Gli ingegneri di produzione possono provare frustrazione quando una linea di produzione viene fermata a causa di un malfunzionamento del controller del motore, ma riparare questo controller richiede lo smantellamento di dozzine di cavi di collegamento. I tecnici cercano i circuiti nel cablaggio, sperando di trovare quello corretto tra centinaia di cavi con aspetti simili. Inizialmente, il completamento richiedeva solo pochi minuti, ma ci sono volute diverse ore. Questa situazione evidenzia le sfide poste dai collegamenti elettrici negli ambienti industriali. Inizialmente i sistemi cablati sembrano essere convenienti, ma possono causare inefficienze nascoste che peggiorano nel corso del ciclo di vita del dispositivo e l'essenza del problema risiede nella natura rigida delle connessioni cablate. Fortunatamente, ora è possibile adottare soluzioni di connettori modulari (Figura 1), in grado di soddisfare requisiti in continua evoluzione pur mantenendo un’affidabilità di livello industriale.
HARTING Han-Modular ® Sistema di connettori modulari
Figura 1: Sistema di connettori modulari Han Modular ®. (Fonte immagine: HARTING)
L'origine della tecnologia di connessione industriale standardizzata
Nel 1945 Wilhelm HARTING si rese conto che lo sviluppo industriale del dopoguerra richiedeva soluzioni di collegamento completamente diverse da quelle esistenti. Partendo da una piccola officina di riparazione a Minden, in Germania, HARTING ha sviluppato un prodotto successivamente noto come Heavy Duty Connector (HDC), stabilendo principi che influenzano ancora oggi la progettazione delle connessioni industriali.
Rispetto al design circolare che inizialmente dominava le applicazioni militari e aerospaziali, la costruzione del design del connettore rettangolare ha compiuto un passo avanti. La struttura rettangolare migliora l'utilizzo dello spazio dei pannelli di controllo industriali e raggiunge una maggiore densità di contatti con un ingombro standardizzato. La serie di connettori Han è stata lanciata prima del boom industriale degli anni '60, dimostrando come le connessioni standardizzate robuste e durevoli possano gestire più media e resistere agli ambienti di fabbrica difficili.
Questo accumulo storico è estremamente importante perché la tecnologia Han Modular eredita direttamente principi comprovati. Non si tratta di reinventare concetti di base, ma di combinare design collaudati con i materiali, le tecnologie di produzione e le capacità di integrazione più recenti.
Decostruire la progettazione del sistema di connessione modulare
La tecnologia Han Modular di HARTING adotta un approccio costruttivo modulare. Gli ingegneri possono selezionare singoli moduli in base a requisiti specifici di mezzi quali alimentazione, segnali, dati, aria, ecc. e combinare questi moduli di costruzione in involucri protettivi progettati specificamente per ambienti specifici.
I moduli Han Modular possono gestire supporti specifici all'interno dei componenti del connettore, ad esempio, i moduli di alimentazione possono fornire corrente da 16 A a 200 A per applicazioni pesanti, i moduli di segnale possono supportare circuiti di controllo a bassa tensione e moduli di comunicazione per connessioni Ethernet, bus di campo o fibra ottica. Gli ingegneri possono combinare questi diversi tipi di moduli all'interno della stessa struttura di assemblaggio, eliminando la necessità di installare connettori separatamente per ciascun mezzo. L'involucro protettivo fornisce supporto meccanico e tenuta ambientale per le combinazioni di moduli, con involucri standardizzati che vanno dalle configurazioni compatte Han 6B a Han 48B (Figura 2), adatti per requisiti multimediali/per carichi pesanti.
Guscio per installazione con piastra passante HARTING Han 48B
Figura 2: Esempio di involucro di installazione tramite piastra Han 48B. (Fonte immagine: HARTING)
A seconda della gravità dell'applicazione, viene adottata una struttura di tenuta graduata per la protezione dell'ambiente. Il livello di protezione di base IP65 può impedire l'infiltrazione di polvere e l'ingresso di acqua, cosa comune nella maggior parte degli impianti di produzione. D'altro canto, i connettori Han Modular soddisfano specifiche IP69K più rigorose e possono resistere alle procedure di lavaggio ad alta pressione richieste per la lavorazione alimentare e la produzione farmaceutica.
Il connettore Han Modular integra molteplici funzionalità di sicurezza per eliminare gli errori di connessione. Il sistema di controllo della chiave meccanica utilizza elementi guida dalla forma unica che consentono di collegare insieme solo teste maschio e femmina correttamente abbinate. Questo design fisico può impedire ai tecnici di collegare connettori incompatibili, che è un errore di cablaggio comune nelle connessioni cablate. Il sistema di controllo chiave può eliminare direttamente e completamente i collegamenti errati senza fare affidamento su etichette di cablaggio o schemi elettrici che diventano sfocati nel tempo.
Collaborazione HARTING e DigiKey: lancio di Han Configurator
Le specifiche del connettore hanno portato molte sfide al flusso di lavoro di progettazione. Gli ingegneri devono consultare personalmente le specifiche dei componenti di più schede tecniche, confermare le valutazioni ambientali e verificare i requisiti di compatibilità per ciascun connettore. Questo processo richiede molto tempo e manodopera e può influire sull'avanzamento del progetto e causare errori di selezione.
Per risolvere questo problema, DigiKey e HARTING hanno lanciato congiuntamente uno strumento di progettazione integrato in grado di verificare e selezionare automaticamente i componenti. Gli ingegneri utilizzano Han Configurator ® Il configuratore può inserire requisiti di sistema come tipo di prodotto, corrente nominale e livello di protezione e ricevere informazioni di feedback in tempo reale sulla compatibilità dei componenti e sullo stato dell'alimentazione. Il configuratore adotta logiche di selezione basate su regole per evitare combinazioni incompatibili e fornire soluzioni alternative quando le scelte sono in conflitto. Questo configuratore può anche visualizzare i componenti configurati da più prospettive, consentendo agli ingegneri di verificare la compatibilità meccanica e i requisiti di instradamento dei cavi prima dell'acquisto.
L'Han Configurator può anche generare documenti completi, come una distinta base contenente i prezzi correnti e lo stato della fornitura. L'integrazione diretta con il sistema di approvvigionamento di DigiKey aiuta a eliminare la creazione manuale di elenchi di parti e attività di ordinazione. Gli ingegneri possono utilizzare strumenti di post-confronto per valutare alternative modulari e cablate o librerie preconfigurate come punto di partenza per applicazioni intersettoriali.