DE3822166C2

DE3822166C2 -

Info

Publication number: DE3822166C2
Application number: DE19883822166
Authority: DE
Inventors: Herbert 7050 Waiblingen De Emmerich
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1987-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1993-03-18
Also published as: DE3822166A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Aufnehmen, Speichern, Kontaktieren und Verlegen von Kabeln mittels einer mehrachsigen Positioniereinrichtung gemäß dem Ober begriff des Patentanspruchs 1.

Bislang ist keine praxisgerechte Vorrichtung zum automati schen Kontaktieren und Verlegen von Leitungen und insbe sondere von Leitungen mit sogenannten Crimpkontakten be kannt. Lediglich Pilotanlagen sind vereinzelt bekanntge worden, die sich jedoch in der industriellen Praxis nicht durchgesetzt haben.

Bei den Pilotanlagen der Fa. Unimation und Vektronics treten insbesondere Probleme beim Speichern der Kabel mit angeschlagenen Crimpkontakten und im Handhaben der (biege schlaffen) Kabel auf.

Lediglich für die Herstellung von Kabelbäumen mit "Schneid/Klemm-Verbindern" unter Verwendung von Kabeltrom meln sind praxisgerechte Lösungen durch verschiedene An meldungen dieser Anmelderin bekanntgeworden.

Ferner ist in der EP-A-01 16 475 ein derartiges Werkzeug beschrieben, das die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet.

Aus dieser Druckschrift ist ein Werkzeug zum Aufnehmen, Speichern und Kontaktieren sowie Verlegen von Kabeln bekannt, das u. a. mit einem Industrieroboter verbindbar ist und das zwei Greifer aufweist, die das Kabel derart halten, daß die beiden Kabelenden jeweils nach außen weisen. Ferner ist ein Wirrgut-Speicher vorgesehen, der das Kabel aufnimmt.

Bei diesem bekannten Werkzeug erfolgt das "Laden mit einem Kabel" dadurch, daß das Kabel in ein Verlegerohr (Bezugseinheit 22 in Fig. 2 der EP-A-01 16 475) eingeschoben und durch den Speicher (Bezugszeichen 12 in Fig. 12) eingeführt wird. Dabei kann es jedoch vorkommen, daß das Kabel die Einführöffnung des zweiten Verlegerohrs "trotz der kegelförmigen Ausbildung" verfehlt bzw. ein Einführen unmöglich ist, da die Spitze des im Bereich des Speichers nicht geführten Kabels beim Auftreffen auf die Speicherwand naturgemäß verbreitert bzw. verbogen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Aufnehmen, Speichern, Kontaktieren und Verlegen von Kabeln, bei dem das Kabel mit nach außen weisenden Kabelenden gehalten ist, anzugeben, bei dem der Beladevorgang des Werkzeugs mit einem Kabel in einfacher Weise sicher ausführbar ist, d. h. bei dem praxisgerecht einzelne Kabelstränge im Werkzeug aufgenommen, diese Kabel an den Enden mit Kontakten versehen, die Kabelstränge mit dem Werkzeug verlegt und die Kontakte in entsprechende Steckergehäuse eingeführt werden können.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Erfindungsgemäß ist das Werkzeug zum Aufnehmen, Speichern, Kontaktieren und Verlegen von Kabeln derart ausgebildet, daß die Greifer unabhängig voneinander und stufenweise ansteuerbar sind.

Diese Ausbildung erlaubt es, beim Beladen des Werkzeugs mit einem Kabel dieses Kabel zunächst in die erste Einrichtung, d. h. die in Vorschubrichtung des Kabels nach dem Speicher gelegene Einrichtung einzuführen. Dabei sind der Greifer, der den Speicher bildet, und der die zweite Einrichtung bildende Greifer geöffnet. Anschließend wird der den Speicher bildende Greifer geschlossen, so daß sich der den Wirrgutspeicher bildende Hohlraum ergibt; der die zweite Einrichtung bildende Greifer wird dagegen lediglich so weit geschlossen, daß er ein Führungsrohr für das Kabel bildet. Nun erfolgt ein Vorschub des Kabels durch eine geeignete Einrichtung aus einem externen Kabelspeicher, beispielsweise einem Kabelfaß. Da die erste Einrichtung das Kabel festhält, wird der Wirrgutspeicher gefüllt.

Anschließend wird der die zweite Einrichtung bildende Greifer vollständig geschlossen, so daß auch das andere Kabelende festgeklemmt ist. Das Kabel kann nun durch eine externe oder interne Einrichtung "vor der zweiten Einrichtung" abgetrennt werden, so daß das mit einem Kabel beladene Werkzeug mit dem Kontaktier- bzw. Verlegevorgang beginnen kann.

Überraschenderweise gelingt eine Lösung der erfindungsge mäß gestellten Aufgabe dadurch, daß weiterhin von einem Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus gegangen wird, also von einer Einrichtung, die eine erste Einrichtung aufweist, die ein Kabelende derart hält, daß es mit einem Kontakt versehen und in ein Steckergehäuse eingeschoben werden kann.

Erfindungsgemäß weist die Einrichtung zusätzlich einen Greifer auf, der zum Festhalten des zweiten Kabelendes derart ausgebildet ist, daß das zweite Kabelende ebenfalls mit einem Kontakt versehen und in ein Steckergehäuse ein geschoben werden kann. Hierzu ist es notwendig, daß die erste und die zweite Einrichtung die jeweiligen Kabelenden derart halten, daß diese nach außen weisen. Zur Speiche rung des durch die erste und die zweite Einrichtung ja nur an den Enden gehaltenen Kabels, dessen Länge in der Regel größer als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Einrichtung ist, ist zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung ein weiterer Greifer vorgesehen, der einen Wirrgutspeicher zur Aufnahme des Kabels aufweist. Hier durch ist es möglich, Kabel beliebiger Länge im Werkzeug zu speichern und zu verlegen.

Das erfindungsgemäße Werkzeug erlaubt damit das Aufnehmen eines Kabels und das Speichern dieses Kabels derart, daß es nicht "frei durchhängt" und sich während des Verlegevor gangs auf einem Verlegebrett oder dgl. "verfangen" kann; ferner ist es möglich, mit dem gleichen Werkzeug die Ka belenden zu kontaktieren sowie das kontaktierte Kabel zu verlegen.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erste Einrichtung kann beispielsweise ein Verlegerohr aufweisen, in das das Kabel von der einen Seite her einge schoben und nach erfolgtem Einschieben fixiert wird.

In bevorzugter Ausführungsform sind die Greifer Backengreifer (Anspruch 2).

Der Aufnehm-, Speicher-, Kontaktier- und Verlegevorgang wird aufgrund der unabhängigen Ansteuerung der drei Greifer wesentlich erleichtert. Insbesondere ist es dann in Verbindung mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 3 möglich, daß dann der erste und der zweite Greifer bei in die Vertikale geschwenktem Werkzeug als Verlegerohre dienen können.

Die im Anspruch 4 angegebene Weiterbildung ermöglicht das Halten und richtige Zentrieren von Kabeln unterschiedlichen Durchmessers, so daß das erfindungsgemäße Werkzeug das Verlegen nicht nur von Kabeln unterschiedlicher Länge, sondern auch von unterschiedlichem Durchmesser mit hoher Genauigkeit erlaubt.

Im Anspruch 5 ist eine bevorzugte Hohlraumform des Wirrgutspeichers angegeben, die ein besseres Einführen des Kabels ermöglicht.

Durch die im Anspruch 6 angegebene Weiterbildung kann das Werkzeug nicht nur in Verbindung mit einem Industrierobo ter, sondern auch in einem "aktiven" Werkzeugspeicher, wie er in der am gleichen Tage eingereichten Anmeldung "Voll automatische Kontaktier- und Übergabeeinheit" verwendet werden. Beispielsweise kann dieser Werkzeugspeicher so ausgebildet sein, daß zunächst der Industrieroboter das Werkzeug führt und ein Kabel aufnimmt, dann das Werkzeug mit nach außen weisenden Kabelenden im Werkzeugspeicher ablegt, in dem dieses mit Kontakten versehen (angeschla gen) wird und nach erfolgtem Anschlagvorgang wieder auf nimmt. In der Zwischenzeit kann der Industrieroboter wei tere Tätigkeiten ausführen, so daß die Totzeiten wesent lich verringert werden. Selbstverständlich kann auch die Übergabe des Kabels in der Konfektioniereinheit erfolgen, die hierzu beispielsweise mit einer Linearverschiebe- und einer Dreheinheit ausgerüstet ist, die das in sie einge setzte Werkzeug zunächst zu einer Kabel-Fördereinheit mit integrierter Ablängeinheit und anschließend zu einer Ab isolier- und Anschlageinrichtung überführt.

Durch die im Anspruch 7 gekennzeichneten Sensoren, die beispielsweise Kraftsensoren oder optische Sensoren sein können, kann nicht nur das Vorhandensein eines Kabels in den drei Greifern, sondern auch das erfolgreiche Ausführen des Kontaktier- und/oder Fügevorgangs überwacht werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs, und

Fig. 2 eine Vorderansicht.

Das erfindungsgemäße Werkzeug zum Aufnehmen, Speichern, Verlegen und Kontaktieren von Kabeln mit Hilfe einer mehr achsigen Positioniereinrichtung und insbesondere eines Industrieroboters weist einen Wechselflansch (I), einen Zwischenflansch (II), zwei Greifeinheiten (III, V) zum Festklemmen der nach außen weisenden Kabelenden 1′ bzw. 1′′ und zum Verlegen des Kabels sowie einen Kabelspeicher (IV) auf.

Im folgenden sollen zunächst der Aufbau der einzelnen Module bzw. Bauelemente und anschließend die Funktionswei se des erfindungsgemäßen Werkzeugs beschrieben werden.

I. Wechselflansch zum Industrieroboter

Der Wechselflansch stellt eine Schnittstelle zwischen Industrieroboter und Werkzeug dar, so daß je nach Bedarf verschiedene Werkzeuge mit dem Roboter gehand habt werden können. Über den Wechselflansch wird die Versorgung der Werkzeuge mit elektrischer, pneumati scher und/oder hydraulischer Energie sichergestellt. Außerdem können Steuersignale von der Steuerung zum Werkzeug und Sensor-Signale vom Werkzeug über den Wechselflansch zur Steuerung übertragen werden.

II. Zwischenflansch

Der Zwischenflansch stellt ein Verbindungsmodul zwi schen den Greifermodulen und dem Wechselflansch dar. Am Zwischenflansch befinden sich Andockstellen (II.1), mittels derer das Werkzeug in einer Vorrich tung, beispielsweise der vorstehend kurz beschriebe nen Konfektioniereinheit abgelegt werden kann.

Wenn das Werkzeug in der Vorrichtung andockt, ist über weitere Schnittstellen (II.2), die beim Andocken geschlossen werden, eine Energieversorgung und eine Informationsübermittlung zum Werkzeug möglich, so daß das Werkzeug dann bestimmte Funktionen ausführen kann und beispielsweise mit konfektionierten Kabel be stückt wird.

III. Greifmodul zum Halten eines Kabelendes

Mit den Greifmodulen III bzw. V wird ein Kabel 1, das sich an einer definierten Stelle befindet, derart festgeklemmt, daß die jeweiligen Kabelenden 1′ bzw. 1′′ nach außen weisen. Die Greifmodule bestehen aus Backengreifer, die in der Backenebene Ausnehmungen zum Greifen des Kabels 1 aufweisen. Die Greiferbacken sind dabei so ausgebildet, daß Kabel mit unterschied lichem Durchmesser gegriffen werden können. Am Ende der Greifelemente befinden sich gummielastische Klemmelemente (III.1, V.1), die gewährleisten, daß das gegriffene Kabel genau mit der Längsachse des Greifers fluchtet.

Der Greifmodul kann stufenweise geöffnet werden. Wenn der Roboter eine Schwenkachse besitzt, mit der das Werkzeug von der Horizontalen in die Vertikale ge dreht werden kann, kann der halbgeöffnete Greifer als Verlegerohr benutzt werden. Die unterschiedlichen Öffnungsstellungen des Greifers können über Sensoren abgefragt und kontrolliert werden. Die Greifer können pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt werden.

IV. Greifer zum Speichern der Kabel

Der Greifer besteht aus einem Paralellbackengreifer, der elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigt werden kann. Die Stellungen des Greifers können sen sorisch abgefragt und kontrolliert werden.

Die Greiferbacken weisen einen birnenförmigen Hohl raum mit eingebautem Trichter (IV.1) auf. Damit kann der Hohlraum in der Längsachse geteilt und aufge klappt werden kann.

Die Geometrie des Hohlraumes gewährleistet, daß wenn ein Kabel auf einer Seite festgeklemmt wird (durch Greifer III) und von der anderen Seite in den ge schlossenen Hohlraum eingeschoben wird, sich dieses Kabel von selbst entlang der Wandung aufwickelt. Das Kabel kann also problemlos gespeichert werden (Wirr gutspeicher).

V. Greifer zum definierten Greifen des zweiten Kabelendes

Mit dem Greifer V, der in gleicher Weise wie der Greifer III ausgebildet ist, wird das Kabel, das an einer definierten Stelle zur Verfügung gestellt wird, festgeklemmt. Die Greiferbacken sind ebenfalls so ausgebildet, daß unterschiedliche Kabeldurchmesser gegriffen werden können. Der Greifer kann pneuma tisch, elektrisch oder hydraulisch betätigt werden. Die Stellungen des Greifers können sensorisch abge fragt und überprüft werden. Am Ende der Greiferele mente befinden sich wie bei dem Greifer III gummi elastische Elemente, die ein genaues Fluchten von Werkzeuglängsachse zum Kabel gewährleisten.

Im folgenden soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Werkzeugs beschrieben werden:

- Ausgangslage: Das Werkzeug befindet sich in einem Werk zeugmagazin
- Der Roboter bewegt sich zum Werkzeugmagazin und nimmt das Werkzeug über den Wechselflansch I auf. Der Informa tionsfluß und Energiefluß zwischen Roboter und Werk zeug ist sichergestellt.
- Die Greifer III, IV und V öffnen.
- Der Roboter bewegt sich zu einer Kabelübergabestation, in der ein Kabel durch einen Mechanismus gespannt wurde.
- Der Roboter positioniert das Werkzeug in Längsachse über dem gespannten Kabel.
- Nach dem Absenken des Werkzeuges durch den Roboter greift der Greifer III das Kabel in der Weise, daß ein definiertes Stück Kabellänge aus dem Greifer (nach links in der Zeichnung) herausragt.
- Es schließt sich Greifer IV; das Kabel ist nun durch die Längsachse des birnenförmigen Hohlraums (IV.1) gespannt.
- Durch eine externe Fördereinheit wird das Kabel in einer definierten Länge in den Hohlkörper hineingefördert, in dem sich das Kabel, bedingt durch die Geometrie des Hohl körpers, aufwickelt. Bei diesem Vorgang liegt die Ein trittsöffnung zum Hohlkörper direkt an der Austritts öffnung der Kabelfördereinheit an.
- Nach dem Fördern des Kabels bewegt sich der Roboter weg von der Fördereinheit; Greifer V schließt sich und klemmt das Kabel fest.
- In der externen Fördereinheit wird das Kabel abgeschnit ten.
- Der Roboter bewegt das Werkzeug zu einer Abisolierma schine, von der beide Kabelenden, die in definierten Längen aus den Greifern herausragen, abisoliert werden.
- Der Roboter bewegt das Werkzeug zu Anschlagmaschinen, die die Kabelenden mit Crimpkontakten versehen. Die Steue rung der Anschlagmaschinen wie auch der Abisoliermaschi ne erfolgt über die Robotersteuerung.
- Der Roboter fährt nun zum Steckergehäuse und steckt ein angeschlagenes Kabelende mit dem Greifer V in den Stec ker ein. Über eine (Sensor)-Abfrage erkennt die Steue rung, ob der Steckvorgang erfolgreich war.
- Der Roboter schwenkt das Verlegewerkzeug in die Verti kale, so daß die leicht geöffneten Greiferbacken von Greifer V als Verlegerohr eingesetzt werden können.
- Der Roboter verlegt das Kabel gemäß der Bahn, welche durch die Steuerung vorgegeben wird. Das Kabel wird dabei aus dem Hohlraum herausgezogen.
- Nach Beendigung des Verlegevorgangs wird der zweite Crimpkontakt durch den Greifer III ebenfalls in ein Steckergehäuse eingesteckt. Der Einsteckvorgang kann über einen Sensor überprüft werden.
- Nach erfolgtem Einsteckvorgang des zweiten Kontaktes öffnen sich alle drei Greifer und geben das verlegte Kabel frei.
- Der Roboter bewegt das Werkzeug nach oben; es kann ein neuer Ablauf erfolgen.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels näher beschrieben worden; innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens sind selbstverständlich die verschie densten Modifikationen möglich.

In jedem Falle ist es durch die erfindungsgemäße Ausbil dung, gemäß der das Werkzeug drei voneinander unabhängig ansteuerbare Greif- oder Klemmeinheiten aufweist, möglich, mit zwei Greifern bzw. Klemmeinheiten die beiden Enden des Kabels an definierten Stellen festzuhalten. Der dritte Greifer ermöglicht es insbesondere, den Wirrgutspeicher, in welchem das Kabel gespeichert werden kann, entlang seiner Längsachse zu öffnen und damit das Kabel freizuge ben.

Auch kann die Übergabe des Kabels und das Konfektionieren des Kabels nicht nur in dem Zustand erfolgen, in dem das Werkzeug an einem Industrieroboter angeflanscht ist, son dern beispielsweise auch zum Teil oder vollständig in einem Zustand, in dem daß Werkzeug in einen aktiven Werk zeugspeicher, beispielsweise die in einer parallelen An meldung beschriebene Konfektionier- und Übergabeeinheit eingesetzt ist.

Claims

1. Werkzeug zum Aufnehmen, Speichern, Kontaktieren und Verlegen von Kabeln, das über einen Wechselflansch (I) mit

- einer mehrachsigen Positioniereinrichtung verbunden ist, und als Greifeinheit ausgbildete Einrichtungen (III, IV, V) aufweist, von denen eine erste Einrichtung (III) ein Kabelende derart hält, daß dieses nach außen weist und mit einem Kontakt versehen und gegebenenfalls in ein Steckergehäuse eingeschoben werden kann,
- eine zweite Einrichtung (V) das zweite Kabelende derart hält, daß das zweite Kabelende nach außen weist und mit einem Kontakt versehen sowie gegebenenfalls in ein Steckergehäuse eingeschoben werden kann, und
- zwischen der ersten und der zweiten Einrichtung ein Speicher zur Aufnahme des Kabels vorgesehen ist, der zur Bildung eines Wirrgutspeichers einen Hohlraum (IV.1) aufweist und entlang seiner Längsachse teilbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der drei Einrichtungen (Greifmodule III, V und Kabelspeicher IV) als getrennte und unabhängig voneinander wirkende Greifeinheiten ausgebildet sind, die unabhängig voneinander und stufenweise ansteuerbar sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifer (III, IV, V) Backengreifer sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Greifer, die jeweils das Kabelende halten, in der Backenebene verlaufende Ausnehmungen aufweisen, die in Art eines Verlegerohrs ausgebildet sind.

4. Werkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet daß der erste und der zweite Greifer auf der Seite des Kabelendes elastische Elemente (III.1, V.1) ausweisen, die das Kabel zentrieren.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (IV.1) eine birnenförmige Ausbildung mit eingesetztem Trichter hat, der so angeordnet ist, daß das Kabel von der querschnittsengeren Seite des Hohlraums einschiebbar ist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in eine Werkzeugaufnahme einsetzbar ist, in der über einen Zwischenflansch Steuersignale und Energie übertragbar sind.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren das Vorhandensein eines Kabels, den Kontaktier- und/oder Fügevorgang überwachen.