Energiekette für Werkzeugmaschinen: Querschnitte und Kettenlast

Was eine Energiekette in der Werkzeugmaschinenpraxis bedeutet

Die Energiekette ist der Teil des Kabelträgers, der die tatsächlich arbeitenden Leiter führt: Servomotorleitungen, Spindelleitungen, Bremsleitungen und Hilfsversorgungen. Signaladern – Encoder, Temperatursensor, Näherungsschalter – laufen in derselben Kette, dürfen aber nicht dasselbe Fach teilen. Der Grund ist nicht Ordnungsliebe, sondern Wärme, elektromagnetisches Rauschen und mechanische Last – drei Probleme, die sich bei einem 35-mm²-Motorleitung anders verhalten als bei einem 0,2-mm²-Encoderpaar.

Warum die Kette nach Leitern und nicht nach Kabeln ausgelegt wird

Die meisten Anfragen beschreiben die Kette über die Kabelanzahl. Das ist die falsche Einheit. Zwei Spindelleitungen mit 16 mm² enthalten weit mehr Kupfer als sechs Leitungen mit 1,5 mm², und das Kupfer erzeugt die Wärme und setzt dem Biegen Widerstand entgegen. Legen Sie die Kette nach Gesamtquerschnitt, Außendurchmesser und Steifigkeit des größten Leiters aus.

Eine Kette, die nach Kabelanzahl großzügig wirkt, kann beim Kupfer überlastet sein. Nennen Sie im Zweifel die Summe der Leiterquerschnitte in Quadratmillimetern je Fach – diese Zahl entscheidet, ob der Bund auf dreißig Metern Verfahrweg überhitzt.

Strombelastbarkeit im Ketteninneren

Eine Motorleitung, die frei verlegt 40 A führt, führt im geschlossenen Kabelträger keine 40 A. Die Kette ist ein Kanal: Wärme entweicht nur über die Seitenlaschen und die Spalte zwischen den Gliedern, und der Füllgrad bestimmt, wie viel Luft sich bewegt. Drei Faktoren senken den nutzbaren Strom.

• Füllgrad. Über etwa 40 % belegtem Innenquerschnitt beginnt der Bund, sich selbst zu isolieren. Halten Sie Leistungsfächer bei Dauerbetrieb auf 30 – 40 %.
• Häufung. Vier belastete Leiter nebeneinander reduzieren sich gegenseitig – umso stärker, wenn sie auf ganzer Länge aneinanderliegen, wie im Kabelträger.
• Umgebung. Eine Kette im Maschinenraum sieht 45 – 55 °C, nicht 25 °C. Fragen Sie die Entwertungstabelle des Kabels bei der realen Umgebungstemperatur an, nicht den Katalogstrom.

Praktische Folge: Eine Spindelleitung, die am Rand ihrer Frei-Luft-Belastbarkeit gewählt wird, läuft in der Kette heiß; ein heißer PVC- oder PUR-Mantel härtet aus, reißt im Bogen und legt die Schirmung frei. Eine Stufe größerer Querschnitt ist meist billiger als der Tausch einer Spindelleitung in einer bereits ausgelieferten Maschine.

Leistung und Signal in derselben Kette trennen

Leistung und Encoder in einem Träger zu führen ist üblich und zulässig, solange die Trennung physisch und nicht nur nominell ist.

• Setzen Sie einen senkrechten Trennsteg von mindestens 2 mm zwischen Leistungs- und Signalfach und fixieren Sie ihn. Ein wandernder Steg lässt genau dort eine Lücke, wo der Bund biegt.
• Führen Sie geschirmte Encoderleitung mit am Umrichter aufgelegtem Schirm und verlassen Sie sich nie auf die Kette als Schirmung.
• Halten Sie bei Umrichtern über 400 V mindestens 20 mm zwischen Leistungs- und Encoderfach.
• Führen Sie den Schutzleiter im Leistungsfach und verbinden Sie das feste Kettenende mit dem Maschinenrahmen.

Die meisten „falschen Encoder-Alarme“ an Werkzeugmaschinen sind keine Encoderfehler, sondern 3 mm Lücke zwischen zwei Fächern und vierzig Zentimeter ungeschirmte Strecke.

Kette an Servo- und Spindelbetrieb anpassen

Servo- und Spindelachsen belasten die Kette unterschiedlich und werden selten von derselben Baureihe gut bedient.

Servoachsen

Hohe Beschleunigung, kurzer Hub, viele Richtungswechsel. Die dominierende Last ist Ermüdung im Bogen, daher zählen Radius und Bolzenqualität mehr als die Breite. Halten Sie den Füllgrad unter 40 %, damit die Motorleitung im schnellen Takt Wärme abgeben kann.

Spindelachsen an Portal- und Fahrständer-Maschinen

Langer Verfahrweg, schwerer Bund und eine von Natur aus steife Spindelleitung. Hier entscheiden Innenbreite, Last pro Meter und Abstützung. Eine Spindelleitung, die einmal unter ihren Mindestradius gebogen wurde, fällt nicht sofort aus – sie fällt im dritten Monat aus, an der Stelle, an der die Schirmung gequetscht wurde.

Werkzeugwechsler und Hilfsachsen

Sehr hohe Taktzahlen bei geringer Last. Nehmen Sie die kleinste Baureihe, die den Radius erfüllt, und prüfen Sie die Wechsellast, nicht die statische Festigkeit.

Montageregeln für große Querschnitte

• Klemmen Sie die Motorleitung am mitlaufenden Ende mit einer echten Zugentlastung, nicht mit einem Kabelbinder durch ein Kettenglied. Eine 35-mm²-Leitung, die an einem Glied zieht, verformt die Bolzenbohrung oval.
• Lassen Sie 10 – 20 % Lose in der Kette, damit der Leiter am Hubende nie unter Zug steht.
• Stapeln Sie eine steife Spindelleitung nie über feine Signalleitungen; der schwere Leiter gehört nach unten ins Fach.
• Beachten Sie den kabeleigenen Mindestbiegeradius – bei 35 mm² oft das 6- bis 8-Fache des Durchmessers und damit größer als der für diese Größe genannte Kettenradius.

Fehlerbilder, die für Energiekette typisch sind

Leistungsleiter fallen anders aus als Signalleiter. Achten Sie auf einen ausgehärteten Mantel, der nicht mehr flexibel ist, einen sichtbar abgeflachten Bogen, im Mantel gebrochenes Kupfer nach vielen Wechseln und einen Umrichter, der erst nach langem Lauf bei hoher Umgebungstemperatur auf Überstrom auslöst. All das heißt: Die Kette ist im Füllgrad zu klein, oder der Leiter wurde vom ersten Tag an unter seinem Radius gebogen.

Was Sie für ein Angebot senden sollten

• Liste der Motor- und Spindelleitungen mit Querschnitten, Außendurchmessern und Schirmart
• Dauerstrom, Einschaltdauer und Umgebungstemperatur im Gehäuse
• Verfahrweg, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Einbaulage
• Encoder- und Sensorleitungen, die mitlaufen sollen, mit eigenen Durchmessern
• Der verfügbare Biegeradius und die Abstützungsart

SONDA fertigt Kunststoff- und Hybrid-Energieketten für Werkzeugmaschinenachsen, mit festen Trennstegen, geschirmten Fächern und Baureihen, die Innenhöhe und Innenbreite unabhängig zulassen. Senden Sie die Leiterquerschnitte statt der Kabelanzahl, und Sie erhalten eine Kette, die für Wärme ausgelegt ist – nicht nur für den Bauraum.