[0001] Die Erfindung betrifft einen abriebfesten Mantel für ein flexibles Kabel nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Für die Steuerung moderner Roboter- und Handlingsysteme werden Leitungen mit einem
hohen Maß an Flexibilität und Biegewechselfestigkeit benötigt. Derartige Leitungen
sind während des Betriebes in ständiger Bewegung. Sie müssen im Dauerbetrieb Torsionen
von ± 440° aushalten.
[0003] Aus der Zeitschrift "Elektrotechnik", Oktober 2000, 82. Jahrgang ist ein hochflexibles
Kabel für den Einsatz bei modernen Robotern bekannt, bei dem mehrere Einzelkabel in
einer Hybridleitung untergebracht sind. Die einzelnen Kabel sind um einen leitenden
Kern herum bündelverseilt. Um die Reibung der einzelnen Aufbauelemente so gering wie
möglich zu halten, weisen diese reibungsarme Isolationsoberflächen sowie aufwendige
Bandierungen auf. Als Isolierwerkstoffe werden solche auf Basis Polyurethan bevorzugt,
die sich durch eine hohe Abriebfestigkeit und Beständigkeit gegen Hydraulikflüssigkeit
und Mineralöl auszeichnen. Als Material für den Mantel werden thermoplastische Elastomere
eingesetzt, so daß der Mantel kerbfest und scheuerfest ist.
[0004] Neben diesem Material ist auch ein halogenfreies und selbstverlöschendes Mantelmaterial
auf Polyurethanbasis bekanntgeworden, welches insbesondere bei Schweißleitungen für
hohe Flexibilität und extremen Schutz gegenüber Schweißspritzern mit großem Erfolg
eingesetzt wird.
[0005] Wegen der erheblichen mechanischen Belastungen durch Biegung, Torsion, insbesondere
aber wegen der bei beengten Verhältnissen häufig auftretenden Reibung ist der Abrieb
des Mantels so stark, daß die Kabel nach kurzer Zeit ausgetauscht werden müssen. Ausfallzeiten
sind jedoch teuer und werden von den Betreibern von Fertigungslinien mit Robotern
äußerst ungern hingenommen.
[0006] Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, die Abriebfestigkeit
des Außenmantels ohne eine Erhöhung des Mantelgewichtes zu verbessern und damit die
Benutzungsdauer derartiger Kabel zu erhöhen.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst.
[0008] Der wesentliche Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß der Mantelabrieb wie
bei den bisher bekannten Kabelmänteln auftritt, aber durch die zusätzliche Schicht
gestoppt zumindest aber stark erschwert wird. Die Öl- bzw. Medienbeständigkeit der
Gesamtleitung bzw. des Gesamtkabels wird positiv beeinflußt, da die verwendeten Monofilamente
gegen Öle und sonstige Medien hervorragend beständig sind. Die Flammwidrigkeit der
Leitung bzw. des Mantels kann durch den Einsatz von flammwidrig gemachten Filamentmaterialien
positiv beeinflußt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß durch
die erfindungsgemäße Lösung eine Reduzierung der Wanddicke erreicht werden kann, was
sich vorteilhaft auf den Außendurchmesser und die Flexibilität des Kabels bzw. der
Leitung auswirkt. Durch die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Leitung
bzw. des Kabels kann u. U. auf den beim Anwender häufig eingesetzten kostenintensiven
Einsatz von Gleitfett verzichtet werden.
[0009] Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
[0010] In den Figuren ist mit 1 die Kabelseele bezeichnet, welche aus einer Vielzahl von
elektrischen Adern unterschiedlichen Querschnitts bestehen kann. Die Kabelseele kann
auch eine oder mehrere Datenleitungen - elektrisch oder optisch - enthalten.
[0011] Die Kabelseele 1 ist umgeben von einer Kunststoffschicht 2, welche ein Innenmantel
oder eine die Kabelseele 1 umhüllende Kunststoffschicht sein kann.
[0012] Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt auf der Kunststoffschicht
2 ein Geflecht 3 aus Monofilamenten. Das Geflecht 3 hat eine optische Bedeckung zwischen
40 und 70 %. Die einzelnen Monofilamente bestehen bevorzugt aus Polyethersulfon oder
aus Polyamid. Alternativ zu diesem Materialien können auch Monofilamente aus Polyterephthalat,
Polyharnstoff, Polycarbonat, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polyethylen und Polypropylen
zur Anwendung kommen. Die Werkstoffe sind bevorzugt flammwidrig gemacht.
[0013] Die Monofilamente haben einen Durchmesser von 0,15 bis 0,25 mm.
[0014] An Stelle eines Geflechtes kann auch eine Umseilung mit Monofilamenten verwendet
werden. Diese Lösung ist besonders vorteilhaft bei stark torsionsbelasteten Leitungen.
[0015] Auf die Schicht 3 wird ein Kunststoffmantel 4 mittels Druckextrusion aufgebracht,
d. h. das Kunststoffmaterial des Mantels 4 wird in die Freiräume der Schicht 3 eingepreßt,
so daß sich eine Verbindung zwischen den Schichten 2, 3 und 4 ergibt. Der Mantel 4
besteht bevorzugt aus Polyurethan oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE-O) z.
B. Santoprene.
[0016] Bei dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zwischen
der inneren Schicht 2 und der Schicht 3 noch ein Metallgeflecht 5 vorgesehen, welches
als elektrischer Schirm für die Leitung bzw. das Kabel wirkt. Bevorzugt wird ein Kupfergeflechtschirm.
[0017] Zwischen dem Schirmgeflecht 5 und der Schicht 3 ist noch eine Kunststofffolie 6 z.
B. aus Polyurethan oder Polyethylenterephthalat vorgesehen.
1. Abriebfester Mantel für ein eine Kabelseele und einen die Kabelseele umgebenden Mantel
aus abriebfesten thermoplastischen Kunststoff aufweisendes flexibles Kabel, insbesondere
für eine Schleppkettenleitung oder ein Roboterkabel, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus einer inneren extrudierten Kunststoffschicht (2) und einer äußeren
Mantelschicht (4) besteht, daß zwischen der inneren Kunststoffschicht (2) und der
äußeren Mantelschicht (4) eine Schicht (3) aus Monofilamenten aus einem chemisch und
thermisch stabilen Material mit einer optischen Bedeckung von 40 bis 70 % vorgesehen
ist und daß die äußere Mantelschicht (4) durch Druckextrusion aufgebracht ist, wobei
die Hohlräume in der Schicht (3) durch das Material der äußeren Mantelschicht nahezu
ausgefüllt sind, und die Schicht (3) an der inneren Mantelschicht (2) anhaftet.
2. Abriebfester Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) aus einem Geflecht aus Monofilamenten besteht.
3. Abriebfester Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) aus zumindest einer Lage von auf die Kabelseele (1) aufgeseilten
Monofilamenten besteht.
4. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) aus Monofilamenten aus Polyamid, vorzugsweise aus Polyamid 6 besteht.
5. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (3) aus Monofilamenten aus Polyethersulfon besteht.
6. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 5 für ein Kabel mit einem metallischen
Geflechtschirm, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Geflechtschirm (5) und der Schicht (3) eine Trennschicht aus Faservlies
oder eine Kunststofffolie (6) vorgesehen ist.
7. Abriebfester Mantel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies oder die Kunststofffolie (6) eine Beschichtung aus einem bei Anwesenheit
von Feuchtigkeit quellendem Pulver (Quellpulver) aufweist.
8. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, für ein Kabel mit mehreren Kabeladern,
dadurch gekennzeichnet, daß die Adern in einem Innenmantel eingebettet sind.
9. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Bedeckung der Schicht (3) zwischen 50 und 65 % liegt.
10. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Monofilamente zwischen 0,15 und 0,25 mm beträgt.
11. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Polyurethan, Polyvinylchlorid oder einem thermoplastischen Elastomer
besteht.
12. Abriebfester Mantel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Monofilamente ein Flammschutzmittel enthalten.