Prüfung von Kfz-Kabelbäumen

Aug 20, 2023

Hersteller von Kfz-Kabelbäumen nutzen Prüfgeräte, um an komplexen Kfz-Kabelbäumen schnell Durchgangs-, Spannungs- und komponentenspezifische Prüfungen durchzuführen. Hier schließen die Bediener einen Kabelbaum zum Testen an der Bauplatine an. Foto mit freundlicher Genehmigung von Cirris Systems Corp.

Die Anzeige der Testergebnisse für die Tester der NX-Serie ist in fünf Bereiche unterteilt. Grafik mit freundlicher Genehmigung von Dynalab Test Systems Inc.

TSK Prüfsysteme fertigt kundenspezifische Prüftische mit 1,2 Quadratmeter großen Abschnitten, die zu vertikalen oder L-förmigen Konfigurationen zusammengefügt werden. Foto mit freundlicher Genehmigung der TSK Prüfsysteme GmbH

Wenn man einem Bediener beim Testen eines Kfz-Kabelbaums zusieht, denkt man an alte Fotos und Fernsehspots über Telefonzentralenbetreiber der 1950er und 1960er Jahre. Sie waren in der Lage, Kabel schnell und präzise in die Buchsen einzustecken und herauszuziehen.

Die heutigen Testoperatoren sind genauso schnell. Dies ist zum Teil auf die große Menge an Kabelbäumen zurückzuführen, die Tier-1- und Tier-2-Zulieferer täglich zusammenbauen und testen müssen.

Aber genauso wichtig sind die Tester, auf die sich die Betreiber verlassen. Diese technologisch fortschrittlichen Maschinen können innerhalb weniger Sekunden eine Durchgangs-, Hochspannungs- oder komponentenspezifische Prüfung durchführen.

„Rechnet man das zusammen, ist die schiere Menge an Kabelbäumen, die weltweit jedes Jahr benötigt werden, unglaublich“, sagt Brent Stringham, Leiter der Geschäftsentwicklung bei Cirris Systems Corp. „Weltweit werden jährlich mehr als 50 Millionen Fahrzeuge produziert, und zwar im Durchschnitt jedes einzelne Fahrzeug.“ verfügt über etwa 20 Kabelbäume. Das entspricht etwa 1 Milliarde Kabelbäumen im Laufe eines Jahres oder fast 4 Millionen pro Tag. Es ist keine Überraschung, dass Lieferanten schnelle und zuverlässige Tester benötigen, um hohe Produktionsmengen aufrechtzuerhalten.“

Autos hatten schon immer einen gewissen Grad an Verkabelung, doch anfangs legten die Hersteller Wert auf die Fehlersuche statt auf Tests. Das änderte sich in den 1930er Jahren, als die Kabelbäume immer komplexer wurden.

Drähte wurden mit einem manuellen Go-No-Go-Lichtsystem getestet, erklärt Eric Harter, Produktmanager bei Dynalab Test Systems Inc. „Die beiden Punkte eines Drahtes wurden zur Gewährleistung der Kontinuität durch eine Glühbirne geführt“, sagt Harter. „Wenn das Licht aufleuchtete, bedeutete das, dass Strom floss und das Kabel in Ordnung war.“

In den 1950er Jahren begannen Kabelbaumhersteller, Schrittschalter (Relais) für Telefone zu verwenden, um jedes Kabelbaumkabel auf Durchgang zu prüfen und seine Position in einem Stecker zu überprüfen. Die Tests verliefen relativ langsam und blieben dies viele Jahre lang, da Automobile größere Kabelbäume für elektrische Fensterheber, Sitze und andere Standardfunktionen benötigten.

Als in den späten 1980er-Jahren elektronische Schalter in Prüfgeräten zum Einsatz kamen, beschleunigte sich die Geschwindigkeit der Durchgangsprüfung erheblich. Es ist in den letzten 25 Jahren exponentiell schneller geworden. Beispielsweise kann der heutige Standardtester 1.000 Kabelpunkte in 3 Sekunden testen, während ein Tester aus den 1990er Jahren 60 Sekunden benötigte.

Trotz der Erhöhung der Prüfgeschwindigkeit ist der Durchgangsprüfprozess seit mehreren Jahrzehnten unverändert geblieben. Der Tester befindet sich entweder auf einer Kabelbaumplatine, einem Testtisch oder einem Standardtisch. Hersteller, die eine Platine verwenden, testen Kabelbäume während des Baus. Ein Prüftisch verfügt über eine Reihe von Anschlussblöcken (auch Kacheln genannt), die als Gegenstück dienen. Beim Testen einfacher Kabelbäume ist es wirtschaftlich, einen Standard-Tischtester und einen eigenständigen Tester zu verwenden.

Der Bediener stellt den Tester auf eine bestimmte Niederspannung (5 bis 15 Volt) und einen Widerstandsschwellenwert (in Ohm) ein, verbindet ihn mit einer passenden Vorrichtung und steckt alle Kabelbaumstecker in die passende Vorrichtung. Der Tester läuft kontinuierlich.

Innerhalb von Sekundenbruchteilen erzeugt es Strom und legt ihn in einer bestimmten Reihenfolge an alle Kabeltestpunkte an. Die Testergebnisse werden auf dem Anzeigefeld angezeigt. Wenn kein Fehler festgestellt wird, wird ein „Bestanden“ angezeigt, begleitet von einem Ton. Wenn ein Fehler erkannt wird, stoppt der Tester. Es zeigt die Stecker- und Pin-Nummern an und zeigt an, ob das Problem ein Kurzschluss oder ein offener Stromkreis ist. Ein Kurzschluss entsteht, wenn zu viel Strom durch das Kabel fließt, eine Unterbrechung, wenn der Stromfluss aufgrund eines hohen Widerstands stoppt.

Die Anzeige bleibt eingeschaltet und verhindert weitere Tests, bis das Problem behoben ist. PC-basierte Tester zeigen diese Informationen auf einem Computermonitor an, oft zusammen mit Bildern der betroffenen Anschlüsse.

Einige Niederspannungsprüfer führen nur Durchgangsprüfungen durch. Andere verfügen über die Fähigkeit, Kabelbaumkomponenten zu erkennen und zu betätigen, darunter Relais, Schalter, Sensoren, Kondensatoren, Widerstände, Steckverbinder und Dioden.

Hochspannungsprüfer werden häufig für Hochspannungs- und Isolationswiderstandsprüfungen eingesetzt. Bei einem Hipot-Test werden 1.000 oder mehr Volt (Gleichstrom) an alle Testpunkte angelegt, um festzustellen, ob Strom von einem Punkt zum anderen fließt oder nicht. Wenn kein Strom fließt, sind die Testpunkte ordnungsgemäß isoliert. Bei der Isolationswiderstandsprüfung wird die Qualität der Drahtisolierung geprüft.

Bevor ein Kabelbaumhersteller einen Tester kauft, muss er sich über die Fähigkeiten des Testers informieren. Am wichtigsten sind Spannungs-, Ohm- und Komponententests, die der Tester durchführen kann. Kabelbaumhersteller müssen auch die Datenprotokollierung und Rückverfolgbarkeit berücksichtigen. Viele Tester verfügen über einen Controller, der es einem Bediener ermöglicht, Testdaten in Netzwerken zu speichern und zu teilen.

„Um Testprogramme zu erstellen, muss der Tester in der Lage sein, Daten zu importieren und zu verarbeiten“, sagt Kjell Uddeborg, leitender Softwareentwickler bei Cablescan Inc. „Wenn Daten nicht direkt importiert werden können, finden Sie heraus, wie viel Arbeit für die Konvertierung erforderlich ist.“ die Daten in ein Format, das importiert werden kann.“

Laut Harter muss die Testersoftware beispielsweise in der Lage sein, Zeichnungen zu konvertieren, die in CAD oder Softwareprogrammen wie Capital H und VeSys (von Mentor Graphics Corp.) erstellt wurden. Das HMI des Testers sollte außerdem benutzerfreundlich sein, damit Bediener problemlos Testprogramme erstellen, speichern und abrufen können.

Laut Stringham sind die Kosten ebenso wichtig wie die Leistungsfähigkeit, müssen jedoch im Hinblick auf die Komplexität des Kabelbaums und die vom OEM geforderten Tests berücksichtigt werden. Beispielsweise kann ein einfacher Durchgangsprüfer, der mehrere hundert Dollar kostet, für Großserienhersteller einfacher Kabelbäume ausreichend sein. Für komplexere Kabelbäume, etwa solche, die Energie an verschiedene Abschnitte des Motors übertragen, oder solche, die in den komplexen Computersystemen heutiger Fahrzeuge verwendet werden, kann jedoch ein fortschrittlicher Tester erforderlich sein, der mehrere tausend Dollar kostet.

Ein letzter zu berücksichtigender Faktor ist der verfügbare Platz. Juan Perezchica, Key Account Manager bei TSK Prufsysteme GmbH, einem Unternehmen der Komax-Gruppe, sagt, dies sei vor allem ein Problem für Hersteller, die einen oder mehrere Prüftische benötigen. TSK erstellt benutzerdefinierte Testtabellen, die recht groß sein können. Sie verfügen über 1,2 Quadratmeter große Abschnitte, die zu vertikalen oder L-förmigen Konfigurationen zusammengefügt werden.

Bei allen drei Modellen der NX-Serie von Dynalab (Solo, Pro und Pro+) handelt es sich um Niederspannungsprüfer, die für Durchgangs- und andere Prüfungen konzipiert sind, beispielsweise für die aktive Prüfung von Relais in einem Kabelbaum. Das Relais wird in ein Ausgangsmodul-Zubehör eingesetzt, das mit dem Tester verbunden ist und als Gegenstück dient. Anschließend wird ein Niederspannungsstrom eingespeist, um das Relais zu erregen.

„Dieser Prozess ermöglicht es einem Hersteller, Durchgangsänderungen des Kabelbaums zu messen, wenn das Relais aktiv ist“, erklärt Harter. „Es dient auch als einfacher Funktionstest des Relais.“

Die NX-Tester können auch Hochgeschwindigkeitstests auf Kurzschlüsse durchführen und zum Testen von Dioden, Widerständen und Kondensatoren verwendet werden. Die eigenständigen modularen Tester wurden für industrielle Umgebungen entwickelt und verfügen über eine einfache Benutzeroberfläche mit vier Tasten und einen vierzeiligen Bildschirm, auf dem Standard- oder benutzerdefinierte Meldungen mit begleitenden Tönen angezeigt werden.

Der NX Solo testet bis zu 256 Punkte, der Pro bis zu 512 und der Pro+ bis zu 32.768. Beim Pro und beim Pro+ handelt es sich um die gleichen Tester, der Pro+ kann jedoch über 2 oder 6 Fuß lange Kabel mit bis zu 32 Erweiterungseinheiten (jede verwaltet 1.024 Punkte) verbunden werden. Beide Modelle verfügen über 1,3 Megabyte Speicherkapazität zur Speicherung von Testprogrammen.

Laut Uddeborg verwenden Hersteller Cablescan-Tester, um Fahrzeugkabelbäume in allen Phasen der Produktion sowie Prototypentests und Feldrücklaufanalysen zu testen.

TestMate, einer der Durchgangsprüfer des Unternehmens, prüft mit einer Erweiterungseinheit bis zu 256 Punkte. Seine universelle Steckvorrichtung akzeptiert Schnittstellenkarten für viele Arten von Steckverbindern. Testprogramme werden aus nachweislich funktionierenden Kabelbäumen erstellt und mit Signaturcodes versehen.

Die Serie 90HV-S23 ist ein PC-basierter Tester, der Niederspannungs- und Hochspannungsprüfungen durchführt. Es verwendet Halbleitergeräte zur Durchführung von Durchgangsprüfungen und zum Testen von Dioden, Schaltern, Kondensatoren und Widerständen. Der Tester verwendet jedoch Relais für Hochspannungs-Isolationstests und Hochstrom-Durchgangstests, die die Qualität von Kabelbaumverbindungen (Löt- und Crimpanschlüsse) testen. Relais im Prüfling können im erregten oder nicht erregten Zustand aktiviert und getestet werden.

Der Tester testet bis zu 1.472 Punkte allein oder 47.104 Punkte mit 32 Erweiterungsschränken, die innerhalb von 200 Fuß miteinander verbunden werden können. Kontinuitäts- und Widerstands-Isolationsschwellenwerte können als Systemstandards für einzelne Programme oder während der Ausführung spezifischer Tests festgelegt werden.

Testprogramme werden durch den Import von Netzlisten aus CAD-Stationen oder das Scannen bekanntermaßen funktionstüchtiger Kabelbäume erstellt. Ein voll funktionsfähiger Programmeditor ermöglicht die Programmierung der Drahtliste über die Tastatur, wenn keine CAD-Daten oder ein zweifelsfrei funktionierender Kabelbaum verfügbar sind. Der Editor kann auch Testparameter und bestehende Programme ändern.

Delphi Automotive PLC, der weltweite Hersteller von Automobilteilen, testet seit 2012 komplexe Kabelbäume mit Cirris Signature Easy Touch. Diese Kabelbäume steuern Armaturenbrettfunktionen, Spiegelbewegungen von Totwinkelleuchten, Antennen und andere komplexe Systeme im Auto.

Der Tester führt auch Standard-Hochspannungs-, Hochgeschwindigkeits-Hochspannungs- und Hochspannungs-Isolationswiderstandsprüfungen durch. Das Gerät prüft Drähte (einschließlich verdrillter Paare) auf Unterbrechungen, Kurzschlüsse und Fehlverdrahtungen. Es misst 17,5 x 9 x 5 Zoll und verfügt über einen 10,4-Zoll-Touchscreen und einen integrierten PC mit Windows 7. Über einen VGA-Ausgang und USB-Anschlüsse können Bediener einen externen Monitor und eine Tastatur anschließen.

Wie der Easy Touch ist auch der Durchgangsprüfer 1100R+ klein und vielseitig. Mehr als 200 Standardadapter können direkt an den Tester angeschlossen werden, sodass keine Adapterkabel erforderlich sind. Darüber hinaus kann die Kapazität von 128 Testpunkten durch die Verbindung mit sieben Erweiterungsboxen auf 1.024 erhöht werden.

Der Tester hat einen Widerstandsbereich von 0,005 Ohm bis 100.000 Ohm und eine Abtastrate von 128 Punkten pro 0,25 Sekunde. Mit der CTL-Win-Software kann der Bediener den Tester von einem PC aus steuern sowie Testprogramme erstellen, bearbeiten und speichern.

Obwohl individuell angepasst, verfügen alle TSK-Prüfstände über die Software CS WIN nx und einen Tester der CT-Serie (CT11, CT12, CT30i, CT35). Das TSK Studio der Software ist die Steuerzentrale für alle Elektro-, Modul- und Vision-Tests. Sein übersichtliches Layout ermöglicht einen schnellen und direkten Zugriff auf die am häufigsten genutzten Funktionen.

Ebenso wichtig ist, dass die Software über einen Multi-Window-Editor verfügt, der die Programmierung vereinfacht und die gleichzeitige Ausführung verschiedener Prüfprogramme ermöglicht. Die Software ermöglicht Betreibern den Import von Testprogrammen und Connector-Bibliotheken und verfügt außerdem über eine ActiveX-Schnittstelle, sodass Benutzer Inhalte problemlos in und aus Excel-Tabellen übertragen können.

Neben Standardkabeln prüft der Niederspannungs-CT35 (0,1 bis 15 Volt) auch optische Fasern und Standardkabelbaumkomponenten auf Durchgang, Funktion und Kurzschlüsse. Es überträgt Daten über Ethernet an einen angeschlossenen PC und zeigt PIN-Nummern in Fehlermeldungen auf dem Computerbildschirm an. Das Unternehmen bietet auch Sehtestsysteme an, die auf Farb-, optischen Zeichen- und Mustererkennung basieren, um das Vorhandensein und die korrekte Position von Sicherungskästen und Relaisträgern in Kabelbäumen zu überprüfen. Mithilfe der Höhenkontrolle wird überprüft, ob Sicherungen und Relais korrekt eingesetzt sind.

Das Scannen von Kartons und Trägern erfolgt durch eine Kamera, die entweder in einen Tisch, ein Standgerät oder eine mobile Workstation eingebaut ist. Zugehörige Objekte werden ebenfalls geprüft, darunter Sicherungen, Schrauben und Bolzen, Steckerverriegelungsmechanismen, Etikettenaufschriften und einfarbige Drähte. Die Sichtprüfung erfolgt entweder während der Verladung vor dem Versand, bei der Montage des Kabelbaums oder bei der Endkontrolle des Fahrzeugs.

Jim ist leitender Redakteur von ASSEMBLY und verfügt über mehr als 30 Jahre redaktionelle Erfahrung. Bevor er zu ASSEMBLY kam, war Camillo Herausgeber von PM Engineer, Association for Facilities Engineering Journal und Milling Journal. Jim hat einen Abschluss in Englisch von der DePaul University.