I automatiserade produktionsmiljöer går kraft, styrsignaler och data mellan maskiner, robotar, givare, motorer och styrsystem. Kablaget utsätts samtidigt för rörelser, vibrationer, olja, spån och elektromagnetiska störningar. Fel kabeltyp, bristande dragavlastning eller olämplig kabeldragning kan därför orsaka intermittenta fel som är svåra att lokalisera och som i vissa fall leder till produktionsstopp.
Olika kablar har olika uppgifter
En automatiserad bearbetningscell kan innehålla flera typer av kablage. Motorkablar matar exempelvis servomotorer och andra drivsystem, medan signalkablar överför information från givare och mätutrustning. Ethernet- och fältbusskablar används för kommunikation mellan styrsystem, I/O-enheter, robotar och annan automationsutrustning.
Kraven skiljer sig mellan kabeltyperna. En kabel för signalöverföring kan behöva skärmning mot elektromagnetiska störningar. En kabel till en rörlig robotaxel behöver i stället vara konstruerad för upprepade böjningar eller vridningar.
Att kabeln har rätt ledararea och anslutning räcker därför inte. Vid kundanpassad kablagetillverkning behöver kabel, kontaktdon, skärmning och mekaniskt utförande anpassas efter den faktiska applikationen.
Rörelse och vibration påverkar livslängden
Kablar i energikedjor, robotarmar och andra rörliga installationer utsätts för återkommande mekanisk belastning. Om kabeln inte är konstruerad för kontinuerlig rörelse kan ledare, skärm eller ytterhölje skadas med tiden.
Tillverkaren anger normalt en minsta tillåten böjradie. Den behöver följas både vid installation och under maskinens normala rörelse. För liten böjradie ökar belastningen på kabelns konstruktion. I robotinstallationer kan även torsion vara relevant eftersom kabeln kan vridas runt sin egen längdaxel.
Det är därför viktigt att skilja mellan kablar för fast installation och kablar avsedda för kontinuerlig rörelse.
Störningar kan ge fel utan synliga skador
Kablage kan orsaka problem även när det inte finns några synliga mekaniska skador. Frekvensomriktare, servodrifter och motorkablar kan skapa elektromagnetiska störningar som påverkar känsliga signaler och datakommunikation.
Skärmade kablar, korrekt skärmanslutning och lämplig separation mellan kraft- och signalkablage minskar risken för störningar. Jordning och potentialutjämning behöver samtidigt hanteras som en del av maskinens elektriska konstruktion.
Standarden IEC 60204-1 för elektrisk utrustning i maskiner behandlar bland annat elektromagnetisk kompatibilitet, skyddsutjämning, kraftdrivsystem och teknisk dokumentation.
Störningsproblem kan exempelvis visa sig som kommunikationsfel, felaktiga givarsignaler eller sporadiska stopp. Den typen av fel kan vara tidskrävande att felsöka eftersom de inte alltid går att återskapa när maskinen står still.
Kontakter och dragavlastning behöver kontrolleras
Många kabelfel uppstår nära anslutningspunkterna. Rörelser och vibrationer kan belasta kontaktdon och kabelgenomföringar om kabeln inte är ordentligt fixerad.
Dragavlastningen ska ta upp mekaniska krafter innan de når ledarnas anslutningar. Kontaktdon behöver samtidigt vara anpassade till miljön. I en bearbetningsmaskin kan exempelvis kylvätska, oljedimma och metallspån påverka anslutningar som saknar tillräckligt skydd.
Vid felsökning bör därför både kabel, kontaktdon, genomföringar, infästningar och utsatta böjpunkter kontrolleras.
Servicevänligt kablage förenklar felsökningen
När en maskin står still påverkar installationens uppbyggnad hur snabbt felet kan lokaliseras. Tydlig märkning av kablar och anslutningspunkter gör det enklare att följa elschemat och identifiera rätt förbindelse.
Dokumentationen behöver också motsvara den faktiska installationen. Om kablar har flyttats, bytts eller kompletterats utan att scheman uppdaterats kan ett relativt enkelt elfel ta betydligt längre tid att hitta.
Arbetsmiljöverkets AFS 2023:4 om produkter och maskiner innehåller bland annat krav på att automatiserade maskiner, när det behövs, ska ha anslutningspunkter för diagnostisk felsökningsutrustning. Delar som behöver bytas ofta ska också kunna avlägsnas och bytas på ett säkert och lättillgängligt sätt.
Några praktiska punkter att kontrollera är:
- att kablar och kontaktdon är tydligt märkta
- att kabeltypen är anpassad till rörelse och omgivande miljö
- att böjradier och dragavlastningar följer tillverkarens specifikationer
- att kraft- och signalkablar är dragna med hänsyn till elektromagnetiska störningar
- att utsatta kablar går att byta utan omfattande demontering
- att elscheman och annan dokumentation hålls uppdaterade
Förebyggande kontroll kan fånga begynnande fel
Kablage bör ingå i det planerade underhållet av automatiserade maskiner. Inspektionen kan fokusera på områden där kablar rör sig, böjs, vrids eller ligger nära andra mekaniska komponenter.
Sprickor i ytterhöljet, förändrad kabelgeometri, lösa infästningar och skadade kontakter är exempel på tecken som behöver undersökas närmare. I energikedjor bör även kabelns placering kontrolleras så att den kan röra sig utan onödig friktion eller klämrisk.
Enligt AFS 2023:11 om säker användning av arbetsutrustning ska arbetsutrustning underhållas så att den fortsätter att uppfylla gällande krav. Förebyggande kontroll av kablage kan därför hanteras tillsammans med maskinens övriga planerade underhåll.
Hur ofta kontrollen behöver göras beror på bland annat drifttid, rörelsemönster, hastighet och miljö.
Kablage som en del av det planerade maskinunderhållet
I CNC-celler, robotstationer, automatiserade materialflöden och annan bearbetande produktion arbetar kablaget tillsammans med mekanik, drivsystem och styrutrustning. Rätt dimensionering, kabeltyp, skärmning, infästning och dokumentation minskar antalet möjliga felkällor.
Samma faktorer påverkar servicearbetet. Tydlig märkning, uppdaterade scheman och åtkomliga anslutningar gör det lättare att lokalisera och byta en skadad komponent. Kablaget kan då hanteras inom det planerade underhållet i stället för att först uppmärksammas efter ett produktionsstopp.
