DE102013217177B4

DE102013217177B4 - Verfahren zur elektrischen Isolation eines Splices

Info

Publication number: DE102013217177B4
Application number: DE102013217177.3A
Authority: DE
Inventors: Klaus Lange; Andreas Hankammer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-08-28
Filing date: 2013-08-28
Publication date: 2016-08-25
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: DE102013217177A1

Abstract

Verfahren zur elektrischen Isolation einer zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) mehrerer Leitungen (1, 2), im Folgenden „Splice“ genannt, umfassend die Schritte:
– Entfernen (S100) einer Isolation (3) einer ersten Leitung (1) und einer zweiten Leitung (2),
– Verbinden (S200) eines ersten Leiters (10) der ersten Leitung (1), mit einem zweiten Leiter (20) der zweiten Leitung (2),
– Beschichten (S300) der gesamten Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) mit einem Fluid (5), und
– Aushärten (S400) des Fluides (5) mittels künstlich erzeugten ultravioletten Lichtes (UV) weiter umfassend
– optisches Prüfen (S500) auf Vollständigkeit der Beschichtung auf der Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) vor dem Aushärten (S400).

Description

Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur elektrischen Isolation einer zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle zweier oder mehrerer Leitungen ("Splice"). Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Optimierungen hinsichtlich eines Energie- und Zeitaufwandes beim Isolieren von Splices.
Derzeit werden Schweißknoten ("Splices") im Bordnetz im Feuchtraumbereich mittels Schrumpfschlauch abgedichtet. Dieser Vorgang ist zeitaufwändig, nicht immer prozesssicher und langzeitstabil. Nicht richtig verarbeitete und falsch verwendete Schrumpfschläuche können zu Undichtigkeit und damit zur Schädigung des Bordnetzes führen.
US 2012/0097447 A1 zeigt eine Isolation eines Splices aus einem organischen Isolationsüberzug, der mittels Wärmeeintrag ausgehärtet wird.
EP 2 432 078 A2 zeigt ein Verfahren zum Abdichten einer Crimp-Verbindung eines Steckanschlusses, bei welchem ein Litzenbündel einer elektrischen Leitung mit einer Fluidschicht überzogen und anschließend in den Anschluss einer Crimpverbindung eingeführt wird. Anschließend wird die Crimpverbindung verformt und das Fluid ausgehärtet (beispielsweise mittels UV-Licht).
US 2013/0175069 A1 , US 2012/0261186 A1 , JP 2013-62968 A , DE 37 41 943 A1 und DE 10 2005 027 001 A1 offenbaren eine Beschichtung eines Splices und anschließendes Aushärten der Beschichtung mittels ultravioletten Lichtes. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Prozesssicherheit beim Isolieren von Splices zu erhöhen und gleichzeitig den Zeit- und Energieaufwand zu verringern.
Offenbarung der Erfindung
Die vorstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur elektrischen Isolation einer zu isolierenden elektrischen Verbindungstelle von zwei oder mehreren Leitungen ("Splice") gelöst. Dabei wird eine Isolation der zu verbindenden Leitungen an derjenigen Stelle entfernt, an welcher die Leitungen miteinander verbunden werden sollen. Die Leitungen können beispielsweise Teile eines Bordnetzes eines Fortbewegungsmittels (z.B. ein Fahrzeug) darstellen. Anschließend werden Leiter der zu verbindenden Leitungen miteinander verbunden. Mit anderen Worten wird eine elektrisch leitfähige Verbindung hergestellt, wie sie beispielsweise durch Schweißverfahren, Lötverfahren, durch eine Verformung einer Manschette ("Crimpverbindung") o.Ä. im Stand der Technik bekannt sind. Anschließend wird die gesamte Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle mit einem Fluid beschichtet. Die zu isolierende Oberfläche umfasst zumindest diejenigen Teile der Leiter, deren Isolationen zuvor entfernt worden sind. Das Fluid kann beispielsweise ein Lack oder eine organische Verbindung sein, welche nach einem Aushärten eine elektrisch isolierende Schicht ausbildet. Anschließend wird das Fluid mittels künstlich erzeugten ultravioletten Lichtes ausgehärtet. Das künstliche Aushärten bietet dabei den Vorteil einer schnellen, energiesparenden Aushärtung, die unabhängig von Tageslicht ist. Beispielsweise können an schwer zugänglichen Stellen eines Bordnetzes eines Fahrzeugs (oder eines "Fortbewegungsmittels") in der Hand gehaltene Lichtquellen verwendet werden, um Splices zu isolieren. Auf diese Weise kann sowohl in der Fertigung als auch bei der Reparatur von Fahrzeugelektrik Zeit und Energie eingespart werden. Überdies entfallen Öfen zum thermischen Aushärten einer Isolation. Auch eine Verwendung von Schrumpfschläuchen, deren Handhabung mitunter viel Geschick und eine vorausschauende Montage der Bestandteile eines Kabelbaums erfordert, kann erfindungsgemäß entfallen. Die Beschichtung der Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle wird optisch zumindest vor dem Aushärten auf Vollständigkeit geprüft. Mit anderen Worten können Unterbrechungen des Fluidfilms auf dem Splice erkannt werden. Wird die optische Prüfung (die auch als automatisierte, sensorgestützte Prüfung ausgestaltet sein kann) vor dem Schritt des Aushärtens ausgeführt, kann die Beschichtung beispielsweise unkompliziert nachgebessert werden. Dies ermöglicht die Reduzierung eventuellen Ausschusses des Verfahrens. Dies bietet den Vorteil, dass unvollständig beschichtete und zu Funktionsausfällen neigende Splices nicht weiter verwendet werden.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Wie oben beschrieben, kann der Splice in einem Kabelbaum eines Fortbewegungsmittels angeordnet sein. Dabei kann der Kabelbaum bereits innerhalb des Fortbewegungsmittels angeordnet sein. Eine solche Anordnung findet sich häufig in Situationen der Fahrzeuginstandsetzung oder -reparatur. Indem Zeit- und Werkzeugaufwand bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens reduziert sind, fallen Standzeiten und Kosten gering aus.
Bevorzugt kann die stoffliche Verbindung durch Ultraschallschweißen hergestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kaltverformung ("Crimpen") und alternativ oder zusätzlich ein Löten zur galvanischen Kopplung der zu verbindenden Leiter verwendet werden. Diese Verbindungsmethoden haben sich im Stand der Technik bewährt und können erfindungsgemäß durch eine vollständige (fluiddichte) elektrische Isolation ergänzt werden. Auf diese Weise können auch Feuchträume innerhalb einer Fahrzeugkarosserie den erfindungsgemäß abgedichteten Splices keinen Schaden zufügen.
Das Aushärten des Fluides kann beispielsweise durch einen Punktstrahler und alternativ oder zusätzlich durch einen Flächenstrahler erfolgen. Bei der Verwendung in der Fertigung einer Vielzahl von erfindungsgemäß isolierten Kabelbäumen kann der Flächenstrahler insbesondere innerhalb eines Lichttunnels angeordnet sein. Dabei kann der Splice bevorzugt auf einem Förderband angeordnet sein, auf welchem er den Lichttunnel durchläuft. Die Verwendung eines Lichttunnels ermöglicht zudem eine Abschirmung des Aushärtevorgangs gegenüber mechanischen Einflüssen, Fluideintrag und ermöglicht zudem einen Schutz umstehenden Personals. Als Punktstrahler kann insbesondere eine in der Hand haltbare Lichtquelle vorgesehen sein, durch welche Montagepersonal auch an schwer zugänglichen Stellen das Fluid rasch aushärten kann.
Bevorzugt wird das Ergebnis des stofflichen Verbindens, also die verbundenen Leiter unmittelbar mit dem Fluid beschichtet. Mit anderen Worten finden keine Fertigungsschritte zwischen den vorgenannten Fertigungsschritten statt. Insbesondere werden keine zusätzlichen Isolationsmaßnahmen oder Verformungen des Splices vorgenommen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht damit ein unmittelbares Beschichten der gekoppelten elektrischen Leiter, ohne dass weitere (aus dem Stand der Technik bekannte) Verfahren erforderlich wären. Dies macht das Verfahren und sein Ergebnis kostengünstig.
Eine optische Prüfung kann zusätzlich auch nach dem Aushärten des Fluides erfolgen. Auf diese Weise können auch während des Aushärtens aufgetretene Unregelmäßigkeiten und Unvollständigkeiten im Fluidfilm erkannt und der Splice nachgebessert oder als Ausschuss verworfen werden. Dies bietet den Vorteil, dass unvollständig beschichtete und zu Funktionsausfällen neigende Splices nicht weiter verwendet werden. Im Zuge der optischen Prüfung können die beschichteten Splices selektiert werden und nur eine vollständige Beschichtung, insbesondere an sämtlichen Stellen der Schicht eine Mindestschichtdicke, aufweisende Splices anschließend ausgehärtet werden. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Splices, welche die vorbestimmten Qualitätskriterien nicht erfüllen, nicht länger Fertigungskapazität beanspruchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung sind Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Splices dargestellt.
Ausführungsform der Erfindung
Im obersten Teil a) der Figur sind zwei elektrische Leitungen 1, 2 dargestellt, deren Leiter 10, 20 über ihre gesamte Länge mit einer elektrischen Isolation 3 ummantelt sind. Ein erster Verfahrensschritt S100 überführt die im Teildiagramm a) dargestellte Anordnung in die in Teildiagramm b) dargestellte Anordnung. Ein Teil der Isolation 3 ist an einem jeweiligen distalen Ende der Leitungen 1, 2 entfernt worden, so dass die elektrischen Leiter 10, 20 nun abisoliert sind. Ein zweiter Verfahrensschritt S200 überführt die in Teildiagramm b) dargestellte Anordnung in die in Teildiagramm c) dargestellte Anordnung. Die abisolierten elektrischen Leiter 10, 20 sind an ihrem distalen Ende zusammengeführt und zusammengeschweißt worden, so dass sich eine Verbindungsstelle 4 als Splice zur stofflichen Verbindung des ersten Leiters 10 und des zweiten Leiters 20 ausgebildet hat. Ein dritter Verfahrensschritt S300 überführt die in Teildiagramm c) dargestellte Anordnung in die in Teildiagramm d) dargestellte Anordnung. Hierbei wird ein Fluid 5 auf die Verbindungsstelle 4 aufgebracht, mittels welcher die Verbindungsstelle 4 sowie ein jeweiliger verbliebener Teil der Isolation 3 des ersten Leiters 1 und des zweiten Leiters 2 vollflächig beschichtet werden. Ein vierter Verfahrensschritt S400 überführt die in Teildiagramm b) dargestellte Anordnung in die in Teildiagramm e) dargestellte Anordnung. Über ein Leuchtmittel 6 wird künstliches ultraviolettes Licht erzeugt und der beschichtete Splice mit dem ultravioletten Licht beaufschlagt. Hierbei wird der Splice relativ zur Lichtquelle gedreht, um eine gleichmäßige Aushärtung des Fluides 5 zu erzielen. Ein fünfter Verfahrensschritt S500 schließt sich an den in Teildiagramm e) dargestellten Verfahrensschritt S400 an. Mittels einer Kamera 7 als optische Prüfeinrichtung wird die ausgehärtete Beschichtung auf Vollständigkeit sowie auf das Vorhandensein einer Mindestschichtdicke in allen Bereichen der Beschichtung geprüft. Hierbei kann ein (nicht dargestelltes) Leuchtmittel (z.B. UV-Lampe) verwendet werden, in dessen Licht die Kamera 7 Unregelmäßigkeiten innerhalb der Beschichtung besonders gut auflösen kann.
Die vorliegende Erfindung schlägt ein prozesssicheres Abdichtverfahren von elektrischen Verbindungen (Schweißknoten, Crimpverbindungen, Schweißverbindungen) („stoffliche Verbindungen“ bzw. „galvanische Verbindungen“) zwischen zwei oder mehreren Leitungen mittels Verwendung eines geeigneten Lackes vor, der mit UV-Licht ausgehärtet wird und so die Dichtigkeit der Verbindung über der gesamten Lebensdauer des Splices sicherstellt. Der abzudichtende Bereich wird mittels einer Dosiereinheit selektiv mit einem geeigneten Lack beschichtet, der mittels UV-Licht ausgehärtet werden kann. Dabei können mehrere Lichtquellen (z.B. von oben und unten) und alternativ oder zusätzlich eine Verspiegelung dafür sorgen, dass die Beschichtung gleichmäßig und rasch aushärtet. Durch die Verwendung von Punktstrahlern kann zudem eine punktgenaue, selektive UV-Aushärtung erzielt werden. Mit anderen Worten kann beispielsweise großzügig aufgebrachtes Fluid lediglich im Bereich des Splices ausgehärtet werden und überschüssiges (nicht ausgehärtetes) Fluid von den Anschlussleitungen entfernt und ggf. wiederverwendet werden.
Auch wenn die erfindungsgemäßen Aspekte und die vorteilhafte Ausführungsform anhand des in Verbindung mit der beigefügten Zeichnungsfigur erläuterten Ausführungsbeispiels im Detail beschrieben worden sind, sind für den Fachmann Modifikationen und Kombinationen von offenbarten Merkmalen möglich, ohne den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, deren Schutzbereich durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
Bezugszeichenliste

1: Leitung
2: Leitung
3: Isolation
4: Verbindungsstelle
5: Fluid
6: Leuchtmittel
7: Kamera
10: Leiter
20: Leiter
S100: Schritt
S200: Schritt
S300: Schritt
S400: Schritt
S500: Schritt

Claims

Verfahren zur elektrischen Isolation einer zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) mehrerer Leitungen (1, 2), im Folgenden „Splice“ genannt, umfassend die Schritte: – Entfernen (S100) einer Isolation (3) einer ersten Leitung (1) und einer zweiten Leitung (2), – Verbinden (S200) eines ersten Leiters (10) der ersten Leitung (1), mit einem zweiten Leiter (20) der zweiten Leitung (2), – Beschichten (S300) der gesamten Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) mit einem Fluid (5), und – Aushärten (S400) des Fluides (5) mittels künstlich erzeugten ultravioletten Lichtes (UV) weiter umfassend – optisches Prüfen (S500) auf Vollständigkeit der Beschichtung auf der Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) vor dem Aushärten (S400).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Splice in einem Kabelbaum eines Fortbewegungsmittels, insbesondere eines Fahrzeugs, angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung (S200) durch – ein Schweißen, insbesondere ein Ultraschallschweißen, und/oder – ein Crimpen und/oder – ein Löten hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Aushärten (S400) des Fluides durch – einen Punktstrahler (6), und/oder – einen Flächenstrahler, insbesondere – innerhalb eines Lichttunnels, bevorzugt auf einem Förderband, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein unmittelbares Ergebnis des Verbindens (S200) des ersten Leiters (10) und des zweiten Leiters (20) beschichtet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiter umfassend ein optisches Prüfen (S500) auf Vollständigkeit der Beschichtung auf der Oberfläche der zu isolierenden elektrischen Verbindungsstelle (4) vor dem Aushärten (S400).
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die beschichteten Splices selektiert werden und nur eine vollständige Beschichtung mit einer Mindestschichtdicke aufweisende Splices ausgehärtet werden.