Automatisierte Verdrahtung von Anschlussblöcken erfordert moderne Steckverbinder

Investitionen in Automatisierung, Elektrifizierung und Digitalisierung sind auf eine zuverlässige Stromversorgung angewiesen. Die Komplikationen bei der manuellen Verdrahtung von Schaltschränken und die Möglichkeit menschlicher Fehler können jedoch zu äußerst ineffizienten und zeitaufwändigen Prozessen führen. Die Automatisierung oder zumindest die Vereinfachung der Verdrahtung ist für die Erhöhung der Zuverlässigkeit und die Rentabilität unerlässlich.

Beim Schaltschrankbau und Produktdesign müssen die Komplexität der elektrischen Verbindungen und der damit verbundenen Fertigungsprozesse sowie das langfristige Verhalten der elektrischen Kontakte und die Anforderungen an die Zuverlässigkeit berücksichtigt werden. Das Herzstück des Schaltschranks sind die Anschlussblöcke, die die Drähte in einem elektrischen System verbinden und steuern. Sie sind für die Organisation und Prüfung der Verdrahtung und der Komponenten unerlässlich und verwenden häufig Hutschienen nach Industriestandard.

Schaltschränke sind für verschiedene industrielle und gewerbliche Gebäudeanwendungen von entscheidender Bedeutung. Sie müssen unterschiedliche Leistungsanforderungen erfüllen und wärmeerzeugende, geräusch- oder vibrationsanfällige Komponenten isolieren. In einigen Schränken können speicherprogrammierbare Steuerungen und Sensoren untergebracht sein, und häufig mischen sich Datenkommunikationsleitungen mit der elektrischen Verkabelung.

Entwicklungsteams müssen immer mehr Komponenten - von Signalgebern bis hin zu Stromversorgungen - in Schaltschränken unterbringen, die nur eine begrenzten Platz aufweisen und oft rauen Umgebungsbedingungen standhalten müssen. Installationsarbeiten im Schaltschrankbau müssen immer schneller und möglichst automatisiert durchgeführt werden, um die Produktivität und Rentabilität zu erhöhen, aber die Verbindungen sollen dauerhaft zuverlässig, sicher und wartungsfreundlich sein.

Um zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden, müssen diese Schränke vor Ort aufrüstbar und an neue Verkabelungen und Technologien anpassbar sein. Eine effiziente, einfache Verdrahtung ist ein wesentlicher Faktor für die Steigerung der Effizienz bei der Konstruktion, Montage, Installation und schließlich bei der Montage durch Roboter.

Verbesserung von Anschlussblöcken

Drahtverbindungen müssen zuverlässig, sicher und wartungsfreundlich sein, aber die Verdrahtung eines Schaltschranks kann komplex und zeitaufwändig sein. Eine Studie des Instituts für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) schätzt, dass ein durchschnittlicher Schaltschrank 500 Drähte beherbergt, was einen durchschnittlichen Zeitaufwand von 54 Stunden für die Verdrahtung erfordert, wovon 56 % auf das Schneiden, Anbringen von Steckern und Crimpen entfallen.

Klemmenblöcke vereinfachen die Verdrahtung und erleichtern das Anordnen und Umstellen von Modulen im Schrank. Aber viele Hersteller und Kunden verlassen sich immer noch hauptsächlich auf körperliche Arbeit, um über eine von drei Arten Verbindungen herzustellen:

• Schraubverbindungen, entweder mit Zugbügel- oder Bolzenverbindungen. Diese sind besonders für Verbindungen mit großen Leiterquerschnitten geeignet.Sie haben sich bewährt und sind zuverlässig, müssen aber möglicherweise regelmäßig nachgezogen werden. Ein zu festes Anziehen stellt ein potenzielles Risiko dar, das die Verkabelung beschädigen kann.
• Federverbindungen, bei denen abisolierte solide Leiter einfach in eine selbstsichernde, federbetätigte Zugklemme eingeführt werden. Sie erfordern jedoch das Einsetzen eines Werkzeugs, um die Klemme zu öffnen.
• Steckverbindungen, eine Weiterentwicklung der federbetätigten Zugklemme, bieten mehr Komfort und Kontaktsicherheit. Dabei kann ein abisolierter Litzenleiter mit angecrimpter Aderendhülse oder ein solider Leiter einfach bis zum Anschlag in die Klemmstelle eingeführt werden, ohne ein Werkzeug zu benötigen. Neben der häufigen Verwendung von Aderendhülsen erfordert das Öffnen der Klemme zum Entfernen von Leitern immer noch den Einsatz eines Werkzeugs.

Die SNAP-IN-Anschlussoption

Weidmüller bietet eine weitere Möglichkeit, die über Steckverbindungen hinausgeht. Die SNAP-IN-Anschlussklemmen Klippon Connect des Unternehmens versprechen einfachere, schnellere, sicherere und effizientere elektrische Verbindungen. Diese Technologie kann die Anschlusszeiten für Klemmen um bis zu 50 % reduzieren und sogar vollautomatische Verdrahtungsprozesse unterstützen.

Selbst flexible Litzenleiter können ohne Aderendhülse oder Werkzeug angeschlossen werden. SNAP-IN-Durchgangs- und -Schutzleiter-/Masseklemmen der S-Serie verfügen über eine vorgespannte Feder, so dass abisolierte Leitungen ohne weitere Vorbereitung schnell und sicher in die Klemmstelle eingeführt werden können. Der Kontakt mit der Klemmstelle wird durch ein deutliches „Klick“-Geräusch signalisiert, und ein grüner Hebel hebt sich zur optischen Bestätigung. Die zuverlässige Kontaktierung des Leiters sorgt dafür, dass die Drahtverbindung vibrationsgeschützt, gasdicht und stabil ist.

Bei den SNAP-IN-Klemmen können die Leiterdrähte durch Drücken des Hebels schnell gelöst werden. Dabei wird gleichzeitig die Klemmstelle für das spätere Einstecken vorgespannt. Die Hersteller können die Verdrahtungszeiten durch eine reduzierte Kabelvorbereitung verkürzen und einen effizienteren Installationsprozess schaffen.

Der Leiteranschlusshebel der SNAP-IN-Klemmen ist bereits geöffnet, so dass der abisolierte Draht eingeführt werden kann, woraufhin sich der patentierte Klemmmechanismus automatisch schließt. Dies gewährleistet eine sichere, selbstverriegelnde, dauerhafte Verbindung mit hoher Kontaktkraft vom Leiter zur Stromschiene.

In Fällen, in denen ein abisoliertes Leiterende geschützt werden muss, können Ultraschallschweißen oder gecrimpte Aderendhülsen verwendet werden. Standardisierte Prüfpunkte ermöglichen automatisierte Prüf- und Kontrollprozesse.

Korrekt eingesteckte SNAP-IN-Verbindungen sind langzeitstabil und, gemäß IEC 61373/10.2011, für vibrations- und schockgefährdete Bereiche geeignet. Eine nachträgliche Kontrolle oder Nachjustierung ist nicht erforderlich. Darüber hinaus sind SNAP-IN-Verbindungen problemlos auch bei extremen Temperaturen von -40 °C bis +120 °C einsetzbar.

SNAP-IN-Klemmen sind „roboterfertig“, mit einem optimierten Design, das direkt mit Robotersystemen verbunden werden kann. Der automatisierte Anschluss von Klemmenblöcken kann Produktionsfehler vermeiden, Arbeitsabläufe beschleunigen und Kosten senken.

Die SNAP-IN-Klemmen der S-Serie wurden für die automatische Laserbeschriftung optimiert, um die Produktionszeit weiter zu reduzieren.

SNAP-IN-Optionen der S-Serie

Durchführungsklemmen eignen sich zum Verbinden und/oder Anschließen von einem oder mehreren Leitern. Sie können eine oder mehrere Anschlussebenen haben, die auf demselben Potenzial liegen oder gegeneinander isoliert sind.

SNAP-IN-Durchgangsklemmen der S-Serie von Weidmüller sind in einstufiger Ausführung mit 2, 3 oder 4 Anschlüssen verfügbar. Abbildung 1 zeigt die Option 2674530000 mit 2 Anschlüssen und die Option 2753960000 mit 4 Anschlüssen. Eine Option mit 3 Anschlüssen (2753950000) ist ebenfalls erhältlich. Jeder Block eignet sich für Leiter mit einem Querschnitt von bis zu 2,5 mm² und dem Standardbereich von 14 bis 20 AWG (American Wire Gauge).

Abbildung 1: Links ist die einstufige Durchgangsklemme 2674530000 mit 2 Anschlüssen und rechts die einstufige Option 2753960000 mit 4 Anschlüssen zu sehen. (Quelle: Weidmüller)

Weidmüller bietet auch mehrstufige, gestapelte Klemmenblöcke an, die mehr Leiter auf kompaktem Raum unterbringen können, darunter den 2902380000 mit 4 Anschlüssen (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die zweistufige Durchführungsklemme 2902380000 mit 4 Anschlüssen. (Quelle: Weidmüller)

Schutzerdungsklemmen (PE) sind eine Art von Durchgangsklemmen, die eine zuverlässige Erdungsverbindung zu Montagepunkten herstellen. Sie verfügen über eine oder mehrere Kontaktstellen für die Verbindung mit und/oder die Abzweigung von Schutzleitern.

Zu den PE-Varianten der SNAP-IN-Klemmen der S-Serie von Weidmüller gehören die einstufige Variante 2674560000 mit 2 Anschlüssen und die mehrstufige Variante 2902460000 mit 4 Anschlüssen (Abbildung 3).

Abbildung 3: Der zweistufige PE-Verbindungsblock 2902460000 mit 4 Anschlüssen. (Quelle: Weidmüller)

Für die Verdrahtung von Anschlussklemmen wird auch eine Endplatte benötigt, wie zum Beispiel die 2751080000 von Weidmüller. Sie wird an der offenen Seite des letzten Anschlussblocks vor der Endhalterung angebracht, um die Funktion der Anschlussklemme und die angegebene Nennspannung zu gewährleisten und vor der Berührung mit spannungsführenden Teilen zu schützen.

Fazit

Eine effiziente und einfache Verkabelung ist der Schlüssel zur Deckung des Bedarfs an elektrischen Schaltschränken, da die Elektrifizierung und Automatisierung immer schneller voranschreitet. Der selbstaktivierende Anschlussmechanismus der SNAP-IN-Technologie von Weidmüller bietet Möglichkeiten zur Produktivitätssteigerung durch einfacher zu montierende und zu wartende Reihenklemmen, die sich leichter umkonfigurieren lassen und optimal für die robotergestützte Montage ausgelegt sind.