如何實現運動電纜的長使用壽命
在自動化領域,客戶所需要的高品質能量供應系統要求長時間穩定可靠地工作,因此,它需要系統中所有的元件都具有可靠性,包括用于該系統中的電纜。從上世紀 80 年代早期開始,工業自動化令能量供應系統經常超負荷運作,導致電纜無法正常工作,在某些嚴重的情況下,電纜的“ 起旋” 和斷裂導致了整個生產線的停產,造成了巨大的經濟損失。
為了幫助客戶找到解決問題的方法,易格斯決定開發新產品——高柔性電纜。當時易格斯已經是性的跨國公司,具有完整的拖鏈系統產品線。拖鏈和 Chainflex® 系列電纜都來自同一個生產地,并且有根據實際工作環境提供的系統保證,憑借 1989 年以來不斷積累的技術和嚴格的測試。電纜設計理念不斷更新。現在,我們的目標就是致力于幫助*所有廠家的機器都能*地持續運行。
如何預防“起旋”現象?
這里的“corkscrews”并非指品酒師手里有用的器具,它是指過度的拉伸對導向電纜及運動電纜造成的*性變形,而這種變形隨即便會導致芯線的斷裂。那么要如何預防“起旋”呢?除了整個拖鏈系統的合理設計,另外一個重要的因素就是電纜結構。從結構設計上看,分層芯線和成束芯線電纜具有明顯的差異。
分層成纜電纜的特點
分層成纜的電纜易于制造,是所謂的“適用于拖鏈”的低價電纜。但是,當起旋導致整個系統無法運行時,當初廉價的誘惑就會轉化為高價的錯誤,那么,這些問題究竟是如何產生的呢?讓我們先來看一下這種電纜的結構,見圖 1。
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在分層成纜的電纜中,電纜的芯線大多圍繞中心線被緊緊圍絞成幾層,外面則包裹著管狀護套。在屏蔽電纜中,芯線被羊毛織物或箔金材料包裹。那么,當這樣的一根12芯的電纜進行常規運行時,會發生什么情況呢?
當電纜彎曲受力時,電纜的內徑受壓而外徑受拉。起初由于材料的彈性,電纜能正常工作,但不久之后,材料就會因為過度受力而導致*變形。經過這種特殊的擠壓過程,電纜的芯線形成不同的受壓和拉伸區域。起旋現象就產生了。大多數情況下,電纜會很快斷裂。
我們從1989年起花費巨額資金對多束成纜的電纜進行了數百萬次的有效測試
多束成纜電纜的內部結構是精密的編織結構,從而基本解決了前面提到的問題。這里的litz電纜先是由一種特殊的瀝青絞合成纜,再將芯線單獨編絞成束。下一步是將芯線圍繞一個抗拉材料做的中心編絞成束,從而制成了真正的中央芯線,見圖 2。
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多虧了這種多重合絞成束的工藝,芯線可以多次改變彎曲電纜的內徑和外徑。此外,高度緊拉的中心線周圍的拉力和壓力彼此平衡,使得電纜的內部結構具有可靠的穩定性,從而使電纜在經受zui大彎曲力時,也能保持穩定,見圖 3。
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什么是EMC問題和屏蔽線破損?
原則上,電纜屏蔽必須完成兩個任務:
1.保護電纜不受外部干擾
2.在把干擾傳送到外部之前,將干擾屏蔽
由于錯誤的干擾會嚴重損害系統本身或外部系統,所以屏蔽的兩個任務同等重要。此外,更重要的問題是,不正確的屏蔽從外觀無法察覺,這使故障檢修系統的工作變得非常困難。那么,這些問題是如何產生的呢?
從電纜的內部構造中,我們能夠再次找到答案:電纜的屏蔽是否是為運動著的電纜而設計的呢?
屏蔽靜止的電纜十分簡單,但是要確保有效屏蔽持續運動著的電纜就會困難很多。在一些所謂的“適合拖鏈" 的電纜內部結構中,中間束層由箔金或羊毛織物包裹。我們假設這種束層能將芯線和屏蔽帶隔離,然而,對于靜止電纜,它或許行之有效,但對于運動電纜來說,往往束手無策。電纜運動時羊毛織物或箔金無法在束線層、屏蔽層和護套之間建立,而在壓力下還會分裂成片。由此利用金屬屏蔽、橡膠絕緣芯線屏蔽漏電的方法開始逐漸被采納。
但是這些屏蔽層的制造非常費時而且成本又高,于是制造商又改用外部屏蔽編織帶或者簡易的電線包裹。這種方法的缺點非常明顯:外露的屏蔽層在運動時屏蔽效果有限,而且運動和材料的膨脹會進一步降低這種效果。可見,屏蔽層的種類是十分重要的,然而在一些產品目錄中甚至都沒有提到。
在易格斯大約 70% 以上的線屏蔽和 90% 以上的光學屏蔽電纜中,我們通過優化內部結構有效降低了這些弱點。實際上所有的 Chainflex® 屏蔽電纜,都在絞線結構外部添加了強力擠壓成型的內護套。這第二層護套完成了兩個任務:
它保持了絞線的緊密,像管槽一樣引導不同的芯線。
為緊密的屏蔽層提供了穩固的圓形基礎。
屏蔽電纜的損壞和預防方法
在屏蔽層的制造過程中,有許多的正確或不正確的工藝。其中很重要的一個參數就是屏蔽層的編織角度。
在用于拖鏈的電纜中,電纜外徑的屏蔽層所承受的負載必須被考慮進去。不合理的屏蔽層編織角度會進一步增加張力負載,導致屏蔽層的破損。由此會造成屏蔽效果減弱,當鋒利的電纜尾部戳穿羊毛織物或箔金材料接觸到芯線時,甚至會造成短路。在此,我們推薦您一個有用的小訣竅:如果將絕緣層剝去,就能夠很容易地將屏蔽層推回到護套內,但這樣的屏蔽層無法適用于能源供應系統中,運動著的高柔性電纜。當然,易格斯能夠提供這些問題的直接解決方案:
通過長期的實驗所決定的屏蔽層編織角度能夠有效地抵消張力,因而非常適用于拖鏈。
由于穩定的內護套,屏蔽層不會松弛失效。
在絞線結構中,屏蔽層本身就具有抗扭轉性能。
護套磨損或破損
任何內部結構的缺陷都很難從外部察覺,但護套的問題肉眼可以直接觀察到。護套是電纜精密內部結構的*層保護。這就是為什么破裂、磨損和膨脹變形的護套是非常嚴重的質量問題。為了避免這樣的問題,易格斯提供了七種不同材料的電纜護套,供客戶根據其機械的相應工作環境進行選擇。
甲胄式擠壓成型護套
制造工藝和材料同樣是決定產品質量的重要因素。在一些所謂的適用于拖鏈的電纜中,護套通常成管狀型,因此無法在長期的彎曲過程中,提供絞線結構必要的支持,從而使絞線結構易于分裂。
易格斯作為拖鏈系統的 制造商,因此而研發了一種甲胄式擠壓成型護套。
這種護套可確保電纜在運動時,其芯線不會松開。原因是該護套是通過特別大的壓力擠壓而成,它就像是一個導向槽,對芯線的運動起到了導向作用,同時還起到了支撐作用。因而非常適用于拖鏈。
適用于拖鏈的高柔性電纜的質量保證:
中心去應力設計
多束成纜結構
屏蔽電纜中采用甲胄式擠壓成型的內護套
全屏蔽絕緣編織網
優化的屏蔽編織角度