Definition Was ist eigentlich eine Energieführungskette?

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Energieführungsketten finden überall dort ihren Einsatz, wo bewegte Maschinen- oder Anlagenteile mit Daten, Signalen sowie Energie versorgt werden müssen. Wie solche Systeme grundlegend aufgebaut sind, welche Einbauformen es gibt und welche Voraussetzungen sie im Einsatz erfüllen müssen, beschreibt dieser Beitrag.

Energieführungsketten, auch Energieführungen, Energieketten oder Schleppketten genannt, sind vielseitig einsetzbar und finden sich in unterschiedlichen Industrieausführungen in dynamisch bewegten Anwendungen vor allem an CNC-Maschinen und Robotern. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, bewegliche elektrische Komponenten und große Maschinenteile mit verschiedenen Formen von Energie zu versorgen, wobei sie die Leitungen (z. B. Daten-, Steuer- und Anschlussleitungen) und Schläuche (hydraulisch und pneumatisch) unter Einhaltung der maximal zulässigen Biegeradien an die entsprechenden Einsatzorte führen.

Energieführungsketten schützen somit Leitungen, Kabel und Schläuche vor äußeren Einflüssen (z. B. mechanischen Beschädigungen oder Verschmutzungen) und verlängern deren Lebensdauer. Die Systeme sind daher gleichermaßen robust wie flexibel und zudem für häufige, sich ständig wiederholende Bewegungsabläufe, zum Teil mit hohen Geschwindigkeiten, konzipiert.

Wer hat die Energieführungskette erfunden?

Erfunden hat die Energieführungskette übrigens 1953 Gilbert Waninger, seinerzeit Entwicklungsleiter eines Herstellers von großen Werkzeugmaschinen im Siegerland (NRW). Daraufhin wurde das Unternehmen „Kabelschlepp“ (heute Tsubaki Kabelschlepp) gegründet, das zunächst Energieführungsketten aus Stahl für große Fräsmaschinen herstellte. Ab 1969 bot das Unternehmen erstmals auch Schleppketten in Vollkunststoff an.

Worin bestehen die generellen Unterschiede bei Energieführungsketten?

Der auffälligste Unterschied bei Energieführungsketten besteht zunächst in deren Dimensionen. Die Größe einer Schleppkette wird vor allem von den Verfahrwegen bestimmt, die ein System zurücklegen muss (von wenigen Zentimetern bis zu mehreren hundert Metern). Die Breite und Höhe einer Energieführungskette richtet sich wiederum nach der Art und Anzahl der Leitungen sowie Schläuche, die das System aufnehmen soll, wobei hier u. a. auch entsprechende Mindestabstände zu berücksichtigen sind. Letztendlich entscheidet natürlich der zukünftige Einsatzort bzw. die Anwendung darüber, aus welchen Materialien und einzelnen Elementen sich eine Energieführungskette zusammensetzt.

Welche Werkstoffe werden für Energieführungsketten verwendet?

Der Markt stellt viele verschiedene Energieführungsketten unter Einsatz unterschiedlicher Werkstoffe bereit, z. B. Ketten aus Kunststoff oder Aluminium, die sich u. a. durch eine besonders leichte Bauweise und damit der Möglichkeit zu hohen Verfahrgeschwindigkeiten und Beschleunigungen auszeichnen.

Schleppketten aus Stahl werden hingegen vorzugsweise in Umgebungen verwendet, in denen bspw. Kunststoff als Kettenmaterial in der Regel nicht einsetzbar ist, z. B. bei extrem niedrigen und hohen Temperaturen oder in Umgebungen, in denen heiße Materialien, etwa in Form von Spänen, oder aggressive Medien wie z. B. Säuren, Laugen oder Chemikalien auf die Kette gelangen können.

Sogenannte Hybrid-Schleppketten bestehen indes aus Werkstoffkombinationen (z. B. Stahl, Aluminium und Kunststoff) und vereinen im Grunde die Vorteile sämtlicher zuvor genannter Ausführungen, indem sie mitunter rauen Umgebungsbedingungen standhalten, im Vergleich zu Stahlketten höhere Bewegungsgeschwindigkeiten zulassen und gleichzeitig die Lebensdauer der Energieführungskette erhöhen.

Aus welchen Elementen besteht eine Energieführungskette?

Die meisten Energieführungsketten haben einen rechteckigen Querschnitt, in dessen Inneren sich die Kabel, Leitungen und Schläuche befinden. Die mit einer Zugentlastung ausgestatteten Anfang- und Endstücke einer Schleppkette sind durch viele gleiche Kettenglieder miteinander verbunden, die sich zumeist öffnen lassen, um einerseits Leitungen und Schläuche einfach zu integrieren und andererseits jederzeit einen problemlosen Zugriff zu ermöglichen. Jedes Kettenglied hat hierbei in der Regel ein Seitenband (bestehend aus einzelnen Gliedern), einen Rahmensteg, Trennstege, Schutzabdeckungen, Verbindungsbolzen zur Verbindung der Kettenglieder und Anschlusselemente.

Je nach Anwendung und daher Kundenanforderung sind die Rahmenstege eines Kettenglieds bspw. als offene Lösungen, als Profil-Rahmensteg oder Stabrahmensteg verfügbar, um nur einige wenige Beispiele zu nennen. Da die Leitungen und Schläuche in einer Energieführungskette voneinander getrennt sein sollten, sind Trennstege erforderlich, für die es ebenfalls verschiedene Optionen gibt. Energieführungsketten werden häufig in extrem rauen Umgebungen eingesetzt, für die Standardrahmenstege in offener Ausführung nicht ausreichen. In derartigen Fällen empfehlen sich Rahmenstege mit Schutzabdeckungen, die die energie- oder medienführenden Leitungen sowie Schläuche vor mechanischen Beschädigungen oder anderen widrigen Einflüssen von außen schützen. Die Anschlusselemente verbinden schließlich das Kettensystem mit einer Maschine oder Anlage und sind daher wahlweise mit verschiedenen Leitungs- und Schlauchbefestigungslösungen ausgestattet.

Welche Anforderungen muss eine Energieführungskette erfüllen?

Die Auswahl einer geeigneten Energieführungskette wird in erster Linie von der jeweiligen Anwendung bestimmt, in der sie eingesetzt werden soll und hängt in diesem Zusammenhang von verschiedenen Faktoren ab, die in Verbindung zueinander zu berücksichtigen sind. Nachfolgend werden hierzu einige wesentliche Basisdaten für die Auslegung einer entsprechenden Lösung genannt. Hinsichtlich der zu verlegenden Leitungen und Schläuche finden sich in den jeweiligen Produktbeschreibungen der Hersteller zumeist Hinweise, ob sich diese für den Einsatz in Schleppketten eignen.

• Leitungsverlegung: Anzahl der zu verlegenden, Kabel, Leitungen sowie Schläuche inklusive deren Spezifikationen (Leitungsart, Länge, Durchmesser, Gewicht, Material des Mantelwerkstoffes, Biegeradius). Verfahrweg der Schleppkette, Schleppkettenlänge in Abhängigkeit zur verfahrbaren Strecke, Montageposition der Anschlusselemente.

• Dynamische Parameter: Verfahrgeschwindigkeit der Schleppkette, Beschleunigung und Verzögerung, erforderliche Verfahrzyklen.

• Einbaubedingungen: Zur Verfügung stehender Platz für die Energieführungskette, Einbaubreite, Einbauhöhe.

• Einsatztemperaturen: Auswahl der geeigneten Werkstoffe für die Schleppkette in Abhängigkeit zu den am Einsatzort vorherrschenden Temperaturen.

• Verschmutzung und Grad der Verschmutzung: Welche Art von Verschmutzungen gibt es eventuell am Einsatzort der Schleppkette und wie hoch ist der Verschmutzungsgrad?

• Einsatzspezifische Umgebungsbedingungen: Welche anwendungsspezifische Einflussfaktoren sind zusätzlich für die Auslegung der Energieführungskette zu berücksichtigen (z. B. Feuchtigkeit, Späne, Öl, Fett, Schmierstoffe, Chemikalien, Säuren etc.)?

• Besondere Anforderungen gemäß geltenden Richtlinien: Welche besonderen Anforderungen muss die Schleppkette hinsichtlich geltender Richtlinien am Einsatzort erfüllen?

• Zubehör: Weitere erforderliche Komponenten für den sicheren und zuverlässigen Betrieb der Energieführungskette.

Darüber hinaus sollte eine Schleppkette für eine optimale Funktion möglichst geräuscharm im Betrieb sein und über einen geringen Verschleiß (u. a. Abrieb) verfügen.

Wie werden Energieführungsketten installiert?

Energieführungsketten bzw. deren Installationsvarianten bestehen zumeist aus freitragenden, gleitenden, hängenden oder stehenden Energieketten.

• Wenn das obere Teil einer Energiekette (Obertrum) das untere Kettenteil (Untertrum) über den gesamten Verfahrweg der Kette nicht berührt, spricht man von einer freitragenden Energieführungskette. Diese Installationsform gehört zu den gebräuchlichsten Einbauarten, das sie eine lange Lebensdauer der Kette bei hohen dynamischen Belastungen gewährleistet.

• Bei einer gleitenden Energiekette gleitet das Obertrum auf dem Untertrum bzw. auf einer Gleitfläche einer Ketten-Führungsrinne. Diese Form der Schleppkette ist überwiegen dort zu finden, wo lange Verfahrwege zurückgelegt werden müssen und eine freitragende Energiekette nicht mehr realisierbar ist.

• Hängt der Radienbogen, also der Bereich, in der sich die Energiekette quasi krümmt, mit vertikaler Bewegungsrichtung nach unten, dann wird die Lösung als hängende Energiekette bezeichnet. Mit solchen Schleppketten sind sehr große Verfahrwege mit zuverlässiger Energieführung bei gleichzeitig geringem Kettenverschleiß möglich. Daher werden hängende Energieführungsketten häufig im Bereich Materialfluss eingesetzt, z. B. in Hochregallagern mit einem Regalbediengerät.

• Im Gegensatz zur hängenden Energieführungskette, steht der Radienbogen der Kette bei einer stehenden Anordnung nach oben. Stehende Energieketten werden zumeist für Werkzeugmaschinen genutzt und finden sich zudem im gesamten Handlingbereich, da eine solche Schleppkettenanordnung selbst bei sehr beengten Bauräumen eine zuverlässige Energieführung ermöglicht.

• Neben den hier beschriebenen Einbauformen lassen sich Schleppketten auch seitlich liegend (also um 90° gedreht) montieren. Diese Installationsart empfiehlt sich vor allem für Applikationen, in denen für eine Schleppkette mit langen Verfahrwegen nicht ausreichend Bauraum in der Höhe zur Verfügung steht.

• Darüber hinaus gibt es noch drehbare Energieketten, die zu den freitragenden Bauformen gehören und speziell für den Einsatz an Robotern entwickelt wurden.

Wesentliche Fortschritte vor allem im Bereich Robotik

Wie bereits erwähnt, existieren sehr viele unterschiedliche Ausführungen von Energieführungsketten, wobei die Anforderung, Leitungen und Schläuche von bewegten Maschinenteilen wirksam zu schützen und deren Lebensdauer zu verlängern, immer wieder zu neuen Konstruktionen und auch Sonderlösungen führen. Die wohl wichtigsten Fortschritte in den letzten Jahren gab es insbesondere im Bereich der Energieketten für Robotik-Anwendungen zu beobachten, z. B. hochflexible, präzise Lösungen für sehr anspruchsvolle dreidimensionale Aufgabenstellungen auch in sehr rauen Industrieumgebungen.

Anbieter von Energieführungsketten

• Arno Arnold

• Bürklin

• EKD Systems

• Hartmann & König

• Helukabel

• Igus

• Lapp Systems

• LQ Mechatronik-Systeme

• Lütze

• Misumi

• Murrplastik Systemtechnik

• Norelem

• Reiku

• Schweiger

• Tsubaki Kabelschlepp

• Tsubakimoto Chain

Bei der Aufzählung handelt es sich um einen Auszug ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

Quellen:

https://wiki.induux.de

www.industr.com

Tsubaki Kabelschlepp: Konstruktionsrichtlinien: Die Auswahl der geeigneten Energiekette

www.igus.de

https://de.wikipedia.org

(ID:49455521)