DE3606059A1

DE3606059A1 - Werkzeug zum verlegen und ablaengen von kabeln mit hilfe eines industrieroboters

Info

Publication number: DE3606059A1
Application number: DE19863606059
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Schlaich; Bruno Dipl Ing Frankenhauser; Ernst Dipl Ing Wolf
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1986-02-25
Filing date: 1986-02-25
Publication date: 1987-08-27
Also published as: DE3606059C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Verlegen und Ablängen von Kabeln mit Hilfe eines Industrieroboters, wie es insbesondere zur Montage von Kabelbäumen Verwendung findet.

Das Verlegen von Kabeln erfolgt in der industriellen Produktion zu einem sehr hohen Anteil manuell. Für die Automatisierung des Kabelverlegens existieren weltweit erste Pilotanlagen. Siehe hierzu: Fryatt, Arthur: Roboter übernehmen Kabelbaum-Herstellung, Draht, 33 (1982) 1, S. 21-22; Maskow, Jürgen Dr., IPL-Konzept zur Realisierung und Humanisierung der Produktion, ZwF 78 (1983) 11, S. 514- 517; Scholten, Rolf: Der Drahtzieher heißt Puma, Roboter 3/84, S. 14, 16; N.N.: Portalroboter zum Montieren von Kabelbäumen, wt-Z. ind. Fertig. 74 (1984) Nr. 9, S. 516- 517; Carlisle, B.R.: A robotic wire harnessing system SME Tech.Pap., (1982), S. 1-14, Paper-Nr.: 82-438; Henderson, James A.: The robotic production of electrical wiring harness developing the approach to factory automation 15th Annu. Connectors and Interconnection Technol. Sympos. Proc., Philadelphia, USA, Nov. 1-2 (1982), S. 212-222.

Diese Anlagen erlauben es mit einem Werkzeug nur einen bestimmten Kabeltyp zu verlegen und abzulängen. Die Verar beitung unterschiedlicher Kabelquerschnitte und verschie dener Kabelfarben ist dabei nur durch den Einsatz mehrerer Verlegewerkzeuge möglich, da die einmal verwendeten Kabel nicht automatisch gewechselt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug der eingangs bezeichneten Gattung derart weiterzubilden, daß vollauto matisch und ohne Umrüstaufwand wahlfrei Kabel veschiedener Durchmesser und verschiedener Farben verlegt werden kön nen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Demgemäß besteht das erfindungsgemäße Werkzeug in Kabel vorschubrichtung bzw. Kabelachsrichtung gesehen aus vier aufeinanderfolgenden Modulen: Wechselflansch, Vorschubmo dul für das Kabel, und Verlegefinger. Durch die modulartige Aufbauweise des Werkzeugs ist der Vorteil gegeben, daß in einfacher Weise, je nach Bedarf unter schiedliche Module zu einem Werkzeug zusammengefügt werden können.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist gemäß Anspruch 2 zusätzlich ein Abisoliermodul vorgesehen.

Von besonderem Vorteil ist, daß der Wechselflansch für die vollautomatische Handhabung des Werkzeugs und Ansteuerung aller pneumatischer und elektrischer Funktionselemente mit Hilfe eines Industrieroboters ausgebildet ist. Der Wech selflansch dient somit als Schnittstelle vom Industriero boter zum Werkzeug, so daß vom Industrieroboter bei Bedarf verschiedenartige Werkzeuge gehandhabt werden können. Über den Wechselflansch wird die pneumatische und elektrische Versorgung des Werkzeuges erreicht.

Es ist von Vorteil, wenn im Vorschubmodul zum Vor- und Zurückbewegen des Kabels zwei Vorschubräder angeordnet sind. Dabei kann das erste Vorschubrad ein Antriebsrad und das zweite ein nicht angetriebenes Reibrad sein. Desweite ren kann das Antriebsrad über einen Zahnriemen durch einen Elektromotor angetrieben werden, der über einen Regelkreis angesteuert wird. Zudem kann das Reibrad mit Hilfe eines pneumatischen Zylinders gegen das Antriebsrad angepreßt werden, wodurch das zwischen den beiden Rädern hindurch laufende Kabel bewegt wird, oder für eine Bewegung durch den Industrieroboter freigegeben werden kann. Durch den Antrieb des Elektromotors über einen Regelkreis kann jeder Zeit der Vorschub exakt vorgegeben und kontrolliert wer den.

Weiter ist von Vorteil, wenn das Ablängmodul zwei im Verhältnis zum Kabel gegenüberliegende, pneumatisch betä tigte Abläng-Schneiden aufweist. Damit kann ein Kabel an definierter Stelle abgeschnitten werden.

Von Vorteil ist auch, wenn zum Zerschneiden der Kabel schutzhülle, gefolgt vom Abziehen der Schutzhülle durch Zurückziehen des Kabels durch den Elektromotor, das Abiso liermodul zwei senkrecht zum Kabel definiert über Pneuma tikzylinder positionierbare Schneiden aufweist. Das Zu rückziehen des Kabels geschieht definiert durch Messung der Verfahrwege. Positiv wirkt sich dabei aus, wenn eine Verstellung der Schneiden gegeben ist, die es ermöglicht, sowohl verschiedene Kabeldurchmesser als auch verschiedene Werkstoffe (weich bis hart) abzuisolieren. Durch gleiche Schnittstellen ist das Abisoliermodul jederzeit mit den anderen Modulen kombinierbar. In Kombination mit anderen Werkzeugen (Lötwerkzeuge) ist es möglich, automatisch Kabel abzuisolieren, in eine definierte Position zu brin gen und mit verschiedenen Werkzeugen an einem Werkstück zu befestigen (Löten, Ankrimpen von Kontakten usw.).

Um ein Verklemmen von abisolierten Kunststoffschutzhüllen zu vermeiden, ist von Vorteil, wenn eine Ausstoßvorrich tung (mit Pneumatikzylinder) integriert ist.

Das Abisoliermodul ist erfindungsgemäß mit anderen Werk zeugen kombinierbar. Außerdem ist es möglich, das Werkzeug auch selbständig als Abisolierwerkzeug in Verbindung mit anderen Modulen einzusetzen (Verlegemodul). Die Schneiden des Abisolierwerkzeuges haben eine definierte geometrische Form.

Auch ist erfindungsgemäß vorteilhaft, wenn der Verlegefin ger die Form eines sich zum Ausgang hin verjüngenden Rohrs aufweist und in Kabel-Vorschubrichtung (Z-Richtung) nach giebig gelagert ausgebildet ist. Durch die Ausbildung des Verlegefingers als sich verjüngendes Rohr kann das Kabel exakt an vorbestimmter Stelle verlegt werden. Durch die Nachgiebigkeit des Verlegefingers in Z-Richtung wird ein sehr vorteilhafter Schutz vor Beschädigungen und ein Toleranzausgleich erzielt.

Des weiteren kann erfindungsgemäß sowohl der Eintritts punkt des Kabels in das Vorschubmodul als auch die Spitze des Verlegefingers aus einem Kunststoffmaterial mit gerin gem Reibwert gefertigt sein. Damit wird sichergestellt, daß die Kraft, die auf den Industrieroboter beim Verlegen des Kabels wirkt, minimiert wird.

Des weiteren ist vorteilhaft, wenn die Führung des Kabels im Werkzeug in einem Rohr vorgenommen wird, so daß ausge hend vom Maximaldurchmesser des Rohrs alle Kabel mit einem kleineren Durchmesser ohne Umrüstaufwand verarbeitet werden können.

Einsatzgebiet des Werkzeuges ist hauptsächlich die Kabel baummontage und die Verdrahtung von Maschinen, Bauteilen usw. Mit dem Werkzeug ist es möglich, einen Draht sowohl an eine bestimmte Stelle z.B. zum Verlöten zu positionie ren als auch Drähte bzw. Kabel zu verlegen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, deren einzige Figur ein Werkzeug mit fünf Modulen zeigt.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Werkzeug schema tisch, in teilweisem Schnitt, dargestellt. Es ist zu erkennen, daß das erfindungsgemäße Werkzeug in Z-Richtung aus fünf Modulen, nämlich einem Wechselflansch 1, einem Vorschubmodul 2 für ein Kabel 6, einem Ablängmodul 3, einem Abisoliermodul 4 und einem Verlegefinger 5 zusammengesetzt ist. Der Wechselflansch 1 dient als Schnittstelle zum nicht dargestellten Industrieroboter.

Das Vorschubmodul 2 weist einen Kabel-Eintritt 7 auf, der in ein Rohr 8 mündet. Dem Vorschubmodul 2 sind im Verhält nis zum Kabel sich gegenüberliegend zwei Vorschubräder, namlich ein Antriebsrad 9 und ein Reibrad 10 angeordnet.

Das Vorschubrad 9 wird über einen Zahnriemen 11 von einem Elektromotor 12 angetrieben. Das Reibrad 10 ist an einem Schwenk-Element 15 angeordnet und wird über einen Stößel 14 eines pneumatischen Zylinders 13 in Richtung auf das Antriebsrad 9 hin bewegt oder von diesem zurückgezogen. Es ist selbstverständlich, daß das Reibrad 10 auch auf einem Schlitten-Bewegelement angeordnet sein kann.

Das Ablängmodul 3 weist zwei im Verhältnis zum Kabel 6 gegenüberliegende, zusammenwirkende Ablängschneiden 16 und 17 auf. Die Schneiden 16 und 17 sind jeweils auf einem pneumatischen Zylinder 18 bzw. 19 angeordnet bzw. werden von diesem betätigt.

Der Abisoliermodul 4 besteht aus zwei gegenüberliegenden, mit Hilfe von Pneumatikzylindern 20, 21 betätigten Schnei den 22, 23. Diese können auf definiertes Maß zusammenge fahren werden. Nach Abschneiden der Kabelhülle durch die Schneiden 22, 23 wird das Kabel 6 durch den Elektromotor (12) zurückgefahren und dadurch das Kabel 6 abisoliert.

Der Verlegefinger 5 ist als Finger-Rohr 26 ausgebildet, das einerseits einen Flansch 28 und andererseits eine Spitze 27 aufweist. An der Flanschseite sind zum Abiso liermodul 4 hin mindestens eine, vorzugsweise jedoch mehrere Druckfedern 24 angeordnet, die auf Führungsstiften 25 geführt sind.

Im folgenden wird die Funktionsweise des Werkzeugs anhand der Funktionsschritte näher erläutert:

- Ausgangslage: Ein Kabel 6 wird von Hand in Werkzeug eingelegt.
- Durch Betätigen des Vorschubmoduls 2 wird das Kabel 6 in das Ablängmodul 3 eingefahren. Anschließend wird nach Betätigung des Ablängmoduls 3 die Lage des Kabelendes exakt definiert. Das abgelängte Kabel 6 fällt nach unten durch den Verlegefinger 5 aus dem Werkzeug heraus.
- Anschließend wird über den Gleichstrommotor 12 und die damit verbundene Motorsteuerung (Wegmessung) das Kabel 6 ein definiertes Stück in die Isoliereinrichtung 4 einge fahren.
- Die Pneumatikzylinder 20, 21 fahren zwei Schneiden 22, 23 auf einen definierten Abstand zusammen. Dadurch wird die Schutzhülle des Kabels 6 zertrennt.
- Mit Hilfe des Antriebsmotors 12 wird das Kabel 6 abiso liert. Dabei wird das Kabel 6 ein definiertes Stück zurückgezogen und damit die Schutzhülle abgezogen.
- Die abisolierte Kunststoffhülle wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Zylinder mit angebauter Schubstange durch ein Fenster ausgestoßen (Ausstoßvor richtung).
Durch den Gleichstrommotor 12 wird das Kabelende jetzt definiert durch den Verlegefinger 5 in eine vorgegebene Position gebracht.
- Der Industrieroboter verfährt nun gemäß der vorprogram mierten Bahn. An seinem durch die Programmierung vorge gebenen Haltepunkt wird das Verlegewerkzeug positio niert.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels beschrieben worden. Innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschie densten Modifikationen möglich: beispielsweise ist es möglich, auf das Abisoliermodul zu verzichten.

Claims

1. Werkzeug zum Verlegen und Ablängen von Kabeln mit Hilfe eines Industrieroboters, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in Kabelvorschub richtung gesehen aus vier aufeinanderfolgenden Modulen: Wechselflansch (1), Vorschubmodul (2), Ablängmodul (3), und Verlegefinger (5) zusammengesetzt ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug zusätzlich ein Abisoliermodul (4) aufweist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselflansch (1) für die vollautomatische Handhabung des Werkzeugs und Ansteuerung aller Funktionselemente mit Hilfe eines Industrieroboters ausgebildet ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Vorschubmodul (2) zum Vor und Zurückbewegen des Kabels (6) zwei Vorschubräder (9,10) angeordnet sind.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Vorschubrad ein Antriebsrad (9) und das zweite Vorschubrad ein nichtange triebenes Reibrad (10) ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (9) über einen Zahnriemen (11) durch einen Elektromotor (12), der über einen Regelkreis angesteuert wird, antreibbar ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reibrad (10) mit Hilfe eines pneumatischen Zylinders (13, 14) gegen das Antriebs rad (9) anpreßbar oder von diesem abhebbar angeordnet ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablängmodul (3) zwei im Verhältnis zum Kabel (6) gegenüberliegende, pneumatisch betätigte Abläng-Schneiden (16, 17) aufweist.

9. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abisoliermodul (4) zum Zerschneiden der Kabelschutzhüllen, gefolgt vom Abziehen der Schutzhülle durch Zurückziehen des Kabels (6) durch den Elektromotor (12), zwei senkrecht zum Kabel (6) defi niert über Pneumatikzylinder (20, 21) positionierbares Schneiden (22, 23) aufweist.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abisolieren sowohl ver schiedener Kabeldurchmesser, als auch verschieden harter Werkstoffe, die Schneiden (22, 23) zum Kabel (6) hin ver stellbar angeordnet sind.

11. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verhindern des Verklemmens von abisolierten Kunststoffschutzhüllen, am Abisoliermodul (4) eine Ausstoßvorrichtung mit Ausschubzylinder vorgesehen ist.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verlegefinger (5) die Form eines sich zum Ausgang hin verjüngenden Rohrs (26) auf weist und daß der Verlegefinger (5) in Kabel-Vorschubrich tung nachgiegig gelagert ausgebildet ist.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur nachgiebigen Lagerung des Vorschubfingers (5) mindestens eine vorgespannte Druckfe der (24) angeordnet ist.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (6) zumindest im Vorschubmodul (2) in einem Rohr (8) geführt ist.

15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) einen Führungs durchmesser zum Durchlaß des dicksten zu verlegenden Kabels (6) aufweist.

16. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung der Reibwerte und damit der Verlegekräfte zumindest der Eintrittspunkt (7) des Kabels (6) in das Vorschubmodul (2) und die Spitze (27) des Verlegefingers (5) aus einem Kunststoffmaterial mit geringem Reibwert gefertigt sind