Un câble de conception très simple se compose d'un fil massif et d'une gaine en plastique. Ce câble peut être plié et maintient cette courbure – si on ne le fait pas trop souvent, car alors le fil se casse. Ces câbles simples sont utilisés dans les installations domestiques. Une fois posé, le câble reste à sa place pendant des décennies. Pour les nombreuses autres applications exigeantes où les câbles doivent être extrêmement flexibles et mobiles, de tels brins massifs ne conviennent pas.
Découvrez ce que sont les câbles flexibles ou extra-flexibles, en quoi ils se distinguent, comment ils sont construits, par quelles caractéristiques ils sont convaincants et quand et où ils sont utilisés.
Qu'est-ce que les câbles flexibles ou les câbles extra-souples ?
La majorité absolue de tous les câbles de raccordement et de commande ainsi que les câbles de transmission de données de LAPP sont flexibles. Cependant, le degré de souplesse, c'est-à-dire la mesure de mobilité et de flexion d'un câble, est déterminé par la structure et les propriétés des matériaux. Certains câbles ne permettent qu'une flexion occasionnelle, d'autres peuvent être pliés des millions de fois. De plus, certains câbles sont spécialement optimisés pour les sollicitations de mouvement axiaux, appelées torsions.
Découvrez les contorsionnistes des câbles !
Le saviez-vous ?
De quelle manière les câbles flexibles et extra-flexibles peuvent-ils être déplacés et où sont-ils utilisés ?
Si les câbles restent dans la position dans laquelle ils ont été installés, on parle d'une pose fixe et d'une utilisation statique. Ces câbles en pose fixe, généralement utilisés pour l'installation de bâtiments, ne sont déplacés que pour des raisons de maintenance, de réparation ou de transformation. De tels câbles ne sont donc soumis quasiment à aucun mouvement, mais surtout à aucune charge mobile permanente.
Dans les environnements industriels, il est beaucoup plus fréquent que les câbles soient déplacés presque toujours et partout : sur les parties mobiles des machines ou sur les stations d'usinage des lignes de production, dans les chaînes porte-câbles, sur les robots, dans les éoliennes et les plates-formes de forage pétrolier, dans les véhicules et les moteurs, sur les grues et les véhicules utilitaires – y compris dans les applications où se produisent des vibrations.
Regardons les sollicitations mobiles typiques auxquelles peuvent être confrontés les câbles conçus pour une utilisation mobile ou mobile en permanence :
Guide de câble flexible
Les câbles sont soumis à des mouvements occasionnels et non forcés.
Applications typiques
Machines-outils, appareils électriques portatifs, appareils électriques mobiles, enroulement et déroulement fréquents de tourets de câble, etc.
Flexion (mouvement linéaire)
Les câbles sont soumis en permanence à la charge résultant du mouvement de flexion.
Applications typiques
Dans les chaînes porte-câbles horizontales et verticales d'applications automatisées, l'un des lieux d'utilisation les plus difficiles pour un câble.
Là, les câbles d'énergie, de servo et de transmission de données sont situés étroitement les uns aux autres et se déplacent d'un côté et de l'autre au rythme de travail d'une machine. Parfois plus rapide que cinq mètres par seconde avec une accélération de la terre plus de cinq fois supérieure (5x 9,81 m/s²). Les câbles sont posés dans la chaîne porte-câbles de manière à ce qu'ils ne soient pliés que dans une seule direction.
Torsion (mouvement tridimensionnel)
Les câbles sont soumis en permanence à la charge résultant du mouvement de torsion.
Applications typiques
Une torsion douce et lente a lieu dans la boucle entre la nacelle et la tour d'une installation éolienne.
En revanche, de nombreux robots industriels sont beaucoup plus dynamiques et plus rapides. Ici, les câbles avec des angles de torsion élevés tournent autour d'eux-mêmes et sont en outre exposés à des vitesses de rotation rapides et à des courbures intenses. Les câbles sont prévus pour des mouvements 3D.
Qu'est-ce qu'une torsion exactement ?
Par torsion, on entend non pas une courbure du câble, c'est-à-dire un pli ou une courbure, mais une rotation du câble dans le sens longitudinal à un angle de torsion déterminé autour de lui-même. Cet angle de torsion est indiqué en degrés par mètre de longueur du câble. Une valeur typique est de 360°/m, ce qui signifie qu'un câble peut être torsadé une fois par mètre autour de son axe sans qu'il ne soit endommagé, et ce dans les deux sens. Ceci s'applique aux câbles sans blindage, avec blindage, la valeur est généralement de 180° ou une demi-tour par mètre.
La charge de mouvement d'une torsion ne peut agir sur le câble qu'axialement, ce qui est plutôt rare, ou bien, et c'est beaucoup plus vrai, une combinaison de flexion et de torsion simultanées.
Dans les applications en mouvement permanent, de fortes forces agissent souvent sur les câbles. Ils doivent être équipés pour des accélérations élevées, des freinages importants et des changements de direction rapides.
Comment sont construits les câbles extra-souples ?
Les câbles (de données) extra-souples sont généralement conçus soit pour des sollicitations linéaires telles que celles qui se produisent dans les chaînes porte-câbles, soit pour des sollicitations torsionnelles qui proviennent essentiellement de robots industriels. Il existe peu de câbles qui résistent à la fois à la flexion et à la torsion sur toute la durée de vie. Chez LAPP, vous les reconnaîtrez avec le nom de produit ROBOT.
Quelles sont les propriétés déterminantes des câbles pour chaînes porte-câbles ?
Les câbles doivent satisfaire à certaines exigences pour être considérés comme compatibles avec les chaînes porte-câbles, c'est-à-dire pour être adaptés au fonctionnement dans une chaîne porte-câbles :
Remarque : le rayon de courbure minimal des câbles doit correspondre au rayon de courbure appliqué du système de chaîne porte-câbles !
En principe, les brins torsadés et les conducteurs sont torsadés, car cela améliore la souplesse. Si tous les fils et les conducteurs étaient parallèles, chaque fois que le câble serait plié, les fils et les conducteurs situés à l'extérieur seraient étirés et ceux situés à l'intérieur seraient comprimés. Le câble deviendrait alors très rigide, certains conducteurs pourraient se rompre, des couches entières de conducteurs se déplaceraient éventuellement et entraîneraient une défaillance prématurée par ce que l'on appelle le "tire-bouchon". Le principe est le suivant : plus la longueur de pose est courte, c'est-à-dire le câblage des conducteurs, plus le câble est flexible.
Quelle construction de câble domine les câbles de robotique et de torsion ?
Si les rayons de courbure le permettent, des câbles robotiques spéciaux peuvent être utilisés comme des câbles de chaînes porte-câbles extra-souples, où des mouvements linéaires de courbure continue avec des paramètres définis agissent sur les câbles. Inversement, les câbles pour chaînes porte-câbles ne peuvent toutefois pas être utilisés dans le fonctionnement en trois dimensions des robots. Ceci est dû à la construction et peut être expliqué de manière simplifiée en jetant un coup d'œil à la structure de base des chaînes porte-câbles ou des câbles de robots.
Pour les câbles de chaînes porte-câbles, le principe est le suivant : plus la longueur de pose est courte, c'est-à-dire le câblage des conducteurs, plus l'assemblage est flexible. Pour les câbles pour applications robotiques, c'est exactement l'inverse, car plus la longueur de pose est longue, plus les torsions peuvent être prises avec précaution. En effet, si la longueur de pose est trop courte, les conducteurs pourraient se casser lors des mouvements tridimensionnels.
Les câbles de robots possèdent des lames coulissantes au-dessus de la couche extérieure et, en partie, également entre les couches, afin que l'assemblage des conducteurs à l'intérieur de la gaine puisse bien se déplacer en cas de torsion.
Pour un torsadage plus facile de l'assemblage des conducteurs, la gaine extérieure est généralement fabriquée sous forme d'extrusion de gaine et non sous forme d'extrusion par pression.
Quels paramètres d'application faut-il respecter ?
Les propriétés mentionnées ci-dessus ont une influence déterminante sur les paramètres d'application suivants, qui doivent être pris en compte lors du choix du câble.
Remarque : la conception de la chaîne porte-câbles doit toujours s'adapter aux caractéristiques des câbles / gaines et non l'inverse. Cependant, la durée de vie des câbles pour chaînes porte-câbles dépend en grande partie du montage correct dans la chaîne porte-câbles, du type de chaîne et de la qualité de la chaîne.
Pertinent pour les chaînes porte-câbles
Dans quelle mesure le câble peut-il être plié ? Le rayon de courbure a une influence décisive sur la durée de vie : plus le rayon de courbure est petit, plus la charge est grande pour le câble.
Pertinent pour les chaînes porte-câbles
La distance de déplacement exprime le nombre de mètres sur lesquels un câble de chaîne porte-câbles peut être posé en suspension horizontale ou verticale dans une chaîne porte-câbles.
Pertinent pour les chaînes porte-câbles
À quelle vitesse le câble pour chaîne porte-câbles est-il exposé dans la chaîne porte-câbles ? Les câbles de raccordement et de commande ainsi que les câbles de données conviennent généralement pour des vitesses allant jusqu'à 10 m/s.
À quelles accélérations le câble est-il exposé ?
Les câbles de transmission de données sont généralement accélérés jusqu'à 10 m/s2. Pour les câbles de raccordement et d'alimentation, des accélérations jusqu'à 80 m/s2 sont possibles.
Pertinent pour les chaînes porte-câbles
Combien de cycles de flexion peut supporter le câble pour chaîne porte-câbles dans la chaîne porte-câbles ?
C'est-à-dire combien de fois peut-il être plié sans que des altérations fonctionnelles soient perceptibles. Nos câbles pour chaînes porte-câbles sont testés pour plusieurs millions de cycles de flexion. Le nombre réel dépend fortement des paramètres des chaînes appliquées et des conditions environnementales locales.
Pertinent pour les applications de torsion
Combien de cycles de torsion résiste le câble de torsion dans l'application ?
En d'autres termes, combien de fois peut-il être tourné dans le sens axiale autour de l'angle spécifié sans que des altérations fonctionnelles soient perceptibles. Nos câbles de torsion sont testés pour plusieurs millions de cycles de torsion. Le nombre réel dépend fortement des conditions environnementales locales.
- Quelles températures règnent dans l'application ?
- À quel niveau d'humidité est exposé le câble ?
- Le câble est-il utilisé en intérieur ou en extérieur ?
- Y a-t-il des huiles, des substances chimiques ?
- Quel est le degré de pollution ?
Quelle est la flexibilité des câbles à fibre optique ?
Pour les débits de données très élevés sur de longues distances, les fibres optiques sont le premier choix. Elles sont composées de fibres plastiques (POF) pour des distances plus courtes jusqu'à 70 mètres, de fibres PCF (fibres de verre enrobées de plastique) pour des distances jusqu'à 100 mètres ainsi que de fibres de verre pour des distances encore plus grandes et pour des applications nécessitant des taux de transmission de données les plus élevés. En principe, tous les types de fibres conviennent aux applications mobiles, pour autant que les rayons de courbure recommandés soient respectés. Il n'y a donc pas à craindre qu'une fibre optique se fende. Pour des performances de transmission maximales, il convient toutefois de ne pas être inférieur à un rayon de courbure de 15 fois le diamètre des câbles à fibre optique. En dessous, ils ne se brisent pas, mais l'atténuation augmente, ce qui signifie que de la lumière est perdue dans le virage serré et que la qualité du signal en pâtit. La capacité d'un câble en fibre optique à supporter les mouvements dépend en grande partie des matériaux qui enveloppent les fibres. Souvent, c'est l'aramide, c'est-à-dire les fibres textiles qui confèrent leurs propriétés particulières aux gilets pare-balles ou aux plastiques renforcés de fibres. Lorsque le câble est étiré, la gaine textile absorbe la force de traction et empêche le câble à fibre optique de s'étirer.
Comment sont testés les câbles de transmission de données extra-souples ?
Mais ce qui est décisif, ce n'est pas ce qui est écrit sur le papier, mais ce qui en ressort dans des conditions réelles. Dans le centre de test de LAPP, les tests ont donc lieu de manière à ce que les résultats s'appliquent à de nombreuses applications réelles et que nous n'ayons pas à faire de fausses promesses.
Nos câbles extra-souples – une petite sélection
Avec les câbles extra-souples de LAPP, vous assurez la productivité de vos machines et installations.
Dans les applications en mouvement et concrètement là où le mouvement a finalement lieu, il est nécessaire que le moindre composant soit mobile. Les sollicitations ne doivent en aucun cas provoquer de dommages. En effet, ce n'est que si tous les composants durent suffisamment longtemps avant qu'une maintenance ne soit nécessaire, c'est-à-dire s'ils sont disponibles et offrent les performances requises que l'on peut atteindre une grande efficacité de l'installation.
Câbles de raccordement et de commande extra-souples de notre marque de produit ÖLFLEX®
De l'électricité ? – La force essentielle sans laquelle une machine ne fonctionnerait pas du tout.
Les signaux ? – Les décideurs qui déterminent le fonctionnement d’une machine.
Câbles de données Ethernet extra-souples de notre marque de produits ETHERLINE®
Nos câbles de transmission de données ETHERLINE® possèdent des caractéristiques de transmission différentes (performance selon la catégorie de câble « CAT ») pour supporter des charges élevées, être fortement pliés ou être remarquablement torsionnables. La structure spécifique du câble (2 ou 4 paires, feuillards au-dessus de l'assemblage des conducteurs, avec ou sans séparateur transversal, nombreux avec structure « Fast Connect » et gaine intérieure, matériau de la gaine en PVC ou PUR) a une influence majeure sur le domaine d'application ultérieur.
Câbles de données de bus de terrain extra-souples de notre marque de produit UNITRONIC®
Dans les systèmes de bus de terrain, il est également nécessaire d'utiliser des câbles de manière dynamique. Une résistance élevée aux interférences électromagnétiques va de soi. Pour éviter que des erreurs ne se produisent dans la transmission de signaux, les câbles appropriés doivent toujours être sélectionnés. Le tableau ci-dessous donne un petit aperçu des câbles de transmission de données extra-souples pour les systèmes de bus de terrain PROFIBUS et CAN.
Câble à fibre optique hautement flexible de notre marque de produit HITRONIC®
Si les câbles à fibre optique doivent résister aux sollicitations de flexion les plus élevées, il faut miser sur des produits qui présentent une élasticité particulière et qui sont fortement résistants mécaniquement. Pour cela, on propose des câbles à fibre optique à gaine extérieure en plastique avec une gaine extérieure en PUR de haute qualité. Les grands rayons de courbure permettent une utilisation en chaîne porte-câbles sans craindre de pertes optiques lors de la transmission de données. Découvrez ci-dessous nos principales recommandations :