[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung.
[0002] Eine Prozeßüberwachung beim Vercrimpen von Leitung und FPC/FFC-Produkten (FPC = flexible
printed circuits) ist seit Jahren üblich. Sie wird flächendeckend eingesetzt, um die
Qualität der betreffenden Crimpprozesse sicherzustellen und Verarbeitungsfehler auszuschließen.
[0003] Bei der Herstellung von Schneidklemm- oder IDC-Verbindungen (IDC = insulation displacement
connection) wird bis heute entsprechend der Normen DIN / EN 60352 / IEC 352 / IEC
60352 nur die durch die Gehäusedeckelgeometrie vorgegebene Leitungsposition als Qualitätskriterium
definiert und eventuell die Position der Leitungsenden überwacht. Dadurch werden nun
aber solche Verarbeitungsfehler wie z. B.
- Leitungen nicht in der richtigen Position,
- Leitungen zu tief eingepreßt,
- defekte Verschleißteile und
- falsche/fehlende Leitung
nicht identifiziert.
[0004] IDC-Steckverbindungen können eine unterschiedliche Anzahl von Kontakten besitzen.
Die elektrische Verbindung dieser Kontakte mit den betreffenden Leitungen wird durch
Einpressen in die jeweilige Schneidklemme hergestellt. Dabei wird das Isolationsmaterial
der Leitungen von den Flanken oder Schneiden der Kontakte eingeschnitten und verdrängt,
und die Kupferlitzen werden durch die Federwirkung der Schneidklemmen bzw. deren Schneiden
oder Flanken dauerhaft eingeklemmt.
[0005] Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art
zu schaffen, daß eine zuverlässige Fehlererkennung gewährleistet.
[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer
elektrischen Schneidklemmverbindung, bei dem wenigstens eine elektrische Leitung in
eine Schneidklemme eingepreßt wird, wobei die während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses
auftretenden Kräfte ermittelt und mittels einer Auswerteeinheit der sich über der
Zeit und/oder dem Fügeweg ergebende Kraftverlauf als Prozeß-Istkurve mit wenigstens
einer Prozess-Sollkurve verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Gut-
oder Schlecht-Meldung abgegeben wird.
[0007] Aufgrund dieser Ausgestaltung ist auch bezüglich der Herstellung einer elektrischen
Schneidklemmverbindung eine optimale Überwachung auf eventuelle Verarbeitungsfehler
möglich.
[0008] Dabei wird in den Einpreß- bzw. Fügeprozeß vorzugsweise eine entsprechende Kraft-
und/oder Wegesensorik eingebracht, um die sich während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses
ergebenden Kräfte bzw. Wege zu erfassen, wobei die von der Sensorik gelieferten Meßwerte
der Auswerteeinheit zugeführt werden, um daraus die Prozeß-Istkurve zu ermitteln.
[0009] Über eine jeweilige Prozeß-Istkurve wird vorzugsweise der jeweilige Einpreß- bzw.
Fügeprozeß vollständig überwacht, d. h. es erfolgt vorzugsweise eine Überwachung dieses
Prozesses vom Anfang bis zum Schluß.
[0010] Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird einer jeweiligen Prozeß-Istkurve ein prozeßspezifischer Toleranzbereich zugewiesen
und eine Schlecht- oder Fehlermeldung nur dann abgegeben, wenn die ermittelte Prozeß-Istkurve
zumindest im wesentlichen außerhalb dieses Toleranzbereiches liegt. Bei der Bemessung
der Toleranzbereiche können insbesondere die jeweils zulässigen Prozeßschwankungen
berücksichtigt werden.
[0011] Eine jeweilige Prozeß-Sollkurve wird vorzugsweise vorab in der Auswerteeinheit gespeichert.
[0012] Anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs können beispielsweise Fehler im
Einpreß- bzw. Fügeprozeß, Materialfehler, ein jeweiliger Werkzeugbruch oder entsprechende
Defekte der Einpreß- bzw. Fügeeinrichtung, Kontaktierungsfehler und alle weiteren
signifikanten Fertigungsoder Produktfehler erfaßt werden.
[0013] Die Leitungen können soowohl einzeln als auch gleichzeitig eingepreßt werden. Aus
ökonomischen Gesichtspunkten werden vorzugsweise möglichst alle Leitungen einer jeweiligen
Steckverbindung gleichzeitig eingepreßt.
[0014] Das Einpressen kann insbesondere durch ein Einpreßwerkzeug oder das Fügen oder Zuklappen
der Abdeckklappe des betreffenden Steckerteils erfolgen.
[0015] Als Leitungsmaterial können sowohl einzelne Leitungen als auch aufgereihte Leitungen
wie z. B. Flachleitungen, Stegleitungen und/oder dergleichen verwendet werden.
[0016] Die Kräfte können durch wenigstens einen in den Kraftfluß eingebrachten Kraftsensor
ermittelt werden, der einen zur jeweiligen Kraft proportionalen Meßwert liefert. Die
Erfassung der Kraftwerte erfolgt je nach benötigter Präzision durch einen oder mehrere
in den Kraftfluß eingebrachte Kraftsensoren.
[0017] Entsprechend werden die Fügewege durch wenigstens einen vorzugsweise an der betreffenden
Fügeeinheit angebrachten Wegsensor ermittelt, der einen zum jeweiligen Fügeweg proportionalen
Meßwert liefert.
[0018] Bei zeitlich instabiler Fügebewegung wird die Prozeß-Istkurve vorzugsweise durch
den sich über dem Fügeweg ergebenden Kraftverlauf gebildet.
[0019] In der Auswerteeinheit können vorab mehrere Prozeß-Sollkurven mit zugewiesenen prozeßspezifischen
Toleranzbereichen gespeichert werden.
[0020] Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische perspektivische Darstellung eines IDC-Steckers mit zugeordneten
Schneidklemmen, in die elektrische Leitungen eingepreßt sind,
- Fig. 2
- den Vorgang des Einpressens der Leitungen in die Schneidklemmen,
- Fig. 3
- eine Skizze zur Darstellung des Arbeitsprinzips der Überwachung des Einpreß- bzw.
Fügeprozesses,
- Fig. 4
- die nach einem Einlernen erhaltene Prozeß-Sollkurve mit zugewiesenen Toleranzbereichen
und
- Fig. 5
- eine außerhalb der Toleranzbereiche liegende fehlerhafte Prozeß-Istkurve.
[0021] Figur 1 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung einen IDC-Stecker 10.
Dieser IDC-Stecker 10 ist mit Schneidklemmen 12 versehen, in die zur Herstellung einer
jeweiligen Schneidklemmverbindung (IDC = insulation displacement connection) elektrische
Leitungen 14 eingepreßt werden.
[0022] Die betreffende Steckverbindung kann grundsätzlich eine unterschiedliche Anzahl von
Kontakten bzw. Schneidklemmen 12 besitzen.
[0023] Wie sich insbesondere auch aus der Figur 2 ergibt, wird die elektrische Verbindung
der Kontakte mit den Leitungen 14 durch Einpressen der Leitungen 14 in die Schneidklemmen
12 hergestellt. Dabei wird das Isolationsmaterial der Leitungen 14 von den Schneiden
oder Flanken der Schneidklemmen 12 eingeschnitten und verdrängt, und die freigelegten
Kupferlitzen werden durch die Federwirkung dieser Flanken dauerhaft eingeklemmt.
[0024] Die Leitungen 14 können einzeln oder gleichzeitig eingepreßt werden. Aus ökonomischen
Gesichtspunkten werden in der Regel möglichst alle Leitungen 14 einer jeweiligen Steckverbindung
gleichzeitig eingepreßt. Das Einpressen kann sowohl durch ein Einpreßwerkzeug 16 als
auch durch das Fügen oder Zuklappen einer Abdeckklappe des IDC-Steckers 10 erfolgen.
[0025] Als Leitungsmaterial können sowohl einzelne Leitungen 14 als auch aufgereihte Leitungen
wie z. B. Flachleitungen, Stegleitungen und/oder dergleichen verwendet werden.
[0026] Figur 3 zeigt in rein schematischer Darstellung das Arbeitsprinzip der Überwachung
des Einpreß- bzw. Fügeprozesses.
[0027] Danach werden die während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses auftretenden Kräfte ermittelt
und mittels einer Auswerteeinheit 18 der sich über der Zeit t und/oder dem Fügeweg
1 ergebende Kraftverlauf als Prozeß-Istkurve 20 mit wenigstens einer Prozeß-Sollkurve
22 (vgl. auch Fig. 4) verglichen, um in Abhängigkeit von diesem Vergleich insbesondere
eine Gut- oder Schlechtmeldung abzugeben.
[0028] Es kann somit beispielsweise ausgehend von einer beim Einfügen der Leitungen 14 entstehenden,
der Fügekraft proportionalen produkttypischen Kraft/Weg- Kurve eine erlernte Prozeßkurve
gebildet werden, die in der Auswerteeinheit 18 für einen Vergleich mit weiteren Prozeßkurven
genutzt werden kann. Dabei können bei der Abgabe einer entsprechenden Gut- oder Schlechtmeldung
zulässige Prozeßschwankungen mit berücksichtigt werden, wie dies in der Figur 3 durch
die Prozeßtoleranz 24 angedeutet ist, innerhalb der die Prozeß-Sollkurve 20 liegen
muß.
[0029] Die Erfassung der Kraftwerte erfolgt je nach benötigter Präzision durch einen oder
mehrere in den Kraftfluß eingebrachte Kraftsensoren 26.
[0030] Ist die Fügebewegung zeitstabil, so kann die Prozeß-Istkurve 20 durch den sich über
der Zeit t ergebenden Kraftverlauf gebildet werden.
[0031] Ist die Fügebewegung dagegen seitlich instabil, so wird die Prozeß-Sollkurve 22 durch
den sich über dem Fügeweg 1 ergebenden Kraftverlauf gebildet. In diesem Fall wird
wenigstens ein Wegsensor 28 so an die Fügeeinheit angebracht, daß die erhaltenen Meßwerte
proportional zur Fügebewegung sind.
[0032] In den Einpreß- bzw. Fügeprozeß kann also eine entsprechende Kraftund/oder Wegesensorik
26 bzw. 28 eingebracht werden, um die sich während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses
ergebenden Kräfte bzw. Wege zu erfassen. Die von dieser Sensorik 26 bzw. 28 gelieferten
Meßwerte werden der Auswerteeinheit 18 zugeführt, um daraus die Prozeß-Istkurve 20
zu ermitteln.
[0033] Die Auswerteeinheit 18 ist so ausgelegt, daß eine oder mehrere Prozeß-Sollkurven
22 gespeichert und mit prozeßspezifischen Toleranzbereichen versehen werden können
(vgl. insbesondere auch Fig. 4).
[0034] Entsprechende Verarbeitungsfehler verändern nun die Prozeß-Istkurve 20 so, daß die
Toleranzbereiche 24 verlassen werden (vgl. Fig. 5), woraufhin eine Fehlermeldung veranlaßt
oder signalisiert werden kann.
[0035] Figur 4 zeigt die nach dem Anlernen erhaltene Prozeß-Sollkurve 22 mit zugewiesenen
Toleranzbereichen 24.
[0036] In Figur 5 ist eine außerhalb der Toleranzbereiche 24 liegende, beispielsweise aufgrund
von Fertigungsfehlern fehlerhafte Prozeß-Istkurve 20 dargestellt.
[0037] Mit dem Einbringen der Sensorik 26, 28 in den IDC-Fügeprozeß ist eine 100%ige Kurvenerfassung
möglich. Anhand des in der Auswerteeinheit 18 (vgl. Fig. 3) durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs
können dann beispielsweise Fehler im Einpreß- bzw. Fügeprozeß, Materialfehler, ein
jeweiliger Werkzeugbruch bzw. entsprechende Defekte der Einpreß- bzw. Fügeeinheit,
Kontaktierungsfehler sowie alle weiteren signifikanten Fertigungsoder Produktfehler
erfaßt werden.
Bezugszeichenliste
[0038]
- 10
- IDC-Stecker
- 12
- Schneidklemme
- 14
- elektrische Leitung
- 16
- Einpreßwerkzeug
- 18
- Auswerteeinheit
- 20
- Prozeß-Istkurve
- 22
- Prozeß-Sollkurve
- 24
- Prozeßtoleranz, Toleranzbereiche
- 26
- Kraftsensor, Kraftsensorik
- 28
- Wegsensor, Wegsensorik
- l
- Fügeweg
- t
- Zeit
1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung, bei dem wenigstens
eine elektrische Leitung (14) in eine Schneidklemme (12) eingepreßt wird, wobei die
während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses auftretenden Kräfte ermittelt und mittels
einer Auswerteeinheit (18) der sich über der Zeit (t) und/oder dem Fügeweg (1) ergebende
Kraftverlauf als Prozeß-Istkurve (20) mit wenigstens einer Prozess-Sollkurve (22)
verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Gut- oder Schlecht-Meldung
abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Einpreß- bzw. Fügeprozeß eine entsprechende Kraftund/oder Wegesensorik (26
bzw. 28) eingebracht wird, um die sich während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses ergebenden
Kräfte bzw. Wege zu erfassen, und daß die von der Sensorik (26, 28) gelieferten Meßwerte
der Auswerteeinheit zugeführt werden, um daraus die Prozeß-Istkurve (20) zu ermitteln.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß über eine jeweilige Prozeß-Istkurve (20) der jeweilige Einpreß- bzw. Fügeprozeß vollständig
überwacht wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer jeweiligen Prozeß-Istkurve (20) ein prozeßspezifischer Toleranzbereich (24)
zugewiesen wird und eine Schlecht- oder Fehlermeldung nur dann abgegeben wird, wenn
die ermittelte Prozeß-Istkurve (20) zumindest im wesentlichen außerhalb dieses Toleranzbereichs
(24) liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prozess-Sollkurve (22) vorab in der Auswerteeinheit (18) gespeichert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Fehler im Einpreß- bzw. Fügeprozeß
erfaßt werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Materialfehler erfaßt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs ein Werkzeugbruch bzw. entsprechende
Defekte der Einpreß- bzw. Fügeeinheit erfaßt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Kontaktierungsfehler erfaßt werden.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Fertigungs- oder Produktfehler erfaßt
werden.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere elektrische Leitungen (14) gleichzeitig in die jeweiligen Schneidklemmen
(12) eingepreßt werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpressen mittels eines Einpreßwerkzeugs (16) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Einpressen durch das Fügen oder Zuklappen einer Abdeckklappe des betreffenden
Steckerteils (10) erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Leitungsmaterial einzelne Leitungen (14) verwendet werden.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Leitungsmaterial aufgereihte Leitungen (14) wie z.B. Flachleitungen, Stegleitungen
und/oder dergleichen verwendet werden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kräfte durch wenigsten einen in den Kraftfluß eingebrachten Kraftsensor (26)
ermittelt werden, der einen zur jeweiligen Kraft proportionalen Meßwert liefert.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Fügewege durch wenigstens einen vorzugsweise an der betreffenden Fügeeinheit
angebrachten Wegsensor (28) ermittelt werden, der einen zum jeweiligen Fügeweg proportionalen
Meßwert liefert.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Prozeß-Istkurve (20) bei zeitlich instabiler Fügebewegung durch den sich über
dem Fügeweg ergebenden Kraftverlauf gebildet wird.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Auswerteeinheit (18) vorab mehrere Prozess-Sollkurven (22) mit zugewiesenen
prozeßspezifischen Toleranzbereichen (24) gespeichert werden.