Auch bei der Verseilung lässt sich einiges einsparen. So kann man Dicke und Flexibilität durch die Schlaglänge bestimmen, also die Distanz für einen Umlauf der Verdrillung. Ist sie länger und damit die Verdrillung geringer, fällt das Kabel dünner aus. Die Stuttgarter Lapp Gruppe hat beispielsweise für einen Hersteller von Kompaktrobotern Adern zur Leistungsübertragung mit spezieller (größerer) Schlaglänge entwickelt.
Wenn größere Datenmengen zu übertragen sind, kommt zunehmend serielle Verkabelung zum Einsatz, meist über Ethernet-Cat.5-Kabel mit Datenraten von bis zu 100 MBit/s. Für kompakte Roboter sind diese Leitungen als Sternvierer aufgebaut. Die beiden Aderpaare sind im Inneren des Mantels so verseilt, dass sie weniger Platz beanspruchen und jahrelange Bewegungen wie Biegung und Torsion aushalten. Sollten im Roboter viele Sensoren oder gar eine Kamera zum Einsatz kommen, reicht eine Sternvierer-Leitung nicht mehr aus. Mit nur zwei Aderpaaren lassen sich dann die hohen Datenraten nicht bewältigen. Für solche Fälle sind Ethernet-Leitungen nach Cat.6A die bessere Wahl. Sie übertragen Daten mit bis zu 10 GBit/s. Die Leitungen enthalten vier Aderpaare, außerdem werden die vier Paare noch miteinander verseilt – dadurch ist der Platzbedarf natürlich größer als bei Sternvierern. Außerdem wird zwischen den vier Aderpaaren ein Kunststoffkern mit Kreuzquerschnitt mitverseilt, der die Aderpaare auseinanderhält und dafür sorgt, dass diese sich bei Bewegung nicht in ihrer Position verändern und das Nebensprechen zwischen den Aderpaaren reduziert wird.
Variable Steckersysteme
Kompakte Leitungen brauchen auch entsprechende Steckverbinder. Gefragt ist hier vor allem Variabilität. Wenn beispielsweise ein Roboter mit einer Kamera zur Qualitätsinspektion nachgerüstet wird, sollte die Erweiterung auch im Steckverbinder leicht möglich sein. Hier bieten sich modulare Steckverbinder an, etwa das problemlos erweiterbare Steckersystem EPIC MH von Lapp. Es lässt sich modular für Leitungen unterschiedlicher Funktion bestücken und nimmt beliebige Steckermodule für Energie, Signale und Daten auf. Kommt eine Funktion hinzu, wird einfach ein weiteres Modul eingesetzt oder ein anderes ersetzt. Für einen Hersteller kompakter Roboter hat die Lapp Gruppe eigens einen speziellen Steckverbinder entworfen: Der Steckverbinder sollte zeitsparend zu montieren sein und sich harmonisch ins Design des Roboters einfügen, er sollte besonders gute EMV-Eigenschaften haben und für Ethernet-Datenübertragung qualifiziert sein, zudem auch Gehäusefunktionen übernehmen wie etwa die Zugentlastung des Kabels. Lapp hat hierfür einen modifizierten M23-Standard-Rundsteckverbinder entwickelt.
Normalerweise werden bei größeren Robotern am oder im Roboterarm Energie und Daten über Leitungen mit M23-Rundstecker übertragen. Für kleinere Roboter wurde dieser Standard auf die kleineren Formate M17 und M12 geschrumpft. Wenn es noch kleiner sein soll, sind aber auch solche Stecker nicht mehr praktikabel. Hier werden die Leitungen teilweise über kleine Steckverbinder angeschlossen, wie man sie aus der Verbindung von Leiterplatten kennt.
Frank Rothermund ist Market Manager Robotics, Ralf Moebus Leiter Produktmanagement Automation & Networks und Joachim Strobel Produktmanager, alle bei der U.I. Lapp GmbH.