Stromschiene oder Energiekette?

Für Maschinenbauer ist es ein Kinderspiel, Maschinen und Anlagen zu elektrifizieren und entsprechende elektrische Leitungen zu verwenden. Komplizierter wird es, wenn angeschlossene Maschinenteile bedingt durch ihre Funktion über längere Distanzen dynamisch arbeiten und dabei trotzdem mit Elektrizität versorgt werden müssen. Energieführungslösungen wie Stromschienen treten häufig an ihre Grenzen. Schnelle montierbare Energiekettensysteme aus Hochleistungskunststoffen wie zum Beispiel die Autoglide 5 von Igus können eine kostengünstige und zuverlässige Lösung sein.
 Die Autoglide 5-Energiekette von Igus eignet sich für die Strom- und Datenübertragung in engen kompakten Räumen und bei schnellen Gassenfahrten.
Die Autoglide 5-Energiekette von Igus eignet sich für die Strom- und Datenübertragung in engen kompakten Räumen und bei schnellen Gassenfahrten.Bild: Igus GmbH

Eine der bewährtesten Energiezuführungen sind Stromschienen. Sie sind fast so alt wie die Elektrizität selbst. Gleitet ein Stromabnehmer die elektrifizierte Schiene entlang, gelangt der Strom zum Konsumenten. Ein simples Prinzip, das in zahlreichen Branchen zum Einsatz kommt, etwa bei In- oder Outdoorkranen, Elektrohängebahnen, Elektrozügen, Regalbediengeräten (RGB) oder Querverschiebewagen (QVW). Die millionenfache Verwendung von Stromschienen hat Gründe. Die Investitionskosten sind gering und die Montage ist unkompliziert und zeitsparend. Zudem sind die Systeme kompakt und raumsparend und punkten somit besonders bei Anlagen, wo jeder Zentimeter freier Platz wertvoll ist zum Beispiel in einem Hochregal. Jedoch ist kein System, das die Energieversorgung in bewegten Anlagen übernimmt, perfekt. Auch Stromschienen haben Nachteile, die Anwender seit Jahren beklagen. Welche? Stromschienen können störanfällig sein. Nicht selten kommt es vor, dass sich in Lagerstätten Staub (zum Beispiel Kartonstaub) auf den offenen Litzen absetzt und die Stromübertragung unterbricht. Das impliziert schon den weiteren Nachteil. Stromschienen sind nicht wartungsfrei. Neben der regelmäßigen Reinigung der stromführenden Schienen gehören zu den klassischen Verschleißteilen die Kohlen der Stromabnehmer. Sie übertragen die elektrische Energie vom stromführenden Leiter auf die elektrisch betriebene Anlage. Der Verschleiß variiert – je nachdem, wie viel Strom fließt und wie schnell sich das RBG oder QVW bewegt. In jedem Fall kommt es während des Austauschs zum ungewollten Stillstand der Anlage. Ein weiterer Nachteil: Die Kohlen der Stromabnehmer erzeugen Feinstaub. Somit sind Stromschienen für strenge Hygienebereiche und Reinraumumgebungen ungeeignet. Das gilt auch für Umgebungen, in denen explosive und leicht brennbare Produkte wie Alkohol oder chemische Artikel lagern. In solchen Bereichen sind offene elektrische Kontakte schlichtweg verboten, da sie „brandgefährlich“ sind. Stromschienen sind zudem in der Regel auf die Übertragung von elektrischer Energie, also Strom beschränkt. Doch was ist im Zeitalter von Industrie 4.0 mit Leitungen für Ethernet, Sensoren und Kamerasysteme? Viele Anwender von Stromschienen nutzen für die Datenübertragung separate Systeme, wie zum Beispiel Funk (W-Lan) oder optische Datenübertragung.

 Energieketten eignen sich für 
Verfahrwege bis zu 1.000m.
Energieketten eignen sich für Verfahrwege bis zu 1.000m.Bild: Igus GmbH

Die Alternative zu Stromschiene: Energieketten

Stromschienen sind nicht die einzige Möglichkeit, um bewegte Maschinen und Anlagen mit Energie zu versorgen. Etabliert haben sich in der Industrie auch Energieketten aus Hochleistungskunststoffen – auch Energieführungsketten oder Schleppketten genannt. Sie bestehen aus Seitenlaschen, die an der Ober- und Unterseite durch Stege verbunden sind und ermöglichen eine sichere Führung von elektrischen Leitungen und Schläuchen für anderen Medien. Zum Einsatz kommen Energieketten mittlerweile in nahezu allen Branchen, überall dort, wo auch Stromschienen zu finden sind – unter anderem in Kranen, RGB und QVW. Zum Portfolio der Hersteller wie Igus zählen kleinste Energieführungsketten, mit einer Innenhöhe von nur 5mm bis hin zu echten Giganten mit einer Innenhöhe von 350mm. Energieketten können mittlerweile für Verfahrwege über 1.000m eingesetzt werden. Anders als Stromschienen sind Energieführungsketten nahezu wartungsfrei; selbst in rauen Umgebungen. Energieketten, welche aus Hochleistungskunststoffen bestehen, können UV-Licht, aggressiven Chemikalien, Salzwasser und kurzzeitige Temperaturen zwischen -40°C und +130°C standhalten. Die Systeme sind oftmals jahrelang ohne Probleme im Einsatz. Sie erfordern in der Regel lediglich eine grundlegende visuelle Inspektion, um sicherzustellen, dass sie in betriebsfähigem Zustand sind. Energieketten aus Kunststoff lassen sich mit Systemen für die vorausschauende Wartung und/oder Zustandsüberwachung ausstatten oder nachrüsten. Defekte werden erkannt, bevor sie entstehen, Stillstandzeiten oder ungeplante Ausfälle werden vermieden, Reparaturzeiten durch den frühzeitigen Eingriff verkürzt, die Maschinenverfügbarkeit steigt und die Wartungskosten sinken. Wartungsrundgänge auf Verdacht entfallen, Mitarbeiter können effektiver eingesetzt werden und Maschinen und Anlagen haben eine längere Lebensdauer. Durch dieses System erfüllen Energieketten heute schon die Anforderungen von Industrie 4.0.

 Energieketten führen 
Energie, Daten, Luft und 
Flüssigkeiten in einem System.
Energieketten führen Energie, Daten, Luft und Flüssigkeiten in einem System.Bild: Igus GmbH

Ein System für alle

Alle Arten von Leitungen und Schläuchen lassen sich mit einem einzigen Energiekettensystem führen. Nicht nur Motorleitungen, sondern auch Steuerleitungen, Bus-/LwL-Kabel und Schläuche für Luft, Wasser, Hydraulik und andere Medien. Gerade bei der Datenübertragung ist die Energiekette ganz klar im Vorteil gegenüber der Stromschiene. Im Vergleich zur Stromschiene, wo alternative Datenübertragungssysteme genutzt werden müssen, wie zum Beispiel Funk (W-Lan) oder Optik, kann in einer Energiekette eine feste Datenleitung (Bus- oder Lichtwellenleitung) verwendet werden. Störungen durch Interferenzen oder wie bei der Optik durch Staub oder Nebel sind ausgeschlossen. Einer der wichtigsten Vorteile der Energiekette. Darüber hinaus sind die Systeme abriebarm. Sie erzeugen kaum Feinstaub. Somit sind sie beinahe alternativlos für Anwendungen in der Lebensmittelindustrie und Pharmazie. Energieketten eignen sich ebenso für Ex-Zonen, wenn sie aus einem leitfähigen ESD-Material gefertigt sind.

 Bei Anwendung in Regalbediengeräten sorgen Autoglide 5-Energieketten zuverlässig für die Übertragung von Energie und Daten.
Bei Anwendung in Regalbediengeräten sorgen Autoglide 5-Energieketten zuverlässig für die Übertragung von Energie und Daten.Bild: Igus GmbH

Kostenfaktor: Lange Wege

Kostentechnische Nachteile ergeben sich bei der Energieführung über lange Wege. Warum? Energieketten benötigen ab einer gewissen Länge in der Regel eine Führungsrinne, um seitlichen Versatz zu verhindern. Bei sehr langen Wegen besteht zudem die Gefahr, dass die Ketten im Schubbetrieb nach oben ausscheren können und damit einen Defekt verursachen. Um dieses von vorneherein zu verhindern, sind unter Umständen mechanische und elektronische Systeme erforderlich, welche die Anlage in einem solchen Fall abschalten. Sowohl Führungsrinne als auch Not-Aus-Systeme treiben die Systemkosten nach oben. Dazu kommen noch erhöhter Montageaufwand und -zeit und nicht zuletzt der erweiterte Bauraum, der für dieses System benötigt wird. Ein weiterer Kostenfaktor: Die in einer Energiekette verwendeten Leitungen sind speziell für dynamische Anwendungen konzipiert. Der spezielle Aufbau der elektrischen Leitungen führt natürlich dazu, dass diese im Vergleich zu Standardleitungen teurer sind.

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