Fachartikel: Industrie 4.0-Komponenten für das Produktionsumfeld

Die smarte Produktion von morgen fordert smarte Komponenten, die sich schnell, einfach und kostengünstig zu individuellen Lösungen zusammenbauen lassen - und ab Losgröße 1 lieferbar sind. Moderne Industriesteckverbinder von Phoenix Contact sind ein Paradebeispiel dafür, wie solche Komponenten aussehen können.
Smarte Produktion von morgen: Gefordert sind smarte Komponenten, die schnell, einfach und kostengünstig zur optimalen Lösung zusammengebaut werden können.
Smarte Produktion von morgen: Gefordert sind smarte Komponenten, die schnell, einfach und kostengünstig zur optimalen Lösung zusammengebaut werden können. Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Die ersten rechteckigen Steckverbinder für Industrieanwendungen wurden zu einer Zeit entwickelt, als Standardisierung und Normung noch keine großen Themen waren. Da es über einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten nur wenige Anbieter für solche Steckverbinder gab, beschränkte sich der Wettbewerb am Markt vornehmlich auf Preise und Lieferzeiten.

Schwerer Steckverbinder

Erst in den letzten zehn Jahren entstand mit dem Marktauftritt neuer Hersteller, die etablierte technische Gegebenheiten infrage stellten, der erforderliche Innovationsdruck. Die alljährlichen Neuheiten im Bereich industrieller Steckverbinder bedienen die neuen Kundenanforderungen oftmals auf der Basis bestehender Steckgesichter. Innovation und Weiterentwicklung zeigen sich bei diesen Neuheiten in der Flexibilität der Handhabung. Standardisierung, Baukastensystem und Schnellanschlusstechniken erheben den sogenannten schweren Steckverbinder somit zu einem Vorreiter für die smarte Produktion von morgen, der Gesichtspunkte der Serienfertigung ebenso berücksichtigt wie die Bereitstellung ab Losgröße 1.

Evolution in Kunststoff: Das Beispiel Heavycon EVO von Phoenix Contact verdeutlicht, wie sich die Variantenvielfalt reduzieren lässt.
Evolution in Kunststoff: Das Beispiel Heavycon EVO von Phoenix Contact verdeutlicht, wie sich die Variantenvielfalt reduzieren lässt.Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Neue Werkstoffe

Historisch bedingt werden die Gehäuse aller gängigen Bauformen von Industriesteckverbindern in metallischer Ausführung angeboten. Erst in den letzten zehn Jahren verdrängen Gehäuse aus hochwertigem Kunststoff ihre metallischen Vorbilder in zahlreichen Einsatzfällen, auch bei Außenanwendungen. Im Umfeld der rechteckigen Industriesteckverbinder bieten moderne Kunststoffe viele Vorteile. Kunststoffe verbrauchen im Herstellungsprozess weniger Energie als Stahl oder Aluminium, und sie lassen sich mit einem geringen Energieeinsatz auch wieder recyceln. Mit Kunststoff als Gehäusematerial sind selbst komplexere Steckverbinder-Geometrien kostengünstig herstellbar. Am Beispiel der Gehäuseserie Heavycon EVO von Phoenix Contact – mit Bajonett-Verschluss für die variable Wahl des Kabelabgangs – wird der Vorteil für den Anwender leicht ersichtlich.

>>Kompatibel stecken und flexibel kombinieren<<

Innovativer Snap-in-Rahmen: Mit seinen stabilen Rastfedern gestattet der Rahmen eine schnelle Montage von Modulen zu einem individuellen Steckgesicht.
Innovativer Snap-in-Rahmen: Mit seinen stabilen Rastfedern gestattet der Rahmen eine schnelle Montage von Modulen zu einem individuellen Steckgesicht.Bild: Phoenix Contact GmbH & Co. KG

Das Gehäuseprogramm kommt durch freie Kombination von Tülle und Bajonett-Verschraubung mit relativ wenigen Artikelnummern aus – und spart ohne Einbußen an Anwendungsvarianten erhebliche Kosten für Logistik und Lagerhaltung. Darüber hinaus wird beim Steckverbinder aus Kunststoff Gewicht eingespart; das bringt z.B. an bewegten Maschinenteilen Vorteile mit sich. Falls aufgrund der Einsatzbedingungen – etwa bei durchgängiger Schirmung als EMV-Schutz – ein Gehäuse aus Metall erforderlich ist, stehen mittlerweile Aluminiumlegierungen zur Verfügung, deren Korrosionsbeständigkeit auch ohne Pulverlackierung gegeben ist. Der Verzicht auf eine Pulverbeschichtung hat für den Anwender den Vorteil, dass die leitfähige Oberfläche dem Steckverbinder optimale EMV-Eigenschaften verleiht.

Baukastensystem für individuelle Steckgesichter

Moderne Maschinen und Anlagen benötigen heute eine größere Anzahl unterschiedlicher Schnittstellen als noch vor dreißig Jahren. Neben der Versorgung mit elektrischer Leistung gilt es Signale, Daten und andere Medien (beispielsweise Druckluft) durch die Schaltschrankwand zu übertragen. Um Platz und Installationsaufwand einzusparen, werden alle Schnittstellen gern in einem Stecker zusammengefasst. Der historische Ansatz, für jede neue Anwendung ein neues (Kombinations-)Steckgesicht zu entwickeln, stößt zwangsläufig an seine Grenzen. Heute bedienen sich Anlagenentwickler bei solchen Anforderungen eines modularen Steckverbindersystems zur individuellen Konfektion eines Steckers, der alle Schnittstellen in einem Gehäuse kombiniert.

Die Gehäuseserie Heavycon modular von Phoenix Contact erlaubt zahlreiche Kombinationen für individuelle Anwendungen. Dabei greift sie auf ein Baukastensystem von Modulen zurück, die unter Bedingungen der Serienfertigung erzeugt und vom Anwender in Losgröße 1 zum passenden Steckgesicht konfektioniert werden. Ein Online-Konfigurator erleichtert dabei nicht nur die Auswahl der Module, sondern liefert zudem noch den ‚digitalen Zwilling‘ in Form von verankerten CAD-Daten, untergliederten Stücklisten und eindeutiger Konfigurations-ID. Neben der offensichtlichen Flexibilität modularer Systeme gestattet ihr Einsatz die Standardisierung von Schnittstellen auf einheitliche Wandausschnitte und Gehäuse-Bauformen.

Schnellanschlusstechniken vereinfachen Konfektion bis ins Feld

Während die ersten modularen Systeme am Markt vorwiegend in Crimp-Anschlusstechnik angeboten wurden, konnte Phoenix Contact die stark nachgefragte und mittlerweile universell verfügbare Push-in-Anschlusstechnik auch in das modulare System integrieren. Der vibrationssichere Anschluss flexibler Leiter mit Aderendhülse erfolgt durch einfaches, direktes Stecken. Auch für ein erneutes Lösen eines bereits angeschlossenen Leiters ist bei der Push-in-Technik kein Spezialwerkzeug notwendig. Das spart Zeit bei der Konfektionierung sowie im Servicefall und vermeidet Handhabungsfehler. Durch das kompakte Design der Push-in-Anschlusstechnik lassen sich auch für kleinere Querschnitte hochpolige Schnittstellen umsetzen, die sonst nur zum Crimpen verfügbar waren.

Ausblick

Schwere Steckverbinder für industrielle Anwendungen kommen in einer kaum noch überschaubaren Artenvielfalt vor. Zurzeit laufende Normierungsbestrebungen aus den Bereichen ‚DC-Industrie‘ und ‚Smart Factory‘ werden die Entwicklung im Bereich schwerer Steckverbinder weiter vorantreiben und Schnittstellen für die Industrie 4.0 hervorbringen, die auf der Evolution der letzten zehn Jahre aufbauen.

www.phoenixcontact.net/webcode/#0002

Autor: Dipl.-Ing.(FH) Roberto Gilardoni, Leiter Produktmanagement für Industriesteckverbinder, Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Phoenix Contact GmbH & Co. KG

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