Proteggere e guidare i cavi

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Macchine e impianti dipendono dai flussi di energia e dati veicolati da tipologie diverse di cavi che devono essere correttamente guidati e protetti con soluzioni di Cabling Management coerenti con le specifiche caratteristiche ed esigenze di sistemi, applicazioni e processi.

Attualmente, stando alle ultime statistiche, nel mondo sono installati più di 3.5 milioni di robot industriali, di forme e capacità diverse, adeguate a specifiche lavorazioni. In generale, la struttura meccanica è costituita da un insieme di corpi rigidi connessi tra loro da giunti che ne consentono il moto relativo. Per esempio, nel caso dei robot antropomorfi si riproduce il movimento di un braccio umano secondo i cosiddetti “gradi di libertà” cui si associa l’equivalente di mano, polso, gomito, braccio, spalla e corpo. Ma vi sono altre tipologie di robot, per esempio i Delta, noti anche come “spider robot” per la loro forma, rinomati per la loro velocità di lavoro, oppure i robot cartesiani, con movimenti su guide lineari secondo il sistema di coordinate cartesiane X-Y-Z, oppure ancora gli SCARA, con braccio mobile sul piano orizzontale ed elemento di presa che può salire e scendere in quello verticale. In tutti i casi, i movimenti con cui il robot esegue le previste lavorazioni sono gestiti da un controllo centrale, con motori elettrici in corrispondenza dei giunti che collegano le diverse parti meccaniche. Quindi, come in una qualsiasi “macchina” industriale, devono essere forniti alimentazione e comandi, senza dimenticare il flusso dei dati in uscita per il controllo delle operazioni. L’elemento comune a tutte le diverse tipologie di robot è la necessità di un cablaggio che, pur coerente con la dinamica di quel particolare robot, deve garantire che i cavi siano guidati e protetti con soluzioni che ne impedicano l’usura o il malfunzionamento.

Una prima soluzione si ottiene con tubi flessibili corrugati resistenti a cicli di piegatura e strappi nei punti di connessione, ma poco resistenti alla torsione. Come alternativa, i dress pack da montarsi direttamente sul robot, costituiti da tubi corrugati installati all’interno di un alloggiamento chiuso, rinforzato in plastica, efficace ma non modulare e di difficile manutenzione. In- fine i “robotic cable carrier”, noti anche come catene portacavi per la robotica, che come i dress pack, di cui ne rappresentano l’evoluzione, si montano direttamente sui robot e, tra i vantaggi, un’alta stabilità in torsione, un design modulare che può essere ridotto o ampliato liberamente, un definito raggio di curvatura che protegge i cavi dall’andare oltre il massimo raggio previsto dalle caratteristiche costruttive, e la disponibilità sul mercato di soluzioni complete che includono cavi compatibili con catene portacavi.

Ma la protezione e la guida dei cavi va ben oltre l’ambito della robotica con cui si può introdurre il tema, dato che cavi e cablaggi sono ovunque, con soluzioni dalle più semplici alle più sofisticate, da cui un’articolata disciplina applicativa che merita di essere approfondita.

Le soluzioni di Cable Management

Dove sono presenti molti cavi e cablaggi, la gestione dei cavi diventa un problema reale. E’ possibile, banalmente, l’uso di fascette apposite, o twisttie, per unire gruppi di fili e cavi, ma è poco pratico: basti pensare a cavi sospesi che raggruppati insieme possono dar luogo a sollecitazioni e cedimenti. L’approccio corretto prevede l’uso di portacavi, disponibili in diversi design e livello di prestazioni, a seconda che i cavi siano statici o sottoposti a movimento, come nel caso di elementi trasportatori, sistemi di magazzinaggio o macchine utensili, dove prevalgono le tecniche di motion control. In via preliminare è interessante prendere atto della diversificata terminologia di settore, spesso risultato di scelte delle aziende produttrici, per individuare la varietà di sistemi di protezione e guida dei cavi. Si può iniziare con i raceays, semplici sistemi di canalizzazione, canali chiusi di materiale metallico o non metallico, progettati espressamente per contenere cavi, tubi e conduttori, e con i cable ladders, che come intuibile dal nome stesso, si presentano come “vassoi” o “passerelle” per la stesa dei cavi, e in letteratura tecnica sono denominati anche ladder tray, cable runway, cable basket. Sono però due le denominazione cui si fa maggior riferimento: cable tray e cable carrier, che richiamano la funzionalità base: il primo, un “vassoio” o comunque un elemento di appoggio per applicazioni stazionarie; il secondo, un “vettore”, quindi qualcosa che trasporta o, meglio, accompagna un movimento. Per entrambi i termini, traducibili semplicemente come “portacavi”, le modalità di utilizzo sono ben diverse e nel tempo si è fatta strada per i carrier la denominazione di “catene portacavi”, anche a seguito di ulteriori denominazioni usate dai produttori, quali drag chains, energy chains o cable chains, dove prevale, evidente, il riferimento alla catena quale caratteristica base.

Come sintesi di quanto sin qui esposto, si possono individuare, pur nelle loro divese realizzazioni fisiche, due sistemi per guidare e proteggere i cavi, siano essi per trasporto di energia, dati o segnali: i cable tray, o portacavi, per applicazioni statiche, e i cable carrier, o catene portacavi, per applicazioni dinamiche. Per questi ultimi sistemi vi sono molte caratteristiche funzionali cui porre attenzione, in quanto, essendo coinvolto un movimento, le modalità dello stesso e la tipologia delle apparecchiature collegate impongono opportuni criteri di scelta sulla base della disponibilità di mercato.

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