在自動化(huà)領域,客戶所需要(yào)的高品質能(néng)量供應(yīng)係統要求長時(shí)間穩定可靠地工作,因此,它需(xū)要係統中所有的元件都具有可靠性,包括用於該係統中的電纜(lǎn)。從上世紀(jì) 80 年代早期開始,工業自動化令能量供應係統經(jīng)常超負荷(hé)運作,導致電纜無法正常工作,在某些嚴重的情況下,電纜(lǎn)的“ 起旋” 和斷(duàn)裂導致了(le)整個(gè)生(shēng)產線的停產,造成了巨大的經濟(jì)損失。
為了(le)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。當時易格斯已經是全球性的(de)跨國公(gōng)司,具有完整(zhěng)的拖鏈係統產品線。拖鏈和 Chainflex® 係(xì)列電纜都來自同一個生產地,並且有(yǒu)根據實際工作環境提供的係統保證,憑借 1989 年以來不斷(duàn)積累的技術和嚴格的測(cè)試。電纜設計(jì)理(lǐ)念不(bú)斷更新。現在,我們的目標就是致力於幫助全(quán)世界所有廠家的機器都能無故障地持續運行。
如何預防“起旋”現(xiàn)象(xiàng)?
這裏的“corkscrews”並非指品酒師手裏有用的器具(jù),它是指過(guò)度的拉伸對導向電纜及運動電纜造成的(de)永久(jiǔ)性(xìng)變形,而(ér)這種變形隨即(jí)便會導致芯線的斷裂(liè)。那麽要如何預防“起旋”呢?除了整個拖鏈係統(tǒng)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(jù)有明(míng)顯的差異(yì)。
分層成纜電纜的(de)特(tè)點
分層成纜的電纜(lǎn)易於製造,是所(suǒ)謂的“適用於拖鏈”的低價電纜。但是(shì),當起旋導致整個係統無法運行時,當初廉價的誘惑(huò)就會轉化為高價的錯誤(wù),那麽,這些(xiē)問題究(jiū)竟(jìng)是如何產生的呢?讓我們先(xiān)來看一下這種電纜的結構,見(jiàn)圖 1。
圖 1: 分層成纜拖(tuō)鏈(liàn)電纜的特點(diǎn)
在分層(céng)成(chéng)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,外麵(miàn)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。那麽,當這樣的一(yī)根12芯的電纜進行常規運行時,會發生什麽情況呢?
當電纜彎曲受力時,電纜的內徑受壓而外徑受拉。起初(chū)由於材料的彈性,電纜能正常工作(zuò),但不(bú)久之後,材料就會因為過度受力而導致永久(jiǔ)變形(xíng)。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(xiàn)象就產生了。大多數情(qíng)況下(xià),電纜會(huì)很快斷裂(liè)。
我們從1989年起花費巨額資金(jīn)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(jué)了前麵提到的問題。這裏的litz電纜先是由一種特殊的瀝青絞合成(chéng)纜,再將芯線單獨編絞成束。下一步是將芯線(xiàn)圍繞一個抗拉材(cái)料做的中心(xīn)編絞成束,從(cóng)而製成了真正的中央芯線,見圖 2。
圖 2: 易(yì)格斯電纜的芯線編織結構
多虧了(le)這種多重合(hé)絞成束的(de)工藝,芯線可以多次改變彎曲電(diàn)纜(lǎn)的內徑和外徑。此外,高度緊拉的中心線(xiàn)周圍的拉力和壓力彼此平衡(héng),使得電纜的內部結構具有可靠的穩定性,從而使電纜在經受最大彎曲力(lì)時,也能保(bǎo)持穩定,見圖 3。
圖(tú) 3: 圍繞中間芯的多束式電纜
什(shí)麽(me)是EMC問題和屏蔽(bì)線破損?
原則上,電纜屏蔽必須完成兩個任務:
1.保護電纜不受外部幹擾
2.在把幹(gàn)擾(rǎo)傳送到外部之前,將幹擾(rǎo)屏蔽
由於錯誤的(de)幹(gàn)擾會嚴(yán)重損害係統本身或外部係統,所以屏蔽的兩個任務同等重要。此(cǐ)外,更重要的問(wèn)題是,不正(zhèng)確的屏蔽從外觀無法察覺,這使(shǐ)故障檢修係統(tǒng)的工作變得非(fēi)常困難。那麽,這些問題是如何產生的呢(ne)?
從電纜的內部構造中,我們能夠再(zài)次找到答案:電纜的屏蔽是否是為運動著(zhe)的電纜而設計的呢?
屏蔽靜止的電纜十分簡單,但(dàn)是要確保(bǎo)有(yǒu)效屏蔽持(chí)續運動著的(de)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(jīn)或羊毛織(zhī)物包(bāo)裹(guǒ)。我們假(jiǎ)設這種束(shù)層能將(jiāng)芯線和屏蔽帶隔離,然而,對於靜止電纜(lǎn),它或許行之有效,但(dàn)對(duì)於(yú)運動電纜來說,往往束(shù)手無策。電纜運動時羊毛織物或(huò)箔金無法在束(shù)線層、屏蔽層和護套之間建立(lì)聯係,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(bì)漏電的方法開始逐漸被采納。
但是這些屏蔽層的製造非(fēi)常費時而且成本(běn)又(yòu)高,於是(shì)製(zhì)造商(shāng)又改用外部屏蔽編織帶或者簡易的電線(xiàn)包裹。這種方法的缺(quē)點非常明顯:外露的屏(píng)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(zhè)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(yuē) 70% 以上的線屏蔽和 90% 以上的光(guāng)學屏蔽電纜中,我們通過優化內部結構有效降低了這些(xiē)弱點。實際(jì)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(nèi)護套。這第二層(céng)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(píng)蔽層提供了穩固的(de)圓形基礎。
屏蔽電纜的損壞和預防方法(fǎ)
在屏蔽(bì)層的製造過程(chéng)中(zhōng),有許多的正確或不正確的工藝(yì)。其中很(hěn)重要(yào)的一個參數就是屏蔽(bì)層的編織角(jiǎo)度。
在用於拖鏈的電(diàn)纜(lǎn)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(fù)載,導致屏蔽層的破損。由此(cǐ)會(huì)造成屏蔽效果(guǒ)減弱,當鋒利的電纜尾部戳穿羊毛(máo)織物或(huò)箔金(jīn)材料接觸到芯線時,甚至(zhì)會造成短(duǎn)路。在(zài)此,我們推薦您一個(gè)有用(yòng)的小訣竅:如果將絕緣層剝去,就能夠很容易地將屏蔽層(céng)推回到護(hù)套內,但這樣的(de)屏蔽層無法適用(yòng)於能源供應係統中,運動著的高柔性(xìng)電(diàn)纜。當然(rán),易格斯能夠提供這(zhè)些問題的直接解決方案:
通過長期的(de)實驗所決定的屏(píng)蔽層編織角度能夠有效地抵消張力,因(yīn)而非常(cháng)適用於(yú)拖鏈。
由於穩定(dìng)的內護套(tào),屏蔽層不會鬆弛失效。
在絞線結構中,屏蔽層本身(shēn)就具有抗扭轉性(xìng)能。
護套磨損或破損
任何內(nèi)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(gòu)的第一層保護。這就是為什麽破裂、磨損和膨(péng)脹變形的護套是(shì)非常嚴重的質量問題。為了避免這樣的問題,易格斯(sī)提(tí)供了七種不(bú)同材料的電纜護套,供客戶根(gēn)據其機械的(de)相應工(gōng)作環(huán)境進(jìn)行選擇。
甲胄式擠壓成型護套
製(zhì)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(yòng)於(yú)拖鏈的電纜中,護套通常成管狀(zhuàng)型,因此無法在長(zhǎng)期的(de)彎曲過程中,提供絞線結構必要的支持,從而使絞線結構易於分裂。
易格斯作(zuò)為拖鏈(liàn)係統的首家製造商,因(yīn)此而研發了一種甲胄式(shì)擠壓成型護套。
這種護套(tào)可確保電纜在運動時,其芯線不會鬆開。原因是該護套是通過特別大的壓力(lì)擠壓而成(chéng),它就像是一個導向槽,對芯線的運動起到(dào)了導向作(zuò)用,同時還起到了支撐作(zuò)用。因(yīn)而非常適用於拖鏈(liàn)。
適用於拖鏈的高柔性電纜的質量保證:
中心去(qù)應力(lì)設計
多束成纜結構(gòu)
屏蔽電纜中(zhōng)采用甲胄式擠壓成型(xíng)的內護套
全屏(píng)蔽絕緣編織網
優化的屏蔽編(biān)織角度
甲胄(zhòu)式擠壓成型的護套
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