Fleksible kabler for bevegelige applikasjoner

Den enkleste kabelen er en massiv leder med en plastkappe. Den kan bøyes og beholde denne bøyningen hvis du ikke gjør det for ofte, for ellers ryker lederen. Enkle kabler som disse brukes i husinstallasjoner. Når kabelen er installert, forblir den på plass i flere tiår uten bevegelse. Massive ledere som disse er ikke egnet for bruksområder der kabler må være fleksible og bevegelige. Her består lederne av tråder, fine trådbunter som kan bøyes millioner av ganger, avhengig av design, uten lederbrudd, slik at de ikke mister strømføringsevne eller dataoverføringsegenskaper.

En av de mest utfordrende stedene for en kabel er i et kabelkjede. Her er strøm-, servo- og datakabler plassert tett sammen og beveger seg frem og tilbake mens maskinen er i drift. Noen ganger raskere enn fem meter per sekund med mer enn fem ganger akselerasjonen av tyngdekraften. Kablene er lagt i kabelkjede på en slik måte at de er bøyes i bare én retning. Dette er imidlertid bare en av tre mulige typer bevegelser.

Bøying: Kabelen er bøyd, noen ganger millioner av ganger;

Torsjon (vridning): Kabelen er vridd i lengderetningen. Rene vridningsbevegelser finnes i vindturbiner der kablene går fra det roterende maskinhuset og ned til tårnet. Imidlertid er de sjeldne, da kabler oftest er både bøyd og vridd i de fleste applikasjoner;

Av- og påtromling: Her rulles kabler ut fra trommel, for eksempel i sceneapplikasjoner eller på direktesendt TV, og deretter rulles de tilbake på trommel for lagring etter arrangementet.

Spesielle robotkabler skiller seg fra andre robuste kabler for bevegelige applikasjoner på mange måter. Hovedforskjellen: Robotkabler tåler både bøyning og torsjon i hele levetiden. Under utviklingen blir de derfor designet på en helt annen måte enn for eksempel en strømforsyningskabel. Tre parametere er viktige for en robotkabel:

Fintrådete ledere: Robotkabler som er utsatt for vridning har generelt fintrådete ledere i klasse 5. Svært fleksible kabler som ÖLFLEX® FD eller ÖLFLEX® CHAIN som er utsatt for ren bøyning, for eksempel i kabelkjeder eller lineære bevegelige akser på portalroboter, har ekstra fintrådete ledere i klasse 6. Den høyeste lederklassen, klasse 6 er imidlertid ikke tilstrekkelig for de høyeste kravene. For kabler som må være svært fleksible, bruker vi spesielle kobbertråder som bare er 0,05 millimeter i diameter, betydelig tynnere enn de tynneste kordeler i standard kabler.

Torsjonsvinkel: denne vinkelen er spesifisert i grader per meter kabellengde. En typisk verdi for kabler uten skjerm er 360 ° / m, slik at en kabel kan vris en gang per meter rundt sin egen akse uten å ta skade av det. For skjermede kabler er verdien typisk 180° eller en halv omdreining per meter.

Bøyeradius: Dette bør være mellom 4 og 7,5 ganger den ytre diameteren og er i noen tilfeller betydelig lavere enn for kabler som bare er designet for sporadisk bevegelse. Dette gjør at kablene kan føres i trange radier og pakkes tett i slanger eller kjeder.

I tillegg til lederklassen er det andre aspekter som skiller mellom en fleksibel og en mindre fleksibel kabel. Den ene er snoingen. For å forstå hva dette betyr, kan du sammenligne snoing med en hårflette. Jo tettere du fletter den, jo tykkere blir fletten; de veksler mellom tykke og tynne partier. Hvis du derimot samler samme antall hårstrå i en parallell bunt blir bunten tynnere, og hvis du deretter vrir bunten blir den tykkere.

Noe lignende skjer med kobbertråder i "snoingsprosessen". De fine fintrådete lederne er snodd fordi dette forbedrer fleksibiliteten - hvis alle trådene i en leder og alle lederne var parallelle, ville de ytre kobbertrådene bli strukket ved hver bøyning av kabelen og de indre ville bli komprimert. Dette vil gjøre kabelen veldig stiv. Tykkelse og fleksibilitet kan styres av slaglengden (avstanden for en runde med snoing). Hvis slaglengden er lengre, og følgelig har mindre vri, blir kabelen tynnere.

Kabler som er utsatt for mye bevegelse inneholder glideelementer som hjelper lederne inni til å bevege seg mot hverandre med så lav friksjon som mulig. Den fungerer også som et fyllstoff som holder kabelen rund. Dette er viktig når en nippel eller en kontakt monteres. Hvis ytterkappen ikke er ordentlig rund, kan det bli problemer med å få tilkoblingene helt tette.

Glideelementene kan være fintrådete plastfibre som passer inn tomrommet mellom lederne. Tykkere ledere er ofte pakket inn i en spesiell friksjonsreduserende PTFE tape for å gjøre det lettere for dem å gli mot hverandre under torsjon.

Hvorvidt en kabel tåler slike bevegelser over lang tid, avhenger av ytterkappematerialet. Materialekspertene står overfor utfordringen med å kombinere andre egenskaper, som brannegenskaper eller bestandighet mot oljer, kjemikalier og rengjøringsmidler, i tillegg til mobilitet.

PVC dominerer fortsatt markedet, men andre materialer som termoplastiske elastomerer (TPE) eller polyuretan (PUR) har dukket opp som førstevalget for svært dynamiske bruksområder, f.eks. i ÖLFLEX® Servo FD 796 CP servokabel. Polypropylen har vist seg spesielt godt egnet som lederisolasjon i bevegelige applikasjoner. Den har både gode elektriske isolasjonsegenskaper, høy slitestyrke og lav densitet.

Fiberoptiske kabler er førstevalget for svært høye datahastigheter over lange avstander. De består av plastfibre (POF) for kortere avstander på opptil 70 meter, plastbelagte glassfibre (PCF) for avstander på opptil 100 meter og glassfibre for enda større avstander og applikasjoner som krever de høyeste datahastighetene. I prinsippet er alle fibertyper egnet for fleksible bruksområder.

Så lenge de anbefalte bøyeradiene overholdes trenger du ikke være redd for at fiberen kan knekke. For å oppnå høyest mulig overføringshastighetene bør imidlertid bøyeradiusen i fiberoptiske kabler være minst 15 ganger større enn diameteren. En mindre bøyeradius vil ikke føre til brudd i fiberen, men det vil føre til økt demping. Det vil si at noe av lyset går tapt fordi bøyeradiusen blir for liten.

Materialet som omslutter fibrene bestemmer i stor grad hvor godt en fiberoptisk kabel tåler bevegelser. Her brukes ofte aramidfibre, det vil si syntetiske fibre tilsvarende de som gir skuddsikre vester eller fiberarmert plast sine eksepsjonelle egenskaper. Hvis kabelen strekkes, absorberer en flettet aramidstrømpe strekkkraften og forhindrer at den fiberoptiske kabelen også strekkes.

Hvis du ser bort fra fast installasjon som for eksempel i husinstallasjoner, brukes fleksible kabler nesten overalt. I industrien brukes fleksible kabler i alle applikasjoner der noe beveger seg. Eksempelvis på bevegelige maskindeler eller prosesseringsstasjoner på produksjonslinjer, i kabelkjeder, roboter, vindturbiner og oljerigger, i kjøretøy og motorer, på kraner og nyttekjøretøyer, og også i applikasjoner der vibrasjoner oppstår.

Nesten alle ÖLFLEX®-kabler og alle UNITRONIC®-datakabler, ETHERLINE®- og HITRONIC®-kabler er fleksible. Det er forskjeller i bøyeradiene som må overholdes. Noen kabler tillater bare sporadisk bøyning, mens andre er høyfleksible og kan bøyes millioner av ganger. Noen kabler er spesielt optimalisert for vridning.

Dessverre er det ingen enkelt kabel som dekker alle applikasjoner, men applikasjonsekspertene hos LAPP finner en løsning for alle mulige og umulige applikasjoner. Vi tilbyr også egnet tilbehør for tilkobling og beskyttelse av fleksible kabler i kabelkanaler og kabelrør.

Overgangen til kontakthuset er kritisk i svært dynamiske applikasjoner, også for vridningsapplikasjoner. Kontakthuset må holde kabelen på plass så den ikke glir ut, slik at fuktighet kan trenge inn.

Fiberoptiske kabler fra LAPP er et godt eksempel på hvordan ulike kabler kan optimaliseres. HITRONIC® TORSION ble spesielt designet for applikasjoner med høy torsjon som i vindturbiner. De har opptil tolv fibre for Single- og Multimode overføring, strekkavlastning laget av aramidfibre og en halogenfri, flammehemmende polyuretan ytterkappe.

HITRONIC® HDM er tilsvarende strukturert, men spesielt egnet for av- og påtromling. Og HITRONIC® HRM FD er egnet for installasjon i kabelkjeder der fleksibilitet er kritisk, men ikke vridning.

Testene ved LAPP i Stuttgart viser at kablene holder hva de lover. I en 12 meter høy heissjakt testes kabler for vindturbiner for vridning, disse testene er de første i verden. Andre produsenter tester kortere kabellengder vridd i mindre vinkler og anslår disse dataene for å estimere tallene for lengre kabellengder.

Det avgjørende er imidlertid ikke hva som står på papiret, men hva som skjer under virkelige forhold.