Kable do aplikacji w ruchu

Ze względu na elastyczność kable klasyfikuje się na: stacjonarne, elastyczne, do ciągłego zginania oraz ciągłego skręcania. Pierwsze są sztywne i nie są zalecane do użytku w ruchu ani nawet wtedy, gdy okablowanie trzeba poprowadzić po rogach albo po łuku, co wymaga pewnej elastyczności.

Dlatego nawet jeżeli nie będą przemieszczane, a jedynie zostaną ułożone w maszynie albo w korytkach kablowych z narożnikami albo zakrzywieniami, podczas pierwszej instalacji wymagany jest od nich pewien stopień elastyczności. W związku z tym lepiej jest wybrać model droższy, ale przystosowany do zginania.

Kable elastyczne

Większość dobrej jakości kabli dostępnych w sprzedaży charakteryzuje się pewną elastycznością. Zwykle sprawdzą się wtedy, gdy jeden koniec kabla jest unieruchomiony, a drugi się porusza. Innym ich popularnym zastosowaniem jest prowadzenie okablowania w korytkach. Kable elastyczne mają typowo wytrzymałość od kilku do kilkunastu milionów cykli zginania.

Kolejny typ okablowania jest przystosowany do ciągłego zginania. Przykład maszyn, w których jest to wymagane to roboty przemysłowe i suwnice. W ich przypadku producenci zazwyczaj deklarują wytrzymałość nawet do kilkudziesięciu milionów cykli gięcia. Typowy kabel do ciągłego zginania zbudowany jest: z cienkich żył miedzianych, pokrytych specjalną, wyjątkowo elastyczną izolacją z PVC, specjalnie ukształtowanego ekranu zamiast tradycyjnego w postaci oplotu oraz zewnętrznej osłony poliuretanowej.

Co wyróżnia kable skręcane?

Dostępne są także kable, które można zginać tylko w jednym kierunku i nie należy ich skręcać. Do utrzymania ich w takiej orientacji, by wyginały się wyłącznie w jedną stronę, służą specjalne szyny. Jeżeli z tego typu okablowania korzysta się w maszynach i wymagane jest ich zginanie w więcej niż jednej osi, przeważnie konieczne są dodatkowe złącza międzykablowe.

Kable o największej trwałości to z kolei te, które poza częstym zginaniem mogą być skręcane. Ich zastosowania obejmują powtarzalne ruchy w określonym zakresie przez cały cykl życia. Ten typ jest zalecany, gdy kabel będzie się obracać wokół własnej osi i m.in. w robotach przemysłowych wykorzystywanych w zadaniach pick and place. Ich wytrzymałość to zwykle kilkanaście milionów cykli zginania.

Jaki kabel wybrać?

Kolejne wyzwanie to maszyny, które gwałtownie hamują i szybko się rozpędzają. W tym przypadku problem stanowią duże przyspieszenia, które nadmiernie obciążają kable, skracając ich żywotności. Dlatego w tym zastosowaniu kable muszą się cechować większą sztywnością, by mogły wytrzymać towarzyszące zatrzymywaniu i nabieraniu prędkości naprężenia. W tym celu na przykład izolację z TPE lub PVC zastępuje się mniej elastyczną z polipropylenu. Kable z tego materiału są oprócz tego lżejsze, co jest w takich zastosowaniach dodatkową zaletą.

Wybierając kabel do aplikacji w ruchu, należy zwrócić uwagę na, oprócz liczby cykli zginania, jakie może wytrzymać, również: wagę kabla, typ ruchu zginającego, jaki jest w stanie wykonać i przede wszystkim jego promień gięcia.

Czym jest promień gięcia?

Kable można zginać. Jeśli jednak wyginamy je za bardzo, znacznie skraca to ich żywotność, a nawet może zwiększyć ryzyko zwarcia i/albo pożaru. Wynika to stąd, że wówczas w miejscu zgięcia materiały, z których zostały wykonane, mocno się rozciągają. Przez to stają się cieńsze, przecierają się, a nawet pękają, na skutek czego tracą swoje właściwości izolacyjne i elektryczne.

Wspomniany promień gięcia to najmniejsze możliwe zgięcie bezpieczne dla kabla, to znaczy takie, które nie powoduje jego uszkodzenia ani nie skraca jego żywotności. Jest mierzony na wewnętrznej krzywiźnie kabla w określonej temperaturze, zaś wyrażany jako wielokrotność jego zewnętrznej średnicy, na przykład: 5d albo 10d, gdzie d jest zewnętrzną średnicą. Czasami jest to już obliczone specjalnie dla konkretnego modelu i następnie wyrażone jako wartość w milimetrach. Promienie gięcia różnią się w zależności od rodzaju kabla i jego przekroju. Wartość tego parametru jest podawana w karcie katalogowej. Przykładowo kabel o promieniu gięcia 10d, nominalnej średnicy zewnętrznej równej 40 mm można wyginać do postaci okręgu o najmniejszym dopuszczalnym promieniu 400 mm.

Co wpływa na promień gięcia?

Generalnie im większy jest promień okręgu, w kształt którego układamy kabel, tym lepiej, ponieważ mniejsze jest jego naprężenie. Zwiększa to żywotność. Trzeba również pamiętać, że temperatura ma wpływ na minimalny promień gięcia. Wynika to stąd, że w niskich temperaturach materiały, z których wykonano elementy kabla, twardnieją i mogą pęknąć. Przy zbyt wysokich temperaturach z kolei stają się miękkie i łatwiej się ścierają. Powinno się to uwzględnić, jeżeli spodziewamy się, że temperatura otoczenia osiągnie lub przekroczy tę, dla której producent wyznaczył zadeklarowany minimalny promień gięcia. Jest to szczególnie ważne w zastosowaniach kriogenicznych, w których wykorzystuje się kable termoplastyczne, które mają tendencję do sztywnienia pod wpływem zimna – w niskich temperaturach zaleca się korzystanie z kabli z osłoną z PUR czy TPE. Ponadto wybierając prowadnicę kablową, należy się upewnić, że jej promień, o ile pozwalają na to warunki przestrzenne, jest większy niż zalecany minimalny promień gięcia kabli.

Kable o małym promieniu gięcia są instalowane m.in. w maszynach, a poza przemysłem w sprzęcie medycznym i drzwiach automatycznych w pojazdach i pociągach. Wymagają one specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych, gdyż przy promieniach gięcia mniejszych niż 5d miedź szybko osiąga swoje fizyczne granice. To spowodowało konieczność jej zastąpienia stopami. Te z kolei, chociaż mają doskonałe parametry mechaniczne, w porównaniu z miedzią mają mniejszą przewodność, co wpływa na średnicę przewodów.

 

Rys. 1. Promień gięcia

Monika Jaworowska