本发明涉及移动电缆的技术领域,具体为轻量化高柔性移动电缆。
背景技术:
随着工业4.0的发展,工业自动化生产越来越广泛,其能大幅度提高生产效率,降低生产成本,降低在生产过程中因为人为因素造成的产品不良几率。自动化的发展就必须要有相应的配套产品的支持。例如高柔性移动电缆就是自动化生产设备使用最为关键的部件之一,电缆产品的寿命质量直接影响设备的性能。
工业自动化设备中使用的现有的高柔性拖链电缆中大多数存在以下问题:
1、电缆使用寿命短,更换频繁;
2、使用过程中屏蔽断裂出现信号干扰、设备误动作、控制精度出现问题、故障报警;
3、电缆单位长度重量较大,电缆整体较硬导致设备配套的电机功率更大,能耗号更高;配套设备易损坏,更换成本高等等。
4、屏蔽断裂之后可能会造成绝缘芯线穿刺引发短路等严重事故。
造成以上问题的主要原因如下:
1、导体在制造过程中工艺条件及生产设备达不到该种电缆的要求。
2、目前电线在生产过程中使用量最大的的材料还是pvc材料;因为pvc材料不管是工艺还是生产都较为成熟,但是pvc材料本身又有其缺点:密度大、强度低、伸长率小、滑性低等等。
3、绞合工艺控制、设备使用导致绝缘芯线内部存在较大应力,最终到纸使用寿命降低。
4、填充材料大多选用价格低廉的麻绳(强度小,易断裂);
5、屏蔽的方式很多,目前用于自动化设备的电缆屏蔽主要方式有铝箔屏蔽、镀锡/裸铜编制屏蔽等,考量的主要方式是编织密度是否达到要求而没有根据具体的使用环境选择合适的编制密度、编织角度、编制节距等工艺因素。
6、护套材料的选择大多数使用pvc材料作为护套材,该类材料强度低、伸长率低等本身特性导致其达不到线缆的整体耐疲劳测试要求。
技术实现要素:
针对上述问题,本发明提供了轻量化高柔性移动电缆,其使得电缆的使用寿命以及屏蔽使用寿命均增长,并保证电缆的柔软、抗拉、抗扭,且使得电缆的整体重量减轻。
轻量化高柔性移动电缆,其特征在于:其包括有中心导体、第一绝缘层、外层导体、编织屏蔽层、护套层,截面状态下的所述中心导体、第一绝缘层、外层导体、编织屏蔽层、护套层依次沿径向由内到外设置,所述中心导体包括有第一绝缘芯线、外包带部分,若干根第一绝缘芯线绞合形成后的整体被所述外包带部分包覆,所述外包带部分组合形成内腔壁和所述第一绝缘芯线的绝缘层的外环面间设置有若干填充材料,所述外包带部分的外环部分包覆有第一绝缘层,所述第一绝缘层的外环面和所述编织屏蔽层的内环面间所形成的环形腔体内环布有绞合的若干第二绝缘芯线,所述第二绝缘芯线和所述轻型填充条绞合填充满所述环形腔体、组成外层导体,所述编织屏蔽层的外环面包覆有护套层,所述编织屏蔽层具体为铜箔丝编织屏蔽而成,所述护套层具体为高阻燃、耐磨、耐弯曲、抗撕裂的材料制成。
其进一步特征在于:
所述第一绝缘芯线、第二绝缘芯线的内部导体采用iec60228中规定的六类导体,在导体绞制时使用退扭设备进行绞制,从而尽可能的降低到导体内部存在的应力,保证导体在后续移动使用过程中不会出现打结、错断的发生,使用该方法绞制的导体具有柔软、抗拉、抗扭的特点;
所述第一绝缘层、第一绝缘芯线的绝缘层、以及第二绝缘芯线的绝缘层均使用密度为0.92g/cm3、拉伸强度可达到30mpa或以上的材料制成,使得整个电缆的绝缘部分的绝缘厚度可以做的更薄、强度还有增加,使得绝缘电阻更大更安全,使用寿命更长,材料用量更少更加环保,滑性更好,绝缘重量可以降低50%-60%从而降低电缆单位长度重量;
所述第一绝缘芯线的绞合使用退扭设备进行绞制,保证电缆的绞距、结构更稳定,内部应力更小;
所述第二绝缘芯线和轻型填充条的绞合使用退扭设备进行绞制,保证电缆的绞距、结构更稳定,内部应力更小;
所述第二绝缘芯线的导体具体为加强型镀锡软铜绞线;
所述外包带部分具体为滑性包带;
所述编织屏蔽层的编织密度≥80%、优化编制角度为30°±10、编织时张力均匀;
所述编织屏蔽层的屏蔽材料使用铜箔丝进行编织,所述铜箔丝为由一个或几个绞合在一起的元件组成的导体,每一个元件由一根或几根薄金属带螺旋绕包在纤维线上并以纤维线作支撑组成,铜箔丝的弹性、柔软性和弯曲强度好;铜箔丝的中间部分承受纵向的拉力,因此,铜箔丝的摇摆弯折性能要远远高出普通导体;
优选地,所述编织屏蔽层的屏蔽材料为镀锡铜箔丝;
所述填充材料具体为芳纶纱,芳纶纱是一种高性能材料,其结合了高强度及重量轻的特性,在同等重量的条件下,是钢丝5倍的强度,玻璃纤维的2.5倍,铝的10倍强度,被认为世界上最强的纤维;
所述护套层的材质的特性为密度1.23g/cm3、断裂伸长率600、拉伸强度35mpa,使得护套层具有强度高、弹性好、高伸长率、低摩擦损耗的优点。
采用本发明的结构后,其产生如下有益效果:
1、电缆使用寿命明显增加;参考tuv标准2pfg2577“90°bendingtest”测试方法,轻量化高柔性移动电缆整体移动使用寿命可以达到普通电缆的6倍以上;普通电缆进行移动测试时其屏蔽寿命一般在80万次时就会出现限号传输不良、干扰、短路等各种现象,而经过改善的电缆测试可以达到500万次及以上;
2、电线整体更加柔软,可以降低设备该部件的功率;有助于降低整机功率损耗;
3、单位长度重量减轻20%-40%;有助于设备整体的轻量化设计;
4、设备布线更加方便,整体布线更加简洁,方便后续检修维护;
综上,本技术其使得电缆的使用寿命以及屏蔽使用寿命均增长,并保证电缆的柔软、抗拉、抗扭,且使得电缆的整体重量减轻。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意简图;
图中序号所对应的名称如下:
中心导体1、第一绝缘芯线11、外包带部分12、填充材料13、第一绝缘层2、外层导体3、环形腔体31、第二绝缘芯线32、加强型镀锡软铜绞线321、轻型填充条33、编织屏蔽层4、护套层5。
具体实施方式
轻量化高柔性移动电缆,见图1:其包括有中心导体1、第一绝缘层2、外层导体3、编织屏蔽层4、护套层5,截面状态下的中心导体1、第一绝缘层2、外层导体3、编织屏蔽层4、护套层5依次沿径向由内到外设置,中心导体1包括有第一绝缘芯线11、外包带部分12,若干根第一绝缘芯线11绞合形成后的整体被外包带部分12包覆,外包带部分12组合形成内腔壁和第一绝缘芯线11的绝缘层的外环面间设置有若干填充材料13,外包带部分12的外环部分包覆有第一绝缘层2,第一绝缘层2的外环面和编织屏蔽层4的内环面间所形成的环形腔体31内环布有绞合的若干第二绝缘芯线32,环形腔体31内还设置有若干轻型填充条33,第二绝缘芯线32和轻型填充条33绞合填充满环形腔体31、组成外层导体3,编织屏蔽层4的外环面包覆有护套层5,编织屏蔽层4具体为铜箔丝编织屏蔽而成,护套层5具体为高阻燃、耐磨、耐弯曲、抗撕裂的材料制成。
第一绝缘芯线11、第二绝缘芯线32的内部导体采用iec60228中规定的六类导体,在导体绞制时使用退扭设备进行绞制,从而尽可能的降低到导体内部存在的应力,保证导体在后续移动使用过程中不会出现打结、错断的发生,使用该方法绞制的导体具有柔软、抗拉、抗扭的特点;
第一绝缘层2、第一绝缘芯线11的绝缘层、以及第二绝缘芯线32的绝缘层均使用密度为0.92g/cm3、拉伸强度可达到30mpa或以上的材料制成,使得整个电缆的绝缘部分的绝缘厚度可以做的更薄、强度还有增加,使得绝缘电阻更大更安全,使用寿命更长,材料用量更少更加环保,滑性更好,绝缘重量可以降低50%-60%从而降低电缆单位长度重量;
第一绝缘芯线11的绞合使用退扭设备进行绞制,保证电缆的绞距、结构更稳定,内部应力更小;
第二绝缘芯线32和轻型填充条33的绞合使用退扭设备进行绞制,保证电缆的绞距、结构更稳定,内部应力更小;
外包带部分12具体为滑性包带;
编织屏蔽层4的编织密度≥80%、编制角度为30°±10、编织时张力均匀;
编织屏蔽层4的屏蔽材料使用铜箔丝进行编织,铜箔丝为由一个或几个绞合在一起的元件组成的导体,每一个元件由一根或几根薄金属带螺旋绕包在纤维线上并以纤维线作支撑组成,铜箔丝的弹性、柔软性和弯曲强度好;铜箔丝的中间部分承受纵向的拉力,因此,铜箔丝的摇摆弯折性能要远远高出普通导体;
填充材料13具体为芳纶纱,芳纶纱是一种高性能材料,其结合了高强度及重量轻的特性,在同等重量的条件下,是钢丝5倍的强度,玻璃纤维的2.5倍,铝的10倍强度,被认为世界上最强的纤维;
护套层5的材质的特性为密度1.23g/cm3、断裂伸长率600、拉伸强度35mpa,使得护套层具有强度高、弹性好、高伸长率、低摩擦损耗的优点。
具体实施例、见图1:六根小直径的第一绝缘芯线11绞合后被外包带部分12包覆,外包带部分12组合形成内腔壁和第一绝缘芯线11的绝缘层的外环面间均布有三根芳纶纱,外包带部分12的外环部分包覆有第一绝缘层2,第一绝缘层2的外环面和编织屏蔽层4的内环面间所形成的环形腔体31内环布有绞合的九根第二绝缘芯线32和三根轻型填充条33,其中三根第二绝缘芯线32和一根轻型填充条33组成一组结构,三组结构环布绞合排列布置,编织屏蔽层4的外环面包覆有护套层5,其中第二绝缘芯线32的导体具体为加强型镀锡软铜绞线321;编织屏蔽层4的屏蔽材料为镀锡铜箔丝。
以上对本发明的具体实施例进行了详细说明,但内容仅为本发明创造的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本专利涵盖范围之内。