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Kabelschutzsysteme Kabelschutzsysteme aus Kunststoff im Robotereinsatz erfüllen auch die Atex-Richtlinie

| Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier / Karl-Ullrich Höltkemeier

Kabelschutz ist ein unscheinbares aber wichtiges Detail im Maschinen- und Anlagenbau. Schließlich kann ein defektes Kabel die ganze Anlage lahm legen. Mit einem speziell auf die Anwendung abgestimmten Kabelschutzsystem vom PMA können die Ausfallzeiten eines Roboters bzw. Handlingsautomaten drastisch reduziert werden. Außerdem erfüllt es die Atex-Richtline.

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1 Im Einsatz: PMAFLEX in dynamischen Roboteranwendungen – Verbindung zu Steuereinheiten, Kabelschutz auf beweglichen Roboterachsen. Bild: Reis Robotics
1 Im Einsatz: PMAFLEX in dynamischen Roboteranwendungen – Verbindung zu Steuereinheiten, Kabelschutz auf beweglichen Roboterachsen. Bild: Reis Robotics
( Archiv: Vogel Business Media )

Kabelschutzsysteme verhindern Funktionsstörungen oder den Ausfall von Maschinen, Fahrzeugen und Anlagen und damit auch potentielle finanzielle Verluste aus Produktions-stillstand und Schadenersatzforderungen. Für diese Aufgabe sind die meisten gebräuchlichen Schutzrohre bzw. -systeme aus Metall oder aus Kunststoff geeignet. Besonders weitreichende Folgen könnten Kabelschäden in explosionsgefährdeten Bereichen nach sich ziehen. Wenn dort beschädigte Kabel zur potentiellen Zündquelle werden, könnte es im Extremfall zu schwerwiegenden Unfällen mit hohen Sach- und Personenschäden kommen.

Besonders Kabelschutz-Systeme aus Polyamid-Werkstoffen haben sich durch gute bis ausgezeichnete Beweglichkeit und mechanische Festigkeit, hervorragende UV-Beständigkeit in Außenanwendungen, Korrosionsresistenz und einem für Kunststoffe breiten Anwendungstemperaturbereich in vielen Industriebereichen bewährt und etabliert.

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Wichtige Schutzfunktion, hohe Anforderungen

Allgemein sollen Kabelschutzsysteme langfristig elektrische Kabel und Leitungen gegen mechanische Einflüsse wie z.B. Abrieb, Druck-, Biege- und Schlagbeanspruchung schützen, gegen ein Eindringen von Wasser oder anderer Flüssigkeiten in elektrische Systeme abdichten sowie Witterungseinflüsse, UV-Strahlung, chemische Belastungen und Nagetiere abhalten.

Für diese Aufgaben bewährt haben sich im Maschinen-, Fahrzeug- und Anlagenbau flexible oder hochflexible Wellrohre für die zu schützenden Kabel.

Sowohl statische Verlegung als auch dynamische Bewegungen - bis hin zum Einsatz in der Robotik - können damit realisiert werden. Als die am besten geeigneten Werkstoffe für hohe und höchste Schutzanforderungen haben sich speziell auf den Anwendungsbereich hin modifizierte Polyamid 6- sowie Polyamid 11- und 12-Varianten erwiesen.

In Bereichen, in denen sich durch feinstverteilte Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe in Kontakt mit Luftsauerstoff eine explosionsgefährdete Atmosphäre bilden kann, gibt es aus Sicherheitsgründen strenge Anforderungen an alle eingesetzten Maschinen und Komponenten. Für Kabelschutzsysteme bedeutet dies zum einen stark verschärfte Anforderungen an Systemdichtigkeit, Alterungsbeständigkeit bei hohen Temperaturen und (Kälte-) Schlagfestigkeit - wobei besonders die geforderte hohe Kälteschlagfestigkeit den Werkstofftechnikern in der Vergangenheit Kopfzerbrechen bereitete.

Der Schweizer Kabelschutzhersteller PMA hat das erste komplett aus Kunststoff hergestellte, flexible Kabelschutzsystem im Lieferumfang. Es ist nach der Richtlinie 94/9/EG zugelassen, für den Einsatz in den nach Atex 137 definierten Zonen 1 und 2 (Gase/Dämpfe) sowie 21 und 22 (Stäube).

Flexibilität bietet erheblichen Mehrwert

Das flexible Kabelschutz-System von PMA bietet nicht nur Montage- und Gestaltungs-vorteile, sondern damit verbunden auch erhebliche Kosteneinsparungen. Flexible Wellrohre lassen sich schnell und einfach um Ecken und Kanten verlegen; aufwändige Montagetätigkeiten wie exaktes Ablängen von Rohren und Setzen von Winkelstücken entfallen.

Die Rohre können mit einem handelsüblichen Messer oder einer Spezialschere geschnitten und durch einfaches Einstoßen in die Anschlüsse zu einem System verbunden werden. Eine Wiederöffnung des Systems ist vorgesehen, jedoch ist dazu aus Sicherheitsgründen der Einsatz eines Schraubendrehers erforderlich, Handöffnung ist nicht möglich. Mit einer Biegewechselfestigkeit von mehr als vier Million Zyklen sind die Wellrohre auch für dynamische Anwendungen hervorragend geeignet.

Es kommt auf die Anwendung an

Roboter sind weiter auf dem Vormarsch. Von ganz klein bis ganz groß reicht mittlerweile die Palette an Robotern für die unterschiedlichsten Anwendungen. Im Kabelschutz für die Automation und Robotik haben sich Kunststoff-Wellrohre bestens bewährt. Robust aber flexibel, langlebig aber kostengünstig, vielseitig aber einfach in der Montage bieten Wellrohre aus verschiedenen Werkstoffen besten Schutz vor mechanischen und chemischen Einflüssen.

Doch nicht jedes Kunststoff-Wellrohr ist für jede Anwendung geeignet. Verschiedene Werkstoffe bieten unterschiedliche Eigenschaften, die durch spezielle Zusätze im Produktionsprozess noch verstärkt bzw. optimiert werden. Für extreme Bewegungen an z.B. Schweiß- oder Lackierrobotern hat sich der Werkstoff Polyamid 12 bewährt. Mit verschiedenen Zusätzen können Wellrohre aus diesem Werkstoff besonders langlebig gestaltet werden, vor allem auch unter UV-Belastung.

PMA bietet hier sein Produkt PIS (bis Nennweite 48) bzw. PIH (NW 56 und 70) an, das seit Jahren erfolgreich eingesetzt wird. Zusätzlich zeichnen sich diese Produkte durch eine gute Tieftemperatureigenschaft aus. PA12-Wellrohre sind sehr geeignet, auch geringe und mittlere Torsionskräfte aufzunehmen. Bevorzugt werden PA12-Wellrohre an den Achsen 1-4 bei Schweiß- und Lackierrobotern.

Für eine besondere Flexibilität eignet sich der Werkstoff Polyurethan

PU zeichnet sich durch eine sehr hohe Flexibilität bei gleichzeitiger Biegewechselfestigkeit aus. Die Trittfestigkeit ist jedoch reduziert gegenüber dem Werkstoff PA12. Haupt-einsatzgebiet von PU-Wellrohren sind die Achsen 5 und 6 an Schweiß- und Lackierrobotern. Die Verbindung zweier unterschiedlichen Wellrohre erfolgt einfach über eine Verbindungsschelle (SV). Die PMA-Produkte aus PU heißen PUE.

Polyurethan-Wellrohre eigenen sich in kleineren NW auch hervorragend für den Einsatz an Handlings und Scara-Robotern. Die Bewegungen der Roboter werden klaglos mitgemacht, hohe Standzeiten gewährleisten einen kostengünstigen Betrieb der Maschinen.

Besonders für den Einsatz in Reinräumen eignen sich spezielle Wellrohre mit antistatischen Eigenschaften, die zusätzlich noch einen verminderten Abrieb haben. Diese sind aus modifiziertem Polyolefin hergestellt und sind speziell für den Einsatz mit ebenfalls antistatisch ausgerüsteten Anschlussarmaturen gedacht. Die PMA-Wellrohre für den Einsatz in Reinräumen heißen ESDP.

Sicher, wenn was explodieren kann

PMA hat das bislang einzige Wellrohrsystem mit ATEX-Zulassung im Angebot. Das nach ATEX 95 zugelassene System bietet hervorragende Flexibilität (aus Polyamid 11) mit der Sicherheit, die ein Ex-Bereich erfordert. Ebenfalls zugelassene Komponenten erlauben es, komplette Kabelschutzsysteme nach ATEX 95 aus Kunststoff einzusetzen. Dies spart gegenüber Metall-Kabelschutzsystemen Zeit und damit Geld, ohne Kompromisse bei der Sicherheit.

Eine kostengünstige Alternative mit guten Eigenschaften für die Automation bieten die Wellrohre LLPO aus dem Werkstoff Polyolefin. Spezielle Zusätze ermöglichen Eigen-schaften, die eine gute Biegewechselfestigkeit und Flexibilität gewährleisten. Ebenso hat Polyolefin eine sehr gute chemische Beständigkeit.

Ohne Zubehör ist die Montage unmöglich

Doch auch das beste Wellrohr benötigt ein geeignetes Zubehörsystem, um die teilweise schwierigen Einbausituationen meistern zu können. Immer komplexer werdende Bewegungen und unterschiedliche Bewegungsmuster für eine flexible Produktion erfordern unterschiedliche Halterungen.

Von der einfachen Befestigung mittels einer „Ω-Schelle“ (GH) bis zur modularen Schwerlastschelle mit Gleiteinsatz (SH/TK) bietet PMA verschiedenste Halterungen, die eine individuelle Lösung an fast allen Robotern ermöglicht.

Besonders an der letzten Achse eines Mehrachs-Roboters ist eine flexible Halterung erforderlich. Sehr bewährt hat sich hier eine drehbare Aufnahme, um möglichst wenig Stress auf das Kabel (-Paket) wirken zu lassen. PMA empfiehlt hier eine seit Jahren bewährte Schelle aus dem Modulbaukasten an (SH/KE).

Für drehbare Halterungen sind Industrielager erforderlich, um die teilweise hohen Kräfte auf ein Kabelpaket abzumildern. Für die teilweise rauen Umgebungsbedingungen eignen sich geschlossene Lager am besten und gewährleisten einen jahrelangen Einsatz ohne Ausfall.

Bewährte Lösungen auch für anspruchsvolle Anwendungen

So gibt es z.B. metallumflochtene Wellrohre, die einen sehr guten Schutz gegen heiße und scharfkantige Metallspäne bieten. Ebenso können diese metallumflochtenen Wellrohre mit dem entsprechenden Zubehör für EMV-geschützte Systeme eingesetzt werden. Zur Umflechtung können verschiedene Metallwerkstoffe eingesetzt werden.

Um die Auswahl des geeigneten Wellrohrs zu vereinfachen, bietet PMA im Internet einen Wellrohr-Auswahl-Assistenten an. Durch die Eingabe weniger Parameter wird sofort angezeigt, welche Wellrohre für den spezifischen Einsatz geeignet sind. Mit nur einem Mausklick bekommt der Nutzer sofort weitere Informationen und kann das technische Datenblatt direkt downloaden. Ebenso ist das benötigte Zubehör einfach auszuwählen und direkt mit dem technischen Datenblatt verlinkt.

Ein kurzes Fazit

Mit einem speziell auf die Anwendung abgestimmten Kabelschutzsystem können die Ausfallzeiten eines Roboters bzw. Handlingsautomaten drastisch reduziert werden. Damit wird die Produktivität erhöht, die Instandhaltungskosten werden gesenkt. Eine hohe Planungssicherheit bei den Kosten ermöglicht eine wettbewerbsfähige Kalkulation.

Für eine individuelle Beratung steht das PMA-Product-Management jederzeit zur Verfügung. Tausende Anwendungen, mehr als 20 Jahre Erfahrung und ein großes Testlabor sorgen dafür, das spezifische Fachwissen zu Wellrohrsystemen in der Automation ständig auszubauen.

Dipl.-Ing. Ullrich Höltkemeier, Chefredakteur konstruktionspraxis

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