Kontaktstarke Allrounder

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Elektrotechnik – Rundsteckverbinder werden immer leistungsfähiger bei immer kleineren Baugrößen. Phoenix Contact bietet dazu ein umfangreiches Produktprogramm von M5 bis M58, gerade oder gewinkelt, umspritzt oder vor Ort konfektionierbar.

18. März 2015

Zu den häufigsten elektrotechnischen Bauelementen von industriellen Maschinen, Anlagen und Geräten gehören runde Steckverbinder unterschiedlicher Größenklassen zum Trennen und Verbinden von Leitungen für Daten, Signale oder elektrische Energie. Die Anforderungen an Rundsteckverbinder unterscheiden sich je nach Einsatzart deutlich. Für die Übertragung von Daten zum Beispiel müssen die Kontakte besonders gegen Störsignale geschirmt sein, bei der Signalübertragung dagegen soll ein einzelner Steckverbinder oft für eine Vielzahl einzelner Kanäle ausreichen. In einem modernen M12-Steckverbinder können dafür bis zu 17 Pole untergebracht werden. Andererseits erlauben die relativ kleinen M12-Steckverbinder heute die Übertragung von Strömen bis zu 16 Ampere, etwa zur Versorgung von Antrieben. Mit Steckverbindern der Größe M58 sind sogar Ströme bis zu 150 Ampere möglich.

Die Produktvielfalt und Einsatzgebiete kennen dabei offenbar keine Grenzen, dennoch behaupten sich zwei Trends: So werden Rundsteckverbinder zum einen immer leistungsfähiger bei zugleich immer geringeren Baugrößen, zum anderen kommen immer neue Übertragungs- und Anschlussarten hinzu. Spezialisten wie der ostwestfälische Hersteller Phoenix Contact mit Sitz in Blomberg bieten deshalb heute ein umfassendes Programm an Rundsteckverbindern für nahezu alle industriellen Anwendungen in Größen von M5 bis M58.

Alles in einem

Die gängigen Anforderungen an Steckverbinder durch Anwender aus der Industrie sind heute zum einen immer kürzere Zeiten für Montage, Installation, Inbetriebnahme und Wartung sowie zum anderen ein sicherer und zuverlässiger Betrieb der Geräte und Betriebsmittel auf lange Sicht. Aktuell wächst zudem das Interesse an sogenannten Hybrid-Steckverbindern, die gleich mehrere Funktionen in sich vereinen. So überträgt beispielsweise der Steckverbinder M23 Hybrid von Phoenix Contact gleichzeitig Signale, Daten und Leistung. Für die Leistungsübertragung besitzt der Steckverbinder dazu vier berührungssichere Zwei-Millimeter-Kontakte, über die sich beim Betrieb an 630 Volt AC oder 850 Volt DC ein Strom von 30 Ampere sicher übertragen lässt. Zum Anschluss stehen Crimp-Kontakte für einen Querschnitt bis vier Quadratmillimeter zur Verfügung.

Gleichzeitig besitzt der Hybrid-Steckverbinder ein Cat5-Element, mit dem nahezu alle gängigen Bussysteme sowie kundenspezifische Datenschnittstellen verkabelt werden. Der integrierte Datenstecker ist als Sternvierer mit 0,8-Millimeter-Kontakten ausgeführt, die nicht nur deutlich robuster sind als kleinere Kontakte, sondern zudem eine einfache und sichere Konfektionierung erlauben. Für zahlreiche Anwendungen stehen zudem vier Signalkontakte mit einem Quadratmillimeter Querschnitt zur Verfügung, über die sich zum Beispiel eine Steuerelektronik mit Strömen bis 8 Ampere versorgen lässt.

Bei Anwendungen, die keine geschirmten Datenschnittstellen erfordern, kann anstelle des Daten-Elements auch ein weiteres vierpoliges ungeschirmtes Signal-Element zum Einsatz kommen. Damit steht bei, sonst unveränderten Leistungsmerkmalen der Power-Kontakte, ein Steckverbinder mit acht 1-Millimeter-Signalkontakten zur Verfügung.

Ein wichtiges Kriterium bei der Wahl eines Steckverbindersystems ist auch der erforderliche Zeitaufwand bei der Installation. Zeit gewinnen lässt sich dabei nicht nur durch eine Verringerung der Anzahl an einzelnen Steckverbindern, wie im Falle der Hybrid-Steckverbinder, sondern andererseits auch durch eine möglichst kurze Zeitspanne für den Anschluss des Steckverbinders selbst. Phoenix Contact bietet dazu die Schnellverriegelung Speedcon, mit der sich die Rundsteckverbinder auch unter schwer einsehbaren Bedingungen einfach stecken und mit nur einer Viertelumdrehung verriegeln lassen. Dichtigkeit und Rüttelfestigkeit bleiben dabei unverändert wie beim konventionellen Schraubgewinde.

Einfache Verkabelung

Neue Optionen bieten moderne Steckverbinder auch für den Aufbau der Verkabelungstopologie von Feldgeräten. So war eine serielle Verkabelung hier bisher fast nur in Zusammenhang mit Bussystemen bekannt, während frequenzgeregelte Antriebslösungen über eine sternförmige Verteilung zwischen Schaltschrank und Motor versorgt wurden. In vielen Fällen lassen sich eine serielle Versorgung und Ansteuerung von Antriebssystemen mit Leistung, Signal und Daten jedoch auch über geeignete Hybrid-Servo-Leitungen realisieren. Dazu besitzt jeder Teilnehmer zwei Gerätesteckverbinder, die jeweils mit Stift oder Buchse bestückt werden. Eine solche serielle Verbindung erspart nicht nur Platz im Schaltschrank, sondern macht zudem die Maschinen- und Anlagenverkabelung insgesamt übersichtlicher, wodurch der Aufwand für die Installation weiter sinkt. Die Schnellverriegelung Speedcon ermöglicht es dabei, einen Motor mit zwei Handgriffen blitzschnell anzuschließen.

Klassische Steckverbinder für die Montage im Feld bestehen aus einzelnen Komponenten und müssen aufwendig einzeln konfektioniert werden. Gerade bei kleinen Stecker-Komponenten haben die Konstrukteure bei Phoenix Contact deshalb auf eine möglichst geringe Teilevielfalt bei eindeutig identifizierbaren Komponenten Wert gelegt. Eine Verwechslung ähnlicher Bauteile wird somit unwahrscheinlicher und die Gefahr einer fehlerhaften Montage deutlich reduziert. Dennoch bleibt dieses zeitraubende Verfahren fehleranfällig mit dem Risiko von kostspieligen und kaum kalkulierbaren Arbeitsverzögerungen.

Abhilfe schaffen hier kunststoffumspritzte Rundsteckverbinder. Dazu bietet Phoenix Contact ein durchgängiges Steckerprogramm in den Größen M5, M8, M12, M17, M23 und M40, das speziell für die rauen Umgebungsbedingungen im Maschinen- und Anlagenbau entwickelt wurde. Die Steckverbinder sind mit unterschiedlichen Leitungen verfügbar und optimal vor Feuchtigkeit und Verschmutzung geschützt.

Selbstjustierende Verschraubung

Ein wichtiger Parameter beim Einsatz von Steckverbindern ist auch ein möglichst reibungsloser Übergang zum jeweiligen Gerät. Speziell Lösungen in Schutzart IP67 erfordern hier ein optimales Zusammenspiel zwischen den Leiterplatten-Komponenten und der Gehäusemechanik. Zugleich müssen die Kontakteinsätze auf der Leiterplatte trotz der Toleranzen, die der Lötprozess mit sich bringt, mit ihren mechanischen Ports zu den Gehäusedurchführungen passen, damit sich die bestückte Leiterplatte exakt in das Gehäuse einsetzen lässt. Bei der Produktion wird dafür oft auf Hilfsmittel zurückgegriffen, etwa auf Montageschablonen oder auf eine besonders exakte und deshalb aufwendige CNC-Fertigung.

Eine erhebliche Reduzierung dieses Aufwands ermöglichen dagegen die neuen toleranzausgleichenden M12-Gehäuseverschraubungen, die Phoenix Contact entwickelt hat. Die innovativen Verschraubungen für IP67-Geräte-Ports bieten erhebliche Vorteile bei der Fertigung sowie bei der »Hochzeit« von Leiterplatte und Gehäuse, da sie auf einfachste Weise sowohl Fertigungstoleranzen von Leiterplatten als auch Gehäusebohrungen ausgleichen. Für die Montage des selbstjustierenden Systems genügt es, die M12-Verschraubung zu montieren, danach den Kontaktträger und die Verschraubung zusammenzuführen sowie zuletzt den Geräteanschluss zu verriegeln. Endgültig arretiert wird der Port dann selbsttätig durch das Verschrauben des Kabelsteckverbinders. Das Anzugsdrehmoment der Verriegelungsschraube zeigt dabei eine doppelte Wirkung.

Konfektionierung nach Wunsch

Eine wichtige Rolle neben einer breiten Produktpalette und vielen kundenspezifischen Varianten spielt für den Anwender vor allem die schnelle Verfügbarkeit von Steckverbindungen. Der Produktionsbereich Kabelkonfektionen bei der Phoenix Contact Connector Technology GmbH am Standort Herrenberg stellt deshalb eine große Auswahl gängiger Leitungen für industrielle Anwendungen mit unterschiedlichen Kabellängen ab Lager zur Verfügung, aus denen der Anwender die für ihn passende Lösung auswählen kann. Dabei lassen sich auch Kabelbeschriftungen und Etiketten kundenspezifisch gestalten. Auch umspritzte Steckverbinder können an vielfältige Anforderungen angepasst werden. Typische Varianten sind hier zum Beispiel ein- oder beidseitige Umspritzungen oder Anschlusskombinationen mit Produkten anderer Hersteller. Für kundenindividuelle Lösungen ist die Umspritzung zudem in mehreren UL-zugelassenen Farbvarianten sowie auf Wunsch mit einem integrierten Logo des jeweiligen Unternehmens erhältlich.

Auf einen Blick

- Die Phoenix Contact GmbH & Co. KG ist ein führendes Unternehmen im Bereich der elektrischen Verbindungs- und Interfacetechnik sowie der industriellen Automatisierungstechnik.

- Das Produktsegment Rundsteckverbinder zur Übertragung von Daten, Signalen und Energie umfasst eine Vielzahl von Bauformen, Größen und Varianten für unterschiedliche Anwendungen.

- Hannovermesse: Halle 9, Stand F40

Erschienen in Ausgabe: 02/2015