Lösbare Verbindungskomponenten Rundsteckverbinder: Rein und raus

Lösbare Verbindungskomponenten sind auf den ersten Blick unspektakulär - tatsächlich hängt jedoch Wohl und Wehe beliebig großer technischer Systeme, ja ganzer Firmen, vom guten Funktionieren von Steckverbindern ab. Diese unscheinbaren notwendigen Übel besitzen heute ein durchaus komplexes Innenleben.

Generell übertragen Steckverbinder entweder elektrischen Strom, Licht beziehungsweise andere Strahlung oder flüssige Medien. Ersterer Fall ist zwar seit Langem in Verwendung - mehr oder - weniger seitdem Elektrizität genutzt wird -, aber aufgrund der mannigfaltigen Tücken, die MaxwellGleichungen und Materialeigenschaften mit sich bringen, immer noch äußerst kompliziert. Besonders, wenn es um elektrische Signale hoher Frequenz geht, sind Spezialisten gefragt. Solche Anwendungen umfassen praktisch alle - Kommunikations- und Computersysteme, also die essenziellen Bestandteile der heutigen Welt.

Bei elektrischen Steckverbindungen ist zwischen dem »männlichen« Teil (male) mit nach außen weisenden Kontaktstiften vom »weiblichen« Teil (female) mit Kontaktöffnungen zu unterscheiden. Gemäß der einschlägigen Normen heißt der männliche Teil »Stecker«, wenn er am Ende eines Kabels angebracht ist, oder »Einbaustecker«, wenn er fest in ein Gerätegehäuse eingebaut ist.

Der weibliche Teil ist eine »Kupplung«, wenn er am Ende eines Kabels angebracht ist, oder im Einbaufall eine »Buchse«. Je nach Anwendung existieren auch Steckverbinder mit Steckelementen beiderlei Geschlechts oder solche für elektrischen Strom, Strahlung oder Flüssigkeiten in einem gemeinsamen Steckergehäuse. Bei Leiterplatten gibt es die Unterscheidung zwischen direkten und indirekten Steckverbindern. Im direkten Fall sind die Steckkontakte speziell geformte Leiterbahnen, bei indirekten werden spezielle Stecker aufgelötet.

Die Gegenstücke der direkten Steckverbinder auf den Leiterplatten heißen Federleisten. Stecker und Kupplungen sind bei internen Verbindungen oft unverkleidet. Aus verschiedenen Gründen ist es bei Außenverbindungen zumeist angeraten, die Kontaktstelle zu verkleiden:

  • Berührungsschutz: Einerseits sollen ein Benutzer oder auch andere Kabel oder Geräte davor bewahrt werden, in Kontakt mit möglicherweise gefährlichen Spannungen zu kommen, andererseits sollen die Leiter vor ungewollten Verbindungen mit ganz anderen Signalen oder Potenzialen geschützt werden. Außerdem bewirkt diese Kapselung noch einen gewissen Staub- und Korrosionsschutz, eine beispielsweise bei Industrie-PCs bedeutsame Eigenschaft.
  • Zugentlastung: Schwere Kabel sollen nicht direkt an der elektrischen Kontaktstelle ziehen, da diese nicht dafür ausgelegt ist und auf Dauer versagen könnte. Das abgehende Kabel wird deshalb oft per Crimpen oder Schraubklemmen innerhalb des Steckergehäuses festgeklemmt, sodass die Kräfte an dieser Stelle definiert angreifen können.
  • Mechanische Festigkeit: Selbst wenn eine Zugentlastung vorhanden ist, ist es nicht ratsam, beim Lösen einer Steckverbindung am Kabel zu ziehen. Der Steckverbinder sollte so geformt sein, dass er gut greif- und handhabbar ist. Dazu ist die Oberfläche oft auch geriffelt, um Zugkräfte besser zu übertragen.
  • Abschirmung: Insbesondere bei Audio- und Hochfrequenzverbindungen ist es wichtig, Signalleitungen gegen Einstrahlung von Störungen abzuschirmen. Das Steckergehäuse enthält für diese Fälle eine geschlossene metallische Abschirmung. Meistens besteht sie aus separaten Teilen, die in äußeren, isolierenden Plastikteilen eingeschlossen sind. In dem Abschirmteil ist auch oft die Zugentlastung integriert, die dabei elektrisch direkt mit der äußeren Abschirmung des abgehenden Kabels verbunden ist.

In der Massenfertigung werden die Steckergehäuse oft einfach durch Umspritzen des Kontaktteils mit Kunststoff hergestellt, eine andere Methode ist das Crimpen. Soll das Stecksystem später lösbar sein, gibt es die Varianten des Aufschiebens mit Einrasten oder des Zusammenschraubens.

Eine runde Sache

In der Automatisierungstechnik kommen vorwiegend Rundsteckverbinder der Größen M5, M8 und M12 zum Einsatz. Je nach Anwendung sind die Kabelstecker vor Ort konfektionierbar oder bereits mit einem Kabel versehen. Durch seine geringen Außendurchmesser zwischen 6 mm und 20 mm, drei bis zwölf Pole, Spannungsbereiche bis 250 V, Stromstärken bis 4 A, Schutzarten von IP 65 bis IP 69K, IP 68 und den gängigen Kodierungen ist dieser Steckverbinder-Typ in allen Bereichen der industriellen Automatisierungstechnik, der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie des Sondermaschinenbaus zu finden.

Sie werden von verschiedenen Herstellern in diversen Ausführungsvarianten für die Kabel- und Panelmontage angeboten. Im besonderen Fokus steht dabei auch die einfache Implementierung und Bedienung durch den Anwender.

Bei Binder sind M8-Steckverbinder mit Schraubverriegelung in der »Serie 768« zu finden, die Größe M12 in »713«, die Einbau-Steckverbinder M9 in der »Serie 712« und M16 in »423« mit der Schutzklasse IP 67, außerdem die Serien »719« und »RD24«.

Speziell bei den drei- und vierpoligen Kabelsteckern und Kabeldosen der Serie 768 mit Schraubklemmkontakten hat der Hersteller vor Kurzem die Kontaktgeometrie geändert und eine gelaserte Pin-Kennzeichnung aufgebracht (Bild 1).

Im geschlossenen und verriegelten Zustand erfüllen sie nach wie vor IP 67. Im Baukastensystem bietet Binder die IP-67-konformen Flanschsteckverbinder der Serie »718« in den Polzahlen 3, 4 und 6 an.

Es gibt vier Zinkdruckgussgehäuse in Rückwand- und Frontmontage für Flanschstecker und -dosen.

Die Stift- und Buchsenkontakte für die Litzenversionen werden dabei gecrimpt.

Die Tauchlötversionen gibt es gerade und gewinkelt mit Schirmblech zur Fixierung auf der Leiterplatte.

Kommunikativ

Bei den schirmbaren M12-Kabelsteckverbindern aus Edelstahl der Serie »713« ist die Kabeldichtung in Viton und der Klemmkorb in Teflonmaterial ausgeführt. Diese hochbeständigen Materialien sind geeignet für den Einsatz im Lebensmittel-, Chemieanlagen- und Prozessautomatisierungs-Bereich und somit gegen fast alle aggressiven Medien beständig. Lieferbar sind die Bauelemente mit A-Kodierung 4-, 5- und 8-polig.

Es werden zwei Kabeldurchlassbereiche von 3 mm bis 5,5 mm und 5,5 mm bis 8,6 mm angeboten. Je zwei Dichtungssets werden mitgeliefert, um den jeweils oberen und unteren Kabeldurchlass abzudecken. Im gesteckten und verriegelten Zustand mit Gegenstück oder Schutzkappe wird die Schutzart IP 69K erreicht. In Kommunikationsnetzwerken der Automatisierungstechnik sind häufig T-Stücke gefragt. Diese ermöglichen die Versorgung bzw. Busanbindung von Geräten, ohne den Strang zu unterbrechen.

Damit ist es möglich, im Servicefall einzelne Teilnehmer zu wechseln, ohne das Netzwerk abschalten zu müssen. Binders Serie »870« umfasst ein 7/8-Zoll-T-Stück mit Druckguss-gewindering. Dieser Druckguss-gewindering mit Sechskant-SW24 und Rüttelsicherung stellt mit Hilfe des Drehmomentschlüssels ein sicheres Schließen des Steckverbinders sicher. Es sind derzeit drei-, vier-, und fünfpolige T-Stücke mit einer 1:1-Verdrahtung lieferbar.

Zur Spannungsversorgung am Feldbus und an Ethernet-Netzwerkstrukturen bietet Binder die Serie »820« an. Diese wird ebenfalls mit einem Druckgussgewindering mit Sechskant-SW24 ausgeliefert. Die neuen Gewinderinge aus vernickeltem Zinkdruckguss wurden zusätzlich mit einer Rüttelsicherung versehen, um unbeabsichtigtes Öffnen durch Vibrationen zu verhindern. Der passende Drehmomentschlüssel ist ebenfalls lieferbar, um die Verriegelung mit einem definierten Anzugsmo-ment verschließen zu können.