講解機器人電纜的種類和特色！移動電纜與固定電纜有何不同？

工廠中運轉的機器人。事實上，支撐這項運動的是一種被稱為「機器人電纜」的特殊線纜。它為機械手臂的關節和感測器提供動力，實現精確的運動。

在本文中，我們將講解機器人電纜的基本知識，例如其結構、類型和標準。讓我們來看看在幕後支援機器人動作的機器人電纜的世界。

什麼是機器人電纜？

機器人電纜用於工業機器人等FA設備的移動部位。重要的是電纜能承受每次運行過程中產生的彎曲和扭曲負荷，並能長時間穩定地供應電力和訊號。

與普通電纜相比，其導體由多根細線絞合而成，使其更耐彎曲，絕緣體和外套採用精心挑選的材料製成，以增強耐油和耐熱性能。

此外，在許多情況下，採用堅固的屏蔽結構來防止通訊失敗，即使在惡劣的工廠環境中也能最大限度地減少噪音的影響。這些設計大大降低了斷開連接的風險，並創建了一種機制來最大限度地減少停機造成的損失。

此外，由於耐磨性和使用壽命是機器人電纜的重要特性，因此它們往往需要滿足比普通電線更嚴格的測試標準。考慮到出口到海外市場，我們生產的產品越來越符合各種國際標準，並實施了全面的安全和品質控制。

正是在這樣的背景下，在工業機器人日益複雜的當今世界，機器人電纜發揮著重要作用。

如果您將其視為不僅一條電力傳輸線，而且是向機器人心臟輸送能量和命令的生命線，您就能更好地理解它的重要性。

機器人電纜結構

機器人電纜比一般佈線電纜構造更精確、更堅固，以適應運動部件的複雜運動。

機器人電纜有四個要素——導體、絕緣體、屏蔽和護套——它們相互補充，以最大限度地減少機械應力和外部環境的影響。

• 導體
• 絕緣
• 盾
• 鞘

我們將詳細解釋每一個。

導體

導體是輸送電力的金屬部件，一般由多根細銅線絞合而成。

在機器人電纜中，電纜以最佳直徑、節距長度和節距方向扭曲，以提高抗彎曲能力。

一般來說，線徑越細，柔韌性越強，但同時也要考慮銅線本身的強度和電阻。因此，找到絞線節距和導線的最佳組合是產品開發的一大挑戰。

透過使用多根小直徑的線材，可分散因反覆彎曲而產生的金屬疲勞，進而減少線材斷裂的發生。控制載流能力和環境溫度以防止導體過熱也很重要。

當機器人的工作環境溫度較高時，可以在設計導體截面積時留出一定的餘量，以適應溫度的升高。這些改進減少了長期運作中的故障，從而使生產線穩定運作。

此外，透過對導體進行表面處理或電鍍，可以防止因氧化或腐蝕而導致的性能下降，降低機器人停止的風險。

絕緣

絕緣層是防止導體之間接觸並防止電氣短路和漏電流的一層。同時，運動部件必須能夠承受較大的運動而不被卡住，可以說決定了機器人電纜的壽命。

通常使用熱塑性彈性體（TPE）和聚氯乙烯（PVC），但根據使用環境，有時也會使用氟樹脂等高性能材料。所有這些材料都具有柔韌性和抗撕裂性，並且能夠最大限度地減少電纜內部的摩擦，同時保持高絕緣性能。

例如，如果要提高耐油性或耐化學性，選擇化學穩定的樹脂並設計混合方法來優化硬度非常重要。此外，設計必須能夠承受反覆操作和外部衝擊產生的熱量，有些製造商甚至進行反覆的現場彎曲測試。

透過精心挑選的材料和製造工藝，我們能夠製造出即使在長時間運行期間絕緣性能也不會下降的機器人電纜。

盾

屏蔽是一種抑制外部雜訊和電磁幹擾的保護層。在需要高速通訊和精確控制的場合，它是防止通訊故障的重要元素。

特別是在需要高精度控制的工業機器人中，即使是微小的訊號幹擾也會導致精度下降。

因此，在電纜內部放置由金屬編織物或鋁箔製成的屏蔽層，以減少電子雜訊的影響。

鞘

護套覆蓋電纜的最外層，扮演物理保護絕緣和屏蔽的角色。

如果護套剝落，內部結構就會暴露出來，導致斷路或短路。

因此，許多產品的表面都很光滑，以防止電纜移動時不必要的壓力集中在表面。

當機械手臂的操作範圍較大或處於多條電纜相互幹擾的環境中時，可能需要考慮護套的表面電阻，並採取措施防止塗層相互摩擦。

機器人電纜的特點

與一般電纜相比，機器人電纜有以下特點：

• 耐彎曲性：由於用於機器手臂等移動部件，因此不易因反覆彎曲而斷裂
• 抗扭曲：可抵抗機器人旋轉運動引起的纜線扭曲
• 耐久性：能承受高速、高加速度和高頻率運行
• 耐環境性：耐熱、耐油、耐化學性等，取決於使用環境

這些特性確保機器人電纜即使在惡劣的環境下也能穩定運作。特別是在工廠生產線上，設備停機可能會造成巨大的損失，機器人電纜的耐用性和可靠性極為重要。

因此許多工廠在註重性價比的同時，也傾向於主動選擇高品質、長壽命的電纜。

在此背景下，機器人電纜已成為工業自動化的關鍵組成部分，開發採用最新技術的產品的競賽也已拉開序幕。

機器人電纜標準

機器人電纜有各種標準和認證來證明其安全性和品質。在國內廣泛採用JIS標準，而出口到海外時則強調符合UL標準。

• JIS標準
• UL 標準

在這兩種情況下，產品設計和測試方法都經過嚴格定義，獲得認證可以提高可靠性。這次，我們就來詳細講解一下這兩個標準。

JIS標準

JIS標準是日本工業界長期使用的品質和測試方法定義標準。

在電線領域，JIS C 3005和JIS C 3521是代表性標準，按照這些標準通過測試的產品將被賦予JIS標誌。

機器人電纜也會根據絕緣性能、耐久性、柔韌性等因素進行評估，因此如果有JIS標誌，國內用戶可以放心使用。

此外，評估標準有時會根據JIS標準的修訂進行更新，製造商始終在努力滿足最新的要求。

UL 標準

UL標準是美國保險商實驗室公司（Underwriters Laboratories Inc.）所製定的美國安全標準。當出口到海外時，UL標準是比較常見的。

許多電氣產品，包括機器人電纜，都要經過多方面的測試，例如燃燒測試和介電強度測試，通過的產品將獲得 UL 認證等認證。

UL 標準有兩種：「UL 認可」和「UL 列名」。

對於機器人電纜來說，其預期用途有明確定義，因此它們獲得了「UL 認證」。

另外，認證也依應用分為MTW（工具機線）、TC（托盤電纜）、CMX（通訊電線電纜）等。

機器人電纜類型

機器人電纜有多種類型，根據用途具有不同的特性。粗略地說，電纜有兩種類型：移動電纜，用於經常移動的場所；固定電纜，用於幾乎不移動的部位。

下面，我們將以簡單易懂的方式解釋每一個的結構和用法。

• 移動電纜
• 固定電纜

透過適當使用這些，可以減少不必要的維護和更換並提高運作效率。

移動電纜

可移動電纜用於經常彎曲或扭曲的區域，例如機器人臂和電纜托架。導體由細線絞合而成，以增加其柔韌性，從而易於處理高速和重複操作。

例如，將銅線分成小段然後扭曲它們，我們創建了一種不易集中應力的結構。

對於絕緣層，我們選擇了一種耐熱、耐油的材料，並對其進行了配方，使其不會粘在電纜內部。

外護套也採用耐磨設計，即使頻繁運動也不易破裂或剝落。

此外，有些類型採用編織屏蔽來抑制噪音，有助於發送高精度控制訊號。

彎曲半徑和行程長度越大，此可動電纜的品質對運轉率的影響就越大。因此，需要更換的配線減少，並且可以維持更長的穩定運作。

固定電纜

固定電纜安裝在機器人的底座和控制裝置等幾乎不移動的部位。
其顯著特徵是絞距比活字略粗，外殼採用較硬的材料製成。

在工廠中，油和化學物質會四處飛濺，因此絕緣體會採用耐油、耐化學腐蝕性強的樹脂。
另一方面，由於它不涉及任何運動，因此不需要抗扭曲的結構，長期環境措施更加重要。當電纜與地板或設備接觸時，耐磨材料可降低損壞的風險。
如果設備易受外部噪音影響，則選擇具有屏蔽結構的類型。

由於需要的處理較少，有時使用較粗、較重的導體來確保充足的電力供應。從而確保了電流的穩定流動和較長的使用壽命，提高了設備的可靠性。

機器人電纜份額

隨著自動化程度的快速進步，全球機器人電纜市場規模逐年擴大。這是因為，不僅工廠自動化程度日益提高的已開發國家，新興國家對工業設備的需求也不斷增加。

國內製造商因提供高品質、耐用的產品而贏得了全球聲譽。特別是日本製造業所擅長的細緻的品質管理以及抗彎曲技術，受到海外用戶的高度評價。

2023年全球市場規模預計約225億日元，其中亞太地區約佔2023年市佔率的40%。

此外，海外廠商也趁著成本優勢進入市場，市場依照用途和價格區間劃分的趨勢日趨分化。日本企業在強調通訊和控制性能的高附加價值電纜市場仍佔有較大份額。

另一方面，在通用領域，亞洲企業的影響力正在擴大，在某些情況下，它們正在搶佔低價產品的需求。未來，預計機器人將變得更加精確和節能，從而導致對功能性更強的電纜的需求增加。

摘要

隨著工廠自動化和工業機器人的普及，機器人電纜已經成為不可或缺的零件。

其特殊的結構和優異的性能確保了其在惡劣的環境下也能穩定運行，為工廠自動化做出貢獻。

隨著工業機器人的日益複雜，對電纜的需求也日益增加，但透過技術創新，其性能得到提升，應用範圍也不斷擴大。

這一演變將透過使用機器人來實現進一步的自動化和節省勞動力，從而提高各行各業的競爭力。

因此，預計機器人電纜市場將隨著機器人的普及和物聯網的進步而持續成長。