Cavi chainflex® - soddisfatti o rimborsati!

Struttura ed accorgimenti costruttivi dei cavi chainflex®: ecco perché ci si può fidare

Il cliente si aspetta che un sistema di alimentazione di energia flessibile funzioni regolarmente e senza problemi. Tuttavia questo presuppone che tutti i componenti funzionino perfettamente, compresi i cavi usati in questo sistema. E questo è esattamente il punto debole che causava problemi all'inizio degli anni Ottanta. A causa di carichi costantemente in aumento - e spesso anche in modo enorme dovuti all'applicazione della tecnologia di automazione, i cavi guidati si rompevano frequentemente, nonostante il sistema di alimentazione di energia in sé funzionasse perfettamente. In casi estremi, problemi come il verificarsi dell'effetto "cavatappi" e rotture di un conduttore causavano l'arresto dell'intero processo produttivo con costi elevatissimi. Per trovare una soluzione a questa situazione insoddisfacente per i suoi clienti, igus® ha deciso di intervenire. igus® è stata la prima azienda al mondo a iniziare a sviluppare i Sistemi per catene portacavi. I cavi chainflex® e le Catene portacavi sono ora offerti da un'unica fonte e con un sistema garantito in base all'applicazione caso per caso. Grazie al miglioramento del know-how maturato dal 1989 e alle sofisticate prove di laboratorio effettuate da allora, sono stati e e sono ancora oggi sviluppati principi progettuali che aiutano a prevenire i fermi macchina in stabilimenti di tutto il mondo.

Immagine 1: Cavo per posa mobile con conduttori cordati a strati

Immagine 2: Struttura di un cavo chainflex®

Immagine 3: Cordatura a fasci nei cavi schermati igus®

Nastro morbido

Anima estrusa, non resistente alla trazione

Conduttori cordati a strati

Fascio di conduttori, trefoli cordati a passo corto

Anima resistente alla trazione

Rivestimento estruso a pressione a riempimento totale, altamente resistente all'abrasione

Schermatura intera con angolo di intreccio ottimizzato

Rivestimento interno estruso con riempimento totale

Anima resistente alla trazione

Come evitare l’effetto “cavatappi”?

Figura 4: Cavo di comando schermato definito "idoneo all'impiego in catene" dopo solo 400.000 cicli nelle due direzioni con un raggio di curvatura di 10 x d Il termine "cavatappi" non si riferisce all'utile strumento utilizzato dagli amanti del vino. Al contrario si riferisce alla deformazione permanente di cavi guidati in un sistema in posa mobile in seguito a sollecitazioni eccessive che, il più delle volte, provocano quasi subito la rottura dei conduttori. Ma a cosa è dovuto? Come si può prevenire l'effetto "cavatappi"? Oltre a un'adeguata progettazione dell'intero Sistema per catene portacavi, è importante la costruzione dei cavi guidati. In linea di massima, si può fare una chiara distinzione tra i cavi cordati a fasci o a strati.

Cavo danneggiato in una catena portacavi

Caratteristiche della cordatura a strati del cavo chainflex®

Una cordatura a strati è molto più facile da realizzare e quindi è offerta sul mercato dei cosiddetti cavi per catene a basso prezzo. Ma la scelta che a prima vista appare conveniente, può presto rivelarsi un errore costoso se un effetto "cavatappi" immobilizza il sistema che funziona con questi cavi. Come nascono questi problemi? Può essere utile dare un'occhiata alla struttura del cavo (vedere Figura 1). In caso di cordatura a strati, i conduttori dei cavi sono per la maggior parte cordati più o meno saldamente attorno a un'anima, con un passo relativamente lungo, e sono poi rivestiti da una guaina estrusa di forma tubolare. In caso di cavi schermati, i conduttori vengono avvolti con una nastro di garza o una pellicola. Ma cosa succede, per esempio, a un cavo a 12 conduttori così strutturato durante il normale esercizio? Durante il movimento del conduttore, il processo di flessione comprime il raggio interno del cavo e tende il conduttore nel raggio esterno. Inizialmente tutto funziona piuttosto bene perchè l'elasticità del materiale è ancora sufficiente. Ma molto presto, l'affaticamento del materiale genera deformazioni permanenti, e in seguito, a causa delle escursioni dai percorsi specificati, i conduttori creano le "loro zone di compressione e allungamento": Si crea così l'effetto cavatappi, seguito nella maggior parte dei casi e in breve tempo dalla rottura dei conduttori.

La cordatura a fasci del cavo chainflex®, collaudata per milioni di cicli dal 1989 ad oggi

La cordatura in fasci elimina questi problemi grazie alla sua struttura interna complessa e a fasci multipli. Qui i trefoli sono prima cordati con un passo di lunghezza ben determinata e poi i conduttori così ottenuti sono a loro volta intrecciati in fasci a conduttore singolo. In caso di cavi di grosse sezioni, l'intreccio avviene intorno a un elemento di rinforzo. La fase successiva prevede una nuova cordatura di questo fascio di conduttori intorno a un'anima resistente alla tensione - una vera e propria corda centrale.
Grazie a questa cordatura multipla dei conduttori, tutti i conduttori cambiano il raggio interno e il raggio esterno del cavo piegato molte volte a distanza costante. Le forze di compressione e di trazione si compensano tra loro intorno al nucleo che, in virtù dell'elevata resistenza alla tensione, garantisce la necessaria stabilità interna alla cordatura. Così facendo la cordatura resta stabile anche se sottoposta alla massima sollecitazione di curvatura.

Problematiche derivanti da una schermatura di cattiva qualità

La schermatura dei cavi ha due funzioni:

Proteggere il segnale da interferenze provenienti dall'esterno

Evitare che la trasmissione di segnali generi disturbi all'esterno

Entrambe le funzioni hanno pari importanza perchè segnali difettosi possono causare gravi danni al sistema stesso e a qualsiasi sistema esterno. Inoltre, questo è un punto particolarmente problematico a causa del fatto che di solito non è possibile rilevare dall'esterno la presenza di un difetto di schermatura, e questo rende la procedura di risoluzione dei problemi estremamente difficile. Innanzitutto, a cosa sono dovuti questi problemi?

Ancora una volta le cause vanno ricercate nella struttura interna del cavo stesso: la schermatura è stata progettata per i movimenti del cavo? Nonostante possa essere molto facile schermare un cavo fisso, è molto più difficile garantire la schermatura permanente di un cavo in posa mobile.
Nel caso dei cosiddetti cavi per catene, per esempio, l'intreccio di uno strato intermedio è avvolto in pellicole o nastri di garza. Si suppone che questo intreccio garantisca la separazione tra i conduttori e la treccia schermata. Ma un accorgimento che funziona abbastanza bene per la posa fissa dei cavi spesso è inefficace nei cavi in posa mobile. Questo è dovuto al fatto che i nastri di garza e le pellicole non creano tenuta tra la cordatura, lo schermo e la guaina e potrebbero rompersi in caso di tensione. Di conseguenza la schermatura metallica sfrega contro l'isolante dei conduttori e si potrebbero quindi verificare dei cortocircuiti. Ma la realizzazione della schermatura in sè richiede molto tempo e costi elevati e questo potrebbe essere il motivo per cui si usano schermature a maglie aperte o anche semplici avvolgimenti di fili. Gli svantaggi sono piuttosto ovvi: le schermature aperte hanno un effetto schermante limitato in posa mobile - il movimento e l'espansione riducono ulteriormente questo effetto. La scelta del tipo di schermatura è quindi un aspetto importante che non viene neppure menzionato in alcuni cataloghi.

Tiene insieme la cordatura e guida, incanalandoli, i singoli conduttori.

Costituisce un supporto solido e robusto per una schermatura molto compatta.

Rottura della guaina del cavo dopo solo 900.000 cicli (raggio di curvatura pari a 7,8xd)

Come evitare problemi di rottura dei fili dello schermo

E persino durante la produzione dello schermo, vi sono diverse operazioni che possono essere eseguite correttamente - o in modo errato. L'angolo di intreccio è un parametro importante in questo caso. Nei cosiddetti cavi "per catene", è previsto un carico di trazione dei fili dello schermo nel raggio esterno del cavo. Se l'angolo di intreccio non è ottimizzato, il carico di trazione aumenta ulteriormente e i fili dello schermo possono rompersi. Le conseguenza variano da una riduzione dell'effetto di schermatura fino al cortocircuito, se le estremità appuntite dei fili perforano l'isolamento dei conduttori. Avviso importante: Quando è possibile far scorrere facilmente la schermatura sul rivestimento dopo la spellatura, significa che la schermatura non è adatta ai sistemi di alimentazione di energia in posa mobile nella maggior parte dei casi! igus® propone una soluzione specifica:

L'angolo dell'intreccio della schermatura determinato dalle prove a lungo termine contrasta in modo sicuro le forze di trazione ed è quindi ideale per le Catene portacavi.

Grazie al rivestimento interno stabile, la schermatura non può spostarsi in modo incontrollato.

La schermatura stessa funge da protezione dalla torsione sulla cordatura.

Abrasione e rottura del rivestimento esterno

Mentre i difetti nella struttura interna sono difficilmente rilevabili dall'esterno, i problemi del rivestimento saltano all'occhio immediatamente. Il rivestimento è la prima protezione per la complessa struttura interna. Ecco perchè i rivestimenti rotti, usurati e gonfi rappresentano un grave difetto di qualità. Per evitare questo problema il cliente igus® può scegliere tra 7 diversi materiali di rivestimento per adeguare i suoi cavi per Catene portacavi alle proprie condizioni ambientali.

Rivestimento esterno estruso a pressione a riempimento totale

Qui non solo il materiale ma anche il processo di produzione è un fattore importante. Nel caso dei cosiddetti cavi per catene, sono dotati di una guaina estrusa di forma tubolare e quindi non forniscono alla cordatura il supporto necessario per un processo di curvatura costante. La cordatura può allentarsi.
Ecco perché igus® è il primo produttore di Sistemi per catene portacavi ad offrire il cosiddetto rivestimento "estruso a riempimento totale".
In questo caso il materiale del rivestimento viene iniettato tra le cordature del conduttore spolverato di talco per garantire che la cordatura non si apra e assicurare anche che i conduttori siano guidati come se fossero all'interno di un canale. La caratteristica speciale di questo tipo di produzione è che gli spazi intermedi che si creano tra i conduttori durante il processo di cordatura sono completamente riempiti con il materiale di rivestimento con un' elevata pressione di estrusione. Di conseguenza il materiale di rivestimento crea una guida simile a un canale che permette ai conduttori di eseguire un movimento longitudinale definito. La guaina svolge anche una funzione di sostegno per la cordatura.