La force d’insertion et de retrait du connecteur ressemble à une mesure mécanique simple : tenir un connecteur, déplacer la moitié accouplée dedans, enregistrer la force, puis inverser le mouvement.
En pratique, la mesure est plus sensible à la configuration du test qu’elle n’y paraît au premier abord.
Une cellule de charge ne peut pas distinguer la résistance de contact de l’interférence du boîtier, de la compression du joint, de l’engagement du loquet ou de la force introduite par un désalignement. Il mesure simplement la charge axiale transmise dans le capteur. Le fait que ce nombre représente la force que vous vouliez mesurer dépend de la façon dont l’échantillon, la fixation, le mouvement et la frontière de mesure ont été définis.
Cette distinction est centrale dans l’IEC 60512-13-2 Test 13b.
IEC 60512-13-2 spécifie une méthode pour mesurer les forces d’insertion et de retrait des connecteurs d’accouplement, de contacts ou de jauges d’essai spécifiés. Contrairement à une mesure complète de la force d’engagement/séparation, l’essai 13b vise à déterminer la force d’insertion et de retrait sans l’influence de mécanismes de verrouillage, de verrouillage, d’étanchéité, d’engagement, de séparation ou similaires.
Pour les ingénieurs qui mettent en place ce test, la première question ne devrait donc pas être :
>"De quelle taille de cellule de charge avons-nous besoin ? »
Ça devrait être :
>"Quelle force essayons-nous réellement d’isoler ? »
Où s’intègre l’essai 13b dans les essais mécaniques des connecteurs
IEC 60512 contient une famille de méthodes de test et de mesure pour les connecteurs utilisés dans les équipements électriques et électroniques. IEC 60512-13-2 couvre le test de fonctionnement mécanique 13b : forces d’insertion et de retrait.
Il ne faut pas confondre avec chaque test dans lequel un connecteur est poussé, tiré, accouplé ou séparé.
Un fabricant de connecteurs peut devoir évaluer la force d’interface d’accouplement, la force complète d’engagement/séparation, la durabilité répétée de l’accouplement, la rétention du contact ou le retrait du terminal. Ces tests répondent à différentes questions d’ingénierie même lorsque des équipements similaires de mesure de force sont utilisés.
La distinction entre le Test 13a et le Test 13b est particulièrement importante.
IEC 60512-13-1 Test 13a traite de la force nécessaire pour engager ou séparer complètement les connecteurs d’accouplement, y compris l’effet du verrouillage, du verrouillage, de l’étanchéité, de l’enclenchement, de la séparation et des mécanismes similaires.
IEC 60512-13-2 Test 13b, en revanche, mesure les forces d’insertion et de retrait sans que ces mécanismes n’influencent la mesure prévue.
Cette différence peut être importante sur un connecteur automobile scellé avec un loquet ou une fonction de verrouillage secondaire. La force ressentie par un opérateur en fermant complètement le connecteur n’est pas nécessairement la même que celle que l’essai 13b est censé mesurer.
Commencez par définir la frontière de mesure
Considérons un connecteur multi-position scellé. Lors de l’accouplement, la charge transmise par la machine d’essai peut contenir plusieurs contributions mécaniques :
Interaction contact + guidage de boîtier + compression du joint + résistance du loquet + caractéristiques de verrouillage secondaires + charge latérale non intentionnelle
Le capteur de force voit la réaction combinée. Il n’identifie pas d’où chaque partie de cette force provient de lui.
C’est pourquoi la limite de mesure doit être établie avant la configuration du test.
Pour le test 13b, le verrouillage, le verrouillage, le verrouillage et des mécanismes similaires ne doivent pas simplement entrer dans le résultat parce qu’ils sont présents sur le connecteur fini. Le produit ou la spécification de détail applicable doit être examiné, et l’échantillon ou l’organisation des essais configurée en conséquence.
Cela explique également pourquoi un résultat de Test 13b ne doit pas être automatiquement comparé à la force requise par une personne ou une machine d’assemblage pour faire fonctionner le connecteur de production complet. Ces deux mesures peuvent représenter des grandeurs mécaniques différentes.
Supposons qu’un connecteur fini produise un pic de 60 N lors de l’accouplement. Cela ne signifie pas automatiquement que sa force d’insertion au test 13b est de 60 N. Si une partie du pic provient de la compression du joint ou de l’engagement du loquet, le pic de force d’accouplement complet et la force d’insertion du test 13b ne sont pas équivalents.
Le nombre standard seul ne résout pas cette distinction. Le système de test le fait.
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Le test 13b n’est pas limité à une paire complète de connecteurs
Une fonctionnalité utile de la norme IEC 60512-13-2 est que le concept de test est plus large que de simplement assembler un ensemble de connecteur fini avec un autre.
Selon la spécification applicable et l’objectif de l’évaluation, le test peut impliquer des connecteurs d’accouplement, une paire de contacts individuels, ou des jauges d’insertion et de retrait spécifiées.
Avec une paire complète de connecteurs d’accouplement, le test évalue le comportement défini d’insertion/retrait de l’interface du connecteur tandis que la géométrie environnante est contrôlée selon les exigences de test.
Au niveau du contact individuel, les ingénieurs peuvent évaluer le comportement d’accouplement de l’interface de contact sans inclure automatiquement chaque contribution mécanique provenant de l’ensemble du boîtier du connecteur, lorsque l’exigence applicable permet une telle configuration.
Un écartement de test spécifié offre une autre option. Les tests basés sur la jauge sont utiles lorsqu’une géométrie d’accouplement contrôlée est requise plutôt qu’un autre composant de production dont les dimensions comportent également des variations de fabrication.
Cela crée une distinction importante en ingénierie.
Test :
Connecteur de production A ↔ Connecteur de production B
introduit la variation dimensionnelle des deux composants.
Test :
Production ↔ Contact Defined Gauge
peut fournir une géométrie d’accouplement contrôlée.
Cette distinction peut être utile lors du développement des connecteurs, des études de tolérance, de la comparaison des fournisseurs et de l’évaluation de la qualité à venir.
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L’alignement est plus subtil que de garder le connecteur droit
Le désalignement est une source évidente d’erreur. Si les axes d’accouplement sont décalés ou décalés angulairement, une partie de la force mesurée peut provenir d’une interférence du logement ou d’une charge latérale plutôt que du comportement d’insertion souhaité.
L’erreur la moins évidente est d’essayer d’éliminer ce problème en contraignant tout de façon rigide.
Sous l’approche de montage du test 13b, un composant est monté rigidement tandis que le composant d’accouplement peut utiliser l’auto-alignement fourni par la conception du connecteur.
C’est important car un connecteur de production peut utiliser des lead-ins, des caractéristiques guides, une géométrie conforme ou d’autres caractéristiques pour établir sa position finale d’accouplement. Si un dispositif de laboratoire serre les deux moitiés de façon si rigide que le connecteur ne peut plus utiliser son comportement d’alignement prévu, le dispositif commence à définir la géométrie d’accouplement.
Le résultat peut être très répétable et tout de même être incorrect pour la mesure souhaitée.
Cette distinction mérite d’être soulignée :
La répétabilité des fixtures n’est pas la même chose que la validité de la mesure.
Un bon fixture établit un datum répétable et contrôle l’axe de test prévu sans modifier inutilement la position des composants d’accouplement les uns par rapport aux autres.
Trop peu de contrôle crée un problème différent : inclinaison incontrôlée ou déplacement latéral. La conception des luminaires doit donc reproduire la limite mécanique prévue, et non simplement maximiser la rigidité.
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Vitesse de test : 50 mm/min est une limite, pas un point de consigne universel
Sauf indication contraire dans la spécification de détail applicable, la norme IEC 60512-13-2 exige l’insertion et le retrait à une vitesse constante ne dépassant pas 50 mm/min.
La formulation compte.
Cela ne signifie pas que chaque Test 13b doit être automatiquement programmé à exactement 50 mm/min.
Si le produit ou la spécification de détail applicable définit une autre condition de test requise, cette exigence doit être respectée.
Cela devient important lors de la comparaison des résultats de différents laboratoires ou fournisseurs. Un rapport contenant uniquement :
Force d’insertion : 28 N
ne fournit pas suffisamment d’informations pour reproduire la mesure.
La configuration de l’échantillon, l’agencement des dispositifs, la condition de mouvement et d’autres paramètres de test pertinents doivent également être connus.
Du point de vue de l’équipement, la vitesse maximale de la machine n’est donc pas la spécification importante. La question la plus pertinente est de savoir si le système peut maintenir le mouvement contrôlé à basse vitesse requis, de manière fluide et répétable sur la course réelle du connecteur.
La lubrification et l’état de la surface peuvent modifier le résultat
La force d’insertion et de retrait du connecteur est fortement influencée par la friction, ce qui rend la lubrification facile à sous-estimer.
Lorsque la spécification de détail applicable nécessite un lubrifiant spécifié, elle doit être appliquée selon les besoins. Un connecteur sec et un connecteur lubrifié ne doivent pas être considérés comme des échantillons équivalents simplement parce qu’ils partagent le même numéro de pièce.
L’utilisation antérieure est également importante.
Les surfaces de contact peuvent changer après l’accouplement. Le lubrifiant peut se redistribuer, les surfaces de contact peuvent faire griller, les petites interférences moulées peuvent se déposer ou s’user, et la relation mécanique entre les pièces d’accouplement peut changer.
Un connecteur qui n’a jamais été accouplé peut donc produire une réponse de force différente à partir du même connecteur après plusieurs opérations.
Cette différence n’est pas automatiquement la preuve d’un produit défaillant.
Cela peut simplement signifier que la condition de l’interface a changé.
L’important est de définir quelle condition de l’échantillon est évaluée et de la maintenir cohérente lors de la comparaison des résultats.
Pourquoi la première et la dernière opération sont importantes
IEC 60512-13-2 exige que le nombre spécifié d’opérations complètes d’insertion et de retrait soit effectué, avec des mesures de force enregistrées au moins lors des première et dernière opérations.
Cela fournit plus d’informations qu’une seule mesure de force de pic.
Supposons que la force d’insertion soit nettement inférieure lors de l’opération finale requise que sur la première. Plusieurs explications sont possibles : les surfaces de contact peuvent s’être installées, le lubrifiant s’être redistribué, une petite caractéristique d’interférence s’être usée, ou la géométrie du connecteur a légèrement changé lors de couplages répétés.
La différence elle-même n’identifie pas la cause. Il indique à l’ingénieur où enquêter.
C’est là que les données de voyage de force deviennent particulièrement utiles.
Au lieu de ne comparer que deux valeurs maximales, un ingénieur peut examiner à quel moment de la course la force a changé.
Si un pic disparaît à la même position où une caractéristique de logement a initialement frotté contre un guide, l’explication probable diffère d’une réduction uniforme de force dans toute la région d’engagement du contact.
Six conditions de test qui méritent une attention particulière
Les résultats les plus peu fiables du Test 13b peuvent être attribués aux conditions aux limites mécaniques autour de la mesure plutôt qu’à la capacité numérique du capteur de force.
Mauvaise limite de mesure. Un loquet, un joint, un verrouillage secondaire ou un autre mécanisme peut contribuer à une mesure censée isoler la force d’insertion/retrait du test 13b. Le résultat peut être répétable tout en représentant la quantité incorrecte.
Alignement surcontraint. Une position rigide des deux moitiés d’accouplement peut empêcher le connecteur d’utiliser son auto-alignement prévu. Une interférence de charge latérale ou de boîtier peut alors apparaître sous forme de résistance d’insertion supplémentaire.
Déformation induite par le fixture. C’est particulièrement pertinent pour les boîtiers en plastique moulé. Une collation qui déforme le boîtier peut déplacer les cavités de contact ou guider les surfaces avant même que la tête de croisée ne commence à bouger.
Voyage incorrect. Un déplacement trop faible peut laisser le connecteur incomplètement inséré. Trop peut pousser l’ensemble à un arrêt mécanique et produire un pic de force artificiel en fin de course.
Lubrification incontrôlée ou historique de l’échantillon. Un nouvel échantillon sec, un échantillon lubrifié et un connecteur déjà accouplé plusieurs fois ne sont pas nécessairement des conditions d’essai équivalentes.
Enregistrements de cycle incomplets. Enregistrer un maximum pratique tout en ignorant les opérations requises peut masquer des changements significatifs entre la condition initiale et la condition finale.
Aucun de ces problèmes ne peut être corrigé ultérieurement en appliquant un facteur d’étalonnage au résultat de la force. Ils doivent être contrôlés avant et pendant le test.
Exemple de dépannage : un pic inattendu presque complètement inséré
Considérons un connecteur automobile scellé à 24 positions évalué pour la force d’insertion.
La courbe de déplacement de force reste relativement lisse pendant la majeure partie du mouvement, mais un pic net apparaît peu avant la position finale programmée.
Il est tentant de conclure :
La force d’insertion est trop élevée.
Cette conclusion est prématurée.
D’abord, localisez le pic sur l’axe de déplacement. Est-ce que cela survient lors de l’engagement du contact ou plus tard dans l’AVC ?
Ensuite, comparez cette position avec la géométrie du connecteur. Un joint commence-t-il à se comprimer ? Un loquet atteindra-t-il sa fonction d’engagement ? Le boîtier est-il en contact avec un guide ou un arrêt mécanique ? Le luminaire a-t-il empêché la moitié d’accouplement de faire un petit mouvement d’auto-alignement ?
Vérifiez alors le point de terminaison programmé. Si le pic n’apparaît qu’à la fin du parcours, déterminez si la machine pousse le connecteur dans un arrêt dur.
Enfin, vérifiez la frontière de mesure.
L’objectif n’est pas de faire disparaître le pic. L’objectif est de déterminer quel événement mécanique l’a créée.
Ce n’est qu’alors que l’ingénieur peut décider si cet événement appartient au résultat du Test 13b.
C’est une des raisons pour lesquelles un enregistrement de déplacement de force est précieux lors du développement du connecteur. Une force maximale indique la quantité de force mesurée. La courbe aide à expliquer ce qui s’est passé.
IEC 60512-13-2 vs EIA-364-13
Les ingénieurs de connecteurs peuvent rencontrer à la fois IEC 60512-13-2 et EIA-364-13 dans les plans clients, plans de qualification et spécifications produit.
Les deux impliquent des mesures contrôlées de la force du connecteur, et le même type général de plateforme de test de force servo peut supporter les deux méthodes. Ils ne doivent cependant pas être considérés comme des numéros standard interchangeables.
IEC 60512-13-2 appartient au cadre de test du connecteur IEC 60512 et définit les forces d’insertion et de retrait du test 13b. EIA-364-13 appartient à la famille de tests de connecteurs EIA-364 et doit être réalisé selon ses propres exigences et les spécifications du produit applicables.
Un laboratoire devrait donc éviter le raccourci :
> « Nous effectuons déjà des tests d’insertion de connecteurs, donc nous utiliserons les mêmes paramètres.
»Une meilleure séquence est :
exigence standard → spécification produit/détail → configuration → dispositif →→ de mouvement, → rapport
de mesureCela empêche une procédure interne de laboratoire de remplacer progressivement l’exigence réelle de test.
Produits et industries typiques
IEC 60512-13-2 ne se limite pas à une seule industrie de connecteurs. Selon le produit applicable ou la spécification de détail, la mesure de la force d’insertion et de retrait peut être pertinente pour les connecteurs utilisés dans l’électronique grand public, l’électronique automobile, les équipements industriels, le matériel de communication et d’autres systèmes électriques et électroniques.
Exemples typiques incluent les connecteurs USB et de charge, les interfaces carte à carte et fil-à-carte, les connecteurs multibroches et capteurs automobiles, les connecteurs circulaires, les prises et prises industrielles, ainsi que les interfaces d’E/S d’équipement.
Le point important n’est pas l’étiquette industrie.
Un connecteur électronique compact et un connecteur multibroches automobile scellé peuvent tous deux nécessiter une mesure de la force d’insertion et de retrait, mais leur dispositif de fixation, leur plage de force, leur course, leur comportement d’alignement et leur limite de mesure peuvent être complètement différents.
La norme définit la méthode. Le connecteur définit une grande partie de la configuration du test.
Traduction du test 13b en une spécification machine
Une fois la mesure définie, la sélection de l’équipement devient beaucoup plus simple.
Commencez avec la force attendue plutôt que la capacité maximale de la machine. La cellule de charge doit être sélectionnée en fonction de la plage de mesure de fonctionnement et des performances de mesure requises, avec une marge de surcharge appropriée. Un capteur à grande capacité n’est pas automatiquement la meilleure configuration pour un connecteur à faible force simplement parce qu’il peut supporter la charge.
Considérez ensuite le mouvement. Le système nécessite un contrôle stable à basse vitesse pour la condition d’essai 13b applicable, y compris l’exigence par défaut d’un mouvement constant ne dépassant pas 50 mm/min, sauf indication contraire.
Travel doit couvrir l’ensemble du mouvement d’insertion et de retrait défini sans forcer l’échantillon à un arrêt mécanique involontaire.
La conception du dispositif doit établir le datum requis, maintenir le connecteur sans modifier sa géométrie de boîtier, et préserver le comportement d’alignement requis par le test.
Enfin, considérons l’exigence de données. Pour les contrôles de qualité de routine, la spécification applicable peut se concentrer sur des valeurs de force définies. Pour le développement technique ou l’analyse des défaillances, les données synchronisées de déplacement de force peuvent grandement faciliter l’identification des lieux où un événement mécanique se produit.
Une spécification utile de la machine commence donc par cinq questions :
Quelle interface est testée ?
Quelle force est attendue ?
Quel mouvement est requis ?
Comment le sémimen doit-il être tenu et autorisé à s’aligner ?
Quelles données doivent être conservées ?
Ce n’est qu’après réponse à ces questions que le modèle machine devient significatif.
Système de test de force du connecteur ITM-LAB
Pour les applications de mesure de force de connecteur, le ITM-LAB RS-6600A Testeur automatique de force d’insertion et d’extraction peut être configuré pour l’insertion, l’extraction, la rétention et les mesures mécaniques associées des connecteurs.
Pour une application IEC 60512-13-2, la configuration utile est déterminée par le connecteur et l’exigence de test applicable, plutôt que par le modèle machine seul.
La force d’insertion et de retrait attendue détermine la plage de mesure de force appropriée. La géométrie du connecteur détermine le luminaire. Le comportement d’accouplement détermine la manière dont l’alignement doit être géré. La distance d’insertion requise définit le déplacement utilisable, tandis que la spécification applicable détermine le mouvement et la séquence de test.
Lorsque l’analyse d’ingénierie est requise, les données de force et de déplacement doivent être traitées comme faisant partie du système de mesure plutôt que simplement comme un graphique ajouté après le test.
Cette approche au niveau du système devient particulièrement importante lorsqu’un laboratoire teste plusieurs familles de connecteurs. Un dispositif adapté à un connecteur circulaire industriel rigide peut être inapproprié pour un petit connecteur électronique moulé, même lorsque les deux se situent confortablement dans la même capacité de cellules de charge.
Que fournir lors de la demande d’un système de test
>"Besoin d’une machine pour IEC 60512-13-2 » est un point de départ utile, mais il ne suffit pas de configurer le système de mesure.
Fournir le modèle du connecteur et, lorsque possible, un dessin ou des photographies claires de l’interface d’accouplement. Identifier la force d’insertion et de retrait attendue, le déplacement requis, la vitesse ou la spécification de détail applicable, et si le connecteur contient des joints, des loquets, des verrous ou d’autres mécanismes affectant l’accouplement.
Il est également utile d’indiquer si le test implique des paires complètes de connecteurs, des contacts individuels ou des jauges spécifiées ; si des courbes force-course sont nécessaires ; et le volume d’essai journalier attendu.
| Objet | Informations nécessaires |
|---|---|
| Norme de test | IEC 60512-13-2 + détail/spécification produit applicable |
| DUT | Type de connecteur/contact et modèle |
| Dessin | Dimensions et géométrie d’accouplement |
| Interface | Paire connecteurs / paire de contacts / jauge |
| Force | Plage d’insertion et de retrait attendue |
| Voyage | Attaque obligatoire d’insertion/retrait |
| Mouvement | Vitesse/condition de test requise |
| Mécanismes | Scellement, loquet, serrure, serrure secondaire |
| Spécimen | Neuf / conditionné / déjà cyclé |
| Calendrier | État de montage et surfaces de maintien disponibles |
| Données | Valeurs de force / courbe de course de force / records de cycle |
| Débit | Échantillons et tests par jour |
Ces entrées indiquent généralement au fabricant de l’équipement bien plus que le chiffre standard seul.
Avant de commencer le test
Avant de collecter des données, l’ingénieur devrait être capable de répondre à plusieurs questions de base sans se fier à des hypothèses.
Le test IEC 60512-13-2 13b est-il réellement la méthode spécifiée ? Le test est-il réalisé sur une paire de connecteurs, une paire de contacts ou une jauge ? Le verrouillage, le verrouillage, le verrouillage et des mécanismes similaires ont-ils été correctement gérés pour la mesure prévue ? Le luminaire conserve-t-il l’auto-alignement requis ? L’état du sémicier, y compris l’accouplement et la lubrification antérieurs, a-t-il été défini ? Le déplacement programmé est-il suffisant pour une insertion complète sans passer par le fond ? La plage de travail est-elle appropriée ? Les premières et dernières opérations requises sont-elles enregistrées ?
Enfin, identifiez le document qui définit l’acceptation.
IEC 60512-13-2 fournit une méthode de test. Il ne faut pas transformer cela en une limite de force universelle pour chaque connecteur.
Le produit ou la spécification de détail applicable détermine les conditions et les limites de performance pertinentes au connecteur particulier.
Conclusion
IEC 60512-13-2 Test 13b est facile à sous-estimer car le mouvement physique est simple. Un composant se déplace vers un autre, la direction s’inverse, et la force est mesurée.
La partie difficile est de décider ce que cette force représente réellement.
Une mesure fiable du Test 13b commence par définir la limite mécanique. Ensuite, le laboratoire doit préserver le comportement d’alignement prévu du connecteur, contrôler le dispositif de fixation, l’état de l’échantillon et la lubrification, reproduire le mouvement requis et distinguer le comportement normal d’accouplement du reculement ou d’événements mécaniques non liés.
Les première et dernière opérations méritent également une attention. Un changement de force n’indique pas automatiquement une défaillance, mais il peut révéler l’assise, l’usure, des changements de lubrification, des interférences ou un autre changement de l’interface. Observer où ce changement se produit le long de la courbe force-déplacement fournit souvent des informations plus utiles que de comparer seules les valeurs de pic.
Le même principe s’applique à la sélection du système de test.
Commencez par l’interface et la mesure — pas par la capacité de la machine.
Définir ce qui est testé, quelle force est attendue, comment l’échantillon doit s’aligner, jusqu’où et à quelle vitesse il doit se déplacer, et quelles données doivent être conservées. La cellule de charge, le luminaire, le système de mouvement et le logiciel peuvent alors être configurés selon les exigences réelles de la norme IEC 60512-13-2.
C’est la différence entre obtenir un nombre de force et obtenir une mesure de force de connecteur qui peut être reproduite et interprétée.
Si vous demandez une solution de test IEC 60512-13-2
Veuillez envoyer les connecteurs réels et les exigences de test :
Connecteur / Type de contact : _____
Modèle de connecteur : _____
Interface de test : paire connecteur / paire de contacts / jauge de test
Force d’insertion attendue : _____ N
Force de retrait attendue : _____ N
Course requise : _____ mm
Vitesse de test : _____ mm/min / Selon la spécification
Mécanisme de verrouillage / Verrouillage / Verrouillage : Oui / Non
Cycles de test / Opérations : _____
Volume de test : _____ échantillons/jour
Spécification applicable : IEC 60512-13-2 / Spécification client / Autres : _____
Cette information permet de configurer le système de test autour du connecteur réel :
Cell de charge → Luminaire → Alignement, → Voyage → Système de → de Mouvement → Test
Pour une géométrie de connecteur inhabituelle, envoyez un dessin ou des photographies claires de l’interface d’accouplement avec l’exigence de test. Cela permet d’évaluer le dispositif et la configuration de mesure avant que le système ne soit spécifié.
