Eckdaten

Zunehmend werden Sensoren und Aktoren im Feld an eine passive oder feldbusfähige I/O-Box angeschlossen. Die dort herrschenden rauen Umgebungseinflüsse erfordern bewährte und vor allem dichte Steckverbinder (IP65/67). Mittlerweile wird der M12-Steckverbinder in fast allen Feldbus-Anwendungen empfohlen.

Da Feldgeräte sehr spezifisch sind, ist eine Vielzahl flexibler modularer Steckverbinder erforderlich, um diese Applikationen mit möglichst geringem Aufwand und niedrigen Kosten realisieren zu können. Zu den entsprechenden internationalen Standards in Bezug auf M8/M12-Steckverbinder zählen IEC 60947-5-2, IEC 61076-2-101, IEC 61076-2-104, Profibus, Interbus, IAONA, Industrial Ethernet, Safety-Bus und Device-Net.

Modulares System

Bild 1: Erni hat ein flexibles Baukastensystem für M8/M12-Steckverbinder entwickelt, deren robuste SMT-Anschlüsse die Schüttgutverpackung und -zuführung ermöglichen.

Bild 1: Erni hat ein flexibles Baukastensystem für M8/M12-Steckverbinder entwickelt, deren robuste SMT-Anschlüsse die Schüttgutverpackung und -zuführung ermöglichen.Erni

Das Baukastensystem für M8/M12-Steckverbinder von Erni (Bild 1) lässt sich sehr flexibel anwenden und verfügt über SMT-Anschlüsse, die so robust sind, dass Schüttgutverpackung und -zuführung möglich sind. Zudem sind die Steckverbinder für die Gurtverpackung geeignet. Mit diesem Konzept ist es möglich, Steckverbinder in verschiedenen Höhen und Polzahlkonfigurationen herzustellen. Der schwarze Isolierkörper besteht aus einem Hochtemperatur-Kunststoff und ist für das Löten mit allen üblichen SMT-Lötverfahren geeignet. Konzipiert sind die M8/M12-Steckverbinder für die bleifreie Verarbeitung. Insbesondere die Verringerung des Platzbedarfs auf Leiterplatten führt zu Kosteneinsparungen. In bestimmten Anwendungen ist es somit möglich, zwei Leiterplatten durch eine einzige zu ersetzen. Bei Verwendung eines Greifers oder einer speziellen Pipette sind für die Stecker und Buchsen keine Bestückungshilfen erforderlich.

Komplett konfektioniert

Bild 2: Als Ergänzung zu den M8/M12-Steckverbindern sind Kabelkonfektionen für den Anschluss von Sensoren/Aktoren und weiteren Systemkomponenten im Angebot.

Bild 2: Als Ergänzung zu den M8/M12-Steckverbindern sind Kabelkonfektionen für den Anschluss von Sensoren/Aktoren und weiteren Systemkomponenten im Angebot.Erni

Die M8/M12-Steckverbinder gibt es auch als Kabelkonfektionen (Bild 2) für den Anschluss von Sensoren/Aktoren und anderen Systemkomponenten wie I/O-Verteilern. Zur Standardproduktpalette gehören vormontierte, angegossene Rundsteckverbinder der Größen M8 und M12, entweder als Verbindung mit zwei Rundsteckverbindern oder als konfektionierte Leitung mit offenem Leitungsende. Zusätzlich bietet die Produktpalette feldanschließbare Steckverbinder für werkzeuglosen Kabelanschluss, T-Kupplungen, Schaltschrankdurchführungen sowie Adapter für den schnellen und kosteneffizienten Anschluss im Feld.

Verschiedene Kabelqualitäten für unterschiedliche Industrieanforderungen decken einen breiten Anwendungsbereich ab. PVC ist eine besonders wirtschaftliche Lösung; PUR (UL/CSA-zugelassen) ist halogenfrei und UV-resistent und kommt daher in sehr anspruchsvollen Anwendungen für Schleppketten und raue Umgebungen zum Einsatz, wo hohe Zuverlässigkeit entscheidend ist. Selbstsichernde Verrieglungsschrauben garantieren vibrationsfeste und sichere Verbindungen. Zusätzlich ist die Kupplungsmutter zur gerändelten Oberfläche mit einer Abflachung versehen, die für Standardschlüssel geeignet ist.

Unterschiedliche Konfigurationen, Konstruktionen und Codierungen sind ab Lager verfügbar. Alle Teile erfüllen die Anforderungen der Schutzart IP67 (IEC 60529). Konfektionierte Kabel gibt es standardmäßig in zwei Kabelqualitäten und fünf verschiedenen Längen. Weitere Optionen sind auf Anfrage verfügbar.

Sicher und dicht

Bei einer Frontplattendicke von 3 mm ergeben sich für die Einbauhöhen Abstände von 9 und 13 mm bei Verwendung entsprechender Metallverriegelungsschrauben beziehungsweise -muttern. Die Verriegelungsschrauben beziehungsweise -muttern sind per Gewinde in der Frontplatte zu befestigen. Um Schutzart IP65/67 zu gewährleisten, gilt es, die empfohlenen Toleranzen von 9 mm ± 0,1 beziehungsweise 13 mm ± 0,1 einzuhalten. Die Abstände von 9 oder 13 mm ermöglichen es, Standard-Abstandshalter für die ordnungsgemäße Befestigung der Leiterplatte zu verwenden.

Sensor- und Aktor-Anwendungen in rauer Industrieumgebung müssen gegenüber dem Eindringen von Flüssigkeiten dicht sein. Deshalb sind diese Geräte oft zusätzlich mit Gel oder Epoxidharz vergossen. Dabei darf die Vergussmasse nicht zwischen Stecker und Metallmutter austreten. Andererseits gibt es Geräte, die bereits während der Installation gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Flüssigkeiten geschützt sein müssen, und das auch, wenn noch kein Kabel gesteckt ist. Für diese Anforderungen sind M12-Leiterplatten-Stecker mit zusätzlicher Dichtmöglichkeit die beste Lösung. Ein Standard-O-Ring 7×1 ist hier geeignet.

Vom Sensor zur Steuerung

Bild 3: Neben industrietauglichen M8/M12-Verbindungsleitungen und feldkonfektionierbaren Rundsteckverbindern stellen I/O-Verteiler ein weiteres Bindeglied zwischen Feldkomponente und Steuerungsebene dar.

Bild 3: Neben industrietauglichen M8/M12-Verbindungsleitungen und feldkonfektionierbaren Rundsteckverbindern stellen I/O-Verteiler ein weiteres Bindeglied zwischen Feldkomponente und Steuerungsebene dar.Erni

Ergänzend zu den industrietauglichen M8/M12-Verbindungsleitungen und feldkonfektionierbaren Rundsteckverbindern bietet Erni mit den I/O-Verteilern (Bild 3) ein weiteres Bindeglied zwischen Feldkomponente und Steuerungsebene an. Anstelle vieler Einzelkabel, werden Sensoren und Aktoren direkt an der Maschine per I/O-Verteiler angeschlossen. Transparent, effizient und kostengünstig ist dieses Konzept. Die Verwendung marktüblicher, standardisierter Anschlusstechnik (M8/M12) schafft zuverlässige Verbindungen und sorgt für hohe Verfügbarkeit der Feldkomponenten.

Durch die dezentralen Ein-/Ausgabe-Einheiten sind die Sensor-/Aktor-Leitungen einfach, schnell und fehlerfrei austauschbar. Störende Restkabelschlaufen gehören der Vergangenheit an. Die rationelle Verkabelung hilft so, Umrüstzeiten zu verkürzen, und ermöglicht Flexibilität bei Montage und Service.

Alle Verteiler sind in Schutzart IP65/IP67 ausgeführt und prädestiniert für den Einsatz in belasteten und feuchten Industrieumgebungen. Das vollvergossene Gehäuse in kompakter Bauform ist mit verschiedenen Anschlussplätzen verfügbar und lässt sich direkt an der Maschine oder Anlage anflanschen. Über eine festangeschlossene Stammleitung erfolgt die Verbindung zur Steuerung. Diese als Hybridkabel ausgelegte Leitung ist gleichermaßen Spannungsversorgung und Steuerleitung für die Sensoren und Aktoren.

M12 in 90-Grad-Ausführung

Bild 4: Bei den M12-Steckverbinder in 90-Grad-Ausführung stehen Lösungen für Standardanwendungen (Stift und Buchse) und für M12-Sensorrohre (Stift) zur Verfügung.

Bild 4: Bei den M12-Steckverbinder in 90-Grad-Ausführung stehen Lösungen für Standardanwendungen (Stift und Buchse) und für M12-Sensorrohre (Stift) zur Verfügung.Erni

Zur M12-Produktlinie gehören auch innovative Steckverbinder in 90-Grad-Ausführung (Bild 4). Hier stehen Lösungen für Standardanwendungen (Stift und Buchse) und für M12-Sensorrohre (Stift) zur Verfügung. Die abgewinkelten M12-Steckverbinder sind die ersten ihrer Art, die für automatisierte Bestückungs- und Lötprozesse geeignet sind. Sie lassen sich innerhalb einer SMT-Fertigungslinie kostensparend verarbeiten. Es gibt drei-, vier- und fünfpolige Ausführungen, achtpolige Varianten sind in Vorbereitung.

Dank der mittigen Lage zur Leiterplatte und der Anordnung an der Leiterplattenkante sind die abgewinkelten M12-Steckverbinder äußerst platzsparend. Zudem verfügen sie über integrierte Leiterplattenauflagen zur Anpassung an drei gebräuchliche Leiterplattendicken (1,0, 1,6 und 2,0 mm). Buchsen- und Stiftausführungen sind im gleichen Layout realisiert und lassen sich auch für Gehäuse mit integriertem M12-Gewinde einsetzen. Versionen in A-, B- und D-Codierung sind verfügbar. Optional ist auch eine 360-Grad-Schirmung erhältlich. Mit zwei Lötpins wird der entsprechende Schirmring auf der Leiterplatte verlötet. Drei am Umfang angeordnete Kontaktzungen stellen den elektrischen Kontakt zur M12-Schraube her. Die hohe Robustheit durch THR-Technik und hohe Kriechstromfestigkeit mit einem CTI-Wert (Comparative Tracking Index) von 600 prädestiniert die neuen M12-Steckver auch für raue industrielle Umgebungen. Ein optionaler O-Ring macht die Baugruppen zusätzlich vergießbar.

Darüber hinaus bieten die abgewinkelten M12-Steckverbinder zahlreiche Verarbeitungsvorteile: Dazu gehören die Lieferung in T&R-Verpackung für die automatisierte Bestückung, eine integrierte Ansaugfläche, sichere Positionierung durch Stifte und integrierte Leiterplattenauflagen, die ein Kippen während der Verarbeitung sicher verhindern. Außerdem ist die rückseitige Montage der fertig bestückten Leiterplatte in ein Gehäuse möglich. Die M12-Steckverbinder lassen sich bleifrei reflow-löten und bieten Schutzart IP65/67 im gesteckten und geschraubten Zustand.

Neben den Lösungen für Standardanwendungen sind auch Stiftstecker im Angebot, die speziell auf Sensoranwendungen abzielen. Diese neuen 90-Grad-M12-Stiftstecker sind insbesondere für M12-Sensorrohre ausgelegt, haben eine sehr kurze Bauform von 14 mm und werden wegen der Vergießbarkeit standardmäßig mit O-Ring geliefert. Die vollständig bestückten Leiterplatten werden bis auf Anschlag in das Sensorrohr geschoben. Den Anschlag bildet dabei der für diese Applikation typische Bund am Steckverbinder. Für diese Versionen gibt es weitere Optionen wie Verdrehschutzrippen und eine Snap-in-Funktion. Die neuen abgewinkelten M12-Steckverbinder adressieren vielfältige industrielle Applikationen wie Füllstands-, Weg- und Drucksensoren, Lichtschranken, Positionsschalter, Feldbus- und Peripheriegeräte oder Messsensoren.

Sichere Verriegelung

Bild 5: Sichere Verriegelung mit Verriegelungsmuttern und –schrauben.

Bild 5: Sichere Verriegelung mit Verriegelungsmuttern und –schrauben.Erni

Zum Zubehör für die M8- und M12-Leiterplatten-Steckverbinder (Buchsen- und Stiftleisten) gehören Verriegelungsmuttern und -schrauben (Bild 5). Diese werden nach dem Löten der Steckverbinder darüber positioniert und in die Leiterplatte eingepresst. Über Metallmuttern erfolgt die Befestigung an der Frontplatte. Durch die massive Einpresstechnik lässt sich eine direkte gasdichte Verbindung des Kabelschirms mit der Leiterplatte herstellen. Da Steckverbinder und Verriegelung auf der Leiterplatte montiert sind, haben sie denselben dimensionalen Bezug, was zusätzliche Toleranzen zwischen den Teilen kompensiert und die Konzentrität, die für ein leicht gängiges Einschrauben der Kabelstecker wichtig ist, verbessert.

Von der Rückseite des Gerätegehäuses erfolgt die Montage der Leiterplatte. Hierfür sind nur Durchgangslöcher erforderlich. Gekontert wird von der Gehäusefrontseite. Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, dass abhängig von Größe und Bestückung der Leiterplatte und bei entsprechender Anordnung mehrerer Steckverbinder, keine zusätzliche Leiterplattenbefestigung notwendig ist.

Die Verriegelungsteile sind aus Edelstahl gefertigt und eignen sich beispielsweise auch für die Prozess- oder Lebensmittelindustrie. Für den IP-Schutz sind entsprechende Dichtringe zwischen Steckverbinder, Verriegelung und Gehäuse vorgesehen und erhältlich.