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Flexible High-Performance-Verkabelungssysteme bestehen härteste Prüfungen

igus® und Telegärtner testen flexible RJ45-Industrieverkabelungen unter Praxisbedingungen

Das chainflex®-Programm bietet für jede Anforderung die richtige Busleitung Exzellente Übertragungseigenschaften und eine lange Nutzungsdauer bei extremer Beweglichkeit – das sind die Anforderungen, die Maschinenbauer und Automatisierer an Verkabelungssysteme mit flexiblen Leitungen stellen. Auch Hochleistungsnetze für 10 Gigabit/s Ethernet müssen diese Anforderungen im Industrial Ethernet erfüllen. igus und Telegärtner haben gemeinsam eine Verkabelungslösung zusammengestellt, die auch härteste Prüfungen mit praxisrelevanten Reserven besteht. Die Kombination aus chainflex-Leitungen und MFP8 RJ45-Steckverbindern bietet auch nach millionenfachen Bewegungen hervorragende Übertragungseigenschaften.

Die einzelnen Komponenten einer Verkabelungsstrecke werden von den Herstellern normkonform im Messlabor geprüft. Damit der Anwender die Gewähr hat, dass auch die fertig konfektionierte Lösung dauerhaft zuverlässig funktioniert, muss auch diese strengen, praxisrelevanten Prüfungen unterzogen werden. Dies gilt ganz besonders für Lösungen mit flexiblen Leitungen, die hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind.

igus® und Telegärtner haben sich daher zusammengeschlossen und in den Laboren beider Unternehmen verschiedene konfektionierte Verkabelungslösungen umfassend geprüft. Der Schwerpunkt lag dabei auf Produktlösungen mit hochflexiblen Leitern für Ethernet- und PROFINET-Anwendungen, wie sie in nahezu allen Bereichen der Automatisierungstechnik, in denen große Datenmengen schnell und zuverlässig übertragen werden müssen, zunehmend eingesetzt werden.

chainflex®: Entwickelt für flexible Anwendungen

chainflex®-Leitungen von igus wurden von Grund auf für den Einsatz in beweglichen Energiekettensystemen entwickelt und bewähren sich hier in unterschiedlichsten Anwendungsbereichen. Geprüft wurde unter anderem die Cat. 6A-Leitung CFBUS.050 mit TPE-Außenmantel, bei der die Leitungselemente mit einer besonders kurzen Schlaglänge verseilt sind. Der präzise, sehr dicht geflochtene Gesamtschirm und vier Paarschirme bieten einen zuverlässigen und dauerhaften Schutz gegen elektrische Störeinflüsse von Außen. chainflex®-Busleitungen mit PVC- und PUR-Mantel wurden ebenfalls geprüft.

Steckverbinder mit spezieller Aderkontaktierung

Die RJ45-Modularsteckverbinder der MFP8-Serie von Telegärtner zeichnen sich durch eine innovative und besonders zuverlässige Aderkontaktierung aus. Die einzelnen Adern einer Leitung werden bei der Konfektionierung durchdrungen. Die spezielle Piercing-Technik garantiert eine besonders stabile Verbindung mit hervorragenden übertragungstechnischen Werten. Der Stecker ist feldkonfektionierbar und kann selbst unter engen Platzverhältnissen vor Ort ohne Sonderwerkzeug montiert werden. Die Adern werden in den speziell dimensionierten Kammern zuverlässig und ohne Freiräume fixiert, so dass eine stabile, kraftschlüssige Verbindung mit optimaler Signalübertragung gewährleistet ist.

Die von Telegärtner verwendete innovative Technologie des „Insulation Piercing Contact“ (IPC) für Aderdurchmesser, die ein marktüblicher RJ45-Crimpsteckverbinder nicht aufnehmen kann, bewährt sich nicht nur in Industrie-Anwendungen, sondern sorgt auch in Leitungsnetzen der Telekommunikation und in hochwertigen IT-Patchkabeln für eine dauerhaft zuverlässige Kontaktierung. Bei der IPC-Technik werden die feinen Drähte eines Litzenleiters nicht einfach zwischen zwei Schneidklemmen (IDC) eingeklemmt wie bei herkömmlichen Techniken, sondern an drei räumlich versetzten Stellen definiert durchdrungen. Diese richtungsweisende Technologie bietet eine hervorragende, langzeitstabile Kontaktierung und zusätzliche Sicherheit bei Zugbelastungen, die in der Praxis nicht immer zu vermeiden sind.

Umfassende Prüfungen weit über den Stand der Norm hinaus

Bei den Prüfungen verständigten sich igus® und Telegärtner auf eine klar definierte Aufgabenteilung. Das igus®-Labor hat sich auf Belastungsprüfungen unter mechanischer Bewegung in realen Anwendungen spezialisiert. Auf einer Fläche von 2.750 m² laufen kontinuierlich bis zu 700 Versuche parallel. Das Telegärtner-Labor ist eines der technologisch führenden Mess- und Prüflabors für Hochfrequenzmessungen an Steckverbindungen und konfektionierten Verkabelungen. Kernstück ist der von Telegärtner entwickelte Realtime-Re-Embedded-Messaufbau, der die relevanten Parameter nicht nacheinander, sondern gleichzeitig in Echtzeit erfasst und dabei wesentlich genauer arbeitet, als die internationale Normenreihe IEC 60512 zur Messtechnik fordert. Telegärtner-Messadapter werden daher auch gerne von führenden unabhängigen Messlaboren eingesetzt.

Bei den Prüfungen der hochflexiblen Industrie-Verkabelungen leisteten beide Unternehmen Pionierarbeit. Die Norm EN 60352 definiert in der aktuell vorliegenden Fassung nur Messvorgaben für Leitungen mit massiven, eindrähtigen Leitern und flexiblen, siebendrähtigen Litzen. Messvorgaben für die in der Automatisíerungstechnik benötigten Leitungen mit 19-drähtigen, hochflexiblen Litzenleitern fehlen. Die richtungsweisende Kombination von solchen Litzen der Kategorien 6 und 6A und innovativen Steckverbindern mit IPC-Technik ist als bahnbrechende Technologie dem Stand der Normierung voraus.

Wenn Ethernet-Leitungen in bewegten Anwendungen in Energieketten in der Automatisierungstechnik eingesetzt werden, gelten hohe Anforderungen an die Lebensdauer und Belastbarkeit.

Die RJ45-Steckverbinder MFP8 von Telegärtner sind feldkonfektionierbar und bieten eine zuverlässige Kontaktierung mit Durchdringung der Kontaktelemente.

Dauerprüfung: Die konfektionierten Leitungen mussten mehr als eine Million Doppelhübe absolvieren. Dann folgten umfassende elektrische Prüfungen.

Das Schliffbild nach dem Abschluss der Prüfungen zeigt: Die Kombination von CFBUS-Leitung und MFP8-Steckverbinder übertrifft auch bei hochflexiblen Anwendungen der die Vorgaben nach CAT 6 bzw. 6A.

Praxisrelevanter Prüfungsablauf

Die konfektionierten Leitungen wurden den für Energieketten typischen linearen Bewegungen mit über einer Million Doppelhüben unterzogen. Anschließend wurden die übertragungstechnischen Parameter der so beanspruchten Verkabelungssysteme nach den strengen Cat.6A-Spezifikationen bis 500 MHz gemäß ISO/IEC 11801 gemessen. Bei allen Prüflingen wurde dabei eine hervorragende Übertragungsqualität verifiziert. Weder innerhalb der Leitung noch in der Verbindung zum Stecker konnten irgendwelche Mängel festgestellt werden. Abschließende zerstörende Werkstückprüfungen, bei der die Verbindungen mit Gießharz ausgegossen und für mikroskopische Untersuchungen geschliffen wurden, zeigten ein einwandfreies Kontaktbild: Die Kontaktierung war nach wie vor vollständig gegeben, die Fixierung so fest und zuverlässig wie zu Beginn und in den Anschlusskammern des Steckverbinders wurde kein Spiel festgestellt. Aufbauend auf den Ergebnissen der Prüfungen mit linearen Bewegungen stand zudem eine Torsionsprüfung mit +/- 180 °/m an, um die für Roboteranwendungen typischen Bewegungsabläufe zu simulieren. Hier werden Leitungen mit anderem Aufbau benötigt, die auch anspruchsvollste Sonderwünsche der Robotik erfüllen.

Ergebnis: Bestens geeignet für Ethernet und Profinet

Die Testresultate zeigen insgesamt, dass sich die Kombination von MFP8- Steckverbindern und chainflex®-Busleitungen besonders gut dazu eignet, um in hochflexiblen Leitungssystemen der Automatisierungstechnik ein Höchstmaß an Zuverlässigkeit zu garantieren und Ethernet-Verbindungen auch mit höchsten Datenraten bis 10 Gbit/s sicherzustellen. Auch nach mehreren Millionen Doppelhüben präsentierten sich die geprüften Verkabelungslösungen ohne erkennbaren Verschleiß und ohne Beeinträchtigung der Signalübertragung. Dies wurde auch durch andere Versuchsreihen bestätigt. Die konfektionierten Leitungen entsprechen damit in vollem Umfang den für Ethernet wichtigen Kategorien 6 und 6A. Auch bei den geringeren Anforderungen der Kategorie 5, die bei Profinet-Anwendungen eine wichtige Rolle spielen, bieten chainflex®-Leitungen mit MFP8-Steckverbindern von Telegärtner eine hervorragende Zuverlässigkeit.