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.
Wełna
2Wytłaczany element centralny nieodporny na rozciąganie
3Żyły splatane warstwami
Jednoprzewodowe wiązki z krótkimi poskokami
2Rdzeń odporny na rozciąganie
3Wysoce odporna na ścieranie, wytłaczana, wypełniająca koszulka
Cały ekran ze zoptymalizowanym kątem oplotu
2Wypełniająca, wytłaczana koszulka
3Rdzeń odporny na rozciąganie
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 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.
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.
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.
Odciążający element centralny
Splatanie w wiązki
Wypełniający, wytłaczany płaszcz wewnętrzny w przewodach ekranowanych
Zamknięty oplot ekranowany
Zoptymalizowany kąt oplotu
Wypełniający, wytłaczany płaszcz