Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Vysoce flexibilní kabely ve vlečných řetězech

číslo 3/2004

Vysoce flexibilní kabely ve vlečných řetězech

Racionalizace a automatizace bezpochyby představují základní aspekty ekonomického jednání v současném, ve velké míře ztechnizovaném průmyslovém světě. Na pokroku dosaženém v těchto dvou oblastech do značné míry závisí konkurenceschopnost každého průmyslového podniku.

Plně automatizované výrobní procesy a postupy většinou vyžadují pohyby částí technického zařízení definované v prostoru a čase. Pohybující se díly jsou funkční součástí větších celků, a je proto třeba je integrovat do systémů napájení, řízení a pomocných funkcí celého stroje nebo zařízení. Zda bude celý stroj pracovat hospodárně a spolehlivě, závisí velmi významně na kvalitě použitých propojení.

Obr. 1.

Komplexní kvality stroje, včetně propojení jeho pohyblivých částí s pevnými, se dosahuje teprve optimálně navzájem sladěným spolupůsobením různých prvků. Obecně tuto komplexní kvalitu, stejně jako u každého konstrukčního uzlu, podmiňují:

  • kvalita zvoleného konstrukčního řešení,
  • kvalita zvoleného technického provozního prostředku (jeho prvků),
  • kvalita realizace (montáže, instalace na stroj).

Kvalita začíná již při návrhu

Konstruktér stroje či zařízení ví, podle jakých kritérií optimalizovat konstrukci pohybující se částí stroje, aby dosáhl hospodárného průběhu výrobních procesů. Musí se snažit zejména o:

  • co nejkratší dráhy (pojezdy) a co nejmenší hmotnosti pohybujících se dílů,
  • malý počet různých součástí a komponent, pokud možno standardizovaných,
  • co nejmenší náklady na materiál a montáž,
  • minimální potřebný prostor,
  • provoz nevyžadující údržbu,
  • velkou spolehlivost a dlouhou dobu provozního života, a to i při působení rušivých vlivů z okolí.

Co platí pro pohybující se části stroje, to se týká také jejich – také pohyblivých – propojení s pevnými částmi stroje. Tuto nesmírně důležitou část konstrukce, tj. mechanický nosič, tradičně navrhuje konstruktér stroje. Nesmírně důležitou proto, že právě zde se nachází z hlediska kvality rozhodující rozhraní mezi elektrickou (hydraulickou, pneumatickou) a mechanickou konstrukcí stroje. Nalézt optimální řešení je možné jen při neformální souhře všech zúčastněných profesí.

Kvalita jednotlivých komponent
Dvěma základními komponentami (skupinami komponent) pohyblivých propojení jsou flexibilní prvky pro vedení médií – tj. kabely (kterými se budeme dále výhradně zabývat), popř. hadice – a mechanické vlečné (tzv. energetické) řetězy.

Vlečný (energetický) řetěz

Vlečné (energetické) řetězy jsou pohyblivé vodicí prvky zajišťující definované uložení a vedení flexibilních komponent, jako jsou elektrické kabely, pneumatické a hydraulické hadice atd., v předem určeném prostoru, tvořeném konkrétním uspořádáním řetězu (obr. 1). V souladu s již uvedenými cíli musí být co možná nejlehčí, přitom ale dostatečně pevné. Vedle ceny jsou nejdůležitějšími požadavky:

  • malé rozměry a hmotnost při velké odolnosti,
  • velká tuhost a pevnost v krutu,
  • co nejmenší oděr a opotřebení v kluzné oblasti a v kloubech, dlouhá doba života,
  • velká variabilita v uspořádání dělicích příček a v přístupu k řetězu,
  • velká rozmanitost rozměrů řetězů, přídavných zátěží a poloměrů ohybu,
  • snadná a rychlá montáž.

Výrobců vlečných řetězů není mnoho. Nabízejí nejrozmanitější typy plastových, někteří také kovových řetězů, přičemž plastové řetězy lze vyrobit podstatně snáze a levněji. Konstruktér, který hledá radu, od nich obdrží rozsáhlou projektovou podporu, obvykle ve formě softwaru pro počítačový návrh (CAD) na CD-ROM. V komplikovaných případech by však měl využít přímou individuální projektovou podporu, většinou poskytovanou bezplatně.

Pracovníci společnosti Lapp Kabel mají velké zkušenosti s chováním vlečných (energetických) řetězů od různých výrobců. Získávají je již po mnoho let takřka jako vedlejší produkt dlouhodobých zkoušek životnosti a způsobilosti vysoce flexibilních kabelů FD (výrobků ze sortimentu společnosti) ve vlastních firemních zkušebních zařízeních. Zařízení jsou vybavena různými typy řetězů od známých výrobců. Zkoušky poskytují velmi dobře využitelné poznatky o vzájemném působení mezi řetězy a kabely i o silných a slabých stránkách jednotlivých typů řetězů. Dalším důležitým zdrojem poznatků jsou zkušenosti zákazníků firmy Lapp Kabel s používáním různých typů řetězů.

Je třeba podotknout, že kvalita celkového řešení závisí vedle kvality materiálů zvolených komponent přinejmenším stejnou měrou také na přesném dodržování pokynů výrobců komponent platných pro projektování a montáž. Předčasné poruchy jsou sice velmi vzácné, avšak nedávné průzkumy prokázaly, že pokud k nim došlo, ve dvou třetinách případů jak u řetězů, tak u kabelů byly jednoznačně příčinou chyby při projektování a montáži (viz doporučení v tab. 1).

Tab. 1. Doporučení firmy Lapp Kabel pro zajištění kvality návrhu, montáže a instalace

Oblast Doporučení
konstrukce propojení řiďte se pokyny výrobce pro projektování a montáž
kabely pro vlečné řetězy využívejte co nejvíce potenciál know-how dodavatele
montáž a instalace školte pravidelně své montážní pracovníky

Speciální kabely pro vlečné řetězy
Dostatečně dlouhé životnosti, definované jako počet cyklů střídavých ohybů do poruchy za stanovených zkušebních podmínek, mohou docílit jen kabely, které jsou způsobilé pro použití ve vlečných (energetických) řetězech. Jde bezpodmínečně o kabely speciální konstrukce a zhotovené z materiálů optimálně přizpůsobených použití v těchto řetězech.

V souladu s nejdůležitějšími vývojovými cíli společnosti Lapp Kabel v oblasti vysoce flexibilních kabelů jsou tyto kabely:

  • co nejtenčí, neboť menší průměr kabelu znamená menší potřebu prostoru v řetězu,
  • co nejlehčí, což znamená menší plošné zatížení a opotřebovávání řetězu, menší spotřebu energie při pohybech a možnost dosáhnout většího zrychlení; výsledkem je optimalizovaný pohyb a větší efektivita zařízení,
  • co nejohebnější, což spolu s minimálními průměry kabelů umožňuje minimalizovat přípustné poloměry jejich ohybu, a tím i ohybů řetězů; menší poloměr ohybu řetězu znamená menší požadavky na potřebný prostor ve stroji,
  • co nejtrvanlivější, neboť stále se pohybující kabely, stejně jako řetězy samotné, jsou díly podléhající opotřebení; menší opotřebení znamená delší životnost a větší efektivitu stroje.

Pro kabely typu FD od společnosti Lapp Kabel jsou v současné době charakteristické dále uvedené vlastnosti.

Vodiče
Vysoce flexibilní kabely FD určené pro vlečné řetězy jsou složeny z vodičů s měděným lankovým jádrem z velmi jemných drátů třídy 6 podle IEC 60228 s krátkými délkami zkrutu lanka. Tato lanková konstrukce je základem velké odolnosti kabelů při střídavých ohybech s nejmenšími poloměry ohybu. Kabely FD jsou konstrukčně dimenzovány tak, aby vydržely nejméně pět milionů cyklů střídavých ohybů. Reprezentativní rozměry kabelů absolvovaly na zkušebních testovacích zařízeních firmy Lapp Kabel za zostřených podmínek bez poruchy i daleko více než deset milionů ohybových cyklů. V jednom případě byla zaznamenána životnost 60 milionů cyklů. Pomocí speciálního legování lze docílit ještě mnohem větší životnosti.

Materiály pro izolaci a opláštění
Na trhu s vysoce flexibilními kabely stále ještě dominují kabely s izolací z PVC. Společnost Lapp Kabel používá speciální směs typu P8/1 se zřetelně lepšími elektrickými a mechanickými vlastnosti, než jaké jsou pro srovnatelné kabely s izolací z PVC stanoveny v harmonizovaných normách. Z ní vyrábí kabely s izolací z PVC konstrukční řady ÖLFLEX-CLASSIC-FD® 810, vhodné do vlečných řetězů, tedy tenké a lehké.

Celkově je třeba zmínit nový významný trend projevující se v konstrukcích strojů a zařízení, který je nutné brát v úvahu. Jde o orientaci na materiály co nejméně zatěžující životní prostředí (bezhalogenové kabely, kabely bez PVC, kabely s PVC bez olova). Vedle PVC se proto v současné době k opláštění kabelů používají i jiné moderní termoplastické elastomery (TPE). Jsou to materiály velmi vhodné na vysoce flexibilní kabely. Firma Lapp Kabel nabízí v této kategorii konstrukční řadu kabelů ÖLFLEX-FD® 855 P.

Stáčení žil ve svazcích kontra stáčení ve vrstvách
Který způsob stáčení vodičů v kabelech pro vlečné řetězy je lepší? V současné době se používají dva základní principy: stáčení ve svazcích a stáčení ve vrstvách. Většina výrobců vysoce flexibilních kabelů, včetně společnosti Lapp Kabel, pracuje s osvědčeným stáčením ve vrstvách. Společnost Lapp Kabel v rámci běžných výzkumů a zkoušek věnovala pozornost i různým konceptům stáčení. Vedle vlastních prototypů byly dlouhodobě zkoušeny i konkurenční výrobky. Dosud získané poznatky o tom, jak se ve vlečných řetězech chovají kabely s vodiči stáčenými ve svazcích, speciálně při dlouhých drahách pojezdu, neukazují na žádné technicko-uživatelské výhody, především ne takové, které se týkají životnosti. Proti malé výhodě konstrukce s menším počtem zkrutů u kabelů s vodiči stáčenými ve svazcích stojí nevýhody: kabely mají především až o 60 % větší tloušťku a mnohem větší hmotnost. Mimoto je stáčení vodičů do svazků efektivně využitelné teprve u kabelů s počtem žil větším než dvanáct.

„Internacionalita„
Pro použití kabelů v jednotlivých zemích často platí různá normativní či legislativní omezení.

V zemích EU není díky harmonizaci prostřednictvím „nízkonapěťové směrnice„ používání běžně dodávaných kabelů žádným problémem, neboť jsou konformní (mají značku CE). Situace mimo Evropu bohužel tak jednoduchá není. Speciálně na důležitých severoamerických trzích v USA a v Kanadě jsou nevyhnutelné aprobace Underwriter Laboratories Inc. (UL), popř. Canadian Standards Association (CSA). Protože české stroje a zařízení jsou prezentovány na všech důležitých světových trzích, jsou stále častěji vyžadovány výrobky, které odpovídají několika normám. Těmto požadavkům vychází firma Lapp Kabel vstříc důslednou orientací na výrobky, především kabely, vyhovující většímu počtu norem.

Nabídka kompletních řešení
Kvalita komponenty kabel má mnoho tváří. V tomto příspěvku z nich bylo možné představit jen některé. Výkonní partneři, jako jsou firmy skupiny Lapp se svou globální přítomností a dlouholetým know-how, jsou schopni zpravidla vždy nabídnout optimální řešení (viz doporučení pro oblast kabelů v tab. 1). Základem této schopnosti je u společnosti Lapp Kabel tradičně vývoj a výroba vysoce flexibilních speciálních kabelů pro vlečné řetězy včetně konečné montáže a nabídka hotových systémů jako kompletních řešení ve spolupráci s dalšími společnostmi skupiny Lapp.

Kvalita montáže či instalace

Celková kvalita propojení v konečném důsledku závisí na odborné a řemeslné úrovni osob, které je montují a instalují. Ty musí být důkladně proškoleny a musí mít dostatečnou znalost fungování všech komponent a jejich vzájemného působení v systému. K žádoucímu výsledku, tj. spokojenosti zákazníka se strojem nebo zařízením fungujícím spolehlivě a bez poruch po celou plánovanou dobu svého života, vede jen vědomí nesmírného významu, který má dodržování montážních směrnic.

Společnost Lapp Kabel pořádá v této oblasti speciální, na praxi orientované semináře (tab. 1).

Volker Huber, U. I. Lapp GmbH, Stuttgart, SRN,
a Karel Krejza, Lapp Kabel s. r. o., Holešov, ČR

LAPP KABEL s. r. o.
Tovární 1333
769 01 Holešov
tel.: 573 501 011
fax: 573 394 650
e-mail: info@lappkabel.cz
http://www.lappkabel.cz

Inzerce zpět