機(jī)器人專用電纜解決方案選型分析

文:東莞市成佳電線電纜有限公司2018年第四期

    由于彎曲、扭轉(zhuǎn)對電纜造成的機(jī)械損傷是不可避免的,高柔性電纜的設(shè)計(jì)與制造在針對拖鏈彎曲、機(jī)器人扭轉(zhuǎn)應(yīng)用時,從結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與材料的選擇相比傳統(tǒng)電纜都作了大幅的改善與加強(qiáng),盡可能延長運(yùn)動壽命。但除了電纜本身的質(zhì)量之外,客戶的選型與安裝都非常重要,極大地影響了電纜的彎曲、扭轉(zhuǎn)壽命。成佳電纜結(jié)合累積多年的客戶選型案例以及選型過程中容易出現(xiàn)的誤區(qū),做一個簡要分享以幫助客戶更好地使用高柔性電纜。

機(jī)器人拖鏈電纜常見類型

    一般來講,按機(jī)器人拖鏈電纜不同的運(yùn)動方式可分為:機(jī)器人本體拖鏈電纜、關(guān)節(jié)機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人電纜、拖鏈電纜,見圖1:

    機(jī)器人本體拖鏈電纜需做的實(shí)驗(yàn)測試:3D扭轉(zhuǎn)、2D扭轉(zhuǎn)、垂直扭轉(zhuǎn)、二輪曲撓、彎折旋轉(zhuǎn)、90度彎折、快速彎折

    關(guān)節(jié)機(jī)器人與服務(wù)機(jī)器人電纜需做的實(shí)驗(yàn)測試:垂直扭轉(zhuǎn)、90度彎折、拖鏈彎曲

    拖鏈電纜需做的實(shí)驗(yàn)測試:拖鏈彎曲、二輪曲撓

圖1常見機(jī)器人拖鏈電纜種類

機(jī)器人拖鏈電纜選型

    1.機(jī)器人拖鏈電纜拖鏈次數(shù)

    拖鏈電纜拖鏈次數(shù)是指拖鏈電纜在一定條件下,能正常為設(shè)備提供動或傳遞信號最少進(jìn)行拖鏈運(yùn)動的次數(shù)。同一產(chǎn)品在不同條件下做拖鏈試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果相差特別大,因現(xiàn)期各國及各公司測試條件都不盡相同,不能只按拖鏈次數(shù)選擇電纜,成佳電纜按德國TUV標(biāo)準(zhǔn)測試分類見圖2。

圖2成佳運(yùn)動電纜分類與拖鏈次數(shù)

    2、表1是德系、日系及成佳機(jī)器人拖鏈電纜結(jié)構(gòu)的比較表,可為用戶提供選型上的參考。

表1機(jī)器人拖鏈電纜選型參考

    3、機(jī)器人電纜軟硬度與柔性選擇

    軟電纜不等于柔性電纜。柔性也可解釋為撓性,是相對剛性而言的一種物體特性。撓性是指物體受力后變形,作用力失去之后物體自身不能恢復(fù)原來形狀的一種物理性質(zhì)。

    硬度:物理學(xué)專業(yè)術(shù)語,材料局部抵抗硬物壓入其表面的能力稱為硬度。固體對外界物體入侵的局部抵抗能力,是比較各種材料軟硬的指標(biāo)。

    4、機(jī)器人電纜彎曲半徑與電纜線徑選擇

    彎曲半徑即曲率半徑,是指電纜在運(yùn)動時彎曲成曲線,把曲線段用圓弧代替,這個圓的半徑就是彎曲半徑,如圖3所示。外護(hù)套材質(zhì)不同,彎曲半徑要求也不同:PVC護(hù)套機(jī)器人電纜彎曲半徑大于7.5D,極至6D;PUR護(hù)套機(jī)器人電纜彎曲半徑大于6D,極至4D。

    結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后,安裝空間就已確定,在達(dá)到電氣性能要求的前提下,應(yīng)盡量選擇外徑小的電纜。成佳電纜研發(fā)的機(jī)器人本體電纜&直線電機(jī)電纜采用氟塑料作絕緣、PUR做護(hù)套可達(dá)4D極限彎曲半徑。

圖3機(jī)器人電纜彎曲半徑與電纜線徑示意圖

PUR護(hù)套工業(yè)電纜應(yīng)用

    PUR護(hù)套工業(yè)電纜雖然價(jià)格高出PVC護(hù)套工業(yè)電纜30~50%,但因其良好的專有特性,所以在工業(yè)應(yīng)用中許多情況下都選用PUR護(hù)套電纜:

    PUR是熱塑性聚氨酯彈性體橡膠:主要分為有聚酯型和聚醚型之分。其主要特性有:

    機(jī)械性能好:耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高承載能力好、抗沖擊性及減震性能突出;

    耐候性能好:耐油,耐低溫、耐水解(聚醚型);

    韌性彈性好:PUR是介與PVC與橡膠之間的彈性體橡膠,所以韌性彈性好。

PUR護(hù)套電纜主要應(yīng)用:

     1:增強(qiáng)負(fù)載能力,適用于更長行程距離:如YY2001系列2000萬次中等負(fù)載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜,行程距離可達(dá)50m拖鏈。PUR護(hù)套YP2001系列2000萬次高負(fù)載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜,行程距離可達(dá)100m拖鏈。

    2:比較差的環(huán)境:室外、有油或水一般采用PUR、低溫環(huán)境:PUR在零下負(fù)30度還可以保持其韌性。

     3:彎曲半徑少:PUR的韌性彈性非常好,彎曲半徑可達(dá)4倍甚至最低。

各類主要機(jī)器人電纜選型

    直線電機(jī)專用電纜:直線電機(jī)因其運(yùn)動速度快,拖鏈部分彎曲半徑很小,所以一般采用TPU護(hù)套,彎曲半徑可達(dá)4倍,采用氟塑料絕緣增加電纜強(qiáng)度,減少芯線之前磨擦,拖鏈壽命可達(dá)5000萬次。

    服務(wù)機(jī)器人、關(guān)節(jié)柔性機(jī)器人:一般采用機(jī)器內(nèi)部接線,因內(nèi)部空間比較少,一般采用無護(hù)套結(jié)構(gòu)。采用氟塑料絕緣可以減少線材外徑,并且特別耐磨。

    機(jī)器人拖地電纜:從機(jī)器人本體到電柜的連接線。

    IO控制電纜:導(dǎo)體采用0.12鍍錫銅絲,HDPE絕緣,PVC護(hù)套,鋁箔+鍍錫銅絲雙層屏蔽,密度85%。

    2000萬次中等負(fù)載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜:導(dǎo)體采用0.08裸軟銅絲,PVC絕緣與護(hù)套,采用黑色數(shù)字芯線。

    2000萬次中等負(fù)載、超高柔性、超高速、數(shù)據(jù)傳輸拖鏈電纜:導(dǎo)體采用0.08鍍錫銅絲,PVC絕緣與護(hù)套,采用彩色芯線。

    2000萬次中等負(fù)載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜帶屏蔽:導(dǎo)體采用0.08裸軟銅絲(0.5mm2以下為鍍錫銅絲),PVC絕緣與護(hù)套,采用黑色數(shù)字芯線(0.5mm2以下為彩色芯線)。

    PVC護(hù)套1000萬次超高柔性、超高速拖鏈電纜:用于拖鏈系統(tǒng)的高柔性PVC護(hù)套電纜,采用特殊的高柔性PVC做護(hù)套,其極耐油和冷卻液,可用于潮濕的環(huán)境,但不能用于室外。特殊的構(gòu)造和PVC的合成材料使電纜擁有持久的工作壽命。

    PUR護(hù)套1000萬次超高柔性、超高速拖鏈電纜:用于拖鏈系統(tǒng)的高柔性PUR護(hù)套電纜,采用PUR外護(hù)套抗撕裂并且耐磨損,具有極好的耐油性。抗水解,耐化學(xué)性,可用于潮濕的環(huán)境,適合于室內(nèi)及室外使用具有很好的耐候性能。

   1000萬次帶屏蔽控制拖鏈電纜:導(dǎo)體采用0.08鍍錫銅絲,PVC絕緣與護(hù)套,鍍錫銅屏蔽,密度85%以上。

   1000萬次帶屏蔽控制拖鏈電纜:導(dǎo)體采用0.08鍍錫銅絲,PVC絕緣與護(hù)套,鍍錫銅屏蔽,密度85%以上。

    超高柔性1000萬編碼器拖鏈電纜(對絞屏蔽線):導(dǎo)體采用0.08鍍錫銅絲,PVC絕緣與護(hù)套,芯線對絞,鍍錫銅絲屏蔽,密度85%以上。

    500萬次高柔性拖鏈電纜廣泛應(yīng)用于機(jī)械、儀器、工業(yè)電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)、信息傳輸系統(tǒng),適用于任何雙向通訊的場合。芯線絞對和小節(jié)距可防止芯線之間和外部的干擾。外護(hù)套顏色為:黑色;根據(jù)需要可選擇其他顏色。

    200萬次柔性、低速拖鏈電纜廣泛應(yīng)用于機(jī)械、儀器、工業(yè)電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)、信息傳輸系統(tǒng),適用于任何雙向通訊的場合。芯線絞對和小節(jié)距可防止芯線之間和外部的干擾。外護(hù)套顏色為:黑色;根據(jù)需要可選擇其他顏色。

工業(yè)電纜PVC芯線顏色區(qū)分

    電源電纜(0.5-6.0平方)采用國標(biāo)顏色區(qū)分:1:藍(lán)、2:棕、3:黃間綠(地線)、4:紅色,4芯以上電源電纜采用黃間綠(地線)與黑色芯線帶連接白色數(shù)字編號。

    編碼器電纜(0.3及以下平方雙絞屏蔽線)芯線顏色區(qū)分采用:一芯為主色,另一芯為主色加輔色不同組合實(shí)現(xiàn),常用15對及以下對數(shù)顏色順序如表2所示。

表2編碼器電纜芯線顏色

    控制電纜0.5平方及以上控制電纜采用黃間綠芯線與黑色芯線帶連接白色數(shù)字編號來區(qū)分,控制電纜0.5平方以下截面積芯線(30色)顏色采用表3中的順序。

表3控制電纜芯線顏色

成佳機(jī)器人專用電纜完整解決方案

    東莞市成佳電線電纜有限公司成立于2008年,專業(yè)從事特種電線電纜的研發(fā)、制造與銷售,尤其在機(jī)器人電纜及高柔性拖鏈電纜領(lǐng)域取得了突出成績,是國內(nèi)生產(chǎn)機(jī)器人電纜及高柔性拖鏈電纜的領(lǐng)導(dǎo)者。成佳電纜目前的主力產(chǎn)品有:協(xié)作機(jī)器人內(nèi)部連接線、服務(wù)機(jī)器人電纜、工業(yè)機(jī)器人本體電纜、直線電機(jī)電纜5000萬次、2000萬次、1000萬次、500萬次拖鏈電纜、數(shù)據(jù)總線電纜等系列產(chǎn)品,產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、高端數(shù)控機(jī)床、自動化設(shè)備等領(lǐng)域。

    成佳機(jī)器人電纜三大應(yīng)用優(yōu)勢有:

    1、質(zhì)量可靠、性價(jià)比高:成佳電纜擁有國內(nèi)首張機(jī)器人電纜TÜV證書及首個TÜV授權(quán)目擊實(shí)驗(yàn)室,成佳機(jī)器人電纜產(chǎn)品均通過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)測試,包括機(jī)器人電纜八大測試項(xiàng)目:扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)(3D扭轉(zhuǎn)、2D扭轉(zhuǎn)、垂直扭轉(zhuǎn));彎折實(shí)驗(yàn)(旋轉(zhuǎn)彎折、90度彎折、快速彎折、拖鏈彎曲);雙輪曲撓測試,各項(xiàng)指標(biāo)性能與進(jìn)口德日產(chǎn)品等同。除此之外,成佳還設(shè)有SCARA機(jī)器人內(nèi)部連接線測試、焊接/噴涂機(jī)器人本體電纜使用測試,直線電機(jī)電纜高速使用測試等實(shí)驗(yàn)室設(shè)備。

    2、成佳機(jī)器人電纜規(guī)格齊全、可作一站式采購,節(jié)約運(yùn)營成本:產(chǎn)品系列包括服務(wù)與柔性機(jī)器人電纜(拖鏈5000萬次、3D扭轉(zhuǎn)2000萬次)、工業(yè)機(jī)器人本體電纜(3D扭轉(zhuǎn)2000萬次,也可訂制5000萬次)、直線電機(jī)電纜(拖鏈5000萬次,也可訂1億次)、超高柔性2000萬次超高速拖鏈電纜(參照德系標(biāo)準(zhǔn))、超高柔性1000萬次高速拖鏈電纜(可高速扭轉(zhuǎn),參照日系標(biāo)準(zhǔn))、高柔性500萬次拖鏈電纜(可扭轉(zhuǎn),參照日系標(biāo)準(zhǔn))、數(shù)據(jù)總線電纜(拖鏈型、固定安裝型)、柔性工業(yè)電纜(200萬次);還可訂制、開發(fā)各種非標(biāo)柔性電纜。

    3、服務(wù)好:起訂量低、交貨期短,常用規(guī)格一米起,常規(guī)規(guī)格300米起,非標(biāo)訂制1000米起;交交貨期短,常用規(guī)格大量現(xiàn)貨(常規(guī)規(guī)格7天內(nèi)、非標(biāo)訂制15天內(nèi))。

圖4成佳獲得的國內(nèi)首張機(jī)器人電纜TÜV-Mark型式認(rèn)證證書證書編號:50411036

圖5成佳機(jī)器人拖鏈電纜TÜV授權(quán)目擊實(shí)驗(yàn)室

 

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