Bei der praktischen Einführung der Einkabeltechnologie in einem Unternehmen gehört die Wahl der passenden Spezialkabel zu den wichtigsten Entscheidungen. Dies bestätigt auch das Beispiel von IMA Klessmann, einem international tätigen Hersteller von Maschinen und Fertigungsstraßen für die Holzbearbeitung in der Möbelindustrie. Das Unternehmen setzt seit Anfang 2015 bei seinen Bohrsystemen und komplexen Fertigungsmaschinen zur CNC-Bearbeitung auf die Einkabeltechnik OCT (One Cable Technology) von Beckhoff Automation und in diesem Zusammenhang auch auf die für hochdynamische Schleppkettenanwendungen intensiv getesteten Topserv-Hybridkabel für Servomotoren von Helukabel. „Die Kabel haben sich mittlerweile in vielen unserer Imagic-Bohrsysteme bewährt, trotz hoher mechanischer Dauerbeanspruchung, wie zum Beispiel durch enge Biegeradien und hohe Biegewechselzyklen in den Schleppketten; und, nicht zu vergessen, den Abrieb durch Holzstaub“, sagt Marcel Sulewski, Teamleiter im Elektro-Einkauf bei IMA.
Fehlende Langzeiterfahrungen
Worin besteht die Herausforderung für einen Kabelhersteller wie Helukabel, um Maschinenbauern funktionierende und vor allem langlebige Hybridkabel zur Verfügung stellen zu können? Die Servokabelserie Topserv wurde im Frühjahr 2014 zur Hannover Messe als Standardkabel für die neue Einkabeltechnologie präsentiert. Zu diesem Zeitpunkt hatten Antriebshersteller damit noch keine Langzeiterfahrungen 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.“
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.
Zuverlässige Schirmung
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 wird neben einem höheren Bedeckungsgrad eine bessere Elastizität und damit eine Reduzierung der Zugkräfte erreicht. Bei Hybridkabeln kommen neben den Geflechtschirmen zudem auch metallbedampfte Spezialvliese zum Einsatz.
„Für uns war es wichtig, dass Helukabel die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit seiner Kabel für die neue Einkabeltechnologie intensiv getestet hatte“, berichtet Sulewski von IMA Klessmann. „Dank der Einkabellösung konnten wir bei unseren Bohrmaschinen den Installationsaufwand um schätzungsweise 20 bis 30 Prozent senken. Der Platzgewinn durch die Einkabellösung war jedoch geringer, als bei einer Halbierung der Kabelanzahl erwartet, denn es sind auch die größeren Leitungsquerschnitte in den Schleppketten zu berücksichtigen.“ Doch weit wichtiger als der Raumgewinn durch weniger Kabel ist der Zeitgewinn beim Konfektionieren und Verlegen. Kabel lassen sich damit auch schneller austauschen und die Ersatzteilhaltung wird aufgrund von weniger Varianten vereinfacht. IMA setzt die Einkabeltechnologie in seinen Anwendungen bis zu 30 m abgesetzt vom Schaltschrank ein. Die ersten Maschinen sind nun seit über einem Jahr beim Kunden erfolgreich im Einsatz. Im Rahmen der routinemäßigen Instandhaltungsintervalle haben sich die Kabel als sehr robust und absolut zuverlässig erwiesen. ik
Weitere Informationen zu Motor-, Servo- und Geberleitungen von Helukabel:
http://hier.pro/2b55d
