DE102017220085A1

DE102017220085A1 - Positionierungshilfe

Info

Publication number: DE102017220085A1
Application number: DE102017220085.5A
Authority: DE
Inventors: Lars Papenfuß; Heiko Strobel; Manuel Fey
Original assignee: Schunk Sonosystems GmbH
Current assignee: Schunk Sonosystems GmbH
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2019-05-16
Also published as: WO2019091696A8; WO2019091696A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positionierhilfe (40) zur Relativpositionierung eines an einem Kabelende (20) ausgebildeten Blankdrahtendes gegenüber einem Verdichtungsraum einer Ultraschall-Schweißvorrichtung, wobei die Positionierhilfe (40) eine Kabelaufnahme (47) mit zwei gegeneinander verstellbaren Klemmschenkeln (41, 42) zur klemmenden Aufnahme von zumindest einem Kabelende (20) in einer gegenüber der Positionierhilfe definierten Relativanordnung, eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Klemmschenkel (41, 42) in einer Verriegelungskonfiguration und eine Anschlageinrichtung zur Positionierung der Positionierhilfe gegen einen im Abstand a zu dem Verdichtungsraum an der Ultraschall-Schweißvorrichtung angeordneten Gegenanschlag aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Handhabungseinrichtung für eine derartige Positionierhilfe sowie eine Verwendung der Positionierhilfe als Manipulationsgegenstand eines Manipulators.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionierungshilfe zur Relativpositionierung eines an einem Kabelende ausgebildeten Blankdrahtendes gegenüber einem Verdichtungsraum einer Ultraschall-Schweißvorrichtung, wobei die Positionierungshilfe eine Kabelaufnahme mit zwei gegeneinander verstellbaren Klemmschenkeln zur klemmenden Aufnahme von zumindest einem Kabelende in einer gegenüber der Positionierhilfe definierten Relativanordnung, eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Klemmschenkel in einer Verriegelungskonfiguration und eine Anschlageinrichtung zur Positionierung der Positionierhilfe gegen einen im Abstand zu dem Verdichtungsraum an der Ultraschall-Schweißvorrichtung angeordneten Gegenanschlag aufweist.
Insbesondere bei der Herstellung von Kabelbäumen werden Kabelverbindungen durch Ultraschallschweißen hergestellt. Dabei erfolgt die Herstellung der als Schweißknoten ausgebildeten Ultraschallschweißverbindungen halbautomatisch, derart, dass miteinander zu verbindende Kabelenden von einer Bedienperson ergriffen und mit möglichst exakt zueinander ausgerichteten Blankdrahtenden der Kabelenden zur Ausführung einer Schweißverbindung in einen Verdichtungsraum der Ultraschallschweißvorrichtung eingelegt und nachfolgend mittels eines durch die Bedienperson ausgelösten Schweißvorgang unter Ausbildung des Schweißknotens miteinander verbunden werden. Während der Ausführung des Schweißvorgangs werden die Kabelenden von der Bedienperson in einer manuell definierten Relativanordnung fixiert gegeneinander gehalten, wobei zudem durch die manuelle Handhabung der Bedienperson festgelegt wird, mit welcher Verbindungslänge, die ein wesentlicher Parameter der Geometrie des nachfolgend ausgebildeten Schweißknotens ist, die Blankdrahtenden in den Verdichtungsraum hinein ragen.
Aufgrund der manuellen Handhabung der miteinander zu verbindenden Kabelenden während der Herstellung des Schweißknotens ergeben sich naturgemäß mehr oder weniger große Abweichungen in der Knotengeometrie der Schweißknoten, die zum wirtschaftlichen Einsatz des halbautomatischen Verfahrens entsprechend große Toleranzen notwendig machen, um zu hohe Ausschussquoten zu vermeiden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die trotz der manuellen Handhabung der Kabelenden beim Ultraschallschweißen die Vorgaben engerer Toleranzen, und damit eine höhere Fertigungsqualität ermöglicht, ohne nachteilige Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
Die erfindungsgemäße Positionierungshilfe weist eine Kabelaufnahme mit zwei gegeneinander verstellbaren Klemmschenkeln zur klemmenden Aufnahme von zumindest einem Kabelende in einer gegenüber der Positionierhilfe definierten Relativanordnung, eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Klemmschenkel in einer Verriegelungskonfiguration und eine Anschlageinrichtung zur Positionierung der Positionierhilfe gegen einen im Abstand zu dem Verdichtungsraum an der Ultraschall-Schweißvorrichtung angeordneten Gegenanschlag auf.
Die erfindungsgemäße Positionierungshilfe ermöglicht somit eine Entlastung der Bedienperson von dem ein oder mehrere Kabelenden gegenüber dem Verdichtungsraum positionierenden Halten mit der Hand. Vielmehr ist nur noch die Positionierhilfe an die Ultraschall-Schweißvorrichtung anzulegen. Darüber wird eine exakte Relativpositionierung des einen oder mehrerer Kabelenden in dem Verdichtungsraum dadurch ermöglich, dass bei Anordnung der Kabelaufnahme an einer in geeigneter Weise markierten Stelle des Kabelendes bei einem Anschlag der Positionierhilfe am Gegenanschlag der Ultraschallschweißvorrichtung automatisch die gewünschte Länge der Blankdrahtenden, mit der sich diese in den Verdichtungsraum hinein erstrecken, eingestellt ist.
In einer ersten Ausführungsform sind die Klemmschenkel zur Ausbildung der Kabelaufnahme gegeneinander verschwenkbar.
Vorzugsweise ist zur Ausbildung der Verriegelungseinrichtung an einem mit dem ersten Klemmschenkel verbundenen Federschenkel ein erstes Verriegelungselement und am zweiten Klemmschenkel ein zweites Verriegelungselement vorgesehen, das starr an den zweiten Klemmschenkel angeschlossen ist.
Vorzugsweise dient der erste mit dem Federschenkel versehene Klemmschenkel zur Ausbildung der Anschlageinrichtung.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Klemmschenkel zur Ausbildung der Kabelaufnahme gegeneinander verschiebbar.
Vorzugsweise ist ein Klemmschenkel als Basisschenkel ausgebildet, der eine Führung für den gegenüber dem Basisklemmschenkel verschiebbaren, als Bewegungsschenkel ausgebildeten zweiten Klemmschenkel aufweist.
Vorzugsweise ist der Basisschenkel als Anschlageinrichtung ausgebildet.
Wenn der Basisschenkel und der Bewegungsschenkel jeweils eine Klemmbackeneinrichtung mit in Verschieberichtung einander gegenüberliegenden V-förmigen Aufnahmeöffnungen aufweisen, derart, dass in einer Schließstellung der Klemmbackeneinrichtungen eine Klemmbacke der einen Klemmbackeneinrichtung in einen zwischen zwei gegenüberliegenden Klemmbacken der anderen Klemmbackeneinrichtung ausgebildeten Zwischenraum eingreift, wird durch den Klemmvorgang eine Zentrierung der Kabelenden in der Kabelaufnahme ermöglicht.
Vorzugsweise ist zur Ausbildung der Verriegelungseinrichtung an einem am Bewegungsschenkel ausgebildeten Führungsschlitten, der in einer am Basisschenkel ausgebildeten Schlittenführung aufgenommen ist, eine elastisch federnde Rastzunge ausgebildet, die mit einem Riegelfortsatz in eine am Basisschenkel ausgebildete Verzahnungsstrecke eingreift.
Vorzugsweise ist die Rastzunge auf ihrer Unterseite mit einem die Unterseite des Basisschenkels durchdringenden Betätigungsfortsatz versehen, der in einem der Unterseite des Basisschenkels ausgebildeten Führungsschlitz geführt ist, der gegenüberliegend der Verzahnungsstrecke in der Schlittenführung ausgebildet ist.
Wenn der Basisschenkel benachbart der Schlittenführung eine Montageöffnung aufweist, die zur Einführung der Klemmbackeneinrichtung des Bewegungsschenkels in den Basisschenkel dient, ist eine besonders einfache Montage der aus den beiden Klemmschenkeln zusammengesetzten Positionierhilfe möglich.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Basisschenkel ein erstes Kupplungselement auf einer quer zur Bewegungsachse der Positionierhilfe angeordneten Frontseite und ein zweites Kupplungselement auf einer parallel zur Bewegungsachse angeordneten Längsseite aufweist, wobei das erste und zweite Kupplungselement zur Ausbildung einer Kupplungseinrichtung zwischen einer ersten Positionierhilfe und einer zweiten Positionierhilfe oder einer Dämpfungseinrichtung komplementär zueinander ausgebildet sind.
Vorzugsweise ist an die Positionierhilfe mittels der Kupplungseinrichtung eine zweite Positionierhilfe angeschlossen ist, derart, dass die Bewegungsachsen der Positionierhilfe unter einem Anschlusswinkel zueinander Angeordnet sind.
Alternativ vorzugsweise ist an die Positionierhilfe eine Dämpfungseinrichtung angeschlossen, derart, dass ein komplementär zu dem an der Seitenfläche der Positionierhilfe ausgebildetes und einer Basis der Dämpfungseinrichtung abgeordnetes Kupplungselement mit dem Kupplungselement der Positionierhilfe eine Kupplungseinrichtung ausbildet.
Wenn die Dämpfungseinrichtung ein auf der Basis angeordnetes, aus einem mäanderförmig angeordneten Dämpfungsstreifen gebildetes Dämpfungsglied aufweist, das längs einer quer zur Bewegungsachse der Positionierhilfe angeordneten Dämpferachse eine Vielzahl durch Mäanderbögen ausgebildete Kabelaufnahmen aufweist, ist auf einfache Art und Weise eine Vielzahl von Kabelaufnahmen geschaffen.
Vorzugsweise ist die Positionierhilfe mit einem Blankdrahtanschlag zur Relativpositionierung eines Kabelendquerschnitts gegenüber der Positionierhilfe versehen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Blankdrahtanschlag eine benachbart der Kabelaufnahme am Ende eines Auslegers angeordnete Anschlagfläche aufweist, wobei der Ausleger zur Einstellung des Abstands der Anschlagfläche gegenüber der Kabelaufnahme längs einer Bewegungsachse, die quer zu Bewegungsachse der Verriegelungseinrichtung verläuft, verschiebbar ist.
Vorzugsweise ist der Ausleger in einer am Basisschenkel unterhalb der Schlittenführung der Verriegelungseinrichtung ausgebildeten Auslegerführung mit einer quer zur Bewegungsachse der Verriegelungseinrichtung verlaufenden Bewegungsachse geführt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Positionierhilfe mit einer durch eine von der Ultraschall-Schweißvorrichtung erkennbaren Kennung versehen ist, sodass der Positionierung der Kabelenden gegenüber dem Verdichtungsraum nachfolgende Prozessschritte, wie etwa die Durchführung des Schweißvorgangs, automatisiert durchgeführt bzw. ausgelöst werden können.
Darüber hinaus ermöglicht die Kennung die Garantie der ausschließlichen Verwendung einer vom Hersteller der Ultraschall-Schweißvorrichtung zugelassenen Positionierhilfe, wenn etwa die dem Einlegen der Blankdrahtenden in den Verdichtungsraum nachfolgende Auslösung des Schweißvorgangs von einer Authentifizierung der Positionierhilfe abhängig ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kennung auf einem Chip eines RFID-Transponders hinterlegt ist, da somit die Authentifizierung berührungslos durchgeführt werden kann.
Als besonders vorteilhaft erweist sich darüber hinaus eine Verwendung der Positionierhilfe als Manipulationsgegenstand eines Manipulators zur Positionierung der Blankdrahtenden im Verdichtungsraum der Ultraschall-Schweißvorrichtung, da somit auf eine manuelle Handhabung der Kabelenden nach Anordnung der Positionierhilfe an den Kabelenden vollständig verzichtet werden kann und die nachfolgenden Prozessschritte, also das Einlegen der Blankdrahtenden in den Verdichtungsraum von dem beispielsweise als Handhabungsroboter ausgeführten Manipulator durchführbar ist, wobei die Handhabung der Kabelenden, also insbesondere das Ergreifen der Kabelenden und die Aufrechterhaltung der Relativpositionierung der Kabelenden gegeneinander durch den Handhabungsroboter dadurch wesentlich vereinfacht wird, dass nicht die Kabelenden unmittelbar, sondern lediglich mittelbar über die Positionierhilfe gehalten werden müssen
Die erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung für eine Positionierhilfe weist die Merkmale des Anspruchs 22 auf.
Erfindungsgemäß weist die Handhabungsvorrichtung eine Magazineinrichtung zur Aufnahme einer Mehrzahl von Positionierhilfen, eine Fördereinrichtung zur Förderung einer Positionierhilfe aus der Magazineinrichtung in eine Verriegelungsposition und eine Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung der in der Verriegelungsposition angeordneten Positionierhilfe auf.
Vorzugsweise ist zur Definition der Verriegelungsposition an einer Ausgabeöffnung der Magazineinrichtung am Ende einer Förderachse eine Positionsanschlag vorgesehen ist, derart, dass bei Anordnung der Positionierhilfe in der Verriegelungsposition die Bewegungsachse der Positionierhilfe parallel zu einer Bewegungsachse der Betätigungseinrichtung ist.
Besonders bevorzugt ist es, wenn an der Handhabungseinrichtung ein Blankdrahtanschlag zur Relativpositionierung eines Kabelendquerschnitts gegenüber der Positionierhilfe ausgebildet ist.
Vorzugsweise weist der Blankdrahtanschlag eine an der Ausgabeöffnung der Magazineinrichtung am Ende einer Auslegers angeordnete Anschlagfläche auf, wobei der Ausleger zur Einstellung des Abstands der Anschlagfläche gegenüber der Ausgabeöffnung längs einer Bewegungsachse, die sowohl quer zu Bewegungsachse der Betätigungseinrichtung als quer zur Förderachse der Magazineinrichtung verläuft verschiebbar ist.
Bevorzugt ist es auch, wenn die Handhabungsvorrichtung mit einer Einführhilfe zur Einführung von zumindest einem Kabelende in die von der Positionierhilfe gebildeten Kabelaufnahme versehen ist.
Vorzugsweise ist die Einführhilfe trichterartig ausgebildet mit einer auf die Kabelaufnahme ausgerichteten Zuführöffnung.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Einführhilfe mit einem auf den Bewegungsschenkel der Positionierhilfe wirkenden Betätigungselement der Betätigungseinrichtung bewegungsgekoppelt ist, derart, dass die Einführhilfe zusammen mit dem Betätigungselement längs der Bewegungsachs der Betätigungseinrichtung bewegt wird.
Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

1: eine isometrische Darstellung einer Positionierhilfe in geöffneter Konfiguration zur Aufnahme der Kabelenden;
2: die in 1 dargestellte Positionierhilfe in Verriegelungskonfiguration und definierter Relativpositionierung gegenüber einer Ultraschallschweißvorrichtung;
3 eine Positionierhilfe gemäß einer zweiten Ausführungsform in isometrischer Darstellung mit in einer Kabelaufnahme aufgenommenem Kabelende;
4 die in 3 dargestellte Positionierhilfe mit geöffneter Kabelaufnahme;
5 die in 4 dargestellte Positionierhilfe in einer Unteransicht;
6 die in 4 dargestellte Positionierhilfe gemäß Schnittlinienverlauf VI-VI in 4;
7 einen ersten Klemmschenkel der in 4 dargestellten Positionierhilfe in Unteransicht;
8 den in 7 dargestellten Klemmschenkel in einer Ansicht von oben;
9 einen zweiten Klemmschenkel der in 4 dargestellten Positionierhilfe in Einzeldarstellung;
10 den in 9 dargestellten Klemmschenkel in Draufsicht;
11 eine Positionierhilfe in einer weiteren Ausführungsform;
12 die in 11 dargestellte Positionierhilfe in einer Unteransicht;
13 eine mit einer Dämpfungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform kombinierte Positionierhilfe;
14 eine mit einer Dämpfungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform kombinierte Positionierhilfe;
15 die in 14 dargestellte Dämpfungseinrichtung in Einzeldarstellung;
16 eine Handhabungseinrichtung für eine Positionierhilfe mit einer in Verriegelungsposition angeordneten Positionierhilfe;
17 die in 16 dargestellte Handhabungsvorrichtung in Einzeldarstellung;
18 die in 17 dargestellte Handhabungsvorrichtung in Seitenansicht.

1 zeigt eine Positionierhilfe 10 in geöffneter Konfiguration mit zwei über ein Gelenk 11 verschwenkbar verbundenen Klemmschenkeln 12, 13 einer Kabelaufnahme 21, die jeweils an ihrem dem Gelenk 11 gegenüberliegenden Ende mit einem Verriegelungselement 14, 15 versehen sind, die zusammen eine Verriegelungseinrichtung 16 ausbilden, mittels der die Klemmschenkel 12, 13 in einer Verriegelungskonfiguration der Positionierungshilfe 10 unter Vorspannung gegeneinander gehalten werden, wenn in der Kabelaufnahmen 21 ein Kabelende 20 geklemmt aufgenommen ist. Das Verriegelungselement 14 befindet sich am Ende eines am Klemmschenkel 12 ausgebildeten Federschenkels 92, der die Ausbildung eines Eingriffs zwischen den Verriegelungselementen 14, 15 unterstützt.
Wenn, abweichend von der Darstellung gemäß 1, vor dem Beischwenken des Klemmschenkels 13 gegen den Klemmschenkel 12 zwei an ihren Blankdrahtenden 19 miteinander zu verschweißende Kabelenden 20 auf den Klemmschenkel 12 in der dargestellten Art und Weise aufgelegt werden, sind die Kabelenden 20 nach dem Überführen der Positionierhilfe 10 in die Verriegelungskonfiguration in ihrer Relativposition gegeneinander fixiert zwischen den Klemmschenkeln 12, 13 der Kabelaufnahme 21 aufgenommen.
Vor Überführung der Positionierhilfe 10 in die Verriegelungskonfiguration werden die Kabelenden 20 bündig ausgerichtet, sodass nach Überführung der Positionierhilfe 10 in die Verriegelungskonfiguration sichergestellt ist, dass die beiden Kabelenden 20 mit gegenüber einer am unteren Klemmschenkel 12 ausgebildeten Anschlageinrichtung 23 einen übereinstimmenden Kabelüberstand k (2) aufweisen.
2 zeigt den Einsatz der Positionierhilfe 10 zur Einstellung der Knotenlänge 1 eines in einer Ultraschallschweißvorrichtung 30 zwischen zwei Blankdrahtenden 19 ausgebildeten Schweißknotens. Hierzu sind die in der Ansicht eines Verdichtungsraums 31 der Ultraschall-Schweißvorrichtung 30 übereinander liegenden Blankdrahtenden 19 der Kabelenden 20 mit einer mit der späteren Knotenlänge übereinstimmenden Verbindungslänge 1 in den Verdichtungsraum 31 eingeführt.
Im Einzelnen zeigt die 2 den Verdichtungsraum 31, der in der dargestellten Ansicht nach unten durch eine Arbeitsfläche 32 einer Ultraschallschwingungen übertragenen Sonotrode 33 und seitlich durch ein Begrenzungselement 34 sowie ein dem Begrenzungselement 34 gegenüberliegend angeordneten, in Richtung auf das Begrenzungselement 34 verschiebbaren Schieberelement 35 und nach oben durch eine in der in 2 dargestellten geöffneten Stellung des Verdichtungsraums 31 seitlich verfahrene Gegenelektrode 36 definiert ist. Zur Durchführung des Ultraschallschweißvorgangs wird das Schieberelement 35 gegen das Begrenzungselement 34 verfahren und der Verdichtungsraum 31 nach oben durch Verfahren der Gegenelektrode 36 in eine der Arbeitsfläche der Sonotrode 33 gegenüber liegende Stellung geschlossen.
Anhand der Darstellung in 2 wird deutlich, dass die Anschlageinrichtung 23 durch Anlage gegen einen im Abstand a zum Verdichtungsraum 31 an der Ultraschall-Schweißvorrichtung 30 definiert positionierten Gegenanschlag 37 die Einstellung der definierten Verbindungslänge 1 ermöglicht, mit der die Blankdrahtenden 19 in den Verdichtungsraum 31 hinein ragen, wobei die Verbindungslänge 1 der Knotenlänge 1 des im nachfolgenden Schweißvorgang hergestellten Schweißknotens entspricht.
2 zeigt ferner, dass im vorliegenden Fall die Anschlageinrichtung 23 als Formkörper und der Gegenanschlag 37 als komplementärerer Gegenformkörper ausgebildet ist, der die Anschlageinrichtung 23 formschlüssig aufnimmt, sodass nicht nur aufgrund des Abstandes a der Anschlagkante 27 der Anschlageinrichtung 23 die Einstellung einer definierten Verbindungslänge 1 innerhalb des Verdichtungsraums 31 ermöglicht wird, sondern auch während der Ausführung des Schweißvorgangs die Anschlageinrichtung 23 die Positionierhilfe 10 fixiert am Gegenanschlag 37 hält. Im vorliegenden Fall weist der Gegenanschlag 37 zwei Anschlagstifte 38 auf, die in Anschlagbohrungen 39 der Positionierhilfe 10 eingreifen.
3 zeigt in einer isometrischen Darstellung eine Positionierhilfe 40 mit einem als Basisschenkel 41 ausgebildeten ersten Klemmschenkel und einem als gegenüber dem Basisschenkel 41 verschiebbar ausgebildeten Bewegungsschenkel 42. Wie in 3 dargestellt, weisen sowohl der Basisschenkel 41 als auch der Bewegungsschenkel 42 jeweils eine Klemmbackeneinrichtung 43, 44 auf, die mit ihren einander gegenüberliegenden V-förmigen Aufnahmeöffnungen 45, 46 eine Kabelaufnahme 47 ausbilden, welche, wie in 3 dargestellt, zur klemmenden Aufnahme von im Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels zwei parallel zueinander ausgerichtete Kabelenden 20 dienen.
Der Basisschenkel 41 und der Bewegungsschenkel 42 sind in der in 3 dargestellten Verriegelungskonfiguration mittels einer an dem Basisschenkel 41 und dem Bewegungsschenkel 42 ausgebildeten, insbesondere in 6 dargestellten Verriegelungseinrichtung 48, derart miteinander verriegelt, dass die Kabelenden 20 unter Vorspannung in der Kabelaufnahme 47 geklemmt und somit in ihrer Relativanordnung gegenüber der Positionierhilfe 40 definiert angeordnet sind.
Wie insbesondere 6 zeigt, ist zur Ausbildung der Verriegelungseinrichtung 48 der Bewegungsschenkel 42 mit einer an der Klemmbackeneinrichtung 44 des Bewegungsschenkels 42 federnd ausgebildeten Rasteinrichtung 49 versehen, die mit einer am Basisschenkel 41 starr ausgebildeten Gegenrasteinrichtung 50 zur Ausbildung einer Eingriffsverbindung 51 zusammenwirkt. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Ausbildung der Rasteinrichtung 49 am freien Ende einer Federzunge 27 ein Riegelfortsatz 52 angeordnet. Die Federzunge 27 ist als integraler Bestandteil eines Führungsschlittens 53 ausgebildet, der in einer am Basisschenkel 41 ausgebildeten Schlittenführung 54 aufgenommen und längs dieser verschiebbar ist, derart, dass der Riegelfortsatz 52 in eine am Basisschenkel 41 ausgebildete Verzahnungsstrecke 55 der Gegenrasteinrichtung 50 eingreift.
Wie anhand der Darstellung in 6 nachvollziehbar, kann zur klemmenden Aufnahme der in 3 dargestellten Kabelenden 20 der Bewegungsschenkel 42 in Richtung einer Bewegungsachse 56 mit der Klemmbackeneinrichtung 44 gegen die Klemmbackeneinrichtung 43 des Basisschenkels 41 verschoben werden, wobei der Riegelfortsatz 52 aufgrund seiner federnden Anordnung längs der Verzahnungsstrecke 55 verschoben werden kann und bei entgegengesetzter Bewegung verriegelt.
Wie 7 zeigt, ist die Schlittenführung 54 nach Art einer Schwalbenschwanznut ausgeführt, wobei gegenüberliegende der Verzahnungsstrecke 55 ein Führungsschlitz 57 in einer Unterseite 58 des Basisschenkels 41 vorgesehen ist, wobei der Führungsschlitz 57 von einem auf einer Unterseite 60 der Federzunge 27 angeordneten Betätigungsfortsatz 59 durchdrungen wird. Eine Auslenkung des Betätigungsfortsatzes 59 entgegen der elastisch federnden Wirkung der Federzunge 27 bewirkt, dass der Riegelfortsatz 52 (6) außer Eingriff mit der Verzahnungsstrecke 55 gelangt und die zwischen den Klemmbackeneinrichtungen 43, 44 ausgebildete Kabelaufnahme 47 zur Entnahme der Kabelenden 20 (3) geöffnet werden kann.
Wie 4 zeigt und auch den Einzeldarstellungen des Basisschenkels 41 (8) und des Bewegungsschenkels 42 (9 und 10) entnommen werden kann, weist die Klemmbackeneinrichtung 43 des Basisschenkels 41 zwei parallel zueinander angeordnete und über einen Klemmbackensteg 61 miteinander verbundene Klemmbacken 62, 63 auf, wobei sich der Klemmbackensteg 61 in einem Klemmbackenzwischenraum 64 zwischen den Klemmbacken 62, 63 erstreckt, in den eine Klemmbacke 65 der Klemmbackeneinrichtung 44 des Bewegungsschenkels 42, wie insbesondere auch in 3 dargestellt, eingreifen kann, um eine Klemmung von Kabelenden 20 in der Kabelaufnahme 47 selbst dann zu ermöglichen, wenn der Kabelquerschnitt der zu klemmenden Kabelenden 20 wesentlich kleiner ist als eine V-förmig ausgebildete Aufnahmeöffnung 45, 46 der Klemmbackeneinrichtung 43, 44.
8 zeigt weiterhin, dass der Basisschenkel 41 mit einer Montageöffnung 66 und einer angrenzenden Montageöffnung 68 versehen ist, welche so ausgebildet sind, dass der Bewegungsschenkel 42 mit einem Führungssteg 109 (6) seiner Klemmbackeneinrichtung 44 von oben in die Montageöffnung 66 und mit dem Betätigungsfortsatz 59 von oben in die Montageöffnung 68 eingeführt werden kann, um in eine der Klemmbackeneinrichtung 43 des Basisschenkels 47 gegenüberliegende Position zu gelangen. Beim Einführen des Führungsstegs 109 der Klemmbackeneinrichtung 44 in die Montageöffnung 66 kann eine federnde Sicherungszunge 67 ausgelenkt werden, die nach Anordnung der Klemmbackeneinrichtung 44 des Bewegungsschenkels 42 in der in 6 dargestellten Relativposition gegenüber der Klemmbackeneinrichtung 43 des Basisschenkels 47 verhindert, dass der Basisschenkel 41 und der Bewegungsschenkel 42 unbeabsichtigt außer Eingriff gelangen können. Darüber hinaus ermöglicht die Montageöffnung 68 eine Einführung des Führungsschlittens 53 in die im Basisschenkel 41 ausgebildete Schlittenführung 54.
Wie aus einer Zusammenschau der 9 und 10 hervorgeht, ist die an ihrem freien Ende mit dem Riegelfortsatz 52 versehene Rastzunge 27 integral im Führungsschlitten 53 ausgebildet.
Wie 8 zeigt, kann der Basisschenkel 41 an zwei einander gegenüberliegenden Längsseiten 69, 70 mit Kupplungselementen 71 ausgebildet sein, die komplementär zu Kupplungselementen 72 ausgebildet sind, welche im Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels integral mit der Schlittenführung 54 ausgebildet sind und insbesondere durch einen an einer Frontseite 110 angeordneten Endabschnitt der Schlittenführung 54 gebildet sind.
Wie in 13 dargestellt, ermöglicht die Kombination der Kupplungselemente 71 und 72 miteinander die Ausbildung einer Kupplungseinrichtung 73, welche eine definierte Übereckanordnung zweier Positionierhilfen 40 ermöglicht, derart, dass die Bewegungsachsen 56 der beiden Positionierhilfen unter einem Anschlusswinkel α zueinander angeordnet sind, der im Fall des in 13 dargestellten Ausführungsbeispiels 90° beträgt. Die in 13 dargestellte Übereckanordnung mit zwei Positionierhilfen 40 ermöglicht insbesondere in dem Fall, dass für eine von mehreren miteinander zu einem Schweißknoten zu verschweißenden Blankdrahtenden 74 von Kabelenden 20 für ein Kabelende 20 eine Zugentlastung oder Dämpfung ausgebildet werden soll, eine wirksame Dämpfungsmaßnahme.
Bezogen auf das in 13 dargestellte Ausführungsbeispiel bedeutet dies, dass die in einem Schweißknotenbereich S auf die Kabelenden 20 in Längsrichtung 75 übertragenen Ultraschallschwingungen beim Übergang auf das um 90° abgewinkelt aus der zweiten Positionierhilfe 40 nach außen abgeführte Kabelende 20 gedämpft werden, so dass insbesondere ein bereits mit einer Anschlusseinrichtung verbundenes Blankdrahtende 76 des unter 90° abgezweigten Kabelendes 20 nur noch in einem geringeren Ausmaß mit den für die Kabelverbindung mit der Anschlusseinrichtung besonders schädlichen Längsschwingungen beaufschlagt wird.
14 zeigt eine alternative Anordnung, wobei im Fall des dargestellten Ausführungsbeispiels nicht eine zweite Positionierhilfe 40 mit einer ersten Positionierhilfe 40 über Eck angeordnet und über die Kupplungseinrichtung 73 angeschlossen wird, sondern anstatt der zweiten Positionierhilfe 40 eine Dämpfungseinrichtung 77 vorgesehen ist, die, wie insbesondere 15 zeigt, an zumindest einem Ende einer Basis 106 mit einem Kupplungselement 71 versehen ist, das die Ausbildung der Kupplungseinrichtung 73 ermöglicht. Auf der Basis 106 der Dämpfungseinrichtung 77 befindet sich ein mäanderförmig angeordneter Dämpfungsstreifen 78, der beispielsweise aus einem Kunststoff oder auch aus Dünnblechmaterial gebildet sein kann, der längs einer quer zur Bewegungsachse 56 der Positionierhilfe 40 angeordneten Dämpfungsachse 107 eine Vielzahl durch Mäanderbögen ausgebildete Kabelaufnahmen 79 aufweist.
In den 11 und 12 ist in einer weiteren Ausführungsform eine Positionierhilfe 80 dargestellt, die sich von der bereits vorstehend ausführlich erläuterten Positionierhilfe 40 dadurch unterscheidet, dass die Positionierhilfe 80 ergänzend zu den bereits in den Fign. dargestellten und in ihrer Funktion erläuterten Merkmalen einen Blankdrahtanschlag 81 zur Relativpositionierung eines Kabelendquerschnitts 82 gegenüber der Positionierhilfe 80 aufweist. Hierdurch wird es möglich, zwischen einer an dem Basisschenkel 41 der Positionierhilfe 80 ausgebildeten Anschlageinrichtung 83 und dem an einer Anschlagfläche 84 des Blankdrahtanschlags 81 anliegenden Kabelendquerschnitt 82 einen definierten Kabelüberstand k einzustellen, mit dem das Kabelende 20 über die Positionierhilfe 80 hinausragt. Somit ist bei einer entsprechend der Darstellung in 2 erfolgten Relativpositionierung der Positionierhilfe 80 mit der Anschlageinrichtung 83 gegen den an der Ultraschall-Schweißeinrichtung 30 ausgebildeten Gegenanschlag 37 genau definiert, mit welcher Länge 1 das Blankdrahtende 74 in den Verdichtungsraum hineinragt.
Der in den 11 und 12 dargestellte Blankdrahtanschlag 81 weist einen Ausleger 85 auf, der zur Einstellung des Abstands der Anschlagfläche 84 gegenüber der Anschlageinrichtung 83 längs einer Bewegungsachse 86, die quer zur Bewegungsachse 56 des Bewegungsschenkels 42 verläuft, in einer am Basisschenkel 41 unterhalb der Schlittenführung 54 ausgebildeten Auslegerführung 87 geführt ist.
Vor der Positionierung der Positionierhilfe 40 an der Ultraschall-Schweißvorrichtung 30 kann der Blankdrahtanschlag 81 entfernt werden; beispielsweise durch Entfernung des Auslegers 85 aus der Auslegerführung 87.
In den 16 bis 18 ist eine Handhabungsvorrichtung 90 für eine Positionierhilfe 40 dargestellt, wobei die Handhabungsvorrichtung 90 eine Magazineinrichtung 91 zur Aufnahme einer Mehrzahl von Positionierhilfen 40, eine nicht näher dargestellte Fördereinrichtung zur Förderung einer Positionierhilfe 40 aus der Magazineinrichtung 91 in eine oberhalb der Magazineinrichtung 91 vorgesehene Verriegelungsposition VP sowie eine Betätigungseinrichtung 93 zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung 48 (6) der Positionierhilfe 40 aufweist. Die Handhabungsvorrichtung 90 weist am oberen Ende der Magazineinrichtung 91 eine auf einer Förderachse 94 der Magazineinrichtung 91 ausgebildete Ausgabeöffnung 95 (17) auf, wobei zur Definition der Verriegelungsposition VP der Positionierhilfe 40 an der Ausgabeöffnung 95 am Ende der Förderachse 94 ein hier durch zwei elastische Rastzungen ausgebildeter Positionsanschlag 97 vorgesehen ist. Durch den Positionsanschlag 97 ist die Anordnung der Positionierhilfe 40 in der Verriegelungsposition definiert, derart, dass die Bewegungsachse 56 der Positionierhilfe 40 parallel zu einer Bewegungsachse 98 der Betätigungseinrichtung 93 ist.
In der in 16 dargestellten Verriegelungsposition der Positionierhilfe 40 in der Ausgabeöffnung 95 kann durch Betätigung eines gegenüberliegend einer nach Art eines Pistolengriffs ausgeführten Haltegriffs 99 angeordneten Abzugshebels 100 die Betätigungseinrichtung 93 ausgelöst werden, derart, dass ein auf der Bewegungsachse 98 angeordneter Verriegelungskolben 101 seitlich in den Bereich der Ausgabeöffnung 95 einfährt und dabei den Bewegungsschenkel 42 längs der Bewegungsachse 56 der Positionierhilfe 40 gegen den Basisschenkel 41 bewegt, um ein oder mehrere Kabelenden in der Kabelaufnahme 47 (3), wie vorstehend bereits ausführlich beschrieben, geklemmt aufzunehmen.
Um ein Einführen von einem oder mehreren Kabelenden 20 in die Kabelaufnahme 47 der Positionierhilfe zu vereinfachen, ist im vorliegenden Fall an der Handhabungsvorrichtung 90 im Bereich der Ausgabeöffnung 95 eine hier trichterförmig ausgebildete Einführhilfe 102 vorgesehen. Die Einführhilfe 102 kann dabei insbesondere auch mit dem Verriegelungskolben 101 bewegungsgekoppelt sein, so dass sich bei geklemmter Aufnahme der Kabelenden 20 in der Kabelaufnahme 47 eine geradlinige Ausrichtung durch die Einführhilfe 102 in die Kabelaufnahme 47 eingeführten Kabelenden 20 einstellt.
Weiterhin kann, wie insbesondere 18 zeigt, die Handhabungsvorrichtung 90 mit einem Blankdrahtanschlag 103 versehen sein. Zur Änderung bzw. Einstellung des Abstands k einer Anschlagfläche 108 des Blankdrahtanschlags 103 ist der Blankdrahtanschlag 103 mit einem Ausleger 104 versehen, der längs einer Bewegungsachse 105 verschiebbar ist, die sowohl quer zur Bewegungsachse 98 der Betätigungseinrichtung 93 als auch quer zur Förderachse 94 der Magazineinrichtung 91 verläuft (17).
Abweichend von der Darstellung der Positionierhilfe 10 in den 1 und 2 kann natürlich auch die Positionierhilfe 10 mit einem Blankdrahtanschlag und gegebenenfalls zusätzlich mit einer Einführhilfe versehen sein. Auch kann die mit einem Blankdraht versehene, insbesondere in den 11 und 12 dargestellte Positionierhilfe 80 zusätzlich mit einer Einführhilfe ausgestattet sein.

Claims

Positionierhilfe (10, 40, 80) zur Relativpositionierung eines an einem Kabelende (20) ausgebildeten Blankdrahtendes (19, 74) gegenüber einem Verdichtungsraum (31) einer Ultraschall-Schweißvorrichtung (30), wobei die Positionierhilfe (10, 40, 80) eine Kabelaufnahme (21, 47) mit zwei gegeneinander verstellbaren Klemmschenkeln (12, 13, 41, 42) zur klemmenden Aufnahme von zumindest einem Kabelende (20) in einer gegenüber der Positionierhilfe definierten Relativanordnung, eine Verriegelungseinrichtung (16, 48) zur Verriegelung der Klemmschenkel (12, 13, 41, 42) in einer Verriegelungskonfiguration und eine Anschlageinrichtung (23, 83) zur Positionierung der Positionierhilfe gegen einen im Abstand a zu dem Verdichtungsraum (31) an der Ultraschall-Schweißvorrichtung angeordneten Gegenanschlag (37) aufweist.
Positionierhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschenkel (12, 13) zur Ausbildung der Kabelaufnahme gegeneinander verschwenkbar sind.
Positionierhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Verriegelungseinrichtung (16) an einem mit dem ersten Klemmschenkel (12) verbundenen Federschenkel (92) ein erstes Verriegelungselement (14) und am zweiten Klemmschenkel (13) ein zweites Verriegelungselement (15) vorgesehen ist, das starr an den zweiten Klemmschenkel (13) angeschlossen ist.
Positionierhilfe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste mit dem Federschenkel (92) versehene Klemmschenkel (12) zur Ausbildung der Anschlageinrichtung (23) dient.
Positionierhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmschenkel zur Ausbildung der Kabelaufnahme gegeneinander verschiebbar sind.
Positionierhilfe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klemmschenkel als Basisschenkel (41) ausgebildet ist, der eine Führung für den gegenüber dem Basisklemmschenkel (41) verschiebbaren, als Bewegungsschenkel (42) ausgebildeten zweiten Klemmschenkel aufweist.
Positionierhilfe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisschenkel (41) als Anschlageinrichtung (83) ausgebildet ist.
Positionierhilfe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisschenkel (41) und der Bewegungsschenkel (42) jeweils eine Klemmbackeneinrichtung (43, 44) mit in Verschieberichtung einander gegenüberliegenden V-förmigen Aufnahmeöffnungen (45, 46) aufweisen, derart, dass in einer Schließstellung der Klemmbackeneinrichtungen (43, 44) eine Klemmbacke (65) der einen Klemmbackeneinrichtung (44) in einen zwischen zwei gegenüberliegenden Klemmbacken (62, 63) der anderen Klemmbackeneinrichtung (43) ausgebildeten Zwischenraum (64) eingreift.
Positionierhilfe nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der Verriegelungseinrichtung (48) an einem am Bewegungsschenkel (42) ausgebildeten Führungsschlitten (53), der in einer am Basisschenkel (41) ausgebildeten Schlittenführung (54) aufgenommen ist, eine elastisch federnde Rastzunge (27) ausgebildet ist, die mit einem Riegelfortsatz (52) in eine am Basisschenkel (41) ausgebildete Verzahnungsstrecke (55) eingreift.
Positionierhilfe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastzunge (27) auf ihrer Unterseite (58) mit einem die Unterseite (58) des Basisschenkels (41) durchdringenden Betätigungsfortsatz (59) versehen ist, der in einem der Unterseite (58) des Basisschenkels (41) ausgebildeten Führungsschlitz (57) geführt ist, der gegenüberliegend der Verzahnungsstrecke (55) in der Schlittenführung (54) ausgebildet ist.
Positionierhilfe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisschenkel (41) benachbart der Schlittenführung (54) eine Montageöffnung (66) aufweist, die zur Einführung der Klemmbackeneinrichtung (44) des Bewegungsschenkels (42) in den Basisschenkel (41) dient.
Positionierhilfe nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisschenkel (41) ein erstes Kupplungselement (72) auf einer quer zur Bewegungsachse (56) der Positionierhilfe (40) angeordneten Frontseite und ein zweites Kupplungselement (71) auf einer parallel zur Bewegungsachse (56) angeordneten Längsseite (69, 70) aufweist, wobei das erste und zweite Kupplungselement zur Ausbildung einer Kupplungseinrichtung (73) zwischen einer ersten Positionierhilfe (40) und einer zweiten Positionierhilfe (40) oder einer Dämpfungseinrichtung (77) komplementär zueinander ausgebildet sind.
Positionierhilfe nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an die Positionierhilfe (40) mittels der Kupplungseinrichtung (73) eine zweite Positionierhilfe (40) angeschlossen ist, derart, dass die Bewegungsachsen (56) der Positionierhilfen (40) unter einem Anschlusswinkel α zueinander angeordnet sind.
Positionierhilfe nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass an die Positionierhilfe (40) eine Dämpfungseinrichtung (77) angeschlossen ist, derart, dass ein komplementär zu dem an der Längsseite (69, 70) der Positionierhilfe ausgebildetes und einer Basis (106) der Dämpfungseinrichtung abgeordnetes Kupplungselement (71) mit dem Kupplungselement (72) der Positionierhilfe eine Kupplungseinrichtung (73) ausbildet.
Positionierhilfe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungseinrichtung (77) ein auf der Basis (106) angeordnetes, aus einem mäanderförmig angeordneten Dämpfungsstreifen (78) gebildetes Dämpfungsglied aufweist, das längs einer quer zur Bewegungsachse (56) der Positionierhilfe angeordneten Dämpferachse (107) eine Vielzahl durch Mäanderbögen ausgebildete Kabelaufnahmen (79) aufweist.
Positionierhilfe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierhilfe (80) mit einem Blankdrahtanschlag (81) zur Relativpositionierung eines Kabelendquerschnitts (82) gegenüber der Positionierhilfe versehen ist.
Positionierhilfe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Blankdrahtanschlag (81) eine benachbart der Kabelaufnahme (47) am Ende eines Auslegers (85) angeordnete Anschlagfläche (84) aufweist, wobei der Ausleger zur Einstellung des Abstands der Anschlagfläche gegenüber der Kabelaufnahme (47) längs einer Bewegungsachse (86), die quer zu Bewegungsachse (56) der Verriegelungseinrichtung (48) verläuft, verschiebbar ist.
Positionierhilfe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger (85) in einer am Basisschenkel (41) unterhalb der Schlittenführung (54) der Verriegelungseinrichtung (48) ausgebildeten Auslegerführung (87) mit einer quer zur Bewegungsachse (56) der Verriegelungseinrichtung verlaufenden Bewegungsachse (86) geführt ist.
Positionierhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, gekennzeichnet durch eine von der Ultraschall-Schweißvorrichtung (30) erkennbare Kennung zur Auslösung des Schweißvorgangs.
Positionierhilfe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kennung auf einem Chip eines RFID-Transponders hinterlegt ist.
Verwendung der Positionierhilfe (10, 40, 80) nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche als Manipulationsgegenstand eines Manipulators zur Positionierung der Blankdrahtenden (19) im Verdichtungsraum (31) der Ultraschall-Schweißvorrichtung (30).
Handhabungsvorrichtung (90) für eine Positionierhilfe (40) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Handhabungsvorrichtung eine Magazineinrichtung (91) zur Aufnahme einer Mehrzahl von Positionierhilfen, eine Fördereinrichtung zur Förderung einer Positionierhilfe aus der Magazineinrichtung (91) in eine Verriegelungsposition VP und eine Betätigungseinrichtung (93) zur Betätigung der Verriegelungseinrichtung (48) der in der Verriegelungsposition VP angeordneten Positionierhilfe aufweist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zur Definition der Verriegelungsposition VP an einer Ausgabeöffnung (95) der Magazineinrichtung (91) am Ende einer Förderachse (94) eine Positionsanschlag (97) vorgesehen ist, derart, dass bei Anordnung der Positionierhilfe (40) in der Verriegelungsposition VP die Bewegungsachse (56) der Positionierhilfe parallel zu einer Bewegungsachse (98) der Betätigungseinrichtung (93) ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass an der Handhabungseinrichtung ein Blankdrahtanschlag (103) zur Relativpositionierung eines Kabelendquerschnitts (82) gegenüber der Positionierhilfe (40) ausgebildet ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Blankdrahtanschlag (103) eine an der Ausgabeöffnung (95) der Magazineinrichtung (91) am Ende eines Auslegers (104) angeordnete Anschlagfläche (108) aufweist, wobei der Ausleger zur Einstellung des Abstands k der Anschlagfläche gegenüber der Ausgabeöffnung längs einer Bewegungsachse (105), die sowohl quer zu Bewegungsachse (98) der Betätigungseinrichtung (93) als auch quer zur Förderachse (94) der Magazineinrichtung (91) verläuft, verschiebbar ist.
Handhabungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungsvorrichtung (90) mit einer Einführhilfe (102) zur Einführung von zumindest einem Kabelende (20) in die von der Positionierhilfe (40) gebildeten Kabelaufnahme (47) versehen ist.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfe (102) trichterartig ausgebildet ist mit einer auf die Kabelaufnahme (47) ausgerichteten Zuführöffnung.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführhilfe (102) mit einem auf den Bewegungsschenkel (42) der Positionierhilfe (40) wirkenden Betätigungselement (101) der Betätigungseinrichtung (93) bewegungsgekoppelt ist, derart, dass die Einführhilfe (102) zusammen mit dem Betätigungselement (101) längs der Bewegungsachse (98) der Betätigungseinrichtung (93) bewegt wird.