Robot Cable Carriers: A Practical Buying Guide

Ένας ολοκληρωτής συσκευασίας αντικατέστησε τρεις αποτυχημένους κλάδους κωδικοποιητή στην ίδια κυψέλη παλετοποίησης σε εννέα εβδομάδες και κατηγορούσε τον προμηθευτή καλωδίων κάθε φορά. Το πραγματικό πρόβλημα ήταν ανάντη: το φορείο ρομπότ χρησιμοποιούσε ένα στενό φορέα καλωδίων γεμάτο με σερβοηλεκτρική ισχύ, ανάδραση, Ethernet και πνευματική σωλήνωση άνω του 70% πλήρωσης. Κάθε γεγονός επιτάχυνσης ανάγκαζε τη δέσμη να τρίβεται με τον εαυτό της και κάθε στάση οδήγησε την πίεση του πλευρικού τοιχώματος στα μικρότερα καλώδια σήματος. Οι ανταλλακτικές ζώνες δεν ήταν η βασική αιτία. Η διάταξη του φορέα ήταν.

Οι μεταφορείς καλωδίων ρομπότ φαίνονται απλοί επειδή είναι μηχανικό υλικό τυλιγμένο γύρω από ηλεκτρικό περιεχόμενο. Στην πράξη, αποφασίζουν εάν ένα κινούμενο καλώδιο βλέπει ελεγχόμενη ακτίνα κάμψης, σταθερό διαχωρισμό, προβλέψιμη φθορά και λειτουργική δρομολόγηση ή αν περνά τη ζωή του στρίβοντας, ισοπεδώνοντας και συγκρούοντας με γειτονικές γραμμές. Όταν οι αγοραστές καθορίζουν το λάθος μέγεθος φορέα ή μείγμα φορτίου, ακόμη και ένα καλοφτιαγμένο συγκρότημα καλωδίων αρχίζει να παλιώνει νωρίς.

Αυτός ο οδηγός απευθύνεται σε ομάδες μηχανικών που προμηθεύονται καλώδια αλυσίδας έλξης, καλώδια σερβοκινητήρα, καλώδια αισθητήρων και σήματος και ρομπότ έτοιμα για κίνηση arms](/applications/industrial-robot-arms), collaborative robots and AGV/AMR platforms. Ο στόχος είναι να σας βοηθήσει να ταιριάξετε το μέγεθος του φορέα, την κατασκευή του καλωδίου και τα δεδομένα RFQ πριν το πρώτο πρωτότυπο εισέλθει στη δοκιμή κίνησης.

Γιατί οι αστοχίες του φορέα καλωδίων ξεκινούν στο σχέδιο

Ένας καλωδιακός φορέας δεν διορθώνει εκ των υστέρων ένα κακό πακέτο κίνησης. Διαχειρίζεται μόνο αυτό που του δίνει η ομάδα σχεδιασμού: μήκος διαδρομής, ακτίνα κάμψης, βάρος φορτίου, επιτάχυνση, ακαμψία καλωδίου, διάμετρος σωλήνα και στρατηγική διαχωρισμού. Εάν το σχέδιο αντιμετωπίζει όλες τις κινούμενες γραμμές ως μια δέσμη, ο φορέας γίνεται ένα κουτί τριβής. Εάν το σχέδιο ορίζει κάθε κύκλωμα κατά διάμετρο, κατηγορία κίνησης και ελάχιστη ακτίνα κάμψης, ο φορέας γίνεται ένα ελεγχόμενο σύστημα δρομολόγησης.

Αυτή η διάκριση έχει σημασία γιατί η κίνηση της ρομποτικής δεν συγχωρεί. Ένας γραμμικός έβδομος άξονας μπορεί να κάνει κύκλους εκατομμύρια φορές το χρόνο. Μια γάστρα, ένα σετ φόρεμα cobot ή μια τσουλήθρα που φροντίζει τη μηχανή μπορεί να εκθέσει το ίδιο κλαδί σε επαναλαμβανόμενες επιταχύνσεις, κραδασμούς και συντρίμμια. Τα πλαίσια ηλεκτρικής ασφάλειας, όπως το IEC 60204-1 αναμένουν ότι η καλωδίωση θα προστατεύεται από μηχανικές βλάβες, ενώ η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα ζεύγη σημάτων. Επομένως, η επιλογή φορέα είναι τόσο μηχανική όσο και ηλεκτρική απόφαση.

Εάν ένας φορέας ρομπότ είναι γεμάτος πάνω από περίπου 60% χρησιμοποιήσιμο γέμισμα την πρώτη ημέρα, το πρόγραμμα ξοδεύει ήδη το αυριανό περιθώριο αξιοπιστίας. Η πρώτη αστοχία μπορεί να εμφανιστεί σε ένα καλώδιο σήματος, αλλά η βασική αιτία είναι συνήθως η πυκνότητα διάταξης και όχι η ποιότητα του αγωγού.

— Hommer Zhao, Ιδρυτής, Robotics Cable Assembly

Οι επτά εισαγωγές φορέα που αγοραστές θα πρέπει να κλειδώσουν πριν από την RFQ

Οι προμηθευτές μπορούν να αναφέρουν γρήγορα έναν μεταφορέα μόνο με έναν αριθμό ταξιδιού και μια λίστα καλωδίων, αλλά αυτή η προσφορά θα κρύψει τις υποθέσεις. Τα καλά RFQ καθορίζουν πώς συμπεριφέρεται το κινούμενο σύστημα, τι πρέπει να φέρει κάθε γραμμή και πού μπορεί να συμβούν μελλοντικές αλλαγές. Χωρίς αυτές τις πληροφορίες, ο φορέας επιλέγεται σε εξωτερικές διαστάσεις αντί για πραγματική διάρκεια ζωής.

1. Αναφέρετε τη συνολική διαδρομή, το μη υποστηριζόμενο μήκος, την ταχύτητα και την μέγιστη επιτάχυνση για τον κινούμενο άξονα και όχι μόνο για το φάκελο του μηχανήματος.
2. Καταγράψτε κάθε κινούμενη γραμμή με εξωτερική διάμετρο, βάρος, ελάχιστη δυναμική ακτίνα κάμψης και εάν είναι ισχύς, ανάδραση, δεδομένα, πνευματική ή ρευστή.
3. Προσδιορίστε ποια κυκλώματα πρέπει να διαχωριστούν, ιδίως σερβομηχανισμός έναντι ζεύγη κωδικοποιητή, Ethernet ή χαμηλού επιπέδου αισθητήρων.
4. Καθορίστε το περιβάλλον: πιτσίλισμα συγκόλλησης, ομίχλη λαδιού, έκπλυση, λεπτή σκόνη, έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία ή καθαρός αυτοματισμός εσωτερικού χώρου.
5. Αναφέρετε τις προσδοκίες σέρβις, όπως μελλοντικά ανταλλακτικά κυκλώματα, διαστήματα αντικατάστασης πεδίου και εάν οι τεχνικοί πρέπει να έχουν πρόσβαση σε έναν κλάδο χωρίς να αφαιρέσουν ολόκληρο το πακέτο.
6. Καθορίστε τον προσανατολισμό τοποθέτησης και τον τύπο κίνησης: οριζόντια, κατακόρυφη, πλευρικά τοποθετημένη, χωρίς υποστήριξη, στρέψη ή πολλαπλών αξόνων σετ φορέματος.
7. Ορίστε εκ των προτέρων στόχους επικύρωσης, συμπεριλαμβανομένης της διάρκειας δοκιμής κύκλου, των απαιτήσεων συνέχειας, των ελέγχων μόνωσης και της επαλήθευσης σήματος μετά τη δοκιμή.

Αυτό είναι επίσης το σημείο όπου οι αγοραστές πρέπει να διαχωρίσουν την εσωτερική δρομολόγηση ρομπότ από την πραγματική δρομολόγηση φορέα. Ένα καλώδιο που αποδίδει καλά μέσα σε μια προστατευμένη εσωτερική πλεξούδα βραχίονα ρομπότ ενδέχεται να εξακολουθεί να αποτυγχάνει σε έναν φορέα υψηλού κύκλου εάν η τριβή του μπουφάν, ο σχεδιασμός του κλώνου ή η βαθμολογία κάμψης του είναι λανθασμένη. Ο φορέας και το καλώδιο πρέπει να κατασκευαστούν ως ένα σύστημα κίνησης.

Πώς να διαμορφώσετε το μέγεθος του φορέα και να αποφασίσετε πότε είναι υποχρεωτικά τα διαχωριστικά

Το μέγεθος του φορέα ξεκινά με τη μεγαλύτερη και πιο σκληρή γραμμή, όχι τη μέση. Η τροφοδοσία σερβομηχανισμού, το υβριδικό καλώδιο σήματος ισχύος συν ή ο πνευματικός εύκαμπτος σωλήνας καθορίζουν συχνά το ύψος και την ακτίνα κάμψης του θαλάμου. Μετά από αυτό, ο σχεδιασμός πρέπει να εμποδίζει τα καλώδια να διασταυρώνονται, να στοιβάζονται απρόβλεπτα ή να πιέζουν μικρότερες γραμμές κατά την επιτάχυνση. Τα διαχωριστικά δεν είναι προαιρετικά όταν διαφορετικές κατηγορίες καλωδίων μοιράζονται το ίδιο κινούμενο σύστημα. Είναι αυτά που εμποδίζουν τις βαριές γραμμές να γίνουν λεπτές.

Πολλοί αγοραστές συγκρίνουν μόνο το εξωτερικό πλάτος και την τιμή του φορέα. Αυτό χάνει το εμπορικό ζήτημα. Ένας ελαφρώς ευρύτερος φορέας με διαχωριστικά συχνά κοστίζει λιγότερο στο πρόγραμμα από μια συμπαγή αλυσίδα που αναγκάζει την προσαρμοσμένη επανεξέταση, την επαναλαμβανόμενη αντιμετώπιση προβλημάτων ή την έγκαιρη αντικατάσταση των βιομηχανικών καλωδίων Ethernet και συναρμολογήσεων καλωδίων can bus. Η σωστή σύγκριση είναι το συνολικό κόστος του συστήματος κίνησης, όχι μόνο η τιμή αλυσίδας.

Οι δύο αριθμοί που ζητάω πρώτα είναι η ελάχιστη δυναμική ακτίνα κάμψης και ο προγραμματισμένος λόγος πλήρωσης. Εάν μια ομάδα δεν μπορεί να απαντήσει σε αυτά τα δύο στοιχεία, συνήθως εξακολουθεί να αγοράζει έναν φορέα ως υλικό καταλόγου αντί ως στοιχείο διάρκειας κίνησης.

— Hommer Zhao, Ιδρυτής, Robotics Cable Assembly

Λάθη καλωδίων που μειώνουν τη διάρκεια ζωής του φορέα ακόμα και όταν η αλυσίδα είναι σωστή

Ένας φορέας κατάλληλου μεγέθους εξακολουθεί να αποτυγχάνει εάν τα καλώδια στο εσωτερικό του επιλέχθηκαν για στατική δρομολόγηση. Αυτό είναι ένα συνηθισμένο λάθος προμήθειας σε έργα μετασκευής ρομπότ: η μηχανική ομάδα αγοράζει έναν αξιόπιστο φορέα και, στη συνέχεια, η ηλεκτρική ομάδα τον γεμίζει με σύρμα ντουλαπιού γενικής χρήσης, καλουπωμένα κορδόνια μπαλωμάτων ή καλώδια με βαριά πλεξούδα με κακή δυναμική συμπεριφορά. Το αποτέλεσμα φαίνεται σωστό στο FAT και αποτυγχάνει στην κίνηση.

• Μην αντικαθιστάτε το στατικό καλώδιο ελέγχου PVC όπου απαιτείται κατασκευή συνεχούς ευκαμψίας PUR ή TPE για εκατομμύρια κύκλους.
• Μην εκτελείτε ισχύ σερβομηχανισμού υψηλού ρεύματος στον ίδιο θάλαμο με τον κωδικοποιητή, τον αναλυτή ή τις ευαίσθητες γραμμές δεδομένων, εκτός εάν η οικογένεια καλωδίων και η στρατηγική διαχωρισμού έχουν σχεδιαστεί μαζί.
• Μην υποθέτετε ότι οι χυτευμένοι σύνδεσμοι ταιριάζουν στις ζώνες εισόδου και εξόδου του φορέα. πολλοί αποτυγχάνουν επειδή η γεωμετρία του πίσω κελύφους δημιουργεί μια άμεση παραβίαση κάμψης.
• Μην αγνοείτε το βάρος του καλωδίου. Ένας εύκαμπτος σωλήνας ή ένα υβριδικό καλώδιο που είναι μόνο 2 mm μεγαλύτερο μπορεί να αλλάξει ουσιαστικά το πλευρικό φορτίο του φορέα σε μεγάλη διαδρομή.
• Μην δένετε τη δέσμη τόσο σφιχτά ώστε τα καλώδια να μην μπορούν να επανατοποθετηθούν φυσικά μέσα στην αλυσίδα. Η ελεγχόμενη κίνηση είναι το σημείο του φορέα.

Για τους αγοραστές που εργάζονται σε ρομπότ, μεταφορείς και πίνακες ελέγχου, αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η καλωδίωση ντουλαπιού ελέγχου και η δρομολόγηση κινούμενου άξονα δεν πρέπει ποτέ να αντιμετωπίζονται ως το ίδιο πακέτο προμήθειας. Το σύρμα του ντουλαπιού βελτιστοποιεί για παραγγελία περιβλήματος και τερματισμούς. Το καλώδιο μεταφοράς βελτιστοποιεί την κίνηση, τη συμπεριφορά τριβής και την ηλεκτρική σταθερότητα μακρού κύκλου. Η ανάμειξη αυτών των προτεραιοτήτων είναι ακριβή.

Όταν ένα ρομπότ δεν πρέπει να χρησιμοποιεί καθόλου αλυσίδα έλξης

Δεν ανήκει κάθε κινούμενος κλάδος ρομπότ σε μια αλυσίδα έλξης. Εσωτερικά πακέτα φορεμάτων ρομπότ, σφιχτά τσεκούρια καρπού, αρθρώσεις με μεγάλη στρέψη και μερικοί βραχίονες cobot χρειάζονται δρομολόγηση ή εσωτερικές ιμάντες με βαθμολογία στρέψης αντί για διαχείριση τύπου φορέα. Μια αλυσίδα έλξης είναι εξαιρετική για ελεγχόμενη γραμμική διαδρομή. Είναι κακή απάντηση όταν η κυρίαρχη κίνηση στρίβει μέσω του συμπαγούς χώρου άρθρωσης.

Αυτό το σημείο απόφασης είναι ιδιαίτερα σημαντικό σε έργα συνεργατικού ρομπότ και συμπαγή ανθρωποειδή ρομπότ όπου έχουν σημασία η ασφάλεια φακέλου, η αφή και η οπτική καθαριότητα. Εάν το πρόβλημα δρομολόγησης είναι πραγματικά μια ελαφριά εξωτερική πλεξούδα, η προσθήκη ενός φορέα μπορεί να λύσει ένα πρόβλημα ενώ δημιουργεί τρία άλλα: υπερβολική μάζα, περιορισμένη άρθρωση και σκληρότερη υγιεινή.

Για μια αληθινή άρθρωση ρομπότ, η λανθασμένη αλυσίδα έλξης μπορεί να αποτύχει γρηγορότερα από καμία αλυσίδα έλξης, επειδή αναγκάζει τη λογική γραμμικής δρομολόγησης σε μια διαδρομή στρέψης κίνησης. Όταν ο άξονας στρίβει κατά ±180 μοίρες ή περισσότερο, θέλω δεδομένα στρέψης πριν θέλω δεδομένα αλυσίδας.

— Hommer Zhao, Ιδρυτής, Robotics Cable Assembly

Έλεγχοι επικύρωσης που πρέπει να γίνουν πριν από την κυκλοφορία της παραγωγής

Οι αποφάσεις μεταφορέων θα πρέπει να επικυρώνονται ως σύστημα, όχι ως μεμονωμένα μέρη. Μια δοκιμή συνέχειας μόνο στο καλώδιο δεν αποδεικνύει ότι ο φορέας λειτουργεί. Ομοίως, μια μηχανική επίδειξη ταξιδιού χωρίς ηλεκτρικό φορτίο δεν αποδεικνύει τη σταθερότητα του σήματος. Πριν από την κυκλοφορία, οι αγοραστές θα πρέπει να ζητήσουν αποδεικτικά στοιχεία δοκιμής που συνδυάζουν κίνηση, δρομολόγηση και ηλεκτρική απόδοση.

Συχνές ερωτήσεις

Ποια αναλογία πλήρωσης είναι ασφαλής για έναν φορέα καλωδίων ρομπότ;

Ένας πρακτικός στόχος είναι να αφήσετε τουλάχιστον 40% ελεύθερο χώρο, πράγμα που σημαίνει ότι θα παραμείνετε κοντά στο 60% χρησιμοποιήσιμο γέμισμα ή χαμηλότερο μόλις ληφθούν υπόψη τα διαχωριστικά. Τα ακριβή όρια εξαρτώνται από την ακαμψία του καλωδίου, την ταχύτητα διαδρομής και τον σχεδιασμό του θαλάμου, αλλά οι αγοραστές θα πρέπει να αποφεύγουν να εγκρίνουν έναν φορέα που είναι ουσιαστικά γεμάτος στο SOP.

Τα καλώδια τροφοδοσίας κωδικοποιητή και σερβομηχανισμού χρειάζονται ξεχωριστούς θαλάμους;

Σε πολλά συστήματα ρομπότ, ναι. Όταν ο σερβομηχανισμός και ο κωδικοποιητής ή άλλα κυκλώματα ανάδρασης χαμηλού επιπέδου κινούνται μαζί, ο φυσικός διαχωρισμός μειώνει τον κίνδυνο τριβής και συμβάλλει στη διατήρηση της απόδοσης EMC. Εάν ένας προμηθευτής προτείνει έναν κοινόχρηστο θάλαμο, ρωτήστε ποια δεδομένα θωράκισης, απόστασης και επικύρωσης υποστηρίζουν αυτήν την επιλογή.

Μπορώ να χρησιμοποιήσω τυπικό καλώδιο ελέγχου μέσα σε μια αλυσίδα έλξης;

Συνήθως όχι για συνεχή κίνηση. Το τυπικό καλώδιο ντουλαπιού μπορεί να λειτουργεί για περιστασιακούς βρόχους σέρβις, αλλά τα ταξίδια υψηλού κύκλου συνήθως χρειάζονται συνεχή ελαστική κατασκευή, πιο σφιχτό σχεδιασμό και υλικά μπουφάν όπως PUR ή TPE. Εάν ο στόχος είναι εκατομμύρια κύκλοι, το στατικό καλώδιο είναι η λανθασμένη προεπιλογή.

Πόση πλεονάζουσα χωρητικότητα πρέπει να περιλαμβάνει ένας μεταφορέας;

Για τα περισσότερα προγράμματα αυτοματισμού, η κράτηση 10-15% επιπλέον χρησιμοποιήσιμου πλάτους είναι ένας πρακτικός κανόνας σχεδιασμού. Αυτό το μικρό περιθώριο συχνά αποτρέπει έναν πλήρη επανασχεδιασμό φορέα όταν προστίθεται ένας κλάδος αισθητήρα, γραμμή Ethernet ή πνευματικός σωλήνας κατά τη διάρκεια της πιλοτικής λειτουργίας ή της κλιμάκωσης.

Πότε πρέπει ένα ρομπότ να χρησιμοποιεί εσωτερική ζώνη αντί για φορέα καλωδίων;

Χρησιμοποιήστε μια εσωτερική πλεξούδα ή μια δρομολόγηση εστιασμένη στη στρέψη όταν η κυρίαρχη κίνηση στρίβει μέσα από συμπαγείς αρθρώσεις αντί για μεγάλη γραμμική διαδρομή. Τα τσεκούρια των καρπών, οι αρθρώσεις των αγκώνων και οι συμπαγείς βραχίονες cobot ταιριάζουν συχνά σε αυτό το σχέδιο. Η απόφαση δρομολόγησης πρέπει να ακολουθεί τον τύπο κίνησης, όχι τη συνήθεια.

Τι πρέπει να στείλω σε έναν προμηθευτή για μια γρήγορη και ακριβή προσφορά;

Στείλτε το μήκος διαδρομής, την ταχύτητα, την επιτάχυνση, τον προσανατολισμό τοποθέτησης, τις διαμέτρους καλωδίων και εύκαμπτων σωλήνων, την ελάχιστη ακτίνα κάμψης ανά γραμμή, τους κανόνες διαχωρισμού, το περιβάλλον, τη διάρκεια ζωής του κύκλου στόχου και οποιαδήποτε προτιμώμενη μάρκα φορέα ή όριο φακέλου. Με αυτές τις εισροές, ένας προμηθευτής μπορεί συνήθως να επιστρέψει μια ιδέα δρομολόγησης και μια ρεαλιστική προσφορά πολύ πιο γρήγορα.