随着工业生产智能化的要求,工业机器人正逐步从单元化向复杂的多功能发展。作为传递动力和信号的载体,工业机器人用线缆同时也需满足更高的性能要求,需具有更高的耐弯曲性、耐扭转性、耐移动性及耐磨性。
本文在综合分析大量文献资料的基础上,对机器人线缆的定义、行业标准、基本结构和性能要求等进行了深入的探讨,以供线缆企业参考。
机器人线缆的分类
1.机器人动力线缆:为机器人提供动力,一般为固定敷设;
2.控制器到示教器线缆:为柔性线缆,对抗拉强度有要求;
3.控制主机到本体连接线缆:包括动力线、I/O线、信号线等,固定或移动敷设;
4. 机器人本体线缆:包括动力线、I/O线、信号线等,对弯曲性能有很高的要求。
5. 机器人信号线缆:为机器人提供信号指令,具有信号传输能力强、时间短并且非常准确等特点,保证机器人稳定工作。
机器人线缆设计的基本结构
1.导体结构
推荐采用具有柔韧性的6类特软级导体。一般来说导体越细,电缆的柔韧性越好,但导体过细,会产生电缆缠绕现象。一系列长期的实验提供了单根导线的最佳直径,长度和节向的屏蔽组合,它有最佳的抗拉能力。
2.芯线绝缘
机器人线缆绝缘材料不能彼此粘连,而且绝缘层还需要支撑每股单股的导线,绝缘材料通常有聚氯乙烯(PVC)、热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚酯弹性体(TPE-E)、聚氟乙烯(ETFE)、聚氨酯(PUR)等。
3.抗拉元件
根据线芯数量,线缆的中心以及每根芯线交叉区域的空间里应填充抗拉元件,如锦纶纤维、芳纶绳、钢丝加强芯等。
4.绞线结构
成缆的节径比要比较小,节径比小的导线,绞合较紧,结构较稳定,导线柔软、弯曲性更好,一般设计为10~12倍。
5.内护套
有屏蔽的电缆可选择在屏蔽前加一层内护套,可减少绝缘和屏蔽之间的摩擦,保护绝缘芯线不被损坏。应采用挤压成型的内护套,以保证绞线结构不会散乱。
6.屏蔽编织层
用优化的屏蔽结构将屏蔽层紧紧地编织在内护套外,屏蔽层需具备优异的抗扭能力,避免因断裂造成电磁兼容性(EMC)失效,编织网屏蔽并不能提供100%的覆盖率,因为他们在导线表面的覆盖总会有些细小的缝隙,根据编织的紧密程度,编织网通常能够提供75%--95%的覆盖率。