DER KONSTRUKTEUR 11/2018

KONSTRUKTIONSELEMENTE

KONSTRUKTIONSELEMENTE HYBRID DURCH UND DURCH PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Einkabellösungen erschließen in der elektrischen Antriebstechnik vielfältige Vorteile. Es ist nur konsequent, dass ein Kabel auch mit einem einzigen Steckverbinder bzw. Anschluss jeweils am Motor und am Antrieb versehen ist. Hybrid- Steckverbinder sparen Platz und senken den Installationsaufwand. Motorseitig haben sich bereits Rundsteckverbinder durchgesetzt. Auf der anderen Seite hapert es noch. Ein Anbieter hat jetzt für Einkabelschnittstellen an Antrieben im Schaltschrank spezielle Hybrid-Steckverbinder entwickelt. Noch vor rund fünf Jahren waren ein Motor mit Encoder und der zugehörige Antrieb – hier als Oberbegriff für Antriebssteuerung, Drive, Servo-Regler, Servo-Drive, Frequenzumrichter usw. verwendet – meist mit zwei Kabeln verbunden. So ließen sich Daten und Energie zuverlässig trennen. Dies war jedoch mit einem erhöhten Platz- und Materialbedarf sowie einigem Mehraufwand bei der Fertigung und Installation verbunden. Die wirtschaftlichere Alternative sind Einkabelinstallationen. Diese Entwicklung wurde auch durch die auf dem RS485- Übertragungsstandard basierenden Protokolle Hiperface DSL und SCS Open Link vorangetrieben. Die Kabelhersteller entwickelten passende hybride Schirm-in-Schirm-Motorkabel mit einem äußeren und mehreren innen liegenden Schirmen. Es ist konsequent, dass ein Kabel auch mit einem einzigen Steckverbinder bzw. Anschluss jeweils am Motor und am Antrieb versehen ist. Auf der Motorseite haben sich M23-Rundsteckverbinder bewährt. Anders jedoch auf der Antriebsseite. Bisher wird das Kabel hier oft noch auf zwei Steckverbinder gesplittet. Die sinnvolle Lösung sind auch hier Hybrid-Steckverbinder. Deren Entwicklung und Installation erfordern Sorgfalt und Know-how. 78 DER KONSTRUKTEUR 11/2018

Neugierig auf die Weltneuheit? Wie bei jeder geschirmten Verbindung sind die Schnittstellen, wie Schirmauflagen, Anschlussklemmen und Übergänge zwischen Steckverbinder und Gehäuse die neuralgischen Punkte. Außerdem ist der Abstand zwischen Energie- und Datenleitungen im Hybrid-Stecker viel kleiner als bei getrennter Führung. Mit der Auswahl des richtigen Steckverbinders und der Integration in den Geräteaufbau eines Antriebs lässt sich jedoch eine zuverlässige und robuste Verbindung sicherstellen. EMV-GERECHTES DESIGN Am Motor werden meist Steckverbinder mit Metallgehäuse verwendet, was in Bezug auf die EMV-Schirmung optimal ist. Bei den im Schaltschrank verbauten Antrieben (IP20-Umgebung) sollten hingegen einige weitere wichtige Punkte beachtet werden. Hier werden schon aus Kostengründen Klemmen ohne Gehäuse verwendet, die eher Reihenklemmen als klassischen Steckverbindern ähneln. Deshalb muss die Schirmung besonders sorgfältig ausgeführt werden. Eine durchgängige und unbeschädigte Schirmung der Kabel und die zuverlässige Kontaktierung an Steckverbindern sind entscheidend, um negative Einflüsse der Motorleistungskontakte und Störquellen aus der Umgebung auf die Encoder-Leitung zu vermeiden. Dies ist deshalb so wichtig, weil sich EMV-Fehler nur schwer lokalisieren lassen. Speziell bei Hybrid-Verbindungen sind die einzelnen Schirme nicht nur beidseitig aufgelegt, sondern auch untereinander auf einem gemeinsamen Potenzial. Damit ist es selbst bei gezogenen Steckverbindern schwierig, den Übergangswiderstand einer Verbindung zu messen. Aber selbst wenn dieser niederohmig ist, lässt dies keine abschließende Beurteilung der Abschirmwirkung zu. Ein entscheidender Faktor ist somit die konstruktive Ausführung des Schirmanschlusses durch den Hersteller. Die schlechteste Abschirmung erzielen sogenannte „Pigtails“. Hierbei wird der Schirm verdrillt und das so entstandene Bündel punktförmig per Klemme oder Lötfahne befestigt. Eine gute, niederohmige Schirmauflage kontaktiert den Schirm DER HYBRID-STECKVERBINDER BIETET DEN ENTWICKLERN DER ANTRIEBE ALLE OPTIONEN BEIM GERÄTE-DESIGN möglichst großflächig über den gesamten Umfang und führt ihn bis unmittelbar vor die Anschlussklemmen. Idealerweise bleibt die ungeschirmte Strecke unter 30 mm. Bei Schirm-in-Schirm-Leitungen muss für jeden Schirm eine separate Auflage vorhanden sein. Außerdem sollten die Schirme für Energie und Daten möglichst lange getrennt geführt werden. Nürnberg 27.-29.11.2018 Halle 4 · Stand 189 Entdecken Sie den ZAE Erlkönig. ZAE setzt neue Maßstäbe für Servo-Antriebe unterschiedlicher Anforderungsprofile. Das variable Lagerkonzept ist optimiert für präzise Positionierungsaufgaben oder energieeffiziente, kontinuierliche Betriebsarten. Der patentierte hermetische Druckausgleich ist in das Gehäuse integriert und bietet Sicherheit für kritische Prozesse. Hermetischer Druckausgleich 01 Der Hybrid-Steckverbinder stellt antriebsseitig eine effiziente und platzsparende Geräteschnittstelle für Einkabellösungen dar Entwickelt für höchste Anforderungen: ■ hermetischer Druckausgleich ■ variables Lagerkonzept ■ sehr hohe Positioniergenauigkeit ■ extreme Überlastfähigkeit ■ sehr leiser, dämpfender Lauf ZAE-AntriebsSysteme GmbH & Co KG Schützenstraße 105 · 22761 Hamburg Tel. +49 (0)40 853 93 03 www.zae.de