CN109659072B - 用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电缆技术领域，尤其是一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，包括包裹线缆及设于所述包裹线缆内的控制线、视频线、通话线、动力线及数据信号线，所述包裹线缆包括外护层及外屏蔽层，所述外屏蔽层与各线之间有第一填充物；所述控制线包括控制线保护层、隔离层及控制线芯；所述视频线包括视频线保护层、视频线屏蔽层及视频线芯；所述通话线包括通话线保护层及通话线芯；各线导体均包括多根绞合的单丝导体，并节距绞合不超过绞合外径的7倍。并揭示了一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆制作方法。发明具有270°的耐扭转角、弯曲寿命长，而且防止在高速移动弯曲时发生导体断裂。
Description
技术领域
本发明涉及电缆技术领域，尤其是用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆及其制作方法。
背景技术
2013年是我国工业机器人发展元年，这一年国内工业机器人销量为3.69万台，同比增长36.52％，购买量占全球工业机器人销量的五分之一，2014年工业机器人销量超过57000台，同比增长54％以上，继续保持高速发展态势。
2020年机器人产业的发展目标是，基本建成以市场为导向，以企业为主体，推进服务机器人产业快速发展，促进产学研紧密结合的机器人产业体系。
机器人拖链电缆所属高端装备制造业领域，而机器人故障的70％来源于电缆，现有的机器人拖链电缆的扭转应力、抗拉性能、耐热性、耐低温性，耐撕裂、耐酸碱、耐老化、抗紫外线、耐海水、耐化学品、耐矿物油以及弯曲、扭转和使用寿命都比较差。目前我国市场用的机器人拖链电缆是从国外进口；国内生产厂家和国外电缆生产厂比较国内厂家生产的机器人拖链电缆寿命很短并且容易断芯，耐扭转差，传输信息不稳定；
发明内容
为了解决上述问题本发明提供一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，具有270°的耐扭转角、弯曲寿命长，而且防止在高速移动弯曲时发生内部导体断裂。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，包括包裹线缆及设于所述包裹线缆内的控制线、视频线、通话线、动力线及数据信号线，所述包裹线缆包括由外到内依次排列的外护层及外屏蔽层，所述控制线四周分别被所述外屏蔽层、所述视频线、所述通话线、所述动力线及所述数据信号线包围，所述外屏蔽层与所述控制线、所述视频线、所述通话线、所述动力线及所述数据信号线之间设有第一填充物；
所述控制线包括由外到内依次排列的控制线保护层、隔离层及控制线芯，所述控制线芯设有一根或者多根；所述控制线芯包括内护层及若干根控制线导体，所述控制线导体位于所述内护层内，所述控制线导体外还包裹控制线绝缘层；所述隔离层与所述内护层之间设有引流线；
所述视频线包括由外到内依次排列的视频线保护层、视频线屏蔽层及视频线芯，所述视频线芯设有一个或者多根，并包括若干根视频线导体，所述视频线导体外包裹视频线绝缘层；
所述通话线包括由外到内依次排列的通话线保护层及通话线芯，所述通话线芯设有一根或者多根并包括若干根通话线导体，所述通话线导体外包裹通话线绝缘层；
所述动力线包括动力线芯，所述动力线芯包括若干根动力线导体，所述动力线导体外包裹动力线绝缘层；
所述数据信号线包括数据信号线芯，所述数据信号线芯包括若干根数据信号线导体，所述数据信号线导体外包裹数据信号线绝缘层；
所述控制线导体、所述视频线导体、所述通话线导体、所述动力线导体及所述数据信号线导体均包括多根绞合的单丝导体，并且节距不超过绞合外径的7倍。
进一步地，所述引流线为若干根镀锡铜丝绞合而成。
进一步地，所述外屏蔽层远离所述外护层的一侧设有包带。
进一步地，所述外护层的材质为聚氨酯；所述外屏蔽层及所述视频线屏蔽层为金属铜网材质，并编制密度不小于90％；所述第一填充物为高抗拉防弹丝。
进一步地，所述控制线保护层、所述视频线保护层及所述通话线保护层均为TPE弹性体材质；
进一步地，隔离层为无纺布材质。
进一步地，控制线绝缘层、所述通话线绝缘层、所述动力线绝缘层及所述数据信号线绝缘层为挤出型三元乙丙绝缘料或TPE弹性体绝缘料；所述视频线绝缘层为聚乙烯材质。
一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆制作方法，包括下述步骤：
S1.通过将单丝导体进行绞合，以获得导体，并使单丝导体的绞合的节距不超过绞合外径的7倍；
S2.将绝缘料同心挤包于所述导体外，以获得绝缘导体；
S3.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得所述动力线及所述数据信号线；
S4.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，在绞合后的所述绝缘导体外挤包一层内护层，所述内护层挤包在各根所述绝缘导体之间的空隙，并形成圆柱形，挤包的所述内护层不与所述绝缘导体粘连，以获得控制线芯；将隔离层套设于所有所述控制线芯外，并将所述控制线保护层挤包在所述隔离层外，以获得控制线；
S5.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得所述视频线芯；将所述视频线屏蔽层套设于所有所述视频线芯外，并将所述视频线保护层挤包在所述视频线屏蔽层上，以获得所述视频线；
S6.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得所述通话线芯，将所述通话线保护层分别挤包在所有所述通话线芯外，以获得所述通话线；
S7.将所述外屏蔽层编织及套设于所述控制线、所述视频线、所述通话线、所述动力线及所述数据信号线上，并使所述控制线四周分别被所述外屏蔽层、所述视频线、所述通话线、所述动力线及所述数据信号线包围；
S7.将所述第一填充物填充在所述外屏蔽层与所述控制线、所述视频线、所述通话线、所述动力线及所述数据信号线之间；
S8.将所述外护层挤包在步骤S6的所述外屏蔽层上。
进一步地，当所述控制线芯数量为2或4时，在所述控制线芯与所述隔离层之间填充第二填充物；当所述视频线芯数量为2或4时，在所述视频线芯与所述视频线屏蔽层之间填充第二填充物；当所述通话线芯数量为2或4时，在所述通话线芯与所述通话线保护层填充第二填充物；所述第二填充物为高抗拉防弹丝材料。
本发明的有益效果是，
1.通过在控制线的四周布置包裹线缆外屏蔽层、视频线、通话线、动力线及数据信号线，能够使控制线、视频线、通话线、动力线及数据信号线均得到包裹线缆的保护，而且能够增加各线的可弯曲性，防止在拖链线缆弯曲时，各线之间的压力对导体造成影响。在第一填充物的作用下，能够有效减少碰撞时对导体的冲击力，避免导体受到损坏。导体通过多根单丝导体绞合而成，并且节距不超过绞合外径的7倍，能够增加耐扭转度，使得在拖链电缆在扭转270°也不会对导体造成损伤。
2.包裹线缆包括由外到内依次排列的外护层及外屏蔽层，其外护层材质为聚氨酯具有较高的机械强度和氧化稳定性、较高的柔曲性和回弹性、优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性，从而为对各线进行有效地保护；外屏蔽层为金属铜网材质，能够有效地对外界的信号进行屏蔽，增加拖链线缆信息传输的稳定性。外屏蔽层远离外护层的一侧设有的包带，能够加强隔离作用，防止屏蔽层被电击穿。
3.控制线、视频线及通话线的保护层为TPE弹性体材质，使得其具有高强度、高回弹性的特点，在各线进行扭转或弯曲时，吸收各线的导体压力，有效防止导体被损坏；隔离层为无纺布材质，能够有效保证控制线的导线不被潮蚀；视频线屏蔽层能够防止控制线、通话线动力线及数据信号线对视频线的信号干扰，避免出现传输的视频信号失真，同时也能够防止视频信号对控制线、通话线、动力线及数据信号线的信号干扰，保证控制线、视频线、通话线在数据传输时不会相互受到影响。
4.当控制线、视频线及通话线所对应的线芯数量为2或4时在对应的线芯填充第二填充物，能够增加各线的圆度，减少各线在弯曲及扭转之间所产生的摩擦力，并且在拖链线缆弯曲、扭转及受到撞击的时候，减缓所受到的冲击力。
附图说明
图1是本发明一较佳实施方式的用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆的剖面图。
图2是本发明一较佳实施方式的用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆的绝缘导体剖面图。
图中，11-外护层，12-屏蔽层，121-包带，13-第一填充物，14-第二填充物，2-控制线，21-控制线保护层，22-隔离层，23-控制线芯，231-内护层，232-控制线导体，233-控制线绝缘层，24-引流线，3-视频线，31-视频线保护层，32-视频线屏蔽层，33-视频线芯，331-视频线导体，332-视频线绝缘层，4-通话线，41-通话线保护层，42-通话线芯，421-通话线导体，422-通话线绝缘层，5-动力线，51-动力线芯，511-动力线导体，512-动力线绝缘层，6-数据信号线，61-数据信号线芯，611-数据信号线导体，612-数据信号线绝缘层，71-导体，72-绝缘料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请同时参见图1及图2，本发明一较佳实施方式的用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，包括包裹线缆及设于包裹线缆内的控制线2、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6。
包裹线缆包括由外到内依次排列的外护层11及外屏蔽层12，控制线2四周分别被外屏蔽层12、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6包围，外屏蔽层12与控制线2、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6之间设有第一填充物13。在本实施例中，外屏蔽层12远离外护层11的一侧设有包带121，其能够加强隔离作用，防止外屏蔽层12被电击穿。
控制线2包括由外到内依次排列的控制线保护层21、隔离层22及控制线芯23，控制线芯23设有一根或者多根；控制线芯23包括内护层231及若干根控制线导体232，控制线导体232位于内护层231内，控制线导体232外还包裹控制线绝缘层233。内护层231具有强隔离作用，防止屏蔽层被电击穿。
隔离层22与内护层231之间设有引流线24，引流线24便于电流的引流接地。引流线24为若干根镀锡铜丝绞合而成，镀锡铜的稳定性、导电性、耐磨性、抗腐蚀性和电磁屏蔽性都较好，能够对控制线芯中电流所产生的电磁场进行屏蔽，避免影响其他线芯的工作。
视频线3包括由外到内依次排列的视频线保护层31、视频线屏蔽层32及视频线芯33，视频线芯33设有一个或者多根，并包括若干根视频线导体331，视频线导体331外包裹视频线绝缘层332。
通话线4包括由外到内依次排列的通话线保护层41及通话线芯42，通话线芯42设有一根或者多根并包括若干根通话线导体421，通话线导体421外包裹通话线绝缘层422。
动力线5包括动力线芯51，动力线芯51包括若干根动力线导体511，动力线导体511外包裹动力线绝缘层512。
数据信号线6包括数据信号线芯61，数据信号线芯61包括若干根数据信号线导体611，数据信号线导体611外包裹数据信号线绝缘层612。
控制线导体232、视频线导体331、通话线导体421、动力线导体511及数据信号线导体611均包括多根绞合的单丝导体，并且节距不超过绞合外径的7倍，能够增加耐扭转度，使得在拖链电缆在扭转270°也不会对导体造成损伤。
在本实施例中，通过在控制线2的四周布置包裹线缆内层、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6，能够使控制线2、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6均得到包裹线缆的保护，同时能够增加各线的可弯曲性，防止在拖链线缆弯曲时，各线之间的压力对导体造成影响。在第一填充物13的作用下，能够有效减少碰撞时对导体73的冲击力，避免各线的导体受到损坏。
在本实施例中，外护层11的材质为聚氨酯，聚氨酯具有较高的机械强度和氧化稳定性、较高的柔曲性和回弹性、优良的耐油性、耐溶剂性、耐水性和耐火性，从而为对各线进行有效地保护。
外屏蔽层12为金属铜网材质，并编制密度不小于90％，外屏蔽层12为金属铜网材质，能够有效地对外界的信号进行屏蔽，增加拖链线缆信息传输的稳定性。
第一填充物13为高抗拉防弹丝。其拉伸强度高、尺寸稳定、耐热好、耐磨、耐切割、耐酸、耐冲击、耐燃性优异，能够有效地对包裹线缆内的各线进保护。
控制线保护层21、视频线保护层31及通话线保护层41均为TPE弹性体材质，其具有高强度、高回弹性的特点，在各线进行扭转或弯曲时，吸收各线的导体压力，有效防止各线的导体被损坏。
隔离层22为无纺布材质，能够有效保证控制线的导线不被潮蚀，避免控制线芯21的导线短路。
控制线绝缘层233、通话线绝缘层422、动力线绝缘层512及数据信号线绝缘层612均为挤出型三元乙丙绝缘料或TPE弹性体绝缘料。挤出型三元乙丙绝缘料或TPE弹性体绝缘料具有优异的耐老化特性，耐天候、耐臭氧、耐日光、耐热、耐水、耐水蒸气、耐紫外线、耐辐射等老化性能；优异的耐化学药品特性，耐酸、碱、洗涤剂、动植物油、醇、酮等；杰出的耐水、耐过热水、耐水蒸气性能；耐极性油性能；并且具有优良的绝缘性能，使得其能够应对控制线2的大电流。
视频线绝缘层332为聚乙烯材质。聚乙烯材质传输衰减量相对于挤出型三元乙丙绝缘料或TPE弹性体绝缘料较低，因此选择聚乙烯材质作为视频线3能够起到绝缘作用的同时保证视频信号传输质量。
用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆制作方法，包括下述步骤：
S1.通过将单丝导体进行绞合，以获得导体71，并使单丝导体的绞合的节距不超过绞合外径的7倍；
S2.将绝缘料72同心挤包于导体71外，以获得绝缘导体；
S3.将步骤S2的绝缘导体进行绞合，并最外层绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得动力线5及数据信号线6；
S4.将步骤S2的绝缘导体进行绞合，并最外层绝缘导体的绞合方向为顺时针，在绞合后的绝缘导体外挤包一层内护层231，内护层231挤包在各根绝缘导体之间的空隙，并形成圆柱形，挤包的内护层231不与绝缘导体粘连，以获得控制线芯23；将隔离层22套设于所有控制线芯23外，并将保护层21挤包在隔离层22外，以获得控制线2；
S5.将步骤S2的绝缘导体进行绞合，并最外层绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得视频线芯33；将视频线屏蔽层32套设于所有视频线芯33外，并将视频线保护层31挤包在视频线屏蔽层32上，以获得视频线3；
S6.将步骤S2的绝缘导体进行绞合，并最外层绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得通话线芯42，将通话线保护层41分别挤包在所有通话线芯42外，以获得通话线4；
S7.将外屏蔽层12编织及套设于控制线2、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6上，并使控制线2四周分别被外屏蔽层12、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6包围；
S7.将第一填充物13填充在外屏蔽层12与控制线2、视频线3、通话线4、动力线5及数据信号线6之间；
S8.将外护层11挤包在步骤S6的外屏蔽层12上。
优选地，当控制线芯23数量为2或4时，在控制线芯23与隔离层22之间还填充第二填充物14；当视频线芯33数量为2或4时，在视频线芯33与视频线屏蔽层32之间还填充第二填充物14；当通话线芯42数量为2或4时，在通话线芯42与通话线保护层41还填充第二填充物14；第二填充物14为高抗拉防弹丝材料。
通过上述结构和制作方法的拖链电缆，具有耐扭转270°、超弯曲(超寿命，弯曲寿命达到1500万次以上)、耐高温性能、耐油、防水、耐磨损、高速移动、抗紫外线、耐腐蚀、耐撕裂、耐老化、耐低温、超柔软等特点，避免了在高速移动弯曲时电缆芯发生内部导体断裂，延长了自身的使用寿命，能适应复杂的环境，适用于快速移动和稳定的传输系统，使用温度广。
Claims (6)
1.一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，其特征在于，包括包裹线缆及设于所述包裹线缆内的控制线(2)、视频线(3)、通话线(4)、动力线(5)及数据信号线(6)，所述包裹线缆包括由外到内依次排列的外护层(11)及外屏蔽层(12)，所述控制线(2)四周分别被所述外屏蔽层(12)、所述视频线(3)、所述通话线(4)、所述动力线(5)及所述数据信号线(6)包围，所述外屏蔽层(12)与所述控制线(2)、所述视频线(3)、所述通话线(4)、所述动力线(5)及所述数据信号线(6)之间设有第一填充物(13)；
所述外护层(11)的材质为聚氨酯；所述外屏蔽层(12)及所述视频线屏蔽层(32)为金属铜网材质，并编制密度不小于90％；所述第一填充物(13)为高抗拉防弹丝；
所述控制线(2)包括由外到内依次排列的控制线保护层(21)、隔离层(22)及控制线芯(23)，所述控制线芯(23)设有一根或者多根；所述控制线芯(23)包括内护层(231)及若干根控制线导体(232)，所述控制线导体(232)位于所述内护层(231)内，所述控制线导体(232)外还包裹控制线绝缘层(233)；所述隔离层(22)与所述内护层(231)之间设有引流线(24)；
隔离层(22)为无纺布材质；控制线绝缘层(233)、所述通话线绝缘层(422)、所述动力线绝缘层(512)及所述数据信号线绝缘层(612)均为挤出型三元乙丙绝缘料或TPE弹性体绝缘料；所述视频线绝缘层(332)为聚乙烯材质；
所述视频线(3)包括由外到内依次排列的视频线保护层(31)、视频线屏蔽层(32)及视频线芯(33)，所述视频线芯(33)设有一个或者多根，并包括若干根视频线导体(331)，所述视频线导体(331)外包裹视频线绝缘层(332)；
所述通话线(4)包括由外到内依次排列的通话线保护层(41)及通话线芯(42)，所述通话线芯(42)设有一根或者多根并包括若干根通话线导体(421)，所述通话线导体(421)外包裹通话线绝缘层(422)；
所述动力线(5)包括动力线芯(51)，所述动力线芯(51)包括若干根动力线导体(511)，所述动力线导体(511)外包裹动力线绝缘层(512)；
所述数据信号线(6)包括数据信号线芯(61)，所述数据信号线芯(61)包括若干根数据信号线导体(611)，所述数据信号线导体(611)外包裹数据信号线绝缘层(612)；
所述控制线导体(232)、所述视频线导体(331)、所述通话线导体(421)、所述动力线导体(511)及所述数据信号线导体(611)均包括多根绞合的单丝导体，并且节距不超过绞合外径的7倍。
2.根据权利要求1所述的一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，其特征在于：所述引流线(24)为若干根镀锡铜丝绞合而成。
3.根据权利要求1所述的一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，其特征在于：所述外屏蔽层(12)远离所述外护层(11)的一侧设有包带(121)。
4.根据权利要求1所述的一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆，其特征在于：所述控制线保护层(21)、所述视频线保护层(31)及所述通话线保护层(41)均为TPE弹性体材质。
5.根据权利要求1所述的一种用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆的制作方法，其特征在于：包括下述步骤：
S1.通过将单丝导体进行绞合，以获得导体(71)，并使单丝导体的绞合的节距不超过绞合外径的7倍；
S2.将绝缘料(72)同心挤包于所述导体(71)外，以获得绝缘导体；
S3.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得所述动力线(5)及所述数据信号线(6)；
S4.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，在绞合后的所述绝缘导体外挤包一层内护层(231)，所述内护层(231)挤包在各根所述绝缘导体之间的空隙，并形成圆柱形，挤包的所述内护层(231)不与所述绝缘导体粘连，以获得控制线芯(23)；将隔离层(22)套设于所有所述控制线芯(23)外，并将所述控制线保护层(21)挤包在所述隔离层(22)外，以获得控制线(2)；
S5.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得所述视频线芯(33)；将所述视频线屏蔽层(32)套设于所有所述视频线芯(33)外，并将所述视频线保护层(31)挤包在所述视频线屏蔽层(32)上，以获得所述视频线(3)；
S6.将步骤S2的所述绝缘导体进行绞合，并最外层所述绝缘导体的绞合方向为顺时针，以获得所述通话线芯(42)，将所述通话线保护层(41)分别挤包在所有所述通话线芯(42)外，以获得所述通话线(4)；
S7.将所述外屏蔽层(12)编织及套设于所述控制线(2)、所述视频线(3)、所述通话线(4)、所述动力线(5)及所述数据信号线(6)上，并使所述控制线(2)四周分别被所述外屏蔽层(12)、所述视频线(3)、所述通话线(4)、所述动力线(5)及所述数据信号线(6)包围；
S7.将所述第一填充物(13)填充在所述外屏蔽层(12)与所述控制线(2)、所述视频线(3)、所述通话线(4)、所述动力线(5)及所述数据信号线(6)之间；
S8.将所述外护层(11)挤包在步骤S6的所述外屏蔽层(12)上。
6.根据权利要求5所述的用于智能机器人的高耐扭转度拖链电缆制作方法，其特征在于：当所述控制线芯(23)数量为2或4时，在所述控制线芯(23)与所述隔离层(22)之间填充第二填充物(14)；当所述视频线芯(33)数量为2或4时，在所述视频线芯(33)与所述视频线屏蔽层(32)之间填充第二填充物(14)；当所述通话线芯(42)数量为2或4时，在所述通话线芯(42)与所述通话线保护层(41)填充第二填充物(14)；所述第二填充物(14)为高抗拉防弹丝材料。
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