DE202013002912U1

DE202013002912U1 - Elektrokabel zur Verwendung in einer Schweißvorrichtung

Info

Publication number: DE202013002912U1
Application number: DE201320002912
Authority: DE
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2013-05-27
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: US20140291018A1; CA2822169A1; US8937251B2; CA2822169C

Abstract

Elektrokabel, umfassend – mindestens eine Stromleitung (1) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, umfassend mehreren Adern (11a, 11b, 11c, 11d), wobei jede Ader (11a, 11b, 11c, 11d) eine Aderisolierung (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist und alle Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) von einer gemeinsamen Ummantelung (13) umgeben sind, und wobei die Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) und die Ummantelung (13) jeweils ein Material umfassen, das unabhängig voneinander ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen, vernetzten Polyolefinen, Glimmer, Glasfasern, Keramikfasern und Gemischen daraus, – einen ersten Steckverbinder (2), der an dem ersten Ende der Stromleitung (1) angeordnet ist, und mindestens einen zweiten Steckverbinder (3a, 3b), der an dem zweiten Ende der Stromleitung angeordnet ist, wobei die Steckverbinder (2, 3a, 3b) jeweils ein Polyurethan umfassen, das ein Flammschutzmittel enthält, und – eine erste Verbindungsmutter (4), die an dem ersten Steckverbinder (2) angeordnet ist, und mindestens eine zweite Verbindungsmutter (5), die an einem zweiten Steckverbinder (3a, 3b) angeordnet ist, wobei die Verbindungsmuttern jeweils ein Perfluorcarbon umfassen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrokabel. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des Elektrokabels als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung.
Stand der Technik
Schweißvorrichtungen, insbesondere Schweißroboter für automatisierte industrielle Anwendungen, benötigen zu ihrer Steuerung Elektrokabel, die hohen Belastungen standhalten können. Es wird gefordert, dass solche Elektrokabel gemäß unterschiedlichen Normen wie IEC 60332-2, VDE 0482-265-2-2 und EN 50265-2-2 flammfest sein sollen. Außerdem müssen sie dem Kontakt mit Schweißperlen, d. h. beim Schweißen geschmolzenem und abspritzendem Metall, über längere Zeit standhalten können.
Heute bekannte Elektrokabel, die in Schweißvorrichtungen verwendet werden, müssen regelmäßig ersetzt werden, da es durch die rauen Bedingungen während des Schweißens sehr oft zu einer Freilegung von Kabeladern kommt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Elektrokabel bereitzustellen, das eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Schweißbedingungen aufweist und das als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung verwendet werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Elektrokabel gelöst. Dieses umfasst mindestens eine Stromleitung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, umfassend mehreren Adern, wobei jede Ader eine Aderisolierung aufweist und alle Aderisolierungen von einer gemeinsamen Ummantelung umgeben sind, und wobei die Aderisolierungen und die Ummantelung jeweils ein Material umfassen, das unabhängig voneinander ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen, vernetzten Polyolefinen, Glimmer, Glasfasern, Keramikfasern und Gemischen daraus, einen ersten Steckverbinder, der an dem ersten Ende der Stromleitung angeordnet ist und mindestens einen zweiten Steckverbinder, der an dem zweiten Ende der Stromleitung angeordnet ist, wobei die Steckverbinder jeweils ein Polyurethan (PU) umfassen, das ein Flammschutzmittel enthält, und eine erste Verbindungsmutter, die an dem ersten Steckverbinder angeordnet ist und mindestens eine zweite Verbindungsmutter, die an einem zweiten Steckverbinder angeordnet ist, wobei die Verbindungsmuttern jeweils ein Perfluorcarbon umfassen. Die erfindungsgemäße Kombination von Materialien führt zu einer außerordentlich hohen Beständigkeit des Elektrokabels gegenüber den Bedingungen eines Schweißeinsatzes. Daher ist es insbesondere zur Verwendung als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung geeignet.
Die Stromleitung umfasst mindestens zwei Adern und bevorzugt vier Adern. So kann es als polgleichgerichtetes Kabel angeschlossen werden, in dem sich die Magnetfelder der vier Adern teilweise kompensieren. Die Adern bestehen jeweils insbesondere aus verzinntem Kupfer.
Zwischen den Aderisolierungen und der Ummantelung kann optional eine elektrische Abschirmung angeordnet sein. Diese besteht vorzugsweise aus Metallfasern, besonders bevorzugt aus Nickelfasern.
Das Material der Aderisolierungen und der Ummantelung ist insbesondere unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen und Gemischen daraus. Die Aderisolierungen und die Ummantelung bestehen vorzugsweise aus demselben Material. Dies ermöglicht ein einheitliches Verhalten der Aderisolierungen und der Ummantelung bei thermischer Beanspruchung.
Um eine hohe Schweißperlenbeständigkeit der Ummantelung zu gewährleisten enthält diese bevorzugt ein Flammschutzmittel. Besonders bevorzugt ist hierbei ein halogenfreies Flammschutzmittel, welches zu einer besonders hohen Beständigkeit der Ummantelung führt. Weiterhin kann die Ummantelung optional mit einem Silikon getränkt sein.
Die Silikone sind insbesondere Fluorsilikone und/oder deren Copolymere.
Unter Perfluorcarbonen werden erfindungsgemäß insbesondere Perfluoralkane, Perfluorcoalkylene, Perfluoralkoxypolymere, und Copolymere aus Methyacrylaten und Perfluoralkyacrylaten verstanden. Bevorzugt sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluorethylenpropylen (FEP) und Gemische daraus.
Die vernetzten Polyolefine sind insbesondere vernetzte Polyethylene.
Die Steckverbinder umfassen bevorzugt ein Polyurethan, das auf einem Polyester, einem Polyether oder einem Polyesterether als Polyol basiert. Darunter ist ein Polyether besonders bevorzugt. Das Flammschutzmittel in dem Material der Steckverbinder ist insbesondere ein halogenfreies Flammschutzmittel. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Steckverbinder jeweils aus einem Material bestehen, dass eine Härte von mindestens Shore 54D gemäß den Normen DIN 53505 und ISO 868 aufweist. Die Zugfestigkeit des Materials beträgt vorzugsweise mindestens 28 MPa gemäß DIN 53504. Seine Reißdehnung beträgt vorzugsweise mindestens 380% gemäß DIN 53504. Seine Weiterreißfestigkeit beträgt vorzugsweise mindestens 100 N/mm gemäß DIN ISO 34-1Bb. Sein Abrieb beträgt vorzugsweise maximal 25 mm³ gemäß DIN ISO 4649-A. Seine Kerbschlagzähigkeit (Charpy) bei +23°C beträgt vorzugsweise mindestens 45 kJ/m² gemäß DIN EN ISO 179.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt eine Seitenansicht eines Elektrokabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Elektrokabels gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt eine Seitenansicht eines Elektrokabels gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt einen Längsschnitt durch die die Stromleitung eines Elektrokabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Beständigkeit von Kabeln gegenüber Schweißbedingungen wurde in Vergleichsbeispielen (VB1 bis VB7) und erfindungemäßen Beispielen (B1 und B2) von Elektrokabel untersucht. Der Aufbau eines solchen Elektrokabels ist in drei Ausführungsformen in 1, 2 und 3 dargestellt. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Stromleitung 1 dieser Elektrokabel. Die Stromleitung 1, umfasst vier Adern 11a, 11b, 11c, 11d. Jede Ader 11a, 11b, 11c, 11d weist eine Aderisolierung 12a, 12b, 12c, 12d auf. Alle Aderisolierungen 12a, 12b, 12c, 12d sind von einer gemeinsamen Ummantelung 13 umgeben. Ein erster Steckverbinder 2 ist am ersten Ende der Stromleitung 1 angeordnet. Ein zweiter Steckverbinder 3a, 3b, 3c ist am zweiten Ende der Stromleitung angeordnet. Der zweite Steckverbinder kann als linearer Steckverbinder 3a, als gewinkelter Steckverbinder 3b oder als Y-Steckverbinder 3c ausgeführt sein. Die Steckverbinder 2, 3a, 3b, 3c sind jeweils an die Stromleitung 1 angecrimpt. Eine erste Verbindungsmutter 4 ist an dem ersten Steckverbinder 2 angeordnet. Eine zweite Verbindungsmutter 5 ist an dem zweiten Steckverbinder 3a, 3b, 3c angeordnet.

Die Adern 11a, 11b, 11c, 11d bestanden in allen Beispielen aus verzinntem Kupfer und hatten eine Querschnittsfläche von jeweils 0,34 mm². Die Materialien M12 der Aderisolierungen 12a, 12b, 12c, 12d, die Materialien M13 der Ummantelungen 13, die Materialien M2/3 der Steckverbinder 2, 3a, 3b, 3c und die Materialien M4/5 der Verbindungsmuttern 4, 5 sind in Tabelle 1 aufgeführt: Tabelle 1

#	M12	M13	M2/3	M4/5	beständig

VB1	PVC	PVC	PU + Flammschutzmittel	PTFE	nein
VB2	PVC	TPE-E	PU + Flammschutzmittel	PTFE	nein
VB3	PP	PU	PU + Flammschutzmittel	PTFE	nein
VB4	PTFE	PTFE	PVC	PTFE	nein
VB5	Silikon	Silikon	PVC	PTFE	nein
VB6	PTFE	PTFE	PU + Flammschutzmittel	Stahl	nein
VB7	Silikon	Silikon	PU + Flammschutzmittel	Stahl	nein

B1	PTFE	PTFE	PU + Flammschutzmittel	PTFE	ja
B2	Silikon	Silikon	PU + Flammschutzmittel	PTFE	ja

Hierin stehen PVC für Polyvinylchlorid, PP für Polypropylen, PTFE für Polytetrafluorethylen, PU für Polyurethan und TPE-E für ein thermoplastisches Polyesterelastomer.
Als PVC für die Aderisolierung wurde PVC Y17 (Härte Shore 90–95 A) verwendet. Als PVC für die Ummantelung wurde PVC YM3 (Härte Shore AB0-B5) verwendet. Als Polypropylen wurde PP9Y (Härte Shore 54D) verwendet. Als PU für die Ummantelung wurde TPU 11YH1 (Härte Shore 54D) verwendet. Als PU + Flammschutzmittel für die Steckverbinder 2, 3a, 3b wurde Elastollan 11 54D FHF (Härte Shore 58D, Zugfestigkeit 30 MPa, Reißdehnung 400%, Weiterreißfestigkeit 110 N/mm, Abrieb 30 mm³, Kerbschlagzähigkeit (Charpy) 50 kJ/m² bei + 23°C) der Firma BASF, Ludwigshafen, Deutschland, verwendet. In den erfindungsgemäßen Beispielen B1 und B2 wurden Kabel der Firma Berger Spezialkabel, Henstedt-Ulzburg, Deutschland als Stromleiter 1 verwendet.
Alle untersuchten Kabel wurden in einer an sich bekannten Schweißvorrichtung in 62.200 aufeinanderfolgenden Schweißzyklen als Steuerleitung eingesetzt. Nur die erfindungsgemäßen Elektrokabel der Beispiele B1 und B2 hielten diesen Versuchsbedingungen stand, ohne dass dabei mindestens eine der Adern freigelegt wurde. Folglich weisen diese eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Schweißbedingungen auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 60332-2 [0002]
VDE 0482-265-2-2 [0002]
EN 50265-2-2 [0002]
DIN 53505 [0012]
ISO 868 [0012]
DIN 53504 [0012]
DIN 53504 [0012]
DIN ISO 34-1Bb [0012]
DIN ISO 4649-A. [0012]
DIN EN ISO 179 [0012]

Claims

Elektrokabel, umfassend – mindestens eine Stromleitung (1) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, umfassend mehreren Adern (11a, 11b, 11c, 11d), wobei jede Ader (11a, 11b, 11c, 11d) eine Aderisolierung (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist und alle Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) von einer gemeinsamen Ummantelung (13) umgeben sind, und wobei die Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) und die Ummantelung (13) jeweils ein Material umfassen, das unabhängig voneinander ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen, vernetzten Polyolefinen, Glimmer, Glasfasern, Keramikfasern und Gemischen daraus, – einen ersten Steckverbinder (2), der an dem ersten Ende der Stromleitung (1) angeordnet ist, und mindestens einen zweiten Steckverbinder (3a, 3b), der an dem zweiten Ende der Stromleitung angeordnet ist, wobei die Steckverbinder (2, 3a, 3b) jeweils ein Polyurethan umfassen, das ein Flammschutzmittel enthält, und – eine erste Verbindungsmutter (4), die an dem ersten Steckverbinder (2) angeordnet ist, und mindestens eine zweite Verbindungsmutter (5), die an einem zweiten Steckverbinder (3a, 3b) angeordnet ist, wobei die Verbindungsmuttern jeweils ein Perfluorcarbon umfassen.
Elektrokabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) und die Ummantelung (13) aus demselben Material bestehen.
Elektrokabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (13) ein Flammschutzmittel enthält.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikone Fluorsilikone und/oder deren Copolymere sind.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Perfluorcarbone ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Polytetrafluorethylen, Perfluorethylenpropylen und Gemischen daraus.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan auf einem Polyester, einem Polyether oder einem Polyesterether basiert.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Flammschutzmittel in dem Material der Steckverbinder (2, 3a, 3b) ein halogenfreies Flammschutzmittel ist.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (2, 3a, 3b) jeweils aus einem Material bestehen, dass eine Härte von mindestens Shore 54D aufweist.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromleitung (1) vier Adern (11a, 11b, 11c, 11d) umfasst.
Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (11a, 11b, 11c, 11d) jeweils aus verzinntem Kupfer bestehen.
Verwendung eines Elektrokabels nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung.