03.09.2013

Effizient im Handumdrehen

Steckverbinder-Gehäuse aus Kunststoff

Mit den Steckverbinder-Gehäusen aus Kunststoff hat Phoenix Contact eine vollwertige Alternative zum Aluminium-Standard geschaffen. Dabei wurde nicht nur eine preiswertere Variante einem Vorbild aus Metall nachempfunden - mit Kunststoff als Material erzielen die schweren Steckverbinder aus dem Produktprogramm Heavycon Evo zusätzliche Vorteile. Wir zeigen, welche das sind.

Autor: Dipl.-Wirt.-Ing. Jens Andresen, Phoenix Contact Deutschland GmbH.


Bild 1: Die Kunststoff-Steckverbinder im Format B6, B10, B16 und B24 beinhalten spezielle Kabelverschraubungen mit Bajonettverschluss.
Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

"Wer Kunststoff kennt und hat die Wahl - der nimmt Stahl" - dieser Spruch kam in früheren Zeiten so Manchem leicht über die Lippen. Dabei sind moderne Kunststoffe schon lange ein vollwertiger Ersatz für Metall, davon zeugen Bohrmaschinen-Gehäuse, Gartenmöbel, Sportgeräte oder auch Tupperware. Denn Kunststoff ist leicht, einfach formbar und rostet nicht. Moderne Industriekunststoffe sind zudem extrem widerstandsfähig und langlebig.

Abgeschrägter Bajonett-Verschluss

Auch Industrie-Steckverbinder aus Aluminium-Druckguss gehören in diesen Kontext - ihre Materialbeschaffenheit wagte über Jahrzehnte kaum jemand anzuzweifeln. Aber mit der Produktion immer leistungsfähigerer Kunststoffe sowie mit der computergestützten Dimensionierung von Bauteilen haben sich hier neue Möglichkeiten aufgetan. So umfasst das vollständig kompatible Gehäuseprogramm von Heavycon Evo ein Sortiment an Kabelverschraubungen mit einem abgeschrägten Bajonett-Verschluss (Bild 2). Die Kabelverschraubungen lassen sich mit einer 45°-Drehung bequem von Hand entweder zur Seite oder nach oben auf die Tüllen-Gehäuse montieren. Die Kabelabgangsrichtung am Stecker kann so auch noch vor Ort auf die jeweiligen Anforderungen eingestellt werden. Da alle Gehäuse in den Größen HC-B 6 bis HC-B 24 mit dem gleichen Bajonett-Verschluss arbeiten, können nun Verschraubungen von M20 bis M40 beliebig mit Tüllen- und Kupplungs-Gehäusen kombiniert werden. Das schafft Flexibilität und reduziert die Variantenvielfalt um bis zu 70%. Die große Gehäuseöffnung mit dem Bajonett-Verschluss bietet dem Anwender noch einen weiteren Vorteil. Die Einführung von dicken und starren Kabeln vereinfacht sich, denn die Kabelverschraubung lässt sich auch erst ganz am Schluss der Konfektionierung einfach seitlich oder aufrecht montieren. Für die Konfektionierung muss also nicht das ganze Kabel gebogen werden, sondern nur die Adern innerhalb des Steckverbinder-Gehäuses.

Vollständig kompatibel

Die Kunststoff-Gehäuse besitzen auf der Innenseite patentierte Metall-Inlays, die für eine stabile Aufnahme der üblichen festen und modularen Kontakteinsätze sorgen (Bild 3). Damit wird auch der in den Normen vorgeschriebene voreilende PE-Kontakt berücksichtigt, und die Kunststoff-Gehäuse lassen sich beliebig mit den Gegenstücken aus Aluminium-Druckguss kombinieren. Auch auf die marktüblichen Montagemaße und Wandausschnitte passen die Anbau- und Sockel-Gehäuse. Außerdem bieten sie Schutz gegen das Eindringen von Staub und Flüssigkeiten gemäß den Anforderungen für die Schutzart IP65/66.

Stabilität der Aluminium-Gehäuse

In umfangreichen Labortests wurden die normativen Vorgaben an Industrie-Steckverbinder teilweise weit übertroffen (Bild 4). In der Praxis werden Industrie-Steckverbinder manchmal härtesten Einsatzbedingungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Beschädigungen kommen ebenfalls vor - etwa wenn sie mit dem Kabel aus großer Höhe herunter fallen, wenn sie beim Verrücken und Transportieren heftigen Stößen ausgesetzt sind, oder wenn in gestecktem Zustand am Kabel gerissen wird. Es kommt sogar vor, dass Steckverbinder als Steighilfen zweckentfremdet werden. Starke Temperaturschwankungen, aggressive Substanzen, Staub und Wasser, Vibrationen und UV-Strahlung tun ihr Übriges. All diese Umwelteinflüsse wurden in umfangreichen Labortests simuliert. Dabei zeigte sich, dass die modernen Kunststoffe mit ihrer Schlagzähigkeit den Vorbildern aus Aluminium-Druckguss in nichts nachstehen. Aber auch Kunststoff-Gehäuse stoßen derweil an ihre Grenzen - etwa in EMV-Applikationen, bei denen es auf die elektromagnetische Abschirmung von Kabeln und Gehäusen ankommt, oder auch bei extremen Temperaturbedingen von unter -40 oder über 100°C. In diesen Fällen bieten sich auch weiterhin Steckverbinder-Gehäuse aus Metall an. Aber für eine deutliche Mehrzahl an Applikationen steht dem Einsatz von Steckverbindern aus Kunststoff nichts entgegen. Auch nicht im Außeneinsatz, wo sich vor allem schwarze Kunststoffe durch ihre bessere UV-Beständigkeit als tauglich erwiesen haben. Davon zeugen etwa Außenspiegel, Stoßfänger oder Radkappen im Automobilbereich. Auch die bekannten roten und blauen CEE-Steckvorrichtungen, die unter oft extremen Einsatzbedingungen über viele Jahre zuverlässig ihre Arbeit verrichten, sind aus Kunststoff gefertigt.

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70% weniger Varianten

Durch den schrägen Bajonett-Kabeleingang lassen sich z.B. bei einem Tüllen-Gehäuse, das es mit den beiden geraden und seitlichen Kabelabgängen sowie mit den vier Verschraubungsgrößen M20, M25, M32 und M40 gibt, acht Varianten ersetzen (Bild 5). Beim Kupplungs-Gehäuse ersetzt ein Heavycon Evo-Gehäuse gleich vier Alu-Gehäuse. Bei den Sockel-Gehäusen beträgt die Einsparung immerhin 50%, denn die Ausführungen mit zwei Kabeleingängen entfallen. Der zweite Kabeleingang kann durch einfaches Herausbrechen eines Verschlussdeckels nach Bedarf vor Ort hergestellt werden. Darüber hinaus lassen sich alle Bügel und Schutzdeckel mit einfachen Handgriffen umsetzen - was zusätzliche Installationsvorteile bringt. Nur bei den Anbau-Gehäusen lässt sich nichts einsparen, denn diese besitzen ja keine Kabeleingänge. In der Summe ergibt sich rein rechnerisch ein Einspar-Volumen bei den Varianten von immerhin 70% - bei Nutzung des vollständigen Gehäuseprogramms. Denn hier gilt: Weniger ist mehr. Schon am Anfang weniger Konstruktionsaufwand, dann weniger Datenpflege, weniger Einrichtungen bei der Herstellung, weniger Bestellpositionen für den Einkauf durch größere Bestellmengen gleicher Teile, weniger Kapitalbindung am Lager beim Hersteller, beim Händler und beim Endanwender. Und je weniger Teile ein System umfasst, desto weniger kostet seine weltweite Verfügbarkeit.

Neue Stufe der Steckverbinder-Evolution

Steckerbinder aus Kunststoff sind in vielen Fällen eine vollwertige Alternative zu Metallsteckern. Voraussetzung dafür ist die Auswahl der richtigen Kunststoffe und die anforderungsgerechte Dimensionierung der Bauteile. Darüber hinaus erleichtert die vollständige Kompatibilität aller Systemkomponenten den Ersatz bestehender Lösungen. Dass dabei auch alle sicherheitstechnischen Anforderungen erfüllt werden, versteht sich von selbst. Die Kunststoff-Steckverbinder-Gehäuse aus dem Programm Heavycon Evo von Phoenix Contact sind dabei nicht nur kostengünstiger als Aluminium-Gehäuse - sie bieten darüber hinaus auch einen erheblichen Logistikvorteil - und durch die einstellbare Kabelabgangsrichtung mehr Flexibilität vor Ort.

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