DE4413577C2 - System und Verfahren zum vollautomatischen Konfektionieren von flexiblen, endlosen Einzeladern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfah­ ren zum vollautomatischen Konfektionieren von flexiblen, end­ losen Einzeladern für eine elektrische Anlage.

In allen Bereichen werden zunehmend elektrische Anlagen einge­ setzt. Diese bestehen aus einzelnen elektrischen Betriebsmit­ teln, die miteinander verbunden werden müssen. Je umfangrei­ cher die elektrischen Anlagen werden, desto komplexer wird auch die erforderliche Verdrahtung mit Einzeladern oder Kabel­ bäumen.

Beispielhaft ist das Auto zu nennen, bei dem zunehmend mehr elektrische Bauteile zum Einsatz kommen, die miteinander über Adern verbunden werden müssen. Für die Verdrahtung sind eine Vielzahl von Verbindungsleitern unterschiedlicher Länge und unterschiedlichen Querschnitts erforderlich, welche häufig zu sogenannten Aderbäumen zusammengefaßt werden. Mit steigender Anzahl der Verbindungsleiter kann es leicht zu Verwechslungen kommen.

Die Herstellung der Verbindungsadern, also das Auswählen des richtigen Querschnitts, das Ablängen und das Bearbeiten der Aderenden erfordert einen hohen Arbeitsaufwand und eine hohe Sorgfalt.

Der Prospekt "Die rationelle Kabelkonfektion" der Firma Metz­ ner & Böhm Apparatebau GmbH, Ulm, Nr. AM-I 9/87, zeigt eine Vorrichtung zur Kabelkonfektionierung, die ein Ablängen von endlosen Kabeln, Litzen oder Drähten ermöglicht. Die Vorrich­ tung weist einen kombinierten Messer- und Abisolierblock auf, der das Endlosmaterial in Stücke trennt und die Isolierung im Bereich der Enden einkerbt. Das Abisolieren erfolgt über zwei Abisoliereinheiten, die jeweils aus einem Abziehzylinder und einer Klemmeinheit bestehen. Weiterhin ist die Abisolierein­ heit mit einem Bedruckgerät, das ein Bedrucken der einzelnen Kabelstücke ermöglicht, sowie mit weiteren Zusatzgeräten zum Abwickeln, Zuführen oder Ablegen kombinierbar. Hierzu ist eine entsprechende elektronische Steuerung vorgesehen, die gegebe­ nenfalls einen Personalcomputer umfaßt. Die Steuerung ermög­ licht, daß die Abisoliereinheit mit den Zusatzgeräten zusam­ menarbeitet.

Die US 3,612,111 offenbart eine Vorrichtung, die ein vorgebba­ res Ablängen eines Kabels und ein Abisolieren der Enden ermög­ licht.

Die DE 33 15 336 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Konfektio­ nieren isolierter und nichtisolierter Leitungen. Hierzu weist die Vorrichtung eine Station zum Zuführen einer zu bearbeiten­ den Leitung und eine integrierte Abschneide- und Abisoliersta­ tion auf. Dieser integrierten Bearbeitungsstation sind ein Greifer vor- und wenigstens zwei Greifer nachgeordnet, die derart ausgebildet sind, daß sie ein Abisolieren der Leitungs­ enden ermöglichen und die Enden zu Pressen zum Anklemmen elek­ trischer Klemmen und isolierender Hülsen führen können. Der Ablauf erfolgt programmgesteuert.

Diese bekannten Vorrichtungen gestatten eine automatisierte Konfektionierung von Einzeladern, die für die Verdrahtung ein­ zelner Bauelemente in einer elektrischen Anlage verwendet wer­ den können. Zur Konfektionierung ist es notwendig, den Vor­ richtungen alle Parameter vorzugeben. So ist es für eine Ver­ wendung der bekannten Vorrichtungen erforderlich, die verdrah­ tungsspezifischen Daten, wie insbesondere die Länge, für die einzelnen Aderstücke anhand der räumlichen Anordnung der anzu­ schließenden Bauelemente der zu verdrahtenden Anlage zu be­ stimmen und die Daten in die Vorrichtungen einzugeben. Die Be­ stimmung der verdrahtungsspezifischen Daten und deren Eingabe erfordern einen hohen Zeitaufwand und sind zudem oftmals feh­ lerbehaftet. Dies hat zur Folge, daß meistens bei der Verdrah­ tung von elektrischen Anlagen, insbesondere von Schaltschrän­ ken, entsprechend qualifiziertes Personal die erforderlichen Aderstücke von Hand konfektioniert und direkt an die einzelnen Bauelemente der elektrischen Anlage anschließt.

So ergibt sich bei diesem Stand der Technik der Nachteil, daß sowohl für die Bereitstellung konfektionierter Einzeladern als auch für die Verdrahtung elektrischer Anlagen hochqualifizier­ tes Personal eingesetzt werden muß. Zudem erfordert die Kon­ fektionierung der Kabel durch die notwendige Bestimmung und Eingabe der verdrahtungsspezifischen Daten oder durch die von Hand erfolgende Konfektionierung einen hohen Zeitaufwand. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß bei der Bestimmung und der Eingabe der verdrahtungsspezifischen Daten oder beim Konfektionieren der Kabel per Hand leicht Fehler unterlaufen können.

Der Artikel "Roboter übernehmen Kabelbaumherstellung" aus der Zeitschrift "Draht" 33 (1982) 1, Seiten 21 und 22, beschreibt die Verwendung eines Roboters zur automatischen Herstellung von Kabelbäumen, wobei der Roboter zu verlegenden Draht von einer Draht-Zuführungseinrichtung aufnimmt. Diese Einrichtung wird von einer Roboter-Steuereinheit angesteuert und längt den Draht ab.

Diesem Artikel ist jedoch nicht zu entnehmen, wie die Parame­ ter für die einzelnen Adern des fertigen Kabelbaums bestimmt werden, so daß auch hier die verdrahtungsspezifischen Daten vorgegeben werden müssen.

Der Artikel "Elektronische Datenverarbeitung für Verdrahtungs­ unterlagen im Schaltanlagenbau" aus der Zeitschrift "INDUSTRIE-ELEKTRIK + ELEKTRONIK", 14. Jahrg. 1969, Nr. 8, Seiten 181-183, betrifft ein Computerprogramm, das der Gene­ rierung von Klemmenleistenplänen und Kabelanschlußlisten dient. Hierbei kann in einer geplanten Ausführungsvariante der Computer ausgehend vom vorzugebenden Stromlaufplan die Bele­ gung von Klemmenleisten automatisch bestimmen.

Dieses Programm beschränkt sich darauf, Listen für die später von Hand vorzunehmende Konfektionierung von Einzeladern für die Verkabelung einer elektrischen Anlage auszugeben, wobei die erforderlichen Aderlängen nicht selbständig berechnet wer­ den.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein System und ein Verfahren zum vollautomatischen Konfektionieren von flexi­ blen Adern für elektrische Anlagen zu schaffen, so daß eine einfache und kostengünstige Verdrahtung der Anlagen ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird für ein System zum automatischen Konfektio­ nieren von flexiblen, endlosen Einzeladern für eine elektri­ sche Anlage dadurch gelöst, daß eine Rechnereinheit vorgesehen ist, der die elektrische Anlage mit diskreten anzuschließenden Bauelementen vorgebbar ist, daß verdrahtungsspezifische Daten, wie Querschnitt, Länge, Kennzeichnung, Art der Kontaktierung und Farbe der Ader, für die Anlage mittels der Rechnereinheit bestimmbar sind, daß eine Vorrichtung zur automatischen Kon­ fektionierung der Ader mit einer Fördereinheit, einem Längen­ detektor, einer Ablängstation sowie einer Steuereinheit vorge­ sehen ist, wobei die Fördereinheit der Ablängstation die Ader von einem Vorrat in Abhängigkeit von von der Steuereinheit er­ zeugten Steuersignalen zuführt, daß die Vorrichtung eine Bear­ beitungsstation zum Kennzeichnen von Aderenden, insbesondere durch Befestigen von Markierungsmitteln, für eine Kontaktie­ rung der Aderenden umfaßt, und daß die Steuereinheit eine Schnittstelle umfaßt, über die der Steuereinheit die verdrah­ tungsspezifischen Daten zur Steuerung des automatischen Ab­ laufs der Vorrichtung eingebbar sind.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum automatischen Konfektio­ nieren von flexiblen Einzeladern für eine elektrische Anlage zeichnet sich dadurch aus, daß die elektrische Anlage mit dis­ kreten anzuschließenden Bauelementen vorgegeben wird, daß mit­ tels einer Rechnereinheit und eines Computer-Programmes ver­ drahtungsspezifische Daten, wie Querschnitt, Länge, Kennzeich­ nung, Art der Kontaktierung und Farbe der Ader, für Verbin­ dungsleitungen zur Verdrahtung der Anlage bestimmt und gespei­ chert werden, und daß in Abhängigkeit von den gespeicherten, verdrahtungsspezifischen Daten die Ader abgelängt wird und de­ ren Aderenden für eine weitere Bearbeitung oder eine Kontak­ tierung zugerichtet werden, wobei zum Zurichten die Aderenden unverwechselbar gekennzeichnet, insbesondere beschriftet, wer­ den.

Durch die Vernetzung (Rechnerkopplung) der Vorrichtung zur au­ tomatischen Konfektionierung einer Ader mit einer Rechner­ einheit zur Bestimmung der verdrahtungsspezifischen Daten für eine vorgebbare elektrische Anlage mit diskreten anzuschlie­ ßenden Bauelementen wird eine vollautomatische und damit ko­ stengünstige Konfektionierung der Endlos-Ader zu einzelnen spezifischen Aderstücken ermöglicht.

Bei der Rechnereinheit handelt es sich bevorzugt um ein E-CAD-System, das für eine vorgegebene elektrische Anlage mit fester räumlicher Anordnung einen optimalen Verdrahtungsplan verstellt und die zur Steuerung der Vorrichtung erforderlichen verdrahtungsspezifischen Daten für die einzelnen Aderstücke generiert. Diese Daten können, beispielsweise über eine ange­ paßte Schnittstelle der Rechnereinheit, an die Vorrichtung zur Konfektionierung bzw. deren Steuereinheit über deren Schnitt­ stelle "on-line" übertragen werden.

Die Prozeß-Daten können gegebenenfalls auch vom E-CAD-System auf einer Diskette abgespeichert und im Rechner der Vorrich­ tung aufbereitet werden (OFF-line-Betrieb).

So wird eine besonders schnelle, vollautomatische und perso­ nalsparende Bereitstellung konfektionierter flexibler Einzela­ dern ermöglicht.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil wird dadurch erreicht, daß die Aderenden beim Zurichten unverwechselbar gekennzeichnet, insbesondere beschriftet werden. So werden ein Verwechseln der Aderstücke oder Aderenden beim Verkabeln der elektrischen An­ lage vermieden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem zugehörigen erfin­ dungsgemäßen System lassen sich Lohn- und Materialkosten dra­ stisch senken, da die Fachkräfte, die bislang gerade für die Verdrahtung benötigt wurden, bei Verwendung des erfindungsge­ mäßen Systems vollständig entfallen können.

Die Konfektionierungsvorrichtung kann zudem so kompakt und leicht ausgeführt werden, daß sie mobil einsetzbar ist. Bei der Konfektionierung kann eine Bearbeitung der Aderenden in mehreren Schritten erfolgen. Insbesondere kann eine unter­ schiedliche Bearbeitung eines Aderanfangs und eines Aderendes eines abgelängten Aderstücks oder verschiedener Aderstücke er­ folgen. So wird eine hohe Produktivität bei großer Flexibili­ tät erreicht.

Vorzugsweise erfolgt die Kennzeichnung der Aderenden dadurch, daß Markierungsmittel am Aderende befestigt werden, was insbe­ sondere dadurch realisiert wird, daß ein Schrumpfschlauch be­ druckt, dieser über das Aderende gezogen und aufgeschrumpft wird. So ergibt sich eine einfache Beschriftung der Aderenden. Zudem wird durch das Aufschrumpfen die aufgedruckte Schrift in den Schrumpfschlauch eingebrannt und dadurch besonders halt­ bar. Gleichzeitig oder alternativ kann auch der Schrumpf­ schlauch zur Isolation eines am Aderende angeordneten Kontakt­ elementes auf dieses aufgeschrumpft werden.

Beim Zurichten der Aderenden in einer Bearbeitungsstation ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Aderenden jeweils über eine vorgebbare Länge abisoliert werden. Dies ist für eine Kontaktierung meist erforderlich. Durch Vorgaben der Abiso­ lierlänge kann leicht eine optimale Anpassung an verschiedene, zu verkabelnde elektrische Betriebsmittel bzw. Bauelemente er­ folgen. Vorteilhafterweise wird in einer Bearbeitungsstation beim Zurichten der Aderenden ein angepaßtes Kontaktelement, wie ein Stecker, eine Buchse oder eine Aderendhülse, am Ader­ ende, beispielsweise durch Löten, Crimpen oder Anklemmen, be­ festigt. Die angebrachten Kontaktelemente ermöglichen ein schnelles Anschließen der elektrischen Betriebsmittel vor Ort. Insbesondere ist vorgesehen, daß die Bearbeitungsstation zum Abisolieren und die Bearbeitungsstation zum Befestigen ei­ nes Kontaktelementes als eine Baueinheit ausgebildet sind. So wird eine schnelle Bearbeitung und eine kompakte Bauweise der Vorrichtung ermöglicht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist nach der Ablängstation ein Manipulator in Form eines Greifers vorgesehen, der das Aderende der jeweiligen Bearbeitungsstation zuführt. Dabei ist der Manipulator vorzugsweise so ausgebildet, daß er wahlweise ein erstes Aderende am Anfang und/oder ein zweites Aderende am En­ de eines Aderstücks erfassen und den Bearbeitungsstationen zu­ führen kann. Hierdurch wird erreicht, daß nur ein Satz von Be­ arbeitungsstationen vorgesehen sein muß, so daß die Vorrich­ tung zum Konfektionieren preisgünstig realisierbar ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß eine zweite Fördereinheit der Ablängstation nachgeordnet ist. Der Manipulator mit den Bearbeitungsstationen ist dann zwi­ schen der Ablängstation und der zweiten Fördereinheit angeord­ net. Nach Bearbeitung eines Aderanfangs wird die Ader dann durch den Manipulator der zweiten Fördereinheit zugeführt, um insbesondere bei großen Aderlängen eine schnelle Förderung zu ermöglichen.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, daß beide Fördereinheiten syn­ chronisierbar sind, um eine gleichmäßige Förderung der Ader bis zu der Position, in der das Aderende abgeschnitten und zu­ berichtet wird, sicherzustellen.

Es ist vorgesehen, daß der Manipulator die Ader im Bereich ei­ nes Aderendes zum Zuführen erfaßt und daß dann vor dem Zufüh­ ren zu einer Bearbeitungsstation die Ader um eine bestimmte Länge in Richtung des Manipulators befördert wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Manipulator die erforderliche Bewe­ gungsfreiheit hat, um das Aderende einer Bearbeitungsstation zuführen zu können.

Eine einfach zu realisierende Ausführungsform ergibt sich da­ durch, daß der Manipulator zwischen beiden Fördereinheiten an­ geordnet und als ein Greifer ausgebildet ist, der verdrehbar und zu der/den Bearbeitungsstation/en bewegbar ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung eines Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze einer Vorrichtung zum automa­ tischen Konfektionieren nach dem Abschneiden ei­ nes Aderanfangs;

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 beim Zurichten des Aderanfangs in einer ersten Bearbeitungsstation;

Fig. 3 die Vorrichtung nach Fig. 1 beim Zurichten des Aderanfangs in einer zweiten Bearbeitungsstati­ on;

Fig. 4 und 5 die Vorrichtung nach Fig. 1 beim Weiterfördern der Ader nach dem Zurichten des Aderanfangs;

Fig. 6 die Vorrichtung nach Fig. 1 nach dem Abschnei­ den eines Aderendes;

Fig. 7 die Vorrichtung nach Fig. 1 beim Zurichten des Aderendes in der ersten Bearbeitungsstation; und

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Systems mit einer Vor­ richtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum automatischen Konfektio­ nieren einer flexiblen Ader 2. Die Vorrichtung 1 weist eine erste Fördereinheit 3, bestehend aus zwei Antriebswalzen, eine Ablängstation 4, einen Manipulator mit einem Greifer 5, Bear­ beitungsstationen 6, 7 und eine zweite Fördereinheit 9 auf.

Beide Fördereinheiten 3 und 9 bestehen jeweils aus zwei An­ triebswalzen, zwischen denen die Ader 2 einklemmbar ist. Die Antriebswalzen können zum Einklemmen und Halten oder Fördern der Ader 2 zueinander bewegt und zum Öffnen auseinander bewegt werden. An der ersten Fördereinheit 3 ist ein Drehimpulsmesser 10 zur Bestimmung der Förderlänge angeordnet. Dieser ist hier als ein Inkrementalgeber ausgebildet, der Impulse in Abhängig­ keit von einer Umdrehung einer Antriebswalze der Fördereinheit 3 abgibt. Die Impulse werden von einem nicht dargestellten Zäh­ ler gezählt.

Die Ader 2 wird von einem Vorrat 11 der Vorrichtung 1 zuge­ führt. In der Vorrichtung 1 wird sie von der ersten Förderein­ heit 3 zu der Ablängstation 4 gefördert. Diese ist hier als ei­ ne Abschneidestation ausgebildet. Fig. 1 zeigt einen Zustand, bei dem bereits ein Aderanfang als ein erstes Aderende 12 von der Ablängstation 4 abgeschnitten und mittels der Fördereinheit 3 bis zum Manipulator 5 gefördert wurde. Das erste Abschneiden des Aderendes 12 durch die Ablängstation 4 dient einer Kali­ brierung der Längenmessung durch den Drehimpulsmesser 10. Hier­ bei wird der Drehimpulsmesser 10 oder die Längenmessung auf Null gesetzt, und ab diesem Zeitpunkt erfolgt eine Messung der geförderten Aderlänge. Dieses Kalibrieren ist nur bei Einsetzen einer neuen Ader 2 erforderlich.

Der Manipulator ist hier in Form eines X-Y-Koordinaten­ transportsystems mit einer um ± 180° drehbaren Greifereinheit ausgebildet. Der Greifer 5 ist in seiner Grundstellung in einer Flucht (im folgenden auch als Grundlinie bezeichnet) zwischen den Fördereinheiten 3 und 9 angeordnet. Er ist zwischen der Ab­ längstation 4 und der Fördereinheit 9 in Richtung der Ader 2 linear mittels einer Lineareinheit bewegbar. Zudem ist der Greifer um ± 180° verdrehbar und senkrecht zu der Grundlinie zu den Bearbeitungsstationen 6 und 7 bewegbar. Der Greifer 5 weist eine Lichtschranke zur Detektion einer eingeführten Ader 2 auf.

Fig. 1 zeigt den Greifer 5 in seiner Ausgangsstellung in geöffnetem Zustand, wobei die Ader 2 mit dem Aderende 12 be­ reits in Richtung des Pfeiles 13 durch den Greifer 5 hindurch gefördert wurde. Anschließend schließt sich der Greifer 5, und die Fördereinheit 3 fördert die Ader 2 in Richtung des Pfeils 13 um eine einstellbare Vorschublänge weiter. Diese Vorschub­ länge ist erforderlich, damit der Greifer 5 einen ausreichenden Bewegungsspielraum hat, um das Aderende 12 nacheinander den Be­ arbeitungsstationen 6 und 7 zuführen zu können.

Anschließend dreht sich der Greifer 5 um 90° und führt das Aderende 12 der ersten Bearbeitungsstation 6 zu, wobei sich der Greifer 5 etwa senkrecht zur Grundlinie zur Bearbeitungsstation 6 bewegt. Hierbei wird das Aderende 12 in die Bearbeitungs­ station 6 eingesteckt. Dementsprechend hat der Greifer 5 die Ader 2 nicht direkt am Aderende 12, sondern etwas gegen die Förderrichtung 13 zurückversetzt ergriffen.

In der ersten Bearbeitungsstation 6 wird das Aderende 12 über eine einstellbare Länge abisoliert. Dies erfolgt pneumatisch. Hier wird ebenfalls das Aderende 12 gecrimpt, was bedeutet, daß eine nicht dargestellte Aderendhülse auf das abisolierte Ader­ ende 12 aufgesteckt und festgequetscht wird. Die Aderendhülsen entnimmt die Bearbeitungsstation 6 einem nicht dargestellten Vorrat. Das Crimpen erfolgt pneumatisch. Durch eine Licht­ schranke wird zusätzlich der abisolierte Leiter darauf kontrol­ liert, ob er vollständig abisoliert wurde oder nicht.

Nach Beendigung des Crimp-Vorgangs führt der Manipulator 5 das Aderende 12 der zweiten Bearbeitungsstation 7 zu. Dies erfolgt durch Zurückziehen des Aderendes 12 aus der Bearbeitungsstation 6, Drehen des Greifers 5 um 180° und Einstecken des Aderanfangs 12 in die Bearbeitungsstation 7, wie dies im Endzustand in Fig. 3 dargestellt ist.

Hier wird ein Schrumpfschlauch mittels eines Nadeldruckers (beides nicht dargestellt) bedruckt, auf das Aderende 12 aufge­ schoben, bis die gewünschte Position erreicht ist, und mit ei­ nem nicht dargestellten Heißluftgerät aufgeschrumpft. Im Aus­ führungsbeispiel wird jedes Aderende mit einer einem anzu­ schließenden Bauelement entsprechenden Bezeichnung zur Kenn­ zeichnung beschriftet.

Nachfolgend bewegt sich der Greifer 5 wieder auf die Grundlinie zurück und richtet die Ader 2 durch Zurückdrehen gerade, um das Aderende 12 der zweiten Fördereinheit 9 zuzuführen. Hierbei wird die Ader 2 gemäß Fig. 4 von dem Greifer 5 in Richtung des Pfeiles 14 zu der Fördereinheit 9 bewegt. Wenn das Aderende 12 die Fördereinheit 9 erreicht, schließt sich diese; dies bedeu­ tet, daß die Antriebswalzen zueinander bewegt werden, bis die Ader 2 zwischen diesen eingeklemmt ist.

Anschließend gibt der Greifer 5 die Ader 2 frei und fährt gegen die Förderrichtung gemäß Pfeil 15 in seine Ausgangsposition zu­ rück, wie in Fig. 5 dargestellt. Die Fördereinheiten 3 und 9 fördern dann mit erhöhter Geschwindigkeit die Ader 2 weiter. Hierbei sind die beiden Fördereinheiten 3 und 9 synchronisiert, um eine gleichmäßige Förderung der Ader 2 zu gewährleisten. Die geförderte Aderlänge wird dabei mit Hilfe des Drehimpulsmessers 10 überwacht.

Nach Erreichen einer gewünschten Aderlänge werden die beiden Antriebseinheiten 3 und 9 gestoppt, der Greifer 5 erfaßt die Ader 2, die Antriebseinheiten 3 und 9 öffnen sich und die Ab­ längstation 4 schneidet die Ader 2 ab, wie in Fig. 6 darge­ stellt. Die Ader 2 wird beim Abschneiden nur vom Greifer 5 ge­ halten, so daß die gewünschte Länge des entstehenden Aderstücks 2′ möglichst genau eingehalten sind. Unter Aderstück 2′ ist hier die abgelängte Ader 2, also der herzustellende Draht oder das Leiterstück für eine Verdrahtung, zu verstehen.

Gleichzeitig mit dem Öffnen der Fördereinheit 3 wurde auch die Fördereinheit 9 geöffnet, so daß nach dem Abschneiden der Grei­ fer 5 die notwendige Bewegungsfreiheit hat, um ein entstandenes zweites Aderende 16 des Aderstücks 2′ nacheinander den Bearbei­ tungsstationen 6 und 7 zum Zurichten zuzuführen. Im Ausfüh­ rungsbeispiel wird das zweite Aderende 16 genauso wie das erste Aderende 12 zugerichtet, so daß sich eine Beschreibung erüb­ rigt. Fig. 7 zeigt, wie der Manipulator 5 das Aderende 16 der Bearbeitungsstation 6 zugeführt hat. Jedoch kann auch eine an­ dere Bearbeitung vorgesehen werden, indem beispielsweise Bear­ beitungsstationen ausgelassen oder andere angefahren werden. So ist es auch möglich, alle oder mehrere Bearbeitungsstationen auf einer Seite der Grundlinie hintereinander anzuordnen, die dann nacheinander angefahren werden.

Nach erfolgter Zurichtung des Aderendes 16 wird der Greifer 5 wieder in seine Neutralstellung zurückgedreht und in der Grund­ linie ausgerichtet. Anschließend schließt sich die Förderein­ heit 9, der Greifer 5 öffnet sich und das fertig konfektionier­ te Aderstück 2′ wird mittels der Fördereinheit 9 ausgegeben.

Der Greifer 5 fährt in seine Ausgangsstellung zurück, und das Konfektionieren der Endlos-Ader 2 für das nächste Aderstück be­ ginnt. Dafür werden die Antriebswalzen der Fördereinheit 3 wie­ der zueinander bewegt und die Ader 2 eingeklemmt. Es kann dann ein kurzer Vorschub der Ader 2 und ein sogenannter Nullschnitt zur Kalibrierung durch die Abschneidestation 4 erfolgen, wie bereits eingangs erläutert. Dies ist aber nicht unbedingt not­ wendig. Die Konfektionierung setzt sich dann, wie bereits be­ schrieben, fort.

Fig. 8 zeigt das bevorzugte funktionelle Zusammenwirken der Vorrichtung 1 zum Konfektionieren von flexiblen Endlos-Adern mit einem E-CAD-System 20. Die Steuerung der Konfektionierung erfolgt durch eine Steuereinheit, bestehend aus einer SPS-Steue­ rung 18 und einem Rechner 19 in der Vorrichtung 1.

Das CAD-System 20 errechnet und generiert Daten über eine zu verdrahtende elektrische Anlage mit der räumlichen Anordnung ihrer elektrischen Komponenten. Das CAD-System 20 berechnet dann den Verlauf und die erforderlichen verdrahtungsspe­ zifischen Daten erforderlicher Verbindungskabel in bezug auf die Geometrie der Betriebsmittel. Dies kann beispielsweise mit einem Computer-Programm erfolgen, das den Entflechtungs- und Verdrahtungsprogrammen für elektronische Schaltungen ähnlich ist (Leiterplattenentflechtungsprogramm).

Diese verdrahtungsspezifischen Daten, die beispielsweise den erforderlichen Querschnitt, die Länge, die Farbe, die Kenn­ zeichnung oder Beschriftung der Ader und erforderliche Kontakt­ elemente an den Enden 12, 16 festlegen, werden vom CAD-System 20 über eine Schnittstelle 21 des Rechners 19 der Vorrichtung 1 on-line übertragen. Die Schnittstelle 21 ist im Ausführungsbei­ spiel eine V-24-Schnittstelle. Statt dessen können die verdrah­ tungsspezifischen Daten vom CAD-System 20 auch in einer Datei auf eine Diskette abgespeichert und diese vom Rechner 19 der Vorrichtung 1 eingelesen werden. Alternativ oder ergänzend kann auch eine direkte Eingabe verdrahtungsspezifischer Daten in den Rechner 19 über eine nicht dargestellte Tastatur erfolgen.

Der Rechner 19 konvertiert die Prozeß-Daten des E-CAD-Systems 20 zur Weiterverarbeitung und generiert mit Hilfe eines Compu­ ter-Programms aus den verdrahtungsspezifischen Daten die erfor­ derlichen Steuerbefehle für die nachfolgende SPS-Steuerung 18. Diese nimmt die Meßwerte des Drehimpulsmessers 10 auf und steuert die Fördereinheiten 3, 9, die Ablängstation 4, den Greifer 5 und die Bearbeitungsstationen 6 und 7. Zudem über­ wacht die SPS-Steuerung 18 das Zurichten der Aderenden 12, 16 in den Bearbeitungsstationen 6, 7 und meldet eventuell auftre­ tende Fehler.

Durch die Kombination des CAD-Systems 20 mit der Vorrichtung 1 wird ein besonders effektives System zum automatischen Konfek­ tionieren von flexiblen Einzeladern für alle vorgegebene elek­ trische Anlagen geschaffen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur ein einadri­ ges Ader 2 verarbeitet. Jedoch können genauso gut auch mehrad­ rige Kabel konfektioniert oder Kabelbäume gefertigt werden.

Nachfolgend wird der Steuerungsablauf in Einzelschritten be­ schrieben (hierbei wird teilweise die Bezeichnung Draht synonym für Ader verwendet und die zweite Fördereinheit als Auswurfein­ heit bezeichnet):

S 1: Einzelader manuell in Antriebswalzen einlegen und Walzen schließen
X-Y-Koordinatentransportsystem ist in Grundstellung Antriebe AUS
S 2: Betriebsart und Parameter in Bedienkonsole einstellen
Schnittstellenparameter eingeben und überprüfen
Parameter für Antriebe eingeben und überprüfen
S 3: System starten - Antrieb 1 (langsamer Drahtvorschub) läuft bis Lichtschranke Drahtende erkennt
S 4: Antrieb AUS - Nullschnitt durch Abschneideeinrichtung - Zähler für Drehimpulse nullen
S 5: Zählerstand ist 0000
Abschneideeinrichtung ist offen
Greifer geöffnet und in 0-Gradstellung
Antrieb langsamer Adervorschub EIN
Aktivierung des Impulszählers
Antrieb AUS, wenn Lichtschranke Drahtanfang erkannt hat oder vorgegebene Länge erreicht wurde
S 6: Drahtanfang ist erkannt/Vorgabelänge erreicht
Antrieb ist AUS
Greifer schließen
S 7: Greifer ist geschlossen - Walzenantrieb 3 öffnen
Transportsystem fährt zunächst in Position "Übergabe an Auswurfeinheit". Walzenantrieb 3 schliefen - Transport­ system mit Ader in Position "Abisolieren" fahren
S 7.1: Transportsystem steht in Position "Abisolieren"
S 7.2: Walzenantrieb 3 und Greifer sind geschlossen
S 7.3: Dreheinheit um +90° drehen
⇒ Sprung von Schritt 24 nach Abarbeitung des Drahtanfangs (erstes Aderende) und nach Erreichen der Aderlänge
S 8: Dreheinheit ist auf +90° gedreht
Hubeinheit fährt in Bearbeitungsstation "Drahtanfang ab­ isolieren" und "Drahtanfang crimpen" (1 Arbeitszyklus in einer Station)
S 9: Drahtanfang in Bearbeitungsstation "Abisolieren" erkannt
Start des Abisoliervorgangs
Überwachung des Abisoliervorgangs
S 10: Abisoliervorgang beendet
Hubeinheit fährt zurück
S 11: Hubeinheit ist zurück
Transportsystem fahren in Bearbeitungsstation "Beschrif­ ten"
Greifer dreht um 180°
S 12: Greifer hat 180° gedreht
Hubeinheit fährt vor in Bearbeitungsstation "Beschriften"
S 13: Transportsystem ist in Position "Bezeichnen"
Greifer steht in +180°-Stellung
Hubeinheit fährt vor in Station "Bezeichnen"
S 14: Hubstation ist vorne zum Bezeichnen
Aufruf des Unterprogrammes "Aderendhülsen bezeichnen"
S 15: Unterprogramm "Bezeichnen" ist abgearbeitet
Hubstation fährt zurück in Grundstellung
S 16: Hubstation steht in Grundstellung
Greifer auf 90° drehen
S 17: Greifer ist in 90°-Stellung
Transportsystem ist in Stellung "Übernahme Drahtanfang durch Antrieb 2"
S 18: Antriebswalzen von Antrieb 2 schließen
Greiferzange öffnen
S 19: Antriebswalzen geschlossen
Greifer ist offen
⇒ Sprung zum Programmschritt 25, wenn Aderende fertig be­ arbeitet ist
S 19.1: Antrieb 1 und 2 synchronisieren und Antriebe starten (schneller Drahtvorschub mit Längenzählung)
Transportsystem fährt in Position "Abisolieren und Crim­ pen" zurück
S 20: Drahtlänge ist erreicht
Antriebe AUS
S 21: Antriebe sind AUS
Greifer steht in Stellung 90° und ist in Stellung "Abi­ solieren"
Greifer schließen
S 22: Greifer ist geschlossen
Antriebsrollen des Antriebs 2 öffnen
Draht abschneiden - Anschneidvorrichtung zu
S 23: Antriebsrollen sind geöffnet
Abschneidvorgang ist beendet
Aderanfang und Aderlängenmessung beendet
Rücksprung zur Bearbeitung des Aderendes
S 24: Transportsystem und Greifer stehen in Position "Abiso­ lieren und Crimpen"
Rücksprung auf Programmschritt 8
S 25: Walzen in Auswurfstation schließen - Greifer und Transportsystem fahren in Grundstellung zur Aufnahme des nächsten Aderanfangs
S 26: Greifer ist offen
Antrieb 2 starten bis Drahtende in Ablageeinrichtung ab­ gelegt ist
S 27: Draht ist ausgeworfen
Transportsystem und Greifer stehen in Grundstellung
Antriebswalzen Antrieb 2 öffnen
Drehimpulszähler nullen
⇒ Rücksprung zu Schritt 3

Mit diesem Steuerungsablauf ist es möglich, ein automatisches Konfektionieren der Ader 2 zu erreichen.

Die Vorrichtung 1 übernimmt insbesondere folgende Funktionen:

• - Ermittlung der Drahtlängen mittels rechnergestützter E-CAD-Systeme durch die Erfassung der X-Y-Koordinaten der jeweiligen Betriebsmittel einer elektrischen Anlage unter Berücksichtigung der Verdrahtungskanäle.
• - Ablängeinheit mit Schneidvorrichtung und elektronischem Zählwerk für das Abschneiden des Leiters nach dem Errei­ chen der Drahtlänge
• - automatische Abisolierung des Leiters an beiden Drahten­ den
• - automatisches Crimpen einer Aderendhülse mit isoliertem Kragen an beiden Drahtenden und Prüfeinrichtung auf exakte Quetschung der Hülsen
• - automatisches Beschriften des Leiters mittels einer Schrumpfschlauch-Beschriftungsstation an beiden Drahten­ den. Datenaustausch über Interface
• - Handlingseinheit zur genauen Positionierung des Leiters an den Bearbeitungsstationen mit Hilfe eines X-Y-Koordi­ natentransportsystems mit Greifeinheit
• - SPS-Steuerung mit Ein- und Ausgabebaugruppen, Kommunika­ tionsprozessoren und Positionierbaugruppen zur Steuerung der gesamten Anlage
• - Anschaltung der Vorrichtung 1 an ein E-CAD-System für die vollautomatische Fertigung variabler Längen von Adern. Die Verarbeitung erfolgt im direkten Datenaus­ tausch mit den vom CAD-generierten Klemmen- und Be­ triebsmittelverbindungsplänen. Die Ermittlung der jewei­ ligen Drahtlänge zwischen den einzelnen Komponenten wird automatisch durch ein Routing-Programm im CAD-System er­ zeugt und alle Parameter auf einer Diskette abgelegt. Diese Dateien werden dann in den Rechner der Vorrichtung 1 geladen und dort weiterverarbeitet.
• - ein Roboterarm mit Elektroschraubeinrichtung erfaßt den fertig konfektionierten Leiter und fährt aufgrund der bekannten X-Y-Koordinaten über das Betriebsmittel an die Stelle, an der die Ader angeschlossen werden muß. Durch eine hohe Auflösung der Geometrie ist es möglich, die Einzelader so exakt zu positionieren, daß ein vollauto­ matisches Einklemmen des Leiters am jeweiligen Betriebs­ mittel möglich ist (Erfassung 3D-Version).
• - Auswurfeinrichtung für den fertig konfektionierten Lei­ ter mit Auswurfrinne.

Die Vorrichtung 1 ist ein leistungsfähiges, vollautomatisches Verdrahtungssystem, das sowohl als autarke Einheit als auch in Verbindung mit einem E-CAD-System flexible Einzeladern, insbe­ sondere von 0,5 mm² bis 2,5 mm², verarbeiten kann.

Durch die schnelle Bearbeitung wird der Verdrahtungsaufwand ei­ ner elektrischen Anlage auf ein Minimum reduziert. Stromlauf­ pläne bzw. Klemmenpläne sind für die Verdrahtung nicht mehr er­ forderlich, da die Verdrahtungspunkte für die jeweiligen Be­ triebsmittel anwenderfreundlich per Display angezeigt werden und zusätzlich jeder Leiter mit Start- und Zieladresse versehen ist, z. B. K 01.13 nach XS 02,34/1,5 mm² sw. Dies bedeutet, daß eine Verbindung vom Kontakt 13 des Schützes K 01 zur Klemme 34 der Klemmleiste XS 02 verlegt werden muß. Der Querschnitt ist in diesem Falle 1,5 mm² und die Ader hat die Farbe Schwarz. Die Länge des Leiters wird entweder durch das autarke Wegmeß­ system oder das CAD-System vorgegeben und im Datenspeicher der Vorrichtung 1 hinterlegt.

Die Vorrichtung 1 gestattet somit dem Benutzer, daß außer der enormen Zeiteinsparung auch eine Person, welche keine Vorkennt­ nisse in bezug auf die Verdrahtung einer elektrischen Anlage besitzt, fehlerfrei verdrahtet. Dieses System vereint alle Be­ arbeitungsmerkmale zur Herstellung einer Einzelader mit der einfachen Kompatibilität zur Anschaltung an übergeordnete E-CAD-Systeme.

In der Praxis generiert ein beliebiges CAE-System eine Datei (Parameterliste) im ASCII-Format. Aus Informationen der Verbin­ dungslisten, Klemmenlisten und dem Schaltschranklayout muß die­ ses System in der Lage sein, zu jeder Verbindung die Klemmenbe­ zeichnung von Start und Ziel, den Querschnitt, die Adernfarbe und Länge zu bestimmen. Voraussetzung hierfür ist der geometri­ sche Bezugspunkt einer Klemme, das heißt ob sich diese Klemme oben oder unten am Bauteil befindet. Nur mit dieser Information kann die optimale Verbindungsstrecke und Länge am CAE-System errechnet werden. Eine generierte Datei kann online über eine V24-Schnittstelle oder mit Hilfe einer Diskette dem CAW-System übertragen werden.

Nachfolgend aufgeführte Daten werden vom CAE-System zur Verfü­ gung gestellt:

• - Adernnummer
• - Klemmenbezeichnung 1
• - Klemmenbezeichnung 2
• - Adernlänge
• - Querschnitt
• - Adernfarbe

CAW-System

Ein Personal-Computer hat die Aufgabe, die Daten vom CAE-System für die Weiterverarbeitung aufzubereiten. Der PC liest die Da­ ten über eine Schnittstelle oder Diskette ein und führt diese einem Bearbeitungsprogramm zu. Die Rechnersoftware übernimmt die Fertigungskoordination, die Bedienerführung sowie die Steuerung des Beschriftungsmodules. Ablauf- und ereignisgesteu­ ert werden die selektierten Daten den jeweiligen Einheiten zur Verfügung gestellt.

Die PC-Software ermöglicht folgende Funktionen:

Automatikbetrieb

• - Online mit dem CAE-System: Adernfertigung direkt vom CAE-Platz.
• - Datensatz bearbeiten: Eine vom CAE erzeugte Liste wird bearbeitet.
• - Datensatz ändern: Korrekturmöglichkeit.

Manueller Betrieb

• - Einzeladern fertigen: Mit variabler Angabe sämtlicher Parameter.
• - Adern bearbeiten: Einseitige Bearbeitung (z. B. Steuer­ kabel).

Sonderfunktionen

• - Adern ablängen
• - Adern abisolieren
• - Adern beschriften
• - Adern crimpen

Datensatz erstellen

• - Neuen Datensatz erstellen: Ermöglicht die Adernfertigung ohne ein CAE-System.
• - Datensatz bearbeiten, ändern.

Funktionsablauf

Der PC ist über COM1 mit dem CAE-System, über COM2 mit der SPS und über LPT1 mit der Beschriftungseinheit verbunden. Über COM1 werden die Daten im ASCII-Format übertragen. Die Kommunikation mit der SPS wird über TTY mit Hilfe eines Treiberprogramms realisiert. Die für den Fertigungsablauf wichtigen Daten werden in einen Datenbaustein der SPS übertragen. Dem Druckwerk werden abhängig vom SPS Programm die Beschriftungsdaten über LPT1(PC) im ASCII-Format übertragen.

Ein Fertigungsablauf könnte folgendermaßen aussehen:

Weitere Funktionen sind zum Teil Unterfunktionen dieses Ablaufes oder modifizierte Bearbeitungen, welche dem gleichen Prinzip entsprechen.

CAE-System (extern)

CAW-System

Claims (17)

1. System zum automatischen Konfektionieren von flexiblen, endlosen Einzeladern für eine elektrische Anlage,

• - wobei eine Rechnereinheit (20) vorgesehen ist, der die elektrische Anlage mit diskreten anzuschließenden Bauele­ menten vorgebbar ist,
• - wobei verdrahtungsspezifische Daten, wie Querschnitt, Länge, Kennzeichnung, Art der Kontaktierung und Farbe der Ader (2), für die Anlage mittels der Rechnereinheit (20) bestimmbar sind,
• - wobei eine Vorrichtung (1) zur automatischen Konfekti­ onierung der Ader (2) mit einer Fördereinheit (3), einem Längendetektor, einer Ablängstation (4) sowie einer Steu­ ereinheit (18, 19) vorgesehen ist, wobei die Fördereinheit (3) der Ablängstation (4) die Ader (2) von einem Vorrat (11) in Abhängigkeit von von der Steuereinheit (18, 19) erzeugten Steuersignalen zuführt,
• - wobei die Vorrichtung (1) eine Bearbeitungsstation (7) zum Kennzeichnen von Aderenden (12, 16), insbesondere durch Befestigen von Markierungsmitteln, für eine Kontak­ tierung der Aderenden (12, 16) umfaßt, und
• - wobei die Steuereinheit (18, 19) eine Schnittstelle (21) umfaßt, über die der Steuereinheit (18, 19) die verdrah­ tungsspezifischen Daten zur Steuerung des automatischen Ablaufs der Vorrichtung (1) eingebbar sind.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine Bearbeitungsstation (7) zum Aufschie­ ben und Aufschrumpfen eines Schrumpfschlauches auf ein Aderende (12, 16) umfaßt.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) einen Drucker zum Bedrucken des Aderendes (12, 16) oder des Schrumpfschlauchs umfaßt.

4. System nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine Bearbeitungs­ station (6) zum Abisolieren eines Aderendes (12, 16) um­ faßt.

5. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine Bearbeitungs­ station (6) zum Befestigen eines Kontaktelementes an einem Aderende (12, 16) umfaßt.

6. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) einen Manipulator zum Zuführen eines Aderendes (12, 16) zu der/den Bearbei­ tungsstation/en (6, 7) umfaßt, der der Ablängstation (4) nachgeordnet ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wahl­ weise ein erstes Aderende (12) am Anfang und/oder ein zweites Aderende (16) am Ende eines Aderstücks (2′) der/den Bear­ beitungsstation/en (6, 7) durch den Manipulator zuführbar ist.

8. System nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) eine zweite För­ dereinheit (9) umfaßt, die der Ablängstation (4) nachge­ ordnet ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Fördereinheiten (3, 9) synchronisierbar sind.

10. System nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Manipulator zwischen beiden Fördereinheiten (3, 9) angeordnet ist und daß er einen Greifer (5) umfaßt, der verdrehbar und zu der/den Bearbeitungsstation/en (6, 7) bewegbar ist.

11. Verfahren zum automatischen Konfektionieren von flexiblen Einzeladern für eine elektrische Anlage,

• - wobei die elektrische Anlage mit diskreten anzuschlie­ ßenden Bauelementen vorgegeben wird,
• - wobei mittels einer Rechnereinheit (20) und eines Com­ puter-Programmes verdrahtungsspezifische Daten, wie Quer­ schnitt, Länge, Kennzeichnung, Art der Kontaktierung und Farbe der Ader (2), für Verbindungsleitungen zur Verdrah­ tung der Anlage bestimmt und gespeichert werden, und
• - wobei in Abhängigkeit von den gespeicherten, verdrah­ tungsspezifischen Daten die Ader (2) abgelängt wird und deren Aderenden (12, 16) für eine weitere Bearbeitung oder eine Kontaktierung zugerichtet werden, wobei zum Zurichten die Aderenden (12, 16) unverwechselbar gekennzeichnet, insbesondere beschriftet, werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beschriften ein Schrumpfschlauch bedruckt, der Schrumpfschlauch über das Aderende (12, 16) geschoben und aufgeschrumpft wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich­ net, daß zum Zurichten das Aderende (12, 16) abisoliert wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zum Zurichten ein Kontaktelement an dem Aderende (12, 16) befestigt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zuerst ein zu fertigendes Aderstück (2′) am ersten Aderende (12) abgeschnitten wird, daß dann die­ ses Aderende (12) zugerichtet wird, daß dann das Aderstück (2′) am zweiten Aderende (16) abgeschnitten wird und daß dann dieses Aderende (16) zugerichtet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das erste und das zweite Aderende (12, 16) mittels eines Manipulators der-/denselben Bearbei­ tungsstation/en (6, 7) zum Zurichten zugeführt werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Manipulator die Ader (2) im Bereich eines Aderendes (12, 16) zum Zuführen erfaßt und daß dann vor dem Zuführen der Ader (2) zu der/den Bearbeitungsstation/en (6, 7) die Ader (2) um eine bestimmte Länge zum Manipulator gefördert wird.