Кабеловодещи вериги за роботи

• Кабеловодещите вериги имат ключова роля за надеждността, безопасността и дългия експлоатационен живот на кабелите и техническите линии в индустриалната роботика
  
  
• На пазара се предлага разнообразие от конструкции, материали и изпълнения, специално проектирани за комплексни многоосни движения, усукване и вибрации
  
  
• Свързаните помежду си сегменти образуват гъвкава конструкция, която позволява запазване на функционалните движения и гарантира стабилна външна защита

Нерядко подценяван елемент при проектирането на роботизирани системи и клетки, кабеловодещите вериги имат ключова роля за надеждността, безопасността и дългия експлоатационен живот на кабелите и маркучите в динамичните и високоавтоматизирани индустриални среди. На пазара се предлага разнообразие от конструкции, материали и изпълнения, специално проектирани за комплексни многоосни движения, усукване и вибрации, които предотвратяват заплитане, изскубване на кабелите, износване и нежелани престои.

Особености на приложението и типични проблеми

При проектирането на роботизирана система или клетка интеграторите и крайните потребители следва да вземат предвид редица фактори, които пряко влияят върху ефективността, безопасността и надеждността. Такъв елемент са кабелите, маркучите за сгъстен въздух, тръбопроводите за охлаждащи или технологични флуиди, хидравличните и други типове технически линии, които в практиката често остават на заден план. А тяхното износване, повреждане или прекъсване вследствие на типични за работата на робота движения или за средата специфики и условия е една от най-разпространените причини за нежелани престои.

Добър подход при окабеляването и свързването на една роботизирана конфигурация е кабелите и линиите да бъдат трасирани, организирани и защитени чрез специални приспособления, известни като кабеловодещи вериги. Използвани в редица други технически сфери, в промишлената роботика тези системи се проектират, произвеждат, оразмеряват и инсталират с особено внимание по отношение на дизайна, устойчивостта на материалите, разполагането и монтажните особености.

Типично взискателните приложения в сферата на индустриалната роботизация подлагат кабелите и маркучите на непрекъснато механично натоварване, включително на регулярни възвратно-постъпателни движения, триене, огъване и прегъване, усукване, издърпване, закачане в подвижни части, засядане, прищипване, преплитане и т. н. С колкото повече степени на свобода разполага роботът, толкова по-сложно се оказва обезопасяването на кабелите. Деликатен подход изискват маркучите, свързващи системи за сгъстен въздух или други флуиди под налягане. Обикновено са налице и допълнителни влошаващи експлоатационните условия фактори, като ограничено пространство, екстремни температури, влага и конденз, интензивно замърсяване с абразивни частици и субстанции, стружки, масла и химикали, силни вибрации или ударни натоварвания. Нещо повече – произволно оставен в работната зона кабел с голяма дължина може лесно да стане причина за препъване на служител или изскубване. Всичко това крие риск значително да съкрати полезния живот на кабелите и гъвкавите тръбни системи и да повиши опасността от щети и прекъсвания.

Предвид факта, че кабелите в роботиката обикновено пренасят не само данни и сигнали, но и захранване, нарушаването на изолацията и целостта им може да доведе до по-сериозни проблеми от смущения или срив в комуникацията. Примери са късо съединение или пожар, които сериозно застрашават безопасността на персонала и оборудването. Добрата организация на кабелните и тръбните системи не е съображение, свързано единствено с първоначалната инсталация, но и с регулярната инспекция и поддръжка. Лесното идентифициране на прекъсната или повредена връзка при авария е критично за бързото й отстраняване.

Групирането на кабелите посредством по-прости средства, като кабелни връзки (свински опашки) или скоби, често се оказва неефективно. Макар в голяма част от случаите да предотвратява заплитането, тази практика не предпазва кабелите нито от нежелано издърпване, нито от външни негативни влияния, причиняващи пукнатини в обвивката или прекъсване на проводниците.

Използването на конвенционални кабеловодещи вериги, подходящи например за сградни или офис среди, също не е препоръчително в роботизирани приложения, тъй като при тях са необходими много по-голяма здравина, механична издръжливост и устойчивост на системата на разнообразни натоварвания и въздействия. Друг типичен проблем е “препълването” на една кабеловодеща верига с прекалено голям брой кабели и линии, което възпрепятства тяхната гъвкавост и подвижност. Ето защо при избор и инсталация е важно да се отчетат монтажните препоръки на производителя.

Конструкция, функции и възможности на специализираните решения

Кабеловодещите вериги (наричани още кабелни или енергийни вериги, както и кабелни носачи) за роботи са механични системи, изработени от отделни и свързани помежду си сегменти от висококачествени инженерни материали, например високоустойчиви полимери или метал (обикновено неръждаема стомана или алуминий). Типични компоненти са свързващите конектори между сегментите, модулите за присъединяване на веригата към робот, машина или друго оборудване и различни аксесоари като скоби, фиксатори и крепежни елементи. Заедно те образуват гъвкава конструкция, която позволява запазване на функционалните движения и гарантира стабилна външна защита на кабелите, маркучите и линиите и е лесна за удължаване или скъсяване чрез добавяне или премахване на определен брой звена.

Отделните сегменти са взаимнозаменяеми, а технологията на свързване следва да позволява лесното им отстраняване при необходимост, оптимално – без специални инструменти. Те могат да са с нестандартна форма или цветова схема, ако приложението го изисква.
Изборът на материал зависи основно от условията на работната среда и приложението, като в различни сценарии се изискват разнообразни характеристики – повишена корозионна, температурна, химическа, UV или износоустойчивост, механична здравина, динамична стабилност, електромагнитна съвместимост, олекотена конструкция и т. н. Веригата може да е частично или изцяло затворена (уплътнена) в зависимост от спецификациите. Специален дизайн обикновено изискват взискателни приложения, като роботизирано заваряване, боядисване, палетизиране или довършителна металообработка, високоскоростна 6-осна манипулация, лазерна или водоструйна обработка, инспекция в труднодостъпни зони, използване на открито и др.

Експлоатационният живот на една високоустойчива кабеловодеща верига за индустриални роботи може да надхвърли 20 милиона работни цикъла. Необходимо е избраното решение да може да се адаптира към съответните ъгли, скорости, ускорения, честота и пространствени направления на движенията на робота.
При разполагането на кабели и линии с различен диаметър и предназначение в една и съща верига, те могат да бъдат отделени помежду си чрез специални вътрешни разделители. В зависимост от броя на връзките, които е необходимо да бъдат организирани, се определя и типоразмерът на самата верига, като е ключово да се отчетат не толкова външните, колкото използваемите вътрешни размери. Производителите на решения в сегмента предлагат специализирани серии, оптимизирани за различни конструкции роботи и типове движения – линейни (linear) или въртеливи (rotary), с интензивно огъване (high-flex), усукване (torsion) и т. н.

Дължината и теглото на кабеловодещата верига се определят така, че да не предизвикват прекомерно натоварване или опън и същевременно да не затрудняват движението чрез излишно голям брой сегменти. Монтажът може да бъде хоризонтален (подов, таванен), вертикален (стенен, окачен), висящ и т. н. За предпочитане са моделите, които са разработени с фокус върху бързото и лесно полагане, поместване на кабелите, затваряне и фиксиране. Поддръжката обикновено включва регулярна инспекция, почистване от прах и замърсявания и смазване.

Предимства и приложения

Използването на кабеловодещи вериги в индустриалната роботика значително удължава сервизния живот на кабелите и технологичните линии, като надеждно ги предпазва от агресивните условия на работната среда. Добре организираните кабелни системи осигуряват гладка и безпроблемна работа на роботите, като елиминират най-честите причини за нежелани престои и цялостно повишават ефективността и производителността за единица време. С подходящо защитени кабели драстично намаляват и нежеланите разходи за подмяна на кабелни връзки и дефектирали вследствие например на електрическа повреда скъпи компоненти. Много по-лесна става и поддръжката. Друго основно предимство на кабеловодещите вериги е многократно по-високото ниво на безопасност на роботизираните системи и клетки в динамичната съвременна индустрия.

Сред ключовите приложения на тези приспособления е автоматизираното производство, където надеждният пренос на енергия, сигнали и данни е критичен за поддържането на непрекъсваеми и високопроизводителни процеси. Важен клиентски сектор за кабеловодещите вериги е и автомобилостроенето, което се характеризира с все по-високо ниво на роботизация. Роботи в сектора се използват за нарастващ брой комплексни операции, включително заваряване, монтаж, асемблиране, боядисване, лепене, палетизиране, финишна обработка, инспекция и др.

В хранително-вкусовата, бутилиращата, фармацевтичната, козметичната промишленост и други индустрии с повишени хигиенни стандарти се залага на специални кабеловодещи вериги – със санитарен дизайн и покрития и изработени от материали, които са неръждаеми, термично и химически устойчиви, нетоксични и безопасни при контакт с храни, напитки и медикаменти. Сходни са изискванията към кабеловодещите вериги за роботи в чисти помещения, например в производството на електроника и медицинска техника, приборостроенето, прецизното машиностроене, авиокосмическата индустрия, роботизираната хирургия и т. н.