EP1460646B1 - Flexibles Kabel mit einem abriebfesten Mantel - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a flexible cable with an abrasion-resistant jacket according to the preamble of claim 1.
- a halogen-free and self-extinguishing sheath material based on polyurethane has become known, which is used in welding lines in particular for high flexibility and extreme protection against welding spatter with great success.
- a cable for signal transmission which has a first plastic layer surrounding the cable core and an outer sheath made of plastic.
- a friction-reducing layer is provided between the cable core and the first plastic layer.
- a braid with an optical coverage of more than 60% is between the first plastic layer and the outer jacket.
- the outer sheath is applied by means of pressure extrusion, so that the material of the outer sheath penetrates through the openings of the braid and a connection between the material of the first layer and the material of the outer sheath causes a bond.
- the braid forming elements are multifilaments of individual fibers of high-strength plastics such.
- DE 201 02 848 U discloses a protected cable with a conductor, a braid comprising the conductor and an outer sheath.
- the outer jacket is firmly connected to the mesh.
- the individual elements of the braid are made of a material with low elongation but high tensile and tear strength.
- the present invention is therefore an object of the invention to improve the abrasion resistance of the outer shell without an increase in the jacket weight and thus increase the service life of such cables.
- the main advantage of the invention is seen in the fact that the jacket abrasion occurs as in the previously known cable jackets, but stopped by the additional braid but at least greatly impeded.
- the oil or media resistance of the overall line or the entire cable is positively influenced, since the monofilaments used are outstandingly resistant to oils and other media.
- the flame retardancy of the line or the jacket is positively influenced by the use of flame-retardant filament materials.
- Another significant advantage is that a reduction of the wall thickness can be achieved by the inventive solution, which has an advantageous effect on the outer diameter and the flexibility of the cable or the line.
- 1 denotes the cable core, which may consist of a plurality of electrical wires of different cross-section.
- the cable core may also contain one or more data lines - electrical or optical.
- the cable core 1 is surrounded by a plastic layer 2, which may be an inner jacket or a cable core 1 enveloping plastic layer.
- a braid 3 of monofilaments rests on the plastic layer 2.
- the braid 3 has an optical coverage between 40 and 70%.
- the individual monofilaments are preferably made of polyethersulfone or polyamide.
- monofilaments of polyterephthalate, polyurea, polycarbonate, polyacrylonitrile, polyvinyl chloride, polyethylene and polypropylene may also be used.
- the materials are made flame retardant.
- the monofilaments have a diameter of 0.15 to 0.25 mm.
- a plastic jacket 4 is applied by means of pressure extrusion, d. H. the plastic material of the jacket 4 is pressed into the free spaces of the braid 3, so that a connection between the layers 2, 3 and 4 results.
- the jacket 4 is preferably made of polyurethane, polyvinyl chloride or a thermoplastic elastomer (TPE-O) z. B. Santoprene.
- a metal mesh 5 is still provided between the inner layer 2 and the layer 3, which acts as an electrical screen for the line or the cable.
- a copper braided shield is preferred.
- a plastic film 6 z Between the braid 5 and the layer 3 is still a plastic film 6 z.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein flexibles Kabel mit einem abriebfesten Mantel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Für die Steuerung moderner Roboter- und Handlingsysteme werden Leitungen mit einem hohen Maß an Flexibilität und Biegewechselfestigkeit benötigt. Derartige Leitungen sind während des Betriebes in ständiger Bewegung. Sie müssen im Dauerbetrieb Torsionen von ± 440° aushalten.
- Aus der Zeitschrift "Elektrotechnik", Oktober 2000, 82. Jahrgang ist ein hochflexibles Kabel für den Einsatz bei modernen Robotern bekannt, bei dem mehrere Einzelkabel in einer Hybridleitung untergebracht sind. Die einzelnen Kabel sind um einen leitenden Kern herum bündelverseilt. Um die Reibung der einzelnen Aufbauelemente so gering wie möglich zu halten, weisen diese reibungsarme Isolationsoberflächen sowie aufwendige Bandierungen auf. Als Isolierwerkstoffe werden solche auf Basis Polyurethan bevorzugt, die sich durch eine hohe Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegen Hydraulikflüssigkeit und Mineralöl auszeichnen. Als Material für den Mantel werden thermoplastische Elastomere eingesetzt, so daß der Mantel kerbfest und scheuerfest ist.
- Neben diesem Material ist auch ein halogenfreies und selbstverlöschendes Mantelmaterial auf Polyurethanbasis bekanntgeworden, welches insbesondere bei Schweißleitungen für hohe Flexibilität und extremen Schutz gegenüber Schweißspritzern mit großem Erfolg eingesetzt wird.
- Wegen der erheblichen mechanischen Belastungen durch Biegung, Torsion, insbesondere aber wegen der bei beengten Verhältnissen häufig auftretenden Reibung ist der Abrieb des Mantels so stark, daß die Kabel nach kurzer Zeit ausgetauscht werden müssen. Ausfallzeiten sind jedoch teuer und werden von den Betreibern von Fertigungslinien mit Robotern äußerst ungern hingenommen.
- Aus der EP 0 790 624 A2 ist ein Kabel zur Signalübertragung bekannt, welches eine die Kabelseele umgebende erste Kunststoffschicht und einen Außenmantel aus Kunststoff aufweist. Um die Biegbarkeit des Kabels zu verbessern, ist zwischen der Kabelseele und der ersten Kunststoffschicht eine reibungsvermindernde Schicht vorgesehen. Zwischen der ersten Kunststoffschicht und dem Außenmantel befindet sich ein Geflecht mit einer optischen Bedeckung von mehr als 60 %. Der Außenmantel ist mittels Druckextrusion aufgebracht, so daß das Material des Außenmantels die Öffnungen des Geflechtes durchdringt und eine Verbindung zwischen dem Material der ersten Schicht und dem Material des Außenmantels eine Verklebung bewirkt. Die das Geflecht bildenden Elemente sind Multifilamente aus einzelnen Fasern hochfester Kunststoffe wie z. B. Aramid, Polyester, Polytetrafluorethylen, Polysulfon und Polyamid. Als nachteilig bei diesem Kabel hat sich herausgestellt, daß bei einer Belastung des Kabels auf radialen Druck die einzelnen Fasern der Multifilamente dem Druck ausweichen und somit keinen oder nur einen geringen Widerstand gegen eine Druckbelastung aufbringen.
- Die DE 201 02 848 U offenbart ein geschütztes Kabel mit einem Leiter, ein den Leiter umfassendes Geflecht sowie einen Außenmantel. Der Außenmantel ist mit dem Geflecht fest verbunden. Die einzelnen Elemente des Geflechts bestehen aus einem Material mit geringer Dehnung aber hoher Zug- und Reißfestigkeit.
- Die DE 195 25 687 A1 beschreibt eine flexible Steuerleitung aus einer Vielzahl miteinander verseilter elektrischer Adern innerhalb einer die Adern umhüllende Kunststoffschicht. Über der Kunststoffschicht ist eine zugfeste Torsionsschutzhülle angeordnet, über der sich ein Außenmantel befindet. Die Torsionsschutzhülle besteht aus einem Geflecht aus hochzugfesten Fäden. Die Torsionsschutzhülle ist mit der die Adern umhüllenden Kunststoffschicht mittels eines Klebers verbunden.
- Aus der DE 22 22 542 ist eine elektrische Leitung, bestehend aus einem metallischen Leiter, der mit einer Isolierschicht versehen ist, bekannt. Über der Isolierung liegt ein netzartiges, offenes Geflecht aus Fäden, welche aus einem Werkstoff bestehen, die einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben. Über dem Geflecht ist ein Außenmantel angeordnet.
- Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die Abriebfestigkeit des Außenmantels ohne eine Erhöhung des Mantelgewichtes zu verbessern und damit die Benutzungsdauer derartiger Kabel zu erhöhen.
- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.
- Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß der Mantelabrieb wie bei den bisher bekannten Kabelmänteln auftritt, aber durch das zusätzliche Geflecht gestoppt zumindest aber stark erschwert wird. Die Öl- bzw. Medienbeständigkeit der Gesamtleitung bzw. des Gesamtkabels wird positiv beeinflußt, da die verwendeten Monofilamente gegen Öle und sonstige Medien hervorragend beständig sind. Die Flammwidrigkeit der Leitung bzw. des Mantels wird durch den Einsatz von flammwidrig gemachten Filamentmaterialien positiv beeinflußt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß durch die erfindungsgemäße Lösung eine Reduzierung der Wanddicke erreicht werden kann, was sich vorteilhaft auf den Außendurchmesser und die Flexibilität des Kabels bzw. der Leitung auswirkt. Durch die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Leitung bzw. des Kabels kann u. U. auf den beim Anwender häufig eingesetzten kostenintensiven Einsatz von Gleitfett verzichtet werden.
- Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
- In den Figuren ist mit 1 die Kabelseele bezeichnet, welche aus einer Vielzahl von elektrischen Adern unterschiedlichen Querschnitts bestehen kann. Die Kabelseele kann auch eine oder mehrere Datenleitungen - elektrisch oder optisch - enthalten.
- Die Kabelseele 1 ist umgeben von einer Kunststoffschicht 2, welche ein Innenmantel oder eine die Kabelseele 1 umhüllende Kunststoffschicht sein kann.
- Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt auf der Kunststoffschicht 2 ein Geflecht 3 aus Monofilamenten. Das Geflecht 3 hat eine optische Bedeckung zwischen 40 und 70 %. Die einzelnen Monofilamente bestehen bevorzugt aus Polyethersulfon oder aus Polyamid. Alternativ zu diesem Materialien können auch Monofilamente aus Polyterephthalat, Polyharnstoff, Polycarbonat, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polypropylen zur Anwendung kommen. Die Werkstoffe sind flammwidrig gemacht.
- Die Monofilamente haben einen Durchmesser von 0,15 bis 0,25 mm.
- Auf die Schicht 3 wird ein Kunststoffmantel 4 mittels Druckextrusion aufgebracht, d. h. das Kunststoffmaterial des Mantels 4 wird in die Freiräume des Geflechts 3 eingepreßt, so daß sich eine Verbindung zwischen den Schichten 2, 3 und 4 ergibt. Der Mantel 4 besteht bevorzugt aus Polyurethan, Polyvinylchlorid oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE-O) z. B. Santoprene.
- Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen der inneren Schicht 2 und der Schicht 3 noch ein Metallgeflecht 5 vorgesehen, welches als elektrischer Schirm für die Leitung bzw. das Kabel wirkt. Bevorzugt wird ein Kupfergeflechtschirm.
- Zwischen dem Schirmgeflecht 5 und der Schicht 3 ist noch eine Kunststofffolie 6 z. B. aus Polyurethan oder Polyethylenterephthalat vorgesehen.
Claims (8)
- Flexibles Kabel mit einem abriebfesten Mantel aus thermoplastischen Kunststoff, insbesondere eine Schleppkettenleitung oder ein Roboterkabel, wobei der Mantel aus einer inneren extrudierten Kunststoffschicht (2) und einer äußeren Kunststoffschicht (4) besteht, daß zwischen der inneren Kunststoffschicht (2) und der äußeren Kunststoffschicht (4) ein Geflecht (3) aus Filamenten aus einem gegen Chemikalien und erhöhte Temperaturen beständigen Kunststoff mit einer optischen Bedeckung von 40 bis 70 % vorgesehen ist und daß die äußere Kunststoffschicht (4) durch Druckextrusion aufgebracht ist, wobei die Hohlräume in dem Geflecht (3) durch das Material der äußeren Kunststoffschicht (4) nahezu ausgefüllt sind, und das Geflecht (3) an der inneren Mantelschicht (2) anhaftet, dadurch gekennzeichnet, daß die Filamente Monofilamente sind, deren Durchmesser zwischen 0,15 und 0,25 mm beträgt, und die Monofilamente ein Flammschutzmittel enthalten.
- Flexibles Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente aus Polyamid, vorzugsweise aus Polyamid 6 bestehen.
- Flexibles Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente aus Polyethersulfon bestehen.
- Flexibles Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem metallischen Geflechtschirm, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Geflechtschirm (5) und dem Geflecht (3) aus Monofilamenten eine Trennschicht aus Faservlies oder eine Kunststofffolie (6) vorgesehen ist.
- Flexibles Kabel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies oder die Kunststofffolie (6) eine Beschichtung aus einem bei Anwesenheit von Feuchtigkeit quellenden Pulver (Quellpulver) aufweist.
- Flexibles Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit mehreren Kabeladern, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern in einem Innenmantel eingebettet sind.
- Flexibles Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bedeckung des Geflechts (3) zwischen 50 und 65 % liegt.
- Flexibles Kabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Polyurethan, Polyvinylchlorid oder einem thermoplastischen Elastomer besteht.
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