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Anschlusstechnik

Rundsteckverbinder im Überblick: übertragen, anschließen und verriegeln

| Redakteur: Sandra Häuslein

Metrische Rundsteckverbinder sind in industriellen Anwendungen ein bekannter Standard. In diversen Durchmessern und Kodierungen sind sie eine zuverlässige Verbindung der Daten-, Signal- und Leistungsübertragung für Antriebe, Steuerungen und Kommunikation. Hier folgt ein Überblick zu den bewährten Größen M8, M12 und M23.

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Metrische Rundsteckverbinder sind eine der verbreitetsten Schnittstellen weltweit, wenn es um die Verkabelung von Maschinen, Industrieanlagen und Geräten unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen geht.
Metrische Rundsteckverbinder sind eine der verbreitetsten Schnittstellen weltweit, wenn es um die Verkabelung von Maschinen, Industrieanlagen und Geräten unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen geht.
(Bild: Harting)

Metrische Rundsteckverbinder sind eine der verbreitetsten Schnittstellen weltweit, wenn es um die Verkabelung von Maschinen, Industrieanlagen und Geräten unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen geht. Ihren Ursprung haben sie in der Formgebung durch ihre Verriegelung. Diese ist an die Maße und Normung von Schrauben angelehnt, die der ISO 1502 entsprechen. Dementsprechend haben metrische Rundsteckverbinder im Bereich der Verriegelung stets den fest definierten Durchmesser in Millimetern, wie es alle genormten Schraubverbindungen haben. M8 = 8 Millimeter usw.

Gängige Größen in dieser Rubrik, die sich weltweit zahlenmäßig am meisten durchgesetzt haben, sind M8 und M12. Neben diesen gibt es noch Verbindungen in der metrischen Größe M23. Verlässt man das Feld der metrischen Größen, gibt es noch den recht verbreiteten Rundsteckverbinder in der Größe 7/8 Zoll. Er dient häufig für die Übertragung von Versorgungsspannungen, die sich über kleinere Steckverbinder bisher nicht realisieren ließen.

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Unterteilen lassen sich die Rundsteckverbinder am leichtesten nach ihren Aufgabengebieten, sprich nach den Lebensadern die sie ins Gerät bringen. Diese sind klassisch:

  • Daten auf Ethernet Protokoll-Basis für die Kommunikation mit bis zu 10 Gbit/s
  • Signale für die I/O Kommunikation und Ansteuerung von Sensoren
  • Leistung für die Spannungsversorgung von Anwendungen, für Steuerung, Antrieb und Co.

Rundsteckverbinder für die Datenübertragung

Im Bereich der Datenübertragung steht für die kleinen und platzsparenden M8-Steckverbinder die D-Kodierung nach IEC 61076-2-114 zur Verfügung. In der P-Kodierung bietet der Markt eine Ethercat-fähige M8-Schnittstelle an, die wie die D-Kodierung mit Power over Ethernet (PoE) neben Daten auch Power übertragen kann.

Im Bereich M12 spielt neben der D-Kodierung vor allem die X-Kodierung mit ihrem prägnanten Steckgesicht eine große Rolle für die Datenübermittlung. Mit dem X-förmigen Schirmblech im Steckgesicht ist sie leicht als schnelle Ethernet-Schnittstelle für bis zu 10 Gbit/s zu identifizieren. Sie ist nach IEC 61076-2-109 genormt und ist die richtige Wahl, wenn es um breitbandige Übertragung geht, wie sie für moderne hochauflösende Kameraanwendungen und zentrale Übertragungswege notwendig ist. Gerade solche kleinen und platzsparenden Anwendungen wie neue Industriekameras bieten wenig Platz für viele Schnittstellen. Hier kommt der X-Kodierung zu Gute, dass auch PoE übertragen werden kann. Darf es etwas weniger Performance sein, steht auch im metrischen 12er die D-Kodierung nach IEC 61076-2-101 bereit.

Geht man den nächsten Schritt zur deutlich größeren Schnittstelle M23, ist die Datenübertragung nur in Kombination mit Signalen und Power verfügbar. Diese hybride Lösung macht insofern Sinn, da eine so große Schnittstelle nur für die Datenübertragung unnötig viel Platz einnehmen würde. So ist sie direkt mit je vier Power und Signalkontakten vereint und überträgt alle Lebensadern in einem Steckgesicht.

BUCHTIPP Das „Praxishandbuch Steckverbinder“ ist ein Nachschlagewerk für die Geräteentwicklung und für den Einsatz von Steckverbindern. Entwickler und Anwender erhalten Antworten auf Fragen zur Ausführung, Materialien, physikalische Grundlagen, Kontaktoberflächen, Abschirmmaßnahmen, Gehäusemechanik und Verriegelungssysteme.

Rundsteckverbinder für die Signalübertragung

Als klassische I/O-Signal-Schnittstelle für kleine Sensoren überträgt der M8 in A- und B-Kodierung nach IEC 61076-2-104 Signale bis zu 100 Mbit/s. Die A-Kodierung ist für Sensor und Aktorsignale zuständig und kann dabei auch bis zu 4A-Leitung übertragen. Überall wo es um die IP65/67 geschützte Übertragung von Signalen geht, ist er eine gute Lösung um Platz zu sparen.

Im gleichen Revier jagt der M12 mit A- und B-Kodierung. Er entspricht der Norm IEC 61076-2-101 und ist im Grunde die größere und etwas robustere Variante des M8 für Signale. Beide kommen wohl mit am häufigsten auf Sensor/Aktor-Boxen zum Einsatz und stellen hier die Verbindung zur Sensorik her.

Der größte Vertreter der signalübertragenden Steckverbinder ist der M23. Im robusten Metallgehäuse kann der Anwender sich zwischen Einsätzen mit Polzahlen von 6-19 Pins entscheiden.

Rundsteckverbinder für die Leistungsübertragung

Ohne die passende Spannungsversorgung geht nichts. Keine Maschine, kein Antrieb und keine Steuerung verrichtet seinen Dienst ohne die Lebensader Leistung. Doch auch energiehungrige Anwendungen schrumpfen zusehends und bedürfen einer kleinen und gleichzeitig leistungsstarken Schnittstelle. Während bisher 7/8“-Schnittstellen für die Spannungsversorgung weit verbreitet und gängig waren, übernehmen diese Aufgabe nun neue M12-Kodierungen. Genormt sind die Kodierungen K, L, M, S, T, E und F in der IEC 61076-2-111. Die Vertreter mit der größten Verbreitung sind momentan die Kodierungen K und L. Während die L-Kodierung über vier Kontakte und einen FE 63 V bei 16 A vorwiegend für Profinet-Anwendungen bereitstellt, ist die neue K-Kodierung mit 630 V bei 12 A eine leistungsstarke Ansage für alle Anwendungen im Bereich elektrischer Antriebe. Auch für Sensor-Aktor-Boxen ist der M12 Power ein wichtiges Novum. Bisher waren die Boxen in der Regel mit diversen M12-Schnittstellen plus einer 7/8“-Schnittstelle ausgelegt. Diese ist deutlich größer und sprengte den sonst einheitlichen Formfaktor. Mit der Leistungsversorgung über M12 können nun alle Schnittstellen gleich ausgelegt und so Platz gespart werden.

Wenn es noch etwas mehr sein darf, kommt M23 wieder ins Spiel. Hier können über 5 Leistungskontakte und ein PE bis zu 630 V bei 28 A für die nötige Leistung sorgen. So werden auch auf kleinem Bauraum große Leistungen übertragen.

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Steckverbinder sicher und robust verriegeln

Die Verriegelung von industriell eingesetzten Steckverbindern ist annähernd der wichtigste Faktor einer Schnittstelle. Erst die sichere und robuste Verriegelung schafft die elektrische Verbindung und sichert die diese gegen Schock, Vibrationen, Fremdkörper, Flüssigkeiten oder Fremdeinstrahlung. Die Zuverlässigkeit einer Verbindung bedeutet im industriellen Umfeld den Unterschied zwischen reibungsloser, planbarer und kosteneffizienter Produktion oder ungeplanter Stillstandszeiten und unkalkulierbarer Kosten. Schnittstellen für Daten, Signal und Leistung mögen auf den ersten Blick nur wie unbedeutende Kleinteile wirken. Doch letztendlich hängt von der fehlerfreien Funktion dieser Lebendsadern eine gesamte Fertigung ab.

Im Bereich der Rundsteckverbinder ist die klassische Verriegelung die Schraubverriegelung mittels metrischem Gewinde. Sie schafft eine sehr robuste und IP65/67 geschützte Verbindung. Wermutstropfen dieser Technik ist die Montagezeit und der dafür benötigte Platz von Werkzeugen zur Kontrolle des korrekten Anzugsdrehmomentes.

Einige Hersteller bieten im Bereich der Rundsteckverbinder auch eine Verriegelung mit Push-Pull-Technik an, die in Sekundenschnelle, ohne Werkzeug verriegelt. Sie spart Montagezeit gegenüber bisheriger Schraubverriegelungen ein, ist auch von angelerntem Personal schnell und sicher zu bedienen und bietet gleiche oder sogar höhere Widerstandsfähigkeit gegen äußere Einflüsse.

Für M23-Steckverbinder heißt diese schnelle Alternative zur Verschraubung Comfortable-Lock, kurz Com-Lock, und wird mittels einer Viertelumdrehung des Sicherungsrings verriegelt. Das Prinzip erinnert in der Handhabung an einen Bajonettverschluss.

Am Markt ist der Trend zu diesen schnell und einfach zu bedienenden Techniken klar zu erkennen. Montagezeit einzusparen bedeutet für Einrichter eine Kostenersparnis und für das Montagepersonal eine Arbeitserleichterung.

Der richtige Anschluss: crimpen, klemmen, verschrauben

Mit Anschlusstechnik ist hier nicht die Verbindung von Stecker zur Buchse gemeint, sondern der Anschluss vom Kabel an den Steckverbinder. Auch dieser Übergang ist, gerade bei Daten- und Leistungsverbindungen, ein sensibles Thema. In der Datenweiterleitung muss die Schirmung gegen Übersprechen, Return-loss und Fremdeinstrahlung geschützt werden, in der Leistungsversorgung spielen Kabeldurchmesser und Temperaturen durch Übergangswiderstände eine wichtige Rolle.

Die gängigen Anschlusstechniken im Bereich der Rundsteckverbinder sind Crimpverbindungen, bei denen der Kupferleiter in einer Metallhülse verpresst wird. Das Ziel ist eine elektrisch leitende und gasdichte Verbindung. Die Crimpverbindung gilt als sehr zuverlässige und robuste Verbindung, wenn denn die Crimpung sachgerecht ausgeführt ist.

Für feldkonfektionierbare Rundsteckverbinder, die beispielsweise erst beim Errichten einer Betriebsstraße an das passend gekürzte Kabel angeschlossen werden, kommen Schneidklemmen zum Einsatz. Diese Verbindung ist resistent gegen Schock, Vibrationen und ebenfalls eine solide und gasdichte Verbindung für Litzen- und Einzeladern. Eine weitere Technik ist die Verschraubung, bei der der Leiter mittels einer Klemme und einer Schraube festgezogen wird.

Hersteller von Rundsteckverbindern:

  • Amphenol Tuchel Industrial GmbH
  • CONEC Elektronische Bauelemente GmbH
  • Escha Bauelemente GmbH
  • Franz Binder GmbH & Co. Elektrische Bauelemente KG
  • HARTING Stiftung & Co. KG
  • Hummel AG
  • Inotec electronics GmbH
  • LQ Mechatronik-Systeme GmbH
  • Molex Deutschland GmbH
  • Murrelektronik GmbH
  • NEXUS COMPONENTS GmbH
  • ODU GmbH & Co KG
  • PHOENIX CONTACT Deutschland GmbH
  • Schaltbau GmbH
  • Stäubli Electrical Connectors GmbH
  • TE Connectivity Industrial GmbH
  • U. I. Lapp GmbH
  • Wieland Electric GmbH

Die Auflistung der Hersteller ist eine Auswahl. Sie erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

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