-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur optischen Untersuchung eines Kontaktstifts eines elektrischen Steckers.
-
Der Anzahl der in Kraftfahrzeugen verbauten elektrischen Systeme, Antriebe und Sensoren steigt seit Jahren an. Daher nimmt auch die Anzahl der Steckkontakte weiter zu. In Abhängigkeit von der Einbausituation, den Umweltbedingungen und anderer Einflüsse wie z. B. Vibrationen kann eine Relativbewegung der Kontaktpartner eines elektrischen Steckers, das heißt zwischen einem Kontaktstift und einem Kontakt, auftreten, die zu Abrieb und Verschleiß der entsprechenden Oberflächen führt. Wenn das leitende Oberflächenmaterial abgetragen ist, kann eine elektrisch leitfähige Verbindung nur noch über ein Grundmaterial erfolgen. Bestimmte korrosionsempfindliche Grundmaterialien, beispielsweise eine Kupferlegierung, neigen jedoch zur Bildung einer Oxidschicht, die nicht elektrisch leitend ist. Dadurch erhöht sich der Übergangswiderstand drastisch, so dass unter ungünstigen Umständen die entsprechende Steckverbindung ausfallen kann.
-
Um im Rahmen der fortlaufenden Qualitätssicherung, aber auch im Rahmen der Entwicklung neuer Steckverbindungen, derartigen Verschleiß in Steckkontakten erfassen zu können, ist es erforderlich, die Steckverbindung, das heißt normalerweise einen am Ende eines Kabels angebrachten Stecker und ein damit zusammenwirkendes Bauteil, beispielsweise ein Stiftgehäuse oder eine Buchse, zu trennen. Zumeist ist anschließend eine weitere Demontage von Bauteilen erforderlich, da die dem Verschleiß unterliegenden Oberflächen, beispielsweise Kontaktstifte, häufig nur eingeschränkt zugänglich sind.
-
Eine Untersuchung der Oberfläche kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass ein spezielles Endoskop mit einer dünnen Spitze in das Stiftgehäuse eingeführt wird. Allerdings ist es sehr schwierig, das Endoskop in dem Stiftgehäuse präzise und reproduzierbar zu positionieren, zudem ist dessen Bildbereich sehr klein, wodurch die Analyse und die Dokumentation der Untersuchung erschwert werden.
-
Alternativ kann ein Stiftgehäuse untersucht werden, indem zunächst ein Steckerkragen des Stiftgehäuses teilweise oder ganz entfernt wird, die dadurch freigelegte Oberfläche eines oder mehrerer Kontaktstifte kann anschließend mit einem Mikroskop untersucht werden, wodurch eine genaue Analyse des Verschleißes möglich ist. Da es sich dabei um eine zerstörende Untersuchung handelt, kann das Stiftgehäuse nicht weiter verwendet werden. Eine Zwischenkontrolle, nach der das zu überprüfende Bauteil weiter benutzt werden kann, ist daher in diesem Fall nicht möglich. Zudem ist eine mikroskopische Untersuchung mit einem gewissen Aufwand verbunden, so dass deren Einsatz im Rahmen des Kundendienstes, beispielsweise in einer Kraftfahrzeugwerkstatt, nicht praktikabel ist.
-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die eine zerstörungsfreie optische Untersuchung eines Kontaktstifts eines elektrischen Steckers ermöglicht.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass sie ein formschlüssig auf einen Stecker aufsetzbares Außenteil mit einer eine Führung für ein Innenteil bildenden Ausnehmung aufweist, wobei das Innenteil ein Endoskop mit einer Lichtquelle und einem Lichtleiter umfasst.
-
Die Erfindung beruht auf der Idee, dass eine zerstörungsfreie und reproduzierbare Untersuchung eines Kontaktstifts eines elektrischen Steckers möglich ist, indem die ein Außenteil und ein Innenteil aufweisende Vorrichtung verwendet wird. Anders als bei einer einfachen manuellen Untersuchung ist ein Endoskop an einem Innenteil zugeordnet, das in einem eine Führung für das Innenteil aufweisenden Außenteil angeordnet wird. Das Außenteil kann formschlüssig auf einen Stecker, insbesondere auf einen Kragen eines Steckers, aufgesetzt werden, wodurch das Außenteil reproduzierbar auf dem zu untersuchenden Stecker positioniert werden kann.
-
Vorzugsweise ist das Innenteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Führung manuell oder mittels eines Antriebs verschiebbar. Wesentlich ist dabei, dass das Innenteil durch die Führung gegenüber dem Außenteil positioniert ist. Dementsprechend kann das Innenteil beispielsweise linear entlang der Führung gegenüber dem Außenteil verschoben werden. Die in dem Außenteil ausgebildete Führung ist vorzugsweise als Ausnehmung ausgebildet, in die ein entsprechend gegengleich ausgebildeter Vorsprung des Innenteils einsetzbar ist. Weiter vorzugsweise können zwei an entgegengesetzten Seiten ausgebildete Ausnehmungen vorgesehen sein, die Führungen für entsprechend gegengleich geformte Vorsprünge des Innenteils bilden. Alternativ können die Ausnehmung und der Vorsprung auch vertauscht sein, wobei in dem Außenteil ein Vorsprung gebildet ist, der mit einer gegengleichen Ausnehmung in dem Innenteil zusammenwirkt, wodurch eine Führung gebildet wird.
-
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass das Außenteil mehrere vorzugsweise parallele Führungen aufweist, in die das Innenteil einsetzbar ist. Das Innenteil kann somit an verschiedenen, vorzugsweise nebeneinander angeordneten Positionen entlang der Führung verschoben werden, wobei jede Führung einem Kontaktstift eines elektrischen Steckers zugeordnet ist. Wenn ein zu untersuchender Stecker beispielsweise vier Kontaktstifte aufweist, umfasst das Innenteil vorzugsweise vier voneinander beabstandete Führungen. Das Innenteil kann eine einzige Ausnehmung mit den vier Führungen oder vier separate Ausnehmungen für die vier Führungen aufweisen. Das Innenteil umfasst das Endoskop mit einer Lichtquelle und einem Lichtleiter, wobei das Endoskop vorzugsweise fest mit dem Innenteil verbunden ist. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass das Endoskop bezüglich des Innenteils verschiebbar ist.
-
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird es bevorzugt, dass das Innenteil entlang der Führung manuell oder mittels eines Antriebs verschiebbar ist. Der Antrieb kann vorzugsweise als elektrischer Antrieb ausgebildet sein und ein antreibbares Ritzel aufweisen, das mit einer Zahnstange kämmt.
-
Im Rahmen der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass am freien Ende des Lichtleiters bzw. des Endoskops ein Seitenansichtsvorsatz angeordnet ist. Der Seitenansichtsvorsatz ermöglicht es den Lichtleiter in eine Ausnehmung des Steckers einzuführen, bis sich das freie Ende des Steckers neben dem zu untersuchenden Kontaktstift befindet. Der Seitenansichtsvorsatz weist ein Sichtfeld auf, das senkrecht zur Längsrichtung des Lichtleiters ausgerichtet ist, so dass ein Kontaktstift untersucht werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, dass das Innenteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung an seinem vorderen, in die Führung einsetzbaren Ende eine Ausnehmung für einen zu untersuchenden Kontaktstift aufweist. Die Ausnehmung kann dabei gegengleich zu einem zu untersuchenden Kontaktstift ausgebildet sein, wobei die Ausnehmung vorzugsweise größer als der Kontaktstift ist, so dass das Innenteil den Kontaktstift nicht berührt. Dementsprechend ist der Kontaktstift vorzugsweise rundherum von dem Innenteil beabstandet.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die die Führung bildende Ausnehmung des Außenteils derart geformt ist, dass das Innenteil an mehreren Positionen formschlüssig in das Außenteil einsetzbar ist, wobei jede Position einem zu untersuchenden Kontaktstift zugeordnet ist. Jeder Position der Ausnehmung kann eine entsprechende Außenkontur zugeordnet sein, in die das Innenteil einsetzbar ist. Die verschiedenen Positionen sind dabei so gewählt, dass jeweils ein bestimmter Kontaktstift untersucht werden kann. Das heißt, dass das freie Ende des Lichtleiters, insbesondere dessen Seitenansichtsvorsatz, sich nach dem Einsetzen des Innenteils in das Außenteil an der entsprechenden Position neben dem Kontaktstift befindet.
-
Mit besonderem Vorteil kann es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgesehen sein, dass sie eine Bildaufzeichnungseinheit aufweist oder damit verbindbar ist. Die Bildaufzeichnungseinheit kann ein Speicher sein, in dem Einzelbildaufnahmen abgelegt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung mit einer Anzeigevorrichtung verbunden sein oder eine entsprechende Anzeigevorrichtung aufweisen. Die Anzeigevorrichtung kann als Monitor ausgebildet sein.
-
Eine ganz besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Bildfusionseinheit aufweist oder damit verbindbar ist, die zum Erzeugen eines Gesamtbilds aus mehreren, an unterschiedlichen Positionen aufgenommenen und in der Bildaufzeichnungseinheit gespeicherten Einzelbildern ausgebildet ist. Die Bildfusionseinheit ist in der Lage, aus den mehreren Einzelbildern ein Gesamtbild zu erzeugen. Durch eine entsprechende Software werden sich überlappende Bildbereiche identifiziert, so dass die Einzelbilder so übereinander gelegt oder beschnitten werden können, dass ein aus mehreren Einzelbildern erzeugtes Gesamtbild eines Kontaktstifts erzeugt wird.
-
In diesem Zusammenhang wird es bevorzugt, dass an dem Außenteil oder an dem Innenteil ein Wegsensor angeordnet ist. Der Wegsensor erfasst eine Relativverschiebung zwischen dem Innenteil und dem Außenteil, so dass jedem aufgenommenen Einzelbild eine Wegmarkierung oder eine Positionsmarkierung entlang der Bewegungsachse zugeordnet werden kann. Das Zuordnen einer Markierung erleichtert das Erzeugen eines Gesamtbilds aus mehreren Einzelbildern.
-
Schließlich kann es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch vorgesehen sein, dass das Innenteil entweder in einer ersten oder in einer zweiten Position in die Führung des Außenteils einsetzbar ist, wobei die beiden Positionen durch eine Drehung um 180° um die Längsachse des Innenteils ineinander überführbar sind. Die Lichtleiter und insbesondere dessen Endabschnitt ist dabei in dem Innenteil bevorzugt so angeordnet, dass ein Kontaktstift entweder von einer Seite oder – nach einer Drehung des Innenteils um 180° – von der gegenüberliegenden Seite optisch untersucht werden kann. Vorzugsweise ist das Ende des Lichtleiters bezogen auf den Querschnitt des Innenteils außermittig oder exzentrisch angeordnet. Da Kontaktstifte häufig einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, kann durch entsprechendes Einsetzen des Innenteils in den Stecker entweder eine erste Seite, beispielsweise die Oberseite und durch Umdrehen des Innenteils eine zweite Seite, beispielsweise die Unterseite eines Kontaktstifts, optisch untersucht werden.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen sind schematische Darstellungen und zeigen:
-
1 eine geschnittene Ansicht eines Stiftgehäuses eines elektrischen Steckers;
-
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der optischen Untersuchung eines Kontaktstifts in einer geschnittenen Ansicht;
-
3 eine axiale Ansicht einer an einem Stecker angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung;
-
4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ansicht entlang der Axialrichtung; und
-
5 eine schematische Darstellung der wesentlichen Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
1 ist eine geschnittene Ansicht eines Stiftgehäuses 1 eines elektrischen Steckers. Das Stiftgehäuse 1 kann sowohl eine zylindrische als auch eine quaderförmige Grundform aufweisen und ist an einem axialen Ende 2 geschlossen. In einem hohlen Innenraum sind Kontaktstifte 3 angeordnet, die sich parallel zur Längsrichtung des Stiftgehäuses 1 erstrecken. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in 1 lediglich ein derartiger Kontaktstift 3 gezeigt. Der Kontaktstift 3 besteht aus einem metallischen Werkstoff und weist optional eine Oberflächenbeschichtung, beispielsweise aus Gold, auf. Das Stiftgehäuse 1 kann in bekannter Weise mit einem entsprechenden, gegengleich geformten Steckerelement, insbesondere mit einer Buchse, gekoppelt werden, wodurch ein elektrischer Stecker gebildet wird.
-
In der Nähe einer Öffnung 4 des Stiftgehäuses 1 weist dieses einen Steckerkragen mit einer Rastnase 5 mit einem sich ausgehend von der Öffnung 4 in Längsrichtung vergrößernden Außendurchmesser auf. An der Rastnase 5 des Steckerkragens kann ein Vorsprung einer mit dem Stiftgehäuse 1 zu koppelnden Buchse formschlüssig befestigt werden.
-
In 1 erkennt man, dass in dem Innenraum des Stiftgehäuses 1 eine Kunststoffrippe 6 angeordnet ist, die als Kodierung dient und eine fehlerhafte Kopplung des Stiftgehäuses 1 mit einem anderen Steckerteil verhindert.
-
2 zeigt eine Vorrichtung 7, umfassend ein Außenteil 8 und ein Innenteil 9. Die Vorrichtung 7 dient zur optischen Untersuchung des Kontaktstifts 3 des Steckers. In 2 erkennt man, dass das Außenteil 8 einen umlaufenden, sich parallel zur Axialrichtung erstreckenden Bund 10 aufweist, der formschlüssig auf der Außenkontur 11 des Stiftgehäuses 1 eines Steckers aufgesetzt ist. Der Formschluss positioniert das Außenteil 8 bezüglich des Stiftgehäuses 1. Das Außenteil 8 weist eine Ausnehmung 12 auf, die von dem Innenteil 9 durchsetzt ist. In der Nähe der Öffnung 4 des Stiftgehäuses 1 berühren das Außenteil 8 und das Innenteil 9 einander, so dass ein Reibschluss vorliegt. Dadurch bildet das Außenteil 8 eine Führung 13 zum Einsetzen und Verschieben des Innenteils 9. An seinem vorderen, in die Führung 13 einsetzbaren Ende 14 weist das Innenteil 9 eine Ausnehmung 15 auf, die für den zu untersuchenden Kontaktstift 3 vorgesehen ist. In 2 erkennt man, dass die Ausnehmung 15 größer als die Außenkontur des Kontaktstifts 3 ist, so dass der Kontaktstift 3 von der Innenwandung der Ausnehmung 15 beabstandet ist.
-
Das Außenteil der Vorrichtung kann auch anders als in 2 gezeigt geformt sein und an seinem dem Stiftgehäuse zugewandten Ende Halteabschnitte aufweisen, mit denen das Außenteil an der Rastnase 5 des Stiftgehäuses 1 verriegelt werden kann. Dadurch wird das Außenteil axial an dem Stiftgehäuse 1 fixiert, so dass lediglich noch das Innenteil 9 relativ zu dem Stiftgehäuse 1 bewegbar ist.
-
Das Innenteil 9 weist eine (nicht dargestellte) Aussparung für die als Kodierung dienende Kunststoffrippe 6 auf. Da für verschiedene Stiftgehäuse unterschiedliche Kodierungen eingesetzt werden, um ein Vertauschen zu vermeiden, weist das Innenteil 9 mehrere Aussparungen auf, es ist somit universalkodiert, so dass es bei allen gebräuchlichen Stiftgehäusen eingesetzt werden kann.
-
Das Innenteil 9 umfasst ein Endoskop 16, das in bekannter Weise eine Lichtquelle und einen Lichtleiter aufweist, die am vorderen Ende des Endoskops 16 münden. An diesem freien Ende des Endoskops 16 ist ein Seitenansichtsvorsatz 17 angeordnet, der so ausgebildet ist, dass sich ein Blickfeld zur Seite, das heißt senkrecht zur Längsachse des Endoskops 16, ergibt.
-
Wie in 2 zu sehen ist, ist das Sichtfeld 18 begrenzt, so dass lediglich ein Teil der Oberfläche des Kontaktstifts 3 erfasst werden kann. Das Endoskop 16 ist mit einer Bildaufzeichnungseinheit verbunden, die das Erfassen und Abspeichern von Einzelbildern ermöglicht. Um den Kontaktstift 3 entlang seiner gesamten Länge zu untersuchen, kann das Innenteil 9 ausgehend von der in 2 gezeigten Position aus dem Stiftgehäuse 1 in Axialrichtung herausgezogen werden, währenddessen können an verschiedenen Positionen Bildaufnahmen aufgenommen werden. Das Innenteil 9 wird dabei relativ zu dem Außenteil 8 bewegt, das formschlüssig auf dem Stiftgehäuse 1 aufgesetzt und somit mit dem Stiftgehäuse 1 verbunden ist. Das Innenteil 9 kann zum Aufnehmen verschiedener Einzelbildaufnahmen der Oberfläche des Kontaktstifts 3 entweder manuell oder mittels eines Antriebs linear bewegt werden. Mittels eines elektrischen Antriebs kann das Innenteil 9 z. B. die gesamte Länge des Kontaktstifts 3 entlang bewegt werden, wobei an verschiedenen Positionen Einzelbildaufnahmen vorgenommen werden.
-
3 ist eine axiale Ansicht und zeigt schematisch das Außenteil 8 und das darin formschlüssig gehaltene Innenteil 9. Zusätzlich ist in 3 die Position des Endoskops 16 bzw. des Lichtleiters gezeigt. Daneben ist das Sichtfeld 18 dargestellt. In 3 erkennt man, dass das Innenteil 9 so ausgerichtet ist, so dass sich eine Oberfläche des Kontaktstifts 3 im Sichtfeld 18 befindet.
-
Da das Endoskop 16 in dem Innenteil 9 exzentrisch angeordnet ist, kann das Innenteil 9 auch um 180° bezüglich der Axialrichtung gedreht in das Außenteil 8 eingesetzt werden, um die andere Seite des Kontaktstifts 3 zu untersuchen.
-
Das Außenteil 8 ist für einen zweipoligen Stecker vorgesehen, das Innenteil 9 kann daher auch so in das Außenteil 8 eingesetzt werden, dass ein zweiter Kontaktstift 19 untersucht werden kann.
-
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in einer axialen Ansicht. Ein Außenteil 20 ist für einen dreipoligen Stecker vorgesehen. Dementsprechend kann das Innenteil 9 in drei unterschiedlichen Positionen in das Außenteil 20 eingesetzt werden. Durch Drehen des Innenteils 9 kann jeweils die entgegengesetzte Fläche eines Kontaktstifts 3 optisch untersucht werden.
-
5 zeigt die Vorrichtung 7 zur optischen Untersuchung eines Kontaktstifts eines elektrischen Steckers. Die Vorrichtung 7 umfasst das Außenteil 8, das relativ zu dem Außenteil 8 linear verschiebbare Innenteil 9, das das Endoskop 16 umfasst. Das Endoskop 16 ist über eine Leitung 21 mit einer Bildaufzeichnungseinheit 22 verbunden. Die Bildaufzeichnungseinheit 22 ist mit einer Bildfusionseinheit 23 verbunden, in der die Bildverarbeitung stattfindet. Die Bildfusionseinheit 23 umfasst Hardwarekomponenten und Softwarekomponenten und ist in der Lage, aus mehreren in der Bildaufzeichnungseinheit 22 gespeicherten Einzelbildern eines untersuchten Kontaktstifts ein Gesamtbild zusammenzusetzen.
