CN220773988U - 机器人用柔性屏蔽型电缆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机器人用柔性屏蔽型电缆，包括多组外径相同的线芯单元，多组所述线芯单元之间设有柔性分隔件，所述线芯单元的外侧包覆式设有屏蔽带层，所述屏蔽带层的外侧包覆式设有屏蔽编织网，所述屏蔽编织网的外侧包覆式设有柔性抗扭层，所述柔性抗扭层的外部设置有外包带层，所述外包带层的外侧包覆式设有护套。本实用新型通过柔性分隔件、抗压填充物、屏蔽层、柔性抗扭层、外包带层及护套的设置，提高了线缆的抗扭性柔性能与抗压性能，防止了屏蔽层断丝、断线，破裂，从而提高了机器人电缆的安全性能与使用寿命。

Description

机器人用柔性屏蔽型电缆

技术领域

本实用新型涉及电缆领域，特别是涉及一种机器人用柔性屏蔽型电缆。

背景技术

随着全球经济一体化进程加快，世界范围内制造业的人工成本不断高涨，而竞争却愈演愈烈，由此催生出工业机器人在一些制造业的大量应用，以期提升竞争力、保持制造业优势地位的同时，达到降低制造成本的目的。机器人电缆作为传递能量和信息的载体，犹如人体有着血管、神经一样，机器人也需要电缆，作为自身的“血管”、“神经”，其品质及使用寿命直接影响机器人的终端使用体验。

目前，机器人的运用越来越广泛，动作频率越来越高，要求机器人越来越灵活，动作的不确定性要求越来越高。由于机器人设备的运行主要通过机械臂进行，在机械臂进行伸展和旋转式，要求其内部的电缆具有抗扭绞和耐强力弯折的特性，而使其缆芯与护套始终紧贴不分离。现有国内耐曲绕机器人用拖链电缆公开的屏蔽层，在扭力和弯曲同时存在的使用场合，其机械性能兼顾效果较弱，一旦长期高频率弯曲加扭转力运动，这类电缆被拉伸或产生内部绞力，往往发生屏蔽摩擦断丝、断线，破裂等现象。而且金属铜丝编织后整根电缆韧性变大柔软度反而降低，难以保证上百万次弯曲和扭绞使用的可靠性。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种机器人用柔性屏蔽型电缆，增强电缆柔性和抗扭转弯折性能，解决现有的机器人电缆由于经受长时间的弯曲运动和大角度的扭转运动而导致缆芯出现屏蔽摩擦断丝、断线，破裂等现象，从而提高了机器人电缆的安全性能与使用寿命。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种机器人用柔性屏蔽型电缆，包括多组外径相同的线芯单元，多组所述线芯单元之间设有柔性分隔件，所述线芯单元的外侧包覆式设有屏蔽带层，所述屏蔽带层的外侧包覆式设有屏蔽编织网，所述屏蔽编织网的外侧编织有柔性抗扭层，所述柔性抗扭层的外侧包覆式设有外包带层，所述外包带层的外侧包覆式设有护套层。

进一步地，多组所述线芯单元包括六组电源传输线芯单元和三组数据传输线芯单元，所述电源传输线芯单元和数据传输线芯单元相对于所述柔性分隔件对称设置，所述六组电源传输线芯单元两两分布在所述数据传输线芯单元的两侧。

进一步地，所述电源传输线芯单元包括多根软铜丝绞合而成的铜导体和包覆在所述铜导体上的第三绝缘层组成；所述数据传输线芯单元包括对绞线、及绕包在所述对绞线外侧的内包带层，所述内包带层采用聚对苯二甲酸类塑料材料制成，所述对绞线和内包带层之间的空隙填充有填充棉线，所述内包带层的外侧编织内屏蔽层，所述内屏蔽层采用多股镀锡铜线编织而成，所述屏蔽层的外侧包覆有第二绝缘层；所述对绞线由两根线绞合而成，所述两根线均由信号线绞合内导体和包覆在所述信号线绞合内导体上的第一绝缘层组成。

进一步地，多组所述线芯单元与所述屏蔽带层之间设有抗压填充物，所述抗压填充物为内含芳纶长丝加强筋的橡胶材料。

进一步地，所述柔性分隔件由橡胶材料制作而成，所述柔性分隔件由圆柱形结构的支撑件及八组呈圆周均匀分布于所述支撑件外部的隔板组成。

进一步地，所述屏蔽带层采用铝塑复合带单层重叠绕包在所述线芯单元的外侧，所述铝塑复合带的厚度为0.05mm-0.1mm，绕包重叠率为30～50％。

进一步地，所述屏蔽编织网采用直径为0.13mm的镀锡铜丝，编织节距为35±2mm，铜丝编织层覆盖密度为85％～90％。

进一步地，所述柔性抗扭层为芳纶编织耐扭层。

进一步地，所述外包带层为双层结构，包括第一包带层和第二包带层，所述第一包带层采用采用聚四氟乙烯材料制成，所述第二包带层采用聚对苯二甲酸类塑料材料制成。

进一步地，所述护套层采用热塑性聚氨酯弹性体材料制成，所述热塑性聚氨酯弹性体材料挤包在所述外包带层的外侧。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型多组线芯单元之间设有柔性分隔件，线芯单元的外侧包覆式设有屏蔽带层，屏蔽带层的外侧包覆式设有屏蔽编织网，屏蔽编织网的外侧包覆式设有柔性抗扭层，柔性抗扭层的外部设置有外包带层，外包带层的外侧包覆式设有护套，相邻线芯单元之间设有柔性分隔件，线芯单元与屏蔽带层之间设有抗压填充物。本实用新型通过柔性分隔件、抗压填充物、屏蔽层、柔性抗扭层、外包带层及护套的设置，提高了线缆的抗扭性柔性能与抗压性能，防止了屏蔽层断丝、断线，破裂，从而提高了机器人电缆的安全性能与使用寿命。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2本实用新型的数据传输线芯单元结构示意图；

附图标记：1-电源传输线芯单元、2-数据传输线芯单元、3-柔性分隔件、4-抗压填充物、5-屏蔽带层、6-屏蔽编织网、7-柔性抗扭层、8-外包带层、9-护套层、11-铜导体、12-第三绝缘层、21-对绞线、22-内包带层、23-内屏蔽层、24-第一绝缘层、25-填充棉线、211-信号线绞合内导体、212-第一绝缘层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“竖直方向”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。

本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“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，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例中，一种机器人用柔性屏蔽型电缆，包括多组外径相同的线芯单元，多组线芯单元之间设有柔性分隔件3，线芯单元的外侧包覆式设有屏蔽带层5，屏蔽带层5的外侧包覆式设有屏蔽编织网6，屏蔽编织网6的外侧编织有柔性抗扭层7，柔性抗扭层7的的外侧包覆式设有外包带层8，外包带层8的外侧包覆式设有护套层9。

具体地，本实施例中，多组线芯单元包括六组电源传输线芯单元1和三组数据传输线芯单元2，电源传输线芯单元1和数据传输线芯单元2相对于柔性分隔件3对称设置，六组电源传输线芯单元1两两分布在数据传输线芯单元2的两侧。

具体地，本实施例中，电源传输线芯单元1包括多根软铜丝绞合而成的铜导体11和包覆在铜导体11的第三绝缘层12组成；数据传输线芯单元2包括对绞线21、及绕包在对绞线21外侧的内包带层22，内包带层22采用PET(聚对苯二甲酸类塑料)材料制成，具体为薄膜状，以绕包的方式设置，不仅能够对绝缘芯线起到保护作用，也能够保证数据传输线芯内部结构的稳定性，避免其出现松散的状况。对绞线21和内包带层22之间的空隙填充有填充棉线25，内包带层22的外侧编织内屏蔽层23，内屏蔽层23采用多股镀锡铜线编织而成，屏蔽层的外侧包覆有第二绝缘层24；对绞线21由两根线绞合而成，两根线均由信号线绞合内导体211和包覆在信号线绞合内导体211上的第一绝缘层212组成。第一绝缘层212、第二绝缘层和24第三绝缘层12均有热塑性弹性体TPE材料制成，采用薄壁绝缘工艺，能够减少电缆外径，有利于节省设备内部的布线空间。

具体地，本实施例中，多组线芯单元与屏蔽带层5之间设有抗压填充物4，抗压填充物4为内含芳纶长丝加强筋的橡胶材料，芳纶长丝是橡胶抗压填充物4的强化元件，其拉伸负载承受能力不小于20kN。

具体地，本实施例中，柔性分隔件3由橡胶材料制作而成，柔性分隔件3由圆柱形结构的支撑件及八组呈圆周均匀分布于支撑件外部的隔板组成。

本实用新型，屏蔽带层5采用铝塑复合带单层重叠绕包在线芯单元的外侧，铝塑复合带的厚度为0.05mm-0.1mm，绕包重叠率为30～50％。具体地，本实施例中，铝塑复合带的厚度为0.08mm，绕包重叠率为40％。

本实用新型，屏蔽编织网6采用直径为0.13mm的镀锡铜丝，编织节距为35±2mm，铜丝编织层覆盖密度为85％～90％。具体地，本实施例中，铜丝编织层覆盖密度为90％。

具体地，本实施例中，柔性抗扭层7为芳纶编织耐扭层。芳纶长丝纤维是一种合成纤维，具有质地柔软，密度小，高强度，高模量，耐高温特点，可在220摄氏度使用10年以上，在560摄氏度的温度下，不分解，不融化。其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的五分之一左右。

具体地，本实施例中，外包带层8为双层结构，包括第一包带层和第二包带层，第一包带层采用PTEF(聚四氟乙烯)材料制成，具体为薄膜状，以绕包的方式覆盖在柔性抗扭层7的外侧，PTFE材料具有极低的摩擦系数，当电缆在扭转时能够起到润滑作用，降低扭转应力对缆芯的伤害。第二包带层采用PET(聚对苯二甲酸类塑料)材料制成，具体为薄膜状，以绕包的方式覆盖在第一包带层的外侧，PET塑料具有优良的耐磨耗摩擦性、尺寸稳定性及电绝缘性。本实施例中，第一包带层的边缘重合率设置为50％，第二包带层的边缘重合率设置为40％。外包带层8采用缠绕方式能够使缆芯的结构形成一个整体且成束，避免在电缆扭转或者弯折过程中，缆芯结构松散而影响电缆的使用性能。

具体地，本实施例中，护套层9采用TPU(热塑性聚氨酯弹性体)材料制成，护套层9挤包在外包带层8的外侧，TPU材料具有较强的弹性、优异的阻燃、耐油、耐磨等特性，能够承受电缆高强度的弯折、拉伸和扭转运动，避免护套层9出现外皮开裂的现象。此外，TPU材料同时具有较高的机械强度，具体体现在其承载能力、抗冲击性及减震性能都较为突出，能够替缆芯消除部分外应力，增强电缆柔性和抗扭转弯折性能。

按照2Pfg2577/08.16《Requirements for Cables used in Robot System》机器人电缆标准对本实施例中的机器人电缆进行弯折测试，在使电缆进行100万次以上的弯折运动后，电缆表面保持完好，缆芯没有出现断裂短路的现象，由此可以看出本实用新型中的机器人电缆具有高柔性和抗扭转的性能。

以上所述仅表达了本实用新型的优选技术方案，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本实用新型也意图包含这些改动和变形。

Claims (10)

1.一种机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：包括多组外径相同的线芯单元，多组所述线芯单元之间设有柔性分隔件，所述线芯单元的外侧包覆式设有屏蔽带层，所述屏蔽带层的外侧包覆式设有屏蔽编织网，所述屏蔽编织网的外侧编织有柔性抗扭层，所述柔性抗扭层的外侧包覆式设有外包带层，所述外包带层的外侧包覆式设有护套层。

2.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：多组所述线芯单元包括六组电源传输线芯单元和三组数据传输线芯单元，所述电源传输线芯单元和数据传输线芯单元相对于所述柔性分隔件对称设置，所述六组电源传输线芯单元两两分布在所述数据传输线芯单元的两侧。

3.根据权利要求2所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述电源传输线芯单元包括多根软铜丝绞合而成的铜导体和包覆在所述铜导体上的第三绝缘层组成；所述数据传输线芯单元包括对绞线、及绕包在所述对绞线外侧的内包带层，所述内包带层采用聚对苯二甲酸类塑料材料制成，所述对绞线和内包带层之间的空隙填充有填充棉线，所述内包带层的外侧编织内屏蔽层，所述内屏蔽层采用多股镀锡铜线编织而成，所述屏蔽层的外侧包覆有第二绝缘层；所述对绞线由两根线绞合而成，所述两根线均由信号线绞合内导体和包覆在所述信号线绞合内导体上的第一绝缘层组成。

4.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：多组所述线芯单元与所述屏蔽带层之间设有抗压填充物，所述抗压填充物为内含芳纶长丝加强筋的橡胶材料。

5.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述柔性分隔件由橡胶材料制作而成，所述柔性分隔件由圆柱形结构的支撑件及八组呈圆周均匀分布于所述支撑件外部的隔板组成。

6.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述屏蔽带层采用铝塑复合带单层重叠绕包在所述线芯单元的外侧，所述铝塑复合带的厚度为0.05mm-0.1mm，绕包重叠率为30～50％。

7.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述屏蔽编织网采用直径为0.13mm的镀锡铜丝，编织节距为35±2mm，铜丝编织层覆盖密度为85％～90％。

8.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述柔性抗扭层为芳纶编织耐扭层。

9.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述外包带层为双层结构，所述外包带层包括第一包带层和第二包带层，所述第一包带层采用聚四氟乙烯材料制成，所述第二包带层采用聚对苯二甲酸类塑料材料制成。

10.根据权利要求1所述的机器人用柔性屏蔽型电缆，其特征在于：所述护套层采用热塑性聚氨酯弹性体材料制成，所述热塑性聚氨酯弹性体材料挤包在所述外包带层的外侧。