コネクタの挿入と引き抜き力は単純な機械的測定のように見えます:コネクターを1つ持って、結合する半分を移動させ、力を記録し、動きを逆にします。
実際には、測定は最初に見えるよりもテスト設定により敏感です。
ロードセルは接触抵抗とハウジングの干渉、シール圧縮、ラッチの接続、またはずれによる力を区別できません。単にセンサーに伝達される軸方向荷重を測定するだけです。その数値が測定しようとした力を表すかどうかは、試料、器具、運動、測定境界の定義によって異なります。
この区別はIEC 60512-13-2テスト13bの中心
的なものです。IEC 60512-13-2は、接合コネクタ、接点、または指定されたテストゲージの挿入力と引き抜き力を測定する方法を規定しています。完全な結合・分離力測定とは異なり、テスト13bはロック、ラッチ、シール、接続、分離などの機構の影響なしに挿入および引き抜き力を決定することを目的としています。
このテストを設定するエンジニアにとって、最初の質問は以下のものではありません。
>"どのサイズのロードセルが必要ですか?"
本来は次のようになります:
"実際に孤立させようとしている力は何でしょうか?"
試験におけるテスト13bの適合
IEC 60512は、電気・電子機器で使用されるコネクタのテストおよび測定方法のファミリーを含みます。IEC 60512-13-2は機械的操作テスト13b:挿入および引き抜き力を扱っています。
コネクタが押されたり引かれたり、結合されたり、分離されたりするすべてのテストと混同してはいけません。
コネクタメーカーは、接合インターフェースの力、完全な接続・分離力、繰り返しの接合耐久性、接点保持、または端子の引き抜きを評価する必要がある場合があります。これらの試験は、類似した力測定装置を用いても異なる工学的問いに答えます。
テスト13aとテスト13bの区別は特に重要です。
IEC 60512-13-1テスト13aは、接続コネクタを完全に噛み合うまたは分離に必要な力、ロック、ラッチ、シール、接続、分離などの影響を扱っています。
IEC 60512-13-2 テスト13bは、挿入および引き抜き力を測定し、これらの機構が意図した測定に影響を与えません。
ラッチや二次ロック機能を備えた密閉された自動車用コネクタでは、その差はかなり大きいことがあります。オペレーターがコネクターを完全に閉じる際に感じる力は、必ずしもテスト13bが測定する量
と同じではありません。
まずは測定境界を定義することから始め
ましょう密閉されたマルチポジションコネクタを考えます。結合時、試験機を通じて伝達される荷重にはいくつかの機械的寄与が含まれることがあります。
接触相互作用 + ハウジングガイダンス + シール圧縮 + ラッチ抵抗 + 二次ロック機能 + 意図しないサイドロード
フォースセンサーは複合反応を感知します。その力の各部分がどこから来たのかは特定されていません。
このため 、テストの設定前に測定境界を設定する必要があります。
テスト13bでは、ロック、ラッチ、シールなどの機構が完成したコネクターに存在しているからといって結果に入力されるべきではありません。適用される製品や詳細仕様をレビューし、試料や試験装置をそれに応じて設定する必要があります。
このことは、テスト13bの結果が、完全な生産コネクタを操作するために必要な人や組立機械の力と自動的に比較すべきでない理由も説明しています。これら2つの測定値は異なる機械的量を表す場合があります。
完成したコネクターが結合時に60 Nのピークを発生させたとします。しかし、それはテスト13bの挿入力が60Nであることを自動的に意味しません。ピークの一部がシール圧縮やラッチの噛み合いによるものであれば、完全な結合力ピークとテスト13b挿入力は同等ではありません。
標準的な数値だけではこの区別は解決しません。テストセットアップはそうです。
テスト13bは完全なコネクタペアに限定されません
IEC 60512-13-2の有用な特徴は、単に完成したコネクタアセンブリを別の組み立てに結合する以上のテストコンセプトであることです。
該当する仕様や評価目的によっては、接続コネクター、個別接点のペア、または指定された挿入・引き出しゲージを含む場合があります。
完全な結合コネクタペアがある場合、テストはコネクタインターフェースの定義された挿入/引き抜き挙動を評価しつつ、周囲の形状はテスト要件に従って制御されます。
個々の接点レベルでは、該当要件が許可する場合、エンジニアは接続インターフェースの接合挙動を評価できます。ただし、接続ハウジング全体の機械的貢献を自動的に含める必要はありません。
指定されたテストゲージも別の選択肢を提供します。ゲージベースの試験は、寸法に製造のばらつきを含む他の生産部品よりも、制御された結合形状が必要な場合に有用です。
これにより重要な工学的区別が生じます。
Testing:
Production Connector A ↔ Production Connector B
は両方の成分から次元変動を導入します。
Testing:
Production Contact ↔ Defined gauge
は制御されたマッチングジオメトリを提供できます。
この区別はコネクタ開発、公差調査、サプライヤー比較、入荷品質評価の際に有用です。
アライメントはコネクターをまっすぐに保つよりも微妙です
Misalignmentは明らかな誤りの原因です。結合軸がずれていたり角度的にずれている場合、測定された力の一部は挿入の意図した挙動ではなく、ハウジングの干渉や側面荷重から生じることがあります。
あまり明白でない誤りは、すべてを厳格に制約してその問題をなく
そうとすることです。テスト13bの取り付け方式では、1つの部品は剛体的に取り付けられ、結合部品はコネクタ設計で提供される自己整列を利用できます。
これは重要な点です。なぜなら、生産用コネクターはリードイン、ガイド特徴、コンプライアンスジオメトリ、その他の特徴を使って最終的な結合位置を確立する可能性があるからです。実験室の治具が両方の半分を非常に硬くクランプし、コネクターが意図したアライメント挙動を維持できなくなると、その治具は結合ジオメトリを定義し始めます。
結果は非常に再現性が高く、意図した測定値には誤りとなることがあります。
この区別は強調に値します:
フィクスチャの再現性は測定妥当性とは異なります。
良いフィクスチャーは再現可能な基準点を確立し、結合部品同士の位置を不必要に変えることなく、意図したテスト軸を制御します。
制御が不足すると別の問題が生じます:制御不能な傾きや横方向の動きです。したがって、治具設計は単に剛性を最大化するのではなく、意図された機械的境界を再現する必要があります。
>
テスト速度:50 mm/minは限界であり、標準的な設定値ではありません
該当の詳細仕様で特に指定されていない限り、IEC 60512-13-2では挿入および引き出しを50 mm/minを超えない一定速度で行う必要があります。
表現が重要です。
すべてのTest 13bが自動的に正確に50 mm/minでプログラムされるべきという意味ではありません。
該当する製品または詳細仕様が別の必要なテスト条件を定義している場合、その要件に従う必要があります。
これは異なる検査機関やサプライヤーの結果を比較する際に重要です。報告書には以下のみが含まれています:
挿入力:28 N
は測定値を再現するのに十分な情報を提供しません。
試料の構成、治具配置、動作条件、その他関連する試験パラメータも知る必要があります。
機器の観点からは、最大機械速度は重要な仕様ではありません。より重要な問いは、システムが実際のコネクタ移動中に必要な制御された低速動作を滑らかかつ繰り返し維持できるかどうかです。
潤滑や表面の状態によって結果が変わることがあります
コネクターの挿入と引き抜き力は摩擦に大きく影響されるため、潤滑量を過小評価しがちです。
該当の詳細仕様で指定された潤滑剤が必要な場合は、必要に応じて塗布する必要があります。乾式コネクターと潤滑済みコネクターは、同じ部品番号を共有しているからといって同等の試料として扱うべきではありません。
過去の使用履歴も重要です。
接触面は結合後に変わることがあります。潤滑剤は再分布し、接触面は焼き上がり、小さな成形干渉要素が沈下したり摩耗したりし、接合部品間の機械的関係が変化することがあります。
接続されたことがないコネクタは、複数回の操作後に同じコネクタから異なる力応答を生じることがあります。
その差が自動的に失敗した製品の証拠とは限りません。
単にインターフェース条件が変わったことを意味するかもしれません。
重要なのは、どの試料の状態が評価されているかを定義し、結果を比較する際に一貫性を保
つことです。なぜ最初と最後のオペレーションが重要な
のかIEC 60512-13-2は、指定された回数の挿入および撤収作業の実施を求めており、少なくとも最初と最後の操作で力の測定が記録されます。
これは単一のピークフォース測定よりも多くの情報を提供します。
最終的な必要な操作では挿入力が最初の操作よりも明らかに低いと仮定します。いくつかの説明として考えられます:接点面が固定された可能性、潤滑剤の再分布、小さな干渉機能の摩耗、または繰り返しの結合時にコネクタの形状がわずかに変化した可能性などです。
違い自体は原因を特定するものではありません。それはエンジニアに調査場所を指示します。
ここでフォーストラベルデータが特に有用になります。
最大値2つだけを比較する代わりに、移動のどの部分で力が変化したかを調べることができます。
もしピークがハウジング特徴が最初にガイドに擦れていた同じ位置で消失する場合、接触領域全体で力が均一に減少するのとは異なる可能性が高い説明があります。
特に注目に値する6つのテスト条件
最も信頼性の低いTest 13bの結果は、力センサーの数値能力ではなく、測定周辺の機械的境界条件に起因します。
測定境界が間違っています。 ラッチ、シール、セカンダリーロック、その他の機構が、テスト13bの挿入・引き抜き力を隔離する測定に寄与することがあります。結果は繰り返し可能であっても、誤った量を表現してしまうことがあります。
過負荷のアライメント。 両方の結合半分を硬直的に配置すると、コネクターが本来の自己位置を発揮できなくなってしまうことがあります。サイドロードやハウジングの干渉は追加の挿入抵抗として現れることがあります。
Fixture-induced deformation.これは特に成形プラスチックハウジングに当てはまります。ハウジングを歪めるクランプは、クロスヘッドが動き始める前に接触キャビティをずらしたり、表面を誘導
したりすることができます。誤った移動。 ストロークが少なすぎるとコネクタが完全に挿入されていないことがあります。過剰すぎるとアセンブリが機械的停止状態に陥り、人工的なストローク終了時の力のピークが生じます。
制御されていない潤滑または標本履歴。 新しい乾燥試料、潤滑試料、すでに複数回結合されたコネクターは、必ずしも同等の試験条件とは限りません。
Incomplete サイクルレコード。 必要な操作を無視して便利な最大値を1つ記録することで、初期条件と最終条件間の意味のある変化を隠すことができます。
これらの問題は、力の結果にキャリブレーション係数を適用しても後で修正できません。検査前および検査中にコントロールしなければなりません。
トラブルシューティングの例:完全挿入直前の予期せぬピーク
24段階の密閉された自動車用コネクターを挿入力の評価対象とします。
力の移動曲線はストロークの大部分で比較的滑らかですが、プログラムされた終了位置の直前に鋭いピークが現れます。
結論づけたくなるのは魅力的です:
挿入力が強すぎます。
その結論は時期尚早です。
まず、トラベル軸上のピークを特定します。接触時に起こるのか、それともストロークの後半に起こるのか?
次に、その位置をコネクタのジオメトリと比較してください。シールが圧縮され始めているのでしょうか?ラッチはそのエンゲージ機能に達していますか?ハウジングはガイドに接触していますか、それとも機械的なストップですか?この器具が結合側の小さな自己調整の動きを妨げているのでしょうか?
それからプログラムされたエンドポイントを確認してください。ピークが移動の終わりにしか起こらない場合は、機械がコネクタを硬い停止に押し込んでいるかどうかを判断してください。
最後に測定境界を確認します。
目的はピークを消すことではありません。目的は、どのような機械的出来事がそれを生み出したのかを特定することです。
その場合のみ、エンジニアはそのイベントがテスト13bの結果に属するかどうかを判断できます。
これがフォーストラベル記録がコネクタ開発時に価値ある理由の一つです。最大力は測定された力の量を示します。曲線は何が起こったのかを説明するのに役立ちます。
IEC 60512-13-2 対 EIA-364-13
コネクタエンジニアは、顧客図面、資格計画、製品仕様書においてIEC 60512-13-2およびEIA-364-13の両方に遭遇することがあります。
どちらも制御されたコネクタの力測定を含み、同じ一般的なサーボ力試験プラットフォームが両方の方法をサポートする場合があります。ただし、これらは交換可能な標準番号として扱うべきではありません。
IEC 60512-13-2はIEC 60512コネクタ試験フレームワークに属し、Test 13bの挿入および引き抜き力を定義しています。EIA-364-13はEIA-364コネクタ試験ファミリーに属し、独自の要件と該当する製品仕様に従って実施する必要があります。
したがって、ラボはショートカットを避けるべきです:
"すでにコネクタ挿入テストを行うので、同じ設定を使います。」
より良い列は次の通りです:
標準要件 →製品/詳細仕様→試料構成→ → 動作→測定→報告
これにより、内部の検査手順が実際の検査要件を徐々に置き換えるのを防ぎます。
代表的な製品と産業
IEC 60512-13-2は単一のコネクタ業界に限定されません。該当する製品や詳細仕様によっては、挿入力と引き出し力の測定は、家電、自動車電子機器、工業機器、通信機器、その他の電気・電子システムで使用されるコネクタに適用される場合があります。
典型的な例としては、USBおよび充電コネクタ、ボード間および基板間インターフェース、自動車用マルチピンおよびセンサーコネクタ、円形コネクタ、産業用プラグおよびソケット、機器I/Oインターフェースなどがあります。
重要なのは業界ラベルではありません。
コンパクトな電子コネクタと密閉された自動車用マルチピンコネクタは、どちらも挿入力と引き抜き力の測定を必要としますが、器具、力の範囲、移動、アライメント挙動、測定境界は全く異なる場合があります。
この標準がメソッドを定義しています。コネクターがテストセットアップの多くを定義しています。
テスト13bを機械仕様に変換する
測定が定義されると、機器の選択ははるかに単純になります。
機械の最大容量ではなく、予想される力から始めます。負荷セルは、動作範囲と必要な測定性能に合わせて選択し、適切な過負荷余裕を持つべきです。高容量センサーが負荷に耐えられるからといって、必ずしも低力コネクタに最適な構成とは限りません。
次にモーションを考えます。システムは、該当するTest 13b条件に対して安定した低速制御が必要であり、特に指定がない限り、一定速度が50mm/minを超えないというデフォルトの要件も含まれます。
トラベルは、試料を意図しない機械的停止に強制することなく、定義された挿入および引き抜きの動きを完全にカバーする必要があります。
フィクスチャー設計は必要な基準を確立し、コネクターをハウジングジオメトリを変えずに保持し、テストで求められるアライメント挙動を保持するべきです。
最後に、データ要件を考えます。日常的な品質チェックでは、該当仕様が定義された力の値に焦点を当てる場合があります。工学開発や故障解析において、同期された力移動データは機械的イベントの発生箇所を特定するのをはるかに容易にします。
したがって、有用な機械仕様は5つの質問から始まります。
どのインターフェースがテストされていますか?
どの力が期待されますか?
どの移動が必要ですか?
試料はどのように保持し、どのように整列させるべきでしょうか?
保持すべきデータは何ですか?
これらの質問に答えた後にのみ機械モデルが意味を持つようになります。
ITM-LABコネクタ力試験システム
コネクタの力測定用途では、the ITM-LAB RS-6600A 自動挿入・抽出力テスター挿入、抽出、保持、および関連するコネクターの機械的測定に設定可能です。
IEC 60512-13-2アプリケーションでは、適切な構成は機械モデルだけでなくコネクタと適用されるテスト要件によって決まります。
予想される挿入力と引き出し力が適切な力測定範囲を決定します。コネクターの形状が器具の形状を決定します。交尾行動はアライメントの扱い方を決定します。必要な挿入距離が利用可能な移動を定義し、該当する仕様が動作と試験の順序を決定します。
工学解析が必要な場合、力や移動データは単に試験後に追加されるグラフではなく、測定システムの一部として扱うべきです。
このシステムレベルのアプローチは、複数のコネクタファミリーをテストする実験室で特に重要になります。剛性のある工業用円形コネクタに適した器具が、同じロードセル容量内に収まっていても、小型成形エレクトロニクスコネクタには適さない場合があります。
テストシステムを依頼する際の提供事項
「IEC 60512-13-2 のマシンが必要」は有用な出発点ですが、測定システムの構成には十分ではありません。
コネクタモデルを提供し、可能な限り結合インターフェースの図面や鮮明な写真も提供してください。予想される挿入・引き抜き力、必要な移動距離、適用される速度や詳細仕様、コネクターにシール、ラッチ、ロック、または結合に影響を与えるその他の機構が含まれているかどうかを特定します。
テストが完全なコネクタペア、個別接点、または指定されたゲージを含むかどうか、力移動曲線が必要かどうか、および予想される1日のテストボリュームを明記することも有用です。
| アイテム | 必要な情報 |
|---|---|
| 試験基準 | IEC 60512-13-2 + 適用詳細/製品仕様 |
| ダット | コネクタ/接点の種類とモデル |
| ドローイング | 寸法と結合幾何学 |
| インターフェース | コネクタペア/接点ペア/ゲージ |
| 力 | 挿入および撤退の予想範囲 |
| 移動 | 必要な挿入/引き抜きストローク |
| 運動 | 必要な試験速度/状態 |
| メカニズム | シール、ラッチ、ロック、セカンダリーロック |
| 標本 | 新しい/コンディショニング済み/以前にサイクルした |
| 試合 | 取り付け状態と利用可能な保持面 |
| データ | 力の値 / 力の移動曲線 / サイクル記録 |
| スループット | 1日あたりのサンプルと検査 |
これらの入力は通常、標準番号だけでははるかに多くの情報を機器メーカーに伝えます。
テストを始める前に
データを収集する前に、エンジニアは仮定に頼らずにいくつかの基本的な質問に答えられるべきです。
IEC 60512-13-2テスト13bは実際に指定された方法ですか?テストはコネクタペア、接点ペア、またはゲージで行われていますか?ロック、ラッチ、シールなどの機構は、意図された測定に正しく対応されていますか?器具は必要な自己調整を保っていますか?標本の状態、例えば過去の交尾や潤滑は定義されていますか?プログラムされたトラベルだけでボトムなしで完全に挿入できるのでしょうか?労働力の範囲は適切でしょうか?必要な最初と最後の手術は記録されていますか?
最後に、受諾を定義する文書を特定します。
IEC 60512-13-2はテスト手法を提供します。すべてのコネクターに普遍的な力の制限を設
けるべきではありません。該当する製品または詳細仕様が、特定のコネクタに関連する条件や性能制限を決定します。
結論
IEC 60512-13-2 テスト13bは物理的な動きが単純なため、過小評価されがちです。一つの成分が別の成分に移り、方向が逆になり、力が測定されます。
難しいのは、その力が実際に何を表しているのかを決めることです。
信頼性の高いTest 13b測定は、機械的境界を定義することから始まります。そこから、実験室はコネクターの意図されたアライメント挙動を保持し、治具、試料の状態、潤滑を制御し、必要な動きを再現し、正常な結合挙動を底打ちや無関係な機械的現象と区別する必要があります。
最初と最後の操作も注目に値します。力の変化が必ずしも故障を示すわけではありませんが、シーティング、摩耗、潤滑の変化、干渉、またはインターフェースの他の変化を示すことがあります。力の移動曲線上のどこで変化が起こるかを見ることは、ピーク値だけを比較するよりも有益な情報を提供することが多いです。
同じ原理はテストシステム選択にも当てはまります。
まずは機械の容量ではなく、インターフェースと測定から始めます。
何をテストするか、どの力が予想されるか、試料の整列方法、移動距離と速度、保持すべきデータを定義します。ロードセル、器具、モーションシステム、ソフトウェアは実際のIEC 60512-13-2要件に合わせて構成可能です。
これが、力番号を得ることと、再現・解釈可能なコネクタの力測定値を得ることの違いです。
IEC 60512-13-2テストソリューションをリクエストした場合
実際のコネクターとテスト要件を送ってください:
Connector / Contact Type: _____
Connector Model: _____
テストインターフェース:コネクタペア/接点ペア/テストゲージ
Expected Insertion Force: _____ N
Expected Drawal Force: _____ N
必要な移動距離:_____mm
テスト速度:_____mm/min / 仕様による
ラッチ / シール / ロック機構:はい / いいえ
標本状態:新規/コンディショニング済み/以前に交配済み
Force-Travel curve required: はい / いいえ
Test Cycles / Operations: _____
Test Volume: _____ specimens/day
図面 / サンプル利用可能:はい / いいえ
適用仕様:IEC 60512-13-2 / 顧客仕様 / その他:_____
この情報により、テストシステムは実際のコネクタを中心に設定できます:
ロードセル → フィクスチャー → アライメント → トラベル → モーション → データ→テストシステム
特殊なコネクタ形状の場合は、結合インターフェースの図面や鮮明な写真を試験要件とともに送付してください。これにより、システムを指定する前に治具や測定構成を評価することが可能になります。
