CN114256716A - 用于自动化建立插接连接的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其在具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆的制造中用于自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接的设备，尤其用于电池模块的布线，所述设备包括：用于夹持插头的第一夹具；具有多个轴的操作单元，其用于移动夹具，其中所述操作单元尤其是多轴机器人和/或区域门吊；以及用于操控第一夹具和操作单元的控制器。在此提出，所述设备包括至少一个第二夹具，用于夹持电缆或设置在电缆的另一端部上的第二插头。

Description

用于自动化建立插接连接的设备

技术领域

本发明涉及一种用于自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接的设备；以及一种可以在这种设备中使用的夹具。

背景技术

文件DE 10 2017 217601 A1示出一种用于通过设置在机器人上的夹具插入电插头的方法。在此首先将插头向上移动到插座上，使得其机械接触所述插座，并且相关的插头位置由插头在横向于插头方向的搜索平面中的搜索运动确定。然而，由于插头和插座的机械负荷，该解决方案仅对于特殊插头和插座才可实现。此外，所述解决方案费时又复杂。

从文件US 2015/0210174 A1已知一种用于为电动汽车充电的充电站，其中充电电缆的插头借助于机器人自动连接到充电插座。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的设备，用于自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接。

该目的通过根据本发明的设备实现。本发明的优选的实施方式是下文的主题。

在第一方面，本发明包括用于自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接的设备，包括：用于夹持插头的夹具；具有多个轴的操作单元，其用于移动夹具。在此提出，所述设备包括至少一个第二夹具，用于夹持电缆或设置在电缆的另一端部上的第二插头。通过另外的夹具也可以安装具有插头的更长的电缆和/或具有设置在两个端部上的插头的电缆。

操作单元尤其是多轴机器人和/或区域门吊。

根据本发明的设备尤其是用于电池模块的自动化布线的设备，尤其在具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆的制造中。

根据本发明的设备的控制器优选以如下方式编程，使得以下描述的用于建立插头与插头配合元件的插接连接的方法以自动化方式执行。就以下描述的如何使用操作单元和/或这些夹具而言，除非另有说明，这总是通过由控制器的相应操控来完成，所述控制器为此目被相应地编程。

在本发明的一个可能的实施方式中，第二夹具设置在具有多个轴线的第二操作单元上。

第二操作单元尤其是多轴机器人和/或区域门吊。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一和第二夹具可经由操作单元的至少一个和优选多个运动轴共同地移动。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一夹具经由第一操作单元而第二夹具经由第二操作单元设置在共同的承载元件上，所述承载元件能够经由第三操作单元移动。尤其，第三操作单元可以用于两个夹具的粗略定位，第一和第二操作单元用于精细定位。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一操作单元和第二操作单元的移动空间小于所述第三操作单元的移动空间

在本发明的一个可能的实施方式中，第一和第二操作单元是区域门吊和/或空间门吊。第三操作单元也可以是区域门吊和/或空间门吊。优选地，第一和第二操作单元的运动轴的最长移动路程比第三操作单元的运动轴的最长移动路程更短，并且更优选比第三操作单元的运动轴的最短移动路程更短。

在本发明的一个可能的实施方式中，第二夹具经由至少一个运动轴与夹具连接。

尤其，第一夹具可以设置在承载元件上，在所述承载元件上第二夹具经由运动轴可移动地设置。承载元件优选由操作单元移动。

在本发明的一个可能的实施方式中，运动轴是线性轴。

优选地，线性轴在垂直于插接方向和/或平行于沿直线方向远离插头引导的电缆的方向的平面中定向。

在本发明的一个可能的实施方式中，控制器构成为，使得第二夹具夹持电缆，以便将所述电缆在插接插头期间和/或之后定位。

在本发明的一个可能的实施方式中，将电缆在离开第二夹具的部位处折弯。

在本发明的一个可能的实施方式中，优选设有两个第一夹具，用于夹持两个设置在电缆上的插头，和设有两个第二夹具，用于夹持电缆，通过所述第二夹具将电缆折弯。

在本发明的一个可能的实施方式中，第二夹具具有两个夹持元件，尤其夹爪，在所述两个夹持元件之间夹持电缆，其中所述夹持元件中的至少一个夹持元件的侧边缘是弯曲的，电缆在所述夹持元件上伸展。

在本发明的一个可能的实施方式中，夹持元件沿电缆方向具有至少2cm并且优选至少3cm的长度。替选地或附加地，在折弯部位和插头之间沿着电缆设置两个第二夹具。

由此保持由作用到电缆上的弯曲引起的负载远离插头。

在本发明的一个可能的实施方式中，夹持元件由辊形成。

在本发明的一个可能的实施方式中，辊可旋转地安装。在一个可能的设计方案中，至少一个辊的可旋转性可被阻挡，尤其经由将辊固定的致动器阻挡。

在本发明的一个可能的实施方式中，辊在其外环周上具有用于电缆的下接合部。所述下接合部例如可以构成为突出的棱边和/或由在辊的外环周上环绕的槽的侧壁形成，借助于所述槽将电缆至少部分地环绕夹持。

第二夹具在此可以如上文所描述经由运动轴与第一夹具之一连接和/或经由共同的操作单元与第一夹具一起移动。

在本发明的一个可能的实施方式中，第二夹具具有用于将电缆压入容纳部中的压入元件。

在本发明的一个可能的实施方式中，压入元件经由致动器可移动地设置在第二夹具上。

在本发明的一个可能的实施方式中，第二夹具的夹持元件构成为引导元件，借助于所述引导元件可将第二夹具沿着电缆移动，以便将所述电缆沿着限定的路径引导。引导元件在此可以可旋转地安装并且在电缆上滚动。

在本发明的一个可能的实施方式中，第二夹具具有压入元件，所述压入元件优选可旋转地安装在夹具上并且在电缆上滚动。

压入元件在此可以在本发明的一个可能的实施方式中可由致动器在夹具的夹持元件之间移动，以便将电缆从夹持元件中离开压入容纳部中。

压入元件在此可以在本发明的一个可能的实施方式中沿移动方向设置在夹具的夹持元件后方，以便将电缆在离开夹持元件之后压入容纳部中。

在本发明的一个可能的实施方式中，设备包括两个夹具，用于夹持和插接设置在电缆的两个端部上的插头。

优选地，设备还包括至少一个另外的用于夹持电缆的夹具。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一夹具包括插接致动器，用于将插头移动到与插头配合元件的插接位置中。

在本发明的一个可能的实施方式中，插接致动器是线性致动器。例如，所述插接致动器可以是气动缸和/或机电线性驱动器。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一夹具是用于夹持插头的机械夹具。

夹具优选包括至少两个机械夹持元件，所述机械夹持元件可以经由致动器相对于彼此移动，所述机械夹持元件尤其是夹爪和/或夹指。

插接致动器的运动轴线优选垂直于夹持元件的运动轴线。

在本发明的一个可能的实施方式中，插接致动器经由推动元件移动插头以将其移动到最终插接位置中。在本发明的一种可能的实施方式中，推动元件可以是夹具的夹持元件。然而，在优选实施方式中，推动元件是与夹持元件分离的元件。

在本发明的一种可能的实施方式中，推动元件压在插头的上侧上。在本发明的一种可能的实施方式中，推动元件设置在在抓握元件之间设置的用于插头的容纳区域上方。

在本发明的一个可能的设计方案中，控制器构成为，使得其操控第一夹具，使得在插接致动器借助于推动元件将插头移动到最终插接位置中之前放开或松开夹具的夹持。在此，在推动元件移动插头之前，或者至少在插头已经被移动到最终插接位置中之前，可以放开或松开夹具的夹持。

在本发明的一个可能的设计方案中，控制器构成为，使得其操控操作单元，以将插头移动到与插头配合元件的接合位置中，并操控插接致动器，以在操作单元固定时将插头移动到与插头配合元件的最终插接位置中。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一夹具包括补偿单元，补偿单元至少在一个运行状态下允许夹具相对于操作单元的补偿运动。

在本发明的一个可能的实施方式中，补偿单元包括一个或多个弹簧，夹具可以克服所述弹簧的预紧力侧向和/或轴向偏转。

在本发明的一个可能的实施方式中，补偿单元可以从第一运行状态切换到第二运行状态，在第一运行状态下补偿单元允许夹具相对于操作单元的补偿运动，而在第二运行状态下夹具刚性地设置在操作单元上。

在此，插接致动器优选设置在第一夹具的基体上，该基体经由补偿单元与操作单元的端部构件连接。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一夹具包括用于锁定插头的和/或插头配合元件的锁定元件的锁定设备。在本发明的一个可能的实施方式中，锁定设备包括用于在插头的插入位置中接触锁定元件的接触元件。此外，夹具优选包括用于将接触元件相对于插头移动的致动器。

在本发明的一种可能的实施方式中，插接致动器用于将接触元件相对于插头移动。为此，用于移动插头的推动元件可移动地并且更优选地弹性地与插接致动器连接从而允许在插头移入插接位置中之后插接致动器进一步移动，通过所述进一步移动接触元件抵靠锁定元件移动。

接触元件优选可移动地与插接致动器连接并且优选经由弹簧在插接方向上预紧。因此弹簧将用于锁定锁定元件的力传递到接触元件上。

在本发明的一个可能的实施方式中，插接致动器的终端位置经由传感器识别。一旦到达锁定元件被锁定的终端位置，插接致动器的运动就优选停止。传感器在此可以在传感器的一个可能的设计方案中检测传感器到推动元件上的靠近。

在一个替代的设计方案中，夹具可以具有用于移动接触元件的附加的致动器。

在本发明的一个可能的实施方式中，用于移动接触元件的致动器的终端位置经由传感器识别。优选地，一旦到达锁定元件被锁定的终端位置，致动器的运动就停止。

在本发明的一个可能的实施方式中，第一夹具包括定向元件，该定向元件可以与插头配合元件的至少一个侧面贴靠，以将插头相对于插头配合元件定向。在本发明的一个可能的设计方案中，该设备构成为，使得定向元件与插头配合元件的侧表面贴靠。

在本发明的一个可能的实施方式中，定向元件和借助于夹持元件保持的插头可借助于夹具的致动器相对于彼此移动，以将插头朝向插头配合元件定向。定向因此不经由或至少不仅经由操作单元的移动来进行。

在本发明的一个可能的实施方式中，夹具包括至少两个定向元件，其包围位于相对侧上的插头配合元件并且可以经由至少一个致动器朝向彼此移动，以将插头相对于插头配合元件定向。

在本发明的一个可能的实施方式中，定向元件夹持插头配合元件。在本发明的一个可能的实施方式中，通过将夹具定向来进行插头的定向。

在本发明的一个可能的实施方式中，控制器构成为，使得插头进入与插头配合元件的接合位置中，同时至少一个定向元件与插头配合元件接触并且定向元件优选夹持插头配合元件。当至少一个定向元件与插头配合元件接触并且定向元件优选夹持插头配合元件时，插头优选也被移动到最终插接位置中。

在本发明的一个可能的实施方式中，定向元件由致动器可移动地设置在夹具上，并且将所述定向元件相对于操作单元移动。

在一个优选的设计方案中，定向元件由致动器可移动地设置在夹具上并且使其相对于操作单元移动，其中该移动通过设置在夹具和操作单元之间的补偿单元可实现，所述补偿单元通过定向元件偏转，以将夹具定向。

在本发明的一个可能的实施方式中，所述设备包括用于检测插头配合元件的位置的相机，其中相机优选设置在夹具上，其中控制器优选构成为，使得在夹具上容纳的插头基于检测到的位置移动到插头配合元件前方的插入位置中。

在本发明的一个可能的设计方案中，相机设置在夹具上，其中控制器优选构成为，使得相机首先移动到插头配合元件前方的测量位置中，以检测插头配合元件的位置，并且随后通过重新定位第一夹具，将夹具上容纳的插头移动到插入位置中。

在本发明的一个可能的设计方案中，将位置检测用于确定插头配合元件的实际位置和预期位置之间的偏移，并且相应地修正用于插入插头的夹具的位置。

在本发明的一个可能的实施方式中，进行插头配合元件的位置的检测和/或借助刚性连接的补偿元件进行插头到插入位置中的移动和借助于插接致动器连同柔性地连接的补偿单元将插头移动到插接位置中。

本发明还包括用于上述设备的夹具，其中涉及用于夹持电缆的第二夹具。

尤其，第二夹具在此包括用于将电缆压入容纳部中的压入元件。

替选地或附加地，第二夹具可以第一夹具组合。尤其，这两个夹具可以经由运动轴彼此连接。

一个或多个夹具在此可以构成为，如这已经在上文中关于根据本发明设备所描述那样。

尤其第二夹具可以包括辊作为夹持元件，如这在上文中已描述那样。

本发明还包括一种用于借助于如上文所描述的设备之一自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接的方法，其中两个设置在电缆的端部上的插头由第一和第二夹具夹持和插接，和/或其中插头由第一夹具夹持和插接并且电缆由第二夹具夹持和定位。

该方法在此优选如上文所描述的那样进行。

该方法特别用于为电池模块接线，尤其是在用于制造具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆中。

尤其，由此可以安装电缆，所述电缆用作为用于连接电池模块的模块连接器。

附图说明

现在根据实施例和附图详细描述本发明。

在此示出：

图1示出根据本发明的用于自动化建立插接连接的设备的第一实施例；

图2示出根据本发明的夹具的第一实施例；

图3示出在图2中所示的夹具的立体视图和剖面图；

图4示出根据本发明的夹具的第二实施例；

图5示出在图4中所示的第二实施例的立体图；

图6a和6b示出图4和5中所示的第二实施例的剖视图和前视图；

图7示出根据本发明的用于自动化建立插接连接的根据本发明的设备的第二实施例；

图8示出在图7所示的设备的第二实施例中使用的操作单元的详细视图；

图9示出根据本发明的设备的第三实施例；

图10示出根据本发明的设备的第四实施例；

图11示出在定位电缆时在图10中所示的设备的详细视图；

图12示出根据本发明的夹具的第三实施例，如在根据图10和11的设备的实施例中使用的那样；

图13示出已经在图1中示出的根据本发明的设备的第一实施例的详细视图；

图14示出根据本发明的夹具的第四实施例；

图15示出根据本发明的夹具的第五实施例；以及

图16示出根据本发明的夹具的替代的第三实施例，如其在设备的根据图10和11的实施例中所使用的那样。

具体实施方式

在下文中，更详细地描述本发明的实施例，这些实施例部分地将本发明的多个方面组合地实现。然而，在这些实施例中以组合方式示出的方面也可以单独使用。

图1示出根据本发明的设备的第一实施例，其用于自动化地建立插头10与插头配合元件15插接连接。

图1中所示的根据本发明的设备的实施例用于电池模块1的布线，尤其是在具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆的制造中。在这种情况下，多个电池模块通常安装在承载结构2上，并且分别具有插头配合元件，例如呈插线板或插头插座的形式，电池模块经由所述插头配合元件彼此连接和/或与控制器连接。承载设备2例如可以是相应车辆的底盘的一部分，或者是安装在这种底盘上的承载装置。

迄今为止，这种电池模块的布线是手动完成的，因为没有用于自动化建立插接连接的设备可用。本发明现在提供这种设备，经由所述设备可以自动化地建立尤其在电池模块中的插接连接。

尤其，本发明的使用在制造具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆的范围内进行。其上安装有模块1的承载设备2在此可以经由运输装置3运输至根据本发明的设备，以建立插接连接。根据本发明的设备在此可以是用于制造车辆的生产线的一部分。

根据本发明的设备可用于安装电缆的可能应用中，在电缆的两端分别设置插头，所述插头通过根据本发明的设备与插头配合元件连接。

然而，在替选的设计方案中，电缆的一端也可能已经电连接。

在一个可能的设计方案中，根据本发明的设备构成为并且其控制器被编程为，使得通过设备将多个电缆依次安装在同一车辆的电池单元上。优选地，在此可以安装不同长度和/或具有不同电缆路线的电缆。

在本发明的可能的设计方案中，多个根据本发明的设备可以在生产线中依次设置，其中在一个可能的设计方案中，第一设备安装的电缆比第二设备短。

上述用于给电池模块布线的用途不仅在图1所示的根据本发明的设备的第一实施例中是可能的：相反，本发明的所有实施例都可以设置和用于该目的。然而，根据本发明的设备也可以用于工业生产的其他领域，尤其是作为生产线的一部分，以通过建立插接连接来进行电连接。

根据本发明的设备在此如在图1中所示分别具有用于夹持插头10的至少一个夹具30，具有多个轴的用于移动至少一个夹具30的操作单元20至23，以及用于操控夹具30和操作单元20至23的控制器50。

在图1所示的实施例中，所使用的操作单元分别是具有多个旋转轴的多轴机器人，尤其是六轴工业机器人。在下面也描述的替选的设计方案中，代替或对于这种多轴机器人附加地也可以使用具有多个线性轴的区域门吊。操作单元20至23可以设置在承载框架5上，如图1所示。

根据本发明的设备的控制器50分别编程为，使得在本申请的范围内所描述的用于建立插头与插头配合元件的插接连接的方法都以自动化的方式执行。尤其，电缆和插头的整个安装自动化地进行。

仅在图1中示意性示出的控制器可以为此具有微处理器和存储在存储器中的程序代码，其中在微处理器上运行的程序代码相应地操控操作单元和夹具。就如何在本申请的上下文中描述如何使用操作单元和/或夹具而言，这总是通过由控制器50的相应操控来进行——除非另有说明——为此目的将控制器50相应地编程。

下面更详细地描述图1所示设备的根据本发明的特征。然而，首先将描述根据本发明的用于夹持插头的夹具的实施例：图2和3在此示出根据本发明的用于夹持插头的夹具的第一实施例，图4至6示出第二实施例。

夹具在此分别用于夹持插头10，该插头推入插排形式的插头配合元件15中。插头10在此设置在电缆11上，并且在电缆11和插头配合元件15之间建立电连接。

在实施例中，插头10具有锁定元件13，该锁定元件可以机械操纵并且将插头锁定在插接位置中。为此，锁定元件13可以与插头配合元件的配合元件16共同作用，所述配合元件例如可以是锁止凸起。然而，根据本发明的夹具也可以用于不借助于锁定元件插入插头。

在本发明的第一方面，将插头推入与插头配合元件15的插接位置中的运动至少不仅通过操作单元20进行，而且至少部分地也通过相应的夹具的插接致动器36进行。使用这种也可以被称为接合致动器的插接致动器36允许根据本发明的夹具更有效地且以更少的负载为插头和插头配合元件建立插接连接。

插接致动器可以尤其是线性致动器，其将插头移动到与插头配合元件15的插接位置中。尤其，插接致动器36在此可以将插头10压到插头配合元件15的端部止挡上，以接合插接连接。

在实施例中，插接致动器36的运动轴线垂直于夹具的夹爪33的运动轴线延伸。此外，插接致动器36的运动轴线垂直于由插头10的上侧或推动元件37的接触面限定的平面。此外，插头致动器36的运动轴线在插头的插接方向上伸展。

在实施例中，接合致动器36分别是气动缸。然而，任何其他致动器，尤其是任何其他线性致动器，例如机电驱动器或液压驱动器也是可考虑的。

为了夹持插头10，夹具具有一个或多个夹持元件33，经由所述夹持元件夹持插头10。夹具可以是例如机械、气动和/或磁性的夹具。在本发明的一个可能的实施方式中，夹具是吸力夹具和/或自适应式成型夹具。在所示的实施例中，夹具是机械夹具。与之相应地，使用机械夹持元件，尤其两个夹爪，所述夹爪可以借助于致动器朝向彼此移动，以夹持插头。然而，在一个替选的设计方案中，也可以使用其他夹具，例如气动夹具。

在实施例中，用于移动插头的插接致动器36不由夹持元件33作用到插头10上，而是通过插接致动器36移动推动元件37，所述推动元件37压靠在插头10的上侧上并将所述插头推入到插接位置中。

在实施例中，在此操控夹具，使得在插接致动器已经将插头移动到插接位置中之前，夹持元件33放开或松开其在插头上的夹持。

在图2和3所示的第一实施方式中，插接致动器36使推动元件37在此相对于夹具的夹持元件33移动。在该实施例中，插接致动器在此在夹具的基体和推动元件37之间作用，使得插接致动器36的运动不会导致夹持元件33的任何运动，在该基体上也设置有夹持元件33。

而在图4至6中所示的第二实施方式中，插接致动器36移动夹具的夹持元件33和推动元件37。然而，插头由推动元件37推入到最终插接位置中，同时夹持元件33仅与插头一起移动。

然而，在替代的设计方案中也可设想的是，插接致动器移动夹持元件，以便借助于夹持元件将容纳在夹持元件中的插头移动到插接位置中。

在实施例中，控制器50分别构成为，使得其操控操作单元以便将插头移动到与插头配合元件15的接合位置中。随后操作单元不再继续移动，而是操控插接致动器，以便在操作单元静止时将插头移动到与插头配合元件15的最终插接位置中。因此，操作单元仅用于将插头与插头配合元件接合；然后经由插接致动器36进行真正的插接过程。

如上所示，在插头进入接合位置中之后放开或松开夹具的夹持，然后由推动元件将插头推入最终插接位置中。

在实施例中，夹具分别具有安装元件31，借助于所述安装元件将夹具安装在操作单元的端部构件上。从图4中可以看出，这可以是法兰板。

插接致动器36在此设置在夹具上，使得其可以将夹具的元件，尤其推动元件37和/或夹具的夹持元件33相对于该安装元件31移动，从而相对于操作单元的端部构件移动。

在本发明的另一方面，其与插接致动器的使用无关地也是本发明的一部分，根据本发明的夹具的实施例包括补偿单元32，所述补偿单元在至少一个运行状态下允许夹具相对于安装元件31从而操作单元的端部构件的偏移运动。

在这两个实施例中，插头在补偿单元的如下状态下插入最终插接位置中，在该状态下所述补偿单元可实现补偿运动。由此，将否则会由操作单元传递到插头上的应力远离所述插头。

在一个可能的设计方案中，补偿单元32可以是可切换的，并且尤其从第一运行状态切换到第二运行状态中，在所述第一运行状态下补偿单元允许夹具相对于操作单元的补偿运动，在所述第二运行状态下夹具刚性地设置在操作单元上。在本发明的替选的设计方案中，补偿单元也可以总是处于允许补偿运动的第一运行状态下。

补偿单元32在此可以具有一个或多个弹簧，夹具可以克服所述弹簧的预紧力侧向地或沿轴向方向偏转。

补偿单元在此可以例如构成为，如在同一申请人的公开文件EP 2 679354A2中参考图16至22所描述的那样。

可切换性例如在此可以气动地提供，其中气动地产生保持力以固定切换单元，通过该保持力将夹具相对于安装元件31固定。

在本发明的另一方面，其也可以独立于目前所描述的方面而使用，夹具包括用于锁定插头10的锁定元件13的锁定设备。

在实施例中，为此设置接触元件38，其在插头10的插接位置中接触锁定元件13并且将所述锁定元件移动到锁定位置中。

在这两个实施例中，接触元件38可以经由夹具的致动器移动。在这两种情况下都涉及线性致动器。在此，插接致动器36或单独的另外的致动器35可以用作致动器。

在任何情况下，在这两个实施例中，用于移动接触元件38的装置构成为，使得接触元件可以相对于推动元件37移动，借助于该推动元件将插头推入插接位置中，以操纵插头的锁定元件13。

因为夹具的两个实施方式分别在电缆和插头的工业组装的范围内使用，所以插头配合元件的位置已经由插头要插入的设备的几何形状预先确定，即例如由电池模块的位置和设置方式已知。但是，在工业生产中由公差产生实际位置与预设位置存在一定的偏差。

为了能够补偿这些偏差，这两个实施例分别具有定向设备，通过所述定向设备可以将插头相对于插头配合元件定向到正确的位置中，以便仍可实现插头的插接，尽管插头配合元件的实际位置与为此预设的位置有偏差。

独立于上述方面，这些定向设备分别也是本发明的独立主题。

在图2和图3所示的实施例中，夹具机械地经由夹具夹具的定向元件34定向，所述定向元件与插头配合元件和尤其与插头配合元件的至少一个侧面贴靠，以便将插头朝向插头配合元件定向。

在实施例中，为此设有两个可经由致动器相对于彼此移动的定向元件34，在实施例中，这些定向元件构成为定向爪。定向元件34在此形成围绕插头配合元件15的夹持元件。

夹具相对于插头配合元件15的定向在此在补偿单元32的运行状态下进行，在所述运行状态下所述补偿单元允许夹具的补偿运动。通过围绕插头配合元件15闭合定向元件，夹具因此相对于所述插头配合元件定向。在定向元件34的移动方向上，这由定向元件34的致动器直接进行，在垂直于该方向的方向上通过定向元件34的止挡斜面34’进行，所述止挡斜面将插头的边缘在两侧上包围并且相对于定向元件34定心。

定向元件34和夹持元件33都设置在夹具的基体39上。定向元件34和夹持元件33的运动轴线彼此平行地伸展。

在实施例中，定向元件34至少部分地在插接方向上在用于夹持插头10的夹持元件33下方延伸。

由此，在实施例中，定向元件34伸出超过插头配合元件15的前侧，使得当定向元件34在插头配合元件15实际上比预期设置得更靠前的位置中闭合时，止挡斜面34’与插头的角部接触。

推动元件37也经由插接致动器36设置在夹具的基体39上从而可以独立于夹持元件33和定向元件34移动。

在此，推动元件37在夹持元件33和定向元件34之间设置在由夹持元件33形成的插头容纳区域上方，所述夹持元件33分别包围插头或插头配合元件的侧面，从而压到插头的上侧上，以便将所述插头推入到插头配合元件15中。

插接如下进行：

操作装置首先将带有由夹持元件33夹持的插头10的夹具移动到插头配合元件前面的定向位置中，在该位置中插头10尚未与所述插头配合元件接触，但定向元件34已经设置插头配合元件15侧面。这基于操作单元的端部元件的预设位置进行，该预设位置基于插头配合元件15的预设位置确定。如果补偿单元是可切换的，那么这优选在补偿单元被刚性连接时进行。

当补偿单元启用时，将夹具随后定向。定向元件34由此使带有插头10的夹具在插头配合元件15上方的正确位置中定心。

操作单元20现在将插头10移动到插头配合元件15中，使得插头与其接合。

夹持元件33现在被打开。插接致动器35将插头10推到端部止挡件上。插头现在处于最终插接位置中。

在实施例中，夹具还包括锁定设备，用于一旦插头处于最终插接位置中，就锁定插头的锁定元件13。

为此目的，设有接触元件38，其抵靠锁定元件13移动。在实施例中，接触元件38在插接方向上移动锁定元件13。

为了移动接触元件38设有锁定致动器35，接触元件38经由锁定致动器设置在夹具的基体39上。因此，接触元件可以独立于夹持元件33、定向元件34和推动元件37移动。

在实施例中，锁定致动器35是线性致动器，例如气动缸。

锁定致动器在插头处于最终插接位置中之后，操纵锁定元件，尤其插头的锁定销。

由此完成插接过程。

在图4至图6所示的实施例中，夹具的定向经由相机41进行，所述相机设置在夹具上并且经由所述相机检测插头配合元件15的实际位置，并且由操作单元20进行相应的位置修正。

在实施例中，经由图像识别来检测位置。然而，在替选的设计方案中，也可以经由更复杂的基于相机的传感器进行位置检测，通过所述传感器，例如激光扫描仪二维或三维地检测插头配合元件15的实际位置。

在实施例中，相机41设置在夹具的基体39旁边并且相对于夹持元件33向后缩进。在实施例中，相机41的光轴平行于插头的插接方向或插接致动器36的移动轴定向。

在实施例中，相机固定在安装元件31上，从而在之间没有连接补偿单元32的情况下与操作单元连接，补偿单元32也固定到所述安装元件上。

插头配合元件15的实际位置通过操作单元将相机41在插头配合元件15上方移动的方式确定。这基于插头配合元件15的预设位置进行。插头配合元件15的实际位置通过图像识别来检测并且与预设位置的偏移被确定。

操作单元现在将带有插头10的夹具在考虑由相机确定的偏移的情况下移动到插头配合元件15前面的插接位置中。然后操作单元将插头10移动到插头配合元件15中，使得所述插头和所述插头配合元件相互接合。

在补偿单元可切换的情况下，在补偿单元刚性连接的情况下进行到插头配合元件15之前的插接位置的移动。

而为了将插头10移动到插头配合元件15中，优选开启补偿单元。替代地，补偿单元也可以在插头已经经由操作单元与插头配合元件15接合之后被开启。

现在操控插接致动器，以便将插头压到端部止挡件上。这是在开启了补偿单元的情况下进行。

在图4至6所示的第二实施例中，插头也不经由夹持元件33而是经由推动元件37压入其最终插接位置中。所述推动元件也在夹持元件33之间在由这些夹持元件形成的用于插头的容纳区域上方设置从而压到插头的上侧上。

然而，在图4至图6所示的第二实施例中，夹持元件和推动元件37均设置在基部元件46上，该基部元件可经由插接致动器36相对于夹具的基体30在插接方向上移动。

插接致动器36设置在夹具的基体39上，该基体经由补偿单元32与操作单元的端部构件连接。此外，设有杆42，经由所述杆42将基部元件46在插接致动器36的轴向上相对于基体39引导。

在第二实施例中，夹持元件33因此与推动元件37一起移动，而推动元件37将插头推动到其最终插接位置中。然而，在该推动运动期间，所述夹持元件不再夹持插头10，使得没有应力从夹具40传递到插头10上。

夹具的第二实施方式还具有用于锁定插头10的锁定元件13的锁定设备。在此设有接触元件38，其通过夹具的致动器压到锁定元件13上，以便操纵所述锁定元件。

在第二实施例中，接触元件38经由插接致动器36操纵并且为此设置在基部元件46上。

为了在推动元件37已经将插头推动到其最终插接位置中之后允许基部元件46与接触元件38进一步运动，推动元件37可移动地设置在基部元件46上。推动元件37在插接方向上经由弹簧44相对于基部元件46预紧。弹簧44的预应力大于将插头插入其最终插接位置中所需的插入力。然而，在插头被推靠在端部止挡件上之后，基部元件46可以克服弹簧44的力接近推动元件37，从而与接触元件38一起操纵锁定元件。

如果基部元件46克服弹簧44的力朝向推动元件37和插头移动，那么沿轴向方向刚性设置在基部元件46上的夹持元件33随着所述基部元件在插接方向上或轴向上继续移动。

夹持元件33配设有底切部43，该底切部围绕插头的上边缘从而在夹持插头时防止插头从夹具中掉出。然而，插头可以在夹持元件33内向上克服弹簧44的预应力移动，其中由底切43包围的上边缘在夹持元件的内侧壁中的留空部中向上移动。

在实施例中，推动元件37构成为细长板，其经由两个杆43在基部元件46的留空部45中引导，其中弹簧44围绕杆43并且相对于基部元件46预紧推动元件37。

此外，在基部元件46上设置传感器48，该传感器检测基部元件46何时已经移动到接触元件已经被操纵的位置中。在实施例中，传感器48在基体46上安装在突出部47中并且构成为接近传感器，所述接近传感器识别推动元件47对传感器48的下侧的接近。

接触元件38在插接方向上可移动地设置在基部元件46上并且经由弹簧在插接方向上预紧。弹簧的预应力在此大于操纵锁定元件所需的力。如果锁定元件被操纵，那么当基部元件46进一步朝向插头移动时，接触元件的可移动的安装保护锁定元件免受损坏。

迄今为止描述的夹具用于夹持插头，以将其与插头配合元件连接。

根据本发明的另一个独立方面，根据本发明的设备除了包括用于夹持插头的第一夹具之外，还包括用于夹持电缆的或设置在电缆的另一端的第二插头的第二夹具。如果第二夹具用于夹持另一个插头，那么两端设置有插头的电缆可以借助于根据本发明的设备与相应的插头配合元件连接。如果第二夹具用于夹持电缆，那么本发明可实现根据电缆的期望走向来定位电缆。这尤其在安装更长的电缆时是有利的，因为电缆的柔软的设计方案使得仅通过定位插头难以定位更长的电缆。

第一和第二夹具可以分别设置在具有多个运动轴线的第一和第二操作单元上，以便至少部分地彼此独立地运动。

图7和图8示出根据本发明的具有两个夹具40的设备的第二实施方式，其中这两个夹具分别可经由单独的操作单元24、25移动，其中这些操作单元还设置在共同的承载元件上，所述承载元件可经由第三操作单元26移动。

操作单元24和25的移动空间小于第三操作单元26的移动空间。操作单元26用于经由两个夹具40形成的双夹具的粗略定位。另一方面，两个操作单元24和25用于夹具的精细定位，尤其是用于相对于相应的插头配合元件定位容纳在两个夹具中的插头。

在实施例中，两个操作单元24和25构成为小型区域门吊，其中承载元件27是移动轨道，相应的操作单元的滑块可在该移动轨道上移动。相应的操作单元的另一个滑块形成另一个与其垂直伸展的轴。

操作单元24和25在插接方向上的另一个轴不是必需的，因为如果需要，相应的夹具的插接致动器可以进行在插接方向上的位置补偿。

第三操作单元26是空间门吊，其经由承载设备5设置在运输线3上方，用于电池模块的承载设备2在所述运输线3上被运输至根据本发明的设备。

在图7和图8所示的实施例中，两个夹具40均是根据本发明的第二实施例的夹具。然而，以相同的方式，也可以使用根据第一实施例的夹具。

图7和图8所示的设备尤其可以用于插入不需要支撑电缆的短电缆，但是可以通过适当定位插头来定位电缆。

在图9所示的根据本发明的设备的第三实施例中，还设置了两个用于夹持操作单元24和25上的插头的夹具40。然而，操作单元24和25完全分开地构成并且设置在刚性承载装置上。

在实施例中，两个操作单元是具有旋转轴的多轴机器人，尤其是6轴工业机器人。这允许两个夹具彼此独立移动。

在实施例中，夹具经由抓臂延长部设置在操作单元24、25的相应端部元件上，以避免操作单元的碰撞。

该实施例还优选用于插入短电缆，其中电缆本身不必被支撑或夹持。

这里代替根据第二实施例的夹具，也可以使用根据第一实施例的夹具。

在图10和11中示出根据本发明的设备的第四实施例，除了用于夹持插头的夹具40之外，还包括用于夹持电缆的夹具70。在实施例中，在此提供两个夹具40用于夹持设置在电缆两端的插头，并且在实施例中还提供两个夹具70用于夹持电缆。然而，根据设计方案，可以仅使用一个这样的夹具70来夹持电缆和/或仅使用一个夹具40来夹持插头。

通过用于夹持电缆的附加的夹具70，也可以定位更长的电缆，或者可以实现非线性电缆引导。

在图10和11中所示的实施方式中，使用组合弯曲夹具，如图12所示。该夹具的一个替选的设计方案在图16中示出。除非对此详细阐述，否则以下描述涉及两种设计方案。在两个实施例中，用于夹持电缆的夹具70与用于夹持插头的夹具40组合，其中这两个夹具设置在共同的操作单元24、25上。

在实施例中，操作单元24、25是具有旋转轴的多轴机器人，尤其是6轴工业机器人。然而，替代地，这里也可以使用区域门吊，或者如图7和8所示的解决方案。

此外，在实施例中，根据本发明的第二实施例的夹具用作用于夹持插头的夹具40。然而，替代地，也可以使用另一夹具，例如根据第一实施例的夹具。

用于夹持电缆的夹具70是具有两个夹持元件72的机械夹具，该夹持元件72可以经由致动器朝向彼此移动，以便在所述夹持元件之间容纳电缆并机械地保持电缆。在图12的实施例中，夹持元件是夹指或夹爪。在图16的实施例中，使用辊作为夹持元件。

夹具70与夹具40组合，使得当插头和电缆被相应的夹具夹持时，电缆在远离插头的直线方向上被引导到夹具70。尤其，夹具40、70的相应的夹爪33、72平行延伸，并且用于移动夹持元件的致动器的相应的运动轴线也平行伸展。

在实施例中，用于夹持电缆的夹具70经由线性轴71与用于夹持插头的夹具40连接。夹具70夹持电缆处距插头的距离可以经由该线性轴来设定。

夹具70的任务是稳定预制电缆，尤其是防止所述电缆下垂并保持其形状，和/或如果电缆未预制，那么在限定点处将其扭结。

如从图11中可以看出，夹具70在实施例中用于弯曲电缆。

为此目的，图12中的夹具70的夹爪72的前边缘75具有曲率半径，电缆可以围绕该曲率半径弯曲。

夹爪72优选相对较宽地构成以保持电缆的弯曲力矩远离插头10，或者使用两个夹爪70，所述夹爪依次接合在电缆上。夹爪72可优选具有超过两厘米、尤其是超过五厘米的长度。

在图16的实施例中，通过作为辊的夹持元件72的设计方案得到电缆可以围绕其弯曲的曲率半径。

在实施例中，辊72的轴线垂直于电缆延伸的平面和/或垂直于线性轴71的运动方向和/或在第一夹具40的插接方向上伸展。

辊优选可旋转地安装。在一个可能的设计方案中，辊可以固定在至少一个旋转位置中，例如由致动器固定，所述致动器使辊轴向移动以抵靠制动元件。

因此，辊72以其环周侧向夹紧电缆。在实施例中，呈环周槽形式的下接合部设置在辊72的环周上，借助于该下接合部环绕夹持电缆并由此将其固定在夹具上。

夹具70可以在夹持电缆期间沿着电缆移动，以便将所述电缆定位并且将其在行进路径的末端位置中弯曲。

如图16所示，第二夹具也可以在替选的设计方案中独立于第一夹具使用以引导电缆。下面还结合图14和15描述这种设计方案。那里的描述也同样适用于图16中所示的第二夹具70。

在实施例中，第一夹具40设置在承载元件76上，所述承载元件包含线性轴71，夹具70设置在该线性轴上。两个夹具所固定的承载元件76本身设置在操作单元的端部构件上。

在用于夹持电缆的夹具70上设置附加的致动器74，所述致动器可以经由接触元件73压到电缆上，以便例如将所述电缆压入夹子或电缆通道中。致动器的轴线或接触元件73的运动轴线优选垂直于穿过夹具的电缆的路线并且垂直于夹持元件72的闭合方向，和/或平行于用于插入插头的插接方向伸展。在此，图16中的实施例的辊72也可以用作接触元件。在这种情况下，附加的致动器移动第二夹具40。所述附加的致动器将第二夹具优选垂直于穿过夹具的电缆的路线并且垂直于夹持元件72的闭合方向和/或平行于插入插头的插接方向移动，以便将在第二夹具40上保持的电缆压入夹子或电缆通道中。

图10和11中所示的设备也可用于插入只有一个扭结或没有扭结的电缆。在这种情况下，附加的夹具70还至少用于稳定电缆。

在一个替选的设计方案中可以想到的是，将如图12和16所示的组合弯曲夹具与用于夹持插头的普通夹具组合，所述普通夹具设置在另一个操作单元上。

在图13中，现在再次以放大视图示出已经在图1中示出的根据本发明的设备的第一实施例。

在该实施例中，除了用于夹持插头的夹具30之外，还使用用于夹持电缆的夹具60，其中用于夹持电缆的夹具60设置在单独的操作单元22和23上。用于夹持插头的夹具同样设置在单独的操作单元20和21上。

这种设计方案特别用于插入带有或不带有扭结的长电缆，或者如在实施例中也带有两个扭结。通过两个夹具60，电缆可以在限定位置处弯曲或敷设到限定位置上。两个独立的操作单元将插头插入电缆端部上，并且至少一个另外的操作单元定位或弯曲和再引导和敷设电缆。

在实施例中，操作单元分别是具有旋转轴的多轴机器人，尤其是6轴工业机器人。替选地，在此也可以使用区域门吊。

此外，也可以想到诸如图7和图8中所示的解决方案。

例如，两个或更多个夹具可以分别经由较小的操作单元设置在承载装置上，该承载装置经由较大的操作单元粗略地定位。尤其，可以想到将所有夹具经由较小的操作单元设置在共同的承载元件上，所述承载元件经由较大的操作单元定位。

夹具60可以构成为简单的机械夹具。然而，所述夹具也可以构成已经参考图12和16更详细描述的夹具70。尤其，夹具60可以具有附加的致动器74，其带有用于将电缆压入容纳部中的接触元件73。如果夹具用于弯曲电缆，那么所述夹具优选在夹爪的相应的端部处具有曲率半径。

在本发明的范围中，还可以使用如图14和15所示的电缆敷设夹具。这些优选设置在单独的操作单元上并且用于沿着期望的路径定位电缆。尤其，电缆敷设夹具可用于将电缆推入引导通道中。

夹具80、90具有夹持元件81、91，所述夹具元件用作引导元件并施加到电缆11上。夹持元件81、91优选可旋转地安装，使得其可以沿着电缆滚动。夹持元件81、92的形状优选向下逐渐变细，使得可以将电缆向下推出夹持元件。

夹具还具有压入元件82、92，其从上方压到电缆上，以便例如将其压入相应的容纳通道中。

在图14所示的实施例中，压入元件在夹持元件81的高度上设置在夹持元件81之间。此处优选设有致动器83，经由所述致动器，压入元件82可以在夹持元件81之间移动，例如以便将电缆压入夹具容纳部中。

另一方面，在图15所示的实施例中，压入元件92在移动方向上安装在电缆上方的夹持元件91后方，并且例如在电缆离开引导元件91后将所述夹持元件压入电缆通道中。在此，在图15的实施例中，压入元件92经由弹簧93弹性地安装在夹具上。

在两个实施例中，压入元件81、92可旋转地安装并在此在电缆上滚动。在图14中的实施例中，压入元件82是窄辊，在图15中的实施例中，所述压入元件是比电缆宽的辊。

图14和15中所示的电缆敷设夹具经由其所设置于的操作单元沿着电缆移动，以便沿着期望的路径将电缆定向和/或将其压入相应的容纳部中。

在电缆端部上的插头已经通过其他夹具与相应的插头配合元件连接之后，电缆敷设夹具优选沿着电缆移动。

在本发明的一个可能实施方式中，电缆敷设夹具与组合夹具组合，如图12所示，其中附加的施加在电缆上的夹具70保持负载远离插头，否则通过应用电缆敷设夹具在插头上会作用有负载。

敷设夹具沿电缆的移动优选沿存储在控制器中的预定路径进行。在一个可能的设计方案中，还可以在敷设夹具上设置相机，通过所述相机检测电缆应当压入的容纳部中，以进行位置校正。

电缆敷设夹具可以与所有上述根据本发明的设备组合。

Claims (15)

1.一种尤其在具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆的制造中用于自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接的设备，尤其用于电池模块的布线，所述设备包括：

用于夹持所述插头的第一夹具；

具有多个轴的操作单元，其用于移动所述第一夹具；

其中所述操作单元尤其是多轴机器人和/或区域门吊；以及

用于操控所述第一夹具和所述操作单元的控制器，

其特征在于，

所述设备包括至少一个第二夹具，用于夹持所述电缆或设置在所述电缆的另一端部上的第二插头。

2.根据权利要求1所述的设备，其中第二夹具设置在具有多个轴的第二操作单元上，其中所述第二操作单元尤其是多轴机器人和/或区域门吊。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一夹具和所述第二夹具能够经由操作单元的至少一个和优选多个运动轴共同地移动。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一夹具经由第一操作单元而所述第二夹具经由第二操作单元设置在共同的承载元件上，所述承载元件能够经由第三操作单元移动，其中所述第一操作单元和所述第二操作单元的移动空间优选小于所述第三操作单元的移动空间，其中这些操作单元优选是区域门吊和/或空间门吊。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述第二夹具经由至少一个运动轴与所述夹具连接，其中所述运动轴优选是线性轴，所述线性轴更优选在垂直于插接方向和/或平行于沿直线方向远离所述插头引导的电缆的方向的平面中定向。

6.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述控制器构成为，使得所述第二夹具夹持所述电缆，以便将所述电缆在插接所述插头期间和/或之后定位。

7.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述电缆在离开所述第二夹具的部位处折弯，其中优选地，设有两个第一夹具，用于夹持两个设置在电缆上的插头，和设有两个第二夹具，用于夹持电缆，通过所述第二夹具将所述电缆折弯。

8.根据权利要求7所述的设备，其中所述第二夹具具有两个夹持元件，尤其夹爪，在所述夹持元件之间夹持所述电缆，其中所述夹持元件中的至少一个夹持元件的侧边缘是弯曲的，所述电缆在所述夹持元件上伸展，和/或其中所述第二夹具具有两个辊作为夹持元件，在所述夹持元件之间夹持所述电缆，其中所述辊优选可旋转地安装和/或在其外环周上具有用于所述电缆的下接合部。

9.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述第二夹具具有用于将所述电缆压入容纳部中的压入元件。

10.根据权利要求9所述的设备，其中所述压入元件经由致动器可移动地设置在所述第二夹具上。

11.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述第二夹具的夹持元件构成为引导元件，借助于所述引导元件能将所述第二夹具沿着所述电缆移动，以便将所述电缆沿着限定的路径引导，其中所述第二夹具优选具有压入元件，所述压入元件优选可旋转地安装在所述夹具上并且在所述电缆上滚动。

12.根据上述权利要求中任一项所述的设备，所述设备具有两个用于夹持和插接设置在电缆的两个端部上的插头的夹具，其中所述设备优选包括至少一个用于夹持所述电缆的另外的夹具。

13.根据上述权利要求中任一项所述的设备，其中所述第一夹具具有用于将所述插头移动到与所述插头配合元件的插接位置中的插接致动器和/或具有补偿单元，所述补偿单元至少在一个运行状态中允许所述夹具相对于所述操作单元的补偿运动，和/或具有定向元件，所述定向元件能够与所述插头配合元件的至少一个侧面贴靠，以便将所述插头相对于所述插头配合元件定向，和/或其中所述设备包括用于检测所述插头配合元件的位置的相机，其中所述相机优选设置在所述夹具上。

14.一种用于根据上述权利要求中任一项所述的设备的夹具，其中所述夹具是用于夹持所述电缆的第二夹具。

15.一种尤其在具有混合动力驱动器和/或电动驱动器的车辆的制造中用于借助于根据上述权利要求中任一项所述的设备自动化建立设置在电缆上的插头与插头配合元件的插接连接的方法，尤其用于电池模块的布线，其中将两个设置在电缆端部上的插头由第一夹具和第二夹具夹持和插接，和/或其中插头由第一夹具夹持和插接并且所述电缆由第二夹具夹持和定位。

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