DE102018128082A1

DE102018128082A1 - Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh, Montagehandschuh mit einer Drucksensoreinrichtung sowie Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh

Info

Publication number: DE102018128082A1
Application number: DE102018128082.3A
Authority: DE
Inventors: Christian Boekels; Fabian SCHROETER
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung (2) für einen Montagehandschuh (1), mit wenigstens einem piezoelektrischen Drucksensorelement (3), wobei das Drucksensorelement (3) einen Schichtaufbau aus einer piezoresistiven Schicht (9) und zwei elektrisch leitenden Textilschichten (10) aufweist, welche an jeweils gegenüberliegenden Seiten der piezoresistiven Schicht (9) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh, einen Montagehandschuh mit einer Drucksensoreinrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh.
Ein Montagehandschuh ist bereits aus der EP 2 564 709 A1 bekannt. Dieser Montagehandschuh weist piezoelektrische Sensoren auf. Die Sensoren können im Bereich der unterschiedlichen Fingerglieder einer Hand und an ausgewählten Bereichen der Handfläche angeordnet sein. Mittels der Sensoren sind auf unterschiedliche Bereiche der Hand wirkende Kräfte während eines Montagevorgangs ermittelbar.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2016 213 536 A1 ein Verfahren zur Überwachung eines Montageprozesses einer Steckverbindung, bei der ein erstes Steckteil mit einem zweiten Steckteil verbunden wird, bekannt. Bei dem Verfahren wird eine von einem Monteur während eines Montageprozesses der Steckverbindung aufgebrachte Ist-Kraft ermittelt. Zur Überwachung der Montage der Steckverbindung kann die von dem Monteur aufgebrachte Kraft als Funktion der Zeit ermittelt werden. Zu diesem Zweck kann der Monteur bei der Montage Handschuhe tragen, die eine oder mehrere Drucksensoren aufweisen, durch die aufgebrachte Kraft während der Montage der jeweiligen Steckverbindung erfasst werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh, einen Montagehandschuh mit einer Drucksensoreinrichtung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh zu schaffen, welche ein besonders einfaches Herstellen der Drucksensoreinrichtung sowie eine besonders einfache Verwendung des Montagehandschuhs mit der Drucksensoreinrichtung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh, durch einen Montagehandschuh mit einer Drucksensoreinrichtung sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh mit den Merkmalen der Patentansprüche 1, 6 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh, mit wenigstens einem piezoelektrischen Drucksensorelement. Mittels dieses piezoelektrischen Drucksensorelements zusätzlich zu dem piezoelektrischen Drucksensorelement kann die Drucksensoreinrichtung einen Transponder aufweisen, mittels welchem eine mittels des piezoelektrischen Drucksensorelements ermittelte Kraft für eine externe elektronische Recheneinrichtung bereitgestellt werden kann.
Für einen besonders vorteilhaften Aufbau der Drucksensoreinrichtung, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Drucksensorelement einen Schichtaufbau aus einer piezoresistiven Schicht und zwei elektrisch leitenden Textilschichten aufweist, welche an jeweils gegenüberliegenden Seiten der piezoresistiven Schicht angeordnet sind. Die elektrisch leitenden Textilschichten liegen flächig an jeweiligen einander gegenüberliegenden Oberflächen der piezoresistiven Schicht an. Somit handelt es sich bei dem Schichtaufbau um eine Sandwichstruktur, bei welcher die piezoresistive Schicht aus einem piezoresistiven Material von den elektrisch leitenden Textilschichten zu den gegenüberliegenden Seiten überdeckt wird. Über die elektrisch leitenden Textilschichten wird die piezoresistive Schicht elektrisch kontaktiert. Das piezoresistive Material ist dazu eingerichtet, bei Druck oder Zug seinen elektrischen Widerstand zu ändern. Über die Änderung des elektrischen Widerstands der piezoresistiven Schicht ist der auf das Drucksensorelement wirkende Druck ermittelbar. Das Drucksensorelement weist somit einen besonders einfachen Aufbau auf und ist aufgrund der elektrisch leitenden Textilschichten flexibel ausgestaltet und somit besonders einfach in den Montagehandschuh integrierbar. Insbesondere ist der Schichtaufbau flexibel und somit verformbar ausgebildet, sodass bei einer Anbindung des Drucksensorelements an den Montagehandschuh der Montagehandschuh einem den Montagehandschuh tragenden Monteur größtmögliche Bewegungsfreiheit ermöglicht. Darüber hinaus wird durch den dünnen Schichtaufbau und die Flexibilität ein hoher Tragekomfort für den Monteur erreicht sowie eine hohe Feinmotorik bei der Montage sichergestellt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrisch leitenden Textilschichten jeweils ein textiles Grundgewebe umfassen, in welches ein elektrisch leitendes Silbergarn eingewebt ist. Somit ermöglicht das eingewebte elektrisch leitende Silbergarn eine elektrische Leitfähigkeit der Textilschichten. Das textile Grundgewebe stellt eine Flexibilität beziehungsweise eine Verformbarkeit der jeweiligen Textilschichten sicher. Der Aufbau der Textilschichten aus dem textilen Grundgewebe und dem die textilen Grundgewebe durchdringenden elektrisch leitenden Silbergarne ermöglichen die Flexibilität bei gleichzeitiger Leitfähigkeit der Textilschichten.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die elektrisch leitenden Textilschichten jeweils zu einer Außenseite des Schichtaufbaus hin mit einer isolierenden Schicht beschichtet sind. Die isolierende Schicht kann beispielsweise aus einem Polyurethan gebildet sein. Die isolierende Schicht, welche an jeweiligen Außenseiten der in dem Schichtaufbau angeordneten Textilschichten angeordnet sind, hält eine Fehleranfälligkeit des Drucksensorelements besonders niedrig. Insbesondere bei einer Anordnung des den Schichtaufbau aufweisenden Drucksensorelements an dem Montagehandschuh sind die isolierenden Schichten der Hand des Monteurs zugewandt an den Schichtaufbau und der Hand des Monteurs abgewandt an den Schichtaufbau angeordnet. Somit ist das Drucksensorelement zur Hand des Monteurs hin und zu einer Umgebung des Montagehandschuhs hin elektrisch isoliert, wodurch eine besonders hohe Arbeitssicherheit erreicht werden kann.
Es hat sich in einer Weiterbildung der Erfindung als vorteilhaft gezeigt, wenn die piezoresistive Schicht aus mehreren mit Ruß imprägnierten Kunststofffolien, insbesondere Polymerfolien, gebildet ist. Hierbei kann die piezoresistive Schicht beispielsweise mehrere Kunststofffolien, welche unter dem Markennamen Velostat vertrieben werden, umfassen. Zum Bereitstellen der piezoresistiven Schicht sind die mehreren Kunststofffolien aufeinander gestapelt. Um eine elektrische Vorspannung in der piezoresistiven Schicht einstellen zu können umfasst die piezoresistive Schicht wenigstens drei Kunststofffolien, insbesondere wenigstens vier Kunststofffolien, welche aufeinander gestapelt sind. Das Stapeln der Kunststofffolien führt zu der elektrischen Vorspannung in der piezoresistiven Schicht. Infolge der Vorspannung kann ein Messrauschen beim Ermitteln einer Änderung des Widerstands der piezoresistiven Schicht besonders klein gehalten werden, wodurch eine besonders große Messgenauigkeit erreicht werden kann.
Es hat sich als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn die Schichten des Schichtaufbaus miteinander vernäht sind. Das Vernähen der Schichten des Schichtaufbaus führt dazu, dass die Schichten relativ zueinander fixiert sind, wobei kleine Relativbewegungen der Schichten bei einem Biegen des Schichtaufbaus zugelassen werden können. Die Schichten des Schichtaufbaus können insbesondere in eine Form einer Fingerkuppe für den Montagehandschuh miteinander vernäht sein. Beim Vernähen der Schichten des Schichtaufbaus ist darauf zu achten, dass ein Kontakt zwischen Silbergarnen der ersten Textilschicht mit Silbergarnen der zweiten Textilschicht und somit ein direkter elektrischer Kontakt zwischen den Textilschichten unterbleibt, um einen Kurzschluss zu vermeiden. Durch das Vernähen der Schichten ist eine besonders sichere Verbindung der Schichten des Schichtaufbaus und somit ein besonders stabiler Schichtaufbau herstellbar, wobei die Bewegungsfähigkeit des Schichtaufbaus und somit des Drucksensorelements sichergestellt ist.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Montagehandschuh mit einer Drucksensoreinrichtung, wie sie bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Drucksensoreinrichtung beschrieben worden ist. Die Drucksensoreinrichtung umfasst zusätzlich zu dem Drucksensorelement eine Spannungsmesseinrichtung, mittels welcher über einen jeweiligen Widerstand in der piezoresistiven Schicht ein auf die piezoresistive Schicht wirkender Druck ermittelbar ist. Mittels der Spannungsmesseinrichtung ist eine Änderung des Widerstands der piezoresistiven Schicht ermittelbar und infolge der ermittelten Änderung des Widerstands der auf die Drucksensoreinrichtung und insbesondere auf die piezoresistive Schicht wirkende Druck ermittelbar. Über die Drucksensoreinrichtung in dem Montagehandschuh ist beispielsweise überprüfbar, ob eine von einem den Montagehandschuh tragenden Monteur hergestellte Steckverbindung entsprechend einer Soll-Vorgabe hergestellt worden ist. Das Herstellen der Steckverbindung entsprechend der Soll-Vorgabe kann über einen mittels der Drucksensoreinrichtung des Montagehandschuhs ermittelten zeitlichen Druckverlauf in der Drucksensoreinrichtung ermittelt werden. Mittels des die Drucksensoreinrichtung aufweisenden Montagehandschuhs ist somit ein Montageprozess über jeweilige zeitliche Druckverläufe in der Drucksensoreinrichtung besonders einfach überprüfbar.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung für einen Montagehandschuh, bei welchem zum Herstellen eines Schichtaufbaus der Drucksensoreinrichtung an jeweils gegenüberliegenden Seiten einer piezoresistiven Schicht jeweils eine elektrisch leitende Textilschicht angeordnet wird. Um die Drucksensoreinrichtung herzustellen, wird somit eine Sandwichstruktur aus einer ersten elektrisch leitenden Textilschicht, der darauf angeordneten piezoresistiven Schicht und einer auf der der ersten elektrisch leitenden Textilschicht gegenüberliegenden Seite der piezoresistiven Schicht angeordneten, zweiten elektrisch leitenden Textilschicht hergestellt. Mittels der jeweiligen elektrisch leitenden Textilschichten ist die piezoresistive Schicht elektrisch kontaktiert. Die piezoresistive Schicht ist dazu eingerichtet, ihren elektrischen Widerstand in Abhängigkeit von einer Druck- oder Zugbelastung zu ändern. Über ein Ermitteln eines jeweiligen elektrischen Widerstands der piezoresistiven Schicht kann ein auf die piezoresistive Schicht wirkender Druck ermittelt werden, sodass es sich bei dem Schichtaufbau um einen besonders einfachen und kostengünstigen Drucksensor handelt. Mittels des Verfahrens ist somit in besonders einfacher Weise die kostengünstige Drucksensoreinrichtung herstellbar.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zum Herstellen der elektrisch leitenden Textilschichten ein textiles Grundgewebe mit einem Stabilisatormedium lose gefügt wird, elektrisch leitendes Silbergarn in das Grundgewebe eingewebt wird und das Stabilisatormedium aus dem Grundgewebe ausgewaschen wird. Folglich wird das textile Grundgewebe mittels des Stabilisatormediums stabilisiert, um ein positionsgenaues Einbringen des elektrisch leitenden Silbergarns in das Grundgewebe zu ermöglichen. Zum Stabilisieren des Grundgewebes wird das Grundgewebe mit dem Stabilisatormedium lose gefügt, beispielsweise befeuchtet und das Stabilisatormedium getrocknet, bevor das elektrisch leitende Silbergarn in das Grundgewebe eingenäht wird. Nach dem Einnähen des Silbergarns in das Grundgewebe wird das Stabilisatormedium aus dem Grundgewebe ausgewaschen und das mit dem Silbergarn durchwebte Grundgewebe, bei welchem es sich um die elektrisch leitende Textilschicht handelt, getrocknet. Mittels des Stabilisatormediums ist das Grundgewebe besonders einfach beim Einnähen des Silbergarns in das Grundgewebe stabilisierbar, wodurch das Silbergarn positionsgenau in dem Grundgewebe angeordnet werden kann.
Es hat sich als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrisch leitenden Textilschichten zumindest einseitig mit einer isolierenden Schicht beschichtet werden und/oder die Schichten des Schichtaufbaus miteinander vernäht werden und/oder der Schichtaufbau zu einer Aufnahme für einen Finger geformt wird. Das bedeutet, dass bei dem Verfahren zum Herstellen der Drucksensoreinrichtung die elektrisch leitenden Textilschichten an ihrer bei dem Schichtaufbau nach außen weisenden Seite mit der isolierenden Schicht beschichtet werden, wobei es sich bei der isolierenden Schicht um Polyurethan handeln kann. Alternativ oder zusätzlich können die Schichten des Schichtaufbaus miteinander vernäht werden, um ein besonders sicheres Halten der Schichten aneinander zu gewährleisten. Insbesondere werden die Schichten des Schichtaufbaus derart miteinander vernäht, dass ein Kurzschluss zwischen den elektrisch leitenden Textilschichten vermieden werden kann. Hierfür kann der Schichtaufbau und insbesondere die elektrisch leitenden Textilschichten in einem Bereich miteinander vernäht werden, welche frei von dem elektrisch leitenden Silbergarn ist. Um ein Einbringen der Drucksensoreinrichtung in den Montagehandschuh zu ermöglichen, ist es alternativ oder zusätzlich vorgesehen, dass der Schichtaufbau derart umgeformt wird, dass dieser eine Aufnahme für den Finger bereitstellt. Hierbei kann der Schichtaufbau in Form eines Fingerhuts geformt werden. Das Isolieren der elektrisch leitenden Textilschichten führt zu einem besonders hohen Arbeitsschutz des Monteurs, welcher den die Drucksensoreinrichtung umfassenden Montagehandschuh trägt, wobei das Vernähen der Schichten des Schichtaufbaus eine Beweglichkeit der Drucksensoreinrichtung sicherstellt, sodass der den Montagehandschuh tragende Monteur eine besonders große Bewegungsfreiheit insbesondere im Bereich der Drucksensoreinrichtung hat. Das Formen des Schichtaufbaus in Form der Aufnahme führt dazu, dass bei einem Tragen des Montagehandschuhs durch den Monteur die Drucksensoreinrichtung besonders nah an dem Finger des Monteurs anliegt, insbesondere flächig an dem Finger des Monteurs anliegt. Hierdurch kann eine besonders hohe Messgenauigkeit sichergestellt werden, da ein Umgehen der Drucksensoreinrichtung bei einer Bewegung des Fingers des Monteurs unterbunden werden kann.
Es hat sich als weiterhin vorteilhaft gezeigt, wenn die elektrisch leitenden Textilschichten mit einem Druckknopf elektrisch kontaktiert werden, über welchen die Textilschichten mit einer Spannungsmesseinrichtung kontaktierbar sind. Das bedeutet, dass das Silbergarn der elektrisch leitenden Textilschichten elektrisch mit dem Druckknopf kontaktiert werden, über welchen besonders einfach eine elektrisch leitende Verbindung zu der Spannungsmesseinrichtung herstellbar ist. Mittels der Spannungsmesseinrichtung ist ein elektrischer Widerstand beziehungsweise eine elektrische Spannung in der piezoresistiven Schicht ermittelbar. Der Druckknopf bietet eine besonders einfache Möglichkeit, die elektrisch leitenden Textilschichten mit der Spannungsmesseinrichtung zu verbinden oder von der Spannungsmesseinrichtung zu trennen. Somit stellt der Druckknopf eine besonders einfache Kontaktierungsmöglichkeit für die elektrisch leitenden Textilschichten bereit.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungen der erfindungsgemäßen Drucksensoreinrichtung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Montagehandschuhs sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Perspektivansicht eines Montagehandschuhs mit einer Drucksensoreinrichtung, welche ein piezoelektrisches Drucksensorelement und eine mit dem Drucksensorelement verbundene Spannungsmesseinrichtung umfasst, mittels welcher ein Widerstand in einer piezoresistiven Schicht des Drucksensorelements ermittelt ist;
2 eine schematische Schnittansicht eines Bereichs des Montagehandschuhs, an welchem das piezoelektrisches Drucksensorelement zum Ermitteln eines Drucks angeordnet ist, sowie eine Explosionsdarstellung eines Schichtaufbaus des Drucksensorelements aus der piezoresistiven Schicht und zwei elektrisch leitenden Teilschichten, welche die piezoresistive Schicht an jeweiligen sich gegenüberliegenden Seiten überdecken; und
3 ein Verfahrensschema zum Herstellen der Drucksensoreinrichtung für den Montagehandschuh, wobei der Schichtaufbau des Drucksensorelements hergestellt und der Schichtaufbau derart gefaltet und/oder umgebogen wird, dass der Schichtaufbau eine Aufnahme für einen Finger bereitstellt.

In 1 ist ein Montagehandschuh 1 für einen Monteur dargestellt. Dieser Montagehandschuh 1 umfasst eine Drucksensoreinrichtung 2 mit einem piezoelektrischen Drucksensorelement 3 und einer Spannungsmesseinrichtung 4. Die Drucksensoreinrichtung 2 ist dazu eingerichtet, einen auf das Drucksensorelement 3 wirkenden Druck zu ermitteln. Über den mittels der Drucksensoreinrichtung 2 ermittelten Druck ist insbesondere ein Montagevorgang des den Montagehandschuh 1 tragenden Monteurs überprüfbar.
Infolge eines Drucks auf das Drucksensorelement 3 verändert sich ein elektrischer Widerstand in dem Drucksensorelement 3, wobei mittels der Spannungsmesseinrichtung 4 die Widerstandsänderung in dem Drucksensorelement 3 ermittelbar und in Abhängigkeit von der ermittelten Widerstandsänderung der auf das Drucksensorelement 3 einwirkende Druck ermittelbar ist.
Der Montagehandschuh 1 ist in 2 ausschnittsweise geschnitten dargestellt. Das Drucksensorelement 3 der Drucksensoreinrichtung 2 bildet bei der in 2 dargestellten Darstellung eine Aufnahme 5 für einen Finger 6 des Monteurs. Das Drucksensorelement 3 ist an ein textiles Gewebe 7 des Montagehandschuhs 1 angebunden, sodass das Drucksensorelement 3 gemeinsam mit dem Gewebe 7 den Montagehandschuh 1 begrenzt. Vorliegend ist das Drucksensorelement 3 an das textile Gewebe 7 angenäht. Wie in 2 des Weiteren erkannt werden kann, weist das Drucksensorelement 3 einen Schichtaufbau auf, dessen Schichten über jeweilige Nähte 8 miteinander vernäht und somit verbunden sind. In der explodierten Darstellung ist der Schichtaufbau des Drucksensorelements 3 besonders gut erkennbar. Das Drucksensorelement 3 umfasst eine piezoresistive Schicht 9 und zwei elektrisch leitende Textilschichten 10. Die Textilschichten 10 überdecken die piezoresistive Schicht 9 jeweils nach außen hin. Zusätzlich zu den Textilschichten 10 können an den jeweiligen Textilschichten 10 des Schichtaufbaus isolierende Schichten 11, insbesondere aus Polyurethan, vorgesehen sein. Vorliegend ist lediglich die bei der Anordnung des Drucksensorelements 3 am Montagehandschuh 1 außenseitig angeordnete Textilschicht 10 mit der isolierenden Schicht 11 beschichtet.
Die Textilschichten 10 weisen jeweils ein textiles Grundgewebe 12 auf, in welches ein elektrisch leitendes Silbergarn 13 eingenäht ist. Das elektrisch leitende Silbergarn 13 ermöglicht die Leitfähigkeit der Textilschichten 10. Eine erste der Textilschichten 10 kann ein im Vergleich zur zweiten Textilschicht 10 unterschiedliches Grundgewebe oder gleiches Grundgewebe aufweisen.
Die piezoresistive Schicht 9 umfasst mehrere mit Ruß imprägnierte Kunststofffolien 14. Vorliegend umfasst die piezoresistive Schicht 9 genau vier mit Ruß imprägnierte Kunststofffolien 14, insbesondere mit Ruß imprägnierte Polymerfolien. Das Stapeln der vier mit Ruß imprägnierten Kunststofffolien 14 ermöglicht ein Einstellen einer elektrischen Vorspannung in der piezoresistiven Schicht 9. Die elektrische Vorspannung in der piezoresistiven Schicht 9 ermöglicht, dass ein Messrauschen besonders gering gehalten werden kann.
Infolge eines Drucks auf das Drucksensorelement 3 wird die piezoresistive Schicht 9 komprimiert, wodurch sich ein elektrischer Widerstand an der piezoresistiven Schicht 9 ändert. Die Änderung des elektrischen Widerstands ist mittels der Spannungsmesseinrichtung 4 ermittelbar, welche über die elektrisch leitenden Textilschichten 10 elektrisch mit der piezoresistiven Schicht 9 verbunden ist.
In 3 ist ein Verfahrensschema zum Herstellen der Drucksensoreinrichtung 2 dargestellt. In einem ersten Verfahrensschritt 15 wird in das Grundgewebe 12 der Textilschicht 10, welche mit einem Stabilisatormedium stabilisiert ist, das elektrisch leitende Silbergarn 13 eingestickt. Somit werden über das Silbergarn 13 Leiterbahnen in die Textilschicht 10 eingebracht. Das Einsticken des Silbergarns 13 in das Grundgewebe 12 ermöglicht eine material- und volumensparende Gitterstruktur des Silbergarns 13, wobei die Textilschichten 10 jeweilige Elektroden für eine Kontaktierung der piezoresistiven Schicht 9 darstellen. Die Ausbildung der Elektroden als die Textilschichten 10 ermöglicht eine geometrische Optimierung und somit Anpassung des Drucksensorelements 3 an eine Form des Daumens 6. Darüber hinaus ermöglicht die elektrisch leitende Textilschicht 10 ein optisches Verschmelzen des Grundgewebes als Trägermaterial und des elektrisch leitenden Silbergarns 13 als Elektrogarn.
In dem zweiten Verfahrensschritt 16 wird die elektrisch leitende Textilschicht 10, welche auch als Vlies bezeichnet werden kann, ausgewaschen, wodurch eine Flexibilität des Drucksensorelements 3 ermöglicht wird. In einem dritten Verfahrensschritt 17 wird die ausgewaschene Textilschicht 10 getrocknet. In einem vierten Verfahrensschritt 18 wird die Textilschicht 10 zugeschnitten. Darüber hinaus kann die Textilschicht 10 im vierten Verfahrensschritt 18 mit jeweiligen Markierungen für ein späteres Falten versehen werden. Als Markierungen können Fäden und/oder Löcher in die Textilschichten 10 eingebracht werden. Die Markierungen bieten eine Orientierung für einen späteren Faltprozess.
In einem fünften Verfahrensschritt 19 wird als die isolierende Schicht 11 Polyurethan zumindest bereichsweise auf die Textilschicht 10 aufgebracht. Die isolierende Schicht 11 bietet eine Schutzschicht für das Drucksensorelement 3 gegen äußere Einflüsse wie Scherkräfte oder Montagehilfsstoffe, wodurch eine besonders hohe Lebensdauer des Drucksensorelements 3 erreicht werden kann. Insbesondere ist die isolierende Schicht 11 sowohl an einer dem Daumen 6 zugewandten Innenseite des Drucksensorelements 3 als auch an einer dem Daumen 6 abgewandten Außenseite des Drucksensorelements 3 angeordnet.
In einem sechsten Verfahrensschritt 20 wird die piezoresistive Schicht 9 auf die Textilschicht 10 aufgenäht. Das Aufnähen der piezoresistiven Schicht 9 auf die Textilschicht 10 ermöglicht ein Positionieren der piezoresistiven Schicht 9 auf der Textilschicht 10, wodurch eine besonders hohe Robustheit des Drucksensorelements 3 erreicht werden kann. Das feste Positionieren der piezoresistiven Schicht 9 auf der Textilschicht 10 dient einem Unterbinden von Kurzschlüssen und von Berührungen der auf gegenüberliegenden Seiten der piezoresistiven Schicht 9 angeordneten Textilschichten 10. Die piezoresistive Schicht 9 wird aus den vier Lagen der Kunststofffolien 14 gebildet, wodurch die piezoresistive Schicht 9 vorgespannt werden kann. Eine über die Textilschichten 10 an die piezoresistive Schicht 9 anzulegende Spannung für besonders geringes Messrauschen kann somit besonders klein gehalten werden.
In einem siebten Verfahrensschritt 21 wird zum Herstellen des Schichtaufbaus die Textilschicht 10 um die piezoresistive Schicht 9 gefaltet, wodurch ein Sensorsandwich aus der piezoresistiven Schicht 9 und den die piezoresistive Schicht 9 zu jeweils gegenüberliegenden Seiten überdeckenden Textilschichten 10 gebildet wird. Der Schichtaufbau kann derart vernäht werden, dass die Aufnahme 5 für den Daumen 6 entsteht, sodass der Daumen 6 insbesondere an dessen Spitze von dem Drucksensorelement 3 umgeben ist. In einem achten Verfahrensschritt 22 wird der Schichtaufbau gefaltet und Seitennähte werden genäht, sodass aufgrund einer Verjüngung des Drucksensorelements 3 in einem zweiten Daumenglied des Daumens 6 das Drucksensorelement 3 eng an dem zweiten Daumenglied anliegt.
Für einen besonders hohen Tragekomfort kann in einem neunten Verfahrensschritt 23 eine Seitennaht des Drucksensorelements 3 beschnitten werden. Für eine optische Aufwertung kann in einem zehnten Verfahrensschritt 24 das Drucksensorelement 3 umgestülpt werden. Für ein besonders geringes Verhakungsrisiko von aus dem Silbergarn 13 gebildeten Leiterbahnen und daraus resultierenden Störkonturen können die Leiterbahnen in einem elften Verfahrensschritt 25 vernäht werden. Um ein besonders einfaches elektrisches Verbinden der Spannungsmesseinrichtung 4 mit dem Drucksensorelement 3 zu ermöglichen, kann in einem zwölften Verfahrensschritt 26 ein Druckknopf an den Montagehandschuh 1, insbesondere an dem Drucksensorelement 3, befestigt werden. Der Druckknopf stellt eine günstige und anwenderfreundliche Kontaktierung mit der Spannungsmesseinrichtung 4 beziehungsweise mit einem die Spannungsmesseinrichtung 4 aufweisenden Transponder bereit. Der Druckknopf kann in das Gewebe 7 des Montagehandschuhs 1 und/oder wenigstens eines der Textilgewebe 10 eingestanzt werden.
Der beschriebenen Drucksensoreinrichtung 2 beziehungsweise dem beschriebenen Montagehandschuh 1 liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Überprüfung von Steckverbindungen derzeit in einer Produktion durch manuelles Nachdrücken eines Monteurs erfolgt. Eine Bezahlung dieses Monteurs kann signifikante Kosten verursachen. Eine Überprüfung der Montage von Steckverbindungen durch den Monteur ist aufwendig und wie bereits erwähnt mit hohen Kosten behaftet. Verfahren zur Überprüfung der Montage von Steckverbindungen des Stands der Technik benötigen Hardware, welche zu sehr hohen Kosten des Montagehandschuhs 1 führt. Existierende, mit Drucksensoren ausgestattete Montagehandschuhe sind nicht optimal an eine Daumenform des Daumens 6 des Monteurs angepasst. Insbesondere sind aktuell verfügbare Drucksensoren aufgrund hoher Kosten nicht wirtschaftlich einsetzbar.
Der im Zusammenhang mit den Figuren beschriebene Montagehandschuh 1 überwindet diese Nachteile. Der Montagehandschuh 1 weist das Drucksensorelement 3 auf, welches auch als Däumling bezeichnet werden kann. Eine innerste Schicht des Drucksensorelements 3 kann aus der Textilschicht 10 mit dem Silbergarn 13 bestehen, wobei das Silbergarn 13 in einem vorgegebenen Stickmuster in das Grundgewebe 12 eingebracht ist. Das Silbergarn 13 kann über Kabel mit einem am Montagehandschuh 1 angebrachten Transponder kontaktiert werden. Der Transponder ist dazu eingerichtet, mit einer zentralen, externen Einheit, insbesondere einer elektronischen Recheneinheit über Datenfunk zu kommunizieren. Die an der inneren Textilschicht 10 anliegende piezoresistive Schicht 9 kann aus mehreren Schichten rußimprägnierter Kunststofffolien 14 bestehen. Die Kunststofffolien 14 weisen aufgrund des Rußes eine elektrische Leitfähigkeit auf und weisen Piezoeigenschaften auf. Durch den mehrschichtigen Aufbau der piezoresistiven Schicht 9 kann eine Vorspannung in der piezoresistiven Schicht 9 eingestellt werden. Um die piezoresistive Schicht 9 an ihrer Außenseite zu kontaktieren, liegt die weitere Textilschicht 10 außenseitig der piezoresistiven Schicht 9 an. Jede der Textilschichten 10 weist ein mittels des Silbergarns 13 eingesticktes vorgegebenes Stickmuster auf und jede der Textilschichten 10 ist elektrisch mit dem Transponder, insbesondere über Kabel, kontaktiert. Die isolierende Schicht 11 kann außenseitig auf die Textilschicht 10 aufgebügelt sein, um das Drucksensorelement 3 außenseitig zu schützen. An dem Montagehandschuh 1 kann insbesondere im Bereich der Drucksensoreinrichtung 2 eine Lampe angeordnet sein, welche insbesondere in Abhängigkeit von dem mittels der Drucksensoreinrichtung 2 ermittelten Druck ein Lichtsignal aussendet.
Zwei unterschiedliche Nutzer mit jeweils unterschiedlichen Daumen 6 können bei Nutzung des Drucksensorelements 3 jeweils unterschiedliche Kraftkurven erzeugen. Das Drucksensorelement 3 kann aufgrund des mehrschichtigen Aufbaus der piezoresistiven Schicht 9 jeweilige Perzentile der Daumen 6 abbilden, wodurch Verrastpunkte einer Verbaukurve der Steckverbindung deutlich erkannt werden können. Der mehrschichtige Aufbau der piezoresistiven Schicht 9 ermöglicht ein Filtern eines Großteils eines Rauschens, wodurch der Transponder entlastet werden kann. Weiterhin ist eine Kennlinie des Drucksensorelements 3 logarithmisch und stabil gegen unterschiedliche Daumengrößen. Daher bleiben die Kraftkurven auch bei unterschiedlichen Nutzern stets in einem vergleichbaren Bereich. Eine Auflösung des Drucksensorelements 3 ist insbesondere ausreichend, um relevante Montagekräfte zumindest bis 150 Newton aufzulösen und um Differenzen zwischen unterschiedlichen Kraftkurven bewerten zu können. Eine Rückstellkraft in dem Drucksensorelement 3 ist schnell genug, um Frequenzen von wenigstens 500 Hertz darstellen zu können. Hierdurch kann ein Verrasten von Steckverbindungen besonders vorteilhaft aufgezeichnet werden.
Die beschriebene Drucksensoreinrichtung 2 mit dem beschriebenen Drucksensorelement 3 weist im Vergleich zu herkömmlichen Drucksensoren für Montagehandschuhe ein erhebliches Kosteneinsparungspotential auf. Darüber hinaus ist das Drucksensorelement 3 besonders kostengünstig herstellbar. Überdies ist eine besonders effektive Druckmessung mittels des Drucksensorelements 3 aufgrund der piezoresistiven Schicht 9 und deren Kontaktierung mit den Textilschichten 10 möglich. Das Drucksensorelement 3 kann an die Form des Daumens 6 ergonomisch angepasst werden, wodurch ein besonders hoher Tragekomfort für den Monteur erreicht werden kann. Der Transponder der Drucksensoreinrichtung 2 ermöglicht ein Arbeiten durch den den Montagehandschuh 1 tragenden Monteur ohne Behinderung des Monteurs durch Datenverbindungskabel zwischen dem Transponder und der zentralen externen Einheit. Darüber hinaus ist das Drucksensorelement 3 vorteilhafterweise für einen besonders großen Bereich von Daumengrößen anwendbar.
Bezugszeichenliste

1: Montagehandschuh
2: Drucksensoreinrichtung
3: Drucksensorelement
4: Spannungsmesseinrichtung
5: Aufnahme
6: Daumen
7: Gewebe
8: Naht
9: piezoresistive Schicht
10: Textilschicht
11: isolierende Schicht
12: Grundgewebe
13: Silbergarn
14: Kunststofffolie
15: erster Verfahrensschritt
16: zweiter Verfahrensschritt
17: dritter Verfahrensschritt
18: vierter Verfahrensschritt
19: fünfter Verfahrensschritt
20: sechster Verfahrensschritt
21: siebter Verfahrensschritt
22: achter Verfahrensschritt
23: neunter Verfahrensschritt
24: zehnter Verfahrensschritt
25: elfter Verfahrensschritt
26: zwölfter Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2564709 A1 [0002]
DE 102016213536 A1 [0003]

Claims

Drucksensoreinrichtung (2) für einen Montagehandschuh (1), mit wenigstens einem piezoelektrischen Drucksensorelement (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Drucksensorelement (3) einen Schichtaufbau aus einer piezoresistiven Schicht (9) und zwei elektrisch leitenden Textilschichten (10) aufweist, welche an jeweils gegenüberliegenden Seiten der piezoresistiven Schicht (9) angeordnet sind.
Drucksensoreinrichtung (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Textilschichten (10) ein textiles Grundgewebe (12) umfassen, in welches ein elektrisch leitendes Silbergarn (13) eingewebt ist.
Drucksensoreinrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Textilschichten (10) jeweils zu einer Außenseite des Schichtaufbaus hin mit einer isolierenden Schicht (11) beschichtet sind.
Drucksensoreinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoresistive Schicht (9) aus mehreren mit Ruß imprägnierten Kunststofffolien (14) gebildet ist.
Drucksensoreinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten des Schichtaufbaus miteinander vernäht sind.
Montagehandschuh (1) mit einer Drucksensoreinrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Spannungsmesseinrichtung (4), mittels welcher über einen jeweiligen Widerstand in der piezoresistiven Schicht (9) ein auf die piezoresistive Schicht (9) wirkender Druck ermittelbar ist.
Verfahren zum Herstellen einer Drucksensoreinrichtung (2) für einen Montagehandschuh (1), bei welchem zum Herstellen eines Schichtaufbaus der Drucksensoreinrichtung (2) an jeweils gegenüberliegenden Seiten einer piezoresistiven Schicht (9) jeweils eine elektrisch leitende Textilschicht (10) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen der elektrisch leitenden Textilschichten (10) ein textiles Grundgewebe (12) mit einem Stabilisatormedium lose gefügt wird, elektrisch leitendes Silbergarn (13) in das Grundgewebe (12) eingewebt wird, und das Stabilisatormedium aus dem Grundgewebe (12) ausgewaschen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Textilschichten (10) zumindest einseitig mit einer isolierenden Schicht (11) beschichtet werden und/oder die Schichten des Schichtaufbaus miteinander vernäht werden und/oder der Schichtaufbau zu einer Aufnahme (5) für einen Finger (6) geformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitenden Textilschichten (10) mit einem Druckknopf elektrisch kontaktiert werden, über welchen die Textilschichten (10) mit einer Spannungsmesseinrichtung (4) kontaktierbar sind.