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¿Por qué Terminales Sueltas?

¿Por qué Terminales Sueltas?
01.06.2010
Por Martin Furer, Director de Ingenieria, Schleuniger Solutions AG y Rob Boyd, Gerente de Productos de Prensado, Schleuniger Inc. Presentado en U.S. Tech and Wire & Cable Technology Junio, 2010

TECNOLOGÍA DE PRENSADO PARA –CONTACTOS SUELTOS

Hay dos tipos básicos de terminales eléctricas – terminales en rollo y terminales sueltas comúnmente conocidas como contactos sueltos (LPC) por sus siglas en inglés. Ambos tipos se prensan en las puntas de cables desforrados para formar una conexión eléctrica y mecánica, pero aquí es donde termina la similitud. Hay diferencias significativas en como los procesos de prensado y calidad se automatizan.

Las terminales en rollo vienen en un carrete y se unen entre si por una banda que separa las terminales una misma distancia, o paso, entre ellas. Esto hace que las terminales en rollo sean más fáciles de automatizar que las LPC porque el aplicador de terminales incorpora el mecanismo de alimentación el cual posiciona cada terminal a la distancia apropiada, misma distancia que el paso entre ellas. Disponibles en configuración de barril abierto o cerrado.

Las terminales LPC se empacan por separado y se envían a granel. También se conocen como “contactos troquelados” o “contactos maquinados”, en referencia al método utilizado para fabricarlas. Se maquinan de piezas sólidas y siempre son del tipo de barril cerrado, significando que el área donde el cable se insertara forma un cilindro perfecto de 360 grados. Las terminales LPC vienen en diferentes formas y tamaños, y se utilizan principalmente donde los requerimientos de calidad son muy estrictos, como en la industria militar, aeroespacial o médica.

VENTAJAS DE LAS TERMINALES SUELTAS

Gracias a su amplia superficie de contacto, las terminales LPC tienen menor resistencia eléctrica que las terminales estampadas o formadas. En comparación con secciones transversales y corrientes eléctricas, el calor generado por una terminal LPC es substancialmente menor que los otros tipos de terminales. La caída de voltaje entre el conductor y el contacto también es menor. Gracias a esto, se pueden utilizar contactos LPC de menor tamaño en comparación a las terminales estampadas o formadas, ahorrando así valioso peso y espacio en muchos productos distintos.

LA CURVATURA LOGRA UN AJUSTE PERFECTO

Otra ventaja de las terminales LPC es la precisión de su geometría cilíndrica. Los conectores machos y hembras se conectan perfectamente, formando una conexión muy confiable, libre de chispas y que no dejaría pasar el gas. Así mismo esta perfección de forma hace resistentes a los LPCs de conexiones intermitentes causadas por la vibración. El tipo de prensado que caracteriza a estos conectores es conocido como prensado de 4 puntos, donde encontramos 4 puntas separadas 90 grados la una de la otra. La especificación y requerimiento de calidad para este prensado de 4 puntos se puede encontrar en la norma SAE (alias “Especificación Militar”) la cual se utiliza principalmente en la industria militar y aeroespacial.

AUTOMATICACIÓN DEL PROCESO

Las terminales LPC son significativamente más complicadas de automatizar comparado a las terminales en carrete. Un procesamiento preciso y confiable para LPCs requiere que las terminales se ordenen y orienten automáticamente en la posición correcta antes de ser prensadas al cable. Insertar un cable desforrado en el barril cerrado del conector LPC requiere de un eje adicional de movimiento y un sistema de guías para asegurar que todos los filamentos del cable queden dentro del contacto sin ningún problema antes de ser prensado.

Ambos sistemas automáticos y semi automáticos requieren de una cantidad de pasos automatizados para un prensado confiable del LPC:

  • Orden y orientación
  • Alimentación y posicionamiento dentro del herramental de prensado
  • Desforre de la punta del cable e inserción en el contacto el cual se posiciona dentro del herramental de prensado
  • Prensado (4 puntos), incluyendo, comprobación de calidad
  • Retirar el cable terminado con la terminal LPC del equipo sin dañarlo

MAQUINAS PARA MESAS DE TRABAJO QUE COMBINAN TODOS LOS PROCESOS

Cada paso necesita de una solución técnica que difiere de sobremanera de los procesos convencionales utilizados en el procesamiento de terminales en carrete. Máquinas para mesa de trabajo de alta precisión como la que se muestran en la figura 3 combinan todos estos procesos, incluso la comprobación de calidad en una sola máquina. La máquina ordena y alimenta los contactos utilizando un sistema combinado de tambor y riel de alimentación. Una unidad de desforre integrada con sensor de activación desforra la punta del cable. Una función opcional de “recorte” se puede utilizar para recortar la punta del cable, asegurando de esta forma la longitud del desforre y la posición exacta del contacto.

La combinación de cortos tiempos de ciclo y la mecánica de precisión permiten un procesamiento eficiente y preciso – haciendo de esta Prensa desforradora la elección preferida de los clientes más demandantes, especialmente en las industrias militar y aeroespacial. Dependiendo de los requerimientos de producción, las terminales LPC también se pueden procesar en sistemas totalmente automáticos.

Orden

Durante la clasificación, los contactos LPC se ordenan en una posición específica para el siguiente paso de procesamiento. Un proceso ya probado es el uso de un tambor en rotación, el cual deja caer los contactos en un riel de vibración. El riel cuenta con un diseño específico para la forma de un contacto en particular, de manera que solamente puedan caer en el riel los contactos que se encuentren en la posición apropiada para después ser alineados automáticamente para el siguiente paso del procesamiento. Una mordaza posiciona cada terminal dentro del aplicador de prensado.

Tipo de Contacto

El tipo de contacto determina como se ejecutarán la alimentación lineal y el posicionamiento. Hay 3 tipos de contactos básicos, los cuales se distinguen entre si basándose en su centro de gravedad y forma. La alimentación se lleva a cabo ya sea de manera vertical (zona de prensado hacia arriba o abajo) o de manera horizontal.

Se pueden procesar muchos tipos distintos de contactos. Los sistemas de herramentales para cambios rápidos reducen el tiempo de preparación al mínimo – muy alta productividad, aun cuando se cambie constantemente de aplicadores.

Los tres tipos de contactos más comunes son:

Tipo 1: Alimentación vertical con el área de prensado hacia arriba

Este tipo de contacto cuenta con un “collar” (o tope) entre el área de conexión y el área de prensado. Su centro de gravedad es debajo del “collar” en el área de conexión.

Tipo 2: Alimentación Horizontal

Los contactos tipo 2 no cuentan con un “collar” y su centro de gravedad no está claramente definido. Por lo tanto la alimentación vertical no es posible, consecuentemente la terminal se tiene que alimentar de manera horizontal.

Tipo 3: Alimentación vertical con el área de prensado hacia arriba

Este tipo de contacto cuenta con un “collar”, pero su centro de gravedad necesita de alimentación “inversa” con la zona de prensado hacia abajo.

ALIMENTACIÓN Y POSICIONAMIENTO: CONTACTO

Los contactos se mueven a lo largo del riel de vibración en dirección de la unidad de posicionamiento. El diseño de la unidad de posicionamiento depende del tipo de contacto a procesar. La unidad de posicionamiento consiste de una combinación de un módulo para inclinar-voltear, con una mordaza.

Los contactos Tipo 2 son los más complejos de orientar y alimentar ya que la zona de prensado puede quedar al frente o al dorso conforme avanza a la punta del riel. La máquina debe poder detectar de manera precisa la posición del área de prensado de la terminal así como también poder orientarla a la posición correcta para el siguiente proceso.

ALIMENTACIÓN Y POSICIONAMIENTO: CABLE

Una vez que el contacto se ha posicionado correctamente dentro del aplicador de prensado, se puede prensar al cable desforrado. El operario inserta el cable a la máquina hasta que la punta del cable toca el sensor de activación. Una mordaza sujeta el cable automáticamente durante todo el ciclo. La prensa desforradora semi automática guiará los filamentos del cable dentro del contacto y asegurará que la punta del cable se inserte a la profundidad programada.

PRENSADO Y COMPROBACIÓN DE CALIDAD

Para asegurar la calidad de cada prensado, las prensas desforradoras modernas cuentan con un monitor de fuerza de prensado (CFM) integrado. El CFM mide la fuerza vs el tiempo mientras se prensa el contacto al cable. El operario le enseña al CFM algunos prensados “correctos” a manera que se almacena la curva de fuerza de referencia en la memoria del monitor. Durante cada ciclo de prensado, la fuerza actual vs la curva de tiempo se compara al valor de referencia almacenado. Cualquier prensado que no coincida con la curva de referencia dentro de las tolerancias predefinidas se enuncia como incorrecto y el CFM para la máquina para permitirle al operario investigar y corregir el problema. El cabezal de prensado es muy simple de ajustar y calibrar, ya que sólo la profundidad del prensado se tendría que ajustar.

Así mismo los métodos para la comprobación de calidad y los procedimientos de pruebas conocidos del prensado “convencional” como las pruebas de fuerza de tensión o análisis visual utilizando el corte transversal a través de equipos de micrografía, también se utilizan en este tipo de prensados. Los criterios de calidad para prensados que no dejarían pasar el gas en terminales LPC incluyen: longitud de desforre correcta, profundidad de inserción y fuerza de tensión.

CONCLUSIÓN

Las terminales LPC se utilizan predominantemente en aplicaciones donde las conexiones de la más alta calidad son necesarias y hay muy poco espacio disponible. La posibilidad de automatizar el proceso de desforre y prensado utilizando equipo automático o semi automático reduce los tiempos por ciclo e incrementa la calidad reduciendo significativamente el costo por pieza.