Mit applikationsgerechten und effizienzsteigernden Service- und Supportleistungen begleiten Unternehmen heute ihre Entwickler und Anwender. Sie können ihre Kunden heutzutage während des gesamten Produktlebenszyklus mit passgenauen Lösungen für Leiterplatten-Anschlusstechnik und Elektronikgehäuse unterstützen. Die Omnimate-Produkt- und Servicegruppe von Weidmüller richtet sich an Kunden, die für ihre Applikationen möglichst viele unterschiedliche Signale auf kleinstem Raum zuverlässig übertragen wollen oder für ihre Elektronik eine optimale Verpackung suchen.
Leiterplatten-Anschlussklemmen
Produkte müssen überzeugen, sowohl von ihrer technischen Leistung wie auch durch ein ausdruckstarkes Gerätedesign, sodass die Kunden die Geräte sofort erkennen. Derartige Designkonzepte wirken sich direkt auf die Gestaltung der Leiterplatte und ihrer Leiteranschlusselemente aus. Darüber hinaus kosten Bohrungen und Durchführungen bei Geräten und auf Leiterplatten Zeit, brauchen Platz und schränken die kreative Freiheit der Entwickler ein.
Die Leiterplatten-Anschlussklemmen erfüllen die Anforderungen an eine vollautomatische Leiterplatten-Oberflächenmontage per SMT-Lötverfahren.Weidmüller
Das Produktprogramm Omnimate von Weidmüller deckt unter anderem Leiterplatten-Anschlussklemmen ab und nennt sich „Omnimate-Signal LSF-SMD“. Mit der Direktsteck-Technik „Push-In“ können Entwickler in den Rastermaßen 3,50, 5,00 und 7,50 mm sowie den drei Leiterabgangsrichtungen 90°, 135° und 180° ein individuelles und flexibles Leiterplatten- sowie Gerätedesign realisieren. Die Leiterplatten-Anschlussklemmen erfüllen die Anforderungen an eine vollautomatische Leiterplatten-Oberflächenmontage per SMT-Lötverfahren (Reflow-Prozess). Sie lassen sich gemeinsam mit den aktiven Bauelementen via Bestückungsautomat bestücken und rationell in einem Fertigungsprozess verarbeiten. Somit ist eine hundertprozentige Durchgängigkeit im SMT-Prozess gegeben.
Die Automatenbestückung wird durch Tape-on-Reel-Verpackungen in Standardgurtbreiten unterstützt. Pick-and-place-Pads ermöglichen ein sicheres Ansaugen und Absetzen der Leiterplattenklemmen. Die Klemmen sind so gestaltet, dass zwei Lötpads pro Pol für eine hohe mechanische Stabilität gemäß IPC-A-610 Klasse 2 sorgen – ohne zusätzliche Befestigungsflansche. Die Direktsteck-Anschlusstechnik ermöglicht einen sicheren Leiteranschluss von 0,2 bis 1,5 mm2 (AWG 24-16) – werkzeuglos. Die Leiterplatten-Anschlussklemmen lassen sich etwa in LED-Geräte mit Aluminiumkühlkörper einsetzen, bei denen keine Bohrung möglich ist. Beim Einsatz der SMD-Technologie mit entsprechenden Bauteilen bleibt die Rückseite der Leiterplatte frei und kann für das Anbringen weiterer Komponenten verwendet werden. Im besten Fall steht den Geräteherstellen bei der SMD-Technologie die doppelte Platzmenge auf der Leiterplatte zur Verfügung.
Liquid Cristal Polymer
Weidmüller verwendet für die Leiterplattenklemmen den hochtemperaturfesten Isolierstoff Liquid Cristal Polymer (LCP). Er zeichnet sich durch seine Form- und Dimensionsstabilität aus. Aufgrund seiner niedrigen Wasseraufnahme lassen sich die Leiterplattenklemmen ohne vorherige Trocknungsphase im Reflow-Prozess verarbeiten. Durch seinen sehr geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten eignet sich der Kunststoff für eine Verarbeitung im SMT-Reflow-Prozess. Es besteht keine Gefahr der Blisterbildung.
LCP ähnelt dem Material von Leiterplatten. Der Isolierstoff ist im Bereich der Brandsicherheit nach der Haushaltsgerätenorm IEC 60335-1 zertifiziert. Die Bemessungsdaten sind daher 320 V, 17,5 A, Leiter 0,2 bis 1,5 mm2 und nach UL 300 V, 12 A, Leiter AWG 24 bis 16. Weidmüller empfiehlt für das Vercrimpen der Aderendhülsen die Crimpform A und das Werkzeug PZ6/5.
Die Leiterplattensteckverbinder
Neben dem Thema Sicherheit gehört die Einkabeltechnologie in Form eines Hybridkabels für den Motoranschluss zu den aktuellen Trends in der Antriebstechnik. Klassische Anforderungen an dieser Schnittstelle: Die Verbindung von Motorspannung, internem Temperaturfühler und einer eventuellen mechanischen Bremse. Je nach Anwendung wird auch die Verbindung zu einem Encoder oder Resolver benötigt. Dafür wurde der Omnimate-Power-Hybridsteckverbinder vorgestellt.
Hybridkabel stellen die Verbindung (Motor-Abgang) zwischen Frequenzumrichtern oder Servoreglern und dem Motor her. Zum Anschließen eines Servomotors benötigte man bisher drei Steckverbinder: den Leistungssteckverbinder für den Motoranschluss, den Signalsteckverbinder zum Anschluss des Temperatursensors und eventuell eine Motorbremse.
Es bedurfte einen weiteren Steckverbinder für das Positions-Feedback, plus einer Schirmauflage für den Kabelschirm zum Schutz des Datenverkehrs vor elektromagnetischen Störimpulsen. Der Hybrid-Steckverbinder kombiniert nun alle drei einzelnen Steckverbinder.
Die Leiterplattensteckverbinder
Neben dem Thema Sicherheit gehört die Einkabeltechnologie in Form eines Hybridkabels für den Motoranschluss zu den aktuellen Trends in der Antriebstechnik. Klassische Anforderungen an dieser Schnittstelle: Die Verbindung von Motorspannung, internem Temperaturfühler und einer eventuellen mechanischen Bremse. Je nach Anwendung wird auch die Verbindung zu einem Encoder oder Resolver benötigt. Dafür hat Weidmüller nun seinen Omnimate-Power-Hybridsteckverbinder vorgestellt.
Hybridkabel stellen die Verbindung (Motor-Abgang) zwischen Frequenzumrichtern oder Servoreglern und dem Motor her. Zum Anschließen eines Servomotors benötigte man bisher folgende drei Steckverbinder: einen Leistungssteckverbinder für den Motoranschluss, einen Signalsteckverbinder zum Anschluss des Temperatursensors und eventuell eine Motorbremse. Außerdem bedurfte es einem weiteren Steckverbinder für das Positions-Feedback, plus einer Schirmauflage für den Kabelschirm zum Schutz des Datenverkehrs vor elektromagnetischen Störimpulsen. Der Hybrid-Steckverbinder kombiniert nun alle drei einzelnen Steckverbinder applikationsgerecht zu einer Gesamtlösung.
Blind stecken
Zum sicheren und „blinden“ Stecken von Energie, Daten, Signalen und Schirmung gehört beispielsweise die steckbare Schirmauflage oder die automatisch verrastende Einhand-Sicherheitsverriegelung. Die Integration dieser Funktionen sorgt auch bei schwierigen Einbauverhältnissen für eine intuitive, werkzeuglose Handhabung und eine dauerhaft sichere Kontaktierung. Die großflächige Schirmauflage stellt sicher, dass auch die Elektronik und Datenkommunikation zuverlässig und dauerhaft gegen elektromagnetische Störungen geschützt ist.
Die Leiterplattensteckverbinder verbinden in einem Steckvorgang die Energie- und Signalleitungen sowie das Schirmgeflecht von Hybridkabeln. Eine Einhand-Sicherheitsverriegelung – Mittelflansch – fungiert als Zentralverriegelung (rot ausgeführt).Weidmüller
Der Omnimate-Power-Hybrid-Steckverbinder ersetzt mit den direkt in den Leistungssteckverbinder integrierten Signalkontakten sowie dem steckbaren Kabelschirm und dem Einhand-Sicherheitsflansch drei Einzelkomponenten und reduziert drei separate Arbeitsgänge zu einem. Er löst verschiedene typische Herausforderungen beim Gerätedesign. Zunächst die rastertreue Integration der Signalkontakte in den Leistungsteil: Dadurch lässt sich eine umfangreiche Miniaturisierung oder Packungsdichte auf der Leiterplatte und Gerätefront realisieren. Ein Steckvorgang vereinfacht die Konfektionierung, Inbetriebnahme und Wartung des Gerätes. Zum Zweiten ersetzt die steckbare Schirmauflage mit einer Federleiste zwei Schraubflansche. Das neuartige Konstruktionsdetail garantiert eine sichere EMV-Abschirmung. Die Kontaktierung des Kabelschirmes erfolgt über die steckbare Federleiste automatisch. Eine bisher zusätzliche Schraubbefestigung für den Schirmanschluss entfällt. Dadurch werden Platz, Material und Montagezeit gespart.
Nicht zuletzt ist die werkzeuglose Schnellverrastung als Mittelflansch ausgeführt und ersetzt zwei Außenflansche. Somit ist eine Einhand-Sicherheitsverriegelung möglich. Die sichere Verrastung des Mittelflansches erfolgt automatisch und bedienerunabhängig. Durch die baubreitenneutrale Integration der Signalkontakte wird der Platzbedarf an Gerät und Leiterplatte verringert. Ein intuitives Stecken aller vier Funktionen (Energie, Signale, Schirmung und Verriegelung) ist in einem Arbeitsgang – auch ohne Sicht und bei schwierigen Einbauverhältnissen – problemlos möglich.
Weniger Gerätereihen-Abstand
Push-In-Technik mit LCP
Weidmüller verwendet in seinem erweiterten Produktportfolio die Push-In-Technik. Damit ist eine schnellere Konfektionierung und Installation der Hybridkabel möglich. Die Produktreihe nennt das Unternehmen aus Detmold Omnimate. Es umfasst Signal, Power, Gehäuse und Services. So gehören Leiterplattenanschlussklemmen und -steckverbinder ebenso zu dem Sortiment auch das Elektronikgehäussystem CH20M. Bei seinen Produkten benutzt Weidmüller den hochtemperaturfesten Isolierstoff Liquid Cristal Polymer (LCP). Er hat eine Form- und Dimensionsstabilität und niedrige Wasseraufnahme.
Die mehrfache Funktionsintegration von Energie-, Daten- und Signalkontakten sowie der steckbare Kabelschirm und die automatische Verrastung reduzieren die Herstell-, Installations- und Instandhaltungskosten. Die kürzere Installations- und Wartungszeiten, eine geringere Baugröße des Gerätes, weniger Platzbedarf im Schaltschrank und die Vermeidung von Fehlern haben ihre Vorteile. Der Abstand zwischen den Gerätereihen kann um bis zu 10 cm geringer ausfallen, da die installationsgerechte 30°-Geometrie eine schlanke Leitungsführung ermöglicht und die steckbare Kabelschirmauflage einen wesentlich geringeren Montageraum benötigen als herkömmliche Schraubflansche. Insgesamt wird die Anlagenverfügbarkeit durch die neuartige Schirmblechkontaktierung, den Einhand-Sicherheitsflansch und die integrierten Signalkontakte nachhaltig erhöht.
Weidmüllers Leiterplattensteckverbinder-Generation ist auch mit der Push-In-Anschlusstechnik ausgestattet. Diese Leiteranschlusstechnik ermöglicht eine schnelle Konfektionierung und Installation der Hybridkabel. Der massive oder flexible Leiter mit Aderendhülse versehen, wird bei Push-In einfach in die Klemmstelle gesteckt. Dieses Anschlusssystem für den Motoranschluss ist mit verrastbaren Push-Buttons ausgestattet, um eine geöffnete Klemmstelle zu erhalten. Die geöffnete Klemmstelle ermöglicht einen problemlosen und sicheren Anschluss, der aus ESD-Gründen relativ kurz abgemantelten Motorleitungen. Der Push-In-Kontakt wird nach dem Einstecken des Leiters in die Klemmstelle durch seitliches Drücken auf den Button geschlossen. Beim Verwenden von Motoranschlussleitungen ohne Aderendhülsen oder bei Leitungen mit kleinem Querschnitt hält der Button nach Betätigung die Klemmstelle geöffnet. Einfach gesagt: Der verrastbare Push-Button ersetzt in kniffligen Montagesituationen die sogenannte „dritte Hand“ oder andere Hilfsmittel.
Das Gehäusesystem
Das modulare Elektronikgehäusesystem CH20M (Component Housing IP20 Modular) wurde von den Entwicklern aus Detmold um einen durchgängigen Tragschienenbus ergänzt. Der durchgängige Tragschienenbus ist eine anwenderfreundliche Infrastrukturlösung zum Querverbinden und Vernetzen von Energie, Signalen und Daten. Der Systembus lässt sich sicher mit seinen fünf Leiterbahnen in die 35-mm-Standard-Tragschiene integrieren. Er ermöglicht die freie Konfiguration und individuelle Platzierung der Module auf den Hutschienen TS 35 -x7.5 oder -x15 nach DIN EN 60715. Damit ersetzt er die aufwändige Einzelverdrahtung. Auch die Fehleranfälligkeit wird durch den reduzierten Verdrahtungsaufwand gesenkt. Die fünf Busbahnen können beispielsweise folgendermaßen ausgelegt sein: Zwei Energiebahnen, eine Signalbahn sowie zwei Datenbahnen. Alle Busbahnen können mit 5 A belastet werden.
Die neue Busverbindung erlaubt eine Querverbindung und Vernetzung aller Module der CH20M-Gehäusefamilie, durchgängig für alle Gehäusebaubreiten – von 6 über 12,5 bis zu 67,5 mm. Diese Möglichkeit ist bisher einmalig. Mit dem CH20M-Bus lässt sich jedes Modul schnell wechseln, ohne dass der Modulverbund gelöst werden muss. Die Module werden einfach ein- oder aus dem Modulverbund geschwenkt.
Der Bus-Kontaktblock besteht – wie die Leiterplattenklemmen auch – aus dem hochtemperaturfesten Kunststoff LCP. Der SMD-Bus-Kontaktblock wird automatengerecht geliefert und lässt sich mit der Baugruppe in einem einzigen SMT-Fertigungsprozess vollautomatisch verarbeiten. THR-Lötflansche am Bus-Kontaktblock stellen eine stabile Verbindung zur Leiterplatte der Baugruppe her.
Das Gehäusesystem wurde um einen durchgängigen Tragschienenbus ergänzt, integriert in die Hutschiene TS 35. Die Kontaktierung zum Tragschienenbus erfolgt durch fünf voll galvanisierte und teilvergoldete Twin-Bogenkontakte.Weidmüller
Die Kontaktierung zwischen dem „SMD-BUS“-Kontaktblock und dem Tragschienenbus erfolgt zuverlässig durch fünf voll galvanisierte und teilvergoldete Twin-Bogenkontakte. Die Leiterbahnen des Tragschienenbusses sind ebenfalls vergoldet – dadurch soll ein störungsfreier Betrieb der Applikation sichergestellt werden. Im Gegensatz zu gesteckten Bussystemen vermeidet der durchgängige Aufbau Übergangswiderstände und ungewollte Busunterbrechungen. Die widerstandsfähigen sowie vergoldeten Kontaktflächen sollen für eine dauerhaft zuverlässige Kontaktierung sorgen.
72-Stunden-Sample-Service
Beim Leiterplatten- und Gerätedesign kommen Entwicklungsingenieure irgendwann an den Punkt, an dem sie passgenaue Anschlusskomponenten für ihre Applikation finden müssen. Bei der Planung ihrer Geräteapplikation erhalten Elektronikexperten oftmals eine kaum zu überblickende Vielzahl von möglichen Produkten. Weidmüller will diese Auswahl gezielt eingrenzen: Das Unternehmen hat seinen Internetauftritt im Produktbereich Omnimate für Geräteanschlusskomponenten um eine weitere Funktionalität erweitert.
Aus 2500 Produkten im Bereich Geräteanschlusstechnik können bis zu 25 Musterteile auswählt werden, welche innerhalb von 72-Stunden an jeden beliebigen Ort geliefert werden. Weidmüller
Der Weg vom Musterlager zum Arbeitsplatz des Entwicklers beginnt bei Weidmüller im Online-Katalog. Interessenten finden dort alles Notwendige für den industriellen Geräteanschluss. Es werden rund 10.000 Produkte angeboten. Aus etwa 2700 Produkten kann der Interessent bis zu 25 Musterteile auswählen.
Der Musterservice von liefert innerhalb von maximal 72 Stunden die Muster seiner Geräteanschlusskomponenten und Elektronikgehäuse. Der Standort des Kunden spielt dabei keine Rolle, denn der Service gilt weltweit. Die internetbasierte Auswahlhilfe „applikationsorientierte Produktempfehlung“ ergänzt den Musterservice. Sie ist eine am Markt bislang einmalige Lösung.
Unter dem gewünschten Servicepunkt öffnet sich dem Nutzer ein Auswahlbereich von diversen Applikationen. Hier findet er für die unterschiedlichen Gerätefunktionen Empfehlungen für die am besten geeignete Anschlusslösung, die seine Anforderungen an Handling, Baugröße, Sicherheit, Verarbeitungskosten und Normkonformität abdeckt.
Dieser Fachbeitrag basiert auf Unterlagen von Weidmüller.
(jck)
