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Industriegerechte Verbindungstechnik Vielfalt für optimalen Anschluss

| Autor / Redakteur: Helmut Friedrich* / Kristin Rinortner

Die Verbindungstechnik hat sich in den letzten drei Jahrzehnten grundlegend weiterentwickelt. Heutzutage wird sie sehr differenziert den zahlreichen Applikationsfeldern angepasst. Daneben stehen Anschlusskomfort, kompakte Bauweise, Qualität, hohe Schutzgrade, Langzeitstabilität und „Feldkonfektionierbarkeit“ im Mittelpunkt.

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Bild 1: Leistungsprintklemmen und -Steckverbinder Combicon power können Ströme bis 125 A bei Leiterquerschnitten bis 35 mm2 übertragen
Bild 1: Leistungsprintklemmen und -Steckverbinder Combicon power können Ströme bis 125 A bei Leiterquerschnitten bis 35 mm2 übertragen
( Archiv: Vogel Business Media )

Die industrielle Verbindungstechnik hat bereits mehrere Evolutionsschritte durchlaufen und steht vor weiteren Veränderungen. Bei industriellen Applikationen ist die Reihenklemme das Rückgrat der elektrischen Verbindungstechnik im Schaltschrank. Reihenklemmen – vielfach weiterentwickelt und als durchgehender verbindungstechnischer Systembaukasten verfügbar – zeichnen sich vorrangig durch ihre flexiblen Einsatzmöglichkeiten aus. Doch der zunehmende Einsatz elektrischer respektive elektronischer Geräte forderte eine eigene industriegerechte Anschlusstechnik.

Industriegerechter Geräteanschluss

Für den Anschluss peripherer Leitungen an das Gerät entwickelten sich Printklemmen sowie feldkonfektionierbare Linearsteckverbinder quasi zum Standard. Dabei wird die Leiter-Anschlusstechnik vom klassischen Schraubanschluss und verschiedenen Federanschlusstechnologien dominiert. Der Schneidklemmenanschluss ist statt dessen oft in speziellen Anwendungen anzutreffen.

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Die nahezu unüberschaubare Varianz der vom Kunden anzuschließenden Kabel erschwert das Entwickeln eines einzigen kompakten und ökonomischen Kontaktelements. Für Anwendungbereiche, in denen die Bandbreite der zulässigen Kabel limitiert ist, wie beispielsweise bei RJ45-Steckverbindern für die Netzwerktechnik, hat sich das Kontaktprinzip hervorragend bewährt.

Die dezentrale Anordnung von Automatisierungsbausteinen im Feld bedingt eine weitere Familie von Steckverbindern – solche mit einem höheren Schutzgrad gegenüber Umgebungseinflüssen wie Feuchtigkeit oder aggressiven Substanzen. Insbesondere der Anschluss von Sensoren und Aktoren mit standardisierten Rundsteckverbindern an vorgefertigte Verteilerboxen findet immer mehr Anwender. Diese Steckverbinder ermöglichen einen zügigen und fehlerfreien Austausch einzelner Komponenten sowie eine schnelle Montage vor Ort.

Auf diese Weise lässt sich der Kostenaufwand für Wartungs- und Montagearbeiten erheblich reduzieren. Von verschiedenen Herstellern wurden in letzter Zeit zudem neue Ansätze zur Verriegelung der Steckverbinder am Gerät vorgestellt, die eine weitere Zeitersparnis bei der Montage versprechen.

Innovation durch Zusammenarbeit der Hersteller

Das Feld der industriellen Steckverbinder ist von einer regen Innovationstätigkeit gekennzeichnet – dazu zählt auch der Bereich der Leistungselektronik. Durch gemeinsame Anstrengungen führender Steckverbinder- und Leiterplattenhersteller ist das Übertragen von Strömen größer 100 A an die elektrotechnische Schaltung auf der Leiterplatte in der Großserie heutzutage Realität (Bild 1). Durch neuartige Ideen des Leiterbahnaufbaus auf der Leiterplatte konnte die konventionelle Stromschienentechnologie ersetzt werden. Das ermöglicht beispielsweise eine kostengünstige Realisierung von Stromversorgungen oder Frequenzumrichtern.

Ein weiteres Beispiel grundlegender Weiterentwicklungen ist die Through-Hole-Reflow-Technologie. Mit ihr ist es möglich, Steckverbinder in einem Arbeitsgang mit den SMD-Bauelementen in einem Standard Reflow-Ofen zu verlöten (Bild 2). Das erspart den bis dahin notwendigen manuellen Lötvorgang für Steckverbinder auf SMD-Platinen. Erst durch den Einsatz neuartiger Kunststoffe konnten die Steckverbinder die hohen Temperaturbelastungen eines Reflow-Ofens unbeschädigt überstehen.

Industrielle Netzwerke – zwei Ansätze im Wettstreit

Die hohen Datenübertragungsraten heutiger industrieller Netzwerke erfordern eigens hierfür konzipierte Steckverbinder (Bild 3). Dabei stehen zwei Ansätze im Wettstreit. Der eine basiert auf dem aus der Bürowelt bekannten RJ 45-Konstruktionsprinzip, der andere ist eine spezielle Ausgestaltung der weit verbreiteten M12-Rundsteckverbinder. Dies gilt für eine Kupfer-basierte Verkabelung – hinzu kommt noch die optische Datenübertragung.

Die Vorteile von Lichtwellenleitern, vor 20 Jahren in der Telekommunikation bereits Standard, machen sie auch für industrielle Anwendungen zunehmend attraktiver. Hauptargument für den Einsatz von Lichtwellenleitern ist ihre hohe Störsicherheit, die Potenzialtrennung sowie die hohe Datenübertragungsrate. Entsprechende LWL-Steckverbinder werden von verschiedenen Herstellern angeboten.

Ursprünglich versuchte man, die Steckverbinder für Netzwerke international zu standardisieren und zu limitieren. Getrieben von der Vielfalt der Anwendungen ist jedoch mittlerweile eine größere Zahl unterschiedlicher Steckgesichter entstanden und weitere lassen sich vorhersehen.

Was die Zukunft bringt

Welcher Trend zeichnet sich für die Zukunft ab? Die Anforderungen an die Elektromechanik für richtungweisende Geräte steigen. Die Anschlusstechnik wird immer differenzierter an die verschiedenen Applikationsfelder angepasst. Dadurch wird sich das Angebot weiter aufspalten. Im Mittelpunkt des Kundeninteresses stehen Produkte mit optimalem Nutzen – zum Beispiel Zeitersparnis, Anschlusskomfort, Qualität, Langzeitstabilität, kompakte Bauweise oder günstige Gesamtkosten.

*Dipl.-Phys. Helmut Friedrich ist Leiter des Geschäftsbereichs Geräteanschlusstechnik bei der Phoenix Contact GmbH & Co. KG in Blomberg.

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