Im Gespräch: Jens Stadter von Tsubaki Kabelschlepp - KEM Konstruktion

Energieführungssysteme

Im Gespräch: Jens Stadter von Tsubaki Kabelschlepp

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Energieketten kommen überall dort zum Einsatz, wo Kabel strukturiert geführt oder in diesem Sinne „geschleppt“ werden müssen. Jens Stadter, Vice President Cable Carrier Systems bei Tsubaki Kabelschlepp, verrät im Gespräch mit KEM Konstruktion welche Entwicklungen es im Bereich von Energieführungen/-ketten gibt und welche Herausforderungen es mit sich bringt, sowohl kundenspezifische Lösungen für große Heavy-Duty- als auch sehr kleine Anwendungen etwa in der Medizintechnik zu entwickeln und herzustellen.

Interview: Johannes Gillar, stellvertretender Chefredakteur, KEM Konstruktion

KEM Konstruktion: Tsubaki Kabelschlepp gehört zu den führenden Anbietern von Energieführungssystemen. Welche Trends/Entwicklungen beschäftigen derzeit die Branche?

Stadter: Der Trend, den der Werkzeugmaschinenbau mit dem Wechsel von Einzelketten hin zu Komplettsystemen begonnen hat, setzt sich aktuell auch in vielen anderen Branchen durch. Das bedeutet, wir liefern immer mehr Komplettsysteme für den Maschinenbau aber auch für viele andere Branchen. Durch diese Entwicklung werden wir immer stärker vom Kettenlieferanten zum Turnkey Supplier. Was heißt das konkret: Die Kette wird befüllt, entweder einfach nur mit Kabeln und der Endkunde konfektioniert seine Stecker selbst an die Leitung oder wir liefern Komplettsysteme mit eingelegtem Kabel und zusätzlichen Steckern oder auch komplexe Systemen mit integriertem Stahlbau. Das heißt, wir haben Projekte, bei denen wir vor Ort komplett die Aufnahme machen für entsprechende Industrien und dann komplette Turnkey Solutions mit Stahlbau und Unterkonstruktionen ausliefern. Hierbei machen wir auch die mechanischen Berechnungen und übernehmen die Installation inklusive Überwachung auf Baustellen weltweit. Hierfür haben wir durch ein umfassendes, stetig wachsendes Kabelprogramm und eine Kabelkonfektionierung seit Jahren die Voraussetzungen geschaffen.

Ein weiterer Trend – gerade bei OEMs im Maschinen- und Anlagenbau – ist das Thema Standardisierung. Getrieben ist diese Thematik häufig durch das Supply Chain Management unserer Kunden. Darüber sprechen wir mit vielen OEMs und erarbeiten mit deren Ingenieuren Lösungen. Diese müssen modular, einfach und mit Standardkomponenten in kürzer werdenden Lieferzeiten zu reduzierten Kosten, just in time an die Fertigungslinie oder aber auch an die Maschinen in Übersee geliefert werden.

Ein anderes Thema aus konstruktiver Sicht sind die immer schnelleren Bewegungszyklen bei gleichzeitig reduzierten Bauräumen. Auch dem müssen wir mit entsprechenden Kettenkonzepten Rechnung tragen. Hier ist Funktionssicherheit bei stetig steigenden mechanischen Belastungen gefragt. Weitere Aspekte in diesem Zusammenhang sind die steigende Produktlebensdauer bei geringerem Serviceaufwand sowie Wartungsfreiheit.

KEM Konstruktion: In welchen Branchen werden Energieführungssysteme eingesetzt und wie unterscheiden sich die Anforderungen der verschiedenen Segmente?

Stadter: Es ist schwierig eine einzelne Branche festzulegen. Der Name Kabelschlepp ist hier Programm – überall dort, wo Kabel strukturiert geführt oder in diesem Sinne „geschleppt“ werden, kommen unsere Produkte zum Einsatz. Der Schwerpunkt liegt im Maschinen- und Anlagenbau. Da kommen wir auch ursprünglich her. Selbstverständlich hat sich der Kundenkreis über die letzten 60 Jahre in alle möglichen Richtungen erweitert und heute werden bewegte Systeme mit unseren Ketten in jeder erdenklichen Applikation eingesetzt. Das reicht von Ölplattformen über Krananlagen aller Art, Teleskope und Regalbediensysteme bis hin zu Stahlwerken. Bedingt durch das breite Spektrum reicht unser Angebot von großen Stahl- oder Edelstahlketten mit mehreren Tonnen Gewicht bis hin zu filigranen kleinen Energieketten. Unsere Produkte werden also prinzipiell überall dort eingesetzt, wo Energie, Strom, Daten, Wasser, Hydraulik oder Luft bewegt und sicher geführt werden müssen.

Neben den äußeren Einflüssen auf das System bestimmen der Grad der Befüllung, Länge bzw. Verfahrweg, Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie insbesondere in vielen Fällen der limitierte Platzbedarf die Auswahl der für den Kunden besten Lösung. Eine weitere Anforderung der Kunden: Montagezeiten durch Vereinfachung verkürzen, denn sie kosten viel Geld. Das gilt für alle Branchen. Leicht zu befüllende und schnell zu öffnende Ketten wie unsere universell einsetzbaren Serien Easytrax, Uniflex Advanced, Quicktrax und das neue Easy-Guide-System sind auf diese Anforderungen hin entwickelt worden. Zudem müssen unsere Lösungen robust sein, also extrem belastbar und haltbar, auch bei widrigsten Umgebungs-Einsatzbedingungen oder in Bereichen wo zudem kaum Servicemöglichkeiten gegeben sind. Ein nicht zu unterschätzender Fokus liegt auch mehr und mehr auf dem Design der Ketten. Nicht ohne Grund haben wir zum Beispiel bei der Entwicklung der geschlossenen Energiekette TKA mit externen Produktdesignern gearbeitet – ein wesentlicher Treiber waren und sind hier die Werkzeugmaschinenhersteller, die zunehmend Design-Anforderungen an ein Produkt haben. Mit der geschlossenen TKA-Energiekette haben wir einen Design-Award gewonnen.

KEM Konstruktion: Greifen wir eine Branche/Anwendung heraus: Krananlagen. Diese sind Dauerläufer und arbeiten oft in rauen Umgebungen. Um größtmögliche Sicherheit zu gewährleisten, werden daher oft Systeme zur Überwachung der Zug-/Schubkräfte am Energieketten-System eingesetzt. Welche Gründe gibt es dafür und was bietet Tsubaki Kabelschlepp diesbezüglich an?

Stadter: Grund dafür ist die Anlagenverfügbarkeit bei Kranlagen, ob Rubber-Tired-Gantry- (RTG), Rail-Mounted-Gantry- oder Ship-to-Shore-Krane, die das Kapital der Hafenbetreiber sind. Und obwohl unsere Produkte für diese Rund-um-die Uhr-Dauerbelastung ausgelegt sind, ist eine permanente Überwachung des Systems möglich und sinnvoll. Wir haben speziell für diesen Einsatzfall eine Zug-/Schubkraftüberwachungseinheit entwickelt. Sie kann umfangreiche Beschädigungen am System bei Zwischenfällen – etwa bei einer „blockierenden Energiekette“ verhindern. Wie funktioniert das? Die Zug-/Schubkraftüberwachungseinheit misst die Kräfte kontinuierlich und direkt am Mitnehmer. Überschreitet die anliegende Zug-/Schubkraft programmierte Ober- oder Untergrenzen, so wird ein Signal an die System-SPS-geleitet, welches für eine „Notstop-Funktion“ genutzt werden kann – was insbesondere bei automatischen, autonom arbeitenden Systemen wichtig ist. Auf diese Weise vermeiden wir folgenschwere Beschädigungen am Gesamtsystem. Die Zug-/Schubkraftüberwachungseinheit reduziert somit ungeplante Stillstandzeiten, die grundsätzlich hohe Kosten verursachen, signifikant.

KEM Konstruktion: Sie haben es gerade angesprochen. Ein Thema bei Krananlagen sind die langen Verfahrwege. Welche Verfahrwege kann Tsubaki Kabelschlepp mit seinen Lösungen realisieren?

Stadter: Kabelschlepp beschäftigt sich schon seit vielen Jahren mit dem Thema lange Verfahrwege. Wir definieren ab einer Verfahrlänge größer 50 m Verfahrwege als lang, also in der Dimension ab RMG (Rail Mounted Gantry). Wegen der besonderen Anforderungen in diesen Anwendungsbereichen haben wir ein eigenes Kompetenzteam rund um dieses Thematik gebildet. Es beschäftigt sich speziell mit den Parametern und möglichen Lösungsansätzen in diesem Segment. In Abhängigkeit der ermittelten Parameter – Geschwindigkeit und Beschleunigung bei bestimmten Verfahrlängen – wird dann auch entschieden, ob wir die Lösung als gleitende Applikation, das heißt, der obere Bereich der Kette (Obertrum) gleitet auf dem unteren Bereich (Untertrum) oder als vollständig rollende Lösung ausführen. Für die gleitenden Anwendungen setzen wir auf Gleitschuhe, die die Lebensdauer des Energieführungssystems erhöhen. Verfahrwege von mehreren hundert Metern realisieren wir mit rollenden Energieketten-Systemen in einem Kanal. Hierbei wird bewusst der Kontakt zwischen Ober- und Untertrum vermieden, was zur Folge hat, dass sich die auftretenden Zug-/Schubkräfte auf ein Minimum reduzieren lassen. Der Vorteil rollender Systeme ist, dass deutlich weniger Kraft- und Energieaufwand betrieben werden muss. Da die Ketten eine seitliche Rollenführung haben, lassen sich die Rollen im Verschleißfall einfach und bequem tauschen, ohne die Kette und Kettenelemente ersetzen zu müssen. Alle diese Applikationen wurden und werden natürlich auf unserem Teststand von über 100 m Länge zuvor auf Herz und Nieren geprüft – hierbei simulieren wir die für diesen Bereich üblichen Geschwindigkeiten von bis zu 5 m/s. Dieses Jahr wird die Produkt-Familie für die langen Verfahrwege Zuwachs bekommen. Wir haben mit der TKHD (Tsubaki Kabelschlepp Heavy Duty) eine komplett neue Energiekette entwickelt und auf der TOC 2017 in Amsterdam als Weltneuheit vorgestellt, die die stetig wachsenden Kundenanforderungen an Ketten für diese Art von Applikationen noch besser abdecken wird.

KEM Konstruktion: Setzt man Energieführungen hauptsächlich in Heavy-Duty-Anwendungen wie Kranen oder Werkzeugmaschinen ein oder gibt es auch Anwendungen für kleine Baugrößen?

Stadter: Den Baugrößen sind in beide Richtungen, sowohl in der Miniaturisierung als auch Maximalausführung, keine Grenzen gesetzt. Generell kommen nicht nur in der Industrie, sondern auch im Consumer-Bereich immer mehr Ketten zum Einsatz – in Anwendungen des täglichen Lebens wie z.B. bei der Bestromung von Schiebetüren in Mini-Vans oder höhenverstellbaren Autositzen, in Zugtüren und Flugzeugsitzen, in Getränke- und Bakautomaten, der weißen Ware, in Druckern aber auch zum Beispiel bei Zahnarztstühlen oder Röntgengeräten, um nur einige Beispiele zu nennen. Hierbei muss auf engstem Raum und demzufolge mit kleinsten Biegeradien für die Kabel eine sichere Lösung geschaffen werden. Die Konsequenz der Miniaturisierung bzw. den immer kleiner werdenden Bauräume ist, dass vor allem die Kabel dieser Kompaktheit und den engen Biegeradien gewachsen sein müssen. Hier haben wir die Anforderungen aus dem Automobilbereich zu einem Standard bei Einzeladern auch in der Industrie gemacht – unsere Einzeladern sind dafür entwickelt und getestet. Weitere Anwendungsbereiche dieser Art beliefert unser Automotive Division Kabeltrax. Unsere Ingenieure dort beschäftigen sich mit der Entwicklung von Energieketten und auch kompletten Systemen in extrem begrenzten Bauräumen wie Schiebetüren, Heckklappen, Schiebedächern für die großen Automobilhersteller. Hier liefern wir nicht einfach nur fertige Produkte. Hier wird in enger Kundenabstimmung entwickelt und produziert – und das fehlerfrei seit über zwanzig Jahren. Zusammenfassend kann man sagen, da gibt es keine Beschränkungen und von ganz klein bis ganz groß können und wollen wir alles.

KEM Konstruktion: Welche weiteren Eigenschaften müssen Energieführungen haben, um die vielfältigen Anwendungsbereiche und Branchen abdecken zu können?

Stadter: Sie sprechen hier eine unserer wesentlichen Herausforderungen an – die Vielfältigkeit der Anwendungen und gleichzeitig eine nicht vorhandene Norm. Unser Produktprogramm ist so aufgebaut, dass wir uns aus einem Baukastensystem bedienen können. Das ermöglicht es uns, eine Energiekette speziell auf die Bedürfnisse der Kunden zuschneiden zu können – wir designen sozusagen kundenspezifische Lösungen aus einem Baukastensystem. Hierbei geben die technischen Parameter wie Zusatzlast in der Kette, der Einsatzbereich, etwa Reinraumanforderungen, Temperaturbereiche und generelle Umgebungsbedingungen oder Bauraummasse die Richtung der Entscheidungsfindung vor. Neben unserem technischen Verkaufsteam unterstützen hierbei detaillierte Handbücher oder unser Online-Konfigurator. Die Eigenschaften der Energiekette richten sich dabei nach den Erfordernissen der Anwendung. Stichworte sind hier funktionale Eigenschaften wie mechanische Bewegung und Führung, Schutz der Leitungen, nutzenorientierte Eigenschaften wie Kostenersparnis oder Design, das Einhalten der jeweils gültigen Sicherheitsvorschriften sowie die Beachtung internationaler Approbationen und Zulassungen (z.B. UL, CSA, VDE, EX, GL, CE) für die Ketten und die Kabel. Generell sind wir aber für alle Dinge offen, wenn keines der Produkte aus unserem modularen Produktportfolio die spezifischen Anforderungen des Kunden erfüllt und damit die vielfältigen Anwendungsbereiche und Branchen abgedeckt werden können, entwickeln wir auch individuelle Produkte für den Kunden.

KEM Konstruktion: Welche Bedeutung haben Werkstoffe bei der Entwicklung von Energieführungen. Und haben die Anwender/Kunden bestimmte Vorlieben in Sachen Werkstoffe?

Stadter: Generell können Kunden bestimmte Vorlieben haben. Wir haben die nicht. Die Anwendung bestimmt den Werkstoff. Um alles abdecken zu können, haben wir die gängigen Werkstoffe im Programm: Stahl, Kunststoff und auch sogenannte Hybride, also die Kombination aus beidem. Wir versuchen die Lösung anzubieten, die sich am Besten für die jeweilige Anwendung eignet und geben dem Kunden unsere Handlungsempfehlung. Letztendlich muss aber der Köder dem Fisch schmecken und nicht dem Angler – und deshalb folgen wir den Wünschen unserer Kunden. Aus unserer Sicht ist es nicht sinnvoll, sich beim Werkstoff einzuschränken. Kunststoff ist lange nicht in allen Fällen das am Besten geeignete Material. Es hat klare Grenzen in der Anwendung in Sachen Temperatur, Stabilität sowie Widerstandsfähigkeit gegen Salzwasser oder andere aggressive Substanzen. Oft geht nur Stahl oder Hybrid. Für andere Anwendungen braucht es ein sehr breites Spektrum an Serien aus Kunststoff verschiedener Höhen, Breiten und Biegeradien, gleitend oder freitragend einsetzbar mit leitungsschonenden und platzsparenden Innenaufteilungen. Themen im Zusammenhang mit der Werkstoffwahl sind aber auch die Gewichtsreduktion und die Materialoptimierung. Daneben werden aber auch Sondermaterialien verarbeitet, um branchen- oder kundenbezogenen Anforderungen, wie erhöhte Brandklassen, elektrostatische Applikationen oder dem Wunsch nach einer Sonderfarbe, gerecht zu werden.

KEM Konstruktion: Spielt das Thema Leichtbau bei Energieketten eine Rolle?

Stadter: Das ist definitiv ein Thema. Weniger Gewicht bedeutet auch weniger mechanische Belastung und damit weniger erforderliche Antriebsleistung. Das haben wir bei allen Entwicklungen grundsätzlich im Blick. So wenig Gewicht wie möglich und so viel wie nötig, um Stabilität und hohe Lebensdauer zu gewährleisten. Diese Balance ermitteln wir mit Tests und FMEAs, bevor wir in Serie gehen. Ergebnis dieser Arbeit sind unter anderem die Kunststoffketten der Protum-Serie, die in einer besonders leichten Ausführung mit einem der besten Innen-/Außenverhältnisse hinsichtlich nutzbarer Breite verfügbar sind. Ein weiteres Beispiel sind die gewichtsoptimierten Ausführungen bei Stahlketten wie die Serie TKSR oder LS1050. Unsere Produkte werden auch in der Flugzeugindustrie und dem Automobilbau eingesetzt wo Leicht das A und O ist. Schmankerl am Rande: Mit 1,6 Gramm pro Kettenteil liefern wir eines der leichtesten Kettenglieder.

KEM Konstruktion: Welche Rolle spielt die Industrie 4.0 im Zusammenhang mit Energieführungen und Energieführungssystemen?

Stadter: Das Thema Industrie 4.0 hat für uns in vielerlei Hinblick Auswirkungen und spielt eine bedeutende Rolle – zum einen für unsere internen Abläufe und Prozesse aber im Besonderen mit Blick auf unsere Kunden und die Produkte, die wir für sie herstellen. Eine Herausforderung bezüglich Industrie 4.0 besteht darin, Insellösungen oder einen IT-Dschungel zu vermeiden. Neben all den anderen internen und externen IT-Tools wie CAD, PDM, ERP, MES sowie den kundenspezifischen Schnittstellen wie EDI muss es das Ziel sein, die einzelnen Tools zu vernetzen und klare Schnittstellen zum Kunden und nach innen zu definieren. Das Ziel, die Produktion noch stärker zu digitalisieren, ist davon getrieben, die Prozesse noch schlanker und flexibler zu gestalten, um am Ende des Tages eine verbesserte Qualität und niedrigere Kosten zu erzielen sowie noch flexibler auf Kundenanforderungen reagieren zu können und den Nutzen zu erhöhen. Ein Thema, das mit dem Stichwort Industrie 4.0 noch einmal forciert wird, ist die Möglichkeit sich aus Kundensicht seine individuelle Produktlösung digital zu erarbeiten und schon in einer frühen Phase die Energiekette in sein 3D-Model zu designen. Wir arbeiten heute mit Konzepten wie ETO (Engineer To Order) bei denen zukünftig aus einem Konfigurationsprogramm, wie unserem Auslegungstool Online Engineer, die vom Ingenieur designte Lösung ab Losgröße 1 bei uns direkt in die Fertigung eingebucht wird. Für uns aktuell und auch in Zukunft eine Herausforderung der wir uns gerne stellen, die aber ein Umdenken in vielerlei Hinsicht erfordert. Auch in Hinblick auf die soziale Verantwortung gegenüber den Mitarbeitern. Denn am Ende verändern sich einzelne Arbeitsabläufe und auch ganze Prozesse. Es entstehen neue Berufsfelder und die Unternehmen müssen vor diesem Hintergrund ihre Mitarbeiter auch aus- und weiterbilden und zusätzlich qualifizieren.

KEM Konstruktion: Sie verantworten auch den Bereich Forschung & Entwicklung. Welche Innovationen hat Tsubaki Kabelschlepp aktuell im Angebot?

Stadter: Entwicklungsschwerpunkt waren und sind die modular aufgebauten und leicht zu montierenden Kanalsysteme für vielfältige Anwendungen, die wir jetzt auf den Markt bringen, etwa das Easy-Guide-System oder ein Alukanalsystem für Portale und Achsen. Wir haben ein neues Ketten-Programm speziell für Büromöbel, sowie die neue Kette TKK39 für kleine Bauräume bei gleichzeitig hoher Stabilität für raue Umgebungsbedingungen entwickelt, wie sie z.B. in Hubliften benötigt wird. Auch neu ist die bereits angesprochene Heavy-Duty-Kette TKHD, in rollender und gleitender Ausführung für harte Umgebungen bei langen Verfahrwegen. Zudem bauen wir permanent unser Leitungsprogramm aus. Für den Bereich Reinraum bieten wir eine gewichtsoptimierte TKR-Kette für hochdynamische Anwendungen an, extrem leise und vibrationsarm. Und dann einige Produktergänzungen wie ein optimiertes Trennstegsystem oder neue Gleitschuhkonzepte.

Mehr zum Thema Energieführungen:

http://hier.pro/F3cAx


„Ein Trend – gerade bei OEMs im Maschinen- und Anlagenbau – ist das Thema Standardisierung.“

Bild: imago das bild

„Überall dort, wo Kabel strukturiert geführt oder in diesem Sinne „geschleppt“ werden, kommen unsere Produkte zum Einsatz.“

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„Alle diese Applikationen wurden und werden natürlich auf unserem Teststand in Wenden auf Herz und Nieren geprüft.“

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