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Igus Chainflex: Mehrfach verseilt hält besser

EnergiemonitoringSiemens: Erneuerbare Energien mindern nicht allein die Stromqualität

Komplexe Prozesse

Die Kombination aus zunehmender Anzahl sensibler elektronischer Geräte und wachsendem Anteil erneuerbarer Energien birgt ein hohes Ausfallrisiko. Dabei ist nicht nur die wandelnde Struktur des Energiemixes verantwortlich, häufig liegt die Ursache in Planungsfehlern.

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HybridleitungenChainflex: Mehrfach verseilt hält besser

Robotik und Automation boomen auch 2017: „Wir werden erstmals die Rekordmarke von 14 Milliarden Euro Branchenumsatz knacken“, erklärte Dr. Norbert Stein, Vorsitzender des Vorstands von VDMA Robotik + Automation. Dieser Boom treibt auch die Kabelhersteller voran. Die Frage nach platzsparenden Leitungskonzepten geht dabei Hand in Hand mit der Forderung nach maximaler Funktionssicherheit. Igus weiß, dass der Schlüssel dafür nicht nur in der Verseilung liegt.

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Das Chainflex-Programm umfasst alle Leitungstypen

Leitungen in E-Ketten – das war nicht immer eine harmonische Beziehung. In den späten Achtzigerjahren traten immer häufiger Schäden an sogenannten hochflexiblen oder kettentauglichen Leitungen beim Einsatz in Energieketten auf. Die zahlreichen Bemühungen der verschiedensten Leitungsanbieter, diesen „Korkenzieher-Effekt“ zu eliminieren, führten nicht zum nachhaltigen Erfolg. Damit fiel vor über 25 Jahren der Startschuss für Igus als eigenständigen Anbieter von Leitungen auf dem Markt.

Bei der Suche nach einer eigenständigen Lösung wurden die Kabelentwickler bei Igus von Aufbau von Stahlseilen – der sogenannten Bündelverseilung – inspiriert. Dabei unterscheidet sich diese Bündelverseilung deutlich von den bis dahin verwendeten und auch heute noch zum Teil üblichen Verseilkonzepten, den sogenannten „lagenverseilten“ Leitungen. Bei lagenverseilten Leitungen werden die Adern in mehreren Lagen um das Zentrum der Leitung verseilt, wobei häufig zwischen den Lagen noch Folien oder Vliese eingebracht werden. Der Hauptnachteil dieses kostengünstigeren Fertigungsverfahrens liegt darin, dass die Adern bei der Biegung innerhalb des Radius der Energiekette besonderen Streck- und Stauchkräften ausgesetzt sind. Diese Kräfte, die auf die Adern einwirken, führen dann zu den gefürchteten Korkenziehern.

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Das Igus „AutΩMeS“-System

Mehrfach verseilt hält besser

Anders das Verfahren der bündelverseilten Chainflex-Leitungen: Bei beispielsweise 18 Adern werden diese nicht in mehreren Lagen übereinander, sondern zunächst in sogenannten Dreierbündeln miteinander verseilt. Anschließend werden dann diese insgesamt sechs Bündel mit jeweils drei Adern in einer Gesamtverseilung miteinander verseilt. Durch diese mehrfache Verseilung, die auch mit unterschiedlichen Rückdrehverfahren gefertigt wird, will der Kabelkonfektionierer sicherstellen, dass eine Überdehnung der einzelnen Adern innerhalb des Kettenradius vermieden wird. Besonders wichtig ist dabei die Unterstützung des Verseilverbandes durch sogenannte zwickelfüllend extrudierte Innen- und Außenmäntel, bei dem die Zwischenräume zwischen den Adern völlig mit dem Mantelwerkstoff ausgefüllt werden. So kann sich die Verseilung nicht aufdrehen.

Bei Torsionsbewegungen kommen andere Leitungskonzepte zum Einsatz. Denn in der Robotertechnik sind die Leitungen den unterschiedlichsten Bewegungsrichtungen ausgesetzt. So kann sich tatsächlich zum Beispiel in Abhängigkeit des Torsionswinkels der Durchmesser des Verseilaufbaus verändern. Besonders hoch sind die Anforderungen bei den geschirmten Varianten: Damit die auf die Schirmdrähte einwirkenden Kräfte nicht zu groß werden, legt Igus unter und über die Schirme Gleitelemente ein, die zum einem eine Bewegungsfreiheit des Schirmes zur Gesamtverseilung, aber auch zum Außenmantel sicherstellt. Diese „weiche“ Konstruktionsweise gibt der gesamten Leitungskonstruktion die notwendige Bewegungsfreiheit, reduziert Zug- und Stauchkräfte und verhindert einen durch vorzeitigen Aderbruch entstandenen Maschinenstillstand.

Doch allen Leitungskonzepten ist die Frage nach der Funktionssicherheit gleich. „Eine hohe Haltbarkeit bei bewegten Produkten ist grundsätzlich die Kernforderung aller Kunden“, weiß Rainer Rössel, Leiter Geschäftsbereich Chainflex-Leitungen bei Igus, und ergänzt: „Viele Anbieter auf dem Markt können diese Haltbarkeit aber nur mutmaßen, anstatt sie zu beweisen. Denn entweder entsprechen die Tests nicht den späteren Einsatzbelastungen oder es werden gar keine gemacht.“

Klimacontainer, in denen Igus Testleitungen testet

Um die Lebensdauer sämtlicher Produkte verlässlich voraussagen zu können, betreibt Igus daher ein 2.750 Quadratmeter großes Testlabor für bewegte Leitungen in Energieketten. Auf heute 65 verschiedenen Testständen werden die Produkte im Dauerbetrieb auf ihre Belastbarkeit geprüft. Die Testaufbauten sind, neben vielen normalen linearen Testachsen mit unterschiedlichen Verfahrwegen und Beschleunigungen, auf die jeweiligen speziellen Versuchsanforderungen abgestimmt. So ist es beispielsweise möglich, auf Verfahrwege von über 120 Metern Länge zu testen oder die Chainflex-CFROBOT-Leitungen auf verschiedenen Robotern und speziellen 3D-Normtestanlagen auf ihre maximale Lebensdauer zu prüfen. Auch ist es möglich, Tests in einer Kältekammer bei Temperaturverläufen von –40 °C bis +60 °C durchzuführen.

Werkstoffe machen den Unterschied

Bei den Tests wird deutlich, dass die Verseilung zwar wichtig ist, wirklich entscheidend jedoch gerade die richtigen Isolations- und Mantelwerkstoffe sind. Durch den Materialvergleich am Markt erhältlicher kettentauglicher Leitungen in der Kältekammer stellten die Materialforscher im Labor unter anderem fest, dass im Prinzip keine am Markt erhältliche Mischung – auch nicht PUR – die in den Katalogen oder Datenblätter angegebenen Temperaturen in der Dauerbewegung in der Energiekette standhält. Für Igus lag damit im Thema „Kunststoff und Leitungen“ der Schlüssel zum Erfolg für eine lange Haltbarkeit in der Kette. Dem Konzept „plastics for longer life“ folgend, konzentrierte sich der Kunststoffspezialist auf die Themen Verbesserung und Vergleich der miteinander ständig in Kontakt tretenden Kunststoffe der Leitungen und der E-Ketten.

Die CFBUS.PUR.H01 Serie für CAT6 und Profinet

Dies führte dazu, dass Igus heute für die bei Chainflex verwendeten Mantelmischungen drei verschiedene Biege- und Temperaturbereiche definieren kann. Erstens für die feste Verlegung, zweitens für die flexible Bewegung nach VDE- oder IEC-Normen und drittens für die Bewegung in Energieketten.

„Durch die Dauertests im werkseigenen Labor können die Kunden immer sicher sein, dass ihre Igus-Leitungen halten werden. Daher vergibt Igus eine 36-monatige Garantie, die weit über die gesetzlich vorgeschriebene Garantie von 12 Monaten hinausgeht“, betont Rössel abschließend. cs

SPS IPC Drives, Halle 4, Stand 310

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