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Sep 13, 2023

Questions-réponses avec HELU : considérations de conception pour les applications dynamiques

Par contenu sponsorisé | 1er décembre 2022 Par Keith Wilkerson, Secteur d'activité

Par contenu sponsorisé | 1 décembre 2022

Par Keith Wilkerson, Business Segment Manager pour la robotique et l'automatisation

Q : En quoi les chaînes porte-câbles et les câbles résistants à la torsion sont-ils conçus et fabriqués différemment les uns des autres ?

UN: À bien des égards, en ce qui concerne l'environnement dans lequel chaque câble sera installé, ils sont très similaires. Avant de discuter de ces détails, parlons du matériau le plus basique que l'on trouve dans la majorité des câbles industriels, le toron de cuivre. L'essentiel à retenir est que tous les brins de cuivre, peu importe comment ils sont dessinés, combien sont utilisés par conducteur ou comment ils sont câblés ensemble, ont une mémoire. Par exemple, pensez à un cintre en fil de fer. Si vous le pliez dans une direction particulière et que vous essayez ensuite de le plier dans sa position d'origine, il ne sera pas exactement comme il était avant. Il en va de même pour les brins de cuivre d'un câble industriel multiconducteur. C'est bien pour les applications stationnaires ou fixes, mais cela crée les défis les plus élémentaires pour un fabricant de câbles lorsque ce câble se plie des millions de fois dans une application 2D (chaîne porte-câbles) ou 3D (robotique). Sans trop dévoiler la façon dont HELUKABEL conçoit et fabrique ces câbles de type 2D et 3D, la gestion de la mémoire de chaque toron et conducteur joue un rôle majeur dans les efforts de conception. Plus l'application mécanique est exigeante, plus les performances du câble doivent être élevées. Cela signifie passer d'une simple construction en faisceau ou monocouche pour câble fixe à concentrique avec une longueur de pas courte (2D) ou concentrique avec une longueur de pas plus longue (3D). Au fur et à mesure que les besoins en performances augmentent, les câbles passent également de l'isolation PVC à l'isolation PP, et aux composés de gaine PUR ou TPE.

Q : Quelles sont certaines des considérations de conception de câbles pour les câbles à chaîne porte-câbles ?

UN: De nombreuses caractéristiques doivent être prises en compte et les chaînes porte-câbles de chaque machine nécessitent une compréhension complète de l'application. Pour concevoir un nouveau câble ou recommander un câble de catalogue standard, votre partenaire de solutions devrait se poser de nombreuses questions. Cela donnera les meilleurs résultats. Certaines de ces questions sont liées aux paramètres mécaniques - accélération, vitesse de déplacement, longueur de déplacement et cycles par jour. Il existe également des considérations environnementales, qui incluent la température ambiante de fonctionnement, que la machine soit à l'intérieur ou à l'extérieur, et la présence de produits chimiques ou de particules qui peuvent entrer en contact avec la chaîne porte-câbles, comme les scories de soudage ou le fluide diesel (que l'on trouve souvent dans l'industrie de la transformation du bois). Certaines des propriétés souhaitées de tout câble industriel seraient une large plage de températures, une résistance à la lumière du soleil, une résistance élevée à l'huile, un allongement minimal, une résistance élevée à la traction, une bonne résistance à l'abrasion, un petit rayon de courbure, une faible capacité et la propagation des flammes. Il est possible de produire des câbles répondant à un grand nombre sinon à la plupart de ces critères, mais le coût de production d'un tel câble ne serait pas accepté par le marché. Étant donné qu'une taille unique n'est pas souhaitable pour la plupart des OEM et des utilisateurs finaux en raison du coût, il est essentiel de trouver la meilleure solution en fonction de l'application globale avec le coût total du système comme considération secondaire.

Q : Quelles sont certaines des considérations de conception de câble pour les câbles de torsion/robotique ?

UN: Les câbles de torsion (robotisés 3D) doivent supporter bon nombre des mêmes facteurs environnementaux que les câbles de chaîne porte-câbles. Comme mentionné précédemment, il est nécessaire de comprendre l'ensemble de la portée de l'application afin de faire une recommandation appropriée ou de concevoir la meilleure solution. Bien que la flexion du câble sur toute sa longueur ne soit pas présente dans une application de torsion comme c'est le cas avec une application de chaîne porte-câbles, il existe une contrainte de rotation supplémentaire appliquée au câble. Ceci est démontré sur un robot articulé lorsque l'axe quatre (4) tourne dans un sens et l'axe six (6) tourne dans le sens opposé. Un fabricant de câbles doit maintenant tenir compte de la mémoire des brins de cuivre en ce qui concerne cette contrainte supplémentaire. Dans cet esprit, nous devons comprendre que la valeur de torsion (+/- XXX°) est l'un des paramètres les plus critiques d'un câble de torsion. Lorsque vous comparez des câbles de différents fournisseurs, utilisez-les comme référence pour la comparaison. Un câble de +/- 180° par mètre peut être acceptable pour un robot de palettisation à 4 axes, mais il peut ne pas être le mieux adapté pour un robot de soudage dans une usine automobile. De plus, déclarer qu'un câble est conçu pour "résister aux applications de torsion" n'est tout simplement pas suffisant pour déterminer s'il s'agit de la solution appropriée pour l'application.

Les câbles et les fils utilisés en robotique sont soumis à diverses forces. Les millions de mouvements répétitifs de flexion et de torsion provoquent des charges de compression et de traction élevées, ce qui exerce une pression considérable sur les câbles. La conception des câbles doit également tenir compte des accélérations et des décélérations rapides qui rendent essentielles une résistance élevée à l'abrasion, à l'entaille et à la déchirure. Les températures élevées souvent rencontrées dans les applications sont un facteur de stress supplémentaire.

Q : Quel est l'impact des exigences d'accélération, de vitesse de déplacement et de torsion sur la sélection des matériaux et/ou le développement de nouveaux composés pour les câbles ?

UN: Les câbles des applications hautement dynamiques doivent résister à des forces d'accélération jusqu'à 50 m/s² et à des décélérations rapides et impitoyables (l'effet coup de fouet). Cela semble contre-intuitif, mais l'utilisation de matériaux avec une certaine rigidité est cruciale pour la longévité. Si vous comparez un câble de plateau standard avec un toronnage de classe 6 à un câble de même construction, vous devriez remarquer que le câble "haute performance" semblera avoir une sensation plus rigide, même s'ils utilisent tous deux des gaines extrudées sous pression. Choisir le mauvais matériau peut augmenter le poids total par pied et raccourcir la durée de vie du câble et du système de gestion des câbles (chaîne porte-câbles/habillage).

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