Bei einem industriellen Verbindungsprojekt kann selbst dann, wenn die elektrischen Kennwerte eines Standardsteckverbinders geeignet sind, die konkrete Anwendung möglicherweise nicht mit einem vorkonfektionierten Produkt umgesetzt werden. Der verfügbare Bauraum der Maschine, eine besondere Kabelführung, die Zusammenführung unterschiedlicher Geräteschnittstellen in einem Kabelbaum, Roboterbewegungen, elektromagnetische Verträglichkeit, die Montagereihenfolge oder kundenspezifische Prüfdokumentation können eine neue Lösung erfordern. HARTING Customised Solutions ist ein projektbezogener Ansatz, der die standardmäßigen Steckverbinder-, Kabel- und Verbindungstechnologien von HARTING mit anwendungsspezifischen Kabelkonfektionen, Kabelbäumen, Schaltschrank-Schnittstellen und ergänzenden mechanischen und elektronischen Komponenten kombiniert.
Eine kundenspezifische Anpassung umfasst mehr als die bloße Änderung der Kabellänge eines Katalogprodukts, ist jedoch ein kontrollierterer Prozess als die vollständige Neuentwicklung einer nicht validierten Komponente. Ziel ist es, möglichst standardisierte und dokumentierte HARTING-Schnittstellen zu nutzen und zugleich den noch ungelösten Teil der Anwendung durch Engineering anzupassen. Dieser Leitfaden erläutert den Unterschied zwischen standardmäßiger Systemverkabelung und einer echten kundenspezifischen Lösung sowie die erforderlichen Projektangaben, Prototypen- und Validierungsschritte. Fertigbarkeit, Zertifizierung, Lieferplan und Lagerverfügbarkeit müssen für jedes Projekt gesondert bestätigt werden.
Wann ist eine kundenspezifische Verbindungslösung erforderlich?
Zunächst ist zu prüfen, ob sich die Aufgabe mit einem standardmäßigen HARTING-Systemkabel erfüllen lässt. Sind die passende Steckverbinderfamilie, Pinanordnung, Kabelart, Schirmung, Länge und Anschlusskombination im Katalog verfügbar, ist das Standardprodukt aufgrund seiner technischen Dokumentation, Artikelnummer und einfachen Nachbestellung die bevorzugte Option. Lässt sich ein Systemkabel über einen Konfigurator definieren, handelt es sich häufig ebenfalls um eine konfigurierte Lösung auf Grundlage bestehender Fertigungsregeln. Nicht jedes konfigurierte Produkt ist eine vollständig neue kundenspezifische Entwicklung.
Ein kundenspezifisches Projekt ist sinnvoll, wenn ein Kabelbaum mit mehreren Abzweigen, eine kundenspezifische Pinbelegung, besondere Kennzeichnungen und Verzweigungspunkte, eine maschinenspezifische Schutzhülle, eine spezielle Schaltschrank-Durchführungsplatte, eine zwischengeschaltete PCB, ein Adapter zur Verbindung von Schnittstellen verschiedener Hersteller oder ein anwendungsspezifischer Prüfplan benötigt wird. Die offizielle HARTING-Seite weist darauf hin, dass diese Lösungen in Bereichen wie Maschinenbau, Robotik und Schienenverkehr eingesetzt werden können und die Übertragung von Energie, Daten und Signalen entsprechend der Anwendungsumgebung berücksichtigen. Eine frühzeitige Klärung des Umfangs reduziert die Anzahl unnötiger Sonderteile.
Die Grenze zwischen Standard-Systemkabel und kundenspezifischer Lösung
| Projektsituation | Geeigneter Ausgangspunkt | Entscheidungsgrundlage |
|---|---|---|
| Beide Anschlüsse, Kabel und Länge sind im Katalog abgedeckt | Standard-Systemkabel | Nachvollziehbare Auswahl anhand einer vorhandenen Artikelnummer und veröffentlichter technischer Daten |
| Bei vorhandenen Schnittstellen wird lediglich eine konfigurierbare Länge benötigt | Konfiguriertes Systemkabel | Projektgerechte Abmessung innerhalb standardmäßiger Fertigungsregeln |
| Von einem Hauptstrang zweigen mehrere Gerätezuleitungen ab | Kundenspezifischer Kabelbaum | Verzweigungen, Abzweiglängen, Kennzeichnung und mechanischer Schutz sind anwendungsspezifisch |
| Schaltschrankwand, interne Verkabelung und Feldkabelbaum werden gemeinsam angepasst | Kundenspezifische Systemschnittstelle | Steckverbinder, Platte, PCB und Kabelkonfektion müssen gemeinsam validiert werden |
| An der Roboterachse sind besondere Bewegungen und ein spezifisches Werkzeugpaket vorgesehen | Robotik-Hauptkabelbaum oder Dresspack | Bewegung, Torsion, Armgeometrie und Prozessaufgabe werden gemeinsam ausgelegt |
| Der Freigabe- oder Prüfumfang weicht vom Standardprodukt ab | Kundenspezifische Entwicklung und Validierung | Technische Verantwortung, Muster und Prüfnachweise müssen projektspezifisch festgelegt werden |
Technische Spezifikation vor der Produktauswahl erstellen
Das erste Dokument einer Anfrage für eine kundenspezifische Verbindung ist nicht lediglich der Satz „Diese beiden Geräte sollen verbunden werden“, sondern eine Anforderungsliste, die die elektrischen und mechanischen Schnittstellen an beiden Enden beschreibt. Für jeden Stromkreis werden Spannung, Dauerstrom, Anlauf- oder Einschaltstrom, Signalart, Kommunikationsprotokoll sowie Schirm- und Schutzleiteranordnung festgehalten. Die Pinbelegungen werden mit den aktuellen Schaltplänen des Geräteherstellers abgeglichen. Sollen Leistungs-, Signal-, Daten-, Pneumatik- oder optische Leitungen in einem physischen Steckverbinder kombiniert werden, sind ihre gegenseitigen Einflüsse und die erforderlichen Trennungsregeln zu bewerten.
Die mechanische Beschreibung sollte die Abgangsrichtung des Steckverbinders, den zulässigen Kabelaußendurchmesser, den Bereich für Kabelverschraubung oder Umspritzung, den Gesamtdurchmesser des Kabelbaums, die Abzweigabstände und die bei der Montage zu durchführenden Öffnungen umfassen. Die Zugänglichkeit des Verriegelungselements für das Servicepersonal, eine fehlstecksichere Kodierung, die Zugbelastung des Kabels und der erforderliche Mindestbiegeraum werden anhand der dreidimensionalen Anordnung geprüft. Die von HARTING im Rahmen seiner Engineering-Dienstleistungen bereitgestellten CAD-Daten und Produktauswahlhilfen sind in dieser Phase nützlich; die Verantwortung für die endgültige Anordnung liegt jedoch bei der Systemkonstruktion.
Auch das Umgebungsprofil darf nicht auf eine einzelne IP-Schutzart reduziert werden. Umgebungs- und Oberflächentemperatur, Öl, Reinigungschemikalien, UV, Ozon, Feuchtigkeit, Salznebel, Vibrationen, Stöße, Schweißspritzer und Reinigungsverfahren sind separate Eingangsgrößen. Bei bewegten Kabeln werden Hub, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Zyklenzahl, Biegeradius und Torsionswinkel angegeben. Die IP-Schutzart eines Produkts gilt meist nur bei vollständig gesteckten und verriegelten Gegenstücken; offene Enden des Kabelbaums, Verzweigungselemente und die Schaltschrankdurchführung müssen innerhalb derselben Schutzkette gesondert validiert werden.
Standardmäßige HARTING-Schnittstellen sind die Bausteine der kundenspezifischen Lösung
Bei der Entwicklung einer kundenspezifischen Verbindung sollten die von der Anwendung geforderten Energie-, Signal- und Datenübertragungsaufgaben vorrangig mit dem bestehenden HARTING-Portfolio gelöst werden. Han-Industriesteckverbinder mit unterschiedlichen Kontakt- und Gehäuseoptionen kommen für Maschinen- und Schaltschrank-Schnittstellen infrage; Rundsteckverbinder wie M8, M12, M17 und M23 für kompakte Feld-, Sensor-, Aktor- und Antriebsanschlüsse. RJ Industrial, ix Industrial, T1 Industrial, preLink und Glasfaserlösungen bieten Optionen für die Datenebene; Hybridschnittstellen eignen sich dort, wo mehrere Übertragungsarten in einer Verbindung zusammengeführt werden müssen.
Der Familienname allein belegt dabei noch keine technische Eignung. Die Bezeichnung M12 kann beispielsweise A-, D-, X-, L- oder andere Kodierungen, unterschiedliche Kontaktzahlen sowie Leistungs- und Datenübertragungsaufgaben umfassen. Auch der Name Han beinhaltet zahlreiche Gehäusegrößen, Verriegelungsarten, Monoblock-Einsätze und Han-Modular-Module. Bei der Entwicklung eines kundenspezifischen Kabelbaums müssen die vollständige Artikelnummer, das Gegenstück, die Kontakte, der Kabelquerschnitt, das Crimp- oder Anschlussverfahren sowie das Zubehör anhand des Produktdatenblatts verbindlich festgelegt werden.
Projektablauf: von der Idee zum freigegebenen Serienprodukt
- Anwendungsanalyse: Geräte, Signalliste, mechanische Anordnung, Bewegungen und Umgebungsbedingungen werden erfasst.
- Prüfung des Standardangebots: Es wird geprüft, ob ein vorkonfektioniertes Systemkabel oder ein konfigurierbares Produkt die Anforderungen erfüllt.
- Definition des Umfangs: Die Grenzen der kundenspezifischen Anpassung von Länge, Pinbelegung, Verzweigung, Platte, PCB, Schutzschlauch und Kennzeichnung werden festgelegt.
- Konzept- und Risikoprüfung: Elektrischer Schutz, EMC, mechanische Belastung, Montagereihenfolge und Serviceverfahren werden gemeinsam bewertet.
- Prototyp: Ein repräsentatives Muster wird an den tatsächlichen Geräten, Gegensteckverbindern und in der Maschinenanordnung erprobt.
- Validierung: Entsprechend der technischen Spezifikation werden Durchgangs-, Hochspannungs-, Funktions-, Datenübertragungs-, Schirmungs-, Dichtheits- oder Umweltprüfungen durchgeführt.
- Freigabe: Zeichnung, Stückliste, Prüfkriterien sowie Revisionsstände von Kennzeichnung und Verpackung werden vom Kunden freigegeben.
- Änderungsmanagement: Spätere Geräte- oder Kabeländerungen erfolgen über einen neuen Revisionsstand und bei Bedarf mit erneuter Prüfung.
Anwendungsbeispiel: vorkonfektionierte Schnittstelle zwischen Sondermaschine und Schaltschrank
Das offizielle Beispiel von HARTING mit SUATEC zeigt, warum eine kundenspezifische Lösung umfassender sein kann als ein Kabel mit abweichender Länge. Der Maschinenkabelbaum im Projekt bestand aus 50 einzelnen Kabeln mit jeweils 4 bis 25 Adern. Bei der herkömmlichen Installation mussten diese Adern vor Ort vorbereitet und einzeln im Schaltschrank angeschlossen werden. Bei der Lösung wurden vorkonfektionierte Kabelbäume, Industriesteckverbinder, eine Edelstahl-Montageplatte und eine kundenspezifische PCB im Schaltschrank gemeinsam betrachtet.
Laut der offiziellen Fallstudie übernahm die kundenspezifische PCB die Aufgabe einer Klemmleiste mit 200 Niederspannungskontakten; vorkonfektionierte Adapter wurden direkt an die HARTING-Industriesteckverbinder angeschlossen. Das Projekt umfasste Projektgespräche, die Klärung technischer Anforderungen, Konzept, Muster, Prototyp, Pilotserie sowie elektrische Prüfungen und EMC-Prüfungen. Die für diesen Fall angegebene Reduzierung der Montagezeit um mindestens 30 Prozent bezieht sich auf das bisherige Verfahren dieses Kunden und den konkreten Projektumfang; sie darf nicht als Leistungs- oder Zeitgarantie für eine andere Maschine verwendet werden.
Hauptkabelbaum, Dresspack und Bodenkabel bei Roboterverbindungen
Eine Roboterverkabelung besteht aufgrund der unterschiedlichen Bewegungsbereiche nicht aus einem einzigen Kabeltyp. Die Robotik-Seite von HARTING Customised Solutions beschreibt den Hauptkabelbaum als interne Verkabelungslösung, die vom Robotersockel zum Motor, Aktor oder Sensor an der Achse führt. Das Dresspack ist die externe Verkabelung des Roboters und wird entsprechend seiner Prozessaufgabe wie Schweißen, Materialhandhabung oder Lackieren ausgelegt. Das Bodenkabel bildet die vorkonfektionierte Verbindung zwischen Schaltschrank und Robotersockel zur Übertragung von Leistung und Steuersignalen.
Diese Unterscheidung verdeutlicht das Bewegungsprofil, die Wartungsweise und die Grenzen des auszutauschenden Moduls. Der Hauptkabelbaum im Roboterkörper und das beim Werkzeugwechsel demontierte externe Paket sind nicht denselben Zyklen, Torsionsbelastungen und chemischen Einflüssen ausgesetzt. Für jeden Abschnitt werden Kabelart, Schirmdurchgängigkeit, Schutzschlauch, Schellenabstand, Biegereserve und Steckverbinderposition separat ausgelegt. Neben einer einwandfreien Energie- und Datenübertragung wird angestrebt, dass der Kabelbaum nicht mit der Roboterkinematik kollidiert und bei Wartungsarbeiten durch den richtigen Revisionsstand ersetzt werden kann.
Schnittstellenabstimmung am Beispiel der dezentralen Energieverteilung
Die von HARTING veröffentlichte Fallstudie zu PULS FIEPOS zeigt, wie vorhandene Standardschnittstellen in einem kundenspezifischen System aufeinander abgestimmt werden. Die offizielle Seite nennt für den AC-Leistungseingang je nach FIEPOS-Variante Kabelkonfektionen mit Han Q4/2, Han Q5/0, M12 S-kodiert und 7/8 Zoll; für den DC-Leistungsausgang Han Q4/0, Han Q2/0, M12 L-kodiert und verschiedene 7/8-Zoll-Lösungen. Für Signale, Kommunikation und Zustandsüberwachung wurden M12-A-kodierte Kabelkonfektionen verwendet.
Diese Aufstellung ist keine allgemeine Auslegungsvorgabe für die Energieverteilung, sondern enthält ausschließlich Schnittstellenbeispiele im Kontext der genannten gemeinsamen Entwicklung. Dieselbe Kodierung oder Produktfamilie darf nicht ohne Weiteres für andere Spannungen, Ströme oder Geräte gewählt werden. Das Projekt betrachtete ein- und dreiphasige AC-Eingänge, DC-Ausgänge und Signalverbindungen als unterschiedliche Aufgaben und unterstützte die dezentrale Versorgungsarchitektur mit vorkonfektionierten und geprüften Kabeln. Bei einer ähnlichen Anfrage müssen zunächst die Herstellerschnittstelle des anzuschließenden Geräts und die aktuelle Produktkonfiguration geprüft werden.
Was sollte der Validierungsplan umfassen?
Die Abnahmekriterien für das kundenspezifische Produkt werden in der Angebotsphase definiert. Für jede Kabelkonfektion können Prüfungen auf Pin-zu-Pin-Durchgang, Kurzschluss, Leiterwiderstand, Schutzleiterdurchgängigkeit und bei Bedarf Hochspannungsprüfungen festgelegt werden. Bei Ethernet- oder anderen Datenleitungen ist nicht nur eine Durchgangsprüfung, sondern auch eine zur Zielkategorie und Kanalstruktur passende Übertragungsprüfung erforderlich. Bei einem geschirmten Motorkabel werden der 360-Grad-Schirmanschluss, der EMC-Pfad zwischen Gehäuse und Schaltschrank sowie das Erdungskonzept am Gesamtsystem untersucht.
Die HARTING-Fallstudie zur Antriebsverkabelung weist darauf hin, dass je nach Kundenspezifikation Prüfungen zu IP-Schutzart, Stromtragfähigkeit, Vibrationsfestigkeit sowie Daten- und Signalqualität durchgeführt werden können. Der Umfang ist nicht in jedem Projekt gleich. Die IP-Prüfung muss den gesteckten und verriegelten Zustand der Gegenstücke abbilden, die Bewegungslebensdauerprüfung das tatsächliche Biege- und Torsionsprofil und die Temperaturprüfung die ungünstigste Einbausituation des Kabelbaums. Im Abnahmebericht müssen das verwendete Muster, der Revisionsstand, das Prüfverfahren und das Ergebnis nachvollziehbar dokumentiert sein.
Serienfertigung und Lebenszyklusmanagement
Die Reproduzierbarkeit einer kundenspezifischen Lösung ist ebenso wichtig wie ihr technischer Erfolg. Die freigegebene Stückliste definiert Steckverbinder, Kontakte, Kabel, Zubehör, Schutzelemente, Etiketten und Verpackung mit vollständigen Teilenummern. Kabelzuschnittlänge, Abisolierlänge, Crimpwerkzeug und Qualitätskriterien werden in einer gelenkten Fertigungsanweisung festgelegt. Bei Maschinenvarianten müssen ähnlich aussehende, aber unterschiedlich belegte Kabelbäume durch Farbe, Polarisierung, mechanische Kodierung und eindeutige Kennzeichnung unterschieden werden.
Die Lebenszyklusplanung umfasst die geschätzte Jahresmenge, Losgröße, den Ersatzteilbedarf, die Stücklistenrevision und das Freigabeverfahren bei Komponentenänderungen. Lagerbestand oder Lieferzeit lassen sich aus den Inhalten nicht ableiten; die aktuellen Fertigungs- und Beschaffungsbedingungen werden im Projektangebot gesondert bestätigt. Ändert ein Gerätehersteller den Steckverbinder oder die Pin-Funktion, reicht eine Zeichnungsaktualisierung allein nicht aus; elektrische Risiken, die Kompatibilität mit dem Gegenstecker und der Bedarf an erneuten Prüfungen müssen bewertet werden.
Für das Angebot erforderliche Unterlagen
- Hersteller, vollständige Typenbezeichnungen und aktuelle Schnittstellendokumentation der anzuschließenden Geräte
- Für jeden Steckverbinder: Steckergeschlecht, Kodierung, Kontaktanzahl, Pinbelegung und Verriegelungsart
- Spannung, Dauer- und Spitzenstrom, Signal- oder Datenprotokoll sowie Schirmungsanforderungen
- Bemaßte Zeichnung des Hauptverlegewegs, der Abzweiglängen, Toleranzen, Wartungsreserven und Verzweigungspunkte
- Hub, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Biegeradius und erwartete Zyklenzahl für feste Verlegung, Schleppketten-, Torsions- oder Roboterbewegungen
- Anforderungen hinsichtlich Temperatur, Öl, Chemikalien, UV, Wasser, Staub, Vibration, Stoß und Brandverhalten
- Lieferumfang für Schaltschrank-Montageplatte, Kabelverschraubungen, PCB, Adapter, Schutzschläuche und Befestigungsteile
- Etiketteninhalt, Seriennummer, Rückverfolgbarkeit, Verpackung und Verwaltung der Maschinenvarianten
- Geforderte Norm, Marktzulassung, Prüfverfahren, Musteranzahl und Abnahmekriterien
- Verantwortlichkeiten für die Freigabe von Prototypen, Pilotserien, Serienfertigung, Ersatzteilen und Revisionen
Sobald diese Unterlagen vollständig vorliegen, wird aus einer unbestimmten Anfrage nach einem „Spezialkabel“ ein messbares Engineering-Projekt. Oskon kann die Bereiche beibehalten, in denen standardmäßige HARTING-Systemkabel ausreichen, und nur den erforderlichen Teil nach dem Ansatz HARTING Customised Solutions projektieren. So werden elektrische Eignung, Montagezeit, Wartung, Qualität und Lebenszyklus innerhalb desselben technischen Rahmens bewertet.
