13.09.2019

Leitungen für hochdynamische Anwendungen

Kabelstress - na und!

Schleppketten- und Robotereinsätze sind Stress pur - auch für die eingesetzten Kabel. Meistern müssen sie hochdynamische Bewegungen in alle Richtungen - auf engstem Raum und unter oft extremen Umgebungsbedingungen. Gefordert sind stressfeste Spezialkabel, die gezielt auf Agilität und Robustheit getrimmt sind.

Autor: Christian Hohnen


Agile und torsionsfeste Leitungen für Robotereinsätze
Bild: TKD Kabel GmbH

Kabel und Leitungen finden sich überall, wo bewegte Maschinen- und Anlagenteile störsicher mit Energie und Information versorgt werden. Kabel sind 'die' Nabelschnüre. Sie liefern alles, was für die angeschlossenen Systems nötig ist. Neben Energie und Daten können dies auch Medien wie Luft oder Flüssigkeiten sein. Während bei Hybrids verschiedenste Funktionselemente platzsparend in Rund- oder Flachkabel integriert sind, haben sich bei der Führung von dauerbewegten Leitungen vor allem dicht gepackte Schleppketten oder Schlauchpakete als feste Größe etabliert. Funktionieren müssen die gestressten Kabel auf immer weniger Platz. Packungsdichte und Miniaturisierung - bei wachsendem Funktionsumfang - geben hier den Takt vor. Standhalten müssen sie immer höheren Beschleunigungen bzw. Geschwindigkeiten, abrupten Bewegungsabläufen und Vibrationen. Weder millionenfache Biegewechsel noch heftige Torsion dürfen ihnen was anhaben. Überleben müssen sie trotz oft unwirtlicher Bedingungen, wobei das Spektrum von extremen Temperaturen bis zu Schweißspritzern reicht. Sind leistungsstarke Power- und sensible Datenleitungen nebeneinander verlegt, gilt es elektromagnetische Störungen auszuschließen. "Hier mit Allerweltskabeln anzutreten, wäre grob fahrlässig! Auf der sicheren Seite ist man bei 'Stress pur' mit Leitungen, die von A bis Z auf ihren tatsächlichen Einsatz zugeschnitten sind", so Sven Seibert, Leiter Produktmanagement bei TKD Kabel. "Während der Anwender bei einer Reihe von Schleppketten- oder Robotereinsätzen auf etablierte Spezialkabel-Portfolios wie z.B. unseren seit Jahren bewährten Kaweflex-Baukasten setzen kann, gibt es zunehmend Bedarf nach echten Individuallösungen. Maßarbeit steht hoch im Kurs."

Fitnessprogramm - exakt kalkuliert

Bei Spezialkabeln werden sämtliche Register gezogen. Über eine Vielzahl von Parametern - etwa Leiterauswahl, Kabelaufbau und Verseilung, Schirmung, Isolations- und Mantelwerkstoffe - können Konstrukteure die Fitness ihrer Kabel präzise einstellen. Gezielt lassen sich Parameter wie Biegeradien, Flex-Performance, Torsionsfestigkeit, thermische bzw. chemische Resistenz oder EMV-Sicherheit umsetzen. Voraussetzung für Langlebigkeit ist Schlankheit. "Je geringer Gewicht und Durchmesser, umso besser ist es um die Agilität der jeweiligen Leitung bestellt", so Seibert. Mit dem passenden 'Diätprogramm' - etwa dem Aufspüren der richtigen Litzentypen und Kupferqualitäten oder der Festlegung des optimalen Verseilaufbaus - sind alternative Konstruktionen möglich, bei denen der Platzbedarf im Vergleich zu konventionellen Kabeln um 30 bis 40 Prozent reduziert werden kann. "Cleverness, Know-how und Erfahrung stehen hoch im Kurs", meint Seibert. "Alles kommt auf den Prüfstand: Manchmal reicht das Streichen einer simplen Bandierung, um ein Kabel um den letzten Millimeter abzuspecken und dem Anforderungsprofil gerecht zu werden."

Anzeige

Lange etablierte Spezialleitungen

Seit Jahrzehnten bietet TKD unter dem Kaweflex-Markendach ein dicht bestücktes Sortiment mit Spezialleitungen, das gezielt für hochdynamische Einsätze ausgelegt ist. "Vorläufer unsere Kaweflex-Serie waren die weltweit ersten Schleppkettenleitungen, bei denen wir gezielt den Polyesterelastomer-Werkstoff Pelon als Aderisolation einsetzten - und damit einen Standard schufen, der bis heute bei anspruchsvollen Highflex-Kabeln greift", so Seibert. Über die Kaweflex Familie abrufbar sind standardisierte Spezialleitungen, die etwa für Beschleunigungen bis 100m/s², Verfahrwege bis 400m und millionenfache Biegezyklen ertüchtigt sind. Das Portfolio beginnt bei robusten Leitungen in PVC-Ausführungen. Hoch im Kurs stehen TPE-Compounds. TPE-Mäntel enthalten Additive, die das endgültige Profil (z.B. Härte, chemische Beständigkeit, Entflammbarkeit, Abriebfestigkeit) ausbilden. Favorit bei mechanisch gestressten Leitungen ist Polyurethan (PUR). Mäntel aus PUR bestechen durch Flexibilität bei großer Zähigkeit - und das über einen breiten Temperaturbereich. Wegen seiner Beständigkeit gegen Kühlflüssigkeiten, Fette und Schmierstoffe ist PUR ideal für den Maschinenbau. Auch Sonderformen gibt es: Hierzu zählen etwa vernetzte Isolationsmaterialien, die Schutz vor Schweißspritzern bieten.

Agil für die Robotik

Die Königsklasse unter den dauerbewegten Leitungen bilden lupenreine Roboterkabel, die auf Performance und Langlebigkeit bei extremen Bewegungsabläufen im dreidimensionalen Raum ausgelegt sind. Höchste Torsionsfestigkeit ist hier zentrale Vorgabe. Was in diesem Highend-Segment technisch geht, hat TKD mit der Erweiterung des Kaweflex-Portfolios um die Kinematics 3D-Serie gezeigt. "Die 3D-Baugruppen sind unsere Antwort auf die Anforderungen im rasant wachsenden Robotermarkt", so Seibert. "Im Umfeld von 'Industrie.4.0' und IIoT ist Robotik - bis zu den immer populäreren Cobots - massiv auf dem Vormarsch." Das Einsatzgebiet der adhäsionsarmen Roboterleitungen reicht von Pick & Place- und Handlingrobotern bis zu automatisierten Fertigungssystemen. Bei der Kinematics-3D-Serie sind Torsionswinkel von bis zu +360° je m Kabellänge (+180°/m für geschirmte Varianten) zulässig. Die auf minimale innere Friktion getrimmte Anordnung der einzelnen Kabelelemente sowie der Einsatz von Gleitbewicklungen sorgen für hohe Agilität und Stabilität.

Anzeige

 
190925_SPS_160x600_ID2080de
MTS Sensor Technologie  GmbH & CO. KG
LTN Servotechnik GmbH - November 2019