Klein und schnell anschließbar Miniatur-Steckverbinder für industrielle Einsatzfälle

Seit Jahrzehnten werden elektronische Bauteile wie Dioden, Transistoren, integrierte Schaltkreise oder Kondensatoren immer kleiner. Ebenfalls verkleinern müssen sich daher auch die elektromechanischen Bauelemente der Leiterplatten- Anschlusstechnik. Im Folgenden werden die Herausforderungen an Miniatur-Steckverbinder für die Leiterplatten-Anschlusstechnik aus der Sicht eines Herstellers beleuchtet sowie zwei neue Konzepte für Miniatur-Steckverbinder vorgestellt.

Will man sich über den Funktionsumfang eines Steckverbindersystems ein Urteil erlauben, muss man zunächst einmal identifizieren, welche Arbeitsschritte bei Montage- und Service-Arbeiten anfallen. Besonders genau sollte man sich dabei den Verdrahtungsprozess im Feld mit seinen drei Arbeitsschritten für den Bediener ansehen:

  • Funktionsumfang der Klemmstelle erkennen.
  • Leiter vorbereiten und an der Klemmstelle positionieren.
  • Klemmstelle betätigen.

Die Klemmenkonstruktion muss so beschaffen sein, dass der Monteur die erforderlichen Arbeitschritte schnell und fehlerfrei durchführen kann. Benötigt das Bedienpersonal dazu noch wichtige Informationen – zum Beispiel die Abisolierlänge des Leiters – so müssen diese in den jeweiligen Datenblättern nachgeschlagen werden können.

Funktionsumfang des Verbindungselements erkennen

Der erfahrene Monteur erkennt bei seinen täglichen Montage- und Service- Arbeiten in der Regel sehr rasch, wie die Klemmung der vielzähligen Leiter in einem Gerät bewerkstelligt wird und welche Arbeitsschritte jeweils erforderlich sind. Auch die Funktion der Betätigung dürfte sich dem Bediener rasch erschließen. In der Regel ist zwischen Federkraft-, Schneidklemm- oder Schraubanschlusstechnik zu unterscheiden.

Eine Lösung mit Schraubanschluss hat dabei gewisse Vorteile, da der Monteur die Funktion der Schraubklemme von außen gut erkennt und mit allen weiteren Arbeitsschritten sehr vertraut ist. Das Design des Schraubanschlusses muss lediglich sicherstellen, dass das Servicepersonal sofort sieht, welche Schraube dem jeweiligen Pol zugeordnet ist.

Im Gegensatz zur Schraubklemme wirkt die moderne Federkrafttechnik im Inneren der Klemme – und kann daher nicht eingesehen werden. Daher muss sich die Betätigungsweise der Feder durch äußerlich erkennbare Merkmale erschließen. Dies wird zum einen durch leicht erkennbare, farbliche Betätigungstasten erreicht, die sich nur in einer Richtung betätigen lassen, zum anderen durch Betätigungsschächte, in die beispielsweise ein Schraubendreher eintaucht, um den Leiter zu lösen.

Gleiches gilt bei der Schneidklemmtechnik: Auch hier wird im Innern geklemmt. Eine konsequente Umsetzung der aufgezeigten Designmerkmale erleichtert die Arbeit der Bediener im Feld. So hat sich zum Beispiel die Farbe Orange für die Betätigungselemente von Federkraftklemmen weltweit durchgesetzt.

Positionierung des Leiters an der Klemmstelle

Je nach Bauart der Anschlusstechnik wird der Leiter für die Verdrahtung vorbereitet. Er wird entweder abisoliert und mit einer Aderendhülse versehen oder er wird abgelängt. Im Falle einer Schraubklemme erfolgt die Positionierung des Leiters anschließend durch einen Anschlag im Bereich des Klemmkörpers. Bei Schneidklemmen wird der nicht abisolierte Leiter durch Führungsnuten oder spezielle Führungsmechanismen positioniert. Wichtig ist jeweils, dass nach der Positionierung des Leiters die Klemmung erfolgen kann.

Je nach Bauart der Verbindung führt der Bediener den Anschluss entweder mit einer oder mit beiden Händen durch. Bei der Bedienung mit einer Hand betätigt der Bediener – beispielsweise bei der Push-in-Federtechnik – die Klemme direkt mit dem Leiter. Letzter wird gegen den Widerstand der Feder aus seiner Positionierung vor der Feder vom Bediener in die Klemmstelle gebracht und geklemmt.

Bei einer Bedienung mit zwei Händen muss der Betätigungsmechanismus geöffnet und geschlossen werden; zudem muss der Leiter in Position gehalten werden. Dies ist bei Klemmen mit Schraub- und Zugfedertechnik der Fall. Je nach Gestaltung des Klemmmechanismus ist die Betätigung entweder mit oder ohne Werkzeug durchzuführen.

Ein weiteres Designmerkmal der Betätigung ist die taktile Rückmeldung zu jeder Klemmung – beispielsweise durch ein spürbares Schließen einer Feder oder ein spürbares Anschlagen einer Betätigungstaste. Die Rückmeldung bestätigt dem Bediener, dass der Leiter von der Klemme sicher gehalten wird. Feder und Bedienelemente einer Klemmenfamilie müssen sich daher immer mit der gleichen Kraft betätigen lassen.