Zarządzanie kablami zyskuje na znaczeniu, ponieważ niezawodność maszyn w ostatnich latach bardzo wzrosła. Co ciekawe, ten pozytywny trend niezawodności jest coraz wyraźniejszy, mimo że roboty z roku na rok stają się bardziej złożone.
Nośniki kablowe zaprojektowane specjalnie dla robotów sześcioosiowych
Metody stosowane do mocowania i prowadzenia przewodów nie do końca się jednak sprawdziły. Od lat 60-tych zarządzanie kablami w robotach nie zmieniło się znacząco i w rzeczywistości jest często całkowicie pomijane. Zarządzanie kablami i przewodami może wydawać się proste, ale w rzeczywistości jest to ważna część każdego dobrze funkcjonującego robota.
Większość ekspertów zgadza się, że jedną z głównych wad projektantów jest niedocenianie kwestii związanych z zarządzaniem kablami. Na przykład, podczas konferencji organizowanej przez organizację Robotic Industries Association (RIA), grupa wiodących integratorów systemów wymieniła problemy związane z kablami jako najważniejszy powód przestojów w komórkach robotyki. Błędy sięgają od splątanych i zakręconych kabli po przerwy, które powodują przestoje, utratę przychodów i reputacji.
Zoptymalizowane zarządzanie kablami
Obecnie stosowane systemy starają się utrzymać kable w stanie statycznym, kiedy wszystko, co działa wokół nich jest dynamiczne. W istocie, zastosowanie jednego, długiego pakietu kabli uniemożliwia ruch w synchronizacji z robotem. Ograniczenia naprężają kable, co przyspiesza awarię. Często zdarza się, że technicy mocno łączą kable zbyt dużymi peszlami, opaskami kablowymi, a nawet taśmą klejącą. Celem takiego działania może być zminimalizowanie plątaniny i zakłóceń w pracy maszyny. Jednak w rzeczywistości, techniki te powodują powstawanie korkociągów i awarie.
Zamiast tego, inżynierowie muszą rozważyć zastosowanie robota sześcioosiowego jako trzech oddzielnych segmentów. Szóstej do trzeciej osi, trzeciej do drugiej osi oraz drugiej do pierwszej osi.
Każdy segment kabla powinien być wyposażony w minimalny prowadnik, odciążenie z pętlami serwisowymi oraz skrzynkę przyłączeniową, która zawiera i chroni złącza elektryczne łączące kable. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, należy stosować się do poniższych zaleceń.
Od szóstej do trzeciej osi
- Stosuj kable odciążające na ruchomym końcu (szósta oś) z pętlą serwisową od jednej do dwóch stóp.
- Kable i węże należy chronić za pomocą modułowego, wieloosiowego nośnika kabli.
- Segmentuj kable na trzeciej osi i zainstaluj puszkę przyłączeniową w celu szybkiej diagnostyki i wymiany kabli.
Od trzeciej do drugiej osi
- Stosuj kable odciążające na trzeciej osi z pętlą serwisową od jednej do dwóch stóp.
- Stosuj modułowy, wieloosiowy nośnik kabli.
- Segmentuj kable i zainstaluj puszkę przyłączeniową na drugiej osi.
Od drugiej do pierwszej osi
- Kable odciążające na drugiej osi z pętlą serwisową od jednej do dwóch stóp.
- Zainstaluj wieloosiowy, odwrotnie zgięty nośnik kablowy w celu ochrony i prowadzenia kabli i węży obracających się wokół robota.
- Segmentuj kable i zainstaluj skrzynkę przyłączeniową na pierwszej osi.
Segmentacja prowadnika na trzy krótsze sekcje zapobiega jego owijaniu, chwytaniu lub zaczepianiu o maszyny oraz minimalizuje naprężenia przewodów. Takie podejście ma zastosowanie do każdego robota sześcioosiowego, niezależnie od producenta i przeznaczenia.
Podczas gdy inne elementy mocujące, takie jak taśmy klejące i owijki wiązek, mogą działać tymczasowo i być tańsze, w dłuższej perspektywie odpowiednio zaprojektowane prowadniki zmniejszają niepotrzebne przestoje i koszty konserwacji.
Dodatkowe wskazówki
Kolejnym krokiem, który wydłuża żywotność kabla, jest zapewnienie odpowiedniego prześwitu wewnątrz prowadnika. Dotyczy to zarówno przewodów elektrycznych, węży pneumatycznych, jak i prowadzenia innych mediów. Odpowiednia przestrzeń w prowadniku kompensuje względne siły pomiędzy kablami i wężami. Dostawcy prowadników zazwyczaj podają te dane.
Prykładowo, ogólne zasady dotyczące nośnika igus® triflex® R są następujące:
- Całkowita średnica kabla i węża nie może przekraczać 60% średnicy nośnika.
- Należy pozostawić co najmniej 10% odstępu pomiędzy dwoma dowolnymi kablami i wężami.
- Kable i węże muszą się swobodnie poruszać wewnątrz prowadnika.
Bezpieczeństwo jest również głównym problemem w komórkach robotycznych. Stosując podejście “Less-is-More”, projektanci mogą pozwolić, aby kable i węże poruszały się swobodnie, ale nie do tego stopnia, aby mogły spowodować obrażenia u pracowników.
W miarę jak roboty sześcioosiowe ewoluują, systemy zarządzania przewodami muszą rozwijać się wraz z nimi. Projektanci powinni brać pod uwagę podejście “Less-is-More” dla każdej aplikacji robota, ponieważ eliminuje ono uszkodzenia kabli, kosztowną konserwację i przestoje. Oczywiście pewną rolę odgrywa również szereg innych elementów, w tym funkcja robota, ograniczenia przestrzenne i budżet. Jednak w przypadku każdej kombinacji istnieje odpowiednie podejście “Less-is-More”. Utrzymuje ono ważne przewody z dala od uszkodzeń, umożliwiając im naśladowanie płynnych ruchów robota sześcioosiowego.
Kable chainflex®
Oprócz odpowiedniego dresspacka, konieczne jest, aby roboty sześcioosiowe stosowały kable dynamiczne zaprojektowane specjalnie do ciągłego zginania. Dwie ważne cechy, które należy wziąć pod uwagę to odporność kabla na skręcanie i ekranowanie.
Ekranowane kable narażone są na większe ryzyko uszkodzenia, ponieważ ciągłe ruchy mogą łatwo doprowadzić do uszkodzenia płaszcza kabla. W miarę możliwości należy stosować nieekranowane kable o wysokiej elastyczności, aby uniknąć problemów.
igus® oferuje swój własny asortyment kabli dla robotów. Należą do nich kable hybrydowe, magistralowe, systemy pomiarowe, światłowodowe, silnikowe, serwo i inne. Wszystkie te kable są specjalnie zaprojektowane i przetestowane w zastosowaniach o wysokim stopniu skręcania. Dzięki temu wiemy, że idealnie nadają się do stosowania w prowadnikach triflex® R.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych oplotów miedzianych, które są przeciwrozwinięte, w przypadku kabli dedykowanych dla robotów, zastosowano odporną na skręcanie, ocynowaną powłokę ekranu z miedzi. Siły działające na kabel przez każdy ruch skrętny są w dużym stopniu absorbowane przez elementy ślizgowe i odbojowe pomiędzy płaszczem, ekranem i izolacją. Zapobiega to przedwczesnemu uszkodzeniu ekranu. Powłoka zewnętrzna wykonana jest z wysokiej jakości mieszanki TPE o szczególnie dobrych właściwościach ścieralnych.
Wnioski
Jeśli pracujesz nad aplikacją złożoną z robotów wieloosiowych, rozważ zastosowanie mniejszego lub większego podejścia do zarządzania okablowaniem. Wydłuży to żywotność przewodów i węży oraz poprawi ogólną wydajność. Jeśli masz jakiekolwiek pytania lub chcesz omówić konkretne zastosowanie, skontaktuj się z nami i porozmawiaj z ekspertem igus®: dmarzec@igus.net.
Dowiedz się więcej na temat Systemu igus® triflex® R – sterowanie ruchem na wszystkich osiach
