CN212874082U - 应用于机器人手臂的柔性电缆及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用于机器人手臂的柔性电缆及机器人，柔性电缆包括外套结构、若干个第一抗拉填充条和若干个缆芯；缆芯均匀分布在外套结构内；抗拉填充条设置在相连两个缆芯之间，和/或设置在缆芯与外套结构的内壁之间；缆芯的横截面直径与抗拉填充条的横截面直径之比为1:0.8～1:1.5；缆芯包括成缆结构、第二抗拉填充条和若干根导线，导线沿成缆结构内壁的周向均匀分布，第二抗拉填充条设置在导线之间。本实用新型提供的应用于机器人手臂的柔性电缆具有包括多种组成部分的嵌套绞合结构，能够满足更高频率的弯曲循环，机器人电缆的使用寿命更高，能够良好应用于焊机机器人、矿山机器人和沿海机器人等特殊环境下工作的机器人。

Description

应用于机器人手臂的柔性电缆及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种应用于机器人手臂的柔性电缆及机器人。

背景技术

近年来中国工业机器人销售处于快速增长阶段，2013年国内企业在我国销售工业机器人总量超过9500台，同比增长65.5％；外资企业在华销售工业机器人总量超过27000台，同比增长20％。从应用行业来看，外资机器人应用比较集中，汽车行业购买量近50％，电子产品制造业和金属加工业分别占14％和10％。而国内产工业机器人广泛服务于国民经济25个行业大类、52个行业中类，范围涉及日用消费品、化工制品、材料、交通运输设备、电气设备等制造业领域。

机器人能够在有限的空间中执行人类无法完成的工作，关节的扭曲度以及扭转频率很高，因此对电缆的温度要求、耐弯曲和扭转要求很高，而现有的机器人电缆通常只能满足90℃及以下场所工作，弯曲性能也只有1000万次以下，转动180°以下，不能满足现代化工业自动化机器人用电缆的预期效果。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种应用于机器人手臂的柔性电缆及机器人。

第一个方面，本申请提供了一种应用于机器人手臂的柔性电缆，包括外套结构、若干个第一抗拉填充条和若干个缆芯；

所述缆芯均匀分布在所述外套结构内；所述抗拉填充条设置在相连两个缆芯之间，和/或设置在所述缆芯与所述外套结构的内壁之间；

所述缆芯的横截面直径与所述第一抗拉填充条的横截面直径之比为2:1～3:1；

所述缆芯包括成缆结构、第二抗拉填充条和若干根导线，所述导线沿所述成缆结构内壁的周向均匀分布，所述第二抗拉填充条设置在所述导线之间。

在第一个方面的某些实现方式中，所述导线包括绝缘层和线芯，所述绝缘层包裹住所述线芯；所述绝缘层的材质为热塑性聚酯弹性体。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述线芯包括若干根镀锡铜丝和芳纶丝，所述镀锡铜丝与所述芳纶丝绞合，绞合节距倍数为6～8。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述第一抗拉填充条和所述第二抗拉填充条均由芳纶丝绞合而成。

结合第一个方面和上述实现方式，在第一个方面的某些实现方式中，所述外套结构由内而外依次包括铝箔屏蔽层、芳纶丝编织屏蔽层和外护层；所述铝箔屏蔽层的厚度为0.05mm；所述外护层的材质为聚醚性聚氨酯。

第二个方面，本申请提供了一种机器人，包括如本申请第一个方面描述的应用于机器人手臂的柔性电缆。

本实用新型的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：

本实用新型提供的应用于机器人手臂的柔性电缆具有包括多种组成部分的嵌套绞合结构，缆芯与第一抗拉填充条交错抵接并填充在外套结构内，并且缆芯中也具有抗拉作用的第二抗拉填充条，能够满足更高频率的弯曲循环，机器人电缆的使用寿命更高，能够良好应用于焊机机器人、矿山机器人和沿海机器人等特殊环境下工作的机器人。

本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中详细得到理解，或通过对本实用新型的具体实施了解到。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中一种应用于机器人手臂的柔性电缆的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的可能的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文已经通过附图描述的实施例。通过参考附图描述的实施例是示例性的，用于使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面，而不能解释为对本实用新型的限制。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本实用新型的特征是非必要技术的，则可能将这些技术细节予以省略。

相关领域的技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案以及该技术方案如何解决上述的技术问题进行详细说明。

本申请第一个方面的实施例提供了一种应用于机器人手臂的柔性电缆，如图1所示，包括外套结构100、若干个第一抗拉填充条200和若干个缆芯300。

缆芯300均匀分布在外套结构100内；抗拉填充条设置在相连两个缆芯300之间，和/或设置在缆芯300与外套结构100的内壁之间。

缆芯300的横截面直径与第一抗拉填充条200的横截面直径之比为2:1～3:1。缆芯300包括成缆结构330、第二抗拉填充条320和若干根导线310，导线310沿成缆结构330内壁的周向均匀分布，第二抗拉填充条320设置在导线310之间。

本申请提供的应用于机器人手臂的柔性电缆包括多根缆芯300，例如4根，以及包裹这些缆芯300的外套结构100，外套结构100将各个缆芯300包覆固定为一体，从而形成电缆。从电缆的横截面上看，缆芯300均匀分布在外套结构100内，而缆芯300的大小以及数量，根据电缆的设计型号并由实际使用需求设定，相应地，外套结构100的大小则根据缆芯300的大小和数量确定。部分第一抗拉填充条200设置在缆芯300与外套结构100内壁之间，部分第一抗拉填充条200设置在多根缆芯300之间，如图1所示，当缆芯300具有4根时，四根缆芯300相切形成的中间区域中设置一根第一抗拉填充条200，而其余第一抗拉填充条200中的每一根则设置在两根缆芯300以及外套结构100内壁之间的空间内。将缆芯300的横截面直径与抗拉填充条的横截面直径之比设置为2:1～3:1，可使得第一抗拉填充条200能够较为稳固地设置在外套结构100内，不至于过于松散，并能有效支撑各缆芯300。通过第一抗拉填充条200，从结构上起到对缆芯300的抗拉加强作用。

本实用新型提供的应用于机器人手臂的柔性电缆具有包括多种组成部分的嵌套绞合结构，缆芯300与第一抗拉填充条200交错抵接并填充在外套结构100内，并且缆芯300中也具有抗拉作用的第二抗拉填充条320，能够满足更高频率的弯曲循环，机器人电缆的使用寿命更高，能够良好应用于焊机机器人、矿山机器人和沿海机器人等特殊环境下工作的机器人。

可选的，在本申请第一个方面实施例的某些实现方式中，导线310包括绝缘层312和线芯311，绝缘层312包裹住线芯311；绝缘层312的材质为热塑性聚酯弹性体。可选的，线芯311包括若干根镀锡铜丝和芳纶丝，镀锡铜丝与芳纶丝绞合，绞合节距倍数为6～8。每个缆芯300都包括若干根导线310，具体数量根据实际需要确定，每根导线310外都设有绝缘层312。其中，线芯311可具体由若干根超六类镀锡软铜丝以及具有高强度和高柔性的芳纶丝混合绞合而成，绞合工艺中绞合节距倍数为6～8。另外，线芯311的单丝外径可以为0.05mm。

绝缘层312是用于提高导线310的绝缘性能，该绝缘层312可具体由耐热等级125℃的挤出型高强度和高柔性TPEE(热塑性聚酯弹性体)混合物薄壁绝缘挤包构成。导线310通过采用上述结构，特殊的工艺设计增强了导体抗拉性、柔软性、弯曲性和转动扭转性能，从而增强了导线310的使用寿命。

成缆结构330的作用是将多根导线310包覆固定为一体。成缆结构330具体可由不同节距的缆芯300分组绞合后再多组复绞退扭构成，这样可增强缆芯300的扭转退扭回力，以及电缆柔软性，延长缆芯300以及电缆的使用寿命。

可选的，在本申请第一个方面实施例的某些实现方式中，第一抗拉填充条200和第二抗拉填充条320均由芳纶丝绞合而成。第一抗拉填充条200和第二抗拉填充条320均由具有高强度和高柔性的芳纶丝通过绞合而成，第一抗拉填充条200和第二抗拉填充条320能够大幅度增强电缆抗拉性能及柔软性能。

可选的，外套结构100由内而外依次包括铝箔屏蔽层110、芳纶丝编织屏蔽层120和外护层130；铝箔屏蔽层110的厚度为0.05mm；外护层130的材质为聚醚性聚氨酯。

外套结构100用于将各个缆芯300包覆固定为一体，并对缆芯300进行保护，其由内而外依次包括铝箔屏蔽层110、芳纶丝编织屏蔽层120和外护层130。其中铝箔屏蔽层110能够提高电缆的低频抗干扰和耐油性能，具体由厚度为0.05mm的铝箔构成，将铝箔缠绕在多根缆芯300外围，并且保证其重叠率不小于50％。

芳纶丝编织屏蔽层120是用于提高电缆的扭转性和弯曲性的，具体由高强度和高柔性的芳纶丝编织构成，且在编织时采用小节距编织，编织密度在90％以上，这样可进一步提高电缆的弯曲次数和转动度数。

外护层130是本申请提供的应用于机器人手臂的柔性电缆的保护壳体，其具体由耐高温(125℃等级)、防腐蚀、耐磨、耐矿物油、耐极寒、耐酸碱、耐弯曲、耐老化、抗紫外线、耐撕裂和转动360°能力及能量释放的混合聚醚性聚氨酯护套挤包构成。

基于同一发明构思，本申请第二个方面的实施例提供了一种机器人，该机器人所用到的柔性电缆包括如本申请第一个方面实施例中描述的任何一种应用于机器人手臂的柔性电缆。通过使用本申请提供的应用于机器人手臂的柔性电缆，机器人能够在更高的环境温度和更严苛的环境下工作，使用寿命也有所提高。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种应用于机器人手臂的柔性电缆，其特征在于，包括外套结构、若干个第一抗拉填充条和若干个缆芯；

所述缆芯均匀分布在所述外套结构内；所述抗拉填充条设置在相连两个缆芯之间，和/或设置在所述缆芯与所述外套结构的内壁之间；

所述缆芯的横截面直径与所述第一抗拉填充条的横截面直径之比为2:1～3:1；

所述缆芯包括成缆结构、第二抗拉填充条和若干根导线，所述导线沿所述成缆结构内壁的周向均匀分布，所述第二抗拉填充条设置在所述导线之间。

2.根据权利要求1所述的柔性电缆，其特征在于，所述导线包括绝缘层和线芯，所述绝缘层包裹住所述线芯；所述绝缘层的材质为热塑性聚酯弹性体。

3.根据权利要求2所述的柔性电缆，其特征在于，所述线芯包括若干根镀锡铜丝和芳纶丝，所述镀锡铜丝与所述芳纶丝绞合，绞合节距倍数为6～8。

4.根据权利要求1所述的柔性电缆，其特征在于，所述第一抗拉填充条和所述第二抗拉填充条均由芳纶丝绞合而成。

5.根据权利要求1所述的柔性电缆，其特征在于，所述外套结构由内而外依次包括铝箔屏蔽层、芳纶丝编织屏蔽层和外护层；所述铝箔屏蔽层的厚度为0.05mm；所述外护层的材质为聚醚性聚氨酯。

6.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～5中任一项所述的应用于机器人手臂的柔性电缆。

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