210 управления фокусируется лучше, чем пучок 211 управления, и, таким образом, его точка изображения меньше и интенсивнее (сигнал изображения наибольшей амплитуды). Если зачищающий пучок 209 слишком короток, то есть, если точка разреза расположена перед поверхностью кабеля (Фиг. 4c), то пучок 211 управления фокусируется лучше, чем пучок 210 управления и его точка изображения, таким образом, меньше и интенсивнее.

Следует отметить, что для двух пучков 210, 211 управления, фокусируемых с одной и с другой стороны зоны разреза, реализуемой центральным зачищающим пучком 209, изображение не изменяется с деградацией кабеля в ходе обработки.

Эта система позволяет узнать одновременно направление и степень, с которыми должна быть выполнена коррекция, электронный калькулятор позволяет управление активной линзы 208 начиная с анализа сигнала, создаваемого датчиком 214 изображения в реальном времени, так, чтобы всегда поддерживать оптимальную точку разреза.

Изображение точки разреза также может быть использовано для контроля параметров зачистки, таких как мощность лазерного диода, скорость перемещения головной части зачистки, и т.д.

Система автоматической фокусировки, такая как показана на Фиг. 3 и 4a-4c, также может быть связана с каждой из головных частей зачистки устройства с головными частями, такого как на Фиг. 1.

Когда оно включает в себя несколько зачищающих пучков, устройство в соответствии с изобретением может объединять единственный лазерный источник и единственную оптическую систему, позволяя создать все зачищающие пучки. Предпочтительно, устройство в соответствии с изобретением включает в себя столько же лазерных диодов и оптических систем, сколько и зачищающих пучков. Это умножение источников становится возможным благодаря миниатюризации.

Таким образом, на Фиг. 5 показано устройство зачистки в соответствии с изобретением, содержащее четыре головные части зачистки, распределенные вокруг канала 306 приема кабеля, причем каждая головная часть зачистки включает в себя фиксированный лазерный диод 310-313, поворотное зеркало 315-318 с механическим приводом и двигатель (не показан) для привода зеркала. Разумеется, устройство может включать в себя только две или три головные части зачистки, или наоборот, в случае необходимости - более четырех головных частей зачистки.

Хотя только единственный двигатель необходим в примере первой группы, показанном на Фиг. 1, устройства второй группы включают в себя столько же двигателей, сколько и зачищающих пучков. Все-таки, вторая группа более приспособлена для реализации портативных устройств, поскольку подвижных деталей там меньше и по количеству, и по весу, что позволяет использовать менее мощные, менее громоздкие и более легкие двигатели. Второе преимущество второй группы заключается в возможности большего допуска для удержания кабеля, поскольку можно взять некоторый запас для углов сканирования зеркал, так, чтобы малое поперечное смещение кабеля не приводило бы к проблеме, в противоположность вариантам реализации первой группы. Таким образом, можно использовать систему очень простого удержания, такую как показана на Фиг. 9-11.

В первом примере второй группы, показанном на Фиг. 5, каждый лазерный диод располагается таким образом, чтобы испускать поперечный первичный пучок, ось которого содержится в плоскости поперечной зачистки (иначе говоря, ось каждого первичного пучка ортогональна каналу 306 приема кабеля). Каждое зеркало 315-318 монтируется как осциллирующее (или поворотное) так, чтобы точки разреза зачищающих пучков, создаваемые отражением первичных пучков от этих зеркал, перемещались бы на несколько миллиметров, следуя направлениям, указанным двойными стрелками на чертеже. Таким образом, каждый лазерный диод (и его соответственное зеркало) осуществляет надрез в оболочке кабеля на четверти окружности. Предпочтительно, головные части зачистки управляются так, чтобы два последовательных лазерных диода, например, диоды 310 и 311, 312 и 313, были активизированы в то же самое время, и так, чтобы зачищающие пучки, которые они создают, не пересекались бы. Осуществляя, таким образом, два надреза одновременно, время выполнения операции зачистки укорачивается.

На Фиг. 6 показан второй пример устройства в соответствии с изобретением второй группы, то есть, содержащий множество головных частей зачистки с поворотным зеркалом и с фиксированным лазерным диодом, но которые излучают продольные первичные пучки, то есть параллельные каналу 306 приема. Показанный пример включает в себя три лазерных диода 320-322. Разумеется, устройство, содержащее два, четыре или более лазерных диода с продольными первичными пучками также соответствует изобретению. В этом устройстве, каждый лазерный диод 320-322 объединяется с поворотным зеркалом 325-327 с механическим приводом. Двигатель 341, 342, связанный с каждым поворотным зеркалом, предпочтительно отнесен назад относительно устройства, как показано на Фиг. 8, причем грань спереди устройства задается как грань, снабженная входным отверстием 307 для зачищаемого кабеля.

В варианте, каждый двигатель располагается в непосредственной близости, спереди, от зеркала, которое он заставляет вращаться, как показано на Фиг. 7. Этот вариант имеет меньше преимуществ, чем вариант на Фиг. 8, особенно в случае портативного устройства, предназначенного для использования в ограниченных пространствах прокладки кабеля, поскольку плоскость зачистки необходимо удалена от передней грани устройства, чтобы позволить размещение двигателей.

В двух описанных выше вариантах втягивающийся упор 360 отнесен к каналу 306 приема кабеля. Любое подходящее средство (не показанное) может быть использовано для перемещения этого упора между выдвинутым положением и втянутым положением. В выдвинутом положении, то есть в таком, как показано на Фиг. 7 и 8, упор 360 служит упором для конца кабеля, введенного в устройство. Во втянутом положении (не показано) упор 360 находится на некотором расстоянии от канала 306 приема кабеля и более значительная длина кабеля может быть введена в устройство. Преимущественно предусмотреть упор одновременно втягивающийся, как упор 360, и регулируемый (с регулируемым положением), как упор 9, показанный на Фиг. 1. Специалист в данной области техники легко может реализовать такой упор, который отсутствует на приложенных чертежах.

Следует отметить, что как и в первой группе устройств, каждая головная часть зачистки устройств второй группы может быть оснащена системой мониторинга (с одним или несколькими фотодиодами), такой как описано выше, и/или системой с автоматической фокусировкой.

Примеры второй группы могут быть сведены в вариант (третья группа), где блок, составленный тремя (или более) головными частями зачистки со сканированием зачищающих пучков, сделан перемещаемым вдоль зачищаемого кабеля, таким образом, чтобы было возможно осуществить одновременно кольцевой надрез и один или несколько (если горят несколько диодов) продольных надрезов (прорези), чтобы облегчить извлечение изолятора и реализовать окно для отвода от экранирующей оплетки. Также, блок, составленный из трех или четырех головных частей зачистки, со сканированием зачищающих пучков, может быть сделан перемещаемым в поперечном направлении, таким образом, чтобы зачистить последовательно несколько кабелей, как показано на Фиг. 2.

На Фиг. 11 показаны средства удержания зачищаемого кабеля для устройства в соответствии с изобретением. Эти средства удержания включают в себя ползун 400, имеющий два сквозных прохода 401, 402, с различными минимальными внутренними диаметрами для того, чтобы позволить принять кабели в большом диапазоне их диаметров. Ползун может перемещаться любыми соответствующими средствами (такими как, например, кремальера, образованная на нижней грани ползуна, и соответствующее зубчатое колесо) в поперечном направлении таким образом, чтобы позволить выровнять один из сквозных проходов 401, 402 с каналом 306 приема кабеля.

В каждом сквозном проходе 401, 402 формируется конус 381 вставки и располагается сальник 390, такой, как показан на Фиг. 10. Этот сальник включает в себя раздвоенный деформируемый цилиндр 394 (см. сквозной проход 401), эластичную муфту 383 (удалена из сальника сквозного прохода 401 чтобы иметь возможность наблюдать раздвоенный цилиндр 394), прижимную пластину 395, и опорный конус 382, сформированный в ползуне. Эластичная муфта 383 выполнена из светонепроницаемого материала, или, по крайней мере, из любого материала, непроницаемого для излучения с длиной волны, равной длине волны лазерных диодов, установленных в устройстве. Прижимная пластина 395 может быть перемещена в продольном направлении сквозных проходов 401, 402. Когда прижимная пластина 395 приближается к опорному конусу 382 (следуя стрелке, параллельной кабелю, показанной на Фиг. 10), раздвоенный цилиндр 394 толкает опорный конус 382 и конец ее пластинок (ограниченных щелями) приближается к каналу приема кабеля, радиально сжимающего, тем самым, эластичную муфту 383 (см. радиальные стрелки, показанные на Фиг. 10). Эластичная муфта 383 тогда начинает плотно вставлять зачищаемый кабель; кабель и муфта, тем самым, полностью герметизируют отверстие 307 входа кабеля; никакое излучение не может выйти из устройства в соответствии с изобретением (если канал 306 приема кабеля является сквозным, то предусмотрена поворотная заслонка на задней грани устройства для такого же уплотнения выходного отверстия кабеля) и безопасность оператора соблюдается.

На Фиг. 9 показан другой пример сальника, который может быть связан с ползуном 400. Как и описанный выше сальник, сальник 380 включает в себя муфту из светонепроницаемого эластомера, опорный конус 382. Вместо раздвоенного цилиндра 394, на том же месте, он включает в себя конус 384 сжатия, который может быть продольно перемещен в направлении к опорному конусу 382 прижимной пластиной 395. И опять, перемещение прижимной пластины 395 сопровождается радиальным сжатием эластичной муфты, которая начинает плотно вставлять зачищаемый кабель, помещенный в канале 306 приема кабеля, обеспечивая, тем самым, одновременно поддержание кабеля в положении зачистки и уплотнение отверстия входа кабеля.

Изобретение может явиться предметом многочисленных вариантов в связи с показанными вариантами реализации, и эти варианты находятся в пределах объема притязаний, ограниченного формулой.

Изобретение относится к устройству зачистки электрических кабелей, содержащему с одной стороны по меньшей мере один зачищающий пучок (10, 11), испускаемый лазерным источником (1) и фокусируемый оптической системой (2-4) в фокальную точку (12, 13), называемую точкой разреза, и с другой стороны по меньшей мере один канал (6) приема для приема участка зачищаемого кабеля, каждый лазерный источник включает в себя лазерный диод (1), испускающий зачищающий пучок с длиной волны, заключенной между 400 нм и 460 нм, предпочтительно порядка 445 нм. Техническим результатом является возможность использования устройства в ограниченном пространстве и повышение надежности зачистки кабелей любых диаметров. 15 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Устройство зачистки электрических кабелей, включающее в себя с одной стороны по меньшей мере один зачищающий пучок (10, 11; 110, 111; 209), испускаемый лазерным источником (1; 101; 201) и фокусируемый оптической системой (2-4; 102, 103; 203-208) в точке разреза (12, 13), и с другой стороны по меньшей мере один канал (6; 106) приема участка зачищаемого кабеля, отличающееся тем, что каждый лазерный источник включает в себя лазерный диод (1; 101; 201), испускающий зачищающий пучок с длиной волны, заключенной между 400 нм и 460 нм.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый лазерный источник представляет собой лазерный диод (1; 101; 201), испускающий зачищающий пучок с длиной волны, заключенной между 400 нм и 410 нм, или между 440 нм и 460 нм.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя механические средства направления, выполненные с возможностью перемещения по меньшей мере одной точки (12, 13) разреза вокруг канала приема кабеля в поперечной плоскости.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя механические средства направления, выполненные с возможностью перемещения по меньшей мере одной точки разреза вдоль канала приема прямолинейного кабеля.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый канал (306) приема кабеля целиком пересекает устройство и снабжен втягивающимся упором (360,) который во втянутом положении позволяет проход кабеля, пересекающего при этом устройство, и который в выдвинутом положении пересекает канал приема кабеля и закрывает таким образом проход кабелю, чтобы позволить зачистить конец кабеля, защемленного напротив выдвинутого упора.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя несколько прямолинейных каналов (106) приема зачищаемого кабеля, причем эти каналы проходят в одной и той же плоскости параллельно между собой в продольном направлении (X), и тем, что устройство включает в себя механические средства направления, выполненные с возможностью перемещения по меньшей мере одной

точки разреза или по меньшей мере одного канала приема в поперечном направлении (Y), ортогональном продольному направлению (X) и параллельном плоскости каналов приема кабеля.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя по меньшей мере два зачищающих пучка (110, 111), причем точки разреза упомянутых пучков расположены с одной и с другой стороны канала приема кабеля, в одной и той же плоскости поперечной зачистки.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя четыре зачищающих пучка, распределенных вокруг одного канала (306) приема кабеля, причем каждый из зачищающих пучков сформирован поперечным первичным пучком, испускаемым синим или фиолетовым лазерным диодом(310-313) в плоскости зачистки, и отражается поворотным зеркалом (315-318) с механическим приводом, причем поворотные зеркала с механическим приводом управляются рассинхронизированным образом, чтобы зачищающие пучки не пересекались.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя три или четыре зачищающих пучка, распределенных вокруг канала (306) приема кабеля, причем каждый из зачищающих пучков сформирован продольным первичным пучком, испускаемым синим или фиолетовым лазерным диодом (320-322) в направлении, параллельном каналу приема кабеля, и отражается поворотным зеркалом (325-327) с механическим приводом.

10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что устройство имеет переднюю грань, посредством которой зачищаемый кабель может быть введен во входное отверстие для кабеля, и тем, что каждое поворотное зеркало с механическим приводом связано с двигателем, установленным позади соответствующего лазерного диода.

11. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя для каждого канала (306) приема кабеля систему удержания для удержания зачищаемого кабеля в канале приема кабеля, и тем, что система удержания включает в себя сальник (394), снабженный муфтой (383) из светонепроницаемого эластичного материала.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что каждая система удержания включает в себя ползун (400), который может скользить в направлении, ортогональном каналу (306) приема кабеля, и содержащий по меньшей мере два сквозных прохода (401, 402) различных внутренних диаметров, причем каждый сквозной проход снабжен сальником (394) с муфтой (383) из светонепроницаемого эластичного материала.

13. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя средства (8) калибровки, выполненные с возможностью измерения диаметра зачищаемого кабеля, помещенного в канал (6) приема кабеля, и регулировки положения по меньшей мере одной точки (12, 13) разреза относительно вышеупомянутого канала приема, в зависимости от измеренного диаметра.

14. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя по меньшей мере для одного зачищающего пучка, систему мониторинга, включающую в себя по меньшей мере один фотодиод для захвата и анализа оптического контрольного сигнала , испускаемого кабелем, облучаемым вышеупомянутым зачищающим пучком, и средства управления, выполненные с возможностью адаптации параметров сканирования в зависимости от результатов анализа оптического контрольного сигнала

15. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя систему с автоматической фокусировкой для автоматического регулирования точки разреза, выполненную с возможностью определения положения упомянутой точки разреза относительно поверхности зачищаемого кабеля (212), помещенного в соответствующий канал приема, причем эта система с автоматической фокусировкой включает в себя два контрольных пучка (210, 211), компланарных с зачищающим пучком (209) и окружающих этот последний, а также средства (213, 214) захвата и анализа контрольного изображения, образованного излучениями, отраженными кабелем, размещенным в канал приема, вышеупомянутый канал приема проходит в продольном направлении, рассматриваемом как наклоненное, которое образует в плоскости, содержащей осевое направление зачищающего пучка и продольное направление канала приема, отличный от нуля угол с нормальным направлением зачистки, ортогональным осевому направлению зачищающего пучка.

16. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает в себя автономную батарею.