Wie nur ein Kabel eine clevere Lösung für die Antriebstechnik sein kann

Redakteur: Dipl. -Ing. Ines Stotz

Platz und Kosten sparen sind mehr denn je zwei wichtige Devisen in der Industrie. Das zeigt auch der Vormarsch der Einkabel-Lösungen auf dem Motorenmarkt.

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Die Chainflex Hybridleitungen kombinieren Datenübertagung und Energieversorgung.
Die Chainflex Hybridleitungen kombinieren Datenübertagung und Energieversorgung.
(Bild: Igus)

Seit mehr als fünf Jahren etabliert sich die Hybridtechnologie, auch Einkabel-Lösungen (One Cable Technology) genannt, immer mehr auf dem Markt der kleinen und modernen Motoren. Während zunächst nur eine Handvoll Motorenhersteller auf die platzsparende Technologie setzten und sich damit im Bereich Antriebstechnik gut positionieren konnten, treten nun große Player auf den Markt.

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Doch warum? Die Maschinen von heute sind nicht mehr mit denen von vor 10 oder 15 Jahren vergleichbar. Kompakt, schlank und modern müssen sie sein. Optisch ähneln sie immer mehr kleinen Raumschiffen. In ihnen steckt eine Technik, die bei höchsten Geschwindigkeiten im 24/7-Dauerbetrieb funktionieren muss. Damit Funktionalität und Design miteinander einhergehen, gilt es, für den Konstrukteur wertvollen Platz einzusparen: im Bereich der Motorentechnik wie auch bei den Leitungen und Energieketten.

Wurden für die bisherigen Motoren eine Leitung für die Energieversorgung und eine für das Gebersignal benötigt, sind für die neuen, kleineren Motoren Einkabel-Lösungen gefragt, die die beiden Funktionen kombinieren. Bei den sogenannten Hybridleitungen – wie auch Igus sie im Sortiment führt – laufen die Energieversorgung und Datenübertragung über eine einzige Leitung, indem die Gebersignale in die Servoleitung integriert werden. Damit entfällt die notwendige Verkabelung mit einer separaten Messsystemleitung für den Encoder. Der Konstrukteur spart Platz im Schaltschrank und in der Energiekette ein. Der Installationsaufwand und die Kosten reduzieren sich.

Eine auf Dauer haltbare Verbindung

Auch wenn das Prinzip „Aus zwei mach eins“ so einfach klingt, ist die Entwicklung von Hybridleitungen eine Herausforderung. Nicht umsonst werden Energie und Datenleitung in der Energiekette normalerweise mit großem räumlichen Abstand verlegt, damit sie sich nicht stören. Wie kommen die beiden nun störungsfrei zusammen?

Eine Frage, die Igus mit seinen Hybridleitungen beantworten kann. Der Leitungsspezialist entwickelt seit über 25 Jahren im hauseigenen Testlabor Chainflex Leitungen, die speziell für den Einsatz in der Energiekette – in bewegten Anwendungen – ausgelegt sind. Das Unternehmen bietet Einkabel-Lösungen passend zu Motoren von Beckhoff, Bosch, Siemens und vielen weiteren Herstellern, und zwar in zentimetergenauer Wunschlänge (ab Stückzahl 1 oder als Meterware). Ab Lager stehen 26 Typen Hybridleitungen für die Energiekette zur Verfügung. Dabei ist jede Leitung speziell auf den jeweiligen Motorentyp angepasst.

„Weil jeder Motorenhersteller unterschiedliche Bussignale anwendet, müssen wir stets eine Leitung neu erfinden“, erklärt Andreas Muckes, Leiter Produktmanagement Chainflex Leitungen bei Igus. Eine solche Entwicklung dauert dann auch schnell mal ein bis zwei Jahre, da für jede Leitung eine eigene Konstruktion erstellt wird. „Seitens unserer Kunden bemerken wir den Trend in Richtung Hybridleitungen, und auch große Motorenhersteller steigen nun in die Technologie mit ein. Aufgrund dessen gehen wir von einer sehr starken Nachfrage in den kommenden Jahren aus“, so Muckes.

Auch Siemens setzt mit seinen Sinamics Antrieben neuerdings auf die Einkabel-Technik. Speziell für die S210-Motoren hat Igus jetzt die neue Hybridleitung CF280.UL.H in zwei Querschnitten entwickelt. Sie senkt den Leitungsaufwand um 50 % und benötigt 40 % weniger Platz in der Energiekette. Die Leitungen eignen sich für bewegte Anwendungen in der Werkzeugmaschinentechnik, in der Automobilindustrie oder auch in der Intralogistik.

Hybridleitungen: Flexibel und trotzdem gut geschützt

Damit die Hybridleitungen störungsfrei funktionieren, müssen sie geschützt sein. Diese Aufgabe übernimmt ein von Igus entwickelter besonders enger Schirm. Die Flechtung verläuft in einem flachen Winkel mit hoher optischer Bedeckung. Damit werden die Kräfte, die auf die Schirmdrähte einwirken, nicht zu groß und die Haltbarkeit steigt. Die feste Konstruktionsweise gibt der gesamten Leitungskonstruktion die notwendige Bewegungsfreiheit und sorgt für eine hohe Lebensdauer.

Für die weitere Sicherheit aller Chainflex Leitungen sorgt die kurze Schlaglänge der Verseilung. Der mit Druck extrudierte Außenmantel stabilisiert hier die Bewegung der Schirmdrähte.

Überdies schwört der Leitungsspezialist mit XLPE auf einen außergewöhnlichen Isolationswerkstoff, der fünf Jahre im Labor in umfangreichen Praxistests qualifiziert wurde. Er erfüllt zum einen die Anforderungen an die Niederkapazität, zum anderen hält er den erhöhten thermischen Ansprüchen der neusten Motorengenerationen stand.

Leitungen und Stecker: Nur zusammen klappt es

Damit Leitung und Motor zusammenkommen, ist eine Zusammenarbeit mit Steckerherstellern unerlässlich. „Wir qualifizieren unsere Leitungen nicht nur für die neue Motorengenerationen, sondern arbeiten auch eng mit den Steckerherstellern zusammen“, sagt Muckes. Mit Harting wurde zum Beispiel gemeinsam geschaut, wie sich der neue ix-Ethernetstecker mit den Leitungen verarbeiten lässt. Der Stecker wurde eigens für die industrielle Umgebung mit ihren robusten Anforderungen entwickelt, um auch empfindliche Datenverbindungen zuverlässig zu gewährleisten. „Außerdem haben wir die Lebensdauer der konfektionierten Leitungen in gemeinsamen Dauer- und Belastungstests überprüft“, erklärt Andreas Muckes.

Um den Kunden eine fertige kostengünstige Lösung anbieten zu können, kauft Igus die Stecker in Großmengen ein und hält sie auf Lager, um schnell Leitungen ab Stückzahl 1 in Wunschlänge konfektionieren zu können. Ein Service, der unter dem Namen Readycable für mehr als 4.600 Antriebsleitungen besteht. Alle Leitungen werden dabei mit dem Stecker gecrimpt oder gelötet. Anschließend werden sie nochmals geprüft und versendet. Auf Chainflex Leitungen besteht eine Garantie von bis zu 36 Monaten. Auch die Konfektionierung des kompletten Energiekettensystems ist möglich. So können Anwender zusätzlichen Installationsaufwand sparen.

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