CN105390190B - 一种工业机器人用电缆及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种工业机器人用电缆,其结构为:由导体外包裹绝缘层构成线芯;至少两根线芯绞合构成线组;多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套。本电缆的制造方法为1)由导体外包裹绝缘层构成线芯;2)至少两根线芯绞合构成线组;3)多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;4)缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套。与现有技术相比,本电缆的适应于工业机器人的超柔性抗扭抗弯要求,可满足扭转、弯曲移动1000万次以上的使用寿命要求。
Description
技术领域
本技术方案涉及适用于工业机器人用电缆及其制造方法,本方法制得的电缆适用于工业机器人本体、拖链、基座等各部位,属于电缆技术领域。
背景技术
工业机器人最早应用于汽车制造工业,常用于焊接,喷漆,上、下料和搬运。工业机器人延伸和扩大了人的手、足和大脑功能,它可代替人从事危险、有害、有毒、低温和高热等恶劣环境中的工作;代替人完成繁重、单调的重复劳动,提高劳动生产率,保证产品质量。工业机器人与数控加工中心、自动搬运小车以及自动检测系统可组成柔性制造系统和计算机集成制造系统,实现生产自动化。
我国《高端装备制造业“十二五”发展规划》及《智能制造装备“十二五”发展规划》中明确提出工业机器人是智能制造装备发展的重要内容,并将其列为我国装备制造业向高端方向发展的必需核心装备,由此可见工业机器人的国产化势不可挡,但机器人所用的驱动器、电机、减速器等核心关键部件,包括专用电缆仍受制于国外品牌,使得国产化进程受到严峻挑战。
发明内容
本技术方案提供的工业机器人用电缆是适用于工业机器人本体、拖链、基座等各部位,具备导电性好、屏蔽性好、抗扭抗弯性强、高耐磨、高强度、耐低温、耐油、耐气候及使用寿命长的工业机器人专用电缆,具体结构为:由导体外包裹绝缘层构成线芯;至少两根线芯绞合构成线组;多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套;
所述线芯中:所述导体由多根镀锡铜单丝或多根裸铜单丝绞合而成;所述绝缘层为在导体外挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料构成;绝缘层的厚度不小于0.23mm。
所述缆芯中:各线组绞合的节径比为9~12,绞合方向为左;填充为材质为尼龙、涤纶或芳纶。
所述第一屏蔽防护层和第二屏蔽防护层的材质相同,都是聚四氟乙烯PTFE带;
所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外,它们的绕包角为40°~45°,且搭盖率不小于25%;
所述屏蔽层采用直径大于0.12mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率不小于90%。
所述外护套是在第二屏蔽防护层外挤包热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU材料构成。
作为优选:
所述线芯中,绝缘层的厚度为0.24~0.31mm;
所述缆芯中,各线组绞合的节径比为9~12;
所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外,它们的绕包角为42°~43°,且搭盖率为20~25%;
所述屏蔽层采用直径0.14~0.16mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率为93~96%。
合理的节径比设计(包括导体、线组、缆芯三方面控制);
第一屏蔽防护层绕包方式比挤包方式外径尺寸更小,从而更柔软;
合理的屏蔽层尺寸设计,保证屏蔽功能的前提下,减小屏蔽丝直径,更易弯曲;
采用TPU护套材料,机械性能优异,柔软度高,适合特殊使用环境。
由于本电缆的特殊结构,在电缆的实际生产中遇到了问题:由于采用新的结构,采用传统生产工艺,或者是按照经验等在传统生产工艺上进行修正都无法生产出达到理论性能的电缆,甚至无法生产符合常规要求的电缆。为此,本发明提出一种新的制造方法,专用于该电缆,具体如下:
一种所述电缆的制造方法,步骤包括:
1)由导体外包裹绝缘层构成线芯;
2)至少两根线芯绞合构成线组;
3)多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;
4)缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套;
所述步骤1)中,导体由多根镀锡铜单丝或多根裸铜单丝绞合而成;所述绝缘层为在导体外挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料构成;绝缘层的厚度不小于0.23mm;
所述步骤3)中,各线组绞合的节径比为9~12,绞合方向为左;
所述步骤4)中,所述第一屏蔽防护层和第二屏蔽防护层的材质相同,都是聚四氟乙烯PTFE带;所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外,它们的绕包角为40°~45°,且搭盖率不小于25%;聚四氟乙烯PTFE带的厚度为0.05~0.1mm;
所述屏蔽层采用直径大于0.12mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率不小于90%;
所述外护套是在第二屏蔽防护层外挤包热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU材料构成。
所述步骤4)中,第一、二屏蔽防护层的绕包方向相反。
所述步骤1)中,挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料,然后对线芯进行分段冷却;
挤包:自进料到出料方向,挤塑机的机身温区为一区290~295℃、二区320~325℃、三区340~345℃、四区360~365℃、五区370~375℃;其中,一区为加料段,二区和三区为塑化段,四区为均化段,五区为机头定型段;
绝缘挤出时融压保持在190~220bar(优选为210bar),偏心度不大于15%;
拉伸比:10~30;拉伸平衡比:1.0~1.2;本发明的配模方式为:拉伸比=(DD2-DT2)/(db2-dc2);拉伸平衡比=(DD/db)/(DT/dc);其中DD:模套内径,DT:模芯外径,db:线芯外径,dc:导体外径;
生产时采用感应式加热器对导体进行预热,预热温度为70±10℃;
冷却:自挤塑机出料口至冷却结束,分为如下冷却区域(例如在冷却水槽中冷却,冷却区域的温度即为冷却水槽中冷却水的温度,水槽中的冷却水循环保持稳定的温度):
一区的冷却区域的温度范围是70~75℃、二区的冷却区域的温度范围是50~55℃、三区的冷却区域的温度范围是30~35℃,之后为自然冷却;
生产线速度80±5m/min;
在冷却结束后,进行冷压缩空气干燥处理,并采用激光打标工艺处理编码印字;
绝缘层的厚度为0.24~0.31mm;
所述步骤4)中,第一、二屏蔽防护层的绕包方向相反;第一、二屏蔽防护层的绕包角为42°~43°,且搭盖率为20~25%;
所述屏蔽层采用直径0.14~0.16mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率为93~96%;
外护套的制造方法为:
原材料预处理工艺:
1、干燥温度:110℃左右3-4小时(色母与料放在一起烘干)(色母添加比例在3-4%左右)
2、加工温度:
自进料到出料方向,挤塑机的机身温区如下表:
3、挤出机螺杆设计:压缩比2.5±2,L/D:25-30:1的单螺杆挤出机。
4、放100目滤网两张;
在生产结束后,进行冷压缩空气干燥处理,并采用激光打标工艺处理护套表面标识。
与现有技术相比,本电缆的适应于工业机器人的超柔性抗扭抗弯要求,可满足扭转、弯曲移动1000万次以上的使用寿命要求。采用本方法制造的电缆,其一次合格率到达98%以上。
附图说明
图1是本实施例电缆的径向截面结构示意图。
图中:1、导体,2绝缘,3、线芯,4线组,5填充,6、缆芯,7、第一屏蔽保护层,8、屏蔽层,9、第二屏蔽保护层,10、外护套。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本技术方案作进一步描述:
如图1,一种工业机器人用电缆,其结构为:由导体外包裹绝缘层构成线芯;至少两根线芯绞合构成线组;多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套;
所述线芯中:所述导体由多根镀锡铜单丝或多根裸铜单丝绞合而成;所述绝缘层为在导体外挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料构成;绝缘层的厚度不小于0.23mm。
所述缆芯中:各线组绞合的节径比为9~12,绞合方向为左;填充为材质为尼龙、涤纶或芳纶。
所述第一屏蔽防护层和第二屏蔽防护层的材质相同,都是聚四氟乙烯PTFE带;
所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外,它们的绕包角为40°~45°,且搭盖率不小于25%;
所述屏蔽层采用直径大于0.12mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率不小于90%。
所述外护套是在第二屏蔽防护层外挤包热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU材料构成。
本例中,线组由两根线芯绞合构成,缆芯由6根线组绞合构成。本例优选为:
所述线芯中,绝缘层的厚度为0.24~0.31mm;
所述缆芯中,各线组绞合的节径比为9~12;
所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外,它们的绕包角为42°~43°,且搭盖率为20~25%;
所述屏蔽层采用直径0.14~0.16mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率为93~96%。
本电缆的制造方法如下述步骤:
1)由导体外包裹绝缘层构成线芯;
2)至少两根线芯绞合构成线组;
3)多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;
4)缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套;
所述步骤1)中,导体由多根镀锡铜单丝或多根裸铜单丝绞合而成;所述绝缘层为在导体外挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料构成;绝缘层的厚度不小于0.23mm;
所述步骤3)中,各线组绞合的节径比为9~12,绞合方向为左;
所述步骤4)中,所述第一屏蔽防护层和第二屏蔽防护层的材质相同,都是聚四氟乙烯PTFE带;所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外,它们的绕包角为40°~45°,且搭盖率不小于25%;聚四氟乙烯PTFE带的厚度为0.05~0.1mm;
所述屏蔽层采用直径大于0.12mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率不小于90%;
所述外护套是在第二屏蔽防护层外挤包热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU材料构成。
所述步骤1)中:
在导体外挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料构成绝缘层,绝缘层的厚度为0.24~0.31mm,然后对线芯进行分段冷却;先对导体进行预热,预热温度为70±10℃;
挤包:自进料到出料方向,挤塑机的机身温区为一区290~295℃、二区320~325℃、三区340~345℃、四区360~365℃、五区370~375℃;其中,一区为加料段,二区和三区为塑化段,四区为均化段,五区为机头定型段;
绝缘挤出时融压保持在190~220bar,偏心度不大于15%;
拉伸比:10~30;拉伸平衡比:1.0~1.2;
冷却:自挤塑机出料口至冷却结束,分为如下冷却区域:
一区的冷却区域的温度范围是70~75℃、二区的冷却区域的温度范围是50~55℃、三区的冷却区域的温度范围是30~35℃,之后为自然冷却;
生产线速度80±5m/min;
所述步骤4)中:
第一、二屏蔽防护层的绕包方向相反;第一、二屏蔽防护层的绕包角为42°~43°,且搭盖率为20~25%;
所述屏蔽层采用直径0.14~0.16mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率为93~96%;
外护套的制造方法为采用挤塑机挤包护套料,要求如下:
首先对护套料进行预处理:在110±10℃下干燥3~4小时;如果护套料中添加色母料,则连同色母料一同干燥,添加色母料的质量为护套料质量的3~4%;
挤塑机的要求如下:
自进料到出料方向,挤塑机的机身温区如下表:
第一段为加料段,第二段和第三段为塑化段,第四段为均化段;
挤出机螺杆为:压缩比是2.5±2,螺杆长径比L/D是25~30:1的单螺杆挤出机。
例1,
所述步骤1)中:
挤塑机的机身温区为一区295℃、二区325℃、三区345℃、四区365℃、五区375℃;
绝缘挤出时融压保持在210bar;
冷却:一区的冷却区域的温度75℃、二区的冷却区域的温度53℃、三区的冷却区域的温度32℃,之后为自然冷却;
所述步骤4)中:
挤塑机的机身温区如下表:
例2,
所述步骤1)中:
挤塑机的机身温区为一区290℃、二区320℃、三区340℃、四区360℃、五区370℃;
绝缘挤出时融压保持在220bar;
冷却:一区的冷却区域的温度70℃、二区的冷却区域的温度50℃、三区的冷却区域的温度30℃,之后为自然冷却;
所述步骤4)中:
挤塑机的机身温区如下表:
例3,
所述步骤1)中:
挤塑机的机身温区为一区293℃、二区322℃、三区344℃、四区362℃、五区372℃;
绝缘挤出时融压保持在200bar;
冷却:一区的冷却区域的温度72℃、二区的冷却区域的温度52℃、三区的冷却区域的温度33℃,之后为自然冷却;
所述步骤4)中:
挤塑机的机身温区如下表:
上述例子中,例1的一次合格率达到99.7%,例2的一次合格率为98.9%,例2的一次合格率为99.3%。
本电缆的主要性能参数检测如表1和表2:
表1
表2
Claims (4)
1.一种工业机器人用电缆的制造方法,其特征是
所述工业机器人用电缆,其结构为:由导体外包裹绝缘层构成线芯;至少两根线芯绞合构成线组;多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套;
所述工业机器人用电缆的制造方法,其步骤包括:
1)由导体外包裹绝缘层构成线芯;
2)至少两根线芯绞合构成线组;
3)多根线组围绕电缆的轴线绞合构成缆芯,且在电缆的轴线位置设有填充;
4)缆芯外自内而外依次包裹有第一屏蔽防护层、屏蔽层、第二屏蔽防护层和外护套;
所述步骤1)中,导体由多根镀锡铜单丝或多根裸铜单丝绞合而成;所述绝缘层为在导体外挤包氟化乙烯丙烯共聚物绝缘料构成;绝缘层的厚度为0.24~0.31mm;
所述步骤3)中,各线组绞合的节径比为9~12,绞合方向为左;
所述步骤4)中,所述第一屏蔽防护层和第二屏蔽防护层的材质相同,都是聚四氟乙烯PTFE带;所述第一、二屏蔽防护层都采用绕包方式把聚四氟乙烯PTFE带包裹在缆芯外;聚四氟乙烯PTFE带的厚度为0.05~0.1mm;
所述屏蔽层采用镀锡铜丝或裸铜丝编织构成;
所述外护套是在第二屏蔽防护层外挤包热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU材料构成;
所述步骤1)中:
先对导体进行预热,预热温度为70±10℃;
挤包:自进料到出料方向,挤塑机的机身温区为一区290~295℃、二区320~325℃、三区340~345℃、四区360~365℃、五区370~375℃;其中,一区为加料段,二区和三区为塑化段,四区为均化段,五区为机头定型段;
绝缘挤出时融压保持在190~220bar,偏心度不大于15%;
拉伸比:10~30;拉伸平衡比:1.0~1.2;
冷却:自挤塑机出料口至冷却结束,分为如下冷却区域:
一区的冷却区域的温度范围是70~75℃、二区的冷却区域的温度范围是50~55℃、三区的冷却区域的温度范围是30~35℃,之后为自然冷却;
生产线速度80±5m/min;
所述步骤4)中:
第一、二屏蔽防护层的绕包方向相反;第一、二屏蔽防护层的绕包角为42°~43°,且搭盖率为20~25%;
所述屏蔽层采用直径0.14~0.16mm的镀锡铜丝或裸铜丝编织构成,编织覆盖率为93~96%;
外护套的制造方法为采用挤塑机挤包护套料,要求如下:
首先对护套料进行预处理:在110±10℃下干燥3~4小时;如果护套料中添加色母料,则连同色母料一同干燥,添加色母料的质量为护套料质量的3~4%;
挤塑机的要求如下:
自进料到出料方向,挤塑机的机身温区如下表:
第一段为加料段,第二段和第三段为塑化段,第四段为均化段;
挤出机螺杆为:压缩比是2.5±2,螺杆长径比L/D是25~30:1的单螺杆挤出机。
2.根据权利要求1所述的制造方法,其特征是
所述步骤1)中:
挤塑机的机身温区为一区295℃、二区325℃、三区345℃、四区365℃、五区375℃;
绝缘挤出时融压保持在210bar;
冷却:一区的冷却区域的温度75℃、二区的冷却区域的温度53℃、三区的冷却区域的温度32℃,之后为自然冷却;
所述步骤4)中:
挤塑机的机身温区如下表:
3.根据权利要求1所述的制造方法,其特征是
所述步骤1)中:
挤塑机的机身温区为一区290℃、二区320℃、三区340℃、四区360℃、五区370℃;
绝缘挤出时融压保持在220bar;
冷却:一区的冷却区域的温度是70℃、二区的冷却区域的温度是50℃、三区的冷却区域的温度是30℃,之后为自然冷却;
所述步骤4)中:
挤塑机的机身温区如下表:
4.根据权利要求1所述的制造方法,其特征是
所述步骤1)中:
挤塑机的机身温区为一区293℃、二区322℃、三区344℃、四区362℃、五区372℃;
绝缘挤出时融压保持在200bar;
冷却:一区的冷却区域的温度是72℃、二区的冷却区域的52℃、三区的冷却区域的温度是33℃,之后为自然冷却;
所述步骤4)中:
挤塑机的机身温区如下表:
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