Kablage i industrimaskiner utsätts ofta för mer än elektrisk belastning. Vibrationer från motorer och bearbetning, värme från maskindelar, skärvätska, olja, metallspån och återkommande rörelser påverkar kabel, kontakter och infästningar.
I exempelvis CNC-maskiner, robotceller, transportörer och annan automatiserad utrustning behöver kablaget därför anpassas efter hur maskinen arbetar. En kabel som fungerar vid fast installation i ett apparatskåp behöver inte tåla kontinuerlig rörelse, oljeexponering eller vibrationer ute i maskinen.
Vibrationer belastar anslutningar och infästningar
Vibrationer påverkar framför allt anslutningspunkter, kabelgenomföringar och områden där kabeln är fixerad. Om kablaget saknar tillräcklig dragavlastning kan rörelsen överföras direkt till kontaktdon eller anslutningsplintar.
Återkommande mekanisk belastning kan även påverka ledarna inne i kabeln. Risken är särskilt relevant nära motorer, pumpar, spindlar och andra komponenter som skapar kontinuerliga vibrationer.
Kabeldragningen behöver därför utformas så att belastningen inte koncentreras till en kort del av kabeln. Placering av fästpunkter, tillåtna böjradier och dragavlastningar ingår i den bedömningen.
Värme påverkar kabelns material
Kablar är konstruerade för angivna temperaturområden. För hög temperatur kan påskynda åldringen av isolering och yttermantel. Materialet kan med tiden bli hårdare, sprödare eller få försämrade mekaniska egenskaper.
Temperaturen behöver bedömas där kabeln faktiskt är installerad. Kablar nära motorer, ugnar, hydrauliksystem eller andra varma maskindelar kan utsättas för högre temperatur än den omgivande produktionslokalen.
Även kombinationen av värme och rörelse behöver beaktas. En kabel som klarar en viss temperatur i fast installation är inte automatiskt lämpad för kontinuerlig böjning vid samma temperatur.
Smuts, olja och skärvätska påverkar yttermanteln
I bearbetande produktion förekommer ofta skärvätskor, smörjmedel och hydraulolja. Kontakt med sådana medier kan påverka kabelns yttermantel om materialet inte är avsett för exponeringen.
Manteln kan exempelvis svälla, mjukna, spricka eller gradvis förlora sin mekaniska motståndskraft. Kabelmaterialets kemiska beständighet behöver därför jämföras med de ämnen som förekommer i maskinen.
PVC, PUR, TPE och gummi är exempel på material som används i industrikablar. Egenskaperna varierar dock mellan olika materialblandningar och kabelkonstruktioner. Materialnamnet räcker därför inte som underlag för valet.
Metallspån och annan smuts kan samtidigt orsaka mekaniskt slitage. En kabel som ligger oskyddad där spån samlas kan nötas eller skadas av vassa partiklar.
Fukt ställer krav på hela anslutningen
Fukt kan komma från rengöring, kondens, kylvätska eller själva processen. Här behöver hela anslutningen bedömas, inte bara kabeln.
Kontaktdon, kabelgenomföringar och kapslingar måste vara anpassade till miljön där de används. IP-klassning beskriver en kapslings skydd mot inträngning av fasta föremål och vatten. Klassningen säger däremot inte i sig att ett komplett kablage är lämpligt för alla typer av fuktiga miljöer.
Fukt i en elektrisk anslutning kan bland annat bidra till korrosion och försämrad kontakt. Tätning, korrekt montering och kontaktdonens placering behöver därför ingå i konstruktionen.
Kontinuerlig rörelse kräver rätt kabelkonstruktion
Kablar till rörliga maskindelar arbetar under andra förhållanden än fast installerade kablar. I en kabelkedja kan samma kabel böjas upprepade gånger under maskinens drift.
Kabelns tillåtna böjradie, rörelsetyp och mekaniska konstruktion måste stämma med applikationen. En kabel avsedd för fast installation bör inte användas för kontinuerlig rörelse utan att tillverkaren uttryckligen anger att den är konstruerad för detta.
Robotar och vissa fleraxliga maskiner kan dessutom utsätta kablaget för torsion, alltså vridning runt kabelns längdriktning. Det ställer andra krav än en rörelse där kabeln huvudsakligen böjs fram och tillbaka i samma plan.
Kablage behöver anpassas som ett system
I en krävande maskinmiljö räcker det inte att bedöma en enskild kabeltyp. Vid kundanpassade kablage behöver kabel, kontaktdon, märkning, skydd, dragavlastning och infästning utformas utifrån samma kravbild.
Ett kablage kan bland annat behöva specificeras utifrån:
- elektrisk belastning och signaltyp
- temperatur och kemisk exponering
- vibrationer och mekanisk nötning
- fast eller kontinuerligt rörlig installation
- böjradie och eventuell torsion
- krav på tätning och kontaktdon
- tillgängligt utrymme och kabeldragning i maskinen
Vid kablagetillverkning behöver dessa förutsättningar vara kända innan kabeltyper, ledarareor, anslutningar, förgreningar och kompletterande skydd bestäms. I CNC-maskiner kan flera belastningar förekomma samtidigt. Servokablar kan följa maskinens axlar samtidigt som givarkablage ligger nära motorer och delar av installationen utsätts för oljedimma, skärvätska och metallspån.
Regler och standarder för maskiners elutrustning
För maskiner som släpps ut på marknaden enligt dagens svenska regler är AFS 2023:4 om produkter – maskiner relevant. Föreskrifterna innehåller grundläggande hälso- och säkerhetskrav för konstruktion och tillverkning av maskiner. Elektrisk utrustning ska utformas så att risker kopplade till elektricitet förebyggs.
Föreskrifterna anger däremot inte att ett visst mantelmaterial, en viss kabeltyp eller en specifik IP-klass ska användas i varje miljö. Sådana val behöver göras utifrån maskinens konstruktion, riskbedömning och faktiska driftsförhållanden.
SS-EN 60204-1, Maskinsäkerhet – Maskiners elutrustning – Del 1: Allmänna fordringar, är en relevant standard för elektrisk utrustning på maskiner. Den behandlar bland annat utförande av elektrisk utrustning, skydd och ledningssystem.
Från den 20 januari 2027 börjar EU:s maskinförordning (EU) 2023/1230 tillämpas. Samma datum upphör AFS 2023:4 att gälla.
Driftsmiljön styr kravbilden
Kablage i tuffa industrimiljöer behöver dimensioneras efter mer än spänning, ström och antal ledare. Vibrationer påverkar infästningar och anslutningar. Värme och kemikalier påverkar materialvalet. Fukt ställer krav på tätning och mekanisk nötning behöver hanteras genom kabelplacering, kabelkonstruktion eller kompletterande skydd.
Vid kontinuerlig rörelse tillkommer krav på böjlighet, böjradie och ibland torsionstålighet. En genomgång av den verkliga driftsmiljön ger därför underlaget för hur kablaget ska konstrueras och installeras i den aktuella maskinen.
