Conectores vs Cableado Duro

Nov 17, 2023

Los conectores ofrecen una excelente estabilidad mecánica y están disponibles con múltiples opciones de terminación. Pueden diseñarse para evitar el ingreso, resistir vibraciones y temperaturas extremas, y soportar condiciones climáticas adversas. Foto cortesía de Harting Inc.

El tiempo de montaje en campo para dispositivos y gabinetes de control se reduce drásticamente utilizando conectores en lugar de cableado. Foto cortesía de Harting Inc.

Los conectores simplifican el diseño, el montaje y el mantenimiento de la maquinaria modular. Foto cortesía de Harting Inc.

Los conectores modulares se pueden configurar para transportar energía, señales y datos en una sola unidad. Foto cortesía de Harting Inc.

El conector Han GND garantiza la conexión a tierra segura de los circuitos eléctricos en maquinaria portátil o para conciertos y otros eventos donde el equipo se instala de forma temporal. Permite implementar la ecualización de potencial total en un diseño enchufable. Foto cortesía de Harting Inc.

El conector Han-Yellock solo requiere contactos de crimpado macho. La conducción entre contactos se realiza mediante multiplicadores. Esto permite que el conector realice la función multiplicadora que antes realizaban los bloques de terminales dentro de la máquina. Foto cortesía de Harting Inc.

Los fabricantes de equipos están cambiando cada vez más del cableado punto a punto a conjuntos de cables basados ​​en conectores para sistemas de control y automatización de fábrica. La adopción de esta estrategia ha mejorado sus costos unitarios y su productividad. Les permite entregar pedidos y completar instalaciones mucho más rápido. La estrategia también beneficia a sus clientes, reduciendo su costo total de propiedad durante la vida útil de la máquina.

La línea de conectores actual incluye opciones más fáciles de usar y específicas de la aplicación que pueden mejorar aún más la confiabilidad y la conveniencia. Los conectores ofrecen una excelente estabilidad mecánica y están disponibles con múltiples opciones de terminación. Pueden diseñarse para evitar el ingreso, resistir vibraciones y temperaturas extremas, y soportar condiciones climáticas adversas.

La mayoría de los conectores rectangulares son modulares y configurables por el usuario. Con varias inserciones, se pueden configurar para adaptarse a diferentes voltajes, por ejemplo, señal y alimentación, o combinaciones de diferentes medios de transmisión, como alimentación, señal, fibra óptica, coaxial, D-sub y líneas neumáticas. Las innovaciones recientes, como la terminación de bloqueo rápido, el ensamblaje de clic y acoplamiento y el bloqueo superior giratorio, hacen que la instalación y el mantenimiento sean rápidos y simples.

La mayoría de los equipos industriales contienen un extenso cableado eléctrico entre sus componentes y subsistemas. Cuando se fabrica el equipo, el fabricante de la máquina generalmente lo ensambla y lo prueba en la planta, lo desarma para el envío y lo vuelve a ensamblar en la ubicación del cliente. Con el cableado, esto significa que cada conexión debe deshacerse individualmente para el envío y luego volverse a hacer cuando se configura en el cliente. Eso es laborioso. Si se producen errores de cableado durante la configuración final, el equipo podría dañarse durante el arranque. Como mínimo, tales errores resultarán en más demoras y gastos adicionales para diagnosticar y corregir.

El uso de conectores hace que el cableado de una máquina sea un trabajo prediseñado. El cableado puede diseñarse, ensamblarse y probarse como un arnés y luego integrarse rápidamente en una máquina o sistema a medida que toma forma. Se invierte algo de tiempo en ensamblar el arnés, pero luego la instalación solo toma una fracción del tiempo que requiere el cableado. El riesgo de errores de cableado prácticamente se elimina.

La creciente popularidad de los conectores complementa el cambio al diseño de máquinas modulares. La modularización ofrece eficiencias y economías significativas sobre el enfoque de diseño unitario tradicional. Los componentes estándar, como los paneles de control, los ensamblajes de motores y las cajas de distribución de energía, se pueden preconstruir, probar previamente y luego conectar en el ensamblaje final con conectores.

Este es un ejemplo de cómo el diseño modular y los conectores pueden mejorar un producto tanto para el OEM como para el usuario: un fabricante francés de máquinas industriales de impresión por chorro de tinta aumentó su participación de mercado y redujo los costos de producción al adoptar un diseño modular y emplear conectores en su lugar. de cableado. Cada máquina tiene un cabezal de impresión y una unidad de control. Anteriormente, los cables de fibra óptica, las mangueras neumáticas y el cableado eléctrico se pasaban a través de un revestimiento y se conectaban al cabezal de impresión y otros componentes, como el dispensador de tinta. Sin embargo, desconectar el cabezal de impresión fue una tarea importante. Al integrar todas estas alimentaciones en un conector modular, el cabezal de impresión ahora se puede desconectar y volver a conectar rápidamente para un montaje y mantenimiento más rápidos.

Las mismas ventajas se aplican a un diseño de planta completo. Los ingenieros de planta están familiarizados con el uso de un bus de comunicación con caídas que salen de un cable troncal principal. Las señales de control y potencia para motores se pueden distribuir de la misma manera, utilizando conectores. Instalar o reemplazar un motor se convierte así en una operación plug-and-play, con poco tiempo de inactividad o riesgo de errores de cableado.

Los ensamblajes de cableado prefabricados con conectores permiten una medición precisa y repetible de las longitudes de los cables. Los arneses de cableado basados ​​en conectores pueden ser ensamblados por personal con salarios más bajos o un contratista en lugar de un electricista, lo que también ahorra costos. Con la instalación, los arneses requieren poco o nada de los conductos rígidos o semirrígidos que protegen el cableado punto a punto contra daños. Dado que las necesidades de energía y señal a menudo varían dentro de una máquina, se puede configurar un solo conector para acomodar diferentes voltajes de CC o alimentación de CA y CC. Las alternativas, como montar múltiples bloques de terminales dentro de un gabinete de control, requieren mano de obra y materiales adicionales y ocupan más espacio.

Otro ejemplo de cómo los conectores pueden ahorrar dinero es nuestro nuevo conector Han-Yellock, que solo requiere contactos de crimpado macho. La conducción entre contactos se realiza mediante multiplicadores. Una alimentación eléctrica puede alimentar hasta cinco contactos. Esto permite que el conector realice la función multiplicadora que antes realizaban los bloques de terminales dentro de la máquina. La carcasa del conector se puede llenar desde cualquier lado, por lo que toda la interfaz del conector (cubierta y carcasa) se puede montar desde el exterior una vez que la máquina está completamente construida. Eso significa que el conector puede ser montado por un instalador en lugar de un electricista, lo que ahorra dinero.

Con un diseño modular y un cableado basado en conectores, la máquina se puede enviar al cliente en piezas más pequeñas, lo que reduce los costos de transporte y el riesgo de daños. Un ensamblaje de campo más rápido con mucho menos riesgo de errores de cableado se traduce en importantes ahorros de costos para el OEM. La solución de problemas y el mantenimiento se aceleran de manera similar. Durante el período de garantía, eso es un beneficio de costo para el OEM y un beneficio para el usuario final en forma de tiempo de inactividad reducido durante el mantenimiento programado y no programado.

Dadas estas ventajas, ¿por qué algunos fabricantes de equipos originales siguen utilizando conexiones cableadas? Para algunos, la idea de cambiar su proceso de fabricación es desalentadora. Es posible que otros no aprecien completamente el costo de ensamblar un sistema cableado en el campo. Dicen que los conectores son un elemento adicional en la lista de materiales y que sus clientes compran únicamente sobre la base del precio de etiqueta más bajo.

Sin embargo, la mayoría de los OEM que comparan su uso de cableado y conectores encuentran que los conectores les ahorran tiempo y dinero, especialmente cuando se reconoce el costo total de hacer conexiones cableadas. A diferencia del cableado basado en conectores, en el que se incurre en la mayoría de los costos por adelantado, los costos asociados con el cableado son recurrentes y, a menudo, impredecibles, debido a la posibilidad de errores de cableado.

Cada fabricante tiene diferentes costos de mano de obra y gastos generales, pero un estudio de tiempo realizado por una empresa determinó que su costo total asignado para cablear cada par de puntos de conexión en un equipo complejo era de aproximadamente $80, si se hacía internamente. La experiencia demuestra que, independientemente de los costos de una empresa para el cableado interno, hay una prima de alrededor del 30 por ciento para realizar dichas conexiones en el campo, para instalaciones o para servicio de garantía y reparaciones.

Muchos OEM se hacen eco de lo que estas empresas norteamericanas encontraron después de cambiar a conectores:

Un fabricante de cintas transportadoras de papel para imprentas comerciales había cableado más de 200 cables a la caja de control de cada unidad antes de la prueba final. Este proceso podría demorar hasta cuatro días hábiles por unidad. El cambio a seis conjuntos de conectores modulares en una solución plug-and-play redujo eso hasta en 2,5 días. Los conectores cuestan $1400 por unidad, pero los ahorros de $3500 en costos de mano de obra y tiempo permitieron a la empresa aumentar su tasa de producción.

Un fabricante de grúas grandes para manejo de materiales desmonta cada una de ellas para enviarlas al cliente, donde se vuelven a ensamblar. La transición de cableado directo a conectores híbridos redujo el tiempo de instalación en campo de semanas a solo 3 a 4 horas. A través de la configuración inicial en el campo, el fabricante calculó que su costo total usando conectores fue, en promedio, $622 menos ($12,540 para cableado basado en conector, $13,162 para cableado). Sin embargo, cuando ocurrieron errores de cableado durante la instalación, el costo se duplicó a $26,325, para un ahorro total usando conectores de alrededor de $13,000.

Un constructor de grandes máquinas de soldar automatizadas cableaba más de 300 contactos por unidad. Tomó una semana construir y probar uno, luego varios días para desmantelarlo y otra semana para volver a armarlo en la ubicación del cliente. Cambiar a conectores enchufables redujo drásticamente el tiempo de cableado, ahorrando mucho en costos de mano de obra. Ahora, cada paso que solía llevar una semana completa se realiza en menos de un día.

Un productor de transportadores para el sector de alimentos y bebidas necesitaba diseñar un producto compatible con IP67 que pudiera soportar condiciones adversas, como lavados. La adopción de un ensamblaje basado en conectores permitió a la empresa reducir el tiempo de instalación y el tiempo de inactividad por mantenimiento y aumentar el rendimiento del transportador en un 15 por ciento. Los ahorros de costos fueron directamente al resultado final.

Un fabricante de microscopios acústicos para analizar la integridad de los semiconductores estaba planeando un nuevo modelo que requería 120 conductores de diferentes voltajes. El objetivo era una máquina con una huella pequeña, pero los ingenieros se quedaron sin espacio interior para una distribución de energía tan elaborada. Al cambiar a dos conectores de servicio pesado con 60 pines cada uno, pudieron simplificar el cableado interior, logrando el espacio deseado y ahorrando dinero. Se eliminaron los paquetes de cableado interno y se requirieron menos paneles de metal.

La cartera de conectores actual ofrece a los ingenieros una flexibilidad sin igual. Los conectores están disponibles en diferentes tamaños, hechos de una variedad de metales y plásticos revestidos y no revestidos, con diferentes ángulos de entrada de cable y tecnologías de terminación. Hay modelos creados para objetivos de diseño específicos, como modelos delgados para caber en espacios reducidos. Muchos conectores rectangulares ofrecen opciones de terminación simples que los instaladores pueden realizar de manera rápida, fácil y segura en lugar de electricistas, utilizando herramientas comunes como un destornillador.

Por lo general, existen múltiples opciones para cada trabajo, lo que permite que el OEM determine la combinación adecuada de capacidad, conveniencia, precio e incluso estética.

Harting inventó y popularizó el conector rectangular en la década de 1950 y es un proveedor líder mundial de conectores industriales de servicio pesado. Los conectores rectangulares y cuadrados son más escalables, configurables y personalizables que los redondos.

Por ejemplo, nuestro sistema Han-Modular permite a los clientes construir un conector personalizado con componentes de catálogo estándar. Con más de 40 insertos para elegir, el conector facilita la creación de diseños de máquinas modulares. Estos insertos están diseñados para transportar cargas específicas de potencia, señal o datos, así como otros medios de transmisión, incluyendo fibra óptica, D-sub, coaxial y líneas aéreas. El conector también resiste condiciones ambientales desafiantes, como suciedad, polvo, humedad, grandes cambios de temperatura, luz solar, tensión y vibración. Los módulos pueden admitir corrientes desde unos pocos miliamperios hasta 200 amperios, voltajes de hasta 5000 voltios y señales de bus blindadas.

Cada vez se diseñan más conectores para situaciones especiales. Estos se basan en productos de conectores estándar, pero optimizados para condiciones o requisitos de funcionamiento particulares, como condiciones climáticas adversas, calor extremo, entornos corrosivos, altos voltajes o protección electromagnética. Hay modelos mejorados para ciclos de acoplamiento elevados en escenarios de pruebas y creación de prototipos, así como modelos de acero inoxidable para aplicaciones higiénicas, como la producción de alimentos o productos farmacéuticos. Estas y otras versiones especiales vienen en tamaños estándar y, por lo general, pueden reemplazar los conectores estándar sin modificar el diseño de la máquina.

Cory Jenkins, gerente sénior de productos, Harting Inc., Elgin, IL