Kako izbrati in pravilno dimenzionirati kabelsko verigo

Kabelska veriga varno vodi električne kable, podatkovne povezave, pnevmatske cevi in druge vode pri ponavljajočem se gibanju stroja. Pri izbiri zato ni dovolj poznati samo njene širine in višine.

Upoštevati moramo tudi upogibni radij kablov, maso polnitve, dolžino hoda, hitrost in pospešek ter pravilno razporeditev vodov.

Napačno dimenzionirana veriga lahko povzroči drgnjenje, zvijanje ali prevelike mehanske obremenitve kablov, zato je smiselno izbiro izvesti po korakih.

1. Zberite podatke o kablih in aplikaciji

Najprej pripravimo seznam vseh vodov, ki bodo v kabelski verigi:

• napajalni in krmilni kabli,
• servo kabli,
• podatkovni in Ethernet kabli,
• senzorski kabli,
• pnevmatske ali hidravlične cevi.

Za vsak vod potrebujemo predvsem:

• zunanji premer,
• maso na meter,
• najmanjši dovoljeni dinamični upogibni radij.

Za aplikacijo pa določimo še dolžino hoda, hitrost, pospešek, pogostost gibanja ter temperaturne in druge okoljske pogoje.

Pri trajno ponavljajočem se gibanju morajo biti tudi sami kabli primerni za uporabo v kabelskih verigah. Kabel, namenjen predvsem statični montaži, lahko v dinamični aplikaciji odpove bistveno prej.

2. Radij verige določajo najzahtevnejši kabli

Vsak kabel ima najmanjši dovoljeni dinamični upogibni radij.

Če imamo na primer tri kable z zahtevami:

• kabel A: 60 mm,
• kabel B: 80 mm,
• kabel C: 100 mm,

moramo izbrati tak radij kabelske verige, da noben kabel med gibanjem ni prisiljen pod svoj najmanjši dovoljeni radij.

Pri izbiri zato vedno preverimo podatkovni list kabla in razpoložljive radije konkretne serije kabelske verige.

3. Kako določiti notranjo višino in širino?

Vodi v kabelski verigi ne smejo biti stisnjeni.

Po smernicah Brevetti Stendalto je treba zagotoviti približno:

• 10 % zračnosti oziroma prostega prostora glede na zunanji premer električnega kabla,
• 20 % zračnosti oziroma prostega prostora pri ceveh.

Če je največji električni kabel premera 20 mm, zato ne izberemo notranje višine, ki kabel objame povsem na tesno. Potrebuje dovolj prostora za prosto gibanje med upogibanjem.

Pri določanju širine upoštevamo:

premer vodov + potreben prosti prostor + separatorje.

Cilj ni maksimalno zapolniti verige, temveč omogočiti kontrolirano gibanje kablov brez medsebojnega pritiskanja.

4. Kdaj uporabiti separatorje?

Pri več kablih in ceveh je smiselno notranjost verige razdeliti s separatorji.

Ti pomagajo preprečevati:

• križanje kablov,
• prepletanje,
• nalaganje enega voda na drugega,
• prekomerno medsebojno drgnjenje.

Posebej koristni so, kadar skupaj vodimo na primer:

močnostni kabel + podatkovni kabel + pnevmatsko cev.

Razporeditev naj bo čim bolj stabilna in uravnotežena. Večje in težje vode praviloma namestimo stabilno ob straneh, manjše pa med njimi.

Pri podatkovnih in signalnih kablih je treba poleg mehanske razporeditve upoštevati tudi zahteve glede elektromagnetne združljivosti.

5. Preverite skupno maso polnitve

Seštejemo maso vseh kablov in cevi na meter. Tako dobimo dodatno obremenitev verige v kg/m.

Ta podatek je posebej pomemben pri samonosnih aplikacijah.

Največja dovoljena samonosna dolžina ni univerzalna. Odvisna je od:

• serije in velikosti verige,
• mase kablov in cevi,
• hitrosti,
• pospeška,
• načina montaže.

Zato pri dimenzioniranju vedno preverimo obremenitveni diagram konkretne serije, ne samo geometrijskih mer verige.

6. Samonosna ali drsna kabelska veriga?

Pri krajših hodih lahko veriga deluje samonosno.

Pri daljših hodih se uporabljajo drsne izvedbe, pri katerih del verige drsi po spodnjem delu oziroma po ustrezno zasnovani drsni površini.

Meja med obema izvedbama je odvisna od:

• serije verige,
• mase polnitve,
• dolžine hoda,
• hitrosti in pospeška,
• pogojev delovanja.

Pri drsnih aplikacijah je treba uporabiti ustrezen vodilni kanal ter preveriti tehnične podatke konkretne serije.

Zato preprosto pravilo »nad določeno dolžino potrebujemo drsno verigo« ni dovolj.

7. Kako določiti dolžino kabelske verige?

Pri standardni horizontalni samonosni aplikaciji, kjer je fiksna točka na sredini celotnega hoda, Brevetti Stendalto uporablja zvezo:

L = LS / 2 + M

kjer je:

• L – potrebna dolžina kabelske verige,
• LS – celotna dolžina hoda,
• M – geometrijska mera loka za konkretno verigo in izbrani radij.

Pomembno je, da M ni univerzalna vrednost. Določi se iz tehničnega lista oziroma konfiguratorja izbrane serije.

Izračunano dolžino je nato treba prilagoditi dejanskemu koraku verige oziroma številu členov.

Če fiksna točka ni na sredini hoda ali gre za drsno, vertikalno oziroma drugo posebno aplikacijo, je treba uporabiti ustrezno geometrijo in podatke proizvajalca.

8. Pravilna montaža kablov je prav tako pomembna

Tudi pravilno dimenzionirana kabelska veriga ne bo delovala optimalno, če so kabli napačno nameščeni.

Kabli morajo biti položeni:

• brez torzijskega zasuka,
• brez prevelike natezne obremenitve,
• z dovolj prostora za gibanje v loku,
• tako, da se ne križajo in ne prepletajo.

Kabel je priporočljivo odvijati z bobna oziroma koluta in ga ne vleči iz sredine zvitka, saj lahko s tem že pred montažo vanj vnesemo torzijo.

Na obeh koncih kabelske verige je treba skladno z navodili proizvajalca zagotoviti tudi ustrezno pritrditev oziroma natezno razbremenitev kablov in cevi.

Kratek primer dimenzioniranja

Predpostavimo, da želimo v kabelsko verigo namestiti:

• napajalni kabel Ø 14 mm,
• podatkovni kabel Ø 8 mm,
• senzorski kabel Ø 6 mm,
• pnevmatsko cev Ø 10 mm.

Najzahtevnejši kabel ima najmanjši dovoljeni dinamični radij 100 mm.

Postopek je:

1. izberemo družino verig z radijem, ki izpolnjuje zahteve vseh vodov,
2. določimo potrebno notranjo višino,
3. razporedimo vse štiri vode po širini,
4. upoštevamo potreben prosti prostor,
5. po potrebi dodamo separatorje,
6. seštejemo maso vseh vodov na meter,
7. preverimo samonosnost za konkretno serijo,
8. glede na hod določimo samonosno ali drsno izvedbo,
9. določimo potrebno dolžino verige.

Šele nato izberemo konkretno velikost in izvedbo.

Najpogostejše napake pri izbiri

Največ težav povzročijo:

• premajhen upogibni radij,
• pretesna polnitev verige,
• uporaba kabla, ki ni namenjen trajnemu gibanju,
• neustrezna razporeditev vodov,
• manjkajoči separatorji,
• zviti ali napeti kabli,
• neupoštevanje skupne mase polnitve,
• napačna izbira med samonosno in drsno izvedbo,
• neupoštevanje hitrosti in pospeška.

Pravilno dimenzioniranje kabelske verige zato pomeni precej več kot samo izbiro ustrezne širine.

Kabelske verige in kabli pri Elektrospojih

Elektrospoji ponujajo kabelske verige Brevetti Stendalto, kable za dinamične aplikacije ter rešitve po meri, vključno s kabelskimi verigami serije 435MU.

Pred izbiro zahtevnejše aplikacije je koristno pripraviti:

dolžino hoda, hitrost, pospešek, pogoje okolja ter za vsak kabel ali cev še zunanji premer, maso na meter in minimalni dinamični upogibni radij.

Na podlagi teh podatkov je mogoče pravilno določiti serijo, dimenzije, radij, separacijo in način vodenja kabelske verige.

Pri končni izbiri vedno preverite tehnični list oziroma obremenitveni diagram konkretne serije kabelske verige.

Seznam vseh objav