Cabos para Servomotor: Como Especificar Cabos de Potência, Encoder e Retroalimentação para Sistemas de Accionamento em Robótica

Um engenheiro de controlo de movimento numa integradora de primeiro nível do sector automóvel instalou o cabo de potência do servo no mesmo conduto que as linhas de retroalimentação do encoder num braço KUKA de 6 eixos: cabo de uso geral calibre 18, sem blindagem, retirado do stock de cabo a granel da instalação. A baixas velocidades, o eixo seguia a trajectória na perfeição. Acima de 1.800 RPM na terceira articulação, o variador entrava em falha com o código de erro SV-0023 (falha na retroalimentação do encoder) de cada vez, a 87% da solicitação de binário. Onze dias de diagnóstico. Três substituições do variador. Duas substituições do controlador do robot. Custo total da paragem: 19.400 €. A causa: transientes de comutação PWM a 8 kHz do cabo de potência a acoplar capacitivamente nas linhas de encoder adjacentes. A solução custou 27 € e demorou 20 minutos a instalar.

Outro integrador na mesma célula de produção especificou cabo de potência para servo blindado com classe de tensão 600 V para a classe de tensão do variador e instalou-o num conduto dedicado, separado das linhas de encoder. Essa célula funcionou 16 meses sem uma única falha de encoder. A diferença não era o modelo de robot, a marca do variador nem a competência dos electricistas. Era uma decisão de especificação de cabo tomada na fase da lista de materiais. Os cabos de servomotor não são cabos intermutáveis: são sistemas eléctricos coordenados em que a classe de tensão, a capacitância dos condutores, a vida à flexão, a resistência à torção, a configuração da blindagem e o tipo de conector interagem entre si. Se qualquer um destes parâmetros estiver errado, o robot comunica-o no pior momento possível.

Por que os Cabos de Servomotor São Diferentes do Cabo Industrial Padrão

Os variadores de servo industriais operam comutando a tensão do barramento de CC a 4–16 kHz: modulação por largura de impulso (PWM) que sintetiza a corrente sinusoidal contínua de que o servomotor necessita. Essa comutação gera transientes de tensão de frente rápida com taxas de variação que podem ultrapassar 10.000 V/μs. Num cabo de potência padrão, esses transientes irradiam energia electromagnética. Coloque um cabo de encoder a menos de 50 mm de um cabo de potência de servo sem blindagem e terá um par antena emissora/receptora a operar à frequência de comutação do variador e às suas harmónicas. Os cabos de encoder transportam sinais na gama dos microvoltios aos milivoltios: milhares de vezes mais pequenos do que o ruído que o cabo de potência gera.

Uma segunda diferença crítica é a mecânica. Os cabos de servo nas articulações do robot sofrem flexão e torção simultâneas em cada movimento de eixo. A maioria dos cabos flexíveis industriais está classificada para flexão contínua num único plano: correntes de cabos e guias de deslizamento. O movimento 3D complexo do braço robótico adiciona torção em cada articulação, um modo de tensão mecânica que fatiga os condutores de cobre com um padrão de falha fundamentalmente diferente. Um cabo classificado para 10 milhões de ciclos de flexão numa corrente de cabos pode falhar aos 200.000 ciclos quando submetido a torção combinada de ±90° e raio de curvatura reduzido. Os cabos de servo para robótica devem ser especificados para ambos os modos em simultâneo.

Os Três Tipos de Cabo que Todo o Sistema de Accionamento com Servo Requer

Cada eixo servo requer três cabos electricamente distintos, cada um com configurações de condutores, requisitos de isolamento e abordagens de blindagem diferentes. Combinar as funções de dois tipos num único cabo sem um desenho híbrido específico é uma das causas mais comuns de falhas em variadores de servo e desgaste prematuro do cabo em robótica. Compreender o que cada tipo de cabo deve fazer — e por que razão esses requisitos entram em conflito — é a base de uma especificação correcta de cabos de servo.

O cabo de travão merece atenção especial. A maioria dos servomotores em robots industriais inclui um travão electromagnético de retenção que opera a 24 VCC. Essa linha de travão de 24 V, quando percorre as linhas de retroalimentação do encoder sem blindagem de isolamento, pode induzir ruído suficiente durante os eventos de accionamento e libertação do travão para gerar erros de posição no encoder. Uma especificação completa de conjunto de cabos de servo deve contemplar os três tipos de cabo, não apenas o par de potência e encoder.

Cabo de Potência para Servo: Classe de Tensão, Selecção de AWG e Rejeição de Ruído IGBT

A classe de tensão do cabo de potência do servo deve corresponder à tensão do barramento de CC do variador, não à tensão nominal do motor. Um variador de servo alimentado a partir de trifásico a 480 VCA tem um barramento de CC a aproximadamente 680 VCC. Durante a comutação PWM, o cabo suporta transientes de tensão que excedem a tensão do barramento pela indutância distribuída do cabo multiplicada pela variação de corrente (V = L × di/dt). O cabo classificado a 600 V é o mínimo para variadores de 480 VCA; o cabo classificado a 1.000 V proporciona a margem de segurança padrão em instalações de robots industriais e é exigido pela NFPA 79, Artigo 12, para condutores de alimentação de motor expostos à saída de um variador de frequência.

A selecção de AWG para o cabo de potência do servo é regida pela corrente contínua ao binário nominal do motor, com uma margem de 25% para os picos de binário. Os servomotores em articulações robóticas consomem tipicamente entre 2 e 50 A consoante o tamanho do motor e a carga da articulação. As articulações pequenas de cobots podem utilizar calibre 20–22 AWG; a articulação de base de um robot industrial de grande porte pode requerer calibre 12 AWG para a classificação de corrente contínua. A especificação de vida à flexão do cabo deve igualmente orientar a selecção de AWG: os cabos de maior secção requerem raios de curvatura maiores e são mais difíceis de instalar nos pacotes de cabos apertados dos robots.

Os valores de corrente acima aplicam-se a 40 °C de temperatura ambiente com isolamento PVC padrão. O cabo de servo com bainha PUR num pacote de cabos apertado do robot com circulação de ar restrita funciona a temperatura mais elevada: reduza a capacidade de corrente entre 15 e 20% para operação contínua em configurações agrupadas. Os fabricantes de robots especificam habitualmente a secção exacta do condutor nas suas fichas de especificações de cabo; utilize sempre os valores do fabricante como fonte primária quando disponíveis.

A blindagem do cabo de potência do servo deve proporcionar pelo menos 85% de cobertura óptica com trança de cobre estanhado para evitar que os transientes de comutação IGBT irradiem para as linhas de encoder próximas. As blindagens em espiral ou de tipo flecos oferecem menor cobertura do que a trança ao mesmo peso e não são recomendadas para cabos de potência de servo em aplicações de robótica. A blindagem deve ser terminada com ligações de abraçadeira de 360° em ambas as extremidades: na caixa de terminais do variador e na carcaça do motor, nunca com ligações de pigtail. As terminações de pigtail deixam um laço de condutor sem blindagem no ponto de ligação que actua como antena à frequência de comutação do variador.

O problema mais dispendioso de conjuntos de cabos que resolvemos repetidamente é o cabo correcto terminado de forma incorrecta: concretamente, um cabo de potência de servo com a sua blindagem ligada por pigtail no armário do variador. Construiu-se um emissor de rádio exactamente na frequência a que o encoder está a escutar. Para cabos de potência de servo, a terminação de blindagem a 360° em ambas as extremidades é tão crítica como a própria selecção do cabo.

— Engineering Team, Montagem de Cabos para Robótica

Cabo de Encoder e Retroalimentação: Tipos de Sinal e Requisitos Específicos por Protocolo

Os sinais de retroalimentação de encoder dividem-se em duas categorias amplas que requerem especificações de cabo diferentes. Os encoders incrementais emitem dois sinais de onda quadrada desfasados 90° (quadratura A/B) mais um impulso de referência (canal Z), normalmente a 5 V diferencial usando a norma RS-422. O cabo transporta entre 4 e 6 condutores em pares torcidos, cada par equilibrado com um desvio inferior a ±0,5% para a rejeição de ruído diferencial. Os encoders absolutos emitem dados de posição no arranque sem necessidade de ciclo de referência; mas os protocolos série que utilizam (HIPERFACE, EnDat, BiSS-C) têm requisitos específicos de capacitância para a integridade de sinal nos comprimentos de cabo habituais em instalações de robótica.

A retroalimentação por resolver continua a ser comum em robótica de ambientes severos: robots submarinos, automatização de fundições e aplicações em que os extremos de temperatura excluem o uso de encoders baseados em semicondutores. Um cabo de resolver transporta dois pares torcidos para os enrolamentos de retroalimentação seno e cosseno (4 condutores) mais um terceiro par torcido para o enrolamento de excitação (2 condutores), num total de 6 condutores em três pares individualmente blindados. Os cabos de resolver devem suportar a frequência de excitação de 2–10 kHz enquanto rejeitam o ruído do cabo de potência do servo, e devem manter o equilíbrio entre os pares de retroalimentação seno e cosseno abaixo de 0,1% para um cálculo preciso do ângulo.

Os variadores de servo modernos da Siemens, FANUC, Yaskawa e Heidenhain utilizam protocolos série digitais proprietários ou semi-proprietários que codificam posição absoluta, velocidade, temperatura e diagnósticos num único par de cabos. Cada protocolo tem requisitos específicos de temporização e integridade de sinal que se traduzem directamente em especificações de capacitância e impedância do cabo. O HIPERFACE DSL, por exemplo, requer uma capacitância do cabo inferior a 120 pF/m por par a 1 kHz, um requisito que exclui a maioria dos cabos de instrumentação padrão.

No cableamento interno de braços robóticos, os comprimentos reais de cabo raramente excedem os 5–10 metros, pelo que a capacitância geralmente não é o factor limitante da integridade de sinal. O risco em aplicações robóticas é mecânico: o cabo deve suportar flexão e torção contínuas mantendo a sua impedância característica e o equilíbrio do par ao longo de toda a sua vida útil. Um cabo que inicia dentro da especificação mas que se desequilibra após 500.000 ciclos de flexão desenvolverá erros intermitentes de encoder: o modo de falha mais difícil de diagnosticar em produção, porque aparece como uma falha aleatória do variador e não como um problema sistemático de cableamento.

Vida à Flexão e Classificação à Torção: Especificação para o Movimento das Articulações do Robot

As classificações de vida à flexão nas fichas técnicas do cabo são medidas em condições de ensaio específicas: habitualmente ensaios de flexão IEC 60811 a um raio fixo, num único plano e a temperatura controlada. Essas condições não correspondem ao ambiente de serviço de um cabo instalado num braço de robot de 6 eixos. A distinção crítica é entre aplicações de flexão pura (correntes de cabos, guias de deslizamento, mecanismos alternativos) e aplicações de flexão combinada com torção (pacotes de cabos em articulações de robots, em que o cabo deve dobrar e torcer simultaneamente em cada ciclo de movimento).

Um braço de robot de 6 eixos sujeita os cabos de cada articulação a uma torção de ±90° a ±360° consoante o tipo de articulação e a trajectória do robot. As articulações de pulso de um FANUC M-20 ou de um ABB IRB 2600, por exemplo, rodam continuamente ±360° durante os ciclos típicos de soldadura e manuseamento de peças. Os cabos de alta flexão padrão classificados para correntes de cabos, incluindo os comercializados como 'altamente flexíveis' ou de 'flexão contínua', não estão especificados para este modo de torção e falharão a uma fracção da sua vida de ciclos de flexão declarada quando submetidos a flexão e torção combinadas.

Os cabos classificados para torção em robótica são ensaiados com a combinação específica de raio de curvatura e ângulo de torção que corresponde à instalação. Um ensaio adequado de vida à torção atinge 5–10 milhões de ciclos ao raio de curvatura e ângulo de torção alvo, e o critério de falha é eléctrico (continuidade de sinal e resistência de isolamento) e não apenas visual (fissuração da bainha). Os cabos que apenas fornecem classificações de vida à flexão sem dados de ensaio à torção não são adequados para instalação em articulações de robots, independentemente de quão elevada pareça a contagem de ciclos de flexão na ficha técnica.

Blindagem e Ligação à Terra: A Configuração que Determina a Integridade do Sinal

As blindagens do cabo de potência do servo devem ser ligadas à terra em ambas as extremidades: no terminal de saída do variador e na carcaça do motor, mediante ligações metálicas de abraçadeira de 360°. O propósito da ligação à terra nas duas extremidades é criar uma trajectória de baixa impedância para as correntes de comutação de alta frequência do IGBT, mantendo-as dentro da blindagem do cabo e impedindo-as de irradiar para o exterior ou acoplar em cabos de sinal adjacentes. Muitos guias de instalação geral especificam 'ligar a blindagem à terra numa extremidade para evitar malhas de terra': este conselho é correcto para cabos de sinal analógico de baixa frequência. É a orientação errada para cabos de potência de servo, que operam num ambiente dominado por frequências de 4–16 kHz e superiores.

As blindagens dos cabos de encoder e retroalimentação devem ser ligadas à terra NUMA SÓ EXTREMIDADE, normalmente na massa de sinal do controlador do variador. Ligar a blindagem à terra em ambas as extremidades cria uma malha de blindagem susceptível às diferenças de potencial de terra entre a carcaça do motor e o armário do variador. Mesmo uma diferença de 1 V entre os dois pontos de ligação à terra circulará como corrente de modo comum através da blindagem, acoplando directamente nos pares equilibrados e gerando exactamente o ruído que a blindagem devia prevenir. Para os cabos de encoder, a blindagem funciona como uma gaiola de Faraday contra os campos induzidos externamente, não como condutor de retorno de corrente, e a ligação à terra numa só extremidade é a correcta.

A forma mecânica da terminação da blindagem é tão importante como determinar em que extremidade se liga à terra. Uma terminação de blindagem a 360° utiliza um prensa-cabos metálico ou uma abraçadeira de blindagem EMC que estabelece um contacto circunferencial contínuo com a trança ou folha de alumínio do cabo. Uma terminação de pigtail corta a trança, torce-a formando um fio e liga-o a um ponto de terra. A 8 kHz, um pigtail de 50 mm tem impedância indutiva suficiente para anular a eficácia da blindagem de uma trança de cobre com 95% de cobertura. Utilize apenas terminações de abraçadeira a 360° para as blindagens de cabos de servo em cada ponto de ligação da instalação.

Vemos o mesmo erro de configuração de ligação à terra repetidamente em novas instalações de robots: a blindagem do cabo de potência é terminada com um pigtail no armário do variador, e a blindagem do cabo de encoder é ligada à terra em ambas as extremidades. Isso é exactamente o contrário do correcto. Quando um integrador nos contacta por falhas intermitentes de encoder, a configuração da ligação à terra é a primeira coisa que perguntamos, porque é a causa raiz em pelo menos 60% dos casos.

— Engineering Team, Montagem de Cabos para Robótica

Selecção de Conectores para Conjuntos de Cabos de Servomotor

Os conectores circulares M23 são o padrão de facto para as ligações de servomotor em robots industriais de marcas europeias. A KUKA, Siemens SIMOTICS e FANUC (configurações europeias) utilizam conectores circulares M23 de 17 pinos para potência e encoder combinados, ou configurações M23 de 12 pinos para ligações de encoder dedicadas. Os conectores M23 são classificados IP67 quando acoplados, suportam 400 V a 16 A por contacto e admitem diâmetros de cabo até 14,5 mm. O mecanismo de acoplamento roscado ou de baioneta mantém a força de acoplamento sob vibração e é a razão principal pela qual o M23 é especificado para aplicações de robots industriais pesados em detrimento das alternativas de ligação rápida.

Os conectores circulares M12 são padrão em muitos variadores de servo de marcas asiáticas: Yaskawa Sigma-7, Panasonic MINAS A6, Mitsubishi MR-J4, e em cobots pequenos em que as limitações de peso e espaço favorecem os conectores compactos. Os conectores M12 em configuração D de 8 pinos são comuns para a retroalimentação do encoder; as versões de 4 pinos gerem a alimentação do travão. O M12 é classificado IP67 quando acoplado e suporta 250 V a 4 A por contacto: adequado para servomotores de classe cobot, mas limitado para variadores industriais de grande porte onde o M23 é claramente preferível.

As classificações IP nas fichas técnicas dos conectores aplicam-se apenas ao par de conectores acoplados. Um conector M23 classificado IP67 instalado com um cabo cujo diâmetro exterior esteja fora da gama de aperto especificada do conector, ou com uma capa traseira que não vede completamente a entrada do cabo, proporciona menos de IP67 no ponto de entrada do cabo, independentemente da classificação do conector. Especifique o conector e o diâmetro exterior do cabo em conjunto, e verifique que o conjunto completo (corpo do conector + entrada do cabo + vedação da capa traseira) foi ensaiado como unidade vedada se a aplicação requerer IP67 ou superior.

Cabos de Servo Híbridos: Combinação de Potência e Retroalimentação num Único Cabo

Os cabos de servo híbridos combinam condutores de potência do motor, pares de retroalimentação do encoder e, por vezes, os condutores do travão numa única bainha de cabo. A vantagem principal é a simplicidade de instalação: um único cabo a passar, uma única abertura de conduto na carcaça do braço robótico, um único conjunto de abraçadeiras de cabo a gerir. Em projectos de robots em que a passagem do pacote de cabos é limitada pelas folgas das articulações, um cabo híbrido único é frequentemente a única solução prática. A LAPP, igus e Belden fabricam linhas de cabos de servo híbridos especificamente para o cableamento interno de braços robóticos.

A contrapartida é a complexidade do projecto eléctrico. Um cabo híbrido deve separar fisicamente os condutores de potência de alta corrente de comutação dos pares de sinal de encoder de nível milivoltio mediante blindagens internas de subgrupos individuais dentro de uma bainha exterior comum. Os condutores de potência requerem a sua própria blindagem interna; os pares de encoder requerem blindagens de par individuais mais uma blindagem exterior global. Fabricar um cabo híbrido que mantenha a integridade do sinal durante a sua vida útil à flexão é significativamente mais complexo do que fabricar cabos separados, e o custo reflecte essa diferença. Os cabos de servo híbridos custam tipicamente entre 2,5 e 4 vezes mais por metro do que os cabos de potência e encoder separados.

Especificações de Cabo de Servo por Tipo de Robot

Os requisitos de cabo variam significativamente consoante a arquitectura do robot. Um robot SCARA com apenas articulações rotativas num plano horizontal tem exigências de torção muito distintas das de um braço articulado de 6 eixos com movimento de pulso tridimensional. Um robot colaborativo que opera a 250 W de potência total do sistema tem requisitos de dimensionamento de condutores muito diferentes dos de um robot industrial que exige 7,5 kW na sua articulação de base. A tabela seguinte resume os parâmetros de especificação críticos por tipo de robot como referência de partida: consulte sempre cotejando com a documentação de especificação de cabo do fabricante específico do robot.

Os cobots apresentam um desafio singular: embora a potência por articulação seja menor do que nos robots industriais, o ciclo de trabalho é frequentemente contínuo: as tarefas colaborativas com pessoas decorrem todo o dia a velocidades moderadas com movimento articular constante em todas as direcções. Um conjunto de cabos de cobot acumula tipicamente ciclos de flexão a um ritmo entre 5 e 10 vezes superior ao de um robot industrial que executa programas de soldadura em lote com períodos de repouso definidos. Os cabos de servo para cobots necessitam de classificações de vida à torção validadas ao raio de curvatura específico da geometria de instalação interna do cobot, não a um raio de ensaio padrão que pode não corresponder às condições de instalação.

Requisitos de Interface de Cabo de Servo por Marca

Todos os principais fabricantes de variadores de servo publicam fichas de especificações de cabo para os seus conjuntos de cabos padrão. O controlador FANUC R-30iB Plus especifica cabo de potência blindado de 600 V com limites de capacitância de condutor para extensões superiores a 20 metros. Os variadores Yaskawa Sigma-7 especificam a sua série de cabos JZSP-W com limites de capacitância de 100 pF/m para retroalimentação HIPERFACE. Os cabos de sistema KUKA utilizam conectores circulares M23 de 17 pinos com uma atribuição de pinos específica para o controlador KRC5, uma atribuição que difere da norma genérica de servo M23. Copiar uma especificação de cabo de uma marca de variador para outra é uma fonte documentada de falhas em campo.

Os conjuntos de cabos à medida que replicam as especificações eléctricas e mecânicas dos cabos de servo OEM — mas com maior vida à flexão, classificação à torção ou protecção ambiental — estão disponíveis em fabricantes especializados. O requisito chave é que o conjunto à medida deve corresponder aos parâmetros eléctricos do cabo OEM: secção e número de condutores, capacitância por par, percentagem de cobertura da blindagem e atribuição de pinos do conector. Um conjunto à medida com capacitância diferente da do cabo OEM afectará a largura de banda do controlo em malha fechada do sistema servo e pode desestabilizar a malha de posição com definições de ganho elevado sem que haja qualquer falha de cableamento evidente.

Quando um cliente nos pede para replicar um cabo de servo KUKA ou FANUC, o primeiro dado que solicitamos é o relatório de ensaio de capacitância do cabo OEM, não a atribuição de pinos do conector. A atribuição de pinos é fácil de deduzir do manual do variador. A capacitância dos pares de encoder é o que determina se o variador aceitará o cabo de substituição com as suas definições de ganho padrão. Vimos conjuntos à medida mecanicamente perfeitos mas electricamente desajustados, que causaram instabilidade na regulação do servo que as equipas de engenharia demoraram semanas a diagnosticar.

— Engineering Team, Montagem de Cabos para Robótica

Referências Técnicas

Normas chave referenciadas neste guia: IEC 60529 — Graus de protecção proporcionados por invólucros (Código IP) abrange os requisitos de vedação ambiental ao nível do conector e do conjunto; IEC 61156-1 — Cabos multipar e de par/quarteto simétrico: Especificação genérica rege a metodologia de medição de capacitância para cabos de dados; NFPA 79 — Norma Eléctrica para Maquinaria Industrial, Artigo 12, abrange os requisitos para condutores de alimentação de motor em sistemas alimentados por variador de frequência. A especificação do protocolo HIPERFACE é publicada pela Sick AG; a especificação do protocolo EnDat 2.2 é publicada pela Heidenhain.

Perguntas Frequentes

Que calibre AWG devo utilizar para um servomotor com uma corrente contínua de 8 A?

16 AWG é a referência correcta para 8 A contínuos numa instalação padrão a 40 °C de temperatura ambiente. Se o cabo estiver agrupado num pacote de cabos apertado do robot com circulação de ar restrita, reduza para 14 AWG para manter uma margem de 25% acima da classificação contínua. Consulte sempre a ficha de especificações de cabo do fabricante do servomotor: pode especificar um calibre diferente com base nas características do enrolamento do motor e no seu modelo térmico. Nunca assuma a capacidade de corrente apenas pelo AWG sem verificar os factores de correcção para a aplicação concreta.

Posso instalar os condutores de retroalimentação do encoder no mesmo cabo que a potência do servo?

Apenas se o cabo for um cabo de servo híbrido especificamente concebido com blindagens internas individuais que separem os condutores de potência dos pares de sinal. Instalar condutores de retroalimentação de encoder na mesma bainha que condutores de potência sem blindagem acopla o ruído de comutação IGBT directamente nas linhas de encoder: esse é o cenário de falha de 19.400 € descrito no início deste guia. O cabo multiconductor genérico não é aceitável para esta aplicação. Se for necessário reduzir o número de cabos num pacote de cabos apertado, utilize um cabo de servo híbrido concebido especificamente para instalação combinada de potência e retroalimentação.

O meu variador entra em falha com um erro de encoder apenas acima de determinada velocidade. Que problema de cabo causa isto?

As falhas de encoder a alta velocidade que desaparecem a baixa velocidade são quase sempre causadas por acoplamento de ruído a partir do cabo de potência do servo. A velocidades mais elevadas, o variador aumenta a corrente no motor para manter o binário, o que incrementa proporcionalmente os transientes de comutação do IGBT. Se a blindagem do cabo de potência for terminada com um pigtail em vez de uma abraçadeira a 360°, ou se a blindagem do cabo de encoder estiver ligada à terra em ambas as extremidades (criando uma malha de terra), o ruído induzido escala com a corrente do motor: invisível a baixa velocidade, catastrófico a alta velocidade. Inspeccione primeiro a configuração da terminação da blindagem e, em seguida, verifique se os cabos de potência e encoder percorrem o mesmo conduto sem separação.

Como verifico que a capacitância do meu cabo de encoder cumpre a especificação do variador?

Solicite ao fabricante do cabo o relatório de ensaio de capacitância que mostre pF/m por par a 1 kHz, medido segundo a IEC 61156-1. Compare esse valor com a especificação de cabo de encoder do fabricante do variador de servo: a maioria dos variadores modernos especifica 100–150 pF/m por par como máximo para a estabilidade em malha fechada. Para extensões de cabo inferiores a 10 metros (típico em articulações de robots), a capacitância raramente é o factor limitante. Para extensões externas mais longas entre um armário de variador e um robot, a capacitância é crítica e o relatório de ensaio é obrigatório.

Como especifico cabos de servo para um robot de 6 eixos? Que classificação de vida à flexão é suficiente?

Especifique cabos classificados para flexão e torção combinadas, não apenas para flexão. Para um robot industrial de 6 eixos, as articulações de pulso rodam ±360° continuamente em produção: isto é uma aplicação de torção. Exija uma certificação de vida à torção de pelo menos 5 milhões de ciclos ao raio de instalação e ±360° de ângulo de torção antes de aprovar um cabo para serviço em articulações de robot. Para cobots que realizam tarefas de ciclo contínuo, 10 milhões de ciclos classificados para torção é o objectivo mais adequado dado o maior ritmo de acumulação de ciclos.

Qual é a diferença prática entre HIPERFACE e EnDat 2.2 para a selecção do cabo?

O HIPERFACE utiliza um par de sinal analógico seno/cosseno mais um par digital RS-485: dois pares torcidos blindados num cabo. O EnDat 2.2 é totalmente digital com um único canal de dados bidirecional: um par torcido blindado mais alimentação. O HIPERFACE tem uma capacitância máxima de 120 pF/m por par; o EnDat 2.2 especifica 100 pF/m por par. Fisicamente, os requisitos do cabo são semelhantes, mas os conectores diferem: os encoders Heidenhain EnDat utilizam conectores sub-D ou M12 proprietários consoante o modelo, enquanto os encoders HIPERFACE utilizam M23 ou M12. Verifique a atribuição de pinos do conector face ao modelo de encoder específico antes de fabricar o conjunto de cabos.

É suficiente um cabo de potência de servo classificado a 600 V para um variador trifásico de 480 VCA?

O cabo classificado a 600 V cumpre o requisito mínimo de isolamento para um variador trifásico de 480 VCA ao abrigo da NFPA 79. No entanto, o cabo classificado a 1.000 V é o padrão recomendado para aplicações servo alimentadas por variador de frequência porque o barramento de CC (~680 VCC para uma alimentação de 480 VCA) mais a sobretensão transitória do IGBT pode ultrapassar os 600 V transitoriamente. A diferença de custo entre cabo de servo classificado a 600 V e a 1.000 V é marginal: tipicamente menos de 0,40 €/metro, comparada com o custo de uma falha de isolamento. Tanto a IEC 60204-1 como a NFPA 79 classificam os condutores na saída de um variador como condutores que requerem classificações de tensão de isolamento melhoradas relativamente às aplicações padrão de alimentação de motor.