Selvkørende robotter og testsystemer kræver schweizisk præcision – og lidt elastik

Af Jan Frier Sørensen, produktspecialist, HIN A/S

Batteridrift er efterhånden mere reglen end undtagelsen inden for de selvkørende robotter af AGV- (automated guided vehicles) og AMR (autonomous mobile robots), der bruges i produktionsmiljøer og til logistikløsninger overalt i verden. Det er kørende enheder, som har nogle timers funktionstid på deres batterier, hvorefter en AGV/AMR igen skal lades op. Det kræver, at den selvkørende robot finder hen til sin docking-station og af sig selv forbinder sig til den strømforsyning, der skal give batteriet en dosis til de næste opgaver.

Det er en model, der i høj grad ligner konnektering af maskiner til forsynings- og kommunikationsplatforme i industrien, ligesom den samme forbindelsesteknik af ofte flere forskellige medier i stigende grad også bliver anvendt til automatiske testforløb – og det er et marked, som schweiziske Stäubli fra HIN’s program i mange år har leveret sine ganske enestående CombiTac-konnektorer til.

Der findes på markedet flere multi-domæne – eller hybride – konnektorer, men Stäubli kombinerer den schweiziske præcision med muligheden for kundespecifikke konnektorløsninger helt ned til et styk med brug af Stäublis egen ”Configurator”, der er et web-baseret design- og konfigurationsprogram understøttet af en lynhurtig tilbudsgivning og prototyping eller leverance af mindre serier inden for få uger. Og dertil kommer så en lille, men særdeles vigtig teknisk kvalitet for CombiTac-programmet, nemlig modulerne evne til fleksibelt at give sig i x- og y-akseretningerne ved sammenkobling af to matchende og matende konnektorer, der ikke står helt præcist alignet over for hinanden.

Robotterne kræver store tolerancer

For at få en idé om, hvor stor fleksibilitet, der i grunden er påkrævet ved sammenkobling af kørende robotter, så kræver specifikationerne i mange tilfælde, at der skal være mulighed for op til +/-10mm misalignment i x- og y-akserne ved kobling af robotten til en dock, ligesom man skal kunne acceptere op til 3 graders vinkelfejl ved sammenkoblingen af konnektorerne. Det siger sig selv, at så store tolerancer kræver både en betydelig styrke og styring i forbindelsesteknikken, så pins eller pakninger ikke tager skade ved sammenkoblingen.

Stäubli har opnået den høje fleksibilitet ved at pakke de enkelte konnektorgrupper i gummi – de såkaldte ”contact carriers” i CombiTac-programmet i uniq-serien. Dertil kommer robuste mekaniske føringer, der sikrer den endelige alignment under konnekteringen. Med sin LMFB-funktion (Last Mate First Break) bliver de mest følsomme kontakter i en modulær, konfigureret multikonnektor koblet sammen til sidst – og afbrudt først, når en robot eller et testemne – eller en industriel maskine – igen bliver frakoblet sin plads i dock’en.

Medier som trykluft/pneumatik og hydraulik vil typisk også underlagt LMFB, men de mere robuste effekt-pins ofte er af ”first-mate” typen med en evne til at overføre strømme på op til 120A/150A med modstanddygtighed over for kortslutningsstrømme op til 1.600A (3s). Gummimaterialet i de bærende indsatser har ud over deres fleksibilitet også fortræffelige elektriske isolerende egenskaber, så CombiTac kan bære meget høje spændinger, og de støbte spor i programmets contact carriers sikrer en høj IP-tæthedsklasse.

Stäubli har udviklet deres såkaldte MultiLAM-bøsningsteknologi til hun-delene i både CombiTac- og andre programmer, og disse bøsninger kan bære meget høje strømme med stor sikkerhed på grund af den interne lamelopbygning, som sikrer multiple kontaktpunkter i sammenkoblingen.

Fremragende til test og industrielt udstyr

Kombinationen af effekt, signaler og andre medier som optik, pneumatik og hydraulik er også en oplagt løsning til mange industrielle formål. Det kunne for eksempel være i automations- og proceslinier, hvor et hurtigt skift at en maskine kan være afgørende for oppetiden i produktionen. Ved at samle alle kontaktpunkter i én samlet hybrid og modulær forbindelse, kan et skift af en maskine for enten service, nye opgaver eller en ændret konfiguration ske med en simpel frakobling af udstyret med Stäubli CombiTac-konnektoren, hvorefter en ny maskine kan kobles til. Trykluft, vakuum, oliesmøring, forsyning og high-speed signaler ind og ud af applikationen bliver etableret øjeblikkeligt, hvad der også gør service og vedlighold af individuelle maskiner legende let.

Den samme metode er også yderst anvendelig i komplekse testfiksturer, hvor avancerede testemner skal tilsluttes et større testrack. Igen gør CombiTac-løsningen tilslutning og afkobling af de individuelle testobjekter lettere, ligesom en versionering med forskellige produkter er enklere at håndtere i de tilfælde, hvor der findes flere generationer eller produktvarianter med samme footprint. Testfiksturerne kan variere, men tilkoblingen til et stationært testudstyr vil være det samme.

Nem og hurtig prototyping og tilbudsgivning

Det bedste ved multistikkene fra Stäublis CombiTac-program er dog uden tvivl, at de er både nemme og hurtige at få leveret i kundespecifikke udgaver – og det kan ske helt ned til én enkelt konnektor. Den schweiziske konnektorproducent har udviklet et intuitivt web-værktøj, Configurator, som er grundlag for de kundespecifikke designs.

Man kan kopiere adressen herfra, https://configurator.combitac.com/, og så er man allerede godt i gang.

Hvis man vil konfigurere og bestille en konnektor, så går man bare ind i Configuratoren på ovennævnte adresse, hvorefter Staübli kontakter HIN for et konkret tilbud. HIN vil kontakte en mulig kunde og fortælle, hvad det vil koste at fremstille et givent antal kundespecifikke produkter. CombiTac-programmet er ikke begrænset til de nøgne konnektorer. Stäubli tilbyder også konfektionering og terminering af de enkelte pins i en CombiTac-løsning efter kundeønske, og det kan være et praktisk tilbud, hvis der er tale om vanskelige termineringsprocesser, og/eller hvor man måske ikke selv råder over de aktuelle værktøjer.

Og slutresultatet er, at man ender med praktiske og brugbare konnektorløsninger, der er alsidige, robuste og pålidelige og til et meget stort antal matings – også selv om de forhold, konnektorerne skal bruges under, ikke er helt optimale.

I lager- og logistiksystemer er det vigtigt, at AGV’er selv kan finde deres docks til opladning – og eventuelt overførsel af data til og fra opgaverne. Det kræver en robust og tolerant konnektering, som Stäublis CombiTac leverer.

Kraftige guide-pins og LMFB (last mate first break) af de følsomme signal-pins sikrer den robuste kobling mellem han- og hun-konnektordelene i CombiTac-løsningen – med en fleksibilitet på +/-10mm forskydning i x- og y-retningerne samt op til tre graders fejlvinkel.