AT517770A1 - Fertigungsstrasse zur herstellung von elektrischen bauteilen - Google Patents

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AT517770A1 ATA50867/2015A AT508672015A AT517770A1 AT 517770 A1 AT517770 A1 AT 517770A1 AT 508672015 A AT508672015 A AT 508672015A AT 517770 A1 AT517770 A1 AT 517770A1
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsstraße (1) zur Herstellung von elektrischen Bauteilen (2) mit Kontaktelementen (27, 28), die eine Zufuhreinrichtung für bandförmiges Ausgangsmaterial (5), zumindest eine Bearbeitungseinrichtung und eine Trenneinrichtung zur Vereinzelung der elektrischen Bauteile 2 aus dem bandförmigen Ausgangsmaterial (5) aufweist. Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Fertigungsstraße (1), die Prozesszeiten verkürzt und kompakt aufgebaut ist, durch die Fehler reduziert werden und die eine einfachere Positionier- und Kontaktiermöglichkeit bietet. Das wird gelöst durch die Integration einer Prüfeinrichtung zur Überprüfung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente (27, 28) innerhalb einer Bearbeitungseinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fertigungsstraße zur Herstellung von elektrischen Bauteilen mit Kontaktelementen, die eine Zufuhreinrichtung für bandförmiges Ausgangsmaterial, zumindest eine Bearbeitungseinrichtung und eine Trenneinrichtung zur Vereinzelung der Bauteile aus dem Ausgangsmaterial aufweist.
Zur Fertigung von Großserien elektrischer Bauteile, wie beispielsweise Stecker, die mit Kunststoff umspritzt sind, werden Fertigungsstraßen verwendet. Unter Fertigungsstraße versteht sich hier eine Anordnung von mehreren Maschinen oder Bearbeitungsmodulen, die von dem Ausgangsmaterial durchlaufen werden und zu dem Endprodukt dieses Fertigungsprozesses werden. Das Endprodukt kann ein fertiges Bauteil sein, es kann aber auch noch weiteren Fertigungsprozessen zugeführt werden.
In diesen Fertigungsstraßen werden zum Beispiel Stanzvorgänge, Biegevorgänge, Lötvorgänge oder Schweißvorgänge an einem bandförmig zugeführten Ausgangsmaterial durchgeführt. Es können auch optische Prüfungen und Umspritzungen in der Fertigungsstraße durchgeführt werden. Mit Umspritzen ist das Aufträgen von Kunststoff auf das Ausgangsmaterial gemeint. Dabei wird das Ausgangsmaterial in eine Form eingelagert und fest mit dem eingespritzten Kunststoff verbunden. Anschließend an die Bearbeitung und Trennung werden die elektrischen Bauteile einzeln aus der Fertigungsstraße herausbefördert.
Zur Prüfung der elektrischen Eigenschaften der Bauteile müssen Hochspannungs-Prüfungen durchgeführt werden. Diese dienen der Beurteilung der Isolation oder der Leitung. Die Kontaktierung der elektrischen Bauteile erfolgt in der Regel mit gefederten Kontaktstiften.
Im Allgemeinen erfolgt die Prüfung der Kontaktelemente der elektrischen Bauteile nach dem Prozess der Vereinzelung in einem gesonderten Prozess. Dies wird außerhalb des Produktionsprozesses durchgeführt, da das Positionieren und Kontaktieren relativ aufwendig und zeitintensiv ist. Durch die gesonderte Kontaktierung und Positionierung ist die Prüfung relativ fehleranfällig und kostenintensiv, da die einzelnen Bauteile wieder in eine Prüfeinrichtung eingelegt werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Fertigungsstraße anzugeben, die hilft die Prozesszeiten zu verkürzen und die einfach und kompakt aufgebaut ist, die Fehler reduzieren kann und eine einfachere Positionier- und Kontaktiermöglichkeit bietet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Prüfeinrichtung zur Überprüfung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente innerhalb einer Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass die zusätzliche Manipulation durch das Einlegen in eine Prüfeinrichtung entfällt. Daher kann Zeit im Produktionsprozess eingespart werden und das Fehlerrisiko wird verringert.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Prüfeinrichtung eine Kontaktiereinheit aufweist, die zumindest vier vorzugsweise gefederte Kontaktstifte hat, denn dadurch kann durch eine Prüfung des Stromdurchgangs die richtige Kontaktierung der Kontaktelemente kontrolliert werden.
Ein besonderer Vorteil ergibt sich, wenn zwei erste Kontaktstifte zur Überprüfung eines ersten Kontaktelements und zwei weitere Kontaktstifte zur Überprüfung eines zweiten Kontaktelements vorgesehen sind. Durch die Anwendung von zwei Prüfdurchgängen wird die Fehleranfälligkeit der Prüfung reduziert. Beim Durchlaufen der Prüfstation werden die Kontaktelemente zweier elektrischer Bauteile mit je zwei Kontaktstiften kontaktiert und hierbei in einem ersten Prüfdurchgang auf Stromdurchgang geprüft, um zu testen, ob ein Kontakt zwischen den jeweiligen Kontaktstiften und dem Kontaktelement besteht. In einem zweiten Prüfdurchgang werden die zwei Kontaktelemente auf Kurzschluss geprüft.
Eine besonders bevorzugte Ausführung ergibt sich, wenn eine der Bearbeitungseinrichtungen als Stanzeinrichtung ausgebildet ist, die Prüfeinrichtung in der Stanzeinrichtung integriert ist, und die vier Kontaktstifte in einen Isolierkörper eingebettet sind, der vorzugsweise aus Polyetheretherketon besteht, dadurch wird die Prüfung direkt im Stanzwerkzeug raumsparend durchgeführt und es ist nicht nötig eine eigene Vorrichtung mit der Prüfung vorzusehen, dadurch ergibt sich keine Verlängerung der Prozesszeit.
Es ist besonders günstig, wenn der Isolierkörper der Prüfeinrichtung in einer Schnittplatte der Stanzeinrichtung angeordnet ist, da die Positioniergenauigkeit der Kontaktelement durch die Positionierung direkt im Stanzgitter erhöht ist und dadurch Fehler in der Prüfung reduziert werden können. Außerdem ergibt sich dadurch ein besonders kompakter und einfacher Aufbau der Fertigungsstraße.
Die gleichen Vorteile ergeben sich, wenn der Isolierkörper der Prüfeinrichtung in einer Führungsplatte der Stanzeinrichtung angeordnet ist.
Es ist günstig, wenn die Prüfeinrichtung eine Selektiereinheit besitzt, die einen Stempel und einen vorzugsweise pneumatischen Aktivierungszylinder für den Stempel hat. Denn, wenn nach Prüfung der Kontaktelemente eine Absonderung der schadhaften Bauteile mit einem Stempel durchgeführt wird, kann wiederum Zeit gespart werden, da keine separate Selektierung dem Prozess nachgeschaltet werden muss. Das spart Kosten und das Fehlerrisiko wird minimiert.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen, die als Schweißeinrichtung, Biegeeinrichtung, Löteinrichtung, Umspritzeinrichtung, Prägeeinrichtung, Gewindeformeinrichtung oder Beschriftungseinrichtung ausgeführt sind. Dadurch, dass mehrere Bearbeitungsstationen durchlaufen werden, bei denen Vorgänge wie Schweißen, Biegen, Umspritzen, Löten, und Ähnliches durchgeführt werden, kann das elektrische Bauteil innerhalb einer Fertigungsstraße vom bandförmigen Ausgangsmaterial zum fertigen elektrischen Bauteil bearbeitet werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Bauteilen mit Kontaktelementen bei der ein bandförmiges Ausgangsmaterial in mindestens einer Bearbeitungsstation bearbeitet wird und danach in einer Vereinzelung getrennt wird und bei der eine Prüfung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente durchgeführt wird, wobei die Prüfung nach der Bearbeitung und vor der Vereinzelung durchgeführt wird. Das ist vorteilhaft, da somit die elektrischen Bauteile in einer definierten Anordnung geprüft werden können und kein Manipulationsschritt zum Einlegen in eine Prüfvorrichtung notwendig wird.
Vorteilhaft ist es, wenn beim Durchlaufen der Prüfstation die zwei Kontaktelemente eines elektrischen Bauteils mit je zwei Kontaktstiften kontaktiert werden und hierbei in einem ersten Prüfdurchgang auf Stromdurchgang geprüft werden, um zu testen, ob ein Kontakt zwischen den jeweiligen Kontaktstiften und dem Kontaktelement besteht, und dass in einem zweiten Prüfdurchgang die zwei
Kontaktelemente auf Kurzschluss geprüft werden. Durch diese Vorgehensweise wird die Fehleranfälligkeit der Prüfung gesenkt.
Zur Steigerung der Effektivität trägt weiter bei, wenn nach Prüfung der Kontaktelemente eine Absonderung der schadhaften elektrischen Bauteile mit einem Stempel durchgeführt wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung werden mehrere Bearbeitungsstationen durchlaufen, bei denen Vorgänge wie Schweißen, Biegen, Umspritzen, Löten, Laserbeschriftung, Vorstanzen, Prägen, Gewindeformung und Ähnliches durchgeführt werden. Dadurch lassen sich alle nötigen Bearbeitungsschritte in einer einzigen Fertigungsstraße ausführen.
In der Folge wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: • Fig. 1 die erfindungsgemäße Fertigungsstraße im Grundriss; • Fig. 2 die Stanzeinrichtung im Grundriss; • Fig. 3 die Stanzeinrichtung im Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2; • Fig. 4 die Prüfeinrichtung in der Stanzeinrichtung als Detail gemäß der Fig. 3; • Fig. 5 das elektrische Bauteil nach Passieren der einzelnen Bearbeitungseinrichtungen in Draufsicht; • Fig. 6 das elektrische Bauteil nach Passieren der einzelnen Bearbeitungseinrichtungen in Unteransicht; und • Fig. 7 die Prüfeinrichtung, die in der Führungsplatte der Stanzeinrichtung angeordnet ist.
Die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer Fertigungsstraße 1 dient der Fertigung elektrischer Bauteile 2. Die Fertigungsstraße 1 hat eine Zufuhreinrichtung, die mit Rollen 3 und einem Elektromotor 4 das bandförmige Ausgangsmaterial 5 durch die Fertigungsstraße 1 bewegt.
In der dargestellten Ausführung weist die Fertigungsstraße 1 fünf Bearbeitungseinrichtungen auf. Die erste Bearbeitungseinrichtung, von der das bandförmige Ausgangsmaterial 5 durchlaufen wird, ist eine erste Stanzeinrichtung 6. Die zweite Bearbeitungseinrichtung ist eine Prägeeinrichtung 7. Nach der Prägeeinrichtung 7 sind eine Gewindeformeinrichtung 8 und dann eine Umspritzeinrichtung 9 angeordnet. Zuletzt folgt eine zweite Stanzeinrichtung 10. Aus der zweiten Stanzeinrichtung 10 wird das vereinzelte elektrische Bauteil 2 in einen Behälter 11 für fehlerlose Bauteile ausgebracht. Dieser ist neben der zweiten Stanzeinrichtung 10 aufgestellt. Daneben befindet sich ein Schlechtteilbehälter 12.
Die, in Fig. 3 dargestellte, zweite Stanzeinrichtung 10, am Ende der Fertigungsstraße 1, dient als Trenneinrichtung für das bandförmige Ausgangsmaterial 5. Die zweite Stanzeinrichtung 10 weist, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Aufspannplatte 13 und eine Grundplatte 14 auf. Zwischen der Aufspannplatte 13 und der Grundplatte 14 befinden sich der Reihe nach eine Zwischenplatte 15, eine erste Druckplatte 16, eine Stempelhalteplatte 17, eine Führungsplatte 18, eine Schnittplatte 19 und eine zweite Druckplatte 20. In der Grundplatte 14 befindet sich eine Selektionslade 21. In der gezeigten Ausführungsform enthält die Schnittplatte 19 eine Kontaktiereinheit, die in Fig. 4 genauer dargestellt ist. Die Kontaktiereinheit ist Teil einer Prüfeinrichtung. In der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform enthält die Führungsplatte 18 die Kontaktiereinheit.
Die Stanzeinrichtung 10 besitzt eine Selektiereinheit. Die Selektiereinheit dient der Ausscheidung der fehlerhaften elektrischen Bauteile 2. Die Selektiereinheit weist einen Stempel 22, einen Aktivierungszylinder 23 und eine nicht dargestellte Selektionslade 21 auf. Der Aktivierungszylinder 23 kann pneumatisch oder hydraulisch betätigbar sein. Der Stempel 22 wird durch die Stempelhalteplatte 17 zum elektrischen Bauteil 2 geführt.
In Fig. 4 sind die Führungsplatte 18 und die Schnittplatte 19 dargestellt. Zwischen diesen ist das elektrische Bauteil 2 angeordnet. In der Schnittplatte 19 befindet sich ein Isolierkörper 24. In dem Isolierkörper 24, der aus einem Thermoplast wie beispielsweise aus Polyetheretherketon besteht, sind zwei erste Kontaktstifte 25 und zwei weitere Kontaktstifte 26. Alle Kontaktstifte 25, 26 sind gefedert. Die ersten Kontaktstifte 25 stehen in Verbindung mit einem ersten Kontaktelement 27, die zwei weiteren Kontaktstifte 26 mit einem zweiten Kontaktelement 28 des elektrischen Bauteils 2. Da das erste Kontaktelement TI wesentlich kleiner ist, als das zweite Kontaktelement 28 sind die ersten Kontaktstifte 25 dünner ausgeführt als die zwei weiteren Kontaktstifte 26.
Das elektrische Bauteil 2 ist in Fig. 6 vor und nach der Vereinzelung gezeigt. Das erste Kontaktelement 27 besteht aus dem bandförmigen Ausgangsmaterial 5 und wurde freigestanzt und besitzt keine Verbindung zum äußeren zweiten Kontaktelement 28. Das erste Kontaktelement 27 wird von einem isolierenden Kunststoffspritzteil 29 im zweiten Kontaktelement 28 gehalten.
In einer nicht dargestellten Ausführung sind die Bearbeitungseinrichtungen, die der Stanzeinrichtung 10 in der Fertigungsstraße 1 vorgelagert sind, eine Biegeeinrichtung, eine Löteinrichtung, eine Schweißeinrichtung und eine Beschriftungseinrichtung.
Beim Verfahren zur Herstellung von elektrischen Bauteilen 2 mit Kontaktelementen 27, 28 passiert das bandförmige Ausgangsmaterial 5 mittels der Zufuhreinrichtung die Fertigungsstraße 1. Dabei werden in der dargestellten Ausführungsform mehrere Bearbeitungsstationen durchlaufen. In diesen Bearbeitungsstationen werden Vorgänge durchgeführt wie Stanzen in einer ersten und zweiten Stanzeinrichtung 6, 10, Prägen in einer Prägeeinrichtung 7 und Umspritzen in einer Umspritzeinrichtung 9. Mit dem zweiten Mal Stanzen findet in der ausgeführten Form die Vereinzelung der elektrischen Bauteile 2 statt.
Um die elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente 27, 28 zu kontrollieren wird in der zweiten Stanzeinrichtung 10 eine Prüfung durchgeführt. Bei der Prüfung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente 27, 28 wird das erste Kontaktelement 27 mit den zwei ersten Kontaktstiften 25 kontaktiert und das zweite Kontaktelement 28 wird mit den zwei weiteren Kontaktstiften 26 kontaktiert.
Nach der Kontaktierung wird in einem ersten Prüfdurchgang der Stromdurchgang von jedem Kontaktstiftpaar 25, 26 zum jeweiligen Kontaktelement 27, 28 geprüft. In einem zweiten Prüfdurchgang werden die zwei Kontaktelemente 27, 28 auf Kurzschluss geprüft. Bei diesen Prüfungen werden Spannungen von 500 bis 2000 V verwendet.
Durch den ersten Prüfdurchgang wird die richtige Kontaktierung der Kontaktelemente 27, 28 durch die Kontaktiereinheit festgestellt.
Durch eine Steuerung kann nach der Prüfung mit dem Stempel 22 der Selektiereinheit ein fehlerhaftes elektrisches Bauteil 2 ausgeschieden werden. Dabei wird der Stempel 22 von dem Aktivierungszylinder 23 pneumatisch oder hydraulisch betätigt und er befördert gute elektrische Bauteile 2 und Schlechtteile aus der Schnittplatte 19 in die Selektionslade 21. Die Selektionslade 21 lässt elektrische Bauteile 2 in einen Behälter 11 für fehlerlose Bauteile rutschen und Schlechtteile in den Schlechtteilbehälter 12 rutschen.
In Fig. 5 und Fig. 6 sind die Bearbeitungsschritte am bandförmigen Ausgangsmaterial 5 dargestellt. Das oberste Bild der Fig. 5 zeigt das bandförmige Ausgangsmaterial 5 mit Löchern 30, die der Weiterführung durch die Fertigungsstraße 1 und der Positionierung in den einzelnen Bearbeitungseinrichtungen dienen. Nach dem Passieren der ersten Stanzeinrichtung 6 weist das beispielhafte elektrische Bauteil 2 vier kleinere Löcher 31 auf. Weiters weist es schon drei vorgestanzte längliche Löcher 32 auf jeder Seite auf, die dann der Trennung der elektrischen Bauteile 2 voneinander dienen. Außerdem wird das erste Kontaktelement 27 schon im ersten Stanzvorgang teilweise vom bandförmigen Ausgangsmaterial 5 getrennt. Es bleiben noch zwei Stege 33 zu dem zweiten Kontaktelement 28 erhalten. Im nächsten Schritt wird die Gewindeformung durchgeführt. Im mittleren Bild der Fig. 5 ist das elektrische Bauteil 2 nach diesem Schritt zu erkennen. Danach wird das Umspritzen durchgeführt. Dabei entsteht das isolierende Kunststoffspritzteil 29.
Erst im nächsten Schritt, Fig. 6 unten, der in der zweiten Stanzeinrichtung 10 durchgeführt wird, werden die Stege 33 von dem ersten Kontaktelement 27 zu dem zweiten Kontaktelement 28 mit einem Stanzvorgang durchtrennt. Danach besteht vom ersten Kontaktelement 27 zum zweiten Kontaktelement 28 keine elektrisch leitende Verbindung mehr. Das erste Kontaktelement 27 wird nur durch das isolierende Kunststoffspritzteil 29 im elektrischen Bauteil 2 gehalten. Auch die länglichen Löcher 32 werden durch den Stanzvorgang miteinander verbunden und dabei die elektrischen Bauteile 2 voneinander getrennt.

Claims (12)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    1. Fertigungsstraße (1) zur Herstellung von elektrischen Bauteilen (2) mit Kontaktelementen (27, 28), die eine Zufuhreinrichtung für bandförmiges Ausgangsmaterial (5), zumindest eine Bearbeitungseinrichtung und eine Trenneinrichtung zur Vereinzelung der elektrischen Bauteile 2 aus dem bandförmigen Ausgangsmaterial (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Prüfeinrichtung zur Überprüfung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente (27, 28) innerhalb einer Bearbeitungseinrichtung angeordnet ist.
  2. 2. Fertigungsstraße (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung eine Kontaktiereinheit aufweist, die zumindest vier vorzugsweise gefederte Kontaktstifte (25, 26) hat.
  3. 3. Fertigungsstraße (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei erste Kontaktstifte (25) zur Überprüfung eines ersten Kontaktelements (27) und zwei weitere Kontaktstifte (26) zur Überprüfung eines zweiten Kontaktelements (28) vorgesehen sind.
  4. 4. Fertigungsstraße (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Bearbeitungseinrichtungen als Stanzeinrichtung (10) ausgebildet ist, die Prüfeinrichtung in der Stanzeinrichtung (10) integriert ist, und die vier Kontaktstifte (25, 26) in einen Isolierkörper (24) eingebettet sind, der vorzugsweise aus einem Thermoplast, besonders vorzugsweise aus Polyetheretherketon besteht.
  5. 5. Fertigungsstraße (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (24) der Prüfeinrichtung (9) in einer Schnittplatte (19) der Stanzeinrichtung (10) angeordnet ist.
  6. 6. Fertigungsstraße (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (24) der Prüfeinrichtung in einer Führungsplatte (18) der Stanzeinrichtung (10) angeordnet ist.
  7. 7. Fertigungsstraße (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfeinrichtung eine Selektiereinheit besitzt, die einen Stempel (22) und einen vorzugsweise pneumatischen Aktivierungszylinder (23) für den Stempel (22) hat.
  8. 8. Fertigungsstraße (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bearbeitungseinrichtungen vorgesehen sind, die als Schweißeinrichtung, Biegeeinrichtung, Löteinrichtung, Umspritzeinrichtung (9), Prägeeinrichtung (7), Gewindeformeinrichtung (8) oder Beschriftungseinrichtung ausgeführt sind.
  9. 9. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Bauteilen (2) mit Kontaktelementen (27, 28) bei der ein bandförmiges Ausgangsmaterial (5) in mindestens einer Bearbeitungsstation bearbeitet wird und danach in einer Vereinzelung getrennt wird und bei der eine Prüfung der elektrischen Eigenschaften der Kontaktelemente (27, 28) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfung nach der Bearbeitung und vor der Vereinzelung durchgeführt wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass beim Durchlaufen der Prüfstation die zwei Kontaktelemente (27, 28) eines elektrischen Bauteils (2) mit je zwei Kontaktstiften (25, 26) kontaktiert werden und hierbei in einem ersten Prüfdurchgang auf Stromdurchgang geprüft werden, um zu testen, ob ein Kontakt zwischen den jeweiligen Kontaktstiften (25, 26) und dem Kontaktelement (27, 28) besteht, und dass in einem zweiten Prüfdurchgang die zwei Kontaktelemente (27, 28) auf Kurzschluss geprüft werden.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach Prüfung der Kontaktelemente (27, 28) eine Absonderung der schadhaften elektrischen Bauteile (2) mit einem Stempel (22) durchgeführt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bearbeitungsstationen durchlaufen werden, bei denen Vorgänge wie Schweißen, Biegen, Umspritzen, Löten, Laserbeschriftung, Vorstanzen, Prägen, Gewindeformung und Ähnliches durchgeführt werden. 2015 10 12; Ba/Wr
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