Anordnung und Verfahren zur automatischen Überprüfung wenigstens einer zur elektrischen Kontaktierung dienenden Steckverbindung Arrangement and method for automatically checking at least one plug connection used for electrical contacting
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur automatischen Überprüfung wenigstens einer zur elektrischen Kontaktierung dienenden Steckverbindung mit zumindest zwei teilweise überlappend angeordneten Kontaktpartnern, und mit mindestens einer Sensoreinrichtung zum Erfassen der elektrischen Steckverbindung, zumindest im Überlappungsbereich der Kontaktpartner.The invention relates to an arrangement and a method for automatically checking at least one plug connection serving for electrical contacting with at least two partially overlapping contact partners, and with at least one sensor device for detecting the electrical plug connection, at least in the overlap region of the contact partners.
Bei Geräten der Konsumgüterindustrie, wie beispielsweise elektrisch/elektronischen Geräten, wie Haushaltsgeräten oder dergleichen sowie bei Datenverarbeitungsgeräten kommen eine Vielzahl von elektrischen Steckverbindungen beispielsweise in Form von auf Flachsteckern aufgesteckten Steckhülsen zum Einsatz. Aufgrund der Vielzahl der darin zur Anwendung kommenden elektrischen Steckverbindungen kann es durchaus vorkommen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen den beiden elektrischen Kontaktpartnern mangelhaft ist, d.h. die elektrische Leitfähigkeit der zusammengesteckten Kontaktpartner nicht oder nur unzureichend gewährleistet ist. Eine derart elektrisch unzureichende Leitfähigkeit zwischen zwei Kontaktpartnern kann verschiedenste Ursachen, wie Montagemängel aber auch Herstellungsmängel wie beispielsweise unzulässige Toleranzabweichungen an den Kontaktpartnern haben. Unabhängig davon, auf welche Ursachen eine mangelnde elektrische Kontaktierung zwischen zwei Kontaktpartnern zurückzuführen ist, kann ein solcher Fehler schwerwiegende Folgen nach sich ziehen, wie zum Beispiel ein daraus resultierender Kabel- oder Gerätebrand, da die unzureichende Kontaktierung eine wesentliche Erhöhung des Durchgangswiderstandes zwischen den beiden Kontaktpartnern und dadurch eine deutliche Erwärmung der Kontaktstelle, je nach auftretenden Übergangswiderstand, mit sich bringt.In devices in the consumer goods industry, such as, for example, electrical / electronic devices, such as household appliances or the like, and in data processing devices, a large number of electrical plug connections are used, for example in the form of plug sleeves plugged onto flat plugs. Due to the large number of electrical plug connections used, the electrical contact between the two electrical contact partners may be poor, i.e. the electrical conductivity of the mated contact partners is not or is only insufficiently guaranteed. Such an electrically inadequate conductivity between two contact partners can have a variety of causes, such as assembly defects, but also manufacturing defects such as inadmissible tolerance deviations on the contact partners. Regardless of the causes of a lack of electrical contact between two contact partners, such an error can have serious consequences, such as a resulting cable or device fire, since the insufficient contact results in a significant increase in volume resistance between the two contact partners and thereby brings about a significant heating of the contact point, depending on the contact resistance that occurs.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vorzuschlagen, aufgrund welcher Kontaktierungsfehler zwischen zwei durch Stecken zusammengefügte elektrische Kontaktpartner rasch erkannt und lokalisiert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Anordnung nach Anspruch 1 bzw. durch ein Verfahren nach Anspruch 6 gelöst.The invention has for its object to propose measures on the basis of which contacting errors between two electrical contact partners joined together by plugging can be quickly recognized and localized. This object is achieved by an arrangement according to claim 1 or by a method according to claim 6.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren lassen sich auch in einem komplexen Geräteaufbau mit einer Vielzahl von elektrischen Steckverbindungen, bestehend aus zwei durch Stecken zusammengefügten Kontaktpartnern, die Steckverbindung oder die Steckverbindungen während des Betriebes des Gerätes vollkommen selbsttätig für den Fall erfassen und lokalisieren, wenn sich aufgrund einer ungenügenden elektrischen Kontaktierung ein erhöhter Übergangswiderstand und damit eine erhöhte Wärmeabgabe an der Steckverbindung oder den Steckverbindungen ergibt. Durch den erfindungsgemäßen Gedanken ist folglich zumindest weitestgehend sichergestellt, dass elektrische Geräte mit elektrischen Steckverbindungen großseriengerecht zeit- und kostenoptimiert hinsichtlich der Qualität der Steckverbindungen im Rahmen einer sogenannten „Geräteendprüfung" wenigstens annähernd ohne zusätzlichen Personaleinsatz überprüft werden können und im Fehlerfall, d.h. bei mangelnder elektrischer Leitfähigkeit zwischen den zusammengefügten Kontaktpartnern, ausgesondert werden.The arrangement according to the invention and the method according to the invention allow the plug connection or the plug connections to be detected and localized completely automatically in the case of a complex device structure with a large number of electrical plug connections, consisting of two contact partners joined together by plugging, during operation of the device, if there is an increased contact resistance and thus an increased heat emission at the plug connection or the plug connections due to insufficient electrical contact. The idea according to the invention consequently at least largely ensures that electrical devices with electrical plug connections can be checked at least approximately in terms of the quality of the plug connections in terms of the quality of the plug connections as part of a so-called “final device test” at least approximately without additional personnel and in the event of a fault, ie in the case of a lack of electrical conductivity between the merged contact partners.
Besonders kostengünstig und sicher erfasst werden können elektrische Steckverbindungen mit mangelnder elektrischer Leitfähigkeit zwischen den Kontaktpartnern, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass der Sensor als Infrarotsensor ausgebildet ist.Electrical plug connections with inadequate electrical conductivity between the contact partners can be detected particularly cost-effectively and reliably if, according to a preferred embodiment of the subject matter of the invention, it is provided that the sensor is designed as an infrared sensor.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sensor als Infrarotkamera ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment of the subject matter of the invention, it is provided that the sensor is designed as an infrared camera.
Durch den Einsatz einer Infrarotkamera ist nicht nur die nichtintakte elektrische Steckverbindung zwischen den Kontaktpartnern lokalisierbar, sondern zugleich auch eine fotografische Abbildung der nicht - oder schlechtleitenden Steckverbindung herstellbar.By using an infrared camera, not only can the non-intact electrical plug connection between the contact partners be located, but at the same time a photographic image of the non-conductive or poorly conducting plug connection can be produced.
Entsprechend einer nächsten bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist vorgesehen, dass die Infrarotkamera als CCD-Kamera ausgebildet ist.
Durch den Einsatz einer derartigen Kamera liegen die von dem auf Wärmestrahlung empfindlichen Sensor ausgehenden Ausgangssignale bereits in digitaler Form zur unmittelbaren Weiterverarbeitung beispielsweise für eine elektronische Auswerteeinheit in Form einer Datenverarbeitungsanlage vor, wobei die Daten durch die CCD-Kamera zusätzlich gespeichert werden.According to a next preferred embodiment of the subject matter of the invention, it is provided that the infrared camera is designed as a CCD camera. By using such a camera, the output signals from the sensor sensitive to thermal radiation are already available in digital form for immediate further processing, for example for an electronic evaluation unit in the form of a data processing system, the data being additionally stored by the CCD camera.
Besonders günstig im Hinblick auf eine großseriengerechte, zeit- und kostenoptimierte Überprüfung ausgelegt ist die Anordnung und das Verfahren zur Durchführung der Anordnung zur Überprüfung einer aus einer Steckverbindung resultierenden elektrischen Kontaktierung bezüglich der Leitfähigkeit dieser Steckverbindung, wenn nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung vorgesehen ist, dass die Anordnung eine elektronische Auswerteeinheit umfasst.The arrangement and the method for carrying out the arrangement for checking an electrical contact resulting from a plug connection with regard to the conductivity of this plug connection is particularly favorable with regard to a large-scale, time and cost-optimized check, if provided according to a further preferred embodiment of the object of the invention is that the arrangement comprises an electronic evaluation unit.
Die Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines vereinfacht rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:The invention is explained in the following description with the aid of an exemplary embodiment which is illustrated in a simplified, purely schematic manner. Show it:
Figur 1 : ein Transportband für elektrische Geräte mit elektrischenFigure 1: a conveyor belt for electrical devices with electrical
Steckverbindungen, die von einer an eine elektronische Auswerteeinheit angeschlossenen Sensoreinheit für Wärmestrahlung detektierbar sind,Plug connections that can be detected by a sensor unit for heat radiation connected to an electronic evaluation unit,
Figur 2: eine der elektrischen Steckverbindungen gem. Fig. 1 in funktionsgerechtenFigure 2: one of the electrical connectors acc. Fig. 1 in functional
Zustand in Draufsicht,Condition in top view,
Figur 3: die Steckverbindung gem. Fig. 2 in Schnittdarstellung, gem. der Schnittlinie lll-lll,Figure 3: the connector according to. Fig. 2 in a sectional view, according to. the intersection line lll-lll,
Figur 4: eine zweite Steckverbindung gem. Fig. 1 , in funktionsuntauglichem Zustand in Draufsicht,Figure 4: a second connector according to. 1, in a non-functional state in plan view,
Figur 5: die Steckverbindung gem. Fig. 4 in Schnittdarstellung gemäß der Schnittlinie V-V.Figure 5: the connector according. Fig. 4 in a sectional view along the section line V-V.
Figur 6: und Fig. 2 ein Verfahrensablaufschema zum Detektieren der elektrischen6: and FIG. 2 a process flow diagram for detecting the electrical
Steckverbindung.
Gemäß Figur 1 ist rein schematisch ein in der Großserienfertigung von elektrischen Geräten wie beispielsweise Hausgeräten, HiFi-Geräten oder dergleichen zum Einsatz kommendes Transportband 10 gezeigt, auf dem ein grob skizziert angedeutetes elektrisches Gerät 11 zum Weitertransport im Rahmen einer Geräteendprüfung angeordnet ist. Das elektrische Gerät 1 1 ist mit einer nicht gezeigten Netzleitung an eine ebenso nicht gezeigte Netzsteckdose angeschlossen und in Betrieb genommen. Das elektrische Gerät 11 besitzt ein Gerätegehäuse 12, innerhalb dessen ein nur ansatzweise gezeigtes elektrisches Bauteil 13 wie beispielsweise eine elektrische Leiterplatte, ein Elektromotor oder dergleichen vorgesehen ist, welches mit elektrischen Anschlussleitungen 14 kontaktiert ist. Zur Herstellung der elektrischen Kontaktierung sind elektrische Steckverbindungen 15 vorgesehen.Plug connection. According to FIG. 1, a conveyor belt 10 used in the large-scale production of electrical devices such as, for example, household appliances, hi-fi devices or the like is shown purely schematically, on which a roughly outlined electrical device 11 for further transport is arranged as part of a final device test. The electrical device 1 1 is connected to a power socket (not shown) with a power line (not shown) and put into operation. The electrical device 11 has a device housing 12, within which an only partially shown electrical component 13, such as an electrical circuit board, an electric motor or the like, is provided, which is in contact with electrical connection lines 14. Electrical plug connections 15 are provided to produce the electrical contact.
Diese sind wie insbesondere aus den Figuren 2 bis 4 hervorgeht, aus einem an dem elektrischen Bauteil 13 angeordneten Flachstecker 16 und einer an den elektrischen Anschlussleitungen 14 angebrachten Steckhülsen 17 gebildet. Die im Fügezustand befindlichen Kontaktpartner 16 und 17 bilden einen Überlappungsbereich X aus.As can be seen in particular from FIGS. 2 to 4, these are formed from a flat plug 16 arranged on the electrical component 13 and a plug sleeve 17 attached to the electrical connecting lines 14. The contact partners 16 and 17 in the joining state form an overlap area X.
Bei den rein optisch als ordnungsgemäß hergestellten elektrischen Steckverbindungen (15) kann es durchaus vorkommen, dass die elektrische Kontaktierung zwischen dem Flachstecker 16 und der Steckhülse 17 aufgrund von unzulässigen Toleranzabweichungen dieser Bauteile oder Materialfehler oder dergleichen aber auch durch eine unsachgemäße Montage der elektrischen Kontaktpartner 16 und 17 entweder unterbrochen oder nur unzureichend hergestellt ist (siehe Fig. 4 und 5). In diesem Fall ergibt sich zwischen den scheinbar kontaktierten Bauteilen 16 und 17 ein erhöhter Übergangswiderstand, der in Abhängigkeit von der erzielten elektrischen Leitfähigkeit zwischen diesen Bauteilen 16 und 17 zu einer entsprechend daraus resultierenden Erwärmung der Steckverbindung 15 führt, wenn beim Betrieb des elektrischen Gerätes 11 an der Kontaktierungsstelle elektrische Spannung anliegt. Diese Erwärmung wird anhand eines zum Detektieren von Wärmestrahlung dienenden Sensors 18 detektiert, der im vorliegenden Fall als Infrarot-CCD-Kamera ausgebildet ist. Der Sensor 18 kann wie im vorliegenden Fall für die Auswertung seiner Ausgangssignale über Datenleitungen 19 mit einer elektronischen Auswerteeinheit 20, wie beispielsweise einer Datenverarbeitungsanlage, einem Personal-Computer oder dergleichen datentechnisch
verbunden sein, die das Ausgangssignal des Sensors 18 datentechnisch aufbereitet. Im Fehlerfall wird durch die Auswerteeinheit 20 ein optisches oder akustisches Ausgangssignal oder eine Kombination von beiden Signalformen initiiert, wobei durch den Einsatz der CCD-Kamera 18, zugleich die Position der unzureichend kontaktierten Bauteile 16 und 17 lokalisiert und visualisiert wird.In the case of the electrical plug connections (15) which are produced purely optically as properly, it may well occur that the electrical contact between the flat plug 16 and the plug sleeve 17 due to inadmissible tolerance deviations of these components or material defects or the like, but also due to improper installation of the electrical contact partners 16 and 17 is either interrupted or inadequately manufactured (see FIGS. 4 and 5). In this case, there is an increased contact resistance between the apparently contacted components 16 and 17 which, depending on the electrical conductivity achieved between these components 16 and 17, leads to a corresponding heating of the plug connection 15 when the electrical device 11 is in operation there is electrical voltage at the contact point. This heating is detected on the basis of a sensor 18 used to detect thermal radiation, which in the present case is designed as an infrared CCD camera. As in the present case, the sensor 18 can use data technology for the evaluation of its output signals via data lines 19 with an electronic evaluation unit 20, such as a data processing system, a personal computer or the like be connected, which processes the output signal of the sensor 18 in terms of data technology. In the event of a fault, the evaluation unit 20 initiates an optical or acoustic output signal or a combination of both signal forms, the position of the insufficiently contacted components 16 and 17 being localized and visualized by the use of the CCD camera 18.
Hierbei kann der Ansprechpegel der elektronischen Auswerteeinheit für ein beispielsweise optisches und/oder akustisches Fehlersignal derart eingestellt sein, dass die Fehlersignalanzeige erst dann eintritt, wenn eine bestimmte Mindestleitfähigkeit zwischen dem zu einer elektrischen Steckverbindung 15 zusammengeführten Flachstecker 16 und der Steckhülse 17 nicht erreicht ist und somit ein gewisses Gefahrenpotential für einen Kabelbrand oder sogar einen Geräteabbrand besteht.In this case, the response level of the electronic evaluation unit for an optical and / or acoustic error signal, for example, can be set such that the error signal is only displayed when a certain minimum conductivity between the flat connector 16 merged into an electrical plug connection 15 and the plug sleeve 17 has not been reached, and thus there is a certain danger for a cable fire or even a device fire.
Zur Überprüfung der elektrischen Leitfähigkeit einer hergestellten elektrischen Steckverbindung wird das elektrische Gerät 11 mittels des Transportbandes 10 kontinuierlich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren am dreidimensional selbsttätig bewegbaren Sensor 18 vorbeigeführt, der aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit für Wärmestrahlung die über einem voreingestellten Sollwert liegende Wärmeabgabe der elektrischen Steckverbindung 15 selbsttätig zu erfassen vermag. Die Erfassung der Steckverbindung 15 geschieht dabei zweckmäßigerweise im Überlappungsbereich X des Flachsteckers 16 mit der Steckhülse 17. Die vom Sensor 18 erfasste Wärmestrahlung der elektrischen Steckverbindung 15 wird im vorliegenden Fall, da der Sensor 18 als CCD- Kamera ausgebildet ist, in einem bereits dazu korrespondierendes digitales Ausgangssignal umgewandelt und über die Datenleitung 19 an die elektronische Auswerteeinheit 20 übertragen, die für den Fall, dass das von der CCD-Kamera eingehende Eingangssignal einen voreingestellten Sollwert überschreitet, einen Fehler diagnostiziert, diesen anzeigt und die Position der elektrisch fehlerhaften Steckverbindung 15 beschreibt.
To check the electrical conductivity of an electrical plug connection that has been produced, the electrical device 11 is continuously guided past the three-dimensionally automatically movable sensor 18 by means of the conveyor belt 10 in accordance with the method according to the invention, which sensor automatically emits the heat output of the electrical plug connection 15 that is above a preset setpoint value due to its high sensitivity to heat radiation is able to grasp. The detection of the plug connection 15 expediently takes place in the overlap region X of the flat plug 16 with the plug sleeve 17. The heat radiation detected by the sensor 18 of the electrical plug connection 15 is in the present case, since the sensor 18 is designed as a CCD camera, in a corresponding one converted digital output signal and transmitted via the data line 19 to the electronic evaluation unit 20, which, in the event that the input signal coming in from the CCD camera exceeds a preset target value, diagnoses an error, indicates it and describes the position of the electrically faulty plug connection 15.