Роботи-кабельноші: практичний посібник із купівлі

Інтегратор упаковки замінив три несправні гілки кодера на тій самій камері палетування за дев’ять тижнів і щоразу звинувачував постачальника кабелю. Справжня проблема була нагорі за течією: візок робота використовував вузький кабельний носій, оснащений сервоприводом, зворотним зв’язком, Ethernet і пневматичними трубками, заповненими понад 70%. Кожне прискорення змушувало пучок стиратися об себе, а кожна зупинка створювала тиск на боковину найменших сигнальних кабелів. Заміна джгутів не була основною причиною. Несучий макет був.

Роботи-носії кабелів виглядають просто, тому що вони являють собою механічне обладнання, обгорнуте навколо електричного вмісту. На практиці вони вирішують, чи матиме рухомий кабель контрольований радіус вигину, стабільне відокремлення, передбачуваний знос і надійну трасу, чи він витрачає своє життя на скручування, сплющення та зіткнення з сусідніми лініями. Коли покупці вказують неправильний розмір несучої конструкції або суміш навантажень, навіть добре складений кабельний вузол починає старіти раніше.

Цей посібник призначений для команд інженерів, які шукають кабелі для перетягування ланцюгів, кабелі для серводвигунів, кабелі для датчиків і сигналів і вузли, готові до руху, для зброї промислового робота, співпраця роботи і платформи AGV/AMR. Мета полягає в тому, щоб допомогти вам узгодити розмір носія, конструкцію кабелю та дані RFQ до того, як перший прототип піде на тестування руху.

Чому несправності кабелепроводів починаються на кресленні

Кабельний оператор не виправляє поганий пакет переміщення після факту. Він керує лише тим, що йому надає команда дизайнерів: довжиною ходу, радіусом вигину, вагою навантаження, прискоренням, жорсткістю кабелю, діаметром шланга та стратегією поділу. Якщо креслення розглядає всі рухомі лінії як один пучок, носій стає коробкою тертя. Якщо креслення визначає кожен контур за діаметром, класом переміщення та мінімальним радіусом вигину, носій стає контрольованою системою маршрутизації.

Ця різниця має значення, оскільки роботизовані рухи невблаганні. Лінійна сьома вісь може обертатися мільйони разів на рік. Портал, сумка кобота або гірка для догляду за машиною можуть піддавати ту саму гілку повторному прискоренню, вібрації та уламкам. Відповідно до стандарту електробезпеки, як-от IEC 60204-1, електропроводка має бути захищена від механічних пошкоджень, тоді як електромагнітна сумісність залежить від стабільної відстані між шумними лініями електропередач і парами сигналів низького рівня. Таким чином, вибір носія – це як механічне, так і електричне рішення.

Якщо робот-носій заповнений приблизно на 60% придатного для використання в перший день, програма вже витрачає завтрашній запас надійності. Перша несправність може виникнути в сигнальному кабелі, але основною причиною зазвичай є щільність розташування, а не якість провідника.

— Хоммер Чжао, засновник Robotics Cable Assembly

Покупці повинні заблокувати сім вхідних даних оператора перед запитом пропозицій

Постачальники можуть швидко вказати пропозицію перевізника, маючи лише туристичний номер і список кабелів, але ця пропозиція приховає припущення. Хороші запити пропозицій визначають, як поводиться рухома система, що має містити кожна лінія та де можуть відбутися майбутні зміни. Без цієї інформації носій вибирається за зовнішніми розмірами замість фактичного терміну служби.

1. Вкажіть загальний хід, непідтримувану довжину, швидкість і максимальне прискорення для рухомої осі, а не лише огинаючу машини.
2. Перелічіть кожну рухому лінію із зовнішнім діаметром, вагою, мінімальним динамічним радіусом вигину, а також те, чи є вона силовою, зворотньою, інформаційною, пневматичною чи рідинною.
3. Визначте, які схеми повинні бути розділені, особливо живлення сервоприводу від кодера, Ethernet або пар датчиків низького рівня.
4. Визначте навколишнє середовище: бризки під час зварювання, масляний туман, змив, дрібний пил, ультрафіолетове опромінення або чиста внутрішня автоматизація.
5. Викличте очікування щодо обслуговування, такі як майбутні запасні схеми, інтервали заміни на місці та чи повинні технічні спеціалісти отримати доступ до однієї гілки, не видаляючи весь блок.
6. Укажіть орієнтацію кріплення та тип руху: горизонтальний, вертикальний, збоку, без опори, торсіонний або багатоосьовий комплект одягу.
7. Попередньо встановіть цілі перевірки, включаючи довжину циклу тестування, вимоги до безперервності, перевірку ізоляції та перевірку сигналу після тестування.

Це також момент, коли покупці повинні відокремити внутрішню маршрутизацію робота від справжньої маршрутизації оператора. Кабель, який добре працює всередині захищеного внутрішнього джгута рукоятки робота, все одно може вийти з ладу в опорі з високим циклом, якщо тертя його оболонки, конструкція жили або показник вигину неправильні. Носій і трос повинні бути розроблені як одна система руху.

Як визначити розмір контейнера та вирішити, коли роздільники є обов’язковими

Визначення розміру носія починається з найбільшої та найжорсткішої лінії, а не середньої. Сила сервоприводу, гібридний кабель живлення плюс сигнал або пневматичний шланг часто встановлюють висоту камери та радіус вигину. Після цього конструкція повинна запобігати перетинанню кабелів, непередбачуваному укладанню або защемленню менших ліній під час прискорення. Роздільники не є необов’язковими, якщо різні класи кабелів використовують одну й ту саму систему переміщення. Саме вони не дають важким лініям стати тонкими.

Багато покупців порівнюють тільки зовнішню ширину і ціну несильника. Це пропускає комерційне питання. Трохи ширший носій із розділювачами часто коштує дешевше за програму, ніж компактний ланцюжок, який потребує індивідуальної переробки, повторного усунення несправностей або ранньої заміни промислових кабелів Ethernet і кабелів шини can. Правильним порівнянням є загальна вартість системи руху, а не ціна ланцюга.

Дві цифри, які я прошу спочатку, це мінімальний динамічний радіус вигину та запланований коефіцієнт заповнення. Якщо команда не може відповісти на ці два питання, зазвичай вона все ще купує носій як обладнання для каталогу, а не як компонент руху та життя.

— Хоммер Чжао, засновник Robotics Cable Assembly

Помилки троса, які скорочують термін служби кріплення, навіть якщо ланцюг правильний

Носій належного розміру все одно не працює, якщо кабелі всередині нього вибрано для статичної маршрутизації. Це поширена помилка під час пошуку постачальників для проектів модернізації роботів: команда механіків купує надійний носій, а потім команда електриків заповнює його дротом загального призначення, формованими патч-кордами або кабелями з щільною опліткою з поганою динамічною поведінкою. Результат виглядає правильним у FAT і не в русі.

• Не замінюйте статичний контрольний кабель із ПВХ, якщо для мільйонів циклів необхідна безперервна гнучка конструкція PUR або TPE.
• Не запускайте потужність сервоприводу в одній камері з кодером, резольвером або чутливими лініями передачі даних, якщо сімейство кабелів і стратегія роздільника не розроблені разом.
• Не припускайте, що формовані з’єднувачі підходять для зон входу та виходу носія; багато хто виходить з ладу, оскільки геометрія задньої оболонки створює миттєве порушення вигину.
• Не ігноруйте вагу кабелю. Шланг або гібридний кабель, який лише на 2 мм більше, може суттєво змінити навантаження з боку несучої сторони під час тривалої подорожі.
• Не зав’язуйте пучок настільки міцно, щоб кабелі не могли природним чином переміститися всередині ланцюга. Контрольоване переміщення - це точка носія.

Для покупців, які працюють із роботами, конвеєрами та панелями керування, ось чому проводка шафи керування і маршрутизація рухомої осі ніколи не повинні розглядатися як той самий пакет джерел. Кабінетний дріт оптимізує порядок корпусу та кінців. Несучий кабель оптимізує рух, стійкість до стирання та довготривалу електричну стабільність. Змішувати ці пріоритети дорого.

Коли робот взагалі не повинен використовувати тяговий ланцюг

Не кожна рухома гілка робота належить до ланцюга перетягування. Внутрішні рюкзаки роботів, вузькі сокири для зап’ястя, суглоби з важким крученням і деякі руки кобота потребують маршрутизації з оцінкою кручення або внутрішніх джгутів, а не керування в стилі носіння. Ланцюг опору чудово підходить для контрольованого лінійного руху. Це погана відповідь, коли домінуючим рухом є скручування через компактну суглобову щілину.

Цей момент прийняття рішення особливо важливий у проектах колаборативних роботів і компактних людиноподібних роботів, де мають значення конверт, безпека дотику та візуальна чистота. Якщо проблема маршрутизації насправді полягає в легкій зовнішній підвісці, додавання кріплення може вирішити одну проблему, водночас створюючи три інші: надлишкову масу, обмежену артикуляцію та жорсткішу санітарію.

Для справжнього шарніра робота неправильний тяговий ланцюг може вийти з ладу швидше, ніж відсутність тягового ланцюга, оскільки він змушує логіку лінійного маршрутизації на траєкторію крутильного руху. Коли вісь повертається на ±180 градусів або більше, мені потрібні дані про кручення, а не дані про ланцюг.

— Хоммер Чжао, засновник Robotics Cable Assembly

Перевірки валідації, які мають відбутися перед випуском робочої продукції

Рішення про перевізників слід перевіряти як систему, а не як ізольовані частини. Тест безперервності кабелю сам по собі не підтверджує роботу носія. Подібним чином демонстрація механічної подорожі без електричного навантаження не підтверджує стабільність сигналу. Перед випуском покупці повинні запитати докази тестування, які поєднують рух, маршрутизацію та електричні характеристики.

поширені запитання

Який коефіцієнт заповнення безпечний для робота-кабельноша?

Практична ціль полягає в тому, щоб залишити принаймні 40% вільного простору, що означає залишатися близько 60% корисного заповнення або нижче, якщо розглянути сепаратори. Точні обмеження залежать від жорсткості кабелю, швидкості руху та конструкції камери, але покупцям слід уникати схвалення носія, який фактично заповнений за SOP.

Чи потрібні кабелі живлення кодера та сервоприводу в окремих камерах?

У багатьох системах роботів, так. Коли живлення сервоприводу та кодер або інші схеми низького рівня зворотного зв’язку рухаються разом, фізичне розділення зменшує ризик стирання та допомагає зберегти ефективність електромагнітної сумісності. Якщо постачальник пропонує одну спільну камеру, запитайте, яке екранування, відстань і дані перевірки підтверджують цей вибір.

Чи можу я використовувати стандартний кабель керування всередині тягового ланцюга?

Зазвичай не для безперервного руху. Стандартний корпусний кабель може підійти для випадкових петель обслуговування, але подорожі з великим циклом зазвичай потребують безперервної гнучкості конструкції, більш жорсткої конструкції жил і матеріалів оболонки, таких як PUR або TPE. Якщо метою є мільйони циклів, статичний кабель є неправильним за замовчуванням.

Скільки резервної ємності має включати перевізник?

Для більшості програм автоматизації резервування 10-15% додаткової корисної ширини є практичним правилом планування. Цей невеликий запас часто перешкоджає повному перепроектуванню несучої, коли під час пілотного або масштабного розширення додається одна гілка датчика, лінія Ethernet або пневматична трубка.

Коли робот повинен використовувати внутрішній джгут замість кабелетримача?

Використовуйте внутрішню обв’язку або маршрутизацію, орієнтовану на кручення, коли домінуючим рухом є скручування через компактні з’єднання, а не довгий лінійний хід. Запястні сокири, ліктьові суглоби та компактні руки кобота часто відповідають цій моделі. Рішення про маршрут має залежати від типу руху, а не від звички.

Що я повинен надіслати постачальнику, щоб отримати швидку та точну ціну?

Надішліть довжину шляху, швидкість, прискорення, орієнтацію монтажу, діаметр кабелю та шланга, мінімальний радіус вигину за лінією, правила поділу, навколишнє середовище, цільовий життєвий цикл і будь-яку бажану марку оператора або обмеження конверта. За допомогою цих вхідних даних постачальник зазвичай може повернути концепцію маршруту та реалістичну цінову пропозицію набагато швидше.