Mit ausgeprägtem Bewegungsdrang: Schleppketten in automatisierten Anwendungen

Titelbild Schleppkette 1920x640

Wenn das Wörtchen Automatisierung fällt, sind sich alle einig: Es bedarf Prozessen, die maximal präzise, zuverlässig und schnell ablaufen, die zeitlich getaktet werden können und rund um die Uhr funktionieren. Ohne Ausnahme. Schleppkettensysteme sind aus der Prozessautomatisierung nicht mehr wegzudenken, denn in nahezu jeder Fertigung finden sich Anwendungen, in denen Maschinenteile dauerhaft mit Energie, Daten oder Medien wie Luft und Wasser versorgt werden müssen.

Erfahren Sie auf dieser Seite, was genau man unter einer Schleppkette versteht, wann sie zum Einsatz kommt, welche Materialien für Schleppketten zur Auswahl stehen, welche Möglichkeiten der Anordnung und Montage es gibt und nicht zuletzt was Sie bei der der Auswahl geeigneter Kabel beachten müssen.

 

Was ist eine Schleppkette und welche Aufgabe übernimmt sie?

Eine Schleppkette ist ein mechanisches System, das Leitungen sowie Medienschläuche in dauerhaft bewegten Maschinenanwendungen schützt, trägt und führt.

Die Bewegungsabläufe in der Schleppkette erfolgen auf kontrollierte Weise, sodass die auf die Leitung oder den Medienschlauch permanent einwirkenden Kräfte weder zu verfrühten Beschädigungen noch zu Ausfällen führen. Leitungen und Medienschläuche werden entlang des Verfahrwegs in der Schleppkette schließlich millionenfachen Biegebewegungen ausgesetzt.

Sind Schleppketten und Energieketten dasselbe?

Eine Schleppkette ist genau dasselbe wie eine Energiekette oder eine Energieführungskette, ein Kabelschlepp oder Kabelträger.

LAPP nennt dieses System jedoch bewusst Schleppkette, denn diese schützt, trägt und führt heutzutage weitaus mehr als nur Energieleitungen.

Das Verb schleppen veranschaulicht die Funktion und die Leistung einer Schleppkette in unseren Augen auch sehr gut, denn seine Definition besagt: „etwas unter großem Kraftaufwand/ unter großer Anstrengung hinter sich herziehen und irgendwo hin bewegen“.

Welches sind also die Hauptfunktionen einer Schleppkette?

  1. Sie ermöglicht auf einfache und wirtschaftliche Weise die elektrische, optische, hydraulische oder pneumatische Verbindung zwischen zwei Punkten, die sich in Linearbewegung zueinander befinden.
  2. Sie führt und trägt die darin enthaltenen Leitungen und Schläuche auf kontrollierte Weise, unter Einhaltung des kleinsten zulässigen Biegeradius.  
  3. Sie bietet den Leitungen und Schläuchen einen mechanischen Schutz und trennt sie, sofern sie mit Schutzdeckeln verschlossen ist, sogar von chemischen Umgebungseinflüssen.
  4. Sie reduziert somit nicht nur die Anzahl der Wartungsintervalle von Leitungen und Schläuchen, sondern erhöht auch deren Lebensdauer.

 

Wo finden Schleppketten Anwendung?

Schleppketten stellen für Leitungen einen der zermürbendsten Einsatzorte dar. In einer Schleppkette liegen Strom-, Servo- und Datenleitungen eng beieinander und bewegen sich im Arbeitstakt einer Maschine hin und her. Teilweise schneller als fünf Meter pro Sekunde mit mehr als fünffacher Erdbeschleunigung. Dabei versorgen sie bewegte Maschinenteile mit Energie, Signalen, Daten oder auch Druckluft und Flüssigkeiten. Schleppkettensysteme bewähren sich seit vielen Jahren in allen Anwendungen, in denen Bewegungen automatisiert erfolgen und dauerhaft stattfinden.

 

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Welche Vorteile bietet eine Schleppkette verglichen mit Kabelwagensystemen?

Verglichen mit herkömmlichen Systemen wie Zuführungsschienen, Girlandenaufhängungen und Kabelwagensystemen bieten Schleppketten die folgenden Wettbewerbsvorteile:

  • Sie glänzen durch die Fähigkeit, verschiedene Arten von Medienanschlüssen zu tragen (Anschluss-, Signal- und Datenleitungen sowie Hydraulik- und Pneumatikschläuche),
  • Sie sind bedingungslos in kritischen Umgebungen einsetzbar, wo Staub, Feuchtigkeit, Chemikalien und aggressive Substanzen in der Atmosphäre alltäglich sein können.
  • Sie halten hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen stand.
  • Leitungen lassen sich schneller verlegen, austauschen oder nachträglich einbauen.
  • Neben horizontalen sind auch vertikale, diagonale sowie kreisförmige Verfahrwege möglich.
  • Wartungsarbeiten sind leicht durchzuführen; generell sind sie aber weniger wartungsanfällig.
  • Sie erfordern eine viel geringere Medienlänge bei vergleichbarer Verfahrstrecke, da die Medien in der Schleppkette nicht durchhängen, sondern linear verlaufen.

 

Welches Kabel für die Schleppkette?

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Schleppkettentaugliche Leitungen und Schläuche werden mitunter sehr stark und dauerbewegt gebogen. Sie sind folglich dauerhaft der Belastung ausgesetzt, die aus der Biegebewegung in der Schleppkette resultiert. Diese Biegebewegung erfolgt, im Gegensatz zu dreidimensionalen Torsionsbewegungen, stets linear und immer nur in eine Richtung.

Die Biegefähigkeit einer Leitung hat direkte Auswirkungen auf ihren Biegeradius, der besagt, wie stark eine Leitung gebogen werden darf, ohne dabei ihre Funktionsfähigkeit einzubüßen.

Je enger der Biegeradius, umso größer der Stress für die Leitung und umso schwieriger ist es, die geforderten hohen Standzeiten zu realisieren.

Merke: Werden Leitungen und Schläuche in der Schleppkette sehr stark gebogen, wirkt sich das wie folgt auf die nachfolgenden Kennzahlen aus:

  • längst möglicher Verfahrweg,
  • höchst zulässige Verfahrgeschwindigkeit,
  • maximale Beschleunigung und
  • voraussichtliche Gesamt-Biegezyklenanzahl

Die Anforderungen an die Biegefähigkeit von Leitungen und Schläuchen lassen sich darum wie folgt definieren:

  • Flexible Leiter
    Die Leiter im Leitungsinneren sollten mindestens feindrähtig sein, d. h. der Leiterklasse 5 entsprechen.
  • Kurze Aderverseilung
    Je kürzer die Schlaglänge, sprich die Aderverseilung, umso biegsamer ist der gesamte Verseilverband.
  • Geeignete Mantel- und Isolationswerkstoffe
    Diese sollten selbstverständlich den Schleppkettenanforderungen sowie den vorherrschenden Umgebungsbedingungen gewachsen sein.
  • Geringe Außendurchmesser
    Schleppketten-Leitungen weisen nur in Ausnahmefällen mehr als 25 Adern auf. Damit wird das Risiko vermieden, dass sich die vielen Adern wortwörtlich verknoten und dann brechen könnten.
  • Niedriges Gewicht
    Schleppkettenleitungen kennzeichnen sich durch ein möglichst geringes Gewicht. Die Schleppkette muss schließlich nicht nur ihr eigenes Gewicht, sondern auch das der darin platzierten Leitungen und Medienschläuche über eine Länge m tragen.

Die Eigenschaften von Schleppkettenleitungen oder Schleppkettenschläuchen werden optimal auf permanente Bewegungen abgestimmt. Daher muss sich die Auslegung der Kette immer nach den Merkmalen der Leitungen/Schläuche richten und nicht umgekehrt.

 

 

Wie sind Leitungen in der Schleppkette angeordnet?

Um die reibungslose Funktion der Schleppkette zu gewährleisten und mögliche Schäden an den Medien zu vermeiden, sollten vor der Schleppkettenauswahl ganz genau die zu führenden Leitungen und Schläuche evaluiert werden, die für die Kettengröße und die Zusammensetzung der Bauelemente relevant sind.

Um nur einige Beispiele zu nennen, achten Sie darauf, dass:

  • Leitungen/Schläuche lose nebeneinander in den Kettenkammern liegen. Sie sollten mithilfe von Trennstegen nach Möglichkeit voneinander separiert werden.
  • Leitungen/Schläuche im Hinblick auf ihr Gewicht und ihre Größe symmetrisch verlegt werden. Jene mit größerem Durchmesser und Gewicht außen; innen die kleineren und leichteren Leitungen. Die Größenanordnung kann aber auch von innen nach außen erfolgen. Die Anordnung von Leitungen übereinander ohne Verwendung eines Fachbodens ist zu vermeiden.
  • in einem Abschnitt nur Medien mit gleichem Außenmäntel vorkommen, um eine unnötige Reibung zu vermeiden.
  • je nach Medium ein fest definierter Freiraum zwischen Leitung/Schlauch und Trennsteg garantiert wird, damit die Leitungen/Schläuche sich frei bewegen können und eine Relativbewegung der Medien untereinander und zur Schleppkette möglich ist.

 

Konfigurationsmöglichkeiten einer Schleppkette

Mehrheitlich werden Schleppkettensysteme mit einer einzelnen Kette ausgestattet. Sie können jedoch gleichermaßen auch mit mehreren Ketten ausgeführt werden. Ist die Kettenanzahl größer als 1, verlaufen die Ketten direkt nebeneinander, ringförmig ineinander oder auch ineinander verschachtelt. Oftmals ist für die Kette eine gleichbleibende, lineare Bewegungsrichtung vorgesehen – eine sogenannte Verschiebung. In vielen Anwendungen sind jedoch auch Drehungen innerhalb der Schleppkette erforderlich, die mitunter bis zu bis 600° betragen und in diesen Fällen nur durch eine Mehrketten-Konfiguration realisierbar sind. Auch für kombinierte Bewegungen, d. h. für Verschiebungen und Drehungen, stehen unzählige Ketten-Konfigurationsmöglichkeiten zur Verfügung.

Welche Konfiguration könnte für Ihre Anwendung die richtige sein? Wir klären auf:

Welche Kettenanordnungen sind möglich?

Eine Schleppkette kann freitragend oder gleitend angeordnet sein.

Freitragende Anordnungen eignen sich vorrangig für kleinere Schleppkettengrößen. Sie sind weniger verschleißanfällig als gleitende Konfigurationen, da im Betrieb zwischen Ober- und Unterteil der Ketten keine Reibung erfolgt. Die selbsttragende Länge einer Schleppkette ist jedoch begrenzt.

 

 

Mit steigendem Verfahrweg belasten das Eigengewicht der Schleppkette sowie das Gewicht der darin platzierten Leitungen und Schläuche die Anwendung, sodass die Schleppkette im nicht abgestützten Bereich durchhängt.
Ein Durchhang ist nicht unbedingt negativ, reduziert aber die möglichen Geschwindigkeits- und Beschleunigungswerte der Schleppkette.

 

Wird der zulässige Höchstwert des Durchhangs überschritten, empfiehlt es sich, die Schleppkette entweder abzustützen oder eine gleitende Anwendung zu wählen. Sind Distanzen zu überbrücken, bei denen der Verfahrweg mehr als 10 m beträgt, fällt die Wahl der Schleppkette meist automatisch auf die gleitende Anordnung mit Führungskanal. Spezielle Konstruktionslösungen (z. B. Gleitschuhe) minimieren dabei die Reibungseffekte zwischen den aufeinanderliegenden Kettenteilen. Die gleitende Anordnung erlaubt Verfahrwege von bis zu 100 m und mehr.

 

Welche Montagemöglichkeiten gibt es?

Anwendung mit horizontaler Montage

Die Anwendung mit horizontaler Montage ist die mehrheitlich verwendete Schleppkettennutzung. Dabei liegt die Schleppkette flach auf einem stabilen Untergrund auf.

Anwendung mit seitlicher Montage

Unter einer Anwendung mit seitlicher Montage wird verstanden, dass die Kette im Betrieb auf ihrer Seite liegend arbeitet. Diese Konfiguration wird notwendig, wenn nach oben nur begrenzt Platz verfügbar ist und die normale Montage der Schleppketten zu viel Platz erfordern würde. Sie ist auch nötig, wenn die zusätzliche Last der Medienanschlüsse die maximale Freitrage-Fähigkeit der Kette übersteigen würde, aber aus verschiedenen Gründen keine gleitende Konfiguration verwendet werden kann.

Die folgenden Optionen sind verfügbar: Abgestützte Anwendungen, bei denen sich die Schleppkette auf einem Boden innerhalb eines Führungskanals bewegt, beispielsweise bei Anwendungen mit langer verfahrbarer Strecke. Oder hängende Anwendungen, bei denen die Schleppkette nicht von unten gestützt wird, beispielsweise in Maschinenwerkzeugen.

 

 

Anwendung mit vertikaler Montage

Unter vertikaler Montage wird verstanden, dass die Bewegungsrichtung vertikal erfolgt und dass der Kreisbogen des Kettenradius den Boden oder die Decke nicht berührt. Bei der vertikalen Montage kann die Kette entweder aufgehängt oder stehend in Betrieb genommen werden.

Leitungen/Schläuche müssen an bei­den Enden mithilfe der entsprechenden Zubehörteile befestigt werden und sollten nicht die Schlepp­kette berühren.

 

 

Aus welchem Material sind Schleppketten gefertigt?

Die Schleppketten unterscheiden sich durch die Werkstoffe, die für die Kettenglieder und für die Rahmenstege verwendet werden. Wir unterteilen die Ketten daher wie folgt:

  1. Nylon-Schleppketten eignen sich für vielseitige Standardanwendungen in den allermeisten Umgebungen und kommen auch bei erhöhter Kettenbeanspruchung in nassen und öligen Umgebungen oder bei langen Verfahrwegen zum Einsatz. Sowohl freitragende als auch gleitende Anwendungen oder Anwendungen mit kreisförmiger Bewegung sind mit Nylonketten realisierbar. Sie bestehen aus einem Verbundstoff auf Polyamid-Basis (PA6) und sind als offene oder vollständig geschlossene Ausführung lieferbar.
  2. Stahl-Schleppketten eignen sich für vielseitige Anwendungen und insbesondere für Umgebungen, in denen Nylon nicht widerstandsfähig genug ist. Dies ist beispielsweise in Umgebungen mit extremen Plus- oder Minus-Temperaturen der Fall. Denn dort wo viel Hitze entsteht, bieten Stahlketten eine viel bessere Wärmeableitung als Nylonketten.
    Die Kettenglieder und Rahmenstege der Stahlketten werden aus verzinktem Stahl oder Edelstahl (AISI304 bzw. AISI316) gefertigt. Stahl-Schleppketten können bei Temperaturen bis + 200 °C verwendet werden; Edelstahl-Schleppketten bis + 400 °C. Edelstahl ist nicht nur viel hitzebeständiger als verzinkter Stahl, sondern auch deutlich beständiger gegenüber chemischen Einflüssen. Säuren und Laugen sowie aggressive Reinigungsmittel machen dem edlen Stahl schlicht nichts aus.
    Auch mit Stahlketten sind sowohl freitragende als auch gleitende Anwendungen oder Anwendungen mit kreisförmiger Bewegung realisierbar. Stahl-Schleppkettensysteme sind als offene oder vollständig geschlossene Ausführung lieferbar.
  3. Wenn ein Mix aus beiden Materialien sinnvoll ist, kommen Hybrid-Schleppketten zum Einsatz. Ihre Kettenglieder und Rahmenstege bestehen aus kombinierten Werkstoffen (z. B. Nylon-Seitenbänder mit Aluminiumrahmen oder Aluminiumabdeckungen). Diese Ketten eignen sich für spezielle Anforderungen. Die Kombination aus Nylon-, Aluminium- oder Stahlteilen hilft, rauen Umgebungen standzuhalten und die Lebensdauer der Kette zu erhöhen. Hybride Schleppketten sind als offene oder vollständig geschlossene Ausführung lieferbar.

 

Alle Werkstoffe, die bei LAPP für die Herstellung von Schleppketten verwendet werden, sind umweltfreundlich (RoHS und WEEE).

 

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