DE4120653C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zur Prüfung des elektrischen Durchganges der Heizleiter einer mit zwei Sammelschienen und zwischen diesen angeordneten Heizlei­ tern versehenen heizbaren Glasscheibe durch Einkoppeln eines Wechselstroms in das Leitersystem und induktive Er­ fassung des sich um die Heizleiter ausbildenden elektro­ magnetischen Feldes mit Hilfe eines induktiven Magnet­ kopfes, von dessen Ausgangssignal eine Auswerteschaltung angesteuert wird.

Elektrisch beheizbare Glasscheiben werden in großem Um­ fang in der Weise hergestellt, daß mit Hilfe des Sieb­ druckverfahrens die Heizleiter und die Sammelschienen in einem Druckvorgang aus einer metallisches Silber enthal­ tenden Einbrennfarbe auf die Oberfläche einer Glasscheibe aufgedruckt und anschließend bei der Biege- bzw. Vor­ spanntemperatur der Glasscheibe eingebrannt werden. Da gelegentlich entweder beim Druckvorgang oder während des weiteren Herstellprozesses Unterbrechungen der Heizlei­ ter, die in der Regel eine Breite von nur etwa 0,5 mm aufweisen, vorkommen, empfiehlt es sich, die einzelnen Heizleiter während und/oder zum Abschluß des Herstellprozesses zu überprüfen.

Bei einem bekannten Prüfverfahren (DE-PS 18 07 643) wird eine Wechselspannung an die beiden Sammelschienen ange­ legt, indem die Sammelschienen mit zu der Wechselspan­ nungsquelle führenden Kabeln kontaktiert werden. Sodann wird das sich um die stromführenden Heizleiter ausbil­ dende elektromagnetische Feld mit Hilfe eines quer über das von den Heizleitern gebildete Heizfeld geführten Ma­ gnetkopfes gemessen. Falls bei einem Heizleiter keine An­ zeige erfolgt, wird die Stelle an der der Heizleiter eine Unterbrechung aufweist, ermittelt und ausgebessert. Dieses Verfahren hat sich in der Praxis bewährt.

Ein Prüfverfahren der eingangs genannten Art ist auch aus der DE-OS 19 60 103 bekannt. Auch bei dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren werden die Heizlei­ ter mit Hilfe von mechanischen Kontakten an Wechselspan­ nung gelegt, und die die einzelnen Heizleiter umgebenden magnetischen Wechselfelder werden mittels Induktionsspu­ len erfaßt, an die ein Signalgeber angeschlossen ist.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zur Prüfung des auf eine Glasscheibe aufgebrachten Widerstandsnetzes (DE 24 11 838 C2) werden alle Heizleiter mit Hilfe mechanischer Taster jeweils in der Mitte kontaktiert und in der Art einer Brückenschaltung die elektrischen Teilwiderstände des Widerstandsnetzes auf beiden Seiten der mechanischen Taster verglichen. Dieses Verfahren bedarf zusätzlicher mechanischer Taster für die Kontaktierung sämtlicher Heizleiter.

Es ist ferner ein Verfahren zum Prüfen der Heizleiter ei­ ner heizbaren Glasscheibe bekannt, bei dem die Sammel­ schienen kontaktiert und mit einer Gleichstromquelle ver­ bunden, und das sich um die Heizleiter herum ausbildende Magnetfeld mit Hilfe eines Hall-Effekt-Sensors gemessen wird (US 46 10 710).

Aus der US 43 95 677 ist ebenfalls ein Hall-Effekt Te­ ster für die Heizleiter von heizbaren Autoglasscheiben im eingebauten Zustand beschrieben, während die Heizleiter an den Gleichstrom der Autobatterie angeschlossen sind. Bei diesem Tester wird durch die Verwendung von zwei im Abstand voneinander angeordneten Hall-Sensoren die Streu­ ung minimiert, indem durch Differenzbildung der Ausgangs­ spannungen der beiden Hall-Sensoren ein Signal für eine Auswerteschaltung erzeugt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art und eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens zu schaffen, das keine mecha­ nische Ankopplung des Meßstroms erfordert und das sich deshalb für eine Automatisierung besonders eignet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die in den Patentan­ sprüchen 1 und 9 angegebenen Merkmale gelöst.

Die induktive Einkopplung des Meßstroms in die Heizleiter hat den besonderen Vorteil, daß die Kontaktierung der Sammelschienen für die Prüfung der Heizscheiben entfällt und dadurch grundsätzlich die Automatisierung des Prüfungsverfahrens und die Integrierung in eine Ferti­ gungslinie erleichtert wird. Außerdem werden dadurch Be­ schädigungen der Sammelleiter vermieden, die gelegentlich beim Kontaktieren vorkommen können, wenn das Leitersystem noch nicht eingebrannt ist.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Messung der sich um die Heizleiter ausbildenden verhältnismäßig schwachen Magnetfelder durch das durch die Induktionsspule hervorgerufene und nicht zu vermeidende elektro­ magnetische Streufeld erheblich gestört und teilweise, insbesondere in der Nähe der Induktionsspule, sogar unmöglich gemacht wird. Das Streu­ feld, dessen Größe von Meßstelle zu Meßstelle unterschiedlich ist und das unter anderem von der Entfernung der Meßstelle von der Induktionsspule abhängt, wird erfindungsgemäß für die Messung unschädlich ge­ macht, indem es durch einen zweiten Meßkopf in der Nähe des ersten Meßkopfes getrennt erfaßt, und nur die Differenzspannung der beiden Meßköpfe als Signalspannung verwendet wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Einkopplung des Wechselstromes in das Leitersystem ein Induk­ tor aus einer Induktionsspule und einem Eisenkern mit hoher magneti­ scher Permeabilität verwendet. Durch entsprechende Auswahl des Materi­ als für den Eisenkern des Induktors sowie durch geeignete geometrische Gestaltung des Eisenkerns läßt sich das störende Streufeld verringern und dadurch das Signal-Rausch-Verhältnis verbessern. Eine weitere Ver­ besserung läßt sich dadurch erreichen, daß die Feldlinien auf der Rückseite der Glasscheibe durch die Anordnung eines ferromagnetischen Joches gebündelt werden.

Besondere Bedeutung kommt auch der Wahl der verwendeten Wechselstrom­ frequenz zu. Zwar ist grundsätzlich der in einen Leiter induzierte Strom direkt proportional zu der Frequenz des das Feld erzeugenden Stromes, so daß unter diesem Gesichtspunkt ein möglichst hochfrequen­ ter Strom verwendet werden müßte. Doch haben die Induktivität und die Kapazität des Meßkopfes selbst ebenfalls einen entscheidenden Einfluß auf die Messung, die dann die besten Ergebnisse hat, wenn die Frequenz des Wechselstroms der Resonanzfrequenz des gesamten Systems ent­ spricht. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Magnetköpfen, wie sie als Tonköpfe in Magnetband- bzw. Tonkassettengeräten verwendet werden, gute Ergebnisse erzielt werden, wenn ein Strom mit einer Fre­ quenz von 3000 bis 6000 Hz in das Leitersystem induziert wird. Dabei lassen sich die besten Ergebnisse im Bereich von 3400 bis 4000 Hz erzielen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemä­ ßen Verfahrens wird der Meßstrom nicht in einen oder mehrere Heizleiter unmittelbar eingekoppelt, sondern in eine der beiden Sammelschie­ nen. Auf diese Weise wird nicht nur der Abstand zwischen den Meßköpfen und dem störfelderzeugenden Induktor vergrößert, sondern es wird darü­ ber hinaus ein gleichmäßigerer Stromfluß in den Heizleitern erzeugt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, den Induktor so zu dimensionieren und bei der Messung anzuordnen, daß er wenigstens den Abstand zweier Heizleiter auf dem Sammelleiter überdeckt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer für die Durchführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Anord­ nung in teilweise schematischer Darstellung, und

Fig. 2 die elektronische Auswerteschaltung in Form eines Block­ schaltbildes.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist auf einer Oberfläche einer Glas­ scheibe 1 ein Leitersystem angeordnet, das aus Sammelschienen bzw. Sammelleitern 2 und von diesen Sammelleitern 2 ausgehenden Heizleitern 3,3′ besteht. Das Leitersystem 2, 3, 3′ wird mit Hilfe des Siebdruckver­ fahrens auf die Glasscheibe 1 aufgedruckt. Anschließend wird die elek­ trisch leitende Druckpaste bei erhöhter Temperatur getrocknet. An den Trockenvorgang schließt sich, gegebenenfalls nach einer Zwischenlage­ rung der bedruckten Glasscheiben, ein Wärmebehandlungsvorgang an, bei dem die Glasscheibe auf eine Temperatur von etwa 650 Grad Celsius er­ wärmt wird. Bei dieser Temperatur brennt die Druckfarbe in die Glaso­ berfläche ein. In der Regel schließt sich daran ein Biegevorgang an, bei dem die Glasscheibe mit Hilfe geeigneter Biegewerkzeuge in die gewünschte Form gebogen wird. Durch schroffe Abkühlung mit Hilfe ge­ eigneter Blasvorrichtungen wird die Glasscheibe dann vorgespannt, wo­ durch sie die Eigenschaften von Sicherheitsglas erhält.

Eine Kontrolle des Leitersystems, insbesondere der Heizleiter 3, Ist sowohl vor dem Einbrennen des Leitersystems, das heißt nach dem Drucken im Anschluß an den Trockenvorgang, als auch am Ende des gesam­ ten Herstellungsprozesses zweckmäßig. Durch eine Kontrolle nach dem Trockenvorgang des gedruckten Leitersystems können erkannte Unterbre­ chungen in den Heizleitern auf einfache Weise ausgebessert und die Glasscheiben wieder in den weiteren Produktionsprozeß eingegliedert werden. Zum Erkennen von Beschädigungen und Fehlern, die im Zuge des weiteren Herstellvorgangs auftreten, dient die Endkontrolle am Schluß des Herstellprozesses.

Während die Glasscheiben nach dem Druck- und Trockenvorgang noch plan sind, weisen sie bei der Endkontrolle ihre endgültige, das heißt gebo­ gene Form auf. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit dem glei­ chen Vorteil sowohl für die Kontrolle der ebenen Glasscheiben nach dem Trocknen der Siebdruckpaste, als auch für die Kontrolle der gebogenen Glasscheiben einsetzen.

Zum Einkoppeln des Stromes in das Leitersystem 2, 3, 3′ dient ein Induk­ tor aus einer um einen U-förmigen Eisenkern 6 gewickelten Induktions­ spule 7. Der Induktor 6, 7 wird auf der das Leitersystem 2, 3 aufweisen­ den Seite der Glasscheibe über einem der beiden Sammelleiter 2 derart positioniert, daß die Wicklungen der Induktionsspule 1 parallel zum Sammelleiter 2 verlaufen. Die Endflächen 8 des Eisenkerns 6 sollen einen möglichst geringen Abstand zur Glasoberfläche aufweisen. Sie können beispielsweise mit einer Schicht aus einem elastischen Material versehen sein, um eine Beschädigung des Leitersystems zu vermeiden, und unmittelbar auf die Glasoberfläche aufgesetzt werden. Um einen möglichst hohen und konzentrierten Magnetfluß, und damit einen mög­ lichst hohen Induktionsstrom in dem Leitersystem, zu erreichen, ist für den Eisenkern 6 ein ferromagnetisches Material mit hoher Permeabi­ lität zu wählen. Ferner ist es zweckmäßig, auf der anderen Seite der Glasscheibe 1 dem Eisenkern 6 gegenüber ein magnetisches Joch 9 eben­ falls dicht an der Glasoberfläche anzuordnen, um den nutzbaren Magnet­ fluß zu erhöhen und das magnetische Streufeld zu verringern. Das Streufeld läßt sich aber schon deswegen nicht vollständig ausschalten, weil zwischen dem Eisenkern 6 und dem Joch 9 die Glasscheibe liegt, so daß zwangsläufig wegen dieses großen Spaltes ein Teil des Magnetfeldes aus dem Eisenkern austritt.

Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn der Induktor 6, 7 eine Länge L aufweist, die größer ist als der Abstand A zweier benachbarter Heiz­ leiter 3, 3′ jedoch kleiner als der doppelte Abstand 2A, und wenn er so oberhalb des Sammelleiters 2 positioniert wird, daß er zwei benachbar­ te Heizleiter 3, 3′ überdeckt. In dem Leitersystem wird ein in sich geschlossener Stromfluß erzeugt, der in den Heizleitern 3 auf der ei­ nen Seite des Induktors in der einen Richtung (Pfeil F) fließt, wäh­ rend er auf der anderen Seite des Induktors in den Heizleitern 3′ in der anderen Richtung (Pfeil F′) fließt. Zweckmäßigerweise wird der Induktor 6, 7 etwa in der Mitte der Sammelschiene 2 angeordnet, so daß das Feld der Heizleiter 3 etwa gleich groß ist wie das Feld der Heizleiter 3′.

Die Induktionsspule 7 wird von einem Wechselstromgenerator 12 ange­ steuert, der einen Wechselstrom mit einer Frequenz von etwa 3600 bis 3800 Hz erzeugt. Die günstigste Frequenz entspricht der Resonanzfre­ quenz des Gesamtsystems und ist gegebenenfalls im Einzelfall zu ermitteln.

In dem Meßkopf 14 sind, wie aus Fig. 1 hervorgeht, zwei identische Mag­ netköpfe 15, 16 angeordnet, die jeweils einen Eisenkern 17 mit einem Luftspalt 18 und einer Spule 19 umfassen. Die beiden Magnetköpfe 15, 16 sind in Richtung quer zu den Heizleitern 3 nebeneinander angeordnet, und zwar derart, daß der Abstand der beiden Luftspalte 18 dem halben Abstand zweier Heizleiter 3 entspricht. Bei einem Abstand A zweier Heizleiter 3 weisen also die beiden Luftspalte 18 der Magnetköpfe 15, 16 einen Abstand von A/2 auf. Mit diesem gegenseitigen Abstand sind die beiden Magnetköpfe 15, 16 zu dem Meßkopf 14 zusammengefaßt. Während auf diese Weise in der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Magnetkopf 15 den größten Wert des Magnetfelds in der Umgebung eines Heizleiters 3 erfaßt, wird durch den Magnetkopf 16 das Magnetfeld genau in der Mitte zwischen zwei Heizleitern 3 erfaßt, das im wesentlichen dem von dem Induktor 6, 7 ausgehenden Streufeld und eventuell zusätzlich vor­ handenen magnetischen Störfeldern entspricht und von dem man annehmen kann, daß es mit dem Störfeld identisch ist, das auch von dem Magnet­ kopf 15 zusätzlich zu dem um den Heizleiter 3 bestehenden Magnetfeld erfaßt wird. Die von dem Meßkopf 14 erfaßten Signale steuern über die Leitung 20 die Auswerteschaltung 22 an, von der die Kontrolleinheit 23 angesteuert wird.

Der grundsätzliche Aufbau der Auswerteschaltung 22 und der Kontroll­ einheit 23 ergibt sich aus der Fig. 2. Auswerteschaltung 22 und Kon­ trolleinheit 23 sind aus handelsüblichen Bauelementen aufgebaut.

Die Auswerteschaltung 22 umfaßt im wesentlichen einen Verstärker 25, der von dem Magnetkopf 15 angesteuert wird, einen Verstärker 26, der von dem Magnetkopf 16 angesteuert wird, sowie einen von den beiden Verstärkern 25 und 26 angesteuerten Differenzverstärker 27. Der Diffe­ renzverstärker 27 bildet die Differenz der von den beiden Verstärkern 25 und 26 gelieferten Signale und verstärkt die Differenzspannung auf einen Wert, der, nach Gleichrichtung durch den Gleichrichter 28, für die Ansteuerung der Kontrolleinheit 23 ausreicht.

Die Kontrolleinheit 23 umfaßt im dargestellten Fall im wesentlichen einen Schwellwertschalter 30, der anspricht, wenn die von der Auswer­ teschaltung 22 gelieferte Signalspannung erkennen läßt, daß der kon­ trollierte Heizleiter unterbrochen ist, sowie eine optische Anzeige­ vorrichtung 31, eine akustische Signalvorrichtung mit einem Verstärker 32 und einem Lautsprecher 33 und einer Zählerbaugruppe 34, in der bei­ spielsweise die Anzahl der auf der kontrollierten Glasscheibe insge­ samt vorhandenen Leiter sowie die Anzahl der intakten Leiter und/oder der fehlerhaften Leiter angezeigt werden.

Erfindungsgemäße Vorrichtungen können auf verschiedene Weise reali­ siert werden. In ihrer einfachsten Form umfassen sie einen einzelnen Meßkopf 14, der quer über die Glasscheibe geführt wird und der die Heizleiter 3 der Reihe nach kontrolliert. Dabei kann entweder die Glasscheibe 1 während des Meßvorgangs in der Kontrollstation festge­ legt und der Meßkopf 14 über die Glasscheibe geführt werden, oder es können der Induktor 6, 7 und das Joch 9 einerseits als auch der Meßkopf 14 andererseits in der Kontrollstation fest angeordnet, und die Glas­ scheibe 1 an den ortsfest angeordneten Meßeinrichtungen vorbei geführt werden. Andererseits ist es auch möglich, eine Reihe von Meßköpfen 14 hintereinander fest anzuordnen, beispielsweise eine der Anzahl der Heizleiter 3 entsprechende Anzahl von Meßköpfen 14, so daß die gleich­ zeitige Kontrolle und Anzeige für alle Heizleiter 3 erfolgt.

Claims (10)

1. Verfahren zu Prüfung des elektrischen Durchganges der Heizleiter einer mit zwei Sammelschienen und zwischen diesen angeordneten Heizleitern versehenen heizbaren Glasscheibe durch Einkoppeln eines Wech­ selstroms in das Leitersystem und induktive Erfas­ sung des sich um die Heizleiter ausbildenden elek­ tromagnetischen Feldes mit Hilfe eines Magnetkopfes, von dessen Ausgangssignal eine Auswerteschaltung an­ gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom in das Leitersystem induktiv eingekoppelt wird, und daß der dem von der Induktionsspule erzeugten Streufeld entsprechende Anteil der Ausgangsspannung des Magnetkopfes kompensiert wird, indem durch einen in der Nähe des Magnetkopfes zwischen den Heizleitern angeordneten zweiten Magnetkopf das Streufeld separat erfaßt wird, und daß als die Aus­ werteschaltung ansteuernde Signalspannung die Diffe­ renzspannung der von den beiden Magnetköpfen gelie­ ferten Ausgangsspannungen dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erfassung des die Heizleiter umgebenden Magnetfeldes und des zwi­ schen den Heizleitern vorhandenen Streufeldes Magnetköpfe mit identischem Aufbau verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die induktive Einkoppelung des Wechselstroms in eine der beiden Sam­ melschienen vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Induk­ tionsspule mit einer solchen Länge (L) verwendet wird, daß zwei benachbarte Heizleiter von der Induktionsspule überdeckt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom mit Hilfe der Induktionsspule in der Mitte einer Sam­ melschiene in das Leitersystem eingekoppelt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Induktionsspule mit einem U-förmigen Eisenkern ver­ wendet, und auf der anderen Seite der Glasscheibe den beiden Schenkeln des Eisenkerns gegenüber ein ferromagnetisches Joch ange­ ordnet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wechselstrom mit einer der Resonanzfre­ quenz des die verwendeten Magnetköpfe umfassenden Gesamtsystems entsprechenden Frequenz in das Leitersystem eingekoppelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wech­ selstrom mit einer Frequenz von 3400 bis 4000 Hz in das Leitersy­ stem eingekoppelt wird.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekenn­ zeichnet durch einen eine Induktionsspule (7) und einen Eisenkern (6) umfassenden Induktor und einem Meßkopf (14), der zwei nebeneinander angeordne­ te Magnetköpfe (15, 16) aufweist, deren Luftspalte (18) in einer etwa dem halben Abstand zweier Heizleiter (3) entsprechenden Ent­ fernung (A/2) angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Magnetköpfe (15, 16) einen identischen Aufbau aufweisen.