阅读说明：本技术 机器人用线缆 (Cable for robot ) 是由 崔洪硕 梁永勳 朴弘根 梁勋喆 黄炫珠 姜敏秀 于 2017-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种机器人用线缆,本发明所涉及的机器人用线缆的特征在于,包括：中心填充物；至少一个内部缆芯,包围所述中心填充物；至少一个第一填充物,包围所述中心填充物,配置于所述内部缆芯之间；内部绑扎带,包围并绑扎所述内部缆芯和所述第一填充物,由未烧结(unsintered)氟树脂构成；至少一个外部缆芯,包围所述内部绑扎带的外侧；至少一个第二填充物,设置于所述内部绑扎带的外侧；外部绑扎带,绑扎所述外部缆芯和所述第二填充物,由未烧结(unsintered)氟树脂构成；屏蔽层,设置于所述外部绑扎带的外侧；以及护套,设置于所述屏蔽层的外侧。(The present invention relates to a robot cable, and the robot cable according to the present invention includes: a center fill; at least one inner cable core surrounding the center filler; at least one first filler surrounding the center filler and disposed between the inner cable cores; an inner binder tape made of an unsintered (unsintered) fluororesin, surrounding and binding the inner cable core and the first filler; at least one outer cable core surrounding an outer side of the inner tie wrap; at least one second filler disposed outside of the inner tie wrap; an outer binder tape for binding the outer cable core and the second filler, the outer binder tape being made of unsintered fluororesin; a shielding layer disposed outside the external ligature band; and the sheath is arranged on the outer side of the shielding layer.)

机器人用线缆

技术领域

本发明涉及一种机器人用线缆，更详细地说，涉及一种机器人用线缆，所述器人用线缆大幅度提高针对反复扭转的耐久性、弯曲寿命，以用于工业用机器人。

背景技术

通常，工业用机器人在机械部件的生产线执行焊接、涂漆、移送等的各种作业。这种工业用机器人通过机器人用线缆来与中央控制部等连接，并通过所述机器人用线缆接收所需的电力，进一步接收和发送各种作业中所需的信息等。

但是，在这种作业过程中，所述工业用机器人持续移动或活动，由此会对连接于所述工业用机器人的机器人用线缆施加反复的拉伸、扭转、弯曲等的疲劳负荷。

在此情况下，机器人用线缆的导体可能会发生断线，当生产线因断线而停止时，会产生用于更换线缆所相应的时间和费用的损失。因此，需要一种确保高耐久性的机器人用线缆。

发明内容

本发明所要解决的问题

本发明为了解决上述问题而提出的，其目的在于，提供一种机器人用线缆，所述器人用线缆即便在频繁承受扭转或弯曲等的环境中使用的情况下，也能够显著提高耐久性、疲劳寿命。

解决问题的技术方案

为了解决上述问题，本发明能够提供一种机器人用线缆，其特征在于，包括：中心填充物；至少一个内部缆芯，包围所述中心填充物；至少一个第一填充物，包围所述中心填充物，配置于所述内部缆芯之间；内部绑扎带，包围并绑扎所述内部缆芯和所述第一填充物，由未烧结(unsintered)氟树脂构成；至少一个外部缆芯，包围所述内部绑扎带的外侧；至少一个第二填充物，设置于所述内部绑扎带的外侧；外部绑扎带，绑扎所述外部缆芯和所述第二填充物，由未烧结(unsintered)氟树脂构成；屏蔽层，设置于所述外部绑扎带的外侧；以及护套，设置于所述屏蔽层的外侧。

在此情况下，所述内部缆芯可以设置有：第一导体，多个第一线材以预先确定的第一间距扭结而成；以及第一绝缘层，设置于所述第一导体的外侧，所述第一间距可以是所述第一导体的外径的15倍至30倍。

另外，所述外部缆芯可以设置有：第二导体，多个第二线材以预先确定的第二间距扭结而成；缆芯部，多个所述第二导体以预先确定的第三间距扭结而成；以及第二绝缘层，设置于所述缆芯部的外侧，所述第二间距可以是所述第二导体的外径的15倍至50倍，所述第三间距可以是所述缆芯部的外径的10倍至30倍。

并且，所述内部缆芯和外部缆芯的所述第一线材和第二线材的屈服强度增加率可以是1％至30％。

另外，所述未烧结(unsintered)氟树脂可以由未烧结PTFE(未烧结聚四氟乙烯,Unsintered Polytetrafluoroethylene)树脂构成。

在此，所述内部绑扎带和所述外部绑扎带可以具有0.05至0.2之间的摩擦系数。

另外，所述第一填充物和第二填充物可以具有分别与所述内部缆芯和外部缆芯的外径对应的外径。

在此，所述第一填充物和第二填充物的外径可以具有所述内部缆芯和外部缆芯的外径的80％至120％的外径。

在此情况下，所述中心填充物、所述第一填充物以及所述第二填充物中的至少一个可以通过扭结弹性纱线(elastic yarn)来形成。

并且，所述弹性纱线可以由聚酯纱线(polyester yarn)构成。

另外，在所述屏蔽层与所述护套之间还可以设置有附加绑扎带。

在此情况下，所述附加绑扎带可以由未烧结PTFE(UnsinteredPolytetrafluoroethylene)树脂构成。

在此情况下，所述护套可以通过管型(tube type)挤压来形成。

另外，为了解决上述问题，本发明能够提供一种机器人用线缆，其中，包括：多个内部缆芯，配置于圆形截面的中心填充物的外周面；内部绑扎带，绑扎所述内部缆芯的外部；多个外部缆芯，配置于所述内部绑扎带的外周面；外部绑扎带，绑扎所述外部缆芯的外部；屏蔽层，设置于所述外部绑扎带的外侧；以及护套，设置于所述屏蔽层的外侧，所述内部绑扎带和所述外部绑扎带由具有0.05至0.2之间的摩擦系数的未烧结(unsintered)氟树脂构成。

发明效果

根据本发明所涉及的机器人用线缆，即便在频繁承受扭转或弯曲等的环境中使用的情况下，也能够显著提高耐久性、疲劳寿命。

另外，根据本发明所涉及的机器人用线缆，耐久性得到提高，从而能够使工业现场中发生的工序中断最小，因此能够使因工序中断引起的损失最小。

附图说明

图1是示出本发明所涉及的一实施例的机器人用线缆的内部结构的剖视图。

图2和图3是示出根据本发明所涉及的实施例和比较例的扭转次数的电阻变化率的图表。

图4是对适用本发明所涉及的绑扎带和现有绑扎带时的摩擦系数的差异进行比较的图表。

图5是比较本发明所涉及的实施例和比较例的拉拔力(Pull-out force)的变化的图表。

图6是示出根据本发明所涉及的实施例和比较例的扭转次数的电阻变化率(％)的图表。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明所涉及的实施例的机器人用线缆进行详细的观察。

图1是示出本发明所涉及的一实施例的机器人用线缆100的内部结构的剖视图。

参照图1，所述机器人用线缆100包括：中心填充物20；至少一个内部缆芯10，包围所述中心填充物20；至少一个第一填充物22，包围所述中心填充物20并且配置于所述内部缆芯10之间；内部绑扎带30，包围并绑扎(binding)所述内部缆芯10和第一填充物22，所述内部绑扎带30由未烧结(unsintered)氟树脂构成；至少一个外部缆芯40，包围所述内部绑扎带30的外侧；至少一个第二填充物50，设置于所述内部绑扎带30的外侧；外部绑扎带32，绑扎所述外部缆芯40和第二填充物50，所述外部绑扎带32由未烧结(unsintered)氟树脂构成；屏蔽层60，设置于所述外部绑扎带32的外侧；以及护套70，设置于所述屏蔽层60的外侧。

在所述机器人用线缆100中，所述内部缆芯10可以构成为用于与外部接收和发送信息的通信用缆芯，所述外部缆芯40可以构成为供给电力的电力用缆芯。

具体而言，所述内部缆芯10设置有：第一导体13，多个第一线材12以预先确定的第一间距(pitch)扭结而成；以及第一绝缘层14，设置于所述第一导体13的外侧。

所述第一线材12可以由铜(copper)等的材质构成，覆盖由所述第一线材12构成的第一导体13的第一绝缘层14可以由聚乙烯(PE,Polyethylene)或高密度聚乙烯(HDPE,HighDensity Polyethylene)等形成。

但是，当为了形成所述内部缆芯10而使所述第一线材12经过如上所述的工序时，会在所述第一线材12残留拉伸应力。如此，当形成所述内部缆芯10之后在所述第一线材12残留有拉伸应力时，表示拉伸的预应变(tensile pre-strain)大，在此情况下，能够增加第一线材12的屈服强度，例如可以增加30％以上。

如此，若所述第一线材12的屈服强度增加，则所述第一线材12的疲劳寿命会减小，由此会在所述第一线材12产生裂缝(crack)等这样的损伤。这种第一线材12的损伤可以用使电阻变化的电阻变化率(％)来表示。

即，所述电阻变化率(％)相对高是指，在所述第一线材12较多发生裂缝等损伤，严重的情况下会导致断线。

图2是示出根据本发明所涉及的实施例和比较例的扭转次数的电阻变化率的图表。所述实施例表示，在形成所述内部缆芯10之后屈服强度的增加率为1％至30％的线材，所述比较例表示，在形成所述内部缆芯10之后屈服强度的增加率超过30％的线材。在图2的图表中，横轴表示扭转次数(×1000次)，纵轴表示电阻变化率(％)。

如图2所示，在所述实施例的情况下，即便当扭转次数超过10000次时，电阻变化率为大致7％，由此可知电阻变化率非常小。由此可知在所述实施例的线材的情况下，裂缝等的损伤非常少，此外由此还可知所述实施例的线材预应变相对少，屈服强度的增加率为30％以下，即1％至30％。

相反，可知在所述比较例的情况下，当扭转次数超过10000次时电阻变化率为大致13％以上，电阻变化率相对地非常大。由此可知在所述比较例的线材的情况下相对地发生了非常多的裂缝等的损伤，此外由此还可知在所述比较例的线材中，预应变相对地较多，从而屈服强度的增加率超过30％。

因此，可知在加工所述线材之后，预应变越小疲劳寿命越大，此外在加工所述线材之后，可以通过屈服强度的增加率或电阻变化率来间接地预测疲劳寿命。

因此，在加工所述线材之后，若与预先确定的临界值对应地决定屈服强度的增加率或电阻变化率，则可以增加疲劳寿命。例如，在本发明中，可以将在加工所述线材之后屈服强度的增加率为1％至30％、即30％以下的情形或者电阻变化率为1％至25％、即25％以下的情形设定为临界值。

本发明人为了确认影响线材的电阻变化率的要素而做了实验，图3示出其结果。

图3是示出根据本发明所涉及的实施例和比较例的扭转次数的电阻变化率的图表。所述实施例是指，形成多个线材以预先确定的间距扭结的导体(“集合型”)并且这种多个导体以预先确定的间距再次扭结而成的缆芯部(“复合型”)的线材，所述比较例是指，多个线材以预先确定的间距扭结而成的导体(“集合型”)。所述比较例和实施例的情况下，形成为整体外径相同。

此时，比较例1形成为线材的间距大于比较例2的线材的间距。例如，所述比较例1的线材的间距为大致18mm，所述比较例2的线材的间距为大致12mm。在图3的图表中，横轴表示扭转次数(×1000次)，纵轴表示电阻变化率(％)。

如图3所示，对经过集合型和复合型加工之后的实施例的线材，观察因扭转次数而增加的电阻变化率(％)时，可知与比较例相比显著优异。

即，在所述实施例的线材的情况下，即便在扭转次数超过10000次的情况下，电阻变化率(％)为大致12％程度，由此可知电阻变化率非常小。

相反，可知在仅经过集合型的比较例2的线材的情况下，当扭转次数超过大致2000次时，电阻变化率(％)超过大致25％。

另一方面，可知在所述比较例1的线材的情况下，当扭转次数超过10000次时，电阻变化率(％)为大致23％，与所述比较例2相比优异，但是电阻变化率比实施例大。

结果，可知在加工线材的情况下，当经过集合型和复合型时电阻变化率相对最小。此外，可知在仅经过集合型的情况下，线材的间距相对越大，电阻变化率越小。

如图1所示，所述内部缆芯10的第一导体13可以形成为集合型。在此情况下，所述第一线材12的第一间距可以是所述第一导体13的外径的15倍至30倍。若小于上述的15倍，则所述第一线材12的电阻变化率超过25％，或者屈服强度的增加率超过30％。相反，若大于上述的30倍，则间距过长而无法使第一导体13适当地形成为圆形形状。

即，在所述第一线材12的第一间距为上述范围的情况下，所述内部缆芯10的第一线材12的屈服强度增加率为1％至30％，电阻变化率(％)为1％至25％。

另一方面，在所述内部缆芯10的中央部设置有中心填充物20。所述中心填充物20与后述的第一填充物22和第二填充物50一起发挥使所述机器人用线缆100保持圆形形状的作用。

在现有线缆的情况下，当构成所述填充物时由PVC线(PVC string)、聚乙烯(PE:polyethylene)、三元乙丙橡胶(EPDM:ethylene propylene diene monomer)等构成。

在现有线缆的情况下，当线缆承受弯曲或扭转时，在缆芯的绝缘体和填充物之间发生摩擦而不发生滑动(slip)，此时，相对更多的应力作用于所述缆芯，从而会发生导体损伤或断线。

以下[表1]示出对具有相同结构的实施例和比较例进行50万次的扭转实验之后测定内部缆芯10的电阻的结果。所述实施例是指，通过扭结由聚酯纱线(polyester yarn)形成的弹性纱线(elastic yarn)来形成中心填充物20、第一填充物22以及第二填充物50的情形，所述比较例示出由EPDM形成的情形。内部缆芯1至内部缆芯5是任意地对图1所示的内部缆芯10标上序号。

[表1]

	比较例的电阻(mΩ)	实施例的电阻(mΩ)
			内部缆芯1	18.27	7.1
内部缆芯2	18.05	7.6
			内部缆芯3	37.5	8.2
内部缆芯4	16.06	7.1
			内部缆芯5	28.07	7.5

在所述表1中，临界值可以随着设置线缆的场所、作业工序、客户公司的要求等而变化，但是大致为8.25mΩ。

在此情况下，可知在所述比较例的情况下所有内部缆芯的电阻值均为临界值以上，不满足基准值。

相反，可知在所述实施例的情况下最高电阻值为8.2mΩ，均满足基准值。在本实施例的情况下填充物由伸缩性高的纱(yarn)构成，从而即便在扭转等的情况下，也仅向内部缆芯传递相对小的应力，能够防止因内部应力的损伤引起的电阻上升。

因此，在本发明中，所述中心填充物20、第一填充物22以及第二填充物50中的至少一个可以通过扭结弹性纱线(elastic yarn)来形成，所述弹性纱线可以由聚酯纱线(polyester yarn)构成。

如图1所示，所述中心填充物20位于中央，沿所述中心填充物20的外侧配置有至少一个内部缆芯10和第一填充物22。

在附图中，将所述内部缆芯10的数量表示为五个，将所述第一填充物22的数量表示为三个，但这仅是一个例子，可以适当地变形。

另一方面，所述内部缆芯10和第一填充物22一起形成圆形形状，因此优选所述第一填充物22具有分别与所述内部缆芯10外径对应的外径。

所述内部缆芯10的外径能够根据所述机器人用线缆100所适用的作业环境来确定，因此优选将所述第一填充物22的外径确定为与所述内部缆芯10的外径对应。

例如，所述第一填充物22的外径可以具有所述内部缆芯10的外径的80％至120％的外径。

若所述第一填充物22的外径相对过大，则在扭转作用时会对内部缆芯10施加压力，可能在内部缆芯10的第一导体13发生断线等的损伤。另外，若所述第一填充物22的外径相对过小，则无法构成圆形形状。

另一方面，所述内部绑扎带30包围并绑扎所述内部缆芯10和第一填充物22，发挥保持圆形形状的作用。

在现有线缆中，将无纺布或烧结(sintered)氟树脂用作绑扎带。但是，当使用烧结氟树脂时，强度和摩擦系数相对高，从而当扭转等作用于线缆时，无法吸收应力，而是向内部的缆芯传递所述应力。另外，当扭转等作用于线缆时，可能会因绑扎带和内部缆芯的摩擦而在内部缆芯引起损伤。

因此，在本发明中，所述内部绑扎带30可以由摩擦系数相对小且润滑性强的未烧结(unsintered)氟树脂构成。

例如，所述未烧结(unsintered)氟树脂可以由未烧结PTFE(UnsinteredPolytetrafluoroethylene)树脂构成。此时，确认到所述内部绑扎带30构成为具有0.05至0.2的摩擦系数。具有这种摩擦系数的帮扎带30能够在线缆承受扭转时实现轻柔滑动，能够使帮扎带与外部缆芯40的摩擦损伤最小，从而能够较大提高线缆的耐久性。

图4是对适用本发明所涉及的绑扎带B和现有绑扎带时A的摩擦系数的差异进行比较的图表。

在图4中，表示本发明所涉及的绑扎带B由未烧结PTFE(UnsinteredPolytetrafluoroethylene)树脂构成的情形，适用现有绑扎带时A表示适用烧结(sintered)氟树脂的情形。

如图4所示，当适用现有绑扎带时A摩擦系数为大致0.146μ，相反适用本发明所涉及的绑扎带B时摩擦系数为0.092μ，可知能够带来大致37％的摩擦系数的减小。

另一方面，图5是比较本发明所涉及的实施例和比较例的拉拔力(N)的变化的图表。

图5示出实施例由未烧结PTFE(Unsintered Polytetrafluoroethylene)树脂构成内部绑扎带30的情形，比较例示出将烧结(sintered)氟树脂用作绑扎带的情形。另外，拉拔力定义为当拉拽内部缆芯(pullout)时因与外部缆芯的摩擦而消耗的力(N)。即，表示拉拔力相对越大因内部绑扎带30而在内部缆芯和外部缆芯之间的摩擦力越大，相反，表示拉拔力相对越小因内部绑扎带30而在内部缆芯和外部缆芯之间的摩擦力越小。在图5中，横轴表示拉出所述内部缆芯的长度(mm)，纵轴表示消耗的力(N)。

观察图5可知，在所述比较例的情况下，随着拉出所述内部缆芯的长度增加，所消耗的力减小。例如，可知当拉出所述内部缆芯的长度为大致100mm时所消耗的力为大致30N至35N。

相反，可知与所述比较例相比，在所述实施例的情况下，所消耗的力更小。例如，当拉出所述内部缆芯的长度为大致100mm时所消耗的力为大致15N，可知与比较例相比减小大致50％至57％的力。

可知在本发明所涉及的移动用电力通信线缆100的情况下会因频繁的移动而频繁地承受扭转、弯曲等的作用，因此拉拔力越小因内部绑扎带30而在内部缆芯和外部缆芯之间的摩擦力越小，从而有利于耐久性和疲劳寿命。

另一方面，参照图1，在所述内部绑扎带30的外侧设置有至少一个外部缆芯40和至少一个第二填充物50。

此时，所述外部缆芯40可以通过此前所述的集合型和复合型的加工来形成。

例如，所述外部缆芯40可以设置有：第二导体43，多个第二线材42以预先确定的第二间距扭结而成；缆芯部45，多个所述第二导体43以预先确定的第三间距扭结而成；以及第二绝缘层44，设置于所述缆芯部45的外侧。

此时，所述第二间距为所述第二导体43的外径的15倍至50倍，所述第三间距为所述缆芯部45的外径的10倍至30倍。

另外，在所述第二线材42的第二间距和第三间距为上述范围的情况下，所述外部缆芯40的第二线材42的屈服强度增加率为1％至30％，电阻变化率(％)为1％至25％。

另一方面，所述第二填充物50可以具有分别与所述外部缆芯40的外径对应的外径，例如，所述第二填充物50的外径可以是所述外部缆芯40的外径的80％至120％。

另外，所述第二填充物50可以通过扭结弹性纱线(elastic yarn)来形成，所述弹性纱线可以由聚酯纱线(polyester yarn)构成。

对于这种所述第二填充物50的说明与此前所述的对于第一填充物22的说明类似，从而省略重复的说明。

在附图中，将所述外部缆芯40的数量表示为八个，将所述第二填充物50的数量表示为一个，但这仅是一个例子，可以适当地变形。

另一方面，外部绑扎带32绑扎所述外部缆芯40和所述第二填充物50，并且由未烧结(unsintered)氟树脂构成。此时，所述未烧结(unsintered)氟树脂可以由未烧结PTFE(Unsintered Polytetrafluoroethylene)树脂构成，所述外部绑扎带32可以具有0.05至0.2之间的摩擦系数。

对于这种所述外部绑扎带32的说明与此前所述的对于内部绑扎带30的说明类似，从而省略重复的说明。

在所述外部绑扎带32的外侧设置有屏蔽层60。所述屏蔽层60可以适用铜、铝以及铜合金、铝合金等材料而形成为金属带形状或金属编带形状。所述屏蔽层60发挥如下功能：保持基于电磁波屏蔽的通信线缆的通信特性，或者从外部的冲击保护线缆。

另一方面，在所述屏蔽层60的外侧设置有护套70。所述护套70担负着移动用电力通信线缆100的最外部层，使此前所述的内部构成要素等不向外部露出，发挥着从外部冲击保护内部构成要素的作用。

此时，在现有线缆的情况下，当挤压的所述护套时以加压式挤压而成型，但是这种方式伴随着挤压之后在内部的导体或屏蔽层产生因护套的按压痕迹的问题。

因此，在本发明中，在挤压成型所述护套70的情况下，以管式(tube type)挤压来进行成型。在将所述护套70预选准备为管形态的状态下将内部构成要素***到所述护套70的内部并挤压的工序，能够防止挤压之后在内部的导体或屏蔽层产生因护套的按压痕迹。

另一方面，如图1所示，在所述屏蔽层60与所述护套70之间还可以设置有附加绑扎带34。通过设置所述附加绑扎带34，可以在所述机器人用线缆100承受扭转或弯曲等时进一步减少内部摩擦力。

此时，所述附加绑扎带34由未烧结PTFE(Unsintered Polytetrafluoroethylene)树脂构成，并且具有0.05至0.2之间的摩擦系数。对于所述附加绑扎带34的说明与此前所述的对于内部绑扎带30和外部绑扎带32的说明类似，从而省略重复的说明。

图6是示出根据本发明所涉及的实施例和比较例的扭转次数的电阻变化率(％)的图表。

在图6中，实施例为具有此前所述的图1的结构的线缆，比较例示出将高密度聚乙烯(HDPE,high density polyethylene)或EPDM用作填充物，将烧结氟树脂用作绑扎带，以加压式挤压形成护套的情形。在图6中，横轴表示扭转次数(×1000次)，纵轴表示电阻变化率(％)。

如图6所示，可知在比较例所涉及的线缆的情况下，当扭转次数达到大致20000至25000次时，电阻变化率超过作为基准值的25％。

相反，可知在本发明实施例所涉及的线缆的情况下，即便当扭转次数超过500000次时，电阻变化率也不超过5.0％而显著低于作为基准值的25％。

参照本发明的优选实施例进行了说明，但是本发明所属技术领域的普通技术人员能够在不脱离权利要求书记载的本发明的思想和技术领域的范围内，对本发明进行各种修改和变更而实施。因此，如果变形的实施基本包括本发明的权利要求书的构成要素，则应当认为均属于本发明的技术范畴。