FH Trier entwickelt Modell zur Optimierung von

FH Trier entwickelt Modell zur Optimierung von Verseilmaschinen
Wie die Erfahrungen an der Fachhochschule Trier gezeigt haben, hat die
Kabelherstellung als Forschungsgebiet bisher kaum den Weg an die
Hochschulen gefunden. Dabei ist die Herstellung von Hochleistungskabeln ein
komplexer und interessanter Prozess. An der Fachhochschule Trier wird daher
zurzeit im Bereich des Fachgebiets Produktionstechnik ein Labor aufgebaut,
dessen
Schwerpunkt
Belastungsprüfung
von
auf
der
Herstellung
und
der
mechanischen
Hochleistungskabeln
für
Schleppketten
und
Robotereinsatz liegt. Die Prüfungen und Ergebnisse im Labor bilden die
Grundlage für die Optimierung der Kabelarchitektur, um somit in Zukunft
anwendungsoptimierte Kabel entwickeln und fertigen zu können.
Durch den Einsatz in Schleppketten sowie Robotern hat sich die Anforderung hinsichtlich der
mechanischen Belastbarkeit moderner Kabel deutlich gesteigert. Folglich gilt es bei der
Fertigung ein besonderes Augenmerk auf die Vermeidung von mechanischen Spannungen
zu legen, die während der Herstellung von Kabeln auftreten. Diese Vorspannungen führen
bei starker Beanspruchung, wie sie in den genannten Einsatzgebieten dauerhaft auftreten,
zu einem frühzeitig eintretenden Versagen des Kabels und somit zu einer deutlich
geringeren Lebensdauer.
Der ausschlaggebende Faktor innerhalb des Fertigungsprozesses, bei dem diese
Vorspannungen entstehen, ist der Vorgang der Verseilung. Innerhalb dieser überlagern sich
eine Translationsbewegung und eine Rotationsbewegung der Litzen infolge eingeleiteter
Zugkräfte sowie der Rotation des Verseilbügels. Hierbei kann es durch Überschreiten der
Streckgrenze, sowie
asynchroner Abwickelvorgänge der Litzen durch differente
Befüllungszustände der Litzentrommeln, zu Verspannungen des Kabels und Verseilfehlern
kommen.
Zur Optimierung des Verseilungsprozesses wurde daher, im Rahmen eines
Konstruktionsprojektes für das Forschungslabor an der Fachhochschule Trier, ein Modell
einer Verseilmaschine entwickelt, welches durch modulare Konstruktionsweise mehrere
Verseilmethoden vereinigt und eine spannungsfreie Verseilung ermöglicht.
Hierfür befasste sich eine Gruppe von Masterstudenten aus dem Fachbereich Maschinenbau
mit den verschiedenen Belastungszuständen sowohl während, als auch nach der Fertigung
und führte eine Grundlagenforschung zum Thema Verseilung durch. Dabei stellte sich
heraus, dass eine gezielte Vorverdrillung der Litzen, zum optimalen Ineinandergreifen, die
wichtigste Voraussetzung für eine spannungsfreie Verseilung und somit zur Produktion von
Hochleistungskabeln für Schleppketten und Robotereinsatz darstellt.
Aufbauend auf den Ergebnissen wurde ein Modell einer Universalverseilanlage entwickelt,
konstruiert und gebaut, welches die Grundidee der spannungsfreien Verseilung erfolgreich
umsetzt und wiederspiegelt.
Die manuell betriebene Apparatur kann in der derzeitigen Ausführung bis zu sieben Litzen zu
einem Kabel verseilen. Dabei ist es möglich, bei S- oder Z-Schlag unterschiedliche
Schlaglängen durch entsprechende Übersetzungsverhältnisse einzustellen. Um möglichst
viele der gängigen Verseilanlagen darstellen zu können, wurden zusätzlich spezielle
Multifunktionsabwickeleinheiten entwickelt.
Die im Rahmen des Konstruktions- und Entwicklungsprozesses dieses Evaluationsmodells
gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse, legen den Grundstein für die Optimierung
aktueller Fertigungsprozesse zur Entwicklung innovativer Hochleistungskabel.
Bilder:
FH Trier - Verseilmodell_CAD: „CAD-Modell der Verseilanlage“
FH Trier - Verseilmodell_real: „Erster Prototyp der Verseilanlage“

Download Report