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Title:
MOUNTING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/024388
Kind Code:
A1
Abstract:
The mounting device (28) serves for reliable mounting of a plug (8) on a cable (2); here, the plug (8) comprises a plug housing (10) and a contact carrier (12) which can be latched at a predefined position within the plug housing (10) by way of at least one latching element (24, 26). To this end, the mounting device (28) has: - a holder (34) for the plug housing (10) with the contact carrier (12) which lies therein in a pre-mounting position, - a counter-bearing (36) with a thrust point (38) for pressing the contact carrier (12) into the plug housing (10) out of the pre-assembly position into a final assembly position, - an advancing means (44) for the automatic relative displacement of the holder (34) and the counter-bearing (36) with respect to one another, - a force measuring unit (40) which measures the exerted mounting force (F) during the relative displacement, - an evaluation unit, via which a check is carried out as to whether the measured mounting force (F) lies within a predefined tolerance range, and - an outputting unit (30) for outputting a control signal.

Inventors:
JEDAMSKI JENS (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/064133
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
June 09, 2017
Export Citation:
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Assignee:
LEONI BORDNETZ SYS GMBH (DE)
International Classes:
H01R43/18; H01R13/506; H01R13/53; H01R105/00
Foreign References:
JPH0680293U1994-11-08
US5475916A1995-12-19
EP1381123A12004-01-14
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
FDST PATENTANWÄLTE (DE)
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Claims:
Ansprüche Montagevorrichtung (28) zur Montage eines Steckers (8) an einem Kabel (2), insbesondere ein geschirmtes Hochvoltkabel, wobei der Stecker (8) ein Steckergehäuse (10) sowie einen Kontaktträger (12) aufweist, welcher an einer vorgegebenen Position innerhalb des Steckergehäuses (10) mit zumindest einem Rastelement (24, 26) verrastbar ist, wobei die Montagevorrichtung (28) aufweist

- einen Halter (34) für das Steckergehäuse (10) mit dem darin in einer Vormontageposition einliegenden Kontaktträger (12),

- einem Gegenlager (36) mit einem Druckzapfen (38) zum Eindrücken des Kontaktträgers (12) in das Steckergehäuse (10) aus der Vormontageposition in eine Endmontageposition,

- einen Vorschub (44) zur automatischen Relativverschiebung des Halters (34) und des Gegenlagers (36) gegeneinander,

- eine Kraftmesseinheit (40), die eine bei der Relativverschiebung ausgeübte Montagekraft (F) misst,

- eine Auswerteeinheit, über die die gemessene Montagekraft (F) überprüft wird, ob sie innerhalb eines vorgegeben Toleranzbereichs liegt sowie

- eine Ausgabeeinheit (30) zur Ausgabe eines Kontrollsignals.

Montagevorrichtung (28) nach dem vorhergehenden Ansprüche, bei der zusätzlich ein Sensor (50) zur Überwachung der korrekten Relativposition zwischen dem Steckergehäuse (10) und dem Kontaktträger (12) vorgesehen ist und die Auswerteeinheit überprüft, ob die eine korrekte Relativposition eingenommen ist.

Montagevorrichtung (28) nach Anspruch 2, bei der ein die Auswerteeinheit lediglich dann auf eine ordnungsgemäße Montage erkennt, wenn sowohl die ausgeübte Montagekraft (F) als auch der die korrekte Relativposition eingenommen ist.

4. Montagevorrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kraftmesseinheit die die auf das Gegenlager (36) ausgeübte Montagekraft (F) misst.

5. Montagevorrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Kraftmesseinheit (40) als eine Kraftmessdose ausgebildet ist.

6. Montagevorrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und nach Anspruch 2, bei der der zusätzliche Sensor als ein Positionssensor (50) zur Messung der Relativposition zwischen dem Halter (34) und dem Gegenlager (36) ausgebildet ist.

7. Montagevorrichtung (28) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Halter (34) eine ein vorderes Halteteil (34A) sowie ein rückwärtiges Halteteil (34B) zur Fixierung des Steckergehäuses (10) zwischen den beiden Halteteilen (34A, 34B) aufweist.

8. Montagevorrichtung (28) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der das rückwärtige Halteteil (34B) ein rückwärtiges Widerlager (48) für das

Steckergehäuse (10) aufweist.

9. Montagevorrichtung (28) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei der das vordere Halteteil (34A) ein vorderes Anlageelement für das Steckergehäuse (10) aufweist, welches eine Durchtrittsöffnung (46) für den Druckzapfen (38) aufweist.

10. Montagevorrichtung (28) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der das vordere Halteteil (34A) relativ zum rückwärtigen Halteteil (34B) zum Einlegen des Steckergehäuses (10) verschiebbar ist.

Description:
Beschreibung

Montagevorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zur Montage eines Steckers an einem Kabel, insbesondere ein geschirmtes Hochvoltkabel.

Unter Hochvoltkabel wird vorliegend ein Kabel zur elektrischen Leistungsübertragung verstanden, welches zumindest zwei von einem gemeinsamen Leitungsmantel umgebene Adern aufweist. Das Kabel ist dabei geeignet zur Übertragung von Strömen im Bereich von mehreren Ampere und ist ausgelegt zur Übertragung von Spannungen im Bereich von mehreren 100 Volt. Derartige Hochvolt-Kabel werden insbesondere in Montagekraftfahrzeugen zur Versorgung beispielsweise von elektrischen Fahrmotoren eingesetzt.

Derartige Hochvolt-Kabel weisen typischerweise eine Schirmung auf. Bei der Konfektionierung eines derartigen Kabels, also bei der endseitigen Anbringung eines Steckers, muss insbesondere aufgrund der hohen im Betrieb auftretenden Spannungen eine korrekte Montage gewährleistet sein, um einem eventuell sicherheitskritischen Ausfall des Kabels vorzubeugen. Der Stecker weist dabei üblicherweise einen Kontaktträger auf, in dem Buchsen- oder Steckkontakte gelagert sind, an denen ein jeweiliger Leiter des Kabels kontaktiert ist. Der Kontaktträger selber ist dabei typischerweise ein in etwa zylindrisches Kunststoffteil mit entsprechenden Aufnahmen für die Kontakte. Bei dem Kabel handelt es sich üblicherweise um ein geschirmtes Kabel, wobei die Schirmung des Kabels über den Stecker kontaktiert ist. Hierzu weist der Stecker typischerweise eine Schirmhülse auf, die beispielsweise zumindest teilweise auch über den Kontaktträger überstülpt ist und einen elektrischen Kontakt mit einer Metallhülse des Steckergehäuses herstellt. Der Kontaktträger weist dabei üblicherweise Rastelemente auf, mit denen er im endmontierten Zustand im Steckergehäuse verrastet ist.

Bei einer fehlerhaften Montage des Steckers besteht zum einen die Gefahr, dass die einzelnen Adern des Kabels verletzt werden, so dass dadurch eine erhöhte Kurzschlussgefahr besteht. Weiterhin besteht auch die Gefahr einer nicht korrekten Positionierung des Kontaktträgers innerhalb des Steckers, was ebenfalls zu Fehlfunktionen führen kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Montagevorrichtung anzugeben, mit der eine zuverlässige und sichere Konfektionierung eines Kabels, also eine zuverlässige Montage des Steckers am Kabel gewährleistet ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Montagevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Die Montagevorrichtung dient allgemein zur Montage eines Steckers an einem Kabel, speziell ein Hochvoltkabel und insbesondere ein geschirmtes Hochvoltkabel. Bei dem Kabel handelt es sich dabei insbesondere um ein zweiadriges Kabel. Der Stecker weist dabei allgemein ein Steckergehäuse sowie einen Kontaktträger auf, welcher an einer vorgegebenen Position innerhalb des Steckergehäuses mit diesem über zumindest ein Rastelement verrastbar ist. Für eine zuverlässige Montage weist die Montagevorrichtung dabei auf:

- Einen Halter für das Steckergehäuse mit dem darin in einer Vormontageposition einliegenden Kontaktträger,

- einem Gegenlager mit einem Druckzapfen zum Eindrücken des Kontaktträgers in das Steckergehäuse aus der Vormontageposition in eine Endmontageposition,

- einen Vorschub zur automatischen Relativverschiebung des Halters und des Gegenlagers gegeneinander, wobei bevorzugt der Halter gegen das Gegenlager verschoben wird,

- eine Kraftmesseinheit , die eine bei der Relativverschiebung ausgeübte Montagekraft misst, also insbesondere die Montagekraft, mit der der Kontaktträger in das Steckergehäuse eingepresst wird, - eine Auswerteeinheit, über die die gemessene Montagekraft überprüft wird, ob sie innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt sowie

- eine Ausgabeeinheit zur Ausgabe eines Kontrollsignals, ob die Montage in Ordnung oder fehlerhaft war.

Mit dieser Montagevorrichtung ist damit eine zumindest teilautomatisierte und damit prozesssichere Überwachung der Montage erreicht. Die Überwachung erfolgt hierbei vorzugsweise halbautomatisch. Das Einlegen des vormontierten Steckers in die Vorrichtung erfolgt dabei beispielsweise manuell. Die Relativverschiebung zwischen Halter und Gegenlager sowie die Messerfassung und die Auswertung der Messergebnisse erfolgen dann insbesondere vollautomatisch.

Die Ausgestaltung dieser Montagevorrichtung mit der integrierten Montagekraftüberwachung der beim Zusammenfügen des Kontaktträgers und des Steckergehäuses aufgewandte Montagekraft beruht dabei auf der Überlegung, dass diese aufgewandte Montagekraft üblicherweise innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, sofern eine korrekte Montage erfolgt. So weist eine zu hohe Montagekraft darauf hin, dass beispielsweise die Adern beschädigt werden oder sonstige Verformungen von Steckerbauteilen erfolgen. Eine zu geringe Montagekraft deutet beispielsweise darauf hin, dass nicht die korrekte Relativposition zwischen Kontaktträger und Steckergehäuse eingenommen wurde.

In zweckdienlicher Ausgestaltung ist zusätzlich ein Sensor zur Überwachung der korrekten Relativposition zwischen dem Steckergehäuse und dem Kontaktträger vorgesehen und die Auswerteeinheit ist weiterhin zur Überprüfung eingerichtet, ob die korrekte Relativposition eingenommen ist.

Hierdurch wird also sichergestellt, dass die beiden Teile korrekt zueinander montiert sind, sodass die Rastelemente auch ineinander greifen. Insgesamt werden daher bei der Montagevorrichtung zwei unabhängige Parameter überwacht, nämlich einerseits die Montagekraft und andererseits die Montageposition. Ein i. O.Signal wird dabei von der Ausgabeeinheit zweckdienlicherweise nur dann ausgegeben, wenn beide Kriterien / Parameter innerhalb eines vorgegebenen Toleranz- bereiches liegen. Insgesamt ist dadurch eine zuverlässige Prozessüberwachung bei der Konfektionierung des Steckers erreicht.

Zweckdienlicherweise wird der Halter im Betrieb mit den darin einliegenden Stecker gegen das Gegenlager verschoben. Dabei drückt der Druckzapfen den Kontaktträger in das Steckergehäuse hinein.

Zweckdienlicherweise ist daher vorgesehen, dass die Kraftmesseinheit die auf das Gegenlager, speziell die auf den Druckzapfen ausgeübte Kraft misst.

Speziell handelt es sich bei der Kraftmesseinheit um eine Kraftmessdose.

Zweckdienlicherweise ist der zusätzliche Sensor als ein Positionssensor ausgebildet, der die Relativposition zwischen dem Halter und dem Gegenlager misst. Diese Ausgestaltung beruht auf der Überlegung, dass die Relativposition des Halters bezüglich des Gegenlagers korreliert zu der Relativposition zwischen Steckergehäuse und Kontaktträger. Es braucht daher keine aufwändige direkte Messung der Relativposition zwischen dem Steckergehäuse und Kontaktträger vorgenommen werden. Eine korrekte Relativposition zwischen diesen beiden Teilen ist dann gegeben, wenn Halter und Gegenlager eine definierte Position zueinander einnehmen.

In konstruktiver Hinsicht weist der Halter zweckdienlicherweise ein vorderes sowie ein rückwärtiges Halteteil zur Fixierung des Steckergehäuses zwischen diesen beiden Halteteilen auf. Wenn das Steckergehäuse zwischen den beiden Halteteilen einliegt entspricht daher der Abstand zwischen den beiden Halteteilen einer definierten Steckerlänge. Durch die beiden Halteteile wird dann das Steckergehäuse definiert in Richtung zum Gegenlager verschoben. Der Druckzapfen drückt dann den Kontaktträger in das Steckergehäuse hinein.

Das rückwärtige Halteteil weist dabei zur Aufnahme der dabei ausgeübten Montagekraft ein rückwärtiges Widerlager auf, an dem sich das Steckergehäuse abstützt. Dieses Widerlager ist dabei beispielsweise durch einen insbesondere teil- ringförmigen Steg gebildet, in den das rückseitig am Steckergehäuse austretende Kabel eingelegt werden kann.

Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung weist das vordere Halteteil ein vorderes Anlageelement für das Steckergehäuse auf, welches eine Durchtrittsöffnung für den Druckzapfen aufweist. Das Anlageelement ist dabei beispielsweise als ein Teilring und insbesondere als ein Ringelement ausgebildet, gegen das sich das Steckergehäuse mit seiner Stirnseite abstützt.

Um ein einfaches Einlegen des Steckergehäuses in den Halter zu ermöglichen sind die beiden Halteteile relativ zueinander verschiebbar. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass die beiden Halteteile mit einer gewissen Kraft, beispielsweise Federkraft aufeinander gedrückt werden, sodass das Steckergehäuse mit einer gewissen Haltekraft zwischen den beiden Halteteilen eingeklemmt ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen Teilweise in vereinfachten Darstellungen:

Fig. 1 eine ausschnittsweise Darstellung eines zweiadrigen Hochvolt-Kabels mit daran angebrachten Teilen eines Steckers, die nach Art einer Explosionsdarstellung gezeigt sind,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Montagevorrichtung sowie

Fig. 3 ein vergrößerter Ausschnitt der in der Fig. 2 dargestellten Montagevorrichtung.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Das in der Fig. 1 dargestellte Kabel 2 ist insbesondere als ein Hochvolt-Kabel ausgebildet. Es umfasst dabei mehrere Adern 4, im Ausführungsbeispiel zwei Adern, welche von einem Mantel 6 umgeben sind. Die beiden Adern 4 sind üblicherweise in hier nicht näher dargestellter Weise von einer Schirmung, beispielsweise ein Schirmgeflecht umgeben. An einem Stirnende des Kabels 2 wird ein Stecker 8 angeordnet. Dieser weist als wesentliche Komponenten ein Steckergehäuse 10 sowie einen Kontaktträger 12 auf. Weiterhin ist insbesondere noch eine Schirmhülse 14 vorgesehen, welche nach außen aufgebogene Arme 16 aufweist.

Das Steckergehäuse 1 0 ist vorzugsweise mehrteilig ausgebildet und weist eine innenliegende Metallhülse 18 auf, die nach hinten aus einem Außenteil des Steckergehäuses 10 hervorragt. Das Außenteil sowie der Kontaktträger 12 bestehen aus einem Isolierwerkstoff, insbesondere Kunststoff. Die Schirmhülse 14 besteht demgegenüber aus einem leitfähigen Material, insbesondere Metall. Im endmontierten Zustand kontaktiert die Schirmhülse 14 mit ihren radial nach außen abstehenden Armen die Innenwandung der Metallhülse 18 innerhalb des Steckergehäuses 10. Weiterhin umfasst im Ausführungsbeispiel der Stecker 8 noch ein Dichtungselement 20, welches im endmontierten Zustand von hinten gegen das Steckergehäuse 10 und insbesondere gegen die Metallhülse 18 gepresst wird. Hierzu ist im Ausführungsbeispiel eine Schraubmutter 22 vorgesehen, welcher mit einem rückwärtigen, konischen Teilbereich des Außenteils des Steckergehäuses 10 verschraubbar ist.

Der Kontaktträger 12 weist eine erste Rastnase 24 auf, die radial außenseitig beispielsweise in einem mittleren Bereich angeordnet ist. Am rückwärtigen Ende weist im Ausführungsbeispiel der Kontaktträger 12 elastische Finger auf, welche Rastlaschen 26 bilden. Sowohl die Rastnase 24 als auch die Rastlaschen 26 verrasten in einer Endmontageposition mit entsprechenden Gegenelementen am Steckergehäuse 10, speziell an dessen Außenteil aus Kunststoff.

Innerhalb des Kontaktträgers 12 sind hier nicht näher dargestellte Kontaktelemente, beispielsweise Kontaktbuchsen oder auch Kontaktstifte angeordnet. Die Leiter der beiden Adern 4 sind dabei mit diesen Kontaktelementen elektrisch kontaktiert. Der Kontaktträger 12 weist üblicherweise eine zumindest annähernd runde Querschnittsgeometrie auf. Die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Montagevorrichtung 28 dient zur halbautomatisierten Montage und Überwachung des Montagevorgangs des Steckers 8.

In einem ersten Schritt wird das Kabel ausgehend von der in Fig. 1 dargestellten Situation in Vormontageposition gebracht. Hierzu wird das Steckergehäuse 10 nach vorne über den Kontaktträger 12 geschoben, bis dieser zumindest weitgehend innerhalb des Steckergehäuses 10 einliegt. Das so vorbereitete Kabel wird dann in die Montagevorrichtung 28 eingelegt. Mittels dieser wird der Kontaktträger 12 mit einer Montagekraft F relativ zum Steckergehäuse 10 verschoben bis die Rastnase 24 sowie die Rastlaschen 26 einrasten. Dies definiert die korrekte Endmontageposition. Die aufgewandte Montagekraft F wird dabei von der Montagevorrichtung 28 überwacht. Parallel wird auch die korrekte Relativposition zwischen Kontaktträger 12 und Steckergehäuse 10 überwacht. Für die Überwachung ist innerhalb der Montagevorrichtung eine hier nicht näher dargestellte Auswerteeinheit vorgesehen. Im Falle einer korrekten Montage wird ein entsprechendes i. O.Signal auf einer Ausgabeeinheit 30 der Montagevorrichtung ausgegeben. Im Ausführungsbeispiel ist diese Ausgabeeinheit 30 ein Display.

Beispielsweise ist die Montagevorrichtung 28 insgesamt in etwa L-förmig ausgebildet, wie dies anhand der Fig. 2 zu entnehmen ist. Insbesondere umfasst die Montagevorrichtung einen Montagetisch 32, welcher nachfolgend im Zusammenhang mit der Fig. 3 näher erläutert wird. Im vertikalen Teilbereich der Montagevorrichtung 28 ist die bereits erwähnte Ausgabeeinheit 30 integriert. Auch die Auswerteeinheit ist beispielsweise in diesem vertikalen Teilbereich enthalten.

Wie insbesondere aus der Fig. 3 hervorgeht, sind auf dem Montagetisch 32 ein Halter 34 mit einem vorderen Halteteil 34A sowie mit einem rückwärtigen Halteteil 34B angeordnet. Gegenüberliegend zum Halter 34 ist ein Gegenlager 36 platziert, welches ein zum Halter 34 hin orientierten Druckzapfen 38 aufweist. Am Gegenlager 36 ist ergänzend noch eine als Kraftmessdose ausgebildete Kraftmesseinheit 40 angeordnet, die zur Erfassung der ausgeübten Montagekraft F dient. Im rückwärtigen Bereich, also gegenüberliegend zum Gegenlager 36, sind ergänzend noch Führungselemente 42 zur Führung des Kabels 2 vorgesehen. Der Halter 34 ist in Längsrichtung des Montagetisches 32 also in Richtung zum Gegenlager 36 verschiebbar gelagert. Die Verschiebung erfolgt dabei mit Hilfe eines Vorschubs 44, beispielsweise eines elektromotorisch angetriebenen Spindelantriebs. Über diesen Vorschub 44 wird die erforderliche Montagekraft F ausgeübt.

Das vordere Halteteil 34A weist ein in etwa ringförmiges Anlageelement mit einer kreisrunden Durchtrittsöffnung 46 auf. Gegen das ringförmige Anlageelement wird das Steckergehäuse mit seiner frontseitigen Stirnseite gelegt.

Das rückwärtige Halteteil 34B ist dabei in etwa u-förmig ausgebildet, sodass das Steckergehäuse 10 mit seinem rückseitigen Ende, speziell mit der Metallhülse 18 in das rückwärtige Halteteil 34B eingelegt werden kann. Das rückwärtige Halteteil 34B weist ergänzend noch ein Widerlager 48 auf, welches beispielsweise als ein teilringförmiger Steg ausgebildet ist. Dessen lichte Weite ist dabei geringer als der Außendurchmesser der Metallhülse 18, sodass diese sich an dem Widerlager 48 abstützt. Ergänzend ist weiterhin vorgesehen, dass die beiden Halteteile 34A, 34B relativ zueinander sich in Längsrichtung verschieben lassen, um ein einfaches Einlegen des Steckergehäuses 10 zwischen diese beiden Halteteile 34A, 34B zu ermöglichen.

Ergänzend umfasst die Montagevorrichtung 28 noch einen Positionssensor 50, über den die Relativposition zwischen dem Halter 34 und dem Gegenlager 36 gemessen wird. Im Ausführungsbeispiel weist dieser Positionsstifte auf, die beim Verfahren gegen das Gegenlager 36 entgegen der Längsrichtung nach hinten verschoben werden. Diese Stifte sind im Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 3 unterhalb der Durchtrittsöffnung 46 und speziell am vorderen Halteteil 34A angeordnet.

Nachdem das vorkonfektionierte Kabel 2 mit dem Steckergehäuse 10 zwischen die beiden Halteteile 34A, 34B eingelegt ist, wird der Montagevorgang automatisch gestartet. Hierzu verfährt der Halter 34 gegen das Gegenlager 36. Dabei kommt der Druckzapfen 38 in Kontakt mit der Frontseite des Kontaktträgers 12, sodass dieser in das Steckergehäuse 10 hineingepresst wird. Sobald der Positionssensor 50 die korrekte Endposition erfasst, stoppt der Vorschub und der Halter 34 wird wieder zurückgesetzt. Während dieses Vorgangs wird dabei die Montage- kraft F über die Kraftmesseinheit 40 erfasst und ausgewertet. Sofern die gemessene Position sowie die gemessene Montagekraft F innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt, wird ein i. O. -Signal abgegeben.

Kabel

Ader

Mantel

Stecker

Steckergehäuse

Kontaktträger

Schirmhülse

Arm

Metallhülse

Dichtelement

Schraubmutter

Rastnase

Rastlasche

Montagevorrichtung

Ausgabeeinheit

Montagetisch

Halter

A vorderes HalteteilB rückwärtiges Halteteil

Gegenlager

Druckzapfen

Kraftmesseinheit

Führungselement

Vorschub

Durchtrittsöffnung

Widerlager

Positionssensor

Montagekraft