Se operi nel campo della Automazione Industriale, avrai visto tu stesso l’evoluzione dei Robot nel mercato della Automazione Industriale e della Robotica.
Negli ultimi 10 anni, il numero dei Robot presenti negli stabilimenti Italiani è aumentato mediamente del 7 % ogni anno con un giro di affari di parecchi Miliardi di Euro ( e non accenna a rallentare ).
Considerato il forte contributo che queste “macchine” danno all’industria Italiana e ai processi produttivi, ecco per te alcuni pensieri e valutazioni tecniche per scegliere correttamente i cavi per alimentare i Robot Industriali.
Spesso vengo chiamato in causa per progettare / suggerire / installare cavi a bordo Robot.
Come ben sai, l’industria 4.0 negli ultimi anni ha sfruttato molto questo genere di “macchine” a beneficio di tutti i processi produttivi rendendoli sicuramente più replicabili, veloci e scalabili.
In questo campo applicativo, quasi tutti i costruttori hanno presentato le loro soluzioni, sviluppate internamente oppure prese a pacchetto da altri e rimarchiate, ma si può dire senza ombra di dubbio che i ROBOT ormai fanno parte integrante del mondo Automazione a qualsiasi livello produttivo.
Prima di cominciare a parlare di cavi, è bene chiarire cosa si intende per ROBOT ( industriale ).
Ne esistono di vari tipi…ma oggi ci soffermiamo su 2 categorie specifiche:
Robot Cartesiano
Robot Antropomorfi
La valutazione che porta a sceglierli, sta nel tipo di carico che bisogna spostare e molto spesso nella velocità/accelerazione richiesta nel movimento, insieme ad una serie di considerazioni che riguardano l’area operativa nella quale ci si vuole muovere.
E’ diverso per esempio pensare di spostare un pacco da 1 kg a distanza di 1 metro, rispetto a movimentare un pacco da 150 kg a 25 metri di distanza…così come è diverso ( molto diverso ) progettare una automazione per spostare 15 Kg a 1 metro/min, piuttosto che a 1 metro/secondo.
Il comune denominatore di tutte queste tecnologie e applicazioni, però sono … come sempre … i cavi.
Diciamo che ogni tipologia di ROBOT ha una sua precisa nicchia applicativa e una altrettanto specifica tipologia di alimentazione.
Non tanto dal punto di vista del tipo di cavi da utilizzare, che potrebbero essere anche simili o uguali in termini di composizione, ma direi soprattutto diversa dal tipo di “percorso” e “attività” che i cavi devono fare per garantire un uso continuativo senza rotture.
Quindi, vorrei a questo punto concentrarmi sulla modalità di posa dei cavi, tralasciando per il momento, altri discorsi che riguardano “la scelta” del robot da un punto di vista di motorizzazione, controllo e concetti dinamici/inerziali generali sebbene siano assolutamente affascinanti.
Diamo cioè per scontato che a bordo del robot ci sia tutto il necessario.
Ci sono aspetti positivi e negativi per ogni tipo di applicazione proprio per il fatto che i cavi vengono più o meno stressati a seconda del tipo di ROBOT e della automazione specifica che gli chiediamo di fare.
Per esempio, se parliamo di ROBOT CARTESIANI, l’alimentazione dei cavi segue prevalentemente un percorso lineare, attraverso quella che si chiama “catena portacavi”.
In questo tipo di applicazione, i cavi sono guidati in un movimento ripetitivo di sequenze avanti / indietro per svariati milioni di manovre.
L’attività dunque che viene richiesta ai cavi, crea uno stress meccanico dovuto a “flessione”, poiché la curvatura generale, nel 95% dei casi, si realizza solo in nella direzione radiale del cavo e non quella assiale.
In questa categoria, ricadono tutti quei cavi definiti per “movimentazione” e dunque …Speciali.
Di prassi, e per logica progettuale, i cavi per Robot Cartesiani sono direttamente collegati al carrello mobile e quindi la velocità del Robot è in un rapporto 1:1 sulla velocità di lavoro dei cavi stessi.
Solitamente questi cavi vengono costruiti con isolamenti in PVC e PUR ( Poliuretano ) e sono disponibili sia per il mercato Europeo che Americano con specifiche omologazioni UL/CSA.
La velocità e il raggio di curvatura diventano gli elementi essenziali come criterio di scelta dei cavi…oltre ad un fondamentale e particolare concetto che riguarda l’accelerazione lineare
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Se invece parliamo di ROBOT ANTROPOMORFI, l’applicazione estrema dei cavi può seguire variazioni importanti lungo entrambe le direzioni : sia radiale che assiale.
E’ l’applicazione tipica di un braccio Robot che si muove contemporaneamente in più direzioni.
Qui le cose si fanno più difficili perché non troviamo una catena portacavi che guida il cavo ( non almeno a bordo del Robot ), poiché viene fatto passare all’interno della struttura, oppure se sei più fortunato, viene fatto passare all’esterno, contenuto in una guaina specifica con opportuni giunti di fissaggio.
Capisci che il cavo deve fare un altro tipo di movimento rispetto ai cavi citati nell’esempio precedente dei Robot Cartesiani.
A questo proposito, potrei raccontarti la storia di un mio cliente che ha montato erroneamente un cavo in questa specifica applicazione senza curare particolarmente la posa e si è trovato con un fermo macchina da parecchie migliaia di Euro in mancata produzione.
Il cavo in questione è durato 27 ORE. Poi il Robot si è fermato e hanno cominciato a piovere telefonate.
Chiamato per l’emergenza, sono accorso in aiuto del mio cliente, il quale spergiurava di aver messo la massima cura nel cablaggio ( ed è vero ) ma … aveva commesso 2 ERRORI MOLTO GRAVI.
1) I bracci Robot non sono lunghi dei metri.
Cosa significa ?
Che il cavo subiva una torsione estrema di +/- 260° su POCHI CENTIMETRI !
2) Aveva fascettato il cavo insieme ad altri tubi
Ora, non è mia intenzione avanzare discussioni sui progetti dei vari costruttori di Robot, ma certamente applicare un cavo ( senza creare danni ) a bordo di un Robot richiede una altissima specializzazione proprio perché è necessario prevedere tutto quello che può andare storto con discreto anticipo.
Un conto è quindi chiedere al cavo di fare “flessioni“. Un altro è quello di chiedere “torsioni“
Il cavo deve essere studiato proprio per questo. In particolare deve essere usata una tecnica particolare che impedisce ai conduttori di rompersi durante le manovre di rotazione.
Poi, è vero… ci sono vari livelli di torsione.
Per piccoli angoli di rotazione, si può valutare anche di usare cavi più o meno standard ( inteso: speciali per movimentazione ) con le dovute accortezze, ma partire già con il concetto di “braccio robot”….per me il messaggio è proprio chiaro. Significa ” +/- 360° di rotazione.
Contrariamente alla applicazione precedente descritta sopra, la velocità e il raggio di curvatura non sono gli elementi essenziali come criterio di scelta dei cavi proprio perché qui conta semmai l’accelerazione angolare e la tecnica costruttiva ( geometrica e strutturale ) del cavo che deve impedire lo snervamento dei conduttori in rotazione.
E’ tutto un altro mestiere.
Per assurdo, potresti avere velocità lineare ZERO ma accelerazione angolare elevatissima.
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Ci sono dunque moltissimi aspetti da valutare quando parliamo di applicazioni speciali a bordo Robot e il rischio di trovarti con un pericoloso e costoso fermo macchina è molto più alto di quello che credi.
Anche i più esperti costruttori macchina e installatori, possono commettere errori cosi gravi da compromettere una applicazione industriale, magari scontata sulla carta ma estremamente insidiosa nella realtà del montaggio.
Come ho scritto anche in un altro articolo, leggere un datasheet non è una pratica sufficiente per darti una ragionevole certezza di fare le cose per bene.
Serve una particolare esperienza e se ti sto scrivendo è perché ti voglio dare l’opportunità di averla direttamente in casa tua, per guardare e studiare insieme la migliore soluzione per le tue automazioni e movimentazioni industriali.
Dopo 28 anni di semplice e pura esperienza sul campo, dove ho incrociato migliaia di imprenditori, tecnici, progettisti, manutentori, quadristi, system integrator….e aver applicato più di 20 milioni di metri di cavo per automazione in migliaia di applicazioni probabilmente simili alla tua, sono certo di poterti dare qualche ragionevole consiglio per farti centrare immediatamente l’obiettivo con la scelta migliore del cavo per le tue macchine.
So benissimo che la tua è ogni giorno una corsa contro il tempo per risolvere i problemi che girano intorno alla tua automazione ed è proprio per questo che devi essere certo di trovare un interlocutore in grado di darti soluzioni all’istante perché il problema si risolve solo dopo aver montato il cavo corretto nel mondo reale.
Non solo dei datasheet.
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Ti aspetto !
Se operi nel campo della Automazione Industriale, ti sarai scontrato molte volte con sigle, norme e definizioni più o meno comuni in ambito Europeo.
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Fino ad oggi ti ho parlato di cavi speciali ” a bordo macchina” che richiedono caratteristiche ben precise in termini sia meccanici che elettrici per garantire un certo tipo di durata in applicazione di grande flessibilità o movimentazione.
L’uso di Variatori di velocità ( conosciuti tecnicamente con l’acronimo di VFD Variable Frequency Drive ) è diventato cosi comune in abito automazione da rappresentare oggi il 70% delle applicazioni a livello globale.
Capita spesso di dover intervenire in sostituzione di cavi usurati su sistemi in cui la componente di base è quella di trazione.