Le fabbriche intelligenti migliorano continuamente il loro livello di automazione attraverso l’intelligenza e il controllo decentralizzati, utilizzando concetti di robot modulari. La distribuzione fisica delle funzioni di controllo richiede connessioni tramite fili e cavi e i connettori devono essere sufficientemente affidabili e sicuri da soddisfare i requisiti ambientali delle fabbriche moderne. Questi connettori devono avere un'impedenza sufficientemente bassa, un'area di contatto sufficientemente ampia per soddisfare i requisiti di corrente nominale e adottare un potente meccanismo di bloccaggio per resistere alle vibrazioni e agli urti. Inoltre, devono essere facili da assemblare e modificare e poter essere aggiornati e modificati rapidamente.
Questo articolo introduce innanzitutto brevemente i requisiti di connessione dei robot industriali e dell'automazione di fabbrica, quindi presenta la serie di connettori di TE Connectivity AMP, dimostrando come utilizzare le caratteristiche di questi connettori per supportare i requisiti di alimentazione, segnale, affidabilità e sicurezza di queste applicazioni.
Cos’è una fabbrica intelligente?
Una fabbrica intelligente è una struttura completa che utilizza macchine, robot e sensori locali interconnessi digitalmente per il controllo, la raccolta di dati in tempo reale, l’analisi e il processo decisionale (Figura 1). Questo tipo di fabbrica sta diventando sempre più decentralizzata e modulare, rendendola facile da riconfigurare per soddisfare le esigenze di produzione in continua evoluzione. L'organizzazione modulare facilita il controllo locale e l'implementazione di piccole macchine per migliorare la flessibilità della produzione.
Diagramma schematico di macchine, robot e sensori interconnessi in rete (clicca per ingrandire)
Figura 1: Le fabbriche intelligenti utilizzano macchine, robot e sensori interconnessi in rete per garantire un funzionamento efficiente. (Fonte immagine: TE Connectivity AMP)
Queste strutture utilizzano postazioni di lavoro modulari dotate di robot indipendenti o collaborativi. Esistono vari tipi di robot mobili, come i veicoli a guida automatizzata (AGV) o i robot mobili autonomi (AMR), che spostano i prodotti tra le stazioni di lavoro. Rispetto ai robot fissi, i vantaggi di AMR e AGV risiedono nella loro forte mobilità, che consente loro di ruotare e spostarsi tra le postazioni di lavoro. Attraverso il lavoro collaborativo di AGV, AMR e robot collaborativi, una linea di produzione può eseguire compiti diversi in unità diverse. I robot possono spostarsi o ridistribuirsi tra le postazioni di lavoro secondo necessità per migliorare l’efficienza complessiva. Queste postazioni di lavoro sono spesso situate in ambienti difficili, quindi i progettisti devono considerare che i robot e altre macchine automatizzate possono essere esposti a temperature elevate, umidità, polvere, sostanze chimiche corrosive, nonché urti e vibrazioni.
I sensori monitorano tutte le operazioni. A seconda del progetto, i sensori possono essere cablati o wireless. I sensori wireless sono generalmente collegati tramite l'Internet delle cose industriale (IIoT). I robot mobili possono anche essere monitorati utilizzando IIoT.
Come i tipici sistemi elettronici, la tendenza del settore è verso la miniaturizzazione di robot, macchine, sensori e controller. Grazie alle dimensioni ridotte e al peso leggero, la richiesta di elettricità è inferiore e lo spazio disponibile è maggiore, migliorando così la produttività. Inoltre, anche il volume dei circuiti stampati è inferiore, il che richiede che i componenti abbiano un’efficienza volumetrica maggiore.
Connettori di alimentazione e segnale flessibili e affidabili
Che si tratti di cavo-filo, cavo-scheda o cavo-pannello, i connettori devono trasmettere in modo affidabile segnali di alimentazione e controllo. Quanto più piccolo è il connettore, tanto più stretta sarà la spaziatura e tanto più fine sarà la spaziatura dei conduttori.
Lo scopo del design modulare è raggiungere la flessibilità; Pertanto, le soluzioni di connettori devono avere la stessa adattabilità dei sistemi di automazione. Per soddisfare l'esigenza di flessibilità, la progettazione dei connettori deve garantire un bloccaggio sicuro e conveniente per evitare disallineamenti durante il montaggio e sfilamenti accidentali dovuti a urti e vibrazioni.
I connettori della serie Dynamic di TE Connectivity AMP sono progettati per soddisfare le esigenze dei circuiti di segnale e alimentazione industriali ad alta densità. Questi connettori soddisfano questi requisiti attraverso serie di connettori multipli, in grado di gestire correnti che vanno da 2,6 a 100 ampere (A) e tensioni che vanno da 125 a 1000 volt. A seconda della corrente e della tensione nominali, questi connettori possono fornire un'interconnessione ad alta densità con una spaziatura dei conduttori compresa tra 1,8 millimetri e 24,5 millimetri (mm).
Il connettore Dynamic più compatto è la serie Mini. Questa serie è adatta per applicazioni cavo-scheda, con una spaziatura dei contatti di 1,8 mm e numeri di pin di 12, 16 e 20. Cavi accettabili da 22 a 26 AWG con una tensione nominale di 250 volt CA (VAC) e una corrente di 3 A.
Ad esempio, 1-2834461-2 (Figura 2, in alto) è un alloggiamento per presa a 12 contatti con contatti disposti in doppie file, con una spaziatura di 2,75 mm tra le colonne. Il connettore è lungo 19,3 mm, largo 15,7 mm e alto 8,35 mm.
Diagramma schematico dei componenti Dynamic Mini cavo-scheda a 12 pin di TE Connectivity, presa su scheda e porta-pin
Figura 2: Sono mostrati i componenti della presa cavo-scheda Dynamic Mini a 12 pin (in alto) e del portaago (in basso). (Fonte immagine: TE Connectivity AMP)
L'alloggiamento della presa è dotato di contatti presa TE Connectivity AMP 2834464-5. Si tratta di terminali crimpati in lega di rame stagnato che possono accettare cavi da 26 AWG. La sua corrente nominale è di 3 A e la sua tensione operativa è di 250 V CA o 125 V CC. Ciascun contatto utilizza una piastra di bloccaggio per fissarsi nell'alloggiamento. Inoltre, l'involucro è dotato di un blocco secondario incorporato per fornire un'ulteriore protezione di sicurezza per il meccanismo di bloccaggio dei terminali di contatto.
La presa è collegata a 1-2834465-2, che è un porta-ago a 12 pin a montaggio superficiale (Figura 2, in basso). La lunghezza del porta-ago è di 19,3 mm, la larghezza è di 12,3 mm e l'altezza è di soli 8,7 mm. Il porta-ago include perni di contatto stagnati a sezione quadrata e adotta una struttura completamente coperta.
Questo connettore è dotato di un controllo a chiave per impedire un inserimento errato ed è dotato di un dispositivo di bloccaggio per fornire feedback sonoro e tattile quando la presa e la presa dell'ago sono completamente impegnate. Il fermo si trova nella rientranza sotto la parte superiore del connettore per impedirne lo sblocco accidentale. Il chiodo laterale fornisce supporto meccanico per il mozzo dell'ago.
I connettori della serie Mini hanno dimensioni più piccole e maggiore affidabilità, in grado non solo di soddisfare i requisiti degli ambienti industriali, ma anche di altre applicazioni con requisiti antivibranti più elevati come robot e automobili.