DE102020110403B4

DE102020110403B4 - Einrichtung zur Handhabung elektrischer Leitungen, System zur Handhabung elektrischer Leitungen bei deren Montage in einer Schaltanlage oder zu einem Kabelbaum und zugehöriges Verfahren

Info

Publication number: DE102020110403B4
Application number: DE102020110403.0A
Authority: DE
Inventors: gleich Patentinhaber Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2023-11-02
Anticipated expiration: 2040-04-17
Also published as: DE102020110403A1

Abstract

Einrichtung (10, 11) zur Handhabung elektrischer Leitungen (1), an oder in denen jeweils wenigstens ein Transponder (3) befestigt ist, umfassend:- einen Bereitstellungsplatz (12) für eine Vielzahl elektrischer Leitungen (1),- einen Roboteraktor (13), welcher ein Fördermittel (18) umfasst,- eine Leseeinrichtung (14) zum kontaktlosen Auslesen von Transpondern (3), und- eine Steuereinheit (15), die dazu eingerichtet ist,- den Roboteraktor (13) zum Aufnehmen einer elektrischen Leitung (1) am Bereitstellungplatz (12),- die Leseeinrichtung (14) zum Auslesen von Transponderdaten aus dem Transponder (3) und- den Roboteraktor (13) zum Bewegen der aufgenommenen Leitung (1) an einen Zielort (16)anzusteuern,wobei das Fördermittel (18) dazu eingerichtet ist, die aufgenommene Leitung (1) entlang ihrer Längsrichtung relativ zur Leseeinrichtung (14) zu bewegen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Handhabung elektrischer Leitungen, ein System zur Handhabung elektrischer Leitungen bei deren Montage in einer Schaltanlage, zu einem Kabelbaum oder zu einem Kabelsatz sowie ein Verfahren zur Handhabung elektrischer Leitungen.
Nach dem Stand der Technik werden elektrische Leitungen im Rahmen der Montage von Schaltanlagen, Kabelbäumen oder Kabelsträngen zumeist manuell montiert. Die elektrischen Leitungen werden dazu in einer Konfektionierungseinrichtung abgelängt, wonach Leitungsenden mit einem Kabelschuh und dergleichen versehen, verschweißt oder verzinnt werden. Die Leitungen werden dann regelmäßig durch ein Druckverfahren zur Angabe ihrer technischen Eigenschaften bedruckt. Danach erfolgt eine Kommissionierung der Leitungen für ein bestimmtes Schaltschrank-, Kabelbaum- oder Kabelsatzprojekt regelmäßig manuell anhand der Beschriftungen. Diese manuelle Kommissionierung ist häufig auch erforderliche, da projekt- bzw. anlagenbezogene Leitungen und Leitungssätze durch mehrere Maschinen mit unterschiedlichen Bearbeitungsmöglichkeiten gefertigt werden müssen, was eine Zusammenführung dieser Leitungen an unterschiedlichen Orten bzw. durch unterschiedliche Maschinen gefertigten Leitungen erforderlich macht.
Das gleiche gilt für die Montage, bei der die kommissionierten Leitungen von einem Werker entnommen werden und anhand ihrer Beschriftung manuell montiert werden. Insbesondere bei Leitungen mit einem kleinen Querschnitt ist die Beschriftung für das menschliche Auge nur sehr schwer zu erkennen, sodass der Kommissionierungs- und Montageprozess schwerfällig und fehleranfällig sind.
DE 10 2007 038 837 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Sortierung von Stückgut von einer ersten Position auf mehrere Zielpositionen. Dazu ist ein Roboter mit Mitteln zur Aufnahme von Stückgut an der ersten Position und zur Umsetzung des Stückguts von der ersten Position zu einer zweiten Position durch eine Steuerung des Roboters vorgesehen. Der Roboter steht in Verbindung mit einer Leseeinrichtung mit einem RFID-Lesegerät und Mitteln zum Einlesen von sich am Stückgut befindenden Identifikationsmitteln. Ferner sind Mittel zum Vorbeiführen von Stückgut an der Leseeinrichtung und Mittel zur Ermittlung einer Zielposition für das jeweilige Stückgut anhand der ausgelesenen Informationen vorgesehen. Die Steuerung des Roboters weist ferner Mittel zur Umsetzung des jeweiligen Stückguts zu der ermittelten Zielposition auf.
WO 2017/005 282 A1 und DE 10 2004 051 594 A1 offenbaren Kabel mit RFID-Transpondern.
DE 10 2017 128 295 A1 offenbart ein Verfahren für die elektrische Verkabelung elektronischer Komponenten im Schaltanlagenbau unter Verwendung eines Roboters.
DE 10 2015 110 755 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Zwischenlagern von einer Mehrzahl von biegeschlaffen Leitungen.
DE 10 2006 028 219 A1 offenbart ein Verfahren zum Ansteuern einer Greifeinrichtung zum Greifen, Handhaben, Manipulieren und/oder Bedienen von Objekten. Die Objekte werden identifiziert. Aus einer Datenbank, in der den Objekten zugeordnete Ansteuerparameter hinterlegt sind, werden die den identifizierten Objekten zugeordneten Ansteuerparameter zur Ansteuerung der Greifeinrichtung entnommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur automatisierten Handhabung einer Vielzahl elektrischer Leitungen im Rahmen eines Kommissionierungs- und/oder Montageprozesses für eine Schaltanlage, einen Kabelbaum oder einen Kabelsatz anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur Handhabung elektrischer Leitungen gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, elektrische Leitungen zu verwenden, an denen jeweils wenigstens ein Transponder befestigt ist und diese Leitung in Abhängigkeit von aus dem Transponder ausgelesenen Transponderdaten mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung zu handhaben. Dazu ist einerseits der Roboteraktor vorgesehen, welcher die aufgenommene elektrische Leitung von einem Bereitstellungsplatz an einen Zielort bewegt und andererseits die Leseeinrichtung, welche die Transponderdaten ausliest. Mittels der Steuereinheit werden diese Komponenten entsprechend angesteuert.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es somit vorteilhafterweise, die elektrischen Leitungen automatisiert zu handhaben und dabei die Transponderdaten auszulesen, die insoweit nach dem Stand der Technik bekannte Beschriftungen der Leitungen ersetzen können. Lesefehler durch das menschliche Auge und daraus resultierende Verwechselungen von Leitungen werden somit effektiv vermieden. Mit anderen Worten sind die elektrischen Leitungen durch den Transponder mit vollständig digital auslesbaren Informationen in Form der Transponderdaten versehen, was eine erhebliche Erhöhung des Automatisierungsgrads bei der Handhabung erlaubt.
Zweckmäßigerweise ist der Roboteraktor Teil eines Mehrachsroboters. Es ist auch zweckmäßig, wenn die Steuereinheit ferner dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor zum Ablegen der aufgenommenen Leitung am Zielort anzusteuern.
Typischerweise umfasst der Transponder einen RFID-Chip. Allgemein kann der Transponder für den LF-, HF- oder UHF-Bereich bestimmt sein. Der Transponder kann dazu ausgebildet sein, in einem der folgenden Frequenzbänder ausgelesen und/oder beschrieben zu werden: 100 kHz, 125 kHz, 134 kHz, 13,56 MHz, 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz, 1800 MHz, 2,4 GHz, 3 GHz oder 4 GHz. Der Transponder kann in herkömmlicher Form oder als Powder-Tag ausgebildet sein.
Alternativ kann der Transponder als lithographisch, beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern), hergestellter Tag ausgebildet sind. Dazu kann der Transponder eine Antenne umfassen, auf welche unverpackte RFID-Chips direkt von einem Wafer mittels einer ACP (anisotropic conductive paste) platziert werden. Besonders kleine Krümmungsradien lassen sich dabei realisieren, wenn der Wafer vor einem pick-and-place-Schritt im Rahmen der Fertigung des Transponders auf 50 µm bis 100 µm verdünnt wird. Zur Verbesserung der Stabilität des Transponders kann der RFID-Chip, insbesondere durch ein Druckverfahren oder durch Laminieren, mit einer Schutzschicht versiegelt sein.
Die Leitung kann eine Querschnittsfläche zwischen 0,25 mm² und 70 mm², insbesondere zwischen 0,25 mm² und 0,5 mm² und/oder zwischen 0,75 mm² und 1,5 mm² zwischen 2,5 und 4 mm² und/oder zwischen 6 mm² und 10 mm² und/oder zwischen 16 und 25 mm² und/oder zwischen 35 und 50 mm², aufweisen. Die Größe des Transponders wird zweckmäßigerweise anhand der Querschnittsfläche der Leitung gewählt.
Es wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung bevorzugt, wenn der Roboteraktor einen Greifer zum Aufnehmen und Halten der Leitung umfasst. Dadurch lässt sich die Leitung präzise am Bereitstellungsplatz aufnehmen und weiter handhaben. Der Greifer kann auch zum gezielten Ablegen der Leitung eingerichtet sein.
Es ist grundsätzlich bei der erfindungsgemäßen Einrichtung möglich, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor zum Aufnehmen einer beliebigen von mehreren Leitungen am Bereitstellungsplatz anzusteuern. Alternativ ist es denkbar, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor zum Selektieren einer der elektrischen Leitungen am Bereitstellungsplatz anzusteuern. Dabei kann ein jeweiliger Transponder der Leitungen am Bereitstellungsplatz ausgelesen und der Roboteraktor in Abhängigkeit der ausgelesenen Transponderdaten zum Aufnehmen der elektrischen Leitung angesteuert werden.
Insbesondere in diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn die Leseeinrichtung in den Roboteraktor integriert ist, um den Transponder vor dem Aufnehmen auszulesen. Die Leseeinrichtung kann aber auch in den Roboteraktor integriert sein, um den Transponder im aufgenommenen Zustand auszulesen.
Alternativ kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sein, dass der Roboteraktor relativ zur Leseeinrichtung bewegbar ist und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor zum Bewegen der Leitungen zur Leseeinrichtung anzusteuern, um die Transponderdaten auszulesen. Dies wird insbesondere bei besonders kleinbauenden Transpondern bevorzugt, bei denen eine verhältnismäßig große Leseeinrichtung verwendet werden muss, um sie wegen der geringen Antennendimension auslesen zu können.
Dadurch, dass der Roboteraktor erfindungsgemäß ein Fördermittel umfasst, welches dazu eingerichtet ist, die aufgenommene Leitung entlang ihrer Längsrichtung relativ zur Leseeinrichtung zu bewegen, kann eine Leitung an einer beliebigen Stelle aufgenommen und so lange bewegt werden, bis sich der befestigte Transponder an einer geeigneten Position zum Auslesen befindet. In bevorzugter Ausgestaltung weist das Fördermittel gegenüberliegend angeordnete Raupenföderer auf, zwischen denen die Leitung bewegbar ist.
In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor zum Bewegen der aufgenommenen Leitung an den Zielort in Abhängigkeit der Transponderdaten anzusteuern. Die ausgelesen Transponderdaten können mithin verwendet werden, um einen Zielort der aufgenommenen Leitung zu ermitteln. Dies ist insbesondere bei der Kommissionierung elektrischer Leitungen zweckmäßig, wenn aus einer Vielzahl von Leitungen gleichen oder ungleichen Typs am Bereitstellungsplatz jeweils einzelne Leitungen unterschiedlichen Zielorten für ein Montageprojekt zuzuführen sind.
Alternativ oder zusätzlich kann bei der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sein, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, anhand der Transponderdaten eine Leitungsposition, insbesondere ein Leitungsende, zu identifizieren und den Roboteraktor zum Ausrichten der Leitungen in Abhängigkeit der identifizierten Leitungsposition anzusteuern. Dazu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass auf der Leitung, beispielsweise an einem jeweiligen Leitungsende und/oder zwischen den Leitungsenden, Transponder angeordnet sind, sodass ein bestimmtes Leitungsende am Zielort bereitgestellt oder eine bestimmte Leitungsposition erkannt werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird es außerdem bevorzugt, wenn die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die für die Ansteuerung des Roboteraktors erforderlichen Informationen den Transponderdaten selbst zu entnehmen. Die Transponderdaten können somit selbst die wesentlichen Informationen digital codiert enthalten. Die Transponderdaten können beispielsweise eine Länge der Leitung und/oder eine Farbe der Ummantelung und/oder einen Querschnitt der Leitung und/oder eine Bauart der Leitung, insbesondere ob eine UL- und/oder eine CE- und/oder eine CCC-Anforderung erfüllt ist, und/oder einen Identifikator, beispielsweise eine Nummer und/oder einen Identifikator, beispielsweise eine Nummer, eines Leitungsendes, und/oder ein Montageort der Leitung und/oder einen Montageort der Leitung und/oder eine Art einer Aderendbehandlung, beispielsweise eine Verzinnung, eine Verdichtung, eine Beschichtung, eine Aderendhülse, ein Kabelschuh oder eine Länge einer endseitigen Abisolierung, beschreiben. Alternativ oder zusätzlich können die Transponderdaten beschreiben, dass die Leitung an einer Position, die auf die Position, an welcher der Transponder befestigt ist, bezogen ist, zu biegen, einzustecken oder zu befestigen, insbesondere zu verschrauben, ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit dazu eingerichtet sein, die für die Ansteuerung des Roboteraktors erforderlichen Informationen anhand der Transponderdaten, insbesondere eines durch die Transponderdaten beschriebenen, vorzugsweise eineindeutigen, Identifikators der Leitung, aus einer Datenbank abzurufen. Die Einrichtung kann dazu, beispielsweise über ein Netzwerk, mit der Datenbank verbunden sein, welche der Einrichtung nach Übermittlung des Identifikators die erforderlichen Informationen zur Ansteuerung des Roboteraktors bereitstellt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn Transponder verwendet werden, die lediglich einen ROM aufweisen und/oder aufgrund ihrer Größe nur schwer mit entsprechend unmittelbar verwendbaren Transponderdaten beschreibbar sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein System zur Handhabung elektrischer Leitungen gemäß Anspruch 9. Sind bei dem erfindungsgemäßen System mehrere Einrichtungen vorgesehen, so können diese auch gemäß den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen unterschiedlich ausgebildet sein.
Das erfindungsgemäße System umfasst bevorzugt eine oder mehrere Konfektionierungseinrichtungen, die dazu eingerichtet sind, die Leitungen abzulängen und mit einem oder mehreren Transpondern zu versehen.
Zur Realisierung eines bevorzugten Kommissionierungsprozesses durch das erfindungsgemäße System kann vorgesehen sein, dass bei der oder einer Einrichtung der Bereitstellungsplatz ein Behälter für eine Vielzahl elektrischer Leitungen ist, wobei als Zielort einer von mehreren weiteren Behältern gewählt wird, in welchen eine jeweilige Leitung in Abhängigkeit der Transponderdaten sortiert wird.
Dabei wird es bevorzugt, wenn das System ferner ein Transportmittel umfasst, welches dazu eingerichtet ist, den oder mehrere Behälter zum Bereitstellungsplatz zu transportieren. Dieses Transportmittel kann insbesondere den Transport von der Konfektionierungseinrichtung und/oder von einem Zulieferpunkt, an dem werksseitig mit Transpondern versehene Leitungen angeliefert werden, zum Bereitstellungsplatz realisieren. Selbstverständlich können im gesamten System weitere Einrichtungen mit jeweils einem Bereitstellungplatz vorgesehen sein, die jeweils von dem Transportmittel anfahrbar sind.
Eine Möglichkeit zur Realisierung einer teilautomatisierten Montage wird bevorzugt realisiert, wenn bei der oder einer Einrichtung der Bereitstellungsplatz ein Behälter für eine Vielzahl elektrischer Leitungen ist, wobei der Zielort ein Übergabeplatz für einen menschlichen Werker ist, an den die elektrische Leitung zur Bestückung der Schaltanlage, des Kabelbaums oder des Kabelsatzes übergeben wird. In vorteilhafter Weiterbildung kann dabei vorgesehen sein, dass das System ferner ein Visualisierungsmittel umfasst, durch welches dem Werker in Abhängigkeit der Transponderdaten ein Anschlusspunkt und/oder eine Anschlussart und/oder ein Anschlusswerkzeug und/oder einen Verkabelungsweg in der Schaltanlage, im Kabelbaum oder im Kabelsatz visualisierbar ist. Das Visualisierungsmittel kann beispielsweise eine Anzeige sein, welche in Abhängigkeit der Transponderdaten den Anschlusspunkt und/oder die Anschlussart und/oder das Anschlusswerkzeug und/oder den Verkabelungsweg für die am Übergabeplatz zur Übernahme durch den Werker bereitgestellte elektrische Leitung anzeigt. Es ist ebenfalls möglich, dass das Visualisierungsmittel ein Augmented-Reality-Mittel ist, welches zur kontaktanalogen Visualisierung für den Werker eingerichtet ist. Das Visualisierungsmittel ist dann bevorzugt brillenartig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann das Visualisierungsmittel einen Bildschirm und/oder ein Smartphone und/oder einen Tablett-PC und/oder eine Smartwatch umfassen.
Eine vollautomatisierte Montage lässt sich vorteilhafterweise realisieren, wenn bei der oder einer Einrichtung der Bereitstellungsplatz ein Behälter für die Vielzahl elektrischer Leitungen ist, wobei der Zielort ein Bestückungswerkzeug ist, welches dazu eingerichtet ist, die Leitung in Abhängigkeit der Transponderinformation an einem Anschlusspunkt in der Schaltanlage, im Kabelbaum oder im Kabelsatz anzuschließen und/oder in Abhängigkeit der Transponderdaten innerhalb der Schaltanlage, des Kabelbaums oder des Kabelsatzes zu verlegen. Dabei kann eine zusätzliche Leseeinrichtung für das Bestückungswerkzeug vorgesehen sein, mittels welcher über die Leitung verteilte Transponder auslesbar sind, wobei in Abhängigkeit der Transponderdaten der verteilt angeordneten Transponder eine Umlenkung der Leitung durch das Bestückungswerkzeug erfolgt.
Ein durchgängig digitalisiertes System ist insbesondere realisierbar, wenn der Behälter, in welchen die Leitungen sortiert werden, der Behälter ist, aus welchem die Leitungen zum Bestücken der Schaltanlage, des Kabelbaums oder des Kabelsatzes aufgenommen werden, und vorzugsweise ein Transportmittel des Systems vorgesehen ist, welches Transportmittel dazu eingerichtet ist, den Behälter zwischen den Einrichtungen transportieren.
Der Begriff des Transportmittels ist bei beiden zuvor beschriebenen Transportmitteln weit zu verstehen. Es kann sich dabei um manuell bewegbare Transportmittel, wie Rollwägen oder Rollcontainer, handeln. Es kann sich aber auch um ein autonom fahrendes und/oder motorisiertes Transportmittel handeln. Im weitesten Sinne kann das Transportmittel auch zum sehr weiträumigen Transport vorgesehen sein, beispielsweise ein Frachttransportmittel sein, mit welchem kommissionierte Leitungen von einem Zuliefererstandort zu einem Montagestandort an verschiedenen geographischen Orten transportierbar sind. Bei dem oder einem jeweiligen Transportmittel kann ferner vorgesehen sein, dass diese dazu einrichtet sind, die Transponder auszulesen und ein Transportziel anhand der ausgelesenen Transponderdaten zu ermitteln.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Handhabung elektrischer Leitungen nach Anspruch 5.
Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Einrichtung und zum erfindungsgemäßen System lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen, sodass auch mit diesem die zuvor genannten Vorteile erzielt werden können. Insbesondere können Vorgänge, zu den die Steuereinheit eingerichtet ist, einzelne Schritte des Verfahrens bilden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:

1 eine Prinzipskizze einer elektrischen Leitung, an der Transponder befestigt sind;
2 bis 4 jeweils ein Beispiel zur Befestigung des Transponders auf der Leitung;
5 mehrere Beispiele für Transponder;
6 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems mit Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Einrichtungen; und
7 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems mit Ausführungsbeispielen erfindungsgemäßer Einrichtungen.

1 ist eine Prinzipskizze einer elektrischen Leitung 1. Am Äußeren einer Isolierung 2 der Leitung 1 sind über ihre Länge verteilt mehrere Transponder 3 befestigt. Aderenden 4 der Leitung 1 weisen beispielsweise einen Kabelschuh, eine Aderendhülse, eine Verzinnung oder eine Verdichtung auf, um die Leitung 1 an einem Anschlusspunkt zu kontaktieren. In der Nähe der Leitungsenden 4 ist jeweils einer der Transponder 3 befestigt.
2 bis 4 zeigen jeweils eine Prinzipskizze eines Querschnitts der elektrischen Leitung 1 gemäß unterschiedlichen Beispielen. Jede der Leitungen 1 weist einen elektrischen Leiter 5 auf, der von der Isolierung 2 ummantelt ist. Beim Beispiel gemäß 2 ist der Transponder 3 mittels eines adhäsiven Substrats 6 auf dem Äußeren der Isolierung 2 aufgeklebt. Beim Beispiel gemäß 3 ist der Transponder 3 mittels einer Klebeschicht 7 auf dem Äußeren der Isolierung 2 befestigt. Das adhäsive Substrat 6 bzw. die Klebeschicht 7 können auch Wärme- und/oder UV-aktivierbar ausgebildet sein, sodass ihre adhäsive Wirkung erst bei Wärmeeinwirkung bzw. einer Bestrahlung mit UV-Licht eintritt. Beim Beispiel gemäß 4 ist der Transponder 3 innerhalb der Isolierung 2 angeordnet, indem er, beispielweise mittels einer Hohlnadel, in die Isolierung 2 eingebracht wurde. Bei der elektrischen Leitung 1 kann es sich daneben auch um eine mehradrige Leitung mit einer Ummantelung handeln, wobei zwischen der mehradrigen Leitung und der Ummantelung die ein oder mehrere Transponder 3 befestigt sind.
5 zeigt mehrere Beispiele der Transponder 3. Bei dem oben gezeigten Beispiel ist der Transponder 3 mit einer Antennenstruktur auf dem Substrat 6 durch Sputtern aufgebracht. Beim in der Mitte gezeigten Beispiel ist ein Transponder 3 auf einem rechteckigen Substrat 6 angeordnet. Beim unten gezeigten Beispiel sind mehrere Transponder 3 auf einem rechteckigen Substrat angeordnet. Wenn der Transponder unmittelbar auf das Äußere der Isolierung 2 geklebt oder in die Isolierung 2 eingebracht wird, wird in der Regel auf das Substrat 6 verzichtet.
6 ist ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Systems 100 zur Handhabung elektrischer Leitungen 1 bei deren Montage in einer Schaltanlage 101, beispielsweise in einem Schaltschrank.
Das System 100 umfasst zwei Ausführungsbeispiele von Einrichtungen 10, 11 zur Handhabung elektrischer Leitungen 1. Die Einrichtungen 10, 11 umfassen jeweils einen Bereitstellungsplatz 12 für eine Vielzahl elektrischer Leitungen 1, einen Roboteraktor 13, eine Leseeinrichtung 14 zum kontaktlosen Auslesen von Transpondern 3 und eine Steuereinheit 15. Die Steuereinheiten 15 sind jeweils dazu ausgebildet den Roboteraktor 13 zum Aufnehmen einer elektrischen Leitung 1 am Bereitstellungsplatz 12, die Leseeinrichtung 14 zum Auslesen von Transponderdaten aus dem Transponder 3 und den Roboteraktor zum Bewegen der aufgenommenen Leitung 1 an ein Zielort 16 anzusteuern.
Ein jeweiliger Roboteraktor 13 umfasst dabei einen Greifer 17 zum Aufnehmen und Halten der Leitung 1 sowie ein in den Greifer 17 integriertes Fördermittel 18, welches dazu eingerichtet ist, die Leitung 1 einzelnen entlang ihrer Längsrichtung relativ zur Leseeinrichtung 14 zu bewegen. Die Leseeinrichtung 14 ist als vom Roboteraktor 13 separierte Baueinheit ausgebildet, welche die Transponder 3 auslesen kann, wenn der Roboteraktor 13 die Leitung 1 in die Nähe der Leseeinrichtung 14 bringt.
Die Steuereinheiten 15 sind ferner dazu eingerichtet über ein Datennetzwerk 102 mit einer Datenbank 103 des Systems 100 zu kommunizieren.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Systems 100 im Detail beschrieben, was gleichsam ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Handhabung elektrischer Leitungen 1, an denen ein Transponder 3 befestigt ist, illustriert.
Im Allgemeinen wird die Schaltanlage 101 nach Stromlaufplänen und Montageplänen erstellt, welche als Grundlage für die Bestückung, den Aufbau und die Verdrahtung innerhalb und gegebenenfalls auch außerhalb der Schaltanlage 101 dienen. Dadurch werden erforderliche Funktionen, der Bedarf an Komponenten, wie den Leitungen 1, deren Platzierung innerhalb der Schaltanlage, deren Detail- und Leistungsdaten, die erforderliche Größe der Schaltanlage 101, die zu erwartende Erwärmung innerhalb der Schaltanlage 101 sowie die erforderlichen Leitungen 1, deren Farbe, Länge, Zulassung, Querschnitt, Material, Anschlussart und Anschlusspunkt sowie deren Lage bezüglich der Komponenten innerhalb der Schaltanlage 101 digital ermittelt. Aus den Schaltplänen, welche die Verdrahtung der Schaltanlage 101 als elektrisches Netzwerk modellieren, werden anschließend computergestützt Montagepläne erstellt, welche die erforderliche Dimensionierung der Leitungen 1 abhängig von Betriebsmitteln und elektrischen Leistungen, die erforderliche Farbe der Leitung 1, die Erfüllung anzuwendender Vorschriften und Normen (zum Beispiel CE, URL oder CCC), optimale Verlegewege innerhalb der Schaltanlage 101, eine Auslastung und Belegung von Kabelzugsystemen innerhalb der Schaltanlage 101 mit den Leitungen 1 sowie erforderliche Kennzeichnungen der Leitung 1 bzw. der Leitungsenden 4 beschreiben. Eins solcher Montageplan liegt im vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Datenbank 103 vor.
Im vorliegenden Ausgangsbeispiel umfasst das System 100 eine oder mehrere Konfektionierungseinrichtungen 104, welche dazu eingerichtet ist, die Leitungen 1 gemäß den in der Datenbank 103 hinterlegten Vorlagen abzulängen, eine vorgegebene Aderendbehandlung vorzunehmen und die Transponder 3 zu befestigen. Die Transponder 3 weisen dabei einen eineindeutigen Identifikator auf, der während der Konfektionierung durch die Konfektionierungseinrichtung 104 mit Eigenschaften der Leitung 1 registriert und in der Datenbank 103 abgelegt wird. Die derart konfektionierte und identifizierbare elektrischen Leitung 1 wird dann in einem Behälter 19 am Bereitstellungsplatz 12 der ersten Einrichtung 10 bereitgestellt. Dabei kann im Behälter 19 - je nach Konfiguration der Konfektionierungseinrichtung 104 - durchaus eine große Typenvielfalt an Leitungen 1 vorliegen. Es ist aber auch möglich, dass die Leitungen 1 oder ein Teil der Leitungen 1 bereits werksseitig mit Transpondern 3 versehen sind.
Zum Bereitstellen des Behälters 19 am Bereitstellungsplatz 10 der erste Einrichtung 10 ist ein Transportmittel 105a des Systems 100 vorgesehen. Das Transportmittel 105a kann dabei manuell bewegbar sein, insbesondere bei einem kurzen Transportweg, oder ein autonomen fahrendes und/oder angetriebenes Transportmittel sein oder durch ein weiträumiges Frachttransportsystem realisiert sein, welches unterschiedliche Konfektionierungs- und Kommissionierungsstandorte verbindet. Das Transportmittel 105a ist dazu eingerichtet, die Transponderdaten auszulesen und anhand der Transponderdaten und der Datenbank 103 den Bereitstellungsplatz 12 als Transportziel zu ermitteln.
Die Steuereinheit 15 der ersten Einrichtung 10 steuert nunmehr den Roboteraktor 13 dazu an, mittels des Greifer 17 eine beliebiges Leitung 1 aus dem Behälter 19 zu greifen und es durch das Fördermittel 18 an eine definierte Position des Transponders 3 bezüglich des Greifer 17 zu bewegen. Als Nächstes steuert die Steuereinheit 15 den Roboteraktor 13 dazu an, die elektrische Leitung 1 zur Leseeinrichtung 14 zu bewegen. Die Leseeinrichtung 14 liest die den Identifikator umfassenden Transponderdaten aus und stellt ihn der Steuereinheit 15 bereit.
Am Zielort 16 sind mehrere weitere Behälter 20, 20a vorgesehen. Anhand des Identifikators ruft die Steuereinheit 15 aus der Datenbank 103 ab, in welchen Behälter 20, 20a die Leitung 1 zur Kommissionierung der für das Projekt der Montage des Schaltschrank 101 erforderlichen Leitungen 1 gehört. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 15 den Roboteraktor 13 dazu an, die Leitung 1 in dem Behälter 20 abzulegen. Diese Schritte werden wiederholt bis sämtliche zur Bestückung der Schaltanlage 101 erforderlichen Leitungen eigens im Behälter 20 kommissioniert sind.
Das System 100 umfasst ein Transportmittel 105b, welches den so gefüllten Behälter 20 an den Bereitstellungsplatz 12 der zweiten Einrichtung 11 bewegt. Das Transportmittel 105b kann dabei manuell bewegbar sein, insbesondere bei einem kurzen Transportweg, oder ein autonomen fahrendes und/oder angetriebenes Transportmittel sein oder durch ein weiträumiges Frachttransportsystem realisiert sein, welches unterschiedliche Kommissionierungs- und Montagestandorte verbindet.
Am Bereitstellungsplatz 12 der zweiten Einrichtung 11 stehen nunmehr der Behälter 20 und ein weiterer Behälter 20b bereit. Der Behälter 20b kann beispielsweise ebenfalls von der ersten Einrichtung 10, von einer anderen derartigen Einrichtung oder unter Umständen auch von einem Zulieferer bereitgestellt worden sein. Die Steuereinheit 15 der zweiten Einrichtung 11 steuert nunmehr den Roboteraktor 13 zum Aufnehmen einer der am Bereitstellungsplatz 12 bereitgestellten Leitungen 1 an und bewegt die aufgenommene Leitung 1 analog zur ersten Einrichtung 10 zur Leseeinrichtung 14, wo der Transponder 3 der Leitung 1 ausgelesen wird. Anhand der so gewonnenen Transponderdaten, die den Identifikator umfassen, ruft die Steuereinheit 15 der zweiten Einrichtung 11 über das Netzwerk 102 aus der Datenbank 103 Informationen über die Leitung 1 ab und steuert den Roboteraktor 13 dazu an, die Leitung 1 am festen Zielort 16 einem Werker 106 bereitzustellen, wobei durch das Fördermittel 18 die Leitung 1 mit einem bestimmten Leitungsende 4, dessen Position durch den Identifikator beschrieben ist, räumlich ausgerichtet an einem Übergabeplatz für den Werker 106 bereitgestellt wird. Sobald das Leitungsende 4 übergeben wurde, wird der Roboteraktor 13 dazu angesteuert, zum anderen Leitungsende 4 zu verfahren und das andere Leitungsende 4 zu übergeben.
Das System 100 umfasst ferner ein Visualisierungsmittel 107, welches hier eine Augmented-Reality-Brille umfasst. Über den ermittelten Identifikator zeigt das Visualisierungsmittel 107 dem Werker 106 kontaktanalog die Leitung 1 beschreibende Informationen an, wenn der Werker 106 auf den Übergabeplatz blickt. Nimmt der Werker 106 die Leitung 1 am Übergabeplatz entgegen und wendet sich der zu montierenden Schaltanlage 101 zu, so zeigt das Visualisierungsmittel 107 wiederum kontaktanalog einen Anschlusspunkt, eine Anschlussart, ein zu verwendendes Anschlusswerkzeug und einen Verkabelungsweg innerhalb der Schaltanlage 101 an. Dazu steuert die Steuereinheit 15 der zweiten Einrichtung 11 über das Netzwerk 102 das Visualisierungsmittel 107 in Abhängigkeit der ermittelten Transponderdaten und der aus der Datenbank 103 abgerufenen Informationen an. Durch sukzessives Wiederholen dieser Schritte kann die Schaltanlage 101 so aufgebaut werden.
Zusätzlich kann dabei vorgesehen sein, dass das System 100 einen Handschuh für den Werker 106 mit einer integrierten Leseeinrichtung für die Transponder 3 umfasst. Mittels der Leseeinrichtung des Handschuhs können die Transponderdaten aus dem Handschuh ausgelesen werden und das Visualisierungsmittel 107 entsprechend angesteuert werden. Es ist damit möglich zu erkennen, was der Werker 106 aktuell gegriffen hat, und die Montage entsprechend zu visualisieren.
Alternativ oder zusätzlich umfasst das Visualisierungsmittel 107 eine Anzeige, beispielsweise einen Bildschirm, ein Smartphone, einen Tablet-PC 107a oder eine Smartwatch 107b, welche die genannten Daten dem Werker 106 anzeigt, ohne dies mittels Augmented Reality zu tun.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, das im Übrigen einem der zuvor beschriebenen entspricht, sind die für das Kommissionieren der Leitungen 1 mittels der Einrichtung 10 und/oder für das Montieren der Leitungen 1 erforderlichen Informationen vollständig auf dem Transponder gespeichert, so dass auf einen Zugriff auf die Datenbank 103 verzichtet werden kann.
7 ist ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Systems 100 zur Handhabung elektrischer Leitungen 1 bei deren Montage in einer Schaltanlage 101. Gleiche oder gleichwirkende Komponenten sind dabei mit identischen Bezugszeichen versehen. Soweit im Folgenden nichts Abweichendes ausgeführt ist, lassen sich alle Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel auf dieses Ausführungsbeispiel übertragen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 7 ist ein Bestückungswerkzeug 108 anstelle eines Werkers vorgesehen, so dass hier eine vollautomatisierte Bestückung der Schaltanlage 101 realisiert wird. Am hier nicht näher dargestellten Zielort übergibt der Roboteraktor 13 der zweiten Einrichtung 11 die elektrische Leitung 1 dem Bestückungswerkzeug 108, welches von der Steuereinheit 15 über das Netzwerk 102 anhand der Transponderdaten Informationen über den Anschlusspunkt, die Anschlussart, das zu verwendende Anschlusswerkzeug und den Verkabelungsweg für die übergebene Leitung 1 erhält.
Optional weist das Bestückungswerkzeug 108 eine weitere Leseeinrichtung 109 auf, welche dazu eingerichtet ist, Transponderdaten weiterer zwischen den Leitungsenden 4 befestigter Transponder 3 auszulesen. Durch die Befestigungsposition der Transponder erkennt das Bestückungswerkzeug Positionen, an denen die Leitung 1 zur Realisierung des Verkabelungsweges zu biegen bzw. umzulenken ist.
Sämtliche Ausführungen zu den Ausführungsbeispielen des Systems 100 lassen sich analog auf die Montage elektrischer Leitungen 1 zu einem Kabelbaum oder zu einem Kabelsatz übertragen.

Claims

Einrichtung (10, 11) zur Handhabung elektrischer Leitungen (1), an oder in denen jeweils wenigstens ein Transponder (3) befestigt ist, umfassend: - einen Bereitstellungsplatz (12) für eine Vielzahl elektrischer Leitungen (1), - einen Roboteraktor (13), welcher ein Fördermittel (18) umfasst, - eine Leseeinrichtung (14) zum kontaktlosen Auslesen von Transpondern (3), und - eine Steuereinheit (15), die dazu eingerichtet ist, - den Roboteraktor (13) zum Aufnehmen einer elektrischen Leitung (1) am Bereitstellungplatz (12), - die Leseeinrichtung (14) zum Auslesen von Transponderdaten aus dem Transponder (3) und - den Roboteraktor (13) zum Bewegen der aufgenommenen Leitung (1) an einen Zielort (16) anzusteuern, wobei das Fördermittel (18) dazu eingerichtet ist, die aufgenommene Leitung (1) entlang ihrer Längsrichtung relativ zur Leseeinrichtung (14) zu bewegen.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der Roboteraktor (13) einen Greifer (17) zum Aufnehmen und Halten der Leitung (1) umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leseeinrichtung (14) in den Roboteraktor (13) integriert ist, um den Transponder (3) vor dem Aufnehmen auszulesen und/oder den Transponder (3) im aufgenommenen Zustand auszulesen.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Roboteraktor (13) relativ zur Leseeinrichtung (14) bewegbar ist und die Steuereinheit (15) dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor (13) zum Bewegen der Leitung (1) zur Leseeinrichtung (14) anzusteuern, um die Transponderdaten auszulesen.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fördermittel (18) gegenüberliegend angeordnete Raupenförderer aufweist, zwischen denen die Leitung (1) bewegbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, den Roboteraktor (13) zum Bewegen der aufgenommenen Leitung (1) an den Zielort (16) in Abhängigkeit der Transponderdaten anzusteuern.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, anhand der Transponderdaten eine Leitungsposition, insbesondere ein Leitungsende (4), zu identifizieren und den Roboteraktor (13) zum Ausrichten der Leitung (1) in Abhängigkeit der identifizierten Leitungsposition anzusteuern.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinrichtung (15) dazu eingerichtet ist, die für die Ansteuerung des Roboteraktors (13) erforderlichen Informationen - den Transponderdaten selbst zu entnehmen und/oder - anhand der Transponderdaten, insbesondere eines durch die Transponderdaten beschriebenen Identifikators der Leitung (1), aus einer Datenbank (102) abzurufen.
System (100) zur Handhabung elektrischer Leitungen (1) bei deren Montage in einer Schaltanlage (101), zu einem Kabelbaum oder zu einem Kabelsatz, umfassend eine oder mehrere Einrichtungen (10, 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
System nach Anspruch 9 wobei bei der oder einer Einrichtung (10) der Bereitstellungplatz ein Behälter (19) für eine Vielzahl elektrischer Leitungen (1) ist, wobei als Zielort (16) einer von mehreren weiteren Behältern (20) gewählt wird, in welchen eine jeweilige Leitung (1) in Abhängigkeit der Transponderinformation sortiert wird.
System nach Anspruch 9 oder 10, wobei bei der oder einer Einrichtung (11) der Bereitstellungsplatz (12) ein Behälter (20) für die Vielzahl elektrischer Leitungen (1) ist, wobei der Zielort (16) ein Übergabeplatz für einen menschlichen Werker (106) ist, an den die elektrische Leitung (1) zur Bestückung der Schaltanlage (101), des Kabelbaums oder des Kabelsatzes übergeben wird.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend ein Visualisierungsmittel (107), durch welches dem Werker (106) in Abhängigkeit der Transponderdaten ein Anschlusspunkt und/oder eine Anschlussart und/oder ein Anschlusswerkzeug und/oder einen Verkabelungsweg in der Schaltanlage (101), im Kabelbaum oder im Kabelsatz visualisierbar ist.
System nach Anspruch 9 oder 10, wobei bei der oder einer Einrichtung der Bereitstellungsplatz (12) ein Behälter (10) für die Vielzahl elektrischer Leitungen (1) ist, wobei der Zielort ein Bestückungswerkzeug (108) ist, welches dazu eingerichtet ist, die Leitung (1) in Abhängigkeit der Transponderdaten an einem Anschlusspunkt in der Schaltanlage (101), im Kabelbaum oder im Kabelsatz anzuschließen und/oder in Abhängigkeit der Transponderdaten innerhalb der Schaltanlage (101), des Kabelbaums oder des Kabelsatzes zu verlegen.
System nach Anspruch 10 und einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Behälter (20), in welchen die Leitungen (1) sortiert werden, der Behälter (20) ist, aus welchem die Leitungen (1) zum Bestücken der Schaltanlage (101), des Kabelbaums oder des Kabelsatzes aufgenommen werden, und vorzugsweise ein Transportmittel (105b) des Systems (100) vorgesehen ist, welches Transportmittel (105b) dazu eingerichtet ist, den Behälter (20) zwischen den Einrichtungen (10, 11) transportieren.
Verfahren zur Handhabung elektrischer Leitungen (1), an oder in denen ein Transponder (3) befestigt ist, bei der Montage einer Schaltanlage (101), eines Kabelbaums oder eines Kabelsatzes, wobei eine oder mehrerer Einrichtungen (10, 11), umfassend einen Bereitstellungsplatz (12) für eine Vielzahl elektrischer Leitungen (1), einen Roboteraktor (13), welcher ein Fördermittel (18) umfasst, und eine Leseeinrichtung (14), verwendet werden, wobei der Roboteraktor (13) eine elektrische Leitung am Bereitstellungplatz (12) aufnimmt, das Fördermittel (18) die aufgenommene Leitung (1) entlang ihrer Längsrichtung relativ zur Leseeinrichtung (14) bewegt, die Leseeinrichtung (14) Transponderdaten aus dem Transponder (4) ausliest und der Roboteraktor (13) die aufgenommene Leitung an einen Zielort (16) bewegt.