EP3336856A1 - Elektrische leitung - Google Patents

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EP3336856A1
EP3336856A1 EP16306706.9A EP16306706A EP3336856A1 EP 3336856 A1 EP3336856 A1 EP 3336856A1 EP 16306706 A EP16306706 A EP 16306706A EP 3336856 A1 EP3336856 A1 EP 3336856A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
electrical
conductor
wires
additional conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16306706.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Rietz
Angela Brutler
Philipp TEEPE
Michael Dietrich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nexans SA
Original Assignee
Nexans SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nexans SA filed Critical Nexans SA
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Priority to PCT/EP2017/083161 priority patent/WO2018109214A1/de
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/32—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks
    • H01B7/328—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for indicating defects, e.g. breaks or leaks comprising violation sensing means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/04—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables
    • H01B7/041—Flexible cables, conductors, or cords, e.g. trailing cables attached to mobile objects, e.g. portable tools, elevators, mining equipment, hoisting cables

Definitions

  • the invention relates to an electrical line for the connection of portable electrical loads to a supply source having a surrounded by a sheath of insulating core soul in which at least both the power supply and the data transmission, consisting of insulated electrical conductors wires are arranged ( EP 2 172 946 B1 ).
  • Such lines are used for example in drag chains and for connecting mobile devices, in particular robots, with a voltage or signal source.
  • the cables must be mechanically strong, with a constant bending fatigue life over a long period of time.
  • Essential for the life of the lines is the number of cycles or bending cycles that they must withstand without damaging their head. For example, in prior art, the number of motion cycles is counted with a suitable device.
  • the cable can be replaced at the latest after reaching a predetermined number of movement cycles. This may possibly be a still usable line to be replaced too soon. However, it must then be replaced by a new line in any case, if due to a defect in the line, such as a conductor break, a device connected to the same comes to a halt.
  • the invention has for its object to make the line initially described so that an effective statement on the functionality of the same is obtained.
  • the line additionally has at least one connected to an electrical power source, insulated electrical conductor, which is electrically connected to the electrical resistance of the same monitoring device, to which a signal or display device is connected ,
  • This line has with the additional insulated conductor on a sensor that serves as a monitoring element for the functionality of the line.
  • the conductor is connected to a power source independently of the wires of the cable and connected to a signal or display device. Its electrical resistance is continuously measured during operation of the line. A substantial change in the resistance value, as given, for example, and in particular by a breakage of the conductor, is detected by the signaling device. This leads to an acoustic and / or visual signal or to an error indication. Since the additional conductor participates in all movements of the line, in particular their bending movements, it can be assumed when triggering the signal or upon detection of the display that the line must be replaced, because in the foreseeable future at least one of the conductors of the wires of the line breaks. The safety in the operation of the line against a failure of the same is thus substantially increased by the additional conductor. It can be assumed that the line as a whole is functional as long as the electrical resistance of the additional conductor does not change significantly.
  • the additional conductor must be connected to the cable along its entire length in such a way that it participates in all movements of the same. In this sense it could lie outside of it and be fastened to the same along its entire length.
  • the additional conductor is integrated in the line core, so that it is enclosed by the jacket.
  • the additional conductor of the same material as the conductors of the wires of the line in particular of copper.
  • the electrically conductive cross section of the additional conductor is advantageously dimensioned according to the electrically conductive cross section of the conductor of the wire of the line, which is the smallest in relation to the other wires of the line.
  • a second additional conductor could be used, the electrically conductive cross section is slightly larger or smaller than that of the first additional conductor.
  • Voltage source and data source are known in principle. They are therefore not shown for clarity.
  • a portable electrical consumer 3 is connected to the line 2, for example a robot. It can be moved in different directions. This is indicated by the double arrow 4.
  • the line 2 can also be used as a line in a drag chain, in which, for example, a lifting device is moved back and forth. In all possible applications, the line 2 is constantly reciprocated and thereby bent and aligned again straight and bent again.
  • a signal or display device 5 is arranged, which is also connected to the line 2.
  • the line 2 has in the in Fig. 2 illustrated embodiment, two of the power supply wires 6 and 7 and two data transmission serving wires 8 and 9.
  • To the line 2 also includes a control wire 10 and an additional insulated conductor 11.
  • the wires 6 to 10 each consist of an electrical conductor surrounded by insulation. Together with the insulated conductor 11, they form the line core of the line 2.
  • a material for the insulation for example, polyethylene or polyvinyl chloride is used.
  • the cable core is surrounded by a jacket 12, which advantageously consists of a halogen-free material, such as polyurethane.
  • the cavities between the jacket 12 and the wires 6 to 10 and the conductor 11 may be filled by an inner jacket 13, which consists of a suitable insulating material as filler material.
  • an inner jacket 13 which consists of a suitable insulating material as filler material.
  • the inner shell 13 also known filling elements of suitable insulating material could be used.
  • the additional conductor 11 is connected to its own power source and to a measuring device which measures the value of its electrical resistance during the operation of the line 2. If the resistance changes significantly, for example due to a conductor break, an acoustic or optical signal is triggered on the signal or display device 5 and / or a corresponding change is displayed.
  • the additional conductor 11 is integrated in the illustrated embodiment in the Kausseele, so also surrounded by the jacket 12. He could also be connected as a separate conductor outside of the jacket 12 with the line 2, as long as it is ensured that he is so firmly connected to the same along the entire length of the conduit 2, that he participates in all movements of the same.
  • the line 2 is thus fully functional.
  • the electrically conductive cross section of the additional conductor 11 is advantageously selected equal to the cross section of the control wire 10, which has the smallest electrically conductive cross section of all wires 6 to 10 of the line 2. It is assumed that the wire with the smallest electrically conductive cross-section is the weakest link in the structure of the line 2 and that its conductor optionally breaks first. To further increase the reliability of the statement of the sensor "additional conductor", the line 2 may - as already mentioned - also be equipped with a second additional conductor whose electrically conductive cross section is larger or smaller than that of the first additional conductor 11.

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  • Communication Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Es wird eine elektrische Leitung zum Anschluß ortsveränderlicher elektrischer Verbraucher an eine Speisequelle angegeben, welche eine von einem Mantel aus Isoliermaterial umgebene Leitungsseele aufweist, in der zumindest sowohl der Stromversorgung als auch der Datenübertragung dienende, aus isolierten elektrischen Leitern bestehende Adern angeordnet sind. Die Leitung weist zusätzlich mindestens einen an eine elektrische Stromquelle angeschlossenen, isolierten elektrischen Leiter auf, der mit einem den elektrischen Widerstand desselben überwachenden Meßgerät elektrisch leitend verbunden ist, an das ein Signal- bzw. Anzeigegerät angeschlossen ist. Der zusätzliche Leiter kann in der Leitungsseele integriert oder so angeordnet sein, dass er auf der ganzen Länge der Leitung fest mit derselben verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Leitung zum Anschluß ortsveränderlicher elektrischer Verbraucher an eine Speisequelle, welche eine von einem Mantel aus Isoliermaterial umgebene Leitungsseele aufweist, in der zumindest sowohl der Stromversorgung als auch der Datenübertragung dienende, aus isolierten elektrischen Leitern bestehende Adern angeordnet sind ( EP 2 172 946 B1 ).
  • Derartige Leitungen werden beispielsweise in Schleppketten und zum Verbinden von ortsveränderlichen Geräten, insbesondere von Robotern, mit einer Spannungs- bzw. Signalquelle eingesetzt. Die Leitungen müssen mechanisch belastbar sein, mit einer auf lange Zeit gleichbleibenden Biegewechselfestigkeit. Wesentlich für die Lebensdauer der Leitungen ist die Anzahl von Bewegungszyklen bzw. Biegezyklen, die sie ohne Beschädigung ihrer Leiter aushalten muß. In bekannter Technik wird beispielsweise die Anzahl der Bewegungszyklen mit einem geeigneten Gerät gezählt. Die Leitung kann spätestens nach Erreichen einer vorgegebenen Anzahl von Bewegungszyklen ausgetauscht werden. Dabei kann möglicherweise eine noch brauchbare Leitung zu früh ausgetauscht werden. Sie muß aber dann auf jeden Fall durch eine neue Leitung ersetzt werden, wenn aufgrund eines Defekts der Leitung, beispielweise eines Leiterbruchs, eine an dieselbe angeschlossene Anlage zum Stehen kommt.
  • Aus der eingangs erwähnten EP 2 172 946 B1 ist eine elektrische Leitung zum Anschluß ortsveränderlicher elektrischer Verbraucher an eine Speisequelle bekannt, welche eine von einem Mantel aus Isoliermaterial umgebene Leitungsseele aufweist, in welcher der Stromversorgung und der Datenübertragung dienende, aus isolierten elektrischen Leitern bestehende Adern angeordnet sind. Die Schrift beschreibt im Wesentlichen den Aufbau der Leitungsseele und einen dieselbe umgebenden elektrischen Schirm, der aus zwei unterschiedlich aufgebauten Lagen besteht. Angaben zur Lebensdauer der Leitung bzw. zur Funktionsfähigkeit derselben sind in der Schrift nicht enthalten.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte Leitung so zu gestalten, dass eine wirksame Aussage zur Funktionsfähigkeit derselben erhalten wird.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass die Leitung zusätzlich mindestens einen an eine elektrische Stromquelle angeschlossenen, isolierten elektrischen Leiter aufweist, der mit einem den elektrischen Widerstand desselben überwachenden Meßgerät elektrisch leitend verbunden ist, an das ein Signal- bzw. Anzeigegerät angeschlossen ist.
  • Diese Leitung weist mit dem zusätzlichen isolierten Leiter einen Sensor auf, der als Überwachungselement für die Funktionsfähigkeit der Leitung dient. Der Leiter ist unabhängig von den Adern der Leitung an eine Stromquelle angeschlossen und mit einem Signal- bzw. Anzeigegerät verbunden. Sein elektrischer Widerstand wird während des Betriebes der Leitung dauernd gemessen. Eine wesentliche Änderung des Widerstandswerts, wie sie beispielsweise und insbesondere durch einen Bruch des Leiters gegeben ist, wird von dem Signal- bzw. Anzeigegerät erfaßt. Das führt zu einem akustischen und/oder optischen Signal bzw. zu einer Fehleranzeige. Da der zusätzliche Leiter alle Bewegungen der Leitung mitmacht, insbesondere deren Biegebewegungen, kann beim Auslösen des Signals bzw. bei Erfassung der Anzeige angenommen werden, dass die Leitung ausgewechselt werden muß, weil möglicherweise in absehbarer Zeit zumindest einer der Leiter der Adern der Leitung bricht. Die Sicherheit beim Betrieb der Leitung gegenüber einem Ausfall derselben ist durch den zusätzlichen Leiter also wesentlich erhöht. Dabei kann angenommen werden, dass die Leitung insgesamt funktionsfähig ist, solange der elektrische Widerstand des zusätzlichen Leiters sich nicht wesentlich ändert.
  • Der zusätzliche Leiter muß auf jeden Fall so mit der Leitung auf deren ganzer Länge verbunden sein, dass er alle Bewegungen derselben mitmacht. Er könnte in diesem Sinne außerhalb derselben liegen und auf deren ganzer Länge an derselben befestigt sein. In bevorzugter Ausführungsform ist der zusätzliche Leiter in der Leitungsseele integriert, so dass er von deren Mantel mit umschlossen ist.
  • Mit Vorteil besteht der zusätzliche Leiter aus dem gleichen Material wie die Leiter der Adern der Leitung, insbesondere aus Kupfer.
  • Der elektrisch leitende Querschnitt des zusätzlichen Leiters wird mit Vorteil entsprechend dem elektrisch leitenden Querschnitt des Leiters der Ader der Leitung bemessen, welcher im Verhältnis zu den anderen Adern der Leitung am kleinsten ist. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit über eine Aussage zur Funktionsfähigkeit der Leitung könnte ein zweiter zusätzlicher Leiter eingesetzt werden, dessen elektrisch leitender Querschnitt etwas größer oder kleiner als der des ersten zusätzlichen Leiters ist.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Anlage mit einer Leitung nach der Erfindung.
    • Fig. 2 einen Querschnitt der Leitung nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
  • Mit 1 ist eine Station bezeichnet, in welcher eine elektrische Spannungsquelle zur Stromversorgung einer an dieselbe angeschlossenen Leitung 2 und eine Datenquelle für die Übertragung von Daten über die Leitung 2 angeordnet sind. Spannungsquelle und Datenquelle sind grundsätzlich bekannt. Sie sind daher der Übersichtlichkeit halber nicht mit eingezeichnet.
  • Am fernen Ende ist an die Leitung 2 ein ortsveränderlicher elektrischer Verbraucher 3 angeschlossen, beispielweise ein Roboter. Er kann in unterschiedlichen Richtungen bewegt werden. Das ist durch den Doppelpfeil 4 angedeutet. Die Leitung 2 kann auch als Leitung in einer Schleppkette eingesetzt werden, in welcher beispielsweise ein Hebegerät hin- und herbewegt wird. In allen möglichen Einsatzfällen wird die Leitung 2 ständig hin- und herbewegt und dabei gebogen und wieder geradlinig ausgerichtet und wieder gebogen.
  • In der Station 1 ist auch ein Signal- bzw. Anzeigegerät 5 angeordnet, das ebenfalls mit der Leitung 2 verbunden ist.
  • Die Leitung 2 hat in dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel zwei der Stromversorgung dienende Adern 6 und 7 sowie zwei der Datenübertragung dienende Adern 8 und 9. Zu der Leitung 2 gehören auch eine Steuerader 10 und ein zusätzlicher isolierter Leiter 11. Die Adern 6 bis 10 bestehen jeweils aus einem elektrischen Leiter, der von einer Isolierung umgeben ist. Sie bilden zusammen mit dem isolierten Leiter 11 die Leitungsseele der Leitung 2. Die Leiter der Adern 6 bis 10 bestehen ebenso wie der Leiter des zusätzlichen Leiters 11 mit Vorteil aus Kupfer. Als Material für die Isolierungen ist beispielsweise Polyethylen oder Polyvinylchlorid eingesetzt.
  • Die Leitungsseele ist von einem Mantel 12 umgeben, der mit Vorteil aus einem halogenfreien Material, wie beispielsweise Polyurethan besteht. Die Hohlräume zwischen dem Mantel 12 und den Adern 6 bis 10 sowie dem Leiter 11 können durch einen Innenmantel 13 ausgefüllt sein, der aus einem als Füllmaterial geeigneten Isoliermaterial besteht. Statt des Innenmantels 13 könnten auch an sich bekannte Füllelemente aus geeignetem Isoliermaterial eingesetzt werden.
  • Der zusätzliche Leiter 11 ist an eine eigene Stromquelle und an ein Meßgerät angeschlossen, das während des Betriebes der Leitung 2 den Wert seines elektrischen Widerstandes mißt. Wenn die Widerstandswert sich beispielsweise durch einen Leiterbruch wesentlich ändert, wird an dem Signal- bzw. Anzeigegerät 5 ein akustisches oder optisches Signal ausgelöst und/oder es wird eine entsprechende Veränderung angezeigt. Der zusätzliche Leiter 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in der Leitungsseele integriert, also auch vom Mantel 12 umgeben. Er könnte auch als gesonderter Leiter außerhalb des Mantels 12 mit der Leitung 2 verbunden sein, solange sichergestellt ist, dass er auf der ganzen Länge der Leitung 2 mit derselben so fest verbunden ist, dass er alle Bewegungen derselben mitmacht.
  • Wenn vor dem Ansprechen des Signal- bzw. Anzeigegeräts 5 ein ungestörter Betrieb der mit der Leitung 2 ausgerüsteten Anlage besteht, ist die Leitung 2 also voll funktionsfähig. Nach dem Ansprechen des Signal- bzw. Anzeigegeräts 5 infolge einer wesentlichen Änderung des elektrischen Widerstandswerts des zusätzlichen Leiters 11, die in der Regel einem Bruch des Leiters 11 entspricht, kann angenommen werden, dass in absehbarer Zeit auch zumindest ein Leiter der Adern 6 bis 10 der Leitung 2 bricht. Das würde direkt zum Ausfall der mit der Leitung 2 betriebenen Anlage führen. Um dieses Risiko auszuschließen und um einen längeren Stillstand der Anlage zu vermeiden, kann der Betreiber derselben bereits dann, wenn von dem als Sensor wirkenden zusätzlichen Leiter 11 das Signal- bzw. Anzeigegerät 5 ausgelöst wird, die Leitung 2 gegen eine neue Leitung austauschen.
  • Der elektrisch leitende Querschnitt des zusätzlichen Leiters 11 wird mit Vorteil gleich dem Querschnitt der Steuerader 10 gewählt, welche von allen Adern 6 bis 10 der Leitung 2 den kleinsten elektrisch leitenden Querschnitt hat. Dabei wird angenommen, dass die Ader mit dem kleinsten elektrisch leitenden Querschnitt das schwächste Glied im Aufbau der Leitung 2 ist und dass deren Leiter gegebenenfalls als erster bricht. Zur weiteren Erhöhung der Sicherheit der Aussage des Sensors "zusätzlicher Leiter" kann die Leitung 2 - so wie bereits erwähnt - auch mit einem zweiten zusätzlichen Leiter ausgerüstet sein, dessen elektrisch leitender Querschnitt größer oder auch kleiner als der des ersten zusätzlichen Leiters 11 ist.

Claims (5)

  1. Elektrische Leitung zum Anschluß ortsveränderlicher elektrischer Verbraucher an eine Speisequelle, welche eine von einem Mantel aus Isoliermaterial umgebene Leitungsseele aufweist, in der zumindest sowohl der Stromversorgung als auch der Datenübertragung dienende, aus isolierten elektrischen Leitern bestehende Adern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (2) zusätzlich mindestens einen an eine elektrische Stromquelle angeschlossenen, isolierten elektrischen Leiter (11) aufweist, der mit einem den elektrischen Widerstand desselben überwachenden Meßgerät elektrisch leitend verbunden ist, an das ein Signal- bzw. Anzeigegerät (5) angeschlossen ist.
  2. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Leiter (11) auf der ganzen Länge der Leitung fest mit derselben verbunden ist.
  3. Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Leiter (11) in der Leitungsseele integriert ist.
  4. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Leiter (11) aus dem gleichen Material wie die Leiter der Adern der Leitung (2) besteht.
  5. Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitende Querschnitt des zusätzlichen Leiters (11) entsprechend dem elektrisch leitenden Querschnitt der Ader der Leitung (2) bemessen ist, die relativ zu den anderen Adern derselben den kleinsten Querschnitt aufweist.
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