DE102021130499A1 - Testing device, manufacturing plant and manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung (15) zum Erfassen einer Verschmutzung an mindestens einem abisolierten Leiterabschnitt (12) eines mit einem isolierenden Lackmaterial (7) beschichteten elektrischen Leiters (5), mit einer UV-Lichtquelle (16), mit welcher der abisolierte Leiterabschnitt (12) mit UV-Licht (17) bestrahlt wird, und mit einer Kameraanordnung (20) , mit welcher von dem abisolierten Leiterabschnitt (12) reflektierte Strahlung erfasst wird, um Fluoreszenzstrahlungsanteile von Lackresten an dem abisolierten Leiterabschnitt (12) zu detektieren. Die Kameraanordnung (20) umfasst ein Mikroskopobjektiv (21), welches eine quantitative Aussage über die Verschmutzung mit Lackresten an dem abisolierten Leiterabschnitt (12) ermöglicht.The invention relates to a testing device (15) for detecting contamination on at least one stripped conductor section (12) of an electrical conductor (5) coated with an insulating lacquer material (7), with a UV light source (16) with which the stripped conductor section ( 12) is irradiated with UV light (17), and with a camera arrangement (20), with which radiation reflected from the stripped conductor section (12) is detected in order to detect fluorescent radiation components of lacquer residues on the stripped conductor section (12). The camera arrangement (20) includes a microscope lens (21) which enables a quantitative statement to be made about the contamination with paint residues on the stripped conductor section (12).
Description
Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Erfassen einer Verschmutzung an mindestens einem abisolierten Leiterabschnitt eines mit einem isolierenden Lackmaterial beschichteten elektrischen Leiters, mit einer UV-Lichtquelle, mit welcher der abisolierte Leiterabschnitt mit UV-Licht bestrahlt wird, und mit einer Kameraanordnung, mit welcher von dem abisolierten Leiterabschnitt reflektierte Strahlung erfasst wird, um Fluoreszenzstrahlungsanteile von Lackresten an dem abisolierten Leiterabschnitt zu detektieren. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Fertigungsanlage mit einer Fördereinrichtung für den elektrischen Leiter. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fertigungsverfahren zum Herstellen von Flachleiterelementen mit einer derartigen Fertigungsanlage.The invention relates to a testing device for detecting contamination on at least one stripped conductor section of an electrical conductor coated with an insulating lacquer material, with a UV light source with which the stripped conductor section is irradiated with UV light, and with a camera arrangement with which stripped conductor section reflected radiation is detected in order to detect fluorescence radiation components of paint residues on the stripped conductor section. The invention also relates to a production plant with a conveyor device for the electrical conductor. The invention also relates to a manufacturing method for manufacturing flat conductor elements with such a manufacturing system.
Die deutsche Offenlegungsschrift
Aufgabe der Erfindung ist es, das Herstellen von Flachleiterelementen, insbesondere von Hairpins, zu vereinfachen.The object of the invention is to simplify the production of flat conductor elements, in particular hairpins.
Die Aufgabe ist bei einer Prüfvorrichtung zum Erfassen einer Verschmutzung an mindestens einem abisolierten Leiterabschnitt eines mit einem isolierenden Lackmaterial beschichteten elektrischen Leiters, mit einer UV-Lichtquelle, mit welcher der abisolierte Leiterabschnitt mit UV-Licht bestrahlt wird, und mit einer Kameraanordnung, mit welcher von dem abisolierten Leiterabschnitt reflektierte Strahlung erfasst wird, um Fluoreszenzstrahlungsanteile von Lackresten an dem abisolierten Leiterabschnitt zu detektieren, dadurch gelöst, dass die Kameraanordnung ein Mikroskopobjektiv umfasst, das, vorzugsweise durch eine Bewertung in einer Bildverarbeitung, eine quantitative Aussage über die Verschmutzung mit Lackresten an dem abisolierten Leiterabschnitt ermöglicht. Die Bildauswertung erfolgt über mindestens eine Kamera mit Mikroskopobjektiv. Mit Hilfe der beanspruchten Prüfvorrichtung wird eine vollständige mikroskopische Aufnahme von dem mit UV-Licht bestrahlten abisolierten Leiterabschnitt gemacht. Die mikroskopische Aufnahme wird besonders vorteilhaft automatisiert in einem Serienprozess erstellt. Mit Hilfe einer geeigneten Software können Isolationsrückstände in den abisolierten Leiterabschnitten identifiziert und quantifiziert werden. Durch die mikroskopische Kameraaufnahme kann besonders effektiv zwischen strahlenden Bereichen und nicht fluoreszierenden Bereichen unterschieden werden.The task is a test device for detecting contamination on at least one stripped conductor section of an electrical conductor coated with an insulating lacquer material, with a UV light source with which the stripped conductor section is irradiated with UV light, and with a camera arrangement with which radiation reflected from the stripped conductor section is detected in order to detect fluorescence radiation components from paint residues on the stripped conductor section, solved in that the camera arrangement comprises a microscope objective which, preferably by means of an evaluation in image processing, provides quantitative information about the contamination with paint residues on the stripped Conductor section allows. The image evaluation is carried out using at least one camera with a microscope lens. With the aid of the claimed testing device, a complete microscopic photograph is taken of the stripped conductor section irradiated with UV light. The microscopic recording is particularly advantageously created automatically in a series process. With the help of suitable software, insulation residues in the stripped conductor sections can be identified and quantified. The microscopic camera recording can be used to distinguish particularly effectively between radiant areas and non-fluorescent areas.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraanordnung vier Kameras mit jeweils einem Mikroskopobjektiv umfasst, die vier Seiten des abisolierten Leiterabschnitts zugeordnet sind. Bei dem abisolierten Leiterabschnitt handelt es sich vorzugsweise um einen Kupferflachdraht mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Mit den vier Kameras können sämtliche Flächen des elektrischen Leiters in dem abisolierten Leiterabschnitt auf Lackrückstände überprüft werden.A preferred exemplary embodiment of the testing device is characterized in that the camera arrangement comprises four cameras, each with a microscope lens, which are assigned to four sides of the stripped conductor section. The stripped conductor section is preferably a flat copper wire with an essentially rectangular cross section. With the four cameras, all surfaces of the electrical conductor in the stripped conductor section can be checked for paint residues.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Prüfvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der abisolierte Leiterabschnitt in einer Längsrichtung des elektrischen Leiters zwischen zwei mit dem isolierenden Lackmaterial beschichteten Leiterabschnitten angeordnet ist. Besonders vorteilhaft kann die beschriebene Prüfvorrichtung in einer Fertigungsanlage an einem Endlosmaterial des beschichteten elektrischen Leiters mit einer Vielzahl von abisolierten Leiterabschnitten durchgeführt werden. Der elektrische Leiter wird vorteilhaft erst nach dem Durchlaufen der Prüfvorrichtung abgelängt, zum Beispiel in einer geeigneten Stanzvorrichtung.A further preferred exemplary embodiment of the testing device is characterized in that the stripped conductor section is arranged in a longitudinal direction of the electrical conductor between two conductor sections coated with the insulating lacquer material. The test device described can be carried out particularly advantageously in a production plant on an endless material of the coated electrical conductor with a large number of stripped conductor sections. The electrical conductor is advantageously only cut to length after it has passed through the testing device, for example in a suitable punching device.
Die oben angegebene Aufgabe ist auch durch eine Fertigungsanlage mit einer Fördereinrichtung für den elektrischen Leiter mit einer Prüfstation gelöst, die eine vorab beschriebene Prüfvorrichtung umfasst, welcher der elektrische Leiter mit dem abisolierten Leiterabschnitt zugeführt wird. Der elektrische Leiter wird vorzugsweise als Endlosmaterial, zum Beispiel von einer entsprechenden Rolle, zugeführt. Das Endlosmaterial wird erst nach Durchlaufen der Prüfstation auf Länge gebracht.The object specified above is also achieved by a production plant with a conveyor device for the electrical conductor with a test station that includes a test device as described above, to which the electrical conductor with the stripped conductor section is fed. the elec ric conductor is preferably supplied as a continuous material, for example from an appropriate roll. The endless material is only cut to length after it has passed through the test station.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fertigungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstation eine Abisolierstation vorgeschaltet ist, an welcher der elektrische Leiter abisoliert wird, bevor der abisolierte elektrische Leiter der Prüfstation zugeführt wird. Durch die unmittelbar nach dem Abisolieren erfolgende Prüfung der abisolierten Leiterabschnitte auf Lackrückstände werden lagerungsbedingte oder transportbedingte Verschmutzungen wirksam verhindert.A preferred exemplary embodiment of the production plant is characterized in that the test station is preceded by a stripping station at which the electrical conductor is stripped before the stripped electrical conductor is fed to the test station. By checking the stripped conductor sections for paint residues immediately after stripping, contamination caused by storage or transport is effectively prevented.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Fertigungsanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfstation eine Stanzstation nachgeschaltet ist. Die Stanzstation kann mit einer Umformstation kombiniert werden. In der Stanzstation wird der abisolierte elektrische Leiter auf eine gewünschte Länge gebracht. Gegebenenfalls wird der abisolierte elektrische Leiter bereits in der Stanzstation oder in einer folgenden Umformstation in eine gewünschte Form gebracht.A further preferred exemplary embodiment of the production plant is characterized in that a stamping station is connected downstream of the test station. The punching station can be combined with a forming station. In the stamping station, the stripped electrical conductor is cut to the required length. If necessary, the stripped electrical conductor is brought into a desired shape in the stamping station or in a subsequent forming station.
Bei einem Fertigungsverfahren zum Herstellen von Flachleiterelementen mit einer vorab beschriebenen Fertigungsanlage ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass durch die Kameraanordnung in Verbindung mit einer Bildverarbeitung eine quantitative Aussage über den Verschmutzungsgrad in dem abisolierten Leiterabschnitt getroffen wird. Bei den Flachleiterelementen handelt es sich vorzugsweise um sogenannte Hairpins. In der Bildverarbeitung werden vorteilhaft sowohl der Verschmutzungsgrad als auch die Position von Verschmutzungen definiert.In a production method for producing flat conductor elements with a production facility as described above, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved in that quantitative information about the degree of contamination in the stripped conductor section is made by the camera arrangement in connection with image processing. The flat conductor elements are preferably so-called hairpins. In image processing, both the degree of contamination and the position of contamination are advantageously defined.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fertigungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Wellenlänge des von der UV-Lichtquelle abgegebenen UV-Lichts mit dem isolierenden Lackmaterial abgestimmt wird, so dass maximale Fluoreszenz auftritt. Die Wellenlänge der UV-Lichtquelle wird in Abhängigkeit von dem verwendeten Isolationswerkstoff festgelegt. So wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass maximale Fluoreszenz auftritt. Zu diesem Zweck wird zum Beispiel ein Bandpassfilter des gewählten Wellenlängenbereichs zwischen der UV-Lichtquelle und dem abisolierten Leiterabschnitt angeordnet.A preferred exemplary embodiment of the production method is characterized in that a wavelength of the UV light emitted by the UV light source is coordinated with the insulating lacquer material, so that maximum fluorescence occurs. The wavelength of the UV light source is determined depending on the insulation material used. This is a simple way of ensuring that maximum fluorescence occurs. For this purpose, for example, a bandpass filter of the selected wavelength range is arranged between the UV light source and the stripped conductor section.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fertigungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein isolierendes Lackmaterial verwendet wird, das fluoreszierende Partikel enthält. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass keine fluoreszierenden Partikel zugesetzt werden müssen.Another preferred exemplary embodiment of the production method is characterized in that an insulating lacquer material containing fluorescent particles is used. This provides the advantage, among other things, that no fluorescent particles have to be added.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Fertigungsverfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Fertigungsanlage mit der Prüfstation taktweise betrieben wird. Dadurch wird eine Großserienfertigung mit höchster Qualität ermöglicht.A further preferred exemplary embodiment of the production method is characterized in that the production plant with the test station is operated in cycles. This enables large-scale production with the highest quality.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which various exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawing.
In der einzigen beiliegenden Figur ist eine Fertigungsanlage mit einer Abisolierstation, einer Prüfstation und einer Stanzstation stark vereinfacht schematisch dargestellt.In the only accompanying figure, a production plant with a stripping station, a testing station and a punching station is shown in a highly simplified and schematic manner.
In
Der lackierte Kupferflachdraht 8 umfasst ein Kupfermaterial 6, das mit einem isolierenden Lackmaterial 7 beschichtet ist. Das isolierende Lackmaterial 7 wird in der Abisolierstation 1 abschnittsweise entfernt, um abisolierte Leiterabschnitte 11, 12, 13 an dem lackierten Kupferflachdraht 8 zu erzeugen.The enameled copper flat wire 8 comprises a copper material 6 coated with an insulating enamel material 7 . The insulating lacquer material 7 is removed in sections in the stripping station 1 in order to produce stripped
Der Abisolierprozess in der Abisolierstation 1 kann mechanisch, zum Beispiel durch Fräsen oder Stanzen, sowie thermisch, zum Beispiel durch Laserabisolieren, erfolgen. Dabei kann es passieren, dass beim Abisolieren in der Abisolierstation 1 Lackrückstände in dem abisolierten Leiterabschnitt 11, 12, 13 verbleiben, was unerwünscht ist. In
Die Prüfstation 2 umfasst eine Prüfvorrichtung 15 mit einer UV-Lichtquelle 16. Die UV-Lichtquelle 16 gibt über einen Bandpassfilter 18 UV-Licht 17 ab, mit welchem der elektrische Leiter 5 in dem abisolierten Leiterabschnitt 12 bestrahlt wird.The test station 2 includes a
Eine Kameraanordnung 20 umfasst insgesamt vier Kameras mit jeweils einem Mikroskopobjektiv 21. Mit der Kameraanordnung 20 werden mikroskopische Aufnahmen von der mit dem UV-Licht 17 bestrahlten Oberfläche des elektrischen Leiters 5 in dem abisolierten Leiterabschnitt 12 gemacht.A
Verschmutze Bereiche leuchten aufgrund der Fluoreszenzeigenschaften des isolierenden Lackmaterials 7 auf. In einer zugeordneten Bildverarbeitung können so exakt der Verschmutzungsgrad und die Position der Verschmutzung erfasst und quantifiziert werden.Dirty areas glow due to the fluorescence properties of the insulating varnish materials 7 on. The degree of contamination and the position of the contamination can thus be precisely recorded and quantified in associated image processing.
Über eine mit der Bildverarbeitung ermittelte Pixelanzahl kann direkt eine Fläche der Verschmutzung berechnet werden. Weiterhin kann über die Intensität der emittierten Strahlung und Wellenlänge der emittierten Strahlung eine Aussage über die Art und Menge der Verschmutzung getroffen werden. Unter Verschmutzung wird auch eine Isolation oder eine sonstige Verschmutzung, wie Staub, verstanden. Die Position der Verschmutzung kann relativ zu den Rändern in x-Richtung und in y-Richtung aus den Bildern gemessen werden.An area of contamination can be calculated directly using a number of pixels determined with image processing. Furthermore, the intensity of the emitted radiation and the wavelength of the emitted radiation can be used to make a statement about the type and amount of contamination. Pollution is also understood to mean insulation or other pollution, such as dust. The position of the contamination can be measured relative to the edges in the x-direction and in the y-direction from the images.
In der Prüfstation 2 wird der abisolierte Leiterabschnitt 12 nach dem Abisolieren in der Abisolierstation 1 mit der UV-Lichtquelle 16 bestrahlt. Dabei wird ein mikroskopisches Bild aufgenommen. Verschmutzte Bereiche leuchten aufgrund der Fluoreszenzeigenschaften des Isolationswerkstoffs auf.In the testing station 2 , the stripped conductor section 12 is irradiated with the
Die Wellenlänge der UV-Lichtquelle 16 wird je nach Isolationswerkstoff festgelegt. Üblicherweise liegt die Wellenlänge der Anregung zwischen dreihundertsechzig und fünfhundertsechzig Nanometer. Im Bereich von vierhundertfünfzig bis vierhundertneunzig Nanometer sind nach ersten Erkenntnissen die besten Ergebnisse zu erzielen.The wavelength of the
In der Prüfstation 2 wird besonders vorteilhaft die gesamte Oberfläche des elektrischen Leiters 5 in dem abisolierten Leiterabschnitt 12 auf unerwünschte Rückstände überprüft. So kann in einer Serienproduktion eine hundertprozentige Kontrolle realisiert werden. Darüber hinaus wird durch die beschriebene Prüfvorrichtung 15 eine Aussage über Art und Fläche der Verschmutzung ermöglicht.In the testing station 2, the entire surface of the electrical conductor 5 in the stripped conductor section 12 is particularly advantageously checked for undesirable residues. In this way, a hundred percent control can be realized in a series production. In addition, the
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