如果您正在或計畫於工廠中使用機器人手臂，您會注意到在負載能力不變的情況下，當今機械手臂的運行速度變得更快、體積變得更小，並且整體功能更先進。但功能升級的同時，卻也更嚴苛的考驗著當今機器人如何維持甚至是延長其運作時間。因此為了因應不斷進化的機器人技術，電纜和連接器等零組件也必須跟上當今先進科技的腳步，提供更優良品質的串接服務。畢竟如果沒有穩定的電流和訊號，即使是最先進的機器也很難為工廠提高生產力。 
 
在本文中，我們將與您分享先進的機械手臂科技應用新趨勢以及一些相應的佈線小技巧，確保電纜的佈局與安裝安全又到位！

當今的機器人技術除了應用在發展相對成熟的汽車產業外，其應用領域已逐漸拓展，有了許多新發展趨勢。隨著科技的進步，現行的機械手臂變得更小、更輕、更靈活、更容易操作並且更便宜，機動性的增加有助於這項技術被廣泛的應用。舉例而言，我們常見到汽車或大型加工廠安裝六軸機械手臂於不同的平台，負責不同零件任務的加工、移動。而為了滿足相異程度的移動需求，LAPP等製造電纜電線的公司提供了隨插即用的解決方案，將機械手臂連接到「第七軸」，讓機械手臂能移動到工廠不同的位置。其中，LAPP還可以提供預先初步安裝好的電纜托架，完整的電纜系統更便於安裝。 

隨著機械手臂輕量化，電纜也必須跟上趨勢使重量更輕、設計更精煉。因此，LAPP 不斷鑽研著新技術，希望在動力能量不變、性能不減損的情況下，盡量減輕電纜重量，例如研究兼具緩衝與輕量性質的泡棉材料和薄型電纜護套。雖然目前銅仍是考量耐用性時的首選，但專業塑膠、包銅鋁和各種鋁合金已逐漸被使用在有輕量需求的電纜上。 


機械手臂科技應用新趨勢

此外，將多項功能結合至同一零組件中也是達到輕量化和節省空間的好方法。例如LAPP 的 ÖLFLEX®SERVO FD 7DSL便是將數據和電力傳輸線合併到一根電纜中，大幅度的減少電纜佔地面積和動態加速過程中產生的相關質量。一般傳統的作法需要有兩條電纜設置機械手臂的相關系統，一條負責供應電力，另一條傳輸馬達位置、速率的相關數據資訊，但只要使用這種功能結合的電纜，電流和數據就能透過同一條電纜最大化的減少重量和空間浪費。不只如此，在不同的應用場景下還可以結合不同功能，例如在同一根電纜中設置控制訊號傳輸線、電源供應線和油壓/空壓的介質線。 
 
另一方面，佈線時電纜要連接在機械手臂外部或內部也是節省空間的一大考量。以汽車製造業為例，由於一個大型的機械手臂就需要不小的運作空間，組裝一個汽車底盤甚至需要至少15台以上的機械手臂，在這種高度動態和空間有限的生產環境中，外部佈線的機械手臂過於龐大和笨重。為了解決這樣困境，LAPP 與機械手臂供應商密切合作，提供能在手臂內部運行的電纜，節省空間的同時也避免了許多潛在隱患，例如在極快的運行速度下外部電纜會纏繞在一起，甚至有脫落的風險。
 
在機械手臂實際應用的場景中，較高的運行速度與制動速度是非常常見的，因此使用合適的電纜匹配這樣高速的運行需求很重要。電纜必須夠靈活才能在最大限度下增加運動質量，此外還需確保具有能承受數百萬次彎曲、扭轉的嚴酷考驗而不會輕易損壞的高品質，例如LAPP的 ÖLFLEX® ROBOT F1，就是一款 TPE-PUR 機器人電纜，專為多軸關節的機械手臂和自動搬運設計。
 
抗扭電纜具有與一般耐彎曲電纜結構不同，專門設計於可承受高扭轉力的應用情境。耐彎曲的連續電纜緊緊包覆的護套，使它能應對機械執行單項動作時避免損傷，而機械手臂的電纜為了抵抗機械運作時更大的扭轉力，往往會設計的較長。在扭轉應用中，必須考慮以下參數：
  • 最大速度和加速度
  • 電纜和電線的最小彎曲半徑
  • 所有運動部位零件的總重量
  • 整個系統的預期壽命
 
 

新科技就位 電纜佈局到位安全需知

  • 考量機械手臂可能的執行動作
在為機械手臂佈線選擇電纜時，很多人只因電纜品質「夠好」就決定採購，卻忽略了電纜應用情境的重要性。例如許多機械手臂的應用中需要高柔性的電纜執行快速和重複運動，此時若只選擇標準電纜，可能導致過早磨損增加故障率，尤其是負責為臂端工具提供電源和數據的電纜很常遇到這個問題。
  • 了解彎曲半徑需求
工廠設置的電纜能進行多大幅度的彎曲，最小彎曲半徑是重要的決定因素，其彎曲幅度不可小於建議的最小彎曲半徑。通常耐久度較高的電纜最小彎曲半徑較小，靈活性較高、有彈性的電纜則最小彎曲半徑較大。此外，電纜外護套的類型也該注意是否能承受工廠嚴峻的生產環境，如金屬碎片、閃光焊和溫度範圍等，若是電纜因環境溫度超過其適用溫度範圍，造成硬化或結構破損，也會影響最小彎曲半徑。透過適當規劃和遵守產品規範，正確安裝電纜導管與錨鏈才可保持機械手臂正常運作的同時，延長電纜的使用壽命。
  • 使用正確的安裝
使用工業電纜時，常見的其中一個問題便是錯誤安裝。不管是因安裝時沒有預留足夠長度使電纜過度緊繃，或是讓電纜乘載過多載體，皆可能導致電纜不能自由移動的情況下，過度磨損進而縮短使用時限。
  • 了解彎曲運動和扭轉運動之間的區別 
如上所述，與特定機械手臂軸的扭轉運動相比，高柔性電纜進行線性運動時會施加不同的壓力和有不同的要求。專用電纜就是被設計於處理這些扭轉運動，並使電纜線束間能保持平行。在高度變化的環境中使用錯誤類型的電纜，有可能會導致非預期和令人不喜的停機事件，即使耐彎電纜仍能在電纜軌道中保持彎曲，但扭轉應力會在機械手臂執行過程中縱向扭轉電纜。因此，請務必根據您的使用需求，選擇可彎曲、扭轉或兼具兩種運動類型的電纜。一般機械手臂專用電纜可承受高達一千或兩千萬次的扭轉或彎曲循環動作，但還是建議您做出最終選擇前，務必詢問您的電纜供應商詳細了解電纜規格。
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工業4.0風潮下，打造智慧工廠的需求逐日增加，機械手臂的應用更是愈來愈普及。電纜作為連接工廠主要生產工具的關鍵命脈，如何妥善的佈局、佈線很重要，只要做好前置規畫和預先考量使用情境，便能有效避免在使用機械手臂中常遇到的困境，也就是因電纜相關問題而導致的停機。此時，您需要專業的合作夥伴，提供足夠的產品資訊來幫助您作採購決策。

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