Aktuální vydání

celé číslo

06

2019

Počítačová podpora vývoje a výroby, software pro řízení údržby 

celé číslo

Konektory PushPull: zacvaknout a hotovo

Slovo zástrčka je odvozeno od slovesa zastrčit. Tímto jednoduchým způsobem je obvykle realizován přenos dat nebo elektrické energie u domácích spotřebičů nebo chytrých telefonů. Stačí zasunout síťovou zástrčku nebo konektor nabíječky a je hotovo. V průmyslovém prostředí jsou však požadavky mnohem větší a konektory je nutné pro zaručení správné ochrany ještě zajistit. Pro rychlejší připojení datových, signálních a napájecích kabelů bez nutnosti použít nářadí rozšířila společnost HARTING svou nabídku konektorů PushPull. 

Na konektory používané v průmyslu jsou kladeny velké požadavky. Na jedné straně na zařízení působí nepříznivé vnější vlivy, jako např. vlhkost, prach, korozivní plyny nebo vibrace. Na druhé straně je důležité zohlednit také manipulaci a snadné ovládání. Ochrana připojení představuje nejvyšší prioritu, protože ztráta spojení může vést k odstávce zařízení, jeho poruše, nebo dokonce zničení. Přesto musí být ovládání konektoru snadné a uživatelsky přívětivé. Již mnoho let různé společnosti vyvíjejí množství typů průmyslových konektorů a zajišťují jejich stálou dostupnost na trhu. Konektory jsou obvykle utěsněné, je zajištěna jejich odolnost proti vniknutí nečistot a často jsou chráněny proti náhodnému uvolnění při působení vibrací zámkem. Konektory se proti rozpojení zajišťují závitovými přípojkami, páčkami, sponami a mnoha jinými prvky. Tento přístup však při montáži často vyžaduje použití nářadí a také k určení správného typu konektoru při konstruování jsou zapotřebí znalosti a zkušenosti.

Konstrukci konektorů bylo nutné přizpůsobit tomu, že řídicí systémy a zařízení se mnohdy montují v nestandardních podmínkách, dokonce bez vhodného nářadí nebo přítomnosti vyškolených osob. Konektory řady PushPull jsou již nějakou dobu úspěšnými prvky sortimentu produktů společnosti HARTING. Typy V4, V14 a Power L (obr. 1) jsou klasické obdélníkové konektory, které mají svůj původ v automobilovém průmyslu a byly rovněž využívány u kabeláže průmyslových zařízení. V popředí i nadále zůstávají faktory, jako je odolnost, ale současně jsou důležité úspora času a snadná instalace. Rovněž v tomto případě platí úsloví „čas jsou peníze“. Konektory PushPull umožňují bezpečné a velmi rychlé připojení všech typů vodičů. Slyšitelné zacvaknutí informuje technika o tom, že je připojení vodotěsně uzavřené a zajištěné proti vytažení. Bez použití nářadí, utahovacích momentů a speciálních školení obsluhy.

Co se týče univerzálních pouzder krytu pro typy obdélníkových konektorů V4 a V14, lze používat různé profily vložek. Může to být rozhraní RJ45, připojení pro plastové nebo skleněné světlovodné kabely, a nebo dokonce rozhraní USB pro přenos dat (obr. 2). Je-li nutné spojovat a předávat signály, mohou si uživatelé zvolit z deseti- a dvacetipólových vložek konektorů. Napájecí vedení je možné propojit bez nutnosti použít nářadí až do 690 V při 16 A. Tak mají výrobci zařízení k dispozici veškerá potřebná řešení z jednoho zdroje, v jednotném a standardizovaném systému.

Nejnovější přírůstek skupiny PushPull byl vytvořen s ohledem na požadavky trhu. Minia­turní konektor DisplayPort typu V4, je určen pro přímé připojení displejů (obr. 3). Videosignál tak může být do displeje veden přímo, bez konverze např. na Ethernet. 

Kruhové konektory

Typ M12 je nejběžnějším zástupcem v oblasti kruhových konektorů s metrickým závitem. Jde o klasický signálový konektor pro snímače a akční členy. V současné době je stále více využíván i jako konektor pro ethernetové sítě v náročných průmyslových podmínkách, včetně sítí Fast Ethernet a Gigabit Ethernet. Vždy se však používá závitové zajištění, které je nutné kontrolovat pomocí speciálního momentového klíče, aby bylo možné zajistit stanovenou třídu krytí IP65 nebo IP67. Šroubování a následná kontrola prodlužují dobu montáže. Konektory navíc nelze montovat do stísněných prostor nebo těsně u sebe, protože je třeba počítat s místem pro momentový klíč.

Společnost HARTING proto nabízí konektory M12 se zajišťovacím mechanismem PushPull. Tato kombinace byla uvedena na trh nejprve pro použití v drážní dopravě. Sektor drážní dopravy se z hlediska požadavků na konektory řadí k nejnáročnějším, a dokáže-li konektor požadavkům drážních předpisů vyhovět, lze jej bez jakýchkoliv pochybností používat i v jiných oblastech průmyslu. Na základě trvale pozitivních reakcí se společnost HARTING rozhodla dodávat všechny kruhové konektory se zajištěním PushPull (obr. 4). V budoucnu to budou i kruhové konektory určené pro desky plošných spojů. Pro současné uživatele to nebude představovat žádný problém, protože konektory jsou zpětně kompatibilní a lze je i dále používat s běžným závitovým zajištěním M12. Znamená to možnost postupného přechodu na systém konektorů PushPull. Další možností jsou adaptéry, které převádějí standardní šroubovací konektor M12 na konektor typu PushPull. 

Jaké to představuje výhody?

Časová úspora při zapojování konektorů PushPull je uživateli velmi kladně hodnocena a při výběru zařízení je důležitým kritériem nákupu. Konektory PushPull je možné na krytech rozmístit blíže k sobě, protože není třeba místo na nářadí. Konektory PushPull ocení technici, seřizovači či servisní personál. Mohou je zapojovat i osoby bez kvalifikace. Například u konektoru M12 v provedení PushPull se doba montáže zkracuje ve srovnání se šroubovacím provedením o až 70 %. Kromě zkrácení doby montáže a úspory kvalifikovaných sil přinášejí konektory PushPull také větší provozní spolehlivost, neboť správné zapojení je jednoznačně signalizováno zacvaknutím mechanismu. 

Jonas Diekmann, HARTING

Obr. 1. Konektor Harting PushPull Power L v robustním kovovém pouzdru vychází z požadavků automobilového průmyslu

Obr. 2. Různé typy rozhraní u konektorů PushPull v krytu typu V4

Obr. 3. Nejnovější přírůstek do sortimentu konektorů PushPull s rozhraním DisplayPort pro připojení displejů např. operátorských terminálů

Obr. 4. Kruhový konektor M12 se zajišťovacím mechanismem PushPull


Konektory PushPull: konec používání nářadí a omezení zdrojů chyb

Rozhovor s Frankem Welzelem, ředitelem pro Global Product Management, a Lennartem Kochem, Global Product Managerem společnosti HARTING.

Mechanismus PushPull podstatně usnadňuje manipulaci. V jakých oborech je obzvláště potřebný?

Welzel: Původ konektorů PushPull je v automobilovém průmyslu, kde je tento způsob zajištění velmi silně etablovaný u obdélníkových konektorů V14. Obecně má ale PushPull oproti šroubovým spojům výhodu všude tam, kde se hodně instaluje a je nutný velký počet konektorů.

Koch: S konektory PushPull jsme v podstatě zastoupeni ve všech oborech, kde se instalují průmyslové přístroje. Oblasti použití sahají od dopravních prostředků přes automobilový průmysl až po jevištní techniku. Všude, kde jsou nutné konektory, které je třeba rychle zapojit, je PushPull v první linii. 

Konektory M12 s mechanismem PushPull jste poprvé použili u drážních konektorů. Proč?

Welzel: Technika pro drážní dopravu je považována za jednu z nejvyšších latěk, co se týče odolnosti proti vibracím, nárazům a vlivu prostředí. Když konektorové spojení splní tyto požadavky, lze ho bezpečně použít pro všechny oblasti průmyslu. Usilujeme vždy o to, abychom vyhověli nejtvrdším podmínkám, proto jsme v případě konektorů M12 s mechanismem PushPull začali právě v technice pro drážní dopravu. 

Může systém PushPull omezit pravděpodobnost chybného zapojení?

Welzel: To v každém případě. Když se konektory spojují šroubováním, předepisuje většina výrobců utahovací moment 0,6 N·m. Sami víme, že propast mezi teorií a praxí je zde velmi hluboká a s momentovými klíči se nepracuje vždy. Mechanismus PushPull oproti tomu zajistí, aby na těsnění byl vyvozen přesně ten správný tlak a konektorové spojení mělo bezpečnou aretaci. U našeho systému PushPull sledujeme také to, aby po zasunutí nebyl nutný další krok, jako např. otáčení z důvodu zajištění. Nesmíme nikdy zapomínat na to, že každý pracovní krok navíc znamená vynaložení další práce a může být zdrojem chyb. 

Jak uživatel při montáži pozná, že konektor „sedí“ správně?

Welzel: Zpětná vazba pro správné spojení je samozřejmě velmi důležitá. V případě našeho mechanismu PushPull vnímá uživatel kromě haptické zpětné vazby také zřetelně slyšitelný zvuk zacvaknutí, který znamená jednoznačné zajištění. To jsme zajistili bez výjimky ve všech produktových skupinách se systémem PushPull.

Koch: U našich pravoúhlých konektorů V4 s mechanismem PushPull navíc nabízíme možnost zaplombování a zablokování zapojeného konektoru, je-li to s ohledem na bezpečnost nutné. 

Zmínil jste obdélníkový konektor V4. Bude stále více nahrazován kulatými konektory M12 s mechanismem PushPull?

Koch: M12 je klasický konektor pro signály snímačů a často se používá na provozní úrovni průmyslové výroby. Nyní nastoupil své vítězné tažení, aby dobyl také oblast datových a elektrických propojení. V oblasti automobilové elektroinstalace rovněž očekávám příklon ke konektorům M12. Ale tam, kde je požadována flexibilita konektorů, budou mít obdélníkové konektory nadále své opodstatnění. Jinak bychom také nikdy neinvestovali do jejich druhé generace.

Welzel: O něco větší konstrukce provedení V4 umožňuje vytvářet zcela jiná rozhraní, která nemůžeme vestavět do krytu kulatého konektoru M12. Aktuálně jsme např. do krytu PushPull V4 integrovali DisplayPort – to by s M12 nebylo možné. Oba druhy konektorů se podle nás vzájemně doplňují, nikoliv nahrazují. 

Potřebuje PushPull ve srovnání se šroubovacím konektorem více místa?

Koch: Náš PushPull se zvenku dotýká kontury krytu a potřebuje o něco více místa než varianta se závitem. Ovšem těch pár milimetrů se více než vyrovná tím, že není třeba montážní prostor pro momentový klíč. Vezměte si např. switche a komunikační brány, kde je vedle sebe umístěno mnoho konektorů M12. PushPull zde umožňuje podstatně větší hustotu montáže. Pro prsty montéra při zapojování také není třeba velký prostor. 

Jsou vaše zásuvky PushPull M12 kompatibilní také s dosavadními šroubovacími konektory M12?

Welzel: Ano. Kompatibilita je z našeho pohledu velmi důležitým aspektem. Zákazníci, kteří se u svých strojů a zařízení rozhodnou pro PushPull, zůstanou plně kompatibilní s dosavadními závitovými konektory M12. Uživatelé, kteří budou používat stroje a zařízení se systémem PushPull, se mohou nadále zcela svobodně rozhodnout, na jaké konektorové spojení se chtějí spolehnout. Nejde však kabelový konektor PushPull připojit do zásuvky M12 se závitem, tam prostě v zásuvce chybí odpovídající mechanika. 

Jak to vypadá s kompatibilitou mezi mechanismy PushPull od různých dodavatelů?

Welzel: V polovině roku 2017 jsme se strategicky rozhodli, že nebudeme na trh uvádět další systém PushPull chráněný vlastnickými právy, protože přijetí ze strany uživatelů vždy zůstane omezené, když si každý výrobce konektorů PushPull bude přihřívat stále svou vlastní polívčičku. Proto se důrazně angažujeme ve schvalování standardu. 

Standardizace však také brzdí inovace.

Welzel: Samozřejmě, čím více se standardizuje, tím menší je stupeň volnosti při vývoji. Sice bychom měli v šuplíku koncepce pro řešení chráněná vlastnickými právy s ještě větším inovačním potenciálem a charakterem monopolního postavení, ale pro společnost Harting jsou ve středu zájmu uživatelé – a ti se chtějí spolehnout na standardy. Až potom bude mít PushPull plošný úspěch. Jestliže se standardizace nepodaří, bude mnoho uživatelů ještě za sto let stále šroubovat. 

Kdy očekáváte standard pro PushPull M12 a jak to vypadá u obdélníkových konektorů?

Koch: Scénář, který bychom si přáli, je takový, aby standard existoval v roce 2019. Obdélníkové konektory V4 a V14 již odpovídají normě, která se neustále rozvíjí. A protože PushPull konektor V4 je vynálezem společnosti Harting, byli jsme to také my, kdo se zasazoval o to, aby byl převeden do normy. Tím dáváme zákazníkům používajícím obdélníkové konektory jistotu, že se nemusí spoléhat jen na jednoho výrobce. 

Rozhovor vedl Christian Vilsbeck z časopisu A & D.