Phoenix Contact Steckverbinder-Einsätze flexibel kombinieren

Autor / Redakteur: Thomas Wolting / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Vor allem im Sondermaschinenbau benötigt man von schweren Steckverbindern nur geringe Stückzahlen eines bestimmten Typs. Doch modulare Steckverbinder-Einsätze ermöglichen es, auch dafür individuelle Lösungen zu konfigurieren, die sich rechnen.

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Bild 1: Datensteckverbinder im Heavycon EVO-Gehäuse: Die eingesetzten Module umfassen (von oben nach unten) RJ45-Steckverbinder für Daten, 12-poliger Signalstecker, 100-A-Axialschraubmodul zur Leistungsübertragung, LC-Modul für Lichtwellenleiter, Pneumatikmodul.
Bild 1: Datensteckverbinder im Heavycon EVO-Gehäuse: Die eingesetzten Module umfassen (von oben nach unten) RJ45-Steckverbinder für Daten, 12-poliger Signalstecker, 100-A-Axialschraubmodul zur Leistungsübertragung, LC-Modul für Lichtwellenleiter, Pneumatikmodul.
(Bild: Phoenix Contact)

Dynamische und flexible Produktionsprozesse sind nur mit dezentralen Aufbauten möglich – Maschinen und Anlagen werden dabei aus Funktionsbaugruppen zusammengestellt und montiert. Für zuverlässige Verbindungen werden Industriesteckverbinder benötigt, die auch für künftige Modifikationen und Erweiterungen flexibel genug sind. Heavycon Modular – eine neue Baureihe schwerer Steckverbinder von Phoenix Contact – bietet mit modularen Einsätzen interessante Lösungen (Bild 1).

Eine weitere Steigerung der Flexibilität bei Installation und Betrieb von Maschinen und Anlagen ist der nächste Schritt zur optimierten Fertigung – gemäß dem Konzept von Industrie 4.0. Schwere Steckverbinder zum Anschluss von Daten, Signalen und Leistung bieten dort eine kaum überschaubare Anzahl an Modulen und Gehäusen mit zahlreichen Konfigurationsmöglichkeiten.

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Steckverbinder für den störungsfreien Betrieb in der zeitgemäßen Produktion

Die Anlagensegmente, aus denen zeitgemäße und zukunftsweisende Produktionsanlagen bestehen, müssen für eine bestmögliche Performance individuell zusammengestellt werden – nur dann sind Produktionsaufträge von der Losgröße 1 bis zur Massenproduktion möglich. Gleichzeitig gilt es, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen und die Stillstandszeiten zu minimieren. All das sind wichtige Voraussetzungen, um die Wettbewerbsfähigkeit eines Unternehmens in einer Industrienation zu erhöhen und Arbeitsplätze langfristig zu sichern. Die Steckverbinder sollen individuell auf die Applikation abgestimmt sein, die Anforderungen der Umweltbedingungen erfüllen und einen störungsfreien Betrieb ermöglichen. Außerdem muss die Installation und Montage schnell und einfach erfolgen.

Snap-in-Rahmen verkürzen und vereinfachen die Installation

Bei der Konzeption der Steckverbinder-Baureihe Heavycon Modular konnten die Erfahrungen zusammengeführt werden, mit denen sich Phoenix Contact bei den unterschiedlichen Serien schwerer Steckverbinder einen Namen gemacht hat (siehe Kasten „MM Info“). Die einzelnen Module der neuen Baureihe werden in den dafür entwickelten Snap-in-Rahmen, der über einen Haltefedermechanismus verfügt, positioniert, dann eingerastet und fixiert (Bild 2). Die Module sitzen in der vorgesehenen Position fest in der richtigen Lage, ohne sich dabei unbeabsichtigt wieder lösen zu können. Zudem ist es ausgeschlossen, dass sie sich im Rahmen verkanten oder verschieben. Dadurch wird die Installation verkürzt und vereinfacht.

Auch wenn das Gehäuse bereits an der Anlage montiert wurde und der Snap-in-Rahmen eingesetzt ist, können die Module nachträglich in den Modulrahmen eingesetzt werden. Die Modulrahmen von Heavycon Modular stehen in den vier gängigen Gehäusebaugrößen HC-B6, HC-B10, HC-B16 und HC-B24 zur Verfügung – und zwar für 2, 3, 4 und 6 Module. Durch die schnelle Montage der Module und die optimierte Anschlusstechnik kann bis zu 40 % Installationszeit eingespart werden.

Datenübertragung in Kupfer und LWL

Sowohl der Datenaustausch zur Fertigungssteuerung der Anlage wie auch die Produktionsdaten selbst werden via Datenleitungen übertragen. Dabei können die Daten über geschirmte Kupferleiter wie auch per Lichtwellenleiter weitergereicht werden. Heavycon Modular stellt Module zum Anschluss von RJ45-Steckverbindern zur Verfügung, fertig konfektionierte und geprüfte RJ45-Patch-Leitungen sind ebenfalls einsetzbar (Bild 3). Zusätzliche Flexibilität erhält dieses System durch die IDC-Anschlusstechnik (Insulation Displacement Connector), die auch Verbindungen auf der Basis von RJ Industrial zulässt. Ein weiteres Datenmodul kann einen RJ45-Steckverbinder mit Crimpanschluss aufnehmen.

In einem anderen Steckverbindermodul der Baureihe Heavycon Modular, das für Industrial Ethernet im Gigabit-Bereich mit der Minimalanforderung der Übertragungsklasse Cat 6 konzipiert wurde, sind die Aderpaare auch im Steckverbinder geschirmt. Durch diese Gesamtabschirmumg innerhalb des Moduls werden die Daten störungsfrei übertragen. Bei Applikationen, die wegen extrem hoher EMV-Belastungen auf Lichtwellenleiter setzen, können sowohl SC- als auch LC-Kontakte von Phoenix Contact eingesetzt werden. Um die Installation und Inbetriebnahme zu vereinfachen, kann auf unterschiedlich konfektionierte Lichtwellenleiter zurückgegriffen werden. In diesem Fall ist die Anwendung durchgängig von der Anlagen- bis hin zur Netzwerktechnik.

Komfortable Signalübertragung

In der Regel werden Anlagen mit einem hohen Automatisierungsgrad über Ethernet-basierte Protokolle gesteuert – Signale von Sensoren und Aktoren werden dann ebenfalls über entsprechende Steckverbinder angeschlossen.

Auch dort sind diverse Rahmenbedingungen einzuhalten. In der Signaltechnik werden häufig geringe Ströme auch im Milli-Ampere-Bereich genutzt. Deshalb werden Kontakte mit Goldoberfläche eingesetzt, um die Signale optimal und unverfälscht zu übertragen. Bei Anwendungen mit höheren Strömen werden auch Kontakte mit Silberoberfläche genutzt. Zu diesem Zweck verfügen die Steckverbinder von Heavycon Modular über Einzelmodule mit 12, 17 und 25 Kontakten, die sowohl Kontakte mit Gold- als auch mit Silberoberfläche aufnehmen. Ein reiner Signalsteckverbinder kann mit maximal 6 Modulen ausgestattet werden. Bei 25 Kontakten pro Modul ergibt sich eine Packungsdichte von 150 Kontakten pro Steckverbinder.

Leistung über Push-in-Anschluss einfach montieren

Die wachsenden Anforderungen, die an Maschinen und Anlagen gestellt werden, müssen an die Anschlussthematik der Leitungen und Kabel durchgereicht werden, sodass auch diese ständig optimiert werden. Der Push-in-Anschluss, den Phoenix Contact zunächst für das Reihenklemmensystem Clipline Complete auf den Markt gebracht hatte, ist auch beim Anschluss von schweren Industriesteckverbindern inzwischen weitgehend am Markt etabliert. Auch bei den 5-poligen Leistungsmodulen von Heavycon Modular steht der Push-in-Anschluss zur Verfügung – und unterstützt so die einfache und schnelle Montage (Bild 4).

Beim Anschluss werden die Einzellitzen mit einer Aderendhülse versehen. Die vorbereitete Litze muss nur in die Kontaktkammer eingeschoben werden – schon ist der langlebige und vibrationssichere Anschluss hergestellt. Das kompakte Push-in-Modul ist bis 400 V und 16 A einsetzbar. Zusätzlich stehen zahlreiche Leistungsmodule für Spannungen bis 5000 V und Ströme bis 200 A zur Verfügung. Wegen der praxiserprobten Anschlusstechniken der verschiedenen Leistungsmodule mit Crimp- und Axialanschluss lassen sich die Heavycon Modular recht flexibel anwenden.

Die Vorteile im Überblick

Modulare Einsätze ermöglichen die Kombination verschiedener Schnittstellen in einem Steckverbinder. Das lässt sich zwar auch in einem festen Kontakteinsatz realisieren, ist aber mit Werkzeugkosten oder Mindestabnahmemengen für den Anwender verbunden. Für Anwender, die flexibel sein müssen oder wie im Sondermaschinenbau nur geringe Stückzahlen eines Typs benötigen, würde sich das nicht rechnen. Die modularen Einsätze sind eine ideale Lösung, weil sich jeder Anwender aus den unterschiedlichen Modulen wie in einem Baukasten seinen individuellen schweren Steckverbinder zusammenstellen kann.

Neuartig ist der Snap-in-Rahmen – ein Halterahmen mit Rastprinzip, der die Montage im Vergleich zu den marktüblichen Montagearten erheblich vereinfacht. Die schweren Steckverbinder widerstehen Schmutz, Wasser, Vibrationen und hohen mechanischen Belastungen und sind bis hinauf zur Schutzart IP69K dicht. Mit den kombinierbaren Gehäusen aus den unterschiedlichen Heavycon-Bauserien und den passenden Kontakteinsätzen wird jede Installation einfach, schnell und sicher durchgeführt.

* Dipl.-Ing. Thomas Wolting ist Mitarbeiter im Produktmarketing Industrial Field Connectivity bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in 32825 Blomberg

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