Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden einer Sonde, deren elektrische Anschlüsse auf einer Leiterplatte enden, die in eine Aufnahme eines Verbindungssteckers einführbar ist, der aus zwei Halbschalen besteht, die auf den einander zugekehrten Seiten die Gegenkontakte für die Anschlüsse der Leiterplatte tragen und dazwischen eine Aufnahme für die Leiterplatte bilden, wobei die Halbschalen mittels einer sie umschließenden U-förmigen Feder unter Spannung zusammengehalten sind.
Die Sonde wird mit einem Verbindungsstecker verbunden, an dem in der Regel bereits ein vorkonfektionierter Kabelbaum angebracht ist. Die Halbschalen sind oft Keramikteile, die leicht beschädigt werden können. Daher scheidet ein einfaches Einstecken der Leiterplatte der Sonde in die Aufnahme des Verbindungssteckers aus. Die Halbschalen stehen unter einer von der sie umschließenden Feder erzeugten Anpreßkraft, die beim Einführen der Leiterplatte über die Halbschalen auf die Feder ausgeübt und überwunden werden müßte. Da die Keramik-Halbschalen sehr spröde sind, führt ein manuelles gewaltsames Einführen der Leiterplatte häufig zu Beschädigungen der Halbschalen und der Gegenkontakte, die auf Verschiebebewegungen sehr empfindlich sind, insbesondere dann, wenn die Gesamtgeometrie sehr klein ist (ca. 1 cm3) und die Anpreßkraft sehr groß ist. Außerdem kann die Feder plastisch verformt werden, da sie eine sehr steile Kennlinie hat und sehr leicht überdehnt werden kann.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem die Leiterplatte der Sonde ohne Gefahr der Beschädigung derselben oder der Halbschalen mit den Gegenkontakten in den Verbindungsstecker eingeführt werden kann und das ohne Beeinträchtigung der Federcharakteristik durchgeführt werden kann.
Ein Verfahren zum Spreizen von kontaktfedern ist aus dem Dokument US-A-4 429 454 bekannt.
Das Verfahren nach der Erfindung ist so ausgeführt, daß der Verbindungsstecker zwischen zwei Verstellbacken eingeführt und so positioniert wird, daß Spreizansätze der Verstellbacken auf die Öffnung der Feder ausgerichtet sind, daß durch entgegengesetzte Verstellung der in die Öffnung der Feder eingeführten Spreizansätze die Feder um einen vorgegebenen Verstellweg gespreizt wird, daß in die nun verbreiterbare Aufnahme zwischen den Halbschalen die Leiterplatte eingeführt wird und daß danach durch Zurückstellen und/oder Ausfahren der Spreizansätze die Leiterplatte mittels der freigegebenen Feder zwischen den Halbschalen des Verbindungssteckers unter Spannung gehalten wird.
Die Verstellbewegungen sind dabei vorzugsweise so aufeinander abgestimmt, daß die Einführbewegung des Verbindungssteckers zwischen die Verstellbacken durch Anschläge begrenzt wird, die die Positionierung des Verbindungssteckers in der Einführrichtung definieren, sowie daß die Verstellbacken parallel zu der Breitseite der Aufnahme zwischen den Halbschalen des Verbindungssteckers verstellt werden und daß die Spreizansätze, die Positionieransätze und die Nachführansätze jeweils entgegengesetzt, jedoch parallel zur Schmalseite der Aufnahme verstellt werden. Zum definierten Halten der Feder beim Spreizen kann zudem vorgesehen sein, daß die Feder auf der der Öffnung abgekehrten Seite mittels eines Halteansatzes des Verstellbackens gehalten wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß es mit einer Vorrichtung exakt durchführbar ist, wobei mit den Verfahrensschritten, d. h. der entsprechenden Verstellung der Verstellbacken, eine sehr kurze Taktzeit erreicht werden kann. Außerdem kann das Verfahren auch bei sehr kleiner Gesamtgeometrie verwendet werden, da Verbindungsstecker und Feder jeweils nur über Ansätze der Verstellbacken in Wirkverbindung gebracht werden müssen. Dabei kann nach einer besonders einfachen Ausgestaltung vorgesehen sein, daß die Positionierung des Verbindungssteckers mit Positionieransätzen der Verstellbacken durchgeführt wird, die in Positionieraufnahmen der Halbschalen des Verbindungssteckers eingeführt oder an Positionierflächen der Halbschalen zur Anlage gebracht werden und synchron mit den Spreizansätzen der Verstellbacken verstellt werden.
Ist nach einer Weiterbildung vorgesehen, daß die Verstellbacken mit Nachführansätzen in zugeordnete Nachführaufnahmen der Halbschalen eingeführt oder an Nachführflächen derselben angelegt werden und daß mit der entgegengesetzten Verstellung der Nachführansätze der Halbschalen des Verbindungssteckers spannungslos der Spreizung der Feder nachgeführt werden, dann wird die Aufnahme automatisch mit dem Spreizen der Feder verbreitert und der Feder nachgeführt, ohne daß die Halbschalen gegen die Feder gepreßt werden. Damit wird das Einführen der Leiterplatte in die Aufnahme des Verbindungssteckers erleichtert und eine Beschädigung von Leiterplatte und Halbschalen selbst bei kleinster Abmessung vermieden.
Das Verfahren nach der Erfindung kann auch zum Lösen der Sonde aus dem Verbindungsstecker verwendet werden. Dazu werden die Verfahrensschritte in derselben Reihenfolge ausgeführt, wobei aber bei gespreizter Feder die Leiterplatte der Sonde aus der erweiterten Aufnahme zwischen den Halbschalen des Verbindungssteckers herausgezogen werden, bevor die Feder wieder freigegeben wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbacken zu beiden Seiten des Verbindungssteckers angeordnet und aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, daß die Verstellbacken aus jeweils einem Stapel von übereinander angeordneter Platten bestehen, an denen auf den einander zugekehrten Seiten die Positionieransätze und die Spreizansätze angeformt sind, daß die Platten senkrecht zu den Verstellbewegungen der Verstellbacken in entgegensetzten Richtungen verstellbar sind, wobei die in der einen Richtung verstellbaren Platten mit einer Aufnahmebohrung für einen ersten Stellbolzen und die in entgegengesetzter Richtung verstellbaren Platten mit einer Aufnahmebohrung für einen zweiten Stellbolzen versehen sind, daß die in der einen Richtung verstellbaren Platten ein Führungs-Langloch für den zweiten Stellbolzen und die in der entgegengesetzten Richtung verstellbaren Platten ein Führungs-Langloch für den ersten Stellbolzen aufweisen und daß die Stellbolzen als Exzenterbolzen auf in entgegengesetzten Drehrichtungen betreibbaren Antriebsrädern angeordnet sind.
Mit den einander zu oder voneinander weg bewegbaren Stellbolzen, die als Exzenterbolzen lauf den beiden Antriebsrädern angeordnet sind, lassen sich die entgegengesetzten Verstellbewegungen der Positionier- und Spreizansätze auf einfache Art erreichen und auf die Halbschalen und die Feder des Verbindungssteckers übertragen. Selbstverständlich können die Platten auch ander Ansätze zum Fassen, Greifen, Auseinanderbewegen oder Zusammenführen anderer Gegenstände tragen und die Vorrichtung als Greifwerkzeug für andere Anwendungen verwendet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Antriebsräder als Zahnräder ausgebildet sind, die miteinander im Eingriff stehen und von denen mindestens eines antreibbar ist.
Um eine ungehinderte entgegengesetzte Verstellbewegung für die Platten zu erreichen, wird die Auslegung so vorgenommen, daß die Führungs-Langlöcher in den Verstellrichtungen der Platten ausgerichtet sind und eine Längsabmessung aufweisen, die größer ist als der maximale Stellweg der Platten.
Der richtige Eingriff der Positionier- und Spreizansätze an dem zu behandelnden Verbindungsstecker wird dadurch sichergestellt, daß die Positionsansätze die Spreizansätze und Nachführansätze in der Stapelhöhe auf die Positionen der Positionieraufnahmen oder Positionierflächen an dem zwischen den Verstellbacken eingebrachten Verbindungsstecker und die Spreizansätze auf die Position der Öffnung der Feder ausrichtbar sind.
Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Das Verfahren nach der Erfindung wird anhand einer schematisch dargestellten Vorrichtung näher erläutert, wie sie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist. Der Verbindungsstecker 10, an dem bereits ein Kabelbaum angeschlossen sein kann, wird zwischen zwei Verstellbacken 30 eingeführt, wobei die Einführbewegung mittels Anschlag 40 begrenzt ist. Der Verbindungsstecker 10 nimmt dann, wie Fig. 2 zeigt, eine definierte Position in dieser Einführrichtung ein. Die Verbindungsbacken 30 sind mit Positionieransätzen 33 und 34 auf Positionieraufnahmen 14 und 15 des Verbindungssteckers 10 ausgerichtet, während Spreizansätze 35 und 36 des rechten Verstellbackens 30 auf die Öffnung 17 der die Halbschalen 11 und 12 umschließenden U-förmigen Feder 13 und Halteansätze 39 des linken Verstellbackens 30 auf die der Öffnung 17 abgekehrte Seite der Feder 13 ausgerichtet sind. Die Positionieransätze 33 und 34 sind an Platten 31 und 32 der beiden Verstellbacken angeformt, so daß sie auf einander gegenüberliegenden Seiten mit Positionieraufnahmen 14 und 15 des Verbindungssteckers 10 in Wirkverbindung gebracht werden können.
Die beiden Halbschalen 11 und 12 bilden auf den einander zugekehrten Seiten eine schlitzförmige Aufnahme 14, die durch die Spannkraft der Feder 13 in Schließstellung gehalten wird.
Ist der Verbindungsstecker 10 so vorpositioniert, dann werden die Verstellbakken 10 parallel zur Breitseite der Aufnahme 14 an den Verbindungsstecker 10 herangeführt. Dabei können, wie Fig. 3 zeigt, die Positionieransätze 33 und 34 der Platten 31 und 32 mit den Positionieraufnahmen 14 und 15 der Halbschalen 11 und 12 in Eingriff. Damit ist der Verbindungsstecker 10 auch in Richtung der Schmalseite der Aufnahme 14 positioniert. In die Öffnung 17 der Feder 13 können nun die Spreizansätze 35 und 36 der Platten 37 und 38 des rechten Verstellbackens 30 eingeführt werden, wie Fig. 4 zeigt. Dabei kann die Feder 13 auf der der Öffnung 17 gegenüberliegenden Seite durch den Halteansatz 39 des linken Verstellbackens 30 gehalten werden. Durch entgegengesetzt gerichtete Verstellung der Platten 37 und 38 wird die Feder 13 um einen vorgegebenen Verstellweg gespreizt, wie Fig. 5 zeigt. Dabei wird ein Überdehnen der Feder 37 vermieden. Die Halbschalen 11 und 12 können dann dem Spreizen der Feder 13 spannungslos nachgeführt werden. Dazu lassen sich Nachführansätze an den Verstellbacken 30 und Nachführaufnahmen in den Halbschalen 11 und 12 ähnlich der Positionieransätze 33 und 34 und Positionieraufnahmen 14 und 15 verwenden, die ebenfalls entgegengesetzt verstellbar sind, jedoch den Spreizansätzen 35 und 36 verzögert nachfolgen, um die Halbschalen 11 und 12 nicht gegen die Feder 13 zu drücken.
Die Positionieransätze 33 und 34 können wie die Nachführansätze der Verstellbacken 30 auch mit Positionier- und Nachführflächen des Verbindungssteckers 10 zusammenarbeiten. Es muß nur sichergestellt sein, daß die Positionier- und Nachführansätze der Verstellbacken 30 eine Verstellbewegung auf die Halbschalen 11 und 12 des Verbindungssteckers 10 übertragen, die in gleicher Richtung verläuft, wie die Spreizbewegungen der Spreizansätze 35 und 36.
Ist die Aufnahme zwischen den Halbschalen 11 und 12 verbreitert, wie mit 14' in Fig. 5 gezeigt ist, dann kann ohne Gefahr einer Beschädigung von Leiterplatte, Kontakten und Halbschalen, die Leiterplatte der Sonde in die verbreiterte Aufnahme 14' eingeführt werden.
Geben die Spreizansätze 35 und 36 die Feder 13 frei, dann wird durch deren Spannkraft die Leiterplatte zwischen den Halbschalen 11 und 12 festgehalten, wobei ein ausreichend hoher Kontaktdruck zwischen Leiterplattenkontakte und Gegenkontakte der Halbschalen 11 und 12 sichergestellt ist, wie mit Fig. 6 angedeutet ist. Dabei können die Nachführansätze und/oder Positionieransätze auch vor den Spreizansätzen 35 und 36 außer Wirkverbindung mit den Halbschalen 11 und 12 gebracht werden.
Wie Fig. 7 zeigt, besteht die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens aus zwei Verstellbacken 30 die in der Bewegungsrichtung Bo aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind, wie die mit Bo bezeichneten Doppelpfeile zu erkennen geben. Damit lassen sich die Verstellbacken 30 an den Verbindungsstecker 10 anlegen oder sie geben diesen zur Entnahme frei.
Jeder Verstellbacken 30 besteht aus einem Stapel übereinander angeordneter Platten, wie die mit 31, 32, 38 und 39 bezeichneten Platten der Fig. 1 deutlich zeigen. Ein Teil der Platten, z. B. 31 und 38, ist in der Verstellrichtung R1 verstellbar, während ein anderer Teil der Platten, z. B. 32 und 39, in der entgegengesetzten Richtung R2 verstellbar ist, wie die mit R1 und R2 bezeichneten Pfeile zeigen. Dabei sind die Verstellbewegungen jeweils auch wieder entgegengesetzt ausführbar.
Die in Richtung R1 verstellbaren Platten 31 und 38 weisen eine Aufnahmebohrung 44 auf, in die ein erster Stellbolzen 43 eingeführt ist, während die in Richtung R2 verstellbaren Platten 32 und 39 eine Aufnahmebohrung 46 für einen zweiten Stellbolzen 41 tragen. Damit der zweite Stellbolzen 41 die Verstellung der in Richtung R1 verstellbaren Platten 31 und 38 nicht beeinträchtigt, ist dieser in einem Führungs-Langloch 45 dieser Platten geführt. Diese Führungs-Langlöcher 45 erlauben eine Verstellung der Platten 31 und 38 um den maximalen Stellweg an sich ebenfalls verstellenden zweiten Stellbolzen 41.
In gleicher Weise weisen die in Richtung R2 verstellbaren Platten 32 und 39 Führungs-Langlöcher 47 für den ersten Stellbolzen 43 auf. Die Führungs-Langlöcher 45 und 47 in den Platten 31, 38 bzw. 32, 39 berücksichtigen in ihren Abmessungen in den Verstellrichtungen R1 und R2 die maximalen Stellwege unter der Berücksichtigung, daß sich die Positionen der Stellbolzen 41 und 43 während der entgegengesetzten Bewegung auch verändern, d. h. ihr Abstand wird größer oder kleiner.
Die Stellbewegung der Stellbolzen 41 und 43 wird von zwei in entgegengesetzter Drehrichtung betriebenen Antriebsrädern 40 und 42 abgeleitet, da diese als Exzenterbolzen auf den Antriebsrädern 40 und 42 angeordnet sind. Diese Antriebsräder 40 und 42 sind vorteilhafterweise als Zahnräder ausgebildet, die miteinander im Eingriff stehen. Damit genügt es nur eines dieser Zahnräder anzutreiben, wobei die Drehrichtung festlegt, ob die Positionieransätze 33 und 34 der Platten 31 und 32 sowie die Spreizansätze 35 und 36 der Platten 38 und 39 voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden.
Die Positionsansätze 33 und 34 und die Spreizansätze 35 und 36 sind in der Stapeltiefe entsprechend der Verteilung der Positionieraufnahmen 14 und 15 bzw. Positionierflächen und der Öffnung 17 der Feder 13 am Verbindungsstecker 10 verteilt und auf diese ausrichtbar.
Die Stapel von Platten 31, 32, 38 und 39 beider Verstellbacken 30 können in einer Halterung in den Richtung R1 und R2 verstellbar geführt sein. Die Halterung ist Teil der Verstellbacken 30 und kann auch beide Stapel verstellbar führen. In der Bewegungsrichtung Bo können die Verstellbacken 30 wiederum in einer weiteren Halterung verstellbar geführt sein. Diese linearen Führungen können in bekannter Weise auf unterschiedliche Arten realisiert werden, wobei auch die Stelleinrichtungen bekannter Art sein können.
Selbstverständlich lassen sich auch Platten der Stapel mit Nachführansätzen für die Halbschalen 11 und 12 des Verbindungssteckers 10 versehen. Für andere Anwendungen der Vorrichtung lassen sich auch andere Ansätze zum Greifen, Halten, Auseinandernehmen oder Zusammenfügen anderer Gegenstände anformen.