CN109727709B - 一种工业柔性电缆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工业柔性电缆，涉及电缆制造技术领域，包括护套层以及设于护套层中的多根线芯，所述护套层内沿电缆的长度方向且与电缆同轴设置有一弹性填充条，所述弹性填充条的截面呈多边形设置且各边向内凹陷，与所述护套层的内侧壁形成用于放置线芯的放置通道；所述弹性填充条的棱角与护套层内侧壁抵接；所述弹性填充条绕其轴线螺旋设置。通过在电缆内部设置弹性填充条，当护套层中的线芯受到拉伸或扭转力时，其会朝向护套层的轴线处收缩，即压缩上述弹性填充条，由于弹性填充条本身可以朝向自身收缩，使得线芯受到的拉伸力或扭转力能够转化为线芯自身的部分位移，进而避免损坏。

Description

一种工业柔性电缆

技术领域

本发明涉及电缆制造技术领域，更具体地说，它涉及一种工业柔性电缆。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，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。在工业机器人运作过程中，各个关节机械手之间会发生各种角度的往复式相对运动。这就对各个关节机械手之间的电缆抗扭转性能提出了很高的要求。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。

现有的机器人电缆，为了提升其抗扭转性能，往往会在材料以及结构上对电缆本身加以改进。如专利公开号为CN107369490A的中国专利，提出了一种工业机器人用高柔性电缆，由导体外包覆绝缘层构成线芯；至少两根线芯绞合构成线组；多根线组围绕电缆轴线绞合构成缆芯，且在电缆的轴线位置设有填充材料；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。上述专利的方案从塑料材料以及结构上均对电缆做了改进，但是在实际应用中，还存在一些问题。

工业机器人电缆在使用过程中，不仅会受到拉伸力，还会受到扭转力，上述拉伸和扭转操作均会对电缆表面和内部线芯造成损伤，电缆表面受损，会影响工业机器人的安全与可靠性，而电缆内部线芯一旦受损，则工业机器人将会出现故障甚至停摆。现有的电缆多由多根线芯绞合构成，在工业机器人工作时，电缆弯折，其内部的线芯之间相互抵触，线芯本身不易发生运动以抵消电缆弯折时自身的受力，由此电缆弯折时产生的力会转换为作用于线芯上沿其长度方向的拉伸力以及径向方向的扭转力，若电缆内的线芯能够顺应上述力的方向发生位移，则可以大大减小自身受到的拉伸力以及扭转力，进而提升电缆的使用寿命。

发明内容

针对实际运用中工业机器人电缆在反复多次拉伸或扭转后，线芯容易断裂损坏这一问题，本发明目的在于提出一种工业柔性电缆，通过在电缆内部设置具有弹性的填充件，不仅实现电缆内部多根线芯之间的隔离，还使线芯受力后能够沿力的作用方向发生位移以减轻线芯自身受到的拉伸力或扭转力，由此延长电缆的使用寿命，具体方案如下：

一种工业柔性电缆，包括护套层以及设于护套层中的多根线芯，所述护套层内沿电缆的长度方向且与电缆同轴设置有一弹性填充条，所述弹性填充条的截面呈多边形设置且各边向内凹陷，与所述护套层的内侧壁形成用于放置线芯的放置通道；

所述弹性填充条的棱角与护套层内侧壁抵接；

所述弹性填充条绕其轴线螺旋设置。

通过上述技术方案，当护套层中的线芯受到拉伸或扭转力时，其会朝向护套层的轴线处收缩，即压缩上述弹性填充条，由于弹性填充条本身可以朝向自身收缩，使得线芯受到的拉伸力或扭转力能够转化为线芯自身的部分位移，进而避免损坏。上述设置也将各种不同功能或类型的线芯分隔开来，在一定程度上避免了线芯中信号相互之间的干扰。

进一步的，弹性填充条沿其长度方向呈中空设置形成内部过线通道，所述内部过线通道内设置有主尼龙加强芯。

通过上述技术方案，可以有效地提升整个弹性填充条以及整个电缆的抗拉伸强度，同时不妨碍机器人电缆本身的柔性。

进一步的，所述内部过线通道内设置有至少一根精密控制信号线缆，所述内部过线通道的内侧壁上设置有第一电磁屏蔽层，所述弹性填充条的外侧壁上设置有第二电磁屏蔽层。

通过上述技术方案，精密控制信号线缆设置在内部过线通道中，受到护套层以及第一屏蔽层、第二屏蔽层的保护，其内部信号在传输时不易受到外部电磁场的干扰，可以提升整个工业机器人的控制精度以及可靠性，同时上述精密控制信号线缆设置于电缆的最内层，在物理结构上也不易受到干扰或损坏。

进一步的，所述弹性填充条的外侧壁上沿其长度方向设置有形状幅度大小与线芯相适配的放线槽。

通过上述技术方案，使得线芯能够更加贴合地放置在弹性填充条上。

进一步的，所述线芯包括内部导体以及绝缘层。

进一步的，护套层由外至内依次包括外护套层、防火尼龙层、屏蔽层以及内护套层。

通过上述技术方案，外护套层可以保护电缆不易受到外部环境中的油渍、磨损、物理冲击等影响，保护电缆，防火尼龙层主要用于在发生火灾时保护电缆的内部，屏蔽层以及内护套层分别用于对外部环境的电磁干扰进行屏蔽以及进一步保护电缆内部线芯。

进一步的，所述放置通道内部均填充有副尼龙加强芯或棉丝填充绳。

通过上述技术方案，在不影响整个电缆柔性的情况下可以增强电缆的抗拉伸抗扭转强度。

进一步的，所述放置通道内设有控制线组，所述控制线组由多根线芯绞合而成。

进一步的，所述弹性填充条由弹性塑料一体成型。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通过在电缆内部设置弹性填充条，当护套层中的线芯受到拉伸或扭转力时，其会朝向护套层的轴线处收缩，即压缩上述弹性填充条，由于弹性填充条本身可以朝向自身收缩，使得线芯受到的拉伸力或扭转力能够转化为线芯自身的部分位移，进而避免损坏；

（2）通过在弹性填充条的内外侧壁上设置第一屏蔽层以及第二屏蔽层，可以保护内部过线通道中的精密控制信号线缆不易受到电磁干扰，也使得电缆中的不同线芯被隔离，相互之间不易发生干扰；

（3）通过将弹性填充条设置成螺旋状，使得设置于弹性填充条上的线芯抗拉伸以及抗扭转能力得到显著地增强。

附图说明

图1为本发明的整体示意图；

图2为本发明电缆的截面示意图；

图3为本发明的整体示意图（略去部分护套层）。

附图标记：1、护套层；2、线芯；3、弹性填充条；4、放置通道；5、内部过线通道；6、主尼龙加强芯；7、精密控制信号线缆；8、第一电磁屏蔽层；9、第二电磁屏蔽层；10、放线槽；11、内部导体；12、绝缘层；13、外护套层；14、防火尼龙层；15、屏蔽层；16、内护套层；17、副尼龙加强芯；18、控制线组。

具体实施方式

工业机器人在运动时，各个关节机械手之间发生相对运动，这就对连接在各个关节机械手之间的电缆抗拉伸以及抗扭转性能提出了很高的要求。在实际生产当中，上述电缆的损坏主要来自于自身的扭转或拉伸过程中受到的力大部分转化为了电缆的应力而非运动位移。

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，一种工业柔性电缆，包括护套层1以及设于护套层1中的多根线芯2。护套层1内沿电缆的长度方向且与电缆同轴设置有一弹性填充条3，弹性填充条3的截面呈多边形设置且各边向内凹陷，与护套层1的内侧壁形成用于放置线芯2的放置通道4。

在实施例中，如图2所示，上述弹性填充条3为四边形结构，在实际应用中根据线芯2的类别需要，可以设置为三边形、五边形、六边形等。

上述弹性填充条3的棱角与护套层1内侧壁相抵接，上述设置也将各种不同功能或类型的线芯2分隔开来，在一定程度上避免了线芯2中信号相互之间的干扰。

为了使得线芯2在受到扭转以及拉伸力后可以顺着力的方向发生较大位移，如图3所示，上述弹性填充条3绕其轴线螺旋设置。当护套层1中的线芯2受到拉伸或扭转力时，其会朝向护套层1的轴线处收缩，即压缩上述弹性填充条3，由于弹性填充条3本身可以朝向自身收缩，使得线芯2受到的拉伸力或扭转力能够转化为线芯2自身的部分位移，进而避免损坏。

优化的，所述弹性填充条3沿其长度方向呈中空设置形成内部过线通道5。上述内部过线通道5不仅可以进行布线，还可以增大弹性填充条3受力后向内收缩的位移量。上述弹性填充条3由弹性塑料一体成型。

为了有效提升整个弹性填充条3以及整个电缆的抗拉伸强度，同时不妨碍机器人电缆本身的柔性，内部过线通道5内设置有主尼龙加强芯6。在实际应用中，也可以采用棉丝填充绳。上述主尼龙加强芯6和棉丝填充绳分别由若干尼龙纤维丝以及若干根棉丝绞合而成。

在本发明中，上述内部过线通道5内设置有至少一根精密控制信号线缆7，内部过线通道5的内侧壁上设置有第一电磁屏蔽层8，弹性填充条3的外侧壁上设置有第二电磁屏蔽层9。上述精密控制信号线缆7设置在内部过线通道5中，受到护套层1以及第一屏蔽层15、第二屏蔽层15的保护，其内部信号在传输时不易受到外部电磁场的干扰，可以提升整个工业机器人的控制精度以及可靠性，同时上述精密控制信号线缆7设置于电缆的最内层，在物理结构上也不易受到干扰或损坏。由于弹性填充条3的外部设置有第二屏蔽层15，位于放置通道4中的线芯2之间不易发生电磁干扰。

优选的，为了使得线芯2能够更加贴合地放置在弹性填充条3上。所述弹性填充条3的外侧壁上沿其长度方向设置有形状幅度大小与线芯2相适配的放线槽10。在实际应用中，放置通道4内根据需要设置控制线组18，控制线组18由多根线芯2绞合而成。

与现有技术类似，本发明中的线芯2包括内部导体11以及绝缘层12。导体由铜或其它导电材料制成，绝缘层12为耐热、耐弯折热塑性材料。

如图2所示，护套层1由外至内依次包括外护套层13、防火尼龙层14、屏蔽层15以及内护套层16。外护套层13可以保护电缆不易受到外部环境中的油渍、磨损、物理冲击等影响，保护电缆，在实际应用当中，可以采用复合聚乙烯材料。防火尼龙层14主要用于在发生火灾时保护电缆的内部，屏蔽层15以及内护套层16分别用于对外部环境的电磁干扰进行屏蔽以及进一步保护电缆内部线芯2。屏蔽层15主要由金属丝网编织而成，内护套采用聚四氟乙烯带。聚四氟乙烯带可吸收编织屏蔽层15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聚四氟乙烯带不易产生静电，提高了可靠性和安全性。

为了在不影响整个电缆柔性的情况下增强电缆的抗拉伸抗扭转强度，放置通道4内部均填充有副尼龙加强芯17或棉丝填充绳。

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 (7)

1.一种工业柔性电缆，包括护套层(1)以及设于护套层(1)中的多根线芯(2)，其特征在于，所述护套层(1)内沿电缆的长度方向且与电缆同轴设置有一弹性填充条(3)，所述弹性填充条(3)的截面呈多边形设置且各边向内凹陷，与所述护套层(1)的内侧壁形成用于放置线芯(2)的放置通道(4)；

所述弹性填充条(3)的棱角与护套层(1)内侧壁抵接；

所述弹性填充条(3)绕其轴线螺旋设置；

所述弹性填充条(3)的外侧壁上沿其长度方向设置有形状幅度大小与线芯(2)相适配的放线槽(10)；

弹性填充条(3)沿其长度方向呈中空设置形成内部过线通道(5)，所述内部过线通道(5)内设置有主尼龙加强芯(6)；

所述内部过线通道(5)的内侧壁上设置有第一电磁屏蔽层(8)，所述弹性填充条(3)的外侧壁上设置有第二电磁屏蔽层(9)。

2.根据权利要求1所述的工业柔性电缆，其特征在于，所述内部过线通道(5)内设置有至少一根精密控制信号线缆(7)。

3.根据权利要求1所述的工业柔性电缆，其特征在于，所述线芯(2)包括内部导体(11)以及绝缘层(12)。

4.根据权利要求1所述的工业柔性电缆，其特征在于，护套层(1)由外至内依次包括外护套层(13)、防火尼龙层(14)、屏蔽层(15)以及内护套层(16)。

5.根据权利要求1所述的工业柔性电缆，其特征在于，所述放置通道(4)内部均填充有副尼龙加强芯(17)或棉丝填充绳。

6.根据权利要求1所述的工业柔性电缆，其特征在于，所述放置通道(4)内设有控制线组(18)，所述控制线组(18)由多根线芯(2)绞合而成。

7.根据权利要求1所述的工业柔性电缆，其特征在于，所述弹性填充条(3)由弹性塑料一体成型。

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