Produktionsprozessablauf | MOCO-Anschluss

Der Herstellungsprozess von Steckverbindern ist im Wesentlichen gleich und lässt sich in vier Schritte unterteilen: Stanzen, Galvanisieren, Spritzgießen und Montage.

1. Stempeln

Die Herstellung von elektronischen Steckverbindern beginnt in der Regel mit dem Stanzen der Stifte. Die Stifte werden aus dünnen Metallstreifen mithilfe einer großen Hochgeschwindigkeits-Stanzmaschine ausgestanzt. Ein Ende des breiten Metallbandes wird an den vorderen Teil der Stanzmaschine geführt, das andere Ende wird über den hydraulischen Arbeitstisch der Maschine in die Bandrolle eingelegt. Diese zieht das Metallband ab und transportiert das fertige Produkt.

2. Galvanisierung

Die Steckerstifte werden nach dem Stanzen zur Galvanisierung weitergeleitet. Dort wird die elektronische Kontaktfläche des Steckers mit verschiedenen Metallbeschichtungen versehen. Ähnliche Probleme wie beim Stanzen, z. B. Verformung, Bruch oder Deformation der Stifte, können auch beim Einstanzen in die Galvanisierungsanlage auftreten. Mit den in diesem Artikel beschriebenen Verfahren lassen sich solche Qualitätsmängel leicht erkennen.

Für die meisten Anbieter von Bildverarbeitungssystemen liegen viele Qualitätsmängel im Galvanisierungsprozess jedoch noch außerhalb des Erfassungsbereichs ihrer Systeme. Hersteller elektronischer Steckverbinder benötigen Erkennungssysteme, die verschiedene Unregelmäßigkeiten wie kleine Kratzer und Nadellöcher in den galvanisierten Oberflächen der Steckverbinderstifte erkennen können. Obwohl diese Defekte bei anderen Produkten (z. B. Aluminiumdosenböden oder anderen relativ flachen Oberflächen) leicht erkennbar sind, ist es aufgrund der unregelmäßigen und kantigen Oberflächenstruktur der meisten elektronischen Steckverbinder für visuelle Inspektionssysteme schwierig, Bilder zu erfassen, die ausreichen, um diese subtilen Defekte zu identifizieren.

Da manche Stifttypen mit mehreren Metallschichten beschichtet werden müssen, benötigen Hersteller Prüfsysteme, die verschiedene Metallbeschichtungen unterscheiden können, um deren korrekte Anordnung und das richtige Verhältnis zu überprüfen. Dies stellt eine Herausforderung für ein Bildverarbeitungssystem mit Schwarzweißkamera dar, da der Grauwert des Bildes bei unterschiedlichen Metallbeschichtungen nahezu identisch ist. Obwohl die Kamera eines Farbbildverarbeitungssystems diese unterschiedlichen Metallbeschichtungen erfolgreich unterscheiden kann, bleibt die Ausleuchtung aufgrund des unregelmäßigen Einfallswinkels und der Reflexionen auf der beschichteten Oberfläche problematisch.

3. Injektion

Das Kunststoffgehäuse des elektronischen Steckverbinders wird im Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei wird geschmolzener Kunststoff in Metallmembranen eingespritzt, die anschließend schnell abgekühlt werden. Ein typischer Fehler, der beim Spritzgießen erkannt werden muss, ist ein „Leck“, das entsteht, wenn der geschmolzene Kunststoff die Membran nicht vollständig ausfüllt. Weitere Fehler umfassen das Füllen oder teilweise Verstopfen der Kontaktbuchsen (die sauber gehalten werden müssen, damit sie bei der Endmontage korrekt mit den Stiften zusammenpassen). Da sich Leckagen an den Buchsen und deren Verklebung mithilfe von Hintergrundbeleuchtung leicht erkennen lassen, ist das Bildverarbeitungssystem zur Qualitätskontrolle nach dem Spritzgießen relativ einfach.

4. Die Montage

Der letzte Schritt bei der Herstellung elektronischer Steckverbinder ist die Endmontage. Es gibt zwei Möglichkeiten, die galvanisierte Nadel und den Kontaktkasten einzusetzen: Einzel- oder Doppelpassung. Bei der Einzelpassung wird jeweils ein Pin eingesetzt; bei der Doppelpassung werden mehrere Pins gleichzeitig mit dem Kontaktkasten verbunden. Unabhängig von der Passungsmethode verlangt der Hersteller, dass alle Pins während der Montagephase auf Fehler und korrekte Positionierung geprüft werden. Eine weitere routinemäßige Prüfmaßnahme betrifft die Messung des Abstands zwischen den Kontaktflächen der Steckverbinder.

Wie schon beim Stanzvorgang stellt auch die Montage der Steckverbinder eine Geschwindigkeitsherausforderung für das automatische Inspektionssystem dar. Obwohl die meisten Montagelinien ein bis zwei Teile pro Sekunde verarbeiten, führt das Bildverarbeitungssystem typischerweise mehrere verschiedene Prüfungen für jeden Steckverbinder durch, der die Kamera passiert. Daher ist die Prüfgeschwindigkeit erneut ein wichtiger Leistungsindikator des Systems.

Die Außenabmessungen der Steckverbinder sind im zusammengebauten Zustand um Größenordnungen größer als die zulässigen Toleranzen für einen einzelnen Pin. Dies stellt ein weiteres Problem für visuelle Erkennungssysteme dar. Beispielsweise muss bei manchen Steckverbindergehäusen mit einer Länge von über 30 cm und Hunderten von Pins die Position jedes einzelnen Pins auf wenige Tausendstel Zoll genau sein. Die Erkennung eines 30 cm langen Steckverbinders ist offensichtlich nicht mit einem einzigen Bild möglich, und das visuelle Inspektionssystem kann jeweils nur eine begrenzte Anzahl von Pin-Qualitäten in einem kleinen Sichtfeld erfassen. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Erkennung des gesamten Steckverbinders abzuschließen: den Einsatz mehrerer Kameras (was die Systemkosten erhöht) oder die kontinuierliche Auslösung der Kamera, sobald der Steckverbinder vor einer Linse vorbeiführt. Das Bildverarbeitungssystem setzt die fortlaufend erfassten Einzelbilder dann zu einem Gesamtbild zusammen, um festzustellen, ob die Gesamtqualität des Steckverbinders den Standards entspricht. Die letztgenannte Methode wird üblicherweise vom PPT-Sichtprüfungssystem nach Abschluss der Steckverbindermontage angewendet.

Die Erkennung der tatsächlichen Position ist eine weitere Anforderung an das Prüfsystem für die Steckverbindermontage. Diese tatsächliche Position ist der Abstand zwischen der Spitze jedes Pins und einer festgelegten Konstruktionsbasislinie. Das visuelle Prüfsystem muss diese gedachte Basislinie im Prüfbild einzeichnen, um die tatsächliche Position jedes Pin-Scheitelpunkts zu messen und festzustellen, ob er den Qualitätsstandard erfüllt. Die Referenzpunkte zur Abgrenzung dieser Linie sind jedoch oft nicht am tatsächlichen Steckverbinder sichtbar oder befinden sich auf einer anderen Ebene und können nicht gleichzeitig in derselben Aufnahme erfasst werden. In manchen Fällen musste das Kunststoffgehäuse des Steckverbinders entfernt werden, um diese Referenzlinie zu lokalisieren.