Toleranzen im Kabelbaum: warum Längen nie exakt sind

Warum eine Leitung kein Frästeil ist

Biegeschlaff heißt: Eine Leitung nimmt keine Druckkraft auf. Sie hängt durch, sie rollt sich ein, sie lässt sich strecken. Das Maß, das am Ende herauskommt, hängt deshalb immer davon ab, wie gemessen wurde. Mit ein wenig Zug an einem zwei Meter langen Strang liegt das Ergebnis schnell einige Millimeter über dem Wert, den dieselbe Leitung locker auf dem Tisch liegend zeigt. Bei weichen Mänteln ist der Unterschied größer.

Daraus folgt der wichtigste Satz dieses Beitrags: Eine Toleranzangabe ohne Messbedingung ist nicht prüfbar. Steht in der Zeichnung „1500 mm ±2 mm“ und sonst nichts, dann streiten Lieferant und Kunde im Reklamationsfall nicht über die Fertigung, sondern über die Messung. Beide können recht haben.

Die Frage lautet also nie, ob eine Länge streut. Sie lautet, wie stark sie streut, ab wann das stört und welches Maß überhaupt eine Funktion hat.

Woher die Abweichung kommt

Die Streuung entsteht nicht an einer Stelle, sondern über die ganze Prozesskette. Jeder Schritt bringt einen kleinen Beitrag mit, und die Beiträge sind unterschiedlich groß.

• Ablängen: Der Vorschub misst über Riemen oder Rollen. Schlupf, Außendurchmesser und Steifigkeit der Leitung wirken auf das Maß, deshalb wird die Maschine auf jede Leitung neu eingemessen.
• Vorgeschichte der Leitung: Ware von der Trommel bringt eine Krümmung und oft einen Drall mit. Frisch extrudierte Mäntel schwinden nach, der Mantel zieht sich also über Tage noch geringfügig zusammen.
• Temperatur: Kupfer dehnt sich um rund 17 Mikrometer je Meter und Kelvin, gängige Kunststoffmäntel um ein Vielfaches davon. Wer im kalten Wareneingang misst und in der warmen Montage nachmisst, bekommt zwei Werte.
• Verarbeitung der Enden: Abisolieren, Crimpen, das Einschieben bis zum hörbaren Rasten und das Aufschieben einer Tülle verschieben den Bezugspunkt um Zehntel bis Millimeter.
• Bündeln: Band, Geflechtschlauch und Wellrohr legen sich wendelförmig um den Strang. Der gebündelte Abschnitt wird dabei kürzer als die Summe der lose nebeneinander liegenden Leitungen.
• Verdrillen: Eine verdrillte Ader läuft auf einer Schraubenlinie. Sie braucht mehr Leitungslänge, als der verdrillte Abschnitt am Ende lang ist. Je kürzer die Schlaglänge, desto größer der Unterschied.
• Handhabung: Wie der fertige Kabelbaum abgelegt, verpackt und beim Kunden ausgerollt wird, entscheidet mit darüber, welches Maß das Messband zeigt.

Wo die Länge anfängt und wo sie aufhört

Die größte Einzelabweichung kommt weder von der Maschine noch vom Werkstoff. Sie kommt davon, dass zwei Leute von verschiedenen Punkten aus messen. Für dieselbe Leitung mit Steckverbinder sind drei Antworten üblich, und sie liegen weit auseinander:

• von Schnittkante zu Schnittkante, also nur die blanke Leitung
• von Kontaktstirnfläche zu Kontaktstirnfläche, der Kontakt zählt also mit
• von Gehäuseaustritt zu Gehäuseaustritt oder von Steckgesicht zu Steckgesicht

Abzweigmaße und die Toleranzkette

Ein Kabelbaum besteht selten aus einem einzigen Maß. Es gibt einen Hauptstrang, Abzweige und je Ast wieder eine Länge. Wenn eine Zeichnung alle Teilmaße eng toleriert und zusätzlich das Gesamtmaß eng toleriert, entsteht ein Widerspruch: Die Summe der Einzeltoleranzen ist rechnerisch größer als die Gesamttoleranz. Fertigen lässt sich das nur mit Glück, prüfen gar nicht.

Der Ausweg ist eine Entscheidung. Entweder werden alle Maße von einem gemeinsamen Bezugspunkt aus angegeben, dann addieren sich die Toleranzen nicht. Oder es wird als Kette gemessen, dann darf das Gesamtmaß keine eigene enge Toleranz mehr tragen. Beides ist zulässig, nur beides gleichzeitig nicht.

Genauso wichtig ist die Abstufung. In fast jedem Kabelbaum haben zwei oder drei Maße eine echte Funktion, weil sie einen Steckverbinder an einer festen Stelle im Gerät erreichen müssen. Der Rest ist Weg. Diese wenigen Maße gehören eng toleriert, alle anderen bewusst weit. Wer pauschal alles eng macht, erzeugt Prüfaufwand und Ausschuss ohne Nutzen, und das schlägt auf den Preis durch. Was sonst noch auf die Kosten wirkt, steht im Beitrag Kabelbaum-Kosten senken.

Was in die Zeichnung gehört

Viele Zeichnungen verweisen pauschal auf die Allgemeintoleranzen nach DIN ISO 2768-1. Für Kabelbäume ist das bestenfalls eine Hilfsgröße. Die Norm ist für feste Teile gedacht, ihre Nennmaßbereiche enden bei 4000 mm, und ein Strang von sechs Metern kommt darin nicht vor. In der Kabelkonfektion wird bei langen Leitungen deshalb häufig prozentual toleriert oder je Maß ein eigener Wert gesetzt.

Die folgenden Angaben reichen in der Regel aus, damit ein Kabelbaum eindeutig beschrieben ist:

• Bezugspunkt je Maß, benannt und in der Zeichnung eingetragen
• Messzustand: gestreckt, ohne Zug, auf ebener Fläche, bei Raumtemperatur
• Toleranz je Maß statt einer einzigen Pauschale für alles
• die zwei oder drei funktionskritischen Maße gekennzeichnet
• ob Abzweigmaße von einem gemeinsamen Punkt gelten oder als Kette
• Länge der bandagierten Abschnitte und der Wellrohre getrennt bemaßt
• wo eine Längenreserve oder eine Schlaufe gewünscht ist

Wie wir damit umgehen

Wir konstruieren Kabelsysteme mit EPLAN und klären die Bezugspunkte, bevor gefertigt wird. Fehlt in Ihrer Unterlage die Angabe, von wo aus gemessen wird, fragen wir nach, statt zu raten. Das ist der häufigste offene Punkt bei Anfragen und zugleich der, der am schnellsten geklärt ist.

In der Montage arbeiten wir am modularen Nagelbrett. Die zugehörige Zeichnung plotten wir auf dem eigenen A0-Plotter im Maßstab 1:1 aus und legen sie auf das Brett. Längen, Abzweige und Bündelabschnitte liegen damit durch die Stifte fest und sind wiederholbar, beim Muster wie in der Serie. Wie das im Einzelnen abläuft, steht im Beitrag Formbrett und Kabelbaummontage.

Seit 2006 fertigen wir Kabelsätze und Kabelbäume. Gefertigt wird in Kitzingen nach ISO 9001, Chargen und Prozesse sind seit 2019 vollständig rückverfolgbar. Schicken Sie uns Ihre Zeichnung oder Ihre Skizze über das Kontaktformular. Sind die Komponenten Lagerware oder vorhanden, liegt das Angebot in der Regel in 2 bis 3 Werktagen vor. Bei komplexen Kabelbäumen dauert es länger.