La forza di inserimento e di prelievo del connettore sembra una misurazione meccanica semplice: tenere un connettore, spostare la metà di accoppiamento dentro di esso, registrare la forza e invertire il movimento.
In pratica, la misurazione è più sensibile alla configurazione del test di quanto sembri a prima vista.
Una cella di carico non può distinguere la resistenza di contatto dall'interferenza dell'alloggiamento, dalla compressione delle guarnizioni, dall'innesto del chiavistello o dalla forza introdotta da disallineamento. Misura semplicemente il carico assiale trasmesso nel sensore. Se quel numero rappresenti la forza che intendi misurare dipende da come sono stati definiti il campione, il fissaggio, il moto e il confine di misura.
Questa distinzione è centrale per IEC 60512-13-2 Test 13b.
IEC 60512-13-2 specifica un metodo per misurare le forze di inserimento e prelievo di connettori accoppianti, contatti o misuratori di prova specifici. A differenza di una misurazione completa della forza di ingancio/separazione, il Test 13b è pensato per determinare la forza di inserimento e ritiro senza l'influenza di meccanismi di bloccaggio, chiusura, sigillatura, ingancio, separazione o simili.
Per gli ingegneri che stanno configurando questo test, la prima domanda non dovrebbe quindi essere:
"Che dimensione di cella di carico ci serve?"
Dovrebbe essere:
>"Quale forza stiamo effettivamente cercando di isolare?"
Dove si inserisce il Test 13b nel test meccanico dei connettori
IEC 60512 contiene una famiglia di metodi di prova e misurazione per connettori utilizzati in apparecchiature elettriche ed elettroniche. IEC 60512-13-2 copre il test di funzionamento meccanico 13b: forze di inserimento e di ritiro.
Non va confuso con ogni test in cui un connettore viene spinto, tirato, accoppiato o separato.
Un produttore di connettori potrebbe dover valutare la forza dell'interfaccia di accoppiamento, la forza completa di incastramento/separazione, la durata ripetuta dell'accoppiamento, la ritenzione dei contatti o il tiraggio del terminale. Questi test rispondono a diverse domande ingegneristiche anche quando si utilizzano apparecchiature simili per la misurazione delle forze.
La distinzione tra Test 13a e Test 13b è particolarmente importante.
>IEC 60512-13-1 Test 13a affronta la forza necessaria per innestare completamente o separare i connettori di accoppiamento, inclusi l'effetto di bloccare, bloccaggio, sigillatura, incastramento, separazione e meccanismi simili.
IEC 60512-13-2 Test 13b, al contrario, misura le forze di inserimento e di ritiro senza che tali meccanismi influenzino la misurazione prevista.
Questa differenza può essere significativa su un connettore auto sigillato con chiusura o blocco secondario. La forza che un operatore percepisce mentre chiude il connettore completo non è necessariamente la stessa quantità che il Test 13b intende misurare.
Inizia definendo il bordo di misura
Consideriamo un connettore multi-posizione sigillato. Durante l'accoppiamento, il carico trasmesso attraverso la macchina di prova può contenere diversi contributi meccanici:
Interazione con il contatto + guida alloggiamento + compressione della guarnizione + resistenza del blocco + caratteristiche di bloccaggio secondario + carico laterale non intenzionale
Il sensore di forza vede la reazione combinata. Non identifica da dove ogni parte di quella forza ha avuto origine.
Ecco perché il confine di misura deve essere stabilito prima che il test venga configurato.
Per il Test 13b, il bloccaggio, il blocco, la sigillatura e meccanismi simili non dovrebbero semplicemente inserire il risultato perché sono presenti sul connettore finito. La specifica di prodotto o dettaglio applicabile deve essere rivista e il campione o l'organizzazione del test configurata di conseguenza.
Questo spiega anche perché un risultato del Test 13b non dovrebbe essere automaticamente confrontato con la forza richiesta da una persona o da una macchina assemblaggio per far funzionare l'intero connettore di produzione. Queste due misurazioni possono rappresentare quantità meccaniche diverse.
Supponiamo che un connettore finito produca un picco di 60 N durante l'accoppiamento. Questo non significa automaticamente che la sua forza di inserimento nel Test 13b sia di 60 N. Se parte del picco deriva dalla compressione della guarnizione o dall'innesto del chiusura, il picco completo della forza di accoppiamento e la forza di inserimento del Test 13b non sono equivalenti.
Il numero standard da solo non risolve questa distinzione. La configurazione dei test sì.
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Il test 13b non è limitato a una coppia completa di connettori
Una caratteristica utile della IEC 60512-13-2 è che il concetto di test è più ampio che semplicemente unire un insieme di connettori finiti con un altro.
A seconda della specifica applicabile e dello scopo della valutazione, il test può coinvolgere connettori di accoppiamento, una coppia di contatti individuali o indicatori specifici di inserimento e ritiro.
Con una coppia completa di connettori di accoppiamento, il test valuta il comportamento definito di inserimento/ritiro dell'interfaccia del connettore mentre la geometria circostante è controllata secondo il requisito del test.
A livello di contatto individuale, gli ingegneri possono valutare il comportamento di accoppiamento dell'interfaccia di contatto senza includere automaticamente ogni contributo meccanico dall'intero alloggiamento del connettore, dove il requisito applicabile lo consenta.
Un calibro di prova specificato offre un'altra opzione. I test basati su strumenti di calibro sono utili quando è richiesta una geometria di accoppiamento controllata invece di un altro componente di produzione le cui dimensioni includono anch'esse variazioni di fabbricazione.
Questo crea una distinzione ingegneristica importante.
Testing:
Connettore di Produzione A ↔ Connettore di Produzione B
introduce variazioni dimensionali da entrambe le componenti.
Testing:
Production ↔ Contact Defined Gauge
può fornire una geometria di accoppiamento controllata.
Quella distinzione può essere utile durante lo sviluppo dei connettori, gli studi sulle tolleranze, il confronto dei fornitori e la valutazione della qualità in arrivo.
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L'allineamento è più sottile che mantenere il connettore dritto
Disallineamento è una fonte ovvia di errore. Se gli assi di accoppiamento sono spostati o angolarmente, parte della forza misurata può derivare da interferenze di alloggiamento o carico laterale piuttosto che dal comportamento di inserimento voluto.
L'errore meno evidente è cercare di eliminare quel problema vincolando rigidamente tutto.
Con l'approccio di montaggio Test 13b, un componente è montato rigidamente mentre il componente di accoppiamento può utilizzare l'autoallineamento fornito dal design del connettore.
Questo è importante perché un connettore di produzione può utilizzare lead-in, caratteristiche guida, geometrie conformi o altre caratteristiche per stabilire la sua posizione finale di accoppiamento. Se un apparecchio da laboratorio blocca entrambe le metà così rigidamente che il connettore non può più utilizzare il comportamento di allineamento desiderato, il dispositivo inizia a definire la geometria di accoppiamento.
Il risultato può essere altamente ripetibile e comunque essere errata per la misura prevista.
Questa distinzione vale la pena di essere sottolineata:
La ripetibilità degli accessori non è la stessa cosa della validità della misurazione.
Un buon dispositivo stabilisce un dato ripetibile e controlla l'asse di prova previsto senza modificare inutilmente la posizione dei componenti di accoppiamento tra loro.
Troppo poco controllo crea un problema diverso: inclinazione incontrollata o movimento laterale. Il design dei dispositivi di illuminazione deve quindi riprodurre il confine meccanico previsto, non semplicemente massimizzare la rigidità.
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Velocità di prova: 50 mm/min è un limite, non un setpoint universale
Salvo diversa specificazione specifica di dettaglio applicabile, IEC 60512-13-2 richiede inserimento e ritiro a velocità costanti non superiore a 50 mm/min.
La formulazione conta.
Non significa che ogni Test 13b debba essere programmato automaticamente a esattamente 50 mm/min.
Se il prodotto o la specifica di dettaglio applicabile definisce un'altra condizione di test richiesta, tale requisito deve essere seguito.
Questo diventa importante quando si confrontano i risultati di diversi laboratori o fornitori. Un rapporto contenente solo:
Forza di inserimento: 28 N
non fornisce informazioni sufficienti per riprodurre la misurazione.
Devono essere noti anche la configurazione del campione, la disposizione degli apparecchi, le condizioni di movimento e altri parametri rilevanti del test.
Dal punto di vista dell'apparecchiatura, la velocità massima della macchina non è quindi la specifica importante. La domanda più rilevante è se il sistema riesca a mantenere il movimento controllato a bassa velocità richiesto in modo fluido e ripetibile durante il vero e proprio scorrimento del connettore.
La lubrificazione e le condizioni della superficie possono cambiare il risultato
La forza di inserimento e di prelievo del connettore è fortemente influenzata dall'attrito, il che rende facile sottovalutare la lubrificazione.
Dove la specifica di dettaglio applicabile richiede un lubrificante specificato, essa deve essere applicata come richiesto. Un connettore a secco e uno lubrificato non dovrebbero essere trattati come campioni equivalenti semplicemente perché condividono lo stesso numero di parte.
Conta anche l'uso precedente.
Le superfici di contatto possono cambiare dopo l'accoppiamento. Il lubrificante può ridistribuire, le superfici di contatto possono lucidare, piccole caratteristiche di interferenza stampate possono depositarsi o usurarsi, e la relazione meccanica tra le parti accoppianti può cambiare.
Un connettore che non è mai stato accoppiato può quindi produrre una risposta di forza diversa dallo stesso connettore dopo diverse operazioni.
Quella differenza non è automaticamente una prova di un prodotto fallito.
Potrebbe semplicemente significare che la condizione dell'interfaccia è cambiata.
Il punto importante è definire quale condizione del campione viene valutata e mantenerla coerente quando i risultati vengono confrontati.
Perché la Prima e l'Ultima Operazione Sono Importanti
IEC 60512-13-2 richiede il numero specificato di operazioni complete di inserimento e ritiro da eseguire, con le misurazioni della forza registrate almeno nella prima e nell'ultima operazione.
Che fornisce più informazioni di una singola misurazione della forza di picco.
Supponiamo che la forza di inserimento sia visibilmente inferiore nell'operazione finale richiesta rispetto alla prima. Sono possibili diverse spiegazioni: le superfici di contatto potrebbero essersi posizionate, il lubrificante potrebbe essersi ridistribuito, una piccola funzione di interferenza potrebbe essersi usurata o la geometria del connettore potrebbe essere stata leggermente modificata durante l'accoppiamento ripetuto.
La differenza stessa non identifica la causa. Indica all'ingegnere dove indagare.
Qui i dati sui viaggi forzati diventano particolarmente utili.
Invece di confrontare solo due valori massimi, un ingegnere può esaminare dove durante il percorso la forza è cambiata.
Se un picco scompare nella stessa posizione in cui una caratteristica di alloggiamento ha inizialmente sfregato contro una guida, la spiegazione probabile è diversa da una riduzione uniforme della forza in tutta la regione di ingaggio di contatto.
Sei condizioni di test che meritano attenzione extra
I risultati più inaffidabili del Test 13b possono essere ricondotti alle condizioni al contorno meccaniche attorno alla misura piuttosto che alla capacità numerica del sensore di forza.
Confine di misura errato. Un chiavistello, una guarnizione, un blocco secondario o un altro meccanismo può contribuire a una misura che dovrebbe isolare la forza di inserimento/ritiro del Test 13b. Il risultato può essere ripetibile pur rappresentando la quantità sbagliata.
Allineamento eccessivamente vincolato. Posizionare rigidamente entrambe le due metà di accoppiamento può impedire al connettore di utilizzare l'auto-allineamento previsto. Interferenze laterali o alloggiate possono quindi manifestarsi come resistenza di inserimento aggiuntiva.
Deformazione indotta dal fissaggio. Questo è particolarmente rilevante per le custodie in plastica stampata. Una pinza che distorce la carcassa può spostare le cavità di contatto o guidare le superfici prima ancora che la testa trasversale inizi a muoversi.
Viaggio errato. Una corsa troppo bassa può lasciare il connettore incompletamente inserito. Eccesso può spingere l'insieme a un arresto meccanico e produrre un picco di forza artificiale a fine corsa.
Lubrificazione incontrollata o storia del campione. Un nuovo campione asciutto, un campione lubrificato e un connettore già assemblato più volte non sono necessariamente condizioni di prova equivalenti.
Record cicli incompleti. Registrare un massimo conveniente ignorando le operazioni richieste può nascondere cambiamenti significativi tra la condizione iniziale e quella finale.
Nessuno di questi problemi può essere corretto successivamente applicando un fattore di calibrazione al risultato della forza. Devono essere controllate prima e durante il test.
Esempio di risoluzione dei problemi: un picco inaspettato quasi completamente inserito
Consideriamo un connettore automobilistico sigillato a 24 posizioni valutato per la forza di inserimento.
La curva di movimento di forza rimane relativamente liscia per la maggior parte della corsa, ma un picco netto appare poco prima della posizione finale programmata.
È facile concludere:
La forza di inserimento è troppo alta.
Quella conclusione è prematura.
Prima, localizza il picco sull'asse di viaggio. Si verifica durante l'ingaggio del contatto o più avanti nel ictus?
Poi, confronta quella posizione con la geometria del connettore. Una tenuta sta iniziando a comprimersi? Un chiavistello raggiunge la funzione di ingaggio? La custodia tocca una guida o un fermato meccanico? Il dispositivo ha impedito alla metà accoppiante di compiere un piccolo movimento di autoallineamento?
Controlla poi l'endpoint programmato. Se il picco si verifica solo alla fine della corsa, si verifica se la macchina sta spingendo il connettore verso un fermo fisso.
Infine, verificare il confine di misura.
L'obiettivo non è far sparire il picco. L'obiettivo è determinare quale evento meccanico l'abbia creato.
Solo allora l'ingegnere può decidere se quell'evento appartiene al risultato del Test 13b.
Questo è uno dei motivi per cui un record di viaggio forzato è prezioso durante lo sviluppo del connettore. Una forza massima ti indica quanta forza è stata misurata. La curva aiuta a spiegare cosa è successo.
IEC 60512-13-2 vs EIA-364-13
>Gli ingegneri dei connettori possono incontrare sia IEC 60512-13-2 che EIA-364-13 nei disegni dei clienti, nei piani di qualifica e nelle specifiche di prodotto.
Entrambi prevedono misurazioni controllate della forza del connettore, e lo stesso tipo generale di piattaforma di test della forza servo può supportare entrambi i metodi. Tuttavia, non dovrebbero essere trattati come numeri standard intercambiabili.
IEC 60512-13-2 appartiene al framework di test dei connettori IEC 60512 e definisce le forze di inserimento e ritiro del Test 13b. EIA-364-13 appartiene alla famiglia di test dei connettori EIA-364 e deve essere eseguita secondo i propri requisiti e le specifiche di prodotto applicabili.
Un laboratorio dovrebbe quindi evitare la scorciatoia:
>"Effettuiamo già test di inserimento del connettore, quindi useremo le stesse impostazioni."
Una sequenza migliore è:
Requisito standard → specifica prodotto/dettaglio → configurazione → impianto → movimento →→ report
Questo impedisce che una procedura interna di laboratorio sostituisca gradualmente il reale requisito di test.
Prodotti e industrie tipiche
IEC 60512-13-2 non è limitata a un unico settore di connettori. A seconda del prodotto applicabile o della specifica di dettaglio, la misurazione della forza di inserimento e di ritiro può essere rilevante per i connettori utilizzati nell'elettronica di consumo, nell'elettronica automobilistica, nelle apparecchiature industriali, nell'hardware di comunicazione e in altri sistemi elettrici ed elettronici.
Esempi tipici includono connettori USB e di ricarica, interfacce scheda a scheda e filo a scheda, connettori multi-pin e sensori automobilistici, connettori circolari, spine e prese industriali e interfacce I/O per apparecchiature.
Il punto importante non è l'etichetta di industria.
Un connettore elettronico compatto e un connettore multipin sigillato per auto possono entrambi richiedere misurazioni della forza di inserimento e di ritiro, ma il loro punto di fissazione, intervallo di forze, escursa, comportamento di allineamento e confine di misura possono essere completamente diversi.
Lo standard definisce il metodo. Il connettore definisce gran parte della configurazione del test.
Traduzione del Test 13b in una specifica di macchina
Una volta definita la misura, la selezione dell'attrezzatura diventa molto più semplice.
Inizia con la forza attesa piuttosto che con la capacità massima della macchina. La cella di carico dovrebbe essere selezionata in base all'intervallo di misura operativo e alle prestazioni di misura richieste, con un margine di sovraccarico adeguato. Un sensore ad alta capacità non è automaticamente la configurazione migliore per un connettore a bassa forza semplicemente perché può sopportare il carico.
Poi considera il movimento. Il sistema necessita di un controllo stabile a bassa velocità per la condizione applicabile del Test 13b, incluso il requisito predefinito per un movimento costante non superiore a 50 mm/min, salvo diversa specificazione.
Travel deve coprire l'intero movimento di inserimento e ritiro definito senza costringere il campione a un arresto meccanico non intenzionale.
Il progetto del dispositivo dovrebbe stabilire il datum richiesto, tenere il connettore senza cambiare la geometria della sua struttura e preservare il comportamento di allineamento richiesto dal test.
Infine, consideriamo il requisito dei dati. Per controlli di qualità di routine, la specifica applicabile può concentrarsi su valori di forza definiti. Per lo sviluppo ingegneristico o l'analisi dei guasti, i dati sincronizzati di viaggio di forza possono rendere molto più facile identificare dove si verifica un evento meccanico.
Una specifica utile della macchina inizia quindi con cinque domande:
Quale interfaccia è in fase di test?
Quale forza ci si aspetta?
Quale movimento è richiesto?
Come dovrebbe essere tenuto e lasciato allineare il campione?
Quali dati devono essere conservati?
Solo dopo che queste domande sono state risposte il modello macchina diventa significativo.
Sistema di Test della Forza dei Connettori ITM-LAB
Per applicazioni di misurazione della forza dei connettori, the ITM-LAB RS-6600A Tester Automatico delle Forze di Inserzione ed Estrazione possono essere configurate per l'inserimento, l'estrazione, la ritenzione e le misurazioni meccaniche correlate dei connettori.
Per un'applicazione IEC 60512-13-2, la configurazione utile è determinata dal connettore e dal requisito di test applicabile piuttosto che dal modello macchina da solo.
La forza attesa di inserimento e ritiro determina il campo di misurazione della forza appropriato. La geometria del connettore determina il punto di luce. Il comportamento accoppiante determina come deve essere gestito l'allineamento. La distanza di inserimento richiesta definisce il viaggio utilizzabile, mentre la specifica applicabile determina il movimento e la sequenza di test.
Dove è richiesta un'analisi ingegneristica, i dati di forze e viaggi dovrebbero essere trattati come parte del sistema di misura e non semplicemente come un grafico aggiunto dopo il test.
Questo approccio a livello di sistema diventa particolarmente importante quando un laboratorio testa diverse famiglie di connettori. Un apparecchio adatto a un connettore circolare industriale rigido può non essere adatto a un piccolo connettore elettronico stampato anche quando entrambi si collocano comodamente nella stessa capacità della cella di carico.
Cosa fornire quando si richiede un sistema di test
>"Serve una macchina per IEC 60512-13-2" è un punto di partenza utile, ma non è sufficiente per configurare il sistema di misura.
Fornire il modello del connettore e, dove possibile, un disegno o fotografie chiare dell'interfaccia di accoppiamento. Identificare la forza attesa di inserimento e ritiro, la corsa richiesta, la velocità o la specifica di dettaglio applicabile e se il connettore contiene guarnizioni, chiusure, blocchi o altri meccanismi che influenzano l'accoppiamento.
È anche utile indicare se il test coinvolge coppie complete di connettori, contatti individuali o strumenti specificati; se sono necessarie curve di corsa di forza; e il volume giornaliero atteso di test.
| Voce | Informazioni necessarie |
|---|---|
| Standard di prova | IEC 60512-13-2 + dettagli/specifiche di prodotto applicabili |
| DUT | Connettore/tipo di contatto e modello |
| Disegno | Dimensioni e geometria dell'accoppiamento |
| Interfaccia | Coppia connettori / coppia contatti / calibro |
| Forza | Intervallo previsto di inserimento e ritiro |
| Viaggi | Impulso necessario per inserimento/ritiro |
| Mozione | Velocità/condizione richiesta per il test |
| Meccanismi | Sigillare, chiusura, serratura, serratura secondaria |
| Esemplare | Nuovo / condizionato / precedentemente ciclato |
| Calendario | Condizioni di montaggio e superfici di contenimento disponibili |
| Dati | Valori di forza / curva di corsa di forza / record di ciclo |
| Throughput | Campioni e test al giorno |
