Сила вставки и вывода разъёма выглядит как простое механическое измерение: удерживать один разъём, перемещать смежную половину в него, записывать силу и обратный ход движения.
На практике измерение более чувствительно к тестовой установке, чем кажется на первый
взгляд.Нагрузочная ячейка не может отличить сопротивление контакта от помех корпуса, сжатия уплотнения, захвата защёлки или силы, вызванной неправильным выравниванием. Он просто измеряет осевую нагрузку, передаваемую на датчик. Соответствует ли это число силе, которую вы собирались измерить, зависит от того, как были определены образец, фиксатор, движение и граница измерения.
Это различие является центральным для IEC 60512-13-2 Test 13b.
IEC 60512-13-2 определяет метод измерения сил вставки и отвода соединяющих соединителей, контактов или заданных тестовых датчиков. В отличие от полного измерения силы вовлекания/разделения, тест 13b предназначен для определения силы ввода и вывода без воздействия механизмов блокировки, фиксации, герметизации, включения, разделения или аналогичных
механизмов.Для инженеров, настраивающих этот тест, первый вопрос не должен быть таким:
>"Какого размера нам нужна ячейки нагрузки?"
Должно быть:
>"Какую силу мы на самом деле пытаемся изолировать?"
Где Тест 13b вписывается в механические испытания разъёмов
IEC 60512 содержит семейство методов тестирования и измерения для разъёмов, используемых в электрическом и электронном оборудовании. IEC 60512-13-2 охватывает механический рабочий тест 13b: силы ввода и вывода
.Его не следует путать с каждым тестом, в котором соединитель нажимается, вытягивается, соединяется или разделяется.
Производителю разъёма может потребоваться оценить силу сопряжения и интерфейса, полную силу включения/разделения, долговечность многократного соединения, удержание контакта или вытягивание клеммы. Эти тесты отвечают на разные инженерные вопросы, даже если используется похожее оборудование для измерения сил
.Особенно важно различие между Тестом 13a и Тестом 13b.
IEC 60512-13-1 Тест 13a решает силу, необходимую для полного включения или разделения соединяющих соединителей, включая эффект замка, фиксации, герметизации, включения, разделения и аналогичных механизмов.
IEC 60512-13-2 Тест 13b, напротив, измеряет силы ввода и вывода без влияния этих механизмов на предполагаемое измерение
.Эта разница может быть значительной на герметичном автомобильном разъёме с защёлкой или вторичной фиксацией. Сила, которую оператор ощущает при закрытии полного разъёма, не обязательно соответствует той же величине, которую должен измерить тест 13b.
Начните с определения границы измерения
Рассмотрим герметичный многопозиционный разъём. Во время спаривания нагрузка, передаваемая через испытательную машину, может содержать несколько механических факторов:
Контактное взаимодействие + наведение корпуса + сжатие уплотнения + сопротивление защёлки + вторичные блокировочные особенности + непреднамеренная боковая нагрузка
Датчик силы видит совместную реакцию. Он не указывает, откуда исходила каждая часть этой силы.
Вот почему граница измерения должна быть установлена до настройки теста.
Для теста 13b блокировка, фиксация, герметизация и подобные механизмы не должны просто вводить результат из-за того, что они присутствуют на готовом разъёме. Необходимо пересмотреть соответствующую спецификацию продукта или детали, а образец или конфигурацию теста настроены соответственно
.Это также объясняет, почему результат Test 13b не должен автоматически сравниваться с силой, необходимой человеку или сборочной машине для работы полного производственного разъёма. Эти два измерения могут представлять разные механические величины.
Предположим, что готовый разъём производит пик 60 N во время сцепления. Это не означает автоматически, что сила ввода по тесту 13b составляет 60 Н. Если часть пика происходит из-за сжатия уплотнения или захвата защёлки, полный пик силы сцепления и сила вставки по тесту 13b не эквивалентны.
Само по себе стандартное число не решает это различие. Тестовая настройка — да
.
Тест 13b не ограничивается полной парой разъёмов
Полезной особенностью IEC 60512-13-2 является то, что концепция тестирования шире, чем просто соединение одного готового разъёма с другим.
В зависимости от применимой спецификации и цели оценки, тест может включать сопряжённые разъёмы, пару отдельных контактов или заданные датчики вставки и вывода
.При полной паре соединяющих разъёмов тест оценивает определённое поведение интерфейса разъёма при вставке/выводе, в то время как окружающая геометрия контролируется в соответствии с требованиями теста.
На уровне индивидуального контакта инженеры могут оценивать поведение контактного интерфейса без автоматического учета всех механических вкладов полного корпуса соединителя, если соответствующие требования позволяют такую установку.
Указанный тестовый калибр предоставляет ещё один вариант. Калибровочные испытания полезны, когда требуется контролируемая геометрия состыковки, а не при другом производственном компоненте, размеры которого также включают вариации в производстве.
Это создаёт важное инженерное различие.
Testing:
Production Connector A ↔ Production Connector B
вводит вариацию размерности из обеих компонент
.Testing:
Калибр, определённый контактом ↔ по производству
может обеспечить контролируемую геометрию спаривания.
Это различие может быть полезно при разработке разъёмов, исследованиях допусков, сравнении поставщиков и своевременной оценке качества
.
Выравнивание более тонкое, чем удержание разъёма ровным
Неправильное выравнивание — очевидный источник ошибки. Если оси сцепления смещены или смещены по углу, часть измеренной силы может возникать из-за помех корпуса или боковой нагрузки, а не от предполагаемого поведения при вводе
.Менее очевидная ошибка — пытаться устранить эту проблему, строго ограничивая всё.
В подходе монтажа Test 13b один компонент устанавливается жестко, а смежный компонент может использовать самовыравнивание, предусмотренное конструкцией разъёма.
Это важно, потому что производственный разъём может использовать вводные элементы, направляющие элементы, соответствующую геометрию или другие элементы для установления конечного положения сцепления. Если лабораторный прибор зажимает обе половины настолько жёстко, что соединитель больше не может использовать своё предполагаемое поведение выравнивания, светильник начинает определять геометрию сцепления.
Результат может быть очень повторяемым, но всё равно ошибочным для предполагаемого измерения.
Это различие стоит подчеркнуть:
Повторяемость фикстуры не равна валидности измерения.
Хороший фиксатор устанавливает повторяемый датум и управляет предполагаемой осью теста, не изменяя излишне расположение компонентов соединения друг относительно друга.
Недостаток контроля создаёт другую проблему: неконтролируемое наклонение или боковое движение. Поэтому конструкция светильника должна воспроизводить задуманную механическую границу, а не просто максимизировать жёсткость.
Скорость тестирования: 50 мм/мин — это предел, а не универсальная установка
Если не указано иное в применимой спецификации деталей, IEC 60512-13-2 требует вставки и вывода с постоянной скоростью не более 50 мм/мин.
Формулировка имеет значение.
Это не означает, что каждый тест 13b должен быть автоматически запрограммирован на ровно 50 мм/мин.
Если соответствующий продукт или детальная спецификация определяет другое обязательное условие теста, это требование должно быть выполнено.
Это важно при сравнении результатов от разных лабораторий или поставщиков. Отчёт, содержащий только:
Сила вставки: 28 N
не предоставляет достаточно информации для воспроизведения измерения.
Также необходимо знать конфигурацию образца, расположение приспособлений, условия движения и другие соответствующие параметры теста.
С точки зрения оборудования максимальная скорость машины не является ключевой спецификацией. Более актуальный вопрос — сможет ли система плавно и повторяемо поддерживать требуемое управляемое движение на низкой скорости по фактическому ходу разъёма.
Смазка и состояние поверхности могут изменить результат
Сила вставки и вывода соединителя сильно зависит от трения, что делает смазку легко недооценить.
Если применимая спецификация детализации требует определённого смазочного вещества, её нужно наносить по мере необходимости. Сухой разъём и смазанный разъём не должны рассматриваться как эквивалентные образцы только потому, что они имеют одинаковый номер детали.
Также имеет значение предыдущего использования.
Контактные поверхности могут меняться после спаривания. Смазка может перераспределяться, контактные поверхности могут полировать, мелкие формованные интерференционные элементы могут оседать или износиться, а механические отношения между соединяющимися частями могут меняться.
Разъём, который никогда не был соединён, может таким образом выдавать разную силовую реакцию от одного и того же разъёма после нескольких операций
.Эта разница не является автоматическим доказательством отказа продукта
.Это может просто означать, что условие интерфейса изменилось.
Важно определить, какое состояние образца оценивается и сохранить его согласованность при сравнении результатов.
Почему важна первая и последняя операции
IEC 60512-13-2 требует выполнения заданного количества полных операций ввода и вывода, при этом измерения силы фиксируются как минимум при первой и последней операциях.
Это даёт больше информации, чем одно измерение пиковой силы.
Предположим, что сила вставки заметно ниже при конечной необходимой операции, чем при первой. Возможны несколько объяснений: контактные поверхности могли сместиться, смазка могла перераспределиться, небольшая интерференционная особенность могла изношиться, или геометрия соединителя могла немного измениться при повторном соединении.
Само различие не определяет причину. Он указывает инженеру, где расследовать.
Именно здесь данные о перемещении силы становятся особенно полезными.
Вместо сравнения только двух максимальных значений инженер может проверить, где по ходу изменилась сила.
Если пик исчезает в той же точке, где элемент корпуса изначально трётся о направляющий, вероятное объяснение отличается от равномерного уменьшения силы во всей зоне контакта
.
Шесть тестовых условий, заслуживающих дополнительного внимания
Большинство ненадёжных результатов теста 13b можно проследить скорее с механическими граничными условиями измерения, чем с числовыми возможностями датчика силы.
Неправильная граница измерения. Защёлка, уплотнение, вторичный замок или другой механизм могут способствовать измерению, которое должно изолировать силу ввода/вывода теста 13b. Результат может быть повторяем, но при этом отображается неправильная величина.
Чрезмерно ограниченное выравнивание. Жёсткое расположение обеих соединяющих половин может помешать разъёму использовать предполагаемое самовыравнивание. Боковая нагрузка или помехи корпуса могут выглядеть как дополнительное сопротивление вставке.
Деформация, индуцированная фикстурой. Это особенно актуально для формованных пластиковых корпусов. Зажим, деформирующий корпус, может сместить контактные полости или направляющие поверхности ещё до того, как крестовина начнёт двигаться.
Неправильный ход. Слишком малый ход может привести к неполному вставлению разъёма. Слишком много может привести к механической остановке и искусственному пику силы в конце хода.
Неконтролируемое смазывание или история образцов. Новый сухой образец, смазанный образец и соединитель, который уже несколько раз спаривали, не обязательно являются эквивалентными условиями испытаний.
Неполные циклы. Запись одного удобного максимума, игнорируя необходимые операции, может скрыть значимые изменения между начальным и конечным условием.
Ни одну из этих проблем нельзя исправить позже, применяя калибровочный коэффициент к результату силы. Их нужно контролировать до и во время теста.
Пример устранения неполадок: неожиданный пик почти полного вставления
Рассмотрим 24-позиционный герметичный автомобильный разъём, который оценивается на силу вставки.
Кривая движения силы остаётся относительно плавной на большей части хода, но резкий пик появляется незадолго до запрограммированного конечного положения
.Соблазнительно сделать вывод:
Сила ввода слишком велика.
Такое заключение преждевременно.
Сначала определите пик на оси движения. Это происходит во время контактного контакта или позже в инсульте?
Далее сравните это положение с геометрией соединителя. Начинает ли уплотнение сжиматься? Защёлка достигает своей функции взаимодействия? Корпус контактирует с направляющим или механическим ограничителем? Не мешало ли светильник спаривающейся половине сделать небольшое самовыравнивающееся движение?
Затем проверьте запрограммированную конечную точку. Если пик наступает только в конце хода, определите, не толкает ли машина разъём в жёсткую остановку.
Наконец, проверьте границу измерения.
Цель — не заставить пик исчезнуть. Цель — определить, какое механическое событие её создало.
Только тогда инженер может решить, относится ли это событие к результату теста 13b.
Это одна из причин, почему запись принудительного перемещения ценна при разработке разъёма. Максимальная сила показывает, сколько силы было измерено. Кривая помогает объяснить, что произошло.
IEC 60512-13-2 против EIA-364-13
инженеры по разъёмам могут столкнуться с IEC 60512-13-2 и EIA-364-13 в чертежах заказчиков, планах квалификации и спецификациях продукции.
Оба подхода требуют контролируемых измерений силы разъёма, и одна и та же платформа для тестирования силы сервоприводов может поддерживать оба метода. Однако их не следует рассматривать как взаимозаменяемые стандартные номера.
IEC 60512-13-2 относится к тестовой структуре разъёмов IEC 60512 и определяет силы вставки и вывода по тесту 13b. EIA-364-13 относится к семейству тестовых разъёмов EIA-364 и должен выполняться в соответствии с собственными требованиями и соответствующей спецификацией продукта
.Поэтому лаборатория должна избегать ярлыка:
>"Мы уже проводим тестирование вставки разъёмов, поэтому будем использовать те же настройки."
Лучшая последовательность выглядит так:
Стандартное требование → спецификации продукта/деталей → конфигурации образца → приспособления → движения → измерения → отчетности
Это мешает внутренней лабораторной процедуре постепенно заменить фактическое требование теста.
Типичные продукты и отрасли
IEC 60512-13-2 не ограничивается одной отраслью разъёмов. В зависимости от соответствующего продукта или спецификации, измерение силы вставки и вывода может быть актуально для разъёмов, используемых в потребительской электронике, автомобильной электронике, промышленном оборудовании, коммуникационном оборудовании и других электрических и электронных системах.
Типичные примеры включают USB и зарядные разъёмы, интерфейсы плата-плата и провод-плата, автомобильные многоконтактные и сенсорные разъёмы, круглые разъёмы, промышленные вилки и розетки, а также интерфейсы ввода/вывода оборудования
.Важный момент — не отраслевой ярлык
.Компактный электронный разъём и герметичный автомобильный многоконтактный разъём могут потребовать измерения силы вставки и отъёма, но их крепление, диапазон сил, ход, поведение выравнивания и граница измерения могут быть совершенно разными.
Стандарт определяет метод. Разъём определяет большую часть тестовой установки.
Перевод теста 13b в спецификацию машины
После определения измерения выбор оборудования становится гораздо проще.
Начинайте с ожидаемой силы, а не с максимальной ёмкости машины. Нагрузочная ячейка должна быть выбрана с учетом рабочего диапазона измерений и необходимой производительности измерения, с подходящим запасом перегрузки. Датчик высокой ёмкости не является автоматически лучшим вариантом для разъёма с низким усилием, просто потому что он выдерживает нагрузку.
Далее рассмотрим движение. Системе требуется стабильное управление на низкой скорости для соответствующего условия Test 13b, включая стандартное требование постоянного движения не превышающего 50 мм/мин, если не указано иное.
Перемещение должно охватывать полный определённый механизм вставки и вывода без принудительного действия образца к непреднамеренному механическому остановке.
Конструкция приспособления должна устанавливать необходимый датум, удерживать разъём без изменения геометрии корпуса и сохранять поведение выравнивания, необходимое для теста.
Наконец, рассмотрим требование к данным. Для рутинных проверок качества применимая спецификация может быть сосредоточена на определённых значениях сил. Для инженерной разработки или анализа отказов синхронизированные данные о перемещении силы значительно облегчают определение места происходящего механического события.
Полезная спецификация машины, таким образом, начинается с пяти вопросов:
Какой интерфейс тестируется?
Какая сила ожидается?
Какое движение требуется?
Как следует держать образец и как выровняться?
Какие данные должны сохраняться?
Только после ответа на эти вопросы модель машины становится значимой.
Система принудительного тестирования разъёмов ITM-LAB
Для применения измерения силы соединения the ITM-LAB RS-6600A Автоматический тестер силы вставки и извлечения может быть настроен для механических измерений вставки, извлечения, удержания и связанных с ними разъёмов.
Для приложения IEC 60512-13-2 полезная конфигурация определяется разъёмом и применимыми требованиями к тесту, а не только моделью машины.
Ожидаемая сила ввода и отвода определяет соответствующий диапазон измерения силы. Геометрия разъёма определяет светильник. Поведение при спаривании определяет, как нужно обрабатывать выравнивание. Требуемое расстояние вставки определяет удобный ход, а соответствующая спецификация определяет движение и последовательность испытаний.
Если требуется инженерный анализ, данные о силе и ходе следует рассматривать как часть системы измерений, а не просто как график, добавленный после теста.
Этот системный подход становится особенно важным, когда одна лаборатория тестирует несколько семейств соединителей. Светильник, подходящий для жёсткого промышленного круглого разъёма, может быть неподходящим для небольшого формованного электронного разъёма, даже если оба удобно расположены в пределах одной и той же ёмкости нагрузочной ячейки.
Что предоставить при запросе тестовой системы
>"Нужна машина для IEC 60512-13-2" — полезная отправная точка, но её недостаточно для настройки системы измерения.
Предоставить модель разъёма и, по возможности, чертёж или чёткие фотографии интерфейса соединения. Определите ожидаемую силу вставки и выведения, требуемый ход, соответствующую скорость или детализацию, а также наличие в разъёме уплотнений, защёлок, замков или других механизмов, влияющих на сцепление
.Также полезно указать, включает ли тест полные пары разъёмов, отдельные контакты или заданные калибры; требуются ли кривые перемещения силы; и ожидаемый суточный объём теста.
| Предмет | Требуется информация |
|---|---|
| Стандарт испытаний | IEC 60512-13-2 + соответствующие детали/спецификации продукта |
| DUT | Тип разъёма/контакта и модель |
| Рисунок | Размеры и геометрия сцепления |
| Интерфейс | Пара разъёмов / контактная пара / датчик |
| Сила | Ожидаемая дальность входа и вывода |
| Путешествия | Необходимый ход установки/отмены |
| Движение | Требуемая скорость/состояние теста |
| Механизмы | Герметизация, защёлка, замок, вторичный замок |
| Образец | Новая / кондиционированная / ранее циклированная |
| Расписание | Состояние крепления и доступные удержательные поверхности |
| Данные | Значения сил / кривая движения силы / цикловые записи |
| Пропускная способность | Образцы и тесты в день |
Эти входы обычно сообщают производителю оборудования значительно больше, чем только стандартное число.
Перед началом теста
Перед счётом данных инженер должен иметь возможность ответить на несколько базовых вопросов без полагаться на предположения
.Является ли IEC 60512-13-2 Тест 13b действительно указанным методом? Проводится ли тест на паре разъёмов, контактной паре или калибре? Были ли правильно обработаны замки, защёлки, герметизации и подобные механизмы для предполагаемых размеров? Сохраняет ли светильник необходимое самовыравнивание? Определено ли состояние образца, включая предыдущие спаривания и смазку? Достаточно ли запрограммированного хода для полного вставления без нанесения дна? Подходит ли диапазон рабочей силы? Фиксируются ли необходимые первые и последние операции?
Наконец, определите документ, определяющий принятие.
IEC 60512-13-2 предоставляет метод тестирования. Его не следует превращать в универсальный предел силы для каждого разъёма.
Соответствующая спецификация продукта или детализации определяет условия и пределы производительности, относящиеся к конкретному разъёму.
Заключение
IEC 60512-13-2 Тест 13b легко недооценить, потому что физическое движение простое. Одна компонента переходит в другую, направление меняется, и измеряется сила.
Сложность — решить, что именно представляет эта сила.
Надежное измерение Test 13b начинается с определения механической границы. Далее лаборатория должна сохранять предполагаемое поведение соединителя при выравнивании, контролировать светильник, состояние образца и смазку, воспроизводить необходимое движение и отличать нормальное сцепление от падения на дно или не связанных с этим механических событий
.Первая и последняя операции также заслуживают внимания. Изменение силы не означает отказ автоматически, но может выявить посадку, износ, изменения смазки, помехи или другое изменение интерфейса. Изучение того, где происходит это изменение вдоль кривой движения силы, часто даёт больше полезной информации, чем сравнение только пиковых значений.
Тот же принцип применим и к выбору тестовой системы.
Начните с интерфейса и измерения, а не с ёмкости машины.
Определите, что исследуется, какая сила ожидается, как образец должен выровняться, как далеко и с какой скоростью ему нужно двигаться, а также какие данные нужно сохранять. Нагрузочная ячейка, светильник, система движения и программное обеспечение могут быть настроены под фактическое требование IEC 60512-13-2.
Вот в чём разница между получением числа сил и измерением силы соединителя, которое можно воспроизвести и интерпретировать.
Если вы запросите решение для тестирования IEC 60512-13-2
Пожалуйста, отправьте реальные разъёмы и требования к тесту:
Тип соединения / контакта: _____
Модель соединителя: _____
Тестовый интерфейс: пара разъёмов / контактная пара / тестовый прибор
Ожидаемая сила вставки: _____ N
Ожидаемая сила отхода: _____ N
Требуемый путь: _____ мм
Скорость тестирования: _____ мм/мин / Согласно спецификации
Защёлка / уплотнение / механизм запира: да / нет
Состояние образца: новый / Кондиционированный / Ранее спаривался
требуется кривая перемещения силы: да / нет
Тестовые циклы / операции: _____
Объём теста: _____ образцов в день
Чертёж / Образец доступен: да / нет
Применимая спецификация: IEC 60512-13-2 / Спецификация клиента / Другое: _____
Эта информация позволяет настроить тестовую систему вокруг реального разъёма:
Load Cell → Fixture → Steering → Travel → Motion → Data → Test
SystemДля необычной геометрии разъёма отправьте чертёж или чёткие фотографии интерфейса соединения вместе с требованием к тесту. Это позволяет оценить конфигурацию приспособления и измерения до того, как система будет определена.
