УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНЯТИЯ ИЗОЛЯЦИИ С ПРОВОДОВ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в электротехнической, радиотехнической промышленности, а именно в технологическом оборудовании при подготовке к лужению и пайке проводов, имеющих, эмалевую, лаковую изоляцию.
Известно устройство для снятия изоляции с концов проводов [1. Свидетельство на полезную модель RU №16972, 7 МПК H02G 1/12, опубликовано 27.02.2001]. Это устройство содержит обжигные элементы трапецеидальной формы, расположенные на рукоятках, соединенных соединительной пружиной. Кроме того, это устройство содержит зажимные губки, каждая из которых имеет заданную геометрическую форму выполнения. При этом обжигные элементы постоянно включены в низковольтную цепь источника питания, снабженную реостатом. Реостат позволяет регулировать ток, обеспечивая тем самым нагрев обжигных элементов до температуры, необходимой для расплавления изоляции провода. Конец провода размещают между зажимными губками и зажимают с помощью рукояток. Под действием температуры изоляция на проводе расплавляется, после чего провод вытягивается, а снятая изоляция остается между зажимными губками и впоследствии удаляется.
Однако такое устройство не позволяет качественно снимать изоляцию, например лаковую или эмалевую, имеющую высокую адгезию к токопроводящей жиле. Кроме того, в данном устройстве регулирование температуры обжигных элементов осуществляется с помощью реостата оператором, что нетехнологично. Температура обжигных элементов, в конечном счете, зависит от многих факторов (температура окружающей среды, диаметр провода, толщина изоляции и др.) в том числе и от профессиональных навыков оператора, что не позволяет точно обеспечить технологически требуемую температуру. Недостатком устройства также является то, что оно позволяет снимать изоляцию только с концов проводов, однако, при изготовлении моточных изделий, часто необходимо снять изоляцию с провода, не разделяя его в месте зачистки.
Известно также устройство для снятия изоляции с проводов [2. Свидетельство на полезную модель RU №19228, 7 МПК H02G 1/12, опубликовано 10.08.2001 г.], которое является наиболее близким по назначению и технической сути к заявляемой полезной модели, и взято за прототип. Это устройство содержит регулируемый источник питания (в [2] назван регулируемым блоком питания), нагреватель, узел для удаления остатков изоляции, реле времени, включаемое кнопочным выключателем, и лампочку. Нагреватель выполнен в виде нихромовой спирали, внутри которой установлена трубка из термостойкого изоляционного материала. Это позволяет создать стабильную температуру в зоне обжига и исключить замыкание витков спирали при размещении провода внутри нагревателя. Блок питания связан с нихромовой спиралью нагревателя и обеспечивает ее регулируемый нагрев. Реле времени, кнопочный выключатель и лампочка позволяют фиксировать момент окончания обжига. Узел для удаления остатков изоляции выполнен в виде вращающихся втулок из пористого упругого материала.
Устройство [2] позволяет очистить медный провод от изоляции путем ее обжига при размещении провода внутри нагревателя. Нагрев изоляции провода в этом устройстве осуществляется снаружи, при этом при полном сгорании изоляции выделяется максимально возможное количество продуктов горения, вредных для оператора и загрязняющих окружающую среду. При серийном производстве, повысить производительность данного устройства для снятия изоляции с провода можно, в основном, за счет повышения температуры накала спирали нагревателя, что приводит к риску перегрева токопроводящей жилы провода с изменением кристаллической решетки металла и ухудшением его металлических свойств. Кроме того, участие оператора снижает как производительность данного устройства, так и качество очистки провода от изоляции. Так, например, в конце обжига при полном сгорании изоляции оператору необходимо среагировать на световую индикацию и быстро извлечь провод из трубки нагревателя, чтобы избежать возможного перегрева провода. Особенно это важно при снятии эмалевой или лаковой изоляции с тонкого и особо тонкого провода, имеющего диаметр, например, 0.15 мм. Прототип [2] также как и аналог [1] позволяет снимать изоляцию только с концов проводов, на практике, бывает необходимо снять изоляцию в любом месте по длине провода. Вышеназванные недостатки не позволяют обеспечить высокую производительность и качество очистки провода (особенно тонкого провода) от эмалевой или лаковой изоляции.
Задачей полезной модели является повышение производительности и расширение технологических возможностей устройства при одновременном снижении выброса вредных веществ в атмосферу.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении качества снятия изоляции с провода за счет разрушения адгезионных связей между поверхностным слоем токопроводящей жилы и внутренней поверхностью изоляции.
Поставленная задача и технический результат достигаются следующим образом. Заявленная полезная модель, как и прототип, содержит регулируемый источник питания, связанный с нагревателем.
В отличие от прототипа заявляемая полезная модель дополнительно содержит конденсатор, датчик тока. Регулируемый источник питания включает инвертор, имеющий вход питания, систему управления инвертором, формирователь импульса, связанный с ключом запуска формирователя импульса. При этом нагреватель выполнен в виде индуктора, состоящего из обмотки и магнитопровода, имеющего зазор. Один конец обмотки индуктора соединен через конденсатор с первым выходом инвертора. Второй конец обмотки индуктора через датчик тока соединен со вторым выходом инвертора, а второй выход датчика связан с входом обратной связи системы управления инвертором, выход которой связан с управляющим входом инвертора. Вход запуска системы управления инвертором соединен с выходом формирователя импульса, имеющего вход настройки и вход запуска, связанный с ключом запуска формирователя импульса.
В частном случае, система управления инвертором содержит задатчик тока, первый и второй сумматоры, интегратор и генератор изменяемой частоты. Задатчик тока связан с неинвертирующим входом первого сумматора, выход которого связан с инвертирующим входом второго сумматора, выход которого связан с входом интегратора, выход которого связан с регулирующим входом генератора изменяемой частоты. При этом генератор изменяемой частоты имеет выход, являющийся выходом системы управления инвертором, и имеет разрешающий вход, являющийся входом запуска системы управления инвертором и связанный с неинвертирующим входом второго сумматора. При этом инвертирующий вход первого сумматора является входом обратной связи системы управления инвертором.
В частном случае, индуктор выполнен на основе магнитопровода стержневого типа с зазором или С-образной формы.
В частном случае выполнения, устройство для снятия изоляции с проводов, как и в прототипе, содержит узел для удаления остатков изоляции, выполненный в виде вращающихся втулок из пористого упругого материала.
Совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели среди известных источников информации заявителями не обнаружена, что подтверждает ее новизну.
Отличительные признаки полезной модели в совокупности с известными признаками позволяют решить поставленную задачу и достигнуть указанного выше технического результата. Это достигается следующим образом. При воздействии высокочастотным переменным магнитным полем на изолированный проводник, размещенный в зазоре индуктора, в проводнике возникают поверхностные вихревые токи (токи Фуко), разогревающие поверхность проводящей жилы. При этом разрушаются адгезионные связи между поверхностью проводящей жилы и внутренней поверхностью лаковой изоляции. Изоляция частично обгорает с внутренней поверхности, отслаивается и, в дальнейшем, легко удаляется. Индукционный нагрев, обеспечиваемый данным устройством, осуществляется за короткое время (доли секунд), отсчитываемое устройством, что позволяет, по сравнению с прототипом, исключить контроль оператора за временем нагрева, и, тем самым, повысить производительность и качество технологического процесса снятия изоляции с проводника. В данном случае, для снятия изоляции не требуется полного ее сгорания что значительно уменьшает выбросы продуктов сгорания изоляции в окружающую среду. В прототипе же подвод тепла к проводу осуществляется с его внешней стороны, и, в этом случае, для снятия изоляции с провода, требуется ее полное сгорание. Исполнение индуктора в виде магнитопровода с зазором позволяет обжигать любой участок провода, что расширяет технологические возможности устройства.
Техническая суть полезной модели поясняется чертежами. На фиг.1 показана функциональная схема устройства для снятия изоляции с проводов. На фиг.2 показана функциональная схема системы управления инвертором. На фиг.3 показан частный случай выполнения устройства для снятия изоляции с проводов, содержащего узел для удаления остатков изоляции.
Устройство для снятия изоляции с проводов фиг.1 содержит инвертор 1, имеющий вход питания 2, первый 3 и второй 4 выходы, а также управляющий вход 5. Первый выход 3 инвертора 1 через конденсатор 6 связан с первым концом обмотки 8, намотанной на магнитопровод 7 индуктора. Нагреватель выполнен в виде индуктора, состоящего из обмотки 8 и магнитопровода 7, имеющего зазор. Второй конец обмотки 8 индуктора через датчик 9 тока (ДТ) соединен со вторым выходом 4 инвертора 1. Второй выход датчика 9 тока связан с входом 12 обратной связи системы управления 10 инвертором 1. Система управления 10 инвертором 1 имеет вход 11 запуска системы и выход 13, связанный с управляющим входом 5 инвертора 1. Формирователь импульса 14 имеет вход 15 запуска, вход 16 настройки и выход 17, связанный с входом 11 запуска системы управления 10 инвертором 1. Ключ 18 для запуска формирователя импульса 14 связан с входом 15 запуска формирователя импульса 14. Буквами ИП на фиг.1 обозначен регулируемый источник питания.
Система управления 10 инвертором 1 фиг.2 содержит задатчик 19 тока (ЗТ), соединенный с неинвертирующим входом 21 первого сумматора 20. Инвертирующий вход 22 первого сумматора 20 образует вход 12 обратной связи системы управления 10 инвертором 1. Выход 23 первого сумматора 20 связан с инвертирующим входом 25 второго сумматора 24, неинвертирующий вход 26 которого связан с разрешающим входом 33 генератора 31 изменяемой частоты и образует вход 11 запуска системы управления 10 инвертором 1. Выход 27 второго сумматора 24 связан с входом 29 интегратора 28, выход которого 30 соединен с регулирующим входом 32 генератора 31 изменяемой частоты. Выход 34 генератора 31 изменяемой частоты образует выход 13 системы управления 10 инвертором 1.
На фиг.3 представлен частный случай выполнения устройства для снятия изоляции с проводов, содержащего узел для удаления остатков изоляции, выполненный в виде вращающихся втулок 35 из пористого упругого материала, например войлока. Заявляемая полезная модель может быть выполнена и без узла для удаления остатков изоляции, так как остатки изоляции могут быть легко удалены вручную.
Работа устройства для снятия изоляции с проводов рассмотрена на конкретном примере. Магнитопровод индуктора 7 выполнен из феррита стержневого типа, с зазором фиг.1. Инвертор 1 собран по полумостовой схеме. Формирователь импульса 14 выполнен на основе микроконтроллера с заданной программой. Задатчик тока 19 выполнен в виде резистивного делителя, сумматоры 20, 24 и интегратор 28 выполнены на базе операционного усилителя. Генератор 31 изменяемой частоты выполнен на базе микросхемы CD4046BC.
В исходном состоянии ключ 18 для запуска формирователя импульса 14 разомкнут. Система управления 10 инвертором 1 находится в ждущем режиме. Ток в цепи: инвертор 1 - конденсатор 6 - обмотка 8 индуктора - датчик 9 тока - инвертор 1 отсутствует. На выходе датчика 9 тока напряжение отсутствует. При замыкании ключа 18, формирователь импульса 14 на своем выходе 17 формирует импульс логического нуля длительностью, регулируемой входом 16 настройки формирователя импульса 14. Сформированный импульс логического нуля поступает на вход 11 запуска системы управления 10 инвертором 1. Система управления 10 инвертором 1 переходит из режима ожидания в режим работы. На выходе 13 системы управления 10 инвертором 1 формируется переменный сигнал высокой частоты, поступающий на управляющий вход 5 инвертора 1. Инвертор 1 формирует на своих выходах 3, 4 переменное напряжение с частотой, равной частоте сигнала на входе 5 инвертора 1. В цепи: инвертор 1 - конденсатор 6 - обмотка индуктора 8 - датчик тока 9 - инвертор 1 будет протекать электрический ток с частотой, равной частоте напряжения на выходах 3, 4 инвертора 1. Конденсатор 6 и индуктор образуют последовательный колебательный LC-контур, имеющий собственную частоту резонанса напряжений, при которой ток через колебательный контур будет ограничиваться только выходной мощностью инвертора 1 и добротностью LC-контура. Начальная частота сигнала с выхода 13 системы управления 10 инвертором 1 должна быть выше резонансной частоты LC-контура. Сразу после запуска система управления 10 начинает линейно уменьшать частоту сигнала на выходе 13. Датчик 9 тока на своем выходе формирует напряжение, пропорциональное действующему току в цепи обмотки 8 индуктора, которое поступает на вход обратной связи 12 системы управления 10 инвертором 1. При достижении на входе 12 системы управления 10 инвертором 1 заданного значения напряжения, а, следовательно, заданного тока в цепи обмотки 8 индуктора, система управления 10 инвертором 1 зафиксирует частоту напряжения на своем выходе 13, стабилизировав, таким образом, ток в цепи обмотки 8 индуктора. Высокочастотный ток в обмотке 8 индуктора создает высокочастотное магнитное поле в зазоре магнитопровода 7 индуктора. В зазоре магнитопровода 7 индуктора размещают участок провода с эмалевой изоляцией диаметром 0,2 мм (рационально использовать устройство для снятия изоляции с особо тонких и тонких проводов). Это может быть или конец провода, который необходимо зачистить для последующей подготовки его к пайке, или любой другой участок изолированного провода. На этом участке провода под воздействием высокочастотного переменного магнитного поля наводятся вихревые токи (токи Фуко), приводящие к разогреву поверхности токопроводящей жилы. Это приводит к разрушению адгезионных связей между внешней поверхностью токопроводящей жилы и внутренней поверхностью изоляции с обгоранием изоляции изнутри. Изоляция отслаивается и, в дальнейшем, легко и качественно снимается вручную или с помощью узла для удаления остатков изоляции, выполненного в виде вращающихся втулок 35 из пористого упругого материала, например войлока. Вихревые токи нагревают токопроводящую жилу только с поверхности, не перегревая ее внутреннюю часть, и не ухудшая металлические свойства жилы, что особенно важно для тонких проводов. Поскольку данное устройство обеспечивает снятие изоляции при ее частичном обгорании изнутри, то это приводит к уменьшению выбросов продуктов сгорания в окружающую среду. Время обжига изолированного провода составляет около 0,2 с.
Полезная модель является промышленно применимой, так как может быть многократно реализована с помощью серийно выпускаемых элементов и блоков с достижением указанного выше технического результата. Выполнение устройства для снятия изоляции с проводов не вызывает затруднений для специалистов в данной области.