Według Międzynarodowej Federacji Robotyki (IFR) w ciągu zaledwie dwóch lat (2020-2022) w fabrykach na całym świecie zainstalowanych zostanie blisko 2 miliony nowych robotów. Aby zagwarantować niezawodne zasilanie i przesył danych z i do jednostek robotycznych, konieczne jest zastosowanie odpowiednich przewodów. Okablowanie robota musi być bowiem na tyle trwałe, aby wytrzymać powtarzalne ruchy ramienia w trzech płaszczyznach. Stąd przy konstruowaniu przewodów przeznaczonych do aplikacji wykonujących ruchy skrętne stosuje się zupełnie inne zasady niż wobec okablowania realizującego ruch liniowy. Te pierwsze powinny być nie tylko zwarte i mocniej skręcone, ale także wyposażone w płaszcz wytłaczany pod wysokim ciśnieniem. Dzięki takiej konstrukcji przewód może łatwo dostosować się do ruchu prowadnika.

Przewody stosowane w aplikacjach robotycznych różnią się od konwencjonalnych również występowaniem elementów tłumiących siły, luźniejszych przeplotów i powierzchni ślizgowych, a także całkowicie odmienną koncepcją osłon – wszystko po to, aby zagwarantować wysoką trwałość nawet po wykonaniu kilku milionów ruchów skrętnych. Dzięki takiej konstrukcji średnica przeplotu może bowiem ulec zmianie w zależności od kąta skrętu przewodu.

Aby zrównoważyć siły działające na żyły, są one łączone w zespoły o specjalnej konstrukcji dostosowanej do pracy w warunkach dynamicznych ruchów skrętnych, a także niekiedy uzupełniane o elementy tłumiące drgania i owijane flizeliną absorbującą siły skrętne.

Szczególnie wysokie wymagania stawiane są przewodom ekranowanym: aby zapobiec uszkodzeniu ekranu na skutek oddziaływania zbyt dużych sił, powyżej i poniżej niego umieszcza się niekiedy elementy ślizgowe, które zwiększają swobodę ruchów ekranu – zarówno wobec przewodu wewnętrznego, jak i płaszcza. Ekran konstruowany jest w formie przeplotu, z elementami tłumiącymi drgania zwróconymi w kierunku przeplotu. Tego typu „miękka” konstrukcja zapewnia całemu przewodowi odpowiednią swobodę ruchu oraz ogranicza siły rozciągające i ściskające, zapobiegając tym samym przedwczesnemu pękaniu żył.

Modułowy prowadnik z ochroną przed zagięciem

Nie bez znaczenia jest także materiał wykonania płaszcza. Przykładowo, w przypadku przewodów firmy igus jest on dostosowany do rodzaju tworzywa, z którego wykonany jest prowadnik Triflex R TRCF przeznaczony do aplikacji robotycznych – wszystko po to, aby do minimum zredukować tarcie i zużycie przewodów. Prowadnik ten został skonstruowany w formie zamkniętej rury z trzema niezależnie otwieranymi ogniwami mocowanymi na zatrzask. Przewody prowadzone są tutaj w osobnych ogniwach, co zabezpiecza je przed deformacją i umożliwia zachowanie ciągłości zasilania robota niezależnie od pozycji jego osi.

Głównym warunkiem bezpiecznej, niezawodnej pracy przewodów w prowadnikach jest przestrzeganie minimalnego kąta gięcia: jeśli kąt ten będzie zbyt mały, system może ulec awarii. Konstrukcja prowadnika Triflex R gwarantuje, że niezależnie od aktualnej pozycji robota zachowany zostanie minimalny kąt gięcia przewodów – wszystko dzięki specjalnemu ogranicznikowi otaczającemu prowadnik od zewnątrz, który zapobiega jego załamaniu poniżej dopuszczalnego minimum.

Z kolei modułowa budowa prowadnika sprawia, że kąt skrętu każdego członu nie przekracza ±10°. Ma to tę zasadniczą zaletę, że obciążenia skrętne rozkładają się tu na całą długość prowadnika, zamiast kumulować się w obszarze uchwytu odciążającego.

Testować, testować i jeszcze raz testować

Aby zapewnić długą żywotność przewodów do aplikacji robotycznych, renomowani producenci przeprowadzają długofalowe testy wytrzymałościowe, stale kontrolując opór na poszczególnych żyłach. Testy takie umożliwiają przezwyciężenie największej trudności związanej z projektowaniem przewodów dedykowanych ruchom skrętnym, tj. zapewnienia takiej samej żywotności niezależnie od typu aplikacji i zakresu wykonywanych ruchów.

W przypadku ruchu liniowego w prowadnikach żywotność tę można dokładnie zmierzyć, bazując na konkretnych parametrach i warunkach pracy przewodu. W aplikacjach robotycznych jest to znacznie trudniejsze, zwłaszcza że podczas projektowania przewodu jego konstruktorzy zazwyczaj nie dysponują jeszcze dokładnymi danymi na temat toru ruchu. Dlatego producentom okablowania nie pozostaje nic innego jak tylko testować, testować i jeszcze raz testować. A wyniki testów zapisywać skrupulatnie w bazie danych.

Z tego samego względu warto zwrócić uwagę na długość oferowanej przez producentów gwarancji na komponenty mechaniczne. Informacja ta pozwoli bowiem lepiej zaplanować prace serwisowe na maszynie. Warto też sprawdzić, czy w razie uszkodzenia przewodu przed upływem okresu gwarancji jego dostawca zapewnia bezpłatną wymianę na nowy.

Istotnym wyznacznikiem jakości obsługi jest także termin dostawy przewodów. Nierzadko zdarza się, że są one dostępne jedynie na specjalne zamówienie, co znacznie wydłuża czas oczekiwania na dostawę. Warto więc wybrać takiego dostawcę, który oferuje przewody do aplikacji robotycznych z możliwością zamówienia bezpośrednio z katalogu.

Przewody dla Przemysłu 4.0

Wiele wskazuje na to, że przyszłość przewodów do zastosowań robotycznych będzie ściśle związana z możliwością przewidywania ich zużycia zgodnie z koncepcją predykcyjnego utrzymania ruchu. Możliwość taką już dziś zapewniają niektóre systemy dostępne na rynku. Składa się na nie dodatkowo zestaw czujników mierzących na bieżąco (w trakcie pracy) zużycie poszczególnych komponentów, takich jak przewody czy prowadniki. Jeśli stan danego elementu wskazuje na konieczność jego naprawy lub wymiany, czujnik, korzystając z modułu komunikacyjnego, wysyła sygnał alarmowy do centralnego systemu. Po przesłaniu wyników pomiaru są one analizowane i „interpretowane”, dzięki czemu system jest w stanie wygenerować odpowiednią instrukcję działania.

Proces ten może być realizowany w chmurze. Ponieważ jednak ze względu na rosnące znaczenie bezpieczeństwa IT wiele przedsiębiorstw coraz częściej decyduje się  na budowę własnych systemów SCADA, ich producenci poszukują także alternatywnych rozwiązań. Jednym z nich jest zmodernizowany koncentrator danych firmy igus. Nowy moduł o nazwie Icom. plus umożliwia integrację danych z systemem w taki sposób, jaki uzna za najlepszy dla danej aplikacji. W przypadku połączenia z Internetem moduł stale porównuje przewidywania odnośnie żywotności przewodów z danymi z chmury, aby w ten sposób zminimalizować ryzyko awarii. Dane te obejmują 10 mld cyklów testowych prowadników i przewodów zrealizowanych w laboratoriach producenta. Dzięki dostępowi do nich użytkownicy mogą uzyskać bardzo dokładne informacje na temat wytrzymałości poszczególnych rozwiązań, a także ewentualnej konieczności zamówienia części zamiennych.