Mit der rasanten Entwicklung elektronischer Geräte, Automobile und anderer elektronischer Technologien steigt die Marktnachfrage nach Kabelbäumen weiter an. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Funktion und Qualität, wie beispielsweise Miniaturisierung und geringes Gewicht.
Im Folgenden werden die notwendigen Elemente der optischen Prüfung vorgestellt, um die Qualität von Kabelbäumen sicherzustellen. Außerdem werden Anwendungsfälle des neuen digitalen 4K-Mikroskopsystems vorgestellt, um vergrößerte Beobachtung, Messung, Erkennung, quantitative Auswertung und eine Verbesserung der Arbeitseffizienz zu ermöglichen.
Kabelbäume, deren Bedeutung und Anforderungen gleichzeitig wachsen
Ein Kabelbaum, auch Kabelstrang genannt, ist ein Bauteil, das durch die Bündelung mehrerer elektrischer Verbindungskabel (Stromversorgung, Signalkommunikation) gebildet wird, die zum Verbinden elektronischer Geräte erforderlich sind. Die Verwendung von Steckverbindern mit mehreren Kontakten vereinfacht den Anschluss und verhindert Fehlverbindungen. In Autos beispielsweise werden 500 bis 1.500 Kabelbäume verwendet, die die gleiche Funktion wie menschliche Blutgefäße und Nerven erfüllen können. Defekte und beschädigte Kabelbäume beeinträchtigen die Qualität, Leistung und Sicherheit des Produkts erheblich.
In den letzten Jahren ist bei Elektroprodukten und elektronischen Geräten ein Trend zur Miniaturisierung und höheren Packungsdichte zu beobachten. Auch im Automobilbereich entwickeln sich Technologien wie Elektrofahrzeuge (EV), Hybridfahrzeuge (HEV), induktionsbasierte Fahrassistenzfunktionen und autonomes Fahren rasant. Vor diesem Hintergrund steigt die Marktnachfrage nach Kabelbäumen stetig. In Produktforschung, -entwicklung und -herstellung streben wir nach Diversifizierung, Miniaturisierung, geringem Gewicht, hoher Funktionalität und langer Lebensdauer, um den vielfältigen Anforderungen einer neuen Ära gerecht zu werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden und schnell hochwertige neue und verbesserte Produkte bereitzustellen, müssen die Evaluierung im Forschungs- und Entwicklungsprozess sowie die Qualitätskontrolle im Herstellungsprozess höhere Anforderungen an Genauigkeit und Geschwindigkeit erfüllen.
Der Schlüssel zur Qualität: Prüfung der Kabelanschlüsse und des Aussehens
Bei der Herstellung von Kabelbäumen muss vor der Montage von Steckverbindern, Kabelrohren, Schutzvorrichtungen, Kabelklemmen, Spannklemmen und anderen Komponenten ein wichtiger Prozess durchgeführt werden, der die Qualität des Kabelbaums bestimmt: die Klemmverbindung der Drähte. Beim Anschluss der Klemmen kommen die Verfahren „Crimpen (Verstemmen)“, „Pressschweißen“ und „Schweißen“ zum Einsatz. Bei Verwendung verschiedener Verbindungsmethoden kann es bei einer fehlerhaften Verbindung zu Fehlern wie schlechter Leitfähigkeit und dem Abfallen des Kerndrahts kommen.
Es gibt viele Möglichkeiten, die Qualität von Kabelbäumen zu erkennen, beispielsweise mit einem „Kabelbaumprüfer (Durchgangsprüfer)“, um zu prüfen, ob elektrische Unterbrechungen, Kurzschlüsse oder andere Probleme vorliegen.
Um jedoch nach verschiedenen Tests und bei auftretenden Fehlern den genauen Zustand und die Ursachen zu erkennen, ist es notwendig, die Vergrößerungsfunktion des Mikroskops und des Mikroskopsystems zu nutzen, um eine visuelle Prüfung und Bewertung des Anschlussteils durchzuführen. Die Punkte der optischen Prüfung für verschiedene Anschlussmethoden sind wie folgt.
Prüfpunkte für das Erscheinungsbild beim Crimpen (Verstemmen)
Durch die Plastizität der kupferummantelten Leiter verschiedener Anschlüsse werden die Kabel und Ummantelungen gecrimpt. Mithilfe von Werkzeugen oder automatisierten Anlagen in einer Produktionslinie werden die kupferummantelten Leiter gebogen und durch „Verstemmen“ verbunden.
[Elemente der Aussehensprüfung]
(1) Kerndraht steht hervor
(2) Länge des überstehenden Kerndrahts
(3) Menge der Trichteröffnung
(4)Hüllenüberstandlänge
(5) Schnittlänge
(6)-1 biegt nach oben/(6)-2 biegt nach unten
(7)Drehung
(8) Schütteln
Tipps: Das Kriterium zur Beurteilung der Crimpqualität von Crimp-Anschlussklemmen ist die „Crimphöhe“.
Nach Abschluss des Crimpens (Verstemmens) der Anschlüsse entspricht die Höhe des kupferummantelten Leiterabschnitts an der Crimpstelle von Kabel und Mantel der „Crimphöhe“. Wird die Crimphöhe nicht eingehalten, kann dies zu schlechter elektrischer Leitfähigkeit oder zum Ablösen des Kabels führen.
Eine höhere Crimphöhe als angegeben führt zu einer Untercrimpung, bei der sich der Draht unter Spannung löst. Liegt der Wert unter dem angegebenen Wert, führt dies zu einer Übercrimpung, bei der der kupferummantelte Leiter in den Kerndraht einschneidet und diesen beschädigt.
Die Crimphöhe ist lediglich ein Kriterium für den Zustand des Mantels und des Kerndrahts. In den letzten Jahren hat sich im Zusammenhang mit der Miniaturisierung von Kabelbäumen und der Diversifizierung der verwendeten Materialien die quantitative Erfassung des Kerndrahtzustands des Crimpanschlussquerschnitts zu einer wichtigen Technologie entwickelt, um verschiedene Defekte im Crimpprozess umfassend zu erkennen.
Sichtprüfungspunkte des Pressschweißens
Stecken Sie den ummantelten Draht in den Schlitz und schließen Sie ihn an die Klemme an. Beim Einführen des Drahtes berührt die Ummantelung die am Schlitz angebrachte Klinge und wird von dieser durchstochen. Dadurch entsteht Leitfähigkeit, sodass die Ummantelung nicht entfernt werden muss.
[Elemente der Aussehensprüfung]
(1) Der Draht ist zu lang
(2) Der Spalt am oberen Ende des Drahtes
(3) Die vor und nach den Lötpads hervorstehenden Leiter
(4) Pressschweißmittenversatz
(5) Mängel an der Außenhülle
(6) Defekte und Verformungen des Schweißblechs
A: Außenhülle
B: Schweißblech
C: Draht
Prüfpunkte für das Erscheinungsbild von Schweißnähten
Typische Anschlussformen und Kabelführungsmethoden können in „Blechschlitztyp“ und „Rundlochtyp“ unterteilt werden. Bei ersterem wird der Draht durch den Anschluss geführt, bei letzterem wird das Kabel durch das Loch geführt.
[Elemente der Aussehensprüfung]
(1) Kerndraht steht hervor
(2) Schlechte Leitfähigkeit des Lotes (unzureichende Erwärmung)
(3) Lötbrücken (übermäßiges Löten)
Anwendungsfälle der Inspektion und Bewertung des Aussehens von Kabelbäumen
Mit der Miniaturisierung von Kabelbäumen wird die Prüfung und Bewertung des Aussehens auf der Grundlage einer vergrößerten Betrachtung immer schwieriger.
Das digitale Ultra-High-Definition-4K-Mikroskopsystem von Keyence „kann die Arbeitseffizienz deutlich verbessern und gleichzeitig eine Beobachtung mit hoher Vergrößerung sowie eine Prüfung und Bewertung des Erscheinungsbilds ermöglichen.“
Tiefensynthese der Vollbildfokussierung auf dreidimensionale Objekte
Der Kabelbaum ist ein dreidimensionales Objekt und kann nur lokal fokussiert werden, was eine umfassende Beobachtung und Auswertung des gesamten Zielobjekts erschwert.
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der „VHX-Serie“ kann mit der Funktion „Navigations-Echtzeitsynthese“ automatisch eine Tiefensynthese durchführen und hochauflösende 4K-Bilder mit vollem Fokus auf das gesamte Ziel aufnehmen, wodurch eine korrekte und effiziente Vergrößerungsbeobachtung, Aussehensprüfung und Auswertung einfach durchgeführt werden kann.
Verzugsmessung am Kabelbaum
Bei der Messung muss nicht nur ein Mikroskop, sondern auch eine Vielzahl anderer Messgeräte eingesetzt werden. Der Messvorgang ist umständlich, zeitaufwändig und arbeitsintensiv. Zudem können die Messwerte nicht direkt als Daten aufgezeichnet werden, was gewisse Probleme hinsichtlich der Arbeitseffizienz und Zuverlässigkeit mit sich bringt.
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der VHX-Serie ist mit einer Vielzahl von Werkzeugen für zweidimensionale Messungen ausgestattet. Die Messung verschiedener Daten wie des Winkels des Kabelbaums und der Crimphöhe des gecrimpten Anschlusses ist mit einfachen Handgriffen erledigt. Mit der VHX-Serie können Sie nicht nur quantitative Messungen durchführen, sondern auch Daten wie Bilder, numerische Werte und Aufnahmebedingungen speichern und verwalten, was die Arbeitseffizienz deutlich steigert. Nach Abschluss der Datenspeicherung können Sie weiterhin frühere Bilder aus dem Album auswählen, um weitere Messungen an verschiedenen Standorten und Projekten durchzuführen.
Messung des Kabelbaum-Verzugswinkels mit dem 4K-Digitalmikroskopsystem „VHX-Serie“
Mit den vielfältigen Werkzeugen von „2D Dimensions Measurement“ können Sie quantitative Messungen ganz einfach durchführen, indem Sie einfach auf den richtigen Winkel klicken.
Beobachtung der Kerndrahtverstemmung, die nicht durch den Glanz der Metalloberfläche beeinträchtigt wird
Aufgrund der Reflexion der Metalloberfläche kann es manchmal zu Beobachtungen kommen.
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der „VHX-Serie“ ist mit den Funktionen „Halo-Eliminierung“ und „Ringhalo-Entfernung“ ausgestattet, mit denen durch den Glanz der Metalloberfläche verursachte Reflexionsstörungen eliminiert und der Verstemmzustand des Kerndrahts genau beobachtet und erfasst werden kann.
Zoomaufnahme des Verstemmteils des Kabelbaums
Haben Sie schon einmal erlebt, dass es bei der optischen Prüfung schwierig ist, kleine dreidimensionale Objekte wie Kabelbaumverstemmungen präzise zu fokussieren? Dies erschwert die Erkennung kleiner Teile und feiner Kratzer erheblich.
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der „VHX-Serie“ ist mit einem motorisierten Objektivkonverter und einem hochauflösenden HR-Objektiv ausgestattet. Es ermöglicht eine automatische Vergrößerungsumwandlung von 20- bis 6000-fach und ermöglicht so einen nahtlosen Zoom. Führen Sie einfach einfache Bedienvorgänge mit der Maus oder dem Controller aus, und Sie können die Zoom-Beobachtung schnell abschließen.
Ein Rundum-Beobachtungssystem, das eine effiziente Beobachtung dreidimensionaler Objekte ermöglicht
Bei der Betrachtung dreidimensionaler Produkte wie Kabelbäumen muss der Winkel des Zielobjekts wiederholt geändert und anschließend fixiert werden. Außerdem muss der Fokus für jeden Winkel separat angepasst werden. Die Fokussierung ist nicht nur lokal, sondern auch schwierig zu fixieren, und es gibt Winkel, die nicht beobachtet werden können.
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der „VHX-Serie“ kann das „Rundum-Beobachtungssystem“ und den „hochpräzisen elektrischen X-, Y- und Z-Tisch“ nutzen, um flexible Bewegungen des Sensorkopfes und des Tisches zu unterstützen, die bei einigen Mikroskopen nicht möglich sind.
Die Justiervorrichtung ermöglicht die einfache Einstellung von drei Achsen (Sichtfeld, Rotationsachse und Neigungsachse) und ermöglicht so die Beobachtung aus verschiedenen Winkeln. Selbst beim Neigen oder Drehen bleibt das Sichtfeld erhalten und das Ziel bleibt in der Mitte. Dies verbessert die Effizienz der Beobachtung dreidimensionaler Objekte erheblich.
3D-Formanalyse, die eine quantitative Bewertung von Crimpkontakten ermöglicht
Bei der Betrachtung des Erscheinungsbilds von Crimpkontakten muss nicht nur der Fokus auf das dreidimensionale Ziel gerichtet werden, sondern es können auch Probleme wie übersehene Anomalien und menschliche Bewertungsabweichungen auftreten. Dreidimensionale Ziele können nur durch zweidimensionale Dimensionsmessungen ausgewertet werden.
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der VHX-Serie ermöglicht nicht nur die vergrößerte Betrachtung und zweidimensionale Größenmessung mit klaren 4K-Bildern, sondern auch die Erfassung von 3D-Formen, die dreidimensionale Größenmessung und die Konturmessung an jedem Querschnitt. Die Analyse und Messung der 3D-Form ist mit einfachen Bedienschritten ohne besondere Kenntnisse des Anwenders möglich. Gleichzeitig ermöglicht es eine erweiterte und quantitative Bewertung des Erscheinungsbilds von Crimpkontakten und verbessert so die Effizienz des Betriebs.
Automatische Messung verstemmter Kabelabschnitte
Das 4K-Digitalmikroskopsystem der „VHX-Serie“ kann mithilfe einer Vielzahl von Messwerkzeugen problemlos verschiedene automatische Messungen anhand aufgenommener Querschnittsbilder durchführen.
Wie in der Abbildung unten dargestellt, ist es beispielsweise möglich, nur den Kerndrahtbereich des gecrimpten Kerndrahtquerschnitts automatisch zu messen. Mit diesen Funktionen lässt sich der Kerndrahtzustand des Verstemmteils schnell und quantitativ erfassen, was allein durch die Messung der Crimphöhe und die Betrachtung des Querschnitts nicht erfasst werden kann.
Neue Tools, um schnell auf Marktanforderungen zu reagieren
Die Marktnachfrage nach Kabelbäumen wird in Zukunft steigen. Um den steigenden Marktanforderungen gerecht zu werden, müssen neue Forschungs- und Entwicklungsprozesse, Qualitätsverbesserungsmodelle und Fertigungsprozesse auf Basis schneller und präziser Erfassungsdaten etabliert werden.
Veröffentlichungszeit: 26. Dezember 2023