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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 8.
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Ein
solches Verfahren sowie eine solche Vorrichtung werden von der Firma
Schunk Sonosystems GmbH, D-35435 Wettenberg angeboten. Bei dem bekannten
Verfahren wird ein Anschlusselement, beispielsweise ein Stecker,
taktweise von einem Anschlusselement-Band abgeschnitten und nachfolgend
einer Ultraschallschweißvorrichtung
zugeführt. Dort
wird das Anschlusselement mit einem Kabelendabschnitt bzw. Kabelende
eines Kabels in Kontakt gebracht und nachfolgend mittels Ultraschallschweißen verbunden.
Die Herstellung eines mit einem Anschlusselement verbundenen Kabels
dauert bei dem bekannten Verfahren zumindest 10 Sekunden. Diese Herstellungsdauer
wird in der Praxis für
ein mit einem Kabel verbundenes Anschlusselement als relativ lang
angesehen. Mit der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist es
lediglich möglich,
das Anschlusselement in einer Ausrichtung mit dem Kabelende zu verbinden.
In der Praxis besteht demgegenüber
das Bedürfnis,
das Anschlusselement auch in rechtwinkliger Anordnung bezüglich einer
Achse des Kabelendes anzubringen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu
beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung
angegeben werden, die eine schnellere Herstellung eines mit einem
Anschlusselement versehenen Kabels ermöglichen. Nach einem weiteren
Ziel der Erfindung sollen mit dem Verfahren und der Vorrichtung
das Anschlusselement in variabler Ausrichtung am Kabelende anbringbar
sein.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis
7 und 9 bis 19.
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Nach
Maßgabe
der Erfindung ist vorgesehen, dass während der Herstellung der Ultraschallschweißverbindung
das nächste
zu verbindende Anschlusselement mittels der Transporteinrichtung
zur Ultraschallschweißvorrichtung
transportiert wird. – In Abkehr
vom Stand der Technik wird das Verfahren nicht mehr in einem einheitlichen
Takt durchgeführt, d.
h. es wird insbesondere im Hinblick auf den Transport des nächsten zu
verbindenden Anschlusselements zur Ultraschallschweißvorrichtung
nicht mehr abgewartet, bis die Herstellung der Ultraschallschweißverbindung
des vorhergehenden Anschlusselements fertiggestellt worden ist.
Infolgedessen kann unmittelbar nach einem Auswurf eines mit einem
Kabelende verbundenen Anschlusselements das nächste zu verbindende Anschlusselement
in die Ultraschallschweißvorrichtung
eingelegt werden. Es kann damit eine erhebliche Verkürzung der
Herstellungszeit für
ein mit einem Kabel verbundenes Anschlusselement erreicht werden.
Gegenüber
dem nach dem Stand der Technik bekannten Verfahren wird eine Verkürzung der
Herstellungszeit um zumindest 30%, meist jedoch um mehr als 50%,
erreicht.
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Im
Sinne der vorliegenden Erfindung wird der Begriff ”Kabel” allgemein
verstanden. Er umfasst insbesondere auch eine Litze, einen Flachleiter,
ein Flachband, einen Lackdraht, einen Draht, ein Litzengeflecht
oder dgl.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Anschlusselemente
vor der Aufnahme durch die Transporteinrichtung mittels einer Schneidvorrichtung
von einem Anschlusselement-Band abgeschnitten. Das Anschlusselement-Band
kann nach Art einer Filmspule auf einer Haspel aufgenommen sein.
Dabei können
die Anschlusselemente aufeinanderfolgend, beispielsweise durch aus
Kupfer hergestellte Materialbrücken,
miteinander verbunden sein. Diese Materialbrücken können dann zum Vereinzeln der
Anschlusselemente mittels der Schneideinrichtung durchtrennt werden. Selbstverständlich ist
es auch möglich,
dass die Anschlusselemente bereits in vereinzelter Form vorliegen
und beispielsweise über
ein Magazin oder dgl. der Transporteinrichtung zugeführt werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird jedes
der Anschlusselemente mit einem ersten Transportmittel der Transporteinrichtung
während
der Herstellung der Ultraschallschweißverbindung zur Ultraschallschweißvorrichtung
transportiert. D. h. das Anschlusselement wird mit dem ersten Transportmittel
abschnittsweise entlang eines vorgegebenen Wegs zur Ultraschallschweißvorrichtung
transportiert. Zu diesem Zweck kann das erste Transportmittel beispielsweise
mit einer Greifeinrichtung versehen sein, mit welcher das Anschlusselement
gegriffen und nachfolgend entlang des vorgegebenen Transportwegs
bewegt wird. Das Vorsehen einer Greifeinrichtung ermöglicht eine
besonders präzise
Ausrichtung des Anschlusselements.
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Das
Anschlusselement kann nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung
vom ersten Transportmittel an ein zweites Transportmittel der Transporteinrichtung übergeben
werden. Das zweite Transportmittel ist zweckmäßigerweise mit einer Unterdruckquelle
verbunden. Das Anschlusselement kann am zweiten Transportmittel
mittels Unterdruck gehalten werden.
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Nach
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt
die Übergabe
an das zweite Transportmittel während
oder nach der Herstellung der Ultraschallschweißverbindung. Das ermöglicht eine
weitere Verkürzung
der Herstellungszeit eines mit einem Kabelende verbundenen Anschlussele ments.
Es kann gleichzeitig mit der Herstellung der Ultraschallschweißverbindung
das Anschlusselement in unmittelbarer Nähe der Ultraschallschweißvorrichtung
transportiert werden. Damit kann die Zeit für den Transport des Anschlusselements
zur Ultraschallschweißvorrichtung
verkürzt und
insgesamt die Herstellungszeit für
ein mit einem Kabelende verbundenes Anschlusselement drastisch reduziert
werden.
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Nach
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
wird das Anschlusselement mittels des ersten Transportmittels um
einen vorgegebenen Winkel, vorzugsweise 80 bis 100°, verschwenkt
und nachfolgend an das zweite Transportmittel übergeben. Das zweite Transportmittel transportiert
das Anschlusselement im entsprechend verschwenkten Zustand zur Ultraschallschweißvorrichtung.
Es wird dort im entsprechend verschwenkten Zustand mit dem Kabelende
mittels Ultraschallschweißen
verbunden. Mit der vorgeschlagenen Verfahrensvariante ist es auf
einfache und kostengünstige
Weise möglich,
das Anschlusselement in unterschiedlichen Ausrichtungen bezüglich einer
Achse des Kabelendes anzubringen.
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Weiterhin
hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
dass das Anschlusselement mit dem zweiten Transportmittel in zumindest
einer, vorzugsweise zwei im Wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden,
horizontalen Richtung/en und einer vertikalen Richtung transportiert
wird. Das zweite Transportmittel ist also besonders universell ausgestaltet
und ermöglicht
einen Transport des Anschlusselements auch bei unterschiedlichen
Gegebenheiten oder Ausgestaltungsformen der Ultraschallschweißvorrichtung.
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Nach
der vorrichtungsseitigen Maßgabe
der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Steuerung zum Steuern der
Transporteinrichtung und der Ultraschallschweißeinrichtung so ausgestaltet
ist, dass während
der Herstellung der Ultraschallschweiß verbindung das nächste zu
verbindende Anschlusselement mittels der Transporteinrichtung zur
Ultraschallschweißvorrichtung
transportiert wird. – Es
können damit
die oben erwähnten
Vorteile erreicht werden.
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Unter
dem Begriff ”Steuerung” wird eine
herkömmliche
geeignete Steuerung zur Realisierung automatisierter Bewegungsabläufe verstanden.
Es handelt sich dabei z. B. um einen Prozessrechner, der mit einem
geeigneten Programm versehen ist. Die Steuerung kann Sensoren zur Überwachung
einer korrekten Lage bzw. Endlage von Transportmitteln der Transporteinrichtung
umfassen. Dabei können die
Transportmittel pneumatisch, elektrische oder hydraulisch betrieben
sein. Bei der Transporteinrichtung kann es sich auch z. B. um einen
Roboterarm handeln, mit dem ein Anschlusselement gegriffen und nachfolgend
in die Ultraschallschweißvorrichtung
eingelegt wird.
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Vorteilhafterweise
ist stromaufwärts
der Transporteinrichtung eine Schneidvorrichtung zum Abschneiden
der Anschlusselemente von einem Anschlusselement-Band vorgesehen.
Bei der Schneidvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Schere
handeln, mit der die Anschlusselemente nacheinander vom Anschlusslement-Band
abgeschert werden.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Transporteinrichtung ein erstes Transportmittel und
die Steuerung ist so ausgestaltet, dass das Anschlusselement während der
Herstellung der Ultraschallschweißverbindung zur Ultraschallschweißvorrichtung
transportierbar ist. Die Transporteinrichtung kann ferner ein zweites
Transportmittel umfassen und die Steuerung kann so ausgestaltet
sein, dass das Anschlusselement vom ersten Transportmittel an das
zweite Transportmittel übergeben
wird. Dabei kann die Steuerung weiterhin so ausgestaltet sein, dass
die Übergabe
an das zweite Transportmittel während oder
nach der Herstellung der Ultraschallschweißverbindung erfolgt.
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Beim
ersten und zweiten Transportmittel handelt es sich zweckmäßigerweise
um separat ansteuerbare Aktuatoren oder Aktuator-Gruppen. Die Steuerung
solcher Aktuatoren oder Aktuator-Gruppen kann in einem offenen oder
geschlossenen Regelkreis erfolgen.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das erste Transportmittel
eine Schwenkvorrichtung, mit der das Anschlusselement vor der Übergabe
an das zweite Transportmittel um einen vorgegebenen Winkel, vorzugsweise
80 bis 100°,
besonders bevorzugt 90°,
verschwenkbar ist. Das ermöglicht
die Anbringung ein und desselben Anschlusselements in unterschiedlichen
Ausrichtungen am Kabelende.
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Das
zweite Transportmittel kann zum Transport des Anschlusselements
zumindest ein, vorzugsweise zwei, Linearbewegungsmittel zum Transport
in einer, vorzugsweise zwei im Wesentlichen senkrecht aufeinander
stehenden, horizontalen Richtung/en und ein Vertikalbewegungsmittel
umfassen. Die Linear- und/oder
Vertikalbewegungsmittel können
hydraulische, elektrische oder pneumatische Aktuatoren umfassen.
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Nach
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist die Sonotrode der Ultraschallschweißverbindung mit einer aus Diamant hergestellten
Beschichtung oder einem aus polykristallinen Diamant hergestellten
Einsatz versehen. Die aus Diamant hergestellte Beschichtung kann
aus polykristallinem Diamant gebildet sein. Eine derartig beschichtete
Sonotrode ermöglicht
die Herstellung einer Ultraschallschweißverbindung des Anschlusselements
mit einem im Wesentlichen aus Aluminium hergestellten Kabel. Der
Einsatz kann mit der Sonotrode beispielsweise mittels einer Lötverbindung
verbunden sein.
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Nach
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung modular
aufgebaut. Insbesondere kann die Ultraschallschweißeinrichtung
als auswechselbares erstes Modul ausgeführt sein. Im Falle eines Ausfalls
der Ultraschallschweißeinrichtung
lässt sich
diese schnell ersetzen. Damit können
unerwünschte Standzeiten
der Vorrichtung minimiert werden.
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Auch
das erste Transportmittel kann als auswechselbares zweites Modul
ausgeführt
sein. Das zweite Transportmittel kann als auswechselbares drittes
Modul ausgeführt
sein. Schließlich
kann die Schneidvorrichtung als auswechselbares viertes Modul ausgeführt sein.
Auch hier ermöglicht
der vorgeschlagene modulare Aufbau der Vorrichtung eine erhebliche
Vereinfachung von Reparaturmaßnahmen und
damit eine Minimierung von Standzeiten im Falle eines Ausfalls eines
der Module.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer Vorrichtung,
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2 eine
vergrößerte Teilansicht
gemäß 1,
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3 eine
Draufsicht gemäß 2,
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4 eine
teilweise Seitenansicht der Vorrichtung,
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5a, 5b Draufsichten
auf mit einem Kabelende verbundene Anschlusselemente,
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6a eine
Taktabfolge nach dem Stand der Technik und
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6b eine
Taktabfolge nach der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist
mit dem Bezugszeichen 1 eine lediglich teilweise dargestellte
Haspel bezeichnet, auf der ein aus zusammenhängenden Anschlusselementen
gebildetes Anschlusselement-Band (hier nicht gezeigt) aufnehmbar
ist. Stromabwärts
der Haspel 1 ist eine Führung 2 vorgesehen,
mit der ein Anschlusselement-Band 5 (siehe 4)
einer Schneidvorrichtung 4 zugeführt wird. Stromabwärts der
Schneidvorrichtung 4 sind – wie insbesondere aus 3 deutlich
hervorgeht – ein
allgemein mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnetes erstes Transportmittel
sowie ein allgemein mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnetes
zweites Transportmittel vorgesehen. Eine allgemein mit dem Bezugszeichen 8 bezeichnete
Ultraschallschweißvorrichtung
umfasst eine Sonotrode 9 und einen gegenüberliegend
angeordneten Amboss 10.
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Wie
insbesondere aus 4 ersichtlich ist, umfasst das
erste Transportmittel 6 eine Schwenkeinrichtung 11,
mit der ein Aufnahmeelement 12 um einen Winkel von +/–90° verschwenkbar
ist. Mit dem Bezugszeichen 13 ist eine erste Greifeinrichtung
bezeichnet, welche beispielsweise pneumatisch betrieben sein kann.
Das Bezugszeichen 14 bezeichnet ein Anschlusselement, welches
mit der ersten Greifeinrichtung 13 klemmend gehalten wird
(siehe 2).
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Das
zweite Transportmittel 7 umfasst eine erste Linearbewegungseinrichtung 15 sowie
eine zweite Linearbewegungseinrichtung 16. Mit dem Bezugszeichen 17 ist
eine Vertikalbewegungseinrichtung bezeichnet.
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5a zeigt
eine Draufsicht auf ein Anschlusselement 14, welches in
einer ersten Ausrichtung mit einem Kabelendabschnitt 18 verbunden
ist. Dabei ist das Anschlusselement 14 etwa parallel zu einer
Achse des Kabelendabschnitts 18 ausgerichtet. Bei dem in 5b gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist das Anschlusselement 14 dagegen in einem Winkel von
etwa 90° am
Kabelendabschnitt 18 befestigt.
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Die
Funktion der Vorrichtung ist Folgende:
Das Anschlusselement-Band 5 wird über die
Führung 2 der
Schneideinrichtung 4 zugeführt. Die Zuführung erfolgt
mittels einer Zuführeinrichtung
(hier nicht gezeigt), welche mittels einer (hier ebenfalls nicht
gezeigten) Steuerung gesteuert wird. Mittels der Schneideinrichtung 4 werden
vom Anschlusselement-Band 5 aufeinanderfolgend Anschlusselemente 14 abgeschnitten.
Anschließend
werden die abgeschnittenen Anschlusselemente 14 jeweils
von der Greifeinrichtung 13 des ersten Transportmittels 6 gegriffen
und wahlweise mittels der Schwenkeinrichtung 11 in eine
durch die Steuerung vorgegebene Winkelposition gestellt. Während dieses
Vorgangs befindet sich in der Ultraschallschweißvorrichtung 8 ein
weiteres Anschlusselement, welches mit einem (hier nicht gezeigten)
Kabelende zeitgleich verschweißt
wird. Während
des Ultraschallschweißvorgangs
kann sich das zweite Transportmittel 7 in Richtung des
ersten Transportmittels 6 bewegen. Das erste 15 sowie
das zweite Linearbewegungsmittel 16 und das Vertikalbewegungsmittel 17 werden
mittels der Steuerung derart gesteuert, dass mit dem zweiten Transportmittel 7 das
Anschlusselement 14 mit einer daran vorgesehenen (hier
nicht gezeigten) Saugvorrichtung angesaugt und nachfolgend vom ersten
Transportmittel 6 übernommen
wird. Dabei bleibt die durch die Winkelstellung der Greifeinrichtung 13 vorgegebene
Ausrichtung des Anschlusselements 14 erhalten.
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Nachfolgend
wird mit dem zweiten Transportmittel 7 das Anschlusselement 14 zur
Ultraschallschweißvorrichtung 8 transportiert
und nach dem Auswurf eines zuvor mit einem Kabelende verbundenen
weiteren Anschlusselements zwischen die Sonotrode 9 und
den Amboss 10 gelegt. Es wird dort mit einem zu verbindenden
Kabelende (hier nicht gezeigt) in Kontakt gebracht und nachfolgend
mittels der Ultraschallschweißvorrichtung 8 mit
dem Kabelende verschweißt.
Während
dieses Vorgangs wird ein nachfolgendes Anschlusselement mittels
des ersten 6 und/oder zweiten Transportmittels 7 in
Richtung der Ultraschallschweißvorrichtung 8 bewegt.
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6a zeigt
die Taktabfolge von Schweißtakten
ts und Zwischentakte t0 nach
dem Stand der Technik. Ein jedem Schweißtakt ts folgender
Zwischentakt t0 ist hier genauso lang wie
ein Schweißtakt ts. Während
des Zwischentakts t0 wird das nächste zu verbindende
Anschlusselement 14 vom Anschlusselement-Band 5 abgeschnitten
und zur Ultraschallschweißvorrichtung 8 transportiert.
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6b zeigt
die Taktabfolge der Schweißtakte
ts und der Zwischentakte t0 gemäß der vorliegenden
Erfindung. Daraus ist ersichtlich, dass erfindungsgemäß der Zwischentakt
t0 z. T. mit dem Schweißtakt ts überlagert
ist. Indem zeitgleich mit der Herstellung einer Ultraschallschweißverbindung
das nächstfolgende
Anschlusselement in Richtung der Ultraschallschweißvorrichtung 8 bewegt
wird, kann die Herstellung von mit Anschlusselementen 14 versehenen
Kabeln erheblich beschleunigt werden.
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- 1
- Haspel
- 2
- Führung
- 3
- Druckzylinder
- 4
- Schneidvorrichtung
- 5
- Anschlusselement-Band
- 6
- erstes
Transportmittel
- 7
- zweites
Transportmittel
- 8
- Ultraschallschweißvorrichtung
- 9
- Sonotrode
- 10
- Amboss
- 11
- Schwenkeinrichtung
- 12
- Aufnahmeelement
- 13
- Greifeinrichtung
- 14
- Anschlusselement
- 15
- erstes
Linearbewegungsmittel
- 16
- zweites
Linearbewegungsmittel
- 17
- Vertikalbewegungsmittel
- 18
- Kabelendabschnitt