DE2409363A1

DE2409363A1 - Flaches elektrisches mehrleiterkabel, sowie verfahren und einrichtung zur herstellung desselben

Info

Publication number: DE2409363A1
Application number: DE19742409363
Authority: DE
Inventors: Pierre Gerard Dore
Original assignee: CONNECTA SAINTE GENEVIEVE FA
Current assignee: CONNECTA SAINTE GENEVIEVE FA
Priority date: 1973-03-09
Filing date: 1974-02-27
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1458065A; FR2322437A1; FR2322437B1

Description

COMECTA, Sainte Genevieve (Oise) / Frankreich

Flaches elektrisches Mehrleiterkabel, sowie Verfahren und Einrichtung zur Herstellung desselben.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein flaches elektrisches Mehrleiterkabel, zusammengesetzt aus insbesondere nicht isolierten Leitern, die zwischen einem oberen und einem unteren Isolierband festgelegt werden,die miteinander verschweißt sind, sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung solcher Kabel.

Die in zahlreichen Anwendungen, insbesondere in Datenverarbeitxmgsanlagen, verwendeten flachen Mehrleiterkabel setzen sich aus einer großen Anzahl nebeneinander liegender und zueinander paralleler Leiter zusammen. Diese Kabel sind dazu bestimmt, verhältnismäßig hohe Betriebsspannungen zwischen den einzelnen Leitern zu führen, wenn man den geringen Abstand zwischen den Leitern im zusammengefügten Kabel berücksichtigt. Unter geringen Abständen sind insbesondere solche Abstände zu verstehen, die beispielsweise zwischen 0,15 und 1,27 mm liegen. Der Abstand ist hierbei von Mittelachse zu Mittelachse der Leiter gemessen.

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Derartige Mehrleiterkabel sind bereits bekannt. Doch die Herstellung dieser Mehrleiterkabel bietet äußerst verwickelte Schwierigkeiten aufgrund einer gewissen Anzahl schwerwiegender Nachteile, die mit der Art der Herstellung zusammenhängen _f ferner mit den Isolierungsproblemen und den mechanischen Mangeln des Aufbaus dieser Kabel.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein aus einer gewissen Anzahl von Leitern bestehendes Kabel, bei dem die Leiter in einer flachen Bahn verteilt sind und jeweils von einem oberen und einem unteren aufgeklebten Band festgehalten werden, wobei die Verklebung z.B. durch Verschweißung durch Erhitzen erfolgen kann.

Nun ergeben sich in der Verbindungsebene zwischen dem oberen und dem unteren Band schwerwiegende Mangel. Diese Verbindungsebene stellt praktisch einen bevorzugten Weg für elektrische Durchbrüche für den Fall dar, daß man verhältnismäßig hohe Spannungen anwendet, beispielsweise wenn der Zwischenraum zwischen zwei Leitern in der Größenordnung von einigen Zehntel Millimetern liegt, und bei Spannungen von 100 bis 1 QOO V.

Ein weiterer Nachteil ist direkt mit der Herstellung der Kabel verknüpft· In der Tat geschieht es, wenn die Leiter nicht isoliert sind, daß sich Metallpartikel lösen und

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Kontaktteileken zwischen zwei nebeneinander liegenden Leitern bilden, indem sich diese Partikel in der Verbindungsebene zwischen dem oberen und dem unteren Band anlagern. Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeit für die Anwesenheit von Splittern im wesentlichen eine negative exponentielle Funktion der Länge dieser Splitter für eine Menge von Leitern, die vorgegeben ist. . Mit anderen Worten, wenn man von einem Zwischenraum von 0,55 Bus zu einem Zwischenraum von 0,14- mm zwischen den Leitern übergeht, ist die Wahrscheinlichkeit für einen Kurzschluß zwischen den Leitern 13mal so groß wie zuvor. Nun stellt jeder Kurzschluß selbst einen fehler für das gesamte Kabel dar. Es ist also erforderlich, das Kabel an dieser Stelle aufzutrennen. Dies erhöht die Herstellungskosten erheblich, sowohl aufgrund der erforderlichen Maßnahme selbst, als auch aufgrund der in einem Stück erzielbaren Kabellänge. In einigen !Fällen ist es in der Tat praktisch unmöglich, Kabellängen zu erhalten , die, statistisch gesehen, einige Meter überschreiten.

Außerdem sind die Verluste beträchtlich, weil derartige Kabel unter Verwendung von ungünstigen Islolierstoffen, wie z.B. Polytetrafluoraethylen, hergestellt werden.

Die mechanische Festigkeit der Verbindungsebene stellt ebenfalls ein Problem dar, denn die mit dem Kabel erzielte Isolation hängt ebenfalls von der mechanischen

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Festigkeit ab. Denn man hat festgestellt, daß bei geringen Abständen zwischen den Leitern (vor allem unterhalb 0,2 mm und bei Leiterquerschnitten, die insbesondere größer als diese Abmessungen sind,) die Verbindungsebene wenig belastbar vom Standpunkt der mechanischen Festigkeit her ist infolge ihrer sehr geringen Breite.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Mangel der vorbekannten flachen Mehrleiterkabel zu beseitigen, es wird vorgeschlagen, ein flaches Mehrleiterkabel von geringen Herstellungskosten zu schaffen, das eine weitgehend verbesserte Zuverlässigkeit aufweist, sowohl vom Standpunkt seiner Isolationseigenschaften, als auch vom Standpunkt seiner mechanischen Festigkeit.

In der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls vorgeschlagen, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung zu schaffen, die gestatten, flache Mehrleiterkabel zu erzeugen, die hervorragende Isolationseigenschaften und eine hervorragende mechanische Festigkeit aufweisen und zugleich eine Herstellung mit hohem Wirkungsgrad und ohne Materialverluste gestatten.

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Zu diesem Zweck befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem elektrischen Mehrleiterkabel der eingangs genannten Art, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter in Gruppen aufgeteilt sind, daß jede Gruppe von Leitern von der benachbarten Gruppe durch einen Isolierstreifen aus wärmehärtendem Material getrennt ist, daß die gesamte Anordnung auf beiden Seiten mit einem oberen Isolierband und einem unteren Isolierband versehen ist, und daß die Isolierbänder Eigenschaften haben, die den Eigenschaften des zwischengelegten Isolierstreifens ähnlich sind.

Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt das Mehrleiterkabel zwei Leitergruppen, die durch einen Isolierstreifen voneinander getrennt sind, wobei beide Leitergruppen abwechselnd ineinander verschachtelt sind, derart, daß sich die einzelnen Leiter beider Gruppen geometrisch gesehen in einer einzigen flachen Bahn befinden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kabels. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter in Leitergruppen aufgeteilt werden, daß die Leiter innerhalb jeder Gruppe in Abhängigkeit von der Verteilung in den anderen Gruppen angeordnet werden, daß Isolierstreifen zwischen den Leitergruppen eingebracht werden, daß ein oberes und ein unteres Isolier-

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band auf die Leiter der äußeren Leitergruppe aufgebracht werden, und zwar auf den Seiten, die den Isolierstreifen abgewandt sind, daß die gesarate Anordnung zusammengepreßt wird, um zu einem formstabilen Element mit ineinander verschachtelten Leitern zu gelangen, und daß diese Element schließlich einer Wärmebehandlung unterzogen wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft gleichfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Herstellungsverfahrens. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen zur fortlaufenden Zuführung von in Gruppen eingeteilten Leitern umfaßt, sowie Vorrichtungen zur fortlaufenden Zuführung von Isolierstreifen, wobei diese Isolierstreifen zwischen den Leitergruppen eingebracht werden, ferner Vorrichtungen zur fortlaufenden Zuführung von Isolierbändern, wobei diese Isolierbänder mit den verschiedenen Leitergruppen in Kontakt gebracht werden, und zwar auf der dem Isolierstreifen abgewandten Seite, ebenso wie Vorrichtungen zur Zusammenpressung, um die Isolierbänder miteinander zu vereinigen und die Leiter und die xsolierstrexien xestzulegen.

Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Einrichtung bestehen die Vorrichtungen zur Zuführung der Leiter aus Zylindern zur Führung, die mit Umfangsschlitzen

versehen sind, mit einer vorgegebenen geometrischen Verteilung, wobei die Form der Schlitzquerschnitte derart gewählt ist, daß die Leiter zumindest teilweise aus der Oberfläche des Zylinders herausragen.

Somit erhält man dank der vorliegenden Erfindung ein Kabel, in dem die Verbindungsebene von dem Isolierstreifen gebildet wird, der auf durchgehende Weise jeweils zwei unmittelbar nebeneinander liegende Leiter voneinander trennt. Dies verbessert die elektrische Isolierung zwischen den mehr oder weniger benachbarten, direkt nebeneinander liegenden Leitern beträchtlich. Die Wahrscheinlichkeit eines Kurzschlusses zwischen zwei Leitern, der durch einen von einem Leiter abgelösten Metailsplitter verursacht wird, ist äußerst gering} denn die nebeneinander liegenden Leiter befinden sich jeweils auf der einen und der anderen Seite des Isolierstreifens. Schließlich ist die mechanische Festigkeit in der Verbindungsebene gleichfalls erhöht, weil die Ausdehnung der Verbindungsebene ebenfalls eröht worden ist. So erhält man eine gute Verbindung zwischen der oberen und der unteren Schicht und den entsprechenden Flächen des Isolierstreifens.

Das Herstellungsverfahren eines erfindungsgemäßen Kabels bietet den Vorteil, einen beträchtlich gegenüber den vorbekannten Herstellungsmitteln nunmehr

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verbesserten Wirkungsgrad zu gestatten. Dieser Wirkungsgrad ist einerseits aufgrund des Aufbaus des Kabels verbessert, der jeden Isolationsfehler vermeidet und gestattet, Kabel von sehr großer Länge in einem Stück herzustellen, und andererseits aufgrund der Eigenschaften und Vorteile, die für das Verfahren und die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung eigentümlich sind.

Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls vielfache Vorteile im Hinblick auf die Genauigkeit, mit der die Kabel hergestellt werden können.

In der Tat ist es im Fall der Montage elektronischer Miniaturbaugruppen notwendig, daß die geometrische Verteilung der Leiter im Querschnitt sehr genau während.der gesamten Herstellung aufrechterhalten wird. Denn dank der erfindungsgemäßen Zylinder zur Vorformung , die die Leiter sehr genau festlegen und führen, um sie in dem oberen und dem unteren Isolierband zu fixieren, ergibt sich eine geometrische Verteilung, die nicht durch das Kriechen des Materials verändert wird, aus dem die Isolierbänder bestehen, während der endgültigen Zusammenpressung j denn dieses Material wird ebenfalls durch Umfangsnuten von Walzen geführt, die die entsprechenden Leiter festhalten.

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Beispielsweise ist es dank der vorliegenden Erfindung möglich gewesen, Kabel mit mehr als 60 einzelnen
!Leitern zu erhalten, von jeweils 0,3 mm Durchmesser, die durch einen Abstand von 0,12 mm voneinander getrennt sind. Ein solches Kabel wies im Mittel nur alle 150
bis 200 m Isolationsfehler auf.

Im folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht in Querrichtung eines flachen Mehrleiterkabels nach dem vorbekannten Stande der Technik,

Fig. 2 eine Schnittansicht in Querrichtung eines flachen Mehrleiterkabels gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine vereinfachte schematische Darstellung eines flachen Mehrleiterkabels mit mehreren Schichten nach der vorliegenden Erfindung,

Fig.. 4 eine Schnittansicht in Querrichtung

einer Hälfte eines flachen Mehrleiter-

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kabeis nach der vorliegenden Erfindung im Verlauf der Herstellung,

Fig. 5 eine Schnittansicht in Querrichtung eines . vollständigen flachen Mehrleiterkabels, gebildet aus zwei .Kabelhälften- nach Fig. 4-,' und

Fig. 6 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zur Herstellung der erfindungsgemäßen flachen Mehrleiterkabel.

Das in Fig, 2 dargestellte flache Mehrleiterkabel setzt sich aus Leitern (10,11 und 20,21) zusammen, die auf zwei Gruppen verteilt sind, die durch einen Isolierstreifen 4-voneinander getrennt werden, dabei ist die gesamte Anordnung mit einem oberen äußeren Band 5 und einem unteren äußeren Band 6 aus Isoliermaterial bedeckt. Der Isolierstreifen 4-hat ein sinusförmiges Profil, und die Leiter (10,11 und 20,21) belegen die entsprechenden Vertiefungen des Isolierstreifens 4-, wobei sie sich auf beiden Seiten dieses Isolierstreifens 4- befinden.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht in Querrichtung, die den allgemeinen Aufbau eines erfindungsgemäßen Kabels zeigt. Dieses Kabel setzt sich aus Gruppen von Leitern (10,11,12..),

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(20,21,22...)» (30,31*32...) zusammen, die durch entsprechende Isolierstreifen (40, bzw. 41, ) voneinander getrennt sind, dabei ist die Gesamtanordnung von einem oberen und einem unteren Isolierband, 5>bzw_o 6, umgeben. Nach dem Zusammenfügen gemäß dem Schema nach Fig. 3 wird die gesamte Anordnung derart zusammengepreßt, daß die Leiter der verschiedenen Gruppen sich im wesentlichen in einer Ebene anordnen und sich dabei ineinander verschachteln, wobei die Leiter 20,30 zwischen die Leiter 10,11 der ersten Gruppe gelangen, usw. Dieses Beispiel ist in keiner Weise einschränkend, man kann ein Kabel vorsehen, das (n) Gruppen von Leitern umfaßt, die durch (n - 1 ) Isolierstreifen voneinander getrennt und von einem oberen Isolierband 5 und einem unteren Isolierband 6 umgeben sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von flachen Mehrleiterkabeln gemäß Fig. 2 wird im Zusammenhang mit Fig. 4,5 und 6 beschrieben.

Fig. 4 entspricht einem ersten Herstellungsschritt, d.h. der Ausbildung der unteren Hälfte des flachen Mehrleiterkabels. Die Leiter 20,21 werden auf einen Zylinder 7 gebracht, der mit Schlitzen 71 auf seinem Umfang versehen ist, die die Leiter 20,21 aufnehmen, um sie zu führen. Die Leiter 20,21 dringen nur teilweise in die Umfangsschlitze 71» derart, daß sie hervortretend

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bleiben. Dann trifft die aus den Leitern 20,21 gebildete Lage mit dem unteren Isolierband 6 zusammen, das über die Walze 8 läuft. Diese Walze 8 ist mit einer Reihe von Umfangsnuten (81,82,81,82) versehen, die einander abwechseln. Die Umfangsnuten 81 befinden sich gegenüber den Umfangsschlitzen 71 des Zylinders 7» während die Umfangsnuten 82 Zwischenstellungen einnehmen und den nicht dargestellten Nuten des Zylinders 7' zur Vorformung (Siehe Fig. 6) der anderen Bahn mit den Leitern 10,11,usw. (siehe Fig. 5) entsprechen. In den Verformungszwischenräumen zwischen den Zylindern und den Walzen ( 7,8, oder 7',8^!) werden die Leiter 20,21... oder 10,11... in das entsprechende Isolierband 6, bzw. 5» eingedrückt, wie es Fig. 4- zeigt. Sodann werden die beiden in dieser Weise augebildeten Kabelhälften im Bereich des zwischen den Walzen 8 und 8¹ gebildeten Verformungszwischenraums miteinander unter Zwischenlegung des Isolierstreifens 4-(Siehe Fig. 6) vereinigt. Am Ausgang des Verformungszwischenraumes der Walzen 8 und 8¹ hat das flache Mehrleiterkabel eine Formgebung, die dem in Figo 2 dargestellten Aufbau entspricht.

Für den Fall, daß die Isolierbänder 5 und 6 aus PoIytetrafluoraethylen bestehen, herrscht im Bereich der Walzen 8 und 8¹ eine Temperatur von annähernd 100°C. Wenn das flache Mehrleiterkabel fertig zusammengefügt

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ist, läßt man es durch einen Brennofen laufen, der es auf eine Temperatur von mehr als 33O°c bringt. Am Ausgang, beim Verlassen des Brennofens ist das erfindungsgemäße Kabel fertiggestellt.

Um eine bessere geometrische Verteilung der Leiter (10,11,12, 20,21, usw.) in einer und derselben Ebene zu gewährleisten, kann es vorteilhaft sein, die Umfangsnuten (81,82,81,usw.) in ihrer Tiefe zu versetzen in bezug auf die Nuten 81', 82', um den zwischengelegten Isolierstreifen 4- zu berücksichtigen. Ebenso kann es · vorteilhaft sein, die Zylinder 7,7' zur Vorformung mit Umfangsrippen 72 (im Relief) zwischen den Umfangsschlitzen 71 (Siehe Fig. 4) derart zu versehen, daß sie eine Vertiefung für die Leiter der anderen Gruppen einprägen.

Die erfindungsgemäße Einrichtung nach Fig. 6 kann für allgemeine Ausführungsformen ausgestaltet werden. Eine veränderliche Anzahl von Zylindern 7 zur Vorformung kann für dieselbe Walze 8 derart vorgesehen werden, daß flache Mehrleiterkabel hergestellt werden können, die dem in Fig. 3 schematisch dargestellten Kabel entsprechen.

Es ist selbstverständlich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Wenn erforderlich, kann man auf andere Ausführungsformen zurückgreifen, ohne den-Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

409837/0764 " Patentansprüche -

Claims

PATEM TANSP RÜCHE

Flaches elektrisches Mehrleiterkabel, zusammengesetzt aus insbesondere nicht isolierten Leitern, die zwischen einem oberen und einem unteren Isolierband festgelegt werden, die miteinander verschweißt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (10,11,12; 20,21 j 30,31;) in Gruppen aufgeteilt sind, daß jede Gruppe von Leitern von der benachbarten Gruppe durch einen Isolierstreifen (4-, 40,4-1) aus wärmehärtendem Material getrennt ist, daß die gesamte Anordnung auf beiden Seiten mit einem oberen Isolierband (5) und einem unteren Isolierband (6) versehen ist_# und daß die Isolierbänder (5,6) Eigenschaften haben, die den Eigenschaften des zwischengelegten Isolierstreifens (4, 40,4-1) ähnlich sind.
2. Flaches elektrisches Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jede Gruppe aus mindestens einem Leiter besteht, und daß die verschiedenen Gruppen von Leitern derart ineinander verschachtelt sind, daß zwei Leiter derselben Gruppe durch mindestens einen Leiter einer anderen Gruppe voneinander getrennt sind.

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3. Flaches elektrisches Mehrleiterkabel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter des Kabels in Querrichtung ausgerichtet sind, um eine einzige flache Bahn zu bilden.
4. Flaches elektrisches Mehrleiterkabel nach Anspruch 1, dadurch gekennz eichnet ,daß es zwei Gruppen von Leitern (10,11,12...; 20,21...) umfaßt, die durch einen Isolierstreifen aus wärmehärtendem Kunststoff (4), wie z.B. Polytetrafluoraethylen, voneinander getrennt sind, daß die beiden Gruppen abwechselnd ineinander verschachtelt sind, derart, daß sich die Leiter beider Gruppen geometrisch gesehen in einer flachen Bahn befinden.
5>. Verfahren zur Herstellung eines flachen elektrischen Mehrleiterkabels nach Anspruch 1 - 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Leiter (10,11,12..j 20,21,,,} 30,31) in Gruppen von Leitern eingeteilt·werden, daß die Leiter innerhalb jeder Gruppe geometrisch in Abhängigkeit von der Verteilung der Leiter in den anderen Gruppen angeordnet werden, daß die Isolierstreifen (4,40,41) zwischen den Gruppen (iO,11,12j 20,21}3O,31) eingebracht werden, daß das obere und das untere Isolierband (5,6) angebracht wird auf den Leitern der äußeren Gruppen auf der Seite, die jeweils den Isolierstreifen (4,40,41)abgewandt ist, und daß die gesamte Anordnung zusammengepreßt wird, um

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zu einem formstabilen Element mit ineinander verschachtelten Leitern zu gelangen, und daß schließlich dieses Element einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch g e k e η η zeichnet ,daß eine Gruppe von Leitern mit einem äußeren Isolierband (oberes oder unteres Isolierband, oder 6) in Berührung gebracht wird, um die Leiter in diesem Isolierband vorher festzulegen, daß diese Anordnung sodann auf eine andere, gleichartige Anordnung unter Zwischenlegung -eines Isolierstreifens oder durch Auflegen auf eine einfache Schicht von Drähten mit einem zwischengelegten Isolierstreifen aufgebracht wird, und daß die gesamte Anordnung sodann auf eine weitere, gleichartige Anordnung aufgebracht wird, die auf dem anderen äußeren Isolierband ausgebildet worden ist.
7· Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß sie Vorrichtungen zur fortlaufenden Zuführung von Leitern (10,11-,20,21) , die in Gruppen aufgeteilt sindj Vorrichtungen (8,8') zur fortlaufenden Zuführung von Isolierstreifen, wobei diese letzteren Vorrichtungen die Isolierstreifen (4-) zwischen die Leitergruppen verbringen, und Vorrichtungen zur fortlaufenden Zuführung von Isolierbändern (5,6) aufweist, wobei diese letzteren Vorrichtungen

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die Isolierbänder (5,6) in Kontakt mit den verschiedenen Leitergruppen (1O,11;2O,21) auf der dem Isolierstreifen (4) abgewandten Seite bringen, sowie Vorrichtungen zur Zusammenpressung, um die Isolierbänder (5>6) zu vereinen, und um die Leiter (10,11 j20,21) und die Isolierstreifen (4-) festzulegen, daß die Vorrichtungen zur Zuführung von Leitern aus Zylindern (7>7^f) zur Vorformung bestehen, die mit Umfangsschlitzen (71) in einer vorgegebenen geometrischen Verteilung versehen sind, und daß die Form des Querschnitts dieser Umfangsschlitze derart gewählt wird, daß die Leiter (10,11,12j 20,21,22} 30,51) zumindest teilweise gegenüber der Oberfläche der Zylinder (7>7') hervorstehen.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtungen zur fortlaufenden ■ Zuführung des oberen und des unteren Isolierbandes.(5>bzw.6) aus Walzen (8,8?) bestehen, die auf ihrem Umfang Nuten (81,82) tragen, die den Umfangsschlitzen (71) des zugeordneten Zylinders (7) zur Vorformung und den Umfangsschlitzen des Zylinders (7¹) entsprechen, der direkt mit der anderen Walze (8') zusammenwirkt.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Zylinder (7,7') zur Vorformung mit Umfangsrippen (72) versehen sind, und zwar zwischen den Umfangöschlitzen (71), um Einprägungen zu formen, die für die Leiter der anderen Gruppen bestimmt sind.

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