Moja osoba do kontaktu
igus® Sp. z o.o.

ul. Działkowa 121C

02-234 Warszawa

+48 22 863 57 70
+48 22 863 61 69

chainflex® wytrzyma albo zwrot pieniędzy!

Triki i pomysłowe rozwiązania w projekcie przewodów chainflex® i dlaczego jesteśmy tak pewni tego projektu

Z punktu widzenia klienta elastyczny system zasilania powinien jedynie właściwie funkcjonować. Jednakże to wymaganie z góry zakłada doskonałe działanie wszystkich komponentów, w tym przewodów stosowanych w takim systemie. To właśnie w tym względzie na początku lat 80. XX w. pojawiły się problemy. Ze względu na stale – a często wręcz ogromnie – zwiększające się obciążenia wynikające ze stosowania techniki automatyzacji, prowadzone przewody często ulegały usterkom, mimo że sam system zasilania funkcjonował idealnie. W ekstremalnych przypadkach usterki powodowane przez „korkociągi” i pęknięcia rdzenia wstrzymywały cały proces produkcji, co prowadziło do wysokich kosztów. Aby znaleźć rozwiązanie tej niezadowalającej sytuacji dla klientów, firma igus® postanowiła przejąć inicjatywę. Jako pierwsza na świecie, firma igus® zaczęła opracowywać kompletne systemy prowadników kablowych. Przewody chainflex® i prowadniki kablowe są teraz oferowane w ramach jednej dostawy z jednego źródła wraz z gwarancją systemową uzależnioną od zastosowania w każdym przypadku. Na podstawie coraz większej specjalistycznej wiedzy zdobywanej od 1989 roku oraz serii bardzo zaawansowanych testów, które od tamtej pory przeprowadzono, opracowane zostały i stale udoskonalane są zasady projektowania pomagające zapobiegać przestojom maszyn w fabrykach na całym świecie.

Zdjęcie 1: Przewód do prowadnika kablowego spleciony warstwami

 

Zdjęcie 2: Lica i struktury rdzenia przewodu chainflex®

 

Zdjęcie 3: Splatanie w wiązki wokół centralnej żyły przewodzącej igus®

 

1

Wełna

2

Wytłaczany element centralny nieodporny na rozciąganie

3

Żyły splatane warstwami

1

Jednoprzewodowe wiązki z krótkimi poskokami

2

Rdzeń odporny na rozciąganie

3

Wysoce odporna na ścieranie, wytłaczana, wypełniająca koszulka

1

Cały ekran ze zoptymalizowanym kątem oplotu

2

Wypełniająca, wytłaczana koszulka

3

Rdzeń odporny na rozciąganie

W jaki sposób można zapobiec „korkociągom”?

Zdjęcie 4: Ekranowany przewód sterujący do prowadnika kablowego po zaledwie 400 000 cykli wahadłowych, o współczynniku zginania równym 10 x średnica

 

W tym kontekście termin „korkociąg” nie dotyczy przydatnego przyrządu dla koneserów wina. Odnosi się do trwałej deformacji prowadzonych, ruchomych przewodów, spowodowanej nadmiernym obciążeniem – która w większości przypadków prowadzi do niemal natychmiastowego pęknięcia rdzenia. Jak się to dzieje? W jaki sposób można zapobiec „korkociągom”? Istotnym czynnikiem – poza dobrym projektem całego systemu prowadników kablowych – jest tutaj konstrukcja prowadzonych przewodów. Zasadniczo można dokonać wyraźnego rozróżnienia pomiędzy przewodami splatanymi w wiązki a przewodami splatanymi warstwami.

„Korkociąg” przewodu

Uszkodzone przewody prowadnika kablowego

 
„Korkociąg” przewodu  
„Korkociąg” przewodu  

Właściwości splatania warstwami

Splatanie warstwami jest znacznie łatwiejsze, a co za tym idzie, oferowane jest na rynku w przewodach do prowadników kablowych w niskich cenach. Lecz co na pierwszy rzut oka wydaje się kuszące, może szybko zmienić się w kosztowny błąd, kiedy „korkociąg” unieruchomi system obsługiwany przez te przewody. W jaki sposób dochodzi do takich problemów? Przyjrzenie się strukturze przewodu może być pomocne (patrz zdjęcie 1). W przypadku splatania warstwami, rdzenie przewodów są w większości splatane dość mocno i są stosunkowo długie w kilku warstwach wokół środka, a następnie otaczane są koszulką tłoczoną w kształt rurki. W przypadku przewodów ekranowanych, rdzenie są owinięte wełną lub folią. Jednak co może się przykładowo stać ze zbudowanym podobnie 12-rdzeniowym przewodem w trakcie normalnej pracy? W ruchu rdzenia proces zginania ściska wewnętrzny promień przewodu i rozciąga rdzeń w promieniu zewnętrznym. Początkowo wszystko działa całkiem dobrze, ponieważ elastyczność materiału wciąż jest wystarczająca. Lecz bardzo szybko zmęczenie materiału spowoduje trwałe deformacje, a następnie, w wyniku zboczenia z wyznaczonych ścieżek, rdzenie stworzą „własne strefy ściskania i rozciągania”. W ten sposób tworzy się „korkociąg”, po czym dość szybko w większości przypadków następują pęknięcia rdzenia.

Splatanie w wiązki sprawdzone i efektywnie przetestowane miliony razy

Splatanie w wiązki eliminuje te problemy dzięki niezwykle zaawansowanej, wielokrotnie splatanej strukturze wewnętrznej. Lice są tutaj splatane ze specjalnym poskokiem, a następnie powstałe rdzenie są splatane w jednordzeniowe wiązki. W przypadku dużych przekrojów odbywa się to wokół elementu odciążającego. Kolejnym krokiem jest ponowne splatanie wiązki rdzeniowej wokół elementu centralnego odpornego na rozciąganie – prawdziwej centralnej żyły przewodzącej.
W wyniku wielokrotnego zaplatania rdzeni, wszystkie rdzenie zmieniają promień wewnętrzny i promień zewnętrzny zginanego przewodu kilka razy w identycznych odległościach. Siły ciągnące i ściskające równoważą się nawzajem wokół centralnej żyły przewodzącej o dużej wytrzymałości na rozciąganie, która zapewnia splecionej strukturze potrzebną stabilność wewnętrzną. Splot pozostaje zatem stabilny nawet pod maksymalnym naprężeniem zginającym.

Jakie są problemy z EMC i uszkodzenia przewodów ekranowanych?

Ekrany przewodów muszą zasadniczo spełniać dwa zadania:

Chronić przewody przed zakłóceniami zewnętrznymi

Ekranować wszelkie zakłócenia, a następnie przesyłać je na zewnątrz

Oba zadania są równie ważne, ponieważ wadliwe sygnały mogą spowodować znaczne uszkodzenia w samym systemie oraz we wszelkich systemach zewnętrznych. Co więcej, jest to kwestia szczególnie problematyczna ze względu na fakt, że nieprawidłowego ekranowania zwykle nie można wykryć z zewnątrz – sprawia to, że procedura rozwiązywania problemów jest niezwykle trudna. W jaki sposób w ogóle mogą pojawić się tego rodzaju problemy?

Odpowiedź znów znaleźć można w wewnętrznej strukturze samego przewodu. Czy ekranowanie zostało stworzone z uwzględnieniem ruchów przewodu? Mimo iż ekranowanie nieruchomego przewodu jest bardzo proste, znacznie trudniej jest zagwarantować trwałe ekranowanie przewodu ruchomego.
Na przykład, w przypadku przewodów przeznaczonych do prowadników kablowych, połączenie splotu warstwy pośredniej jest owinięte folią lub wełną. To połączenie splotu ma za zadanie gwarantować oddzielenie rdzeni od oplotu ekranu. Jednak nawet jeśli coś funkcjonuje całkiem dobrze w przypadku nieruchomych instalacji przewodów, często nie wystarcza w przypadku przewodów ruchomych. Jest to związane z faktem, że folie i wełna nie tworzą połączenia pomiędzy splotem, ekranem i koszulką i mogą się rozpadać pod obciążeniem. W rezultacie, metalowy ekran ociera się wtedy o izolację rdzeni – w tej sytuacji należy się spodziewać zwarć. Produkcja samego ekranu jest jednak bardzo czasochłonna i nakładochłonna, co może być przyczyną stosowania ekranów o otwartym oplocie, a nawet prostych obwojów kabli. Wady takich rozwiązań są dość oczywiste: otwarte ekrany zapewniają ograniczoną osłonę, kiedy są w ruchu – ruch i rozprężanie jeszcze bardziej redukują osłonę. Rodzaj ekranu jest zatem istotną kwestią, o której niektóre katalogi nawet nie wspominają.

Utrzymuje splecioną strukturę w całości i prowadzi poszczególne rdzenie niczym w kanale.

Służy jako solidna, okrągła baza dla bardzo ściśle dopasowanego ekranu.

Uszkodzenie koszulki przy (36 x 0,142) po zaledwie 900 000 cykli wahadłowych, przy współczynniku zginania równym 7,8 x średnica

 

Uszkodzenia przewodów ekranowanych – i jak można im zapobiegać

Także w czasie produkcji samego ekranu można robić wiele dobrego lub złego. Kąt oplotu jest tutaj istotnym parametrem. W przewodach stworzonych do stosowania w prowadnikach kablowych można się zwykle spodziewać obciążenia rozciągającego przewodów ekranowanych na zewnętrznym promieniu przewodu. Jeśli kąt oplotu jest dodatkowo niekorzystny, obciążenie rozciągające zwiększa się i może nastąpić uszkodzenie ekranu przewodu. Konsekwencje obejmują problemy takie jak osłabione działanie ekranowania czy zwarcia, jeśli ostro zakończone końcówki przewodów przebiją rdzenie przez tkaniny lub folie. Ważna uwaga: Kiedy ekran można łatwo nasunąć na koszulkę po usunięciu koszulki, w większości przypadków ekran nie nadaje się już do zastosowania z ruchomymi systemami prowadników kablowych! igus® przeciwdziała temu w ukierunkowany sposób:

Ustalony w toku długotrwałych eksperymentów kąt skręcenia ekranu neutralizuje w sposób pewny siłę rozciągającą i w związku z tym optymalnie nadaje się do prowadników kablowych.

Dzięki stabilnemu płaszczowi wewnętrznemu ekran nie może wędrować w niekontrolowany sposób.

Sam ekran pełni funkcje ochronne w stosunku do splotu.

Zużycie ściernepłaszcza/ pęknięcie płaszcza

Podczas gdy defekty struktury wewnętrznej niezwykle trudno jest wykryć z zewnątrz, problemy z płaszczem można zauważyć natychmiast. Płaszcz stanowi pierwszą osłonę skomplikowanej struktury wewnętrznej. To dlatego pęknięte, zużyte i wybrzuszone płaszcze stanowią poważną wadę jakościową. Aby zapobiegać takim problemom, klient marki igus® może wybrać spośród 7 materiałów płaszczy, aby dostosować przewody w prowadnikach kablowych do warunków danego środowiska.

Wypełniający, wytłaczany płaszcz

Tutaj nie tylko materiał jest istotnym czynnikiem, ale także proces produkcji. W przypadku przewodów stworzonych do stosowania w prowadnikach kablowych koszulki są zwykle produkowane w formie wytłaczanej w kształt rurki i dlatego nie zapewniają splecionej strukturze potrzebnego wsparcia przy ciągłych procesach zginania. Spleciona struktura może się rozpaść.
Dlatego też igus® jest pierwszym producentem systemów prowadników kablowych oferującym tzw. wypełniające, wytłaczane koszulki.
Materiał koszulki jest w nich wstrzykiwany pomiędzy splot rdzenia i posypywany talkiem, dzięki czemu gwarantuje, że spleciona struktura nie otworzy się, a rdzenie będą prowadzone niczym w kanale. Szczególną cechą tego typu produkcji jest fakt, że pośrednie przestrzenie, które tworzą się pomiędzy rdzeniami podczas procesu splatania, są całkowicie wypełnione materiałem koszulki dzięki wysokiemu ciśnieniu wytłaczania. W rezultacie materiał koszulki tworzy prowadnik na kształt kanału, który pozwala rdzeniom na zdefiniowany ruch wzdłużny. Koszulka zapewnia również wsparcie dla splotu.

Wysokiej jakości wiązki przewodów chainflex® marki igus®

Odciążający element centralny

Splatanie w wiązki

Wypełniający, wytłaczany płaszcz wewnętrzny w przewodach ekranowanych

Zamknięty oplot ekranowany

Zoptymalizowany kąt oplotu

Wypełniający, wytłaczany płaszcz

Więcej informacji