CN109637723B - 一种工业机器人用电缆 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种工业机器人用电缆，涉及电缆技术领域，包括护套层及线芯，护套层内侧壁上设置有导向槽，护套层中同轴滑移设有分线架，分线架呈多边形设置且各边与护套层内侧壁之间形成第一置线通道；分线架的中部设置有缆芯，缆芯的外侧壁与分线架的内侧壁之间形成第二置线通道，第一置线通道与第二置线通道中均设有线芯；分线架、线芯侧壁均连接有拉绳，通过在电缆中设置分线架，使得电缆中的各条线芯分隔设置，相互并不接触，当其中一根线芯损坏时，可以方便地利用拉绳将损坏的线芯抽出替换，使得电缆能够在短时间内修复并且再次利用，同时，当工业机器人机械臂更换时，可以针对性的在电缆中的增加或减少相关的控制线缆，运维十分方便。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，更具体地说，它涉及一种工业机器人用电缆。
背景技术
工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。工业机器人本质是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
在工业机器人的各个关节机械手之间，连接有各种电力电缆以及控制线缆，上述电力电缆与控制电缆均被内置于同一个护套中，如专利公开号为CN108461184A的中国专利，提出了一种复合型超柔性机器人电缆。在工业机器人运转过程中，电缆往复弯折运动，本身会受到扭转力以及拉伸力的影响，由于材料的耐受性有限，一段时间后电缆中的线芯便会出现裂纹甚至断裂的情况，使得整个电缆失去部分功能。现有技术中，遇到上述情况的通常做法是重新更换一根新的电缆，即电缆中的一根线芯出现损坏，则整个电缆均被废弃，这样能够最大限度的缩短工业机器人的当机时间，保证工业机器人的正常运转。
对于更换后的电缆，当前的处理方式往往就是直接废弃。在实际生产过程中，越是精密的工业机器人，其对应的电缆造价越是昂贵，主要是其内部所含的材料价格很高，如为了保证控制信号的快速传输，采用专用光纤作为传输媒介，为了保证信号传输的通畅，采用贵金属材料制成信号传输线或信号转接端口，为了减少干扰，采用昂贵的屏蔽涂层。为了减少工业机器人的维护成本，减少电缆的损坏率并且对损坏后的电缆加以利用，是一种切实可行的措施。
发明内容
针对实际运用中工业机器人电缆使用一段时间后容易发生损坏且损坏后不易加以再次利用的问题，本发明目的在于提出一种工业机器人用电缆，通过对电缆内部的结构加以改进，使得电缆具有更强的抗扭转以及抗拉伸性能，同时，利用特殊的分线结构，使得电缆损坏后可以快速更换损坏的线芯，整个电缆修复后可以重复使用，进而降低了工业机器人寿命周期内的维护成本，具体方案如下：
一种工业机器人用电缆，包括护套层以及内置于所述护套层中的线芯，所述护套层内侧壁上沿其长度方向设置有导向槽，所述护套层中同轴滑移设置有软性分线架，所述分线架垂直于其长度方向的截面呈多边形设置且各边与护套层内侧壁之间形成用于放置线芯的第一置线通道；
所述分线架的中部中空且设置有缆芯，所述缆芯的外侧壁与分线架的内侧壁之间形成第二置线通道，所述第一置线通道与第二置线通道中均设置有线芯；
所述分线架、线芯侧壁均固定连接有拉绳。
通过上述技术方案，电缆中的各条线芯分隔设置，相互并不接触，当其中一根线芯损坏时，可以方便地利用拉绳将损坏的线芯抽出替换，使得电缆能够在短时间内修复并且二次利用。在使用过程中，当电缆发生弯折时，线芯受到拉伸或扭转力的作用，挤压分线架，由于分线架采用软性材料制成且内部中空，使得线芯具有较大的运动空间，能够将自身受到的拉伸力或扭转力转化为自身的运动，由此减少表面应力聚集对线芯造成损坏。
进一步的，所述线芯包括控制线缆以及电力线缆，所述线芯包括内置的信号或电力传输导体以及设置于上述传输导体外壁的绝缘保护层；
所述控制线缆设置于第二置线通道中，所述电力线缆设置于所述第一置线通道中。
通过上述技术方案，内置于第二置线通道中的控制线缆能够受到更大的保护，不易损坏。
进一步的，所述第一置线通道与第二置线通道的内侧壁上均设置有用于减少与线芯之间摩擦力的防阻层。
通过上述技术方案，能够降低线芯与第一置线通道与第二置线通道之间的摩擦力。
进一步的，所述第一置线通道与第二置线通道的内侧壁与所述防阻层之间均设置有屏蔽层。
通过上述技术方案，可以避免电缆外部或电缆内部的电磁信号对控制线缆产生干扰，提升工业机器人的控制精度。
进一步的，所述防阻层上绕分线架的周向设置有波浪状的凸起。
通过上述技术方案，可以有效地减少线芯与防阻层之间的接触面积，进而减少线芯与分线架之间的摩擦，使得更换线芯的操作更加容易，同时，波浪状的凸起设置，也增强了防阻层自身的抗弯折能力。
进一步的，所述护套层由内至外依次包括内护层、编织屏蔽层、防火无纺布层以及外护层。
通过上述技术方案，使得电缆具有耐火、抗冲击以及电磁干扰的性能。
进一步的，所述缆芯由若干尼龙丝或棉丝绞合而成；或
所述缆芯由实心塑料材料制成，所述缆芯的外壁与分线架的内侧壁之间填充有弹性橡胶片。
通过上述技术方案，利用尼龙丝或棉丝绞合制成缆芯，使得缆芯自身柔性得以提升，便于电缆弯折，提升抗拉升的性能；利用实心塑料材料制成，能够增强缆芯的结构强度，通过设置弹性橡胶片，使得分线架与缆芯之间存有运动空间，便于分线架在受力时发生运动。
进一步的，所述导向槽绕护套层的轴线螺旋设置，所述导向槽的截面呈圆弧状且圆弧直径大于所述分线架棱角的宽度。
通过上述技术方案，在将分线架放入到护套层中时，分线架可以随着导向槽发生弯折，形成螺旋状的结构。螺旋状的结构使得分线架以及设置在分线架中的线芯具有更强的抗拉升以及抗弯折性能。
进一步的，所述分线架的棱角处设置有导圆角。
通过上述技术方案，可以有效地降低分线架棱角与导线槽之间的摩擦力，便于分线架受力后能够沿导向槽的宽度方向来回往复运动，转移自身的受力，降低发生损坏的概率。
进一步的，所述拉绳由若干棉丝绞合而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
（1）通过在电缆中设置分线架，使得电缆中的各条线芯分隔设置，相互并不接触，当其中一根线芯损坏时，可以方便地利用拉绳将损坏的线芯抽出替换，使得电缆能够在短时间内修复并且再次利用，同时，当工业机器人机械臂更换时，可以针对性的在电缆中的增加或减少相关的控制线缆，运维十分方便；
（2）通过在电缆中设置软性分线架，当电缆发生弯折时，线芯受到拉伸或扭转力的作用，挤压分线架，由于分线架采用软性材料制成且内部中空，使得线芯具有较大的运动空间，能够将自身受到的拉伸力或扭转力转化为自身的运动，由此减少表面应力聚集对线芯造成损坏。
附图说明
图1为本发明电缆结构的整体示意图；
图2为本发明电缆截面的放大示意图。
附图标记：1、护套层；2、线芯；3、导向槽；4、分线架；5、第一置线通道；6、缆芯；7、第二置线通道；8、拉绳；9、导体；10、绝缘保护层；11、防阻层；14、内护层；15、编织屏蔽层；16、防火无纺布层；17、外护层。
具体实施方式
现有的工业机器人电缆，护套层1中所含的线芯2都是相互绞合的，当其中的一根线芯2发生损坏后，整个电缆将无法使用，后期只能废弃。当工业机器人关节机械手中的配件升级后，往往电缆也需要更换，如控制信号的传输由原来的电信号传输变成了光信号传输，则电缆中的铜制信号线缆就需要变成光纤，当前的机器人电缆，无法做到只更换其中一根线芯2，进而为了满足工业机器人升级的需要，整根电缆都需要更换废弃，在整个工业机器人的工作生命周期中，维护成本很高。鉴于工业机器人电缆的长度通常不长,一些关节机械手之间的连接电缆长度甚至不足1米，这就让通过改变电缆内部结构以实现废弃电缆的再次利用变成可能。
下面结合实施例及图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。
如图1和图2所示，一种工业机器人用电缆，包括护套层1以及内置于护套层1中的线芯2。线芯2包括控制线缆以及电力线缆，在特定的实施例中，根据需要可以配置光纤，线芯2包括内置的信号或电力传输导体9以及设置于上述传输导体9外壁的绝缘保护层10。信号传输导体9包括玻璃纤维或导电金属。
所述护套层1内侧壁上沿其长度方向设置有导向槽3，护套层1中同轴滑移设置有软性分线架4。上述软性分线架4采用塑料制成，在受到拉伸或扭转后具有一定的延展性。如图1所示，分线架4垂直于其长度方向的截面呈多边形设置且各边与护套层1内侧壁之间形成用于放置线芯2的第一置线通道5。在本发明中，上述分线架4呈三角形设置，由三个塑料软片侧边相接而成，在实践中，分线架4可以设置为四边形、五边形等形状。分线架4的中部设置有缆芯6，缆芯6的外侧壁与分线架4的内侧壁之间形成第二置线通道7。
上述第一置线通道5与第二置线通道7中均设置有线芯2。控制线缆设置于第二置线通道7中，电力线缆设置于第一置线通道5中。内置于第二置线通道7中的控制线缆能够受到更大的保护，不易损坏。
基于上述方案，电缆中的各条线芯2分隔设置，相互并不接触，当其中一根线芯2损坏时，可以方便地将损坏的线芯2抽出替换，使得电缆能够在短时间内修复并且再次利用，当工业机器人升级换代后，只需要更换其中的一部分线芯2即可。
为了增大第一置线通道5的面积，上述放置架的各边朝向其轴心线处弯曲凹陷设置。
进一步的，如图2所示，上述导向槽3绕护套层1的轴线螺旋设置，导向槽3的截面呈圆弧状且圆弧直径大于分线架4棱角的宽度。基于上述技术方案，在将分线架4放入到护套层1中时，分线架4可以随着导向槽3发生弯折，形成螺旋状的结构。螺旋状的结构使得分线架4以及设置在分线架4中的线芯2具有更强的抗拉升以及抗弯折性能。
为了可以有效地降低分线架4棱角与导线槽之间的摩擦力，便于分线架4受力后能够沿导向槽3的宽度方向来回往复运动，转移自身的受力，降低发生损坏的概率，所述分线架4的棱角处设置有导圆角。
如图1所示，所述分线架4、线芯2侧壁均固定连接有拉绳8。在使用过程中，当电缆发生弯折时，线芯2受到拉伸或扭转力的作用，挤压分线架4，由于分线架4采用软性材料制成且内部中空，使得线芯2具有较大的运动空间，能够将自身受到的拉伸力或扭转力转化为自身的运动，由此减少表面应力聚集对线芯2造成损坏。拉绳8由若干棉丝绞合而成，具有很强的抗拉伸性能，在生产时，将上述拉绳8与线芯2固定连接，如胶合或捆绑，当需要更换线芯2时，拉动拉绳8即可。同时，拉绳8还可以增加整个电缆的抗拉升性。
为了能够降低线芯2与第一置线通道5与第二置线通道7之间的摩擦力，第一置线通道5与第二置线通道7的内侧壁上均设置有用于减少与线芯2之间摩擦力的防阻层11。上述第一置线通道5与第二置线通道7的内侧壁与防阻层11之间均设置有屏蔽层（由于结构太薄，图中未示出）。上述防阻层11采用内壁光滑的塑料软管材料制成，或者与屏蔽层相复用，采用金属丝编织而成。
所述防阻层11上沿分线架4的周向设置有波浪状的凸起，由此可以有效地减少线芯2与防阻层11之间的接触面积，进而减少线芯2与分线架4之间的摩擦，使得更换线芯2的操作更加容易，同时，波浪状的凸起设置，也增强了防阻层11自身的抗弯折能力。
所述护套层1由内至外依次包括内护层14、编织屏蔽层15、防火无纺布层16以及外护层17，使得电缆具有耐火、抗冲击以及电磁干扰的性能。在本发明中，上述外护层17由PVC材料制成，上述编织屏蔽层15采用铜丝或铜镁合金丝编织而成，内护层14采用聚乙烯绝缘材料制成，上述防火无纺布层16由涂覆有防火涂料的无纺布绕包所述内护层14而成。
进一步的，缆芯6由若干尼龙丝或棉丝绞合而成，或由实心塑料材料制成。当缆芯6由实心塑料材料制成时，缆芯6的外壁与分线架4的内侧壁之间填充有弹性橡胶片。利用尼龙丝或棉丝绞合制成缆芯6，使得缆芯6自身柔性得以提升，便于电缆弯折，提升抗拉升的性能；利用实心塑料材料制成，能够增强缆芯6的结构强度，通过设置弹性橡胶片，使得分线架4与缆芯6之间存有运动空间，便于分线架4在受力时发生运动。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种工业机器人用电缆，包括护套层(1)以及内置于所述护套层(1)中的线芯(2)，其特征在于，所述护套层(1)内侧壁上沿其长度方向设置有导向槽(3)，所述护套层(1)中同轴滑移设置有软性分线架(4)，所述分线架(4)垂直于其长度方向的截面呈多边形设置且各边与护套层(1)内侧壁之间形成用于放置线芯(2)的第一置线通道(5)，所述导向槽(3)的截面呈圆弧状且圆弧直径大于所述分线架(4)棱角的宽度；
所述分线架(4)的中部中空且设置有缆芯(6)，所述缆芯(6)的外侧壁与分线架(4)的内侧壁之间形成第二置线通道(7)，所述第一置线通道(5)与第二置线通道(7)中均设置有线芯(2)；
所述分线架(4)、线芯(2)侧壁均固定连接有拉绳(8)；
所述第一置线通道(5)与第二置线通道(7)的内侧壁上均设置有用于减少与线芯(2)之间摩擦力的防阻层(11)；
所述防阻层（11）上沿分线架（4）的周向设置有波浪状的凸起。
2.根据权利要求1所述的工业机器人用电缆，其特征在于，所述线芯(2)包括控制线缆以及电力线缆，所述线芯(2)包括内置的信号或电力传输导体(9)以及设置于上述传输导体(9)外壁的绝缘保护层(10)；
所述控制线缆设置于第二置线通道(7)中，所述电力线缆设置于所述第一置线通道(5)中。
3.根据权利要求1所述的工业机器人用电缆，其特征在于，所述第一置线通道(5)与第二置线通道(7)的内侧壁与所述防阻层(11)之间均设置有屏蔽层。
4.根据权利要求1所述的工业机器人用电缆，其特征在于，所述护套层(1)由内至外依次包括内护层(14)、编织屏蔽层(15)、防火无纺布层(16)以及外护层(17)。
5.根据权利要求1所述的工业机器人用电缆，其特征在于，
所述缆芯(6)由若干尼龙丝或棉丝绞合而成；或
所述缆芯(6)由实心塑料材料制成，所述缆芯(6)的外壁与分线架(4)的内侧壁之间填充有弹性橡胶片。
6.根据权利要求1所述的工业机器人用电缆，其特征在于，所述导向槽(3)绕护套层(1)的轴线螺旋设置。
7.根据权利要求6所述的工业机器人用电缆，其特征在于，所述分线架(4)的棱角处设置有导圆角。
8.根据权利要求1所述的工业机器人用电缆，其特征在于，所述拉绳(8)由若干棉丝绞合而成。
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