M23-HybridStecker Drei auf einen Streich

Hybrid-Steckverbinder sind ebenso wie Hybridkabel aus der Automatisierung nicht mehr wegzudenken. Durch ein speziell für Hybridanwendungen ausgelegtes Rundsteckverbinder-System lassen sich dezentral angesteuerte Servomotoren und Lineareinheiten verketten. Dies kann in vielen Anwendungen erheblichen Aufwand bei der Verkabelung und den benötigten Schaltschränken sparen.

Ein Beispiel ist die Stromversorgung und Ansteuerung von Servomotoren und Lineareinheiten. Während beim konventionellen Ansatz jeder einzelne Motor separat und aufwändig mit dem zentralen Schaltschrank verkabelt wird, lassen sich mithilfe eines dezentralen Ansatzes viele Verbraucher über eine »Daisy Chain« untereinander verketten (Bild 1).

Nicht nur in der Automatisierung steigen Kostendruck und technische Anforderungen ständig an. Es gilt, immer günstiger zu produzieren und dabei zugleich ein stetig wachsendes Datenaufkommen zu bewältigen.

Neue Ansätze sind also gefragt, um diesen Anforderungen gerecht zu werden.

Dabei ist jeder Motor mit einer integrierten Steuereinheit ausgestattet (Bild 2). Nur der erste Motor einer Kette ist mit dem Control-System im Schaltschrank verbunden, danach sind nur noch einheitliche Verbindungsleitungen zum nächsten Motor nötig. Das Einsparungspotenzial liegt unter anderem in der deutlich geringeren Kabelmenge, den wesentlich kleineren Schaltschränken und dem geringeren Reinigungs- und Wartungsaufwand.

Um diese Vorteile optimal nutzen zu können, bietet der Hersteller Intercontec mit dem Hybrid-Steckverbinder »htec« ein kompaktes »All-in-One-System« an, mit einem einzigen Steckverbinder für Hilfsspannung,  Leistungszwischenkreisspannung mit erhöhter Spannungsfestigkeit bis 850 V Gleichspannung, Bussignal und dem zusätzlichen Systemdiagnosebus (Bild 3).

Die vier berührungssicher angeordneten Leistungskontakte des Bauteils im kompakten Design eines Standard-M23-Steckverbinders »verdauen« Ströme von bis zu 30 A, lassen den Anschluss von Kabeln mit einem Querschnitt von bis zu 4,0 mm2 zu und können wahlweise mit einem Stift- oder einem Buchseneinsatz bestückt werden. Auf der Signalseite stehen nicht nur sechs Signalkontakte zur Verfügung, ein zusätzliches, separat geschirmtes CAT-5-Ethernet-Element in »Sternvierer«-Konfiguration sorgt für den reibungslosen Betrieb am Feldbus und lässt sich frei konfektionieren.

Hauptsächlich kommen hier die Feldbussysteme EtherCAT, Power-Link, Profibus und CAN-Bus zum Einsatz, prinzipiell ist jedoch jede Art von Feldbussystem integrierbar. Die für die Schutzart IP69K ausgelegten, robusten Metallgehäuse mit 360°-EMV-Schirmung verriegeln mit dem Schnellverschluss »speedtec« des Herstellers, laut dessen Angaben die entstehende Verbindung unempfindlich gegenüber Vibrationsbeschleunigungen bis 25 g ist.

Passend zur Steckverbindung steht ein genau abgestimmtes Hybridkabel bereit diese »symbiotische« Stecker-Kabel-Einheit erleichtert den Anschluss der Crimpkontakte, da bei der Verarbeitung kein Kreuzen der Einzellitzen erforderlich ist. Eine Kronenklemmung kombiniert die Zugentlastung und Abdichtung des Kabels mit der Schirmanbindung und soll den Leitungsanschluss noch einfacher machen.

Bei Intercontec ist man überzeugt, dass sich dieser Stecker vor allem durch die Kombination hoher Leistung (bis 30 A und 850 V) mit separat geschirmten Feldbus- und Signalschnittstellen im M23-Formfaktor für die Verkettung von Servomotoren eignet. Denn der M23-Standard sei am Markt etabliert und finde eine hohe Akzeptanz bei Servoanwendungen.

Und weil sich das htec-System sowohl mit Stiften als auch mit Buchsen ausstatten lässt, wird eine externe Ein-/Ausgangsschnittstelle möglich.

Zudem schützen laut Angaben von Intercontec die berührungssicher in den Isolierkörper eingebetteten Leistungskontakte im abgesteckten Zustand (zum Beispiel im Wartungsfall) bei eventuell auftretenden Kondensatorentladungen vor Stromschlag.

Ein weiteres Feature der htec-Baureihe ist die stufenlose Drehbarkeit des abgewinkelten Motorsteckverbinders, denn bei den oft individuell gebauten Maschinen sind meist verschiedenste Abgangsrichtungen der Kabel vom Stecker erforderlich. So werden beispielsweise gerne Servo- und Linearanwendungen in einer Anlage kombiniert.

Mit den stufenlos drehbaren Winkelsteckern (Bild 4) kann der Anwender die gewünschte Abgangsrichtung des Kabels dauerhaft einstellen.

Kabelmengen halbiert

Das italienische Unternehmen Robox setzt das Steckersystem bereits erfolgreich bei dezentral angesteuerten Automatisierungslösungen zur Verkettung von Servomotoren und Lineareinheiten ein. Je nach Anwendung ermitteln die Robox-Experten die Anzahl der benötigten Motoren und dimensioniert dann die Verkettung in Abhängigkeit von der Motorleistung sowie der Länge und den Leitungsquerschnitten der Anschlussleitung.

Laut Angaben von Robox arbeiten bei einem Kunden mit Etikettiermaschinen beispielsweise bis zu 30 Motoren mit einer Leistung von 400 W bis 500 W in einer Kette, bei einer anderen Anwendung in der Automobilfertigung sind es sogar 80 Motoren. Um zu verhindern, dass aufgrund der extrem großen Leitungslängen von 120 m zwischen den einzelnen Antrieben Streckenverluste bei der Signalübertragung und Stromversorgung auftreten, wurde dieses System in fünf Linien mit fünf Control-Systemen aufgesplittet. Auch höhere Leistungen sind möglich, so konnte Robox eine Montagelinie für Verpackungen mit mehreren Ketten von sieben bis acht Motoren à 2 kW ausstatten. Besonders stolz sind die Robox-Experten auf eine weitere Anwendung in der Verpackungsindustrie.

Der zuständige Experte darf keine Einzelheiten nennen, gibt aber an, dass über einen Schleifring rotierende Linear-einheiten erledigen, was bisher nur mechanisch gelöst werden konnte  die Einsatzmöglichkeiten von »Daisy Chain«-Anwendungen sind also vielfältig (Bild 5). Mit dem dezentralen Ansatz lassen sich der Verkabelungsaufwand drastisch reduzieren und Schaltschränke einsparen.

So halbiert die Integration von Power, Signal und Feldbus in einer Leitung laut Angaben von Robox die Kabelmengen, was ein Einspa-rungsbeispiel aus der Lebensmittelindustrie eindrucksvoll zeige: An einer Verpackungsanlage mit 1,2-kW-Motoren sei es gelungen, den Verkabelungsaufwand von bisher 2 x 250 m Kabel für Signal- und Leistungsleitung (insgesamt also 500 m) auf einen Kabeltyp mit insgesamt 30 m Kabellänge zu reduzieren. Und aus zwei Schaltschränken mit je 2 m Breite und 2 m Höhe sei ein einzelner in der Größe 50 cm x 50 cm geworden.

 

Über den Autor:

Siegfried Funk ist Produkt- und Marketingmanager bei Intercontec.

Die technischen Daten des »htec«-Hybridsteckverbinders    

Power 5 (4 + PE): 30 A / Anschluss 4 mm2, crimp, 850 V (D))/630 V (AC)
Signal 6: 1,2 A/1 mm2, crimp, 50 V (DC)/30 V (AC)
Ethernet: 1,2 A/0,34 mm2, crimp, 30 V (AC/DC)
360°-EMV-Schirmung, Ethernet separat EMV-geschirmt
Schutzarten IP66, IP67, IP68, IP69K
Zulassungen UL/CSA
Verriegelung mit Schnellverschluss »spedtec«

Vibrationsfestigkeit: 25 g