Посібник із специфікації кабелю сервоприводу та кодера

Шестиосьова камера палетування почала видавати помилки кодера лише після 11 тижнів виробництва. Двигуни були справними, приводи належним чином налаштовані, а журнали контролера не показали дефектів програмного забезпечення. Справжньою проблемою був набір кабелів: постачальник використовував кабель зі статичним зворотним зв’язком на рухомій осі зап’ястя, закінчив екран на 360 градусів на одному кінці, але залишив косичку на іншому, і дозволив радіус вигину, який згортався під час руху на повній швидкості. Лінія була втрачена за 17 годин до того, як збій був пов’язаний із характеристиками кабелю, а не електроніки.

Кабелі сервоприводу та кодера виглядають звичайно на BOM, але в робототехніці вони знаходяться на перетині доставки електроенергії, цілісності сигналу, втоми від руху, контролю електромагнітних перешкод і доступу до обслуговування. Якщо команда постачальників порівнює лише кількість провідників і номери деталей роз’ємів, вона пропустить деталі, які вирішать, чи робота-рука працює протягом 20 мільйонів циклів, чи починає генерувати періодичні сигнали тривоги в першому кварталі.

У цьому посібнику пояснюється, як визначити вузли кабелю живлення сервоприводу та зворотного зв’язкувнутрішні джгути рук робота, тягові ланцюгові кабелі, іколаборативні роботищоб інженери та групи закупівель могли купувати для надійності замість заміни кабелів після запуску.

Чому кабелі сервоприводу та кодера виходять з ладу з різних причин

Силові кабелі сервоприводу передають струм двигуна, шум перемикання приводу, а іноді й гальмівні провідники в тому ж маршруті руху. Кабелі кодувальника передають сигнали зворотного зв’язку низького рівня, які набагато менш терпимі до зрушень імпедансу, розривів екрана та мікрорухів роз’єму. Вважаючи їх взаємозамінними, це один із найшвидших способів створити неприємні поїздки, дрейф позиції або важко повторювані польові збої.

Відмінність має значення, оскільки кабель, який зберігає aсервомоторпід напругою все ще може пошкодити anінкрементальний кодерканалу, якщо екранування, геометрія пари або метод заземлення неправильні. На практиці кабелі сервоприводу зазвичай спочатку піддаються термічному навантаженню, тоді як кабелі кодера зазвичай спочатку піддаються електричному навантаженню.

Коли ми перевіряємо несправні набори кабелів роботів, приблизно 60% проблем із живленням сервоприводу виникають через механічну втому або термічний запас, тоді як більшість несправностей кодувальників сходять до дисципліни електромагнітної сумісності, переміщення роз’єму або деталей закриття екрана. Виправлення рідко буває дорожчим диском. Це більш чітка специфікація кабелю.

— Хоммер Чжао, засновник

Сім пунктів специфікації має визначати кожний RFQ

1. Розмір провідника, струмове навантаження та підвищення температури

Розмір кабелю живлення сервоприводу починається з безперервного струму, пікового струму, температури навколишнього середовища, щільності пучка та профілю руху. Кабель, який є електрично прийнятним у вільному повітрі, може бути занадто гарячим усередині порожнини руки робота з обмеженим повітряним потоком і повторюваними циклами прискорення. Покупці повинні назвати розмір провідника, допустиме падіння напруги, вікно робочої температури та те, чи провідники гальма чи датчика мають одну оболонку.

2. Стійкість до згинання та рейтинг кручення

Кабель статичної лотки та динамічний кабель роботизованого класу не є близькими замінниками. Якщо маршрут включає обертання зап’ястя, внутрішній рух від J4 до J6 або кріплення кабелю, у запиті пропозицій мають бути вказані цільові цикли згинання, кут кручення на метр, швидкість руху та прискорення. Це особливо важливо длякабелі серводвигунаіінструментальні кабелі на кінці плечаякі бачать повторне згинання плюс скручування.

3. Стратегія екранування та заземлення ЕМС

Більшість періодичних несправностей кодера насправді є несправностями ЕМС. У специфікації має бути зазначено, чи потребує кабель фольга, обплетення чи комбіноване екранування; чи закінчуються екрани на 360 градусів на задніх оболонках роз’ємів; і як вузол взаємодіє із заземленням шафи. Для проводки машини,електромагнітна сумісністьне є необов’язковим, і системний контекст часто вказує на ньогоIEC 60204-1стиль електропроводки, навіть коли точні критерії виготовлення випливають із креслення кабелю.

4. Мінімальний радіус вигину та зона фрезерування

Радіус вигину в техніці – це лише початок. У закупівельних документах має бути вказано найменший динамічний вигин у фактичному положенні робота, незалежно від того, пролягає кабель усередині лиття чи втяговий ланцюговий тросмаршруту та місця, де дозволені петлі обслуговування. Хороші збірки виходять з ладу, коли інсталятори змушені працювати в радіусі, меншому за той, який був запланований для виживання кабелю.

5. Сімейство з’єднувачів, задня оболонка та компенсатор натягу

Надійність кодера часто більше залежить від виходу роз'єму, ніж від корпусу кабелю. У запиті пропозицій мають бути визначені схвалені сімейства з’єднувачів, покриття штифтів, метод фіксації, рівень герметизації, стиль задньої оболонки, вимоги до форми або завантаження, а також очікування висунення. Ось деіндивідуальні роз'ємиідатчики та сигнальні кабелічасто потребують перевірки конкретної програми, а не припущень каталогу.

6. Матеріал куртки та середовище

Масляний туман, охолоджуюча рідина, ультрафіолетове випромінювання, хімічна промивка, бризки зварювання та запуск при низькій температурі – усе це впливає на вибір куртки. PUR є звичайним для стирання та масел, TPE може бути міцнішим у широких температурних вікнах, а PVC зазвичай повинен залишатися в статичних зонах шафи, а не в рухомих осях роботів. Якщо заявка є aелектропроводка шафи керуванняпакет, а не рухоме з’єднання, рішення щодо матеріалу може бути іншим, навіть якщо сімейство з’єднувачів залишається незмінним.

7. Обсяг тестування, можливість відстеження та документи

RFQ придатного для використання кабелю робота визначає більше, ніж безперервність. У ньому слід вказати безперервність між контактами, опір ізоляції, безперервність екрана, hipot, якщо потрібно, перевірки збереження роз’єму, формат етикетки та серіалізацію, якщо історія технічного обслуговування має значення. Для виготовлення та прийняття джгутів і комплектів кабелів багато команд поєднують свій пакет креслень із принципами, узагальненими в нашомуПосібник з робототехніки IPC/WHMA-A-620щоб постачальники знали, де закінчується візуальне приймання та починаються зобов’язання щодо специфічних для проекту випробувань.

Найдорожча ціна на робот-кабель часто є тією, яка виглядала найдешевшою в перший день. Якщо в запиті на пропозицію не згадуються цикли згинання, кручення, метод екранування та обсяг випробувань, два постачальники можуть надати один і той самий номер деталі з запасами надійності, що відрізняються в 10 і більше разів.

— Хоммер Чжао, засновник

Загальні моделі несправностей і способи їх запобігання

Ці проблеми рідко існують ізольовано. Кабель живлення з граничним терміном служби на вигині також може збільшити знос екрана. Роз’єм, який неправильно розвантажено, може призвести до того, що в іншому випадку хороша пара кодерів буде виглядати шумно. Ось чому конструкцію кабелю, збірку роз’єму та визначення маршруту слід переглядати разом, особливо якщо одна машина також переноситьпромислові кабелі Ethernetта іншу чутливу проводку автоматизації.

Щодо збірок динамічних роботів, то я волію, щоб постачальник підтверджував припущення щодо прокладки кабелю одним реалістичним тестом на згинання та скручування, ніж показував три сторінки загальних даних каталогу. 30-хвилинна симуляція руху часто виявляє ризики надійності, яких ніколи не виявить таблиця даних.

— Хоммер Чжао, засновник

Практичний контрольний список запитів пропозицій для покупців

1. Визначте, чи є кожна збірка сервоприводом, гальмом, кодувальником або гібридом, і не дозволяйте одній загальній примітці про кабель охоплювати всі чотири.
2. Чітко обумовлює рух осі стану: радіус вигину, кут скручування, швидкість руху, прискорення та ресурс цілі в циклах.
3. Визначте електричне середовище: струм двигуна, напруга живлення, протокол зворотного зв’язку, джерела шуму та концепцію заземлення шафи.
4. Зафіксуйте систему роз’ємів, метод з’єднання екрана, стиль задньої оболонки та будь-які вимоги до герметизації чи накладки.
5. Укажіть охоплення тесту, етикетки, серіалізацію та документи, які мають бути надіслані з першими артикулами та виробничими партіями.
6. Попросіть постачальника позначити будь-які розриви між маршрутом робота, геометрією роз’єму та запропонованою конструкцією кабелю перед випуском PO.

Команди, які використовують такий контрольний список, зазвичай скорочують час налагодження, оскільки вони змушують постачальника реагувати на фактичні робочі умови, а не вгадувати. Якщо ви шукаєте дляпромислові зброї роботів, Системи AGV і AMR, або змішаних платформ автоматизації з електропроводкою в шафі та рухомими осями, ця дисципліна документування має таке ж значення, як і ціна одиниці.

Часті запитання

Чи можу я використовувати той самий кабель для живлення сервоприводу та зворотного зв’язку кодера?

Іноді, але лише тоді, коли привід, двигун і система роз’ємів були розроблені для гібридної кабельної архітектури. У більшості модернізацій зберігати живлення та зворотний зв’язок окремо безпечніше, оскільки це спрощує екранування та усунення несправностей. Якщо використовується гібридний кабель, специфікація повинна детально визначати розподіл провідників, структуру екрана та сумісність роз’ємів.

Який радіус згину слід записати на кресленні?

Використовуйте найменший реальний динамічний вигин у машині, а не лише мінімальний каталожний мінімум. Для робототехніки це зазвичай означає перевірку положення осі в найгіршому випадку, форми петлі обслуговування та будь-якої геометрії кабелю. Примітка до креслення, яка ігнорує встановлений маршрут, є однією з основних причин, чому кабелі, які виглядають сумісними на папері, не використовуються.

Чи достатньо фольгованих екранів для кабелів кодувальника в роботах?

Іноді, але не завжди. Фольга добре підходить для високочастотного покриття, тоді як обплетення додає механічної міцності та заземлення з низьким опором. У високошумних камерах із сервоприводами, зварювальним обладнанням або довгими рухомими секціями конструкція фольга плюс оплетка часто є більш безпечною специфікацією, ніж фольга сама по собі.

Скільки випробувань повинен виконати постачальник кожного кабелю?

Щонайменше 100% безперервність і перевірка закріплення повинні бути стандартними. Для вузлів роботів із підвищеним ризиком багато покупців також вимагають опір ізоляції, перевірку екрану, утримання роз’ємів, а іноді й перевірку гіпототи або функціонального сигналу. Правильна відповідь залежить від вартості відмови, доступу до технічного обслуговування та того, чи кабель розташований у статичній шафі чи динамічній осі.

Коли мені слід вибрати кабель тягового ланцюга замість внутрішнього кабелю робота?

Виберіть aтяговий ланцюговий тросколи траєкторія руху направляється в носієві з повторюваним лінійним ходом і контрольованою геометрією вигину. Виберіть внутрішній кабель робота, якщо маршрут має витримати багатоосьове згинання та кручення всередині руки. Неправильний вибір зазвичай проявляється у вигляді раннього зносу піджака, розривів пасом або нестабільних сигналів зворотного зв’язку.

Що я повинен надіслати постачальнику, щоб отримати надійну пропозицію?

Надішліть схему або список контактів, довжину кабелю за маршрутом, номери деталей роз’ємів, зону руху, навколишнє середовище, цільовий термін служби, вимоги до відповідності та очікувані результати тестування. Якщо ви також додасте фотографії установки або простий ескіз руху осі, постачальники зазвичай можуть виключити кілька раундів уточнення та запропонувати більш реалістичну конструкцію на першому проході.