DE19623800A1 - Kabel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kabel mit wenigstens einem elektrischen Leiter, insbesondere auf Flachbandkabel, die hohen Biegewechselbeanspruchungen ausgesetzt sind.

Elektrische Kabel, insbesondere aber Flachbandkabel werden in einer Vielzahl technischer Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel bei der Ansteuerung beweglicher Arbeits- oder Steuerorgane, zum Beispiel Druckköpfe, bei denen eine Ver­ bindung zwischen einer stationären Ansteuerelektronik und dem beweglichen Organ hergestellt wird.

Hierbei kommt es auf eine platzsparende Ausführung der beweglichen Verbindung an, bei gleichzeitig hohen Anforderun­ gen an die mechanische Belastbarkeit der elektrischen Leiter. Eine hohe Biegewechselfestigkeit ist dabei von erheblicher Bedeutung.

Bei der Entwicklung von Flachbandkabeln für spezielle Einsatzgebiete werden diese gerade im Hinblick auf die beson­ deren Einsatzbedingungen wie Biegeradien, Strombelastung, Anzahl erreichter Bewegungsspiele usw. getestet. Für die Beurteilung eines Ausfalles in Form eines Leiterbruches werden spezielle Erkennungssysteme eingesetzt, die bereits Strom­ unterbrechungen im Millisekundenbereich erkennen können. Flachbandkabel dieser Art sind meist wie in Fig. 3 dargestellt aufgebaut.

Mehrere elektrische Leiter 1, meist mit flach rechtecki­ gem Querschnitt, sind mittels zweier Klebstoffschichten 2 zwischen zwei Trägerfolien 3 laminiert. Die Trägerfolien bestehen vorzugsweise aus Polyester. Die Dicke der auf die Trägerfolie 3 aufgetragenen Klebstoffschichten 2 ist so bemes­ sen, daß während des thermischen Herstellungsprozesses des Flachbandkabels die Kupferleiter 1 praktisch vollständig in den Kleber eingebettet werden.

Je nach Bedarf werden unterschiedliche Klebersysteme verwendet, um spezielle Eigenschaften zu erreichen. Beispiels­ weise könnte es wichtig sein, daß der rechteckige Kupferleiter in den Kleber eingebettet, jedoch nicht mit ihm verbunden ist.

Diese Eigenschaft vereinfacht zum Beispiel die Abisolierung einer Leitung. Bei anderen Anwendungen wird hingegen eine feste Verbindung der Verklebung mit dem Leiter gefordert. Flachbandleitungen dieser Bauart sind vielfach genormt, zum Beispiel in der ANSI 250 IPC-FC.

Unter der Voraussetzung der Auswahl geeigneter Trägerfo­ lien, Kleber und Kupferleiter erreichen Flachbandkabel Biege­ Zyklenzahlen in Höhe zweistelliger Millionenbeträge. Es gibt jedoch Anwendungsfälle, zum Beispiel bei der Ansteuerung hochfrequenter Schwinger im Maschinenbau, bei denen Zykluszah­ len in dreistelliger Millionenhöhe erforderlich sind.

Nun wäre es naheliegend, das mechanisch nicht eben hoch belastbare Kupfer durch Materialien mit größerer Festigkeit zu ersetzen, beispielsweise Stahl oder Bronzelegierungen. Diese Maßnahme führt jedoch erstens nicht zu einer wesentlichen Erhöhung der Belastbarkeit und zweitens wird die Kontaktierung der Leiterenden durch Löten oder Crimpen erschwert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kabel mit verbesserter Festigkeit, insbesondere hoher Biegewechsel­ festigkeit zu schaffen, das selbst bei einem Bruch des Leiters noch funktionsfähig bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen mit dem Leiter mit laufenden und diesen im wesentlichen durchgehend berührenden Zusatzleiter gelöst, dessen Festigkeit, insbeson­ dere Biegewechselfestigkeit größer ist als die des Leiters.

Die Funktion des Zusatzleiters besteht darin, daß im Falle eines (nicht verhinderbaren) Bruches des Leiters der Zusatzleiter im punktuellen Bereich des Bruches elektrisch eine Brückenfunktion übernimmt. Da diese Brücke mechanisch sehr kurz ist, ist die an den jeweiligen Leiterenden meßbare Widerstandserhöhung des Leiters sehr gering, selbst wenn der mitlaufende Zusatzleiter aus einem Material besteht, das nicht die gleiche Leitfähigkeit hat wie Kupfer.

Der Zusatzleiter besteht vorzugsweise aus leitfähigem Kunststoff oder textilem Material, das vorzugsweise aus Koh­ lenstoffasern oder -garn besteht.

Eine besonders gute Kontaktierung zwischen Leiter und Zusatzleiter ergibt sich, wenn der Zusatzleiter durch Umspin­ nen, Umstricken oder Umwirken des Leiters gebildet ist. Eine ähnlich gute Kontaktierung läßt sich durch Umspritzen des Leiters mit einem leitfähigen Kunststoff erzielen.

Bei Kabeln mit einem Zusatzleiter aus textilem Material, insbesondere aus Kunststoffasern oder -garn, kann es leicht zu Ablösungen der Einzelfilamente und zu Kurzschlüssen zwischen benachbarten Leitern kommen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist daher zwischen den Leitern jeweils eine Trennfolie angeordnet, die sich vorzugsweise im wesentlichen über die gesamte Breite des Kabels erstreckt und jeweils zwischen benachbarten Leitern hindurchgeführt ist.

Dabei sind die Zusatzleiter vorzugsweise auf jeweils voneinander abgewandten Seiten jeweils benachbarter Leiter angebracht. Sie sollten möglichst ganzflächig auf dem bzw. den elektrischen Leitern aufliegen und ggf. die Flanken des Lei­ ters bzw. der Leiter wenigstens teilweise umschließen.

Die Erfindung ist in ihrer Anwendung nicht auf Flachband­ kabel mit rechteckigem Leiterquerschnitt beschränkt, vielmehr lassen sich auch Drähte oder Litzen aus vielen Einzeldrähten in vergleichbarer Art behandeln.

Das erfindungsgemäße Kabel wird sehr hohen Anforderungen an die Festigkeit, insbesondere an die Biegewechselfestigkeit gerecht. Dabei kann der beilaufende Zusatzleiter mit in den Kontaktierungsbereich hineinlaufen oder derart gekürzt werden, daß sich die elektrische Kontaktierung durch Crimpen, Löten oder Schweißen in herkömmlicher Weise im rein metallischen Bereich abspielt. Diese Endbereiche sind im allgemeinen immer frei von starken Biegewechselbeanspruchungen.

Die Erfindung wird im weiteren anhand des in der Zeich­ nung dargestellten Flachbandkabels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt,

Fig. 2 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Flachbandka­ bels,

Fig. 3 den Querschnitt des bekannten Flachbandkabels,

Fig. 4 einen leicht schematisierten Querschnitt eines Flach­ bandkabels,

Fig. 5 den Längsschnitt V-V der Fig. 4,

Fig. 6 einen weiteren Querschnitt eines Flachbandkabels und

Fig. 7 eine vereinfachte Darstellung des Querschnitts der Fig. 6.

Ebenso wie bei dem bekannten Flachbandkabel nach Fig. 3 ist bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Flach­ bandkabel ein flach rechteckiger elektrischer Leiter 1 mittels zweier Klebstoffschichten 2 zwischen zwei Trägerfolien 3 lami­ niert. Zusätzlich liegt auf dem elektrischen Leiter 1 und eingebettet in die obere Klebstoffschicht 2 ein den Leiter 1 durchgehend berührender Zusatzleiter 4, der zum Beispiel aus einem flachen Kohlenstoffgarn oder einem flachen Kunststoff­ band besteht. Soll für besonders sicheren Kontakt zwischen Leiter und Zusatzleiter gesorgt werden, so ließe sich der Leiter 1 mit Kohlenstoffgarn umspinnen oder einem leitfähigen Kunststoff umspritzen.

Als Materialien für leitfähige Kunststoffolien oder leitfähige Kunststoff-Monofile kommen zum Beispiel Polypyrol oder Polykarbonat in Frage. Leitfähige Garne, gerade, gedreht oder versponnen, können bestehen aus Kohlenstoffilamenten, Kohlenstoff-Mischgarnen mit Kohlenstoff und einer nicht-leit­ fähigen Komponente, zum Beispiel Polyester, Polyamid, oder aus Kohlenstoff und einer leitfähigen Komponente, zum Beispiel leitfähigem Polypropylen, Stahlfilamentgarn oder auch einem Mischgarn aus Stahl- und Kupferfilament.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 und 5 sind benachbarte Leiter 1 mittels einer Klebstoffschicht 6 jeweils auf die einander gegenüberliegenden Seiten einer Trennfolie 5 aufge­ klebt. Auf den Leitern 1 liegen möglichst ganzflächig und die Flanken der Leiter 1 wenigstens teilweise umgreifend die Zusatzleiter 4 auf. Auf die beiden Oberflächen dieser Anord­ nung ist wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 mittels einer Klebstoffschicht 2 die Träger- oder Deckfolie 3 aufge­ klebt.

Fig. 6 zeigt ein Flachbandkabel ähnlich Fig. 4, bei dem die elektrischen Leiter 1 praktisch in einer gemeinsamen Ebene liegen und die Trennfolie 5 mäander- oder sinusförmig zwischen den Leitern 1 verläuft.

Fig. 7 zeigt die Ausführungsform der Fig. 6 nochmals in vereinfachter Darstellung.

Wegen der Anordnung der Zusatzleiter 4 auf voneinander abgewandten Oberflächen benachbarter Leiter kann unter Um­ ständen die Trennfolie 5 entfallen.

Claims (11)

1. Kabel mit wenigstens einem Leiter (1), gekennzeichnet durch einen mit dem Leiter (1) mitlaufenden und diesen im wesentlichen durchgehend berührenden Zusatzleiter (4), dessen Biegewechselfestigkeit größer ist als die des Leiters (1).

2. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter (4) aus textilem Material besteht.

3. Kabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter (4) aus leitfähigem Kunststoff besteht.

4. Kabel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter (4) aus Kohlenstoffasern oder -garn besteht.

5. Kabel nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzleiter (4) durch Umspinnen, Umstricken oder Umwirken des Leiters (1) gebildet ist.

6. Kabel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (1) mit dem leitfähigen Kunststoff umspritzt ist.

7. Kabel nach Anspruch 2 oder 4, mit mehreren Leitern (1), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Leitern (1) jeweils eine Trennfolie (5) angeordnet ist.

8. Kabel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trennfolie (5) im wesentlichen über die Breite des Kabels erstreckt und zwischen benachbarten Leitern (1) hindurchge­ führt ist.

9. Kabel nach Anspruch 2, 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzleiter (4) jeweils auf voneinander abgewandten Seiten der Leiter (1) angebracht sind.

10. Kabel nach Anspruch 2, 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Zusatzleiter (4) möglichst ganzflächig auf dem bzw. den elektrischen Leitern (1) aufliegen.

11. Kabel nach Anspruch 2, 4 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Zusatzleiter die Flanken der Leiter (1) wenigstens teilweise umschließen.