Kabel & Leitungen

Extrem bewegte Leitungen – Früher und heute

| Autor / Redakteur: Christian Hohnen* / Ines Stotz

Königsklasse: die Kinematics 3D-Serie hat TKD eigens für das Highend-Segment Roboterkabel entwickelt.
Königsklasse: die Kinematics 3D-Serie hat TKD eigens für das Highend-Segment Roboterkabel entwickelt. (Bild: ©phonlamaiphoto - stock.adobe.com; TKD Kabel)

Schleppketten- und Robotereinsätze sind Stress pur – auch für die eingesetzten Kabel. Gefordert sind hier auf Akrobatik und Robustheit getrimmte Spezialkabel – und das nicht erst seit gestern.

Das Licht der Welt erblickten die ersten echten Highflex-Kabel für dynamische Einsätze bereits in den 1970er und 1980er Jahren. Als Treiber erwiesen sich immer komplexere Anlagen, bei denen zunehmend mehr bewegte Maschinenteile störsicher mit Energie und Daten versorgt werden mussten. Forciert wurde dieser Trend durch das Aufkommen von Schlepp- oder Energieführungsketten, die für große Verfahrgeschwindigkeiten und Prozesssicherheit ausgelegt waren.

„Wurden die Schleppketten anfänglich noch mit marktgängigen Standardkabeln – es gab ja nichts anderes! – bestückt, änderte sich dies rasch“, so Sven Seibert, Leiter Produktmanagement beim Kabelhersteller TKD, der zu den Erfindern der ersten Schleppleitungen überhaupt gehört. „Genervt von dauernden Kabelbrüchen und teuren Maschinenausfällen forderten immer mehr Anwender Spezialkabel, die gezielt auf Eigenschaften wie hohe Biegefestigkeit und geringe Biegeradien ausgelegt waren.“

Um hier zu punkten, mussten die Kabelhersteller konstruktiv und materialtechnisch neue Wege gehen. Experimentiert wurde mit neuen Isolations- und Mantelwerkstoffen, mit alternativen Verseilaufbauten und einer Vielzahl weiterer Parameter – wie etwa speziellen Bandierungen oder Füll- bzw. Stützelementen. Das Ziel war immer gleich: Die Leitungen stabiler und robuster zu machen – gepaart mit noch größerer Flexibilität.

Werkstoff Pelon machte und macht Kabel flexibler

Bereits seit den 1980er Jahren bietet TKD unter dem Kaweflex-Markendach ein dicht bestücktes Sortiment mit Spezialleitungen, das gezielt für hochdynamische Anwendungen konzipiert ist. „Vorläufer unserer Kaweflex-Serie waren die weltweit ersten Schleppleitungen, bei denen wir gezielt den Polyesterelastomer-Werkstoff Pelon als Aderisolation einsetzten – und damit einen Standard schufen, der bis heute bei hochflexiblen Kabeln greift“, so Seibert.

Gaben sich die ersten Schleppkettenkabel noch gemächlich, umfasst der aktuelle Kaweflex-Baukasten standardisierte Highflex-Leitungen, die ‚ab Werk’ für Beschleunigungen bis 100 m/s², Verfahrwege bis 400 m und millionenfache Biegezyklen ausgelegt sind.

Hybridleitungen bieten All-Inclusive

Widmeten sich die frühen Highflex-Leitungen vor allem der störsicheren Übertragung von Energie (bis heute firmieren Schleppkettensysteme noch immer unter dem Label Energieführunsketten), liegen seit Jahren echte Hybridleitungen voll im Trend. Sie folgen dem All-Inclusive-Prinzip und liefern alles, was zum Funktionieren eines angeschlossenen Systems gefordert ist – komplett integriert in einem Kabel. Neben Strom und immer komplexeren Daten bzw. Steuerungssignalen – Stichwort: Industrie 4.0 – können dies auch Medien wie Luft oder Flüssigkeiten sein. Für die ‚Hybrids’ spricht ihre enorme Platz- und Gewichtsersparnis, die sich in immer kompakteren und dichter gepackten Schleppketten oder Roboterschlauchpakete als echtes Plus entpuppt.

Schlanke Kabel leben länger

Eine Voraussetzung für die Langlebigkeit von Kabeln bei extremem Bewegungsstress ist Schlankheit. Je geringer Durchmesser und Gewicht, umso besser ist es um die Agilität der jeweiligen Leitung bestellt. Mit dem passenden Diätprogramm – etwa dem professionellen Jonglieren mit verschiedensten Details wie dem Aufspüren der richtigen Litzentypen und Kupferqualitäten oder der Festlegung des optimalen Verseil- und Gesamtaufbaus – sind alternative Konstruktionen möglich, bei denen der Platzbedarf im Vergleich zu konventionellen Kabeln problemlos um 30 bis 40 Prozent reduziert werden kann. „Hier sind Cleverness und Erfahrung gefordert“, unterstreicht Seibert. „Beim Design kommt alles auf den Prüfstand: Manchmal reicht das Streichen einer simplen Bandierung, um bei einem Kabel den letzten Millimeter abzuspecken und dem spezifischen Anforderungsprofil gerecht zu werden.“

Immer mehr maßgefertigte Kabel

Während der Kaweflex-Baukasten mit seiner riesigen Variantenvielfalt einen Großteil der spezifischen Anforderungen locker abdeckt, gibt es immer öfter Vorgaben, die nur kundenspezifisch und individuell lösbar sind. „Häufig sind es Kleinigkeiten – etwa eine spezielle Steckerbelegung, die eine Lösung jenseits des Katalogs erfordern“, so Seibert. „Mit unserer Einbindung in den Fertigungsverbund der globalen TKH-Gruppe, zu der mehrere autarke Produktionsstandorte zählen, können wir auch schwierigste Anfragen stemmen – und binnen kurzer Zeit echte Maßarbeit liefern.“

Individuell angepasst werden bei der Maßarbeit u. a. die Außenmäntel. Während das Standard-Programm bei robusten Leitungen in klassischer PVC-Ausführung startet, stehen – gerade wenn es um spezielle Performance-Wünsche geht – TPE-Compounds hoch im Kurs. TPE-Mäntel enthalten Additive, die das endgültige Profil (z. B. Härte, chemische Beständigkeit, Entflammbarkeit, Abriebfestigkeit) entscheidend prägen. Favorit bei mechanisch hoch belasteten Leitungen ist Polyurethan (PUR). Mäntel aus PUR bestechen durch Flexibilität bei großer Zähigkeit – und das über einen breiten Temperaturbereich. Wegen seiner Beständigkeit gegen Kühlflüssigkeiten und Schmierstoffe ist PUR ideal für den Maschinenbau. Auch Sonderformen gibt es: Hierzu zählen u. a. vernetzte Isolationsmaterialien, die dank einer molekular veränderten Oberflächenstruktur wirksamen Schutz vor Schweißspritzern bieten.

Königsklasse: agile und robuste Roboterkabel

Die Königsklasse unter den dauerbewegten Leitungen bilden lupenreine Roboterkabel, die auf Agilität und Robustheit bei extremen Bewegungsabläufen im dreidimensionalen Raum ausgelegt sind. Höchste Torsionsfestigkeit ist hier zentrale Vorgabe. Was in diesem Highend-Segment technisch geht, hat TKD kürzlich mit der Erweiterung des Kaweflex-Portfolios um die Kinematics 3D-Serie gezeigt. „Die neuen 3D-Baugruppen sind unsere Antwort auf die steigenden Anforderungen im rasant wachsenden Robotermarkt“, so Seibert. „In der Industrie.4.0-Welt ist Robotik in allen Varianten – bis zu den immer populäreren Cobots – massiv auf dem Vormarsch.“

Das Einsatzgebiet der adhäsionsarmen Roboterleitungen reicht von Pick & Place- und Handlingrobotern bis zu automatisierten Fertigungssystemen. Bei der Kinematics-3D-Serie sind Torsionswinkel von bis zu ±360° je Meter Kabellänge (±180°/m für geschirmte Varianten) zulässig. Die auf minimale innere Friktion getrimmte Anordnung der einzelnen Kabelelemente sowie der Einsatz von Gleitbewicklungen sorgen für höchste Agilität und Stabilität.

„Klar ist, dass auch unsere 3D-Serie längst nicht den Schlusspunkt markiert“, so Seibert. „Die Automation geht unaufhaltsam weiter und stellt immer wieder neue Anforderungen an uns Kabelmacher. Stress pur, dem wir uns gerne stellen!“

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* Christian Hohnen, Marketingleiter TKD Kabel, Nettetal

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