Kabel und Leitungen Was Roboter-Datenleitungen aushalten müssen

Profinet-Leitungen für Roboter müssen sowohl Torsion als auch Linearbewegungen standhalten. Der neue Typ-R-Standard definiert nun konkrete Anforderungen für solche Leitungen.

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Die raschen Bewegungsabläufe von Roboterarmen im dreidimensionalen Raum stellen die Verkabelung von der Inbetriebnahme des Roboters bis hin zum letzten durchlaufenen Zyklus vor eine große mechanische Belastung. Darunter „leiden“ vor allem Ethernet-Datenleitungen: Mit einem paarverseilten Aufbau der Adern, doppelter Schirmung sowie für die erfolgreiche Datenkommunikation kritischen Übertragungsparametern gehören diese zu den technisch anspruchsvolleren Leitungen.

Leitungen für lineare oder torsionale Bewegungsabläufe

Konstrukteure von Roboteranwendungen haben die Qual der Wahl. Sie müssen sich manchmal zwischen Datenleitungen, die entweder für lineare, horizontale Verfahrwege – wie sie typischerweise in Schleppketten vorkommen – oder aber für torsionale Bewegungsabläufe konzipiert sind, entscheiden. Hauptgrund hierfür ist ein abweichender Aufbau im Innenleben der Leitungen. Schlaglängen innerhalb der Aderpaare müssen genau eingehalten und aufeinander abgestimmt werden. Aneinander liegende Aderpaare dürfen sich nicht behindern, Störsignale müssen unterbunden werden. Für horizontale Verfahrwege werden Leitungen mit relativ kurzen Schlaglängen gewählt, um geringere Biegeradien in der Schleppkette zu erreichen. Bei Torsionsleitungen sind eher lange Schlaglängen besser. Ein Dilemma, denn in ihrem Bewegungsablauf verbinden Roboteranwendungen oft horizontale Linearbewegungen mit torsionaler Belastung. Viele gängige Ethernetleitungen sind dieser kombinierten Belastung nicht ausreichend gewachsen.

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Neuer Industriestandard für robotertaugliche Ethernet-Datenleitungen

Hinzu kommt, dass bis- her keine einheitlichen Industriestandards für robotertaugliche Ethernet-Datenleitungen vereinbart waren. Das Resultat waren zahlreiche, nicht aufeinander abgestimmte und proprietäre Verständnisse von einer „Robotertauglichkeit“ bei Ethernet-Leitungen.

Diesem Umstand hat sich die Profinet-Nutzerorganisation angenommen und erarbeitete in enger Abstimmung mit der AIDA (Automatisierungsinitiative der deutschen Automobilisten) sowie namhaften Herstellern und Anwendern die notwendige Spezifikation. Auch Lapp hat die Entwicklung des neuen Industriestandards von Anfang an begleitet. Entstanden sind die harschen Vorgaben an Profinet-Typ-R-Datenleitungen. Der neue, sogenannte „Typ R“ beschreibt 2-paarige Cat.5e-Industrie-Datenleitungen, welche zahlreichen elektrischen sowie mechanischen Anforderungen trotzen müssen und eine Langlebigkeit beim Einsatz an Industrierobotern gewähren. In der aktuellen Version der „Cabling and Interconnection Guideline“, Version 4.11, ist erstmals neben den geläufigen Leitungstypen „Typ A“ (feste Verlegung), „Typ B“ (gelegentlich bewegter Einsatz) und „Typ C“ (Schleppketten- und Sonderanwendungen) nun auch „Typ R“ enthalten.

So sehen die Prüfungen für Typ-R-konforme Leitung aus

Diese Prüfungen muss eine Typ-R-konforme Leitung über sich ergehen lassen: 5 Millionen vertikale Torsionszyklen bei ±180° pro Meter, 5 Millionen Zyklen in der horizontalen Schleppkette bei Beschleunigungen bis zu 10 m/s² und Geschwindigkeiten von 3 m/s über einen Verfahrweg von 5 m, zusätzlich 1 Million Biegungen im Wechselbiegetest nach EN 50396 bei einem Biegeradius von nur 7 x Außendurchmesser.

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