Детальний Опис
Завдання проєктування кабелю для роботів — скручування
Рука 6-осьового промислового робота піддає свою внутрішню кабельну проводку комбінації механічних напружень, яких не зазнає жодне інше кабельне застосування:
- Вісь 1 (обертання основи): згинання під час обертання руки в основі
- Вісь 2 (плече): згинання під час нахилу верхньої руки вперед/назад
- Вісь 3 (лікоть): згинання під час нахилу передпліччя
- Вісь 4 (обертання зап'ястка): скручування — кабельний пучок обертається навколо власної осі, коли зап'ясток обертається
- Вісь 5 (нахил зап'ястка): згинання
- Вісь 6 (поворот зап'ястка): скручування — подальше скручування на кінцевому ефекторі
Рішення скрутки SZ
Стандартна скрутка кабелю використовує однонаправлене спіральне завивання (S-скрутку або Z-скрутку) — усі провідники скручені в одному напрямку. Коли такий кабель скручується, провідники з одного боку затягуються (крок скрутки зменшується), а з іншого послаблюються (крок скрутки збільшується) — створюючи незбалансований розподіл напружень.
Кабель для роботів використовує скрутку SZ — секції S-скрутки та Z-скрутки, що чергуються, зазвичай 0,5–1,0 метра на секцію. Коли кабель скручується, S-секції та Z-секції реагують у протилежних напрямках, гасячи чисте напруження. Антіторсійні наповнювачі (зазвичай стрижні PU або профілі, посилені арамідом) заповнюють проміжки та забезпечують пружну відновлювальну силу, що повертає кабель у нейтральне положення після зняття скручування.
Це фундаментальна відмінність кабелю для роботів від усіх інших гнучких кабелів: схема скрутки розрахована на торсійну свободу, а не лише на гнучкість під час згинання.
Компонування кабелю — що всередині кабелю для роботів?
Сучасна кабельна збірка для 6-осьового зварювального робота включає провідники для кожної функції, необхідної роботу — усе прокладене через руку в одному кабелі:
| Функція | Тип провідника | Типова специфікація | Що з'єднує |
|---|---|---|---|
| Силове живлення серводвигунів (осі 1–6) | 4× (3P+PE) силові жили, 2,5–16 мм² кожна | 0,6/1 кВ, мідь класу 6 | Контролер робота → серводвигуни на кожній осі |
| Живлення гальма двигуна | 2× 2-жильний, 0,75–1,5 мм² | 24 В постійного струму | Контролер → соленоїди гальм двигунів |
| Зворотний зв'язок енкодера (осі 1–6) | 6× індивідуально екрановані скручені пари | 0,22–0,34 мм², ізоляція PP | Контролер → енкодери двигунів |
| Інструментальний ввід/вивід (захоплювач/зварювальний пістолет) | 8–16 жил, 0,5–0,75 мм² | Сигнали 24 В постійного струму | Контролер → кінцевий ефектор |
| Шина EtherCAT / PROFINET | 1–2 екрановані скручені пари | 0,22 мм², опір 100 Ом | Контролер → розподілений ввід/вивід руки робота |
| Система бачення (камера) | 1× GigE (4 пари) або USB 3.0 (екрановані пари) | Елемент даних CAT6a | Процесор бачення → камера на зап'ястку |
| Зварювальна потужність (за потреби) | 1× зварювальний провідник 35–70 мм² | 0,6/1 кВ, спеціальна ізоляція | Джерело зварювальної потужності → зварювальний пістолет |
| Коло безпеки | 2× 2-жильний, 0,75 мм² | 24 В постійного струму, двоканальна безпека | ПЛК безпеки → безпековий ввід/вивід руки робота |
| Пневматична трубка (опційно) | 1× PU трубка 6–8 мм | Стиснене повітря 6–8 бар | Розподільний клапан → захоплювач/зварювальний пістолет |
Не кожен кабель для роботів містить усі ці елементи — конфігурація специфічна для моделі робота, застосування та кінцевого ефектора. Але тенденція спрямована до більшої інтеграції, а не меншої: один комбінований кабель замінює 3–5 окремих кабелів, які інакше прокладалися б через руку робота, конкуруючи за простір і створюючи численні потенційні точки відмови.
PUR — єдиний вибір оболонки
Промислові середовища роботів піддають кабелі впливу агресивних хімікатів:
- Дугове зварювання: розбризкування зварювання (краплі розплавленого металу при температурі >1500°C) потрапляє на кабель. ПВХ горить і плавиться. PUR не підтримує горіння, і розбризкування не прилипає — воно охолоджується та відпадає
- Охолоджувальна рідина для обробки: водяні ріжучі рідини, синтетичні охолоджувальні рідини та мастила для напрямних. ПВХ поглинає деякі охолоджувальні рідини та набухає — оболонка розм'якшується та втрачає механічну міцність. PUR стійкий до повного спектра рідин для металообробки
- Мастило та гідравлічна олива: мастило для з'єднань робота та гідравлічна олива від допоміжного обладнання. Стійкість PUR до оливи (IEC 60811) перевищує ПВХ і CR
- Очищення розчинниками: роботи для фарбування очищуються розчинниками між змінами кольору. PUR стійкий до поширених фарбувальних розчинників; ПВХ — ні
Виробництво кабелів для роботів Yichi
- Перевірений провідник класу 6: IEC 60228 клас 6 вимагає вищої мінімальної кількості пасом на переріз, ніж клас 5. Кількість пасом перевіряється на кожній виробничій партії — тонше скручування є критичним для втомної стійкості під час скручування
- Контрольований крок скрутки SZ: довжина секцій S/Z, що чергуються, встановлюється на 0,5–1,0 м залежно від діаметра кабелю та очікуваного кута скручування. Крок скрутки перевіряється на кожній виробничій довжині за допомогою оптичного вимірювання
- Конструкція антіторсійного наповнювача: наповнювачі — не типові ПВХ-наповнювачі, це стрижні PU або посилені арамідом, із конкретним модулем пружності та характеристиками відновлення. Конструкція наповнювача узгоджується із загальним діаметром кабелю та очікуваним кутом скручування
- Випробуваний ресурс скручування: кожна нова конструкція кабелю випробовується на торсійному стенді — ±180° на метр, мінімум 10 000 000 циклів. Критерії прийнятності: нуль обривів провідників, <10% зростання опору провідника, відсутність тріщин оболонки, відсутність деградації екрана. Це визначальне кваліфікаційне випробування для кабелю робота