DE102018206273B4 - Measuring instrument for measuring a normal force acting on an electrical contact and a method for this - Google Patents
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Abstract
Messinstrument (1) zur Messung einer auf wenigstens eine Kontaktstelle (81) eines elektrischen Kontakts (78) wirkenden Normalkraft (N), mit mindestens zwei nebeneinander verlaufenden Messarmen (2, 2'), wobei wenigstens ein Messarm (2, 2') zumindest an der wenigstens einen Kontaktstelle (81) mit zumindest einem Normalkraftsensor (12) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Messinstrument (1) einen zwischen die Messarme (2, 2') in einer Einführrichtung (E) im Wesentlichen senkrecht zur Normalkraft (N) einführbaren Schieber (4) aufweist.Measuring instrument (1) for measuring a normal force (N) acting on at least one contact point (81) of an electrical contact (78), with at least two measuring arms (2, 2 ') running next to one another, with at least one measuring arm (2, 2') at least is provided with at least one normal force sensor (12) at the at least one contact point (81), characterized in that the measuring instrument (1) has a position between the measuring arms (2, 2 ') in an insertion direction (E) essentially perpendicular to the normal force (N ) has insertable slide (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Messinstrument zur Messung einer auf zumindest eine Kontaktstelle eines elektrischen Kontakts wirkenden Normalkraft, mit wenigstens zwei nebeneinander verlaufenden Messarmen, wobei wenigstens ein Messarm zumindest an der Kontaktstelle mit einem Normalkraftsensor versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung einer auf wenigstens einer Kontaktstelle eines elektrischen Kontakts wirkenden Normalkraft.The invention relates to a measuring instrument for measuring a normal force acting on at least one contact point of an electrical contact, with at least two measuring arms running next to one another, at least one measuring arm being provided with a normal force sensor at least at the contact point. The invention also relates to a method for measuring a normal force acting on at least one contact point of an electrical contact.
Die Messung einer Normalkraft ist insbesondere bei Steckverbindungen von Steckern mit deren Gegenstecker von Bedeutung. Die Normalkraft bezeichnet die Kraft, die ein Stecker an einer oder mehreren Kontaktstellen auf den elektrischen Kontakt des Gegensteckers senkrecht zur Längsrichtung des elektrischen Kontaktes, das heißt senkrecht zur Steckrichtung, ausübt. Eine zu hohe Normalkraft führt zu einer höheren Reibkraft, höheren Einsteckkraft und damit zu einer geringen Lebensdauer des Steckers. Eine zu geringe Normalkraft hat einen lockeren Kontakt zur Folge. Der zu lockere Kontakt kann dazu führen, dass Reibkorrosion auftritt sowie dass vorhandene Korrosions-, Absorptions- und/oder Verschmutzungsschichten nicht durchdrungen werden können, was zu einer schlechten Verbindung zwischen dem Stecker und dem Gegenstecker führen kann. Die Normalkraft die auf den elektrischen Kontakt wirkt kann von Kontaktstelle zu Kontaktstelle unterschiedlich hoch sein. Daher ist es wichtig, die an den einzelnen Kontaktstellen auf den elektrischen Kontakt wirkenden Normalkräfte zu prüfen, um eine uneingeschränkte Funktionsfähigkeit des Steckers zu gewährleisten. Vorzugsweise werden diese Stecker produktionsbegleitend zusätzlich zur 100%igen optischen Kontrolle auf Normalkraft geprüft, um diese zertifiziert auszuliefern. So werden Fehler in den Produktionslinien früh und sofort erkannt, wodurch die Anzahl der fehlerhaften Stecker verkleinert ist und das Risiko vermindert ist, dass fehlerhafte Ware an Kunden ausgeliefert wird. Weiterhin können Toleranzfenster der optischen Kontrolle aufgeweitet werden, um die Produktivität zu erhöhen.The measurement of a normal force is particularly important in the case of plug connections between plugs and their mating plugs. The normal force denotes the force that a connector exerts at one or more contact points on the electrical contact of the mating connector perpendicular to the longitudinal direction of the electrical contact, that is, perpendicular to the plug-in direction. Too high a normal force leads to a higher frictional force, higher insertion force and thus to a short service life of the connector. Too little normal force results in loose contact. The contact that is too loose can lead to fretting corrosion and that existing layers of corrosion, absorption and / or contamination cannot be penetrated, which can lead to a poor connection between the plug and the mating plug. The normal force that acts on the electrical contact can vary from contact point to contact point. It is therefore important to check the normal forces acting on the electrical contact at the individual contact points in order to ensure that the plug is fully functional. These plugs are preferably checked for normal force during production, in addition to a 100% visual inspection, in order to deliver them certified. Errors in the production lines are recognized early and immediately, which means that the number of faulty plugs is reduced and the risk of faulty goods being delivered to customers is reduced. Furthermore, tolerance windows for the optical control can be widened in order to increase productivity.
Ein Messsystem für die Messung von Kräften, etwa von Federkräften in Steckverbindungen, ist beispielsweise in der
In der
Weitere Kontaktsensoren sind in der
In der
Die
In der
In einem bisherigen Verfahren zur Messung der Normalkraft wird ein Messinstrument mit in etwa den gleichen Dimensionen des elektrischen Kontaktes eines Gegensteckers in einen Stecker eingeführt, wobei der Gegenstecker zumindest mit einem kraft- oder drucksensitiven Normalkraftsensor versehen ist. Das Einstecken des Messinstruments führt jedoch zu einem Abrieb und Verschleiß der Kontaktstellen des Steckers und des Messinstruments. Je nach Bauform wird die Steckspur dabei von dem Normalkraftsensor registriert und kann zu einer Ungenauigkeit bei der Auswertung der Messergebnisse führen.In a previous method for measuring the normal force, a measuring instrument with approximately the same dimensions as the electrical contact of a mating connector is inserted into a connector, the mating connector being provided with at least one force- or pressure-sensitive normal force sensor. However, the insertion of the measuring instrument leads to abrasion and wear of the contact points of the plug and the measuring instrument. Depending on the design, the insertion track is registered by the normal force sensor and can lead to inaccuracy in the evaluation of the measurement results.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Messinstrument und ein Verfahren zu schaffen, durch das die Normalkraft an einer Kontaktstelle eines Steckers, insbesondere an einer Vielzahl von Kontaktstellen, einfacher, kostengünstiger und genauer gemessen werden kann.It is therefore the object of the invention to create a measuring instrument and a method by means of which the normal force at a contact point of a plug, in particular at a large number of contact points, can be measured more simply, more cost-effectively and more accurately.
Die Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung dadurch gelöst, indem das Messinstrument zumindest einen zwischen die Messarme in einer Einführrichtung einführbaren Schieber aufweist.The object is achieved by the present invention in that the measuring instrument has at least one slide that can be inserted between the measuring arms in an insertion direction.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren umfasst folgende Schritte:
- - Einstecken zweier Messarme in den zu prüfenden Stecker;
- - Einschieben eines Schiebers zwischen die Messarme;
- - Messen der Normalkraft an zumindest einer mit zumindest einem Normalkraftsensor versehenen Kontaktstelle eines Messarms.
- - Inserting two measuring arms into the connector to be tested;
- - inserting a slide between the measuring arms;
- - Measuring the normal force at at least one contact point of a measuring arm provided with at least one normal force sensor.
Durch die erfindungsgemäße Lösung können die Messarme mit geringem oder auch keinen Reibwiderstand in den Stecker eingesteckt werden. Dadurch verringert sich der Verschleiß des Steckers und er weist somit keine Gebrauchsspuren durch die Prüfung auf. Des Weiteren wird von dem zumindest einem Normalkraftsensor keine Steckspur aufgenommen. Durch den zwischen die Messarme einführbaren Schieber können die mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Härte, und die Dimensionen des elektrischen Kontakts eines Gegensteckers simuliert werden. Dadurch ist eine einfache, kostengünstige und genaue Messung der Normalkräfte, die auf einen elektrischen Kontakt eines Gegensteckers wirken würden, möglich.With the solution according to the invention, the measuring arms can be plugged into the plug with little or no frictional resistance. This reduces the wear and tear on the plug and shows no signs of use due to the test. Furthermore, no insertion track is recorded by the at least one normal force sensor. The slide that can be inserted between the measuring arms can be used to simulate the mechanical properties, such as the hardness, and the dimensions of the electrical contact of a mating connector. This enables a simple, inexpensive and precise measurement of the normal forces that would act on an electrical contact of a mating connector.
Im Folgenden werden vorteilhafte Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen beschrieben, die beliebig miteinander kombiniert werden können.In the following, advantageous developments and refinements are described which can be combined with one another as required.
Der Stecker, wie er hier benutzt wird, kann sowohl männliche als auch weibliche Steckerformen betreffen.The plug as used here can apply to male as well as female plug shapes.
Der elektrische Kontakt, wie er hier verwendet wird, kann sowohl männliche als auch weibliche elektrische Kontaktformen betreffen.The electrical contact as used here can relate to both male and female forms of electrical contact.
Der Stecker kann insbesondere ein Buchsenkontakt sein und der elektrische Kontakt des Gegensteckers kann insbesondere ein Kontaktstift sein. Das Messinstrument kann zumindest in einem im Stecker eingesteckten Messabschnitt bei eingeschobenem Schieber die Dimensionen und Form des Kontaktstifts simulieren, damit eine genaue und repräsentative Messung der auf den Kontaktstellen wirkenden Normalkräfte erfolgen kann. Dabei können die Kontaktstellen des elektrischen Kontakts den Kontaktstellen der Messarme entsprechen. Der Kontaktstift kann einen rechteckigen, quadratischen, elliptischen oder runden Querschnitt aufweisen. The plug can in particular be a socket contact and the electrical contact of the mating connector can in particular be a contact pin. The measuring instrument can simulate the dimensions and shape of the contact pin at least in a measuring section plugged into the plug with the slide inserted so that an accurate and representative measurement of the normal forces acting on the contact points can take place. The contact points of the electrical contact can correspond to the contact points of the measuring arms. The contact pin can have a rectangular, square, elliptical or round cross section.
Der Messabschnitt kann bei eingeführtem Schieber den gleichen Querschnitt des Kontaktstiftes aufweisen.When the slide is inserted, the measuring section can have the same cross section as the contact pin.
Der zumindest eine Normalkraftsensor kann ein piezoelektrischer oder piezoresistiver Sensor sein, der an zumindest einen Messarm angeordnet ist. Der Sensor kann die auf den Sensor wirkende Normalkraft direkt in ein elektrisches Signal umwandeln. In einem piezoresistiven Sensor führt eine einwirkende Kraft oder ein einwirkender Druck zu einer Veränderung des Widerstandes, der direkt widergegeben werden kann. Dadurch ist eine direkte Messung der an einer Kontaktstelle wirkenden Normalkraft möglich.The at least one normal force sensor can be a piezoelectric or piezoresistive sensor which is arranged on at least one measuring arm. The sensor can convert the normal force acting on the sensor directly into an electrical signal. In a piezoresistive sensor, an acting force or pressure leads to a change in the resistance, which can be directly reflected. This enables direct measurement of the normal force acting at a contact point.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest zwei Messarme bei einem eingeführten Schieber parallel zueinander angeordnet sein. Dadurch wird gewährleistet, dass die Kontaktstellen gleichmäßig kontaktiert werden.In a further advantageous embodiment, at least two measuring arms can be arranged parallel to one another when a slide is inserted. This ensures that the contact points are contacted evenly.
Zumindest zwei Messarme können wenigstens abschnittsweise parallel zueinander angeordnet sein und können wenigstens abschnittsweise in Richtung der Normalkraft voneinander beabstandet sein. Vorzugsweise kann die lichte Weite in Richtung der Normalkraft des Abschnittes, in der die Messarme voneinander beabstandet sind, größer als die Materialstärke des Schiebers sein. In einer bevorzugten Ausgestaltung können die in Einführrichtung des Schiebers vorne liegenden Enden der Messarme quer zur Einführrichtung in Richtung der Normalkraft voneinander beabstandet sein. Durch die Beabstandung ist es möglich, den Schieber ohne großen Kraftaufwand zwischen die beiden Messarme einzuführen. Mit einer planparallelen Anordnung der Messarme kann ein Messarm einen oberen bzw. unteren Abschnitt eines elektrischen Kontaktes simulieren. Dadurch können die Messarme die Normalkraft, die senkrecht auf die von dem gegenüberliegenden Messarm abgewandte Außenfläche wirkt, aufnehmen. Die Normalkraft, die auf einem Messarm wirkt, ist dabei entgegengesetzt zu der Normalkraft, die auf dem anderen Messarm wirkt. Vorzugsweise können die Messarme spiegelsymmetrisch zueinander sein.At least two measuring arms can be arranged parallel to one another at least in sections and can be spaced apart from one another at least in sections in the direction of the normal force. The clear width in the direction of the normal force of the section in which the measuring arms are spaced from one another can preferably be greater than the material thickness of the slide. In a preferred embodiment, the ends of the measuring arms which are at the front in the insertion direction of the slide can be spaced apart from one another transversely to the insertion direction in the direction of the normal force. The spacing makes it possible to insert the slide between the two measuring arms without great effort. With a plane-parallel arrangement of the measuring arms, a measuring arm can simulate an upper or lower section of an electrical contact. As a result, the measuring arms can absorb the normal force which acts perpendicularly on the outer surface facing away from the opposite measuring arm. The normal force that acts on one measuring arm is opposite to the normal force that acts on the other measuring arm. The measuring arms can preferably be mirror-symmetrical to one another.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Messinstrument wenigstens vier Messarme aufweisen, wobei aneinandergrenzende Messarme in einem im Wesentlichen rechten Winkel und die gegenüberliegenden Messarme parallel zueinander angeordnet sind, um einen elektrischen Kontakt mit einem rechteckigen Querschnitt zu simulieren.According to a further advantageous embodiment, the measuring instrument can have at least four measuring arms, wherein adjacent measuring arms are arranged at a substantially right angle and the opposing measuring arms are arranged parallel to one another in order to simulate an electrical contact with a rectangular cross section.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Messinstrument eine Vielzahl von kreissegmentförmige Messarme aufweisen, die nebeneinanderliegen und einen geschlossenen kreisförmigen Querschnitt ergeben. Dadurch können je nach Verteilung der Kontaktstellen des Steckers alle Kontaktstellen quer zur Steckrichtung bei einem Messvorgang gemessen werden.According to a further advantageous embodiment, the measuring instrument can have a plurality of circular segment-shaped measuring arms which lie next to one another and result in a closed circular cross section. As a result, depending on the distribution of the contact points of the plug, all contact points can be measured transversely to the plugging direction during a measurement process.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können zumindest zwei Messarme bei einem nicht zwischen die Messarme eingeschobenen Schieber in Richtung zueinander auslenkbar sein. Dadurch wird verhindert, dass beim Einstecken in den Stecker eine große Reibkraft zwischen den Kontaktstellen des Steckers und der Messarme auftritt. Die Messarme können durch den Schieber verstärkt sein und die Auslenkung der Messarme in Richtung zueinander blockiert sein, damit die Normalkraft, die auf einen elektrischen Kontakt wirken würde, gemessen werden kann.According to a further advantageous embodiment, at least two measuring arms can, if one is not inserted between the measuring arms Sliders can be deflected in the direction of one another. This prevents a large frictional force from occurring between the contact points of the connector and the measuring arms when it is inserted into the connector. The measuring arms can be reinforced by the slide and the deflection of the measuring arms in the direction of one another can be blocked so that the normal force that would act on an electrical contact can be measured.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Messarme durch den eingeführten Schieber auseinandergelenkt sein. Dadurch erhöht sich die Höhe in Richtung zur Normalkraft und die Kontaktstellen können kontaktiert werden. Vorzugsweise können beide Messarme gleichmäßig ausgelenkt sein. Die Höhe des Messabschnitts, die durch die in den Stecker eingesteckten Messarme gebildet ist, in Richtung zur Normalkraft, kann der Höhe eines elektrischen Kontakts eines Gegensteckers in Richtung zur Normalkraft entsprechen.According to a further advantageous embodiment, the measuring arms can be deflected apart by the inserted slide. This increases the height in the direction of the normal force and the contact points can be contacted. Both measuring arms can preferably be deflected uniformly. The height of the measuring section, which is formed by the measuring arms inserted into the connector, in the direction of the normal force, can correspond to the height of an electrical contact of a mating connector in the direction of the normal force.
Bei einer Ausgestaltung, in der die Messarme nicht mittig in Richtung der Normalkraft in den Stecker eingesteckt sind, kann ein Messarm stärker ausgelenkt sein als der andere Messarm.In an embodiment in which the measuring arms are not inserted centrally into the connector in the direction of the normal force, one measuring arm can be deflected more than the other measuring arm.
Um gleichzeitig eine Normalkraft an einer Vielzahl von Kontaktstellen zu messen, kann der zumindest eine Normalkraftsensor mehrere Messzellen aufweisen bzw. können mehrere Normalkraftsensoren an unterschiedlichen Stellen zumindest eines Messarmes angeordnet sein.In order to measure a normal force at a plurality of contact points at the same time, the at least one normal force sensor can have a plurality of measuring cells or a plurality of normal force sensors can be arranged at different points of at least one measuring arm.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung können alle Messarme mit zumindest einem Normalkraftsensor versehen sein. Dadurch kann die Normalkraft an den Kontaktstellen von den jeweiligen Messarmen aufgenommen werden.According to an advantageous embodiment, all measuring arms can be provided with at least one normal force sensor. As a result, the normal force at the contact points can be absorbed by the respective measuring arms.
Die Messarme können in Richtung zueinander vorgespannt sein, sodass die Messarme bei einem nicht eingeführten Schieber zumindest abschnittsweise aneinander liegen. Vorzugsweise liegen die in Einführrichtung des Schiebers hinten liegenden freien Enden der Messarme aneinander. Dadurch weist das Messinstrument an den aneinander liegenden Messarmen eine geringe Höhe senkrecht zur Einführrichtung auf, die nur durch die Materialstärke der Messarme gebildet ist. Die freien Enden der Messarme können somit, ohne die Kontaktstellen des zu prüfenden Steckers zu kontaktieren, in den Stecker in einer Steckrichtung eingeführt werden.The measuring arms can be pretensioned in the direction of one another, so that the measuring arms lie against one another at least in sections when the slide is not inserted. The free ends of the measuring arms lying at the rear in the insertion direction of the slide preferably lie against one another. As a result, the measuring instrument has a small height perpendicular to the insertion direction on the measuring arms lying against one another, which is only formed by the material thickness of the measuring arms. The free ends of the measuring arms can thus be inserted into the plug in a plug-in direction without contacting the contact points of the plug to be tested.
Die Materialstärke des Schiebers in Richtung der Normalkraft kann zumindest abschnittsweise höher sein als die lichte Weite zwischen den Messarmen. Dadurch können die Messarme von dem Schieber beim Einschieben in einer Einführrichtung zwischen die Messarme voneinander weg in Richtung der Normalkraft ausgelenkt werden.The material thickness of the slide in the direction of the normal force can, at least in sections, be greater than the clear width between the measuring arms. As a result, the measuring arms can be deflected away from one another in the direction of the normal force by the slide during insertion in an insertion direction between the measuring arms.
Der Schieber kann einen runden, rechteckigen, viereckigen, oder elliptischen Querschnitt aufweisen, damit der Querschnitt des elektrischen Kontakts simuliert werden kann. Vorzugsweise kann der Schieber die gleichen mechanischen Eigenschaften des elektrischen Kontakts aufweisen, damit das Ergebnis der Messung präzise auf einen elektrischen Kontakt übertragen werden kann.The slide can have a round, rectangular, square, or elliptical cross section so that the cross section of the electrical contact can be simulated. The slide can preferably have the same mechanical properties as the electrical contact, so that the result of the measurement can be precisely transferred to an electrical contact.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Anordnung und Anzahl der Normalkraftsensoren bzw. Messzellen eines Normalkraftsensors am Messarm zumindest der Anordnung und Anzahl der Kontaktstellen, auf denen vom Stecker Normalkräfte wirken, entsprechen. Stecker können Normalkräfte auf mehreren Kontaktstellen von einem elektrischen Kontakt eines Gegensteckers ausüben. Die Normalkraft kann an jeder Kontaktstelle unterschiedlich sein. Daher ist es wünschenswert, die Normalkräfte von jeder Kontaktstelle bei einem einzigen Prüfvorgang zu ermitteln. Insbesondere kann die Anzahl an Kontaktstellen an der die Normalkraft gemessen wird größer als zwei sein.According to a further advantageous embodiment, the arrangement and number of normal force sensors or measuring cells of a normal force sensor on the measuring arm can correspond at least to the arrangement and number of contact points on which normal forces act from the plug. Plugs can exert normal forces on several contact points from an electrical contact of a mating plug. The normal force can be different at each contact point. It is therefore desirable to determine the normal forces from each contact point in a single test. In particular, the number of contact points at which the normal force is measured can be greater than two.
Da die Steckspur bei dem erfindungsgemäßen Messinstrument vermieden wird, kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung zumindest ein Einwegnormalkraftsensor verwendet werden. Der zumindest eine Einwegnormalkraftsensor kann vor dem Messvorgang auf zumindest einem Messarm angeordnet werden und nach dem Messvorgang abgenommen werden. Ein Einwegnormalkraftsensor kann zum Beispiel ein bleibend optisch und/oder plastisch veränderbarer Sensor sein.Since the insertion track is avoided in the measuring instrument according to the invention, at least one one-way normal force sensor can be used according to an advantageous embodiment. The at least one single-use normal force sensor can be arranged on at least one measuring arm before the measuring process and removed after the measuring process. A one-way normal force sensor can, for example, be a permanently optically and / or plastically changeable sensor.
Um die Kosten des Messinstruments niedrig zu halten, kann der Normalkraftsensor eine druck- oder kraftsensitive Folie sein, die durch die Normalkraft optisch veränderbar ist. Die druck- oder kraftsensitive Folie kann vor dem Messen angebracht sein und nach dem Messen zum Auswerten abnehmbar sein. Durch eine rein optisch veränderbare druck- oder kraftsensitive Folie müssen keine elektrischen Sensoren, wie zum Beispiel piezoelektrische Sensoren, verwendet werden, die die Herstellungskosten eines Messinstruments steigern. Vor allem bei einer Vielzahl von Kontaktstellen führt die Verwendung von elektrischen Sensoren zu hohen Herstellungskosten, da für jede Kontaktstelle eine Messzelle oder ein Normalkraftsensor notwendig ist. Weiterhin ist hier die Integrationsdichte piezoelektrischer und piezoresistiver Sensoren mit örtlicher Diskriminierung technisch begrenzt, wodurch sich blinde Bereiche ergeben. Dies ist bei druck- oder kraftsensitiven Folien ausgeschlossen. Eine Messung mit einer druck- oder kraftsensitiven Folie kann unabhängig vom Schieber ausführbar sein.In order to keep the costs of the measuring instrument low, the normal force sensor can be a pressure- or force-sensitive film that can be optically changed by the normal force. The pressure- or force-sensitive film can be attached before the measurement and can be removed for evaluation after the measurement. A purely optically changeable pressure or force sensitive film means that no electrical sensors, such as piezoelectric sensors, which increase the manufacturing costs of a measuring instrument, have to be used. Especially with a large number of contact points, the use of electrical sensors leads to high production costs, since a measuring cell or a normal force sensor is necessary for each contact point. Furthermore, the integration density of piezoelectric and piezoresistive sensors with local discrimination is technically limited, which results in blind areas. This is not possible with pressure- or force-sensitive foils. A measurement with a pressure- or force-sensitive film can be carried out independently of the slide.
Die optische Veränderung des zumindest einen Normalkraftsensors kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung durch ein Programm nach dem Messvorgang auswertbar sein. Alternativ dazu oder auch zusätzlich kann die optische Veränderung des Normalkraftsensors durch einen Benutzer manuell auswertbar sein.According to an advantageous embodiment, the optical change in the at least one normal force sensor can be evaluated by a program after the measuring process. Alternatively or additionally, the optical change in the normal force sensor can be evaluated manually by a user.
In einer weiteren Ausgestaltung kann der zumindest eine Normalkraftsensor durch die Normalkraft plastisch verformbar sein. Dadurch ergibt sich ein drei-dimensionaler Abdruck, der durch ein optisches oder ein taktiles Gerät, wie zum Beispiel ein 3D-Mikroskop oder ein Oberflächenprofilometer, ausgewertet werden kann.In a further embodiment, the at least one normal force sensor can be plastically deformable by the normal force. This results in a three-dimensional print that can be evaluated by an optical or a tactile device, such as a 3D microscope or a surface profilometer.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der zumindest eine Normalkraftsensor durch die Normalkraft verfärbbar sein. Die Intensität der Verfärbung kann proportional zur einwirkenden Kraft oder Druck sein und ist dadurch repräsentativ für die Normalkraft. Vorzugsweise kann der Normalkraftsensor eine Folie sein. Der Vorteil bei einer durch die Normalkraft verfärbbaren Folie liegt neben dem günstigen Preis im Vergleich zu einem piezoelektrischen oder piezoresistiven Sensor darin, dass eine hohe örtliche Auflösung erreicht wird. Des Weiteren können die Folien je nach Anwendungsfall auf jede beliebige Größe und Form zugeschnitten werden, wodurch eine unkomplizierte Produktion von Messinstrumenten mit unterschiedlichen Dimensionen für verschiedene Steckerarten möglich ist.According to a further advantageous embodiment, the at least one normal force sensor can be discolored by the normal force. The intensity of the discoloration can be proportional to the applied force or pressure and is therefore representative of the normal force. The normal force sensor can preferably be a film. The advantage of a film that can be discolored by normal force is, in addition to the low price compared to a piezoelectric or piezoresistive sensor, that a high spatial resolution is achieved. Furthermore, the foils can be cut to any size and shape, depending on the application, which enables the uncomplicated production of measuring instruments with different dimensions for different types of connectors.
Eine sich verfärbende Folie kann einlagig oder zweilagig sein. Die Messfolie kann dabei mit Mikrofarbkapseln und einer Entwicklerschicht versehen sein. Beim Aufbringen der Normalkraft platzen die ersten Mikrofarbkapseln und die Entwicklerschicht verfärbt sich leicht. Bei weiterer Laststeigerung zerplatzen mehr und mehr Mikrofarbkapseln, sodass die Intensität der Verfärbung ansteigt. Vorzugsweise kann die Verfärbung bleibend sein. Somit stellt die Entwicklerschicht ein dokumentensicheres Druckbild her, bei der die Intensität der Verfärbung ein Maß für die Normalkraft darstellt.A film that changes color can be single-layer or double-layer. The measuring film can be provided with micro color capsules and a developer layer. When the normal force is applied, the first micro-color capsules burst and the developer layer changes color slightly. If the load increases further, more and more micro color capsules burst, so that the intensity of the discoloration increases. The discoloration can preferably be permanent. The developer layer thus produces a document-safe printed image in which the intensity of the discoloration is a measure of the normal force.
Stecker, wie zum Beispiel die kommerziell erhältlichen Stecker MCON 8, MCON 9.5, MCON 12, PCON 12 und PCON 21 der Firma TE Connectivity, weisen mehr als vier Kontaktstellen auf, an denen auf den Kontaktstellen eines elektrischen Kontaktes von einem Gegenstecker eine Normalkraft wirkt. Die Normalkräfte können an jeder Kontaktstelle unterschiedlich stark sein. Um mehrere oder alle Kontaktstellen eines Steckers in einem einzigen Messvorgang zu messen, ist ein Normalkraftsensor mit einer hohen örtlichen Auflösung notwendig. Piezoelektrische und piezoresistive Normalkraftsensoren verfügen nicht über eine ausreichend hohe örtliche Auflösung. Daher ist es notwendig, mehrere Steckvorgänge durchzuführen oder Messungen an mehreren Steckern gleicher Art vorzunehmen, um die Normalkraft an allen Kontaktstellen zu messen, wobei vorausgesetzt werden muss, das die verschiedenen Stecker gleicher Art von gleicher Qualität sind. Gerade bei Hochstromkontakten mit mehr als 100 Kontaktstellen sind diese Verfahren aus Sicht der Qualitätssicherung nicht ausreichend.Connectors, such as the commercially
Mit einem optisch aktiven Normalkraftsensor ist eine hohe örtliche Auflösung von etwa 64 Kontaktstellen oder mehr auf einer Fläche von nur 1 mm2 erreichbar. Daher können bei der Verwendung eines optisch aktiven Normalkraftsensors alle Kontaktstellen mikroskopischer Größe, auf denen jeweils eine Normalkraft wirkt, gleichzeitig mit einem einzigen Messvorgang untersucht werden.With an optically active normal force sensor, a high spatial resolution of around 64 contact points or more can be achieved on an area of only 1 mm 2 . Therefore, when using an optically active normal force sensor, all contact points of microscopic size, on each of which a normal force acts, can be examined simultaneously with a single measurement process.
Das Messinstrument kann eine Halterung zum Befestigen der Messarme aufweisen, wobei sich die Messarme von der Halterung weg erstrecken. Dadurch wird verhindert, dass die Messarme verrutschen und ungleichmäßig in den Stecker eingesteckt werden. Die Halterung kann die Messarme in Richtung zueinander vorspannen, damit zumindest die in Einführrichtung des Schiebers hinten liegenden freien Enden der Messarme aneinander liegen. Die Messarme können sich vorzugsweise in Einführrichtung von der Halterung weg erstrecken.The measuring instrument can have a holder for attaching the measuring arms, the measuring arms extending away from the holder. This prevents the measuring arms from slipping and being unevenly inserted into the connector. The holder can preload the measuring arms towards one another so that at least the free ends of the measuring arms lying at the rear in the insertion direction of the slide rest against one another. The measuring arms can preferably extend away from the holder in the insertion direction.
Die Halterung kann aus zwei Blöcken geformt sein, zwischen denen die Messarme zumindest abschnittsweise befestigt sind. Die beiden Blöcke können aus Aluminium gefertigt sein und durch Befestigungsbolzen miteinander verbunden sein. Dadurch wird verhindert, dass sich die Verbindung zwischen den Blöcken leicht löst und die darin befestigten Messarme verrutschen.The holder can be formed from two blocks, between which the measuring arms are fastened at least in sections. The two blocks can be made of aluminum and connected to one another by fastening bolts. This prevents the connection between the blocks from loosening easily and the measuring arms attached to them from slipping.
Die Halterung kann eine Führung zum Führen des Schiebers aufweisen. Die Führung kann sich entlang der Einführrichtung erstrecken und die Halterung in Einführrichtung durchsetzen. Die Messarme können sich dabei in der in Einführrichtung des Schiebers hinterem Ende der Führung von der Halterung weg erstrecken.The holder can have a guide for guiding the slide. The guide can extend along the insertion direction and pass through the holder in the insertion direction. The measuring arms can extend away from the holder in the rear end of the guide in the insertion direction of the slide.
Das Messinstrument kann zumindest einen Abstandsblock aufweisen, an dessen senkrecht zur Einführrichtung außenliegenden Flächen jeweils ein Messarm angeordnet ist. Dadurch sind die Messarme voneinander beabstandet und erlauben den Eintritt des Schiebers zwischen die Messarme ohne großen Kraftaufwand. Vorzugsweise kann das Messinstrument zwei in einer Richtung quer zur Einführrichtung beabstandete Abstandsblöcke aufweisen, damit die Lücke zwischen den Abstandsblöcken als Führung für den Schieber wirken kann.The measuring instrument can have at least one spacer block, on each of which a measuring arm is arranged on the outer surfaces perpendicular to the insertion direction. As a result, the measuring arms are spaced from one another and allow the slide to enter between the measuring arms without great effort. The measuring instrument can preferably have two spacer blocks spaced apart in a direction transverse to the insertion direction so that the gap between the spacer blocks can act as a guide for the slide.
Der zumindest eine Abstandsblock kann aus einem Blech gefertigt sein und in der Halterung befestigt sein, wobei jeweils ein Messarm zwischen einer Außenfläche des Abstandsblocks und einem Block von der Halterung angeordnet ist.The at least one spacer block can be made from sheet metal and fastened in the holder, a measuring arm in each case being arranged between an outer surface of the spacer block and a block from the holder.
Die Messarme können einen Befestigungsabschnitt aufweisen, der quer zur Einführrichtung verbreitert ist, und mit zumindest einer Befestigungsöffnung quer zur Einführrichtung und parallel zur Normalkraftrichtung durchsetzt sein kann. Der zumindest eine Abstandsblock und die Halterung können ebenfalls mit zumindest einer Befestigungsöffnung durchsetzt sein, sodass die zumindest eine Befestigungsöffnung der Halterung, des Abstandblocks und der Messarme miteinander fluchten. Dadurch ist eine einfache Befestigung des Abstandsblocks und der Messarme zwischen den Blöcken der Halterung, zum Beispiel durch eine Schraubverbindung, möglich.The measuring arms can have a fastening section which is widened transversely to the insertion direction and can be penetrated with at least one fastening opening transversely to the insertion direction and parallel to the normal force direction. The at least one spacer block and the holder can also have at least one fastening opening penetrated, so that the at least one fastening opening of the holder, the spacer block and the measuring arms are aligned with one another. This enables the spacer block and the measuring arms to be easily fastened between the blocks of the holder, for example by means of a screw connection.
Eine Anlaufschräge, zum Beispiel in Form einer Fase, kann von dem in Einführrichtung hinteren freien Ende des Schiebers geformt sein. Dadurch wird das Einführen des Schiebers zwischen die Messarme erleichtert und ein starker Abrieb des Schiebers und der Messarme verhindert.A run-on bevel, for example in the form of a bevel, can be formed by the free end of the slide at the rear in the insertion direction. This makes it easier to insert the slide between the measuring arms and prevents excessive abrasion of the slide and the measuring arms.
An dem in Einführrichtung vorderen freien Ende des Schiebers kann ein Griffabschnitt angeordnet sein, um die Handhabung des Schiebers für den Benutzer zu erleichtern. Der Griffabschnitt kann quer zur Einführrichtung verbreitert sein. Insbesondere kann der Griffabschnitt quer zur Einführrichtung breiter sein als die Führung des Schiebers. Dadurch wird ein zu tiefes Einführen des Schiebers zwischen die Messarme verhindert, da der Griffabschnitt an einer Wandung der Führung anschlägt.At the front free end of the slide in the insertion direction, a handle section can be arranged in order to facilitate the handling of the slide for the user. The grip section can be widened transversely to the insertion direction. In particular, the handle section can be wider than the guide of the slide transversely to the direction of insertion. This prevents the slide from being inserted too deeply between the measuring arms, since the grip section strikes against a wall of the guide.
Das Messinstrument kann zumindest ein Klemmblech aufweisen, das zumindest ein Ende des zumindest einen Normalkraftsensors zwischen zumindest einem Messarm und das Klemmblech einklemmt. Dadurch ist ein einfaches Einspannen und Herausnehmen des Normalkraftsensors vor und nach dem Stecken des Messinstruments in den zu prüfenden Stecker möglich. Vorzugsweise kann das Messinstrument zwei Klemmbleche aufweisen, die jeweils an einem Messarm auf der vom gegenüberliegenden Messarm abgewandten Außenfläche anliegen. Der zumindest eine Normalkraftsensor kann mit einem leichten Spiel zwischen Klemmbereich und Messarm eingespannt sein, damit es nicht zu einer Beschädigung des Normalkraftsensors beim Einführen des Schiebers kommt und die Kräfte zum Einführen des Schiebers nicht zu hoch werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Normalkraftsensor beweglich in Steckrichtung zwischen Klemmblech und Messarm geklemmt sein. Dadurch kommt es beim Einführen des Schiebers nicht zu einer Überspannung und Beschädigung des Normalkraftsensors.The measuring instrument can have at least one clamping plate which clamps at least one end of the at least one normal force sensor between at least one measuring arm and the clamping plate. This enables the normal force sensor to be easily clamped and removed before and after the measuring instrument is plugged into the plug to be tested. The measuring instrument can preferably have two clamping plates which each rest on a measuring arm on the outer surface facing away from the opposite measuring arm. The at least one normal force sensor can be clamped with a slight play between the clamping area and the measuring arm so that the normal force sensor is not damaged when the slide is inserted and the forces for inserting the slide do not become too high. Alternatively or additionally, the normal force sensor can be clamped movably in the plugging direction between the clamping plate and the measuring arm. As a result, when the slide is inserted, there is no overvoltage or damage to the normal force sensor.
Die Messarme können von dem zumindest einen Klemmblech in Richtung zueinander vorgespannt sein. Hierfür kann das Klemmblech einen in Richtung zum Messarm gebogenen Klemmabschnitt aufweisen, der eine Kraft parallel zur Normalkraft auf den Messarm ausübt. Der Normalkraftsensor kann zwischen den Klemmabschnitt und der von dem gegenüberliegenden Messarm abgewandten Außenfläche des Messarmes zumindest teilweise eingeklemmt sein. Vorzugsweise kann der Normalkraftsensor mit einem freien Ende eingeklemmt sein.The measuring arms can be prestressed in the direction of one another by the at least one clamping plate. For this purpose, the clamping plate can have a clamping section which is bent in the direction of the measuring arm and which exerts a force parallel to the normal force on the measuring arm. The normal force sensor can be at least partially clamped between the clamping section and the outer surface of the measuring arm facing away from the opposite measuring arm. The normal force sensor can preferably be clamped in with a free end.
Das zumindest eine Klemmblech kann in der Halterung befestigt sein und sich in der Einführrichtung des Schiebers von der Halterung weg erstrecken. Das zumindest eine Klemmblech kann zwischen Messarm und Block der Halterung befestigt sein.The at least one clamping plate can be fastened in the holder and extend away from the holder in the insertion direction of the slide. The at least one clamping plate can be fastened between the measuring arm and the block of the holder.
Das zumindest eine Klemmblech kann sich nicht so weit von der Halterung weg erstrecken wie die Messarme. Vorzugsweise kann das Klemmblech einen Anschlag bilden, der an den Stecker beim Einstecken anschlägt. Alternativ dazu oder auch zusätzlich kann zumindest ein Messarm einen Anschlag zum Blockieren der Steckbewegung aufweisen und das Klemmblech in Steckrichtung vor dem Anschlag enden. Somit kann verhindert werden, dass das zumindest eine Klemmblech in den Stecker eingesteckt wird.The at least one clamping plate cannot extend as far away from the holder as the measuring arms. The clamping plate can preferably form a stop which strikes the plug when it is inserted. Alternatively or additionally, at least one measuring arm can have a stop for blocking the plugging movement and the clamping plate can end in front of the stop in the plugging direction. It can thus be prevented that the at least one clamping plate is plugged into the plug.
Das Messinstrument kann zumindest einen Anschlag aufweisen, an dem der Stecker beim Einstecken anschlägt, um ein zu tiefes Einstecken des Messinstruments in den Stecker zu verhindern. Der Anschlag kann z.B. ein in Steckrichtung vorragender Arm der Halterung sein. The measuring instrument can have at least one stop against which the plug strikes when it is inserted, in order to prevent the measuring instrument from being inserted too deeply into the plug. The stop can be, for example, an arm of the bracket that protrudes in the plugging direction.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung kann das Messinstrument zumindest einen Anschlag zur Positionierung des zumindest einen Normalkraftsensors aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, dass der zumindest eine Normalkraftsensor korrekt auf dem Messarm angeordnet ist. Des Weiteren können bei mehreren Messungen Fehler durch unterschiedliche Anordnungen des zumindest einen Normalkraftsensors auf dem Messarm vermieden werden und somit reproduzierbare und vergleichbare Messergebnisse ermittelt werden.According to an advantageous embodiment, the measuring instrument can have at least one stop for positioning the at least one normal force sensor. This ensures that the at least one normal force sensor is correctly arranged on the measuring arm. Furthermore, in the case of several measurements, errors due to different arrangements of the at least one normal force sensor on the measuring arm can be avoided and reproducible and comparable measurement results can thus be determined.
Der zumindest eine Anschlag kann durch zumindest eine in Einführrichtung vorragende Schulter der Messarme gebildet sein, wodurch die Beweglichkeit des Normalkraftsensors quer zur Einführrichtung arretiert ist. Da die Schulter sich in Einführrichtung erstreckt, wird die Höhe des Messarmes in Richtung zur Normalkraft nicht unnötig erhöht.The at least one stop can be formed by at least one shoulder of the measuring arms that protrudes in the insertion direction, as a result of which the mobility of the normal force sensor is locked transversely to the insertion direction. Since the shoulder extends in the direction of insertion, the height of the measuring arm is not increased unnecessarily in the direction of the normal force.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der zumindest eine Anschlag auf zumindest einem Klemmblech angeordnet sein. Der zumindest eine Anschlag kann als eine Schulter geformt sein, die ein Verrutschen des Normalkraftsensors quer zur Einführrichtung verhindert.According to an advantageous embodiment, the at least one stop on at least one Be arranged clamping plate. The at least one stop can be shaped as a shoulder that prevents the normal force sensor from slipping transversely to the direction of insertion.
Der zumindest eine Normalkraftsensor kann die Messarme zumindest in einem Messbereich, der in den Stecker eingesteckt ist, komplett bedecken. Dadurch können alle Kräfte, die auf den zumindest einen Normalkraftsensor wirken, von dem zumindest einen Normalkraftsensor aufgenommen werden.The at least one normal force sensor can completely cover the measuring arms at least in a measuring area that is plugged into the plug. As a result, all forces that act on the at least one normal force sensor can be absorbed by the at least one normal force sensor.
Der zumindest eine Normalkraftsensor kann eine Folie sein, die in einen Klemmbereich in Einführrichtung um die Messarme herum in einen zweiten Klemmbereich eingespannt sein kann. Dadurch ist die Folie auf der von zum gegenüberliegenden Messarm abgewandten Außenfläche eingespannt und kommt in direkten Kontakt mit den Kontaktstellen des zu prüfenden Steckers. Da der zumindest eine Normalkraftsensor von einem Klemmbereich außerhalb des Abschnitts, das in den Stecker eingesteckt wird, eingespannt ist, sind die Messergebnisse nicht durch die Kraft, die auf den zumindest einen Normalkraftsensor im Klemmbereich wirken, verfälscht.The at least one normal force sensor can be a film which can be clamped in a clamping area in the insertion direction around the measuring arms in a second clamping area. As a result, the film is clamped on the outer surface facing away from the opposite measuring arm and comes into direct contact with the contact points of the plug to be tested. Since the at least one normal force sensor is clamped in by a clamping area outside the section that is plugged into the plug, the measurement results are not falsified by the force acting on the at least one normal force sensor in the clamping area.
Das Messinstrument kann eine Vielzahl von Schiebern mit unterschiedlicher Materialstärke aufweisen, sodass durch die Auswahl des Schiebers die nominelle Dicke des Kontakts sowie die obere und untere Dickentoleranz untersucht werden können.The measuring instrument can have a large number of slides with different material thicknesses, so that the nominal thickness of the contact as well as the upper and lower thickness tolerance can be examined by the selection of the slide.
Des Weiteren kann bei der Messung der Normalkraft bei unterschiedlichen Materialstärken eine Federkennlinie ermittelt werden. Weiterhin kann eine Situation abgeprüft werden, bei der garantiert keine plastische Verformung der Kontaktfedern des Steckers stattfindet. In einem solchen Fall sind trotz Untersuchung mit dem erfindungsgemäßen Messinstrument die Stecker noch ungesteckte Neuteile, da auch die Beschichtungen der Kontaktstellen des Steckers nicht verändert werden.Furthermore, when measuring the normal force with different material thicknesses, a spring characteristic can be determined. Furthermore, a situation can be checked in which there is guaranteed no plastic deformation of the contact springs of the connector. In such a case, despite the examination with the measuring instrument according to the invention, the plugs are still unmated new parts, since the coatings of the contact points of the plug are not changed either.
Die Messarme, das zumindest eine Klemmblech, der Schieber und der zumindest eine Abstandsblock können aus Stahlblech geformt sein. Dadurch ist eine einfache und kostengünstige Produktion des Messinstruments, zum Beispiel durch Stanzen, möglich.The measuring arms, the at least one clamping plate, the slide and the at least one spacer block can be formed from sheet steel. This enables simple and inexpensive production of the measuring instrument, for example by punching.
Das Messinstrument kann eine Fixierung zum Fixieren der Halterung aufweisen. Dies kann zum Beispiel eine Bodenplatte sein mit Aufnahmen von Steckpins der Halterung. Dadurch wird ein verrutschen während des Einsteckens in den Stecker verhindert und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erhöht.The measuring instrument can have a fixation for fixing the holder. This can, for example, be a base plate with receptacles for plug-in pins of the holder. This prevents slipping during insertion into the connector and increases the reproducibility of the results.
Die Fixierung kann gewährleisten, dass der Messarm in den Stecker ohne Kontaktieren des Steckers eingeführt werden kann, und somit eine Fehlsteckung vermieden wird. Die Fixierung kann ebenfalls eine Halterung für den Stecker beinhalten, wobei eine Mittellinie des Steckers in seiner Aufnahme in Richtung der Normalkraft mit der Mittellinie zwischen den beiden Messarmen fluchtet. Die Halterungen des Steckers und des Messinstruments können aufeinander zu beweglich sein. Die Steckerhalterung kann von der Fixierung abnehmbar sein und relativ zur Fixierung beweglich sein. Die Fixierung kann eine Führung zur genauen Bewegung der Steckerhalterung und Halterung zueinander aufweisen. Die Führung kann gewährleisten, dass die Mittellinie in horizontaler Richtung der Aufnahme des Steckers mit der Mittellinie der Messarme in horizontaler Richtung quer zur Steckrichtung fluchtet. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Messinstrument gleichmäßig und präzise mit seinem Messabschnitt in den Stecker eingesteckt werden kann.The fixation can ensure that the measuring arm can be inserted into the plug without contacting the plug, thus avoiding incorrect connection. The fixation can also include a holder for the plug, a center line of the plug in its receptacle in the direction of the normal force being aligned with the center line between the two measuring arms. The holders of the plug and the measuring instrument can be movable towards one another. The connector holder can be detachable from the fixation and can be moved relative to the fixation. The fixation can have a guide for precise movement of the connector holder and holder with respect to one another. The guide can ensure that the center line in the horizontal direction of the receptacle of the plug is aligned with the center line of the measuring arms in the horizontal direction transversely to the plug-in direction. This ensures that the measuring instrument can be plugged into the plug uniformly and precisely with its measuring section.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die Fixierung mehrere nebeneinander, insbesondere parallel zur Steckrichtung, angeordnete Halterungen aufweisen. Die Steckerhalterung kann ebenfalls mehrere nebeneinanderliegende, insbesondere parallel zur Steckrichtung angeordnete Steckeraufnahmen aufweisen. Dadurch können gleichzeitig mehrere Stecker geprüft werden. Die Steckerhalterung kann mit wenigstens einem Griff versehen sein, um eine gleichmäßige Bewegung der Steckeraufnahmen zu gewährleisten. Der wenigstens eine Griff kann zwischen zwei nebeneinanderliegenden Steckeraufnahmen angeordnet sein.According to an advantageous embodiment, the fixation can have a plurality of holders arranged next to one another, in particular parallel to the plug-in direction. The connector holder can also have a plurality of connector receptacles lying next to one another, in particular arranged parallel to the plug-in direction. This means that several connectors can be tested at the same time. The connector holder can be provided with at least one handle in order to ensure uniform movement of the connector receptacles. The at least one handle can be arranged between two connector receptacles lying next to one another.
Der Schieber kann einen Antrieb aufweisen, mit dem er zwischen die Messarme eingeführt oder herausgezogen werden kann. Der Antrieb kann hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch betrieben sein. Dadurch kann eine automatische Messung mit voreingestellter Messdauer erreicht werden. Des Weiteren kann der Schieber mit einem Exzenter gekoppelt sein mit dem der Schieber durch das Verdrehen des Exzenters zwischen die Messarme eingeschoben und/oder herausgezogen werden kann.The slide can have a drive with which it can be inserted or pulled out between the measuring arms. The drive can be operated hydraulically, pneumatically, electrically or mechanically. This enables an automatic measurement with a preset measurement duration to be achieved. Furthermore, the slide can be coupled to an eccentric with which the slide can be pushed in and / or pulled out between the measuring arms by rotating the eccentric.
Das Messinstrument kann gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zwei Schieber aufweisen, wobei die Einführrichtung des einen Schiebers parallel zur Steckrichtung und die Einführrichtung des anderen Schiebers antiparallel zur Steckrichtung verläuft. Die Messarme können sich hierbei von einer Halterung zu einer in Steckrichtung gegenüberliegenden Halterung erstrecken und in diesen Halterungen befestigt sein.According to a further advantageous embodiment, the measuring instrument can have two slides, the insertion direction of one slider running parallel to the insertion direction and the insertion direction of the other slider running anti-parallel to the insertion direction. The measuring arms can extend from a holder to a holder opposite in the plug-in direction and be fastened in these holders.
Durch das Einführen von Schiebern in Steckrichtung und entgegen der Steckrichtung kann an mehreren in Steckrichtung voneinander beabstandeten Kontaktstellen gleichzeitig die maximale Kraft erzielt werden.By inserting slides in the plugging direction and against the plugging direction, several can be connected to each other in the plugging direction spaced contact points at the same time the maximum force can be achieved.
Der Schieber kann in Einführrichtung mit einer Verjüngung, insbesondere einer Spitze, abschließen. Die Verjüngung kann dabei in Einführrichtung sich entsprechend dem Abstand der Kontaktstellen erstecken. Dadurch können in Einführrichtung hinten liegende Kontaktstellen und die in Einführrichtung weiter vorne angeordneten Kontaktstellen gleichzeitig angehoben und mit maximaler Kraft gegen die Kontaktstellen des Steckers gedrückt werden. Die Kontaktstellen des Steckers können miteinander gekoppelt sein, daher würde eine ungleichmäßige Kontaktierung zu einem Fehler in der Messung führen, da bei einer ungleichmäßigen Kontaktierung höhere Normalkräfte, im Vergleich zur tatsächlichen Anwendung, gemessen werden können.The slide can end with a taper, in particular a tip, in the insertion direction. The taper can extend in the insertion direction according to the distance between the contact points. As a result, contact points located at the rear in the insertion direction and the contact points arranged further forward in the insertion direction can be simultaneously lifted and pressed against the contact points of the plug with maximum force. The contact points of the plug can be coupled to one another, so an uneven contact would lead to an error in the measurement, since with an uneven contact higher normal forces can be measured compared to the actual application.
Das Verfahren kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung das Einklemmen von zumindest einem Normalkraftsensor auf zumindest einem Messarm beinhalten. Der zumindest eine Normalkraftsensor kann eine Folie für eine einmalige Messung sein und kann vor dem Einstecken der Messarme in den Stecker auf den Messarmen gespannt werden und nach dem Herausziehen der Messarme aus dem Stecker von den Messarmen entfernt werden. Vorzugsweise kann der Normalkraftsensor eine kraft- und/oder drucksensitive Folie sein, die proportional zur einwirkenden Kraft oder Druck optisch veränderbar, insbesondere verfärbbar, ist. Dadurch kann eine hohe örtliche Auflösung erreicht werden, mit der die Normalkräfte die auf allen Kontaktstellen wirken in einem einzigen Messvorgang gemessen werden.According to an advantageous embodiment, the method can include the clamping of at least one normal force sensor on at least one measuring arm. The at least one normal force sensor can be a film for a single measurement and can be stretched on the measuring arms before the measuring arms are inserted into the plug and removed from the measuring arms after the measuring arms have been pulled out of the plug. The normal force sensor can preferably be a force- and / or pressure-sensitive film, which is optically changeable, in particular discolored, in proportion to the force or pressure acting. In this way, a high spatial resolution can be achieved with which the normal forces that act on all contact points can be measured in a single measurement process.
In bisherigen Verfahren werden in der Regel ein bis zwei Normalkraft-Werte pro Messung erfasst. In bisherigen Verfahren wird durch die eingeschränkte örtliche Auflösung die Normalkraft über mehrere Kontaktstellen summiert gemessen. Um alle Bereiche mit Kontaktstellen zu erfassen, werden Messungen an mehreren Steckern vorgenommen, wobei vorausgesetzt werden muss, dass diese von gleicher Qualität sind. Gerade bei Hochstromkontakten mit mehr als 100 Kontaktstellen sind diese Verfahren aus Sicht der Qualitätssicherung nicht ausreichend. Da keine Steckspur aufgenommen wird bei dem Messinstrument, kann eine sich optisch veränderbare Folie als Normalkraftsensor verwendet werden und die Normalkräfte die auf allen Kontaktstellen wirken gleichzeitig bei einem Messvorgang gemessen werden.In previous methods, one to two normal force values are usually recorded per measurement. In previous methods, due to the limited spatial resolution, the normal force is measured summed over several contact points. In order to cover all areas with contact points, measurements are made on several plugs, whereby it must be assumed that these are of the same quality. In the case of high-current contacts with more than 100 contact points, these methods are not sufficient from a quality assurance perspective. Since no plug-in track is recorded in the measuring instrument, an optically changeable film can be used as a normal force sensor and the normal forces that act on all contact points can be measured simultaneously in one measuring process.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Messinstrument zumindest einen Anschlag aufweisen und die Messarme in den Stecker eingesteckt werden bis der Anschlag an den Stecker anschlägt. Die Dicke in Richtung zur Normalkraft des in den Stecker eingesteckten Messabschnitts kann vorzugsweise wesentlich geringer sein als die Dicke in Richtung des elektrischen Kontakts des Gegensteckers.According to an advantageous embodiment, the measuring instrument can have at least one stop and the measuring arms can be inserted into the plug until the stop strikes the plug. The thickness in the direction of the normal force of the measuring section inserted into the connector can preferably be significantly less than the thickness in the direction of the electrical contact of the mating connector.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Schieber zumindest einen Anschlag aufweisen und der Schieber zwischen die Messarme eingeführt werden bis der Anschlag gegen ein Element des Messinstruments anschlägt. Der Messabschnitt kann dabei die Dicke des elektrischen Kontakts imitieren oder die obere oder untere Toleranzgrenze, um eine genaue und für den elektrischen Kontakt repräsentative Messung durchzuführen.In a further advantageous embodiment, the slide can have at least one stop and the slide can be inserted between the measuring arms until the stop strikes against an element of the measuring instrument. The measuring section can imitate the thickness of the electrical contact or the upper or lower tolerance limit in order to carry out an accurate measurement that is representative of the electrical contact.
Insbesondere kann bei einem Messvorgang gleichzeitig die Normalkraft an einer Vielzahl von Kontaktstellen, insbesondere mehr als vier Kontaktstellen, gemessen werden. Die Normalkraft kann an z.B. aber nicht ausschließlich über 100 Kontaktstellen gemessen werden. Die Kontaktstellen können in mikroskopischer Größe, in etwa 0.1 mm, in einem Messvorgang untersucht werden.In particular, the normal force at a large number of contact points, in particular more than four contact points, can be measured at the same time during a measurement process. The normal force can be measured at e.g. but not exclusively over 100 contact points. The contact points can be examined in a microscopic size, approximately 0.1 mm, in one measuring process.
Die Messung der Normalkraft kann etwa 5 s bis etwa 15 s dauern. Dadurch wird eine statische Belastung gemessen, die repräsentativ ist für die statische Belastung, die auf einen elektrischen Kontakt eines Gegensteckers wirken würde. Berücksichtigt man bei der Auswertung der verfärbten Bereiche die Parameter Temperatur, Feuchte, Belastungsdauer und Entwicklungsdauer, sind auch deutlich kürzere und deutlich längere Belastungszeiten möglich, z.B. 0.1 s oder 2 min.The measurement of the normal force can take about 5 s to about 15 s. This measures a static load that is representative of the static load that would act on an electrical contact of a mating connector. If the parameters temperature, humidity, exposure time and development time are taken into account when evaluating the discolored areas, significantly shorter and significantly longer exposure times are also possible, e.g. 0.1 s or 2 min.
Nach dem Messen der Normalkraft an zumindest einer mit einem Normalkraftsensor versehenen Kontaktstelle eines Messarms kann der Schieber zwischen den Messarmen herausgezogen werden. Dadurch können die Messarme wieder in Richtung zueinander vorgespannt werden und die Kontaktstellen der Messarme kontaktieren die Kontaktstellen des Steckers nicht mehr.After measuring the normal force at at least one contact point of a measuring arm provided with a normal force sensor, the slide can be pulled out between the measuring arms. As a result, the measuring arms can be biased towards each other again and the contact points of the measuring arms no longer contact the contact points of the plug.
Die Messarme können nach dem Herausziehen des Schiebers aus dem Stecker herausgezogen werden. Dadurch entsteht durch das Herausziehen keine Steckspur auf dem zumindest einen Normalkraftsensor.The measuring arms can be pulled out of the plug after pulling out the slide. As a result, there is no insertion track on the at least one normal force sensor when it is pulled out.
Nach dem Herausziehen der Messarme aus dem Stecker kann der zumindest eine Normalkraftsensor abgenommen und ausgewertet werden. Insbesondere kann vor dem Auswerten etwa 30 min gewartet werden, um eine genügend hohe Entwicklungszeit des Normalkraftsensors zu gewährleisten. Berücksichtigt man bei der Auswertung der verfärbten Bereiche die Parameter Temperatur, Feuchte, Belastungsdauer und Entwicklungsdauer, sind auch deutlich kürzere und deutlich längere Entwicklungsszeiten möglich, z.B. 10 s oder 48 Std.After the measuring arms have been pulled out of the plug, the at least one normal force sensor can be removed and evaluated. In particular, it is possible to wait about 30 minutes before the evaluation in order to ensure a sufficiently long development time for the normal force sensor. If the parameters temperature, humidity, exposure time and development time are taken into account when evaluating the discolored areas, significantly shorter and significantly longer development times are also possible, e.g. 10 s or 48 hours.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der zumindest eine Normalkraftsensor nach dem Herausziehen der Messarme aus dem Stecker zum Austausch des zumindest einen Normalkraftsensors abgenommen werden.According to a further advantageous embodiment, the at least one normal force sensor can be removed after the measuring arms have been pulled out of the plug in order to replace the at least one normal force sensor.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand vorteilhafter Ausgestaltungen mit Bezug auf die Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Die dabei dargestellten vorteilhaften Weiterentwicklungen und Ausgestaltungen sind jeweils voneinander unabhängig und können beliebig miteinander kombiniert werden, je nachdem, wie dies im Anwendungsfall notwendig ist.In the following, the invention is explained in more detail by way of example on the basis of advantageous configurations with reference to the drawings. The advantageous further developments and refinements shown here are in each case independent of one another and can be combined with one another as required, depending on how this is necessary in the application.
Es zeigen,
-
1 eine schematische Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Messinstruments mit einem eingeführten Schieber; -
2 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messinstruments mit einem eingeführten Schieber; -
3 eine schematische Perspektivansicht eines Messarmes von einem erfindungsgemäßen Messinstrument; -
4 eine schematische Perspektivansicht eines Klemmblechs von einem erfindungsgemäßen Messinstrument; -
5 eine schematische Perspektivansicht eines weiteren erfindungsgemäßen Messinstruments; -
6 eine schematische Schnittansicht eines elektrischen Kontakts in einem Stecker; -
7 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messinstruments in einem Stecker mit mehreren Kontaktstellen; und -
8 eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Messinstruments in einem Stecker mit mehreren Kontaktstellen und einem eingeführten Schieber
-
1 a schematic perspective view of a measuring instrument according to the invention with an inserted slide; -
2 a schematic sectional view of a measuring instrument according to the invention with an inserted slide; -
3 a schematic perspective view of a measuring arm of a measuring instrument according to the invention; -
4th a schematic perspective view of a clamping plate of a measuring instrument according to the invention; -
5 a schematic perspective view of a further measuring instrument according to the invention; -
6th a schematic sectional view of an electrical contact in a plug; -
7th a schematic sectional view of a measuring instrument according to the invention in a plug with several contact points; and -
8th a schematic sectional view of a measuring instrument according to the invention in a plug with several contact points and an inserted slide
In
Zur leichteren Orientierung wird ein kartesisches Koordinatensystem bei der Beschreibung verwendet mit einer Höhenrichtung
Das Messinstrument umfasst zwei Messarme
Die Halterung
Jeweils drei entlang der Längsrichtung
Mit Hilfe von Befestigungsbolzen (nicht gezeigt) können der obere Block
Die Messarme
Die Messarme
Die Abstandsblöcke
Die Messarme
Zwischen den Messarmen
Dadurch ergibt sich ein Stapelaufbau
Die Messarme
Der Aufbau eines erfindungsgemäßen Messarmes
Durch den stufenförmigen Übergang von der ersten Stufe
Die zweite Stufe
Das in
An einem in Längsrichtung
Das Klemmblech
Das Klemmblech
Der Stamm
Ein Normalkraftsensor
Der Normalkraftsensor
Der Normalkraftsensor
Die lichte Weite
Bei einem nicht eingeführten Schieber
Bei einem PCON 21-Stecker werden auf einem Messarm
Der Normalkraftsensor
Der Einführabschnitt
Von einem in Längsrichtung
Die Materialdicke in Höhenrichtung
Je nach Testbedingungen können die Materialstärken in Höhenrichtung
Für das Verfahren ist es vorteilhaft, den Stapelaufbau
Zur Verdeutlichung des Prinzips des Messinstruments
Der Kontakt
Ein in einen Stecker
Die mit dem Normalkraftsensor
Die Messarme
Nachdem der Messabschnitt
Nachdem die Messung durchgeführt wurde, wird der Schieber
Nach dem Ausstecken kann der Normalkraftsensor
In
Die Fixierung
Des Weiteren ist eine Steckerhalterung
Der Stecker
Durch den Kragen
Nicht gezeigt ist eine Führung auf der Fixierung
Die Steckeraufnahmen
Die Halterung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- MessinstrumentMeasuring instrument
- 2, 2'2, 2 '
- MessarmeMeasuring arms
- 44th
- SchieberSlider
- 6, 6'6, 6 '
- KlemmblechClamping plate
- 8, 8'8, 8 '
- AbstandsblockSpacer block
- 1010
- Halterungbracket
- 1212th
- NormalkraftsensorNormal force sensor
- 1313th
- Steckerplug
- 14, 14'14, 14 '
- oberer Block, unterer Blockupper block, lower block
- 1616
- BefestigungsöffnungMounting hole
- 1818th
- SymmetrieachseAxis of symmetry
- 2020th
- SeitenflankenSide flanks
- 2222nd
- mittlere Befestigungsöffnungenmiddle mounting holes
- 2424
- SenkungLowering
- 2626th
- abgewandte Flächeaverted area
- 2727
- BefestigungsabschnittFastening section
- 2828
- Lückegap
- 3030th
- lichte Weite zwischen den Abstandsblöckenclear width between the spacer blocks
- 3131
- lichte Weite des Einführabschnittesclear width of the insertion section
- 3232
- EinführabschnittLead-in section
- 3333
- Führungguide
- 3434
- AußenflächeExterior surface
- 3636
- StapelaufbauStacking
- 3838
- erste Stufefirst stage
- 4040
- zweite Stufesecond step
- 4242
- Schultershoulder
- 4444
- Anschlagattack
- 4646
- MessabschnittMeasuring section
- 4848
- lichte Weite des Messabschnittesclear width of the measuring section
- 5050
- freies Endefree end
- 5252
- PositionierungsanschlagPositioning stop
- 5454
- U-förmiger QuerschnittU-shaped cross-section
- 5656
- Armpoor
- 5858
- Stammtribe
- 6060
- Fensterwindow
- 6161
- KlemmbereichClamping area
- 6262
- KlemmkraftClamping force
- 6363
- PositionierungsanschlägePositioning stops
- 6464
- Foliefoil
- 6666
- lichte Weite des Normalkraftsensorsinside width of the normal force sensor
- 6868
- VerengungNarrowing
- 7070
- Ende der FührungEnd of tour
- 7272
- GriffflächeGrip surface
- 7474
- Arretierung SchulterLocking shoulder
- 7676
- Ende des SchiebersEnd of the slide
- 7777
- Spitzetop
- 7878
- elektrischer Kontaktelectric contact
- 7979
- KontaktfederContact spring
- 8080
- Kontaktstelle des SteckersContact point of the plug
- 8181
- Kontaktstelle der MessarmeContact point of the measuring arms
- 8484
- FixierungFixation
- 8686
- FixierungsöffnungFixation opening
- 8888
- BefestigungsbolzenFastening bolts
- 9090
- SteckerhalterungConnector holder
- 9292
- Kragencollar
- 9494
- SteckeraufnahmeConnector receptacle
- 9696
- Griff Handle
- AA.
- KontaktstelleContact point
- BB.
- KontaktstelleContact point
- CC.
- KontaktstelleContact point
- DD.
- KontaktstelleContact point
- EE.
- EinführrichtungDirection of insertion
- FF.
- KontaktstelleContact point
- GG
- KontaktstelleContact point
- H1H1
- Höhe des MessbereichsHeight of the measuring range
- H2H2
- Höhe des Messbereichs mit eingeführtem SchieberHeight of the measuring range with the slide inserted
- LL.
- LängsachseLongitudinal axis
- NN
- NormalkraftNormal force
- SS.
- Steckrichtung Mating direction
- xx
- LängsrichtungLongitudinal direction
- yy
- QuerrichtungTransverse direction
- zz
- HöhenrichtungHeight direction
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018206273.0A DE102018206273B4 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Measuring instrument for measuring a normal force acting on an electrical contact and a method for this |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018206273.0A DE102018206273B4 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Measuring instrument for measuring a normal force acting on an electrical contact and a method for this |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018206273A1 DE102018206273A1 (en) | 2019-10-24 |
DE102018206273B4 true DE102018206273B4 (en) | 2021-07-08 |
Family
ID=68105073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018206273.0A Active DE102018206273B4 (en) | 2018-04-24 | 2018-04-24 | Measuring instrument for measuring a normal force acting on an electrical contact and a method for this |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018206273B4 (en) |
Citations (6)
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-
2018
- 2018-04-24 DE DE102018206273.0A patent/DE102018206273B4/en active Active
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DE102016226282A1 (en) | 2016-12-29 | 2018-07-05 | Te Connectivity Germany Gmbh | Measuring element, measuring system and method for providing a measuring element for measuring forces |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102018206273A1 (en) | 2019-10-24 |
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R020 | Patent grant now final |