讲解机器人电缆的种类和特点！移动电缆与固定电缆有何区别？

工厂中运转的机器人。事实上，支撑这一运动的是一种被称为“机器人电缆”的特殊线缆。它为机械臂的关节和传感器提供动力，实现精确的运动。

在本文中，我们将讲解机器人电缆的基本知识，例如其结构、类型和标准。让我们来看一下在幕后支持机器人动作的机器人电缆的世界。

什么是机器人电缆？

机器人电缆用于工业机器人等FA设备的移动部位。重要的是电缆能承受每次运行过程中产生的弯曲和扭曲负荷，能长时间稳定地供应电力和信号。

与普通电缆相比，其导体由多根细线绞合而成，使其更耐弯曲，绝缘体和外套采用精心挑选的材料制成，以增强耐油和耐热性能。

此外，在许多情况下，采用坚固的屏蔽结构来防止通信失败，即使在恶劣的工厂环境中也能最大限度地减少噪声的影响。这些设计大大降低了断开连接的风险，并创建了一种机制来最大限度地减少因停机造成的损失。

此外，由于耐磨性和使用寿命是机器人电缆的重要特性，因此它们往往需要满足比普通电线更严格的测试标准。考虑到出口到海外市场，我们生产的产品越来越多地符合各种国际标准，并实施了全面的安全和质量控制。

正是在这样的背景下，在工业机器人日益复杂的当今世界，机器人电缆发挥着重要作用。

如果您将其视为不仅一条电力传输线，而且是向机器人心脏输送能量和命令的生命线，您就能更好地理解它的重要性。

机器人电缆结构

机器人电缆比一般布线电缆构造更精确、更坚固，以适应运动部件的复杂运动。

机器人电缆有四个要素——导体、绝缘体、屏蔽和护套——它们相互补充，以最大限度地减少机械应力和外部环境的影响。

• 导体
• 绝缘
• 盾
• 鞘

我将详细解释每一项。

导体

导体是输送电力的金属部件，一般由多根细铜线绞合而成。

在机器人电缆中，电缆以最佳直径、节距长度和节距方向扭曲，以提高抗弯曲能力。

一般来说，线径越细，柔韧性越强，但同时也要考虑铜线本身的强度和电阻。因此，找到绞线节距和导线的最佳组合是产品开发中的一大挑战。

通过使用多根小直径的线材，可分散因反复弯曲而产生的金属疲劳，从而减少线材断裂的发生。控制载流能力和环境温度以防止导体过热也很重要。

当机器人的工作环境温度较高时，可以在设计导体截面积时留出一定的余量，以适应​​温度的升高。这些改进减少了长期运行中的故障，从而使生产线稳定运行。

此外，通过对导体进行表面处理或电镀，可以防止因氧化或腐蚀而导致的性能下降，降低机器人停止的风险。

绝缘

绝缘层是防止导体之间接触并防止电气短路和漏电流的一层。同时，运动部件必须能够承受较大的运动而不被卡住，这可以说决定了机器人电缆的寿命。

通常使用热塑性弹性体（TPE）和聚氯乙烯（PVC），但根据使用环境，有时也会使用氟树脂等高性能材料。所有这些材料都具有柔韧性和抗撕裂性，并且能够最大限度地减少电缆内部的摩擦，同时保持高绝缘性能。

例如，如果要提高耐油性或耐化学性，选择化学稳定的树脂并设计混合方法来优化硬度非常重要。此外，设计必须能够承受反复操作和外部冲击产生的热量，一些制造商甚至进行反复的现场弯曲测试。

通过精心挑选的材料和制造工艺，我们能够制造出即使在长时间运行期间绝缘性能也不会下降的机器人电缆。

盾

屏蔽是一种抑制外部噪声和电磁干扰的保护层。在需要高速通信和精确控制的场合，它是防止通信故障的重要元素。

特别是在需要高精度控制的工业机器人中，即使是微小的信号干扰也会导致精度下降。

因此，在电缆内部放置由金属编织物或铝箔制成的屏蔽层，以减少电子噪声的影响。

鞘

护套覆盖电缆的最外层，起到物理保护绝缘层和屏蔽层的作用。

如果护套剥落，内部结构就会暴露出来，从而导致断路或短路。

因此，许多产品的表面都很光滑，以防止电缆移动时不必要的压力集中在表面。

当机械臂的操作范围较大或处于多条电缆相互干扰的环境中时，可能需要考虑护套的表面电阻，并采取措施防止涂层相互摩擦。

机器人电缆的特点

与一般电缆相比，机器人电缆有以下特点：

• 耐弯曲性：由于用于机器人手臂等移动部件，因此不易因反复弯曲而断裂
• 抗扭曲：可抵抗机器人旋转运动引起的电缆扭曲
• 耐久性：能承受高速、高加速度和高频率运行
• 耐环境性：耐热、耐油、耐化学性等，取决于使用环境

这些特性确保机器人电缆即使在恶劣的环境下也能稳定运行。特别是在工厂生产线上，设备停机可能会造成巨大的损失，机器人电缆的耐用性和可靠性极其重要。

因此很多工厂在注重性价比的同时，也倾向于主动选择高品质、长寿命的电缆。

在此背景下，机器人电缆已成为工业自动化的关键组成部分，开发采用最新技术的产品的竞赛也已拉开帷幕。

机器人电缆标准

机器人电缆有各种标准和认证来证明其安全性和质量。在国内广泛采用JIS标准，而出口到海外时则强调符合UL标准。

• JIS标准
• UL 标准

在这两种情况下，产品设计和测试方法都经过严格定义，获得认证可以提高可靠性。这次，我们就来详细讲解一下这两个标准。

JIS标准

JIS标准是日本工业界长期使用的质量和测试方法定义标准。

在电线领域，JIS C 3005和JIS C 3521是代表性标准，按照这些标准通过测试的产品将被赋予JIS标志。

机器人电缆还会根据绝缘性能、耐久性、柔韧性等因素进行评估，因此如果有JIS标志，国内用户就可以放心使用。

此外，评价标准有时会根据JIS标准的修订进行更新，制造商始终在努力满足最新的要求。

UL 标准

UL标准是美国保险商实验室公司（Underwriters Laboratories Inc.）制定的美国安全标准。当出口到海外时，UL标准是比较常见的。

许多电气产品，包括机器人电缆，都要经过多方面的测试，例如燃烧测试和介电强度测试，通过的产品将获得 UL 认证等认证。

UL 标准有两种类型：“UL 认可”和“UL 列名”。

对于机器人电缆来说，其预期用途有明确定义，因此它们获得了“UL 认证”。

另外，认证还根据应用分为MTW（机床线）、TC（托盘电缆）、CMX（通信电线电缆）等。

机器人电缆类型

机器人电缆有多种类型，根据用途具有不同的特性。粗略地说，电缆有两种类型：移动电缆，用于经常移动的地方；固定电缆，用于几乎不移动的部位。

下面，我们将以通俗易懂的方式解释每一个的结构和用法。

• 移动电缆
• 固定电缆

通过适当使用这些，可以减少不必要的维护和更换并提高运行效率。

移动电缆

可移动电缆用于经常弯曲或扭曲的区域，例如机器人臂和电缆托架。导体由细线绞合而成，以增加其柔韧性，从而易于处理高速和重复操作。

例如，通过将铜线分成小段然后扭曲它们，我们创建了一种不易集中应力的结构。

对于绝缘层，我们选择了一种耐热、耐油的材料，并对其进行了配方，使其不会粘在电缆内部。

外护套也采用耐磨设计，即使频繁运动也不易破裂或剥落。

此外，有些类型采用编织屏蔽来抑制噪音，有助于发送高精度控制信号。

弯曲半径和行程长度越大，该可动电缆的品质对运转率的影响就越大。因此，需要更换的配线减少，并且可以维持更长时间的稳定运行。

固定电缆

固定电缆安装在机器人的底座和控制装置等几乎不移动的部位。
其显著特点是绞距比活字略粗，外壳采用较硬的材料制成。

在工厂中，油和化学物质会四处飞溅，因此绝缘体会采用耐油、耐化学腐蚀性能强的树脂。
另一方面，由于它不涉及任何运动，因此不需要抗扭曲的结构，并且长期环境措施更加重要。当电缆与地板或设备接触时，耐磨材料可降低损坏的风险。
如果设备易受外部噪声影响，则选择具有屏蔽结构的类型。

由于需要的处理较少，有时使用更粗、更重的导体来确保充足的电力供应。从而保证了电流的稳定流动和较长的使用寿命，提高了设备​​的可靠性。

机器人电缆份额

随着自动化程度的快速进步，全球机器人电缆市场规模逐年扩大。这是因为，不仅工厂自动化程度日益提高的发达国家，而且新兴国家对工业设备的需求也在不断增加。

国内制造商因提供高质量、耐用的产品而赢得了全球声誉。特别是日本制造企业所擅长的细致的品质管理以及抗弯曲技术，受到海外用户的高度评价。

2023年全球市场规模预计约为225亿日元，其中亚太地区约占2023年市场份额的40%。

此外，海外厂商也趁着成本优势进入市场，市场按照用途和价格区间划分的趋势日趋分化。日本企业在强调通信和控制性能的高附加值电缆市场仍占有较大份额。

另一方面，在通用领域，亚洲企业的影响力正在扩大，在某些情况下，它们正在抢占低价产品的需求。未来，预计机器人将变得更加精确和节能，从而导致对功能性更强的电缆的需求增加。

概括

随着工厂自动化和工业机器人的普及，机器人电缆已经成为不可缺少的零部件。

其特殊的结构和优异的性能确保了其在恶劣的环境下也能稳定运行，为工厂自动化做出了贡献。

随着工业机器人的日益复杂，对电缆的需求也日益增加，但通过技术创新，其性能得到提升，应用范围也不断扩大。

这一演变将通过使用机器人实现进一步的自动化和节省劳动力，从而提高各行各业的竞争力。

因此，预计机器人电缆市场将随着机器人的普及和物联网的进步而持续增长。