Automatyzacja oprzewodowania kostek zaciskowych wymaga zaawansowanych złączy

Inwestycje w automatykę, elektryfikację i cyfryzację wymagają niezawodnego zasilania. Jednak komplikacje związane z ręcznym wykonywaniem oprzewodowania szaf sterujących i możliwość popełnienia błędu przez człowieka mogą skutkować wysoce nieefektywnymi i czasochłonnymi procesami. Automatyzacja, a przynajmniej uproszczenie oprzewodowania ma zasadnicze znaczenie dla zwiększenia niezawodności i rentowności producentów szaf elektrycznych/sterowniczych.

Konstruktorzy szaf i projektanci produktów muszą brać pod uwagę złożoność połączeń elektrycznych i związanych z nimi procesów produkcyjnych, a także długoterminowe zachowanie styków elektrycznych i wymagania dotyczące niezawodności. Sercem szafy sterującej są kostki zaciskowe, które łączą i porządkują przewody w układzie elektrycznym. Są one niezbędne do organizowania i testowania oprzewodowania i komponentów, często z wykorzystaniem szyn DIN będących standardem przemysłowym.

Szafy sterujące mają kluczowe znaczenie dla różnych zastosowań przemysłowych i w budynkach komercyjnych. Muszą one spełniać zróżnicowane wymagania dotyczące zasilania i izolować komponenty wytwarzające ciepło, a także podatne na hałas i drgania. W niektórych szafach mogą znajdować się programowalne sterowniki logiczne i czujniki, a linie przesyłu danych często mieszają się z przewodami elektrycznymi.

Projektanci produktów muszą wcisnąć więcej komponentów - od urządzeń sygnalizacyjnych po zasilacze - do obudów zajmujących ściśle określoną powierzchnię, które często muszą wytrzymywać trudne warunki środowiskowe. Prace instalacyjne przy budowie szaf sterujących muszą być wykonywane coraz szybciej, a najlepiej w sposób zautomatyzowany, aby zwiększyć produktywność i rentowność, ale połączenia na kostkach zaciskowych powinny być trwale niezawodne, bezpieczne i łatwe w konserwacji.

Aby zaspokoić przyszłe potrzeby, omawiane szafy muszą umożliwiać rozbudowę w terenie oraz dostosowanie do nowego oprzewodowania i technologii. Sprawne i łatwe wykonywanie oprzewodowania jest podstawowym czynnikiem zwiększającym sprawność projektowania szaf, montażu, instalacji i ostatecznie robotyki.

Ulepszanie kostek zaciskowych

Połączenia przewodowe muszą być niezawodne, bezpieczne i łatwe w utrzymaniu, ale wykonanie oprzewodowania szafy może być skomplikowane i czasochłonne. W badaniu przeprowadzonym przez Institute for Control Engineering of Machine Tools and Manufacturing Units oszacowano, że przeciętna szafa sterująca zawiera 500 przewodów, co wymaga średnio 54 godzin na wykonanie oprzewodowania, z czego 56% pochłania cięcie, dodawanie złączy i zagniatanie.

Kostki zaciskowe upraszczają proces wykonywania oprzewodowania i ułatwiają rozmieszczanie i zmianę rozmieszczenia modułów w szafie. Jednak wielu producentów i klientów nadal polega głównie na pracy fizycznej przy wykonywaniu połączeń kostek zaciskowych przy użyciu jednego z trzech rodzajów połączeń w celu zabezpieczenia żył przewodów:

• Połączenia na wkręty, z jarzmem zaciskowym lub połączeniami śrubowymi. Są one szczególnie przydatne do połączeń żył o dużych przekrojach poprzecznych.Są sprawdzone i niezawodne, ale mogą wymagać okresowego dokręcania. Zbyt mocne dokręcenie stanowi potencjalne ryzyko uszkodzenia oprzewodowania.
• Łączniki sprężynowe, do których wprowadza się po prostu odizolowane żyły lite do samoblokującego, aktywowanego sprężyną, naprężonego punktu zaciskowego. Wymagają one jednak użycia narzędzia w celu otwarcia punktu zaciskowego.
• Połączenia wciskane, będące udoskonaleniem połączeń zaciskanych sprężynowo, zapewniają większą wygodę i niezawodność połączenia. Monterzy i instalatorzy mogą po prostu włożyć odizolowany, drobno pleciony przewód z tulejką zagniataną lub żyłę litą do punktu zacisku aż do oporu bez konieczności użycia narzędzia. Oprócz częstego stosowania tulejek, otwarcie zacisku w celu usunięcia żył nadal wymaga użycia narzędzia.

Opcja połączenia SNAP IN

Firma Weidmüller oferuje inną opcję, wykraczającą poza połączenia wciskane. Oferowane przez tę firmę kostki zaciskowe Klippon Connect SNAP IN zapewniają łatwiejsze, szybsze, bezpieczniejsze i sprawniejsze połączenia elektryczne. Technologia ta pozwala skrócić czas podłączania kostek zaciskowych nawet o 50%, a nawet umożliwiać w pełni zautomatyzowane procesy oprzewodowania.

Nawet żyły elastyczne mogą być łączone bez użycia tulejek i narzędzi. Kostki przelotowe i kostki z uziemieniem (PE) SNAP IN z serii S posiadają napiętą sprężynę, dzięki czemu przewody ze zdjętą izolacją można szybko i bezpiecznie włożyć do punktu zaciskowego bez konieczności dodatkowego przygotowywania. Kontakt z punktem mocowania jest sygnalizowany wyraźnym kliknięciem”, a zielony popychacz jest podnoszony, aby zapewnić wizualne potwierdzenie. Niezawodność styku żyły zapewnia, że połączenie oprzewodowania jest chronione przed wibracjami, a także jest gazoszczelne i stabilne.

Dzięki kostkom zaciskowym SNAP IN, żyły można szybko odczepiać przez naciśnięcie popychacza, który również wstępnie napina punkt zaciskowy do późniejszego wprowadzenia żyły. Producenci mogą przyspieszyć wykonywanie oprzewodowania dzięki skróceniu czasu przygotowań przewodów, uzyskując sprawniejszy proces instalacji.

Dźwignia połączenia żył w kostkach zaciskowych SNAP IN jest już otwarta, umożliwiając włożenie żyły bez izolacji, po czym opatentowany mechanizm zaciskowy zamyka się automatycznie. Zapewnia to bezpieczne, samoblokujące, trwałe połączenie o dużej sile styku żyły z szyną zbiorczą.

W przypadkach, gdy konieczne jest zabezpieczenie odizolowanej końcówki żyły, producenci i instalatorzy mogą zastosować zgrzewanie ultradźwiękowe lub tulejki zagniatane. Znormalizowane punkty pomiarowe umożliwiają automatyzację procesów testowania i sprawdzania.

Prawidłowo wprowadzone połączenia SNAP IN zachowują stabilność przez długi czas i są odpowiednie dla obszarów narażonych na drgania i wstrząsy, zgodnie z normą IEC 61373/10.2011. Późniejsza kontrola lub ponowna regulacja nie jest konieczna. Co więcej, połączenia SNAP IN są niezawodne nawet w ekstremalnych zakresach temperatur od -40°C do około +120°C.

Kostki zaciskowe SNAP IN są „gotowe do robotyzacji” dzięki zoptymalizowanej konstrukcji, która może być zakończona bezpośrednio za pomocą układów robotycznych. Automatyka łączenia kostek zaciskowych może zapobiec błędom produkcyjnym, przyspieszyć przebieg prac i obniżyć koszty.

Kostki zaciskowe SNAP IN z serii S zostały zoptymalizowane pod kątem zautomatyzowanego znakowania laserowego w celu dalszego skrócenia czasu produkcji.

Opcje SNAP IN z serii S

Kostki zaciskowe przelotowe są odpowiednie do łączenia lub podłączania jednej lub większej liczby żył. Mogą one mieć jeden lub więcej poziomów połączeń, które są o tym samym potencjale lub są izolowane względem siebie.

Kostki zaciskowe przelotowe Weidmüller SNAP IN z serii S są dostępne w wersjach jednopoziomowych z 2, 3 lub 4 połączeniami. Ilustracja 1 przedstawia 2-połączeniową kostkę 2674530000 i 4-połączeniową kostkę 2753960000. Dostępna jest również 3-połączeniowa kostka 2753950000. Każda kostka mieści przewody o polu przekroju poprzecznego do 2,5 mm², czyli w standardowym zakresie AWG od 14 do 20.

Ilustracja 1: po lewej ukazano 2-połączeniową, jednopoziomową przelotową kostkę zaciskową 2674530000, a po prawej 4-połączeniową, jednopoziomową kostkę 2753960000. (Źródło: Weidmüller)

Firma Weidmüller oferuje również wielopoziomowe złącza piętrowe, które mogą pomieścić więcej żył w niewielkich przestrzeniach, na przykład 4-połączeniowe kostki 2902380000 (ilustracja 2).

Ilustracja 2: 4-połączeniowe, dwupoziomowe złącze przelotowej kostki zaciskowej 2902380000. (Źródło: Weidmüller)

Kostki zaciskowe z uziemieniem ochronnym (PE) są rodzajem przelotowych kostek zaciskowych, które zapewniają niezawodność połączenia uziomowego z punktami montażowymi. Posiadają one jeden lub więcej styków do łączenia z żyłami uziemienia ochronnego lub ich rozdzielenia.

Wersje SNAP IN z serii S firmy Weidmüller z uziemieniem ochronnym obejmują jednopoziomowe 2-połączeniowe kostki 2674560000 i 4-połączeniowe wielopoziomowe kostki 2902460000 (ilustracja 3).

Ilustracja 3: 4-połączeniowe, dwupoziomowe złącze kostki zaciskowej 2902460000 z uziemieniem ochronnym.  (Źródło: Weidmüller)

Oprzewodowanie kostki zaciskowej wymaga również płytki końcowej, takiej jak Weidmüller 2751080000. Jest ona montowana po otwartej stronie ostatniego zacisku modułowego przed wspornikiem końcowym w celu zapewnienia działania zacisku modułowego i określonego napięcia znamionowego oraz w celu ochrony przed kontaktem z częściami pod napięciem.

Podsumowanie

Sprawne i łatwe wykonywanie oprzewodowania jest kluczem do zaspokojenia popytu na elektryczne szafy sterujące w miarę wzrostu tempa elektryfikacji i automatyki. Samoczynnie aktywujący się mechanizm połączeniowy technologii SNAP IN firmy Weidmüller zapewnia możliwość zwiększenia produktywności dzięki łatwiejszym w montażu i konserwacji kostkom zaciskowym, które można łatwiej rekonfigurować i które są optymalnie zaprojektowane do obsługi montażu wspomaganego przez roboty.