申请/专利权人：深圳市联嘉祥科技股份有限公司

申请日：2018-11-19

公开（公告）日：2019-08-27

公开（公告）号：CN209312455U

主分类号：H01B7/02(20060101)

分类号：H01B7/02(20060101);H01B7/04(20060101);H01B7/17(20060101);H01B7/18(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2019.08.27#授权

摘要：本实用新型公开了一种机器人械臂用扭转软电缆，该软电缆包括缆芯，以及由内到外依次包覆在所述缆芯外的由聚四氟乙烯制成的第一包带层、由铜钽合金丝绕制成的总金属屏蔽层、由聚四氟乙烯制成的第二包带层和改性聚四氟乙烯材料制成的外护套；所述改性聚四氟乙烯材料，以聚四氟乙烯为基体材料，主要添加聚醚嵌段酰胺；所述缆芯包括多根加强芯和多根三线组芯。本实用新型针对在高速移动，持续弯曲扭转且由拉力的机械手臂或拖链系统中现有技术的电缆易变形断裂，提供一种高抗拉性、低摩擦系数，高耐扭转，高耐磨的机器人械臂用扭转软电缆。

主权项：1.一种机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，包括缆芯，以及由内到外依次包覆在所述缆芯外的由聚四氟乙烯制成的第一包带层20、由铜钽合金丝同向绕制成的总金属屏蔽层30、由聚四氟乙烯制成的第二包带层40和改性聚四氟乙烯料制成的外护套50；所述改性聚四氟乙烯材料为包括聚醚嵌段酰胺的聚四氟乙烯制件；所述缆芯包括多根加强芯11和多根三线组芯12。

全文数据：一种机器人械臂用扭转软电缆技术领域本实用新型涉及机器人用电缆技术领域，更具体地说，涉及一种机器人械臂用扭转软电缆。背景技术制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基,是实现中国梦的首要条件。国家制造强国战略咨询委员会委员、“中国制造2025”主要执笔人屈贤明先生，在2016年11月13日举行的“第二届中国制造2025高峰论坛”上说：“智能制造和工业强基是“中国制造2025”的重点和主攻方向，中国要在这两个方面着力发展”。智能制造不仅是一场由互联网+和工业4.0发展的必然结果，是又一次伟大的工业革命运动。而工业强基则是由智能制造是使国家基础制造业的能力进一步提高，实现“强身壮骨”的目的。智能制造：这是由智能机器和人共同组成的人-机一体化智能系统。智能化是制造自动化的发展方向。机器人除了广泛应用于制造业领域外，还应用于资源勘探开发、救灾排险、医疗服务、家庭、娱乐、军事和航天等其他领域。机器人是工业及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。在众多制造业领域中，应用工业机器人最广泛的领域是汽车及汽车零部件制造业。2005年美洲地区汽车以及汽车零部件制造业，对工业机器人的需求占该地区所有对工业机器人需求的比例高达61％，未来几年工业机器人的需求将会呈现出高速增长趋势。机器人电缆是机器人的骨骼，机器人电缆的发展推动机器人产品化发展。据德国TUV莱茵公司的统计资料显示，目前，在机器人电缆耐扭转无故障运行次数方面，仍然以德国和日本领先，中国还处于刚起步阶段。国内机器人行业械臂用电缆中高端产品大部分还是采用进口，成本高昂，中高端机器人电缆国产化是机器人械臂用扭转软电缆的发展趋势，而现有技术中的国产机器人电缆还是存在着在高速移动，持续弯曲扭转且由拉力的机械手臂或拖链系统中电缆易变形断裂的问题。实用新型内容本实用新型针对在高速移动，持续弯曲扭转且由拉力的机械手臂或拖链系统中现有技术的电缆易变形断裂的问题，提供一种高抗拉性，低摩擦系数，高耐扭转和高耐磨的机器人械臂用扭转软电缆。本实用新型就上述问题而提出的技术方案如下：本实用新型提供一种机器人械臂用扭转软电缆，包括缆芯，以及由内到外依次包覆在所述缆芯外的由聚四氟乙烯制成的第一包带层、由铜钽合金丝同乡绕制成的总金属屏蔽层、由聚四氟乙烯制成的第二包带层和改性聚四氟乙烯材料制成的外护套；所述改性聚四氟乙烯材料，以聚四氟乙烯为基体材料，主要添加聚醚嵌段酰胺；所述缆芯包括多根加强芯和多根三线组芯。根据所述的机器人械臂用扭转软电缆，每一所述加强芯由多根碳纤维绞合制成的第一导体，以及挤包在所述第一导体外部的由改性聚四氟乙烯材料制成的第一绝缘层构成；每一所述三线组芯包括由铜丝合金丝和多根碳纤维制成的第二导体，以及挤包在所述第二导体外部的由改性聚四氟乙烯材料制成的第二绝缘层构成；每一所述三线组芯外由内到外包括由聚四氟乙烯制成的第三包带层，由铜钽合金丝同向绕制成的分金属屏蔽层和由聚四氟乙烯制成的第四包带层。根据所述的机器人械臂用扭转软电缆，所述缆芯由所述加强芯和所述三线组芯以相同节距绞合构成。根据所述的机器人械臂用扭转软电缆，所述总金属屏蔽层和分金属屏蔽层由铜钽合金丝同向缠绕形成，屏蔽密度85％以上。所述加强芯由一根中间加强芯和六根周围小加强芯构成，所述中间加强芯的直径等于三线组芯的直径，中间加强芯的直径是周围小加强芯直径的2.82倍；所述三线组芯的数量为六根，所述中间加强芯周围均匀放置六根三线组芯，在所述三线组芯外的每一空隙处分别放置六根所述小加强芯；每一所述加强芯和每一所述三线组芯均相切放置。根据所述的机器人械臂用扭转软电缆，所述第二导体由铜丝合金丝和三根碳纤维绞合形成。实施本实用新型提供的一种机器人械臂用扭转软电缆，具有以下有益效果：由于在本实用新型方案中，机器人械臂用扭转软电缆由内到外依次包括缆芯、第一包带层、总金属屏蔽层、第二包带层和外护套；所述缆芯包括加强芯和三线组芯；所述加强芯和三线组芯分别包括导体和包覆于导体外侧的绝缘层；三线组芯还包括：绕包第三包带层，缠绕于第三包带层上的分金属屏蔽层，及绕包于分金属屏蔽层的第四包带层。有效的解决了现有技术中在高速移动，持续弯曲扭转且由拉力的机械手臂或拖链系统中现有技术的电缆易变形断裂的技术问题，首先，第一导体和第二导体采用超高强型的碳纤维，抗拉强度大于4GPa，模量达450Gpa，使得本实用新型的软电缆具有高抗拉性，高速移动、弯曲时不会断线。其次，第一绝缘层，第二绝缘层和外护套采用改性聚四氟乙烯材料，第一、二、三、四包带层采用聚四氟乙烯包带，聚四氟乙烯的摩擦因数低于0.01，可以充分消除扭转应力，提高扭性能，摩擦系数小，提升耐刮磨性。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种机器人械臂用扭转软电缆的截面示意图；图2为本发明实施例提供的一种机器人械臂用扭转软电缆加强芯的截面放大图；图3为本发明实施例提供的一种机器人械臂用扭转软电缆三线组芯的截面放大图。具体实施方式本实用新型提供通过提供一种机器人械臂用扭转软电缆，解决了现有技术中存在的在高速移动，持续弯曲扭转且由拉力的机械手臂或拖链系统中电缆易变形断裂的问题，不仅提高了抗拉性和耐扭转，而且具有低摩擦系数和高耐磨的特性。本实用新型的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：提供了一种机器人械臂用扭转软电缆，包括缆芯，以及由内到外依次包覆在所述缆芯外的由聚四氟乙烯制成的第一包带层20、由铜钽合金丝绕制成的总金属屏蔽层30、由聚四氟乙烯制成的第二包带层40和改性聚四氟乙烯材料制成的外护套50；所述改性聚四氟乙烯材料，以聚四氟乙烯为基体材料，主要添加聚醚嵌段酰胺；所述缆芯包括多根加强芯11和多根三线组芯12。每一所述加强芯11由多根碳纤维绞合制成的第一导体111，以及挤包在所述第一导体外部的由改性聚四氟乙烯材料制成的第一绝缘层112构成；每一所述三线组芯12包括由铜丝合金丝和多根碳纤维制成的第二导体121，以及挤包在所述第二导体外部的由改性聚四氟乙烯材料制成的第二绝缘层122构成；每一所述三线组芯外由内到外包括第三包带层123，分金属屏蔽层124和第四包带层125。可见，在本实用新型实施例中，软电缆的导体包括第一导体111和第二导体121采用碳纤维，具有高抗拉性，结构接触部位都采用为聚四氟乙烯材料，摩擦因数低于0.01，摩擦系数小，提高了软电缆的耐扭转性和耐刮磨性，金属屏蔽层采用铜钽合金丝同向缠绕形成，提高软电缆扭转性能，可扭转360°并能恢复。有效的解决了现有技术中机械臂用电缆在高速移动，持续弯曲扭转且有拉力时电缆变形、导体断裂的问题。为了使本实用新型的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。如图1所示，为本实用新型提供的一种机器人械臂用扭转软电缆，从内到外依次包括：缆芯、第一包带层20、总金属屏蔽层30、第二包带层40和外护套50；缆芯包括：多根加强芯11和多根三线组芯12；其中加强芯11和三线组芯12分别包括导体和包覆于导体外侧的绝缘层。图2为加强芯11的截面放大图，如图2所示，加强芯11由第一导体111和包覆于第一导体外侧的第一绝缘层112构成。图3为三线组芯12的截面放大图，如图3所示，三线组芯12由第二导体121和包覆于第二导体外侧的第二绝缘层122构成。具体的，第一导体111为铜钽合金丝和多根碳纤维绞合制成，第二导体121由多根碳纤维制成；第一、二绝缘层112、122均由改性聚四氟乙烯材料制成。三线组芯12还包括：绕包于第二绝缘层122上的第三包带层123，缠绕在第三包带层上的分金属屏蔽层124，绕包于分金属屏蔽层上的第四包带层125。具体的，第一、二、三、四包带层20、40、123、125均由聚四氟乙烯制成，总金属屏蔽层30和分金属屏蔽层124均由铜钽合金丝制成，屏蔽密度85％以上，外护套50由改性聚四氟乙烯材料制成。在具体实施过程中，加强芯11由中心加强芯和6根周围小加强芯组成，加强芯11和三线组芯12所采用的导体包括第一导体111、第二导体121采用超高强型的碳纤维，抗拉强度大于4GPa，模量达450Gpa，使得本实用新型的软电缆具有高抗拉性，能在高速移动和弯曲时不断线。在具体实施过程中，每根三线组芯12包括六根由第二导体121包覆第二绝缘层122构成的绝缘线。这六根绝缘线按一定绞合节距成缆，并在绝缘线外绕包第三包带层123，在第三包带层123上缠绕分金属屏蔽层124，以及在分金属屏蔽层124上绕包第四包带层125，进而得到三线组芯12。这样的三线组芯12能降低串音对信号传输干扰，降低衰减，提升机器人电缆信号传输稳定、准确性。在具体实施过程中，所述机器人械臂用扭转软电缆中绝缘层包括第一绝缘层112、第二绝缘层122和外护套50均采用改性聚四氟乙烯材料。改性聚四氟乙烯材料由以下重量份的原料制成：聚四氟乙烯共聚物100～120份，聚醚嵌段酰胺30～40份，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物5～20份，有机蒙脱土2～4份，聚乙烯蜡1～1.6份，硫代二丙酸双月桂酯0.8～1.5份，双硫醚2～4份，季戊四醇三露烯酸酯1.5～4份。其中，马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物的接枝率为0.6％～1.2％。改性聚四氟乙烯材料对聚四氟乙烯材料进行改性，以聚四氟乙烯为基体材料，主要添加聚醚嵌段酰胺，保留聚四氟乙烯众多优点：耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑和高电绝缘性，另外提高了抗拉强度30MPa和抗挠曲疲劳性。在具体实施过程中，总金属屏蔽层30和分金属屏蔽层124均由铜钽合金丝同向缠绕形成，屏蔽密度85％以上，同向缠绕提升电缆扭转性能，可扭转360°，并能恢复。下面给出一种机器人械臂用扭转软电缆的具体结构说明，请结合图1，图2以及图3，该机器人械臂用扭转软电缆包括：七根加强芯11，其中包括1根中心加强芯和6根周围小加强芯，其中，中间加强芯的直径等于三线组芯的直径，中间加强芯的直径是周围小加强芯直径的2.82倍；碳纤维绞合，第一绝缘层112为改性聚四氟乙烯材料；六根三线组芯12，每根三线组芯12包括三根绝缘线；每根绝缘线由铜钽合金丝和3根碳纤维绞合，第二绝缘层122为改性聚四氟乙烯材料；这六根绝缘线按一定节距绞合，在绞合绝缘线外绕包第三包带层123，在第三包带层123上缠绕分金属屏蔽层124，以及在分金属屏蔽层124上绕包第四包带层125，进而得到三线组芯12；其中，第三包带层123和第四包带层125为聚四氟乙烯包带，分金属屏蔽层124由铜钽合金丝同向缠绕形成。其中，七根加强芯11和六根三线组芯按照图1的结构排列成缆芯，即：中间加强芯周围均匀放置六根三线组芯，在所述三线组芯外的每一空隙处放置六根所述小加强芯；每一所述加强芯外周和相邻的其它三线组芯外周切线相切。在缆芯外侧绕包第一包带层20，外侧再缠绕金属总屏蔽30，绕包第二包带层40，挤包改性聚四氟乙烯材料的外护套50，最终获得一种低摩擦系数，高耐扭转及高耐磨的软电缆。综上所述，本实用新型提供的机器人械臂用扭转软电缆具有以下有益效果：1第一导体111和第二导体121采用超高强型的碳纤维，抗拉强度大于4GPa，模量达450Gpa，使得本实用新型的软电缆具有高抗拉性，高速移动、弯曲时不会断线。2第一绝缘层112，第二绝缘层122和外护套50采用改性聚四氟乙烯材料，第一、二、三、四包带层50、40、123、125采用聚四氟乙烯包带，聚四氟乙烯具有不燃性，氧指数高达90，一种高级防火材料，耐酸碱，耐王水，以及耐油性能比TPU好，聚四氟乙烯的摩擦因数低于0.01，可以充分消除扭转应力，提高扭性能，摩擦系数小，提升耐刮磨性。采用特定配方的绝缘层材料和外护套材料，特定结构，特定的包带层材料，使得本实用新型的软电缆适合高频率弯曲和扭转，具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、高电绝缘性，抗挠曲疲劳性和高恢复性等特性，可以广泛应用在高速移动，持续弯曲扭转且有拉力的机械手臂或拖链系统中，耐弯曲及扭转性能达到10000万次而不发生电缆变形、导体断裂现象，确保电缆整体具有优良的机械物理性能，且还可以有效防止外部低频电磁干扰；其次，总金属屏蔽层30和分金属屏蔽层124采用缠绕铜钽合金丝屏蔽，屏蔽里外都包有聚四氟乙烯包带层包括第一包带层20、第二包带层40、第三包带层123、第四包带层125，外护套50和加强芯11都挤包改性聚四氟乙烯材料，整个软电缆结构相接触部分都为聚四氟乙烯材料，充分发挥聚四氟乙烯的高润滑、低摩擦系数的特性。由于聚四氟乙烯的摩擦因数低于0.01，仅为聚乙烯的四分之一，可以充分消除扭转应力，提高产品扭转性能，扭转360°可以恢复至原样，提高本实用新型软电缆的扭转弯曲寿命，弯曲10000万次，衰减变化值小于2％，摩擦系数小，提升本实用新型软电缆的耐刮磨性。尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，包括缆芯，以及由内到外依次包覆在所述缆芯外的由聚四氟乙烯制成的第一包带层20、由铜钽合金丝同向绕制成的总金属屏蔽层30、由聚四氟乙烯制成的第二包带层40和改性聚四氟乙烯料制成的外护套50；所述改性聚四氟乙烯材料为包括聚醚嵌段酰胺的聚四氟乙烯制件；所述缆芯包括多根加强芯11和多根三线组芯12。2.根据权利要求1所述的机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，每一所述加强芯11由多根碳纤维绞合制成的第一导体111，以及挤包在所述第一导体111外部的由改性聚四氟乙烯材料制成的第一绝缘层112构成；每一所述三线组芯12包括由铜丝合金丝和多根碳纤维绞合制成的第二导体121，以及挤包在所述第二导体外部的由改性聚四氟乙烯材料制成的第二绝缘层122构成；每一所述三线组芯12由内到外包括由聚四氟乙烯制成的第三包带层123，由铜钽合金丝同向绕制成的分金属屏蔽层124和由聚四氟乙烯制成的第四包带层125。3.根据权利要求1所述的机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，所述缆芯由所述加强芯11和所述三线组芯12以相同节距绞合构成。4.根据权利要求2所述的机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，所述总金属屏蔽层30和分金属屏蔽层124由铜钽合金丝同向缠绕形成，屏蔽密度85％以上。5.根据权利要求1所述的机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，所述加强芯11由一根中间加强芯和六根周围小加强芯构成，所述中间加强芯的直径等于三线组芯12的直径，中间加强芯的直径是周围小加强芯直径的2.82倍；所述三线组芯12的数量为六根，所述中间加强芯周围均匀放置六根三线组芯12，在所述三线组芯12外的每一空隙处分别放置一对应的所述小加强芯；每一所述加强芯11和每一所述三线组芯12的外周面之间相切。6.根据权利要求2所述的机器人械臂用扭转软电缆，其特征在于，所述第二导体121由铜丝合金丝和三根碳纤维绞合形成。

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