CN105931707A - 一种柔性电缆及利用该柔性电缆的终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电缆领域，目的在于提供一种柔性电缆及利用该柔性电缆的终端设备，以解决现有技术中的电缆韧性差，弯折时容易发生断裂的问题。包括多个芯线单元和用于包覆多个芯线单元的外套管，芯线单元包括导线和包覆导线的弹性层，外套管设置有捆扎层、缓冲层、屏蔽层和防护层,捆扎层与缓冲层之间粘接，缓冲层与屏蔽层之间粘接，屏蔽层和防护层之间粘接，缓冲层内设置有柔性滚珠以提高电缆的韧性。利用该柔性电缆的终端设备包括柔性电缆、基板、探头和连接部，柔性电缆通过连接部与基板连接，基板远离连接部的一端与探头连接。有益效果在于：韧性好，弯折时不易折断。

Description

一种柔性电缆及利用该柔性电缆的终端设备

技术领域

本发明属于电缆领域，尤其是涉及一种柔性电缆及利用该柔性电缆的终端设备。

背景技术

现有的数据传输电缆的内部设置有电源线缆和信号线缆。通常这些电源线缆和信号线缆为硬线，即由金属(主要选用铜质材料)材料制成的电源线或信号线和保护外层构成相应的电源线缆和信号线缆。这类数据传输电缆硬度大，在弯折时易发生断裂，不适用于测量、控制电路、机械、机械工具、机器人等频繁移动的装置，以及折弯较多的作业环境。现有技术中的电缆终端设备包括有多根电缆，但是由于电缆存在易于折断的问题，从而导致电缆终端设备容易失效。

综上，现有技术中的柔性电缆存在的主要问题在于：韧性差、折弯时易发生断裂。现有技术中的电缆终端设备存在的主要问题在于；由于线缆的折断而发生失效。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种柔性电缆，以解决现有技术中的电缆韧性差，弯折时容易发生断裂的问题。

本发明的目的之二在于提供一种利用该柔性电缆的终端设备，以解决现有技术中的电缆终端设备容易因电缆的折断而发生失效的问题。

基于上述第一目的，本发明提供了一种柔性电缆，包括多个芯线单元和用于包覆多个所述芯线单元的外套管，所述芯线单元包括导线和包覆所述导线的弹性层，所述外套管由内至外依次设置有捆扎层、缓冲层、屏蔽层和防护层,所述捆扎层与所述缓冲层之间粘接，所述缓冲层与所述屏蔽层之间粘接，所述屏蔽层和所述防护层之间粘接，所述缓冲层内设置有柔性滚珠以提高电缆的韧性，位于线缆中部的三个芯线单元形成三角区，位于三角区外的多个芯线单元环形阵列排布形成环形区。

更进一步地，所述缓冲层内设置有环形通道。

更进一步地，所述环形通道内设置有多个柔性滚珠，多个所述柔性滚珠可在缓冲层内滚动。

更进一步地，所述柔性滚珠的材质为橡胶。

更进一步地，所述导线的材质为铜。

更进一步地，所述弹性层的材质为橡胶。

更进一步地，所述环形区内的芯线单元设置有10个。

基于上述第二目的，本发明提供了一种利用该柔性电缆的终端设备，包括柔性电缆、基板、探头和连接部，所述柔性电缆通过所述连接部与所述基板连接，所述基板远离所述连接部的一端与所述探头连接。

更进一步地，所述基板靠近所述柔性电缆的一端设置有多个用于连接芯线单元的卡槽，所述探头与所述基板卡接。

更进一步地，所述连接部包括多个芯线单元，所述芯线单元一端与所述柔性电缆连通，所述芯线单元另一端与所述基板连通。

结合以上技术方案，

针对上述目的之一，本发明提供的一种柔性电缆的有益效果在于：韧性好，弯折时不易折断；

针对上述目的之二，本发明提供的一种利用该柔性电缆的终端设备的有益效果在于：避免了因电缆折断而失效的问题发生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，g在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的柔性电缆的结构示意图；

图2为实施例2提供的利用该柔性电缆的终端设备的结构示意图。

附图标记

1-芯线单元； 2-外套管； 3-三角区；

4-环形区； 5-柔性电缆； 6-基板；

7-探头； 8-连接部； 11-导线；

12-弹性层； 21-捆扎层； 22-缓冲层；

23-屏蔽层； 24-防护层； 221-柔性滚珠。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例公开了一种柔性电缆5，包括多个芯线单元1和用于包覆多个芯线单元1的外套管2。

芯线单元1包括导线11和包覆导线11的弹性层12。芯线单元1的截面可以是但不限定为圆形或者正六变形，圆形的芯线单元1易于生产制造，正六边形的芯线单元1堆积紧密，正六边形的芯线单元1可以有效减少电缆的截面积。优选地，本实施例提供的柔性电缆5的截面设置为圆形，多个圆形截面的芯线单元1相互绞合并排列成预设的形状以适应实际生产生活的需求。

芯线单元1包括导线11和包覆导线11的弹性层12，导线11由导电性能优良的铜、铝或者其他合金等构成的多根金属线材绞扭而成。优选地，导线11的材质设置为铜。为提高芯线单元1的导电性能以及传导的效率，对导线11进行了进一步地改进，具体而言，导线11表面涂覆锡、银或镍等镀层，涂覆的方法不限定为真空气相沉积和电镀。弹性层12由具有弹性的材料制成。具体而言，弹性层12由四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟树脂构成。氟树脂的介电常数和介电损耗角小，因此通过使用氟树脂作为弹性层12的材料，其能够抑制介电损耗的增加。在本申请要求保护的技术方案中，导线11和弹性层12之间通过粘接层进行固定连接。具体而言，粘接层可以是但不限定为热熔性粘接剂，粘接剂优选设置为粘接性高的聚酯类热熔性粘接剂。具体涂覆方法例如：在导线11外表面涂覆一层热熔性粘接剂，通过挤压成型法在涂覆有粘接剂的导体外表面涂覆一层弹性层12，通过加热粘接剂以使导线11和弹性层12相互粘接。

为更进一步提高芯线单元1的韧性，弹性层12的材料设置为橡胶，橡胶材料为一种轻量材料，其柔韧性好，在受到外力作用时橡胶可以对包裹于弹性层12内部的导线11起到缓冲的作用，避免导线11受到外部机械作用力而受到损伤。

更进一步地，弹性层12的厚度优选为4um以上，6um以下，这是因为当弹性层12的厚度低于4um时，弹性层12容易发生破损，在大于6um时，柔性电缆5的整体厚度过大，在弯曲时容易与周围的线缆发生干扰而导致自身的破损。

该实施例的可选方案中，芯线单元1设置有多个，多个芯线单元1形成了三角区3和环形区4，其中，位于线缆中部的三个芯线单元1形成三角区3，位于三角区3外的多个芯线单元1环形阵列排布形成环形区4，三角区3的端部与环形区4的内层相抵。其中环形区4内的三个芯线单元1的外表面相切，且三个芯线单元1的几何中心的连线为正三角形。环形区4的相邻两个芯线单元1相切，环形区4的芯线单元1对三角区3的芯线单元1形成紧箍力以使三角区3的三个芯线单元1紧密接触，且环形区4的芯线单元1之间形成相对的相互作用力使得环形区4内的芯线单元1的结构相对稳定。需要强调的是，环形区4和三角区3的设计方案可以保证环形区4和三角区3之间预留有足够的间隙以使柔性电缆5在受到外部机械作用力的情况下有足够的形变空间，降低位于三角区3内的芯线单元1受到损伤的几率。

该实施例的可选方案中，三角区3内的芯线单元1数量可以设置为1个、2个或者4个等，当然，当芯线单元1的数量少于3个时，三角区3和环形区4的芯线单元1之间的间隙最小，此时，位于中心的芯线单元1受到外部的机械作用力的概率增大；当芯线单元1的数量大于3个，例如是4个，此时，三角区3和环形区4的芯线单元1之间的距离较大，三角区3内的芯线单元1受到外部的机械作用力的概率减小，但是，4个芯线单元1的组成不稳定，籍此，本实施例要求保护的技术方案中的三角区3的芯线单元1优选设置为3个。

环形区4的芯线单元1的数量可根据实际生产生活的需求设定，优选地，环形区4的芯线单元1的数量设置为10个。请参见图1，三角区3的其中一个芯线单元1与其临近的环形区4内的一个芯线单元1相切，三角区3的另外两个芯线单元1与其临近的环形区4内的两个芯线单元1相切。

应当指出，以上仅是本实施例的优选实施方式，对本领域普通技术人员来说，在不脱离本实施例原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实施例的保护范围。例如，环形区4内的芯线单元1的数量可以设置为6个、8个、12个等等。

外套管2由内至外依次设置有捆扎层21、缓冲层22、屏蔽层23和防护层24。

捆扎层21的内圆周与环形区4的芯线单元1相抵，捆扎层21由具有弹性的材质制成，捆扎层21的弹性作用力给环形区4内的多个芯线单元1提供一个紧箍作用力以使多个芯线单元1紧密接触。

该实施例的可选方案中，捆扎层21由具有弹性的树脂材料制成，树脂材料优选设置为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PET量轻，且耐候性好，能够对位于捆扎层21内部的多个芯线单元1起到很好的防护作用。

该实施例的可选方案中，捆扎层21以缠绕的方式套装在全部芯线单元1外部。具体的，位于全部芯线单元1外部的捆扎层21可以设置为长条形结构，其围绕柔性电缆5的轴线进行螺旋式缠绕，直至覆盖长度方向的全部芯线单元1的外表面。需要注意的是，以缠绕方式围绕在全部芯线单元1外部的捆扎层21有部分重叠，保证所有的芯线单元1均被捆扎层21覆盖。

更进一步地，捆扎层21的厚度优选为4um以上，6um以下，这是因为当捆扎层21的厚度低于4um时，捆扎层21容易发生破损，当捆扎层21的厚度大于6um时，柔性电缆5的整体厚度过大，在弯曲时容易与周围的线缆发生干扰而导致自身的破损。

缓冲层22设置在捆扎层21外部，缓冲层22内设置有环形通道。环形通道内设置有多个柔性滚珠221，多个柔性滚珠221可在缓冲层22内滚动。

该实施例的可选方案中，缓冲层22的材质可以是但不限定为树脂材料，树脂材料优选设置为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，PET量轻，且耐候性好，能够与捆扎层21进行良好的匹配。

需要注意的是，缓冲层22和捆扎层21之间涂覆有粘接剂，缓冲层22和捆扎层21通过粘接剂粘接，本实施例要求保护的技术方案的粘接剂优选设置为粘接性高的聚酯类热熔性粘接剂。

柔性滚珠221设置于缓冲层22的环形通道内，柔性滚珠221设置有多个，多个柔性滚珠221可在缓冲层22内滚动。滚珠与滚珠之间设置预留有空隙。该实施例的可选方案中，柔性滚珠221的形状设置为球形，当然，椭球形或者其他形状的的柔性滚珠221也应在本实施例要求保护的技术方案的范围之内。优选地，柔性滚珠221设置为球形，球形的柔性滚珠221的流动性好，较易在环形通道内滚动。椭球形滚珠流动性较差，但是稳定性较好，椭球形滚珠可以均匀分散在环形通道内。柔性滚珠221的材质优选设置为橡胶。橡胶材料为一种轻量材料，且其柔韧性好，在受到外力作用时橡胶可以起到缓冲的作用，避免导线11受到外部机械作用力而受到损伤。

缓冲层22可达到的有益效果在于：当柔性电缆5受到外部机械作用力时，缓冲层22内的柔性滚珠221发生形变以吸收外部作用力，避免外部机械作用力继续传递到柔性电缆5的芯线单元1内，当外部的机械作用力消失时，缓冲层22内的柔性滚珠221回复到原始状态。

更进一步地，缓冲层22的厚度优选为4um以上，6um以下，这是因为当缓冲层22的厚度低于4um时，缓冲层22容易发生破损，在缓冲层22的厚度大于6um时，柔性电缆5的整体厚度过大，在弯曲时容易与周围的线缆发生干扰而导致自身的破损。

屏蔽层23套设于缓冲层22外部，该实施例的可选方案中，屏蔽层23由多个线材编织而成，作为屏蔽层23所使用的线材，优选设置为铜箔丝，铜箔丝在弯曲时不易发生断裂，其中，铜箔丝的中心丝由聚酯或芳族聚酰胺等构成，其外表面设置有呈螺旋状缠绕的箔状铜片

防护层24由医疗用绝缘树脂构成。所谓的医疗用绝缘树脂是无毒性、在与生物体接触时不会引起炎症等过敏症状的、具有生物体适应性(生物适应性强)的树脂，也被称为医疗用树脂、医疗等级的树脂。在本实施方式中，作为防护层24所使用的医疗用绝缘树脂，优选设置为医疗等级的PVC(聚氯乙烯)。

需要说明的是，该实施例提供的柔性电缆5的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1，通过拉丝模具拉制出铜导线11；

步骤S2，将步骤S1中的铜导线11加热后进行退火以提高韧性；

步骤S3，利用挤出成型法在步骤S2中的铜导线11上涂覆橡胶以制得芯线单元1；

步骤S4，绞合三根芯线单元1以形成三角区3，绞合多根芯线单元1并使多根芯线单元1围绕三角区3环形阵列排布以形成环形区4，环形区4外包覆外套管2。

该实施例提供的柔性电缆5可以达到的有益效果在于：一方面，由于芯线单元1有导线11和包覆于导线11外的弹性层12组成，弹性层12优选设置为橡胶，橡胶材质的弹性层12可以在柔性电缆5受到外部机械作用力时起到缓冲的作用。另一方面，由于外套管2内至外依次设置有捆扎层21、缓冲层22、屏蔽层23和防护层24，缓冲层22内设置有环形通道，环形通道内填充有柔性滚珠221，柔性滚珠221优选设置为球形或者椭球形的橡胶滚珠，橡胶滚珠可以在柔性电缆5受到外部的机械作用力时起到缓冲的作用，防止柔性电缆5内部的芯线单元1受到损伤。结合以上两个方面，本实施例提供的柔性电缆5可以增加电缆的韧性，避免电缆在弯折时发生折断。

实施例2

请参见图2，本实施例提供了一种利用实施例1的柔性电缆5的终端设备，包括：柔性电缆5、基板6、探头7和连接部8。

探头7设置为具有一定厚度的半圆形结构，探头7的弧形部分朝向被测物体，探头7直线部分与基板6连接，连接方式不限定为活动连接或固定连接，优选的，探头7与基板6卡接，探头7在靠近基板6的一侧上设置有卡槽。该实施例的可选方案中，探头7还进一步包括红外探测系统。具体的，红外探测系统设置于探头7内部，探头7靠近被测物体的端部设置有红外探测头和信号接收装置，红外探测系统与基板6电连接，红外探测系统接收到控制信号后，红外探测头发出红外线，红外线照射到被测物体并在被测物体表面发生反射，信号接收装置接收到反射回来的红外线，并通过柔性电缆5将信号传递给外部的成像系统，成像系统优选设置为CCD成像系统。

基板6设置为平板状结构，基板6例如可以是但不限定为PCB或FPC，基板6上集成有电路系统和控制系统。基板6的两端分别与柔性电缆5和探头7连接，基板6的一端设置有多个用于连接芯线单元1的卡槽。

连接部8包括多个芯线单元1，所述芯线单元1一端与所述柔性电缆5连通，所述芯线单元1另一端与所述基板6连通。连接部8的芯线单元1连接于基板6上的卡槽内，柔性电缆5传递过来的电信号、控制信号通过芯线单元1传递给基板6，通过基板6上的集成电路和控制系统处理之后，将信号传递给探头7，探头7接收到控制信号之后发射红外光，被测物体将红外光反射回探头7，并经过探头7的控制系统的处理，将信号通过柔性电缆5传递给外部的图像处理装置。

本实施例是在实施例1的基础上制得的终端设备，由于实施例1制得的柔性电缆5增加了电缆的韧性，避免电缆在弯折时发生折断。因而，本实施例提供的终端设备韧性好，且能够在弯折时避免折断问题的发生。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种柔性电缆，其特征在于，包括多个芯线单元(1)和用于包覆多个所述芯线单元(1)的外套管(2)，所述芯线单元(1)包括导线(11)和包覆所述导线(11)的弹性层(12)，所述外套管(2)由内至外依次设置有捆扎层(21)、缓冲层(22)、屏蔽层(23)和防护层(24),所述捆扎层(21)与所述缓冲层(22)之间粘接，所述缓冲层(22)与所述屏蔽层(23)之间粘接，所述屏蔽层(23)和所述防护层(24)之间粘接，所述缓冲层(22)内设置有柔性滚珠(221)以提高电缆的韧性，位于线缆中部的三个芯线单元(1)形成三角区(3)，位于三角区(3)外的多个芯线单元(1)环形阵列排布形成环形区(4)。

2.根据权利要求1所述的一种柔性电缆，其特征在于，所述缓冲层(22)内设置有环形通道。

3.根据权利要求2所述的一种柔性电缆，其特征在于，所述环形通道内设置有多个柔性滚珠(221)，多个所述柔性滚珠(221)可在缓冲层(22)内滚动。

4.根据权利要求3所述的一种柔性电缆，其特征在于，所述柔性滚珠(221)的材质为橡胶。

5.根据权利要求4所述的一种柔性电缆，其特征在于，所述导线(11)的材质为铜。

6.根据权利要求5所述的一种柔性电缆，其特征在于，所述弹性层(12)的材质为橡胶。

7.根据权利要求6所述的一种柔性电缆，其特征在于，所述环形区内的芯线单元(1)设置有10个。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的柔性电缆的终端设备，其特征在于：包括柔性电缆(5)、基板(6)、探头(7)和连接部(8)，所述柔性电缆(5)通过所述连接部(8)与所述基板(6)连接，所述基板(6)远离所述连接部(8)的一端与所述探头(7)连接。

9.根据权利要求8所述的终端设备，其特征在于，所述基板(6)靠近所述柔性电缆(5)的一端设置有多个用于连接芯线单元(1)的卡槽，所述探头(7)与所述基板(6)卡接。

10.根据权利要求9所述的终端设备，其特征在于，所述连接部(8)包括多个芯线单元(1)，所述芯线单元(1)一端与所述柔性电缆(5)连通，所述芯线单元(1)另一端与所述基板(6)连通。