CN113380442A - 机器人专用线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电线电缆领域，公开了一种机器人专用线，包括从内到外依次设置的芯线绞合体、外包带及外护套；芯线绞合体是由通讯组合体、两根电源线和多根抗拉绞合条绞合成一体，各抗拉绞合条分别绞合在通讯组合体与任一电源线之间或两根电源线之间，各抗拉绞合条分别包括防弹丝绞合绳和抗拉包覆层，抗拉包覆层挤压包覆在防弹丝绞合绳的外侧；外包带绕包在芯线绞合体的外侧；外护套挤压包覆在外包带的外侧，外护套包括骨架及外护层，骨架嵌入外护层中心内。该线缆能够满足公路、江湖水路、下水道、管道、污水沟等特殊作业环境及动作对电线电缆的需求。
Description
技术领域
本发明涉及电线电缆领域，特别是涉及一种机器人专用线。
背景技术
在下公路、江湖水路、水道、管道、污水沟等特殊作业环境，为了避免环境对人体的伤害，采用机器人代替人工逐渐成为一种趋势。机器人中的电缆用来提供电力传输及信号传输。但是，由于特殊作业环境较为恶劣，机器人的电缆要遭受水泥地的摩擦、各种污水、油污、碎玻璃、破金属、石头等，还得承载机器人本身十几公斤的重量，所以对机器人专用线的要求很高，市面上的常规线根本无法满足。机器人专用线需要满足柔软、耐酸、耐碱、耐油、抗拉、耐高低温、抗腐蚀、耐弯曲、耐磨、防水、抗紫外线、耐扭转、回弹性等特殊作业环境及动作的对电线电缆的需求，保证在下水道口锋利的水泥石子摩擦下和几百米远的摩擦力影响下不开裂，运动状态下两三百米远距离的传输稳定的电力和信号，250Kg大负载的拉扯力不损伤，成千上万次的收放产生的弯折和扭转不变形。
随着科技不断发展，在科技人员的不断研发下，机器人专用线的功能得以不断提高。例如，中国专利CN201822090954.2公开的应用于环保机器人的抗拉耐磨电源线、中国专利201922087901.X公开的机器人用的多芯控制线、中国专利CN201711098764.9公开的搬运机器人升降设备专用线缆等，都具有良好的机械性能，但是负载最大拉断力都无法达到250Kg，柔韧性不够优越，无法满足在下水道、管道、污水沟等特殊作业环境及动作对电线电缆的需求。
因此，亟待提供一种能够满足特殊作业环境及动作需求的机器人专用线来克服以上的缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种机器人专用线，能够满足公路、江湖水路、下水道、管道、污水沟等特殊作业环境及动作对电线电缆的需求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种机器人专用线，包括从内到外依次设置的芯线绞合体、外包带及外护套；所述芯线绞合体是由通讯组合体、两根电源线和多根抗拉绞合条绞合成一体，各所述抗拉绞合条分别绞合在所述通讯组合体与任一所述电源线之间或两根所述电源线之间，各所述抗拉绞合条分别包括防弹丝绞合绳和抗拉包覆层，所述抗拉包覆层挤压包覆在所述防弹丝绞合绳的外侧；所述外包带绕包在所述芯线绞合体的外侧；所述外护套挤压包覆在所述外包带的外侧，所述外护套包括骨架及外护层，所述骨架嵌入所述外护层中心内。
在其中一种实施方式，所述两根电源线包括B1电源线和B2电源线，所述多根抗拉绞合条包括C1抗拉绞合条、C2抗拉绞合条和C3抗拉绞合条，所述C1抗拉绞合条绞合在所述通讯组合体与所述B1电源线之间，所述C2抗拉绞合条绞合在所述通讯组合体与所述B2电源线之间，所述C3抗拉绞合条绞合在所述B1电源线与所述B2电源线之间。
在其中一种实施方式，所述通讯组合体包括一对通讯线和通讯包覆层，所述通讯包覆层挤压包覆在所述一对通讯线外侧，所述一对通讯线是由A1通讯线和A2通讯线绞合成一体。
在其中一种实施方式，所述A1通讯线和所述A2通讯线均包括通讯导体及通讯绝缘层，各所述通讯绝缘层分别挤压包覆在所述通讯导体外侧；所述B1电源线和所述B2电源线均包括电源导体及电源绝缘层，各所述电源绝缘层分别挤压包覆在所述电源导体外侧。
在其中一种实施方式，所述通讯绝缘层的材质为乙烯-四氟乙烯共聚物(简称ETFE)，所述通讯包覆层的材质为聚乙烯(简称PE)，所述电源线绝缘层材质为抗张强度大于35Mpa的特殊改性聚酯弹性体(简称TPEE)。
在其中一种实施方式，所述防弹丝绞合绳是由粒径为5500D～6500D的防弹丝绞合形成的绳状物，优选地，所述防弹丝绞合绳采用的防弹丝的粒径为6000D。所述抗拉包覆层的材质为聚氯乙烯(简称PVC)。
在其中一种实施方式，所述外包带的材质为无纺布。
在其中一种实施方式，所述外护套的材质为聚氨酯(简称PUR)。
在其中一种实施方式，所述骨架是由10～14根800D～1200D的防弹丝组成的网状结构。优选地，所述骨架是由12根1000D的防弹丝组成的网状结构。
在其中一种实施方式，所述电源线的半径d电、所述通讯组合体的半径d通、所述抗拉绞合条的半径d抗和所述外护套的厚度d套的比值为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:(1.8～2.2)，优选为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:2。经过实验测试发现，当电源线的半径d电、通讯组合体的半径d通和抗拉绞合条的半径d抗＝2:2:1时，三者之间的搭配在绞合工艺中最配适。一般来说，当外护套的厚度越大，对线缆内部的芯线绞合体的保护效果越好，但是外护套的厚度过大，则会大幅度增加线径和线材成本；需要使用收线300m以上的收线盘就越大，整体设备就超大，不利于使用的便捷性；同时外径变大，与马路地面的摩擦力也越大，在两三百米远距离时，线材需要的抗拉力就更大；经过实验测试发现，当电源线的半径d电、通讯组合体的半径d通、抗拉绞合条的半径d抗和外护套的厚度d套的比值为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:(1.8～2.2)时，外护套对芯线绞合体具有良好的保护效果，足以满足公路、江湖水路、下水道、管道、污水沟等特殊作业环境及动作对电线电缆的需求，且价格和重量合适。
在其中一种实施方式，所述防弹丝绞合绳的半径d绳和所述抗拉包覆层的厚度d覆的比值为d绳：d覆＝10:(8～12)，优选为d绳：d覆＝10:10。经过实验测试发现，当防弹丝绞合绳的半径d绳和抗拉包覆层的厚度d覆的比值为d绳：d覆＝10:(8～12)时，线缆的特性测试效果最佳。
1、所述通讯导体及所述电源导体选用满足VDE 0259CLASS6要求的多根导体结构并配合超小节距同向缠绕导体生产技术确保导体弯曲≧2100万次不断丝。所述通讯绝缘层、所述电源绝缘层分别采用抗张强度大于35Mpa、耐高低温、抗腐蚀、耐弯曲、耐磨、防水、电性能具佳的特殊改性聚酯弹性体(简称TPEE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(简称ETFE)作为电缆绝缘材料，并配合拉伸包覆绝缘技术，确保绝缘与导体之间的包覆紧密度恒定，从而有效吸收了电缆弯曲时产生的挤压力和扭转产生的径向压力，保证了反复弯曲不会出现断导体或绝缘受损现象，并根据UL758的要求确定了绝缘厚度。
2、所述通讯线与所述电源线之间以绞合的方式填充高强度的抗拉绞合条，以确保电缆具有优越的柔韧性和抗拉能力。
3、所述外护套采用柔软、耐油、抗拉、耐高低温、抗腐蚀、耐弯曲、耐磨、防水、耐扭转、回弹性等性能俱佳的PUR作为电缆的外护层材料并配合半挤压包覆技术，同时在外护层中间还添有骨架，由防弹丝组成网状结构的骨架；在几百米的大长度、高频率的收放线操作下，保证线缆结构稳定不变形，增加线缆的耐扭转性、耐弯折性、耐磨性，同时增加线缆的抗拉能力，保证了反复弯曲不会出现电缆受损现象，保证线缆在下水道口锋利的水泥石子摩擦下和几百米远的摩擦力影响下不开裂。
与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
该机器人专用线可满足柔软、耐酸、耐碱、耐油、抗拉、耐高低温、抗腐蚀、耐弯曲、耐磨、防水、抗紫外线、耐扭转、回弹性等特殊作业环境及动作的对电线电缆的需求，可保证线缆在下水道口锋利的水泥石子摩擦下和几百米远的摩擦力影响下不开裂，运动状态下两三百米远距离的传输稳定的电力和信号，250Kg大负载的拉扯力不损伤，拖链测试可达2100万次，负重15Kg下弯折±90°测试可达2万次，扭转测试可达200万次，负重15Kg下锉刀测试可达1000次，完全能够满足公路、江湖水路、下水道、管道、污水沟等特殊作业环境及动作对电线电缆的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例1的机器人专用线的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。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，并不表示是唯一的实施方式。
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方式的目的，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。
实施例1
机器人专用线的结构如表1所示。
表1机器人专用线的结构
上表机器人专用线的工艺流程：拉丝—退火—绝缘—火花试验—成缆(得到芯线绞合体)—绕包(得到外包带)—护套—编织—护套(得到外护套)。
请参见图1，上表机器人专用线10的结构：包括从内到外依次设置的芯线绞合体110、外包带120及外护套130。
芯线绞合体110：所述芯线绞合体110是由通讯组合体111、两根电源线112和多根抗拉绞合条113绞合成一体，所述两根电源线112包括B1电源线和B2电源线，所述多根抗拉绞合条113包括C1抗拉绞合条、C2抗拉绞合条和C3抗拉绞合条，所述C1抗拉绞合条绞合在所述通讯组合体111与所述B1电源线之间，所述C2抗拉绞合条绞合在所述通讯组合体111与所述B2电源线之间，所述C3抗拉绞合条绞合在所述B1电源线与所述B2电源线之间。
通讯组合体111：所述通讯组合体111包括一对通讯线1111和通讯包覆层1112，所述通讯包覆层1112挤压包覆在所述一对通讯线1111外侧，所述一对通讯线1111是由A1通讯线和A2通讯线绞合成一体。所述A1通讯线和所述A2通讯线均包括通讯导体及通讯绝缘层，各所述通讯绝缘层分别挤压包覆在所述通讯导体外侧。所述通讯导体的截面积为0.2mm2，结构是绞合镀锡软铜线41/0.08+200D；所述通讯绝缘层的厚度0.15mm；所述通讯包覆层1112的厚度0.2mm。
电源线112：所述B1电源线和所述B2电源线均包括电源导体及电源绝缘层，各所述电源绝缘层分别挤压包覆在所述电源导体外侧。所述电源导体的截面积为2.1mm2，结构是绞合镀锡软铜线187/0.12；所述电源绝缘层的厚度0.18mm。
抗拉绞合条113：各所述抗拉绞合条113分别包括防弹丝绞合绳1131和抗拉包覆层1132，所述抗拉包覆层1132挤压包覆在所述防弹丝绞合绳1131的外侧。所述防弹丝绞合绳1131是由粒径为5500D～6500D的防弹丝绞合形成的绳状物，防弹丝型号为Kevlar。
外包带120：所述外包带120绕包在所述芯线绞合体110的外侧。所述外包带120的材质为无纺布。
外护套130：所述外护套130挤压包覆在所述外包带120的外侧，所述外护套130包括骨架131及外护层132，所述骨架131嵌入所述外护层132中心内。所述骨架131是由10～14根粒径为800D～1200D的防弹丝编织形成的网状结构，防弹丝型号为Kevlar。所述外护层132采用的PUR材料的粒径为50D～60D。
其中，所述电源线112的半径d电、所述通讯组合体111的半径d通、所述抗拉绞合条113的半径d抗和所述外护套130的厚度d套的比值为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:2。所述防弹丝绞合绳1131的半径d绳和所述抗拉包覆层1132的厚度d覆的比值为d绳：d覆＝10:10。
实施例2
与实施例1的区别在于所述电源线的半径d电、所述通讯组合体的半径d通、所述抗拉绞合条的半径d抗和所述外护套的厚度d套的比值为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:1.5，即d电＝1.3mm，d通＝1.3mm，d抗＝0.65mm，d套＝1.0mm。所述防弹丝绞合绳的半径d绳和所述抗拉包覆层的厚度d覆的比值为d绳：d覆＝10:8，即d绳＝0.33mm，d覆＝0.27mm。
实施例3
与实施例1的区别在于所述电源线的半径d电、所述通讯组合体的半径d通、所述抗拉绞合条的半径d抗和所述外护套的厚度d套的比值为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:2.5，即d电＝1.1mm，d通＝1.1mm，d抗＝0.55mm，d套＝1.4mm。所述防弹丝绞合绳的半径d绳和所述抗拉包覆层的厚度d覆的比值为d绳：d覆＝10:12，即d绳＝0.27mm，d覆＝0.33mm。
对比例1
市购的常规线，总直径为7.8±0.30mm。
对比例2
中国专利201922087901.X的机器人用的多芯控制线，总直径为7.8±0.30mm。
对比例3
与实施例1的区别在于所述抗拉绞合条不含有防弹丝绞合绳，全由PVC制成；所述外护套不含有(防弹丝)骨架，全由PUR制成；其余内容相同。
分别对实施例1～3、对比例1～3进行测试，测试结果如表2和表3所示。其中，实施例2和实施例3的测试结果与实施例1的测试结果相近，不再赘述。
表2实施例1样品电气和基本机械性能测试表
由表2可以看出，本发明的机器人专用线具有良好的耐高低温、耐油、抗水解、抗老化、耐酸碱和抗撕裂的超强性能。
表3各样品特种测试表
由表3可以看出，相比于对比例1的常规线，本发明的机器人专用线的拉断力由50Kg提高至250Kg，拖链测试由500万次提高至2100万次，弯折测试由700次提高至20000次，扭转测试由1万次提高至200万次，耐磨测试由50次提高至1000次，极大地提高了线缆的柔韧性、抗破损性和抗破裂性。相比于对比例2和对比例3的样品，本发明的机器人专用线通过对防弹丝的合理应用，通过自身特殊的结构，使得线缆的柔韧性、抗拉性、耐拖链性、耐弯折性、耐扭转性和耐磨性显著提高。
本发明的机器人专用线可满足柔软、耐酸、耐碱、耐油、抗拉、耐高低温、抗腐蚀、耐弯曲、耐磨、防水、抗紫外线、耐扭转、回弹性等特殊作业环境及动作的对电线电缆的需求，可保证线缆在下水道口锋利的水泥石子摩擦下和几百米远的摩擦力影响下不开裂，运动状态下两三百米远距离的传输稳定的电力和信号，250Kg大负载的拉扯力不损伤，拖链测试可达2100万次，负重15Kg下弯折±90°测试可达2万次，扭转测试可达200万次，负重15Kg下锉刀测试可达1000次，完全能够满足公路、江湖水路、下水道、管道、污水沟等特殊作业环境及动作对电线电缆的需求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种机器人专用线，其特征在于，包括：
芯线绞合体，所述芯线绞合体是由通讯组合体、两根电源线和多根抗拉绞合条绞合成一体，各所述抗拉绞合条分别绞合在所述通讯组合体与任一所述电源线之间或两根所述电源线之间，各所述抗拉绞合条分别包括防弹丝绞合绳和抗拉包覆层，所述抗拉包覆层挤压包覆在所述防弹丝绞合绳的外侧；
外包带，所述外包带绕包在所述芯线绞合体的外侧；
外护套，所述外护套挤压包覆在所述外包带的外侧，所述外护套包括骨架及外护层，所述骨架嵌入所述外护层中心内。
2.根据权利要求1所述的机器人专用线，其特征在于，所述两根电源线包括B1电源线和B2电源线，所述多根抗拉绞合条包括C1抗拉绞合条、C2抗拉绞合条和C3抗拉绞合条，所述C1抗拉绞合条绞合在所述通讯组合体与所述B1电源线之间，所述C2抗拉绞合条绞合在所述通讯组合体与所述B2电源线之间，所述C3抗拉绞合条绞合在所述B1电源线与所述B2电源线之间。
3.根据权利要求2所述的机器人专用线，其特征在于，所述通讯组合体包括一对通讯线和通讯包覆层，所述通讯包覆层挤压包覆在所述一对通讯线外侧，所述一对通讯线是由A1通讯线和A2通讯线绞合成一体。
4.根据权利要求3所述的机器人专用线，其特征在于，所述A1通讯线和所述A2通讯线均包括通讯导体及通讯绝缘层，各所述通讯绝缘层分别挤压包覆在所述通讯导体外侧；所述B1电源线和所述B2电源线均包括电源导体及电源绝缘层，各所述电源绝缘层分别挤压包覆在所述电源导体外侧。
5.根据权利要求4所述的机器人专用线，其特征在于，所述通讯绝缘层的材质为乙烯-四氟乙烯共聚物，所述通讯包覆层的材质为聚乙烯，所述电源绝缘层的材质为热塑性聚酯弹性体。
6.根据权利要求1所述的机器人专用线，其特征在于，所述防弹丝绞合绳是由粒径为5500D～6500D的防弹丝绞合形成的绳状物，所述抗拉包覆层的材质为聚氯乙烯。
7.根据权利要求1所述的机器人专用线，其特征在于，所述外包带的材质为无纺布。
8.根据权利要求1所述的机器人专用线，其特征在于，所述外护套的材质为聚氨酯。
9.根据权利要求1所述的机器人专用线，其特征在于，所述骨架是由粒径为800D～1200D的防弹丝组成的网状结构。
10.根据权利要求1～9中任一所述的机器人专用线，其特征在于，所述电源线的半径d电、所述通讯组合体的半径d通、所述抗拉绞合条的半径d抗和所述外护套的厚度d套的比值为d电：d通：d抗：d套＝2:2:1:(1.8～2.2)。
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