KR101153446B1 - 유연 전기 컨트롤 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절연물질로 이루어진 외피(14)로 둘러싸인 코어를 가지며, 상기 코어에는 데이터 전달에 사용되며 공동의 쉴딩(5)으로 둘러싸인 적어도 두 개의 신호 심선(1, 2)과 전기공급에 사용되는 적어도 하나의 공급 심선(6, 7)이 배치되는 유연 전기 컨트롤 케이블에 관한 것이다. 서로 꼬여 있는 양 신호 심선(1, 2)의 절연체(4)는 발포된 절연물질로 구성된다. 쉴딩(5)으로서, 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스가 빈틈없이 신호 심선(1, 2) 둘레에 형성된다. 쉴딩(5) 외부에서 양 신호 심선(1, 2) 사이의 마주하는 삼각형 부분에는 각 하나의 공급 심선(6, 7)이 배치된다. 공급 심선(6, 7)의 적어도 하나의 측부에는 전기전도성이 우수한 금속 와이어들로 이루어진 적어도 하나의 드레인 와이어(11)가 배치된다. 신호 심선들, 공급 심선들, 드레인 와이어로 이루어진 유닛 상에는, 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스로 이루어진 공동의 외부 쉴딩(10)이 제공되며, 외부 쉴딩(10)은 전기적으로 전도성이 우수한 금속 와이어들로 이루어진 스크린 층(13)으로 둘러싸여 있으며, 상기 스크린 층 상에는 외피(14)가 배치된다.

Description

유연 전기 컨트롤 케이블{Flexible electrical control cable}

도 1은 본 발명에 따른 도선의 횡단면이다.

본 발명은 절연물질로 이루어진 외피로 둘러싸인 코어(core)를 가지며, 상기 코어에는 데이터 전송에 사용되는 공동의 쉴딩(shielding)으로 둘러싸인 적어도 두 개의 신호 심선과, 전력공급에 사용되는 적어도 하나의 공급 심선이 배치되며, 상기 신호 심선들과 공급 심선은 절연체로 둘러싸인 각 하나의 전도체를 갖는 유연 컨트롤 케이블에 관한 것이다(DE 101 62 739 A1).

상기 컨트롤 케이블(이하 간략히 "도선"이라 함)은 예를 들면 전압 소스(voltage source)나 신호 소스(signal source)를 가진 이동가능한 기구들의 연결을 위해 사용된다. 이동가능한 기구들은 예를 들면 크레인, 공작 기계, 로보트(robot)일 수 있다. 도선은 기계적으로 부하를 받을 수 있어야 하며, 예를 들면 에너지 드래그 체인(drag-chain)에 사용시 오랜 시간 동안 변함없는 벤딩 강도(bending strength)를 가져야 한다. 또한, 예를 들면 -40℃ 내지 +80℃ 사이의 넓은 온도범위에서도 유연해야 한다.

상기 DE 101 62 739 A1에 따른 공지된 도선의 코어(core)에는, 전력 공급에 사용되는 하나의 공급 심선과 두 개의 데이터 전송 도선이 중앙 심부 요소 둘레에 배치된다. 데이터 전송 도선들은 각각 두 개의 절연 심선을 가지며, 이 심선들은 공동 쉴딩으로 둘러싸여 있다. 또한, 도선의 코어에는, 서로 꼬여 있으며 공동 쉴딩으로 둘러싸인 각 두 개의 심선으로 구성된 저주파 도선들이 마련된다."하이브리드(hybrid) 도선"이라고도 불리는 이러한 도선은 통일적인 형상으로서 에너지, 데이터, 조절신호를 위해 필요한 모든 요소들을 갖는다. 따라서, 다른 도선들이 필요하지 않다.

본 발명의 목적은 신호 심선과 공급 심선이 간단한 분리(uncoupling)와 함께, 간단한 구조로 우수한 전기전도 특성과 오랫동안 유효한 전기 스크리닝(screening)이 보장되는 도선을 제공하는 데에 있다.

상기 목적은 본 발명에 의하여,

- 서로 꼬인(stranded) 양 신호 심선의 절연체는 발포된 절연물질로 구성되고,

- 쉴딩(shielding)으로서, 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스(fleece)가 빈틈없이 신호 심선 둘레에 제공되며,

- 상기 쉴딩의 외부에서 양 신호 심선 사이의 마주하는 삼각형 부분에는 각 하나의 공급 심선이 배치되고,

- 상기 공급 심선들의 적어도 하나의 측부에는 전기적으로 전도성이 우수한 금속 와이어로 이루어진 적어도 하나의 드레인 와이어(drain wire)가 배치되며,

- 상기 신호 심선들과 공급 심선들 및 드레인 와이어로 이루어진 유닛(unit) 상에는 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스로 이루어진 공동의 외부 쉴딩이 제공되고,

- 상기 외부 쉴딩은 전기전도성이 우수한 금속 와이어로 이루어진 스크린(screen) 층으로 둘러싸여 있으며, 이 스크린 층 상에는 외피가 제공됨으로써 달성된다.

이러한 도선은 일반적인 기술에서 공지된 간단한 기계나 이에 속하는 장치를 사용하여 제작될 수 있다. 이러한 도선은 특히 발포된 절연체가 제공된 신호 심선으로 데이터 전송에 뛰어난 전기전도 특성을 가진다. 공급 심선은 양 신호 심선의 마주하는 삼각형 부분에 배치되기 때문에, 서로 다른 양 도선 원들은 수직으로 배치된다. 이로써, 이 도선 원들은 도선의 구조면에서 서로 분리가 매우 잘 된다. 신호 심선에 대해서 뿐만 아니라 공급 심선에 대해서도, 도금된 합성수지 플리스를 사용함으로써 아주 우수한 쉴딩이 제공된다. 이때, 양 공급 심선은 특히 개별적으로 매우 우수하게 쉴딩된다. 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스는 예컨대(바람직하게는) 폴리에스테르(polyester)로 형성된다. 거의 닫힌 금속층을 형성하기 위해 플리스 물질 상에서 금속(바람직하게는 알루미늄 또는 동)은 증기상태(vapor phase)에서 분리된다. 이때, 플리스 물질의 외부 표면 상에만 침전되는 것이 아니라 플리스 물질로도 스며들어 그 내부 섬유를 둘러싸며, 이 내부 섬유들은 알려져 있는 바와 같이 무질서하게 플리스 물질에서 결합해 있다. 그 후, 플리스 물질은 "관통하며" 코팅된다. 이렇게 함으로써 상기 플리스 물질은, 구멍이 있기는 하지만(porous) 그럼에도 거의 완벽히 닫힌 금속층을 가지며, 상기 금속층은 85 % 이상의 전기적으로 유효한 금속 물질을 가지며 도선의 둘러싸인 요소들의 덮개를 이룬다. 충분한 전도 횡단면을 가진 도선의 전기적으로 유효한 스크린(screen)은 바람직하게는 주석을 입힌(tinned) 동선(copper wire)으로 구성된 적어도 하나의 드레인 와이어를 통해 완성되며, 이 드레인 와이어는 신호 심선의 쉴딩 뿐만 아니라 외부 쉴딩에도 접한다. 외부 쉴딩 상에 배치되며 바람직하게는 동선으로 구성된 스크린 층은 도선에 대해 매우 우수한 EMC 특징을 보장한다. 스크린 층은 편조(plaiting) 또는 나선직조(spiral wound)로 형성된다.

본 발명의 일 실시예가 도면에 도시되어 있다.

도 1에 횡단면이 도시되어 있는 도선은 두 개의 신호 심선(1, 2)을 가지며, 각 신호 심선은 바람직하게는 동으로 형성된 하나의 도체(3)를 가지고 이 도체는 절연체(4)로 둘러싸여 있다. 도체(3)는 순수한 와이어거나 다발 도체(bunched conductor)일 수 있으며, 주석, 은 또는 니켈로 이루어진 외부층을 가질 수도 있다. 도체(3)는 카드뮴(cadmium)이 없는 동합금(copper alloy)으로 형성될 수도 있다. 절연체(4)는 예컨대 폴리에틸렌(polyethylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)과 같은 발포된 절연물질로 형성된다. 예를 들면 플루오르에틸렌프로필렌(Fluorethylenpropylene(FEP)) 또는 폴리플루오르알킬(Poly Fluoro Alkyl(PFA))과 같은 고온에 적합한 절연물질이 사용될 수도 있다. 절연체(4)에는 공지의 스킨(skin) 기술로 매끄러운 외피가 제공될 수 있다. 양 신호 심선(1, 2)은 서로 꼬여 있다. 신호 심선(1, 2) 상에는 공동의 쉴딩(5)이 제공되며, 이 쉴딩은 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스로 형성된다. 합성수지 플리스는 예컨대 띠로 형성되며, 이 띠는 신호 심선(1, 2)의 꼬임(stranding) 동안 신호 심선 둘레에 빈틈이 없도록 감긴다.

이러한 합성수지 플리스는 바람직하게는 폴리에스테르로 형성된다. 그러나 그 밖의 적절한 합성수지들로도 구성될 수 있다. 합성수지 플리스의 벽 두께는 바람직하게는 50㎛와 100㎛ 사이에 달한다. 도금을 위해서는 전기적으로 전도가 좋은 금속, 특히 알루미늄, 동, 은, 니켈 또는 카드뮴이 없는 동합금이 사용된다. 2 이상의 서로 다른 금속들이 사용될 수도 있으며, 이 금속들은 이어서 제공될 수 있다. 금속은 도금을 위해 녹은(molten) 상태로 바뀌며 증기상에서 플리스 물질 상에서 분리된다. 이때, 금속은 플리스 물질로도 들어가며, 여기서 무질서하게 결합하는 섬유들(fiber)을 둘러싼다. 전체적으로 합성수지 플리스 위 및 내부에는 구멍이 있기는 하나 거의 닫힌 금속층이 생성되며, 상기 금속층은 둘러싸는 신호 심선(1, 2)에 대해 85% 이상의 덮개를 생성한다.

양 신호 심선(1, 2) 사이의 마주하는 삼각형 부분에는 쉴딩(5) 외부에 각 하 나의 공급 심선(6, 7)이 배치된다. 각 공급 심선(6, 7)은 바람직하게는 동으로 형성된 도체(8)를 가지며, 상기 도체는 절연체(9)로 둘러싸여 있다. 상기한 바와 같이, 도체(8)에 대해서는 기본적으로 신호 심선(1, 2)의 도체(3)에 사용된 것과 동일한 물질이 사용될 수 있다. 절연체(9)에 적합한 절연물질은 예를 들면 열가소성 물질, 열가소성 엘라스토머(thermoplastic elastomers), 조사된(irradiated) 폴리오레핀(polyolefine), 또는 FEP, PFA, 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethylene)과 같은 고온에 강한 물질들이다. 쉴딩(5)의 소재는 플리스 물질로서 약간 늘어날 수 있기 때문에 공급 심선(6, 7)에 의해 각 삼각형 부분으로 약간 눌려진다. 따라서, 쉴딩(5)은 열려진 "8" 형태를 띤다.

함께 도선의 코어(core)를 형성하는 신호 심선(1, 2)과 공급 심선(6, 7)의 지름은, 횡단면에서 코어를 위한 대략 원형의 형태를 형성하도록 잇달아 맞춰진다. 도선의 코어 둘레에는 외부 쉴딩(10)이 제공되며, 상기 외부 쉴딩도 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스로 구성된다. 합성수지 플리스는 쉴딩(5)의 합성수지 플리스와 마찬가지로 조립될 수 있다.

공급 심선(6, 7) 옆에 남아 있는 공간에는 적어도 하나의 드레인 와이어(11) 가 배치되며, 이 드레인 와이어는 바람직하게는 주석을 입힌(tinned) 동선으로 구성된다. 그러나 드레인 와이어의 와이어들은 상기 신호 심선(1, 2)의 도체(3)에 대해 기술한 바와 같은 물질들로 구성될 수도 있다. 드레인 와이어(11)는 쉴딩(5) 및 외부 쉴딩(10)에 접한다. 바람직하게는 도면에 도시된 바와 같이 두 개의 드레인 와이어(11)를 사용하며, 두 개의 드레인 와이어(11)는 예컨대 공급 심선(6)의 양쪽 에 놓인다. 도체를 위해 유효한 전기 스크린에 대해 양 드레인 와이어(11)의 전도 횡단면이 충분하지 않다면, 다른 공간에는 절연물질로 이루어진 로프(rope) 형태의 충전요소(12)가 바람직하게는 공급 심선(7)의 양쪽에 배치될 수 있다. 하지만 드레인 와이어(11)와 충전요소(12)의 배열은 임의적이다. 즉, 양 공급 심선(6, 7) 옆에는 각 하나의 드레인 와이어(11)와 하나의 충전요소(12)가 배치될 수도 있다.

외부 쉴딩(10) 상에는 도선의 스크린의 또 다른 요소로서 바람직하게는 편조(plaiting)로 형성된 전기적으로 전도성이 좋은 와이어로 이루어진 스크린 층(13)이 배치된다. 스크린 층(13)은 나선으로 배치될 수도 있다. 스크린 층의 와이어들은 신호 심선(1, 2)의 도체(3)와 같은 물질로 형성될 수 있다. 스크린 층(13)은 절연물질로 이루어진 외피(14)로 둘러싸여 있다. 외피(14)는 익스투르더(extruder)에 의하여 조립될 수 있다. 외피는 예컨대 폴리비닐 클로라이드(polyvinyl chloride), 비할로겐 난연성 폴리 올레핀(polyolefine), 폴리에테르 우레탄(polyether urethane)과 같은 열가소성 엘라스토머스, 또는 올페핀(olefin) 열가소성 엘라스토머로 형성될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 도선은 신호 심선과 공급 심선이 간단한 분리됨은 물론, 간단한 구조로 우수한 전기전도 특성과 오랫동안 유효한 전기 스크리닝을 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 절연물질로 형성된 외피로 둘러싸인 코어(core)를 가지며, 상기 코어에는 데이터 전달에 사용되고 공동의 쉴딩(5)으로 둘러싸인 적어도 두 개의 신호 심선(1, 2)과 전기공급에 사용되는 적어도 하나의 공급 심선(6, 7)이 배치되어 있고, 상기 신호 심선은 각각 발포된 절연 물질로 이루어진 절연체(4)로 둘러싸인 전도체를 구비하고 있고, 상기 공급 심선은 절연체로 둘러싸인 전도체를 갖는, 유연 전기 컨트롤 케이블에 있어서,
    - 쉴딩(5)으로서 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스가, 빈틈없이 상기 신호 심선(1, 2) 둘레에 제공되며,
    - 상기 쉴딩(5) 외부에서 양 신호 심선(1, 2) 사이의 마주하는 삼각형 부분에는 각 하나의 공급 심선(6, 7)이 배치되고, 상기 쉴딩(5)은 상기 공급 심선에 의해 각각의 삼각형 부분으로 눌려지고,
    - 상기 신호 심선(1, 2)의 지름과 상기 신호 심선 사이의 삼각형 부분에 놓여 있는 공급 심선(6, 7)의 지름은 도선의 횡단면에서 원형의 코어를 형성하도록 맞춰지며,
    - 상기 공급 심선(6, 7)의 적어도 하나의 측부에는 전기적으로 전도성이 우수한 금속 와이어들로 이루어진 적어도 하나의 드레인 와이어(11)가 배치되며, 상기 신호 심선(1, 2), 공급 심선(6, 7), 드레인 와이어(11)로 이루어진 유닛 상에는 전기를 전도하는 도금된 합성수지 플리스로 형성된 공동의 외부 쉴딩(10)이 제공되고, 상기 드레인 와이어(11)는 상기 신호 심선(1, 2)의 쉴딩(5) 뿐만 아니라 상기 외부 쉴딩(10)에도 접하고,
    - 상기 외부 쉴딩(10)은 전기적으로 전도성이 우수한 금속 와이어들로 이루어진 스크린 층(13)으로 둘러싸여 있으며, 상기 스크린 층 상에는 외피(14)가 제공되는 것을 특징으로 하는 유연 전기 컨트롤 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 심선(1, 2)과 공급 심선(6, 7)의 도체(3, 9) 및 드레인 와이어(11)와 스크린 층(3)의 와이어(wire)는 동으로 구성되거나, 주석, 은 또는 니켈 중 어느 하나로 코팅된 동으로 구성되거나, 카드뮴이 없는 동합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유연 전기 컨트롤 케이블.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 합성수지 플리스의 도금은 동, 알루미늄, 은 또는 니켈 중 어느 하나로 구성되거나 또는 카드뮴이 없는 동합금으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유연 전기 컨트롤 케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 합성수지 플리스의 도금은 두 개 이상의 서로 다른 금속으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유연 전기 컨트롤 케이블.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 심선(1, 2)의 절연체(4)는 매끄러운 외피를 갖는 것을 특징으로 하는 유연 전기 컨트롤 케이블.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 드레인 와이어(11)가 배치되지 않은 공급 심선(6, 7) 옆의 공간에는 절연물질로 이루어진 로프 형태의 충전요소(12)가 배치되는 것을 특징으로 하는 유연 전기 컨트롤 케이블.
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