Плоский кабель повышенной гибкости 3М

Современное автоматизированное оборудование предназначено для работы на высоких скоростях, оно имеет интегрированные системы машинного зрения и множество датчиков. Новые рабочие условия могут повредить кабельную разводку, которая использовалась в оборудовании старого поколения, т.е. круглый кабель.
В автоматизированном оборудовании сгибы кабеля могут иметь разную форму (рис.1): изгиб, возвратные угловые, торсионные скручивающиеся и самопроизвольные изгибы. Каждый раз, когда кабель сгибается, медные проводники и экран кабеля испытывают повышенную нагрузку. Медь как материал имеет плохую стойкость к повторяющимся нагрузкам, даже если они лежит на 15% ниже критического уровня. Медь также имеет плохие характеристики по напряжению сдвига (касательному напряжению) и деформируется при нагрузках ниже своего пластического предела твердости. Поэтому кабели с медными проводниками имеют малый радиус сгиба и малый диаметр проводника.


Рис. 1 Формы сгиба кабеля в автоматизированном оборудовании
а) изгиб; б) возвратные угловые изгибы; в) торсионные скручивающиеся изгибы; г) самопроизвольные изгибы

Компания 3М выпускает ленточный кабель с тремя степенями свободы сгиба: стандартный с низкой гибкостью, со средней гибкостью и с высокой гибкостью (табл.1). Не следует путать гибкий плоский кабель FFC с плоским кабелем повышенной гибкости 3М. В отличие от FFC, он имеет стандартный шаг 1.27 мм и используется со стандартными IDC разъемами.
Гибкость кабеля характеризуется его способностью выдерживать последовательность сгибов без ломки проводника. Она определяется радиусом изгиба и конструкцией проводника (рис.2). Если стандартный кабель имеет 7-жильный проводник (7 х 0.127), то сверхгибкий кабель будет уже иметь 19-жильный проводник (19 х 0.079). Для того, чтобы проводники не ломались при сгибе, используется посеребрение меди.


Рис. 2 Сравнение конструкции
а) Кабель повышенной гибкости
б) Кабель стандартной гибкости гибкого и стандартного кабеля

Таблица 1. Гибкие кабели 3М

Серия	3539(А)	3319	HF319	3834
Тип кабеля	Плоский кабель средней гибкости	Плоский кабель повышенной гибкости	Плоский кабель с круглым проводником повышенной гибкости	Плоский кабель повышенной гибкости в дополнительном кожухе
Шаг, мм	1.27	1.27	1.27	1.27
Размер проводника, AWG	28	28	28	28
Материал проводника	Луженая медь	Посеребренная медь	Посеребренная медь	Посеребренная медь
Тип проводника	19 х 0.079 (19 х 40)	19 х 0.079 (19 х 40)	19 х 0.079 (19 х 40)	19 х 0.079 (19 х 40)
Первичная изоляция	ПВХ	ПВХ	Композиция из полиолефина (EVA/PO)	ПВХ
Цвет первичной изоляции	Серый, черный	Черный	Темно-серый	Черный
Диапазон рабочих температур	-20…105°С	-20…105°С	-40…105°С	-20…105°С

На графике (рис. 3) показано сравнение количества сгибов разных моделей плоского кабеля, сверхгибкого (3319 и HF319 в безгалогенной изоляции) и средней гибкости (3539). Сверхгибкий кабель допускает от 18 млн. сгибов радиусом 12.7 мм и от 113 млн. сгибов радиусом 19 мм. Количество циклов сгиба такого кабеля в 100 раз превышает возможности круглого кабеля, при этом его вес в 4 раза меньше. Для сравнения приведем параметры отечественного низкотемпературного кабеля МС26-13, количество сгибов у которого составляет всего 130 раз на угол 90 градусов.

Рис. 3 Сравнение сверхгибкого и стандартного кабеля

Возможность частого сгиба кабеля с сотней миллионов циклов дает возможность применения такого плоского кабеля в станках с ЧПУ, робототехнике, манипуляторах захвата и перемещения и другом высокоскоростном автоматизированном оборудовании. Применение плоского гибкого кабеля уменьшает вес подвижных кабельных сборок, позволяет увеличить скорость перемещения, уменьшить вибрацию и колебания, сократить износ.