Mittler zwischen Maschinen

Steckverbinder - Sie bilden die Schnittstelle zwischen Maschinen, Anlagen und Komponenten wie Motoren, Steuerungen, Ventilen oder Sensoren. Ihre Bedeutung wird zunehmen, da für die Wartung oder Erweiterung von Produktionsanlagen weniger Zeit zur Verfügung steht.

10. Mai 2007

Ein nicht geeigneter Steckverbinder kann durchaus eine komplette Fertigungslinie lahmlegen. Diese auf den ersten Blick unscheinbaren Komponenten leisten also einen wichtigen Beitrag für einen reibungslosen Produktionsprozess. Zwar liegen die Materialkosten eines Steckverbinders über denen einer Direktverdrahtung, aber diese Einsparung wird in der Regel durch einen höheren Arbeitsaufwand und die damit verbundenen Lohnkosten wieder kompensiert. Insofern bildet eine Steckverbindung die wirtschaftlichere Lösung, insbesondere dann, wenn eine höhere Anzahl von Steckzyklen erforderlich ist.

Weltweit bieten über 1.000 Unternehmen Steckverbinder an. Zusammen erzielen sie einen Umsatz von rund 30 Mrd. Euro pro Jahr. Zu diesem Ergebnis kommt eine aktuelle Untersuchung des US-amerikanischen Marktforschungsinstituts Bishop Associates. Jeder Hersteller hat dabei mehrere Baureihen im Programm, manche davon sind standardisiert, andere kompatibel zu den Produkten von Wettbewerbern. Bei vielen Serien handelt es sich jedoch um hersteller- bzw. kundenspezifische Produkte.

Standards und Vorschriften

Die grundlegenden Eigenschaften von Industrie-Steckverbindern sind ursprünglich in der Norm DIN VDE 0627 festgelegt worden; mittlerweile ist an die Stelle dieser deutschen Norm die internationale Norm IEC 6984 (»Steckverbinder - Sicherheitsanforderungen und Prüfungen«) getreten. Darüber hinaus gibt es auch branchen- sowie länderspezifische Standards. So müssen etwa Steckverbinder, die auf Schiff en eingesetzt werden, das Gütesigel des Germanischen Lloyd tragen, während in explosionsgefährdeter Umgebung so genannte Ex-Prüfungen vorgeschrieben sind. Die wirtschaftliche Globalisierung macht zudem oft internationale Zertifikate erforderlich. Denn soll beispielsweise eine Maschine in die USA exportiert werden, geht dies nicht ohne eine UL-Zulassung (Underwriters Laboratories, Inc.). Schließlich sind auch gesetzliche Bestimmungen zu beachten. Ein Beispiel hierfür ist R0HS. Die Umsetzung erfordert von den Steckverbinder- Herstellern umfangreiche Maßnahmen, angefangen von der Untersuchung der betroffenen Baugruppen und Einzelteile über Hilfsstoff e und Fertigungsmittel wie beispielsweise bleifreies Lot bis hin zu kompletten Material- und Fertigungsprozessanpassungen.

Elektromechanische Eigenschaften

Die Funktionstüchtigkeit eines Steckverbinders wird in erster Linie durch elektromechanische Eigenschaften wie Betriebsspannung, Stromstärke, Polzahl, Steckzyklen und dem im Steckbereich zur Verfügung stehenden Raum bestimmt. Diese Parameter definieren zugleich sowohl die Baugröße und das Volumen des Gehäuses als auch die Größe und Anordnung der Kontakte. Ferner stellt die Isolierfähigkeit des Kunststoffes einen wichtigen Aspekt dar. Bei kleinen Strömen spielt zudem das Oberflächenmaterial der Kontakte eine entscheidende Rolle. Die besten Übertragungseigenschaften bietet Gold, das allerdings teurer ist als das gewöhnlich verwendete Nickel oder Zinn.

Neben der Leitfähigkeit des Oberflächenmaterials ist der Abstand zwischen den einzelnen Kontakten, also der Dimensionierung von Luft- und Kriechstrecken, ein maßgebliches Kriterium für die Auslegung eines Steckverbinders. Dies betriff t insbesondere den Einsatz in Datennetzen, die aufgrund starker induktiver Lasten - hervorgerufen etwa durch große Elektromotoren - elektrisch ›verschmutzt‹ sind.

Materialbeständig und dicht

Da Steckverbinder in ganz unterschiedlichen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, unterliegt das Material oft hohen Anforderungen. Eine besonders starke Beanspruchung tritt etwa bei großen Strömen in Verbindung mit einer hohen Umgebungstemperatur auf oder wenn die Steckverbinder aggressiven Chemikalien wie Reinigungs- und Lösungsmitteln ausgesetzt werden. Beim Einsatz im Außenbereich machen sich zudem Umwelteinflüsse wie UV- Strahlung und Ozon bemerkbar.

Ein weiterer Aspekt ist die Dichtigkeit der Verbindung. Denn in bestimmten Anwendungen kann sogar Staub die elektrischen Eigenschaften stark beeinflussen. Die Dichtheit von gesteckten Verbindungen wird mit dem so genannten IP-Schutz (International Protection) oder IP-Grad gemäß IEC 60529 angegeben. Dabei bestimmt die erste Ziffer den Schutz gegen Staub und die zweite den gegen Feuchtigkeit. Je höher die Zahl ist, desto besser ist auch der Schutz. Eine typische Schutzklasse für den Einsatz im industriellen Bereich ist IP 65, das heißt die entsprechenden Steckverbinder sind dicht gegen Staub und Strahlwasser.

Für eine einfache Konfektionierung und einen sicheren Kabelanschluss werden sowohl Schraubverriegelungen als auch Schnellmontagesysteme mit Rast-, Schnapp- oder Sicherungsbügelverriegelungen angeboten. Außerdem tragen auch unverlierbare Schrauben und integrierte Dichtungen dazu bei, die Installation zu vereinfachen und die Montagezeit zu reduzieren. Außerdem sollten die Steckverbinder über eine spezielle Codierung verfügen, damit sie nur in die passenden Gegenstücke gesteckt werden können. So lassen sich das versehentliche Vertauschen einer Verbindung und damit der mögliche Ausfall einer Maschine oder Anlage vermeiden.

Generell ist ein Trend zu komplett konfektionierten Leitungen, also Steckern mit angespritzten Kabeln, zu beobachten, weil diese Variante im Gegensatz zur lohnintensiveren Direktverdrahtung Kostenvorteile bietet. Der Steckverbinder-Hersteller trägt deshalb für das eingesetzte Kabel Verantwortung, insbesondere wenn Leitungen in Eigenfertigung konfektioniert werden. Auch hier gibt es je nach Anwendung verschiedene Anforderungen, vom Kunden selbst, aber auch durch gesetzliche Zulassungskriterien. Hierzu gehört die Verwendung bestimmter Materialien wie Gummi oder Neopren für den Außenbereich oder PVCLeitungen für die Lebensmittelindustrie. Oliver Götze, Product Manager lndustrial Connectors, Hirschmann Automation and Control/ps

FAKTEN

¦ Die stetig zunehmende Differenzierung der Anwendungen erfordert von Steckverbindern immer mehr Varianten.

¦ Gefragt sind neben großen Stückzahlen bei Standardartikeln auch kundenspezifische Lösungen in kleinen oder kleinsten Mengen.

¦ Auf der einen Seite wird in Großserien gefertigt auf der anderen müssen kundenspezifische Lösungen in kürzester Zeit realisieret werden.

¦ Der Steckverbindermarkt des 21. Jahrhunderts wird von hochwertigen Produkten mit einem guten Preis- Leistungs-Verhältnis geprägt sein.

Erschienen in Ausgabe: 03/2007