Kabelmanagement in Robotertechnik und Automatisierung

In automatisierten Prozessen müssen unterschiedliche Kabel sicher in Schaltschränke, Gehäuse und Steckverbinder gelangen. Hohe Dichtigkeit, Zugentlastung, Vibrationssicherheit und Chemikalienresistenz sind dabei wichtig.Pflitsch

Roboter fügen Bauteile zusammen oder führen Bearbeitungswerkzeuge, Förderbänder sorgen für reibungslosen Transport, Bearbeitungszentren bringen Material in Form, Montageeinheiten komplettieren Baugruppen und Verpackungsmaschinen bereiten Waren für den sicheren Versand vor. Diese parallel laufenden, automatisierten Prozesse führen mitunter zu starken Vibrationen in Maschinen und Anlagen und zu hohen Belastungen der Komponenten. Dies beansprucht auch die installierten Kabel. In Anwendungen wie Montagerobotern und Lagertransportsystemen treten darüber hinaus hohe dynamische Beschleunigungen mit starken Einwirkungen auf die Kabelschnittstellen auf.

Ein weiteres Kriterium ist die EMV-Sicherheit: In modernen Fertigungsanlagen sind schnelle und sichere Datenübertragungen auf allen Prozessebenen unerlässlich. Außerdem müssen viele Kabel zunehmend unter beengten Platzverhältnissen – also mit hoher Packungsdichte – geführt werden und im Gehäuse Platz finden.

Herkömmliche Kabelverschraubungen schnüren den Kabelmantel auf Dauer oft ein, was zu Undichtigkeiten führt (rechts), während die linke Variante das Kabel großflächig umschließt und Einschnürungen vermeidet.Pflitsch

Kabelverschraubungen müssen in der Automatisierung unter allen Umständen eine sichere Kabeleinführung ermöglichen – bei großen Schaltschränken, Gehäusen, Steckverbindern und Sensoren. Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sind zwingend notwendig, um die Betriebssicherheit der Gesamtanlage nicht zu gefährden. Denn in modernen Prozessen entstehen bei Stillstand schnell hohe Ausfallkosten.

Dichtigkeit und Zugentlastung

Herkömmliche Kabelverschraubungen mit ihren dünnen Gummidichtungen und Kunststofflamellen für die Zugentlastung stoßen bei den hohen Anforderungen der Automatisierer schnell an ihre Grenzen. Im Laufe der Zeit kommt es daher zu herausgerutschten Kabeln, zu irreparablen Einschnürungen des Kabelmantels und zu Undichtigkeiten, was die Betriebssicherheit der Gesamtanlage gefährdet.

Mechanischen Schutz gewährt der Uni-Dicht-Baukasten mit hoher Zugentlastung und Biegeschutz sowie Adaptionsmöglichkeiten von Schläuchen und Wellrohren an die Kabelverschraubung.Pflitsch

Das Konzept der Kabelverschraubungen Uni-Dicht und Blueglobe weist laut des Herstellers Pflitsch maximale Zuverlässigkeit auf. Die Dichteinsätze schmiegen sich beim Anziehen der Druckschraube radialsymmetrisch und großflächig ans Kabel und stellen hohe Schutzarten bis IP68 sicher. Die Blueglobe erreicht auch IP69K; sie lässt sich also per Dampfstrahler reinigen. Die ballige (großflächige) Abdichtung  verhindert wirkungsvoll, dass die Verschraubung den Kabelmantel einschnürt und damit irreparable Verletzung verursacht. Übliche Kabelbeschädigungen – beispielsweise aufgrund permanenter Vibrationen – minimiert das Prinzip von Pflitsch ebenso. Gleichzeitig ergibt sich eine überdurchschnittliche Zugentlastung, sodass Kabel trotz der auftretenden mechanischen Belastungen nicht aus der Verschraubung herausrutschen und sich nur mit größerem Kraftaufwand herausziehen lassen.

Der Uni-Flansch passt in die Standard-Ausbrüche großer Industriesteckverbinder: Dank des geteilten Systems auf Uni-Dicht-Basis lassen sich konfektionierte Kabel einfach und mit hoher Schutzart IP66 und entsprechend hoher Zugentlastung einführen.Pflitsch

Kabeleinführungen bis M120

Der Uni-Dicht-Systembaukasten punktet mit Einsatzvielfalt, da sich der Anwender aus Verschraubungskörper und Dichteinsatz seine individuelle Kabelverschraubung zusammenstellen kann. Verfügbar sind Größen von M6 bis M120 sowie entsprechende Pg-Varianten (Gewinde vor der Einführung des metrischen Gewindes) für bestehende Anlagen oder Sondergewinde wie NPT, CTG oder Zoll.

Das Blueglobe-System mit seinem kugelförmigen, großflächigen Dichteinsatz, der fest in der Druckschraube sitzt, erreicht 150 Prozent Zugentlastung nach EN50262, Klasse B, im Vergleich zu vielen Standardverschraubungen. Dank größerer Spannbereiche benötigt der Anwender weniger Verschraubungsgrößen, um unterschiedliche Kabeldurchmesser abzudichten; das reduziert Bestell- und Lagerkosten. Die Blueglobe gibt es in den Größen M8 bis M85. Varianten etwa für EMV-, ATEX-, Hygiene- und Hochtemperatur-Anwendungen hat Pflitsch ebenfalls im Programm.

Da in automatisierten Prozessen oft auch Dämpfe, Feuchtigkeit, aggressive Medien und hohe wie niedrige Temperaturen auftreten können, müssen die verwendeten Materialien entsprechend ausgelegt sein: Pflitsch setzt auf die hochwertigen Werkstoffe Messing und Edelstahl in drei verschiedenen Qualitäten sowie Polyamid, PVDF für die Verschraubungskörper und TPE-V für die Dichteinsätze, die Einsatztemperaturbereiche von -40 bis +135 °C ermöglichen. Die Dichteinsätze aus Silikon sind für -60 bis +200 °C ausgelegt. Die Kabelverschraubungen sind damit langzeitstabil und beständig gegen Ozon, UV-Strahlen und viele chemische Stoffe.

EMV-Sicherheit bis in den GHz-Bereich

Automatisierte Prozesse arbeiten nur aufgrund perfekt funktionierender Daten- und Steuerungstechnik. Um hierbei die Störsicherheit beziehungsweise die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) zu gewährleisten, kommen geschirmte Kabel zum Einsatz, deren Kabelschirm sicher in der Kabelverschraubung kontaktiert und darüber im Gehäuse integriert ist.

Bei der EMV-Kabelverschraubung Blueglobe Tri kontaktiert die Triangelfeder das Kabelschirmgeflecht um 360°, trennt die Kontaktierung von der Dichtebene und ermöglicht Dämpfungswerte von über 50 dB bis 2,5 GHz.Pflitsch

Ein weiterer Aspekt ist die Stromtragfähigkeit, also die Fähigkeit eines Bauteils, einen bestimmten Ableitstrom führen zu können. Hier kommt Blueglobe Tri ins Spiel. Bei ihr ist der Kabelschirm über eine vorgespannte Triangelfeder radialsymmetrisch und großflächig sicher kontaktiert und daher besteht eine hohe HF-Dämpfung.

Die Blueglobe Tri ist zertifiziert für Kategorie 7_A-Anwendungen, das bedeutet, dass sie bis 1,0 GHz erreicht. Mit 65 dB erreicht sie deutlich bessere Dämpfungswerte, als es die aktuellen EU-Normen vorschreiben. Im hohen Frequenzbereich bis 2,5 GHz ermittelten umfangreiche Tests noch mindestens 50 dB. Die Kombination aus den beiden EMV-Baureihen Blueglobe Tri und Uni-Dicht ermöglicht es Pflitsch, kundenspezifische EMV-Lösungen zu schaffen, beispielsweise eine sichere EMV-Einführung mehrerer Kabel durch eine Bohrung.

Montagefreundlich für konfektionierte Kabel

Das Prinzip der geteilten Dichteinsätze ergänzt das komplett geteilte System Uni-Flansch: Die Flanschplatte mit drei Kabeleinführungen passt exakt auf den Ausschnitt von schweren, 24-poligen Steckverbindern. Aufgrund des Dichtprinzips erreicht das System im Vergleich zu gängigen Flanschsystemen die Schutzart IP66 sowie entsprechend hohe Zugentlastungswerte. Die Montage ist einfach und praktisch: In die drei integrierten Verschraubungskörper lassen sich alle Uni-Dicht-Dichteinsätze einsetzen, inklusive der Mehrfach-Varianten, um verschiedene Kabel durch eine Bohrung führen zu können.

Mehr Zugentlastung und Biegeschutz

Obwohl das Uni-Dicht-System serienmäßig bereits hohe Zugentlastungswerte erreicht, treten etwa in Roboter-Anwendungen Kräfte auf, in denen die Dichteinsätze mit integrierten Spannbacken mit bis zu 200 N Haltekraft zum Einsatz kommen müssen.

Bei Installationen, in denen neben Zugbelastung auch dynamische Bewegungen oder Vibrationen auftreten, sind Dichteinsätze mit angeformten Biegeschutztüllen sinnvoll. Bei flexiblen Leitungen an Robotern, Handbediengeräten und Fußschaltern sorgt die Uni-Flex-Dicht mit einer flexiblen Edelstahlfeder für hohe mechanische Sicherheit. Auf etwa 10 cm hinter der Kabelverschraubung ist damit ein definierter Mindestbiegeradius gegeben.

Besonders in rauer Industrieumgebung müssen freiliegende Kabel umfassend vor mechanischen, chemischen und anderen starken Belastungen geschützt sein, beispielsweise bei flexibler Verbindung von Maschine und Bedienstation. Dazu verwendet die Industrie in der Regel glatte, dünne, gewellte oder stabilisierte Schutzschläuche sowie Wellrohre aus Kunststoff. Im Uni-Dicht-Programm finden sich unterschiedliche Adaptionen von Kabelverschraubungen mit Schläuchen und Wellrohren. Über Adapter lässt sich eine zuverlässige Verbindung zur Kabelverschraubung meist ohne zusätzliche Klemmschellen herstellen.

Geschlossene und offene Kabelkanäle

Um die vielen – meist sehr unterschiedlichen Kabel – sicher, übersichtlich und störungsfrei durch eine Anlage führen zu können, kommen Kabelkanäle zum Einsatz, beispielsweise der Industrie-Kanal von Pflitsch, der sich öffnen lässt, um Kabel – auch bei notwendigen Modifikationen – einfach einlegen zu können.

Industrie- und PIK-Kanäle führen Kabel sicher durch Maschinen und Anlagen. Dank der vielen Formteile ergibt sich eine geschlossene Installation. Der offene Gitter-Kanal sorgt für eine übersichtliche Kabelverlegung durch Anlagen.Pflitsch

Aus hochwertig beschichtetem Stahlblech, Edelstahl oder Aluminium gefertigt, zeigt er die geforderte Stabilität, einen umfassenden Schutz vor Produktionseinflüssen und dank der verfügbaren Dimensionen und Formstücke eine große Individualität bei der Streckenführung durch die Anlage oder Maschine. Mit Trennstegen lassen sich Energie-, Daten- und Steuerungskabel in einem Kanal sicher voneinander trennen und übersichtlich führen.

Den Industrie-Kanal gibt es in Dimensionen von 50 x 50 mm bis 600 x 150 mm. Über 80 Formteile wie 45°- und 90°-Winkel und T-Stücke sind in unterschiedlichen Ausführungen für die jeweilig benötigten Abgänge verfügbar. Kreuzungen, Schwingungsdämpfer, Endflansche zu rechteckigen Schlauchsystemen und Reduzierstücke sorgen für Anwendungsvielfalt. In Fertigungszellen verlaufen Kanäle oft am Boden: Hier ist Robustheit und Trittfestigkeit gefordert, wie sie die verstärkte Variante Automobil-Kanal mit 1200 N Belastbarkeit aufweist. Deckel aus Riffelblech sorgen für eine höhere Tritt- und Rutschsicherheit beim Begehen.

Kleinere Kabelvolumina

Der kompakte PIK-Kanal räumt mit den Nachteilen vieler Installationssysteme auf: Sein Korpus und Deckel – bei den Kanalkörpern wie Formteilen – bilden ein verwindungssteifes und geschlossenes Kanalsystem, das sich auf der gesamten Streckenführung öffnen lässt. Kabel sind einlegbar und müssen nicht umständlich durchgezogen werden, wie das zum Beispiel bei der herkömmlichen Verlegung in Rohren erforderlich ist. Spätere Modifikationen verlaufen daher unproblematisch, auch wenn die Kabel bereits mit Steckern, Sensoren oder anderen Bauteilen konfektioniert sind.

Mit den vier quadratischen und fünf rechteckigen Querschnitten von 15 x 15 mm bis 200 x 60 mm hat der PIK optimalen Raum, um dünne und einzelne Leitungen ebenso sicher führen zu können wie größere Kabelvolumina. Um Kabel nicht zu beschädigen, ist der PIK gratarm ausgeführt. Ausbrüche für Kabelabgänge haben Kantenschutz-Bauteile aus hochwertigem Kunststoff.

Um die Streckenverläufe der Kabelkanäle durch eine automatisierte Anlage zu konzipieren, steht das CAD-Tool Easy-Route zur Verfügung.Pflitsch

Sicher planen und konfektionieren

Roboter- und Montagezellen werden meist beim Kunden vor Ort aufgebaut. Pflitsch reduziert dafür Planungs-, Konfektionierungs- und Montagezeiten für Kanalsysteme durch einen umfassenden Service, das für Kostentransparenz, Rationalisierung und kurze Lieferzeiten sorgt. Mit dem Online-Tool Easy-Route lässt sich anhand der Kundenzeichnung oder Aufmaß der optimale Kanalverlauf konstruieren. Dabei ermittelt man die benötigten Kanalquerschnitte und Formteile passend zu den verlegten Kabeln. Zu jeder Konfiguration gibt es eine Maßzeichnung, eine 3D-Ansicht, Detailzeichnungen sowie Stück- und Bestelllisten. Das ergibt eine exakte Kostenkalkulation und Sicherheit.

Einfach konfektioniert und installiert

In automatisierten Produktionsanlagen eröffnen offene Gitter-Kanäle die Möglichkeit, Kabel, vorkonfektionierte Leitungen oder Druckluftleitungen übersichtlich und auf langen Strecken zu führen. Hohe Flexibilität, schnelle Montage, niedrige Kosten und ein praxisorientiertes Zubehör begeistern immer mehr Anwender.

Der Automobil-Kanal ist speziell für automatisierte Fertigungszellen konzipiert. Die stabile Variante des Industrie-Kanals ist als Bodenkanal verlegbar, trittsicher bis 1200 N und dank Riffelblech-Abdeckung sicher begehbar.Pflitsch

Solide Drahtquerschnitte bis 6 mm sorgen für eine hohe Eigenstabilität der Baugruppen bei gleichzeitig geringem Eigengewicht. Aufgrund hochwertiger verzinkted Stahldrähte oder Edelstahldrähten sind die Gitter-Kanäle langlebig. Bei der Montage mit wenigen Werkzeugen und Verbindern trennt man einfach die überflüssigen Drahtstege heraus und biegt den Kanal in Form. Den Gitter-Kanal gibt es in Breiten von 40 bis 620 mm und in Höhen von 20 bis 110 mm.

Ein praktischer Schnappdeckel schützt die eingelegten Kabel vor Verschmutzung oder tropfenden Flüssigkeiten von oben. Radiusbegrenzer, Trennstege, Kabelhalter und Montageclips komplettieren das Programm. Über die Gitter-Kanäle mit ihren Bauformen U, W, V und L ergibt sich eine Vielfalt beim Verlegen einzelner Kabel beispielsweise zu Sensoren.

(rao)