工業機器人用柔軟型電纜的制作方法

本發明涉及一種機器人電纜，尤其涉及一種工業機器人用柔軟型電纜。

背景技術：

隨著我國經濟社會的不斷發展，國家對用機械代替人工操作的技術日益重視，以及我國未來科技化、智能行業和電力行業的不斷發展，將為機械臂/ 機械手帶來前所未有的發展前景，由于機械臂使用環境千差萬別，這就要求與機械臂配套使用的電纜要具有優異的電性能，同時兼顧優越的物理機械性能。

目前國內專用的機械臂電纜，由于電纜的柔軟性，耐磨性不好，使用壽命往往較短，而且這些電纜不能夠承受機械外力。在電纜受到承重或抗拉的外力下，電纜往往會受到損傷。在電纜反復的彎曲情況下，對彎曲性能提出了更大的挑戰，常用的鋼絲可能會出現斷裂，這樣就起不到承重和抗拉作用，斷裂的鋼絲還有可能把絕緣或護套扎破造成事故。

如何設計一種機械臂用電纜，能夠保證10萬次以上的頻繁往復運動過程中信號傳輸保證穩定，成為本領域技術人員努力的方向。

技術實現要素：

本發明提供一種工業機器人用柔軟型電纜，此工業機器人用柔軟型電纜摩擦系數小、柔軟抗拉伸、無摩擦靜電產生、頻繁移動后仍然能保證結構穩定的工業機器人用柔軟型電纜，電纜抗拉伸強度提高5%，抗彎曲次數提升10~20%，10000次彎曲衰減變化值小于5%。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種工業機器人用柔軟型電纜，包括八個金屬導體單元和芳綸加強件，此金屬導體單元外表面包覆有絕緣聚丙烯層，所述金屬導體單元包括位于中心的芳綸纖維、由若干根絞合于芳綸纖維外表面的第一錫銅合金導體、第一無氧銅導體組成的內導電層、由若干根第二錫銅合金導體、第二無氧銅導體絞合于內導電層外表面形成外導體層，所述第一錫銅合金導體和第一無氧銅導體直徑相等，所述第二錫銅合金導體和第二無氧銅導體直徑相等，所述第一錫銅合金導體、第一無氧銅導體直徑大于第二錫銅合金導體、第二無氧銅導體直徑，所述內導電層中第一錫銅合金導體、第一無氧銅導體交替排列，所述外導體層中第二錫銅合金導體、第二無氧銅導體交替排列；

所述八個金屬導體單元兩兩絞合形成第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對且各自外表面均繞包有第一聚四氟乙烯帶，所述第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對絞合于所述芳綸加強件外表面形成纜芯；

一第二聚四氟乙烯層縱包所述纜芯外表面，所述第二聚四氟乙烯層與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對之間間隙填充有若干根棉紗；

一棉纖維線纏繞于所述第二聚四氟乙烯層外表面形成緩沖滑動層，此棉纖維線纏繞方向與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對絞合方向相反，若干根金屬絲并排地纏繞于所述緩沖滑動層外表面形成金屬屏蔽層，此金屬屏蔽層中金屬絲纏繞與所述棉纖維線相反；

一第三聚四氟乙烯層繞包于所述金屬屏蔽層外表面，一外護套層包覆于所述第三聚四氟乙烯層外表面，所述芳綸加強件直徑為190~210D，第一錫銅合金導體與第二錫銅合金導體直徑比為10：6~8。

上述技術方案中進一步的改進技術方案如下：

1. 上述方案中，所述第一錫銅合金導體、第二錫銅合金導體中錫含量占0.6%。

2. 上述方案中，所述棉纖維線疏繞于所述第二聚四氟乙烯層外表面。

由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：

1. 本發明工業機器人用柔軟型電纜，其第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對各自外表面均繞包有第一聚四氟乙烯帶并絞合形成纜芯，第二聚四氟乙烯層縱包所述纜芯外表面，在頻繁的彎曲過程中，克服了第一、第二、第三和第四對稱絕緣線以及各自金屬導體單元之間的距離和節距發生改變，從而引起電氣性能的改變；而且頻繁的彎曲過程中，第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對各自外表面均繞包有第一聚四氟乙烯帶，且第二聚四氟乙烯層通過縱包方式包覆具有四個第一聚四氟乙烯帶的對稱絕緣線對，由于第一聚四氟乙烯帶和第二聚四氟乙烯層具有摩擦系數低、強度高、耐腐蝕、絕緣性能好，該帶材的摩擦系數是0.04，是目前固體材料中摩擦系數最低的材料，且在金屬屏蔽層前通過縱包的方式包覆，減少由于繞包結構產生的搭接造成的摩擦力的增加，使得頻繁彎曲時纜芯的結構變化影響降到最低；其次，由于減少摩擦力且聚四氟乙烯帶不容易產生靜電，也大大減少了靜電的產生，提高性能可靠性和安全性。

2. 本發明工業機器人用柔軟型電纜，其所述第二聚四氟乙烯層與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對之間間隙填充有若干根棉紗，一棉纖維線纏繞于所述第二聚四氟乙烯層外表面形成緩沖滑動層，此棉纖維線纏繞方向與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對絞合方向相反，若干根金屬絲纏繞于所述緩沖滑動層外表面形成金屬屏蔽層，此金屬屏蔽層中金屬絲并排地纏繞與所述棉纖維線相反，保證彎曲時，銅絲有足夠的移動位置而不產生拉伸造成斷線，同時銅絲與絕緣滑動層之間更容易滑動而不產生靜電干擾，該結構既能保證電纜的柔軟度，也保證了頻繁彎曲后的屏蔽效果。

3. 本發明工業機器人用柔軟型電纜，所述纜芯與外護套層之間依次設置有第二聚四氟乙烯層，一棉纖維線纏繞于所述第二聚四氟乙烯層外表面形成緩沖滑動層，若干根金屬絲并排地纏繞于緩沖滑動層形成金屬屏蔽層，一第三聚四氟乙烯層繞包于所述金屬屏蔽層外表面，在金屬屏蔽層與外護套之間形成緩沖，避免在電纜的往復運動中，外護套與屏蔽層之間產生靜電干擾。同時，聚四氟乙烯帶的性能比較柔軟、光滑，不會影響到電纜的柔軟度，通過護套擠出時的工藝控制，光滑的表面使得在彎曲過程中纜芯與護層之間容易產生滑動，減小外力對銅導體及鍍錫銅絲編織層的拉伸，延長使用壽命。

4. 本發明工業機器人用柔軟型電纜，其金屬導體單元包括位于中心的芳綸纖維、由若干根絞合于芳綸纖維外表面的錫銅合金導體組成的內導電層、由若干根無氧銅導體絞合于內導電層外表面形成外導體層，提高了抗拉伸強度，保證了芳綸纖維在電纜結構中心位置的穩定；第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對絞合于一芳綸加強件外表面形成纜芯；保證了電纜結構穩定，使得產品的抗拉伸強度提高300%以上，抗彎曲次數提升300~500%，10000次彎曲衰減變化值小于2%。

5. 本發明工業機器人用柔軟型電纜，其金屬導體單元包括位于中心的芳綸纖維、由若干根絞合于芳綸纖維外表面的第一錫銅合金導體、第一無氧銅導體組成的內導電層、由若干根第二錫銅合金導體、第二無氧銅導體絞合于內導電層外表面形成外導體層，所述第一錫銅合金導體和第一無氧銅導體直徑相等，所述第二錫銅合金導體和第二無氧銅導體直徑相等，所述第一錫銅合金導體、第一無氧銅導體直徑大于第二錫銅合金導體、第二無氧銅導體直徑，所述第一錫銅合金導體、第二錫銅合金導體中錫含量占0.6%，所述內導電層中第一錫銅合金導體、第一無氧銅導體交替排列，所述外導體層中第二錫銅合金導體、第二無氧銅導體交替排列，采用不同種類的導體和不同直徑的導體混合作為導體單元，相對于單一直徑的銅導體或合金導體，改善了電氣特性及抗彎曲特性；再次，不同材質導體交替混合結構，解決了導體抗拉力的均勻分布，彎曲時不存在局部抗拉力薄弱的區域。同時解決了導體電阻的均勻分布，在信號傳輸時更均勻。采用第一導體與第二導體直徑的差異性分布，使得外層的抗拉受力點分布更細密，更均勻。解決了導體外層彎曲時承受更大拉伸力及擠壓力容易斷裂的問題。同時外層導體直徑較小，使絞合導體表面更平整，信號傳輸時在導體表面的電磁波更均勻，減小電磁畸變，降低了衰減值。

附圖說明

附圖1為本發明工業機器人用柔軟型電纜結構示意圖；

附圖2為本發明緩沖滑動層和金屬屏蔽層結構示意圖；

附圖3為附圖2中A-A剖面結構示意圖；

附圖4為本發明金屬導體單元結構示意圖；

附圖5為對比例電纜的結構示意圖。

以上附圖中：1、金屬導體單元；2、絕緣聚丙烯層；3、第一對稱絕緣線對；4、第二對稱絕緣線對；5、第三對稱絕緣線對；6、第四對稱絕緣線對；7、第一聚四氟乙烯帶；8、纜芯；9、第二聚四氟乙烯層；10、棉紗； 12、緩沖滑動層；13、金屬絲；14、金屬屏蔽層；15、第三聚四氟乙烯層；16、外護套層；17、棉纖維線；18、聚酯帶；19、金屬編織層；20、芳綸纖維；21、芳綸加強件；22、第一錫銅合金導體；23、第一無氧銅導體；24、第二錫銅合金導體；25、第二無氧銅導體。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述：

實施例：一種工業機器人用柔軟型電纜，包括：八個金屬導體單元1和芳綸加強件21，此金屬導體單元1外表面包覆有絕緣聚丙烯層2，所述金屬導體單元1包括位于中心的芳綸纖維20、由若干根絞合于芳綸纖維20外表面的第一錫銅合金導體22、第一無氧銅導體23組成的內導電層、由若干根第二錫銅合金導體24、第二無氧銅導體25絞合于內導電層外表面形成外導體層，所述第一錫銅合金導體22和第一無氧銅導體23直徑相等，所述第二錫銅合金導體24和第二無氧銅導體25直徑相等，所述第一錫銅合金導體22、第一無氧銅導體23直徑大于第二錫銅合金導體24、第二無氧銅導體25直徑，所述第一錫銅合金導體22、第二錫銅合金導體24中錫含量占0.6%，所述內導電層中第一錫銅合金導體22、第一無氧銅導體23交替排列，所述外導體層中第二錫銅合金導體24、第二無氧銅導體25交替排列；

所述八個金屬導體單元1兩兩絞合形成第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6且各自外表面均繞包有第一聚四氟乙烯帶7，所述第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6絞合于所述芳綸加強件21外表面形成纜芯8；

一第二聚四氟乙烯層9縱包所述纜芯8外表面，所述第二聚四氟乙烯層9與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6之間間隙填充有若干根棉紗10；

在頻繁的彎曲過程中，克服了第一、第二、第三和第四對稱絕緣線以及各自金屬導體單元之間的距離和節距發生改變，從而引起電氣性能的改變；而且頻繁的彎曲過程中，第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對各自外表面均繞包有第一聚四氟乙烯帶，且第二聚四氟乙烯層通過縱包方式包覆具有四個第一聚四氟乙烯帶的對稱絕緣線對，由于第一聚四氟乙烯帶和第二聚四氟乙烯層具有摩擦系數低、強度高、耐腐蝕、絕緣性能好，該帶材的摩擦系數是0.04，是目前固體材料中摩擦系數最低的材料，且在金屬屏蔽層前通過縱包的方式包覆，減少由于繞包結構產生的搭接造成的摩擦力的增加，使得頻繁彎曲時纜芯的結構變化影響降到最低；其次，由于減少摩擦力且聚四氟乙烯帶不容易產生靜電，也大大減少了靜電的產生，提高性能可靠性和安全性；

一棉纖維線17纏繞于所述第二聚四氟乙烯層9外表面形成緩沖滑動層12，此棉纖維線17纏繞方向與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6絞合方向相反，若干根金屬絲13并排地纏繞于所述緩沖滑動層12外表面形成金屬屏蔽層14，此金屬屏蔽層14中金屬絲13纏繞與所述棉纖維線17相反；保證彎曲時，銅絲有足夠的移動位置而不產生拉伸造成斷線，同時銅絲與絕緣滑動層之間更容易滑動而不產生靜電干擾，該結構既能保證電纜的柔軟度，也保證了頻繁彎曲后的屏蔽效果；

一第三聚四氟乙烯層15繞包于所述金屬屏蔽層14外表面，一外護套層16包覆于所述第三聚四氟乙烯層15外表面。在金屬屏蔽層與外護套之間形成緩沖，避免在電纜的往復運動中，外護套與屏蔽層之間產生靜電干擾。同時，聚四氟乙烯帶的性能比較柔軟、光滑，不會影響到電纜的柔軟度，通過護套擠出時的工藝控制，光滑的表面使得在彎曲過程中纜芯與護層之間容易產生滑動，減小外力對銅導體及鍍錫銅絲編織層的拉伸，延長使用壽命。

上述棉纖維線17疏繞于所述第二聚四氟乙烯層9外表面。

對比例：一種機械臂用數據線纜，包括八個金屬導體單元1，此金屬導體單元1外表面包覆有絕緣聚丙烯層2，所述金屬導體單元1由若干根銅導線11絞合而成；

所述八個金屬導體單元1兩兩絞合形成第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6，所述第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6絞合形成纜芯8，一聚酯帶18繞包所述纜芯8外表面，所述聚酯帶18與第一、第二、第三和第四對稱絕緣線對3、4、5、6之間間隙填充有若干根棉紗10；

由若干根銅絲編織而成的金屬編織層19位于聚酯帶18外表面，一外護套層16包覆于所述金屬編織層19外表面。

上述第一錫銅合金導體22與第二錫銅合金導體24直徑比為10：6~8。

上述芳綸加強件21直徑為190~210D。

上述棉纖維線17疏繞于所述第二聚四氟乙烯層9外表面。

性能測試數據如表1所示：

表1

上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。