使用 HARTING 模組化連接器推動製造業創新

製造工程師會因為一個馬達控制器故障造成生產線停擺而沮喪，因為需要拆解數十個電線連接才能觸及。修復本身僅需幾分鐘，但技術人員卻需要數小時，才能在線束中數百條相似的導線中找到正確的電線。此情景凸顯了工業環境中電氣連接的挑戰。固線式系統雖然看似符合成本效益，但可能隱藏低效率，在設備生命週期內不斷累積，這問題出在固線式連接的剛性本質。所幸，現在有模組化連接器解決方案 (圖 1)，可以因應不斷變化的需求，同時維持工業級可靠性。

圖 1：Han-Modular® 連接器系統。(圖片來源：HARTING)

標準化工業連接技術的起源

Wilhelm HARTING 在 1945 年即有遠見，認為戰後工業的成長需要與現有設計完全不同的連接解決方案。HARTING 從德國明登的一家小型維修廠起步，開發了 Heavy Duty Connectors (HDC) 的雛形產品，並建立至今仍影響著工業連接設計的原則。

這項突破在於矩形連接器的發明；此連接器與原先主導軍事和航太應用的圓形設計連接器形成強烈對比。矩形架構在工業控制面板中提供卓越的空間利用率，並在標準化覆蓋區內達到更高觸點密度。在 1960 年代工業革命之前推出的 Han Connector 系列，展現標準化、耐用型連接如何針對多種類型的媒介作業，同時耐受惡劣的工廠環境。

這一歷史背景很重要，因為 Han-Modular 技術直接建立在經驗證的原則上。這並不是發明新的基礎概念，而是將久經考驗的設計與最新的材料、製造技術、整合能力相結合。

解構模組化連接系統設計

HARTING 的 Han-Modular 技術採用建構模塊，工程師可以依據特定媒介 (電源、訊號、資料、空氣等) 要求，選擇單一模組，並將這些元素組合，納入為特定環境所設計的保護外罩。

Han-Modular 模組可針對連接器組件內的特定媒介類型作業，例如，電源模組可針對重型應用容納 16 至 200 A 電流、訊號模組可支援低電壓控制電路，以及通訊模組可用於乙太網路、現場匯流排、光纖連接。工程師可以在同一組裝框架內組合這些不同類型的模組，因此無需為每種媒介搭配獨立連接器。保護外罩為模組組合提供機械性支撐和環境密封，提供標準化外殼，包含緊湊型 Han 6B 配置到適合重型／多媒介要求的 Han 48B (圖 2)。

圖 2：Han 48B 隔板安裝外罩範例。(圖片來源：HARTING)

依照應用重要性，提供分級的環境防護密封結構。基本的 IP65 等級可防止灰塵滲入和進水，多數製造工廠皆為這種環境。另一方面，增強型 IP69K 規格的 Han-Modular 連接器可耐受食品加工和藥品生產所需的高壓沖洗流程。

Han-Modular 連接器納入多種安全功能，可避免連接錯誤。機械鍵控系統具有獨特形狀的導引件，只允許匹配的公和母連接器半件連接。這種實體設計可以防止技師連接不相容的連接器，這是固線式連接中經常發生的接線錯誤。接線標籤或電路圖會隨著時間而不清楚，採用鍵控系統則可以從實體上避免錯誤連接。

HARTING 與 DigiKey 的合作：Han Configurator

連接器規格是工程工作流程的一項挑戰。工程師必須手動交互參考各規格書中的組件規格、確認環境等級，並驗證每種連接器類型的相容性要求。不僅相當耗時，還可能會選擇錯誤，影響到專案時間表。

DigiKey 與 HARTING 合作，透過自動化驗證和組件選擇整合設計工具，因應這些問題。Han Configurator® 可讓工程師輸入系統要求，例如介質類型、電流額定值、環境規格，即可即時取得組件相容性和供貨狀態。此配置器採用條件式選擇邏輯，可防止不相容的組合，並在選擇造成衝突時建議替代方案。此外，還從多角度展示配置的組件，讓工程師能在購買前確認機械合適性和纜線佈線要求。

Han Configurator 也可生成完整的文件，例如物料清單，將涵蓋目前的定價和供貨狀態。與 DigiKey 的採購系統直接整合，因此無須手動建立零件清單及訂購。工程師可以使用成品比較工具，比較模組化與固線式替代方案，或者預先配置組件庫，做為跨產業常見應用的設計起點。

為製造團隊帶來實際利益

與固線式方法相比，HARTING 的 Han-Modular 連接器可大幅縮短安裝時間。預組裝連接器組消除現場獨立電線端接的耗時過程，機械鍵控系統則可避免經常困擾接線安裝的連接錯誤。標準化外罩設計，包含從緊湊型 Han 6B (圖 3) 配置到適用於複雜應用的 Han 48B 組件，可滿足各種系統要求的一致安裝。

圖 3：Han 6B 隔板式安裝外罩範例。(圖片來源：HARTING)

模組化設計以簡單的連接器斷開／重接，取代複雜的電路追蹤和重新佈線作業，可簡化維護流程。需要更換組件或排除故障時，技師可以輕鬆識別和隔離問題。槓桿致動的鎖定機制可讓維護人員無須專用裝置即可快速操作。

另一項關鍵優勢是能夠在受控條件下測試完整的連接器組件，如此可以消除任何會造成現場端接連接可靠性問題的變數。製造設施可以控制導體準備品質、觸點插力，以及密封完整性，這些均無法在現場安裝中進行。環境測試還可確保組件在交付前符合指定的 IP65 或 IP69K 等級。

整體而言，模組化設計讓修改更輕鬆。標準介面可讓工程師升級功率處理能力、添加更多通訊通道，甚至透過更換單一模組整合新組件。

跨關鍵製造領域的驗證

汽車裝配線 (圖 4) 是最高連接要求的應用之一。例如，機器人熔接單元需要同時傳輸大電流熔接功率 (通常超過 600 A)、用於機器人定位的伺服控制訊號，以及用於即時動作協調的高速乙太網路通訊。若連接故障可能會導致整個生產線停擺，因此可靠性非常重要。Han-Modular 連接器可耐受機器人動作產生的持續機械應力，在極端環境條件下保持電氣完整性和長期可靠性。

圖 4：典型的汽車裝配線。(圖片來源：Adobe Stock)

同樣地，遠端發電機裝置必須能在北極到沙漠環境的極端溫度下都能可靠運作，且在長期僅少量維護。這些應用要求連接器在單一組件中，同時處理高電流主配電和敏感控制電路。發電機設施中的 Han-Modular 連接器可運作多年而無需維護干預，在最高挑戰性的條件下驗證此設計。

採礦和建築設備也同樣在惡劣的環境中作業，存在極端粉塵暴露、液壓油污染、重型機械性衝擊的情況。Han-Modular 連接器的規格不僅超越大多數工業要求，而且還可在會讓傳統連接解決方案效能迅速下降的條件下，維持密封保護和電氣連續。

化學設施可能是最高挑戰性的驗證環境，連接器必須暴露於化學物質並滿足防爆要求。Han-Modular 的設計可在部署到危險區域前，在受控的實驗室環境中進行組裝測試，以預防故障造成生產中斷甚至安全問題。

結論

模組化連接從根本上改變工程師處理系統設計的方式。不再注重最佳化單一組件，而是專注於設計支援需求和未來技術創新的強大連接基礎設施。工程師若需最佳化長期系統效能，模組化連接提供技術變更管理所需的必要適應性，並為廣泛的工業應用維持高作業可靠性。工程決策應該將連接性視為基礎設施進行評估，因為連接性可能是未來系統能否進行修改的關鍵。