Bei der Suche nach einer eigenständigen Lösung wählte man bei igus den Aufbau von Stahlseilen und die sogenannte Bündelverseilung. Dabei unterscheidet sich diese Bündelverseilung deutlich von den bis dahin verwendeten und auch heute noch üblichen Verseilkonzepten, den sogenannten lagenverseilten Leitungen.
Mehrfach verseilt hält besser
Bei lagenverseilten Leitungen verseilt man die Adern in mehreren Lagen um das Zentrum der Leitung, wobei man dazu häufig zwischen den Lagen noch Folien oder Vliese einbringt. Der Hauptnachteil dieses kostengünstigen Fertigungsverfahrens liegt darin, dass die Adern bei der Biegung innerhalb des Radius der Energiekette besondere Streck- und Stauchkräften erfahren. Diese Kräfte, die auf die Adern einwirken, führen dann zu den gefürchteten Korkenziehern – besonders bei langen, gleitenden Verfahrwegen und vieladrigen Leitungen.
Bei den bündelverseilten chainflex-Leitungen sind die 18 Adern nicht in mehreren Lagen übereinander verseilt, sondern zunächst in sogenannten Dreierbündeln miteinander verseilt. Anschliessend verseilt man diese insgesamt sechs Bündel mit jeweils drei Adern in einer Gesamtverseilung miteinander.
Diese mehrfache Verseilung, die auch mit unterschiedlichen Rückdrehverfahren geschieht, vermeidet eine Überdehnung der einzelnen Adern innerhalb des Kettenradius. Besonders wichtig ist dabei die Unterstützung des Verseilverbandes durch sogenannte zwickelfüllend extrudierte Innen- und Aussenmäntel, indem der Mantelwerkstoff die Zwischenräume zwischen den Adern völlig ausfüllt. So kann sich die Verseilung nicht aufdrehen.
Bei extremeren Bewegungen – den sogenannten Torsionsbewegungen – kommen andere Leitungskonzepte zum Einsatz. Besondere Schirmaufbauten und Aussenmaterialien dieser Roboterleitungen sorgen zusätzlich für eine optimale Haltbarkeit. Daher benötigen sie Kraftausgleichselemente, lockere Verseilelemente, verschiedene Gleitebenen und völlig andere Schirmkonzepte, um die Lebensdauer auch nach mehreren Millionen Torsionsbewegungen sicherzustellen. Besonders hoch sind die Anforderungen bei den geschirmten Varianten: Damit die auf die Schirmdrähte einwirkenden Kräfte nicht zu gross sind, legt igus unter und über die Schirme Gleitelemente ein, die zum einen eine Bewegungsfreiheit des Schirmes zur Gesamtverseilung aber auch zum Aussenmantel sicherstellen. Der Schirmaufbau ist dabei speziell angepasst. Diese weiche Konstruktionsweise gibt der gesamten Leitungskonstruktion die notwendige Bewegungsfreiheit und verhindert einen durch vorzeitigen Aderbruch entstandenen Maschinenstillstand.
Die richtigen Werkstoffe machen den Unterschied
Verseilung ist sehr wichtig, doch die richtigen Isolations- und Mantelwerkstoffe sind genauso wichtig. Da igus alle Komponenten aus einer Hand fertigt und testet, ist es möglich, eine optimale Lebensdauer zu erreichen, da Energieketten und Leitungen in einem System optimal aufeinander abgestimmt werden können. Interessant bei den vielen Versuchsreihen waren die Erkenntnisse zu den Werkstoffen und wie hoch die Abhängigkeit von Werkstoffen untereinander ist. Denn eines zeigte sich in den Testreihen in dem stetig wachsenden igus-eigenen Testlabor immer deutlicher: Das Thema «Kunststoff und Leitungen» war der Schlüssel zum Erfolg für eine lange Haltbarkeit in der Kette. Ganz dem Konzept «plastics for longer life» folgend, konzentrierte sich der Kunststoffspezialist igus auf die Themen Verbesserung und Vergleich der miteinander ständig in Kontakt tretenden Kunststoffe der Leitungen und der e-ketten. Denn kombiniert mit den von aussen einwirkenden Faktoren wie Temperatur, Medien und eventuell auftretenden Strahlungen spielt dieses Thema die zentrale Rolle im Zusammenspiel von Kette und Leitung.
Testen, testen, testen – und warum andere Testverfahren nicht ausreichen
Zwar gab und gibt es durchaus Vorschriften beziehungsweise Normen, die sich auf das Thema bewegte Leitungen beziehen, aber keine Norm und kein damit verbundener Test ist wirklich für die Prüfung von Leitungen für den Einsatz in Energieketten geeignet. Aus diesem Grund entwickelte igus im Laufe der letzten Jahrzehnte eigene igus-Normen, die sich mit dem Test und der Bewertung von Aufbauten und Werkstoffen beschäftigen. Die Werkstoffentwicklung sowie die darauffolgende Werkstoffprüfung nach igus-eigener Norm spielen dabei eine ganz entscheidende Rolle, um die Haltbarkeit in der Energiekette sicherzustellen. 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.
So erfüllen weder die Biegewechselprüfungen nach VDE noch die Abriebprüfung die Erfordernisse einer Ketten-Leitungs-Kombination. Bei der Biegewechselprüfung hat die Leitung einen komplett anderen Bewegungsablauf, verglichen mit dem bei der Bewegung in der Energiekette. Viele Leitungskonstruktionen, die diese Anforderungen sicher erfüllt haben, sind bei entsprechenden igus-Normtests in einem e-ketten-Bewegungstest innerhalb kürzester Zeit ausgefallen. Daher ist es entscheidend, praxisgerechte Versuche zu entwickeln, die die Realität in den Anwendungen sicher simulieren können.
Kabelfolterkammer dient dem Optimierungsprozess
Bei gross angelegten realen Versuchsreihen mit vielen Materialien und am Markt erhältlichen kettentauglichen Leitungen in der Kältekammer hat sich herausgestellt, dass im Prinzip keine am Markt erhältliche Mischung – auch nicht PUR – die in den Katalogen oder Datenblättern angegebenen Temperaturen in der Dauerbewegung in der Energiekette standhält. Dies führte dazu, dass igus für die bei chainflex verwendeten Mantelmischungen drei verschiedene Biege- und Temperaturbereiche definiert. Erstens für die feste Verlegung, zweitens für die flexible Bewegung nach VDE- oder IEC-Normen und drittens für die Bewegung in Energieketten. Denn eines ist sicher: Nur echte Dauertests unter realistischen Bedingungen geben eine sichere Auskunft über die Lebensdauer von Leitungen in Energieketten. Daher betreibt der Spezialist für bewegte Leitungen in Energieketten das 2750 m2 grosse Testlabor für bewegte Leitungen in Energieketten. Auf 65 verschiedenen Testständen prüft man die Produkte im Dauerbetrieb mit über 2 Mrd. Zyklen im Jahr auf ihre Belastbarkeit. Dabei läuft diese Kabelfolterkammer nicht zum Selbstzweck, sondern dient der konsequenten Verbesserung der Konstruktions- und Fertigungsverfahren sowie der Berechenbarkeit der Lebensdauer, denn die Daten fliessen in die auf der igus-Webseite frei zugänglichen Online-Tools ein.
36 Monate Funktionsgarantie
So kann der Kunde online genau die richtige Leitung für seine individuelle Anwendung finden und unkompliziert ihre Lebensdauer berechnen. Dank der Realtests im Testlabor erhält er dabei die Sicherheit, dass die ausgewählte Leitung in seiner vorgegebenen Bewegung funktioniert und erhält eine Funktionsgarantie von 36 Monaten.
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