Helukabel/IMA Klessmann
Hybridkabel für Servomotoren bei hohen Belastungen
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Auf die Schirmung kommt es an
Worin besteht die Herausforderung für einen Kabelhersteller wie Helukabel, um Maschinenbauern funktionierende und vor allem langlebige Hybridkabel zur Verfügung stellen zu können? Helukabel präsentierte im Frühjahr 2014 zur Hannover Messe mit seiner Servokabelserie Topserv ein Standardkabel für die neue Einkabeltechnologie. Zu dem Zeitpunkt hatten die Antriebshersteller noch keine Langzeiterfahrung mit der Technologie im Feld.
Umso wichtiger war es, dass Helukabel durch realitätsnahe Schleppkettentests bestätigen konnte, dass die Schirmung der Geberleitung auch nach weit mehr als fünf Millionen Zyklen noch funktionierte und via Hiperface DSL übertragene Gebersignale einwandfrei gelesen werden konnten.
»Relevant für die Frage, ob sich der Motor dreht, ist die Qualität des Signals, das beim Empfänger ankommt«, erklärt Thomas Pikkemaat, Produktmanager für Antriebstechnik bei Helukabel und kaufmännischer Betriebsleiter des Werks in Windsbach. »Je weniger Störungen von außen in das Signalelement eindringen, desto sauberer kommen die Daten beim Empfänger an. Verantwortlich für den Schutz vor EMV-Emissionen ist der Schirm des Datenpaares. Je länger dieser im Einsatz intakt bleibt, desto länger bleibt die Schutzfunktion erhalten.«
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Gebersignale werden unter Umständen unlesbar
Waren Servomotoren bei der traditionellen Zweikabellösung mit separaten Kabeln für Energieversorgung und Gebersignal an den Regler angeschlossen, wird bei der Einkabellösung die Geberleitung für das Motorfeedback in die Servoleitung integriert. Damit können die Leistungsadern allerdings auch leichter die Übertragung von Daten stören, zumindest dann, wenn nicht für eine gute und dauerhafte gegenseitige Abschirmung der Leitungen gesorgt wird. In statischen Anwendungen halten solche Schirmungen quasi unbegrenzt.
Anders sieht es hingegen bei Anwendungen mit mitfahrenden Achsen und Kabeln in Schleppketten aus, wie etwa bei Robotern, Werkzeugmaschinen oder Handlingsystemen. Eine Reduktion der Schirmwirkung führt in Summe schlimmstenfalls dazu, dass Gebersignale unlesbar werden. Die Wahl eines ungeeigneten Kabels kann sich so vielleicht erst Monate nach der Inbetriebnahme einer Maschine zeigen. Durch welche Maßnahmen lässt sich also für solche dynamischen Anwendungen eine dauerhafte und zuverlässige Schirmung erzielen?
»Schirmgeflechte aus blanken oder verzinnten Kupferdrähten können durch mechanische Zugbelastung im Außenradius brechen, wodurch sich die Schirmwirkung mit der Zeit reduzieren kann«, erläutert Pikkemaat. »Um dies zu verhindern, müssen Flechtwinkel und Bedeckungsgrad der Geflechtschirme in Hybridkabeln auf die Dynamik der Anwendung und die erforderlichen Biegeradien sowie Geschwindigkeits- und Beschleunigungsparameter optimal abgestimmt werden. Nur so wird sichergestellt, dass die EMV-Abschirmung auch nach mehreren Millionen Zyklen erhalten bleibt.«
Um eine möglichst dauerhafte Abschirmung sicherzustellen, sollte der Geflechtdraht immer in einem stumpfen Winkel um die Adern gelegt werden. Dadurch werden neben einem höheren Bedeckungsgrad eine bessere Elastizität und damit eine Reduzierung der Zugkräfte erreicht. Bei Hybridkabeln kommen neben den Geflechtschirmen auch metallbedampfte Spezialvliese zum Einsatz.
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