M12-Steckverbinder Jetzt auch als Push-Pull

Die Firma Molex bietet ihre M12-Steck­verbinder nicht nur entsprechend der Schutzart IP67 (geschützt gegen Staub und Eintauchen in Wasser bis 1 m), sondern auch in den Schutzarten IP68 und IP69K (Schutz gegen Spritzwasser mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur) an.

M8- und M12-Steckverbinder sind die am häufigsten eingesetzten Systeme zum Anschluss von Sensorkabeln unter rauen Umgebungsbedingungen in industriellen Anlagen und Steuerungen. 2015 jährt sich die Einführung der ersten M12-Steckverbinder zum 30. Mal. Die zunächst in drei- und vierpoligen Ausführungen angebotenen, staubgeschützten und wasserdichten Schraubverbindungen waren ursprünglich für Applikationen im Automobilbau vorgesehen. Nach und nach erlangten sie auch in anderen Branchen immer größere Beliebtheit, z.B. in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, in der Textilindustrie und im Maschinenbau.

Gerade Letzteres wird durch die Forderung nach immer höherer Produktivität und eine wachsende Vernetzung unter dem Stichwort „Industrie 4.0“ geprägt. Fertigungslinien und Produktionsanlagen arbeiten nicht mehr autonom, sondern sind digital miteinander verbunden. Sie kommunizieren miteinander und liefern sich gegenseitig aktuelle, entscheidungsrelevante Daten.

Zu den ursprünglichen M12-Versionen mit A-Codierung (analog) für Sensoren und Aktoren sind mittlerweile Versionen mit B-Codierung (Feldbus) sowie die D-Codierung (100-Mbit/s-Ethernet, Cat5) und in neuerer Zeit auch die Hochgeschwindigkeits-X-Codierung (Gigabit-Ethernet, Cat6A) hinzugekommen. Dies wiederum hat zu steigenden Ansprüchen an die Zuverlässigkeit der Verbindungen auch unter extrem rauen Einsatzbedingungen geführt. Neben der Schutzart IP67 (Ingress Protection – geschützt gegen Staub und Eintauchen in Wasser bis 1 m) werden M12-Steckverbinder jetzt auch in den Schutzarten IP68 und IP69K (Spritzwasser mit erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur) angeboten.

Stecker mit Schraubgewinde sind fehleranfällig

Eine weitere große Herausforderung ist die riesige Menge an Steckern, die heutzutage in einer Maschine verbaut werden. Häufig werden diese Stecker an Stellen eingesetzt, an denen der Platz äußerst begrenzt ist; das wiederum erschwert die Montage. Molex als Hersteller hochwertiger Steckverbinder hat es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, die Montage zu vereinfachen und zu beschleunigen und gleichzeitig die Sicherheit der Kommunikation zu gewährleisten.

Übliche Universal-M12-Stecker haben ein Schraubgewinde, welches jedoch drei Nachteile hat:

  • Erstens lässt sich das bei der Montage von Hand aufgebrachte Drehmoment nur schwer kontrollieren. Wenn der Stecker nicht fest genug angezogen wird, kann dies zu einer unsicheren Verbindung führen; im Falle eines zu hohen Drehmoments kann die Dichtung beschädigt werden.
  • Zweitens dauert es recht lange, bis ein Stecker montiert ist.
  • Drittens kann ein Monteur, der tagtäglich Maschinen und dabei zig Steckverbindungen installieren muss, durch die sich ständig wiederholenden Drehbewegungen auf Dauer gesundheitlich geschädigt werden.

Mit seinem patentgeschützten Steckverbindersystem Brad Ultra-Lock bietet der Steckverbindersteller nun ein Portfolio an M12-Steckverbindern mit Push-Pull-Funktion an (Bild 1). Dieses Design ohne Gewinde erfüllt zudem die mechanischen und elektrischen Anforderungen des IEC-Standards 61076-2-101. Der Stecker wird einfach auf die Dose aufgedrückt (Bild 2) und gewährleistet dort dank einer automatischen Verriegelung sicheren Sitz, insbesondere bei schock- und vibrationsbelasteten Applikationen oder bei versehentlichem Ziehen am Kabel. Der Push-Pull-Vorgang ist beliebig oft wiederholbar und unabhängig vom jeweiligen Monteur. Gegenüber traditionellen Schraubverbindern lässt sich so eine Senkung des Zeitaufwands um bis zu 75 % erzielen. Darüber hinaus werden auch ein Nachlassen der Konzentration und Ermüdungserscheinungen, wie sie bei einer monotonen und sich ständig wiederholenden Arbeit wie dem Anschrauben hunderter M12-Steckverbindungen auftreten können, vermieden. Besonders gilt dies, wenn diese Arbeiten unter beengten Platzverhältnissen oder in überfüllten Anschlusskästen durchgeführt werden müssen.

Der Steckerkopf scheint zwar auf den ersten Blick größer zu sein, der Platzbedarf ist aber dennoch geringer, da der Platz, der sonst für das Anziehen des Gewindes mit der Hand oder mit einem Werkzeug eingeplant werden muss, nicht benötigt wird. Die übliche axiale Dichtung beim M12-Stecker wird bei der Ultra-Lock-Variante durch eine integrierte radiale Dichtung (Bild 3) ersetzt. Dadurch ist gewährleistet, dass jede einzelne Verbindung auch ohne Montagehilfsmittel den strengen Anforderungen der Schutzart IP69K entspricht.

Wenn an einer Maschine eine Vielzahl von Anschlüssen vorhanden ist, sodass ein Mitarbeiter Hunderte von Steckern ein- oder abschrauben muss, kann das M12-Push-Pull-Verbindungssystem die Gefahr von Verletzungen aufgrund von wiederholten Bewegungen erheblich reduzieren. Dies ist ein Thema, dem weltweit immer mehr Beachtung geschenkt wird. Untersuchungen in der US-amerikanischen Industrie haben gezeigt, dass Verletzungen infolge von kumulativen Belastungen jährlich Kosten von mehr als 20 Mrd. Dollar in Form von Entschädigungszahlungen an Mitarbeiter verursacht haben.