DE4012194C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zum Verlegen von isolierten Kabeln, die wenigstens an einem Ende an einem Kontaktelement angelötet werden.

In den letzten Jahren sind verstärkt Anstrengungen unter­ nommen worden, die Montage von Kabeln zu automatisieren. Die bisherigen Automatisierungsansätze beschränken sich jedoch auf die Verlegung von Kabeln, die an ihren Enden entweder Crimpkontakte aufweisen oder in Schneid/Klemmver­ binder eingedrückt werden.

In vielen Bereichen, beispielsweise im Bereich der soge­ nannten weißen Ware, d.h. von Haushaltsgeräten, aber auch beispielsweise bei der Komplettmontage von Leiterplatten sollen Kabel jedoch nicht mit Kontakten versehen werden, sondern an entsprechend vorbereitete Kontaktelemente ange­ lötet werden. Das Anlöten der Kabelenden ist häufig gebo­ ten, da eine Lötverbindung einen geringeren Übergangswi­ derstand als eine Verbindung hat, die z.B. durch Stecken hergestellt wird.

Bislang sind keine Ansätze bekannt, die Verlegung von ein- oder beidseitig angelöteten Kabeln beispielsweise mit Hilfe eines Industrieroboters zu automatisieren. Momentan werden vielmehr sämtliche Arbeitsvorgänge bei der Montage von Lötverbindungsleitungen manuell durchgeführt. Dabei werden zunächst einzelne Kabelstücke definierter Länge abgeschnitten, beidseitig abisoliert und vorverzinnt. Anschließend werden diese vorbereiteten Leitungsabschnitte manuell mit einem Lötkolben an den entsprechenden Verbin­ dungsstellen festgelötet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum Verlegen von isolierten Kabeln anzugeben, mit dem Kabel wenigstens einseitig an einem Kontaktelement angelötet werden können, ohne daß entsprechende Leitungsstücke vor­ bereitet werden müßten.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im An­ spruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfindungsgemäß wird ein Werkzeug zum Verlegen von iso­ lierten Kabeln mit einer Löteinheit geschaffen, die bei­ spielsweise eine herkömmliche automatisierte Lötstation sein kann, und die abisolierte Kabelende an dem Kontakt­ element selbsttätig anlötet. Das erfindungsgemäße Werkzeug zeichnet sich dadurch aus, daß es zusätzlich zu der Löt­ einheit eine Vorschubeinheit aufweist, die das zu verle­ gende Kabel in den Arbeitsbereich der Löteinheit vor­ schiebt. Ferner ist eine Abisoliereinheit für das anzulö­ tende Kabelende vorgesehen, die entsprechend bekannten Abisoliereinheiten, wie sie außerhalb der automatisierten Montage verwendet werden, wenigstens ein Messerelement aufweist, das die Isolierung des abzulötenden Kabelendes durchtrennt und durch eine Verschiebebewegung das abge­ trennte Isolierungsstück abstreift.

Dabei ist es gemäß Anspruch 2 bevorzugt, daß die Ab­ isoliereinheit nicht nur in Kabelrichtung verschiebbar ist, um die abgetrennte Isolierung abzustreifen, sondern zusätzlich drehbar ist, so daß verhindert wird, daß die einzelnen Litzen des Kabels "auffächern".

Das erfindungsgemäße Werkzeug hat damit den Vorteil, daß die Kabel nicht vorbereitet und zwischengelagert werden müssen. Das Werkzeug ist vielmehr so ausgelegt, daß das Kabel aus einer Bereitstellungseinheit, beispielsweise einem Kabelfaß herausgezogen werden kann, und sämtliche Arbeitsvorgänge einschließlich Abschneiden und Abisolieren sowie Verdrillen der Litzenenden vollautomatisch mit Hilfe des Werkzeugs erfolgen. Dabei kann erfindungsgemäß das Werkzeug so ausgebildet sein, daß beide Kabelenden ab­ isoliert und angelötet werden können.

Damit schafft das erfindungsgemäße Werkzeug die Möglich­ keit, zwei beliebige Kontaktstellen mit Hilfe eines Kabels und Lötverbindungsstellen miteinander zu verbinden. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße Werkzeug an einer frei programmierbaren Positionierein­ heit, beispielsweise einem Industrieroboter angeflanscht ist (Anspruch 13), und von diesem derart positioniert wird, daß die Kabelenden an den jeweiligen Kontaktelemen­ ten angelötet und zwischen den Lötvorgängen das Kabel entsprechend der gewünschten Kabelführung verlegt wird.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß Anspruch 3 weist das Werkzeug wenigstens ein Klemm­ element auf, das das Kabel während des Abisoliervorgangs im Werkzeug festklemmt. Hierdurch ist sichergestellt, daß beim Abisolieren das Kabel nicht versehentlich durch die Messerelemente vorgezogen und damit die durch eine ent­ sprechende Betätigung der Vorschubeinheit einstellbare Kabellänge verändert wird.

Selbstverständlich können die Messerelemente, mit denen die Durchtrennung der Kabelisolierung erfolgt, auch zum Ablängen des Kabels verwendet werden. Bevorzugt ist es jedoch, wenn gemäß Anspruch 4 eine zusätzliche Ablängein­ heit für das Kabel vorgesehen ist, da dann sämtliche Mes­ serelemente, d.h. die Messerelemente der Abisoliereinheit und die der Ablängeinheit auf "Anschlag" arbeiten können.

Gemäß Anspruch 5 sind zwei Messerelemente vorgesehen, von denen eines zum Abisolieren des vorderen Kabelendes und eines zum Abisolieren des hinteren Kabelendes dient. Dabei ist es bevorzugt, wenn die Ablängeinheit zwischen den beiden Messerelementen angeordnet ist (Anspruch 6). Diese Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, daß das Abiso­ lieren, das Abstreifen der Isolierstücke und das Ablängen sowohl des vorderen als auch des hinteren Kabelendes er­ folgen kann, ohne daß zwischendurch die Vorschubeinheit betätigt werden müßte.

Der konstruktive Aufbau des erfindungsgemäßen Werkzeugs wird weiter vereinfacht, wenn jedem Messerelement jeweils eine Klemmeinheit zugeordnet ist (Anspruch 7).

Das Anlöten der beiden Kabelenden wird dadurch verein­ facht, daß das Werkzeug einen relativ zur Kabelführung und den Messerelementen beweglichen Greifer aufweist, der das Kabel im Bereich des jeweils anzulötenden Kabelendes er­ greift und das Kabelende in den Arbeitsbereich der Lötein­ heit überführt. Damit ist es nicht erforderlich, den ver­ gleichsweise großen Teil des erfindungsgemäßen Werkzeugs, in dem die Abisoliereinheit und die Ablängeinheit sowie die Vorschubeinheit untergebracht sind, direkt in den Bereich der Kontaktelemente zu überführen (Anspruch 8).

Gemäß Anspruch 9 kann der Greifer ein Rohrstück sein, in den das Kabel einführbar und in dem anschließend das Kabel festklemmbar ist. Durch die Schwenkbarkeit des Greifers um lediglich eine Achse wird der Aufbau des erfindungsgemäßen Werkzeugs weiter vereinfacht.

Die in Kabelvorschubrichtung verstellbare Anordnung der Löteinheit erleichtert die Arbeitsweise insbesondere an schwer zugänglichen Stellen (Anspruch 10).

Im Anspruch 11 ist eine bevorzugte Ausbildung der Messer­ elemente gekennzeichnet. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn den Messerelementen jeweils eine "Ausblaseinheit" zugeordnet ist, die das abgezogene Isolierungsstück aus dem Kabel-Vorschubbereich entfernt (Anspruch 12).

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des all­ gemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug teilweise im Schnitt,

Fig. 2 und 3 Darstellung zur Erläuterung der Arbeits­ weise des erfindungsgemäßen Werkzeugs.

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist eine Kabelzuführung 1 sowie eine Vorschubeinheit 2 auf, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise aus einer zum Vorschie­ ben und Zurückziehen des Kabels umsteuerbaren Antriebsrol­ le und einer an das Kabel angepreßten Gegenrolle besteht. Der Aufbau der Kabelzuführung 1 und der Vorschubeinheit 2 ist für die Erfindung nicht von Bedeutung und kann selbst­ verständlich auch in anderer Weise erfolgen. Beispielswei­ se kann die Kabelzuführung 1 und die Vorschubeinheit 2 derart ausgelegt sein, daß nacheinander Kabel mit unter­ schiedlichem Durchmesser und/oder unterschiedlicher Iso­ lierung eingewechselt werden können, wie sie in vorveröf­ fentlichten Anmeldungen des Anmelders dieser Anmeldung beschrieben sind.

Im Anschluß an die Vorschubeinheit 2 sind eine Klemmein­ heit 3 sowie eine Ablängeinheit 4 vorgesehen, vor der und nach der (in Kabelvorschubrichtung) jeweils eine Ab­ isoliereinheit 5′ bzw. 5′′ angeordnet sind. Die Ablängein­ heit besteht in an sich bekannter Weise aus zwei in Pfeil­ richtung beweglichen Messern, die das Kabel durchschnei­ den. Auch die Abisoliereinheiten 5′ und 5′′ weisen zwei in Pfeilrichtung bewegliche Messer auf, die jedoch so einge­ stellt sind, daß sie nur die Kabelisolierung und nicht die eigentliche Litze durchtrennen.

Ferner weist das erfindungsgemäße Werkzeug eine weitere Klemmeinheit 8 auf.

Die Ablängeinheit 4 sowie die Abisoliereinheiten 5 sind relativ zu den Klemmeinheiten 3 und 8 um die Kabel-Längs­ achse drehbar (Pfeil 6) und in Richtung der Kabel-Längs­ achse verschiebbar (Pfeil 7).

Das erfindungsgemäße Werkzeug weist ferner einen Greifer 10 auf, der beispielsweise aus einem teilbaren Rohrstück mit einem Klemmelement bestehen kann und mittels einer Schwenkeinheit 13 zwischen einer Position im Bereich eines Lötkolbens 12 und einer zweiten Position im Bereich eines Kabel-Übergangspunktes 9 schwenkbar ist.

Der Lötkolben 12, der insbesondere in Art einer automati­ schen Lötstation ausgebildet sein kann, ist in Richtung eines Pfeils verstellbar. Ferner ist eine Lötdrahtzufuhr 11 vorgesehen.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 näher erläutert werden:

Das Werkzeug ist an einen Industrieroboter mit Hilfe eines Werkzeugwechselsystems angeflanscht. Im Kabelschacht des Werkzeuges befindet sich ein Kabel. Um das Kabel auf eine definierte Länge zu bringen, wird es mit Hilfe der Vor­ schubeinheit bis zur Ablängeinheit im Werkzeug vorgescho­ ben. Mit Hilfe der Ablängeinheit wird nun das Kabel abge­ schnitten (Referenzschnitt). Mit der oberen Abisolierein­ heit wird nun die Isolationshülle des Kabels durchschnit­ ten. Über einen externen Antrieb können die Abisoliermes­ ser in Rotation versetzt werden, wodurch das abzuisolie­ rende Kabelstück verdrillt werden kann. Dieses Verdrillen des abzuisolierenden Kabelendes erfolgt in Kombination mit einer Relativbewegung der Abisoliermesser nach unten. Das abgezogene Isolierteil, sowie das abgeschnittene Kabelende werden über eine nicht dargestellte Blaseinheit aus dem Werkzeug ausgeblasen. Mit Hilfe der Vorschubeinheit wird das Kabelende nun durch das Werkzeug hindurchgeschoben, so daß es vom Greifer an der dafür vorgesehenen Übergabestel­ le aufgenommen werden kann. Der Greifer kann zum Aufnehmen des Kabels in seiner Längsachse geteilt werden. Das Kabel wird angeklemmt und der Greifer schwenkt in eine frei pro­ grammierbare definierte Position, wo das Kabel mit Hilfe des Lötkolbens angelötet werden kann. Die Stellung des Greifers zum Lötkolben für die Lötung des ersten Kabelen­ des ist in Fig. 2 dargestellt. Der Lötkolben, der in vertikaler Richtung auf- und abgefahren werden kann, drückt mit der Lötspitze auf das abisolierte Kabelende und erhitzt dadurch das Basismaterial, wie auch den abisolier­ ten Draht. Die Lötzufuhr wird mit Hilfe eines Elektromo­ tors über die automatische Lötdrahtzufuhr realisiert. Nach dem Festlöten des ersten Kabelendes bewegt sich der Löt­ kolben nach oben und der Greifer öffnet sich. Damit ist das erste Kabelende auf der Kontaktstelle angelötet. Beim Einsatz eines frei programmierbaren Greiferhubes besteht die Möglichkeit, daß mit Hilfe des Greifers das Kabel nun in einer vorgegebenen frei programmierbaren Bahn verlegt werden kann. Dazu wird der Greifer nur soweit geöffnet, daß das Kabel in den Greiferbacken nicht mehr geklemmt wird. Um nun auch das zweite Kabelende anlöten zu können, sind die im folgenden beschriebenen Arbeitsabläufe notwen­ dig.

Nachdem der Roboter das Werkzeug an die Stelle gebracht, an der die zweite Kontaktierung erfolgen soll, wird mit Hilfe der Ablängeinheit das Kabel durchgeschnitten. Die obere und die untere Isoliereinheit schneiden in die bei­ den neu entstandenen Kabelenden ein. Die Verdrilleinheit versetzt die Abisoliermesser in Rotation und gleichzeitig wird durch eine Hubbewegung der rotierenden Abisoliermes­ ser ein Verdrillen der Litzenden erreicht. Dabei wird auch gleichzeitig die Isolation von den beiden Kabelenden abge­ zogen. Über eine Ausblaseinheit werden die Isolationsreste aus dem Werkzeug ausgeblasen. Bevor die Abisoliermesser öffnen, wird das Kabel mit der unteren Klemmeinheit ge­ klemmt, so daß diese in einer fest definierten Position im Werkzeug vorliegt. Mit Hilfe des Greifers kann nun das Kabel am Übergabepunkt abgenommen werden. Anschließend schwenkt der Greifer in die frei programmierbare vorgege­ bene Lötposition, wo nun mit Hilfe des Lötkolbens das zweite Kabelende angelötet werden kann. Die Stellung des Greifers zum Lötkolben bei der Lötung des zweiten Kabelen­ des ist in Fig. 3 dargestellt. Um die gezeigte Greifer­ stellung in Fig. 3 erreichen zu können, muß der Greifer gabelförmig ausgebildet werden, so daß beim Schwenkvorgang zwischen Lötkolben und Greifer keine Kollision auftreten kann. Nach dem Anlöten des zweiten Kabelendes, wird das bereits abisolierte und verdrillte Kabel, welches sich im Werkzeug befindet, mit Hilfe der Vorschubeinheit soweit durch das Werkzeug hindurchgefördert, daß es wiederum mit dem Greifer an der dafür vorgesehenen Stelle aufgenommen werden kann. Der weitere Ablauf erfolgt nun wie bereits beschrieben.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan­ kens beschrieben worden, innerhalb dessen selbstverständ­ lich die verschiedensten Modifikationen möglich sind, solange nur folgende Grundgedanken realisiert bleiben:

Das Werkzeug stellt ein in sich geschlossenes Gesamtsystem dar. Es ist aus verschiedenen Einzelmodulen aufgebaut, die die Gesamtfunktion des Werkzeuges sicherstellen. Um einen flexiblen Einsatz des Werkzeuges gewährleisten zu können, kann das Werkzeug an programmierbare Handhabungssysteme angeflanscht werden. Das Werkzeug ist so aufgebaut, daß durch eine Kabelzuführung ein Kabel, welches aus einem Kabelfaß kommt, in das Werkzeug eingeführt wird. Über eine Vorschubeinheit können definierte Kabellängen im Werkzeug transportiert werden. Das Kernstück des Werkzeuges besteht aus einer Verdrill-, Abisolier- und Ablängeinheit. Mit dieser Einheit kann das Kabel abgeschnitten, beide Kabel­ enden abisoliert und dabei verdrillt werden. Die Ab­ isolierlänge ist dabei frei programmierbar. Mit einem Greifer können die Kabelenden gehandhabt werden und mit Hilfe eines schwenkbaren Lötkolbens an definierten Stellen (z.B. auf Leiterplatten) angelötet werden.

Claims (13)

1. Werkzeug zum Verlegen von isolierten Kabeln, die we­ nigstens an einem Ende an einem Kontaktelement angelötet werden,
mit einer Löteinheit (12), die das abisolierte Kabelende (14′, 14′′) an dem Kontaktelement anlötet,
gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• - eine Vorschubeinheit (2) schiebt das zu verlegende Kabel (14) in den Arbeitsbereich der Löteinheit (12) vor,
• - eine Abisoliereinheit (5′, 5′′) für das anzulötende Ka­ belende weist an sich bekannter Weise wenigstens ein Mes­ serelement auf, das die Isolierung des abzulötenden Kabel­ endes durchtrennt und das in Richtung (Pfeil 7) des Kabels verschiebbar ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Messerelement zum Ver­ drillen des Kabelendes drehbar ist (Pfeil 6).

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Klemmelement (3, 8) vorgesehen ist, das das Kabel (14) während des Ab­ isoliervorgangs im Werkzeug festklemmt.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Ablängeinheit (4) für das Kabel vorgesehen ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Messerelemente (5′, 5′′) vorgesehen sind, von denen eines zum Abisolieren des vor­ deren Kabelendes und eines zum Abisolieren des hinteren Kabelendes dient.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablängeinheit (4) zwischen den beiden Messerelementen (5′, 5′′) angeordnet ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß beiden Messerelementen jeweils eine Klemmeinheit (3, 8) zugeordnet ist.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen relativ zu der Kabelführung (1) und den Messerelementen (5′, 5′′) be­ weglichen Greifer (10) aufweist, der das Kabel (14) im Bereich des jeweils anzulötenden Kabelendes ergreift und das Kabelende in den Arbeitsbereich der Löteinheit (12) zuführt.

9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifer ein Rohrstück (10) aufweist, in den das Kabel einführbar und anschließend festklemmbar ist, und daß der Greifer um eine Achse (13) schwenkbar ist.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Löteinheit in Kabel-Vor­ schubrichtung verstellbar ist.

11. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Messerelemente (5′, 5′′) jeweils ein Messerpaar aufweisen.

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausblaseinheit für das abgetrennte Isolierungsstück vorgesehen ist.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug an einer mehr­ achsigen Positioniereinheit anbringbar ist, die das Werk­ zeug positioniert, und nach dem Anlöten des ersten Kabel­ endes das Werkzeug zum Verlegen des Kabels zum zweiten Kontaktelement für das zweite Kabelende verfährt.