Przemysł motoryzacyjny od lat korzysta z robotów o wysokim udźwigu oraz o dużej dokładności i powtarzalności działań do punktowego spawania elementów karoserii. Tego rodzaju precyzyjne roboty wyposażone są w kompleksowe podzespoły sensoryczne i wykonawcze, służące na przykład do dokładnego wyznaczania punktu spawania przy zastosowaniu krótkich czasów cyklu oraz przy wysokiej dokładności obranego toru. Do narzędzia - w tym przypadku pistoletu do spawania robota - w zależności od wariantu wykonania doprowadzane są: energia elektryczna, sygnały, woda chłodząca lub pneumatyka. Odbywa się to poprzez trzy zestawy wiązek przewodów, w których umieszczone są przewody transmisyjne: pierwszy zestaw łączy szafę rozdzielczą z podstawą robota, drugi łączy podstawę robota z trzecią osią, a trzeci zestaw stanowi połączenie trzeciej osi do górnej części robota.
Na oddzielne transmitowanie energii, sygnałów i danych w robotach nie ma zbyt wiele miejsca. Dlatego wszystkie trzy „żyły życia" robota zostały połączone w jednym przewodzie z wieloma magistralami, a ten ostatni wyposażono na każdym końcu w łącznik wtykowy M23.
W ten sposób unika się konieczności montowania danego przewodu typu fieldbus w robocie przy uwzględnieniu specyfiki klienta lub specyfiki zamówienia. Dobór przewodów warunkowany był tym, jaka magistrala typu fieldbus występowała w instalacji lub była przewidziana do zastosowania. Poprzez użycie przewodu z wieloma magistralami obchodzi się powyższy problem i zyskuje możliwość wykonania wystandaryzowanego okablowania robota.

Jeden przewód oznacza redukcję wariantów
Z jednym przewodem przeznaczonym do popularnych systemów magistral fieldbus producent robotów może zredukować warianty wiązek kablowych - to znaczy wybrać rozwiązanie, w którym tylko jeden przewód i jeden łącznik wtykowy przewodzą energię, sygnały i dane. Dzięki temu technika połączeniowa w robocie staje się jednolita i niezależna od systemu magistral fieldbus, który stosuje się przy procesach produkcyjnych. Dopiero „zabudowane" komponenty magistral typu fieldbus określają, z jakim systemem magistral pracuje robot. Dzięki temu producenci robotów są w stanie zredukować ilość wariantów sprzętu. Prosta obsługa oraz skrócony czas magazynowania przyczyniają się też do obniżenia kosztów produkcji. Nieco wyższa cena przewodu z wieloma magistralami jest rekompensowana przez korzyści standaryzacji. Oprócz zalet tego rodzaju okablowanie ma jednak także wady. Konfekcjonowanie łączników wtykowych M23 z trzema formami konstrukcyjnymi obudów (A1, D6, F6) oraz z czterema różnymi wykresami biegunowymi (9, 12, 16, 17) jest bardzo czasochłonne i drogie. Także konfekcjonowanie terenowe jest bardzo problematyczne, czasochłonne i nie zawsze pozbawione błędów. W konsekwencji uzyskanie instalacji pracującej bezbłędnie staje się prawie niemożliwe.
Oprócz tego występują dodatkowe, nowe wymogi warunkowane między innymi przez rozwiązania z zakresu diagnozowania oraz zapewnienia jakości. Pomagają one osiągnąć większą szybkość transmisji danych, które muszą być niezawodnie przekazywane.
Problemem tym zajęła się organizacja użytkowników magistrali profibus (PI) i opracowała nowy standard - profinet. Ze względu na specjalne wymagania z zakresu okablowania robotów wiodący niemieccy producenci samochodów połączyli swoje siły i utworzyli Automation Initiative of German Domestic Automobil Manufactors, w skrócie AIDA. Należą do niej: Volkswagen, Audi, Porsche, Daimler i BMW. Ci producenci wyznaczają standardy w technice automatyzacji przy konstruowaniu samochodów. Na bazie profinetu utworzyli oni zgodną z AIDA koncepcję okablowania swoich linii produkcyjnych, zgodnie z którą należy okablować roboty.

Uniwersalny system instalacyjny do przenoszenia danych i energii
Dotychczas producenci robotów i ich użytkownicy w przemyśle motoryzacyjnym nie mieli do dyspozycji uniwersalnej koncepcji okablowania, która pozwalałaby na przekazywanie energii, sygnałów i danych w segmencie motoryzacyjnym według nowych wymogów AIDA. Dlatego zrzeszeni w AIDA niemieccy producenci opracowali powszechną i zorientowaną przyszłościowo koncepcję okablowania. Wymogi wobec systemu instalacyjnego do okablowania robotów są tu jednoznacznie sformułowane:
- musi on być wytrzymały i dostosowany do uuużycia w przemyśle;
- musi być zaplanowany w sposób ogólny uui odpowiadać wytycznej okablowania standardu profinet;
- powinien znacząco zmniejszać nakład uumontażowy;
- powinien umożliwiać przenoszenie uuenergii, sygnałów i danych;
- powinien być możliwy do wykonauunia w technice przewodów miedzianych lub technice światłowodów (LWL);
- łączniki wtykowe powinny być obsłuuugiwane intuicyjnie (tak, by było słychać, widać i czuć zapadnięcie się zapadki) i łatwe do konfekcjonowania, także w terenie;
- zabrudzenia i tryśnięcia powstałe przy uuspawaniu nie mogą szkodliwie oddziaływać na funkcję i obsługę miejsca łączenia;
- wtyczki danych/wtyczki prądowe powinuuny mieć jednolitą blokadę, aby wiązka przewodów mogła być łatwo wymieniane.
Zgodnie z tymi wymogami powstał powszechny system instalacyjny według wytycznych okablowania profinet dla robotów. Okablowanie składa się z trzech wiązek kablowych, przez które transportowane są energia, sygnały i dane. System instalacyjny zmniejsza nakład montażowy o ok. 50%, ponieważ składa się z dopasowanych do siebie pojedynczych komponentów wtykowych do okablowania wiązek przewodów, które techniką plug & play są łączone w celu uzyskania całościowego rozwiązania.

Już przy instalacji robota zmniejsza się nakład montażowy
Taka koncepcja instalacyjna ma liczne korzyści. Przy instalacji nakład montażowy zmniejsza się, a dział serwisowy może szybciej wymieniać wiązki przewodów. Dzięki temu, przy pomocy łączników wtykowych typu push/pull, kilkoma ruchami ręką można wymienić wiązki przewodów do przenoszenia energii, sygnałów i danych. Wytrzymałe obudowy metalowe łączników wtykowych są zaprojektowane w sposób dostosowany do surowych warunków otoczenia i są przeznaczone do długiego użytkowania.

Więcej na temat w MM Magazynie Przemysłowym 4/2012