CN110111935A - 一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆及其生产工艺，其中的智慧能源工业自动化用机器人软电缆由内到外依次包括缆芯、缆芯内护层、缆芯屏蔽层和缆芯外护套；所述缆芯包括动力线芯、控制线芯和信号线芯；所述动力线芯的数量设为三个，三个动力线芯两两相切设置，每相邻两个动力线芯之间设有一个控制线芯，控制线芯与动力线芯之间设有一个信号线芯。本发明具有良好地抗拉性和柔软性的特点。
Description
技术领域
本发明属于工业自动化机器人电缆领域，具体涉及一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆及其生产工艺。
背景技术
随着工业自动化技术快速的发展，很多场合都能发现机器人代替人工操作，不仅减少了工作人员的工作量，而且提高了工作效率，同时对配套的机器人电缆要求也非常高。机器人电缆使用环境会有回来移动、折弯、扭转等，因此要求电缆具有良好的抗拉性。工业自动化用机器人软电缆用于机器人系统及移动设备、生产流水线、机器人手臂等柔性场合的连接，使用时需要较小的弯曲半径，对电缆的抗拉性及柔软性要求极高。
发明内容
本发明的目的是提供一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆及其生产工艺，该电缆具有良好地抗拉性和柔软性。
实现本发明目的的技术方案是：
一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，由内到外依次包括缆芯、缆芯内护层、缆芯屏蔽层和缆芯外护套；所述缆芯包括动力线芯、控制线芯和信号线芯；所述动力线芯的数量设为三个，三个动力线芯两两相切设置，每相邻两个动力线芯之间设有一个控制线芯，控制线芯与动力线芯之间设有一个信号线芯。
进一步地，所述动力线芯包括动力线芯导体、多根导体束和动力线芯绝缘层，所述多根导体束均布在动力线芯导体的表面上，动力线芯绝缘层包覆住动力线芯导体和多根导体束。
进一步地，所述控制线芯由内至外依次包括控制线芯绝缘芯、控制线芯填充层、控制线芯外包带、控制线芯屏蔽层和控制线芯外护层；所述控制线芯绝缘芯的数量至少设为一个，该控制线芯绝缘芯包括导体束和包覆在导体束表面上的控制线芯绝缘层。
进一步地，所述导体束包括加强型铜箔丝导体和多个超六类铜丝导体，多个超六类铜丝导体均布在加强型铜箔丝导体的外表面上。
进一步地，所述信号线芯包括由内至外依次包括信号线芯绝缘芯、信号线芯外包带、信号线芯屏蔽层和信号线芯外护层；所述信号线芯绝缘芯的数量至少设为一个，该信号线芯绝缘芯包括信号线芯导体和包覆在信号线芯导体表面的信号线芯绝缘层。
一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，包括以下步骤，
S1：制作动力线芯，
①绞合动力线芯导体和多根导体束，多根导体束均布在动力线芯导体的表面上，
②采用挤出机挤出动力线芯绝缘层，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度25m/min；通过动力线芯绝缘层包覆住动力线芯导体和多根导体束；
S2：制作控制线芯，
①绞合控制线芯的导体束，
②采用挤出机制成控制线芯绝缘层；挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度27m/min；控制线芯绝缘层包覆在导体束的表面上，
③由内至外依次通过控制线芯外包带、控制线芯屏蔽层和控制线芯外护层包覆导体束，控制线芯外包带和控制线芯绝缘层之间设有控制线芯填充层；
S3：制作信号线芯，
①绞合信号线芯导体，
②挤出信号线芯绝缘层，信号线芯绝缘层包覆在信号线芯导体的表面上，
③由内至外依次通过信号线芯外包带、信号线芯屏蔽层和信号线芯外护层包覆信号线芯导体；
S4：制成软电缆，
①将动力线芯、控制线芯和信号线芯成缆，
②由内至外依次通过缆芯内护层、缆芯屏蔽层、缆芯外护套包覆住动力线芯、控制线芯和信号线芯。
进一步地，步骤S1和步骤S2中导体束的制作方法为，采用内外层方向相反的绞合方式，将多个超六类铜丝导体均匀地绞合在加强型铜箔丝导体的表面上。
进一步地，步骤S4中缆芯屏蔽层采用编织丝径为0.20mm、编织角度45℃、编织密度为85-87％镀锡铜箔丝编织而成。
进一步地，步骤S2中控制线芯屏蔽层采用编织丝径为0.12mm、编织角度45℃、编织密度不小于80％的镀锡铜箔丝编织而成。
进一步地，步骤S2中控制线芯外护层由挤出机挤出成型，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度31m/min。
进一步地，步骤S4中缆芯内护层采用硬度为80A热塑性弹性体绝缘料TPE；缆芯内护层由挤出机挤出成型，挤出机的挤出温度依次为：第一区180℃、第二区195℃、第三区205℃、第四区205℃、第五区212℃、第六区220℃，挤出速度18m/min。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明中三个动力线芯两两相切，每相邻两个动力线芯之间设有一个控制线芯，即控制线芯与动力线芯相切，控制线芯与动力线芯之间设有一个信号线芯，即信号线芯与控制线芯、信号线芯均相切，从而使得动力线芯、控制线芯和信号线芯连接紧凑，使得缆芯占用空间小，增加了电缆在使用过程中结构的稳定性，再通过缆芯内护层、缆芯屏蔽层和缆芯外护套包裹缆芯，从而使得整个电缆抗拉抗扭抗弯曲抗干扰性能优异，同时提高了电缆的使用寿命。
(2)本发明的动力线芯和控制线芯均通过多根导体束提高了电缆的使用寿命，加强了通电能力。
(3)本发明通过加强型铜箔丝导体和多个超六类铜丝导体制成的导体束，能够保证电缆的曲挠性能达到100万次、拖链卷筒性能达到500万次，3D扭转性能达到500万次。
(4)本发明中的导体束采用内外层方向相反的绞合方式，提高了导体束结构的稳定性，进一度增大了电缆的通电能力。
(5)本发明中缆芯屏蔽层采用镀锡铜箔丝编织而成，对外部环境具有较强的抗干扰能力，同时保证了电缆柔软度，增加了抗扭转和抗拉能力。
(6)本发明中控制线芯外护层和缆芯内护层均通过挤包成型保证了电缆发生弯曲或扭转时，各线芯间的滑动性，提高电缆使用寿命；不同温区设置，保证电缆机械性能、电缆表观光滑度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明的结构示意图。
附图中，缆芯1，动力线芯11，动力线芯导体111，动力线芯绝缘层112，控制线芯12，控制线芯绝缘芯121，控制线芯绝缘层1211，控制线芯填充层122，控制线芯外包带123，控制线芯屏蔽层124，控制线芯外护层125，信号线芯13，信号线芯绝缘芯131，信号线芯导体1311，信号线芯绝缘层1312，信号线芯外包带132，信号线芯屏蔽层133，信号线芯外护层134，缆芯内护层2，缆芯屏蔽层3，缆芯外护套4，导体束5。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的智慧能源工业自动化用机器人软电缆，由内到外依次包括缆芯1、缆芯内护层2、缆芯屏蔽层3和缆芯外护套4。
其中，缆芯内护层2采用硬度为80A热塑性弹性体绝缘料TPE，缆芯内护层2由挤出机挤出成型，挤出机的挤出温度依次为：第一区180℃、第二区195℃、第三区205℃、第四区205℃、第五区212℃、第六区220℃，挤出速度18m/min，从而使得缆芯内护层2拉伸强度大于等于10.0Mpa、断裂伸长率大于等于300％；老化温度135℃±2℃、老化时间240h，拉伸强度老化前后变化率±25％、断裂伸长率老化前后变化率±25％、内护层的挤出厚度为1.8±0.5mm。
其中，缆芯屏蔽层3采用编织丝径为0.20mm、编织角度45℃、编织密度为85-87％的镀锡铜箔丝编织而成。根据铜丝屏蔽层计算公式：
其中P为编织密度、p为单向覆盖系数、m为编织机同一方向锭数、n为每锭编织线根数、d为编织丝丝径、D为编织前序电缆外径加两倍单丝直径、L为编织节距。选择镀锡铜箔丝丝径为0.20mm，选择锭数为24锭的编织机，计算得到每锭根数为7根，编织屏蔽的节距不大于37.9mm。
其中，缆芯外护套4选用11.9mm模芯、14.6mm模套在挤出机上挤出外护层，挤出方式与缆芯内护层2一致。
缆芯1包括动力线芯11、控制线芯12和信号线芯13；动力线芯11和控制线芯12的数量均设为三个，信号线芯13的数量设为六个，三个动力线芯11两两相切设置，每相邻两个动力线芯11之间设有一个控制线芯12，控制线芯12与动力线芯11之间设有一个信号线芯13。
动力线芯11包括一根动力线芯导体111、六根导体束5和动力线芯绝缘层112，六根导体束5均布在一根动力线芯导体111的表面上，动力线芯绝缘层112包覆住一根动力线芯导体111和六根导体束5。本实施例中的动力线芯导体111采用19根正规排列的加强型铜箔丝绞合而成，从而保证了电缆的曲挠性能达到100万次、拖链卷筒性能达到500万次，3D扭转性能达到500万次。
控制线芯12由内至外依次包括控制线芯绝缘芯121、控制线芯填充层122、控制线芯外包带123、控制线芯屏蔽层124和控制线芯外护层125；控制线芯绝缘芯121的数量设为三个，该控制线芯绝缘芯121包括导体束5和包覆在导体束5表面上的控制线芯绝缘层1211。本实施例中，控制线芯填充层122为绞合而成的加强型棉线；控制线芯外包带123为聚四氟乙烯带；控制线芯屏蔽层124采用编织丝径为0.12mm、编织角度45℃、编织密度不小于80％的镀锡铜箔丝编织而成；控制线芯外护层125由挤出机挤出成型，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度31m/min。
要说明的是，动力线芯11中的导体束5和控制线芯12中的导体束5是相同的。该导体束5包括加强型铜箔丝导体51和六个超六类铜丝导体52，六个超六类铜丝导体52均匀地绞合在加强型铜箔丝导体51的外表面上，绞合节距不超过加强型铜箔丝导体51的10倍。
信号线芯13包括由内至外依次包括信号线芯绝缘芯131、信号线芯外包带132、信号线芯屏蔽层133和信号线芯外护层134；信号线芯绝缘芯131的数量设有两个，该信号线芯绝缘芯131包括信号线芯导体1311和包覆在信号线芯导体1311表面的信号线芯绝缘层1312。本实施例中，信号线芯外包带132为聚四氟乙烯带；信号线芯屏蔽层133与控制线芯屏蔽层124的结构一致；信号线芯外护层134与控制线芯外护层125的结构一致。
一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，包括以下步骤，
S1：制作动力线芯11，
①绞合一根动力线芯导体111和六根导体束5，六根导体束5均匀地复绞在动力线芯导体111的表面上，
②采用挤出机挤出动力线芯绝缘层112，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度25m/min；通过动力线芯绝缘层112包覆住动力线芯导体111和多根导体束5；
S2：制作控制线芯12，
①绞合控制线芯的导体束5，
②采用挤出机制成控制线芯绝缘层1211；挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度27m/min；控制线芯绝缘层1211包覆在导体束5的表面上，
③由内至外依次通过控制线芯外包带123、控制线芯屏蔽层124和控制线芯外护层125包覆导体束5，控制线芯外包带123和控制线芯绝缘层1211之间设有控制线芯填充层122；
S3：制作信号线芯13，
①绞合信号线芯导体1311，
②挤出信号线芯绝缘层1312，信号线芯绝缘层1312的成型方式与控制线芯绝缘层1211的成型方式一致，并将信号线芯绝缘层1312包覆在信号线芯导体1311的表面上，
③由内至外依次通过信号线芯外包带132、信号线芯屏蔽层133和信号线芯外护层134包覆信号线芯导体1311；
S4：制成软电缆，
①将动力线芯11、控制线芯12和信号线芯13成缆，例如，取三根动力线芯11、三根控制线芯12和六根信号线芯13，三根动力线芯11两两相切，每相邻两个动力线芯11之间设置一个控制线芯12，该控制线芯12与两边的动力线芯11均相切，控制线芯12与动力线芯11之间设置一个信号线芯13，该信号线芯13与控制线芯12和动力线芯11均相切，
②由内至外依次通过缆芯内护层2、缆芯屏蔽层3、缆芯外护套4包覆住所有的动力线芯11、控制线芯12和信号线芯13。
其中，步骤S1和步骤S2中导体束5的制作方法为，采用内外层方向相反的绞合方式，将六个超六类铜丝导体52均匀地绞合在加强型铜箔丝导体51的表面上。
其中，步骤S2中控制线芯屏蔽层124采用编织丝径为0.12mm、编织角度45℃、编织密度不小于80％的镀锡铜箔丝编织而成。
其中，步骤S2中控制线芯外护层125由挤出机挤出成型，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度31m/min。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，其特征在于：由内到外依次包括缆芯(1)、缆芯内护层(2)、缆芯屏蔽层(3)和缆芯外护套(4)；所述缆芯(1)包括动力线芯(11)、控制线芯(12)和信号线芯(13)；所述动力线芯(11)的数量设为三个，三个动力线芯(11)两两相切设置，每相邻两个动力线芯(11)之间设有一个控制线芯(12)，控制线芯(12)与动力线芯(11)之间设有一个信号线芯(13)。
2.根据权利要求1所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，其特征在于：所述动力线芯(11)包括动力线芯导体(111)、多根导体束(5)和动力线芯绝缘层(112)，所述多根导体束(5)均布在动力线芯导体(111)的表面上，动力线芯绝缘层(112)包覆住动力线芯导体(111)和多根导体束(5)。
3.根据权利要求1所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，其特征在于：所述控制线芯(12)由内至外依次包括控制线芯绝缘芯(121)、控制线芯填充层(122)、控制线芯外包带(123)、控制线芯屏蔽层(124)和控制线芯外护层(125)；所述控制线芯绝缘芯(121)的数量至少设为一个，该控制线芯绝缘芯(121)包括导体束(5)和包覆在导体束(5)表面上的控制线芯绝缘层(1211)。
4.根据权利要求2或3所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，其特征在于：所述导体束(5)包括加强型铜箔丝导体(51)和多个超六类铜丝导体(52)，多个超六类铜丝导体(52)均布在加强型铜箔丝导体(51)的外表面上。
5.根据权利要求1所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，其特征在于：所述信号线芯(13)包括由内至外依次包括信号线芯绝缘芯(131)、信号线芯外包带(132)、信号线芯屏蔽层(133)和信号线芯外护层(134)；所述信号线芯绝缘芯(131)的数量至少设为一个，该信号线芯绝缘芯(131)包括信号线芯导体(1311)和包覆在信号线芯导体(1311)表面的信号线芯绝缘层(1312)。
6.一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，包括权利要求1-5所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆，其特征在于：包括以下步骤，
S1：制作动力线芯(11)，
①绞合动力线芯导体(111)和多根导体束(5)，多根导体束(5)均布在动力线芯导体(111)的表面上，
②采用挤出机挤出动力线芯绝缘层(112)，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度25m/min；通过动力线芯绝缘层(112)包覆住动力线芯导体(111)和多根导体束(5)；
S2：制作控制线芯(12)，
①绞合控制线芯(12)的导体束(5)，
②采用挤出机制成控制线芯绝缘层(1211)；挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度27m/min；控制线芯绝缘层(1211)包覆在导体束(5)的表面上，
③由内至外依次通过控制线芯外包带(123)、控制线芯屏蔽层(124)和控制线芯外护层(125)包覆导体束(5)，控制线芯外包带(123)和控制线芯绝缘层(1211)之间设有控制线芯填充层(122)；
S3：制作信号线芯(13)，
①绞合信号线芯导体(1311)，
②挤出信号线芯绝缘层(1312)，信号线芯绝缘层(1312)包覆在信号线芯导体(1312)的表面上，
③由内至外依次通过信号线芯外包带(132)、信号线芯屏蔽层(133)和信号线芯外护层(134)包覆信号线芯导体(1311)；
S4：制成软电缆，
①将动力线芯(11)、控制线芯(12)和信号线芯(13)成缆，
②由内至外依次通过缆芯内护层(2)、缆芯屏蔽层(3)、缆芯外护套(4)包覆住动力线芯(11)、控制线芯(12)和信号线芯(14)。
7.根据权利要求6所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，其特征在于：步骤S1和步骤S2中导体束(5)的制作方法为，采用内外层方向相反的绞合方式，将多个超六类铜丝导体(52)均匀地绞合在加强型铜箔丝导体(51)的表面上。
8.根据权利要求6所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，其特征在于：步骤S4中缆芯屏蔽层(3)采用编织丝径为0.20mm、编织角度45℃、编织密度为85-87％镀锡铜箔丝编织而成。
9.根据权利要求6所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，其特征在于：步骤S2中控制线芯屏蔽层(124)采用编织丝径为0.12mm、编织角度45℃、编织密度不小于80％的镀锡铜箔丝编织而成。
10.根据权利要求6所述的一种智慧能源工业自动化用机器人软电缆的生产工艺，其特征在于：步骤S2中控制线芯外护层(125)由挤出机挤出成型，挤出机的挤出温度依次为：第一区185℃、第二区198℃、第三区207℃、第四区207℃、第五区222℃、第六区237℃，挤出速度31m/min。
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