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Einkaufsführer: Leitungen für bewegte Anwendungen

Erstellt am 17. Oktober 2017

Einkaufsführer: Leitungen für bewegte Anwendungen

Wenn Leitungen in dynamischen Energieketten-Anwendungen zum Einsatz kommen, versagen diese bei den ständigen Bewegungen schnell ihren Dienst. Bei solchen Anwendungen gilt es daher, auf speziell für die Bewegung konstruierte Leitungen vertrauen zu können.

Welche Dynamik herrscht in meiner Anwendung? Mit welchen Biegeradien werden die Leitungen bewegt? Wie viele Zyklen erwarte ich als Lebensdauer? Gibt es besonders hohe oder tiefe Temperaturen? Oder müssen die Leitungen spezielle Zulassungen erfüllen? Sind alle diese Fragen beantwortet, sollten die Besonderheiten der am Markt befindlichen Produkte beleuchtet werden.

 

Einkaufsführer: Leitungen für bewegte Anwendungen

Testlabor-Igus GmbH

Konzipiert für lange Lebensdauer

Ein übliches Verseilkonzept für flexible und sogenannte „kettentaugliche Leitungen“ ist die sogenannte Lagenverseilung. Dabei werden die Adern in mehreren Lagen um das Zentrum der Leitung verseilt. Der Hauptnachteil dieses sehr kostengünstigen Fertigungsverfahrens liegt darin, dass die Adern bei der Biegung in der Energiekette besonderen Streck- und Stauchkräften ausgesetzt sind. Diese Kräfte führen dann zu den gefürchteten „Korkenziehern“ und Aderbrüchen.

Um diesem Effekt entgegen zu wirken, entwickelte die igus GmbH vor über 25 Jahren die sogenannte Bündelverseilung. Bei beispielsweise 18 Adern werden diese nicht in mehreren Lagen übereinander verseilt, sondern zunächst in sogenannten Dreierbündeln miteinander verseilt. Anschließend werden dann diese insgesamt sechs Bündel mit je drei Adern in einer Gesamtverseilung miteinander verseilt. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Überdehnung der einzelnen Adern innerhalb des Kettenradius vermieden wird. Besonders wichtig ist dabei die Unterstützung des Verseilverbandes durch sogenannte zwickelfüllend extrudierte Innen- und Außenmäntel, wobei die Zwischenräume zwischen den Adern völlig mit dem Mantelwerkstoff ausgefüllt werden. So kann sich die Verseilung nicht aufdrehen.

Leitungen für dreidimensionale Einsätze

Werden Leitungen jedoch nicht linear bewegt, sondern tordiert, kommen andere Leitungskonzepte zum Einsatz. Diese sogenannten „Roboterleitungen“ werden vor allem bei Industrierobotern und anderen dreidimensionalen Bewegungen eingesetzt und müssen extremste Bewegungen, Biegungen und Torsionen mitmachen. Denn je mehr die Leitung verdreht wird, desto schwieriger wird es, die Leitung zu tordieren. Besondere Schirmaufbauten und Außenmaterialien sorgen dabei für eine optimale Haltbarkeit der Leitungen. Daher benötigen Roboterleitungen im Gegensatz zu Leitungen für lineare Bewegungen sogenannte Kraftausgleichselemente, lockere Verseilelemente, verschiedene Gleitebenen und völlig andere Schirmkonzepte, um die Lebensdauer auch nach mehreren Millionen Torsionsbewegungen sicher zu stellen. Denn in der Robotertechnik sind die Leitungen den unterschiedlichsten Bewegungsrichtungen ausgesetzt. So kann sich tatsächlich zum Beispiel in Abhängigkeit des Torsionswinkels der Durchmesser des Verseilaufbaus verändern.

Die Werkstoffe machen den Unterschied

Verseilung ist sehr wichtig, doch gerade die richtigen Isolations- und Mantelwerkstoffe sind entscheidend für eine lange Lebensdauer der bewegten Leitungen. Da igus alle Komponenten – Leitungen für bewegte Anwendungen und Kunststoff-Energieketten – aus einer Hand fertigt und testet, ist es möglich, die Werkstoffe für eine maximale Lebensdauer zu optimieren, da Energieketten und Leitungen in einem System optimal aufeinander abgestimmt werden können. Aus diesem Grund entwickelte igus im Laufe der letzten 25 Jahre eigene Prüfverfahren, um die Haltbarkeit von Leitungen in Energieketten zu prüfen und kontinuierlich zu verbessern.

Wissen, wann Leitungen ausfallen

Die Notwendigkeit wird auch bei der Betrachtung der am Markt üblichen Prüfverfahren deutlich. Denn in der Kabelindustrie gibt es von verschiedenen normgebenden Instituten zwar bekannte Prüfverfahren, allerdings sind diese zu allgemeingültig und beziehen nicht die besonderen Anforderungen der Dauerbewegung in der Energiekette mit ein. Normabriebprüfungen beispielsweise – bei diesen Tests wird mit einem abgestimmten Druck über den Mantelwerkstoff der Leitung gerieben, entweder mit Sandpapier, einer Rasierklinge oder einer Nadel. Auf diese Weise wird mit einer definierten Menge an Bewegungen Abrieb erzeugt.

Für die Aussage zur Haltbarkeit des Mantelwerkstoffes in der Energiekette ist dieser Test jedoch nicht aussagekräftig, da sich normalerweise weder Sandpapier noch Rasierklingen im Innern einer Kette befinden. Vielmehr gilt es hier, die beiden Gleitpartner – also Kettenwerkstoff und Mantelwerkstoff – gemeinsam zu testen und aufeinander abzustimmen.

Test für Leitungen muss praxisnah sein

Auch Medien und unterschiedliche Temperatureinflüsse spielen eine zentrale Rolle bei der Entwicklung und Prüfung von Mantelwerkstoffen für dauerbewegte Leitungen. So wird üblicherweise in der Kabelindustrie zur Ermittlung der Kälteflexibilität für bewegte Leitungen die „Kältewickelprüfung“ nach EN 60811-504 heran gezogen. Bei dieser Methode werden Testleitungen auf einen Dorn aufgewickelt und entsprechend der Prüftemperatur heruntergekühlt. Hat die zu prüfende Leitung die entsprechende Prüftemperatur erreicht, wird die Leitung wieder abgewickelt. Die Prüfung gilt als bestanden, wenn optisch keine Mantelbrüche sichtbar werden. Nach erfolgreichem Test gilt dieser Mantelwerkstoff als flexibel einsetzbar bei dieser geprüften Temperatur.

Gerade die Praxis hat aber gezeigt, dass diese Tests nicht die realistischen Bedingungen in einer Energiekette simulieren. Beim Praxistest von igus werden die Leitungen bei den zu erreichenden Testtemperaturen unter realistischen Bedingungen in der Kette ständig verfahren. Und das nicht einmal, sondern mehrere Millionen Mal. Die Testleitungen werden dazu in einem 40-Fuß-Seecontainer in e-ketten ständig verfahren. Je nach Versuchsziel kann dies bei Temperaturen von -40 °C bis +60 °C betrieben werden. Die Prüfung gilt für eine Leitung dann als bestanden, wenn sie keine Mantelbrüche aufzeigt. Denn eines ist sicher: Nur echte Dauertests unter realistischen Bedingungen geben eine sichere Auskunft über die Lebensdauer von Leitungen in Energieketten.

Autoren: Rainer Rössel (igus GmbH) und Kathrin Irmer

Bilder: igus GmbH


Checkliste für den Einkauf von Leitungen

Haken

Welche Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Arten der Bewegung wirken auf die Leitungen in meiner Anwendung?

Haken

Welche Umgebungseinflüsse (Temperaturen, Ölkontakt) sind zu berücksichtigen?

Haken

Welchen branchenspezifischen Regularien (Zertifizierungen) müssen die Leitungen genügen?

Haken

Garantiert der Hersteller eine bestimmte Lebensdauer?

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 Bietet der Hersteller eine technische Beratung (vor Ort / telefonisch) an?

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Stehen Online-Auswahlhilfen zur Verfügung?

Haken

Sind die Leitungen ab Lager erhältlich?

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Entstehen zusätzliche Schnittkosten oder Mindermengenzuschläge?


Einkaufsführer in Zusammenarbeit mit igus GmbH [1]

Die igus GmbH ist ein weltweit führender Hersteller von Energiekettensystemen und Polymer-Gleitlagern. Das familiengeführte Unternehmen mit Sitz in Köln ist in 35 Ländern vertreten und beschäftigt weltweit 3 180 Mitarbeiter. 2016 erwirtschaftete igus mit motion plastics, Kunststoffkomponenten für bewegte Anwendungen, einen Umsatz von 592 Mio Euro. igus betreibt die größten Testlabore und Fabriken in seiner Branche, um dem Kunden innovative auf ihn zugeschnittene Produkte und Lösungen in kürzester Zeit anzubieten.


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