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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung
eines Mehrleiterkabels, insbesondere eines Flachbandkabels, der
im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 8 definierten
Gattung.
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Mehrleiterkabel
werden in großem
Umfang in Computern und in Steuerungssystemen, z.B. für Werkzeugmaschinen,
eingesetzt. Sie besitzen eine gewisse Biegsamkeit, so dass sie bei
ausreichend vorhandenem Einbauraum weitgehend beliebig verlegt werden
können.
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Ein
bekanntes Flachkabel (
DE
202 18 460 U1 ) weist mehrere elektrische Leiter mit unterschiedlichen
Querschnittsformen auf, die als Leiterbündel parallel zueinander verlaufen.
Das Leiterbündel
ist in einem Isoliermantel eingebettet, der auch die einzelnen Leiter
des Leiterbündels
gegeneinander isoliert.
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Ein
bekannter Kabelbaum mit mehreren Kabeln (
DE 199 25 149 C2 ) weist
mehrere, im Abstand voneinander angeordnete Befestigungselemente auf,
mittels derer der Kabelbaum am Verlegungsort fixiert wird. Ein Befestigungselement
hält die Kabel
in einem schmalen Bereich nebeneinander auf Abstand und wird durch
Umspritzen der Kabel auf einem schmalen Kabelabschnitt mit einem
elastischen Harzwerkstoff gebildet. Das Befestigungselement umschließt dabei
mit aneinanderliegenden rohrförmigen
Abschnitten die einzelnen Kabel auf dem kurzen Kabelabschnitt und
trägt zwei
Laschen zur Befestigung an einer Montagewand. Zum Herstellen des den
Kabelbaum fassenden Befestigungselements wird eine Vorrichtung verwendet,
die ein unteres Formwerkzeug und zwei im Abstand davon links und rechts
des Formwerkzeugs angeordnete untere Stützteile aufweist, die alle
auf einer Bodenplatte befestigt sind. Zur Formung der unteren Hälfte des
Befestigungselements ist in einem zentralen Abschnitt des unteren
Formwerkzeugs eine Vertiefung eingearbeitet, an die sich eine Mehrzahl
paralleler Durchlassnuten zum abschnittsweisen Einlegen der einzelnen
Kabel anschließen.
Ein oberes Formwerkzeug hat zum Formen der oberen Hälfte des
Befestigungselements einen passenden Hohlraum und wiederum an den
Hohlraum sich anschließende
Durchlassnuten für
die Kabel, die den Durchlassnuten im unteren Formwerkzeug gegenüber angeordnet
sind. Die beiden unteren Stützteile
und diesen zugeordnete obere Stützteile
weisen auf ihren einander zugekehrten Flächen ebenfalls Durchlassnuten
für die
einzelnen Kabel des Kabelbaums auf. Beim Herstellungsvorgang werden
die Kabel in die Durchlassnuten der unteren Stützteile eingelegt und die oberen
Stützteile
auf die unteren Stützteile
aufgelegt und dadurch eine Klemmkraft auf die Kabel ausgeübt, wobei
die zwischen den beiden Stützteilen
verlaufenden Kabelabschnitt der Kabel gespannt gehalten sind. Nunmehr wird
das obere Formwerkzeug auf das untere Formwerkzeug aufgesetzt und
der Harzwerkstoff in die Hohlräume
im unteren und oberen Formwerkzeug durch einen Harzeinspritzdurchlass
hindurch eingespritzt. Ist der Harzwerkstoff ausgehärtet, so
wird das mit den Kabeln verbundene Befestigungselement entformt.
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Bei
einem ebenfalls bekannten Kabelbaum zur Übertragung von elektrischer
Energie (
EP 0 298 744
A1 ) wird der Kabelbaum zur Befestigung an einer Montagewand
mit einer Vielzahl von Befestigungslaschen versehen, die im Abstand
voneinander am Kabelbaum angeordnet sind. Die Laschen sind jeweils durch
einen Umguss aller nebeneinander liegenden Kabel in einem schmalen
Kabelabschnitt hergestellt und halten die Kabel in Längsrichtung
in einem Querabstand voneinander.
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Bei
einem bekannten Mehrleiter-Flachkabel (
EP 0 097 414 A1 ) sind eine
Mehrzahl von isolierten Leitern parallel aneinandergelegt und durch
Klebewulste oder Klebeperlen aneinander befestigt, die im Längsabstand
voneinander zwischen die isolierten Leiter eingebracht sind. Jeder
Klebewulst hat einen oberen Flachteil, der einen Teil der Oberfläche des Kabels
bildet und einen sich tangential zwischen den Leitern erstreckenden
Teil. Bei der Herstellung des Mehrleiter-Flachkabels werden die
Leiter von einer Vorratstrommel kontinuierlich abgezogen und auf
der Oberfläche
einer rotierenden Arbeitstrommel miteinander verklebt.
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Bei
einem bekannten Verfahren zum Abdichten der Zwischenräume zwischen
einzelnen Kabeln eines Kabelbündels
für die
Herstellung einer dichtenden Durchführung des Kabelbündels durch
eine Wand (
DE 39 03
059 A1 ) werden die isolierten Kabel auf beiden Seiten des
abzudichtenden Bereichs gefasst und zwischen den gefassten Bereichen
verdrillt. Dann wird der Abstand zwischen den gefassten Bereichen
verkleinert, das Kabelbündel
zwischen den gefassten Bereichen durch Drehen in der entgegengesetzten
Drehrichtung wieder aufgedrillt und in den auf gedrillten Bereich
des Kabelbündels
ein fließfähiges Dichtungsmittel
eingefüllt.
Die Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens weist zwei beidseitig einer geteilten Gießform angeordnete
drehbare Klemmvorrichtungen zum Ergreifen und Verdrehen des Kabelbündelabschnitts
zwischen den Klemmvorrichtungen und den Klemmvorrichtungen zugeordnete
verstellbare Anschläge
auf, die eine axiale Relativverschiebung der beiden Klemmvorrichtungen
zueinander begrenzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung eines Mehrleiterkabels, insbesondere Flachbandkabels,
anzugeben, mit dem in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise ein
qualitativ hochwertiges, hochflexibles Mehrleiterkabel, insbesondere
Flachbandkabel, für
eine universelle Kabelführung
auch in begrenzten Einbauräumen
hergestellt werden kann.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäße durch
die Merkmale im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 8 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
haben den Vorteil, dass durch das Klemmen des Leiterbündels und Straffen
der zwischen den beiden Klemmstellen sich befindlichen Leiterabschnitte
eine exakte parallele Ausrichtung der Leiter vor Umgießen mit
dem hochelastischen Kunststoff erreicht wird, so das auch zwischen
den Leitern eine hochfeste Isolation gewährleistet ist. Durch sukzessives
Wiederholen der Verfahrensschritte an aufeinanderfolgenden Längenabschnitten
des Leiterbündels
können
nacheinander vorgebbare Längenabschnitte
des Leiterbündels
gerichtet und umgossen werden, wobei die aneinandergereihten Umgußlängen sich
an den Schnittstellen überlappen
und beim Gießvorgang
miteinander verfließen.
Auf diese Weise können
beliebig lange, hochflexible Mehrleiterkabel in höchster Qualität gefertigt
werden. Die Leiter können
dabei als einzelne Adern, z.B. Kupferdrähte, oder als verdrillte Litzen oder
als ummantelte Adern ausgeführt
werden.
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Zweckmäßige Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens
mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Ansprüchen
2 bis 7, zweckmäßige Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung
ergeben sich aus den Ansprüchen
9 bis 13.
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Die
Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
im folgenden näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Flachbandkabels,
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des Ausschnitts II in 1.
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Die
in 1 in perspektivischer Ansicht dargestellte Vorrichtung
dient zur Herstellung eines hochflexiblen Flachbandkabels 10 als
Ausführungsbeispiel
für ein
allgemeines Mehrleiterkabel. Ein solches Flachbandkabel 10 weist
eine Mehrzahl von zueinander parallel verlaufenden, elektrischen
Leitern 11 auf, die in einem Isoliermantel 12 eingebettet
sind. Die elektrischen Leiter 11 können Einzeladern, z.B. Kupferdrähte, oder
verdrillte Litzen oder ummantelte Drähte sein.
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Die
Vorrichtung weist eine Gießform 13 mit zwei
Formteilen 14, 15 auf, die mit zwei einander zugekehrten
Formflächen 141, 151 aufeinanderlegbar und
miteinander lösbar
verbindbar sind. Die Verbindung der beiden Formteile 14, 15 erfolgt
durch Schraubbolzen 16, die durch Durchgangsbohrungen 17 im
oberen Formteil 14 hindurchgeführt und in Gewindebohrungen 18 im
unteren Formteil 15 eingeschraubt werden.
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In
der Formfläche 151 ist
eine in Längsrichtung
des Formteils 15 sich erstreckende, endseitig begrenzte
Nut 19 eingearbeitet, in die zwei quer verlaufende Einfüllnuten 20, 21 münden. Die
Mündungen
der Einfüllnuten 20, 21 liegen
jeweils nahe einem Nutende der Nut 19. An jedes Nutende
der Nut 19 schließt
sich ein Führungsbereich 22 bzw. 23 zum abschnittsweisen
Einlegen eines Leiterbündels 24 aus
mehreren elektrischen Leitern 11 an. Jeder Führungsbereich 22, 23 besteht
aus einer Anordnung von parallelen Rillen 25, die sich
vom Nutende bis jeweils zum Stirnende des Formteils 15 erstrecken
und am Ende der Formfläche 151 frei
auslaufen. Der Radius der gleich ausgebildeten Rillen 25 ist
etwas größer bemessen
als der Radius eines elektrischen Leiters 11, so dass die
in den Rillen 25 eingelegten Leiter 11 in den
Rillen 25 sich axial zu verschieben vermögen. Die
in 1 nicht zu sehende Formfläche 141 des Formteils 14 ist
in gleicher Weise ausgebildet, wie dies für die Formfläche 151 beschrieben
ist. Beim Aufeinanderlegen der beiden Formteile 14, 15 mit
ihren Formflächen 141, 151 liegen
die Nuten 19, die Einfüllnuten 20, 21 und
die Rillen 25 in der oberen Formfläche 141 und in der
unteren Formfläche 151 jeweils
deckungsgleich aufeinander, so dass die Nuten 19 einen
Gießraum,
die Einfüllnuten 20, 21 zwei Einfüllkanäle zum Einfüllen von
Kunststoff in den Gießraum
und die Rillen 25 geschlossene Führungskanäle für die einzelnen Leiter 11 bilden.
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An
jedem Stirnende der Gießform 13 ist
ein von zwei Klemmstücken 261, 262 bzw. 271, 272 gebildetes
Klemmstückpaar 26 bzw. 27 angeordnet.
Die Klemmstückpaare 26, 27 dienen
zum Klemmen des Leiterbündels 24 vor
bzw. hinter einem Führungsbereich 22, 23.
Das in 1 hintere Klemmstückpaar 26 ist an der
Gießform 13 festgelegt,
während
das vordere Klemmstückpaar 27 in
Längsrichtung
der Gießform 13 verschiebbar
angeordnet ist. Das untere Klemmstück 262 des hinteren
Klemmstückpaars 26 ist
im Ausführungsbeispiel
der 1 einstückig
mit dem unteren Formsteil 15 der Gießform 13 ausgeführt, kann
aber auch von dem Formteil 14 separiert sein, so dass die
beiden Formteile 14, 15 identisch ausgebildet
werden können.
Das obere Klemmstück 261 des
hinteren Klemmstückpaars 26 ist
auf zwei Führungsbolzen 28 axial
verschiebbar geführt,
wobei die Führungsbolzen 28 in
Aufnahmebohrungen 34 im unteren Klemmstück 262 eingepresst
sind und rechtwinklig zur Formfläche 151 über diese
vorstehen. Mittels Schraubbolzen 29, die durch Durchgangsbohrungen 30 im
oberen Klemmstück 261 hindurchgeführt und
in Gewindebohrungen 31 im unteren Klemmstück 262 eingeschraubt
werden, kann das obere Klemmstück 261 auf
dem unteren Klemmstück 262 verspannt
werden.
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Von
dem in 1 vorderen Klemmstückpaar 27 ist das
untere Klemmstück 272 auf
Führungsbolzen 32 in
Längsrichtung
des Formteils 15 verschieblich geführt. Die Führungsbolzen 32 sind
in entsprechende Aufnahmebohrungen 33 eingepresst, die
in das untere Formteil 15 der Gießform 13 von dessen Stirnfläche 152 aus
eingebracht sind. In dem unteren Klemmstück 272 ist eine parallel
zu den Führungsbolzen 32 verlaufende
Durchgangsbohrung 35 eingebracht, die einen hier nicht
zu sehenden Innengewindeabschnitt aufweist. In diesen Innengewindeabschnitt
ist ein Schraubbolzen 36 mit einem Außengewindeabschnitt 361 (2)
verschraubbar, wobei sich das Bolzenende an der Stirnfläche 152 des
unteren Formteils 15 abstützt. Durch mehr oder weniger tiefes
Verschrauben des Schraubbolzen 36 in der Durchgangsbohrung 35 wird
der Abstand des unteren Klemmstücks 272 von
der Stirnfläche 152 des
unteren Formteils 15 vergrößert oder verkleinert. Das obere
Klemmstück 271 ist
in gleicher Weise wie das Klemmstück 261 des hinteren
Klemmstückpaars 26 auf
Führungsbolzen 40,
die in Aufnahmebohrungen 41 im unteren Klemmstück 272 eingepresst
sind, verschieblich geführt,
wobei die Führungsbolzen 40 rechtwinklig
zu der Formfläche 151 ausgerichtet
sind. Mittels Schraubbolzen 37, die durch Durchgangsbohrungen 38 im
oberen Klemmstück 271 hindurchgesteckt
und in Gewindebohrungen 39 im unteren Klemmstück 272 einschraubbar
sind, ist das obere Klemmstück 271 auf
dem unteren Klemmstück 272 verspannbar.
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Um
eine zuverlässige
Klemmung des Leiterbündels 24 zwischen
den einander zugekehrten Klemmflächen
der Klemmstückpaare 26, 27,
von denen in 1 nur die Klemmflächen 262a und 272a der
unteren Klemmstücke 262, 272 und
in 2 nur die Klemmfläche 272a des unteren
Klemmstücks 272 zu
sehen sind, zu erreichen, ist auf jeder Klemmfläche 262a, 272a eine
Rillenanordnung 42 aus in die Klemmflächen 262a, 272a eingearbeiteten,
parallelen Rillen (2) vorgesehen, die mit den Rillen
(25) in den Führungsbereichen 22, 23 fluchten
und sich jeweils über
die volle Klemmfläche 262a, 272a erstrecken.
Im Vergleich zu den Rillen 25 in den Führungsbereichen 22, 23 sind
die Radien der Rillen 43 kleiner bemessen, so dass bei
aufeinanderliegenden Klemmstücken 261, 262 bzw. 271, 272 die
in den Rillen 43 einliegenden Leiterabschnitte kraft- und
formschlüssig
geklemmt werden.
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Mit
der vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird das hochflexible Flachbandkabel 10 wie folgt
hergestellt.
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Ein
Leiterbündel 24,
das eine beliebige Anzahl von Leitern 11 aufweist, die
nur durch die Anzahl der Rillen 25 in den Führungsbereichen 22, 23 der Formflächen 141, 151 bzw.
Rillenanordnungen 42 auf den Klemmflächen der Klemmstücke 261, 262, 271, 272 begrenzt
ist, wird nach Entfetten und Trocknen der Leiter 11 bei
geöffneter
Gießform 13 zwischen
die beiden Formteile 14, 15 eingelegt, wobei in einem
hinteren Bündelbereich
die Leiter 11 mit einem Leiterabschnitt in die Rillen 25 im
hinteren Führungsbereich 22 und
in die Rillen 43 der Rillenanordnung 42 auf dem
unteren Klemmstück 262a des
hinteren Klemmstückpaars 26 eingelegt
werden. Dann wird das obere Klemmstück 261 des hinteren
Klemmstückpaars 26 auf
den Bündelbereich
aufgesetzt und am unteren Klemmstück 262 mittels der
Schraubbolzen 29 verspannt. Dann werden die Leiter 11 in
einem vorderen Bündelbereich
mit einem Leiterabschnitt in die Rillen 25 des vorderen
Führungsbereichs 23 auf
der Formfläche 151 des
unteren Formteils 15 und in die Rillen 43 der
Rillenanordnung 42 auf der Klemmfläche 272a des unteren
Klemmstücks 272 des
vorderen Klemmstückpaars 27 eingelegt. Dann
wird das obere Klemmstück 271 des
vorderen Klemmstückpaars 27 auf
dem unteren Klemmstück 272 mittels
der Schraubbolzen 37 festgespannt. Nunmehr wird durch Drehen
des Schraubbolzens 36 das untere Klemmstück 272 von
der Stirnfläche 152 des unteren
Formteils 15 zunehmend abgedrückt, wodurch die zwischen den
beiden Klemmstückpaaren 26, 27 liegenden
Abschnitte der Leiter 11 gestrafft werden und sich dadurch
im Bereich der Nut 19 exakt parallel ausrichten. Die Gießform 13 wird
geschlossen, indem das obere Formteil 14 auf das untere Formteil 15 aufgesetzt
und mittels der Schraubbolzen 16 auf dem unteren Formsteil 15 verspannt
wird. Jetzt wird über
die beiden von den Einfüllnuten 20, 21 in
der oberen und in der unteren Formfläche 141, 151 gebildeten
Einfüllkanälen ein
im Gießverfahren
verarbeitbarer, hochelastischer Kunststoff eingefüllt. Als Kunststoff
wird vorzugsweise ein Zweikomponenten-Silikonelastomer verwendet.
Dieser Kunststoff füllt
den von den beiden deckungsgleich aufeinanderliegenden Nuten 19 in
den Formflächen 141 und 151 der
beiden aufeinanderliegenden Formteile 14, 15 gebildeten
Gießraum
aus und umschließt
jeden der parallel im Gießraum
ausgerichteten Leiterabschnitte der Leiter 11. Durch Aushärten des
Kunststoffs entsteht ein hochflexibler Kunststoffumguss 44, der
die einzelnen Leiter 11 zuverlässig gegeneinander und nach
außen
isoliert.
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Nach
Aushärten
des Kunststoffumgusses 44 wird die Gießform 13 wieder geöffnet und
das Leiterbündel 24 mit
dem Kunststoffumguss 44 aus der Gießform 13 herausgenommen,
wie dies in 1 dargestellt ist. Um ein beliebig
langes Flachbandkabel mit Isoliermantel 12 zu erhalten,
wird nun das Leiterbündel 24 in
Richtung Pfeil 45 verschoben, bis das in 1 vordere
Ende des Kunststoffumgusses 44 geringfügig über das hintere Nutende der
Nut 19 in die Nut 19 hineinragt. Dann wird mit
dem hinteren Klemmstückpaar 26 das
Leiterbündel 24 im
Bereich des Kunststoffumgusses 44 geklemmt. Das Leiterbündel 24 wird
mit Leiterabschnitten der einzelnen freien Leiter 11 in
die Rillen 25 im vorderen Führungsbereich 23 auf
der Formfläche 151 des
unteren Formteils 15 eingelegt, wobei sich die Leiterabschnitte
in den Rillen 43 der Rillenanordnung 42 auf der
Klemmfläche 272a des
unteren Klemmstücks 272 des
vorderen Klemmstückspaars 27 fortsetzen.
Das vordere Klemmstückpaar 27 wird
geschlossen und von der Gießform 13 soweit
abgezogen, bis die in der Nut 19 verlaufenden einzelnen
Leiter 11 gestrafft sind und somit parallel zueinander
verlaufen. Dann wird die Gießform 13 geschlossen
und der Kunststoff eingefüllt.
Es entsteht ein weiterer Kunststoffumguss 44, der sich
an den zuvor gegossenen Kunststoffumguss 44 nahtlos anschließt und letzteren
an der Nahtstelle überlappt,
wobei beim zweiten Gießvorgang
die Ränder
der beiden Kunststoffumgusse 44 miteinander verfließen.
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Ist
der Kunststoffumguss 44 ausgehärtet, so wird die Gießform 13 wieder
geöffnet
und die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte schließen sich
bei um die Länge
des neuerlichen Kunststoffumgusses 40 in Richtung Pfeil 45 verschobenen
Leiterbündel 24 wieder
an. Die einzelnen Verfahrensschritte werden mit sukzessiver Verschiebung
des ummantelten Teils des Leiterbündels 24 solange wiederholt,
bis eine vorgegebene Länge
des Flachbandkabels 10 hergestellt ist.
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Um
eine andere Anordnung der parallel verlaufenden Leiter 11 zu
erhalten sind die Führungsbereiche 22, 23 nicht
unmittelbar in der Formfläche 141, 151 der
Formteile 14, 15, sondern auf auswechselbaren
Adaptern ausgebildet, die an den gleichen Stellen in die Formflächen 141, 151 bündig eingesetzt
werden. Auch können
die Klemmflächen 262a und 272a an
den Klemmstückpaaren 26, 27 durch
Austausch der Klemmstücke 261, 262 bzw. 271, 272 verändert werden.
Dadurch ist es möglich,
das Flachbandkabel 10 nicht nur langgestreckt auszuführen, sondern auch
zwischen Kabelabschnitten Krümmungen
auszubilden, wobei die parallel Leiter 11 nach wie vor
in der Ebene des Kabels verlaufen.