DE102015016587A1

DE102015016587A1 - Verfahren und Vorrichtung zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung

Info

Publication number: DE102015016587A1
Application number: DE102015016587.9A
Authority: DE
Inventors: Niklas Kinzl; Ralf Schlieper; Sergej Zielke
Original assignee: SOMA GmbH Systementwicklung Software Automation
Current assignee: SOMA GmbH Systementwicklung Software Automation
Priority date: 2015-12-19
Filing date: 2015-12-19
Publication date: 2017-06-22

Abstract

Ein Verfahren zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung zwischen einer Leitung und einem Kontaktelement mittels einer Lackschicht im Bereich der Kontaktzone, umfasst erfindungsgemäß die Verfahrensschritte: – Positionieren der Kontaktzone der Crimpverbindung in einer ersten Verarbeitungsposition – Aufbringen einer festgelegten Menge eines durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Lackes im Bereich der Kontaktzone mittels eines Volumendosierventils – Bestrahlung der Kontaktzone mit zur Aushärtung des Lackes geeigneter elektromagnetischer Strahlung – Verlagern der Kontaktzone der Crimpverbindung in eine zweite Verarbeitungsposition – Automatisches Prüfen der Qualität der Versiegelung der Kontaktzone mittels eines optischen Verfahrens

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung zwischen einer Leitung und einem Kontaktelement mittels einer Lackschicht im Bereich der Kontaktzone.
Vor allem im Flugzeugbau und im Automobilbereich werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um das Gewicht eines Flugzeuges bzw. eines Automobils möglichst gering zu halten. Eine Möglichkeit, diesem Ziel näher zu kommen, besteht darin, Aluminiumkabel anstelle der ansonsten üblicherweise eingesetzten Kupferkabel zu verbauen. Dabei steht der Begriff Aluminiumkabel in dem hier dargelegten Kontext für eine elektrische Leitung mit zumindest einem elektrischen Leiter, beispielsweise einem Draht oder einer Litze, der aus einem Material mit einem hohen Anteil an Aluminium, also insbesondere aus einer Aluminiumlegierung, gefertigt ist. Üblicherweise ist der Leiter von einer Ummantelung umgeben. Aufgrund des deutlich geringeren spezifischen Gewichts von Aluminium im Vergleich zu Kupfer lässt sich eine Gewichtseinsparung erzielen. Typischerweise schließen Kabel, also auch Aluminiumkabel, an zumindest einem Ende mit einem Kontaktelement ab, so dass sich die entsprechenden Kabel einfach, sicher und häufig auch reversibel lösbar an ein elektrisches Bauteil anschließen lassen. Ein solches Kontaktelement ist hierbei beispielsweise als ein so genannter Kabelschuh nach Art eines Schraubkontaktelements, eines Steckkontaktelements oder eines sonstigen Kontaktelements für eine mechanisch reversibel lösbare Kontaktverbindung ausgebildet. Als Kontaktverbindung zwischen der Leitung und dem Kontaktelement werden insbesondere für kleinere Leiterquerschnitte mit einer Leiterquerschnittsfläche kleiner 10 mm^2 bevorzugt sogenannte Crimpverbindungen eingesetzt. Sie sind einfach herzustellen und haben sich als sehr zuverlässig erwiesen.
Auch beim Einsatz von Aluminiumkabeln ist man bestrebt, die bislang bewährten und etablierten Kontaktelemente weiter zu verwenden. Da diese zumindest zum überwiegenden Teil aus Kupfer bestehen, ergibt sich bei der Verbindung mit Aluminiumleitern das Problem der sogenannten Kontakt- oder Elektrokorrosion. Es handelt sich dabei um einen elektrochemischen Prozess zwischen zwei Metallen mit unterschiedlichen Potentialen in der elektrochemischen Spannungsreihe, die miteinander in elektrisch leitendem Kontakt sind. Beim Vorhandensein eines Elektrolyts, wie z. B. Salzwasser, in der Umgebung der Kontaktstelle entstehen aufgrund der Potentialdifferenz galvanische Ströme, die einen Abbau des unedleren Metalls, in diesem Falle also des Aluminiums, bewirken. Um dies zu verhindern, ist es erforderlich, die Crimpverbindung im Bereich der Kontaktzone zwischen der Leitung und dem Kontaktelement z. B. mittels einer Lackschicht mediendicht zu versiegeln.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2008 061 186 A1 zeigt eine elektrische Kontaktverbindung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen, wobei ein abisolierter Aluminiumleiter mit einem Kontaktelement aus Kupfer mittels einer Crimpverbindung kontaktiert wird. Zur Abdichtung der Kontaktverbindung wird ein Lack auf diese aufgetragen, wobei zu dem dazu verwendeten Verfahren keine weiteren Details offenbart sind. Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung um eine solche mediendichte Versiegelung mittels einer Lackschicht schnell, kostengünstig und mit hoher Zuverlässigkeit zu realisieren.
Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung zwischen einer Leitung und einem Kontaktelement mittels einer Lackschicht im Bereich der Kontaktzone mit den folgenden Verfahrensschritten:

– Positionieren der Kontaktzone der Crimpverbindung in einer ersten Verarbeitungsposition
– Aufbringen einer festgelegten Menge eines durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Lackes im Bereich der Kontaktzone mittels eines Volumendosierventils
– Bestrahlung der Kontaktzone mit zur Aushärtung des Lackes geeigneter elektromagnetischer Strahlung
– Verlagern der Kontaktzone der Crimpverbindung in eine zweite Verarbeitungsposition
– Automatisches Prüfen der Qualität der Versiegelung der Kontaktzone mittels eines optischen Verfahrens

Bei der zur Bestrahlung der Kontaktzone eingesetzten, zur Aushärtung des Lackes geeigneten elektromagnetischen Strahlung hat es sich als besonders geeignet erwiesen, eine Strahlungsquelle einzusetzen, die ultraviolette Strahlung emittiert.
Das optische Verfahren zum automatischen Prüfen der Qualität der Lackierung ist vorzugsweise ein bildgebendes Verfahren.
Eine besonders zuverlässige Beurteilung der Qualität der Versiegelung ist möglich, wenn der verwendete Lack einen unter UV-Strahlung im sichtbaren Spektralbereich fluoreszierenden Farbstoff enthält. Die Kontaktzone kann dann mit UV-Strahlung bestrahlt und gleichzeitig mit einer Kamera ein Bild der Kontaktzone aufgenommen werden, das nachfolgend mit etablierten Mitteln der Bildverarbeitung ausgewertet wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen und werden anhand der Zeichnung erläutert.
Dabei zeigen:
1: eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Gesamtansicht
2: die Vorrichtung aus 1 in einer Detailvergrößerung
Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung zwischen einer Leitung 1 und einem Kontaktelement 2. Das Kontaktelement 2, an dem eine Leitung 1 bereits mittels einer Crimpverbindung angeschlagen ist, ist in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Halterung aufgenommen. Mittels dieser Halterung wird das Kontaktelement 2 zunächst in eine in der Zeichnung gezeigte, erste Verarbeitungsposition gebracht. In dieser Position befindet sich eine Kontaktzone 2' der Crimpverbindung unmittelbar unter der Dosierspitze 3' eines Volumendosierventils 3. Mittels eines solchen Volumendosierventils 3 können flüssige oder pastöse Medien in sehr präzise abgemessenen, insbesondere sehr kleinen Volumina punktgenau appliziert werden. Im hier vorliegenden Fall wird ein Lack zur Abdeckung der Kontaktzone 2' zwischen der Leitung 1 und dem Kontaktelement 2 dort aufgebracht. Die Menge des Lackes ist dabei so bemessen, dass durch diesen genau die Bereiche, in denen die unterschiedlichen Materialien der Leitung 1 und des Kontaktelements 2 einander berühren, vollständig abgedeckt sind. Die Lackmenge darf dabei auch nicht zu groß sein, damit eine schnelle Durchtrocknung der Lackschicht ermöglicht ist, und benachbarte Bereiche des Kontaktelements 2 nicht unbeabsichtigt ebenfalls mit Lack versehen sind. Der verwendete Lack ist durch elektromagnetische Strahlung aushärtbar. Bei der elektromagnetischen Strahlung, die in diesem Falle eingesetzt wird, handelt es sich bevorzugt um Strahlung im ultravioletten Spektralbereich.
Unmittelbar nach der Applikation der Lackschicht auf der Kontaktzone 2' wird das Kontaktelement 2 mittels einer neben dem Volumendosierventil 3 angeordneten Strahlungsquelle 4 mit ultravioletter Strahlung bestrahlt, um die auf die Kontaktzone 2' aufgebrachte Lackschicht auszuhärten. Bei der verwendeten Strahlungsquelle 4 ultravioletter Strahlung handelt es sich vorzugsweise um einen LED-Flächenstrahler, mit dem eine relativ großflächige Ausleuchtung möglich ist.
Sofort nach diesem UV-Bestrahlungsvorgang ist die Aushärtung des Lackes zumindest so weit fortgeschritten, dass ein Zustand erreicht ist, in dem ein Fließen des Lackes nicht mehr möglich ist. Dieser Umstand erlaubt es, das Kontaktelement 2 problemlos auch schnell über größere Distanzen zu bewegen. Die Halterung mit dem Kontaktelement 2 kann daher sofort in eine zweite Verarbeitungsposition gebracht werden, die weiter rechts neben der in der Zeichnung gezeigten, ersten Verarbeitungsposition liegt. In dieser zweiten Position sind eine Kamera 5 und eine weitere UV-Strahlungsquelle 6 auf die Kontaktzone 2' der Crimpverbindung gerichtet. Diese beiden Geräte dienen zum Durchführen einer optischen Qualitätskontrolle der Versiegelung der Kontaktzone 2'. Der hier zur mediendichten Versiegelung verwendete Lack ist nicht nur, wie zuvor schon beschrieben, durch UV-Strahlung aushärtbar, er enthält zudem auch noch einen unter UV-Strahlung im sichtbaren Spektralbereich fluoreszierenden Farbstoff.
Zur Prüfung der Qualität der Versiegelung der Kontaktzone 2' wird diese mittels der weiteren UV-Strahlungsquelle 6 mit UV-Strahlung bestrahlt und gleichzeitig mit der Kamera 5 ein Bild der Kontaktzone 2' aufgenommen. Das aufgenommene Kamerabild zeigt dabei im Wesentlichen die durch die erzeugte Fluoreszenzstrahlung besonders hervorgehobene Lackschicht. Eventuell reflektierte Anteile der UV-Strahlung, die in dem Kamerabild störenden Einfluss haben könnten, werden durch ein UV-Sperrfilter vor der Kamera 5 ausgeblendet. Mit etablierten Mitteln der Bildverarbeitung wird eine Beurteilung der Qualität der erfolgten Versiegelung vorgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008061186 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung zwischen einer Leitung (1) und einem Kontaktelement (2) mittels einer Lackschicht im Bereich der Kontaktzone (2'), umfassend die Verfahrensschritte: – Positionieren der Kontaktzone (2') der Crimpverbindung in einer ersten Verarbeitungsposition – Aufbringen einer festgelegten Menge eines durch elektromagnetische Strahlung aushärtbaren Lackes im Bereich der Kontaktzone (2') mittels eines Volumendosierventils (3) – Bestrahlung der Kontaktzone (2') mit zur Aushärtung des Lackes geeigneter elektromagnetischer Strahlung – Verlagern der Kontaktzone (2') der Crimpverbindung in eine zweite Verarbeitungsposition – Automatisches Prüfen der Qualität der Versiegelung der Kontaktzone (2') mittels eines optischen Verfahrens
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Bestrahlung der Kontaktzone eingesetzte Strahlungsquelle (4) ultraviolette Strahlung emittiert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Verfahren zum automatischen Prüfen der Qualität der Lackierung ein bildgebendes Verfahren ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Lack einen unter UV-Strahlung im sichtbaren Spektralbereich fluoreszierenden Farbstoff enthält.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzone (2') in der zweiten Verarbeitungsposition mittels einer weiteren Strahlungsquelle (6) mit UV-Strahlung bestrahlt, und gleichzeitig mit einer Kamera (5) ein Bild der Kontaktzone (2') aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit etablierten Mitteln der Bildverarbeitung eine Beurteilung der Qualität der Versiegelung vorgenommen wird.
Vorrichtung zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer ersten Verarbeitungsposition, in der sich die Kontaktzone (2') der Crimpverbindung unmittelbar unter der Dosierspitze (3') eines Volumendosierventils (3) sowie unter einer Strahlungsquelle (4) zur Aushärtung des Lackes befindet und mit einer zweiten Verarbeitungsposition, in der sich die Kontaktzone (2') der Crimpverbindung unmittelbar unter einer Kamera (5) befindet.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zum mediendichten Versiegeln einer elektrischen Crimpverbindung zwischen einer Aluminium-Leitung (1) und einem im Wesentlichen aus Kupfer bestehenden Kontaktelement (2).