Connecteurs vs câblage dur

Nov 17, 2023

Les connecteurs offrent une excellente stabilité mécanique et sont disponibles avec plusieurs options de terminaison. Ils peuvent être conçus pour empêcher la pénétration, résister aux vibrations et aux températures extrêmes et résister aux intempéries. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Harting Inc.

Le temps d'assemblage sur le terrain des appareils et des armoires de commande est considérablement réduit en utilisant des connecteurs au lieu d'un câblage fixe. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Harting Inc.

Les connecteurs simplifient la conception, l'assemblage et la maintenance des machines modulaires. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Harting Inc.

Les connecteurs modulaires peuvent être configurés pour transporter l'alimentation, les signaux et les données dans une seule unité. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Harting Inc.

Le connecteur Han GND assure la mise à la terre en toute sécurité des circuits électriques dans les machines portables ou pour les concerts et autres événements où l'équipement est érigé de manière temporaire. Il permet d'implémenter une égalisation de potentiel complète dans une conception enfichable. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Harting Inc.

Le connecteur Han-Yellock ne nécessite que des contacts mâles à sertir. La conduction entre les contacts est réalisée par des multiplicateurs. Cela permet au connecteur d'effectuer la fonction de multiplicateur précédemment effectuée par les borniers à l'intérieur de la machine. Photo publiée avec l'aimable autorisation de Harting Inc.

Les fabricants d'équipements passent de plus en plus du câblage point à point aux assemblages de câbles à base de connecteurs pour les systèmes d'automatisation et de contrôle d'usine. L'adoption de cette stratégie a amélioré leurs coûts unitaires et leur productivité. Cela leur permet d'exécuter les commandes et de terminer les installations beaucoup plus rapidement. Cette stratégie profite également à leurs clients en réduisant leur coût total de possession tout au long de la durée de vie de la machine.

La gamme de connecteurs d'aujourd'hui comprend des choix plus conviviaux et spécifiques à l'application qui peuvent encore améliorer la fiabilité et la commodité. Les connecteurs offrent une excellente stabilité mécanique et sont disponibles avec plusieurs options de terminaison. Ils peuvent être conçus pour empêcher la pénétration, résister aux vibrations et aux températures extrêmes et résister aux intempéries.

La plupart des connecteurs rectangulaires sont modulaires et configurables par l'utilisateur. Avec divers inserts, ils peuvent être configurés pour s'adapter à différentes tensions, par exemple, signal et puissance, ou à des combinaisons de différents supports de transmission, tels que des lignes d'alimentation, de signal, de fibre optique, coaxiales, D-sub et pneumatiques. Les innovations récentes, telles que la terminaison à verrouillage rapide, l'assemblage par encliquetage et le verrouillage par rotation, rendent l'installation et la maintenance simples et rapides.

La plupart des équipements industriels contiennent un câblage électrique étendu entre leurs composants et sous-systèmes. Lorsque l'équipement est fabriqué, le constructeur de la machine l'assemble et le teste généralement à l'usine, le démonte pour l'expédition et le réassemble sur le site du client. Avec le câblage fixe, cela signifie que chaque connexion doit être défaite individuellement pour l'expédition, puis refaite lors de l'installation chez le client. C'est à forte intensité de main-d'œuvre. Si des erreurs de câblage se produisent lors de la configuration finale, l'équipement pourrait être endommagé au démarrage. Au minimum, de telles erreurs entraîneront des retards supplémentaires et des dépenses supplémentaires pour diagnostiquer et corriger.

L'utilisation de connecteurs fait du câblage d'une machine un travail préfabriqué. Le câblage peut être conçu, assemblé et testé comme un faisceau, puis rapidement intégré dans une machine ou un système au fur et à mesure qu'il prend forme. Un certain temps est investi dans l'assemblage du harnais, mais l'installation ne prend qu'une fraction du temps nécessaire au câblage. Le risque d'erreurs de câblage est pratiquement éliminé.

La popularité croissante des connecteurs complète le passage à la conception de machines modulaires. La modularisation offre des gains d'efficacité et des économies considérables par rapport à l'approche de conception unitaire traditionnelle. Les composants standard, tels que les panneaux de commande, les assemblages de moteurs et les boîtiers de distribution d'alimentation, peuvent être préconstruits, prétestés puis branchés ensemble dans l'assemblage final avec des connecteurs.

Voici un exemple de la façon dont la conception modulaire et les connecteurs peuvent améliorer un produit à la fois pour l'OEM et l'utilisateur : Un constructeur français de machines d'impression à jet d'encre industrielles a augmenté sa part de marché tout en réduisant les coûts de production en adoptant une conception modulaire et en utilisant des connecteurs en place du câblage. Chaque machine possède une tête d'impression et une unité de contrôle. Auparavant, les câbles à fibres optiques, les flexibles pneumatiques et les câbles électriques étaient passés à travers des gaines et câblés à la tête d'impression et à d'autres composants, tels que le distributeur d'encre. Cependant, désengager la tête d'impression était une entreprise majeure. En intégrant toutes ces alimentations dans un connecteur modulaire, la tête d'impression peut désormais être détachée et refixée rapidement pour un assemblage et une maintenance plus rapides.

Les mêmes avantages s'appliquent à l'aménagement d'une usine entière. Les ingénieurs de l'usine sont familiarisés avec l'utilisation d'un bus de communication avec des dérivations provenant d'un câble principal. Les signaux de puissance et de commande des moteurs peuvent être distribués de la même manière, à l'aide de connecteurs. L'installation ou le remplacement d'un moteur devient ainsi une opération plug-and-play, avec peu de temps d'arrêt ou de risque d'erreurs de câblage.

La préfabrication d'assemblages de câblage avec des connecteurs permet une mesure précise et reproductible des longueurs de câble. Les faisceaux de câbles à base de connecteurs peuvent être assemblés par du personnel moins bien rémunéré ou un sous-traitant plutôt que par un électricien, ce qui permet également de réduire les coûts. Avec l'installation, les faisceaux nécessitent peu ou pas de conduits rigides ou semi-rigides qui protègent le câblage point à point contre les dommages. Étant donné que les besoins en alimentation et en signal varient souvent au sein d'une machine, un seul connecteur peut être configuré pour s'adapter à différentes tensions CC ou à la fois à l'alimentation CA et CC. Les alternatives, telles que le montage de plusieurs borniers à l'intérieur d'une armoire de commande, nécessitent une main-d'œuvre et des matériaux supplémentaires et occupent plus d'espace.

Un autre exemple de la façon dont les connecteurs peuvent économiser de l'argent est notre nouveau connecteur Han-Yellock, qui ne nécessite que des contacts à sertir mâles. La conduction entre les contacts est réalisée par des multiplicateurs. Une alimentation électrique peut alimenter jusqu'à cinq contacts. Cela permet au connecteur d'effectuer la fonction de multiplicateur précédemment effectuée par les borniers à l'intérieur de la machine. Le boîtier du connecteur peut être rempli de chaque côté, de sorte que l'ensemble de l'interface du connecteur (capot et boîtier) peut être monté de l'extérieur une fois la machine entièrement construite. Cela signifie que le connecteur peut être monté par un installateur plutôt que par un électricien, ce qui permet d'économiser de l'argent.

Avec une conception modulaire et un câblage basé sur des connecteurs, la machine peut être expédiée au client en plus petits morceaux, ce qui réduit les coûts de transport et le risque de dommages. Un assemblage plus rapide sur le terrain avec beaucoup moins de risques d'erreurs de câblage se traduit par des économies importantes pour l'OEM. Le dépannage et la maintenance sont également accélérés. Pendant la période de garantie, il s'agit d'un avantage financier pour l'OEM et d'un avantage pour l'utilisateur final sous la forme d'une réduction des temps d'arrêt pendant la maintenance planifiée et non planifiée.

Compte tenu de ces avantages, pourquoi certains équipementiers utilisent-ils encore des connexions câblées ? Pour certains, l'idée de changer leur processus de fabrication est intimidante. D'autres peuvent ne pas apprécier pleinement le coût d'assemblage d'un système câblé sur le terrain. Ils disent que les connecteurs sont un élément supplémentaire sur la nomenclature et que leurs clients achètent uniquement sur la base du prix affiché le plus bas.

Pourtant, la plupart des équipementiers qui comparent leur utilisation du câblage et des connecteurs constatent que les connecteurs leur font gagner du temps et de l'argent, en particulier lorsque le coût total des connexions câblées est reconnu. Contrairement au câblage à base de connecteurs, dans lequel la plupart des coûts sont encourus à l'avance, les coûts associés au câblage sont récurrents et souvent imprévisibles, en raison de la possibilité d'erreurs de câblage.

Chaque fabricant a des coûts de main-d'œuvre et des frais généraux différents, mais une étude de temps réalisée par une entreprise a déterminé que son coût entièrement alloué pour le câblage de chaque paire de points de connexion sur un équipement complexe était d'environ 80 $, s'il était fait en interne. L'expérience montre que quels que soient les coûts d'une entreprise pour le câblage interne, il y a une prime d'environ 30 % pour effectuer de telles connexions sur le terrain, pour les installations ou pour le service et les réparations sous garantie.

De nombreux équipementiers font écho à ce que ces entreprises nord-américaines ont découvert après être passées aux connecteurs :

Un fabricant de convoyeurs à papier pour presses à imprimer commerciales avait câblé plus de 200 fils au boîtier de commande de chaque unité avant les tests finaux. Ce processus peut prendre jusqu'à quatre jours ouvrables par unité. Le passage à six assemblages de connecteurs modulaires dans une solution plug-and-play a réduit ce délai de 2,5 jours. Les connecteurs coûtent 1 400 $ l'unité, mais les économies de 3 500 $ en main-d'œuvre et en temps ont permis à l'entreprise d'augmenter sa cadence de production.

Un fabricant de grandes grues de manutention les démonte pour les expédier au client où elles sont réassemblées. La transition du câblage fixe aux connecteurs hybrides a réduit le temps d'installation sur le terrain de quelques semaines à seulement 3 à 4 heures. Grâce à la configuration initiale sur le terrain, le fabricant a calculé que son coût global à l'aide de connecteurs était, en moyenne, de 622 $ de moins (12 540 $ pour le câblage à base de connecteurs, 13 162 $ pour le câblage). Cependant, lorsque des erreurs de câblage se sont produites lors de l'installation, le coût a doublé pour atteindre 26 325 $, pour des économies totales d'environ 13 000 $ en utilisant des connecteurs.

Un constructeur de gros postes à souder automatisés câblait plus de 300 contacts par unité. Il a fallu une semaine pour en construire et en tester un, puis plusieurs jours pour le démonter et encore une semaine pour le remonter chez le client. Le passage aux connecteurs enfichables réduit considérablement le temps de câblage, ce qui permet d'économiser considérablement sur les coûts de main-d'œuvre. Désormais, chaque étape qui prenait auparavant une semaine complète se fait en moins d'une journée.

Un fabricant de convoyeurs pour le secteur de l'alimentation et des boissons avait besoin de concevoir un produit conforme à la norme IP67 capable de résister à des conditions difficiles, telles que les lavages. L'adoption d'un assemblage basé sur des connecteurs a permis à l'entreprise de réduire le temps d'installation et les temps d'arrêt pour maintenance et d'augmenter le débit du convoyeur de 15 %. Les économies de coûts sont allées directement au résultat net.

Un fabricant de microscopes acoustiques pour l'analyse de l'intégrité des semi-conducteurs planifiait un nouveau modèle nécessitant 120 cordons de tensions variables. L'objectif était une machine avec un faible encombrement, mais les ingénieurs ont manqué d'espace intérieur pour une distribution d'alimentation aussi élaborée. En passant à deux connecteurs robustes de 60 broches chacun, ils ont pu rationaliser le câblage intérieur, atteindre l'encombrement souhaité et économiser de l'argent. Les faisceaux de câbles internes ont été éliminés et moins de panneaux métalliques ont été nécessaires.

Le portefeuille de connecteurs d'aujourd'hui offre aux ingénieurs une flexibilité inégalée. Les connecteurs sont disponibles en différentes tailles, fabriqués à partir d'une gamme de métaux et de plastiques revêtus et non revêtus, avec différents angles d'entrée de câble et technologies de terminaison. Il existe des modèles créés pour des objectifs de conception spécifiques, tels que des modèles minces pour s'adapter aux espaces restreints. De nombreux connecteurs rectangulaires offrent des options de terminaison simples qui peuvent être réalisées rapidement, facilement et en toute sécurité par des installateurs plutôt que par des électriciens, à l'aide d'outils courants comme un tournevis.

Habituellement, il existe plusieurs options pour chaque travail, ce qui permet à l'OEM de déterminer la combinaison appropriée de capacité, de commodité, de prix et même d'esthétique.

Harting a inventé et popularisé le connecteur rectangulaire dans les années 1950 et est l'un des principaux fournisseurs mondiaux de connecteurs industriels à usage intensif. Les connecteurs rectangulaires et carrés sont plus évolutifs, configurables et personnalisables que les ronds.

Par exemple, notre système Han-Modular permet aux clients de créer un connecteur personnalisé avec des composants de catalogue standard. Avec plus de 40 inserts au choix, le connecteur facilite la création de conceptions de machines modulaires. Ces inserts sont conçus pour transporter des charges d'alimentation, de signal ou de données spécifiques, ainsi que d'autres supports de transmission, y compris la fibre optique, le D-sub, le coaxial et les lignes aériennes. Le connecteur résiste également aux conditions ambiantes difficiles, telles que la saleté, la poussière, l'humidité, les grandes variations de température, la lumière du soleil, la tension et les vibrations. Les modules peuvent supporter des courants de quelques milliampères à 200 ampères, des tensions jusqu'à 5 000 volts et des signaux de bus blindés.

De plus en plus de connecteurs sont conçus pour des situations particulières. Ceux-ci sont basés sur des produits de connecteurs standard, mais optimisés pour des conditions ou des exigences de fonctionnement particulières, telles que les intempéries, la chaleur extrême, les environnements corrosifs, les hautes tensions ou la protection électromagnétique. Il existe des modèles améliorés pour des cycles d'accouplement élevés dans des scénarios de prototypage et de test, ainsi que des modèles en acier inoxydable pour des applications hygiéniques, telles que la production alimentaire ou pharmaceutique. Ces versions et d'autres versions spécialisées sont disponibles dans des tailles standard et peuvent généralement remplacer les connecteurs standard sans modification de la conception de la machine.

Cory Jenkins, chef de produit principal, Harting Inc., Elgin, Illinois