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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums
und Endstecker mit Sammelringen zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung
eines Kabelbaums.
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STAND DER TECHNIK
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Ein
Kabelbaum ist ein Strang von Kabeln, die Informationen und/oder
Arbeitsströme übertragen. Die
einzelnen Kabel werden dabei z. B. durch Schellen, Kabelbinder oder
Schläuche
zusammengefasst. Ein solcher Kabelbaum kann verschiedene Abzweigungen
(Kreuzungen) und insbesondere Endstecker zum einfachen und sicheren
Einbau enthalten. Kabelbäume
werden insbesondere im Automobilbau verwendet, um den benötigten Platz
hinsichtlich des Einbauvolumens, die benötigte Zeit und die Wahrscheinlichkeit,
dass Bauteile falsch verkabelt werden, gegenüber einer Einzelverkabelung
zu optimieren, die Wartung zu erleichtern und um den Prozess des Verkabelns
wirtschaftlicher zu gestalten.
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Üblicherweise
erfolgt die Montage eines Kabelbaums auf einem Baubrett, wobei die
einzelnen Leitungen auf ihrem Weg vom Start- zum Zielstecker (beides
sind Endstecker) in aufrecht stehende „Gabeln" eingehängt werden, um sie in einem
Strang zu sammeln. Jede Leitung des Kabelbaums wird damit von Hand üblicher
Weise in bis zu 20 Gabeln eingelegt. Dieser Vorgang ist zeitaufwändig und
kann derzeit nur manuell realisiert werden. Die überwiegend manuelle Herstellung
von Kabelbäumen
liegt ferner zum größten Teil
an den vielen verschiedenen beteiligten Bewegungsabläufen, wie
z. B. das Einfädeln von
Leitungen, das Umwickeln und insbesondere Abzweigen von Leitungssträngen, das
Anschlagen von Kontakten und Endsteckern an die Leitungen und das
Fixieren von Strängen
mit Kabelbindern.
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Die
EP 0 419 524 offenbart ein
Verfahren zum Herstellen eines Kabelbaums aus vorkonfektionierten
Kabeln, wobei während
des Verlegevorgangs der Kabel die Steckgehäuse-Aufnahmevorrichtungen in einer Linie
angeordnet sind, die bereits verlegten Kabel frei zwischen den Steckergehäusen herabhängen, und
die Kabel abgebunden werden, indem ein Abbindewerkzeug den Kabelstrang
am Steckergehäuse
umfasst und abbindet und anschließend das Abbindewerkzeug entlang
des Kabelstranges um eine Wegstrecke bis zur ersten Verzweigung
des Kabelbaums verfährt,
wo erneut ein Abbinden stattfindet.
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Trotz
der oben beschriebenen grundsätzlichen
Schwierigkeiten bei der Automatisierung der Herstellung von Kabelbäumen, ist
die Verwendung von hochspezialisierten Industrierobotern nach wie vor
kostenintensiver als eine manuelle Fertigung. Die Tätigkeiten
des Bestückens
des Baubretts mit Endsteckern, das Einfädeln und Befestigen von Drähten und
das Greifen, Umfassen und Führen
mittels eines Abbindewerkzeugs erfordern, im Falle einer Automatisierung,
spezialisierte und teure Industrieroboter. In dem Fall, in dem die
Verfahrensschritte durch ein und denselben Roboter ausgeführt werden,
wird die Produktivität
zusätzlich
durch den Wechsel von Werkzeugen und durch das ausschließlich sequentielle Ausführen von
Verfahrensschritten beschränkt.
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Die
DE 38 38 706 A1 offenbart
einen Kabelbaum sowie ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung
eines Kabelbaums. Das Verfahren weist die Schritte auf: Verlegen
oder Ziehen von elektrischen Drähten
an Drahtklemmen; Festlegen beider Enden der Drähte an den Drahtklemmen, derart, dass
beide Endabschnitte jedes Drahts von einer Seite der Drahtklemmen
vorspringen.
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Die
DE 36 01 116 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung von Kabelbäumen, bei dem insbesondere
im Bereich der Verzweigungspunkte Kabelbinder zum Zusammenhalten
der Einzelkabel verwendet werden. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass zur Herstellung einer Ummantelung der vorgefertigte Kabelbaum
in ein Tauchbad eingetaucht wird.
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Die
DE 91 14 276 U1 betrifft
eine Kabelbaum-Legevorrichtung mit Haltefinger, die dadurch gekennzeichnet
ist, dass der Haltefinger in einer parallel zur Kabelbaumrichtung
verlaufenden Ebene ausweichfähig
ist.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstig und
einfach durchführbares
Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums bereit zu stellen, das
automatisierbar ist und gleichzeitig die Herstellungszeit eines
Kabelbaums verkürzen
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch die Gegenstände der
Ansprüche
1 und 14 gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen folgen aus den übrigen Ansprüchen.
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Hierfür umfasst
ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums die folgenden Schritte:
- (a) Bestückung
eines Baubretts mit Endsteckern;
- (b) Anbringen mehrerer Sammelringe an jeweils eine, einem Endstecker
zugeordnete, Ausgangsposition;
- (c) Verbinden der Endstecker mit Leitungen;
- (d) Verschieben der Sammelringe entlang der jeweils ihre Endstecker
verbindenden Leitungen bis zu einer jedem Sammelring zugeordneten
Endposition;
- (e) Anbringen von Abbindern entlang der Kabelstränge während oder
nach dem Verschieben der Sammelringe.
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Da
es nicht erforderlich ist den Kabelbaum in seiner später verwendeten
Form herzustellen, kann die Bestückung
des Baubretts mit den Endsteckern hinsichtlich zusätzlicher
Kriterien optimiert werden. Beispielsweise kann eine lineare Anordnung
der Endstecker erforderlich sein, um eine einfache Erreichbarkeit
und Bearbeitbarkeit der Endstecker zu erreichen. Andererseits können spezielle
Anforderungen, wie beispielsweise Platzbedarf, andere Konfigurationen
der Steckpositionen erfordern.
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Hinsichtlich
einer Optimierung der Arbeitsabläufe
kann es vorteilhaft sein, dass die Bestückung mit Endsteckern erfolgt,
an denen bereits vorkonfektionierte Kabel angebracht sind. In diesem
Fall kann es erforderlich sein, dass die Sammelringe entweder vor
der Bestückung
des Baubretts an ihren Ausgangspositionen angeordnet sind oder bereits
an den Endsteckern befestigt sind und durch die Bestückung der
Endstecker zu ihrer Ausgangsposition gebracht werden. Wenn auf das
Anbringen von Leitungen an die Endstecker nach der Bestückung des
Baubretts verzichtet werden kann, weil, wie oben beschrieben, bereits
vorkonfektionierte Leitungen mit den Endsteckern verbunden sind,
kann es ferner hilfreich sein, offene Sammelringe zu verwenden,
die über
die Endstecker oder Leitungen geschoben werden können. Die Sammelringe könnten beispielsweise
in einem zusätzlichen
Schritt geschlossen werden, falls dies erforderlich sein sollte.
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Nach
der Bestückung
des Baubretts und nach dem Anbringen der Sammelringe und der Leitungen
werden die Sammelringe entlang jeweils der mit den zugehörigen Endsteckern
befestigten Leitungen geführt,
so dass die Leitungen einen Strang bilden. Die Leitungen weisen
eine entsprechend der finalen Geometrie, die der Kabelbaum in seinem
Produktzustand einnimmt, vorbestimmte Länge auf. Die Länge der
Kabelbaumabgriffe, d. h. die Entfernung zwischen zwei benachbarten
Kreuzungen und/oder Kreuzung und benachbartem Endstecker, wird nur durch
diese vorbestimmte Länge
und durch eventuell ausziehbare Befestigungen der Sammelringe begrenzt.
Die Verschiebung der Sammelringe kann manuell und/oder automatisch
erfolgen. Zur Fixierung der Stränge
werden in bestimmten Abständen
während
der Verschiebung oder nach der Verschiebung der Sammelringe Abbinder
aufgebracht.
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Bei
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung entfällt das aufwändige Einlegen
der Leitungen in Baubrettgabeln entlang des Verlegewegs der Verbindung.
Außerdem
kann das Verschieben der Sammelringe entlang vorbestimmter Wege
erfolgen, die beispielsweise durch mechanische Führungsmittel vorgegeben sein
können,
womit ein kompliziertes Auffinden der Leitungsenden, ein Umfassen
der Leitungsenden und Entlangfahren mittels eines Industrieroboters
entfallen kann.
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Vorzugsweise
werden das Führen
der Sammelringe und die Strangbildung dadurch erreicht, dass jeder
Sammelring in seiner Ausgangsposition jeweils einen Endstecker umschließt. Es ist
hierbei nicht unbedingt erforderlich, dass die Sammelringe einen
kreisförmigen
Querschnitt aufweisen. Das Umschließen der Kabel durch Sammelringe
angepasster Querschnitte kann vorteilhaft ausgenutzt werden, um die
Querschnittsgestalt des Strangs zu beeinflussen. Ferner kann eine
Bewegung der Sammelringe gemäß weiterer
Freiheitsgrade zusätzlich
zur Führungsrichtung
vorgesehen sein, um die Struktur des Strangs zu beeinflussen. Explizit
sei hierzu eine Drehung der Sammelringe um eine Drehachse genannt, um
die einzelnen Leitungen eines Strangs miteinander zu verdrillen.
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Vorzugsweise
werden das Führen
der Sammelringe und das Bilden der Kabelstränge dadurch erleichtert, dass
das Baubrett vor dem Schritt (d) so angeordnet ist, dass die Leitungen
frei nach unten hängen
können.
Insbesondere kann es wünschenswert
sein, dass die Bestückung
auf ein vertikal angeordnetes Baubrett erfolgt. In diesem Fall wird
das Baubrett nach der Bestückung
und evtl. nach dem Anbringen der Leitungen an den Endsteckern um
90° gedreht,
so dass die Leitungen frei nach unten hängen können. Allerdings soll der Kippwinkel
um 90° als Beispiel
verstanden werden, da es beispielsweise auch erforderlich sein kann,
dass das Baubrett vor der Kippung horizontal wie eine Tischplatte
oder geneigt angeordnet ist. In diesen Fällen muss der Kippwinkel entsprechend
angepasst werden.
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Vorzugsweise
werden die Sammelringe nach dem Schritt (e) von ihrer Endposition
an eine andere Position verschoben. Entsprechend einer bevorzugten
Ausführungsform
ist diese andere Position die ursprüngliche Ausgangsposition. Die
Sammelringe sind nicht Teil des Kabelbaums in seiner Endkonfiguration
und dienen vor allem der vereinfachten Strangbildung und dem Abbinden
und Anordnen der Kreuzungen. Die Sammelringe müssen daher zu einem geeigneten
Zeitpunkt vom Kabelbaum entfernt werden. Indem die Sammelringe nach
dem Schritt (e) an ihre Ausgangspositionen zurückgeführt werden, kann der fertige
Kabelbaum einfach von dem Baubrett abgenommen werden, indem die
Endstecker abgezogen werden und die Sammelringe an ihrer zurückgeführten Ausgangsposition
verbleiben. In diesem Fall können
die an ihre Ausgangsposition zurückgeführten Sammelringe
für die
Herstellung eines weiteren Kabelbaums wiederverwendet werden. Ein solches
Vorgehen ist vorteilhaft hinsichtlich der Kosten und der Herstellungszeit
eines Kabelbaums. Das Entfernen der Sammelringe vom fertigen Kabelbaum kann
auch anders erfolgen, wie beispielsweise durch das Zerstören der
Sammelringe oder das Ausfädeln der
Sammelringe nach der Abnahme des Kabelbaums vom Baubrett.
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Vorzugsweise
sind die Sammelringe vor dem Verschieben lösbar an den Endsteckern befestigt.
In diesem Fall können
die Endstecker zusammen mit den Sammelringen und eventuell den Leitungen
bereits als Bestückungseinheit
verwendet werden. Diese Einheiten können bereits vorgefertigt sein,
so dass ein separates Anbringen der Sammelringe an die zugeordneten
Ausgangspositionen entfällt.
Das kann sich vorteilhaft auf die Herstellungszeit eines Kabelbaums
auswirken. Vorzugsweise werden die Sammelringe nach dem Schritt
(a) in ihre Ausgangspositionen gebracht. In dem Fall, in dem Sammelringe wiederverwendet
werden und entlang ihrer Führungen
geführt
werden, kann es erforderlich sein, dass die Sammelringe während der
Bestückung
des Baubretts in einer Zwischenposition verweilen und nach Beendigung
der Bestückung
des Baubretts mit Endsteckern an ihre Ausgangspositionen gebracht
werden.
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Vorzugsweise
erfolgt das Anbringen von Leitungen an den Endsteckern unter Einsatz
einer automatischen Vorrichtung. Solch eine automatische Vorrichtung
kann sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten und die Herstellungszeit
des Kabelbaums auswirken.
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Vorzugsweise
ist der Abstand wenigstens zweier Endstecker zum Zeitpunkt der Bestückung geringer
als in einem Steckerendzustand. Sowohl bei manueller als auch bei
automatischer Bestückung des
Baubretts kann es zur Vermeidung langer Wege erforderlich sein,
die Endstecker nahe beieinander zu bestücken. Um anschließend ein
sicheres und einfaches Verschieben der Sammelringe ohne Komplikationen
zu gewährleisten,
werden diese, z. B. durch mechanisches Auseinanderfahren, voneinander
entfernt. Die Position der Endstecker wird dabei so verändert, dass
diese in ihre Steckerendposition bewegt werden.
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Vorzugsweise
werden die Abbinder automatisch gesetzt. Das automatische Setzen
der Abbinder während
oder nach dem Verschieben der Sammelringe kann sich positiv auf
die Kosten und die Herstellungszeit eines Kabelbaums auswirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform
weisen die Sammelringe dabei bereits Einrichtungen oder Teile der
Einrichtungen zur Montage von Abbindern auf.
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Vorzugsweise
werden die Endstecker in einer Prüfstation bestückt. In
diesem Fall kann das Baubrett Teil einer Prüfstation sein, so dass ein
zusätzliches
Ablösen
und Anbringen des Kabelbaums zu Prüfzwecken vermieden werden kann.
Das kann sich positiv auf die Herstellungszeit und Kosten eines Kabelbaums
auswirken.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin durch Endstecker
mit Sammelringen zur Durchführung
des obigen Verfahrens gelöst,
wobei Sammelring und Endstecker so gestaltet sind, dass der Sammelring
lösbar
an dem Endstecker befestigbar ist. Hierbei ist das Ziel, den Schritt
des Anbringens der Sammelringe an ihre Ausgangsposition aus der
Kabelbaummontage herauszunehmen und vorzuziehen, so dass dieser
nicht während
der Herstellung des Kabelbaums durchgeführt werden muss. Eine solche
Sammelring- und Endsteckereinheit kann vorgefertigt werden und damit
helfen, die Produktivität
des Verfahrens zu verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft beschrieben. Für
gleiche Bauteile werden dabei einheitliche Bezugszeichen verwendet.
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In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Verfahrensschrittes, gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in der ein Baubrett mit Endsteckern bestückt ist,
wobei die Sammelringe an ihre Ausgangsposition gebracht sind und
die Endstecker mit Leitungen verbunden sind;
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2 eine
schematische Darstellung eines Verfahrensschrittes, gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, in der das bestückte Baubrett so gekippt ist,
dass die Leitungen frei herunterhängen;
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3 eine
schematische Darstellung, die das gekippte Baubrett und Sammelringe
zeigt, die über
die Endstecker gefädelt
werden können;
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4 eine
schematische Darstellung eines gekippten Baubretts während des
Verfahrenschritts (d), gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 eine
schematische Darstellung eines gekippten Baubretts am Ende des Schritts
(d), gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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6 eine
schematische Darstellung eines gekippten Baubretts des Verfahrens,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, nach dem Anbringen von Abbindern;
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7 ist
eine schematische Darstellung eines gekippten Baubretts des Verfahrens,
gemäß der vorliegenden
Erfindung, nachdem die Sammelringe wieder an ihre Ausgangsposition
versetzt wurden, und eines entnommenen Kabelbaums.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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1 zeigt
ein Baubrett 10, das mit Endsteckern 30 bestückt ist.
Jeder dieser Endstecker 30 ist von jeweils einem Sammelring 20 umgeben.
An die Endstecker 30 sind Leitungen 40 angebracht,
ohne dass diese zwischen den Endsteckern 30 zusätzlich zu
ihren Endfixierungen fixiert sind.
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Nachdem
das Baubrett wie in 1 dargestellt bestückt wurde,
wird, wie in 2 gezeigt, das Baubrett 10 so
gekippt, dass die Leitungen 40 frei herunterhängen. Dieser
Schritt vereinfacht das anschließende Verschieben der Sammelringe 20 und Anbringen
von Abbindern 50. Gegebenenfalls kann dieser Schritt auch
entfallen. Wenn das Baubrett 10 von vorn herein in einer
Position angeordnet ist, in der die Leitungen 40 frei nach
unten hängen
können, könnte die
Bestückung
des Baubretts 10 und/oder das Anbringen der Leitungen 40 an
die Endstecker 30 auch in dieser Position erfolgen. Aus
Ergonomiegründen
bietet sich aber ein aufrecht stehendes Baubrett 10 zur
Bestückung
mit Endsteckern 30 und Leitungen 40 an. Um jede
Endsteckerposition sind bewegliche Sammelringe 20 angebracht,
die über den
Endstecker 30 gefädelt
werden können,
wie in 3 angedeutet ist.
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Wie
in 4 gezeigt, werden anschließend die Sammelringe 20 entlang
jeweils der mit den zugehörigen
Endsteckern 30 befestigten Leitungen 40 in Pfeilrichtung
A geführt,
so dass die Leitungen 40 einen Strang bilden. Die Sammelringe 20 können hierbei
manuell oder automatisch geführt
werden. Zusätzlich
zu der Führung,
die durch das Umschließen der
Kabel gegeben ist, können
zusätzliche
Führungsmittel
(nicht gezeigt in den Figuren) zum Führen der Sammelringe 20 vorgesehen
sein. Der Abstand zwischen den Kreuzungspunkten 60 und/oder
der Abstand zwischen Kreuzungspunkt 60 und Endstecker 30 (Länge der
Kabelbaumabgriffe) wird durch eine ausziehbare oder verschiebbare
Befestigung der Sammelringe 20 oder durch die zusätzlichen
Führungsmittel,
und durch die korrekte vorkonfektionierte Länge der Leitungen 40 bestimmt.
In jedem Fall wird dabei durch die korrekte vorkonfektionierte Länge der
Leitungen 40 sichergestellt, dass sich die Kreuzungen 60 (Knotenpunkte)
an den gewünschten
Stellen bilden. Diese Länge
ist aus der Entwicklung des Kabelbaums, d. h. aus der Produktkonfiguration,
bekannt.
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Zur
Fixierung der Stränge
werden in bestimmten Abständen
Abbinder 50 aufgebracht. Dieser Verfahrensschritt wird
am besten anhand von 6 verdeutlicht. Obwohl hier
die Abbinder 50 nach der Verschiebung der Sammelringe 20 an
ihre Endposition gemäß 5 aufgebracht
wurden, kann dies auch während
der Verschiebung erfolgen. Ferner kann das Abbinden der Leitungen 40 zu
einem Strang auch kontinuierlich erfolgen. In diesem Fall wird anstelle
oder zusätzlich
zu den beabstandeten Abbindern 50 eine Hülle gebildet,
die den Strang vollständig
oder zumindest größten Teils
umschließt.
Die Sammelringe 20 können
Einrichtungen oder Teile der Einrichtungen zur Montage von Abbindern 50 enthalten
(nicht gezeigt in den Figuren).
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Schließlich werden,
wie in 7 gezeigt, die Sammelringe 20 wieder
an ihre Ausgangsposition zurückgeführt und
die Abgriffenden mit Abbindern 50 fixiert. Der fertige
Kabelbaum kann anschließend
entnommen werden.