一种耐扭转机器人手臂电缆及其制备方法与流程

本技术涉及机器人手臂电缆领域，更具体地说，它涉及一种耐扭转机器人手臂电缆及其制备方法。

背景技术：

1、机器人手臂电缆，一般指机器人手臂内布线安装的柔性电缆，专为需要高度弯折弯曲连续运动应用场合而设计，适用于自动运转、搬运、仓储、数控机床等小型机器人的内部配线需要长期往复式弯折、扭转或者复合运动的机器人内部配线。

2、在公开号为cn105655025a的中国发明专利申请文件中公开了柔软性机器人手臂电缆，包括由三个绞线对绞合而成的缆芯，所述绞线对均由第一复合绞导体、第二复合绞导体绞合而成，一外护套层包覆于所述棉纸外表面，所述外护套层和棉纸之间设置有金属屏蔽层；所述棉纸与三个绞线对之间的间隙内填充有若干根棉纱；所述外护套层由以下重量份的组分组成：乙烯-四氟乙烯共聚物、茂金属聚乙烯、聚丙烯、乙烯辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、氢氧化铝、聚磷酸铵、有机蒙脱土、纳米碳化锆、聚四氟乙烯微粉、硅烷偶联剂、硅酮粉、pe蜡、硫代二丙酸双月桂酯dltp、双硫醚、季戊四醇三露烯酸酯。在上述申请中，棉纱的使用，能够形成缓冲，避免在电缆的往复运动中，保证弯曲时，金属丝有足够的移动位置而不产生拉伸造成断线。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为，棉纱是棉纤维经纺纱工艺加工而成的纱，而机器人手臂电缆由于作业时间长，需长期做三维扭转、弯曲和高强度运动，棉纱则很难在此过程中维持高效的缓冲作用，使绞线对复位慢，回复性不佳，长久容易出现断裂，整体表现出的耐扭转性能有待提升，因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。

技术实现思路

1、为了提高机器人手臂电缆在长期做三维扭转、弯曲和高强度运动中保持稳定的耐扭转性能，本技术提供一种耐扭转机器人手臂电缆及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种耐扭转机器人手臂电缆，采用如下的技术方案：

3、一种耐扭转机器人手臂电缆，由内而外依次包括导电线芯、屏蔽层和护套层，导电线芯为多个，且屏蔽层和多个导电线芯之间的间隙内填充有弹性发泡料，所述弹性发泡料包含以下重量份的组分：

4、天然橡胶60-70份；

5、聚烯烃弹性体17-25份；

6、石墨烯1-3份；

7、交联剂2-4份；

8、发泡剂1-3份；

9、热稳定剂3-5份；

10、聚乙烯蜡2-4份；

11、聚四氟乙烯纤维4-6份。

12、通过采用上述技术方案，由于弹性发泡料替代传统的棉纱，则能够在机器人手臂电缆在长期做三维扭转、弯曲和高强度运动中，起到优异的缓冲作用，使导电线芯在因扭转位移后能够快速复位，其中，弹性发泡料因其加工特性，在成型后能够与导电线芯形成稳定的粘合结构，固线护线效果明显，进而能够大大提高机器人手臂电缆的耐扭转性能，使其在长期高强度运动过程中不易发生断裂。对于起关键作用的弹性发泡料其主要利用聚乙烯蜡和聚四氟乙烯纤维的复配，不仅能够改善各组分原料混合熔融、挤出发泡时的流变特性，有利于形成均匀且密集的泡孔，还能够对发泡孔壁起到增强增韧作用，进而能够很好应对扭转带来的形变，并具有优异的弹性复位性能，如此，便能够使弹性发泡料在屏蔽层和多个导电线芯之间起到上述优异的应用效果。

13、优选的，所述弹性发泡料的组分中还加入有重量份为3-8份的增强调节助剂，增强调节助剂由玻璃纤维和蒙脱土组成，且玻璃纤维和蒙脱土的重量比为1:(1.3-2.5)。

14、通过采用上述技术方案，玻璃纤维和蒙脱土件的配合，能够在弹性发泡料中形成互穿网络结构，能够进一步改善各组分原料混合熔融、挤出发泡时的流变特性，得到的微孔结构更加均匀细密，且发泡孔壁结构得到加强，使弹性发泡料的柔韧性和弹性回复能力大大提高，并在长期高强度扭转过程中能够稳定发挥作用，对导电线芯起到更加优异的保护效果，进而使耐扭转机器人手臂电缆的抗断裂性能大大提高。

15、优选的，所述玻璃纤维和蒙脱土的重量比为1:1.6。

16、通过采用上述技术方案，上述比例的玻璃纤维和蒙脱土，相互间的配合在弹性发泡料各组分原料间最为优异，形成的互穿网络结构分布更加均匀，对弹性发泡料整体的增强效果较为突出，进而能够得到品质更加优异稳定的耐扭转机器人手臂电缆。

17、优选的，所述交联剂为过氧化二异丙苯、双叔丁过氧基二异丙苯和硫磺中的一种或几种的组合物。

18、通过采用上述技术方案，上述种类的交联剂与其他各组分原料间具有优异稳定的相容性，且能够发挥出稳定的提高高分子材料的强度和弹性作用，使天然橡胶和聚烯烃弹性体的结合更加紧密，以保证弹性发泡料的整体稳定性。

19、优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，碳酸钙、碳酸镁和碳酸氢钠中的一种或几种的组合物。

20、通过采用上述技术方案，上述种类的发泡剂，均能够使各组分原料混合熔融、挤出发泡时，能够形成较多的气泡孔，进而保证弹性发泡料具有足够的弹性和韧性。

21、优选的，所述热稳定剂为硬脂酸钙、硬脂酸镁、二月桂酸二丁基锡和硬脂酸铅中的一种或几种的组合物。

22、通过采用上述技术方案，上述种类的热稳定剂能够使弹性发泡料具有良好的热稳定性能，尤其当耐扭转机器人手臂电缆在长期高强度扭转时，弹性发泡料依然能够稳定的发挥自身特性。

23、优选的，所述屏蔽层包括内屏蔽套和外屏蔽套，内屏蔽套由屏蔽线材按逆时针方向螺旋密绕导电线芯而成，外屏蔽套由屏蔽带材按顺时针方向螺旋密绕内屏蔽套而成。

24、通过采用上述技术方案，采用屏蔽线材和屏蔽带材形成的内屏蔽套和外屏蔽套，能够形成双层屏蔽，提高耐扭转机器人手臂电缆的屏蔽性能，保证传输信号不易被干扰。同时，屏蔽线材和屏蔽带材进行双向螺旋密绕，能够很好的应对扭转时发生的自身形变，使屏蔽层整体依然能够稳定的发挥出屏蔽效果，且内屏蔽套和外屏蔽套的设置具有良好的自适应调节功能，能够很好的迎合弹性发泡料的扭转形变，进而有利于使耐扭转机器人手臂电缆在长期高强度运动中更加稳定，自身也不易发生断裂。

25、第二方面，本技术提供一种耐扭转机器人手臂电缆的制备方法，采用如下的技术方案：

26、一种耐扭转机器人手臂电缆的制备方法，包括以下步骤：

27、(1)按配比准备包含天然橡胶、聚烯烃弹性体、石墨烯、交联剂、发泡剂、热稳定剂、聚乙烯蜡、聚四氟乙烯纤维的原料；

28、(2)将多个导电线芯绞线捻合，置于发泡模具中，然后将步骤(1)中各原料混合，熔融挤出，并在导电线芯表面进行发泡形成弹性发泡料，接着先由屏蔽线材按逆时针方向螺旋密绕导电线芯形成内屏蔽套，再由屏蔽带材按顺时针方向螺旋密绕内屏蔽套形成外屏蔽套，内屏蔽套和外屏蔽套共同构成屏蔽层；

29、(3)将步骤(2)中制成的带屏蔽层的电缆线芯，在其外部进行护套层的包覆，即可得到耐扭转机器人手臂电缆。

30、通过采用上述技术方案，本技术无机矿物涂料的制备步骤较少，工艺简单，便于大规模生产。同时，在发泡模具中进行发泡，能够使弹性发泡料充分贴合导电线芯，其有利于后续操作中得到规整的屏蔽层，进而能够得到品质优异的耐扭转机器人手臂电缆。

31、综上所述，本技术具有以下有益效果：

32、1、由于本技术采用特殊的弹性发泡料替代传统的棉纱，其能够与导电线芯形成稳定的粘合结构，且当机器人手臂电缆在长期做三维扭转、弯曲和高强度运动中，能够起到优异的缓冲作用，整体固线护线效果明显，进而能够大大提高机器人手臂电缆的耐扭转性能；

33、2、本技术在弹性发泡料中使用由玻璃纤维和蒙脱土按特定比例组成的增强调节助剂，其能够在弹性发泡料中形成互穿网络结构，使弹性发泡料的微孔结构更加均匀细密，且发泡孔壁结构得到加强，进而使耐扭转机器人手臂电缆的抗断裂性能大大提高。