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機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、扭轉對電纜造成的機械損傷是不可避免的，高柔性電纜的設計與制造在針對拖鏈彎曲、機器人扭轉應用時，從結構的設計與材料的選擇相比傳統電纜都作了大幅的改善與加強，盡可能延長運動壽命。但除了電纜本身的質量之外，客戶的選型與安裝都非常重要，極大地影響了電纜的彎曲、扭轉壽命。成佳電纜結合累積多年的客戶選型案例以及選型過程中容易出現的誤區，做一個簡要分享以幫助客戶更好地使用高柔性電纜。

機器人拖鏈電纜常見類型

一般來講，按機器人拖鏈電纜不同的運動方式可分為：機器人本體拖鏈電纜、關節機器人與服務機器人電纜、拖鏈電纜，見圖1：

機器人本體拖鏈電纜需做的實驗測試：3D扭轉、2D扭轉、垂直扭轉、二輪曲撓、彎折旋轉、90度彎折、快速彎折

關節機器人與服務機器人電纜需做的實驗測試：垂直扭轉、90度彎折、拖鏈彎曲

拖鏈電纜需做的實驗測試：拖鏈彎曲、二輪曲撓

圖1常見機器人拖鏈電纜種類

機器人拖鏈電纜選型

1.機器人拖鏈電纜拖鏈次數

拖鏈電纜拖鏈次數是指拖鏈電纜在一定條件下，能正常為設備提供動或傳遞信號最少進行拖鏈運動的次數。同一產品在不同條件下做拖鏈試驗，試驗結果相差特別大，因現期各國及各公司測試條件都不盡相同，不能只按拖鏈次數選擇電纜，成佳電纜按德國TUV標準測試分類見圖2。

圖2成佳運動電纜分類與拖鏈次數

2、表1是德系、日系及成佳機器人拖鏈電纜結構的比較表，可為用戶提供選型上的參考。

表1機器人拖鏈電纜選型參考

3、機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原來形狀的一種物理性質。

硬度：物理學專業術語，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。

4、機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。外護套材質不同，彎曲半徑要求也不同：PVC護套機器人電纜彎曲半徑大于7.5D，極至6D；PUR護套機器人電纜彎曲半徑大于6D，極至4D。

結構設計完成后，安裝空間就已確定，在達到電氣性能要求的前提下，應盡量選擇外徑小的電纜。成佳電纜研發的機器人本體電纜&直線電機電纜采用氟塑料作絕緣、PUR做護套可達4D極限彎曲半徑。

圖3機器人電纜彎曲半徑與電纜線徑示意圖

PUR護套工業電纜應用

PUR護套工業電纜雖然價格高出PVC護套工業電纜30~50%，但因其良好的專有特性，所以在工業應用中許多情況下都選用PUR護套電纜：

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：

機械性能好：耐磨、機械強度高承載能力好、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護套電纜主要應用：

1：增強負載能力，適用于更長行程距離：如YY2001系列2000萬次中等負載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜，行程距離可達50m拖鏈。PUR護套YP2001系列2000萬次高負載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜，行程距離可達100m拖鏈。

2：比較差的環境：室外、有油或水一般采用PUR、低溫環境：PUR在零下負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4倍甚至最低。

各類主要機器人電纜選型

直線電機專用電纜：直線電機因其運動速度快，拖鏈部分彎曲半徑很小，所以一般采用TPU護套，彎曲半徑可達4倍，采用氟塑料絕緣增加電纜強度，減少芯線之前磨擦，拖鏈壽命可達5000萬次。

服務機器人、關節柔性機器人：一般采用機器內部接線，因內部空間比較少，一般采用無護套結構。采用氟塑料絕緣可以減少線材外徑，并且特別耐磨。

機器人拖地電纜：從機器人本體到電柜的連接線。

IO控制電纜：導體采用0.12鍍錫銅絲，HDPE絕緣，PVC護套，鋁箔+鍍錫銅絲雙層屏蔽,密度85%。

2000萬次中等負載、超高柔性、超高速、控制拖鏈電纜：導體采用0.08裸軟銅絲，PVC絕緣與護套，采用黑色數字芯線。

2000萬次中等負載、超高柔性、超高速、數據傳輸拖鏈電纜：導體采用0.08鍍錫銅絲，PVC絕緣與護套，采用彩色芯線。

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

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

PUR護套1000萬次超高柔性、超高速拖鏈電纜：用于拖鏈系統的高柔性PUR護套電纜，采用PUR外護套抗撕裂并且耐磨損，具有極好的耐油性?？顾猓突瘜W性，可用于潮濕的環境，適合于室內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：導體采用0.08鍍錫銅絲，PVC絕緣與護套,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)：導體采用0.08鍍錫銅絲，PVC絕緣與護套，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用于機械、儀器、工業電子設備、計算機、信息傳輸系統，適用于任何雙向通訊的場合。芯線絞對和小節距可防止芯線之間和外部的干擾。外護套顏色為：黑色；根據需要可選擇其他顏色。

200萬次柔性、低速拖鏈電纜廣泛應用于機械、儀器、工業電子設備、計算機、信息傳輸系統，適用于任何雙向通訊的場合。芯線絞對和小節距可防止芯線之間和外部的干擾。外護套顏色為：黑色；根據需要可選擇其他顏色。

工業電纜PVC芯線顏色區分

電源電纜（0.5-6.0平方）采用國標顏色區分：1：藍、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）芯線顏色區分采用：一芯為主色，另一芯為主色加輔色不同組合實現，常用15對及以下對數顏色順序如表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字編號來區分，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，專業從事特種電線電纜的研發、制造與銷售，尤其在機器人電纜及高柔性拖鏈電纜領域取得了突出成績，是國內生產機器人電纜及高柔性拖鏈電纜的領導者。成佳電纜目前的主力產品有：協作機器人內部連接線、服務機器人電纜、工業機器人本體電纜、直線電機電纜5000萬次、2000萬次、1000萬次、500萬次拖鏈電纜、數據總線電纜等系列產品，產品被廣泛應用于機器人、高端數控機床、自動化設備等領域。

成佳機器人電纜三大應用優勢有：

1、質量可靠、性價比高：成佳電纜擁有國內首張機器人電纜TÜV證書及首個TÜV授權目擊實驗室，成佳機器人電纜產品均通過嚴格的實驗測試，包括機器人電纜八大測試項目：扭轉實驗（3D扭轉、2D扭轉、垂直扭轉）；彎折實驗（旋轉彎折、90度彎折、快速彎折、拖鏈彎曲）；雙輪曲撓測試，各項指標性能與進口德日產品等同。除此之外，成佳還設有SCARA機器人內部連接線測試、焊接/噴涂機器人本體電纜使用測試，直線電機電纜高速使用測試等實驗室設備。

2、成佳機器人電纜規格齊全、可作一站式采購，節約運營成本：產品系列包括服務與柔性機器人電纜（拖鏈5000萬次、3D扭轉2000萬次）、工業機器人本體電纜（3D扭轉2000萬次，也可訂制5000萬次）、直線電機電纜（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（參照德系標準）、超高柔性1000萬次高速拖鏈電纜(可高速扭轉，參照日系標準)、高柔性500萬次拖鏈電纜（可扭轉，參照日系標準）、數據總線電纜（拖鏈型、固定安裝型）、柔性工業電纜（200萬次）；還可訂制、開發各種非標柔性電纜。

3、服務好：起訂量低、交貨期短，常用規格一米起，常規規格300米起，非標訂制1000米起；交交貨期短，常用規格大量現貨（常規規格7天內、非標訂制15天內）。