DE10144322A1

DE10144322A1 - Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung

Info

Publication number: DE10144322A1
Application number: DE2001144322
Authority: DE
Inventors: Eckbert Schwager; Martin Stier; Fred Hacklaender
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2003-03-27
Also published as: EP1291984A1; JP2003086323A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung, bei dem wenigstens eine elektrische Leitung in eine Schneidklemme eingepreßt wird, werden die während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses auftretenden Kräfte ermittelt und mittels einer Auswerteeinheit der sich über der Zeit und/oder dem Fügeweg ergebende Kraftverlauf als Prozeß-Istkurve mit wenigstens einer Prozeß-Sollkurve verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Gut- oder Schlecht-Meldung abgegeben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung.

Eine Prozeßüberwachung beim Vercrimpen von Leitung und FPC/FFC- Produkten (FPC = flexible printed circuits) ist seit Jahren üblich. Sie wird flächendeckend eingesetzt, um die Qualität der betreffenden Crimpprozesse sicherzustellen und Verarbeitungsfehler auszuschließen.

Bei der Herstellung von Schneidklemm- oder IDC-Verbindungen (IDC = insulation displacement connection) wird bis heute entsprechend der Normen DIN/EN 60352/IEC 352/IEC 60352 nur die durch die Gehäusedeckelgeometrie vorgegebene Leitungsposition als Qualitätskriterium definiert und eventuell die Position der Leitungsenden überwacht. Dadurch werden nun aber solche Verarbeitungsfehler wie z. B.

- Leitungen nicht in der richtigen. Position,
- Leitungen zu tief eingepreßt,
- defekte Verschleißteile und
- falsche/fehlende Leitung

nicht identifiziert.

IDC-Steckverbindungen können eine unterschiedliche Anzahl von Kontakten besitzen. Die elektrische Verbindung dieser Kontakte mit den betreffenden Leitungen wird durch Einpressen in die jeweilige Schneidklemme hergestellt. Dabei wird das Isolationsmaterial der Leitungen von den Flanken oder Schneiden der Kontakte eingeschnitten und verdrängt, und die Kupferlitzen werden durch die Federwirkung der Schneidklemmen bzw. deren Schneiden oder Flanken dauerhaft eingeklemmt.

Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, daß eine zuverlässige Fehlererkennung gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung, bei dem wenigstens eine elektrische Leitung in eine Schneidklemme eingepreßt wird, wobei die während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses auftretenden Kräfte ermittelt und mittels einer Auswerteeinheit der sich über der Zeit und/oder dem Fügeweg ergebende Kraftverlauf als Prozeß-Istkurve mit wenigstens einer Prozess-Sollkurve verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Gut- oder Schlecht-Meldung abgegeben wird.

Aufgrund dieser Ausgestaltung ist auch bezüglich der Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung eine optimale Überwachung auf eventuelle Verarbeitungsfehler möglich.

Dabei wird in den Einpreß- bzw. Fügeprozeß vorzugsweise eine entsprechende Kraft- und/oder Wegesensorik eingebracht, um die sich während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses ergebenden Kräfte bzw. Wege zu erfassen, wobei die von der Sensorik gelieferten Meßwerte der Auswerteeinheit zugeführt werden, um daraus die Prozeß-Istkurve zu ermitteln.

Über eine jeweilige Prozeß-Istkurve wird vorzugsweise der jeweilige Einpreß- bzw. Fügeprozeß vollständig überwacht, d. h. es erfolgt vorzugsweise eine Überwachung dieses Prozesses vom Anfang bis zum Schluß.

Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird einer jeweiligen Prozeß-Istkurve ein prozeßspezifischer Toleranzbereich zugewiesen und eine Schlecht- oder Fehlermeldung nur dann abgegeben, wenn die ermittelte Prozeß-Istkurve zumindest im wesentlichen außerhalb dieses Toleranzbereiches liegt. Bei der Bemessung der Toleranzbereiche können insbesondere die jeweils zulässigen Prozeßschwankungen berücksichtigt werden.

Eine jeweilige Prozeß-Sollkurve wird vorzugsweise vorab in der Auswerteeinheit gespeichert.

Anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs können beispielsweise Fehler im Einpreß- bzw. Fügeprozeß, Materialfehler, ein jeweiliger Werkzeugbruch oder entsprechende Defekte der Einpreß- bzw. Fügeeinrichtung, Kontaktierungsfehler und alle weiteren signifikanten Fertigungs- oder Produktfehler erfaßt werden.

Die Leitungen können sowohl einzeln als auch gleichzeitig eingepreßt werden. Aus ökonomischen Gesichtspunkten werden vorzugsweise möglichst alle Leitungen einer jeweiligen Steckverbindung gleichzeitig eingepreßt.

Das Einpressen kann insbesondere durch ein Einpreßwerkzeug oder das Fügen oder Zuklappen der Abdeckklappe des betreffenden Steckerteils erfolgen.

Als Leitungsmaterial können sowohl einzelne Leitungen als auch aufgereihte Leitungen wie z. B. Flachleitungen, Stegleitungen und/oder dergleichen verwendet werden.

Die Kräfte können durch wenigstens einen in den Kraftfluß eingebrachten Kraftsensor ermittelt werden, der einen zur jeweiligen Kraft proportionalen Meßwert liefert. Die Erfassung der Kraftwerte erfolgt je nach benötigter Präzision durch einen oder mehrere in den Kraftfluß eingebrachte Kraftsensoren.

Entsprechend werden die Fügewege durch wenigstens einen vorzugsweise an der betreffenden Fügeeinheit angebrachten Wegsensor ermittelt, der einen zum jeweiligen Fügeweg proportionalen Meßwert liefert.

Bei zeitlich instabiler Fügebewegung wird die Prozeß-Istkurve vorzugsweise durch den sich über dem Fügeweg ergebenden Kraftverlauf gebildet.

In der Auswerteeinheit können vorab mehrere Prozeß-Sollkurven mit zugewiesenen prozeßspezifischen Toleranzbereichen gespeichert werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines IDC- Steckers mit zugeordneten Schneidklemmen, in die elektrische Leitungen eingepreßt sind,
Fig. 2 den Vorgang des Einpressens der Leitungen in die Schneidklemmen,
Fig. 3 eine Skizze zur Darstellung des Arbeitsprinzips der Überwachung des Einpreß- bzw. Fügeprozesses,
Fig. 4 die nach einem Einlernen erhaltene Prozeß-Sollkurve mit zugewiesenen Toleranzbereichen und
Fig. 5 eine außerhalb der Toleranzbereiche liegende fehlerhafte Prozeß-Istkurve.
Fig. 1 zeigt in schematischer perspektivischer Darstellung einen IDC- Stecker 10. Dieser IDC-Stecker 10 ist mit Schneidklemmen 12 versehen, in die zur Herstellung einer jeweiligen Schneidklemmverbindung (IDC = insulation displacement connection) elektrische Leitungen 14 eingepreßt werden.
Die betreffende Steckverbindung kann grundsätzlich eine unterschiedliche Anzahl von Kontakten bzw. Schneidklemmen 12 besitzen.
Wie sich insbesondere auch aus der Fig. 2 ergibt, wird die elektrische Verbindung der Kontakte mit den Leitungen 14 durch Einpressen der Leitungen 14 in die Schneidklemmen 12 hergestellt. Dabei wird das Isolationsmaterial der Leitungen 14 von den Schneiden oder Flanken der Schneidklemmen 12 eingeschnitten und verdrängt, und die freigelegten Kupferlitzen werden durch die Federwirkung dieser Flanken dauerhaft eingeklemmt.
Die Leitungen 14 können einzeln oder gleichzeitig eingepreßt werden. Aus ökonomischen Gesichtspunkten werden in der Regel möglichst alle Leitungen 14 einer jeweiligen Steckverbindung gleichzeitig eingepreßt. Das Einpressen kann sowohl durch ein Einpreßwerkzeug 16 als auch durch das Fügen oder Zuklappen einer Abdeckklappe des IDC-Steckers 10 erfolgen.
Als Leitungsmaterial können sowohl einzelne Leitungen 14 als auch aufgereihte Leitungen wie z. B. Flachleitungen, Stegleitungen und/oder dergleichen verwendet werden.
Fig. 3 zeigt in rein schematischer Darstellung das Arbeitsprinzip der Überwachung des Einpreß- bzw. Fügeprozesses.
Danach werden die während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses auftretenden Kräfte ermittelt und mittels einer Auswerteeinheit 18 der sich über der Zeit t und/oder dem Fügeweg l ergebende Kraftverlauf als Prozeß- Istkurve 20 mit wenigstens einer Prozeß-Sollkurve 22 (vgl. auch Fig. 4) verglichen, um in Abhängigkeit von diesem Vergleich insbesondere eine Gut- oder Schlechtmeldung abzugeben.
Es kann somit beispielsweise ausgehend von einer beim Einfügen der Leitungen 14 entstehenden, der Fügekraft proportionalen produkttypischen Kraft/Weg-Kurve eine erlernte Prozeßkurve gebildet werden, die in der Auswerteeinheit 18 für einen Vergleich mit weiteren Prozeßkurven genutzt werden kann. Dabei können bei der Abgabe einer entsprechenden Gut- oder Schlechtmeldung zulässige Prozeßschwankungen mit berücksichtigt werden, wie dies in der Fig. 3 durch die Prozeßtoleranz 24 angedeutet ist, innerhalb der die Prozeß-Sollkurve 20 liegen muß.
Die Erfassung der Kraftwerte erfolgt je nach benötigter Präzision durch einen oder mehrere in den Kraftfluß eingebrachte Kraftsensoren 26.
Ist die Fügebewegung zeitstabil, so kann die Prozeß-Istkurve 20 durch den sich über der Zeit t ergebenden Kraftverlauf gebildet werden.
Ist die Fügebewegung dagegen seitlich instabil, so wird die Prozeß- Sollkurve 22 durch den sich über dem Fügeweg l ergebenden Kraftverlauf gebildet. In diesem Fall wird wenigstens ein Wegsensor 28 so an die Fügeeinheit angebracht, daß die erhaltenen Meßwerte proportional zur Fügebewegung sind.
In den Einpreß- bzw. Fügeprozeß kann also eine entsprechende Kraft- und/oder Wegesensorik 26 bzw. 28 eingebracht werden, um die sich während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses ergebenden Kräfte bzw. Wege zu erfassen. Die von dieser Sensorik 26 bzw. 28 gelieferten Meßwerte werden der Auswerteeinheit 18 zugeführt, um daraus die Prozeß-Istkurve 20 zu ermitteln.
Die Auswerteeinheit 18 ist so ausgelegt, daß eine oder mehrere Prozeß- Sollkurven 22 gespeichert und mit prozeßspezifischen Toleranzbereichen versehen werden können (vgl. insbesondere auch Fig. 4).
Entsprechende Verarbeitungsfehler verändern nun die Prozeß-Istkurve 20 so, daß die Toleranzbereiche 24 verlassen werden (vgl. Fig. 5), woraufhin eine Fehlermeldung veranlaßt oder signalisiert werden kann.
Fig. 4 zeigt die nach dem Anlernen erhaltene Prozeß-Sollkurve 22 mit zugewiesenen Toleranzbereichen 24.
In Fig. 5 ist eine außerhalb der Toleranzbereiche 24 liegende, beispielsweise aufgrund von Fertigungsfehlern fehlerhafte Prozeß-Istkurve 20 dargestellt.
Mit dem Einbringen der Sensorik 26, 28 in den IDC-Fügeprozeß ist eine 100%ige Kurvenerfassung möglich. Anhand des in der Auswerteeinheit 18 (vgl. Fig. 3) durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs können dann beispielsweise Fehler im Einpreß- bzw. Fügeprozeß, Materialfehler, ein jeweiliger Werkzeugbruch bzw. entsprechende Defekte der Einpreß- bzw. Fügeeinheit, Kontaktierungsfehler sowie alle weiteren signifikanten Fertigungs- oder Produktfehler erfaßt werden. Bezugszeichenliste 10 IDC-Stecker
12 Schneidklemme
14 elektrische Leitung
16 Einpreßwerkzeug
18 Auswerteeinheit
20 Prozeß-Istkurve
22 Prozeß-Sollkurve
24 Prozeßtoleranz, Toleranzbereiche
26 Kraftsensor, Kraftsensorik
28 Wegsensor, Wegsensorik
l Fügeweg
t Zeit

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Schneidklemmverbindung, bei dem wenigstens eine elektrische Leitung (14) in eine Schneidklemme (12) eingepreßt wird, wobei die während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses auftretenden Kräfte ermittelt und mittels einer Auswerteeinheit (18) der sich über der Zeit (t) und/oder dem Fügeweg (l) ergebende Kraftverlauf als Prozeß-Istkurve (20) mit wenigstens einer Prozess-Sollkurve (22) verglichen und in Abhängigkeit von diesem Vergleich eine Gut- oder Schlecht-Meldung abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Einpreß- bzw. Fügeprozeß eine entsprechende Kraft- und/oder Wegesensorik (26 bzw. 28) eingebracht wird, um die sich während des Einpreß- bzw. Fügeprozesses ergebenden Kräfte bzw. Wege zu erfassen, und daß die von der Sensorik (26, 28) gelieferten Meßwerte der Auswerteeinheit zugeführt werden, um daraus die Prozeß-Istkurve (20) zu ermitteln.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über eine jeweilige Prozeß-Istkurve (20) der jeweilige Einpreß- bzw. Fügeprozeß vollständig überwacht wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer jeweiligen Prozeß-Istkurve (20) ein prozeßspezifischer Toleranzbereich (24) zugewiesen wird und eine Schlecht- oder Fehlermeldung nur dann abgegeben wird, wenn die ermittelte Prozeß- Istkurve (20) zumindest im wesentlichen außerhalb dieses Toleranzbereichs (24) liegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozess-Sollkurve (22) vorab in der Auswerteeinheit (18) gespeichert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Fehler im Einpreß- bzw. Fügeprozeß erfaßt werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Materialfehler erfaßt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs ein Werkzeugbruch bzw. entsprechende Defekte der Einpreß- bzw. Fügeeinheit erfaßt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Kontaktierungsfehler erfaßt werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anhand des durchgeführten Prozeßkurvenvergleichs Fertigungs- oder Produktfehler erfaßt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elektrische Leitungen (14) gleichzeitig in die jeweiligen Schneidklemmen (12) eingepreßt werden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen mittels eines Einpreßwerkzeugs (16) erfolgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einpressen durch das Fügen oder Zuklappen einer Abdeckklappe des betreffenden Steckerteils (10) erfolgt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitungsmaterial einzelne Leitungen (14) verwendet werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Leitungsmaterial aufgereihte Leitungen (14) wie z. B. Flachleitungen, Stegleitungen und/oder dergleichen verwendet werden.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kräfte durch wenigsten einen in den Kraftfluß eingebrachten Kraftsensor (26) ermittelt werden, der einen zur jeweiligen Kraft proportionalen Meßwert liefert.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügewege durch wenigstens einen vorzugsweise an der betreffenden Fügeeinheit angebrachten Wegsensor (28) ermittelt werden, der einen zum jeweiligen Fügeweg proportionalen Meßwert liefert.

18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeß-Istkurve (20) bei zeitlich instabiler Fügebewegung durch den sich über dem Fügeweg ergebenden Kraftverlauf gebildet wird.

19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit (18) vorab mehrere Prozess-Sollkurven (22) mit zugewiesenen prozeßspezifischen Toleranzbereichen (24) gespeichert werden.