Kabel und Leitungen für industrielle Anwendungen
Beschleunigungswerten bis 50 m/s² standhalten
Kabel und Leitungen müssen im Bereich hochdynamischer Anwendungen Beschleunigungswerten bis 50 m/s² standhalten. Doch nicht die Beschleunigung steht bei der Materialauswahl im Vordergrund, vielmehr geht es dabei gleichermaßen um sehr abrupte Verzögerungsvorgänge. Innerhalb eines Bruchteiles einer Sekunde wird die Leitung bis zum Stillstand abgebremst – und genau hierfür ist eine gewisse Eigensteifigkeit der Leitung unabdingbar.
Der Anspruch, komplexe Prozesse zu automatisieren, stellt sehr hohe Anforderungen bezüglich der Auswahl geeigneter Komponenten. Präzision und vor allem Dynamik lauten hier die Schlagworte. Um diesen Anforderungen gerecht werden zu können, kommt bei bewegten Applikationen den Führungskettensystemen eine hohe Bedeutung zu. Die Qualität dieser Systeme kann allerdings nur so gut sein, wie die verwendeten Komponenten - sprich Kabel und Leitungen - selbst. Was die Mechanik betrifft, sind hierbei folgende Belastungen zu berücksichtigen:
Zug- und Schubkräfte
Hierbei wirken Kräfte in Längsrichtung auf die Leitung ein. Zug- und Schubbelastungen lassen sich prinzipiell weiter differenzieren in:
- Statisch: Tauchpumpenzuleitungen im Brunnenschacht unterliegen beispielsweise der Erdanziehungskraft (vertikal hängend).
- Dynamisch: Horizontal bewegte Leitungen in einer Führungskette unterliegen Beschleunigungen. Hieraus resultieren Kräfte, die auf die Kabel und Leitungen wirken (horizontal bewegt).
- Statisch und dynamisch: Vertikal bewegte Leitungen in Führungsketten, die sowohl der Erdanziehungskraft als auch Beschleunigungs- und Bremsvorgängen unterliegen. In diesem Zusammenhang sind zum Beispiel Aufzüge oder Hochregallager zu nennen.
Biegung
Hinsichtlich Biegung sind drei Formen unterscheidbar:
- Einfaches Biegen (tick/tock): Biegung an einer definierte Knickstelle.
- Kontinuierliches Wechselbiegen: Biegebereich entlang der gesamten Leitung
- Kontinuierliches Wechselbiegen unter Zwangsführung (zum Beispiel Umlenkrollen) Führungskettentaugliche Kabel und Leitungen sind einem Biegebereich entlang der gesamten Leitung ausgesetzt und unterliegen kontinuierlichem Wechselbiegen. Anschluss- und Steuerleitungen, die für diesen Einsatz geeignet sind, tragen beispielsweise bei Lapp die Bezeichnung „ÖLFLEX FD“ oder „ÖLFLEX CHAIN“.
Torsion
Das Thema Torsion ist hauptsächlich bei Roboteranwendungen zu betrachten. Auch hierfür gibt es heute spezielle Leitungen, die erhöhten Torsionsbeanspruchungen standhalten. Wirft man einen Blick auf den konstruktiven Aufbau von FD/CHAIN-Leitungen, so unterscheidet sich dieser elementar von dem der „ROBOT“-Leitungen. Das heißt: Während Führungskettenleitungen kurz verseilt werden, um die während der Biegung auftretende relative Ausgleichsbewegung der einzelnen Adern zueinander zu ermöglichen, geht der Trend bei Robot-Leitungen zu deutlich längeren Verseilschlaglängen. Unter dem Begriff „Verseilschlaglänge“ versteht man die Länge der Strecke, die eine einzelne Ader innerhalb des Aderverbands für eine 360°-Umdrehung benötigt.
Um den genannten (Grund-)Belastungen flexibler Kabel und Leitungen dauerhaft standzuhalten, bedarf es speziellen Anforderungen an das Kabeldesign und die Werkstoffauswahl. Folgende Parameter sind daher von Interesse: geforderte Verfahrweglänge, maximale Beschleunigungs- und Geschwindigkeitswerte, Mindestbiegeradien der Kabel und Leitungen, Gewicht aller bewegten Komponenten (Kabel und Leitung, Führungskette, Tragorgane) und die angestrebte Lebensdauererwartung des Systems.
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