Silikonkabel für industrielle Schleppketten | Flexible Kabel für CNC-Maschinen und Bewegungssteuerungssysteme

Silikonkabel für industrielle Schleppketten | Flexible Kabel für CNC-Maschinen und Bewegungssteuerungssysteme

Technisches Handbuch – Auswahl von Schleppkettenkabeln für CNC- und Bewegungssteuerungssysteme

Warum Kabel in Schleppketten anders ausfallen als alle anderen Kabel an einer Maschine

Ein Kabel, das in einem Schaltschrank verlegt ist, fällt aufgrund von Alterung, Hitze oder einem einmaligen Montagefehler aus. Ein Kabel, das in einer Schleppkette verlegt ist, fällt aus aufgrund von Wiederholung — dieselbe Biegung, tausende Male am Tag, millionenfach über die gesamte Lebensdauer hinweg. Das verändert, worauf es bei den technischen Daten tatsächlich ankommt. Temperaturbereich und Spannungsklasse spielen zwar nach wie vor eine Rolle, sind aber selten der Grund für einen vorzeitigen Ausfall eines Schleppkettenkabels. Fast immer lässt sich ein vorzeitiger Ausfall auf eine von fünf Variablen zurückführen, die nichts mit den in den Datenblättern angegebenen Kennzahlen zu tun haben.

Diese Seite ist um diese fünf Variablen herum aufgebaut, denn es ist wichtiger, diese richtig zu berücksichtigen, als sich auf einen einzelnen Spezifikationswert zu konzentrieren.

Die fünf Faktoren, die die Lebensdauer tatsächlich bestimmen

1. Biegeradius bezogen auf die tatsächliche Kettenkonstruktion, nicht allein auf die Mindestanforderungen des Kabels Der Mindestbiegeradius eines Kabels (üblicherweise 7,5 × Außendurchmesser bei Ausführungen für Schleppketten, gegenüber 6 × bei fest verlegten Installationen) ist ein Mindestwert, kein Zielwert. Wird ein Kabel mit seinem absoluten Mindestradius in einer Schleppkette verlegt, die sich zudem verdreht oder ungleichmäßigen Verschleiß an den Gliedern aufweist, verkürzt sich die Lebensdauer erheblich im Vergleich zur Verwendung einer um eine Größe größeren Kette, bei der der Mindestradius deutlich eingehalten wird.

2. Füllgrad innerhalb der Kette Wird eine Kette zu fest gespannt (in der Regel bei einer Füllung von über ~70–75%), reiben die Kettenglieder beim Biegen aneinander, wodurch Reibungsverschleißstellen entstehen, die bei einer statischen Berechnung des Biegeradius nicht berücksichtigt werden. Eine zu geringe Füllung verschwendet Kettenkapazität, führt jedoch selten zu einem Ausfall; eine zu hohe Füllung ist der häufigere und schädlichere Fehler.

3. Litzenaufbau des Leiters – dies ist der mit Abstand wichtigste versteckte Unterschied zwischen “flexiblen” und “für Schleppketten geeigneten” Kabeln” Viele Kabel, die als “flexibel” vermarktet werden, verwenden einen feindrähtigen Leiter, der zwar für gelegentliches Biegen oder Beugungen bei der Verlegung geeignet ist, jedoch nicht die ultrafeine, seilgezwirnte Verseilung aufweist, die erforderlich ist, um Millionen von kontinuierlichen Hin- und Herbewegungen zu überstehen. Dies ist der Unterschied, der sich nicht in den Angaben zu Spannung oder Temperatur widerspiegelt, aber der häufigste Grund dafür ist, dass ein als “flexibel” vermarktetes Kabel im Schleppkettenbetrieb weitaus früher als erwartet versagt.

4. Torsionsbelastung, falls vorhanden Reine Hin- und Herbewegungen und Bewegungen in Kombination mit Verdrehung (wie sie bei einigen mehrachsigen Portalmaschinen üblich sind) stellen unterschiedliche Ermüdungsprobleme dar. Ein Kabel, das für reine Hin- und Herbewegungen in einer Schleppkette ausgelegt ist, ist nicht automatisch auch für den kombinierten Biege- und Verdrehbetrieb geeignet – dies muss separat festgelegt werden, wenn die Anwendung eine Drehkomponente beinhaltet.

5. Abriebfestigkeit der Ummantelung an den Kontaktstellen mit der Kette Selbst bei korrektem Füllgrad sammelt sich der Verschleiß des Mantels an den Kontaktstellen zwischen Kabel und Kabel bzw. zwischen Kabel und Kettenwand über Millionen von Zyklen hinweg an. Die Abriebfestigkeit der Mantelmischung spielt hier eine größere Rolle als bei einem Kabel, das nur gelegentlich an einer festen Stelle gebogen wird.

Wo dieses Kabel passt

Verwenden Sie ein für Schleppketten geeignetes Silikonkabel, wenn:

• Das Kabel verläuft durch eine Kabelführungsschiene bzw. Schleppkette, die einer kontinuierlichen Hin- und Herbewegung unterliegt (CNC-Achsbewegung, Portalsysteme, automatisierte Lager- und Entnahme-Shuttles).
• Die Anwendung erfordert zudem eine höhere Hitzebeständigkeit, als sie ein herkömmliches PUR- oder PVC-Schleppkettenkabel bieten kann (in der Nähe von Spindelmotoren, in heißen Produktionsumgebungen).

Ein handelsübliches PUR-Schleppkettenkabel kann in folgenden Fällen die bessere und kostengünstigere Wahl sein:

• Die Umgebungstemperatur ist moderat (liegt deutlich innerhalb des praktischen Anwendungsbereichs von PUR) und die Hitzebeständigkeit spielt keine entscheidende Rolle – in Temperaturbereichen, in denen beide Materialien einsetzbar sind, bietet PUR im Allgemeinen ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis hinsichtlich der Abriebfestigkeit der Basis als Silikon.
• Bei dieser Anwendung handelt es sich um eine reine Hin- und Herbewegung ohne kombinierte Wärmebelastung.

Silikon bewährt sich insbesondere dann, wenn ein kontinuierlicher Kettenlauf mit erhöhter Umgebungs- bzw. motornaher Wärme einhergeht – nicht allein aufgrund des Kettenlaufs.

Bauwesen

Silikon-Schleppkettenkabel im Vergleich zu einem herkömmlichen PUR-Schleppkettenkabel

Ein Szenario zur Kettenkonstruktion, durchgespielt

Ein wiederkehrendes Muster, das es wert ist, allgemein beschrieben zu werden – kein konkretes, verifiziertes Projekt: Das Z-Achsen-Kabel einer CNC-Maschine, das durch eine kompakte Schleppkette in der Nähe des Spindelmotor-Gehäuses geführt wurde, wies nach etwa einem Drittel der erwarteten Lebensdauer Risse im Mantel auf. Untersuchungen deuten in solchen Fällen in der Regel auf eine von zwei Ursachen hin: Entweder lag der Biegeradius der Kette nahe am absoluten Mindestwert des Kabels statt deutlich darüber, oder die Wärmeeinwirkung in der Nähe der Spindel überstieg die Nennwerte des ursprünglichen (nicht hitzebeständigen) Kabelmantels. Die Überprüfung des tatsächlichen Biegeradius der Kette und der Temperatur am Motorgehäuse vor der Neuauslegung des Kabels ist der sinnvollere Diagnoseschritt, anstatt einfach davon auszugehen, dass das erste Kabel defekt war.

Häufig gestellte Fragen

Unser Schleppkettenkabel ist weit vor Ablauf seiner erwarteten Lebensdauer ausgefallen – handelt es sich um ein defektes Kabel? Nicht unbedingt. Ein vorzeitiger Ausfall ist häufiger auf einen Biegeradius nahe dem absoluten Mindestwert des Kabels, eine Überfüllung der Kette oder eine nicht berücksichtigte Wärmeeinwirkung zurückzuführen als auf einen Herstellungsfehler. Der erste Schritt bei der Fehlerdiagnose besteht darin, den tatsächlich installierten Biegeradius und den Füllgrad der Kette mit den Nennwerten des Kabels abzugleichen.

Ist jedes “flexible” Silikonkabel für den Einsatz in Schleppketten geeignet? Nein. Flexibilität für gelegentliche Biegungen und Ermüdungsfestigkeit für den Einsatz in Schleppketten sind unterschiedliche technische Anforderungen. Der Einsatz in Schleppketten erfordert ultrafeine, seilverlegte Leiterlitzen, die speziell für Millionen von kontinuierlichen Biegezyklen ausgelegt sind – ein feindrähtiges Kabel, das auf allgemeine Flexibilität ausgelegt ist, erfüllt diese Anforderungen nicht automatisch.

Wird für unsere Anwendung Silikon benötigt, oder würde ein handelsübliches PUR-Kabel für Schleppketten ausreichen? Wenn die Umgebungstemperatur und die Temperatur in der Nähe des Motors innerhalb des praktischen Einsatzbereichs von PUR bleiben, sind Standard-PUR-Kabel für Schleppketten oft die kostengünstigere Wahl. Silikon rechtfertigt seinen höheren Preis insbesondere dann, wenn Kettenbewegung und anhaltend erhöhte Hitze gleichzeitig auftreten.

Unsere Portalachse bewegt sich nicht nur, sondern verdreht sich auch leicht – hat dies Auswirkungen auf die Anforderungen an die Kabel? Ja. Die kombinierte Biege- und Torsionsbeanspruchung stellt ein anderes Ermüdungsproblem dar als reine Hin- und Herbewegungen und muss separat spezifiziert werden – ein Kabel, das nur für geradlinige Bewegungen in Schleppketten ausgelegt ist, ist nicht automatisch auch für zusätzliche Torsionsbelastungen ausgelegt.

Auf welchen Kettenfüllgrad sollten wir uns bei der Auslegung stützen? Ein häufig verwendeter Richtwert ist, den Füllgrad unter etwa 70–75% des Querschnitts im Inneren der Kette zu halten; dies sollte jedoch anhand der spezifischen Angaben des jeweiligen Kettenherstellers überprüft werden, da die innere Geometrie der Kette je nach Marke und Größe variiert.

Checkliste für die Spezifikation im Rahmen eines Angebots

1. Anzahl der Adern, Querschnitt und ob Strom- und Signalleitungen in einem Kabel zusammengefasst sind
2. Tatsächlicher Biegeradius der Kette (nicht nur der Mindestwert für das Seil)
3. Verfahrweg und Taktfrequenz (Takte pro Minute/Stunde, sofern bekannt)
4. Umgebungstemperatur und Temperatur in der Nähe des Motors am Einbauort
5. Ob der Hub eine Torsions- bzw. Verdrehkomponente beinhaltet

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