BE1010707A3

BE1010707A3 - Werkwijze voor het indrukken van een elektrische contactpen met een elastische bevestigingszone in een gat van een bedrukte schakelplaat.

Info

Publication number: BE1010707A3
Application number: BE9600895A
Authority: BE
Inventors: Robert Arthur Helena Jul Wuyts; Yves Simon Antoon Loosen
Original assignee: Framatome Connectors Belgium
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-12-01
Also published as: JPH10126098A; US5940967A; EP0838884A1; DE69721689D1; DE69721689T2; EP0838884B1; US6098275A

Abstract

De werkwijze bestaat erin dat -voor het aanvangen van de indrukcyclus de gegevens omtrent de afmetingen van de contactpennen t.o.v. de connectorbehuizing, de geometrie van de elastische bevestigingszone, de gewenste indrukdiepte alsook van de diameter van de gaten van de schakelplaat in de besturingsmiddelen vastgelegd worden; de indrukbeweging van de pers start met het inbrengen van een eerste (niet elastische) sectie van de pen, waarbij nomalerwijze geen weerstandskracht opgewekt wordt maar die hoofdzakelijk dienst doet als een eerste geleiding van de pen in het gat, tijdens het indrukken van de contactpennen, volgens pers-beweging, worden de indrukkracht en de indrukafstand voortdurend gecontroleerd;- op het ogenblik van de waarneming dat de indrukkracht merkelijk begint te stijgen t.t.z. wanneer een eerste raakpunt tot stand komt tussen de onderzijde van één van de elastische bevestingszones (FCP) van de contactpennen en de bovenrand van het overeenkomstige gat van de schakelplaat, een nog in te drukken afstand (X) vastgesteld wordt en opgeslagen in de besturingsmiddelen; de indrukbeweging voortgezet wordt; rekening houden met de nog in te drukken afstand

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   BESCHRIJVING Werkwijze voor het indrukken van een elektrische contactpen met een elastische bevestigingszone in een gat van een bedrukte schakelplaat. 



   De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het indrukken van contactpennen met een elastische bevestigingszone, die in het algemeen bevestigd zijn in de behuizing van een connector (zogenoemde "press-fit" connector), in overeenstemmende gaten van een bedrukte schakelplaat of van een ander onderdeel 
Voor het indrukken van connectoren, voorzien van elastische contactpennen, in een bedrukte schakelplaat maakt men meestal gebruik van een pers die de contactpennen van de connector in de overeenstemmende gaten van de plaat moet indrukken en de elastische bevestigingszone van iedere pen zodanig te vervormen dat het geheel van de connector vast komt te zitten op de plaat. 



   Zoals algemeen bekend bestaat een contactpen met elastische bevestigingszone uit een langwerpige staaf, met doorgaans vierkante doorsnede, waarbij een gedeelte van de staaf middendoor gesneden is in de langsrichting om twee naast elkaar liggende benen te vormen die elk naar buiten toe gebogen zijn voor het bekomen van een elastische bevestigingszone. 



   Bij het indrukken van de pen in een gat van de plaat, zal eerst een eerste gedeelte van de staaf dat niet elastisch is in het gat 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 geplaatst worden waarbij de pen een eerste geleiding bekomt en waarbij omzeggens geen weerstandskracht opgewekt wordt. 



   Wanneer de elastische zone de bovenrand van het gat raakt, verhoogt de indrukkracht en zullen de naar buiten gebogen benen zich elastisch naar elkaar toe bewegen om een retentiekracht op te wekken van de pen tegen de wand van het gat. 



   De indrukkracht die nodig is om deze operatie te verwezenlijken kan hierbij oplopen tot heel hoge waarden, vooral indien de connector voorzien is van een groot aantal contactpennen die tegelijk in hun overeenstemmende gaten van de plaat moeten bevestigd worden. 



   Het grote probleem dat hierbij onmiddellijk oprijst is het tijdig stoppen van de neerwaardse beweging van de pers om, bij contact tussen de connector behuizing en de plaat, mogelijke beschadiging of vervorming van de schakelplaat te vermijden. 



   Bestaande persinrichtingen, in het algemeen voorzien van een computergestuurde eenheid, zijn daartoe uitgerust met een krachtmeetinstallatie die ingebouwd is in de perskop en die het verloop van de kracht-indrukcurve kan meten en controleren. 



   Zo kan men bijvoorbeeld de pers doen stoppen wanneer de ontwikkelde kracht een bepaalde maximumwaarde bereikt heeft 
In de praktijk kan dit echter lijden tot ernstige problemen omdat bij persinstallaties met die capaciteit de inertie van de neerwaardse beweging niet te onderschatten is waardoor de behuizing van de connector toch met een te grote drukkracht tegen de plaat geduwd wordt en daarbij mogelijke beschadiging aan de plaat kan teweeg brengen. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



   Men weet dat aan het einde van de indrukcyclus, wanneer de behuizing van de connector de plaat raakt, de drukkracht van de pers zat stijgen met 1000 Newton per 0, 01 mm 
Het vooraf instellen van een correcte maximum indrukafstand is eveneens onmogelijk aangezien de diktetolerantie van de gedrukte schakelplaat (PCB of Printed Circuit Board), die normaal ongeveer 3, 2 mm bedraagt, slecht onder controle is Hierbij zijn afwijkingen in dikte van de plaat van 10 tot 12 % gangbare waarden In de praktijk hebben die afwijkingen in dikte, variaties van meerdere tienden van een millimeter tot gevolg aangezien het hier om een   gelamelleerd   composiet plaat gaat. 



   Om over-persen te voorkomen is het bijgevolg wenselijk de pers tijdig te stoppen om te voorkomen dat de persbeweging nog wordt voortgezet nadat de behuizing van de connector de plaat raakt. 



   In vele toepassingen is het tevens wenselijk om een luchtspleet van een bepaalde afstand te laten tussen de connector behuizing en de oppervlakte van de schakelplaat 
De uitvinding heeft tot doel een werkwijze voor te stellen waarbij het mogelijk wordt om de beweging van de pers zodanig af te stellen dat iedere overbelasting van de plaat   en/of van   de connectorbehuizing uitgeschakeld is en waarbij, indien nodig de connectorbehuizing automatisch op een correcte afstand van de plaat kan komen te zitten 
Daartoe is de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt doordat alle parameters van de componenten, zijnde minstens een contactpen met elastische bevestigingszone,

   minstens een overeenstemmend gat van het bedrukt schakelbord en de gewenste indrukdiepte op voorhand vastgelegd worden in de gegevens van de besturingsmiddelen van de indruk- of persinrichting en waarbij - de indrukbeweging van de pers start met het inbrengen van een eerste (niet elastische) sectie van de pen, waarbij normalerwijze 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 geen weerstandskracht wordt opgewekt maar die hoofdzakelijk dienst doet als een eerste geleiding van de pen in het gat, tijdens het indrukken van de contactpen (pers-beweging) worden de indrukkracht en de indrukafstand voortdurend   gecontroleerd ;

     - op het ogenblik van de waarneming dat de indrukkracht merkelijk begint te stijgen, t. t z. wanneer een eerste raakpunt tot stand komt tussen de onderzijde van de elastische bevestigingszone van de contactpen en de bovenrand van het overeenkomstige gat van de schakelplaat, een nog in te drukken afstand wordt vastgesteld en opgeslagen in de bestuursmiddelen ; - de indrukbeweging wordt voortgezet, rekening houdend met de nog in te drukken afstand, om de contactpen tot op de gewenste diepte in de plaat de drukken. 



   Bij voorkeur bestaat de persinrichting uit een bovenligger, in de vorm van een portaal waarop de indrukkop gemonteerd is, en een tafel die hoofdzakelijk vervaardigd zijn uit materiaal met een hoge stijfheid zoals graniet of cement agglomeraten waardoor de vervormingen van de   bovenligger   en van de tafel worden geminimaliseerd. 



   De afmetingen van het gat of gaten van de bedrukte schakelplaat kunnen waargenomen worden door een camera van het normale type "array CCD" zoals reeds beschreven in de belgische octrooiaanvrage   NO 9500914   op naam van de aanvrager. 



   Verdere bijzonderheden van de uitvinding zullen toegelicht worden aan de hand van de hieropvolgende beschrijving van een uitvoeringsvorm met verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen. 



   Figuur   l is   een schematische voorstelling van opstelling van de voornaamste onderdelen die nodig zijn voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. 



   Figuur 2 is een detailafbeelding van een contactpen met een   elastiche   bevestigingszone, een connector-behuizing en een bedrukte schakelplaat 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
Figuur 3 is een voorstelling van het kracht-verplaatsings diagramma die waargenomen wordt tijdens het indrukken. 



   Op de figuur 1 is een persinrichting 10 voorgesteld die voorzien is van een tafel 12 en een bovenligger in de vorm van een portaal 14. Op de tafel 12 is een bedrukte schakelplaat 11 bevestigd 
Het portaal 14 is voorzien van een indrukkop 16 met een pers-grijpwerktuig 18 die een connector-behuizing 20 met contactpennen 22 vast heeft. 



   Voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is de indrukkop 16 voorzien van een inrichting 24 om de uitgeoefende kracht tijdens het indrukken van de contactpennen te meten. De verplaatsingsafstand van de indrukkop 16 kan gemeten en vastgesteld worden door op zichzelf gekende middelen zoals bvb een absolute pulsgever. 



   De persinrichting 10 is voorzien van een besturingssysteem in gesloten kring waardoor de gegevens die waargenomen worden door de kracht-meetinrichting en de indrukdiepte van de indrukkop 16 doorgezonden worden naar de computereenheid 26 voor het bedienen van de aandrijfmotor. 



   Deze computereenheid 26 verkrijgt tevens via een data bank 28 alle gegevens omtrent de geometrie van elk contact en connector-behuizingtype en zendt besturingssignalen uit via   een "servo-   controle" eenheid 30 en een versterker 32 naar de aandrijfmotor 34 van de persinrichting 10. 



   De aandrijfmotor 34 is bij voorkeur een electro-motor van het hoog dynamisch type met servo-bediening aangezien een hydraulisch of pneumatisch gedreven persinrichting veel te traag zouden reageren op de besturingsbevelen, hetgeen een overbelasting en mogelijke beschadiging van de bedrukte schakelplaat   en/of van   de connectorbehuizing tot gevolg zou hebben 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
De figuur 2 toont in detail een contactpen 22 voorzien van een elastische bevestigingszone 36 dat gelegen is tussen een vrij geleidings-uiteinde en een bovenuiteinde 40 dat vast zit in een connector-behuizing 20. 



   De pen 22 moet met haar bevestigingszone 36 in een overeenstemmend gat 38 van een gedrukte schakelplaat 11 geduwt worden waarbij een elektrische verbinding tot stand komt tussen de contactpen 22 en het met een tinnen laagje bekleedde binnenoppervlakte van het gat 38 
Zoals afgebeeld op figuur 3 kan men het verloop van de indrukcyclus nauwkeurig volgen. 



   Bij een verplaatsing van de indrukkop 18 volgens de Z-as zal in een eerste zone"I"de opgemeten kracht omzeggens niet verhogen. Inderdaad gedurende deze verplaatsing zal het vrije uiteinde van de contactpen 22 normaal in het gat 38 terecht komen waarbij omzeggens geen kracht ontwikkeld wordt tot wanneer het "eerste raakpunt" FCP (First contact point) wordt bereikt. 



   Dit "eerste raakpunt" wordt bereikt wanneer de onderzijde van de elastische bevestigingszone 36 in aanraking komt met de bovenrand van het overeenkomstige gat 38 van de schakelplaat 11 
Op dat ogenblik neemt de kracht plots toe en zit men in de zone"II"op de Z-as van het kracht-verplaatsingsdiagramma tot wanneer een maximum kracht "m" bereikt is waarbij het dikste gedeelte van de elastische bevestigingszone van de contactpen in het gat van de plaat gedrukt is 
In een zone"III"wordt de pen 22 verder in het gat gedrukt waarbij de indrukkracht lichtjes afneemt door het feit dat de maximum vervormingskracht van de elastische bevestigingszone overwonnen is en doordat er materiaal (tin-lood)

   van de bekleding van het gat oppervlak wordt weggeschraapt 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 
Indien de connector-behuizing 20 verder zou doorgedrukt worden nadat ze de oppervlakte van de schakelplaat 11 raakt, dan zou het diagramma verder gezet worden in een   zone"IV"waarbij   de kracht sterk en snel zou toenemen aangezien de connector-behuizing 20 en de schakelplaat 11 dan geklemd zitten tussen de indrukkop 18 (bovenwerktuig) en een aambeeld (onderwerktuig) dat normaal voorzien is om de schakelplaat 11 te ondersteunen gedurende het indrukken van de contactpennen 22. 



   Zoals reeds in de inleiding vermeld is de dikte van de schakelplaat 11 moeilijk controleerbaar (variabel) met een minimum waarde en een maximum waarde t. o. v. van het referentievlak (zie fig 2). 



   Om over-persen te voorkomen is het wenselijk te stoppen voor of bij de aanvang van de zone"IV"van de verplaatsings-as 
In vele toepassingen is het trouwens wenselijk een luchtspleet met een gekende waarde te verkrijgen tussen de connectorbehuizing 20 en de oppervlakte van de schakelplaat 11 
Volgens de uitvinding biedt de kracht-weg terugkoppeling een oplossing aan de gestelde problematiek. 



   Bij het penetreren van de contactpen 22 in het gat 38 zal er normaal geen kracht optreden Indien een kracht wordt vastgesteld wil dit zeggen dat een of meerdere contactpennen niet goed zijn uitgelijnd. 



   In dit geval kan de besturingscomputer de motor M onmiddellijk stoppen om een foutieve perscyclus te voorkomen 
Door middel van de krachtmeting in de indrukkop 16 weet de besturingscomputer op welk punt van de Z-as (pers-beweging) de elastische bevestigingszone van de contactpennen de oppervlakte van de schakelplaat 11 raakt. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



   Daar de maat X, die de afstand is tussen de onderkant van de connector-behuizing 20 en het eerst raakpunt (figuur 2) bij een eveneens gekende gatdiameter d, een gekende waarde is voor elke connector, kan de besturingscomputer 26 berekenen welke afstand (indrukdiepte) de indrukkop 18 nog moet afleggen voordat de connector-behuizing 20 de oppervlakte van de schakelplaat 11 raakt 
Doordat tijdens het begin van de indruk-cyclus beslist wordt op welke indrukdiepte de indrukkop 18 van de persinrichting 10 moet stoppen, is overpersen onmogelijk en kan tevens een bepaalde luchtspleet tussen de onderkant van de connector-behuizing 20 en de oppervlakte van de schakelplaat 11 ingesteld worden. 



   Aangezien het eerste raakpunt voor eenzelfde connector type afhankelijk is van de gatdiameter d, moet rekening gehouden worden met dit gegeven waarbij de gatdiameter verkregen wordt uit een meting met behulp van een CCD camera. Bij minder nauwkeurige toepassingen, kan de meting van de gatdiameter met behulp van een CCD camera wegvallen. 



   De juiste plaats van het eerste raakpunt wordt bepaald door. 



   - de geometrie van de elastische bevestigingszone van de contactpen   22 ;   - de dikte van de bedrukte schakelplaat   11 ;   - de diameter van het overeenstemmende gat 38 in de plaat 
Al deze parameters worden op voorhand vastgelegd in de besturingscomputer en het stoppen van de verplaatsing of indrukdiepte van de indrukkop 18 volgens de Z-as wordt nog enkel afgestemd op de plaats waar, volgens de kracht-wegkurve, het eerste contact of raakpunt tot stand komt tussen de pen en het gat.

Claims

CONCLUSIES 1 Werkwijze voor het indrukken van een contactpen met een elastische bevestigingszone in een gat van een bedrukte schakelplaat door middel van een persinrichting die voorzien is van middelen om de indrukkracht te meten en middelen om de indrukdiepte te meten en te besturen, met het kenmerk dat - voor het aanvangen van de indrukcyclus de gegevens omtrent de afmetingen van de pen en de geometrie van de elastische bevestigingszone, de gewenste indrukdiepte alsook de diameter van het gat van de schakelplaat in de besturingsmiddelen vastgelegd worden ;

- de indrukbeweging van de pers start met het inbrengen van een eerste (niet elastische) sectie van de pen, waarbij normalerwijze geen weerstandskracht wordt opgewekt maar die hoofdzakelijk dienst doet als een eerste geleiding van de pen in het gat, tijdens het indrukken van de contactpen (pers-beweging) worden de indrukkracht en de indrukafstand voortdurend gecontroleerd, - op het ogenblik van de waarneming dat de indrukkracht merkelijk begint te stijgen, t. t. z. wanneer een eerste raakpunt tot stand komt tussen de onderzijde van de elastische bevestigingszone (FCP) van de contactpen en de bovenrand van het overeenkomstige gat van de schakelplaat, een nog in te drukken afstand (X) wordt vastgesteld en opgeslagen in de bestuursmiddelen ;

- de indrukbeweging wordt voortgezet, rekening houdend met de nog in te drukken afstand (X), om de contactpen tot op de gewenste diepte in de plaat de drukken.
2. Werkwijze voor het indrukken van ten minste een contactpen met een elastische bevestigingszone in ten minste een gat van een bedrukte schakelplaat, waarbij in uiteinde van elke contactpen reeds bevestigd zit in een connector-behuizing en waarbij het ander uiteinde van de contactpen, voorzien van de elastiche bevestingszone, onderaan de connector-behuizing uitsteekt, het indrukken zijnde verwezenlijkt door middel van een persinrichting die voorzien is van middelen om de indrukkracht te meten en middelen om de indrukdiepte <Desc/Clms Page number 10> te meten en te besturen, met het kenmerk dat - voor het aanvangen van de indrukcyclus de gegevens omtrent de afmetingen van de contactpennen t. o.

v de connectorbehuizing, de geometrie van de elastische bevestigingszone, de gewenste indrukdiepte alsook van de diameter van de gaten van de schakelplaat in de besturingsmiddelen vastgelegd worden, - de indrukbeweging van de pers start met het inbrengen van een eerste (niet elastische) sectie van de pen, waarbij nomalerwijze geen weerstandskracht opgewekt wordt maar die hoofdzakelijk dienst doet als een eerste geleiding van de pen in het gat, tijdens het indrukken van de contactpennen, volgens pers-beweging, worden de indrukkracht en de indrukafstand voortdurend gecontroleerd ;

- op het ogenblik van de waarneming dat de indrukkracht merkelijk begint te stijgen, t t. z. wanneer een eerste raakpunt tot stand komt tussen de onderzijde van in van de elastische bevestigingszones (FCP) van de contactpennen en de bovenrand van het overeenkomstige gat van de schakelplaat, een nog in te drukken afstand (X) vastgesteld wordt en opgeslagen in de besturingsmiddelen ; - de indrukbeweging voortgezet wordt, rekening houdend met de nog in te drukken afstand (X), om de contactpennen tot op de gewenste diepte in de plaat te drukken waarbij de connector-behuizing juist tegen of tot een kleine afstand van de schakelplaat komt te zitten.
3 Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclusies 1 en 2.
4. Inrichting volgens conclusie 3, dewelke een persinrichting (10) omvat voorzien van een tafel (12) waarop de schakelplaat (11) bevestigd is, een indrukkop (16) die bevestigd is op een bovenligger (14) die bij voorkeur gevormd is als een portaal, middelen (24) om de ontwikkelde kracht te meten en middelen om de indrukdiepte te meten en te besturen, een besturingscomputer (26) die deze metingen opvangt en besturingssignalen zendt naar de motor (34) van de persinrichting, met het kenmerk dat <Desc/Clms Page number 11> de bovenligger (14) en de tafel (12) hoofdzakelijk vervaardigd zijn uit een materiaal met een hoge stijfheid zoals graniet of cement agglomeraten om de nauwkeurigheid en de betrouwbaarheid van de werkwijze te bevorderen.
5 Produkten bekomen door middel van de werkwijze volgens conclusies 1 en 2