柔性或者非柔性: 這是個問題!

一根旨在部署于柔性應用環境下的電纜， 從本質上來說， 是否必須是柔性電纜？

實際上這并不一定正確，盡管許多讀者可能只是將其視為語法上的一種簡單定義，但事實上許多柔性電纜并不適合其所標定的持續彎曲或柔性運行環境。在當下競爭激烈并且極端復雜的電子行業， 電纜故障或任何設備故障的可能性不應該存在， 因為企業不能接受任何的宕機時間， 同樣也不能接受在預期壽命到期之前的幾年內提前更換昂貴的設備，尤其是在當前競爭來自全球四面八方，利潤率大幅降低的市場環境下。

但是，線纜故障和系統宕機然仍存在， 為什么？

本文將討論柔性電纜與設計用于恒定彎曲的電纜之間的差異，并研究為什么簡單地假設柔性電纜一定適用于某個極端柔性環境可能是一個代價高昂的錯誤。

可彎曲還是柔性？

可彎曲和柔性之間存在巨大的差異，而并非簡單的語義不同。當然，電纜能夠適當彎曲和排列以實現整齊美觀的安裝也是非常重要的。柔軟的電纜可以應用于那些需要依據固定設計線路鋪設的項目，并且使得安裝更加簡便，同時也簡化了機柜或者橋架內的故障排除。另外還應該注意的是，圓形的電纜彎曲時具有更高的可靠性，因為在彎曲時圓形電纜不會受限于軸向彎曲。

考慮到這一點，在布線時應該選擇具有正確“彎曲性能”的電纜，因為一旦布線和安裝實施完成后，電纜在整個使用壽命過程中將會是靜態，在這種情況下，具有良好“彎曲性能”的標準電纜充分滿足使用的需求。

然而，在許多生產設備和物料搬運設備中，電纜在操作中需要持續的彎折，能夠承受數百萬次彎曲循環的柔性電纜比具有“彎曲性能”的標準電纜要復雜的多，并且還需要考慮一系列獨特的因素。

因此， 您如何選擇正確的柔性電纜？

首先要考慮的是電纜所需要應對的彎曲類型， 是單軸，扭轉還是多軸？ 每種類型都需要一些特定的電纜屬性。例如，要求最極端性能（高達1400萬次柔性周期）的單軸控制電纜， 需要靈活的電纜結構，適用于高柔性的操作，并且可能還需要實現屏蔽性能；而在要求較低的單軸環境下，可以使用具有最少100萬次柔性壽命和柔性結構的電纜。

在設計和應用高柔性電纜時，有四種常見的電纜柔性運動類型需要考慮：

? 滾動柔性

? 彎曲柔性或者“鐘擺運動”

? 扭轉柔性

? 多變/隨機柔性運動

根據電纜彎曲運動的不同方式采用不同的電纜結構和材料，例如，扭轉電纜與滾動柔性電纜具有不同的扭矩和排線方式。 需要使用物理測試數據和統計分析來評估電纜的性能， 以確定通常稱為“柔性壽命”的數值以及系統的整體可靠性。

了解電纜的正確應用將幫助設計人員選擇最合適的電纜并可靠地預測產品的使用壽命和性能。在電纜需要扭轉或多變柔性運動的應用中（例如機械臂的運行），必須采用耐扭轉并且扭轉程度達到每米±360 度的特殊電纜。

現如今有些電纜需要在極其彎曲的前提下運行，其中一種情況是電纜或者拖鏈經歷連續彎曲或者線性運動，設計用于承載這些運動的電纜必須采用獨特的制造工藝或材料。這是因為在柔性運動環境中，電纜出現故障的主要原因之一就是護套破裂，特別是屏蔽電纜由于內護套和外護套表面在運動時彎曲半徑的差異導致護套容易破損。

由于沒有能夠在連續彎曲線性運動的條件下充分量化電纜性能的專用柔性測試設備，Alpha Wire 設計并制造了專用的測試設備，目前該設備仍在使用中，確保Alpha Wire 的柔性電纜能夠滿足極端彎曲環境內嚴苛要求。

該設備能夠長時間提供加速的電纜軌道運動，并已經用于測試多種高柔性電纜。該設備每分鐘固定循環 17 次， 每個月固定循環 1，836，000 次，唯一的變量是安裝電纜拖鏈的彎曲半徑。 它有四個安裝電纜的軌道，兩個軌道的彎曲半徑為 4.5英寸， 另兩個軌道的彎曲半徑為 6 英寸。 在測試中，每根電纜的導體彼此互連，并與計數器連接，該計數器記錄每個完成的電纜彎曲循環周期，直到電纜中的一根導體斷裂為止，這意味著該電纜的使用壽命結束并導致計數器停止計數，另外如電纜的外護套有任何明顯的開裂或斷裂，也意味著電纜失效。

雖然目前還沒有確鑿的證據證明該項柔性測試與電纜壽命直接關聯，但是Alpha Wire 認為該項測試的條件比大多數實際安裝的拖鏈應用環境要苛刻許多。也許能夠證明采用正確電纜重要性的最佳方式就是使用真實客戶的實際應用案例才更有說服力。

客戶是一家成熟的汽車裝配廠，剛剛購置了許多噴涂機器人以實現整個油漆噴涂過程的自動化，但是當機器人首次投入使用并進行試運行時， 機器人在最初幾天內紛紛發生故障。經過多次嘗試和仔細排查，發覺原因在于多次重復發生的線纜故障（并非Alpha Wire的產品）。

在這個階段， Alpha Wire受邀參與故障排除及解決方案的實施。 Alpha Wire的工程師們分析了故障的原因，核查了機器人的運動軌跡，并咨詢了參與設備安裝的工作人員，以確定確切的故障原因并防止問題的再次發生。

現場確定了許多問題， 但是最主要的原因在于現場所使用的電纜沒有經過機器人制造商的測試， 而是僅僅使用了一根普通的柔性電纜。

該款電纜連接機柜與機器人，布線非常整齊，并且在一個看起來非常整潔美觀的裝置中走線。然而這款電纜無法在任何平面上實現連續的彎曲，這意味著電纜在機器人往復運行后很短的時間內就會失效。通過設計和制造專門定制的柔性電纜，Alpha Wire解決了這個問題并滿足了客戶在這一特殊環境內應用的需求。新的電纜首先在一個機器人上進行了測試并推廣到其他機器人，最終的結果是機器人已經平穩運行了近兩年半的時間而沒有更換過電纜。

總結

設計人員和系統制造商應該準確了解電纜使用壽命期間的各項需求，確保電纜不會產生任何系統故障。然而詳細理解哪款電纜適用于何種應用并不總是那么簡單，因此線纜制造商需要通過盡可能簡單地指定正確的電纜類型來解決這個困擾。

總之，從項目開始就采用正確的電纜可以大大降低電纜故障的風險，并確保生產效率和性能， 考慮到這一點，“柔性或者非柔性”這個問題將成為一個關鍵性的決定！

作為Alpha Wire的授權分銷商，Heilind可為市場提供相關服務與支持，此外Heilind也供應多家世界頂級制造商的產品，涵蓋25種不同元器件類別，并重視所有的細分市場和所有的顧客，不斷尋求廣泛的產品供應來覆蓋所有市場。