Robotar lever längre med Lapp

Åtta miljoner cykler, tio miljoner om allt går bra – sedan behövs de första driftstoppen eller reparationerna för de flesta industrirobotar. Det beror på att kablarna slits på grund av den ständiga friktionen på insidan och återkommande dynamisk böjning efter så många böj- och vridrörelser. De är faktiskt den svagaste länken i en robot. Men det finns ett annat sätt, som Comau och LAPP Group bevisar.
Det italienska företaget Comau tillverkar robotar för flytt av tunga delar eller svetsning samt transportörssystem för komponenter, främst för fordonsindustrin. De har en hållbarhet som är legendarisk inom branschen.
Som kontrast fokuserar Comaus nya serie av små robotar mycket mer på flexibilitet och snabbhet. Racer-serien – som används i ett antal tillämpningar, däribland hantering och montage – består av robotar med särskilt kompakt design. De lämpar sig för laster på 3 till 7 kg och har en hög precisionsnivå och rörelsehastighet. LAPP Group utvecklade utrymmesbesparande men mycket mobila kablar för serien.

På så sätt är Comau väl förberedda för de kommande förändringarna inom tillverkning i fordonsindustrin. En fordonsmodell brukar tillverkas i fem år, sedan kommer efterföljaren och med den införs nya maskiner och robotar i fabriken, men det håller på att ändras. Robotar måste vara så flexibla och hållbara att de kan anpassas läpande under flera produktcykler. Vissa robottillverkare står under allt större tryck att omorganisera sin affärsmodell och tillverka mindre och mer flexibel kinematik. Comau å sin sida har redan gått vidare och levererar nu robotar med den nödvändiga flexibiliteten och hållbarheten.

Comau konstruerar kompakta robotar som är lika hållbara som sina större syskon. De skall kunna arbeta med fler sektorer utanför fordonsindustrin, t.ex. elektroniktillverkning. I dag en smartphone, i morgon en tv-enhet på samma monteringsband. Även om det fortfarande bara är en vision, kommer sådana scenarion att bli verklighet i en inte alltför avlägsen framtid i samband med digital och högflexibel tillverkning enligt Industri 4.0. Det betyder att robotar måste vara mer flexibla och väsentligt snabbare än t.ex. modeller för att svetsa bilkarosser. Resultatet är också att de blir mindre.

Trenden mot miniatyrisering är en utmaning för kabeldragning, eftersom en kompakt robot också behöver kompakta kablar. Som den tekniska ledaren inom anslutningslösningar startade Lapp tidigt med att utveckla utrymmesbesparande versioner av sina kablar utan att göra avkall på den uppskattade hållbarheten. Comaus Racer-serie är resultatet av de ansträngningarna. Besökarna i Lapps monter på Hannovermässan kunde beundra vad Racer kan göra. Roboten kastade den ena basketbollen efter den andra i en korg med precision och besegrade alla besökare som vågade mäta sig mot den. Basketroboten är en Racer 7 med 7 kg bärförmåga som bara har funnits på marknaden i några år. Under tiden har Comau också lanserat Racer 3 och Racer 5 med motsvarande bärförmåga.

Comau Racer har mindre armar och motorer än robotarna i fordonsindustrin tack vare dess lägre bärförmåga. Det innebär till exempel att kablarna som dels ger ström åt motorerna, dels leder data från sensorerna har mindre utrymme. Tack vare att mindre motorer behöver mindre ström kan kablarna göras lite tunnare. Det räcker i sig inte till för att spara tillräckligt mycket plats, utan det krävs fler konstruktionsåtgärder.
Tvärsnittet i ledarna i servokablarna som styr motorerna är, som vi sade ovan, lite tunnare tack vare den lägre motorkraften. Det finns ingen skillnad mellan ledarisoleringarna. Eftersom driftsspänningen är densamma finns det inget spelrum för tunnare isolering. Isoleringsmaterialet är också en termoplastisk elastomer (TPE), som för många andra kablar för robotik.

Hemligheten hos en mobil servokabel ligger också i fyllnadsmaterialet, d.v.s. i de komponenter som inte har någon elektrisk funktion. Kabeln innehåller nylontrådar som är invävda i ledarbunten och håller ledaren på plats även om kabeln vrids eller böjs. Det förhindrar att ledarna gnids mot varandra och därigenom sliter på isoleringsmaterialet. Ännu en åtgärd för att öka kablarnas livslängd är att vira glatta nonwovenmaterial eller plaster runt ledarna och därigenom minska friktionen ännu mer. Ledarna glider lättare mot manteln, vilket minskar slitaget betydligt i synnerhet vid vridrörelser och därigenom ökar hållbarheten.

Den största mängden material kan sparas på kabelisoleringen för att göra kabeln tunnare. Men det får inte leda till att de elektriska och mekaniska egenskaperna blir lidande. Dessutom kan Lapp förse Comau med kablar med UL-certifiering, d.v.s. med godkännande för användning på den nordamerikanska marknaden. Ribban för brandpåverkan och kemikaliemotståndskraft ligger oftast högre där än under de europeiska normerna. ”Tunnare mantel men bättre brandbeteende – det går bara att uppnå med ett riktigt avancerat material”, säger Frank Rothermund, Market Manager for Robotics hos LAPP Group i Stuttgart.

Trots alla framgångar finns det fortfarande plats för mer, säger Rothermund. Det italienska partnerföretaget har redan tillkännagett att Comau kommer att fortsätta utmana Lapp. LAPP Group är väl utrustade för det tack vare ett särskilt erbjudande som är unikt inom den globala kabelbranschen: prototyptillverkning av robotkablar. Där konkurrenterna bara tillverkar prototyper av sina kablar i längder om flera kilometer och uppåt, erbjuder Lapp provproduktion från en längd på bara 100 meter. Proverna testas noga hos Lapp och kund.