Cobot huzalozási útmutató: 9 tervezési szabály a megbízható mozgáshoz

Egy csomagoló OEM 62 együttműködő robotot telepített három vonalra, majd az első negyedévben 11 nem tervezett műszakot veszített, mert a csuklóheveder folyamatosan meghibásodott a szerszám karimája közelében. A kiváltó ok nem a cobot márka volt. Ez egy olyan vezetékcsomag volt, amelyet statikus gépi huzalozáshoz építettek: vegyes táp- és I/O-vezetők egy kötegben, nincs szabályozott szervizhurok, és a hajlítási sugár a kábelátmérő hétszerese alá esett, valahányszor a kar egy dobozba nyúlt. A cserekábelkészlet kevesebb, mint a cella 1%-a. Az állásidő többe került, mint az egész robot.

Egy másik integrátor más megközelítést alkalmazott egy hasonló „válogatás és elhelyezés” cellán. Megosztják a szervo teljesítményét, a kódoló visszacsatolását és az alacsony feszültségű érzékelő áramköreit; a kabátot a mosószeres lemosáshoz illesztette; és érvényesítette, hogy a hordozó kitöltése 60% alatt maradjon. Ez a cella 3 millió cikluson ment át az első tervezett kábelcsere előtt. A lecke egyszerű: a kobot kábelezése korán meghibásodik, amikor a csapatok a mozgást, az árnyékolást és a karbantartást a műhely részleteinek tekintik a tervezési bemenetek helyett.

Ez az útmutató azoknak a vásárlóknak és mérnököknek íródott, akik egyedi kábelszerelvényeket, robotkar belső kábelkötegeit, húzólánc-kábeleket és [szervomotor-kábeleket/servomotor-collas/servo-motor-collas] (szervomotor-köteles) szereznek be. robotok](/applications/collaborative-robots), ipari robotkarok és AGV/AMR rendszerek. Azokra a vezetékezési döntésekre összpontosít, amelyek a legközvetlenebbül befolyásolják az üzemidőt, a szervizelhetőséget és az ismételhető gyártási minőséget.

Miért hibásodik meg hamarabb a kobot kábelezése, mint ahogy azt a csapatok várják?

Az együttműködő robotok mechanikailag kíméletesnek tűnnek, mivel a hasznos teher kisebb, és a sebesség általában a nagy ipari fegyverekénél alacsonyabb. Elektromosan és mechanikailag azonban a kábelrendszer továbbra is dinamikus. A kábelköteg folyamatos hajlítást, alkalmankénti csavarodást, kezelő által hajtott szerszámcseréket, kábeltisztítást és szekrényoldali módosításokat észlel az üzembe helyezés során. A legtöbb korai meghibásodás kisebb kompromisszumok halmozásából fakad: 120 mm-re támasz nélkül lógó csatlakozó, 360 fokos kivezetés helyett copfokkal átkötött pajzs, nagy rugalmasságú kábel olyan útvonalon elhelyezve, amelyhez valóban torziós besorolás szükséges, vagy M8-as érzékelővezeték, amely ugyanabban a tartóban van elhelyezve a motor teljesítménye mellett. Ezen hibák egyike sem tűnik drámainak az 1. napon. Együtt időszakos hibákat generálnak a 3. hónapra.

Ha egy kobot kábelkészletnek 3-5 millió mozgási ciklust kell túlélnie, a húzásmentességet, a hajlítási sugarat és az árnyékolás lezárását a 2. prototípus előtt kell meghatározni, nem a FAT után.

— Hommer Zhao, a Robotics Cable Assembly alapítója

1. szabály: Először térképezze fel a mozgást, a hajlítási sugarat és a szervizhurkot

A helyes vezetékezés a mozgásgeometriával kezdődik, nem a csatlakozókatalógus oldalain. Mérje meg a valós utat az egyes robotpózokon keresztül, ne a végpontok közötti legrövidebb statikus távolságot. A kobotokon a legrosszabb terhelési pont gyakran a szerszámoldali átmenet, ahol a heveder elhagyja a kompakt karöntvényt, és belép az EOAT tartóba. Ennek az átmenetnek elegendő szabad hosszra van szüksége ahhoz, hogy elnyelje a mozgást, de nem annyira laza, hogy a kábel felkorbácsoljon vagy súrlódik. A gyakorlatban a csapatoknak 7x-10x kábelátmérőjű minimális hajlítási sugarat kell meghatározniuk a mozgatható robotkábelhez, kivéve, ha a kiválasztott kábel adatlapja más tesztelt értéket ad. Ha a kar vegyes tengelyeken keresztül forog, ellenőrizze a hajlítást és a csavarodást is, ahelyett, hogy azt feltételezné, hogy a vontatási lánc szám mindent lefed.

1. Rögzítse az otthoni, elérési, helyreállítási és karbantartási pózokat, mielőtt lefagy a heveder hossza.
2. Mérje meg a legkisebb beépített hajlítási sugarat minden bilincsnél, vezetőnél és csatlakozókimenetnél.
3. A szolgáltatási hurok lefoglalása csak ott, ahol a mozgásnak szüksége van rá; az ellenőrizetlen lazaság létrehozza saját kopási pontját.
4. Rögzítse a rajzcsomagon a szorítóközt, a lekötési módot és a megengedett szabadon lógó hosszt.

2. szabály: Különítse el a teljesítményt, a visszacsatolást és a kommunikációs útvonalakat

Számos, szoftverhibának tűnő kobot-probléma a vezetékek elkülönítésének hibája. A motorteljesítmény, a fékvezetékek, a kódolópárok, az Ethernet és a 24 V-os érzékelő I/O nem tartoznak ugyanabba a nem szabályozott kötegbe. A szervokapcsoló élek és a féktranziensek elegendő zajt fecskendezhetnek be az alacsony szintű visszacsatolás vagy az ipari Ethernet-csomagok megrongálásához, különösen akkor, ha egy kompakt kar nem hagy fizikai távolságot. Használjon particionált útválasztást, ahol csak lehetséges: tápellátás az egyik zónában, visszacsatolás és kommunikáció a másikban, és alacsony szintű érzékelők a harmadikban. Ha az útválasztásnak meg kell osztania a vivőt, használjon osztókat, és tartsa távol a csavart érpárú jeláramköröket a nagyáramú vezetőktől.

3. szabály: Válassza ki a kábelszerkezetet a tényleges mozgási útvonalhoz

A cobotokon nem minden mozgó kábelnek kell ugyanaz a felépítése. A belső karok vezetéséhez gyakran kompakt, csavarodástűrő hevederre van szükség. A külső vízszintes mozgást jobban szolgálhatják a dedikált húzólánc-kábelek. A szerszámoldali működtetők gyakran egyesítik a tápellátást és a jelet egy védett öntött kábel-szerelvényben, míg az alapszekrénynél tisztább átmenetre lehet szükség a vezérlőszekrény-vezetékekre. A beszerzési csapatok időt takarítanak meg, amikor nem kérnek egyetlen univerzális kábeltípust, és ehelyett meghatározzák az egyes ágak mozgási zónáját. A 10 millió vontatási lánc ciklust túlélő kábel továbbra is gyorsan meghibásodhat a robot csuklóján belüli kombinált hajlítás-csavar mozgás során.

4. szabály: Védje a csatlakozókat és a feszültségmentesítőket, mint a kopó elemeket

Az együttműködő robotok csatlakozóinak meghibásodása általában először mechanikus, másodsorban elektromos. Egy M8, M12 vagy egyedi kör alakú csatlakozó megfelelhet a megfelelő áram- és IP-célnak, de még mindig meghibásodik, mert a kábelköteg nem támogatja a hátlapot. Használjon hátfalakat, indító- vagy bilincstartókat, hogy az érintkező-végződés ne viselje el a teljes mozgási terhelést. Szerszámcserélők és karvégmodulok esetében határozzon meg egy tartási ellenőrzést, amely magában foglalja a behelyezési erőt, a kihúzási ellenállást és a kábelkilépési szöget a végső összeszerelés után. Ha az alkalmazás ismétlődő szerszámcserét igényel, számolja meg az illeszkedési ciklusokat a tervezési felülvizsgálat során. A 100 ciklusra besorolt ​​csatlakozó nem karbantartásbarát választás egy olyan cellában, amely hetente cseréli a megfogókat.

5. szabály: Földelő pajzsok a ténylegesen hordozott jelhez

Az árnyékolás nem dekoratív fejlesztés. Csak akkor működik, ha a lezárás megegyezik az áramkörrel. A szervo tápkábel árnyékolásainak általában alacsony impedanciájú, 360 fokos földelésre van szükségük mindkét végén, hogy megakadályozzák a nagyfrekvenciás kapcsolási zajokat. A kódoló és egyes adatpajzsok egyvégű földelést igényelhetnek a meghajtó vagy a hálózat kialakításától függően. A lényeg az elektromos funkció betartása, nem pedig egy túlságosan leegyszerűsített ökölszabály. A csapatoknak hozzá kell igazítaniuk gyakorlatukat a berendezés gyártói követelményeihez és az International Electrotechnical Commission szabványokban található tágabb irányítási fegyelemhez, majd dokumentálniuk kell ezt az árnyékolási tervet az összeállítási csomagban. Ha a pajzskezelést az összeszerelőre bízzuk a padon, a terepváltoztatás garantált.

Ritkán látunk olyan helyszíni hibákat, amelyeket egyetlen drámai vezetékezési hiba okoz. Három kisebb kompromisszumot látunk egymásra, amíg a 24 V-os jel a küszöbérték alá nem esik a robotciklus pontosan rossz pontján.

— Hommer Zhao, a Robotics Cable Assembly alapítója

6. szabály: A köpenyt, a tömítést és a hordozót igazítsa a környezethez

Egy tiszta elektronikai labornak, egy raktári AMR dokkolónak és egy élelmiszer-feldolgozó kobotsornak nincs szüksége ugyanarra a kábelköpenyre. A PUR gyakran a legjobb alapértelmezett kopás- és olajállóság. A TPE erősebb lehet a hőmérséklet-ingadozás során történő ismételt hajlításhoz. A szilikon ellenáll a hőnek, de könnyebben eltéphető. A PVC elfogadható lehet egy védett szekrényben, de általában rossz gazdaságos lépés a dinamikus karban. Ugyanez a logika vonatkozik a behatolási tömítésre is: ha a végfelhasználás lemosódást vár el, a katalógusból kimásolt IP-igény helyett határozza meg a csatlakozó tömítését és a fröccsöntési geometriát a valós expozíciós szint körül. Az olyan hivatkozási pontok, mint az IP-kód, a RoHS-irányelv és az ISO 9001, de nem teszik fel a megfelelő beszerzési kérdéseket elengedés előtt.

7. szabály: Tervezze meg a karbantartást a kábelkötegben

A vezetékcsomag csak akkor áll készen a gyártásra, ha a karbantartó technikus találgatás nélkül azonosítani, megvizsgálni és kicserélni. Ez felcímkézett ágakat, hozzáférhető leválasztási pontokat és a szállított kábelkötegnek megfelelő rajzcsomagot jelent. Ez azt is jelenti, hogy a szervizintervallumokat reálisan kell kezelni. Ha a robot két műszakban, a hét öt napján fog működni, és a csuklókábelt 24 hónapos fogyóeszközként kezelik, akkor előre határozza meg a cserelogikát. A legjobb képességek megbeszélések nem arról szólnak, hogy lehetetlenné tenni a kábel cseréjét; arról szólnak, hogy a csere ellenőrzött, gyors és hibabiztos legyen.

• Revízióvezérelt azonosítókkal címkézze fel mindkét végét és minden ágát.
• A helyszínen cserélhető csatlakozókat tartsa elérhető helyen a teljes kar szétszerelése nélkül.
• Használjon aszimmetrikus kulcsozást vagy színkódolást, ha magas a rossz társ kockázata.
• Dokumentálja a pótalkatrészszámokat a teljes kábelkészlethez és a kopásálló ágakhoz.
• Adjon hozzá ellenőrzési kritériumokat a kabát kopásához, a bilincsek lazulásához és a csatlakozók játékához.

8. szabály: Tesztelje a prototípust, mint egy gyártási kábelkészletet

A padon végzett folytonossági teszt nem elég. A prototípus kábelkészleteket a tényleges mozgási útvonalon kell érvényesíteni a valós hasznos teherrel, a gyorsulási profillal és a tisztítási rutinnal. Az elektromos érvényesítésnek tartalmaznia kell a folytonosságot, a szigetelési ellenállást és adott esetben a jel integritását vagy a csomagvesztés ellenőrzését. A mechanikai ellenőrzésnek magában kell foglalnia a kritikus végpontokon végzett húzási teszteket, a hordozó mozgásának megfigyelését, valamint a ciklus utáni ellenőrzést a bilincseknél és a csatlakozókimeneteknél. Ha a program nagy volumenű, használja a prototípus fázist a gyártás elfogadási kritériumainak meghatározására, nem csupán annak bizonyítására, hogy egy kézzel készített minta egyszer mozoghat.

9. szabály: Az alternatívák és a dokumentáció lefagyasztása a méretnövelés előtt

A skála minden dokumentálatlan feltételezést feltár. Egy kísérleti összeállítás fennmaradhat egyetlen csatlakozó tétellel, egy képzett technikussal és egy emlékezetes útválasztási trükkel. A mennyiségi gyártás felülvizsgálatot igényel. Fagyasztható alternatívák vezetékcsaládokhoz, csatlakozókhoz, tömítésekhez, címkékhez és öntőformákhoz. Kösse össze őket ugyanahhoz az elektromos és mechanikai vizsgálati tervhez, amelyet az elsődleges konfigurációhoz használt. Ez különösen fontos egyedi csatlakozómegoldások, hibrid kábelkötegek és minden olyan ág esetében, amely egy kompakt szerszámfejbe kerül. Ha az alternatívákat a megjelenés után vezetik be, akkor azoknak felülvizsgálatot kell kiváltaniuk, nem pedig improvizációt.

A kábeltartó megvédheti a mozgást vagy tönkreteheti azt. Ha a töltés meghaladja a körülbelül 60%-ot, az oldalfal nyomása, a hő és a keresztezési pontok gyorsan megemelkednek, és az első hiba általában a legkisebb jelkábelben jelentkezik.

— Hommer Zhao, a Robotics Cable Assembly alapítója

Vevői ellenőrző lista az ajánlatkérés kiadása előtt

1. Határozzon meg minden mozgási zónát: statikus szekrény, külső vontatólánc, belső kar és szerszámoldali hajlítás.
2. Sorolja fel az áram-, feszültség-, adatsebesség- és árnyékolási követelményeket az egyes áramkörcsoportokhoz.
3. Adja meg a minimális hajlítási sugarat, a várható csavarási szöget és a megcélzott ciklus élettartamát.
4. Határozza meg a környezeti expozíciót: olaj, hűtőfolyadék, fertőtlenítőszer, UV, hegesztési fröccsenés vagy lemosás.
5. Hívja ki a csatlakozó párosítási ciklus elvárásait és a szükséges feszültségmentesítési módszert.
6. Azonosítsa a jóváhagyott helyetteseket és azt, hogy kik engedélyezhetik a helyettesítéseket.
7. Elektromos teszt lefedettség, valamint bármilyen húzási teszt, hajlítási teszt vagy csomagvesztés-ellenőrzés szükséges.
8. Kösse a kábelköteg-revíziót a robotmodellhez, az EOAT-változathoz és a karbantartási dokumentumkészlethez.

GYIK

Mennyi ideig bírja a cobot kábelkészlet?

Nincs becsületes univerzális szám, de a dinamikus kobot ágakat általában 1-5 millió ciklusban határozzák meg a hajlítási sugártól, a csavarodástól, a sebességtől és a környezettől függően. Ha egy szállító nem tudja tesztfeltételhez kötni az élettartam-igényt, akkor a szám a marketing, nem pedig a tervezés.

A táp- és a kódolóvezetékek ugyanazon a kábelhordozón osztoznak?

Igen, de csak ellenőrzött szétválasztással. Használjon elválasztókat, tartsa be a távolságot, és érvényesítse az adott meghajtó- és kódolókövetelményeket. A kompakt cellákban 50 mm-es távolság vagy osztott sáv különbséget tehet a stabil visszacsatolás és az időszakos hibák között.

Milyen hajlítási sugarat használjunk együttműködő robotkábeleknél?

Kezdje a kábel adatlapjával. Ha a tesztelt érték nem áll rendelkezésre, sok csapat 7-10-szeres kábelátmérőt használ konzervatív munkatartományként a kábel mozgatásához. A feszes robotcsuklónál gyakran egyedi irányításra van szükség, mert bármi, ami e küszöb alatt van, felgyorsítja a szál kifáradását.

Mikor van szükség torziós kábelre a húzólánc kábel helyett?

Ha a kábelút többször is csavarodik, különösen méterenként plusz-mínusz 90 fok felett, kérjen torziós konstrukciót. A vontatási lánc minősítések főként az egy síkban történő ismételt hajlítást írják le. A robotcsuklón és a ruhacsomagon gyakran mindkét tesztet együtt kell felülvizsgálni.

Mely csatlakozók a legjobbak a cobot szerszámokhoz és az érzékelő ágakhoz?

Az M8 és M12 gyakori, mert kompaktak, és akár IP67-es vagy magasabb szintű zárt változatokkal is elérhetők, de a helyes válasz az áramerősségtől, a ciklusszámtól és a helyigénytől függ. A nagy változást mutató EOAT programok esetében a párosítási ciklus besorolása és a feszültségmentesítés ugyanolyan fontos, mint az érintkezők mérete.

Mit kell tartalmaznia a cobot vezetékezési ajánlattételnek?

Legalább tartalmazza a rajzokat, a kivezetést, a robotmodellt, az EOAT modellt, a kábel útvonalát, az áramot és a feszültséget, a várható ciklusszámot, a környezetet, a csatlakozó preferenciáit és a szükséges teszteket. Ha a cél egy gyártási program, adja hozzá a jóváhagyott alternatívákat, az éves mennyiséget és a karbantartási cserestratégiát.