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Unter Stress

15. Oktober 2020, 09:48 Uhr   |  Inka Krischke

Unter Stress
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Schleppketten- und Robotereinsätze sind purer Stress für die eingesetzten Kabel, die hochdynamische Bewegungen in alle Richtungen meistern müssen – auf engstem Raum und unter oft extremen Umgebungsbedingungen. Wie müssen dafür geeignete Kabel beschaffen sein?

Kabel und Leitungen finden sich überall dort, wo bewegte Maschinen- und Anlagenteile störsicher mit Energie und Information versorgt werden. Kabel sind dabei so etwas wie Nabelschnüre: Sie liefern alles, was für die angeschlossenen Systeme nötig ist. Neben Energie und Daten können dies auch Medien wie Luft oder Flüssigkeiten sein. Während bei Hybridleitungen verschiedenste Funktionselemente platzsparend in Rund- oder Flachkabeln integriert sind, haben sich bei der Führung hochdynamischer und dauerbewegter Leitungen vor allem dicht gepackte Schleppketten beziehungsweise am Roboter installierte 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. Die Kabel müssen immer höheren Beschleunigungen beziehungsweise Geschwindigkeiten, abrupten Bewegungsabläufen und Vibrationen standhalten, und weder millionenfache Biegewechsel noch heftige Torsion dürfen ihnen etwas anhaben. Oft müssen sie harschen Bedingungen trotzen, wobei das Spektrum von extremen Temperaturen bis zu Schweißspritzern reicht. Sind leistungsstarke Power- und sensible Datenleitungen nebeneinander verlegt, gilt es zudem, elektromagnetische Störungen auszuschließen. Hier mit einfachen Standardkabeln zu agieren, wäre grob fahrlässig.
Bei einer Reihe von Schleppketten- oder Robotereinsätzen können Anwender auf Spezialkabel-Portfolios wie etwa den ‚Kaweflex‘-Baukasten von TKD zurückgreifen. Doch der Bedarf an Individuallösungen wächst zusehends.

Maßarbeit steht hoch im Kurs

Bei maßgeschneiderten Spezialkabeln für hochdynamische Anwendungen werden sozusagen „sämtliche Register gezogen“. Über eine Vielzahl von Parametern – beispielsweise Leiterauswahl, Kabelaufbau und Verseilung, Schirmung, Isolations- und Mantelwerkstoffe – können Konstrukteure die Fitness einer Leitung individuell und präzise einstellen. Gezielt lassen sich Parameter wie Biegeradien, Flex-Performance, Torsionsfestigkeit, thermische beziehungsweise chemische Resistenz oder EMV-Sicherheit umsetzen. 
Geht es bei beispielsweise in Schleppketteneinsätzen um sehr lange Verfahrwege (>50 m), werden die Leitungen oftmals bündelverseilt konstruiert, um so eine optimale Stabilität zu garantieren. Hochverlitzte Spezialleiter sorgen für die notwendigen Flex-Eigenschaften und verhindern Adernbrüche – und damit den oft kostspieligen Ausfall der Kabelsysteme. Sind die dauerbewegten Kabel zudem elektromagnetischen Störfeldern ausgesetzt, greifen als Schutzmaßnahmen punktgenau ausgelegte Schirmlösungen. Faktoren, die Einfluss auf die Effizienz der gewählten Schirmung haben, sind unter anderem die Schirmkonstruktion (zum Beispiel als Geflecht oder Umlegung), die optische Bedeckung, der Flechtwinkel, die Anzahl der Drähte sowie gegebenenfalls Kombinationen von Geflecht und leitenden Folien. 

Eine wesentliche Voraussetzung für die Langlebigkeit bewegungsgestresster Kabel ist ihre Schlankheit: Je geringer Gewicht und Durchmesser ausfallen, desto besser ist es um die Agilität der jeweiligen Leitung bestellt. Mit dem passenden ‚Diätprogramm‘ – etwa dem Aufspüren der richtigen Litzentypen und Kupferqualitäten oder der Festlegung des optimalen Verseil-Aufbaus – sind alternative Konstruktionen möglich, bei denen sich der Platzbedarf im Vergleich zu konventionellen Kabeln um 30 bis 40 % reduziert. Wie dieser Ansatz in der Praxis funktioniert, zeigt das Beispiel einer Schleppkettenleitung aus dem TKD-Sortiment, die gegenüber dem Vorgängermodell in Sachen Gewicht und Durchmesser um ein Drittel verschlankt werden konnte. Dabei wurde unter anderem der klassische Innenmantel durch eine hochfeste Bandierung ersetzt, die deutlich dünner ausfällt – aber mit den bisherigen Performance-Eigenschaften aufwartet. Wichtig bei der Konstruktion ist, sich jedes auch noch so kleine Detail genauer anzuschauen: Manchmal reicht schon eine simple Maßnahme wie das Weglassen eines Füllers, um bei einem Kabel den letzten Millimeter ‚abzuspecken‘ und dem Anforderungsprofil gerecht zu werden.

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