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Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung und ein Verfahren zum automatisierten Montieren und Einstecken einer Leitung in einen Steckverbinder.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Verfahren zum automatisierten Montieren oder Einstecken von Kontaktelementen in Kontaktkammern eines Kontaktträgers bekannt. In den Kontaktträger bzw. in die Kontaktkammern des Kontaktträgers müssen zumeist eine Vielzahl von Kontaktelementen eingesteckt werden, die dicht aneinander angeordnet sind.
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Durch die dichte Anordnung der Kontaktelemente und der mit ihnen verbundenen Adern in dem Kontaktträger bzw. durch die dichte Anordnung der Kontaktkammern in dem Kontaktträger, in welche jeweils ein Kontaktelement eingesteckt wird, ist es in der Praxis jedoch oft nicht möglich ein automatisiertes Montieren oder Einstecken zu realisieren. Sind die Kontaktkammern nah aneinander angeordnet, wie es bei einer großen Anzahl von einzusteckenden Kontaktelementen zwangsläufig der Fall ist, berührt ein Greifer, der unmittelbar das Kontaktelement greift, beim Einstecken eines Kontaktelements in eine Kontaktkammer umliegende Adern bzw. deren Kontaktelemente und verschiebt oder deformiert diese, sodass nicht ausgeschlossen werden kann, dass ein bereits eingestecktes Kontaktelement herausgezogen oder deformiert wird.
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Hinzukommt, dass oft nicht nur einzelne Kontaktelemente, sondern mehrere mit jeweils einer Ader verbundene Kontaktelemente gleichzeitig montiert werden sollen, da die Adern zu einer Leitung gehören. Problematisch ist hierbei, dass die Adern bzw. die zugehörigen Kontaktelemente nicht einzeln gesteckt werden können, da es nicht oder nur sehr aufwändig möglich ist, ein zweites Kontaktelement einer zweiten Ader nach dem Einstecken eines ersten Kontaktelements einer ersten Ader sicher zu Greifen und Einzustecken. Die Kontaktelemente von Adern einer Leitung müssen daher zumeist gemeinsam Eingesteckt werden. Werden die Kontaktelemente dazu nicht unmittelbar gegriffen, sondern beispielsweise an der zugehörigen jedoch flexiblen Ader, können sich die Orientierungen und Lagen der Kontaktelemente der Adern zueinander verändern, sodass die Kontaktelemente nicht mehr unmittelbar geführt sind und nicht mehr zwangsweise parallel zueinander oder parallel zu der Steckrichtung, entlang derer sie in die Kontaktkammern eingesteckt werden, liegen. Sind die Kontaktelemente nicht mehr zueinander bzw. zu der Steckrichtung ausgerichtet, sind sie dadurch nicht mehr in die zugehörigen Kontaktkammern einsteckbar, da diese sich parallel zu der Steckrichtung erstrecken.
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Hinzukommt, dass die Kontaktelemente von den im Stand der Technik bekannten Greifern oft nicht in ihre Endmontageposition, in welcher die Kontaktelemente mit Gegenkontaktelementen in den Kontaktkammern kontaktiert sind, geschoben werden können, da die Greifer beim Bewegen der Kontaktelemente an dem Kontaktträger anstoßen würden.
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Die im Stand der Technik bekannten Greifvorrichtungen und zugehörigen Verfahren sind daher ungeeignet mehrere Kontaktelemente und insbesondere mehrere Kontaktelemente von Adern einer Leitung in einen Kontaktträger einzustecken und mit den Gegenkontaktelementen zu kontaktieren.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung vorbesagte Nachteile zu überwinden und eine Montagevorrichtung sowie ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ein automatisiertes Montieren und Einstecken einer Leitung in einen Steckverbinder prozesssicher gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine Montagevorrichtung zum automatisierten Montieren und Einstecken einer Leitung in einen Steckverbinder, die eine erste Manipulatoreinheit und eine zweite Manipulatoreinheit aufweist, die jeweils zum Greifen und Führen der Leitung ausgebildet sind, wobei eine optische Erkennungsvorrichtung vorgesehen ist, die zur Positions- und Ausrichtungsbestimmung der Leitung ausgebildet ist, wobei die erste Manipulatoreinheit zur Vorpositionierung der Leitung ausgebildet ist und wobei die zweite Manipulatoreinheit zur Ausrichtung und zum Einstecken der vorpositionierten Leitung ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das Montieren und Einstecken der Leitung, insbesondere einer Mantelleitung, in den Steckverbinder mittels der beiden Manipulatoreinheiten automatisiert werden. Die relativen Positionen der Leitung, des Steckverbinders und der Manipulatoreinheiten werden durch die optische Erkennungsvorrichtung bestimmt. Dabei ist günstig, dass somit die Bewegungen der jeweiligen Manipulatoreinheiten aufeinander abgestimmt werden können und deshalb die Montage der Leitung in den Steckverbinder durchgeführt werden kann.
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In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die zweite Manipulatoreinheit ausgebildet ist die Leitung zu stauchen. Vorteilhaft an der Stauchung der Leitung ist, dass aufgrund dessen eine ausreichende Länge der Leitung gewährleistet ist, um die Leitung zu führen bzw. in den Steckverbinder einzustecken. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Montageprozess aufgrund einer zu kurzen oder gespannten Leitung nicht oder nur schwierig ausführbar ist.
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Vorzugsweise ist die Montagevorrichtung derart ausgebildet, dass die erste Manipulatoreinheit, die zweite Manipulatoreinheit und die optische Erkennungsvorrichtung entlang einer Linearachse angeordnet sind. Eine Linearachse bringt Vorteile für die Automatisierung der Montagevorrichtung mit sich, da die Bewegungsabläufe der Montagevorrichtung, insbesondere der Manipulatoreinheiten, immer wiederholt werden und entlang der Linearachse verlaufen. Auf diese Weise wird die Komplexität der Montagevorrichtung bzw. der Bewegungsabläufe der entsprechenden Komponenten deutlich reduziert und die Montage effizienter. Insbesondere sind dann im Hinblick auf die gestauchte Leitung, die Bewegungsabläufe in einer Richtung einfacher zu handhaben, gegenüber einer weiteren oder mehrerer weiterer Freiheitsgrade.
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Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der eine dritte Manipulatoreinheit vorgesehen ist, die entsprechend der ersten und/oder zweiten Manipulatoreinheit zur Vorpositionierung der Leitung und/oder zur Ausrichtung und zum Einstecken der vorpositionierten Leitung ausgebildet ist. Dabei ist günstig, dass der Herstellungsprozess beschleunigt wird, da die zusätzliche dritte Manipulatoreinheit Aufgaben der ersten und/oder zweiten Manipulatoreinheit übernehmen kann und folglich weitere Montageschritte parallel ablaufen können.
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In einer alternativen Ausführung der vorliegenden Montagevorrichtung ist ferner vorgesehen, dass die dritte Manipulatoreinheit entlang der Linearachse angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird ferner ein Verfahren zum automatisierten Montieren und Einstecken einer Leitung in einen Stecker mit einer Montagevorrichtung gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, wobei einer, mehrere oder alle nachfolgenden Schritte umfasst sind:
- a. Greifen der Leitung mittels der ersten Manipulatoreinheit,
- a. Führen der Leitung mittels der ersten Manipulatoreinheit unter die optische Erkennungsvorrichtung,
- b. Bestimmen der Position und der Ausrichtung der Leitung an der ersten Manipulatoreinheit,
- c. Führen der Leitung mittels der ersten Manipulatoreinheit zu der zweiten Manipulatoreinheit,
- d. Ausrichten der Leitung mittels der zweiten Manipulatoreinheit entsprechend einer Montagevorposition an der ersten Manipulatoreinheit
- e. Führen der ausgerichteten Leitung zum Stecker mittels der ersten Manipulatoreinheit
- f. Einstecken der Leitung in den Stecker mittels der zweiten Manipulatoreinheit.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird zwischen Schritt f) und Schritt g) ein weiterer Schritt zur Vorpositionierung der Leitung durchgeführt, wobei die zweite Manipulatoreinheit die Leitung zunächst teilweise in den Stecker einsteckt, die erste Manipulatoreinheit anschließend die Leitung weiter in Richtung des Steckers führt und wobei dann die zweite Manipulatoreinheit die Leitung bis zum Verrasten in den Stecker einsteckt.
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Ferner ist eine Ausführung günstig, bei der in Schritt e) die zweite Manipulatoreinheit die Leitung derart an der ersten Manipulatoreinheit ausrichtet, dass die Leitung gestaucht ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Variante ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die dritte Manipulatoreinheit in den Schritten a) bis g) die erste und/oder zweite Manipulatoreinheit unterstützt und/oder die entsprechenden Verfahrensschritte eigenständig durchführt.
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In einer Ausführungsform greift zunächst ein Roboter eine mehradrige Leitung am Mantel und fährt damit vor das Steckergehäuse, in dessen Umgebung ein zweiter Roboter sowie ein 3D-Scanner, der auf Linearachsen angeordnet ist, vorhanden sind. Zunächst wird die Position der Kontakte vermessen und der zweite Roboter greift nacheinander jeweils eine Leitung direkt hinter dem Crimp und orientiert die Kontakte passend zur Kontaktkammeranordnung des jeweiligen Steckers. Dabei muss gegebenenfalls auch eine „Bauchaung“, d.h. die Leitungen sind gestaucht, hergestellt werden, die später als „Überlänge“ bzw. Puffer zur Verfügung steht, wenn die Leitungen einzeln in den Stecker gesteckt werden. Anschließend wird noch einmal die Position mittels des 3D-Scanners vermessen und danach fährt der erste Roboter in Richtung Stecker, an die Position an der die Kontakte durch die Einführschräge der jeweiligen Kontaktkammer in die Kammer gleiten bis auf eine steckerabhängige Tiefe, an der beispielsweise Codiernasen vorhanden sind oder sich die Kammer, wie beispielsweise bei ELA-Varianten, im Stecker stark verjüngt. Dieser Vorgang wird zusätzlich Kraft-Weg überwacht.
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Daraufhin stoppt der erste Roboter und der zweite Roboter greift jede Leitung separat und führt diese unter Zuhilfenahme von Kraft-Positions-gesteuerten Suchalgorithmen, wie insbesondere nach einem veränderlichen Algorithmus zur Realisierung eines spiralförmigen, alternierenden, hin- und herbewegbaren oder anderen Suchpfads, an der Codiernase oder Engstelle vorbei und nutzt dabei die Flexibilität der Leitung und die noch vorhandene Leitungslänge aufgrund der Stauchung bzw. „Bauchung“ aus. Anschließen fährt der erste Roboter nochmal etwas näher an das Steckergehäuse heran und der zweite Roboter steckt abschließend Kraft-Positionsgesteuert alle Kontakte separat bis zum Verrasten in den Steckverbinder ein.
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In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Montagevorrichtung einen dritten Roboter umfasst, um das Verfahren zu beschleunigen, da Verfahrensschritte der Roboter untereinander aufgeteilt werden können.
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Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Montagevorrichtung zum automatisierten Montieren und Einstecken einer Leitung in einen Steckverbinder.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Montagevorrichtung 1 zum automatisierten Montieren und Einstecken einer Leitung 2 in einen Steckverbinder 3 entlang einer Linearachse 7 dargestellt. Die Montagevorrichtung 1 weist eine erste Manipulatoreinheit 4 und eine zweite Manipulatoreinheit 5 auf, die jeweils zum Greifen und Führen der Leitung 2 ausgebildet sind. Ferner ist eine optische Erkennungsvorrichtung 6 vorgesehen, die zur Positions- und Ausrichtungsbestimmung der Leitung 2 ausgebildet ist. Die erste Manipulatoreinheit 4 ist zur Vorpositionierung der Leitung 2 ausgebildet und die zweite Manipulatoreinheit 5 ist zur Ausrichtung und zum Einstecken der vorpositionierten Leitung 2 ausgebildet. Darüber hinaus ist die zweite Manipulatoreinheit 5 ausgebildet die Leitung zu stauchen.
