Inteligentne fabryki stale podnoszą poziom automatyzacji poprzez zdecentralizowaną inteligencję i kontrolę, wykorzystując koncepcje robotów modułowych. Fizyczny rozkład funkcji sterujących wymaga połączeń za pomocą przewodów i kabli, a złącza muszą być na tyle niezawodne i bezpieczne, aby spełniać wymagania środowiskowe nowoczesnych fabryk. Złącza te muszą mieć wystarczająco niską impedancję, wystarczająco dużą powierzchnię styku, aby spełnić wymagania dotyczące prądu znamionowego, a także posiadać mocny mechanizm blokujący odporny na wibracje i uderzenia. Ponadto muszą być łatwe w montażu i modyfikacji oraz umożliwiać szybką aktualizację i modyfikację.
W tym artykule najpierw pokrótce przedstawiono wymagania dotyczące połączeń robotów przemysłowych i automatyki fabrycznej, a następnie przedstawiono serię złączy TE Connectivity AMP, demonstrując, jak wykorzystać charakterystykę tych złączy do spełnienia wymagań dotyczących zasilania, sygnału, niezawodności i bezpieczeństwa tych aplikacji.
Czym jest inteligentna fabryka?
Inteligentna fabryka to kompleksowy obiekt, który wykorzystuje cyfrowo połączone ze sobą maszyny, roboty i lokalne czujniki do sterowania, gromadzenia danych w czasie rzeczywistym, analizy i podejmowania decyzji (rysunek 1). Tego typu fabryki stają się coraz bardziej zdecentralizowane i modułowe, co ułatwia rekonfigurację w celu sprostania stale zmieniającym się wymaganiom produkcyjnym. Modułowa organizacja ułatwia lokalne sterowanie i wdrażanie małych maszyn w celu poprawy elastyczności produkcji.
Schemat ideowy połączonych w sieć maszyn, robotów i wzajemnie połączonych czujników (kliknij, aby powiększyć)
Rysunek 1: Inteligentne fabryki wykorzystują połączone w sieć maszyny, roboty i połączone ze sobą czujniki, aby zapewnić wydajne działanie. (Źródło obrazu: TE Connectivity AMP)
W placówkach tych wykorzystywane są modułowe stanowiska pracy wyposażone w roboty niezależne lub współpracujące. Istnieją różne typy robotów mobilnych, takie jak pojazdy automatycznie kierowane (AGV) lub autonomiczne roboty mobilne (AMR), które przemieszczają produkty między stacjami roboczymi. W porównaniu do robotów stacjonarnych zalety AMR i AGV polegają na ich dużej mobilności, umożliwiającej im rotację i przemieszczanie się między stanowiskami pracy. Dzięki wspólnej pracy pojazdów AGV, AMR i robotów współpracujących linia produkcyjna może wykonywać różne zadania w różnych jednostkach. Roboty mogą przemieszczać się lub rozmieszczać między stacjami roboczymi w zależności od potrzeb, aby poprawić ogólną wydajność. Te stacje robocze często znajdują się w trudnych warunkach, dlatego projektanci muszą wziąć pod uwagę, że roboty i inne zautomatyzowane maszyny mogą być narażone na wysokie temperatury, wilgoć, kurz, żrące chemikalia, a także uderzenia i wibracje.
Czujniki monitorują wszystkie operacje. Zgodnie z projektem czujniki mogą być przewodowe lub bezprzewodowe. Czujniki bezprzewodowe są zazwyczaj połączone za pośrednictwem Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT). Roboty mobilne można również monitorować za pomocą IIoT.
Podobnie jak w przypadku typowych systemów elektronicznych, trendem w branży jest miniaturyzacja robotów, maszyn, czujników i sterowników. Dzięki niewielkim rozmiarom i niewielkiej wadze zapotrzebowanie na energię elektryczną jest mniejsze, a dostępna przestrzeń większa, co poprawia produktywność. Ponadto objętość płytek drukowanych jest również mniejsza, co wymaga, aby komponenty miały wyższą wydajność objętościową.
Elastyczne i niezawodne złącza zasilania i sygnału
Niezależnie od tego, czy chodzi o przewód do przewodu, przewód do płytki czy przewód do panelu, złącza muszą niezawodnie przesyłać sygnały zasilania i sterowania. Im mniejsze złącze, tym mniejszy odstęp i mniejszy odstęp między przewodnikami.
Celem konstrukcji modułowej jest osiągnięcie elastyczności; Dlatego rozwiązania złączy muszą charakteryzować się takimi samymi możliwościami adaptacji jak systemy automatyki. Aby zaspokoić potrzebę elastyczności, konstrukcja złączy musi zapewniać bezpieczne i wygodne blokowanie, aby zapobiec niedopasowaniu podczas montażu i przypadkowemu wyciągnięciu na skutek uderzenia i wibracji.
Złącza serii Dynamic firmy TE Connectivity AMP zostały zaprojektowane tak, aby spełniać wymagania przemysłowych obwodów sygnałowych i mocy o dużej gęstości. Złącza te spełniają te wymagania dzięki wielu seriom złączy, które są w stanie wytrzymać prądy w zakresie od 2,6 do 100 amperów (A) i napięcia w zakresie od 125 do 1000 woltów. W zależności od prądu znamionowego i napięcia złącza te mogą zapewniać połączenia o dużej gęstości z odstępami między przewodami w zakresie od 1,8 milimetra do 24,5 milimetra (mm).
Najbardziej kompaktowym złączem Dynamic jest seria Mini. Ta seria jest odpowiednia do zastosowań typu przewód-płytka, z odstępem styków 1,8 mm i liczbą styków 12, 16 i 20. Dopuszczalne przewody od 22 do 26 AWG o napięciu znamionowym 250 V AC (VAC) i prądzie 3 A.
Na przykład 1-2834461-2 (rysunek 2, góra) to obudowa gniazda z 12 stykami, ze stykami rozmieszczonymi w podwójnych rzędach, z odstępem między kolumnami wynoszącym 2,75 mm. Złącze ma długość 19,3 mm, szerokość 15,7 mm i wysokość 8,35 mm.
Schemat ideowy 12-pinowego przewodu Dynamic Mini TE Connectivity do gniazda płytki i elementów uchwytu pinów
Rysunek 2: Pokazano elementy 12-stykowego przewodu Dynamic Mini do gniazda płytki (na górze) i uchwytu igły (na dole). (Źródło obrazu: TE Connectivity AMP)
Obudowa gniazda wyposażona jest w styki gniazda TE Connectivity AMP 2834464-5. Są to zaciskane końcówki przewodów ze stopu miedzi pokryte cyną, do których można podłączyć przewody 26 AWG. Jego prąd znamionowy wynosi 3 A, a napięcie robocze 250 VAC lub 125 VDC. Każdy styk wykorzystuje płytkę blokującą, aby zabezpieczyć się w obudowie. Dodatkowo obudowa posiada wbudowany zamek wtórny zapewniający dodatkowe zabezpieczenie mechanizmu blokującego zaciski stykowe.
Gniazdo jest podłączone do 1-2834465-2, który jest 12-pinowym uchwytem igły do montażu powierzchniowego (Rysunek 2, na dole). Długość uchwytu igły wynosi 19,3 mm, szerokość 12,3 mm, a wysokość tylko 8,7 mm. Uchwyt igły zawiera cynowane styki o kwadratowym przekroju poprzecznym i ma całkowicie zakrytą konstrukcję.
Złącze to jest wyposażone w przycisk zapobiegający nieprawidłowemu włożeniu i jest wyposażone w zatrzask blokujący, który zapewnia dźwiękową i dotykową informację zwrotną, gdy nasadka i nasadka igły są całkowicie połączone. Zatrzask znajduje się we wgłębieniu pod górną częścią złącza, aby zapobiec przypadkowemu odblokowaniu. Boczny gwóźdź zapewnia mechaniczne podparcie piasty igły.
Złącza serii Mini mają mniejsze wymiary i wyższą niezawodność, co pozwala nie tylko spełnić wymagania środowisk przemysłowych, ale także innych zastosowań o wyższych wymaganiach antywibracyjnych, takich jak roboty i samochody.