Schnittstellenlösungen

Module benötigen Verbindungen

Die technologische und ökonomische Entwicklung verlangt hochflexible, schnell realisierbare, sichere und hochverfügbare Produktionsanlagen.

Mit der wachsenden Anbindung an Cloud und Wlan innerhalb des Maschinenbaus steigen auch die Ansprüche an die Kommunikationstechnik. Harting stellt diverse Verbindungsstandards zur Verfügung. (Abb.: Harting)

Die Entwicklung führt zu modularen Systemen. Harting liefert skalierbare Schnittstellenlösungen für alle Typen von Power-, Signal- oder Datenverbindungen auf allen Ebenen der Produktionssysteme.

Nach dem Cloud Computing kommt die Cloud Production. Diese Entwicklung hat erhebliche Auswirkungen auf den Maschinenbau: In den dynamischen Märkten weltweit werden hochflexible, schnell realisierbare Produktionsmaschinen und -anlagen gebraucht, die sicher und kostengünstig serienmäßig gefertigt werden können. Ziel ist es, den Anlagen erst spät im Produktionsprozess – womöglich gar erst bei der Aufstellung beim Endkunden – ihre endgültige Form zu geben. Das soll zu entsprechend individuellen Kundenanforderungen und mit möglichst geringem Personal- und Kostenaufwand geschehen. Die Ausdifferenzierung der Kundenwünsche in den globalen Märkten führt notwendigerweise zu neuen Strukturen im Maschinenbau, um die Kosten ohne Einbußen bei Qualität und Leistungsfähigkeit gering halten zu können.

Die Auswahlmatrix für Starkstromverbindungen und Ethernet-Anschlüsse gibt einen Blick auf die Möglichkeiten. (Abb.: Harting)

Der Anteil an Modullösungen wächst
Diese Anforderungen führen zwingend zu modularen Systemen, wie eine jüngst veröffentlichte Studie zu „Modularen Produkten“ von Roland Berger zeigt. Speziell im Maschinenbau wird der Anteil modulbasierter Lösungen in den nächsten Jahren überproportional wachsen. Eine Umsetzung der modularen Konzepte ist dabei nicht möglich ohne eine flexible, vielfältig einsetzbare Verbindungstechnologie. Die mechatronischen Einheiten werden mit elektrischen und mechanischen Schnittstellen ausgestattet, die sich erst bei der Montage fest zusammenfügen und später bei Bedarf neu anordnen lassen.

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Bei den mechanischen Schnittstellen ist die nötige Flexibilität meist kein Problem. Bei den elektrischen und elektronischen Leistungs-, Signal- und Daten-Schnittstellen dagegen stellt sie eine Herausforderung dar. Einerseits werden Lösungen gesucht, die eine uneingeschränkte Funktionalität und Kompatibilität in allen sinnvollen Maschinen- und Anlagen-Konfigurationen gewährleisten. Die Schnittstellen beispielsweise für Sensoren, Antriebseinheiten, I/O-Boxen, Human Machine Interfaces oder komplette Module müssen unabhängig von ihrer konkreten Platzierung funktionieren. Andererseits zwingen der Kostendruck und die Forderung nach einem sparsamen Umgang mit Ressourcen zu skalierbaren Schnittstellen, die für möglichst konkrete Maschinenkonfigurationen dimensioniert sind. Weitere wichtige Bedingung ist die Erwartung, dass sich die Schnittstelle auch ohne Fachpersonal fehlerfrei und sicher montieren und demontieren lässt.

Lösungen für alle gängigen Verbindungen
Für die Verbindungstechnik bedeutet das, dass sie möglichst variabel sein muss. Die Harting-Technologiegruppe hält deshalb ein breit gefächertes Portfolio bereit, das Lösungen für alle gängigen Leistungs-, Steuer-, Signal- und Daten-Verbindungen bietet. Die Anwender im Maschinenbau gewinnen damit die Freiheit, sich in der Entwurfsphase auf die zentralen technischen Aspekte zu konzentrieren. Weniger wichtige technische Eigenschaften der Schnittstelle müssen sie (noch) nicht beachten. Zu den wichtigen technischen Eigenschaften zählen typische elektrische Größen wie Nennspannung, maximale Strombelastbarkeit der verwendeten Kontakt-Einsätze, Platzbedarf und Gewicht der gesamten Schnittstelle.

Der Entwickler kann sich sicher sein, dass er später keine Einschränkungen bei der Wahl der optimalen Schnittstelle für einen Einsatzort erfährt. Für jede Ausbaustufe eines Maschinenmoduls findet sich eine skalierbare, „mitwachsende“ Schnittstelle, die kosten- und funktionsoptimiert ist. Zusätzlich ermöglichen es die vielfältigen Kodiermöglichkeiten für Steckverbinder-Gehäuse und Einsätze, jede Schnittstelle so zu gestalten, dass für die Montage von Komponenten das Verbinden von Schaltschränken mit der Maschine oder von Maschinenmodulen untereinander kein elektrotechnisches Fachpersonal nötig ist. Die vielfältigen Lösungen bringen so gerade beim Zusammenbau oder bei Testläufen von Maschinenmodulen oder kompletten Maschinen im Produktionsprozess beim Hersteller oder bei der Montage von Maschinen und Anlagen beim Endkunden erhebliche Zeit-, Ressourcen- und Kostenersparnisse mit sich.

Variabilität als „A und O“
Die erreichte Flexibilität in der Auslegung von Schnittstellen wird anhand von zwei Beispielen aufgezeigt: Das erste Beispiel ist eine Starkstromschnittstelle mit bis zu 40 Ampere – die zum Beispiel der Stromversorgung von kompletten Maschinen-Modulen oder der Ansteuerung einzelner größerer Motoren oder Heizungen dienen kann. Für den Anwender ist hier lediglich die Stromtragfähigkeit (40 Ampere) der Leistungskontakte relevant; diese kann im Harting-Portfolio in zahlreichen unterschiedlichen Kombination von Kontakteinsätzen und -gehäusen zur Verfügung gestellt werden. Das zweite Beispiel bezieht sich auf Ethernet-Verbindungen im Gigabit-Bereich − etwa für Ethernet-basierte Bussysteme oder hochauflösende Videosysteme in der Produktion. Auch hier lassen sich mit den firmeneigenen Produkten die nötigen Verbindungen mit einer großen Variationsbreite von Kontakteinsätzen und -gehäusen realisieren. Die große Palette und Kompatibilität der Produkte macht eine breite Einsetzbarkeit möglich und erhöht zugleich die Flexibilität und Variabilität der Systeme, in denen sie verwendet werden.

Jakob Dück/bw

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