隨著工業(yè)生產(chǎn)智能化的要求，工業(yè)機(jī)器人正逐步從單元化向復(fù)雜的多功能發(fā)展。作為傳遞動(dòng)力和信號(hào)的載體，工業(yè)機(jī)器人用線纜同時(shí)也需滿足更高的性能要求，需具有更高的耐彎曲性、耐扭轉(zhuǎn)性、耐移動(dòng)性及耐磨性。

本文在綜合分析大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)器人線纜的定義、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、基本結(jié)構(gòu)和性能要求等進(jìn)行了深入的探討，以供線纜企業(yè)參考。

精讀

機(jī)器人線纜是指機(jī)器人本體、供電、信號(hào)、控制以及機(jī)器人周邊用線。

?機(jī)器人線纜的分類

1.機(jī)器人動(dòng)力線纜：為機(jī)器人提供動(dòng)力，一般為固定敷設(shè)；

2.控制器到示教器線纜：為柔性線纜，對(duì)抗拉強(qiáng)度有要求；

3.控制主機(jī)到本體連接線纜：包括動(dòng)力線、I/O線、信號(hào)線等，固定或移動(dòng)敷設(shè)；

4. 機(jī)器人本體線纜：包括動(dòng)力線、I/O線、信號(hào)線等，對(duì)彎曲性能有很高的要求。

       5. 機(jī)器人信號(hào)線纜：為機(jī)器人提供信號(hào)指令，具有信號(hào)傳輸能力強(qiáng)、時(shí)間短并且非常準(zhǔn)確等特點(diǎn)，保證機(jī)器人穩(wěn)定工作。

?國內(nèi)外現(xiàn)行的機(jī)器人線纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

1.中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，2016年發(fā)布，正在上報(bào)成為國家標(biāo)準(zhǔn)：

CRIA 0003.1-2016

《工業(yè)機(jī)器人專用電纜》初稿

2.德國TUV萊茵公司，2016年8月發(fā)布，規(guī)定了機(jī)器人線纜8個(gè)機(jī)械耐疲勞試驗(yàn)項(xiàng)目，這也是目前眾多機(jī)器人線纜企業(yè)引用的標(biāo)準(zhǔn)：

TUV 2 PfG 2577

“Requirements for Cable Used in Robot System”

3.德國VDE公司，2018年7月發(fā)布，標(biāo)準(zhǔn)分為機(jī)械試驗(yàn)、耐化學(xué)試驗(yàn)、耐溫試驗(yàn)、EMC電磁兼容試驗(yàn)、燃燒試驗(yàn)等五大部分：

VDE-PB-0022

“Test Specification Classification of Flexible Industrial Cables”

4.美國UL公司，2018年8月發(fā)布，在引用UL 758標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，規(guī)定了4項(xiàng)機(jī)械性能測試方法：

UL RP 5770

“Recommended Practice for Evaluating Cables for Use in Repeated Flexing Applications"

5.國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)，2019年發(fā)布，對(duì)機(jī)器人線纜提出了更明確的技術(shù)要求：

TICW 21-2019

《工業(yè)機(jī)器人用柔性電纜》

?機(jī)器人線纜設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)

1.導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

推薦采用具有柔韌性的6類特軟級(jí)導(dǎo)體。一般來說導(dǎo)體越細(xì)，電纜的柔韌性越好，但導(dǎo)體過細(xì)，會(huì)產(chǎn)生電纜纏繞現(xiàn)象。一系列長期的實(shí)驗(yàn)提供了單根導(dǎo)線的直徑，長度和節(jié)向的屏蔽組合，它的抗拉能力。

2.芯線絕緣

機(jī)器人線纜絕緣材料不能彼此粘連，而且絕緣層還需要支撐每股單股的導(dǎo)線，絕緣材料通常有聚氯乙烯（PVC）、熱塑性彈性體（TPE）、熱塑性聚酯彈性體（TPE-E）、聚氟乙烯（ETFE）、聚氨酯（PUR）等。

圖1 機(jī)器人線纜不同材料組合的運(yùn)動(dòng)性能比較

表1 機(jī)器人線纜常用材料的力學(xué)性能

3.抗拉元件

根據(jù)線芯數(shù)量，線纜的以及每根芯線交叉區(qū)域的空間里應(yīng)填充抗拉元件，如錦綸纖維、芳綸繩、鋼絲加強(qiáng)芯等。

4.絞線結(jié)構(gòu)

成纜的節(jié)徑比要比較小，節(jié)徑比小的導(dǎo)線，絞合較緊，結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，導(dǎo)線柔軟、彎曲性更好，一般設(shè)計(jì)為10~12倍。

5.內(nèi)護(hù)套

有屏蔽的電纜可選擇在屏蔽前加一層內(nèi)護(hù)套，可減少絕緣和屏蔽之間的摩擦，保護(hù)絕緣芯線不被損壞。應(yīng)采用擠壓成型的內(nèi)護(hù)套，以保證絞線結(jié)構(gòu)不會(huì)散亂。

6.屏蔽編織層

用優(yōu)化的屏蔽結(jié)構(gòu)將屏蔽層緊緊地編織在內(nèi)護(hù)套外，屏蔽層需具備優(yōu)異的抗扭能力，避免因斷裂造成電磁兼容性（EMC）失效，編織網(wǎng)屏蔽并不能提供100%的覆蓋率，因?yàn)樗麄冊(cè)趯?dǎo)線表面的覆蓋總會(huì)有些細(xì)小的縫隙，根據(jù)編織的緊密程度，編織網(wǎng)通常能夠提供75%--95%的覆蓋率。

7.外護(hù)套

外護(hù)套材料通常有PVC，TPE，PUR等幾種，其中PUR具有較高的耐彎曲、耐磨損和耐低溫，特珠結(jié)構(gòu)使電纜在應(yīng)用中能夠保持很好的穩(wěn)定性。

?機(jī)器人線纜的性能要求

1.明確使用狀態(tài)。線纜是否長期經(jīng)受單向或雙向扭轉(zhuǎn)，是否經(jīng)受彎曲扭轉(zhuǎn)和拉伸的聯(lián)合動(dòng)作。

2.明確使用功能。線纜是動(dòng)力電纜、控制信號(hào)電纜，還是監(jiān)測反饋信號(hào)電纜、傳輸數(shù)據(jù)電纜、復(fù)合電纜等。機(jī)器人用柔性線纜包括0.6/1 kV及以下動(dòng)力線纜、450/750 V及以下控制線纜、伺服線纜以及30 V信號(hào)線纜。

3.明確在什么設(shè)備上用。工業(yè)機(jī)器人分弧焊機(jī)機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)機(jī)器人、裝配機(jī)機(jī)器人、噴漆機(jī)機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)機(jī)器人等類型。

4.明確運(yùn)行速率、運(yùn)行長度、允許的電壓降、數(shù)據(jù)傳輸性能等要求。

5.明確使用環(huán)境（例如溫度和濕度），明確電纜應(yīng)具備的其他特殊性能（例如阻燃性、抗酸堿性、耐候性、耐高低溫、環(huán)保要求、抗電磁干擾要求等）。