SPECIÁLNÍ KABELY, KABELOVÉ PŘÍSLŠENSTVÍ září/říjen 2023 | A-Z ELEKTRO | 57 V první části článku nám Keith Wilkerson, manažer obchodního segmentu pro robotiku a automatizaci, formou otázek a odpovědí přiblíží některé klíčové konstrukční parametry a výzvy, kterým čelí výrobci kabelů při vývoji nových řešení kabelů pro vlečné řetězy a kabelů s torzní odolností v závislosti na neustále se měnících potřebách výrobců OEM a koncových uživatelů. otázka Jak se od sebe liší konstrukce a výroba kabelů pro vlečné řetězy a kabelů s torzní odolností? odpověď V mnoha ohledech, s ohledem na prostředí, ve kterém budou jednotlivé kabely instalovány, jsou si velmi podobné. Než se budeme zabývat těmito podrobnostmi, pohovořme o nejzákladnějším materiálu, který se nachází ve většině průmyslových kabelů, o měděném vláknu. Klíčové je si uvědomit, že všechna měděná vlákna, bez ohledu na to, jak jsou tažena, kolik jich je použito na jeden vodič nebo jak jsou spletena dohromady, mají paměť. Představte si například drátěný věšák na kabáty. Pokud jej ohnete v určitém směru a pak se jej pokusíte ohnout zpět do původní polohy, nebude přesně takový, jaký byl předtím. Totéž platí pro měděná vlákna ve vícežilovém průmyslovém kabelu. To je v pořádku u stacionárních nebo pevných aplikací, ale pro výrobce kabelů to představuje nejzásadnější problém, když se tento kabel bude ohýbat milionkrát ve 2D (vlečný řetěz) nebo 3D (robot) aplikaci. Aniž bychom prozradili příliš mnoho o tom, jak společnost HELUKABEL tyto kabely ve 2D a 3D provedení konstruuje a vyrábí, hraje řízení paměti jednotlivých žil a vodičů v konstrukčním úsilí významnou roli. Čím náročnější je mechanická aplikace, tím lepší musí být výkonnostní charakteristiky kabelu. To znamená postupovat od jednoduché svazkové nebo jednožilové konstrukce u stacionárních kabelů ke koncentrické s krátkou délkou uložení (2D) nebo koncentrické s delší délkou uložení (3D). S rostoucími nároky na výkonnost kabely také přecházejí z PVC na PP izolaci a na PUR nebo TPE plášťové směsi. otázka Jaká jsou některá hlediska pro konstrukci kabelů pro vlečné řetězy? odpověď Existuje mnoho vlastností, které je třeba zvážit, a vlečné řetězy každého stroje vyžadují úplné pochopení dané aplikace. Chcete-li navrhnout nový kabel nebo doporučit standardní katalogový kabel, měl by váš partner pro řešení klást mnoho otázek. To přinese nejlepší výsledky. Některé z těchto otázek se týkají mechanických parametrů - zrychlení, rychlosti pojezdu, délky pojezdu a počtu cyklů za den. Je třeba brát v úvahu i okolní prostředí, například provozní teplotu, zda je stroj umístěn uvnitř nebo venku, a přítomnost chemikálií nebo částic, které mohou přijít do styku s vlečným řetězem, jako je svařovací struska nebo motorová nafta (často se vyskytují v dřevozpracujícím průmyslu). Mezi požadované vlastnosti jakéhokoli průmyslového kabelu patří široký teplotní rozsah, odolnost proti slunečnímu záření, vysoká odolnost proti olejům, minimální průtažnost, vysoká pevnost v tahu, dobrá odolnost proti oděru, malý poloměr ohybu, nízká kapacita a šíření plamene. Je možné vyrobit kabel, který by splňoval mnoho, ne-li většinu těchto kritérií, ale náklady na výrobu takového kabelu by trh nepřijal. Vzhledem ke skutečnosti, že univerzální řešení není pro většinu výrobců OEM a koncových uživatelů vzhledem k nákladům žádoucí, je rozhodující vybrat nejlepší řešení na základě celkové aplikace, přičemž celkové náklady na systém jsou až druhotným hlediskem. otázka Jaká jsou některá hlediska pro konstrukci kabelů s torzní odolností/ robotickou certifikací? odpověď Od torzních (3D robotických) kabelů se vyžaduje, aby odolávaly mnoha faktorům okolního prostředí jako kabely pro vlečné řetězy. Jak již bylo zmíněno, pro správné doporučení nebo návrh nejlepšího řešení je nutné pochopit celý rozsah aplikace. Ačkoli u torzní aplikace nedochází k ohýbání kabelu po celé jeho délce jako u aplikace s vlečným řetězem, na kabel působí dodatečné rotační namáhání. To je demonstrováno na kloubovém robotu, když se osa čtyři (4) otáčí v jednom směru a osa šest (6) se otáčí v opačném směru. Výrobce kabelů musí nyní zvážit paměť měděných vláken, která souvisí s tímto dodatečným namáháním. S ohledem na tuto skutečnost bychom měli pochopit, že hodnota torzního odporu (+/- XXX°) je jedním z nejkritičtějších parametrů torzního kabelu. Při porovnávání kabelů od různých dodavatelů použijte tuto hodnotu jako základní hodnotu pro srovnání. Kabel, který má hodnotu +/- 180° na metr, může být přijatelný pro čtyřosý paletizační robot, ale nemusí být nejvhodnější pro svařovací robot v automobilovém závodě. Také prohlášení, že kabel je navržen tak, aby „odolal torzním aplikacím“, jednoduše nestačí k určení, zda je pro danou aplikaci vhodnějším řešením. otázka Jak zrychlení, rychlost pohybu a torzní požadavky ovlivňují výběr materiálů nebo vývoj nových směsí pro kabely? odpověď Kabely ve vysoce dynamických aplikacích musí odolávat zrychlení až 50 m/s² a náhlému, neúprosnému zpomalení (tzv. whiplash efekt). Zdá se to neintuitivní, ale použití materiálů s určitou tuhostí je pro dlouhou životnost klíčové. Porovnáte-li standardní kabel do kabelových lávek s vlákny třídy 6 s kabelem se stejnou konstrukcí, který je určen pro vlečné řetězy, měli byste si všimnout, že „vysoce výkonný“ kabel bude působit tužším dojmem, přestože oba využívají tlakově extrudovaný plášť. Výběr nesprávného materiálu by mohl zvýšit celkovou hmotnost na metr a zkrátit životnost kabelu i systému vedení kabelu (vlečný řetěz/dress pack). otázka Jaké hlavní závady vidíte v terénu u kabelů vlečných řetězů a robotických kabelů v případě dress packů? odpověď Většinu poruch dress packů, přibližně 85%, tvoří poruchy kabelů a hadic. Od přetržených vláken, která způsobují problémy s přerušovanou funkcí sběrnice nebo ovládacího kabelu, až po katastrofické selhání kabelu v místech vysokého namáhání po celé délce kabelu. Pokud jde o lana vlečného řetězu, nejčastější poruchou je jeho zkroucení, tzv. „corkscwering“. Další podrobnosti týkající se těchto způsobů selhání uvedeme ve druhém a třetím díle této série. Kabely a vodiče používané v robotice jsou vystavovány různým silám. Miliony opakovaných ohybových a torzních pohybů způsobují vysoké tlakové a tahové zatížení, které kabely značně namáhá. Konstrukce kabelů musí také brát v úvahu prudké zrychlení a zpomalení, kvůli nimž je nezbytná vysoká odolnost proti oděru, vrubům a roztržení. Dalším stresovým faktorem jsou vysoké teploty, které se v aplikacích často vyskytují Tenze Komprese Ohyb Torze
RkJQdWJsaXNoZXIy Mjk3NzY=