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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung sowie einen Arbeitsplatz zum Fertigen einer Kabelbaumanordnung mit einer Verlegefläche, auf der Verlegemittel lösbar fest anbringbar sind, durch die eine Anzahl von Leitungskabeln führbar und/oder lösbar fest fixierbar sind und die Verlegefläche längs wenigstens einer Raumachse beweglich und/oder um wenigstens eine Raumachse drehbar gelagert ist, wobei die Verlegefläche wenigstens als Teilbereich einer Mantelfläche eines um eine Raumachse drehbar gelagerten Körpers oder als Oberfläche eines Flächenelementes ausgebildet ist, das wenigstens teilweise die Mantelfläche des um die Raumachse drehbar gelagerten Körpers überdeckt, wobei der Körper in Art einer Trommel ausgebildet ist, mit einer als Drehachse dienenden Trommelachse und mit einem senkrecht zur Trommelachse orientierten kreisrunden oder einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, vorzugsweise einen n-eckigen Querschnitt.
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Stand der Technik
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Im Bereich der Kabelkonfektionierung ist es erforderlich, einzelne Kabelstränge zu einem Leitungssatz zusammenzufügen, der letztlich zur elektrischen Verbindung sowie Stromversorgung von elektrischen Komponenten dient, die beispielsweise in Kraftfahrzeugen, wie PKW oder LKW oder sonstigen technischen Anordnungen Verwendung finden. Zur Herstellung derartiger Kabelbaumanordnungen gilt es, einzelne Kabelstränge unter Vorgabe eines so genannten Stromlaufplanes längs bestimmt vorgegebener Leitungswege zu verlegen und zumindest während der Kabelzusammenstellung temporär mechanisch zu fixieren, um nach Beendigung des Verlegevorganges die Vielzahl der Einzelleitungen zumindest abschnittsweise, beispielsweise durch Kabelbinder, zu Leitungsbündeln zu bandagieren. Zur Durchführung der Verlegearbeit bedarf es einer entsprechenden Vorrichtung, die es erlaubt, die einzelnen Leitungskabel geometrisch korrekt anzuordnen. Hierfür dienen so genannte Verlegebretter, die zumeist in Art ebener Tischplatten ausgebildet sind und die Befestigung von so genannten Verlegehilfsmitteln unter Vorgabe eines entsprechenden Stromlaufplanes bieten. Gilt es beispielsweise Kabelbäume zu konfektionieren, die im weiteren in groß dimensionierten technischen Einrichtungen, wie beispielsweise Lastkraftwägen, Schiffen oder Flugzeugen Einsatz finden, so bedarf es entsprechend groß dimensionierter Verlegebretter, auf denen die Kabelbaumanordnungen aufgelegt werden können. Derartige Verlegebretter benötigen daher in der Montage sehr viel Platz, ein Umstand, der insbesondere unter industriellen Produktionsbedingungen ein entscheidender Kostenfaktor darstellt. Überdies bedarf es aufwendiger und platzraubender Kabelstrangzuführungen, von denen jeweilige Kabelstränge für die weitere Verlegung auf das Verlegebrett abgewickelt werden.
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Verlegebretter zur Herstellung von Kabelbäumen, wie sie beispielsweise in LKW's eingesetzt werden, weisen typischerweise Dimensionen von wenigstens 12 × 2 m auf, längs der Werker in Ausführung ihrer Verlegearbeit in Bewegung sind. Durch die relativ große Brettbreite ist es häufig für die Werker unvermeidbar, sich mit ihrer gesamten Oberkörperlänge über das Verlegebrett zu beugen, hinzu kommt, dass die Bereitstellung von Kleinteilen, wie beispielsweise Steckerkontakte oder ähnliches, lediglich an konkreten Orten im oder am Bereich des Verlegebrettes vorgesehen sind, weswegen die Werker nahezu unablässlich in Bewegung sind und lange Wege während der Herstellung eines Kabelbaumes zurückzulegen haben. Es ist evident, dass diese Tätigkeit körperlich belastend und sich für jeden einzelnen Werker ermüdend auswirkt, wodurch letztlich auch die Konzentrationsfähigkeit leidet.
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Zwar sind eine Vielzahl von technischen Ansätzen bekannt, durch die die von einem Werker ausgeführte Verlegearbeit automatisierbar sind, beispielsweise durch den Einsatz entsprechend konditionierter Industrieroboter, wodurch zwar die erwähnte Belastung für den Menschen wegfällt, jedoch das angesprochene Platzproblem unverändert bestehen bleibt. Überdies erweisen sich die bislang bekannten Kabelbaumverlegeautomaten als störanfällig und wenig flexibel hinsichtlich kurzfristig vorzunehmender Modifikationen am Stromlaufplan, der den Verlegeweg zur Herstellung einer Kabelbaumanordnung festlegt. Derartige Modifikationen stehen insbesondere im Nutzfahrzeugbereich nahezu an der Tagesordnung.
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Ein erster Ansatz um die Ergonomie der Verlegearbeit zu verbessern und den erforderlichen Platzbedarfes zu reduzieren, sieht vor, die großflächigen Verlegebretter aus der ansonsten zumeist horizontalen Anordnung um die Horizontalachse in eine Schrägstellung überzuführen. Zwar wird damit ein Vornüberbeugen des jeweiligen Werkers vermieden, doch erfordert ein Verlegen von Einzelkabeln im unteren Bereich des schräg gestellten Verlegebrettes ein Arbeiten in gebeugter Körperhaltung, die für den jeweiligen Werker ebenso beschwerlich ist. Auch vermag die Schrägstellung des Verlegebrettes die logistischen Probleme hinsichtlich Bereitstellung von Kleinteilen sowie der Bereitstellung von Kabeltrommeln, von denen die einzelnen Leitungskabel abgewickelt werden, oder Werkzeugen nicht zu lösen.
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Aus der
JP 2003031053 A geht ein um eine vertikal orientierte Drehachse drehbar gelagerter Arbeitstisch hervor, an dem eine ebene Platte zum Verlegen von Kabelbäumen vorgesehen ist. Zur Inspektion und Qualitätsüberprüfung der Verlegearbeit kann die Kabelbaumanordnung in unterschiedliche Positionen durch Drehen des Arbeitstisches gebracht werden.
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Der
JP 2001236838 A ist ein Kabelverlegearbeitsplatz zu entnehmen, mit einem Verlegebrett, das um die Horizontlachse geneigt werden kann und zusätzlich längs einer Horizontalachse längs eines Tischgestells verschiebbar gelagert ist.
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Ferner ist der
GB 2 332 633 A ein Arbeitsplatz zum Verlegen von Kabelbäumen zu entnehmen bei dem ein Verlegbrett von einer Bearbeitungsstation zur nächsten geschwenkt oder verfahren werden kann.
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Aus der
US 2,146,869 ist eine trommelförmig ausgebildete Vorrichtung zum Fertigen von Kabelbäumen zu entnehmen ist. Das gleiche kann auch aus der
DE 1 490 865 C entnommen werden. Die
DE 39 15 854 C2 beschreibt ebenfalls eine trommelförmige Anordnung zum Verlegen von Kabelbäumen.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Fertigen einer Kabelbaumanordnung mit einer Verlegefläche gemäß den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 derart weiterzubilden, dass der für die Herstellung einer Kabelbaumanordnung zu investierende Arbeitseinsatz reduziert werden soll. Insbesondere gilt es, den Aufwand zur Bereitstellung von Kabel- sowie auch Kleinteilmaterialien zu reduzieren, wobei die von den einzelnen Werkern zurückzulegenden Arbeitswege sowie auch Wegezeiten reduziert werden sollen. Insbesondere im Falle einer manuellen Fertigung von Kabelbaumanordnungen gilt es, einen für die Kabelbaumherstellung eingerichteten Arbeitsplatz zu schaffen, bei dem der jeweilige Werker eine möglichst ergonomisch günstige Körperhaltung einnehmen kann, in der er möglichst ermüdungsfrei die Verlegearbeiten vornehmen kann. Überdies gilt es, Maßnahmen zu treffen, die eine möglichst Platz sparende Herstellung auch von groß dimensionierten Kabelbaumanordnungen ermöglichen. Die hierfür erforderlichen Maßnahmen sollen jeglichen Anforderungen einer kostenreduzierten industriellen Fertigung von Kabelbaumanordnungen genügen.
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Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Gegenstand des Anspruches 4 ist ein erfindungsgemäß ausgebildeter Arbeitsplatz. Den Erfindungsgedanken weiterbildende Maßnahmen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie im Weiteren der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele zu entnehmen.
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Lösungsgemäß zeichnet sich eine Vorrichtung zum Fertigen einer Kabelbaumanordnung mit einer Verlegefläche, auf der Verlegemittel lösbar fest anbringbar sind, durch die eine Anzahl von Leitungskabeln führbar und/oder lösbar fest fixierbar sind und die Verlegefläche längs wenigstens einer Raumachse beweglich und/oder um wenigstens eine Raumachse drehbar gelagert ist, wobei die Verlegefläche wenigstens als Teilbereich einer Mantelfläche eines um eine Raumachse drehbar gelagerten Körpers oder als Oberfäche eines Flächenelementes ausgebildet ist, das wenigstens teilweise die Mantelfläche des um die Raumachse drehbar gelagerten Körpers überdeckt, und wobei der Körper in Art einer Trommel ausgebildet ist, mit einer als Drehachse dienenden Trommelachse und mit einem senkrecht zur Trommelachse orientierten kreisrunden oder einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, vorzugsweise einen n-eckigen Querschnitt, dadurch aus, dass ein optisches Projektionssystem vorgesehen ist, das Verlegeinformationen synchron zur Bewegung und/oder Rotation der Verlegefläche wenigstens auf einen Teilbereich der Verlegefläche visuell wahrnehmbar projiziert, dass wenigstens eine Antriebseinheit vorgesehen ist, die die Verlegefläche längs der wenigstens einen Raumachse verfährt und/oder um die wenigstens eine Raumachse dreht, und dass eine Steuereinheit vorgesehen ist, die die Antriebseinheit unter Zugrundelegung von Verlegeinformationen ansteuert.
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Für einen Werker ist es nicht erforderlich, die Verlegearbeit in ständiger Bewegung auszuführen und die Aufnahme von Kleinteilen und Werkzeugen an unterschiedlichen Orten vorzunehmen, vielmehr befindet sich der Werker an einem stationären Arbeitsplatz relativ zu dem die Verlegefläche derart verfahren bzw. gedreht wird, dass der Werker von seinem Arbeitsplatz aus, vorzugsweise alle für den Verlegevorgang relevanten Bereiche der Verlegefläche manuell erreichen kann. Ist die Verlegefläche bspw. breiter als ein ergonomisch durch den Werker manuell erreichbarer Aktionsbereich, so sind wenigstens zwei Arbeitsplätze an der Verlegfläche, vorzugsweise jeweils gegenüberliegend vorzusehen, die ein Werker entsprechend nacheinander einnehmen kann.
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An eben diesem stationär eingerichteten Arbeitsplatz können alle für eine sorgfältig durchzuführende Verlegearbeit erforderlichen Kleinteile und Werkzeuge bevorratet werden, die in einer für den Werker ergonomisch günstigen Reichweite und Position erreichbar sind. Auch die für die Kabelzuführung erforderliche Kabeltrommelanordnung lässt sich platzsparend um den Arbeitsbereich des Werkers gruppieren.
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Die Vorrichtung sieht die Ausbildung der Verlegefläche als wenigstens einen Teil einer Mantelfläche eines um eine Raumachse drehbar gelagerten Körpers vor, der besonders vorteilhaft als Trommel bzw. zylindrischer Körper ausgebildet ist, dessen Zylinderachse zugleich die Rotationsachse ist, die vorzugsweise horizontal orientiert und gelagert ist. Ebenso ist es möglich die Verlegefläche als Oberfläche eines vom drehbar gelagerten Körper separaten Flächenelements auszubilden, das seinerseits flexibel um die Mantelfläche des Körpers gelegt bzw. gespannt werden kann. So eignen sich hierzu elastische Folienmaterialien, die über eine Mindeststärke verfügen, um Verlegehilfsmittel in geeigneter Weise an der Verlegefläche zu fixieren. Auch eignen sich Gliederkettenanordnungen, die an die Mantelfläche des drehbaren Körpers anbringbar sind. Die Verwendung separater Flächenelemente lässt eine Vormontage der Verlegehilfsmittel an der Verlegefläche zu, bevor das Flächenelement auf die Mantefläche aufgebracht wird. Eine derartige Vorbestückung der Verlegefläche mit Verlegehilsmitteln dient einer optimierten Auslastung eines Verlegarbeitsplatzes, insbesondere in Fällen, in denen unterschiedliche Kabelbaumanordnungen in Folge an einem Verlegarbeitsplatz zu fertigen sind.
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Grundsätzlich eignen sich nahezu beliebige um eine Drehachse drehbar angeordnete Körper, längs deren Mantelfläche die Verlegearbeit zur Herstellung einer Kabelbaumanordnung durchführbar ist, vorzugsweise eignen sich jedoch zylinderförmig ausgebildete Körper, deren Querschnitt kreisrund, von einer Kreisform abweichende Querschnitte oder auch n-eckige Querschnittsformen aufweisen. Je nach Dimension und Größe des herzustellenden Kabelbaumes kann die Mantelfläche des im Weiteren als Verlegetrommel bezeichneten drehbar gelagerten Verlegekörpers durch jeweils axial spiralförmigen Versatz im Kabelstrangverlauf längs des Umfangsrandes genutzt werden. Auf diese Weise können nahezu beliebig lange Kabelbaumanordnungen auf einer einzigen Verlegetrommel gefertigt werden. Durch die Verwendung einer Verlegetrommel ist es somit möglich den Verlegearbeitsplatz eines Werkers optimal raumsparend zu gestalten, so dass sich unproduktive Nebenzeiten, wie beispielsweise das Beschaffen von Werkzeug oder Werkmaterial, drastisch reduzieren lassen.
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Um dem Werker die für die Verlegearbeit notwendigen Verlegeinformationen zukommen zu lassen, ist der Einsatz eines optischen Projektionssystems, beispielsweise in Form eines Beamers, vorgesehen, das Verlegeinformationen in Abhängigkeit des Bewegungs- und/oder Rotationszustandes der Verlegefläche wenigstens auf einen Teilbereich der Verlegefläche für den Werker visuell wahrnehmbar projiziert. Auf diese Weise werden die für den Werker erforderlichen Verlegeinformationen zumindest auf den vom Werker manuell erreichbaren Verlegebereich der Verlegefläche in Abhängigkeit des Verfahr- bzw. Verdrehzustandes der Verlegefläche projiziert. Hierzu ist es günstig das Projektionssystem über der Verlegefläche anzuordnen, so dass keinerlei Behinderungen für den Werker entstehen. Ebenso werden hierdurch keine kostenrelevanten Produktionsflächen benötigt. Insbesondere ist es möglich, aktuell vorgenommene Modifikationen am Stromlaufplan schnell umzusetzen und über das optische Projektionssystem auf den entsprechenden Bereich der Verlegefläche zu projizieren.
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Die Relativbewegung zwischen der Verlegefläche und dem Werker erfolgt vorzugsweise über ein entsprechendes Bedienelement, das vom Werker selbst aktivierbar ist und bspw. als Fußsteuerelement in Form eines Steuerpedals ausgebildet ist.
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Die vorstehenden Ausführungen sehen den Einsatz eines Werkers vor, der gegenüber der verfahrbar gelagerten Verlegefläche an einem weitgehend stationären Arbeitsbereich positioniert ist. Die erfindungsgemäße Idee schließt jedoch auch den Einsatz eines Industrieroboters ein, durch den ein Werker substituierbar ist. Kostenintensive, aufwendige Industrieroboterarme, die um eine Vielzahl von Raumachsen drehbar und verfahrbar gelagert sind, sind nicht erforderlich, zumal die Relativbewegung überwiegend durch die Verlegefläche selbst ausgeführt wird. Somit verhilft die erfindungsgemäße Vorrichtung entscheidend zur Kostenreduzierung für die Einrichtung einer zumindest teilautomatischen Kabelbaumfertigungsstation. So bedarf es grundsätzlich lediglich eines um eine Linearachse verfahrbaren Manipulatorarms, dessen Verfahrachse letztlich parallel zur Drehachse der Verlegetrommel im Bereich des äußeren Umfangsrandes der Verlegetrommel angebracht ist. Eine Materialzuführung erfolgt in Bereichen jeweils jenseits der Trommelenden.
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Auch ist es möglich zwei Verlegetrommeln in Parallelanordnung mit jeweils parallel zueinander orientierten Drehachsen und einem gegenseitigen radialen Abstand vorzusehen. Beide Verlegetrommeln sind vorzugsweise in einer gemeinsamen Gestellhalterung drehbar gelagert, so dass sie zueinander einen festen Raumbezug einnehmen. Zwischen den Verlegetrommeln ist ein Flächenelement gespannt, das in Form eines Endlosbandes die Mantelflächen beider Trommelkörper wenigstens teilweise umspannt. Die Trommelkörper sind vorzugsweise derart gegeneinander ausgerichtet, dass das an der Oberseite umlaufende Flächenelement horizontal verläuft, wobei eben jener Bereich des Flächenelementes, der zwischen beiden Trommelkörpern frei tragend gespannt ist, einer für einen Werker oder für eine Manipulatoreinheit zugängliche Verlegefläche entspricht. Mit Hilfe der Doppeltrommelanordnung lässt sich auf kleinstem Raum eine nahezu unendlich lange Verlegebrettdimension simulieren, insbesondere im Fall, in dem ein durchgängiger Kabelstrang spiralförmig längs der um die zwei Verlegetrommeln umlaufenden Verlegefläche verlegt wird.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:
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1 Verlegetrommelanordnung und
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2 Doppeltrommelverlegeanordnung.
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Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwendbarkeit
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In 1 ist schematisiert eine Verlegetrommel 1 dargestellt, die einen zylinderförmigen Grundkörper vorsieht, der einen kreisrunden Querschnitt besitzt. Die Verlegetrommel 1 ist drehbar um ihre Drehachse 2 angeordnet, die vorzugsweise horizontal verläuft. Die mechanische Lagerung der Verlegetrommel 1 gewährleistet eine Rahmenhalterung 3.
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Der Trommelkörper 1 weist eine äußere Mantelfläche auf, die im einfachsten Ausführungsbeispiel zugleich die Verlegefläche 4 darstellt. Typischerweise weist die Verlegefläche 4 Vorkehrungen auf, vermittels der an der Verlegefläche 4 zur wenigstens temporären Befestigung eines Leitungskabelstranges 5 entsprechende Verlegehilfen (nicht dargestellt) anbringbar sind. Derartige Verlegehilfen sind auf dem Markt vielfältig verfügbar und dem Fachmann bekannt. Im einfachsten Fall sieht die Verlegefläche 4 Lochausnehmungen vor, in die entsprechende Verlegehilfen unter Vorgabe eines Stromlaufplanes einsteckbar sind.
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Ebenso ist es möglich, die Verlegetrommel 1 lediglich als Haltestruktur für ein Flächenelement vorzusehen, das längs der Mantelfläche des Verlegekörpers 1 lösbar fest anbringbar ist und das die für die Verlegearbeit geeignete Verlegeoberfläche aufweist.
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In der 1 erfolgt die Verlegung eines Kabels 5 spiralförmig über mehrere Verlegetrommelumdrehungen hinweg, wodurch die mit Hilfe der Verlegetrommel 1 erzielbare Verlegelänge nahezu beliebig vergrößerbar ist.
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Ein gegenüber der Verlegetrommel 1 aufrecht stehender Werker (nicht dargestellt) kann in einer für ihn günstigen Arbeitshöhe die Verlegearbeit längs der Verlegefläche 4 in einer ergonomisch günstigen Haltung durchführen. Für den Arbeitsablauf von Vorteil ist eine nicht in der Figur dargestellte Antriebseinheit, mit der der Werker über ein als Fußpedal ausgebildetes Steuerelement die Verlegetrommel 1 in Rotation versetzen kann (siehe Pfeildarstellung). Somit übernimmt der Werker die Positionierung des Kabels, wobei die tatsächliche Verlegung durch Drehen der Verlegetrommel erfolgt.
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Anstelle eines Werkers ist es ebenso möglich, ein einfach gestaltetes Greifersystem einzusetzen, das längs einer Linearachse verfahrbar ist, die koparallel zur Drehachse 2 orientiert ist. Eine entsprechende Werkstück- oder Werkzeugaufnahme des Greifersystems kann jeweils beidseitig jenseits der Enden der Verlegetrommel 1 erfolgen.
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In 2 ist eine Doppelverlegetrommelanordnung dargestellt, die zwei Verlegetrommeln 1, 1' mit jeweils parallel orientierten Drehachsen 2, 2', vorsieht. Am äußeren Umfangsrand beider Verlegetrommeln ist ein Flächenelement 6 gespannt, das als Endlosband beide Verlegetrommeln 1, 1' umlaufen soll (die Bilddarstellung zeigt lediglich einen Ausschnitt des Flächenelementes 6). Das Flächenelement 6 kann als Gliederkette oder als ein geeignet ausgebildetes, elastisches Flächenelement ausgebildet sein, das an seiner, der Verlegetrommel abgewandten Oberfläche die Verlegefläche 4 aufweist. In der Doppeltrommelanordnung gemäß 2 sei angenommen, dass ein Werker oder eine Manipulatoreinheit mittig zwischen beiden Verlegetrommeln 1, 1' positioniert ist und für die Verlegearbeit den zwischen beiden Trommeln aufgespannten, frei tragenden Abschnitt des Flächenelementes 6 als Arbeitsbereich nutzt.
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Der für die Fertigung von Kabelbaumanordnungen ausgebildete Arbeitsplatz sieht neben der Raumeinsparung die optimale Gestaltung des Arbeitsplatzes, insbesondere unter den Gesichtspunkten von Werkzeug- und Materialbereitstellung sowie Ergonomie vor. Durch die Konzentration der bereitzustellenden Materialien an einem Punkt bzw. Bereich ist die Logistik einfacher, wodurch der Materialbestand grundsätzlich reduziert werden kann.
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Ferner ist der Arbeitsablauf transparenter und bietet ein wesentlich höheres Potential zur Teil- bzw. Volllautomatisierung.
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Um den sich häufig ändernden Kabelbaumkonfektionierungen gerecht zu werden, bietet es sich an, die für die Kabelbaumverlegung erforderlichen Informationen, wie beispielsweise die Geometrie des zu fertigenden Leitungssatzes, direkt auf den jeweiligen Arbeitsplatz optisch zu projizieren. Eine Möglichkeit hierfür bietet die Anbringung eines Beamers 9 oberhalb des jeweiligen Arbeitsplatzes, dessen projizierte Verlegeinformationen mit der Bewegung der Verlegefläche synchronisiert sein sollte. Derartige Verlegeinformationen umfassen beispielsweise die Leitungssatzgeometrie, Arbeitsanweisungen sowie auch interaktive Benutzerführungen, durch die der entsprechende Werker beispielsweise für die Aufnahme und Verwendung des jeweils erforderlichen Werkzeuges bzw. Arbeitsmaterials informiert wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verlegetrommel
- 2
- Drehachse
- 3
- Rahmenhalterung
- 4
- Verlegefläche
- 5
- Leitungskabelstrang
- 6
- Arbeitsbereich
