Nicht zu dünn!

Im Skin-Foam-Skin-Prozess bringen drei Extruder in einem Arbeitsschritt die Ader-isolation auf. So kann die Isolation besonders dünn ausfallen, um Leitungen mit geringen Querschnitten zu er­möglichen.

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Anbieter von Verbindungssystemen haben diverse Stellhebel, um Leitungen kompakter und gleichzeitig robuster zu gestalten. Beim Leiter allerdings gibt es kaum Spielraum, da der Leistungsbedarf der Servomotoren bestimmt, wie dick der Leiter zu sein hat. Doch auch die Motoren werden kleiner und ihre Leistungen geringer, sodass sie weniger Strom und damit auch geringere Leiterquerschnitte benötigen. Teilweise verschenken Konstrukteure Platz, weil sie aus alter Gewohnheit die gleichen dicken Leitungen verwenden wie in größeren Robotern mit stärkeren Antrieben. 

Bei hochwertigen Datenleitungen wird das PE beim Extrudieren aufgeschäumt. ­Eigenschaften wie Kapazität oder Impedanz lassen sich durch die Regelung der ­Gasmenge exakt einstellen. Dadurch kann eine dünnere Leitung gefertigt werden.

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Ist der Platz trotz optimaler Leiterwahl immer noch knapp, müssen sich die Kabelhersteller etwas anderes einfallen lassen:

• Die Isolation verhindert Kurzschlüsse zwischen den Adern. Bei Datenleitungen für Feldbusse oder Ethernet beeinflusst sie zudem die Datenübertragungseigenschaften. Wichtig ist eine niedrige Kapazität. Bestimmt wird sie durch den Abstand der Adern zueinander sowie durch das isolierende Material dazwischen, das sogenannte Dielektrikum. Als Material hat sich Polyethylen (PE) bewährt. Dieses wird bei hochwertigen Datenleitungen beim Extrudieren aufgeschäumt. Durch die Regelung der Gasmenge lassen sich Eigenschaften wie Kapazität oder Impedanz exakt einstellen und dünnere Leitungen fertigen. 
• Beim Verseilen werden die feinen Metalldrähte des Leiters verdrillt, weil dies die Flexibilität erhöht. Allerdings wächst damit der Durchmesser. Dicke und Flexibilität lassen sich durch die Schlaglänge – die Distanz für einen Umlauf der Verdrillung – steuern. Ist sie länger und damit die Verdrillung geringer, fällt das Kabel dünner aus. Biegsam sind die Kabel dennoch. 
• Für schnelle Verbindungen und höhere Datenmengen kommt zunehmend Ethernet zum Einsatz. Cat.-5-Kabel mit Datenraten von bis zu 100 Mbit/s besitzen vier Adern, die für kompakte Roboter als Sternvierer aufgebaut sind. Die beiden Aderpaare sind im Inneren des Mantels so verseilt, dass sie im Vergleich zur normalen paarweisen Verseilung weniger Platz beanspruchen – der Durchmesser kann so um 30 % geringer ausfallen – und dennoch jahrelange Bewegungen wie Biegung und Torsion aushalten. 
• Sogenannte Single-Pair-Leitungen haben sogar nur noch ein Aderpaar. Sie können 1 GBit/s übertragen – für viele Anwendungen ist dies schnell genug. Die Leitungen haben einen geringen Platzbedarf, geringen Installationsaufwand und niedrige Kosten. Derzeit sind Leitungen für Single-Pair-Ethernet für den Einsatz in der Industrie allerdings noch nicht verfügbar, da die nötigen Standards noch ausstehen. Um diese kümmern sich neu gegründete Arbeitsgruppen, sodass die Firma Lapp davon ausgeht, dass es erste Serienprodukte für Single Pair Ethernet in zwei bis drei Jahren geben wird.

Ist der Roboter mit vielen Sensoren oder gar einer hochauflösenden Kamera ausgerüstet, genügt eine Sternvierer- oder gar Single-Pair-Leitung nicht mehr. Stattdessen kommen Ethernet-Leitungen nach Cat. 6A oder Cat. 7 mit bis zu 10 GBit/s zum Einsatz. Sie enthalten acht Adern, die als Paare verseilt sind. Zudem werden auch diese vier Paare miteinander verseilt, um Platz zu sparen. Dennoch ist der Platzbedarf natürlich größer als beim Sternvierer. Wird die Leitung stark bewegt – was in der Robotik unumgänglich ist – müssen die vier Aderpaare auseinandergehalten werden, damit sie sich auch beim Biegen nicht berühren. Dies übernimmt ein Kunststoffkern mit Kreuzquerschnitt, der mitverseilt wird. Er sorgt dafür, dass die Aderpaare bei Bewegung nicht die Position verändern. Gleichzeitig reduziert er das Nebensprechen zwischen den Aderpaaren.