DE3606059C2 - - Google Patents

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 Pro­ duktion zu einem sehr hohen Anteil manuell. Für die Auto­ matisierung des Kabelverlegens existieren weltweit erste Pilotanlagen. Siehe hierzu: Fryatt, Arthur: Roboter über­ nehmen 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 Kabelbäu­ men, wt-Z. ind. Fertig. 74 (1984), Nr. 9, S. 516-517; Car­ lisle, 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.

Insbesondere ist ein Werkzeug zum Verlegen und Ablängen von Kabeln, von dem bei der Formulierung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen wird, aus der vorstehend ge­ nannten Literaturstelle "Der Drahtzieher heißt Puma" be­ kannt.

Bei den vorstehend genannten bekannten Verfahren und Vor­ richtungen und insbesondere bei dem gattungsgemäßen Werkzeug zum Verlegen und Ablängen von Kabeln muß das Abisolieren der abgelängten Kabel extern, d. h. entweder manuell oder mit einer speziellen Abisolier-Einrichtung erfolgen. Es bedarf keiner weiteren Erläuterung, daß insbesondere durch "zwischengeschaltete" manuelle Arbeitsvorgänge die Vortei­ le der automatisierten Fertigung weitgehend aufgehoben werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Verlegen und Ablängen von Kabeln, das mittels eines Wechselflansches an einem Industrieroboter an­ flanschbar ist, und in Kabelvorschubrichtung ein Vorschub­ modul, ein Ablängmodul und einen Verlegefinger aufweist derart weiterzubilden, daß auch das Abisolieren im Werk­ zeug erfolgen kann.

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

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist zwischen dem Abläng­ modul und dem Verlegemodul ein Abisoliermodul auf, das zum Zerschneiden der Kabelschutzhülle, gefolgt vom Abziehen der Schutzhülle durch Zurückziehen des Kabels mittels des umsteuerbaren Vorschubmoduls zwei senkrecht zum Kabel definiert über Pneumatikzylinder positionierbare Schneiden aufweist.

Um ein Verklemmen von abisolierten Kunststoffschutzhüllen zu vermeiden, ist ferner eine Ausstoßvorrichtung mit einem Fenster vorgesehen. Die Ausstoßvorrichtung kann gemäß An­ spruch 9 beispielsweise ein Pneumatikzylinder sein.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das Zurückziehen des Kabels kann insbesondere definiert durch Messung der Verfahrwege erfolgen. Dabei ist es be­ vorzugt, wenn gemäß Anspruch 8 eine Verstellung der Schneiden gegeben ist, die es ermöglicht, sowohl verschie­ dene Kabeldurchmesser als auch verschiedene Werkstoffe (weich bis hart) abzuisolieren.

Durch gleiche Schnittstellen ist das Abisoliermodul jeder­ zeit mit den anderen Modulen kombinierbar. In Kombination mit anderen Werkzeugen (Lötwerkzeuge etc.) ist es möglich, automatisch Kabel abzuisolieren, in eine definierte Posi­ tion zu bringen und mit verschiedenen Werkzeugen an einem Werkstück zu befestigen (Löten, Ankrimpen von Kontakten usw). Von besonderem Vorteil ist, wenn gemäß Anspruch 2 der Wechselflansch für die vollautomatische Handhabung des Werkzeugs und Ansteuerung aller pneumatischer und elektri­ scher Funktionselemente mit Hilfe eines Industrieroboters ausgebildet ist. Der Wechselflansch dient somit als Schnittstelle vom Industrieroboter zum Werkzeug, so daß vom Industrieroboter bei Bedarf verschiedenartige Werk­ zeuge gehandhabt werden können. Über den Wechselflansch wird die pneumatische und elektrische Versorgung des Werk­ zeuges erreicht.

Gemäß Anspruch 3 sind bei einer weiteren Ausgestaltung im Vorschubmodul zum Vor- und Zurückbewegen des Kabels zwei Vorschubräder angeordnet. Dabei kann das erste Vor­ schubrad ein Antriebsrad und das zweite ein nicht ange­ triebenes Reibrad sein (Anspruch 4). Des weiteren kann nach Anspruch 5 das Antriebsrad über einen Zahnriemen durch einen Elektromotor angetrieben werden, der über einen Regelkreis angesteuert wird. Zudem ist es gemäß Anspruch 6 möglich, das Reibrad mit Hilfe eines pneumatischen Zylin­ ders gegen das Antriebsrad anzupreßen, wodurch das zwi­ schen den beiden Rädern hindurchlaufende Kabel bewegt wird, oder für eine Bewegung durch den Industrieroboter freigegeben werden kann. Durch den Antrieb des Elektromo­ tors über einen Regelkreis kann jederzeit der Vorschub exakt vorgegeben und kontrolliert werden.

Gemäß Anspruch 7 weist das Ablängmodul zwei im Verhältnis zum Kabel gegenüberliegende, pneumatisch betätigte Abläng- Schneiden auf. Damit kann ein Kabel an definierter Stelle abgeschnitten werden.

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 und sind insbesondere zum Kabel hin verstellbar ange­ ordnet (Anspruch 8).

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 (Anspruch 10). Durch die Ausbildung des Verlegefingers als sich verjüngendes Rohr kann das Kabel exakt an vorbestimmter Stelle verlegt wer­ den. Durch die Nachgiebigkeit des Verlegefingers in Z- Richtung (Anspruch 11) 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 (Anspruch 14). Damit wird sichergestellt, daß die Kraft, die auf den Industrierobo­ ter 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 wer­ den können (Anspruch 12 bzw. 13).

Einsatzgebiet des Werkzeuges ist hauptsächlich die Kabel­ baumontage 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 erfindungsgemäßes Werkzeug zeigt.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Werkzeug schema­ tisch, in teilweisem Schnitt, dargestellt. Es ist zu er­ kennen, 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 Ver­ hältnis zum Kabel sich gegenüberliegend zwei Vorschubrä­ der, nämlich ein Antriebsrad 9 und ein Reibrad 10 an­ geordnet.

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 zusammengefah­ ren 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 Ab­ isoliermodul 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 (Ausstoßvorrichtung).
• - 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.

Claims (14)

1. Werkzeug zum Verlegen und Ablängen von Kabeln, das mittels eines Wechselflansches (1) an einem Industrierobo­ ter anflanschbar ist, und in Kabelvorschubrichtung ein Vorschubmodul (2), ein Ablängmodul (3) und einen Verlege­ finger (5) aufweist, gekennzeichnet durch die Kombination folgendender Merkmale:

• - zwischen dem Ablängmodul (3) und dem Verlegefinger (5) ist ein Abisoliermodul (4) vorgesehen, das zum Zerschnei­ den der Kabelisolierung zwei über Pneumatikzylinder (20, 21) senkrecht zum Kabel definiert positionierbare Schneiden (22, 23) aufweist,
• - zum Abziehen des abgeschnittenen Isolierungsteils ist die Vorschubrichtung des Vorschubmoduls umsteuerbar,
• - zum Ausstoßen des abgezogenen Isolierungsteils sind im Abisoliermodul eine Ausstoßvorrichtung und ein Fenster vorgesehen.

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

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

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Vorschubrad ein Antriebsrad (9) und das zweite Vorschubrad ein nichtange­ triebenes Reibrad (10) ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (9) über einen Zahnriemen (11) durch einen Elektromotor (12), der über einen Regelkreis angesteuert wird, antreibbar ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 4, 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.

7. Wergzeug 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.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, 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.

9. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausstoßvorrichtung ein Ausschubzylinder ist.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, 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 nachgiebig gelagert ausgebildet ist.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur nachgiebigen Lagerung des Vorschubfingers (5) mindestens eine vorgespannte Druckfe­ der (24) vorgesehen ist.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel (6) zumindest im Vorschubmodul (2) in einem Rohr (8) geführt ist.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (8) einen Führungs­ durchmesser zum Durchlaß des dicksten zu verlegenden Ka­ bels (6) aufweist.

14. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 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.