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　　機器人在未來工廠：電纜廠商的機遇和挑戰(zhàn)

igus chainflex 高柔性機器人電纜CFROBOT8.052 是第一款經(jīng)測試可用于扭轉(zhuǎn)運動的CAT7總線電纜

現(xiàn)如今，沒有工業(yè)機器人的生產(chǎn)配置是不可想象的，機器人的應用領(lǐng)域范圍也在持續(xù)增加。但由于自動化工廠期望的是永久穩(wěn)定的多軸運動，因此驅(qū)動機器人的電纜將面臨極大的壓力。這對于電纜和連接器廠商是個特殊的挑戰(zhàn)。

根據(jù)工業(yè)行情預測，今年的工業(yè)機器人售出數(shù)量將超過25萬臺。這對于機器人廠家來說是一個巨大的全球市場。為了保證機器人的數(shù)據(jù)和動能供應沒有任何中斷，監(jiān)控其中需要持續(xù)進行3D運動的電纜是很有必要的。

應用于機器人的電纜需要承受扭轉(zhuǎn)應力，因此其結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝與應用于直線往復運動的電纜完全不同。后者要求盡可能設(shè)計緊湊，屏蔽編織緊密，外護套高壓擠壓成型，如此“堅固”的結(jié)構(gòu)可以保證電纜在拖鏈內(nèi)的穩(wěn)定運行。 

正相反，機器人電纜需要“應力補償”元件，較為松散的編織結(jié)構(gòu)，不同的可滑動模塊和特殊的屏蔽設(shè)計，這些都是為了確保電纜可以在幾百萬次包含扭轉(zhuǎn)的運行中功能穩(wěn)定。這是因為用于機器人技術(shù)的電纜必須在其運行過程中進行完全且重復的角度變換。例如，絞合結(jié)構(gòu)的節(jié)距需要隨著扭轉(zhuǎn)角度的變化而改變。

電纜專家igus為持續(xù)變換扭轉(zhuǎn)應力的特殊應用所設(shè)計的電纜采用上述特別結(jié)構(gòu)，如在芯線絞合結(jié)構(gòu)之間添加滑動元件和可以吸收扭轉(zhuǎn)應力的材料，以此抵消芯線在扭轉(zhuǎn)過程中承受的力。同時，這類扭轉(zhuǎn)應用對電纜的屏蔽層也有極高的要求。為了確保作用于屏蔽層上的力不會太大，在屏蔽層內(nèi)外都增加了可以扭轉(zhuǎn)的元件，這些元件可以保證屏蔽層能夠在芯線絞合結(jié)構(gòu)及外護套之間自由的相對移動。當然，屏蔽層本身也經(jīng)過特殊編織角度設(shè)計，尤其是一些型號的屏蔽層為沿著扭轉(zhuǎn)方向順絞而成。

 這些“柔軟”的結(jié)構(gòu)使整根電纜有必要的自由運動能力，減少拉伸和壓縮時產(chǎn)生的應力，并預防因?qū)w的非預期斷裂而導致的設(shè)備停機。Chainflex高柔性電纜家族“CFROBOT”由此誕生，這一系列的電纜可以用于扭轉(zhuǎn)應用，扭轉(zhuǎn)角度達到±180°/1m，并且igus可以對其提供最高36個月或1000萬次雙循環(huán)的質(zhì)保承諾，以先到達的為準。

在2750 平米的igus測試實驗室，電纜每年經(jīng)受超過2億次循環(huán)測試

最適宜的機器人電纜及三維拖鏈

基于50年在此領(lǐng)域的大量經(jīng)驗，igus所采用的電纜外護套材料與triflex R機器人拖鏈高度匹配，可以將磨損減少至最低。Triflex R中的TRCF系列是一款帶3個腔的全封閉三維機器人拖鏈：這3個腔都可以獨立打開和關(guān)閉。供能軟管可以裝填在任意一個腔體內(nèi)，即可最大程度確保軟管不發(fā)生破損，無論機器人運行到什么位置，整套動力供應都能保持穩(wěn)定。

三維拖鏈中的機器人電纜和軟管能夠安全穩(wěn)定運行的主要條件就是符合要求的最小彎曲半徑，如果彎曲半徑?jīng)]有達到所需值，將產(chǎn)生成本密集型故障及停產(chǎn)的風險。igus triflex R的技術(shù)設(shè)計理念就是為了確保無論機器人工作到什么位置，triflex R三維拖鏈的彎曲半徑一直保持在規(guī)定的最小值，其包裹環(huán)繞式的結(jié)構(gòu)可以在運行彎曲半徑小于最小值時停止更多的扭轉(zhuǎn)運動。

電纜的外護套材料與triflex R 三維拖鏈之間的磨損已降至最小

并且，模塊化設(shè)計的igus triflex R拖鏈使每節(jié)拖鏈鏈節(jié)的扭轉(zhuǎn)角度限定在±10°以內(nèi)。這些優(yōu)勢使得拖鏈內(nèi)部的電纜在扭轉(zhuǎn)過程受到的扭轉(zhuǎn)力可以均勻地分布在整根電纜上。triflex R機器人供能系統(tǒng)定義的最小彎曲半徑保障了機器人運行的穩(wěn)定性，尤其是在有軟管的應用和流動鉆應用上。

不斷測試帶來了可預期的穩(wěn)定性，同時減少成本

igus已經(jīng)在高柔性運動電纜領(lǐng)域鉆研了超過25年，“chainflex” 高柔性電纜系列在自動化及機器人技術(shù)領(lǐng)域?qū)覍医⑿碌臉藯U，已成為業(yè)內(nèi)知名的高柔性電纜供應商。 

igus在德國科隆擁有一個2750m2 的超大測試實驗室，專供拖鏈電纜測試。在實驗室中，對CFROBOT系列電纜進行了數(shù)百萬次的測試，在不同的測試設(shè)備上持續(xù)監(jiān)測芯線電阻值，監(jiān)控電纜情況。測試中最大的挑戰(zhàn)是模擬每一種可能包含扭轉(zhuǎn)的應用，以確定電纜在各類運動條件下的表現(xiàn)。

電纜在直線運動的拖鏈中的使用壽命相對來說更能預測，因為大部分的運行工況和參數(shù)是固定的，但機器人應用卻復雜得多，尤其是機器人實際運行過程通常無法完全與初期計劃設(shè)計相匹配。

因此對于電纜供應商來說，不斷地測試是極其重要的，所有的測試結(jié)果都保存在igus的數(shù)據(jù)庫中。這些資料加上長達數(shù)十年的工程塑料領(lǐng)域經(jīng)驗，使得公司能夠為chainflex 高柔性電纜提供36個月的質(zhì)保承諾，這將使機械工程設(shè)計變得可精準預測。

CFROBOT系列電纜的最大優(yōu)勢是針對機器人扭轉(zhuǎn)應用而開發(fā)，包括100多種型號常備庫存，用戶無須再受制于昂貴且貨期很長的特制電纜，而是可以在現(xiàn)有的chainflex高柔性電纜中選擇適合自己設(shè)備的產(chǎn)品。