Trends bei Kabelführungen: größer, kleiner, leichter

Meist wenig beachtet, sind sie doch allgegenwärtig: Kabelführungen oder Energieführungsketten. Vom Autoschiebedach bis hin zum gigantischen Braunkohlebagger im Tagebau sorgen sie für einen sicheren Betrieb der Anlagen und schützen Leitungen an beweglichen Verbrauchern.

„Wir Hersteller sind aufgefordert sowohl kleine Bauräume einerseits als auch große Leitungsvolumen andererseits zu ermöglichen“, sagt Frank Springer, Vice President für Marketing und Kommunikation bei Tsubaki Kabelschlepp. Springer erklärt: „Kleinste Leitungsführungen helfen zum Beispiel, das Glasdach eines Vans mithilfe eines aus mehreren Segmenten bestehenden Schiebedachs abzudunkeln.“ Ohne Energieführungskette wäre diese bei wenigen Millimetern Einbaubreite kaum machbar.

Dem Trend zur Miniaturisierung folgt man auch bei Pflitsch, einem Spezialisten für Kabelverschraubungen und -kanäle, der dafür sorgt, das bewegte Leitungen auch sicher ihr Ziel in der Komponente erreichen.

Die Kabelverschraubung Uni-Mehrfach verfügt beispielsweise über spezielle Mehrfach-Dichteinsätze, durch die sich mehrere Kabel auch mit unterschiedlichen Durchmessern durch eine einzige Bohrung einführen lassen. „Diese Dichteinsätze ab M6 aus TPE-V mit IP 65 bis IP 68 können auch kundenspezifisch angefertigt werden und vertragen Temperaturen von -40° C bis 135° C“, wie Vertriebsleiter Carsten Wohlrath erklärt.

Kabel und Energieführungssysteme aus einer Hand bietet Lapp. Die Leitungen müssen raue Umgebungen und hochdynamische Bewegungen ertragen können. Bild: Lapp

Das andere Ende der Palette markieren Kettengewichte von mehreren Tonnen und darüber hinaus. Auch hierfür hat Frank Springer ein Beispiel parat: „Für eine Bohrinsel im Chinesischen Meer haben wir eine Leitungsführung mit Führungseinrichtung und Hochdruckschläuchen produziert, die Schlauchgewichte von bis zu 900 kg/m auf hoher See unter teilweise schwierigen Wettereinflüssen und Salzwasser aufnimmt.“ Und das Ganze auch noch in explosionsgeschützter Ausführung.

Anforderungen immer vielfältiger

„Die Anforderungen an Energiekettensysteme sind in den letzten Jahren immer weiter gestiegen“, bestätigt auch Harald Nehring, Prokurist E-Kettensysteme von Igus. „Waren vor fünf Jahren Verfahrwege von Energieketten über 400 Meter noch die absolute Ausnahme, realisieren wir heute Projekte, die deutlich darüber hinausgehen.“ So laufe in Tschechien seit vier Jahren eine Kunststoffkette mit 615 Metern – Rekord für Kunststoffketten. „Aktuell projektieren wir Aufträge mit Verfahrwegen von über 1000 Metern.“

Auch bei Tsubaki Kabelschlepp beobachte man eine Entwicklung zu „immer gigantischeren Ausmaßen von Energieführungssystemen für den Bereich Mining, Schiffsbau, Teleskope oder Offshore-Anwendungen“, wie Frank Springer feststellt.

„Heute bauen wir beispielsweise bei neun von zehn großen Motorleitungstrommeln Glasfaserleitungen mit optischem Drehübertrager ein; das war vor 20 Jahren noch die Ausnahme.“
Georg Matzku, Stemmann-Technik. Bild: Stemmann

Darüber hinaus steigen generell die Anforderung an Energieführungskettensysteme, egal ob Einzelkomponente oder einbaufertiges Energieführungssystem „nicht nur in den klassischen Einsatzbereichen wie Werkzeugmaschinen, Krananlagen, Waschstraßen oder der Medizin- und Labortechnik, sondern auch in Industrierobotern, Hochsee-Ölbohrplattformen oder der Raumfahrt“.

Aber auch aus anderen Richtungen kommen Forderungen: So spiele laut Brevetti Stendalto nicht nur Reinraumtauglichkeit immer häufiger eine Rolle, sondern auch das Verhalten in explosionsgefährdeten Bereichen. Zunehmend nachgefragt würden laut Alessandro Bubola, Verkaufsleiter der Deutschland-Niederlassung des italienischen Herstellers von Energieführungsketten, auch selbstreinigende Gelenkverbindungen der Kettenglieder. Besonders streng sind die Anforderungen in der Lebensmittelindustrie.

Hier habe Pflitsch als erster Hersteller die Hygiene-Kabelverschraubung blueglobe Clean Plus nach dem anspruchsvollen EHEDG-Standard designed und zertifiziert. Glatte Oberflächen, gerundete Übergänge zu den Schlüsselflächen sowie ein lebensmittelzugelassener Edelstahl zeichneten die Verschraubung aus. Alle Dichtungen sind aus Kunststoffen und entsprechen den einschlägigen Normen und Verordnungen für den Kontakt mit Lebensmitteln.

Leistung wichtiger als der Preis

„Waren vor fünf Jahren Verfahrwege von Energieketten über 400 Meter noch die absolute Ausnahme, realisieren wir heute Projekte, die deutlich darüber hinausgehen.“
Harald Nehring,
Prokurist E-Kettensysteme, Igus. Bild: Igus

Klar, auch diese Branche sieht sich einem Preisdruck ausgesetzt und jammert über schwindende Margen. Dennoch bleibt der Eindruck, dass nicht so hart um Preise gefeilscht wird wie in anderen Industriebereichen.

Von der Haltbarkeit und Sicherheit der Energiezuführung hängt schließlich der Betrieb teilweise wertvollster Maschinen und Anlagen ab, deren Ausfall schnell Millionenbeträge kosten kann. Da drückt der Einkäufer schon mal ein Auge zu, wenn der Konstrukteur sicher sein kann, dass er von der Energiezuführung keine Probleme zu erwarten hat.

„Unsere Kunden schätzen die 36-monatige Garantie auf unsere Chainflex-Leitungen und auch die Berechenbarkeit der Lebensdauer vieler Igus-Produkte“, freut sich Igus-Mann Nehring. Immer häufiger verlangten Kunden Rundum-Sorglos-Pakete. Solche Komplettlösungen bestehen aus vorkonfektionierten Systemen mit Energiekette, Leitung und Stecker. Ergänzt werde das Paket durch Montageservice und individuelle Sonderlösungen.

Kaum eine Maschine oder Anlage läuft ohne eine Energieführungskette, hier von Brevetti Stendalto. Bild: Brevetti

Alessandro Bubola von Brevetti Stendalto bestätigt: „Wichtiger als der Preis kann die Funktionalität des Produktes sein, es zählt die Umsetzung mit der entsprechenden technischen Lösungskompetenz.“

Die Funktion werde quasi vorausgesetzt, „worauf es ankommt ist der Weg dorthin“. Das Unternehmen spannt deshalb die Angebotspalette von der Beratung vor Ort über das Erstellen von Zeichnungen und Bemusterungen bis hin zur Unterstützung bei der Montage.

„Vor allem die Zuverlässigkeit steht an erster Stelle, da eine Fehlfunktion unweigerlich zum Maschinenstillstand führt“, bestätigt Benjamin Rentschler, Produktmanager PSM bei Lapp, Hersteller unter anderem von Kabelschutzschläuchen und Energieführungsketten.

Lapp minimiere das Ausfallrisiko „durch ein speziell geschultes Team, das sich um die komplette Projektierung kümmert, von der Auswahl der optimalen Silvyn Chain bis hin zur Unterstützung bei der Installation vor Ort.“

Erst wenn Technik, Service und weitere Faktoren vergleichbar seien, zähle der Preis, weiß Georg Matzku, Leiter Verkauf und Marketing der Stemmann-Technik. Das Unternehmen aus Schüttdorf stellt Komponenten und Systeme für den Energie- und Datentransfer in der Industrie- und Verkehrstechnik her.

Matzku: „Zwar hat die zwischenmenschliche Komponente heute nicht mehr den Stellenwert wie früher, aber die Erfahrung mit einem Kunden ist auch eine Form der Gewährleistung für Sicherheit“, beschreibt er, wie wichtig nach wie vor eine enge persönliche Betreuung ist. Das kann Benjamin Rentschler unterstreichen: „Wir spüren mehr und mehr das Bedürfnis der Kunden nach einer vollständigen Betreuung – hier sind wir mit unserem Projektierungsteam auf dem richtigen Weg.“

Schnelle Leitungsverlegung: Das ermöglicht die Serie Easytrax durch flexible Lamellenbügel, in die sich die Leitungen einfach eindrücken lassen. Bild: Kabelschlepp

Die Hersteller unterstützen die Kunden auch noch auf anderen Wegen. So unterhält beispielsweise Pflitsch über den Cadenas-Server eine umfassende Datenbank mit allen relevanten Kabelverschraubungsvarianten. Carsten Wohlrath: „Nach einer einmaligen Online-Registrierung über unsere Website stehen sie dort in allen gängigen CAD-Datenformaten online zur Verfügung, um sie in die CAD-Konstruktion und die Dokumentation des Kunden einzubauen.“

Auch Lapp stellt Konstrukteuren sämtliche Silvyn-Chain-Produktserien „als 3D-Daten zur Implementierung in deren Projekte zur Verfügung – ein Garant dafür, das richtige Produkt für die individuelle Anwendung auszuwählen“, wie Benjamin Rentschler verspricht.

Weniger Gewicht – mehr Tempo

Der Zwang zur Effizienzsteigerung zieht sich mittlerweile quer durch die Industrie. Auch die Hersteller von Kabelführungen müssen ihren Beitrag leisten, zumal es bei ihnen häufig um große bewegte Massen geht. Abspecken lautet die Devise, egal ob Werkzeugmaschine oder Hafenkran. Gar nicht so einfach, denn an der Zuverlässigkeit darf keinesfalls gespart werden.

„Je länger der Verfahrweg, desto wichtiger ist ein geringeres Gewicht des Gesamtsystems“, bestätigt Igus-Mann Harald Nehring. Igus fertigt nicht nur die Führungen, sondern auch Kabel, die sich besonders gut führen lassen.

Besonders leicht: Eine P4-Rollenkette in Kombination mit kupferkaschierten Aluminiumleitern von Igus. Bild: Igus

Das Unternehmen stellte auf der letzten Hannover Messe die Chainflex-Leitungen CF430D und CF440 vor, die speziell für lange Verfahrwege entwickelt wurden. Nehring erklärt die Vorzüge: „Diese Einzelader-Motorleitungen besitzen ein Leiterseil aus speziellem CCA-Material [kupferkaschiertes Aluminium, Anm. d. Red.] und sind dadurch 40 Prozent leichter als Kupferleitungen. In Kombination mit P4-Rollenketten aus Kunststoff wird das Gesamtsystem kleiner und leichter.“

Etwas skeptischer ist man da bei Brevetti Stendalto, wie Alessandro Bubola anmerkt: „Aluminium hat zwar einen eindeutigen Gewichtsvorteil gegenüber Kupfer, sein Einsatz macht aber aufgrund der Biegeeigenschaften nur Sinn für größere Querschnitte und große Biegeradien.“

Einen anderen Weg geht man bei Lapp. Dank eines Baukastensystems lassen sich beim Silvyn-Chain-Programm Elemente aus Kunststoff- und Stahlketten kombinieren. Benjamin Rentschler: „Dadurch erreichen wir genau die gewünschten Parameter – eine leichte Energieführungskette, die trotzdem den hohen mechanischen Belastungen standhält.“

Trotz aller Erfahrung und moderner Berechnungsmöglichkeiten: Letztlich geht nichts über einen praxisnahen Test. Und so haben praktisch alle größeren Hersteller Testanlagen, die entsprechend den Anforderungen aus der Praxis immer höhere Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Energieführungsketten ermöglichen.

So verfügt beispielsweise Tsubaki Kabelschlepp über einen Hochgeschwindigkeitsteststand, „der unter realen Einbaubedingungen für eigene Testreihen und Kundentests Beschleunigungen von bis zu 10 m/s ermöglicht“, wie Frank Springer berichtet.

Informationen fließen parallel

Weltrekord bei Kunststoffketten: 615 Meter ist die derzeit längste Energieführungskette aus Kunststoff lang. Aktuell werden Verfahrwegen von über 1000 Meter angepeilt. Bild: Igus

Unter möglichst realistischen Bedingungen getestet werde auch bei Igus und Brevetti Stendalto. Alessandro Bubola: „Durch ständige Weiterentwicklung und Tests unserer Produkte gewährleisten wir unseren Kunden immer die technisch sinnvollste und beste Lösung, egal ob besonders hohe Querbeschleunigung auftreten oder extreme Umwelteinflüsse.“

Harald Nehring von Igus ergänzt: „Wir testen sämtliche Komponenten in unserem 1750 qm großen Testlabor und einer Außenanlage, die reale Tests bis 240 Meter Verfahrweg und eine Geschwindigkeit von 6 m/s ermöglicht.“

Die Datenflüsse sind in den letzten 20 Jahren schier explodiert. Und sie machen auch vor der Energieübertragung nicht halt, wie Georg Matzku von Stemmann-Technik berichtet: „Heute bauen wir beispielsweise bei neun von zehn großen Motorleitungstrommeln Glasfaserleitungen mit optischem Drehübertrager ein; das war vor 20 Jahren noch die Ausnahme.“ Ein weiterer Aspekt käme hier zum Tragen: „Die Datenübertragung mit Glasfasern gewährleistet aufgrund störungsfreier Übertragungen eine Null-Fehler-Toleranz, die Schirmung kann entfallen.“

„Nach einer einmaligen Online-Registrierung über unsere Website stehen unsere Kabelverschraubungen dort in allen gängigen CAD-Datenformaten online zur Verfügung.“
Carsten Wohlrath, Pflitsch. Bild: Pflitsch

Große Erfahrung mit Lichtwellenleitern hat man bei Igus, wie Harald Nehring erklärt: „Lichtwellenleitungen bieten wir speziell für die Bewegung und den Einsatz in Energieketten seit 20 Jahren an. Da wir selbst Leitungsentwickler sind, können wir Leitungen und Energieketten aufeinander abstimmen.“ Auch Brevetti Stendalto bietet hier flexible Glasfaser-Lichtwellenleiter an, die sich bereits bei Biegeradien von nur 80 mm einsetzen ließen. Alessandro Bubola schränkt allerdings ein: „Um diese Technik im größeren Umfang im Feld einzusetzen, bedarf es aber oftmals ein Umdenken bei den Konstrukteuren, gerade im Maschinenbau.“

Vor allem der Anschlag bei schnellen Bewegungsabläufen und kleinen Arbeitsräumen mache den Lichtwellenleitern in Energieführungen zu schaffen und verkürze ihre Lebenserwartung, weiß Frank Springer von Tsubaki Kabelschlepp: „Unser Protector als Radienbegrenzung für Lichtwellenleiter in 3D-Bewegungen schützt die Leitungen und die Energieführung vor solchen Schlägen, übermäßigem Abrieb und vorzeitigem Verschleiß; gleichzeitig dient er als Begrenzung des kleinsten Krümmungsradius‘.“ Ausfallzeiten würden minimiert, da nicht die gesamte Energieführung, sondern nur der Protector ausgetauscht werden müsse.

Ausfällen vorbeugen

Von der Projektierung bis zur Montage: Immer häufiger verlangen Kunden Gesamtpakete für die Energieführung. Tsubaki Kabelschlepp liefert dem Terminalbetreiber Contargo ein schlüsselfertiges System aus einer Energieführungskette mit Leitungspaket und Führungskanal, das vor allem mit geringeren Geräuschemissionen überzeugen konnte. Bild: Kabelschlepp

Selbst höchste Qualitätsstandards und härteste Tests werden nie verhindern können, dass hochdynamisch belastete und damit Verschleiß unterliegende Systeme ausfallen können. Um solche Ausfälle bereits im Vorfeld zu erkennen, haben sich die Hersteller einiges einfallen lassen.

Gleich mehrere Lösungen nennt Harald Nehring von Igus: „Unsere E-Kettensysteme sind mit PPDS (Push Pull Force Detection System) ausgerüstet, einem Monitoringsystem, das Veränderungen an den Verschiebekräften erkennt und meldet.“

Neu im Programm hat Igus EMA (e-chain maintenance alert): „Wird zum Beispiel ein Seitenteil der Kette durch Überlast, herabfallende Teile oder mechanische Einwirkung beschädigt und bricht, meldet ein Sensor diesen Bruch an eine Auswerteeinheit, und das System stoppt.“ Einzelne beschädigte Bauteile ließen sich dann unkompliziert austauschen, ohne dass das ganze System nach einiger Zeit durch einseitige Belastung ausfalle.

Immer größer und immer kleiner: Der Trend geht zu Extremen, wie hier bei der der Kabelverschraubung Uni-Mehrfach, durch die sich mehrere Kabel auch mit unterschiedlichen Durchmessern durch eine einzige Bohrung ab M6 einführen lassen. Bild: Pflitsch

Vorkehrungen gegen einen plötzlichen Ausfall hat auch Tsubaki Kabelschlepp getroffen. Dabei verfolge man laut Frank Springer zwei präventive Ansätze: konstruktiv und anwendungsspezifisch. „Konstruktiv berücksichtigen wir bereits bei der Produktentwicklung Details, die ungeplanten Stillstandzeiten vorbeugen, wie beispielsweise eine verstärkt ausgebildete Bolzen-Bohrungsverbindung bei Kunststoffketten, um die auftretenden Kräfte auf größere Flächen zu verteilen, oder rollenunterstützte Systeme, die die auftretenden Zug-/Schubkräfte reduzieren.“

In der konkreten Anwendung könnten zusätzlich montierte Gleitschuhe die Gleitflächen der Kette vor direktem Verschleiß schützen. Darüber hinaus lassen sich mit einer zusätzlich installierten Zug-/Schubkraftüberwachung die auftretenden Kräfte am Kettenmitnehmer messen. Komme es zu einem Kraftanstieg über definierte Grenzen hinaus, könne die SPS die Anlage abschalten. Sein Fazit: „Durch die Auswahl der richtigen Maßnahmen im individuellen Fall lassen sich Stillstandzeiten zum einen planen und zum anderen deutlich reduzieren.“ 

Technik im Detail

Anforderungen an Kabeleinführungen

Die beste Energieführung nützt nichts, wenn der Anschluss versagt. Der Spezialist für Kabelverschraubungen Pflitsch hat die speziellen Anforderungen zusammengetragen:

• möglichst hohe Schutzarten bis IP 68 und IP 69K, um Dichtigkeit gegen Staub, Wasser, Chemikalien usw. zu gewährleisten
• sehr gute Zugentlastungswerte, damit Kabel selbst bei mechanischen Belastungen nicht aus der Kabelverschraubung gerissen werden können
• Vibrationsfestigkeit, damit sich die Installation nicht lockert und die Dichtigkeit beeinträchtigt wird
• Chemikalienresistenz, damit in Fertigungsumgebungen oder bei Reinigungsprozessen die Werkstoffeigenschaften konstant gut bleiben
• Langlebigkeit und Wartungsfreiheit der gesamten Installation
• Knickschutz, damit Kabel unter keinen Umständen abknicken können
• mechanischer Rundumschutz sowie Bündelung mehrerer Kabel durch Wellrohre und Schläuche
• Miniaturisierung: möglich durch die Führung und Abdichtung mehrerer Kabel in einer Kabelverschraubung
• sichere Abdichtung selbst kleinster und empfindlichster Kabel wie Glasfasern bis unter 1-mm-Kabeldurchmesser
• teilbare Systeme, um konfektionierte Kabel einführen zu können
• gute Planbarkeit in CAD-Systemen und einfache Dokumentation.