Title:
Elektrokabel zur Verwendung in einer Schweißvorrichtung
Kind Code:
U1


Abstract:

Elektrokabel, umfassend
– mindestens eine Stromleitung (1) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, umfassend mehreren Adern (11a, 11b, 11c, 11d),
– einen ersten Steckverbinder (2), der an dem ersten Ende der Stromleitung (1) angeordnet ist, und mindestens einen zweiten Steckverbinder (3a, 3b, 3c), der an dem zweiten Ende der Stromleitung angeordnet ist, wobei mindestens ein Steckverbinder (2, 3a, 3b, 3c) aus einem Material besteht, aufweisend
A) 98,0 Gew-% bis 99,8 Gew.-% eines Polymers das ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Polyurethanen, Styrol-Butadien-Blockcopolymeren, Perfluorcarbonen und Gemischen daraus, und
B) 0,2 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Additive, wobei die Summe der Komponenten A und B 100 Gew.-% ergibt,
– eine erste Verbindungsmutter (4), die an dem ersten Steckverbinder (2) angeordnet ist, und mindestens eine zweite Verbindungsmutter (5), die an einem zweiten Steckverbinder (3a, 3b, 3c) angeordnet ist, und
– mindestens eine Lichtquelle (6) die in dem ersten Steckverbinder (2) angeordnet ist und/oder mindestens eine Lichtquelle (7a, 7b, 7c) die in dem zweiten Steckverbinder (3a, 3b) angeordnet ist, wobei die Lichtquelle (6, 7a, 7b, 7c) eingerichtet ist, um mittels mindestens einer Ader (11a, 11b, 11c, 11d) der Stromleitung (1) mit elektrischer Energie versorgt zu werden.




Application Number:
DE202015102166U
Publication Date:
06/15/2015
Filing Date:
04/29/2015
Assignee:
Balluff GmbH, 73765 (DE)



Other References:
IEC 60332-2
VDE 0482-265-2-2
EN 50265-2-2
DIN 53505
ISO 868
DIN 53504
DIN ISO 34-1Bb
DIN ISO 4649-A
Attorney, Agent or Firm:
Jakelski & Althoff Patentanwälte, 71229, Leonberg, DE
Claims:
1. Elektrokabel, umfassend
– mindestens eine Stromleitung (1) mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, umfassend mehreren Adern (11a, 11b, 11c, 11d),
– einen ersten Steckverbinder (2), der an dem ersten Ende der Stromleitung (1) angeordnet ist, und mindestens einen zweiten Steckverbinder (3a, 3b, 3c), der an dem zweiten Ende der Stromleitung angeordnet ist, wobei mindestens ein Steckverbinder (2, 3a, 3b, 3c) aus einem Material besteht, aufweisend
A) 98,0 Gew-% bis 99,8 Gew.-% eines Polymers das ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Polyurethanen, Styrol-Butadien-Blockcopolymeren, Perfluorcarbonen und Gemischen daraus, und
B) 0,2 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Additive, wobei die Summe der Komponenten A und B 100 Gew.-% ergibt,
– eine erste Verbindungsmutter (4), die an dem ersten Steckverbinder (2) angeordnet ist, und mindestens eine zweite Verbindungsmutter (5), die an einem zweiten Steckverbinder (3a, 3b, 3c) angeordnet ist, und
– mindestens eine Lichtquelle (6) die in dem ersten Steckverbinder (2) angeordnet ist und/oder mindestens eine Lichtquelle (7a, 7b, 7c) die in dem zweiten Steckverbinder (3a, 3b) angeordnet ist, wobei die Lichtquelle (6, 7a, 7b, 7c) eingerichtet ist, um mittels mindestens einer Ader (11a, 11b, 11c, 11d) der Stromleitung (1) mit elektrischer Energie versorgt zu werden.

2. Elektrokabel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive dem Polymer A als Masterbatch hinzugefügt wurden, welches kein Flammschutzmittel enthält.

3. Elektrokabel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Steckverbinders (2, 3a, 3b, 3c) transparent ist.

4. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (6, 7a, 7b, 7c) eine LED ist.

5. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ader (11a, 11b, 11c, 11d) eine Aderisolierung (12a, 12b, 12c, 12d) aufweist und alle Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) von einer gemeinsamen Ummantelung (13) umgeben sind, und wobei die Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) und die Ummantelung (13) jeweils ein Material umfassen, das unabhängig voneinander ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen, vernetzten Polyolefinen, Glimmer, Glasfasern, Keramikfasern und Gemischen daraus.

6. Elektrokabel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aderisolierungen (12a, 12b, 12c, 12d) und die Ummantelung (13) aus demselben Material bestehen.

7. Elektrokabel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (13) ein Flammschutzmittel enthält.

8. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Silikone Fluorsilikone und/oder deren Copolymere sind.

9. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsmuttern (4, 5) jeweils ein Perfluorcarbon umfassen.

10. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Perfluorcarbon ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Polytetrafluorethylen, Perfluorethylenpropylen und Gemischen daraus.

11. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan auf einem Polyester, einem Polyether oder einem Polyesterether basiert.

12. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverbinder (2, 3a, 3b) jeweils aus einem Material bestehen, dass eine Härte von mindestens Shore 50D aufweist.

13. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromleitung (1) vier Adern (11a, 11b, 11c, 11d) umfasst.

14. Elektrokabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (11a, 11b, 11c, 11d) jeweils aus verzinntem Kupfer bestehen.

15. Verwendung eines Elektrokabels nach einem der Ansprüche 1 bis 14 als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung.

Description:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektrokabel. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des Elektrokabels als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung, insbesondere in der Automobilindustrie.

Stand der Technik

Schweißvorrichtungen, insbesondere Schweißroboter für automatisierte industrielle Anwendungen, benötigen zu ihrer Steuerung Elektrokabel, die hohen Belastungen standhalten können. Es wird gefordert, dass solche Elektrokabel gemäß unterschiedlichen Normen wie IEC 60332-2, VDE 0482-265-2-2 und EN 50265-2-2 flammfest sein sollen. Außerdem müssen sie dem Kontakt mit Schweißperlen, d.h. beim Schweißen geschmolzenem und abspritzendem Metall, über längere Zeit standhalten können.

Zur Funktionskontrolle von Elektrokabeln können an diesen Kontrollleuchten, wie beispielsweise LEDs vorgesehen sein. Diese Kontrollmöglichkeit besteht jedoch bisher bei Elektrokabeln für Schweißvorrichtungen nicht. Sogar heute bekannte Elektrokabel ohne Kontrollleuchten, die in Schweißvorrichtungen verwendet werden, müssen regelmäßig ersetzt werden, da es durch die rauen Bedingungen während des Schweißens sehr oft zu einer Freilegung von Kabeladern kommt. Herkömmliche Elektrokabel mit Kontrollleuchten könnten diesen Bedingungen nicht einmal kurzfristig standhalten. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Elektrokabel bereitzustellen, das eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Schweißbedingungen aufweist und das als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung verwendet werden kann, und das mindestens eine Kontrollleuchte aufweist.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Elektrokabel gelöst. Dieses umfasst mindestens eine Stromleitung mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, umfassend mehreren Adern, einen ersten Steckverbinder, der an dem ersten Ende der Stromleitung angeordnet ist und mindestens einen zweiten Steckverbinder, der an dem zweiten Ende der Stromleitung angeordnet ist. Mindestens ein Steckverbinder besteht aus einem Material, das als Komponente A 98,0 Gew-% bis 99,8 Gew.-% eines Polymers aufweist, welches ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Polyurethanen (PU), Styrol-Butadien-Blockcopolymeren (SBS), Perfluorcarbonen und Gemischen daraus, und das als Komponente B 0,2 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% Additive aufweist. Die Summe der Komponenten A und B ergibt 100 Gew.-%. Das Elektrokabel weist weiterhin eine erste Verbindungsmutter auf, die an dem ersten Steckverbinder angeordnet ist und es weist mindestens eine zweite Verbindungsmutter auf, die an einem zweiten Steckverbinder angeordnet ist. Mindestens eine Lichtquelle ist in einem ersten Steckverbinder und/oder in einem zweiten Steckverbinder angeordnet, der aus dem Material mit den Komponenten A und B besteht. Jede Lichtquelle ist eingerichtet, um mittels mindestens einer Ader der Stromleitung mit elektrischer Energie versorgt zu werden.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Lichtquelle in einem Steckverbinder schützt diese vor den Bedingungen eines Schweißeinsatzes. Dabei ermöglicht das Material des Steckverbinders einerseits eine außerordentlich hohe Beständigkeit des Elektrokabels gegenüber den Bedingungen eines Schweißeinsatzes. Daher ist es insbesondere zur Verwendung als Steuerleitung für eine Schweißvorrichtung geeignet. Andererseits ist dieses Material aber auch hinreichend transluzent, um eine Lichtemission der Lichtquelle durch den Steckverbinder hindurch zu ermöglichen.

Die Additive B wurden dem Polymer A bevorzugt als Masterbatch hinzugefügt, welches kein Flammschutzmittel enthält. Hierdurch wird eine opakisierende Wirkung des Flammschutzmittels vermieden. Eine hinreichende Flammfestigkeit der Steckverbinder, um den Bedingungen eines Schweißeinsatzes zu widerstehen, wird bereits durch die inhärenten Stoffeigenschaften des Polymers A gewährleistet.

Das Material des Steckverbinders ist vorzugsweise nicht nur transluzent sondern transparent. Dies ermöglicht eine besonders gute Transmission des von der Lichtquelle emittierten Lichts durch den Steckverbinder.

Als Lichtquelle ist eine LED bevorzugt, da diese eine hohe Hitzetoleranz aufweist und selbst nur wenig Wärme emittiert. Dies ist wichtig, da das Material des Steckverbinders zum die Abführung von Wärme behindert.

Die Stromleitung umfasst mindestens zwei Adern und bevorzugt vier Adern. So kann es als polgleichgerichtetes Kabel angeschlossen werden, in dem sich die Magnetfelder der vier Adern teilweise kompensieren. Die Adern bestehen jeweils insbesondere aus verzinntem Kupfer. Sie können zusätzlich zu einer Funktion als Steueradern die mindestens eine Lichtquelle mit elektrischer Energie versorgen.

Jede Ader weist vorzugsweise eine Aderisolierung auf. Alle Aderisolierungen sind von einer gemeinsamen Ummantelung umgeben. Die Aderisolierungen und die Ummantelung umfassen jeweils ein Material, das unabhängig voneinander ausgewählt ist, aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen, vernetzten Polyolefinen, Glimmer, Glasfasern, Keramikfasern und Gemischen daraus. Das Material der Aderisolierungen und der Ummantelung ist besonders bevorzugt unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Silikonen, Perfluorcarbonen und Gemischen daraus. Die Aderisolierungen und die Ummantelung bestehen vorzugsweise aus demselben Material. Dies ermöglicht ein einheitliches Verhalten der Aderisolierungen und der Ummantelung bei thermischer Beanspruchung. Die Silikone sind insbesondere Fluorsilikone und/oder deren Copolymere. Die vernetzten Polyolefine sind insbesondere vernetzte Polyethylene.

Zwischen den Aderisolierungen und der Ummantelung kann optional eine elektrische Abschirmung angeordnet sein. Diese besteht vorzugsweise aus Metallfasern, besonders bevorzugt aus Nickelfasern.

Um eine hohe Schweißperlenbeständigkeit der Ummantelung zu gewährleisten enthält diese bevorzugt ein Flammschutzmittel. Besonders bevorzugt ist hierbei ein halogenfreies Flammschutzmittel, welches zu einer besonders hohen Beständigkeit der Ummantelung führt. Weiterhin kann die Ummantelung optional mit einem Silikon getränkt sein.

Die Verbindungsmuttern umfassen jeweils vorzugsweise ein Perfluorcarbon.

Unter Perfluorcarbonen werden erfindungsgemäß insbesondere Perfluoralkane, Perfluorcoalkylene, Perfluoralkoxypolymere, und Copolymere aus Methyacrylaten und Perfluoralkyacrylaten verstanden. Bevorzugt sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Perfluorethylenpropylen (FEP) und Gemische daraus.

Die Steckverbinder umfassen bevorzugt ein Polyurethan, das auf einem Polyester, einem Polyether oder einem Polyesterether als Polyol basiert. Darunter ist ein Polyether besonders bevorzugt. Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Steckverbinder jeweils aus einem Material bestehen, dass eine Härte von mindestens Shore 50D gemäß den Normen DIN 53505 und ISO 868 aufweist. Die Zugfestigkeit des Materials beträgt vorzugsweise mindestens 45 MPa gemäß DIN 53504. Seine Reißdehnung beträgt vorzugsweise mindestens 425 % gemäß DIN 53504. Seine Weiterreißfestigkeit beträgt vorzugsweise mindestens 140 N/mm gemäß DIN ISO 34-1Bb. Sein Abrieb beträgt vorzugsweise maximal 35 mm3 gemäß DIN ISO 4649-A.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine Seitenansicht eines Elektrokabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

2 zeigt eine Seitenansicht eines Elektrokabels gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

3 zeigt eine Seitenansicht eines Elektrokabels gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

4 zeigt einen Längsschnitt durch die die Stromleitung eines Elektrokabels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung

Die Beständigkeit von Kabeln gegenüber Schweißbedingungen wurde in Vergleichsbeispielen (VB1 bis VB7) und erfindungemäßen Beispielen (B1 und B2) von Elektrokabeln untersucht. Der Aufbau eines solchen Elektrokabels ist in drei Ausführungsformen in 1, 2 und 3 dargestellt. 4 zeigt einen Längsschnitt durch die Stromleitung 1 dieser Elektrokabel. Die Stromleitung 1, umfasst vier Adern 11a, 11b, 11c, 11d. Jede Ader 11a, 11b, 11c, 11d weist eine Aderisolierung 12a, 12b, 12c, 12d auf. Alle Aderisolierungen 12a, 12b, 12c, 12d sind von einer gemeinsamen Ummantelung 13 umgeben. Ein erster Steckverbinder 2 ist am ersten Ende der Stromleitung 1 angeordnet. Ein zweiter Steckverbinder 3a, 3b, 3c ist am zweiten Ende der Stromleitung angeordnet. Der zweite Steckverbinder kann als linearer Steckverbinder 3a, als gewinkelter Steckverbinder 3b oder als Y-Steckverbinder 3c ausgeführt sein. Die Steckverbinder 2, 3a, 3b, 3c sind jeweils an die Stromleitung 1 angecrimpt. Eine erste Verbindungsmutter 4 ist an dem ersten Steckverbinder 2 angeordnet. Eine zweite Verbindungsmutter 5 ist an dem zweiten Steckverbinder 3a, 3b, 3c angeordnet. In jedem Steckverbinder ist eine LED als Lichtquelle 6, 7a, 7b, 7c angeordnet. Diese ist in das Material des Steckverbinders eingegossen und wird mittels der Adern 11a, 11b, 11c, 11d mit elektrischer Energie versorgt.

Die Adern 11a, 11b, 11c, 11d bestanden in allen Beispielen aus verzinntem Kupfer und hatten eine Querschnittsfläche von jeweils 0,34 mm2. Die Materialien M12 der Aderisolierungen 12a, 12b, 12c, 12d, die Materialien M13 der Ummantelungen 13, die Materialien M2/3 der Steckverbinder 2, 3a, 3b, 3c und die Materialien M4/5 der Verbindungsmuttern 4, 5 sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt: Tabelle 1

# M12 M13 M2/3 M4/5 beständigVB1 PVC PVC 99 % PU + 1 % Masterbatch PTFE nein VB2 PVC TPE-E 99 % PU + 1 % Masterbatch PTFE nein VB3 PP PU 99 % PU + 1 % Masterbatch PTFE nein VB4 PTFE FEP PVC PTFE nein VB5 Silikon Silikon PVC PTFE nein VB6 PTFE FEP 99 % PU + 1 % Masterbatch Stahl nein VB7 Silikon Silikon 99 % PU + 1 % Masterbatch Stahl nein VB8 PP Glas 99 % PU + 1 % Masterbatch Stahl nein
Tabelle 2 # M12 M13 M2/3 M4/5 beständig B1 PTFE FEP 99 % PU + 1 % Masterbatch PTFE ja B2 Silikon Silikon 99 % PU + 1 % Masterbatch PTFE ja

Hierin stehen PVC für Polyvinylchlorid, PP für Polypropylen, PTFE für Polytetrafluorethylen, PU für Polyurethan, FEP für Perfluorethylenpropylen und TPE- E für ein thermoplastisches Polyesterelastomer.

Als PVC für die Aderisolierung wurde PVC Y17 (Härte Shore 90–95 A) verwendet. Als PVC für die Ummantelung und für die Steckverbinder wurde PVC YM3 (Härte Shore AB0–B5) verwendet. Als Polypropylen wurde PP9Y (Härte Shore 54D) verwendet. Als PU für die Ummantelung wurde TPU 11YH1 (Härte Shore 54D) verwendet. Als PU für die Steckverbinder 2, 3a, 3b, 3c wurde transparentes Elastollan 1154 D (Härte Shore 53D, Zugfestigkeit 50 MPa, Reißdehnung 450 %, Weiterreißfestigkeit 150 N/mm, Abrieb 30 mm3) der Firma BASF, Ludwigshafen, Deutschland, verwendet. Als PTFE wurde Teflon® und als FEP wurde Teflon® FEP der Firma E. I. du Pont de Nemours, Wilmington, USA, verwendet. Als Masterbatch wurde ein flammschutzmittelfreies Farbgranulat verwendet. Die Prozentangaben beziehen sich jeweils auf 100 Gewichtsprozent des Gesamtmaterials aus Polyurethan und Masterbatch. In den erfindungsgemäßen Beispielen B1 und B2 wurden Kabel der Firma Berger Spezialkabel, Henstedt-Ulzburg, Deutschland als Stromleiter 1 verwendet.

Alle untersuchten Kabel wurden in einer an sich bekannten Schweißvorrichtung in 62.200 aufeinanderfolgenden Schweißzyklen als Steuerleitung eingesetzt. Nur die erfindungsgemäßen Elektrokabel der Beispiele B1 und B2 hielten diesen Versuchsbedingungen stand, ohne dass dabei mindestens eine der Adern freigelegt wurde. Folglich weisen diese eine besonders hohe Beständigkeit gegenüber Schweißbedingungen auf.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • IEC 60332-2 [0002]
  • VDE 0482-265-2-2 [0002]
  • EN 50265-2-2 [0002]
  • DIN 53505 [0015]
  • ISO 868 [0015]
  • DIN 53504 [0015]
  • DIN 53504 [0015]
  • DIN ISO 34-1Bb [0015]
  • DIN ISO 4649-A [0015]