DE3820638C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kabelbaum-Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstel­ len eines Kabelbaums aus vorkonfektionierten Kabeln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie auf eine Vor­ richtung zur Durchführung des Verfahrens.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums aus vorkon­ fektionierten Kabeln ist beispielsweise aus der DE-OS 35 44 219 bekannt.

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt die Herstellung eines Kabelbaums auf einem sogenannten Verle­ gebrett. Auf diesem Verlegebrett sind Aufnahmevorrichtun­ gen für Steckergehäuse sowie sogenannte Verlegehilfen vorgesehen. Die Aufnahmevorrichtungen für die Steckerge­ häuse sowie die Verlegehilfen, die zur Herstellung von Kabel-Umlenkungen etc. dienen, sind dabei so angeordnet, daß der Kabelbaum bereits in seiner späteren Form herge­ stellt wird.

Beispielsweise bei dem aus der vorgenannten DE-OS 35 44 219 bekannten Verfahren wird zunächst ein Kabel mit Steckern an beiden Enden hergestellt; derartige Kabel werden auch als vorkonfektionierte Kabel bezeichnet. Die vorkonfektionierten Kabel werden mittels eines Industrie­ roboters, der ein sogenanntes Verlegewerkzeug führt, in die Steckergehäuse eingesetzt und entsprechend der ge­ wünschten Kabelbaumform um die Verlegehilfen verlegt.

Aus der DE-AS 22 36 454 ist sind Verfahren und eine Vorrichtung zur Vorfertigung eines Kabelbaumes bekannt, welcher durch eine Schicht von nebeneinander auf ein biegsames Tragband geklebten Drähten gebildet wird, wobei diesen Drähten ein Längsvorschub erteilt wird, bis sie mit dem mit der gleichen Geschwindigkeit in der Längsrichtung vorwärts laufenden Band in Berührung kommen, und etwas bewegungsaufwärts von dieser Berührungszone ein sofort abbindendes Klebemittel auf wenigstens eine der beiden einander gegenüberliegenden Flächen der Drahtsicht und des Bandes aufgespritzt wird. Ferner wird eine Vorfertigung flacher Verdrahtungen beschrieben. Durch die DE-OS 33 27 583 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zum Herstellen eines Kabelbaumes vorkonfektionierte Kabel in Steckergehäuse eingesetzt werden. Die Steckergehäuse sind während dieses Vorganges in Aufnahmevorrichtungen gehalten, und die Transporteinrichtung für die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen verläuft gerade, so daß die letzteren in einer Linie angeordnet sind. Die Kabel hängen zwischen ihren an die Steckergehäuse eingeführten Enden frei herab. Auch in der CH-PS 598 740 wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Kabelbaumes und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens beschrieben, bei dem alle elektrischen Verbinder in einer Linie angeordnet sind.

Die Herstellung von Kabelbäumen mit den bekannten Verfah­ ren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hat jedoch - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist - eine Reihe von Nachteilen:

Für die automatisierte Herstellung von Kabelbäumen mit Industrierobotern sind folgende Verlegebretter bekannt:

• - Starre Verlegebretter, auf denen - wie bei der manuellen Montage - alle zur Kabelbaumherstellung notwendigen Vor­ richtungen (Aufnahmevorrichtung, Verlegehilfen etc.) fest angebracht sind. Damit eignen sich diese Verlegebretter lediglich für die Montage eines bestimmten Kabelbaumtyps.
• - Verlegebretter mit einer Rasterung, in die gemäß einem vorgegebenen Rastermaß die einzelnen Vorrichtungen (Auf­ nahmevorrichtungen, Verlegehilfen) mittels eines Indu­ strieroboters oder manuell eingesetzt werden.
• - Frei konfigurierbare Verlegebretter - wie beispielsweise Magnetspannplatten -, auf die die notwendigen Vorrichtungen in beliebiger Art und Weise aufgebracht werden können.

Der Nachteil der erstgenannten Verlegebretter besteht u. a. darin, daß diese Verlegebretter Kabelbaumtyp-spezifisch und damit auch bei geringen Änderungen des Kabelbaums sehr unflexibel sind.

Der Nachteil der umrüstbaren Verlegebrettypen besteht u. a. darin, daß das Umrüsten der Verlegebretter mit er­ heblichem zeitlichem und/oder technischem Aufwand verbun­ den ist.

Darüber hinaus nimmt das Herstellen von Kabelbäumen in ihrer späteren Form aufgrund der erforderlichen Verfahrwege des Industrieroboters eine beträchtliche Zeitspanne in Anspruch. Je nach Kabelbaumtyp können dabei die Leerzei­ ten, d. h. die Zeiten, in denen der Industrieroboter le­ diglich die äußere Form des Kabelbaums "nachfährt", bis zu 40% der gesamten Herstellzeit und darüber betragen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums aus vorkonfektionierten Kabeln sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, das bei minimierten Leerzeiten eine flexible Herstellung von Kabelbäumen erlaubt.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, daß es zur Herstellung eines Kabelbaums aus vorkonfektionierten Ka­ beln, d. h. aus Kabeln, deren Länge entsprechend der Kon­ figuration des herzustellenden Kabelbaums bereits ander­ weitig festgelegt worden ist, und die bereits mit Steckern bestückt sind, nicht erforderlich ist, den Kabelbaum in seiner späteren Form herzustellen.

Deshalb wird auf Verlegehilfen, die dem Kabelbaum vor dem Abbinden "in seiner Form" halten sollen, vollständig ver­ zichtet. Damit ist es möglich, die verschiedenen Stecker­ gehäuse-Aufnahmevorrichtungen in einer Linie anzuordnen, wobei die bereits verlegten Kabel frei zwischen den ein­ zelnen Steckergehäusen herabhängen. Durch die erfindungs­ gemäß vorgesehenen Linearführungen werden die Steckergehäuse bzw. die Aufnahmevorrichtungen, die die Steckergehäuse aufnehmen, nach Beendigung des Verlegevorgangs für die einzelnen Kabel an die Stelle geführt, die sie beim späteren Kabelbaum einnehmen, so daß der Abbindevorgang ohne Schwierigkeiten erfolgen kann. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird die Verfahrzeit des Industrieroboters während des Verlegevorgangs drastisch verringert. Darüber hinaus ist das Umrüsten der Vorrichtung auf eine neue Kabelbaum-Konfiguration wesentlich vereinfacht, da lediglich noch entsprechende Aufnahmevorrichtungen für die Steckergehäuse auf einer Verlegeschiene bzw. auf einem Verlegebrett (Anspruch 3) anzuordnen sind. Dabei können die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen bevorzugt auf einer Schmalseite des Verlegebretts angeordnet werden, so daß der Industrieroboter sowie eventuelle weitere Bearbeitungsstationen dicht an die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen "herangerückt" werden können.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Selbstverständlich ist es möglich, nach dem Verlegen der einzelnen Kabel des Kabelbaums den Abbindevorgang bei "frei herabhängenden" Kabeln durchzuführen.

Besonders vorteilhaft ist jedoch die im Anspruch 3 gekenn­ zeichnete Ausführungsform, bei der das Verlegebrett aus einer Reihe von Linearführungen bzw. Linearachsen besteht, die in Reihe nebeneinander mit paralleler Verschieberich­ tung angeordnet sind. Dabei kann der Antrieb der einzelnen Achsen pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch erfolgen. Auf jeder der Linearachsen kann sich gemäß Anspruch 4 zusätzlich ein rotatorisch beweglicher Teller oder der­ gleichen befinden, auf dem erst die Aufnahmevorrichtung für die Steckergehäuse angebracht ist.

Durch die Kombination der Linearachsen mit "Drehtellern" können die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen in belie­ bige Lagen in kurzer Zeit überführt werden.

Damit ist es möglich, nach Beendigung des Verlegevorgangs die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen durch eine Steuereinheit in eine Lage zu überführen, die der Lage beim späteren Einsatz des Kabelbaums entspricht (Anspruch 5).

Damit ist ein leichtes Abbinden des fertig gestellten Kabelbaums möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungs­ beispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be­ schrieben, in der zeigt

Fig. 1a eine Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 1b eine Ansicht bei A-A in Fig. 1a,

Fig. 2a eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäß ausgebil­ detes "aktives" Verlegebrett, und

Fig. 2b eine Ansicht bei A-A in Fig. 2a.

Das in den Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsbei­ spiel weist einen Industrieroboter 1 auf, dessen Arbeits­ raum mit 2 bezeichnet ist. Beispielsweise an einem Trans­ portband 3 ist ein Verlegebrett 4 derart gehalten, daß es "senkrecht" steht. Das Transportband 3 kann beispielsweise zur Überführung des Verlegebretts zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen dienen.

Auf der Oberseite des Verlegebretts, d. h. auf einer Kan­ tenfläche sind Aufnahmevorrichtungen 7 für Steckergehäuse angeordnet. Ferner befinden sich im Arbeitsraum des In­ dustrieroboters Speicher 5 für vorkonfektionierte Kabel, ein Werkzeugwechselmagazin 6 für verschiedene Werkzeuge, ein Magazin 7′ für Aufnahmevorrichtungen von Steckergehäu­ sen sowie ein Magazin 8 für die jeweiligen Steckergehäuse.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der vorstehend be­ schriebenen Vorrichtung bei der Herstellung eines Kabel­ baums beschrieben werden.

Zunächst wird die Konfiguration des Kabelbaums in seiner tatsächlichen Einsatzlage beispielsweise an einem CAD-Ar­ beitsplatz erstellt. Anschließend wird diese Konfiguration derart "transformiert", daß sämtliche notwendigen Aufnah­ mevorrichtungen 7 für Steckergehäuse in einer Linie zu liegen kommen. Der Industrieroboter 1 positioniert mit Hilfe eines Greifers die aus dem Magazin 7′ entnommenen Aufnahmevorrichtungen für Steckergehäuse auf der Oberkante des in vertikaler Richtung ausgebildeten Verlegebretts 4. Hierzu kann das Verlegebrett 4 beispielsweise durch das Transportband 3 in den Arbeitsbereich des Industrierobo­ ters überführt und dort gestoppt werden.

Nach der Positionierung der Aufnahmevorrichtung 7 für die Steckergehäuse werden diese ebenfalls durch den Industrie­ roboter mit Steckergehäusen bestückt, die der Industrie­ roboter dem Steckermagazin 8 entnimmt.

Im Anschluß hieran wechselt der Industrieroboter das Be­ stückwerkzeug im Werkzeugwechselspeicher 6 gegen ein Ka­ belverlege- und Kontaktierwerkzeug. Dabei liegen bevorzugt die vorkonfektionierten Kabel im Speicher 5 in der Monta­ gereihefolge vor. Mit dem Verlegewerkzeug werden die Kabel an den Enden, die an definierter Stelle zur Verfügung gestellt werden gegriffen und zum Verlegebrett geführt. Der Industrieroboter fügt den ersten Kontakt in das Steckergehäuse ein und fährt auf direktem Wege zum zweiten Steckergehäuse für das andere Kabelende. Dieser Verfahr­ vorgang, zu dem lediglich eine Bewegung in eine Richtung erforderlich ist, nimmt verglichen mit den Verfahrvor­ gängen bei bekannten Verfahren, bei denen der Industrie­ roboter entlang der eigentlichen Kabelbaum-Konfiguration verfahren muß, wesentlich weniger Zeit in Anspruch.

Nachdem der Fügevorgang am zweiten Steckergehäuse abge­ schlossen ist, werden die weiteren Kabel in gleicher Weise kontaktiert und verlegt.

Nach Beendigung des Verlegevorgangs hängen die Kabel zwi­ schen den jeweiligen beiden Steckern frei durch, da erfin­ dungsgemäß für den Verlegevorgang keine Verlegehilfen benützt werden.

Dennoch ist - wie ebenfalls erfindungsgemäß erkannt worden ist - ein korrektes Abbinden möglich. Hierzu holt sich der Industrieroboter 1 aus dem Werkzeugwechselmagazin 6′ ein Abbindewerkzeug zum Bündeln der Kabelstränge.

Da über das Bewegungsprogramm und die Konfiguration des Kabelbaums der jeweilige Abstand vom Steckergehäuse zum ersten Verzweigungspunkt des Kabelstranges festliegt, kann der Kabelbaum abgebunden werden. Das Abbindewerkzeug um­ faßt den Kabelstrang am Steckergehäuse, bindet den Strang ab und verfährt anschließend die Wegstrecke bis zur ersten Verzweigung des Kabelbaums, wo diese erneut abgebunden wird.

Nach Beendigung des Abbindevorgangs wird das Verlegebrett 4 beispielsweise wieder vom Transportband 3 übernommen und zu einer weiteren Bearbeitungs- bzw. Montagestation über­ führt, an der beispielsweise der Kabelbaum ummantelt wird.

Sind keine weiteren Montagetätigkeiten erforderlich, so wird der abgebundene Kabelbaum vom Industrieroboter 1 entnommen. Soll anschließend ein Kabel einer anderen Kon­ figuration hergestellt werden, so positioniert der In­ dustrieroboter die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen neu. Soll erneut ein Kabelbaum der gleichen Konfiguration hergestellt werden, so ist es lediglich erforderlich, die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtung neu zu bestücken, um mit der Vorrichtung einen weiteren Kabelbaum herstellen zu können.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung. Bei dieser Ausführungsform sind die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtung 7 mittels eines Dreh­ tellers 10 drehbar an einer Linearführung 11 bzw. einer Li­ nearachse befestigt.

In der Grundstellung sind alle Drehteller 10 so ausgerich­ tet, daß sich die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen 7 in derselben Orientierung befinden. Dies bedeutet, daß wie bei dem in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel zum Verlegen der vorkonfektionierten Kabel sämtliche Steckergehäuse in einer Linie angeordnet sind, so daß die Herstellung eines Kabelbaums mit dem in Fig. 2 dargestellten Verlegebretts in ähnlicher Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung erfolgen kann.

Dabei sind Teile, die den Teilen in Fig. 1 entsprechen, in der Zeichnung nicht dargestellt. Insbesondere werden zunächst die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen 7, die auf den Drehtellern angeordnet, mit den jeweiligen Steckergehäusen bestückt. Im nächsten Arbeitsschritt wer­ den vorkonfektionierte Leitungen wie vorstehend beschrie­ ben verlegt. Dies geschieht in gleicher Weise wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel dadurch, daß zuerst das erste Leitungsende mit dem ersten Kontakt in das ent­ sprechende Steckergehäuse eingeführt wird. Anschließend wird das zweite Ende der Leitung mit dem anderen Kontakt in das entsprechende andere Steckergehäuse eingeführt.

Die Leitung, die sich zwischen den beiden Kontakten be­ findet, hängt dabei frei durch. Dies bedeutet, daß in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die Leitungen nicht auf einem bestimmten Verlegeweg verlegt werden, sondern lediglich die beiden Leitungsenden in Steckergehäusen geführt werden.

Nach dem Verlegen aller Leitungen in der beschriebenen Art und Weise werden die Linearachsen entsprechend einem vor­ gegebenen Sollwert auf eine Sollposition gefahren. Dies geschieht durch Aktivieren eines beispielsweise hydrau­ lischen, pneumatischen oder elektrischen Antriebs jeder einzelnen Linearachse. Die jeweilige Stellung der Linear­ achse mit dem zugehörigen Drehteller und Aufnahmevorrich­ tung für das Steckergehäuse entspricht dabei der Position des Steckergehäuses, wie sie in der Konstruktionszeichnung des Kabelbaums vorgesehen ist.

Auch die Orientierung des Steckergehäuses kann dabei durch Drehen des Drehtellers entsprechend eingestellt werden.

In diesem Zustand kann der Kabelbaum leicht gebündelt werden, da sich alle Kabel in entsprechender Soll-Position befinden.

Nach Entnahme des Kabelbaums aus den Aufnahmevorrichtungen für die Steckergehäuse fahren alle Linearachsen mit Dreh­ tellern in die Ausgangsstellung zurück, so daß der nächste Kabelbaum fertig werden kann.

Hierdurch erhält man nicht nur den Vorteil, daß der Ver­ fahrweg während des Verlegevorgangs äußerst gering ist, sondern auch den Vorteil, daß das Bündeln des Kabelbaums in der späteren Arbeitsstellung erfolgen kann. Das Über­ führen des Kabelbaums aus der Stellung, in der die ein­ zelnen Kabel "frei durchhängen", in die Arbeitsstellung geschieht durch die gleichzeitige Betätigung der Linear­ achsen und der Drehteller äußerst schnell und insbesondere wesentlich schneller, als es durch Verfahren eines Indu­ strieroboters möglich wäre.

Vorstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens - die einzelnen Aufnahmevorrichtungen für die Steckergehäuse in einer Linie anzuordnen und dazwischen die Kabel frei hängen zu lassen - beschrieben worden. Innerhalb dieses allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschiedensten Modifikationen beispielsweise beim Abbinden und/oder Ummanteln des Kabel­ baums möglich.

Auch versteht es sich von selbst, daß an Stelle eines Industrieroboters beliebige Handhabungsvorrichtungen ein­ gesetzt werden können.

Claims (5)

1. Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums aus vorkonfektionierten Kabeln, die in Steckergehäuse eingesetzt werden, die in Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen gehalten sind, die während des Verlegevorgangs in einer Linie angeordnet sind, wobei die bereits verlegten Kabel während des Verlegevorgangs frei herabhängen, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Befestigung aller Kabel an den Steckergehäusen ein Abbindewerkzeug den Kabelstrang an einem Steckergehäuse umfaßt, den Strang abbindet, anschließend eine Wegstrecke bis zur ersten Verzweigung des Kabelbaums verfährt und den Kabelbaum erneut abbindet und daß dieser Vorgang für sämtliche Steckergehäuse wiederholt wird.

2. Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums aus vorkonfektionierten Kabeln, die in Steckergehäuse eingesetzt werden, die in Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen gehalten sind, die während des Verlegevorgangs in einer Linie angeordnet sind, wobei die bereits verlegten Kabel während des Verlegevorgangs frei herabhängen, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Befestigung aller Kabel in den Steckergehäusen die Steckergehäuse zum Abbinden in eine Lage überführt werden, die der Lage beim späteren Einsatz des Kabelbaums entspricht.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtung auf einer Linearführung angebracht ist, und daß die Verschieberichtungen der Linearführungen parallel sind und in etwa quer zu einer Verlegeschiene verlaufen, längs der die Steckergehäuse-Vorrichtungen auf einer Linie während des Befestigungsvorgangs der Kabel angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen mittels Drehteller drehbar an den Linearführungen angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit die Verschiebung und gegebenenfalls Drehung der einzelnen Steckergehäuse-Aufnahmevorrichtungen nach der Befestigung aller Kabel in den Steckergehäusen derart steuert, daß sich der Kabelbaum zum Abbinden in seiner "Einsatzlage" befindet.