02.02.2016

Kompakte Bauform und Push-in-Technik

Platzsparende Installation und einfache Montage: Dies sind Anforderungen, die heute auch an Verdrahtungslösungen für Schaltschränke gestellt werden. Daher hat Phoenix Contact das kompakte und modulare Gehäusesystem ME-IO entwickelt, das eine frontseitige, werkzeuglose Push-in-Verdrahtung ermöglicht sowie weitere Vorteile bietet.

Autor: Dipl.-Wirtsch.-Ing. Marta Ciesielski, Produktmanagerin Elektronikgehäuse Phoenix Contact GmbH & Co.


Die sich rasch entwickelnde Automatisierungstechnik stellt nicht nur neue Anforderungen an die Elektronik-Entwicklung, sondern auch an die Elektronikgehäuse. Dabei sind immer häufiger integrierte Systemlösungen gefragt. Eine kompakte Bauform mit einer hohen Packungsdichte an Anschlusspolen im Frontbereich musste bisher individuell angepasst werden. Nun gibt es eine Lösung mit Push-in-Technik im Frontbereich. Schauen wir aber zunächst einmal zurück: In den 80er-Jahren kam der Wechsel von der Elektromechanik zur Mikroelektronik im Gerät. Dann wurde die Dezentralisierung zum beherrschenden Thema. Sensoren und Aktoren wurden nun nicht mehr direkt an der Steuerung verdrahtet, sondern an I/O-Module angeschlossen, die dann über Bussysteme mit der Steuerung kommunizieren. Die Anforderungen an den modularen Geräteaufbau sind damit stetig gewachsen. Für den Aufbau im Schaltschrank muss ein System dann kompakt und anforderungsgerecht aufgebaut sein. Neben der Elektronik werden dabei der funktionale Aufbau, das Design und die Anschlusstechnik immer wichtiger. Vor allem der leicht zugängliche Anschlussbereich mit Push-in-Technik an der Gehäusefront wird immer häufiger nachgefragt.

Integrierte Frontanschlusstechnik

Elektronik-Entwickler aus der Automatisierungstechnik haben es zur Zeit schwer, wenn es darum geht, Elektronikgehäuse mit integrierter Frontanschlusstechnik zu finden, die für den Schaltschrank vorgesehen ist. Bisher bot der Elektronikgehäuse-Markt meistens nur einen integrierten seitlichen Anschlussbereich, der zum Kabelkanal führt. Ein Frontanschluss konnte bisher nur durch anforderungsgerechte mechanische Nachbearbeitung eingebracht werden. Ein Elektronikgehäuse mit integrierter Frontanschlusstechnik, wie etwa die Baureihe ME-IO von Phoenix Contact, macht es nun möglich, dass I/O-Elektronik für den Anschluss von Sensoren und Aktoren bequem in Modulen 'verpackt' werden. Die Integration von Elektronikgehäusen und Leiterplattenanschlusstechnik, die Kombination von Minder- und Mehrbestückung dieser für Modulvarianten sowie das Konzept einer wirtschaftlichen Produktion und Installation stellen neue Anforderungen an Elektronikgehäuse. Diese Anforderungen werden mit der neuen Gehäusefamilie ME-IO erfüllt. Die kompakte Bauform mit der Baubreite von 18,8mm kann bis zu 36 Anschlusspole in der Front integrieren. Das System ist wie ein Baukasten aufgebaut, sodass Anschlussvarianten leicht umsetzbar sind. Die Kommunikation zwischen den Modulen kann über den Tragschienen-Busverbinder erfolgen. Dabei handelt es sich um einen T-förmigen Stecker, der bequem auf die Hutschiene gerastet wird und die Module miteinander verbindet. Für die hohen Sicherheitsstandards sind die Kontakte des Querverbinders vergoldet. Die neue Lösung mit ihrer modernen Push-in-Anschlusstechnik bietet zudem eine Steckverbindung für die werkzeuglose Montage. Die schnelle und sichere Verdrahtung spart nicht nur bei der Produktion viel Zeit ein, sondern auch im Wartungsfall. Eine spezielle Kontaktfeder sorgt für hohe Kontakt- und Leiterauszugskräfte sowie für eine vibrationssichere und gasdichte Kontaktierung. Auch starre Leiter bis 2,5mm² oder flexible Leiter bis 1,5mm² mit Aderendhülse werden aufgrund der geringeren Steckkräfte bequem angeschlossen. Der Stecker ist kompakt auf vier Anschlusspole untergliedert - dadurch kann sensorweise gesteckt werden. Für Anwendungen mit erhöhten Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken steht eine zweipolige Stecker-Variante zur Verfügung. Ein Twin-Stecker bietet hier die Möglichkeit, Signale einfach durchzuschleifen. Für die fehlerfreie Verbindung zwischen Stecker und Grundleiste sorgen Kodierreiter.

Einfach lösen und sicher verriegeln

Bei einer kompakten und steckbaren Anschlusstechnik stellt sich stets die Frage, wie diese im Verbund am einfachsten wieder abgezogen werden kann. Wenn die Module direkt nebeneinander auf die Hutschiene gerastet werden, bleibt kein greifbarer Bereich für die Stecker. Die Integration von steckbarer Anschlusstechnik ins Elektronikgehäuse ist daher über einen Auswurfmechanismus gelöst worden. Über einen orangefarbenen Verriegelungshebel - das Prinzip ist auch unter dem Namen Lock-and-Release bekannt - werden die Stecker formschlüssig verriegelt. Auf der anderen Seite wird durch einfaches Lösen des Hebels dieser zum auswerfen der Stecker verwendet, ohne dass diese herausfallen. In einem kontaktlosen Zustand stehen die Stecker über und können dann leicht per Hand gezogen werden. Auf diese Weise werden die Stecker schnell und einfach ausgeworfen und die Module im Wartungsfall problemlos im Verbund ausgetauscht.

Individuell anpassen

Eine weitere Anforderung aus dem Bereich der I/O-Module ist, den Anschluss der jeweiligen Sensoren und Aktoren optisch anzuzeigen. Bei einer senkrechten Einbaulage der Platine eignen sich dafür gewinkelte Lichtwellenleiter. Die LEDs werden auf die Leiterplatte gelötet und der Lichtwellenleiter wird dann darüber gesteckt. In der Gehäuseabdeckung können durch mechanische Nachbearbeitung Löcher für die Lichtwellenleiter umgesetzt werden - und schon sind die Anzeigen fertig. Eine weitere optische Kennzeichnung ist die Zuordnung von Klemmstellen über farbige Federöffner. Dies kann bei der Verdrahtung des Schaltschranks Zeit sparen und Fehler vermeiden. Zum Beispiel wird bei blau und rot sofort ersichtlich, dass hier die Versorgungsleitung angeschlossen wird. Durch kleine aber feine Nacharbeiten können Geräte am Ende komfortabel und wirtschaftlich werden. Denn der Endanwender entscheidet letztendlich, ob das Produkt seinen Anforderungen genügt oder nicht.

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Fazit

Eine kompakte Gehäuse-Bauform mit integrierter Frontanschlusstechnik und Push-in-Technik ist als Trend in der Automatisierungstechnik schon länger deutlich erkennbar. Kompakte und moderne Gesamtsysteme haben dazu noch das Ziel, das Schaltschrankvolumen zu minimieren - mehr Anschlusspunkte auf weniger Fläche. Gefragt sind daher Steckverbinder in kleinen Rastermaßen, die im Elektronikgehäuse integriert werden. Durch steigende Anforderungen an beispielsweise digitale Eingangskanäle wird jetzt schon erkennbar, dass Anbieter hochpolige Steckverbinder im Rastermaß < 5mm einsetzen und mit dem Rastermaß 5mm kombinieren. Entscheidend wird wohl weiterhin der Systemgedanke sein - und damit die umfassende und wirtschaftliche Vernetzung der Komponenten. Auch Fragestellungen im Hinblick auf Industrie 4.0 werden zunehmend den Katalog der Anforderungen dominieren.

Kompaktes Gehäusesystem mit Frontanschluss

Das Gehäusesystem ME-IO ist besonders für Anwendungen geeignet, bei denen ein geringer Einbauraum zur Verfügung steht. Die Push-in-Frontanschlusstechnik und die kompakte Bauform des Gehäuses eignen sich für kleine Geräte mit bis zu 36 Polen. Der Nutzung von Ein- und Ausgangssignalen im Automatisierungsbereich kommt das entgegen. Die Vorteile auf einen Blick:

  • • werkzeuglose Push-in-Verdrahtung im Frontbereich
  • • bis zu 36 Pole bei einer Modulbreite von 18,8mm
  • • Steckervariante mit Twin-Anschluss
  • • fehlerfreies Verbinden von Stecker und Grundleiste durch Kodierung
  • • sichere Ver- und Entriegelung der Stecker dank Lock-and-Release-System
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