Czym wyróżniają się przewody do robotów?
HelukabelRozwój robotów przemysłowych pociąga za sobą konieczność odpowiedniego dostosowania okablowania. Konwencjonalne przewody, jakie znajdziemy w wielu aplikacjach przemysłowych, mogą bowiem źle znosić duże obciążenia i powtarzalne ruchy w kilku płaszczyznach. Żeby więc zagwarantować nieprzerwane zasilanie i przesył danych z jednostki robotycznej i do niej, niezbędne jest użycie specjalistycznych przewodów.
- Przewody do robotów są odpowiedzialne za realizację różnych zadań
- Powtarzalna praca w kilku płaszczyznach wymusza inną konstrukcję kabli do robotów
- Na co zwracać uwagę podczas wyboru okablowania do robotów?
- Dla poprawnej pracy okablowania istotny jest również dobór odpowiedniego asortymentu dodatkowego
Powiązane firmy
Według najnowszego raportu Międzynarodowej Federacji Robotyki („World Robotics 2021”) na koniec 2020 r. w zakładach produkcyjnych na całym świecie zainstalowanych było już ponad 3 mln robotów przemysłowych. Natomiast według prognoz tej samej instytucji liczba ta do 2024 r. zwiększy się o kolejne 2 mln robotów. Z pewnością to dobra informacja dla firm z branży robotycznej, ale także dla tych wszystkich, które odpowiadają za dostarczanie osprzętu niezbędnego do sprawnego funkcjonowania robotów. Mowa tu m.in. o producentach różnego rodzaju przewodów.
Przewody do robotów, czyli jakie?
Okablowanie jest niezwykle ważnym elementem wyposażenia każdego robota przemysłowego. I choć mamy do czynienia z niezwykle szerokim asortymentem tej grupy produktowej (przewody zasilające, sterujące, do systemów pomiarowych, pneumatyczne czy odpowiedzialne za komunikację i transmisję danych), każdy z przewodów musi spełniać podobne wymagania, które wynikają ze specyfiki pracy robota przemysłowego.
– Podstawowym zadaniem tych przewodów jest zarówno zasilanie serwomotorów, jak i komunikacja z enkoderami – mówi Arkadiusz Błaut, koordynator działu technicznego robotów w FANUC Polska. – Ze względu na wymagania dzisiejszych aplikacji i chęć wyjścia naprzeciw potrzebom klientów z różnych branż zazwyczaj dochodzą do tego sygnały dyskretne, zasilanie peryferii na ramieniu robota lub komunikacja z systemem wizyjnym. Także one są kontrolowane z poziomu kontrolera i muszą być dostarczone do robota tymi samymi przewodami. Producenci przewodów muszą zatem spełnić wiele kryteriów. Muszą też zapewnić bardzo wysoką jakość produktu, aby komunikacja odbywała się bez zakłóceń.
Przewody do robotów muszą być przede wszystkim dostosowane do ciągłej pracy w ruchu skrętnym, która wynika z toru, jakim porusza się ramię robota. I to najczęściej ruchu wykonywanego ze sporymi prędkościami. Oznacza to, że oddziałują nanie inne siły niż w przypadku przewodów, które realizują bardziej tradycyjny ruch liniowy.
Występują więc naprzemienne obciążenia gnące, do których dochodzą częste zmiany średnicy przewodu. Mimo ciągłego ruchu w różnych płaszczyznach przewody nie powinny się ocierać ani o siebie, ani o elementy konstrukcyjne robota czy innych obiektów, które znajdują się w pobliżu.
Jak dodaje Arkadiusz Błaut, przewody łączące jednostkę mechaniczną robota i jego kontroler są tak samo ważnym elementem systemu jak wydajny kontroler czy niezawodna jednostka mechaniczna. W związku z tym wiodący producenci robotów decydują się na dedykowane rozwiązania, które zapewnią stabilną i bez awaryjną pracę oraz najlepsze para metry.
Jest to o tyle istotne, że źle dobrane okablowanie lub jego ewentualne uszkodzenie może prowadzić do awarii, a w konsekwencji do przerwy w produkcji. Nawet jeżeli sama naprawa (np. wymiana uszkodzonego przewodu) nie będzie bardzo kosztowna, to już przerwa w produkcji może przynieść przedsiębiorstwu poważne straty.
Podstawowe różnice między kablami do robotów a innymi przewodami
Wspomniana powtarzalna praca w ruchu skrętnym w kilku płaszczyznach wymusza inną konstrukcję kabli. Przede wszystkim przewody do robotów powinny być dużo bardziej zwarte i mocniej skręcone, a przy tym także wyposażone w płaszcz wytłaczany pod wysokim ciśnieniem. Dzięki takiej budowie przewód może dużo łatwiej dostosować się do ruchu prowadnika.
Również Agata Sondej z Cloos-Polska zwraca uwagę, że przewody do robotów przemysłowych determinowane są przede wszystkim przez ruch skrętny, który wykonują: – W praktyce oznacza to, że przewody powinny mieć zastosowany luźniejszy przeplot i być na tyle trwałe, żeby zarówno mogły swobodnie poruszać się w kilku płaszczyznach, jak i były wytrzymałe na powtarzalność ruchów w zdefiniowanej liczbie roboczogodzin – najczęściej kilku milionów ruchów.
– Jedną z ważnych właściwości przewodów jest zastosowanie wytłaczanego płaszcza wewnętrznego wykonanego pod wysokim ciśnieniem wraz z wypełnieniem przestrzeni międzyżyłowej. Stanowi on podporę dla ekranu i zapewnia swobodny skręt na długości okablowania. Podobnie jest z konstrukcją samego ekranu przewodu. Musi być zarówno wytrzymała, jak i elastyczna. Ma to na celu utrzymanie swobody ruchów przewodów, aby przy naprężeniach zminimalizować siły odziałujące, które mogą powodować szybsze pękanie żył – objaśnia Agata Sondej.
Taka konstrukcja kabla sprawia, że średnica przeplotu ulega zmianie zależnie od kąta skrętu przewodu. Natomiast aby zrównoważyć siły, które działają na żyły, są one łączone w zespoły o specjalnej konstrukcji – dostosowanej do pracy w warunkach dynamicznych ruchów skrętnych. Niekiedy są też uzupełniane o elementy tłumiące drgania i owijane fizeliną, która dodatkowo absorbuje siły skrętne.
Wysokie wymagania co do odporności na trudne warunki pracy stawiane są przede wszystkim przewodom ekranowanym. Ponieważ duże siły, jakie oddziałują na przewód, mogą doprowadzić do uszkodzenia ekranu, często powyżej i poniżej niego stosuje się elementy ślizgowe.
Ich podstawowym zadaniem jest zwiększenie swobody ruchów ekranu (zarówno względem przewodu wewnętrznego, jak i płaszcza). Ekran ma konstrukcję przeplotu z elementami, które tłumią drgania. Tego typu konstrukcja zapewnia całemu przewodowi odpowiednią swobodę ruchu oraz ogranicza siły rozciągające i ściskające.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Na co zwracać uwagę przy wyborze przewodów do robotów?
Nie wszyscy producenci kabli i przewodów do zastosowań przemysłowych mają obecnie w portfolio produkty przeznaczone do robotów. Mimo to oferta rynkowa w tym obszarze jest już całkiem szeroka. Warto więc kierować się przy wyborze okablowania kilkoma najważniejszymi kryteriami.
Według Agaty Sondej, wybierając przewody do robotów, należy w pierwszej kolejności zwrócić uwagę na ich producenta. Okablowanie od sprawdzonych dostawców będzie gwarantowało nie tylko terminową dostawę, ale przede wszystkim jego zgodność ze wszelkimi normami, certyfikatami i dopuszczeniami do użytkowania. Właściwości rekomendowanych przewodów jest naprawdę wiele.
– Warto też mieć na uwadze, czy interesujące nas przewody są odporne na oleje, płyny chłodzące, czy nie zawierają ołowiu ani silikonów, ani nie rozprzestrzeniają płomieni. Ze względu na ich umiejscowienie warto wziąć pod uwagę to, aby były także odporne na działanie drobnoustrojów, hydrolizy czy promieni UV. Należy mieć także na uwadze ewentualne ryzyko przestojów pracy robota w wypadku uszkodzeń okablowania. Wówczas olbrzymie znaczenie odgrywa długość gwarancji wszystkich komponentów mechanicznych przewodów oraz warunki ich wymiany – wyjaśnia Agata Sondej.
Arkadiusz Błaut zwraca uwagę na nieco inne aspekty. Według niego najważniejszym kryterium wyboru przewodów jest aplikacja, w jakiej będzie pracował robot. Podczas konfiguracji swojej jednostki należy zwrócić uwagę, czy robot będzie pracował w miejscu, czy będzie się poruszał na torze jezdnym lub windzie. Zależnie od aplikacji, w której będą pracowały przewody, konieczne jest zastosowanie takich przewodów, które z zachowaniem odpowiednich parametrów są odporne na zginanie lub skręcanie.
– Należy też zwrócić uwagę, na działanie jakich substancji chemicznych przewody mogą być narażone. Istotnym parametrem jest też sama długość przewodu, która nie może być za duża, ze względu na pojemności pasożytnicze, których chcemy unikać, kiedy zależy nam na bezawaryjnej i stabilnej pracy całego stanowiska – dodaje Arkadiusz Błaut.
Dodatkowy asortyment do przewodów do robotów
Nie bez znaczenia dla sprawnego i długiego funkcjonowania okablowania są także dodatkowe elementy. Doskonałym przykładem takiego asortymentu są prowadniki kablowe. Ich głównym zadaniem jest uporządkowane poprowadzenie kabli, aby się nie poplątały ani nie pogięły.
Stosowane wciąż rozwiązania oparte na peszlu do kabli także pozwalają zebrać przewody w jedną wiązkę. Kłopoty pojawiają się jednak, kiedy peszel jest stale poddawany siłom rozciągającym i zginającym.
W takich sytuacjach zdecydowanie bardziej sprawdzają się specjalistyczne prowadniki. Są dużo lepiej chronione przed naprężeniami mechanicznymi z powodu rozciągania, skręcania i zginania. Jednocześnie pełnią funkcje ochronne przed kontaktem przewodów z drobinkami kurzu i innych cząstek stałych, a także wilgocią czy chemikaliami.
Przewody do robotów w erze Przemysłu 4.0
Wdrażanie rozwiązań z zakresu Przemysłu 4.0 nie omija robotów, a także przeznaczonego do nich okablowania. Niewątpliwie już najbliższa przyszłość (choć pierwsze rozwiązania są już na rynku) będzie w dużej mierze należeć do rozwiązań, które będą umożliwiać przewidywanie zużycia kabli zgodnie z metodą predykcyjnego utrzymania ruchu.
Dzięki temu, że we właściwym momencie będzie można przeprowadzić odpowiednie działania serwisowo-naprawcze, zwiększy się szansa na uniknięcie poważniejszej awarii – jaka mogłaby mieć miejsce w przypadku innych metod utrzymania ruchu.
Żeby przewód mógł samodzielnie przewidzieć moment zużycia i powiadomić o tym operatora, niezbędne są systemy czujników, które będą w stanie na bieżąco mierzyć zużycie poszczególnych komponentów. Jeśli stan danego elementu zbliży się niebezpiecznie blisko do ustalonej z góry granicy lub ją osiągnie, nastąpią odpowiednie działania.
Może być to wysłanie sygnału alarmowego do jednostki centralnej. Wtedy, na podstawie otrzymanej informacji, zostanie przeprowadzona odpowiednia analiza, która powinna wykazać, czy dany element będzie mógł być np. naprawiony, czy też niezbędna jest jego wymiana.
Czy świat robotów będzie mógł w przyszłości istnieć całkowicie bez przewodów? Możemy sobie wyobrazić, że niektóre rodzaje kabli odejdą do lamusa i pojawią się wydajne systemy bezprzewodowe. Wizja robota przemysłowego, który będzie zupełnie pozbawiony okablowania, z całą pewnością nie jest jednak kwestią najbliższych lat.
O Autorze
