[实用新型]一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆

说明书

技术领域

本实用新型属于电缆技术领域，具体设计一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆。

背景技术

德国政府提出的“工业4.0”概念被称为第四次工业革命，在全球范围内引发新一轮的工业转型竞赛。未来将有越来越多的领域普及机器人、工业自动化、智能化。工信部等部委印发的《机器人产业发展规划》认为，到2020年，我国服务机器人年销售收入超过300亿元，而且随着工业自动化进程仍将保持高增长态势。机器人电缆是机器人的“血管”和“神经”，是机器人的重要零部件。高柔性、耐弯曲、抗扭转、高寿命的机器人专用电缆必将成为国内外一流机械及机械设备制造商的首选电缆。

机器人电缆导体柔韧性、绝缘材料的要求、线芯的组合、辅助材料的搭配、屏蔽的要求和外护套的材料与要求，这些都与常规电缆是有区别的，加上因高速运动，电缆的整体性要求也是相当严格的。如采用工艺不当和选材有误，此电缆会因弯曲、扭转而断裂，这是很普遍的现象。工业机器人用高性能机器人电缆绝大部分仍依赖进口，国内绝大部分企业生产的机器人电缆只能应用在一些扭转和弯曲频率低、幅度小、速度慢的非关键部位。同时，国外企业对机器人电缆制造技术严格保密，国内企业没有相应机器人电缆标准可用于参考。因此，研制高性能机器人电缆材料，突破高柔性机器人电缆设计和制造技术难题，实现机器人电缆国产化，对我国电线电缆行业和机器人产业的发展具有重要意义。

发明内容

本实用新型通过新材料研制应用和电缆结构、制造工艺优化设计，保证电缆在频繁弯折的工作条件下具有长寿命。本实用新型提供的机器人电缆适用于工业机器人长期弯折运动部位，具备高柔性、屏蔽性好、抗扭转和弯曲性强、高耐磨、耐油、使用寿命长（弯曲、扭转次数均超过2000万次）。

本实用新型采取以下技术方案来实现，一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆具体结构为：由控制线组、若干个动力线芯和棉丝填充绳绞合而成缆芯，缆芯自内而外依次包覆第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套；所述动力线芯由导体和导体外包覆的绝缘层构成；所述控制线组由四根控制线芯绞合而成，所述控制线芯由导体和导体外包覆的绝缘层构成；所述棉丝填充绳由若干根棉丝绞合而成。

前述的一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆，其特征在于：所述导体为多股精细镀锡软铜丝规则绞合而成，单丝直径为0.05mm-0.08mm。

前述的一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆，其特征在于：所述导体外包覆的绝缘层为自主研发的耐热、耐弯折热塑性材料。

前述的一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆，其特征在于：所述缆芯中的控制线组绞合的节径比为9-15倍，绞合方向为左向；控制线组、若干个动力线芯和棉丝填充绳绞合而成缆芯，控制线组和若干个动力线芯之间的间隙为棉丝填充绳。

前述的一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆，其特征在于：缆芯外包覆的第一屏蔽防护层和第二屏蔽防护层材质相同，均为聚四氟乙烯带。

前述的一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆，其特征在于：所述屏蔽层采用单丝直径为0.13mm的镀锡铜丝，编织节距为35±2mm，铜丝编织层覆盖密度为85%～90%。

前述的一种机器人用高柔性抗扭转复合电缆，其特征在于：第二屏蔽防护层外包覆的外护套材质为聚氨酯弹性体，具有优异的高强度、耐磨、耐油、能够承受高机械应力等特性。

通过新材料研制应用和电缆结构、制造工艺优化设计，使本实用新型具有以下有益效果：

1、所述导体采用单丝直径为0.05mm-0.08mm的多股精细镀锡软铜丝规则绞合而成，提高了电缆整体的耐弯曲性和柔软性，镀锡铜导体能显著提高铜导体抗氧化性和可焊接性；多股精细镀锡软铜丝规则绞合解决了在高速扭转移动环境下电缆导体折断的问题。

2、所述导体外包覆的耐热、耐弯折热塑性绝缘材料，除了具有优异的电绝缘性能，还具有较高的机械强度、耐磨和抗疲劳等性能。

3、所述聚四氟乙烯带，具有强度高、耐腐蚀、摩擦系数低（目前固体材料摩擦系数最低的材料）等主要性能；聚四氟乙烯带（PTFE）可吸收编织屏蔽层因扭转产生的扭力，可以完成必要的抵消运动，而且由于减少摩擦力且PTFE不易产生静电，提高了可靠性和安全性。所述棉丝填充材料，柔软、强度高、抗拉伸性能好，还能吸收因扭转运动产生的扭力。

4、所述镀锡铜丝屏蔽层，既增加电缆柔软抗张性能，还防止外界电场与磁场对电缆信号传输的影响，具有良好的屏蔽作用，提高电缆的干挠防卫度，有效抑制外部无用信号干扰，还可减少电缆部件间因相对滑动磨擦引起的电荷积聚和释放的影响。