由于弯曲、扭转对电缆造成的机械损伤是不可避免的,高柔性电缆的设计与制造在针对拖链弯曲、机器人扭转应用时,从结构的设计与材料的选择相比传统电缆都作了大幅的改善与加强,尽可能延长运动寿命。但除了电缆本身的质量之外,客户的选型与安装都非常重要,极大地影响了电缆的弯曲、扭转寿命。成佳电缆结合累积多年的客户选型案例以及选型过程中容易出现的误区,做一个简要分享以帮助客户更好地使用高柔性电缆。
机器人拖链电缆常见类型
一般来讲,按机器人拖链电缆不同的运动方式可分为:机器人本体拖链电缆、关节机器人与服务机器人电缆、拖链电缆,见图1:
机器人本体拖链电缆需做的实验测试:3D扭转、2D扭转、垂直扭转、二轮曲挠、弯折旋转、90度弯折、快速弯折
关节机器人与服务机器人电缆需做的实验测试:垂直扭转、90度弯折、拖链弯曲
拖链电缆需做的实验测试:拖链弯曲、二轮曲挠
图1常见机器人拖链电缆种类
机器人拖链电缆选型
1.机器人拖链电缆拖链次数
拖链电缆拖链次数是指拖链电缆在一定条件下,能正常为设备提供动或传递信号最少进行拖链运动的次数。同一产品在不同条件下做拖链试验,试验结果相差特别大,因现期各国及各公司测试条件都不尽相同,不能只按拖链次数选择电缆,成佳电缆按德国TUV标准测试分类见图2。
图2成佳运动电缆分类与拖链次数
2、表1是德系、日系及成佳机器人拖链电缆结构的比较表,可为用户提供选型上的参考。
表1机器人拖链电缆选型参考
3、机器人电缆软硬度与柔性选择
软电缆不等于柔性电缆。柔性也可解释为挠性,是相对刚性而言的一种物体特性。挠性是指物体受力后变形,作用力失去之后物体自身不能恢复原来形状的一种物理性质。
硬度:物理学专业术语,材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。固体对外界物体入侵的局部抵抗能力,是比较各种材料软硬的指标。
4、机器人电缆弯曲半径与电缆线径选择
弯曲半径即曲率半径,是指电缆在运动时弯曲成曲线,把曲线段用圆弧代替,这个圆的半径就是弯曲半径,如图3所示。外护套材质不同,弯曲半径要求也不同:PVC护套机器人电缆弯曲半径大于7.5D,极至6D;PUR护套机器人电缆弯曲半径大于6D,极至4D。
结构设计完成后,安装空间就已确定,在达到电气性能要求的前提下,应尽量选择外径小的电缆。成佳电缆研发的机器人本体电缆&直线电机电缆采用氟塑料作绝缘、PUR做护套可达4D极限弯曲半径。
图3机器人电缆弯曲半径与电缆线径示意图
PUR护套工业电缆应用
PUR护套工业电缆虽然价格高出PVC护套工业电缆30~50%,但因其良好的专有特性,所以在工业应用中许多情况下都选用PUR护套电缆:
PUR是热塑性聚氨酯弹性体橡胶:主要分为有聚酯型和聚醚型之分。其主要特性有:
机械性能好:耐磨、机械强度高承载能力好、抗冲击性及减震性能突出;
耐候性能好:耐油,耐低温、耐水解(聚醚型);
韧性弹性好:PUR是介与PVC与橡胶之间的弹性体橡胶,所以韧性弹性好。
PUR护套电缆主要应用:
1:增强负载能力,适用于更长行程距离:如YY2001系列2000万次中等负载、超高柔性、超高速、控制拖链电缆,行程距离可达50m拖链。PUR护套YP2001系列2000万次高负载、超高柔性、超高速、控制拖链电缆,行程距离可达100m拖链。
2:比较差的环境:室外、有油或水一般采用PUR、低温环境:PUR在零下负30度还可以保持其韧性。
3:弯曲半径少:PUR的韧性弹性非常好,弯曲半径可达4倍甚至最低。
各类主要机器人电缆选型
直线电机专用电缆:直线电机因其运动速度快,拖链部分弯曲半径很小,所以一般采用TPU护套,弯曲半径可达4倍,采用氟塑料绝缘增加电缆强度,减少芯线之前磨擦,拖链寿命可达5000万次。
服务机器人、关节柔性机器人:一般采用机器内部接线,因内部空间比较少,一般采用无护套结构。采用氟塑料绝缘可以减少线材外径,并且特别耐磨。
机器人拖地电缆:从机器人本体到电柜的连接线。
IO控制电缆:导体采用0.12镀锡铜丝,HDPE绝缘,PVC护套,铝箔+镀锡铜丝双层屏蔽,密度85%。
2000万次中等负载、超高柔性、超高速、控制拖链电缆:导体采用0.08裸软铜丝,PVC绝缘与护套,采用黑色数字芯线。
2000万次中等负载、超高柔性、超高速、数据传输拖链电缆:导体采用0.08镀锡铜丝,PVC绝缘与护套,采用彩色芯线。
2000万次中等负载、超高柔性、超高速、控制拖链电缆带屏蔽:导体采用0.08裸软铜丝(0.5mm2以下为镀锡铜丝),PVC绝缘与护套,采用黑色数字芯线(0.5mm2以下为彩色芯线)。
PVC护套1000万次超高柔性、超高速拖链电缆:用于拖链系统的高柔性PVC护套电缆,采用特殊的高柔性PVC做护套,其极耐油和冷却液,可用于潮湿的环境,但不能用于室外。特殊的构造和PVC的合成材料使电缆拥有持久的工作寿命。
PUR护套1000万次超高柔性、超高速拖链电缆:用于拖链系统的高柔性PUR护套电缆,采用PUR外护套抗撕裂并且耐磨损,具有极好的耐油性。抗水解,耐化学性,可用于潮湿的环境,适合于室内及室外使用具有很好的耐候性能。
1000万次带屏蔽控制拖链电缆:导体采用0.08镀锡铜丝,PVC绝缘与护套,镀锡铜屏蔽,密度85%以上。
1000万次带屏蔽控制拖链电缆:导体采用0.08镀锡铜丝,PVC绝缘与护套,镀锡铜屏蔽,密度85%以上。
超高柔性1000万编码器拖链电缆(对绞屏蔽线):导体采用0.08镀锡铜丝,PVC绝缘与护套,芯线对绞,镀锡铜丝屏蔽,密度85%以上。
500万次高柔性拖链电缆广泛应用于机械、仪器、工业电子设备、计算机、信息传输系统,适用于任何双向通讯的场合。芯线绞对和小节距可防止芯线之间和外部的干扰。外护套颜色为:黑色;根据需要可选择其他颜色。
200万次柔性、低速拖链电缆广泛应用于机械、仪器、工业电子设备、计算机、信息传输系统,适用于任何双向通讯的场合。芯线绞对和小节距可防止芯线之间和外部的干扰。外护套颜色为:黑色;根据需要可选择其他颜色。
工业电缆PVC芯线颜色区分
电源电缆(0.5-6.0平方)采用国标颜色区分:1:蓝、2:棕、3:黄间绿(地线)、4:红色,4芯以上电源电缆采用黄间绿(地线)与黑色芯线带连接白色数字编号。
编码器电缆(0.3及以下平方双绞屏蔽线)芯线颜色区分采用:一芯为主色,另一芯为主色加辅色不同组合实现,常用15对及以下对数颜色顺序如表2所示。
表2编码器电缆芯线颜色
控制电缆0.5平方及以上控制电缆采用黄间绿芯线与黑色芯线带连接白色数字编号来区分,控制电缆0.5平方以下截面积芯线(30色)颜色采用表3中的顺序。
表3控制电缆芯线颜色
成佳机器人专用电缆完整解决方案
东莞市成佳电线电缆有限公司成立于2008年,专业从事特种电线电缆的研发、制造与销售,尤其在机器人电缆及高柔性拖链电缆领域取得了突出成绩,是国内生产机器人电缆及高柔性拖链电缆的领导者。成佳电缆目前的主力产品有:协作机器人内部连接线、服务机器人电缆、工业机器人本体电缆、直线电机电缆5000万次、2000万次、1000万次、500万次拖链电缆、数据总线电缆等系列产品,产品被广泛应用于机器人、高端数控机床、自动化设备等领域。
成佳机器人电缆三大应用优势有:
1、质量可靠、性价比高:成佳电缆拥有国内首张机器人电缆TÜV证书及首个TÜV授权目击实验室,成佳机器人电缆产品均通过严格的实验测试,包括机器人电缆八大测试项目:扭转实验(3D扭转、2D扭转、垂直扭转);弯折实验(旋转弯折、90度弯折、快速弯折、拖链弯曲);双轮曲挠测试,各项指标性能与进口德日产品等同。除此之外,成佳还设有SCARA机器人内部连接线测试、焊接/喷涂机器人本体电缆使用测试,直线电机电缆高速使用测试等实验室设备。
2、成佳机器人电缆规格齐全、可作一站式采购,节约运营成本:产品系列包括服务与柔性机器人电缆(拖链5000万次、3D扭转2000万次)、工业机器人本体电缆(3D扭转2000万次,也可订制5000万次)、直线电机电缆(拖链5000万次,也可订1亿次)、超高柔性2000万次超高速拖链电缆(参照德系标准)、超高柔性1000万次高速拖链电缆(可高速扭转,参照日系标准)、高柔性500万次拖链电缆(可扭转,参照日系标准)、数据总线电缆(拖链型、固定安装型)、柔性工业电缆(200万次);还可订制、开发各种非标柔性电缆。
3、服务好:起订量低、交货期短,常用规格一米起,常规规格300米起,非标订制1000米起;交交货期短,常用规格大量现货(常规规格7天内、非标订制15天内)。
图4成佳获得的国内首张机器人电缆TÜV-Mark型式认证证书证书编号:50411036
图5成佳机器人拖链电缆TÜV授权目击实验室