HARTING Deutschland GmbH & Co. KG

x-codierter M12-Schraub- (links) und M12-PushPull-Kabelstecker (Mitte) sowie Buchse.

Bild: Harting

Montagezeit sparen Steckverbinder mit Push-Pull-Verriegelungen

25.09.2018

Steckverbinder müssen schnell, einfach und sicher zu bedienen sein. Mit Push-Pull-Verriegelungen können Servicetechniker Montagezeit sparen und bekommen eine eindeutige Rückmeldung über den korrekten Anschluss von Data, Signal und Power.

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Schnittstellen in industriellen Anwendungen unterliegen erhöhten Ansprüchen. Auf der einen Seite sind es äußere Faktoren wie Feuchtigkeit, Staub, Schadgase oder Vibrationen, die eine Verbindung beeinträchtigen und stören können. Auf der anderen Seite stehen die Handhabung und Bedienungsfreundlichkeit durch Fachkräfte. Die richtige und damit sichere Handhabung und Verbindung von Schnittstellen im professionellen Arbeitseinsatz ist ein nicht unerheblicher Faktor.

Der Schutz einer Verbindung hat, um den schlimmsten Fall einer Anlagenstörung oder Zerstörung zu verhindern, höchste Priorität. Aufgrund dessen spielen rein technische Aspekte der Widerstandfähigkeit und die gleichzeitige Bedien­barkeit Hand in Hand.

Einfachere Bedienung notwendig

Im B2B-Bereich geht es oftmals um eine größere Anzahl an Verbindungen, die im Servicefall getrennt und im Anschluss auch wieder verbunden werden müssen. Stecken und Ziehen müssen demnach auch in einem vertretbaren Zeitrahmen zu bewerkstelligen sein. Rechnet man die einzelne Zeitersparnis hunderter oder tausender Verbindungen eines Betriebsjahres zusammen, wird ein deutliches Einsparungspotenzial deutlich. Über die Jahre haben Unternehmen auf diese Weise verschiedenste Formen von Steckverbindern entwickelt und am Markt etabliert. Die Abdichtung und Resistenz der Verbindung gegen Schmutz oder unbeabsichtigtes Lösen durch Vibrationen oder Bediener werden in der Regel durch eine Verriegelung hergestellt.

Der daraus resultierende Montageaufwand ist recht zeitintensiv und bedarf geschulten Service- und Montagepersonals sowie verschiedener Werkzeuge, die ein Monteur verlieren oder falsch bedienen kann. Die Bedienung muss also deutlich einfacher, schneller und gleichzeitig sicherer werden.

Passendes Werkzeug oft nicht zur Hand

Um industrielle Steckverbinder zu sichern, haben sich zahlreiche Mittel etabliert. Die Vielfalt an Formen, Materialien, Kontaktanzahl, Größen und Verriegelungsmechanismen für die verschiedensten Aufgaben ist beachtlich. Dies können ganz klassisch Schrauben sein, wie sie bei D-Sub Miniatur-Steckverbindern zu finden sind, eine Verschraubung des Steckers selbst, wie im Rundsteckverbinder-Bereich oder auch Clips oder Hebel bei RJ45, um nur einige der Möglichkeiten zu nennen.

Über diese Systeme wird neben der Verriegelung der elektrischen Verbindung auch der notwendige Druck auf Dichtungen ausgeübt, um die Verbindung vor Außeneinflüssen zu schützen. Zumindest wenn es um den Einsatz von IP65/67-Lösungen geht. In vielen Fällen bedarf es dafür fest definierter Anzugsdrehmomente. In der Montage im Feld sind Begleitdokumente und notwendige Drehmomentwerte jedoch nicht immer parat oder das passende Werkzeug ist nicht zur Hand. Ab diesem Punkt wird es schwierig.

Werden Drehmomente an Schraubverriegelungen unterschritten, drohen diese, sich unter Vibrationen zu lösen, und Dichtungen schließen nicht ordentlich ab. Werden Drehmomente nach dem Sprichwort „Viel hilft viel“ überschritten, drohen Gewinde zu zerstören oder Dichtungen zu zerquetschen. Ist das passende Werkzeug nicht zur Hand, kann die Montage oft gar nicht durchgeführt werden. Im spontanen Servicefall geht hier wertvolle Zeit verloren und Anlagen stehen still.

Stecken wie zuhause

Im Deutschen stammt der Begriff Steckverbinder vom Verb „stecken“ ab. Getreu diesem Ursprung werden bei Harting immer mehr Gerätesteckverbinder mit der PushPull-Verriegelung versehen. Damit können sowohl eckige als auch runde Schnittstellen sicher und in kürzester Zeit gesteckt oder gezogen werden. Ein definierter Anschlag und ein Klicken geben dem Anwender die eindeutige Rückmeldung über den sicheren Anschluss.

Gleichzeitig sind Dichtungen so ausgelegt, dass sie beim Klicken und Verriegeln sicher nach IP65/67 abdichten. Soll die Verbindung wieder gelöst werden, zieht man einfach am Gehäuse, und die Verriegelung löst sich und kann getrennt werden. So einfach wie an der Steckdose zuhause, nur dass die professionelle Lösung allen Widrigkeiten des industriellen Umfeldes gewachsen ist.

Entstanden ist die Idee der schnell und einfach zu bedienenden Schnittstelle in der Robotik von Automobil-Produktionen. Hier müssen regelmäßig Werkzeuge und Apparate an Robotern gewartet oder getauscht werden, und die zeitliche Taktung der Produktion erlaubt keine langen Ausfallzeiten. In der Praxis hieß das: Verbindungen für Data, Signal und Power abziehen, Werkzeug wechseln, anstecken – Click und ready. Aus dieser Anwendung entstanden die ersten Standards für PushPull-Steckverbinder in den Varianten 4 und 14.

Genormtes System bietet Lösung aus einer Hand

In den universellen „Containern“ der Gehäuse von Variante 4 und Variante 14 sind diverse Steckgesichter unterzubringen. Je nach Einsatz können dies RJ45, optische Fasern in Kunststoff oder Glas oder auch USB für die Übertragung von Daten sein. Sollen Signale gebündelt und weitergeleitet werden, stehen Anwendern dafür Steckgesichter in 10- und 20-polig zur Wahl. Aber auch die Leistungsversorgung kann durch die werkzeuglose Schnittstelle bis zu 690 V bei 16 A sichergestellt werden.

Gerätehersteller haben durch die genannten Faktoren alle notwendigen Lösungen aus einer Hand in einem einheitlichen und genormten System. So können in einem einheitlichen Zinkdruckguss-Gehäuse sämtliche notwendigen Lebensadern einer Fertigung untergebracht werden. Es kann im Zuge dessen mit einem einzigen Formfaktor geplant werden, und auch die Anzahl an Artikelnummern wird durch das Baukastenprinzip geringer gehalten.

Sicherung gegen unbeabsichtigtes Öffnen

Das gleiche Prinzip gilt für das neueste Mitglied der
PushPull-Familie. Die Variante 4 in der zweiten Generation ist durch Wünsche und Anforderungen des Marktes entstanden. So wurde das bewährte PushPull-V4-Gehäuse mit zusätzlichen farblichen Kodierungsmöglichkeiten versehen, bekam ein ergonomischeres Gehäuse und eine Drehsicherung gegen unbeabsichtigtes Öffnen.

Neben Standardeinsätzen für Power und Ethernet steht auch eine Mini-Displayport-Schnittstelle für HMIs in Form von Bildschirmen und Bedienteilen, die mit Videosignalen versorgt werden, bereit. Um hier die zusätzliche Umwandlung von Videosignalen in Ethernet zu vermeiden, bietet die Displayport-Schnittstelle die direkte Weiterleitung von Videosignalen. Neben all diesen rechteckigen Vetretern des PushPull-Systems gilt es jedoch, die Rundsteckverbinder nicht zu vergessen.

Kommt ohne Dreh aus

Der gängigste Vertreter im Bereich der metrischen Rundsteckverbinder ist der M12. Er ist ursprünglich ein klassischer Signalsteckverbinder mit Schraubanschluss für Sensoren und Aktoren. In den letzten Jahren hat sich diese Schnittstelle durch D- und X-Kodierung immer mehr auch für Fast Ethernet und Gigabit-Ethernet-Anwendungen etabliert. Allesamt haben sie jedoch die Verriegelung durch eine Verschraubung gemein, die mit einem speziellen Drehmomentschlüssel überprüft werden muss, wenn die vorgegebene IP65/67-Schutzklasse sichergestellt werden soll. Die Montage dauert durch Schrauben und Prüfen denkbar lange, und die Packungsdichte von Schnittstellen auf Switchen ist eher mäßig, wird doch stets ein gewisses Maß an Platz für das Werkzeug benötigt.

Um der gesteigerten Rolle des M12 gerecht zu werden, bietet Harting seit Längerem den M12 mit dem PushPull-Mechanismus an und hat ihn im ersten Schritt im Bahnmarkt platziert. Die Anforderungen auf der Schiene sind mit die höchsten, die es zu erfüllen gibt. Besteht eine Schnittstelle diesen Einsatz, kann sie in andere Einsatzbereiche ruhigen Gewissens übernommen werden.

Da die Rückmeldungen der Bahnhersteller durchweg positiv waren und die allgemeine Entwicklung in allen industriellen Geschäftsfeldern auf immer mehr Modularität setzt, hat Harting sich entschlossen, die PushPull-Steckverbinder aller Baureihen durch neue Varianten zu ergänzen und auch Leiterplattenanschlüsse für Rundsteckverbinder zukünftig immer für das PushPull-System auszulegen. Dies geht nicht zu Lasten bisheriger Anwender, denn die Schnittstellen sind rückwärtskompatibel und nach wie vor mit konventionellen M12-Schraubverriegelungen zu nutzen. So kann schrittweise auf PushPull umgestellt werden. Die andere Alternative stellen im M12-Bereich Adapter dar, die eine Standard-M12-Schraub-Buchse zur PushPull-Buchse wandeln.

Out of the box oder DIY?

Je nach Einsatzfall und Anwendung ist es für Anlagenbauer ratsam zu prüfen, ob Steckverbinder und Kabel im Feld konfektioniert werden müssen oder ob man viele wiederkehrende Längen von End-to-End-Verbindungen hat. Ersterer Fall ist typischerweise in großen Betriebsstraßen notwendig. Hier ist bis zum Tag der Einrichtung nicht genau auf den Zentimeter zu sagen, ob eine bestimmte Anzahl an fertigen Kabelassemblies benötigt wird. Daher ist es besser, Kabel auf Rollen und lose Steckverbinder vorzuhalten und diese passend an der Anlage zu konfektionieren und zu verbinden.

Kann man vorab schon sagen, ob wiederkehrende Kabellängen einer bestimmten Anzahl benötigt werden, können alle PushPull-Steckverbinder auch fertig konfektioniert in Standardlängen als fertige Kabel bezogen werden. Auch kundenspezifische Sonderlängen sind natürlich kein Problem. Fertige Assemblies bieten den Vorteil, dass jedes einzelne Kabel geprüft und funktionstüchtig ist. Gerade bei optischen Fasern ist die eigene Montage für ungeübtes Montagepersonal nicht immer problemlos und kann zu Fehlern führen, die man mit fertigen und geprüften Komponenten umgeht. Fertige Kabel sparen also zusätzlichen Montageaufwand ein und sind eine absolut sichere Lösung. Für alle Nutzer, die Schnittstellen häufig öffnen und schließen ist PushPull die einfachste und sicherste Lösung: schnell, einfach und robust.

Wer profitiert?

Die Vorteile der PushPull-Verriegelung richten sich in erster Linie an die direkten Anwender wie Anlageneinrichter und Servicepersonal. Sie haben den direkten Nutzen der Neuerung praktisch in der Hand und profitieren durch leichtere und schnellere Handhabung ohne Werkzeuge. Im zweiten Schritt ist das System an Gerätehersteller adressiert. Sie profitieren nicht unmittelbar von einer anderen verbauten Anschlusstechnik, machen das gesamte Produkt unter dem Handlingaspekt jedoch attraktiver. Der Gerätehersteller kann durch die großen Benefits wie Prozesssicherheit und minimierte Montagezeit beim eigenen Kunden punkten und so Aufträge für sich entscheiden.

Bildergalerie

  • Mit seinen neuen PushPull-Steckverbindern ermöglicht Harting eine sichere Verbindung, die werkzeuglos und platzsparend erfolgt.

    Bild: Harting

  • PushPull V14 mit RJ45-Einsatz.

    Bild: Harting

  • Die PushPull-Steckverbinder kommen in verschiedenen Indus­triebranchen zum Einsatz. Hier ist ein PushPull V4 zu sehen.

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