Drum prüfe, wer sich ewig bindet

Steckverbinder Moderne Produktions- und Prüfanlagen bieten die Kapazität für 600.000 konfektionierte Leitungen im Jahr. Die passenden Leitungssteckverbinder-Kombinationen zu finden, wird zum Garanten für Prozesssicherheit. Dem hat sich das Igus-Testlabor angenommen.

19. November 2019
Drum prüfe,  wer sich ewig bindet
Moderne Produktions- und Prüfanlagen bieten die Kapazität für 600.000 konfektionierte Leitungen im Jahr. Mit etwa 60.000 Prüf- programmen und 1.800 Test-Adaptern stellt Igus eine 100-prozentige Funktionsprüfung aller konfektionierten Kabel sicher. (Bild: Igus)

Bei der Recherche nach Bus-Problemen liefert das Internet beachtliche 21.900 Treffer. Das ist erstaunlich, denn die Bus-Technologie verkörpert eigentlich wie keine andere den Fortschritt in der Automatisierung. Wie lässt sich das erklären? Unternehmen, die heute Feldbus-Leitungen einsetzen, verfolgen in der Regel das Ziel, viele Sensorleitungen an Feldgeräten zu einer einzigen Leitung zusammenzufassen, die sich unkompliziert und schnell zur zentralen oder dezentralen Steuerung verlegen lässt.

Der Vorteil ist, dass sich die Total Cost of Ownership (TCO) senken lässt, da eine Integration aller Kommunikationsfunktionen in ein einziges Netzwerk bereits während der Montage deutliches Einsparpotenzial verspricht. Für viele Controller bleibt das allerdings meist blanke Theorie, oft über den gesamten Lebenszyklus. Ursächlich dafür ist meist nur, dass am falschen Ende gespart wurde – an Stecker und Leitung. Das ist übrigens kein Phänomen, das nur bei klassischen Bus-Leitungen zu finden ist. Foreneinträge entlarven nicht selten Stecker und Leitungen als Verursacher von Verbindungsproblemen für Ethernet-Verkabelungen, Netzwerkan- bindungen oder Lichtwellenleiter.

Eine Lösung ist der Kauf vorkonfektionierter Leitungen. Wer sich heute etwa für solche Bussysteme entscheidet, hält vor allem den Installationsaufwand seiner Fertigungsanlage gering und sichert sich gleichzeitig optimale Übertragungsqualitäten – und dies über einen sehr langen Zeitraum. Ein positiver Nebeneffekt beim Kauf konfektionierter Busleitungen ist nebenbei bemerkt auch eine deutlich schlankere Lager- und Ersatzteilhaltung.

Die Theorie muss der Praxis aber keinesfalls zwingend standhalten. Qualitativ unzureichende Stecker und Leitungen können eine Inbetriebnahme oder die Reparatur verzögern. Oft stehen dann zwar alle Messgeräte »auf Grün«, aber dort, wo sich etwas bewegen sollte, passiert nichts. Die Konsequenz ist nicht selten der Austausch aller systemrelevanten Komponenten. Denn das ist für viele Firmen teilweise immer noch effizienter als eine Fehlersuche. Dem hat sich das Igus-Testlabor angenommen.

Das erklärte Ziel ist die Entwicklung von Produkten, die genau diese Probleme bei der Installation und Instandhaltung ausschließen. In Tausenden Prüfungen im hauseigenen Labor testen die Ingenieure Leitungen in Kombination mit Bewegung und einer Vielzahl von Steckverbindern, Kontakten oder Aderendhülsen auf Funktionalität und Lebensdauer. Das Ergebnis sind mehrere Hundert konfektionierte Leitungen, die etwa in Energieketten als Busleitung der Chainflex-Familie zum Einsatz kommen.

Maximale Betriebssicherheit

Die Verbindung von Stecker und Leitung ist immer dann entscheidend, wenn Profinet-Leitungen oder Ethernetanbindungen hochdynamischen Belastungen ausgesetzt sind. Denn in dynamischen Anwendungen, beispielsweise in robotergestützten Fertigungslinien, finden sich die größten Schwachstellen.

Um auch nach Tausenden bewegten Betriebsstunden maximale Betriebssicherheit und eine fehlerfreie Datenübertragung zu gewährleisten, braucht es zwei maßgebliche Bewertungskriterien: erstens eine Leitung, die auch nach vielen Millionen von Bewegungen ihr elektrisches Verhalten nicht ändert. Die definierten Dämpfungswerte und Wellenwiderstände dürfen sich also nicht zu sehr verschieben. Zweitens braucht es eine fehlerfreie Kontaktierung zwischen Stecker und Leitungsadern, eine exakte Fixierung des Steckers an der Anlage und einen passgenauen Sitz der Anschlussklammern im Steckverbinder. Genau hier nehmen die Probleme in den meisten Fällen ihren Anfang. Unzählige Firmen bieten eine nahezu endlose Anzahl an Busleitungs- und Steckerkombinationen an. Sie alle müssen dann untereinander funktionieren. Hier klaffen Theorie und Praxis oftmals auseinander. Dieser Herausforderung hat sich Igus gestellt. Man konzentrierte sich auf die Entwicklung von Busleitungen und deren langer Lebensdauer in der Bewegung. Zusätzlich legte man den Fokus auf Tests mit namhaften Steckerproduzenten, die – neben der Funktionssicherheit der elektrotechnischen Verbindung – auch eine optimale Abstimmung aufeinander zum Ziel hatten.

Gelungene Kombination aus Leitung und Buselementen

Zahllose Tests im Igus-Labor ergaben, dass die sogenannte Schneidklemmtechnik Insulation Displacement Contact (IDC) alles mit sich bringt, was den passgenauen dauerhaften Sitz eines Leiters in einem Steckverbinder ausmacht, sofern die ausgewählten Leiter und Isolationswerkstoffe dazu passen. Denn hier wird der isolierte Leiter zuerst in einen Spalt eingepresst. Dieser verjüngt sich, wobei seine Flanken als Schneide ausgeführt sind.

Bringt man Leiter und Klemme zusammen, durchtrennen die Schneiden die Isolierung und treffen auf den Leiter. Im Ergebnis kommt es zu einem Kontakt, der, bedingt durch die langzeitstabile Kaltverschweißung, gasdicht ist und damit nicht altert. So wird nicht nur Korrosion verhindert. Auch chemische Reaktionen, wie sie etwa in automatisierten Prozessen der Petrochemie auftreten können, werden verhindert.

Stichwort Automation: Igus kennt globale behördliche Zulassungsanforderungen. Die vielen zertifizierten Komponenten und Leitungen sichern Unternehmen den unkomplizierten Einstieg in die digitalisierte Welt und Industrie 4.0 – gleich, wo auf der Welt. Dass stabile Systeme und sichere Prozesse für die Etablierung von Industrie 4.0 enorm wichtig sind, lässt sich auch an der steigenden Zahl der weltweit im Einsatz befindlichen Industrieroboter erkennen. Bereits im kommenden Jahr werden geschätzte 2,6 Millionen Roboter im Einsatz sein. Diese stehen zugleich auch beispielhaft für eine gelungene Kombination aus Leitung und Buselementen der CF-Bus-Familien für Ethernet und Profinet. Damit die Datenübertragung auch über einen langen Zeitraum und bei widrigen Bedingungen sichergestellt ist, wurden die Elemente mit einer besonders kurzen Schlaglänge verseilt. Zusätzlich schützt man sie durch einen zwickelfüllend extrudierten TPE-Innenmantel. Das entlastet das Buspaar mechanisch und fixiert die Adern in einer definierten Position.

Die Kombination aus konstruktiven Details, IDC-Technik und passgenauer (Bus-)Leitung sorgt in der Summe für eine stabile Datenübertragung in einem Fertigungs- oder Industrieprozess. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um den klassischen Fertigungsprozess in der Automobilindustrie handelt, um einen Einsatz im rauen Umfeld der Petrochemie oder um sicheres Handling unter Reinraumbedingungen.

Über eine Vielzahl an Konfigurationsparametern können die Kernanforderungen an eine Leitung bis ins Detail definiert werden. Das beginnt bei der Wahl der richtigen Stecker, ihrer Ausführung oder dem Hersteller, geht weiter über Infos wie Verfahrwege und endet schlussendlich mit der Wahl spezifischer Anforderungen, die in weiten Teilen sogar zertifiziert sind – sehr zur Freude des Controllings. Denn stabile Prozesse und die Einhaltung behördlicher Vorgaben halten die Total Cost of Ownership nicht nur transparent, sondern auch im Rahmen.

SPS: Halle 4, Stand 310

Erschienen in Ausgabe: 08/2019
Seite: 46 bis 47