DE10019860C1 - Verfahren und Einrichtung zum Prüfen von Kabelbäumen - Google Patents

Abstract

Bei bekannten Prüfeinrichtungen werden alle elektrischen (Steuerleitungen, Testpunktleitungen) und pneumatischen Leitungen vom Testmodul - einzeln oder gebündelt - an zentrale Verteileinheiten geführt werden, die im Prüftisch vorgesehen und jeweils nach ihrer Art getrennt sind. DOLLAR A Das vorliegende Verfahren sieht dagegen vor, dass die elektrischen und pneumatischen Funktionen, die zum Betreiben eines Testmoduls notwendig sind, für jedes Testmodul jeweils durch eine dezentrale intelligente Modulsteuereinheit realisiert werden, die einerseits mit dem jeweiligen Testmodul und andererseits mit dem Steuerrechner sowie der Pneumatikzuleitung verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Prüfen von Kabelbäumen unter Verwendung eines programmierbaren Steuerrechners, eines Prüftisches und mit Steckverbindern des Kabelbaumes verbindbaren Testmodulen, die mit entsprechenden, ein Kontaktierfeld aufweisenden Aufnahmekontouren ausgerüstet, auf dem Prüftisch anzuordnen und mit dem Steuerrechner und einer Pneumatikzuleitung verbunden sind.

Kabelbäume stellen insbesondere in der Automobilindustrie eines der teuersten Zukaufteile dar. Sie werden heute noch von Hand montiert und es gibt sie je nach Ausstattung des Kraftfahrzeugs in mannigfaltigen Variationen. Da sie zu einem relativ frühen Zeitpunkt bei der Endmontage des Kraftfahrzeugs eingebaut werden und die manuelle Herstellung eine potentielle Fehlerquelle bedeutet, ist eine Überprüfung während oder nach der Fertigung unerläßlich.

Zum Testen diverser Eigenschaften eines Kabelbaums werden zwei Dinge benötigt: Erstens ein elektronisches Testgerät zur elektrischen Überprüfung der Verdrahtung und zweitens ein sogenannter Prüftisch, mit dem die Adaption zwischen Testgerät und Kabelbaum hergestellt wird.

Zur Aufnahme und zur Kontaktierung der Steckverbinder des Kabelbaums (Prüfling) im Prüftisch werden sogenannte Testmodule verwendet. Sie stellen als Adaption die Schnittstelle zwischen sich wandelnder konkreter Prüfaufgabe und der immer wieder gleich zu verwendenden programmierbaren Testelektronik dar. Testmodule bilden das Erscheinungsbild und die Funktionalität des jeweiligen Prüflingssteckverbinders so ab, dass die Überprüfung der gesamten geforderten Eigenschaften des Steckverbinders, einschließlich Verriegelungs- und Dichtungsfunktionen, zusammen mit dem eigentlichen elektrischen Test durchgeführt werden kann. Jeder neue Steckverbinder erfordert ein zugeordnetes, für ihn konstruiertes Testmodul. Ein Prüfling kann dabei bis zu hundert und mehr Steckverbindungen aufweisen.

Um die jeweilige Prüf- und Haltefunktionen zu erfüllen, benötigt ein Testmodul sowohl pneumatische (Steckerarretierung, Hub- und Schubfunktionen, Dichtigkeitsüberprüfung) als auch zahlreiche elektrische Zuleitungen (Messpotentiale, Ein- u. Ausgabedaten, Steuerinformationen, Spannungsversorgung usw.).

Die Prüfvorrichtung umfasst neben der prüflingsgemäßen, das heißt an die geometrischen Gegebenheiten (Länge, Verzweigungen, usw.) angepassten, befestigten Platzierungsmöglichkeit der Testmodule in eine Arbeitsoberfläche - den Prüftisch - auch die elektrischen und pneumatischen Versorgungseinheiten sowie ein elektronisches Testgerät, das aus jeweils mindestens einer Mess-, Ansteuer- und Ablaufsteuerungseinheit mit den benötigten Aufschaltmöglichkeiten besteht.

Der praktische Einsatz stellt verschiedene Forderungen an ein Prüftischkonzept.

Die wichtigste ist der modulare Aufbau, denn nur so ist eine leichte Anpassung und Erweiterung der Prüftische möglich. Wegen der stetig steigenden Anzahl an Varianten von Kabelbäumen muss ein leichtes Umrüsten der Prüftische gewährleistet sein. Die Testmodule werden dabei nicht beliebig im Prüftisch angeordnet, sondern gemäß der Ausbildung des Prüflings passgenau an die entsprechende Stelle im Prüftisch eingesetzt. Dadurch lassen sich unter anderem die Längentoleranzen und die richtige Lage der Steckverbinder zueinander überprüfen.

Es sind Prüftische bekannt, die lediglich eine mechanische Aufnahme für die diversen steckerspezifischen Testmodule, die für einen Kabelbaum benötigt werden, darstellen. Die einzelnen Testmodule werden auf im Gehäuse des Prüftisches liegende Aluminiumprofile montiert.

Bekannte Testmodule beinhalten die funktionelle Einheit von Adapter als Gegenstück zum Prüflingssteckverbinder, Frontplatte zur Erzeugung einer einheitlichen Oberfläche auf dem Prüftisch, Magnetventilen zur Betätigung der pneumatischen Aktoren, inklusive der Luftanschlußschläuche und einer oder mehreren Leiterkarten, welche die elektrischen Komponenten miteinander verbinden und die mit diskreten Bauelementen (Relais, Widerstände) und der von der Testpunktzahl abhängigen elektrischen Anschlußkabel bestückt sein können. Die Testmodule werden in Haltevorrichtungen an der Oberfläche des Prüftisches rasterfrei oder im Raster eingesetzt und dort festgeschraubt.

Alle elektrischen (Steuerleitungen, Testpunktleitungen) und pneumatischen Leitungen müssen vom Testmodul - einzeln oder gebündelt - an zentrale Verteileinheiten geführt werden die im Prüftisch vorgesehen und jeweils nach ihrer Art getrennt sind.

Eine derartige Prüfeinrichtung mit Testmodulen ist z. B. aus US 4,218,745 bekannt. Hier sind die Testmodule direkt mit einem Steuerrechner verbunden.

Auch aus der DE 195 00 113 A1 ist ein Testadapter bekannt, der mit einem Steuerrechner verbunden wird und auf einem Prüftisch zu platzieren ist. Um schnell und fehlerfrei die Matrix eines Prüftisches aufbauen zu können, ist der Testadapter mit einem internen Speicher ausgerüstet, in welchem Daten über den Adapter abgelegt sind, so daß der Adaptertyp, gegebenenfalls auch für den Steuerrechner, schnell identifizierbar ist.

Bei hohen Stückzahlen, wie sie in der Autoindustrie vorkommen, ist eine leichte Anwendbarkeit und Handhabung notwendig, um einen möglichst großen Durchsatz bei höchster Testsicherheit und optimiertem Kosteneinsatz zu erreichen.

Ein weiterer wichtiger Punkt für den Kunden ist, dass vorhandene Testmodule auch in neu erworbenen Tischen verwendet werden können.

Die beschriebenen bekannten Einrichtungen erfüllen diese Forderungen nur bedingt.

Außerdem muss ein Testmodul aus Gewährleistungs- und anderen Gründen auch nach dem Ende des eigentlichen Produktionszyklusses noch bis zu zehn Jahre funktionstüchtig aufbewahrt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden und die Testmodule so klein wie möglich gestaltet und soviel Einzelteile und Funktionselemente wie möglich in wiederverwendbare Baugruppen ausgegliedert werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Danach werden die elektrischen und pneumatischen Funktionen, die zum Betreiben eines Testmoduls notwendig sind, für jedes Testmodul jeweils durch eine dezentrale intelligente Modulsteuereinheit realisiert, die einerseits mit dem jeweiligen Testmodul und andererseits mit dem Steuerrechner sowie der Pneumatikzuleitung verbunden ist.

Der Steuerrechner ist dazu über einen Datenbus (Daten- Adress- und Steuerleitungen, die elektrisch oder optisch realisiert sein können) und die Pneumatikzuleitung über einen pneumatischen Bus mit intelligenten Modulansteuereinheiten verbunden, die die elektrische und pneumatische Ansteuerung des jeweiligen Testmoduls übernehmen.

Mit diesem erfindungsgemäßen Konzept wird die gesamte Test- und Ansteuerelektronik in den Prüftisch integriert. Insgesamt ergibt sich ein elektronisch und mechanisch modular gestaltetes System, in welchem die einzelnen Komponenten elektronisch über einen Bus mit der Steuereinheit parallel verbunden sind und über einen pneumatischen Bus mit Luft versorgt werden.

Der aus den herkömmlichen Prüftischen bekannte "Schlauch- und Kabelwald" wird so auf ein Minimum reduziert.

Die gesamte pneumatische und elektrische Steuerung sitzt zweckmäßig dezentral in einer Modulansteuerkassette und wird nur für die Dauer der gemeinsamen Verwendung dem entsprechenden Testmodul zugeordnet. Die Verbindungen zwischen den im Testmodul befindlichen Kontaktelementen sowie elektrischen und pneumatischen Baugruppen und der Ansteuerung in der Modulansteuerkassette wird durch standardisierte Steckverbindungen hergestellt.

Die Modulansteuerkassette wird zunächst in das Testmodul eingehängt und an die entsprechenden Funktionsteile des Testmoduls angeschlossen. Die so entstandene Einheit wird dann in einen freien Steckplatz einer Grundeinheit eingesetzt und dort verrastet. Alle elektrischen und pneumatischen Verbindungen werden durch das Einsetzen der Modulansteuerkassette in die Grundeinheit geschlossen. Die pneumatische Durchleitung wird beim späteren Entriegeln der Verbindung selbsttätig abgedichtet (Ventilfunktion). Auf diese Weise entfällt der gesamte Verdrahtungs- und Ver­ schlauchungsaufwand für die Ankopplung an die Prüfeinrichtung. Die Modulansteuerkassette mit den wiederverwendbaren aufwendigen elektronischen und pneumatischen Bauteilen kann nach dem Produktionszyklus einem anderen Testmodul zugeordnet werden.

Zusammenfassend ergeben sich folgende Vorteile:
Die flexible und schnell durchzuführende Tischkonfiguration auf Basis der modularen, endlos anreihbaren, in 90 Grad Schritten umsetzbaren Grundeinheiten vereinfacht die Auf- und Umrüstung des Prüftisches.
Die unübersichtliche Schlauch- und Kabelverlegung im Prüftisch und die dadurch lange Aufrüst-, Umrüst- und Servicezeit wird minimiert.
Die in den Modulansteuerkassetten befindliche Intelligenz lässt einen Informationsaustausch mit übergeordneten Visualisierungssystemen und der Steuersoftware zu. Diese Informationen können Position und Funktionalität des Testmoduls in einer Prüftischkonfiguration beinhalten. Eine für den Kunden wesentlich einfachere Handhabung und Programmierung des Prüfgerätes ist die Folge, weil wesentliche Angaben vom System selbst und nicht mehr vom Anwender gemacht werden. Eine Erleichterung der Einhaltung von Qualitätssicherungsnormen ist die Folge, da der Aufbau und Zustand des Tisches inklusive Informationen über die tatsächliche Häufigkeit der Verwendung von Testmodulen jederzeit überschaubar und überprüfbar ist.
Durch zusätzliche Einbringung eines elektronischen Speichers in das Testmodul ist es möglich, die Informationen, welche das Testmodul selbst betreffen (Funktionalität, grafische Information, usw.) zusammen mit einer einmaligen, eindeutig dem Testmodul zugewiesenen Nummer (Fingerprint) im Testmo­ dul, unabhängig von einer Modulansteuerkassette oder einer Datenbank abzuspeichern. Eine angeschlossene Modulansteuerkassette erhält so alle notwendigen Informationen über das Testmodul vom Testmodul selbst. Der Benutzer tritt nicht mehr in Aktion. Die Konfiguration des Tisches kann automatisch erfolgen.
Die kostenaufwendigen Bauteile, wie die Testpunktansteuerung oder das Magnetventil, sind in der Modulansteuerkassette vereint und nicht länger an ein spezielles Testmodul gebunden, sondern können dauerhaft mit beliebigen Test­ modulen benutzt werden. Dadurch ergibt sich eine deutliche Kostenreduzierung bei den Testmodulen.
Die geforderte Einlagerung von Testmodulen für etwa zehn Jahre nach dem Ende des Produktionszyklusses erfolgt ohne die Elemente, die sich jetzt in der Modulansteuerkassette befinden. Die Modulansteuerkassette kann mit einem anderen Testmodul weiter verwendet werden und wird nicht mit eingelagert. Dadurch ergibt sich ein geringerer Lagerplatzbedarf und geringere Testmodulkosten.
Durch die definierten Leitungslängen vom Messgerät zu der eigentlichen Kontaktierungsstelle des Steckverbinders sind Messmethoden einsetzbar, die durch die herkömmliche Verdrahtungswege technisch nicht realisierbar waren. Mit diesen Messmethoden lassen sich weitere Eigenschaften des Prüflings überprüfen und im Fehlerfall verbesserte Diagnosemöglichkeiten schaffen. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Funktionalität des Testers.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 das erfindungsgemäße Busverteilungssystem der Prüfeinrichtung (pneumatisch/elektrisch),

Fig. 2 im Unterschied dazu die Zuleitungsführung in einem herkömmlichen Prüftisch,

Fig. 3 eine komplette Grundeinheit der Prüfeinrichtung,

Fig. 4 eine Explosionsdarstellung der Grundeinheit,

Fig. 5 die Grundeinheit in Seitenansicht,

Fig. 6 die Haltevorrichtung (Zentrierkontour 7) mit Verrastung,

Fig. 7 die Grundeinheit in Ansicht von oben,

Fig. 8 die Grundeinheit in Ansicht von unten,

Fig. 9 einen Luftkanal im Grundträger (Detailausschnitt).

Fig. 10 eine Dichtung für den Grundträger,

Fig. 11 ein Schnittbild des Luftanschlusses mit der Dichtung (Ventil geschlossen),

Fig. 12 ein Schnittbild des Luftanschlusses gemäß Fig. 11 (Ventil geöffnet),

Fig. 13 die Dichtung zusammen mit dem Luftkanal,

Fig. 14 ein im Grundträger anzuordnendes Motherboard,

Fig. 15 eine Explosionsdarstellung einer Modulansteuer­ kassette,

Fig. 16 eine Gesamtdarstellung einer Modulansteuerkassette,

Fig. 17 eine Grundeinheit mit aufgestecktem Testmodul,

Fig. 18 eine Explosionszeichnung eines Testmoduls,

Fig. 19 eine Gesamtzeichnung eines Testmoduls,

Fig. 20 einen Prüftisch,

Fig. 21 ein Mess- und Generatormodul,

Fig. 22 ein Anzeigemodul,

Fig. 23 ein Bedienelementemodul,

Fig. 24 ein Blockschaltbild eines Prüftisches,

Fig. 25 ein Blockschaltbild einer Modulansteuerkassette,

Fig. 26 ein Blockschaltbild einer Weiterschaltungsgruppe und

Fig. 27 ein Blockschaltbild einer Liniensteuerung.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Prüfeinrichtung. In einer Grundeinheit 1 befindet sich ein elektrischer Bus, der mit einer Steuereinheit 110 parallel verbunden ist, und ein pneumatischer Bus 113, über den die Prüfeinrichtung mit Luft versorgt wird. Auf Steckplätze der Grundeinheit 1 werden Modulansteuerkassetten 19 gesetzt, die über standardisierte Steckverbindungen 112 mit Testmodulen 18 verbunden sind. Alle elektrischen und pneumatischen Verbindungen werden beim Einsetzen der Modulansteuerkassetten 19 geschlossen.

Fig. 2 zeigt dazu im Vergleich ein Prinzipbild einer herkömmlichen Prüfeinrichtung. Ein elektrischer Verteiler (Leiterkarten 105) enthalten Kontaktfelder, über welche Testmodule 101 mit Testpunkten 106 einer Steuereinheit 107 verbunden werden. Es ergeben sich lange Verbindungswege 102-104 zu den elektrischen Testpunkten 106. Die Magnetventile, die per Relais in einem pneumatischen Verteiler 109 ebenfalls von der Steuereinheit 107 geschaltet werden, steuern die Sonderabfragen und Steckerverriegelungen.

Die Grundeinheit 1 (siehe Fig. 3) versorgt jedes Testmodul 18 mit der benötigten Druckluft und stellt die elektrische Verbindung zwischen Steuereinheit 110 und Testmodul 18 her. Es wird das mechanische Raster von 15 mm des herkömmlichen Tischkonzepts für die elektrische Kontaktierung und der Luftversorgung übernommen.

Die Grundeinheit 1 setzt sich aus einem Grundträger 2, einer Dichtung 3, einem Luftanschluss 4, Luftschlauchsteckverbindern 6 und einem Motherboard 5 zusammen (siehe Fig. 4).

Das Motherboard 5 ist in der gezeigten Ausführung zur Kontaktierung mit einzelnen Steckverbindern 12 bestückt und hat die Länge von vier Grundträgern 2. Es werden demnach vier Grundträger 2 benötigt, um ein Motherboard 5 aufzunehmen.

In den Grundträgern 2 befindet sich ein Luftkanal 21, der aus mehreren miteinander verbundenen Ventilkammern besteht (am besten zu sehen in Fig. 9). In nach oben geöffnete Mündungen 15 des Luftkanals 21 wird die Dichtung 3 eingelegt und anschließend durch den Luftanschluss 4 mittels Rasthaken verschlossen. An der Unterseite des Grundträgers 2 werden in zwei Aufnahmen Luftschlauchsteckverbinder 6 eingepresst, über die in den Luftkanal 21 Druckluft eingespeist und weitergeleitet wird.

Die Druckluft wird der Grundeinheit 1 also von unten zugeführt und gelangt durch den Luftkanal 21 - zu den Luftanschlüssen 4. Ist ein Steckplatz im Luftanschluss 4 kontaktiert, so strömt die Luft durch einen Magnetventilträger 17 weiter in ein Magnetventil 35 in der Modulansteuerkassette 19 und von dort zu den Verbrauchern des jeweiligen Testmoduls 18, wie später noch gezeigt wird.

Alle elektrischen und pneumatischen Verbindungen werden durch das Einsetzen der Modulansteuerkassette 19 in die Grundeinheit 1 hergestellt. Die Modulansteuerkassette 19 enthält dabei die zugehörigen elektrischen und pneumatischen Gegenstecker zum Motherboard 5 und den Luftanschlüssen 4. Die pneumatische Durchleitung wird beim späteren Entriegeln der Verbindung durch Herausnahme der Modulansteuerkassette 19 selbsttätig abgedichtet (Ventilfunktion). Die Grundeinheit 1 ist für die Aufnahme von bis zu acht Modulansteuerkassetten 19 vorgesehen.

Die Testmodule 18 inklusive der Modulansteuerkassetten 19 werden durch Haltevorrichtungen in Form einer Zentriercontour 7 fixiert (Fig. 6).

Die Aufgabe des Grundträgers 2 ist, neben der mechanischen Befestigung von Modulansteuerkassetten 19 und Testmodulen 18, die pneumatische Versorgung und die Aufnahme des Motherboards 5 zur elektrischen Versorgung der Testmodule 18.

Die Luftzuführung und -weiterleitung erfolgt von seiner Unterseite. Das Motherboard 5, über welches die Modulansteuerkassette 19 elektrisch angesteuert und versorgt wird, wird auf der rechten Seite eingebaut. Der freie Raum zwischen Motherboard 5 und Luftversorgung ist zur Integration von möglichen neuen Technologien und zur Durchführung von Sonderverdrahtungen vorgesehen.

Die Grundfläche des Grundträgers 2 ist quadratisch, wodurch er flexibel in zwei Richtungen in einen Prüftisch 30 eingebaut werden kann.

Die in der Konstruktion vorgesehenen Verrippungen im Inneren des Grundträgers 2 dienen der Versteifung des Systems und gleichzeitig als Führungsschienen 16 für die Modulansteuerkassette 19. Sie sind unsymmetrisch, um ein versehentlich falsches Einschieben der Modulansteuerkassetten 19 zu verhindern.

Der obere Abschluss der seitlichen Verrippungen ist als Zentrierkontour 7 ausgelegt und besitzt eine Hinterschneidung, in welche die Seitenteile eines Modulträgers 20 mit ihren Haken einschnappen (siehe Fig. 5 und 6). Da die Hinterschneidung eine durchgehende Linie bildet, ist ein rasterloses Verschieben der Testmodule 18 in einer Dimension möglich.

Befestigungsbohrungen 13 an der unteren Seite dienen zur Verschraubung der Grundträger 2 mit der Aufnahmekonstruktion des Tischgehäuses.

Seitliche Verbindungsbohrungen 8 werden zum Verschrauben der Grundträger 2 miteinander benötigt.

Der Luftkanal 21 (siehe Fig. 9) ist Bestandteil des Grundträgers 2.

Im Prüftisch 30 sind die Grundeinheiten 1 wie Kettenglieder nebeneinander angeordnet. Jeder Luftkanal 21 verfügt über zwei Druckluftanschlüsse in Form von Luftschlauchsteckverbindern 6. Einer ist die Luftzuleitung vom versorgungsseitig benachbarten Grundträger 2, der andere stellt die Verbindung zum nächsten Grundträger 2 in der Kette her. Die Verbindung zwischen den einzelnen Grundeinheiten 1 bilden Schläuche, welche in die Luftschlauchsteckverbinder 6 eingeschoben werden. Diese Luftschlauchsteckverbinder 6 ermöglichen ein einfaches Ein- und Ausbauen der Schläuche. Um den Luftkanal 21 herum legen sich im zusammengebauten Zustand die Rasthaken des Luftanschlusses 4.

Die Dichtung 3 (siehe Fig. 10) übernimmt zwei Aufgaben gleichzeitig. Zum einem dichtet sie den Übergang zwischen dem Grundträger 2 und dem Luftanschluss 4 ab, zum anderen erfüllt sie die Funktion eines Ventils.

Sie soll im geschlossenen Zustand gewährleisten, dass keine Luft entweichen kann. Im geöffneten Zustand soll sie die Luft nach oben ins Modul weiterleiten.

Die Dichtung 3 ist mit Verschlussgummis 22 versehen, die in Ruhestellung (unbetätigt) durch eine erzwungene Dehnung von Verbindungsstegen 23 in die Dome des Luftanschlusses 4 gedrückt werden, so dass die Abdichtung auch ohne Druckbelastung gewährleistet ist (siehe Fig. 11).

Bei Druckbelastung wird die Dichtwirkung des Verschlussgummis 22, falls er nicht durch den Magnetventilträger 17 geöffnet ist, unterstützt. Der Verschlussgummi 22 ist konisch geformt. Die Dome des Luftanschlusses 4 weisen an den abzudichtenden Stellen das genaue Gegenstück dieser Form auf. Seine konische Form ermöglicht es dem Verschlussgummi 22 noch tiefer in die Dome hinein zu wandern, ohne dass es an der Dichtfläche zur Öffnung kommt.

Wird die Dichtung 3 vom Magnetventilträger 17 heruntergedrückt (siehe Fig. 12), kann die Luft bis zum Magnetventil gelangen. Der Magnetventilträger 17 sitzt in der Modulansteuerkassette 19 des Testmoduls 18 und wird indirekt durch die Schnapphaken am Modulträger 20, die in den Grundträger 2 einschnappen, gehalten. Ein Herausfedern des Magnetventilträgers 17 ist also nicht möglich.

Um das Zusammenspiel zwischen Dichtung 3 und Grundträger 2 zu erläutern, wird zur übersichtlicheren Anschauung vom Grundträger 2 nur der Luftkanal 21 dargestellt (siehe Fig. 13).

Nach der Montage liegt die passformgenaue Dichtung 3 auf Versteifungsrippen 25 und Kammerabgrenzungen 26 des Luftkanals 21.

Auf der Unterseite der Dichtung 3 befinden sich um die vier bogenförmigen Aussparungen herum vier dreieckige Noppen. Diese Noppen passen sich genau in die Aussparungen des Grundträgers 2 rund um die Kammern des Luftkanals 21 ein und sorgen so für die richtige Lage der Dichtung 3 im Grundträger 2.

Der Verschlussgummi 22 der Dichtung 3 ist durch seine Verbindungsstege 23 mit dem Rest der Dichtung 3 verbunden. Ein Verschlussgummianschlag 27 begrenzt die Dehnung der Verbindungsstege 23 bei Öffnung der Dichtung 3, um ein Überschreiten der maximalen Reißdehnung und folglich das Reißen der Verbindungsstege 23 zu vermeiden.

Das Motherboard 5 (siehe Fig. 14) stellt das elektrische Bussystem dar. Es wird mittels kleiner Dorne beim Einbauen in die Grundträger 2 zentriert und durch Rasthaken 10 an den Seiten fixiert (Fig. 3). Ein Motherboard 5 hat die Länge von vier Grundträgern 2. Jeder Grundträger 2 hat acht Steckplätze. Auf dem Motherboard 5 stehen im Vollausbau also 32 Steckplätze zur Verfügung. Jeder Steckplatz wird durch einen Steckverbinder 12 realisiert. Diese haben auf der Oberseite z. B. ein Rastermaß von 15 mm. Alle Versorgungsspannungen, sowie Mess- und Steuerleitungen stehen an den Kontakten der Steckverbinder 12 an.

Darüber hinaus ist mit der Art der Adressleitungsausführung eine eindeutige Steckplatzkodierung realisiert. Jedem Steckplatz ist eine von 32 'hartverdrahteten' Adressen zugeordnet. Die Motherboards 5 sind über spezielle Weiterschaltbaugruppen anreihbar. In diesen Baugruppen werden die jeweils nächsten 32 Adressen 'erzeugt'. Sie werden an Steckverbinder 14 auf der Unterseite des Motherboards 5 ange­ steckt; und zwar jeweils zwischen dem letzten Steckverbinder 14 des Motherboards n und dem ersten Steckverbinder 14 des Motherboards n + 1. Am ersten Steckverbinder 14 des ersten Motherboards 5 einer solchen 'Linie' 205 bzw. Reihe von Motherboards 5 (Mindestanzahl = 1, Höchstanzahl = 8) wird eine besondere Aufschaltbaugruppe - Liniensteuerung 204 genannt - benötigt. Diese Liniensteuerung 204 übernimmt die Vordekodierung der Linie 205 und Ansteuerung von Weiterschaltbaugruppen 210 und der Modulansteuerkassetten 19 (zu den Fig. 24 bis 27 später noch näher erklärt). Mit dieser Struktur ist es möglich, jede einzelne Modulansteuerkassette 19 gezielt zu adressieren und automatisch zu erkennen. Im Zusammenspiel mit dem Wissen um die Anordnung der Grundeinheiten 1 im Prüftisch 30 sowie einer individuellen Kennung der Modulansteuerkassetten 19 wird damit auch eine automatische Konfiguration der Steuereinheit 110 einschließlich einer benutzerfreundlichen Visualisierung ermöglicht.

Die Modulansteuerkassette 19 (Fig. 15) beinhaltet zwischen einer oberen Kassettenschale 31 und einer unteren Kassettenschale 36 eine elektronische Leiterkarte 32 sowie einen oder mehrere aufeinandergestapelte Magnetventilträger 17 und entsprechende Magnetventile 35. Der untere Steckverbinder 34 (Fig. 16) stellt beim Einsatz in den Grundträger 2 die elektrische Verbindung zum Motherboard 5 her. Die untere Spitze des Magnetventilträgers 17 dringt dabei in den Luftanschluss 4 in der Grundeinheit 1 ein und öffnet das dortige Ventilsystem. Die Luft wird zum angeschraubten Magnetventil 35 weitergeleitet und dort entsprechend der Steuerspannungen von der Leiterkarte 32 geschaltet. Es können sich bis zu drei Magnetventile 35 in einer Modulansteuerkassette 19 befinden. Eine obere Stiftleiste 33 stellt die Testpunkte (Testpunkttreiber 216) und elektrischen Ein- und Ausgänge 219, 218 zur Testmodulsteuerung dem Testmodul 18 zur Verfügung. Es ist neben den Testpins ein direkter Anschluss von mehreren Tastern und Leuchtmitteln möglich.

Die intelligente Steuerungslogik auf der Leiterkarte 32 erlaubt die dezentrale Übernahme von komplexen Steuerungsabläufen, wie sie bei aufwendigen Testmodulen 18 vorkommen, direkt für das angeschlossene Testmodul 18. Der zentrale Computer startet nur Aktionen und fragt die Ergebnisse ab - alles andere erledigt die Modulansteuerkassette 19 selbst. Sie ist universell einsetzbar und darüber hinaus für Spezialaufgaben programmierbar.

Die untere Kassettenschale 36 ist so ausgeformt, dass sie in den Modulträger 20 eingeschoben werden kann. Nuten 37 an beiden Seiten bieten dabei die Führung und haben ihre Entsprechung am Modulträger 20.

Die in den Fig. 17 bis 19 dargestellte Funktionseinheit setzt sich aus den drei Einheiten Grundeinheit 1, Modulansteuerkassette 19, Modulkopf 24 mit Modulkern 28 und Modulträger 20 zusammen. Der Modulträger 20 bildet zusammen mit einem Modulkern 28 mit seinen mechanischen und elektrischen Wirkelementen das Testmodul 18.

Die Grundeinheit 1 bildet die Basis, auf der sich alles aufbaut. Die Modulansteuerkassette 19 wird in das Testmodul 18 eingehängt. Die so entstandene Einheit wird an den Steckplätzen der Grundeinheit 1 dort eingeschoben und eingerastet, wo sie benötigt wird.

Um eine durchgehende Adaptionsfläche im Prüftisch 30 zu erhalten, werden die Grundeinheiten 1 nebeneinander auf einer geeigneten Konstruktion mittels der Befestigungsbohrungen 13 festgeschraubt (Fig. 20). Die zwischen den einzelnen Modulköpfen 24 entstehenden Lücken werden mittels Blindabdeckungen abgedeckt.

Durch das in jeder Hinsicht offene und flexible Konzept des Prüftisches 30 lassen sich problemlos Module integrieren, für die bisher aufwendige Sonderlösungen notwendig waren.

Damit die notwendigen elektrischen Tests an einem Prüfling vorgenommen werden können, wird eine Mess- und Generatoreinheit benötigt. Sie generiert die erforderlichen Messspannungen und - ströme und integriert die entsprechenden Messsysteme.

Durch das im Motherboard 5 befindliche durchgehende Bussystem aus Versorgungs- Steuer- und Messleitungen und die dezentrale Verteilung durch Multiplexer in der Modulansteuerkassette 19 ist es konsequent, die Mess- und Generatoreinheit direkt als ein Mess- und Generatormodul 29 an beliebiger Stelle in den Prüftisch 30 einzubauen und durch die gleichen Schnittstellen wie die Modulansteuerkassetten 19 mit dem Motherboard 5 zu verbinden (siehe Fig. 21). Die Versorgungsspannung wird genau wie die Steuersignale dem Bussystem entnommen. Der Messleitungsbus wird von der Einheit betrieben. Durch softwareunterstütze Auskoppelung von Mess- und Generatorleitung sowie der Testsonde zur Testpunktdiagnose auf die Frontplatte des Generators befinden sich diese dann dort, wo sie der Benutzer im manuellen Modus benötigt, nämlich auf der Prüftischoberfläche, und nicht mehr entfernt im externen Prüfgerät.

Darüber hinaus sind durch die besondere Topologie des Prüftisches 30 und das definierte System (Leitungslängen sind fix, alle Schnittstellen klar definiert, Geometrie für die Software erkennbar usw.) weitere besondere Mess- und Generatormodule 29 denkbar, die z. B. feine Kapazitätsunterschiede zwischen unterschiedlichen Kabelab­ schnitten messbar machen, da die Kabellängen im System bekannt und dadurch kompensierbar werden.

Besondere Prüfanforderungen auch nichtelektrischer Natur (zum Beispiel die Prüfung von Lichtwellenleiterverbindungen mittels LWL-Testmodul) können durch die flexible offene Architektur, sowie mechanisch als auch steuerungstechnisch leicht nachge­ rüstet werden.

Ebenso können Druck-, Stempel-, Scanner- und Entwertungsmodule leicht integriert werden.

Tastaturmodule für EIN/AUS, START/STOPP, usw. machen die Steuerung der Software für den Benutzer einfach vom Prüftisch 30 aus möglich und sind im Konzept einfach zu realisieren (siehe die Beispiele in Fig. 22 und 23).

Das Blockschaltbild des Prüftisches in Fig. 24 zeigt eine Übersicht über das Steuerungskonzept.

In einem Standard-Industriecomputer - Steuerrechner 201 - befindet sich eine Einsteckkarte 202, welche die parallelen Steuer- und Adressdatenleitungen des Computerbusses zuerst in ein serielles Kommunikationsprotokoll umformt. Mittels eines optoelektronischen Sendebausteins 206 auf der Einsteckkarte 202 wird das diesem Protokoll entsprechende serielle Signal über Lichtwellenleiter 203 ausgekoppelt und an den optoelektronischen Empfangsbaustein 207 der ersten Liniensteuerung 204 VE0 übertragen. Der Empfangsbaustein 207 konvertiert die Lichtsignale wieder in elektrische Impulse, die von der Elektronik weiterverarbeitet werden können. Dort werden die seriellen Datenpakete vorentschlüsselt, d. h. es werden nur Steuer-, Adress- und Datensignale in die Linie 205 weitergereicht, die für die Baugruppen der Linie 0 gedacht sind (siehe auch Fig. 27).

Bei Messanforderungen, welche die Linie 205 betreffen, werden zusätzlich zu den digitalen Signalen auch die Messleitungen über Relais 208 auf den Messbus 209 der Linie 205 zu Steckplätzen 211 durchgeschaltet (Fig. 27).

Der optoelektronische Sendebaustein 206 reicht die Datenpakete, die ihr Empfangsbaustein 207 aufgenommen hat, mittels Lichtwellenleiter 203 an die nächste Liniensteuerung 204 - die VE1 - weiter. Dieses Weiterreichen der Daten geht bis zur letzten Liniensteuerung 204 so weiter. Der Sendebaustein 206 der letzten VE 204 koppelt per Lichtwellenleiter 203 die Daten zurück zur Einsteckkarte 202 im Steuerrechner 201. Es handelt sich also um eine ringförmige serielle Datenübertragungsstrecke. Die Übertragung erfolgt bidirektional, das heißt, dass die Liniensteuerungen 204 auch Daten an den Steuerrechner 201 zurücksenden können. Da die Übertragungswege durch Lichtwellenleitungen nichtelektrisch realisiert sind, werden elektrische Störgrößen, wie sie in Industrieumgebung häufig vorkommen, ausgeschaltet. Die Folge ist eine störsichere, sehr schnelle Datenübertragung.

Eine Linie 205 besteht aus einer Liniensteuerung 204 (VE), den - über Weiterschaltbaugruppen 210 (WT) - aneinandergekoppelten Motherboards 5 und aus allen in diese Motherboards 5 eingesteckten Modulansteuerkassetten 19. Eine Linie 205 kann maximal die Steckplätze 211 von acht voll mit Steckverbindern 12 bestückten Motherboards 5 adressieren.

Jedes Motherboard 5 hat (voll bestückt) Steckplätze 211 für 32 Modulansteuerkassetten 19. Daraus folgt, dass pro Linie 205 8 . 32 = 256 Steckplätze 211 existieren. Da an die Licht­ wellenleiterkommunikation maximal 16 Liniensteuerungen 204 anschließbar sind, sind im Prüftisch 30 mit einem Steuerrechner 201 bis zu 4096 Steckplätze 211 verfügbar.

Auf dem Motherboard 5 befinden sich die elektrischen Leiterzüge zur Weiterleitung der Versorgungsspannung, der serielle Daten, der Steuersignale, der Messspannungen und der Adressinformationen.

Durch die Art der Adressleitungsausführung auf dem Motherboard 5 wird eine eindeutige Steckplatzkodierung realisiert. Jedem Steckplatz 211 eines Motherboards 5 ist eine von 32 'hartverdrahteten' Adressen zugeordnet. Diese Kodie­ rungsinformation wird von der Adressdekodierlogik auf den Modulansteuerkassetten 19 erkannt und zugeordnet. Die Daten auf der seriellen Datenleitung werden zwar zu allen Modulansteuerkassetten 19 übertragen, aber nur von der Modulansteuerkassette 19 mit der richtigen Adresse ausgewertet. Die Motherboards 5 sind über die Weiterschaltbaugruppen 210 (siehe Fig. 26) anreihbar. Entsprechend den 32 Steckplätzen 211 des Motherboards 5 werden in den Weiterschaltbaugruppen 210 die jeweils nächsten 32 Adressen 'erzeugt'. Sie werden an Steckverbinder 14 auf der Unterseite des Motherboards 5 angesteckt; und zwar jeweils zwischen dem letzten Steckverbinder 14 des Motherboards 5 n und dem ersten Steckverbinder 14 des Motherboards 5 n + 1. Am ersten Steckverbinder 14 des ersten Motherboards 5 einer solchen Linie 205 befindet sich die erwähnte Liniensteuerung 204.

Mit dieser Struktur ist es möglich jede einzelne Modulansteuerkassette 19 gezielt zu adressieren und automatisch zu erkennen. Wenn - mit Hilfe einer Konfigurationssoftware - der Steuerung bekannt gemacht wird, wie die Linien 205 im Prüftisch 30 physikalisch angeordnet sind, lässt sich - im Zusammenspiel mit der individuellen Kennung der Modulansteuerkassetten 19 - eine automatische Konfiguration der Testereinheit einschließlich einer benutzerfreundlichen Visualisierung ermöglichen.

Die Modulansteuerkassette 19 hat die Aufgabe, alle Funktionen, die zum Betreiben eines Testmoduls 18 im Prüftisch 30 notwendig sind, zur Verfügung zu stellen.

Dazu befinden sich digitale und analoge Schaltungselemente auf der Leiterkarte 32 der Modulansteuerkassette 19. Das Blockschaltbild in Fig. 25 zeigt die einzelnen Baugruppen.

Über den Steckverbinder 34 wird die Modulansteuerkassette 19 mit dem Motherboard 5 verbunden.

Daten- und Steuerleitungen sowie die Adressinformation werden zum Logikteil 212 der Modulansteuerkassette 19 geleitet. Dort erfolgt die Dekodierung der Signale und die logische Weiterverarbeitung gemäß den Anforderungen durch das Testmodul 18.

Um flexibel auf spezielle Anforderungen an die Ablaufsteuerung für Testmodule 18 reagieren zu können, wird sie über einen programmierbaren Mikrocontroller 213 in der Modulansteuerkassette 19 realisiert. Die Programme für diesen Mikrocontroller 213 können über einen Programmiermodus vom Steuerrechner 201 in den Mikrocontroller 213 übertragen werden.

Alle digitalen Ein- und Ausgänge - bezogen auf das Testmodul 18 - werden vom Logikteil 212 erzeugt bzw. ausgewertet.

Über Treiberbausteine 214 angesteuerte Relais schalten bis zu drei Magnetventile 215, über welche die entsprechend den Aufgaben angeschlossenen pneumatischen Bauelemente 217 wie Zylinder, Vakuumerzeuger, etc. mit Luft versorgt werden.

Weitere Treiberbausteine schalten Ausgänge 218, mit denen Leuchtmittel (Lampen, LED) oder anderes angesteuert werden können.

Eingangsschaltungen 219 nehmen Signale von Tastern, Sensoren, und ähnlichen Gebern entgegen.

Der Messbus 209, welcher ebenfalls über den Steckverbinder 34 auf die Modulansteuerkassette 19 kommt, wird auf der Modulansteuerkassette 19 zu den 32 Testpunkttreibern 216 geleitet. Diese analogen Treiber werden gemäß der Messanforderungen angesteuert. Die Testpunktmatrix befindet sich also für jedes Testmodul 18 in der zugehörigen Modulansteuerkassette 19.

In der Modulansteuerkassette 19 befinden sich z. B. auch Anschlüsse und Vorkehrungen zum Anschluss eines Speicherbausteins 220, der sich im Testmodul 18 selbst befinden kann und der Informationen über das Testmodul 18 selbst enthält.

Bezugszeichenliste

1

Grundeinheit

2

Grundträger

3

Dichtung

4

Luftanschluss

5

Motherboard

6

Luftschlauchsteckverbinder

7

Zentrierkontour

8

Verbindungsbohrungen

9

Rasthaken

10

Rasthaken

11

Durchbrüche

12

Steckverbinder

13

Befestigungsbohrungen

14

Steckverbinder

15

Mündungen (des Luftkanals (

21

))

16

Führungsschienen

17

Magnetventilträger

18

Testmodul

19

Modulansteuerkassette

20

Modulträger

21

Luftkanal

22

Verschlussgummi

23

Verbindungsstege

24

Modulkopf

25

Versteifungsrippen

26

Kammerabgrenzungen

27

Verschlussgummianschlag

28

Modulkern

29

Mess- und Generatormodul

30

Prüftisch

31

Obere Kassettenschale

32

Leiterkarte

33

Stiftleiste

34

Steckverbinder

35

Magnetventil

36

Untere Kassettenschale

37

Nuten

101

Testmodul

102-104

Verbindungswege

105

Leiterkarte

106

Testpunkte

107

Steuereinheit

109

Pneumatischer Verteiler

110

Steuereinheit

111

Elektrischer Bus

112

Steckverbinder

113

Pneumatischer Bus

201

Steuerrechner

202

Einsteckkarte

203

Lichtwellenleiter

204

Liniensteuerung

205

Linie

206

Sendebaustein

207

Empfangsbaustein

208

Relais

209

Messbus

210

Weiterschaltbaugruppe

211

Steckplätze

212

Logikteil

213

Mikrocontroller

214

Treiberbaustein

215

Magnetventile

216

Testpunkttreiber

217

pneumatische Bauelemente

218

Ausgänge

219

Eingangsschaltung

220

Speicherbaustein

Claims (19)

1. Verfahren zum Prüfen von Kabelbäumen unter Verwendung eines programmierbaren Steuerrechners, eines Prüftisches und mit Steckverbindern des Kabelbaumes verbindbaren Testmodulen, die mit entsprechenden, ein Kontaktierfeld aufweisenden Aufnahmekontouren ausgerüstet, auf dem Prüftisch anzuordnen und mit dem Steuerrechner und einer Pneumatikzuleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen und pneumatischen Funktionen, die zum Betreiben eines Testmoduls notwendig sind, für jedes Testmodul jeweils durch eine dezentrale intelligente Modulsteuereinheit realisiert werden, die einerseits mit dem jeweiligen Testmodul und andererseits mit dem Steuerrechner sowie der Pneumatikzuleitung verbunden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung für die Testpunkte im Gegensteckverbinder der Testmodule in der jedem Testmodul zugeordneten Modulansteuereinheit verwaltet wird.

3. Einrichtung zum Prüfen von Kabelbäumen unter Verwendung eines programmierbaren Steuerrechners (201, 110), eines Prüftisches (30) und mit Steckverbindern des Kabelbaumes verbindbaren, mit entsprechenden Gegensteckverbindern ausgerüsteten Testmodulen (18), die auf dem Prüftisch (30) anzuordnen und mit dem Steuerrechner (210, 110) und einer Pneumatikzuleitung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerrechner (201, 110) über einen Datenbus und die Pneumatikzuleitung über einen pneumatischen Bus mit intelligenten Modulansteuereinheiten verbunden ist, die die elektrische und pneumatische Ansteuerung des jeweiligen Testmoduls (18) übernehmen.

4. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuereinheit nach Art eines Einschubes in einer Modulansteuerkassette (19) angeordnet ist.

5. Prüfeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuereinheit mit einem Testmodul (18) durch eine Steckverbindung (33) verbunden ist.

6. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuereinheit mit dem Datenbus und dem pneumatischen Bus durch eine Steckverbindung verbunden ist.

7. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbus und der pneumatische Bus Teil einer Grundeinheit (1) sind, auf die eine Modulansteuerkassette (19) aufsteckbar ist.

8. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundeinheit (1) aus einem Grundträger (2), einem Luftverteiler (21) und einem Motherboard (5) besteht.

9. Prüfeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Grundeinheiten (1) mit elektrischen und pneumatischen Verbindern anreihbar sind.

10. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuerkassette (19) mit dem Grundträger (2) einrastbar verbunden ist.

11. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuerkassette (19) an am Grundträger (2) angeformten Führungsschienen (16) geführt ist.

12. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuerkassette (19) mit einem Luftanschluss versehen ist, der über eine Dichtung (3) mit dem Luftverteiler (21) der Grundeinheit (1) verbindbar ist, wobei die Dichtung (3) selbstverschließende Ventilen enthält.

13. Prüfeinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (3) mit pfropfenförmigen, jeweils gegen einen Ventilsitz im Luftanschluss der Modulansteuerkassette (19) dichtenden Verschlüssen versehen ist, die beim Aufstecken einer Modulansteuerkassette (19) auf den Grundträger (2) durch den Druck eines den Ventilsitz durchgreifenden Luftführungsanschlusses mindestens einen Luftdurchlass freigeben.

14. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich in der Modulansteuerkassette (19) mindestens ein Magnetventil (35) befindet.

15. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbus ein bidirektionaler serieller Bus ist.

16. Prüfeinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenbus zu einem Ring geschlossen ist.

17. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulansteuereinheit über einen Mikrokontroller (213) verfügt.

18. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mess- und Generatoreinheit als ein Modul (29) ausgebildet ist.

19. Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedieneinheit als Modul ausgebildet ist.