KR100974412B1 - 케이블 조립체 및 케이블 조립체 제조 방법 - Google Patents

Abstract

가요성 상호 접속 케이블은 코어를 제공하는 단계와, 코어 주위에 도전성 차폐 요소를 감싸는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 절연성 외피 층은 차폐 요소를 둘러싸도록 코어 주위에서 압출되고, 리본형 단부 및 분리된 중간부를 갖는 다중 와이어 케이블은 코어의 일 단부에 접속된다. 코어는 케이블 부품을 외피 내로 삽입하도록 외피로부터 제거된다. 최종 조립체는 차폐부 및 외피 내에 느슨하게 수용된 케이블 부품의 중간부를 갖는다.

접속 케이블, 와이어, 중간부, 리본부, 컨덕터, 차폐부

Description

케이블 조립체 및 케이블 조립체 제조 방법 {A CABLE ASSEMBLY AND A METHOD FOR MANUFACTURING THE CABLE ASSEMBLY}

본 출원은 2001년 3월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제09/822,550호의 연속 출원이다.

본 발명은 다중 와이어 케이블에 관한 것이며, 특히 작은 계기의 동축 배선에 관한 것이다.

특정한 용도에서는 소형화된 다중 와이어 케이블 조립체가 요구된다. 상당한 개수의 컨덕터가 요구되는 경우에, 부피가 큰 바람직하지 않은 케이블을 방지하기 위해, 매우 미세한 컨덕터가 사용된다. 전기 노이즈 및 간섭을 제한하기 위해, 컨덕터용으로 차폐부를 갖는 동축 와이어가 사용된다. 유전체 외피가 중심 컨덕터를 둘러싸고, 도전성 차폐부로부터 이를 전기적으로 분리시킨다. 그러한 와이어의 묶음은 도전성 편조직 차폐부 및 외부 보호 외피에 의해 둘러싸인다.

복수의 상이한 컨덕터를 요구하는 몇몇 용도에서는 케이블이 매우 가요성이 있거나 유연하거나 느슨한 것이 바람직하다. 의료용 초음파 변환기에 접속하기 위한 케이블과 같은 용도에서, 구부러짐에 적당한 저항을 갖는 강성 케이블은 초음파 화상의 결상을 어렵게 할 수 있다. 그러나, 종래의 케이블을 보호하는 외피에서, 와이어 묶음은 바람직하지 않게 강성일 수 있다.

또한, 많은 컨덕터를 갖는 케이블 조립체는 다른 부품에 조립하는데 시간 소모가 많으며 비용이 많이 들 수 있다. 각각의 와이어가 묶음으로 사용될 경우, 지루한 연속성 테스트가 요구될 때 묶음의 타단부에서 선택된 와이어에 상응하는 와이어 단부를 식별하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 일반적으로, 케이블의 일 단부에서의 와이어 단부는 커넥터 또는 인쇄 회로 기판과 같은 부품에 접속되고, 커넥터 또는 기판은 각각의 와이어를 한번에 하나씩 전류를 통하게 하는 테스트 장비에 접속되어, 조립자가 식별된 와이어 단부를 제2 커넥터 또는 기판 상에 적절히 접속시킬 수 있다.

와이어가 케이블의 일 단부에서 타단부까지 보호되는 리본 케이블은 이러한 문제를 처리할 수 있다. 그러나, 용접된 리본의 모든 와이어는 굽힘에 저항하여 바람직하지 않은 강성 케이블을 생성한다. 또한, 횡방향 다중 절첩선을 따라 절첩된 리본은 밀집된 단면을 생성하지 않아서, 바람직하지 않게 부피를 증가시키고, 많은 용도에 적절한 원형 단면을 제공하지 않을 수 있다.

본 발명은 케이블 조립체 및 제조 방법을 제공함으로써 종래 기술의 제한점을 극복한다. 본 발명의 방법은 코어를 제공하는 단계와, 코어 주위에 도전성 차폐 요소를 감싸는 단계를 포함한다. 절연성 외피 층은 차폐 요소를 둘러싸도록 코어 주위에서 압출되고, 리본형 단부 및 분리된 중간부를 갖는 다중 와이어 케이블은 코어의 일 단부에 접속된다. 코어는 케이블 부품을 외피 내로 삽입하도록 외피 로부터 제거된다. 최종 조립체는 차폐부 및 외피 내에 느슨하게 수용된 케이블 부품의 중간부를 갖는다.

도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 조립체의 사시도이다.

도2는 도1의 실시예에 따른 배선 부품의 사시도이다.

도3은 도1의 실시예에 따른 배선 부품의 단부 부분의 확대 단면도이다.

도4는 도1의 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대 단면도이다.

도5는 도1의 실시예에 따른 만곡 상태의 케이블 조립체의 확대 단면도이다.

도6은 케이블 조립체의 바람직한 제조 방법에서 제1 공정의 개략 측면도이다.

도7a 및 도7b는 본 발명의 바람직한 실시예의 케이블 외피 부품의 단면도이다.

도8은 청구항 제6항의 방법에 따른 제조 시 선택된 단계에서 케이블 조립체의 측면도이다.

도9는 청구항 제6항의 방법에 따른 제조 시 선택된 단계에서 케이블 조립체의 측면도이다.

도10은 청구항 제6항의 방법에 따른 제조 시 선택된 단계에서 케이블 조립체의 측면도이다.

도11은 청구항 제6항의 방법에 따른 제조 후 선택된 단계에서 케이블 조립체의 측면도이다.

도1은 커넥터 단부(12), 변환기 단부(14) 및 가요성 접속 케이블(16)을 갖는 케이블 조립체(10)를 도시한다. 커넥터 단부 및 변환기 단부는 케이블(16)에 접속될 수 있는 부품의 예시로 도시된다. 이러한 예시에서, 커넥터 단부는 초음파 화상 기기와 같은 전자 기구에 접속하기 위한 커넥터(22)를 구비한 회로 기판(20)을 포함한다. 커넥터 단부는 커넥터 하우징(24) 및 케이블 단부를 둘러싸는 변형 완화부(26)를 포함한다. 그 대향 단부 상에서, 초음파 변환기(30)가 케이블에 접속된다.

케이블(16)은 동축으로 차폐된 복수의 미세한 와이어(32)를 포함한다. 도2에도 도시된 바와 같이, 와이어는 그룹(33)으로 배열되고, 각각의 그룹은 개별 단부에 리본형 리본부(34) 및 리본부들 사이에서 케이블의 대부분의 길이에 걸쳐 연장하는 신장된 느슨한 부분(36)을 구비한다. 각각의 리본부는 나란히 배열되고 서로 부착되며 각각의 와이어를 위한 차폐 층과 중심 컨덕터를 노출시키도록 트리밍된 단일 층의 와이어를 포함한다. 느슨한 부분에서, 와이어는 그 단부를 제외하고는 서로 접속되지 않는다.

각각의 와이어의 차폐부 및 컨덕터는 회로 기판에 접속되거나, 케이블이 사용되는 용도의 요구에 의한 임의의 종래의 수단에 의해 임의의 전기 부품 또는 커넥터에 접속된다. 와이어의 느슨한 부분(36)은 변형 완화부들 사이, 즉 변형 완화부에 걸쳐 케이블의 전체 길이를 연장하여, 리본부가 배치되어 접속된 하우징 내로 연장한다.

리본부(34)는 조립자가 소정의 그룹의 대향하는 리본부들을 상호 관련시키고, 각각의 그룹 내의 특정 와이어의 단부를 상호 관련시키도록 각각 특정 표시를 한다. 그룹 식별기(40)는 리본부에 인쇄되어, 각각의 리본부 상의 제1 와이어 식별기(42)는 각각의 리본의 순차대로 제1 와이어를 개별 단부 상에 식별되도록 한다. 각각의 그룹이 각각의 리본부 내의 와이어의 순차대로 일대일 대응을 하는 것이 중요하다. 따라서, 적절한 와이어를 찾기 위해 시행 착오식의 연속성 테스트를 할 필요 없이 조립자는 소정의 그룹 "A"의 식별된 제1 단부로부터의 n번째 와이어를 대향 리본부에서 대응하는 n번째 와이어로 식별할 수 있다. 이러한 대응은 각각의 그룹의 느슨한 중간부(36)가 서로에 대해 이동될 수 있거나 케이블 내의 다른 그룹의 중간부와 함께 이동할 수 있더라도 보장된다.

도3은 와이어가 용접 조인트(46)의 외부 외피층(44)에서 함께 접속된 상태의 개별 단부 부분의 단면도를 도시하고, 각각의 와이어의 도전성 차폐부(50)는 다른 부분으로부터 전기적으로 계속 절연되며, 내부 유전체(52) 및 중심 컨덕터(54)는 그대로 절연을 유지한다. 다른 실시예에서, 리본부는 각각의 외피층을 공통 스트립 또는 시트에 접착시키거나 기계적 클립에 의해 접속 외피층(44) 사이에 접착제를 사용하여 고정될 수 있다.

도4는 리본부로부터 이격되며 중간부를 반영하는 케이블의 길이 대부분을 통하는 케이블 단면도를 도시한다. 와이어는 원통형 가요성 케이블 외피(60) 내에 느슨하게 수용된다. 도1에 도시된 바와 같이, 도전성 편조직 차폐부(62)는 모든 와이어를 둘러싸고, 보어(64)를 형성하도록 외피의 내부 표면에 존재한다. 도4를 참조하여, 보어 직경은 모든 와이어를 밀집되게 수용하기에 필요한 직경보다 약간 더 크게 선택된다. 도4에 도시된 바와 같이 와이어가 직선으로 유지될 경우에 보어 교차부가 원형 교차부로부터 감소되는 평평한 구조로 활주하도록 자유로울 때, 도5에 도시된 바와 같이 기밀한 밴드에서 최소의 저항으로 만곡되는 케이블의 성능을 제공한다.

바람직한 실시예에서, 각각 16개의 와이어를 갖는 8개의 그룹이 존재하지만, 이들 숫자는 대체로 변할 수 있으며, 몇몇 실시예들은 단일 그룹 내에서 모든 와이어를 사용할 수 있다. 와이어는 양호하게는 0.04 ㎝(0.016 inch)의 외경을 갖지만, 이러한 치수는 용도에 따라 임의의 크기의 범위일 수 있다. 케이블은 재킷부(60)의 전체 외경이 0.84 ㎝(0.330 inch)이고, 외피는 보어의 직경이 0.69 ㎝(0.270 inch)이다. 느슨한 와이어가 와이어 영역의 합보다 약간 큰 단면적으로 묶이기 때문에, 정상 상태에서 보어에 상당한 여유 공간이 있다. 이는 와이어가 그 주위에서 가요성을 갖도록 활주하게 하여, 와이어 차폐부가 와이어 묶음을 중심으로 감싸진 종래의 방법과 같이 와이어가 기밀하게 서로 감싸진 경우에 일어날 수 있는 와이어 대 와이어 마찰을 최소화한다. 바람직한 실시예에서, 케이블이 두 개의 핑거부 사이에 절첩되어 자연스러운 반경으로 절곡되는 경우에 1.91 ㎝(0.75 inch)의 절곡 반경 또는 케이블 직경의 약 2배가 최소의 절곡력을 제공한다. 본래, 절곡 반경 및 절곡되기 위해 저항이 적은 가요성은 각각의 부품의 전체 절곡 저항보다 약간 적게 한정된다. 각각의 와이어가 상당히 얇고 케이블 직경의 스케일 상의 반경에서 절곡되기 위한 최소 저항을 갖기 때문에, 와이어 저항의 합은 외 피 및 차폐부의 절곡 저항보다 약간 추가되어, 전체 절곡 저항을 생성한다.

제조 방법

도6은 차폐 편직기 또는 직기(72) 및 압출기(74)를 포함하는 외피 제조 장치(70)를 도시한다. 코어는 매끈한 플라스틱 실린더이며, 직경이 0.64 cm(0.250 inch)이며 매끈한 외부 표면을 갖는 나일론 코어 튜브(76)는 0.51 cm(0.200 inch)의 보어 직경을 갖는다. 코어 튜브는 광범위한 임의의 다른 재료일 수 있고, 중심 코어를 가질 수 있다. 튜브는 편직기로 공급되는데, 이 편직기는 튜브 주위에 미세한 도전성 금속 스트랜드(80)를 감싸서 차폐부(62)를 형성한다. 이에 따라 감싸지고 차폐된 코어는 압출기(74)로 공급되는데, 이 압출기는 차폐된 코어 튜브 주위에 외피(60)를 압출하여 도7a 및 7b에 단면이 도시된 최종 외피 부품(82)을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 외피 재료는 가요성 PVC이며, 다른 재료로는 열가소성 엘라스토머 또는 폴리우레탄을 포함한다. 차폐부는 제한된 저온에서 압출되어, 외피 재료가 점성을 유지하고, 차폐 와이어들 사이에 공극 또는 간극을 과도하게 천공하지 않고, 도7b에 최소한으로 도시된 것을 제외하고는 코어에 상당히 접촉하지 않는다. 이는 코어 튜브 적출을 어렵게 할 수 있는 접착을 피한다. 외피 재료는 적어도 부분적으로 둘러쌈으로써 차폐 와이어의 일부를 부분적으로 캡슐화하고, 선택된 실시예에서는 코어의 표면에 접촉 또는 접근하도록 와이어들 사이의 간격을 통해 천공된다.

그러나, 외피 재료는 차폐 와이어를 적어도 부분적으로 캡슐화하여, 제조, 조립 또는 케이블의 사용 중에 분리되지 않고 차폐부 및 외피 내부가 전체 길이에 걸쳐 서로 접촉하게 유지하는 것을 보조하는 접착을 생성한다. 따라서, 차폐 와이 어는 차폐부로부터 떨어지지 않지만, 전체 길이를 따라 부착되어 있다. 이는 인장력에 대한 탄성 저항을 제공하고, 인장력이 제거되면 원래 길이로 복귀하는 것을 용이하게 한다. 증가하는 인장력에 저항하도록 와이어 둘레에서 완전히 압축될 때 차폐 와이어는 연신 한계를 제공하며, 그 다음 외피의 탄성이 차폐부를 와이어 주위에서 원래 길이 및 직경으로 복귀하게 하여 전술된 바와 같은 소정의 가요성을 제공한다. 몇몇 용도에서, 외피가 케이블 와이어에 대해 느슨하고 각각의 단부에서 외피에 부착되어 있는 한 차폐부가 외피로부터 분리된다면 이들 기능 및 장점이 달성될 수 있다.

도8은 단부(86)를 제공하도록 절단된 (코어, 차폐부 및 외피를 포함하는) 외피 세그먼트(82)를 도시한다. (도시되지 않은) 대향 단부는 유사하게 절단된다. 외피 층은 차폐 와이어 및 코어를 손상시키지 않으면서 각각의 단부 상에 약 15 cm(6 inch)의 세그먼트를 포함하는 단부 부분(92)을 제거하기 위해 라인(90)에서 절단된다. 도9에 도시된 바와 같이, 단부 부분이 제거되고, 차폐 와이어(62)가 외피(60)의 외부에 대해 원통형으로 절첩되어, 일 밴드의 접착 테이프(94)에 의해 단부에 고정된다. 이 단계에서, 차폐부의 단부는 변형 완화 요소(96)의 부착에 의해 차폐부에 선택적으로 고정될 수 있다. 변형 완화 요소는 차폐 와이어의 절첩된 후방 부분을 덮는 오버 몰딩된(over-molded) 엘라스토머일 수 있거나 또는 환형 간극 또는 닙 내에서 차폐 및 외피 단부를 조이는 강성의 클램핑 타입 장치일 수 있다. 변형 완화 요소 없이도, 절첩된 후방 차폐 단부는 대향 단부로부터의 축방향 인장력에 의한 외피로부터의 이동에 저항한다.

도10에 도시된 바와 같이, 케이블 리본(33)은 단부에서, 인장력이 가해짐에 따라 내용물 주위에서 절첩되는 직물 외피(100)에 의해 코어(76)의 일 단부에 접속된다. 외피의 차폐에 손상을 주지 않고 외피의 보어를 용이하게 통과하고 외피를 통과할 때 와이어의 리본형 단부를 보호하기에 충분히 얇은 한, 클립, 테이프 또는 다른 후크 등의 다른 실시예가 채용될 수 있다. 외피의 각각의 단부에서 대략 동일한 길이의 케이블이 노출될 때까지, 코어(76)는 접속된 리본(33)에 대향하는 단부로부터 당겨지고, 코어는 최종 케이블 부품을 도시하는 도11에 도시된 바와 같이 리본으로부터 분리된다. 케이블 부품은 각각의 단부에 노출된 리본형 단부와, 각각의 단부에 각각의 그룹을 식별하는 표시와, 후속 작업을 위한 각각의 그룹의 제1 와이어를 갖는다. 와이어는 각각의 와이어 내의 중심 컨덕터 및 차폐부를 노출하도록 레이저 스트리핑(laser stripped)되어, 전술된 바와 같은 회로 요소의 커넥터에 접속될 수 있다.

다른 실시예에서, 변형 완화 요소는 리본 삽입 후에 추가될 수 있고 절첩된 후방 차폐 와이어는 트리밍될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 차폐 와이어는 외피 압출 중에 외피 내부에 효율적으로 부착되어, 리본 삽입 중에 차폐부가 미끄러지거나 네킹되는 것을 방지하도록 하는 후방 절첩 및 단부 테이핑이 필요하지 않다. 다른 실시예에서, 차폐부는 느슨해지거나 또는 외피 내부로부터 용이하게 분리할 수 있어서, 차폐 단부의 도시된 후방 절첩이 필요하다.

바람직한 실시예 및 다른 실시예에 대해 위에서 설명되었더라도, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

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10. 코어를 제공하는 단계와,

    코어 주위에 도전성 차폐 요소를 감싸는 단계와,

    차폐 요소를 둘러싸도록 절연 외피 층을 도포함으로써 외피를 형성하는 단계와,

    외피로부터 코어를 제거하는 단계와,

    외피 내에 다중 와이어 케이블 부품을 삽입하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 코어는 매끈한 플라스틱 실린더인 케이블 조립체 제조 방법.
12. 제10항에 있어서, 도전성 차폐부를 감싸는 단계는 코어 주위에 복수개의 와이어를 감싸는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
13. 제10항에 있어서, 외피를 형성하는 단계는 차폐부 주위에 외피 층을 압출하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
14. 제10항에 있어서, 외피로부터 코어를 제거하기 전에 코어에 케이블 부품을 부착하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
15. 제10항에 있어서, 코어를 제거하기 전에 외피 층의 단부 부분을 제거하는 단계와, 차폐부의 노출된 단부 부분을 잔여 외피 층 상에 절첩하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
16. 제10항에 있어서, 코어를 제거하기 전에 외피의 단부 부분에 변형 완화 요소를 부착하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
17. 제10항에 있어서, 케이블 부품은 서로 분리된 제1 단부와 제2 단부 사이에 중간부를 가지며 단부가 리본형인 복수개의 와이어를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
18. 코어를 제공하는 단계와,

    코어 주위에 도전성 차폐 요소를 감싸는 단계와,

    차폐 요소를 둘러싸도록 절연 외피 층을 압출하는 단계와,

    리본형 단부 및 분리된 중간부를 갖는 다중 와이어 케이블 부품을 코어의 단부에 부착하는 단계와,

    외피 내에 케이블 부품을 삽입하도록 외피로부터 코어를 제거하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
19. 제18항에 있어서, 코어를 제거하기 전에 외피 층의 단부 부분을 제거하는 단계와, 차폐부의 노출된 단부 부분을 잔여 외피 층 상에 절첩하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.
20. 제18항에 있어서, 리본형 단부 및 분리된 중간부를 갖는 복수개의 다중 와이어 케이블 부품을 코어의 단부에 부착하는 단계를 포함하는 케이블 조립체 제조 방법.

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