一种驱动电机多芯单电缆的制作方法

1.本实用新型涉及电缆制造技术领域，具体为一种驱动电机多芯单电缆。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.伺服电机是驱动电机中一种常见的结构型式，使用时往往与编码器和控制器相互配合，需要通过动力电缆传输作为动力的电能，通过控制电缆传输控制器的控制信号，还需要通过信号传输电缆传递编码器的信号，实际应用时，电缆的种类繁多，在一些需要驱动电机跟随移动的场景下(例如电机安装在某些移动的机械臂上)多根电缆容易相互缠绕造成不便。


技术实现要素：

4.为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本实用新型提供一种驱动电机多芯单电缆，将电机、控制器和编码器使用的动力电缆、控制电缆和信号传输电缆整合在一根单电缆中，其中的信号传输电缆使用基于rs485收发器的dsl协议，仅使用一对(两根)传输导体即可满足信号传输工作，并通过三种电缆的合理布置和屏蔽层的位置，使得形成的单电缆进行数据传输时对串扰影响相对不敏感，在使用方便的基础上满足信号传输的要求。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.本实用新型的第一个方面提供一种驱动电机多芯单电缆，包括并列布置的控制电缆和信号传输电缆，控制电缆和信号传输电缆的两侧分别布置动力电缆的两组导体；
7.信号传输电缆包括至少位于保护层内并列布置的至少两组信号传输导体，两组信号传输导体两侧分别设置填充条。
8.每一组信号传输导体的外侧同轴连接绝缘层。
9.控制电缆包括位于保护层内并列布置的两组控制电缆导体，每一组控制电缆导体外侧同轴连接绝缘层。
10.保护层包括由内至外依次同轴连接的内屏蔽层、内编织层和内包覆层。
11.内屏蔽层、内编织层和内包覆层由内到外同轴布置，将控制电缆的导体线芯包裹在内形成控制电缆。
12.内屏蔽层、内编织层和内包覆层由内到外同轴布置，将信号传输电缆的导体和填充条包裹在内形成信号传输电缆。
13.动力电缆的导体外侧均同轴连接绝缘层。
14.动力电缆、控制电缆和信号传输电缆之间具通过填充层固定在外包覆层内，外包覆层外侧同轴连接外编织层，外编织层同轴连接护套层。
15.内屏蔽层为铝塑复合带，内编织层为镀锡铜丝，内包覆层为聚酯带。
16.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
17.将电机、控制器和编码器使用的动力电缆、控制电缆和信号传输电缆整合在一根单电缆中，其中的信号传输电缆使用一对(两根)带屏蔽层的传输导体即可满足信号传输工作，并通过三种电缆的布置位置和屏蔽层的设置，使得形成的单电缆进行数据传输时对串扰影响相对不敏感，减少了电缆数量，在电缆应用在移动工作的场景中时，避免多电缆相互缠绕，在使用方便的基础上满足信号传输的要求。
附图说明
18.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
19.图1是本实用新型现有技术中信号传输电缆的截面结构示意图；
20.图2是本实用新型现有技术中动力电缆的截面结构示意图；
21.图3是本实用新型现有技术中控制电缆的截面结构示意图；
22.图4是本实用新型一个或多个实施例提供的多芯单电缆截面结构示意图；
23.图中：1、动力电缆；10、动力电缆本体；2、控制电缆；3、信号传输电缆；30、信号传输电缆本体；31、信号传输导体；32、填充条；41、内屏蔽层；42、内编织层；43、内包覆层；5、填充层；6、外包覆层；7、外编织层；8、护套层。
具体实施方式
24.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
25.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
26.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
27.正如背景技术中所描述的，驱动电机需要多根电缆应对不同的功能才能正常运行，在一些需要驱动电机跟随移动的场景下(例如电机安装在某些移动的机械臂上)多根电缆容易相互缠绕造成不便。
28.因此，以下实施例提供一种驱动电机多芯单电缆，将电机、控制器和编码器使用的动力电缆、控制电缆和信号传输电缆整合在一根单电缆中，其中的信号传输电缆使用基于rs485收发器的dsl协议，仅使用一对(两根)传输导体即可满足信号传输工作，并通过三种电缆的合理布置和屏蔽层的位置，使得形成的单电缆进行数据传输时对串扰影响相对不敏感，在使用方便的基础上满足信号传输的要求。
29.实施例一：
30.目前驱动电机中使用的信号传输电缆、动力电缆和控制电缆，其截面结构分别如图1-3所示。
31.其中，图1是一种常见结构的信号传输电缆，其信号传输电缆本体30用于编码器的连接，采用4对共八根导体完成信号传输工作。
32.图2和图3分别为目前常见的动力电缆和控制电缆的截面结构示意图，例如图2中动力电缆本体10包含4根导体。
33.以驱动电机中的一种伺服电机为例，当其使用时会与编码器和控制器相连接配合使用，需要上述多种电缆配合使用不便。
34.同时，传统的伺服电机接线为双接口或三接口，接线形式繁琐，用到的连接器数量多，使用成本高；伺服电机与编码器、控制器连接距离较短，在距离过长时产生控制信号和编码器信号的时间延迟、信号不稳定等；伺服电机通常固定在某个地点使用时多电缆能够满足使用要求，但如果安装在一些跟随设备运动的场景下(例如跟随机械臂运动)，多电缆会在电机跟随设备运动时相互缠绕在一起，使用不便。
35.如果将动力电缆、控制电缆和信号传输电缆整合到一根单电缆中，则可以解决上述问题，但整合动力电缆、控制电缆对信号传输电缆会带来信号串扰的问题。
36.sick stegman gmbh公司提出的hiperface技术，是一种基于rs485收发器的接口，能在电机和驱动控制器之间提供单电缆连接的数字协议。因此本实施例的信号传输线芯使用该协议则可以利用一对can总线代替了传统的四对结构的编码器电缆，使得多电缆整合过程能够实现。
37.如图4所示，本实施例的目的是提供一种驱动电机多芯单电缆，包括：并列布置的控制电缆2和信号传输电缆3，控制电缆2和信号传输电缆3的两侧分别布置动力电缆1的两组导体；
38.信号传输电缆3包括至少位于保护层内并列布置的至少两组信号传输导体31，两组信号传输导体31两侧分别设置填充条32。每一组信号传输导体31外侧连接绝缘层。
39.控制电缆2包括位于保护层内并列布置的两组控制电缆导体，每一组控制电缆导体外侧连接绝缘层。
40.保护层包括由内至外依次同轴连接的内屏蔽层41、内编织层42和内包覆层43。
41.动力电缆1的导体外侧均连接绝缘层。
42.动力电缆1、控制电缆2和信号传输电缆3之间具通过填充层5固定在外包覆层6内，外包覆层6外侧同轴连接外编织层7，外编织层7同轴连接护套层8。
43.上述结构中，信号传输电缆的两根导线基于dsl协议，与控制电缆和动力在相同的环境中绞制和邻近布置，配合信号传输电缆和控制电缆各自具有的屏蔽层，使数据传输会对串扰影响相对不敏感(特别是对地串扰)，能够在减少电缆数量的前提下满足使用要求。
44.本实施例中，信号传输电缆3的两组导体，采用基于dsl协议rs485接口的一对(两根)can总线代替了传统意义的四对(八根)结构的编码器电缆，导体制造时采用复合精绞细导体方式，绝缘层为pe/pp材料、物理发泡挤出工艺、适中节距对绞结构，适中节距成缆，高密度编织屏蔽，pur高弹性材料护套挤出。
45.本实施例中，动力电缆的导体(动力线芯)、控制电缆的导体(控制线芯)制造时采用复合精绞细导体方式，单根铜丝外径宜选用0.08mm，绞距的节径比控制在20(一次绞)、15(二次绞)，使用无扭或退扭设备正、反方向复合绞制，不出现跳股、断股现象。
46.本实施例中，信号传输电缆的导体(信号传输线芯)制造时采用22awg(线缆标准)
复合精绞细导体方式，单根铜丝外径宜选用0.08mm，绞距的节径比控制在15(一次绞)、10(二次绞)，使用无扭或退扭设备正、反方向复合绞制，不出现跳股、断股现象。
47.本实施例中，动力电缆的导体外径通常采用0.15mm或更小，大规格导体在运动环境下容易出现断裂导致断电的现象，精绞结构使导体更加柔软，可以适用于各种很小弯折半径的移动敷设场合，延长了使用寿命。
48.本实施例中，动力、控制线芯的绝缘材料采用pe/pp材料，该材料拉伸强度大、拉伸率高、介电系数小，最高可达到400％以上，厚度可以做到更薄，外径小，是非常好的首选材料。由于该种材料的强度大、韧性好，可以更好的适用于运动敷设的安装环境，提升了电缆运动环境下的使用寿命。
49.本实施例中，信号传输线芯采用物理发泡三层共挤工艺，同心度达到90％以上，水中电容：95pf/m，成品中信号传输线芯特性阻抗为110
±
10欧姆，与dsl技术协议中112欧姆的负载电阻基本一致，实现了负载平衡，信号传输距离和稳定性与编码器电缆基本一致，实现了运动敷设安装环境的应用。
50.本实施例中，控制线芯、信号传输线芯采用10-15倍节径比做为对绞绞距的对绞结构，使用无扭或退扭设备绞制，小节距既可以保持柔软性，并且采用了无扭或退扭的加工工艺，消除了金属导体的机械应力，保证电缆在移动敷设场合下对绞的两芯线不容易被分散，防止信号串音、信号丢失的风险。信号传输线芯在对绞时每侧加上一根合适外径的硬材质填充条32，信号传输线芯在受到外力挤压等影响时起到支撑作用，不会容易变形，使信号传输失真或丢失。
51.控制电缆2和信号传输电缆3导体的绝缘层外侧，分别通过内到外同轴布置的内屏蔽层41、内编织层42和内包覆层43，将两组控制电缆2导体和两组信号传输电缆3导体与两组填充条包裹在内。
52.内屏蔽层41可以为铝塑复合带；
53.内编织层42可以为镀锡铜丝；
54.内包覆层43可以为聚酯带。
55.具体的，本实施例中，控制线芯和信号传输线芯对绞制造后用铝塑复合带绕包，铝塑复合带一方面起到包覆对绞线芯的作用，铝塑复合带是由一层聚酯带和一层铝箔结合而成，有一定的弹性，防止线芯受外力拆散，造成信号失真。另一方面，起到屏蔽作用，铝塑复合带可以屏蔽其它元器件高频信号的干扰。
56.本实施例中，控制线芯、信号传输对绞线芯用铝塑复合带绕包完成后，用镀锡铜丝(内编织层42)编织屏蔽，采用更细的0.1mm的镀锡铜丝，编织角度选用30
°‑
60
°
，屏蔽率85％以上。
57.铝塑复合带和编织层形成双层屏蔽结构,可以同时对高频段、低频段两种信号干扰起到保护作用，同时选用了合适的编织丝和编织角度，形成的单电缆更加柔软，更适合于运动型敷设安装。较高的屏蔽率可以满足电磁兼容性指令emc，对电缆起到更好的保护作用。
58.本实施例中，采用线芯整体成缆外径的10-15倍作为总成缆节距，使线缆整体保持紧密性，增加抗拉力，在运动敷设场合下柔软性更强；用无扭的成缆加工工艺，总成缆方向与控制线芯、信号线芯的对绞线方向一致，不损伤信号线芯单元，保持了绞线对原有的形状
和功能，防止信号失真、信号丢失、信号串音和信号衰减过大现象。总成缆时动力线芯与信号线芯对称分布，既可以减小产品尺寸，节约成本，又可以在产品受外力影响时，保持线芯受力均匀、平衡，保证信号传递准确。
59.本实施例中，采用高弹性材料作为护套材料(护套层8)，该材料比传统电机线缆使用的pvc材料其拉伸强度、断裂伸长率、耐磨擦性等性能指标更好，一方面增加了产品本身的抗拉强度，其韧性也大副提升，另一方面由于材料韧性高，增加了线缆自然状况下的弯曲半径，有利于保护运动敷设场合下的线缆受到外力伤害。
60.本实施例中，成品电缆中信号传输线芯特性阻抗为：110ω，衰减《5db/100m，传输速率＞66％。
61.上述结构的电缆，将传统电机的动力电缆、控制电缆和信号传输电缆三种电缆通过dsl技术协议的应用和对电缆结构的调整，整合一种复合单电缆，减少了电缆的使用数量，同时也减少了连接器使用数量，大大降低了使用成本。
62.通过对线缆结构的改变，使得在拖链移动特定场合下线缆的使用寿命提高。
63.可以运用到工业自动化装备和机器人等电机跟随运动的场景，不仅保证了信息传递的准确性，而且使得维护时间延长，减少了人工、材料成本的维保投入。
64.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。