Sonderkabel für den Maschinenbau und die Automationstechnik Der Lösungs-Baukasten - KEM

Sonderkabel für den Maschinenbau und die Automationstechnik

Der Lösungs-Baukasten

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Kabel für Sensoren, Antriebe, Roboter, Anlagen usw. müssen immer mehr die Tücken des Alltags – z. B. mechanischer Streß, EMV, Datensalat, ätzende Chemikalien, hohe Strahlenbelastungen und/oder extreme Temperaturen – beherrschen. Das schaffen in exzellenter Art und Weise Spezialkabel mit individuellem Know-how.

Der Autor Dr. Uwe Rudorf ist im Vertrieb der elocab Sonderkabel GmbH & Co. KG, Georgensgmünd, tätig

Lösung akuter Kundenprobleme
Mit einer breiten Palette an Werkstoffen und speziellen Konstruktionstechniken verfügen die Spezialisten des süddeutschen Kabelherstellers elocab über einen Baukasten voller Lösungen für unterschiedlichste Anforderungsprofile von Sonderkabeln im Maschinenbau und in der Automa-tionstechnik. Das betrifft z. B. besondere Isolierwerkstoffe für extreme Temperaturbeständigkeit, hohe chemische Resistenz oder höchste Abriebfestigkeit; ungewöhnliche Schirmlösungen für optimales EMV-Verhalten oder spezielle Verseiltechniken für lange Lebensdauer und geringen Platzbedarf. Das Lösen akuter Kundenprobleme steht dabei immer im Mittelpunkt. Sonderkabel sind von A bis Z auf ihren späteren Einsatz zugeschnitten. Vor der Konstruktion erfolgt eine präzise Bedarfsanalyse, meist vor Ort und immer in enger Abstimmung mit dem Kunden bzw. Anwender. Dieser individuelle Ansatz macht es möglich, in Sonderkabeln auch Eigenschaften zu kombinieren, die sich bei Standardkabeln in der Regel ausschließen. So lassen sich etwa rundum geschirmte Spezialkabel konstruieren, die trotz der notwendigen Umflechtungen so schlank bleiben, daß die Einbußen bei Flexibilität und Biegewechselfestigkeit minimal sind.
EMV-Kabel für Schleppketten
Ideen waren gefragt, als es etwa um eine optimale Lösung für das Hauptspeisekabel der neuen Drehmaschinen-Generation der Chemnitzer Heckert Werkzeugmaschinen GmbH ging.
Gesucht wurde ein Motorkabel für den Hauptantrieb, das – innerhalb der Drehmaschine in einer Schleppkette verlegt – höchstem Bewegungs-streß ausgesetzt sein sollte. Aufgabenstellung war u. a.:
n sicheres Beherrschen der Beschleunigungen bis zu 10 m/s2
n lange Lebensdauer und hohe Kabelflexibilität
n optimale EMV-Schirmung, da die Motorleitung gepulste Speisesträme überträgt
Für diese komplexen Anforderungen entwickelte elocab ein Hauptspeisekabel mit einem Durchmesser von nur 27 mm und einem Biegeradius von 155 mm.
Die Lebensdauer wurde durch hochverlitzte Leiter und den Einsatz von mehreren Umwicklungen innerhalb der Kabelkonstruktion verbessert. Tests bei kontinuierlicher Bewegung in einem Schlepptester ergaben, daß die Leiter selbst nach sechs Millionen Biegezyklen noch keine erhöhten Widerstandswerte aufwiesen. Damit war für den nur sehr schwer simulierbaren, dauerdynamischen Alltagsbetrieb eine Lebensdauer von mindestens zwei Millionen Biegewechseln gegeben.
Gepulste Ströme strahlen starke elektromagnetische Felder ab, die auf parallel verlegte Steuerleitungen einwirken und dabei sensible Signale stören können. Bei gemeinsamer Verlegung von Speise- und Steuerleitungen müssen deshalb sowohl die Motorleitungen, als auch die Steuerkabel besonders geschirmt werden. Das verhindert einerseits die Emission elektromagnetischer Felder am Entstehungsort und minimiert andererseits die Einstahlung von Fremdfeldern auf die höchst sensiblen analogen Steuersignale. Die Schirmung des zu entwickelnden Motorkabels mußte deshalb sehr dicht ausgeführt werden.
Perfekt ummantelt
Da der Außenmantel das Innenleben eines Kabels im täg-lichen Einsatz souverän vor mechanischen, thermischen und/oder chemischen Belastungen schützen muß, sind die unterschiedlichsten Kabelummantelungs-Werkstoffe ein wichtiger Bestandteil des Sonderkabel-Baukastens.
Für den idealen Mantel der jeweiligen Applikation greifen die elocab-Ingenieure auf verschiedene Polymer-Mischungen zurück, die durch den gezielten Einsatz von Additiven in ihren Eigenschaften sehr unterschiedlich „eingestellt“ werden können.
Favorit unter den Mantelmaterialien ist Polyurethan (PUR), das dank seiner Allroundeigenschaften bestens für Einsätze im Innen- und Außenbereich, bei Nässe, Hitze und Kälte geeignet ist. Geht es etwa um höchste Abriebfestigkeit, stehen den Entwicklungs-Ingenieuren Polyurethane mit einer Shore-Härte von bis zu 95 A (extrem steif) zur Verfügung. Soll das Kabel besonders flexibel sein, können sie auf weiche Werkstoffe mit Shore-Härten von 65 A ausweichen. Für Schleppkettenanwendungen werden im Regelfall Mantelmaterialien mit Shore 85 A genutzt.
Eine weitere Stärke von PUR ist seine gute Umweltverträglichkeit, da der Werkstoff – anders als das bei Standardkabeln noch immer häufig verwendete PVC – keine Halogene enthält. Diese halogenfreien PUR-Ummantelungen mit stark reduzierter Rauchgasentwicklung und geringer Toxizität erfüllen die Auflagen an zeitgemäße Kabellösungen in Fabrikautomation, Gebäudetechnik, Flugzeugbau usw.
Additve sind wichtig, um den an sich leicht brennbaren Werkstoff PUR-flammwidrig und selbstverlöschend einzustellen.
Erzielte man diese Eigenschaften traditionell durch die Beimischung halogenhaltiger Flammschutzmittel, wie z. B. Brom, nutzt elocab dafür bereits seit Jahren halogenfreie, selbstverlöschende PUR-Mantelmischungen. Ein Anwendungsbeispiel dafür sind u. a. Schweißroboter-Sonderkabel in der Automobilindustrie, die extrem heiße Schweißspritzer vertragen.
Ausgefeilte Verseilung
Die mechanischen Einsatzbedingungen der gewünschten Sonderkabel, wie Bewegungszyklen, Schleppkettentauglichkeit, Torsionsbelastung und Biegeradien, sind ein Schwerpunkt der ersten Kunden-Gespräche.
Die Verseilung der einzelnen Adern bzw. Adergruppen miteinander ist entscheidend für den Kabelaufbau:
n Lagenverseilung mit Abnahme der verseilten Aderlängen von außen nach innen: dünne Kabel, für kleine Biegeradien; Ausführung eindimensionaler, langsamer Schleppkettenbewegungen
n Bündelverseilung mit gleicher Aderlänge und größerem Durchmesser: mechanisch hochbelastete Kabel, wie z. B. für Roboter mit Torsionslastungen und unkontrollierten dreidimensionalen Bewegungen; für schnelle Schleppkettenanwendungen. Die Festlegung der Schlaglängen der einzelnen Verseilverbände ist auch für die Lebensdauer wichtig. Kabel mit einer kürzeren Schlaglänge halten mehr Biegestreß aus, sind aber deutlich material- und fertigungsintensiver.
elocab-Firmen-
broschüre
KEM 547
EMV-geschirmte
Leitungen
KEM 548
Mantelmaterilaien
KEM 549
Verseiltechniken/
Roboterkabel
KEM 550
Ideal in der Robotertechnik
Außenmäntel auf PUR-Basis haben eine hohe mechanische und chemische Robustheit. Sie bestechen durch gute Kälteflexibilität (bis -55 °C) und sind für hohe Gebrauchstemperaturen (+95 °C und mehr) geeignet. Dank der Beständigkeit gegen Hydraulikflüssigkeiten und Mineralöle bietet sich PUR als ideale Ummantelung für Sonderkabel im Maschinenbau und in der Robotertechnik an.
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