Richtig was bewegen

Kabeltechnik – Leitungen für den Maschinenbau sind starkem mechanischem Stress ausgesetzt. Die Wahl des richtigen Kabels entscheidet deshalb über die Lebensdauer einer Maschine.

10. September 2008

Ein Kennzeichen des modernen Maschinenbaus ist der Trend zu einer immer schnelleren Bewegung der Maschinenteile: Beschleunigungen, Verfahrgeschwindigkeiten und Verzögerungen nehmen deutlich zu, während die Verfahrwege zugleich oft immer länger werden. Unter besonderer Belastung stehen dabei meist auch die Leitungen, die die Werkzeuge und viele andere bewegte Maschinenteile möglichst verlustfrei und störsicher mit Energie und Steuersignalen versorgen.

Die Kabelhersteller müssen deshalb Leitungen entwickeln, die diesen Belastungen auf Dauer gewachsen sind. Erschwerend hinzu kommt dabei, dass diese robusten Leitungen zugleich möglichst platz- und gewichtssparend aufgebaut sein sollten, erzählt Jürgen Neumann, Mitgeschäftsführer der TKDGroup, einer international tätigen Unternehmensgruppe, die den Automatisierungsmarkt unter anderem über ein Katalogsortiment mit mehr als 20.000 Kabeln bedient: »Je kleiner der Außendurchmesser einer Leitung ist, umso geringer fällt die zu bewegende Masse aus – was sich bei bewegten Einsätzen absolut auszahlt.«

Entscheidend für die Eignung einer Leitung für einen bestimmten Einsatzzweck ist jedoch neben dem Gewicht eine Fülle von Parametern, die die Biege- oder Torsionsfestigkeit einer Leitung bestimmen, vom Werkstoff für Leiter, Isolation und Mantel über die Schirmung bis zur spezifischen Verseilung der einzelnen Adern.

Um zielsicher und schnell das optimale Kabel zu finden, muss also zunächst das tatsächliche Einsatzprofil der Leitung möglichst genau definiert werden. So belastet zum Beispiel der Einsatz in einer Energieführungskette ein Kabel in anderer Weise als eine Roboteranwendung, wo zu den permanenten Biegebewegungen zusätzlich dreidimensionale Umlenkungen sowie Torsionsstress hinzukommen. Wichtig für die Kabelauswahl ist zudem, ob die Leitung regelmäßigen oder unregelmäßigen Beschleunigungen ausgesetzt ist und welche Geschwindigkeiten dabei auftreten.

Millionenfache Biegung

Für den Einsatz in Maschinenbau oder Robotik bietet TKD die flexiblen Leitungen der Kaweflex-Serie, die für millionenfache Biegezyklen konzipiert sind. Der übersichtliche Katalog gliedert das umfangreiche Angebot in vier Kategorien für normale, erhöhte, hohe oder extreme Anforderungen. So lassen sich mit den Leitungen in Energieführungsketten Beschleunigungen bis zu 10 m/s2 mit Verfahrwegen bis zu 100 Meter realisieren. Das Kaweflex-Programm umfasst Energie-, Daten- und Steuerleitungen sowie hybride Leitungen mit unterschiedlichsten Querschnitten und Aderzahlen, in geschirmter oder ungeschirmter Version oder als halogenfreie Komponente.

Die Auswahl des Ummantelungsmaterials reicht von der kostengünstigen PVC-Ausführung für robuste Leitungen bis zu Leitungen mit halogenfreien thermoplastischen Elastomeren inklusive der passenden Zulassungen (z. B. UL und CSA), über die auch die brandtechnischen Eigenschaften definiert sind. Für extrem belastete Leitungen gewährleisten beispielsweise Mäntel aus Polyurethan eine hohe Flexibilität bei zugleich großer Zähigkeit und Robustheit gegen hohe Temperaturen, Kühlflüssigkeiten, Fette oder Schmierstoffe. Dieser ideale Isolationswerkstoff für Maschinenbau und Robotertechnik ist deshalb Standard bei allen Kaweflex-Typen, die für extreme Torsion in der Robotik ausgelegt sind.

Unter dem Namen Cleanline bietet das Kaweflex-Programm zudem Leitungen für bewegte Einsätze unter Reinraumbedingungen. Die vom Fraunhofer-Institut zertifizierte Produktserie erzeugt beim Einsatz in Energieführungsketten nahezu keinen Abrieb. Typische Einsatzbereiche der Cleanline-Kabel sind etwa die Halbleiterfertigung, die Lebensmittel- und Pharmaindustrie oder die Medizintechnik.

Zur Erleichterung für Konstrukteure bietet TKD zudem eine Vielzahl von Motoranschlussleitungen, die schon werkseitig exakt auf die Schnittstellen namhafter Antriebstechnikhersteller ausgelegt sind. Bei Bedarf liefert das Unternehmen diese Motorleitungen auch mit der passend konfektionierten Steckerlösung.

Ideal für Einsätze mit langen Verfahrwegen, etwa in Transferstraßen oder Fertigungsanlagen, sind kapazitätsarme Servo-Steuerleitungen mit einem speziellen Aderisolationsmaterial, dessen geringe Dielektrizitätskonstante gewährleistet, dass die Leitungsverluste auch über längere Strecken gering bleiben.

Neben dem umfangreichen Katalogprogramm umfasst das Angebot von TKD auch die Entwicklung individueller Lösungen für spezielle Fälle, berichtet Neumann: »Es gibt immer wieder Situationen, wo wir nur mit einer kundenspezifisch ausgelegten Neuentwicklung punkten können.« In solchen Fällen bewährt sich die Struktur der internationalen Unternehmensgruppe mit zahlreichen Fertigungsstandorten und rund 1.400 Kabelspezialisten, die auf das umfassende Know-how der weltweit aktiven Muttergesellschaft TKH zugreifen kann.

Einer dieser kundenspezifischen Exoten ist ein Hybridkabel in Übergröße, das gezielt für den Einsatz in den extragroßen Leitungstrommeln einer Container-Verladeanlage für Seehäfen konzipiert wurde. Kennzeichnend für eine solche Anwendung sind andauernde unregelmäßige Beschleunigungen, Bewegungen und Umlenkungen über alle Achsen sowie eine hohe Zugbelastung verbunden mit intensivem Walken. Das eigens entwickelte massive Spreaderkabel besitzt einen Durchmesser von nahezu 75 Millimeter und ermöglicht die kombinierte Übertragung der Betriebsspannung gemeinsam mit den Steuer- und Datensignalen. Die hohe Flexibilität gewährleistet dennoch zugleich eine uneingeschränkte Trommelbarkeit des Kabels.

Martin Wendland/bt

Erschienen in Ausgabe: 06/2008