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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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Aus der
DE 43 11 188 A1 ist ein Verfahren zum Verbinden eines Kabels mit einem elektrischen Anschlusselement bekannt. Dabei werden die Anschlusselemente mittels einer Transporteinrichtung aufeinanderfolgend zu einer Ultraschallschweißvorrichtung transportiert. In der Ultraschallschweißvorrichtung wird jedes der Anschlusselemente jeweils mit einem Kabelendabschnitt des Kabels in Kontakt gebracht und nachfolgend mittels Ultraschallschweißen verbunden.
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Ein weiteres Verfahren ist aus der
DE 197 06 449 C2 bekannt. Dabei besteht eine Gesamtvorrichtung aus integriert zusammenarbeitenden Teilbearbeitungsmodulen, die in einer den jeweiligen Arbeitsablauf umfassenden Anzahl einander nachfolgend in Serie angeordnet und räumlich direkt nebeneinanderliegend angebracht sind.
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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 Anschlusselements. 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 Ultraschallschweißverbindung 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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Bezugszeichenliste
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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
