EP3051543A1 - Method and device for producing a cable harness - Google Patents
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- EP3051543A1 EP3051543A1 EP16152884.9A EP16152884A EP3051543A1 EP 3051543 A1 EP3051543 A1 EP 3051543A1 EP 16152884 A EP16152884 A EP 16152884A EP 3051543 A1 EP3051543 A1 EP 3051543A1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
- H01B13/012—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing wire harnesses
- H01B13/01236—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing wire harnesses the wires being disposed by machine
- H01B13/01245—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables for manufacturing wire harnesses the wires being disposed by machine using a layout board
Definitions
- a cable harness is here understood to mean a device for distributing energy and signals in an overall system, in particular in vehicles, such as in motor vehicles, rail vehicles, aircraft or space vehicles, or in stationary facilities, in particular in consumer goods such as household appliances or video / audio Attachments.
- vehicles such as in motor vehicles, rail vehicles, aircraft or space vehicles, or in stationary facilities, in particular in consumer goods such as household appliances or video / audio Attachments.
- at least two separate cables are combined into a cable harness in the cable harness and at least partially provided with a line protection.
- Wiring harnesses and associated connectors are widely used in the automotive industry, for example, in Reif, K., Deitsche, K.-H. et al., Kraft Paperback, Springer-Vieweg, Wiesbaden, 2014, pages 1180-84 described.
- the present invention is therefore exemplified for use in automotive engineering, but is by no means limited thereto.
- the methods and devices described herein may also be generally without significant modifications in other areas, such as in rail, air and space vehicles or in the consumer goods industry, such as herds, refrigerators, dishwashers, washing machines and other household appliances, but also in Use video / audio systems or in industrially usable machines.
- the cables used in this case generally comprise an electrical conductor, which is surrounded by at least one insulating material.
- the material for the conductor copper is used as a rule, while used as an insulating material, depending on the ambient and / or continuous use temperature, thermoplastics, fluoropolymers or elastomers.
- the wiring harness is preferably provided with fasteners and supports. To shield the lines, a twist of the lines can be provided.
- a line protection in particular in the form of adhesive tapes (so-called tape tapes).
- the EP 0 300 141 A1 discloses a device for fully automated harness manufacturing.
- the cable provided is laid in a laying arrangement, which has fixedly constructed laying aids and receiving holders, endlessly by means of a gripping and handling device of an industrial robot.
- the DE 10 2008 003 332 A1 discloses a method and apparatus for making a wiring harness.
- the device has a region in which at least one cable is provided at a temperature at which the cable assumes a rigid state.
- the molding of at least one cable section of the cable provided by means of a bending device which has a guide for laying the cable in the rigid state.
- the process steps mentioned here will be repeated until the wiring harness is made.
- a dimensionally stable flat cable in particular made of work-hardened aluminum, which assumes a rigid state at a conventional ambient temperature in the range of 20 ° C to 25 ° C.
- the EP 2 535 902 A1 discloses a method of manufacturing a cable in which a cable portion to be formed is selectively heated by means of a heating element to cause the cable portion to assume a pliable state, the shaped cable portion, upon cooling, transitioning to a rigid state.
- a heating element to cause the cable portion to assume a pliable state, the shaped cable portion, upon cooling, transitioning to a rigid state.
- For cooling in particular, it is proposed to carry out the process in a cooling region or to use a cold fluid.
- the DE 10 2012 203 571 B3 discloses a method and apparatus for making flat conductors, particularly aluminum, as cables for harnesses. This is proposed to use a laying arrangement with a plurality of movable and heatable pins. In addition, a gripping and handling device is described, which has heating elements for selectively heating a cable section to be formed.
- the object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus for producing a wiring harness, which at least partially overcome the problems and difficulties known from the prior art.
- the method according to the invention and the device according to the invention should enable the production of wire harnesses in a largely automatic manner, preferably by the use of industrial robots and independently of the selected number of pieces, in the most economical manner possible.
- the present invention relates to a method of manufacturing a wiring harness comprising steps a) and b) described below, wherein steps a) and b) are repeated until the desired wiring harness is manufactured.
- steps a) and b) can both be carried out alternately one after the other, although it may also be advantageous if, depending on the specific requirements, steps a) and b) are carried out at least partially simultaneously.
- step a) in this case at least one cable is provided in a cooling area.
- the term “cable” here refers to at least one electrically conductive conductor, which can also be referred to as a "core” and which can be used for the transmission of energy and / or information, in particular in the form of signals.
- the electrical conductor here often comprises copper, but also other metals such as aluminum, metal alloys, conductors with alloy gradients or Composite materials can be used.
- the electrical conductor in the cable is in this case preferably surrounded by a jacket, which serves in particular for the electrical insulation of the electrically conductive conductor.
- the jacket therefore has at least one insulating material, in particular a thermoplastic, preferably polyethylene (PE), a polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), a fluoropolymer, preferably ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) or polyfluoroethylene-propylene (FET), or an elastomer , in particular chlorosulfonated polyethylene (CSM) or silicone rubber (SIR).
- a thermoplastic preferably polyethylene (PE), a polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), a fluoropolymer, preferably ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) or polyfluoroethylene-propylene (FET), or an elastomer , in particular chlorosulfonated polyethylene (CSM) or silicone rubber (SIR).
- PE polyethylene
- PA polyamide
- PVC polyvinyl chloride
- FETFE ethylene-tetrafluoroethylene
- FETFE poly
- the term “cable” is also intended to include lightwave conductors, which are also referred to as "fiber optic cables".
- lightwave conductors which are also referred to as "fiber optic cables”.
- fibers which usually have quartz glass or a transparent plastic, bundled out, wherein the light-guiding core is here also preferably surrounded by a sheath which has a lower refractive index compared to the core to in this way to effect a better bundling of the light in the fiber.
- the cable usually has a cylindrical geometry, wherein a single cable or more cables, regardless of whether parallel or in twisted form led to each other, even more sheath layers of insulating material , in particular for protection against external influences, and / or metallic layers, in particular in the form of films or braids, in particular for electromagnetic shielding or as mechanical protection. Consequently, the term cable can therefore designate both a single conductor surrounded by a single jacket and a plurality of conductors each surrounded by a separate jacket, which are jointly provided with at least one further jacket layer Type of described and any other types of cables is feasible.
- the at least one cable is provided in a cooling region at a first temperature T 1 at which the cable assumes a rigid state.
- the temperature is not necessarily to be understood as a single, predetermined temperature value, but it may extend over a suitable temperature interval, in particular over a period of time.
- the cable takes in a another temperature range, in particular at room temperature, which may designate a temperature range of 5 ° C to 50 ° C in this context, a so-called "limp" state.
- the cables can therefore be referred to as form unstable, formlabile or non-dimensionally stable components.
- a pliable component in contrast to a component which is in the "bending-resistant" state, has a low modulus of elasticity and low tensile rigidity, so that larger deformations occur in the cable as a consequence of a low force and / or moment load on the cable can.
- automated production systems in particular robots, can hardly or hardly handle cables, in particular in flexurally sound form. Due to the described, usually non-linear relationship between the force and / or moment load of the cable on the one hand and the resulting deformation of the cable on the other hand, control of an industrial robot to perform this task is therefore not possible in many cases.
- the cooling region is at a temperature in a range of -60 ° C, preferably from -50 ° C, more preferably from -45 ° C, especially from -25 ° C, up to 0 ° C, preferably up to -10 ° C, particularly preferably up to -15 ° C held.
- the cooling area can in this case be designed with respect to its spatial dimensions such that it can essentially accommodate the cable to be deformed.
- the cooling area can therefore be designed in the form of a cooling tunnel known from the prior art, which is set up to accommodate and cool at least part of the cable.
- the cooling area may be designed in the form of a cooling chamber or climatic chamber which can accommodate not only the cables to be deformed but also at least partially the industrial robot usable for this purpose and also any operating personnel, for example for correcting any errors occurring.
- the cooling tunnel can in this case take over a pre-cooling, such as a shock-like deep freezing, of the cable entering therein, which can then be guided out of the cooling tunnel into the cooling chamber, the temperature prevailing in the cooling chamber setting the first temperature T 1 set in the cooling tunnel can exceed it.
- a pre-cooling such as a shock-like deep freezing
- the cooling of the cooling area can therefore be carried out by a refrigeration unit for cooling the entire cooling chamber, by means of a cold fluid, preferably cooled air, gaseous carbon dioxide or gaseous or liquid nitrogen.
- a cooling element preferably an electro-thermal converter, in particular a Peltier element, can be used.
- the electrothermal transducer is in this case understood a device which can achieve a cooling effect due to an applied thereto electrical voltage or an imprinted electric current flow here.
- the Peltier element also allows only spatially limited cooling of the cable in the otherwise warm normal temperature range, such as to make corrections to a (almost) finished harness.
- step b) at least one cable section of the cable provided after step a) is formed by means of a gripping and handling device.
- the "gripping and handling device” is understood to be a mechanical device, preferably controllable by an electronic control device, which is in particular configured to grasp the cable provided at at least one location by gripping it and / or to transport it to another location with respect to the orientation of the cable with respect to its longitudinal direction, which may also be referred to as bending.
- the bending of the cable can take place in such a way that it assumes a modified configuration with respect to a plane, ie in two dimensions, or within a spatial area, ie in three dimensions.
- the cable is in particular in the rigid state in a directional state with a defined direction, is formed by the shaping of the cable portion, a change in the direction of the directional state in which the rigid cable is present. Consequently, as can be seen from the following figures, by forming the cable portion, both a bending radius with respect to the formed cable portion and a bending angle with respect to a difference between the direction of the directional cable and the cable portion to be bent may be taken Direction of the cable are defined according to the cable section in question. In this way, it is possible, preferably by a control device controlled gripping and handling device, a spatially limited, bendable cable area, which can also be referred to as selectively bendable cable area to produce.
- the cable in the cooling region is in the defined bending-resistant state according to step a)
- the desired wiring harness by means of the gripping and handling device in the cooling area.
- Manual processing of the cable is no longer necessary. Further processing steps, in particular a possible attachment of plugs to at least one end of the cable, a twisting of the cable or an adhesive of the cable with tapes (tapes), can be carried out here.
- selective heating of the cable section is understood to mean a spatially limited heating of the cable, which is essentially limited to the cable section to be formed, while the temperature in the remaining cooling zone in which the cable provided is substantially at the first Temperature T 1 remains at which the remaining cable outside the selectively heated cable portion remains in the rigid state.
- the selectively heated cable section in its limp state of the molding can be supplied by means of the gripping and handling device.
- the selected cable or a part thereof, in particular the at least one jacket surrounding the at least one conductor of the cable can preferably be formed in the limp state while a shaping of the cable section in the rigid state could cause any damage to the cable in the cable section concerned, for example due to material properties at the first temperature T 1 in the cooling area.
- the selective heating of the cable section to the second temperature T 2 therefore makes it possible, in particular, to prevent any material fractures occurring in the material having the selected cable.
- the heating of the cable section preferably takes place by means of a heating element, in particular by means of an electrical heating element whose temperature can be controlled by applying an electrical voltage and / or by providing an electrical current.
- the heating element can in this case be present in particular in the gripping and handling device, in particular in the vicinity of the point at which the gripping and handling device can receive the at least one cable section by gripping. Additionally or alternatively, the heating element may be located in a laying arrangement described in more detail below, which may preferably have a plurality of temperature-controllable pins.
- the heating of the cable section can be carried out accordingly, preferably by means of a suitably designed tempering process, whereby a simultaneous operation is also possible Drying of the cable section can be made possible.
- the selectively heated cable section in which a selective heating of the cable section takes place, can transition again into the bending-resistant state during and / or after step b).
- the transition can preferably take place by means of a cancellation of the selective heating of the cable section, which, since it is still within the cooling zone, will finally assume the first temperature T 1 prevailing in the cooling zone after a certain time interval.
- the previously selectively heated cable section can also be subjected to a selective cooling, preferably by means of a cooling element.
- an electrothermal transducer preferably a Peltier element
- the cooling element is preferably located in the gripping and handling device, particularly preferably in the vicinity of the point at which the gripper can receive the cable section, and / or in the laying arrangement described below.
- the cooling element is preferably located in the gripping and handling device, particularly preferably in the vicinity of the point at which the gripper can receive the cable section, and / or in the laying arrangement described below.
- the cooling element is preferably located in the gripping and handling device, particularly preferably in the vicinity of the point at which the gripper can receive the cable section, and / or in the laying arrangement described below.
- a gas flow can be used, which has a low temperature, which is in particular below the first temperature T 1 , whereby the relevant cable section frozen in shock and thus can be returned within a very short time in the rigid state.
- the cable to be provided according to step a) is provided on a suitable cable supply device at a third temperature T 3 outside the cooling region.
- the third temperature T 3 here may correspond to the second temperature T 2 ; however, this is not generally required.
- the cable is in the cable-providing device in the limp state. Consequently, as long as it is in the limp state, the cable can be easily removed from the cable supply device and subsequently introduced into the cooling region.
- the cable magazine can already provide prefabricated partial cable harnesses, which can also be used as a starting point for the present method.
- the already prefabricated partial cable harnesses can be applied to the laying arrangement described below at a temperature above the first temperature T 1 and then cooled to the first temperature T 1 .
- the cable can be cooled after a partial removal of the cable providing device in the introduction into the cooling area by means of a focused on the cable spot cooler.
- the cable in particular for the acceleration of the present method, can assume the first temperature T 1 prevailing in the cooling region within the shortest possible time interval.
- the cable can also be subjected to an alignment, so that the cable preferably immediately after entering the cooling area in a directional and rigid condition.
- a “spot cooler” is understood here to be a powerful cooling device which is particularly adapted to a space region which is as limited as possible, in this case preferably an area immediately behind the entry region of the cable into the cooling region, a cooling system which is as fast and effective as possible in the cooling region to allow the first temperature.
- the cable is applied to a laying arrangement during the process according to the invention by providing in accordance with step a) and molding in accordance with step b).
- a laying arrangement during the process according to the invention by providing in accordance with step a) and molding in accordance with step b).
- one of the prior art such as from the EP 0 300 141 A1 known laying arrangement can be used.
- a laying arrangement which has a plurality of movable, retractable, controllable and / or temperable pins, which can be used for applying and fixing the cable to the laying arrangement.
- the pins can preferably be designed to be movable perpendicular to a surface of the laying arrangement and / or within the surface of the laying arrangement.
- the term "temperable” may include both reducing the temperature by cooling, maintaining the temperature at a predetermined value, and increasing the temperature by heating.
- This configuration of at least one of the pins can preferably be provided by introducing a heating element and / or a cooling element, preferably an electrothermal transducer, in particular a Peltier element, into the pin.
- a control of the movement, in particular the sinkability, of at least one of the pins can in this case be effected by a control device via which the laying arrangement can have.
- a separate control device can be located inside or outside the cooling area, which can take over the control of the laying arrangement and / or the gripping and handling device and / or the cooling device for cooling the at least one cooling area.
- the device according to the invention may further comprise at least one heating element, in particular an electric heating element, which is preferably adapted to at least a cable portion of the cable provided selectively to a second temperature T 2 , which the first temperature T 1 , which prevails in the cooling region, exceeds, and in which the selectively heated cable section assumes a limp state.
- the heating element can in this case advantageously in particular in the gripping and Handling device be introduced, preferably in the vicinity of the gripper, which is adapted to receive the cable to at least one cable section.
- the gripping and handling device can have at least one electrothermal converter, preferably a Peltier element, which can be set up as a cooling element, in particular for cooling a previously selectively heated cable section.
- the device may have a correspondingly configured cooling device, which will be described in more detail elsewhere in this application.
- at least one measuring device for determining the temperature may be provided, which may be, for example, a thermocouple, a thermometer and / or a thermostat. Alternatively and / or additionally, however, after a previous calibration, another measured variable and / or an empirical value can be used to determine the temperature prevailing in the cooling region.
- the device according to the invention can furthermore have at least one cable supply device located outside the cooling region and / or have at least one spot cooler to support the cooling and alignment of the cable when entering the cooling region.
- the device may have at least one laying arrangement for applying and fixing the cable.
- a laying arrangement as known from the prior art, can be used.
- the laying arrangement has a plurality of preferably perpendicular to a surface of the laying arrangement arranged pins, wherein at least one of the pins is designed to be movable, preferably perpendicular to the surface of the laying arrangement and / or within the surface of the laying arrangement.
- at least the pin thus configured can be moved along the surface of the laying arrangement or sunk with respect to the surface of the laying arrangement.
- at least one of the pins can be designed to be temperable, in order in this way in its immediate vicinity to reduce the temperature by cooling, maintaining the temperature at a predetermined value and / or increasing the temperature by heating to enable.
- the laying arrangement can in this case also be equipped outside the cooling area with prefabricated cable modules and then introduced into the cooling area. This can in particular enable a timing of this process in the context of the entire production of the wiring harness.
- the inventive method and the device according to the invention enable the automated production of wire harnesses by the application of low temperatures, in which the cable provided for the cable harness assume a rigid state, in which the cable to be formed and handled for an automated gripping and handling device in a simple Way is accessible.
- the cables can be temporarily put into plastic form and mounted to the wiring harness, optionally with the additional implementation of at least one of the above-described further process steps, wherein at the deformation and assembly sites by a selective, spatially limited punctual Heating the cable shaping, handling and / or further processing of the cable can be facilitated.
- FIG. 1 schematically a device 110 for producing a wire harness 112 is shown, which can be used in particular for use in the inventive method for producing the wire harness 112.
- the cooling region 114 has a volume which can be walked on by an operator and which is designed to accommodate the devices specified in more detail below.
- the device 110 may further comprise at least one temperature measuring device 118, which is here attached directly to the cooling unit 116, which may, however, also be provided at another location within the cooling region 114.
- the cooling area is configured to receive at least one cable 120 at the first temperature T 1 at which the cable 120 assumes a rigid state.
- the exemplary device 110 presented here has a spot cooler 128, which serves to support the cooling and alignment of the cable 120 when it enters the cooling region 114. In this way, a faster cooling of the cable 120 from the third temperature T 3 , in which the cable is in the limp state, to the first temperature T 1 at which the cable is in the bending-resistant state is achieved.
- an industrial robot 130 is further introduced in the present embodiment, which has a gripping and handling device 132.
- the gripping and handling device 132 is configured in particular for forming a cable section 134 of the cable 120 provided and for guiding the cable 120 in the bending-resistant state.
- the gripping and handling device 132 has a gripper 136 which is adapted as well as possible to the dimensions of the cable 120, in particular by one point, i. spatially limited, bendable cable section 134 to produce.
- the cable laying can be monitored here with a quality assurance system, which may include a camera system and an associated evaluation system.
- FIG. 1 drawn section 138 is in FIG. 2 shown in enlarged form and detail.
- the cable 120 entering the cooling region 114 here recognizably has a core 140 which is conductive for electromagnetic waves, in particular current and / or light. Without restricting generality, in the present exemplary embodiment it is assumed that the core 140 is a single core. or multi-core electrical conductor made of copper.
- the core 140 is here, as also in FIG. 2 schematically illustrated, surrounded by an insulating sheath of a thermoplastic or elastomeric plastic 142.
- the gripper 136 of the gripping and handling device 132 in this case receives the cable section 134.
- the control of the gripper 136 of the gripping and handling device 132 by means of a control device 144, which is located here in the industrial robot 130.
- the control device 144 in this case allows the most accurate possible recording of the cable section 134 and their movement in one of the three spatial directions x, y and z or a combination thereof.
- the controller may be located at least partially outside of the cooling area 114.
- the second temperature T 2 is chosen such that the cable section 134 this assumes a limp state. In this way, the forming of the cable section 134 at the temperature T 2 in the limp state can be carried out, while outside the room area 146, the set in the cooling area 144 first temperature T 1 prevails.
- Neglected in this illustration is that for physical reasons, the space region 146 may not be sharply defined, and rather a temperature gradient occurs between the interior of the space region 146 and the cooling region 144 between the temperatures T 2 and T 1 . However, this is irrelevant to the operation of the present invention.
- the gripping and handling device 132 For selective heating of the cable section 134 of the cable 120, the gripping and handling device 132 has heating elements 148, which are introduced into the gripper 136 in the immediate vicinity of the point at which the gripper 136 receives the cable section 134 and which via an associated heating device 150 can be controlled.
- the gripping and handling device 132 has cooling elements 152, which are preferably in the form of an electrothermal transducer, in particular a Peltier element, and in the gripper 136 in the immediate vicinity of the location at which the gripper 136 receives the cable section 134, are attached.
- the control of the cooling elements 152 via a cooling device 154, which, like the heating device 150 are also introduced into the industrial robot 130 in the present embodiment.
- the cooling elements 152 preferably allow a rapid transition of the cable section 134 from the limp state, which is preferably prevalent during molding, into the otherwise rigid state of the cable 124 into the cooling area 114.
- the cooling elements 152 may have spot cooling as described above.
- a laying arrangement 156 is shown, which for the attachment and fixation of the cable, as may be required for shaping the cable by the gripping and handling device 132, allows.
- the laying arrangement 156 has a plurality of pins 158 arranged perpendicularly to a surface of the laying arrangement 156.
- the pins 158 can in this case preferably be designed to be movable, retractable, controllable and / or temperable, for which the laying arrangement 156 is provided via a corresponding control arrangement 160 can dispose of. In this way, even after a change in the arrangement of the pins and / or their temperature and subsequent changes to the wiring harness 112 can be made even in a hard-coded unit.
- the tempered pins 158 therefore have in particular a (not shown) heating element and / or a (not shown) cooling element, which can be used as intended according to the intended use.
- the device according to the invention can therefore also have a cutting device (not shown) for severing the cable 120, for example at the cable section 134, which can likewise be introduced into the gripper 136 of the gripping and handling device 132.
- a cutting device for severing the cable 120, for example at the cable section 134, which can likewise be introduced into the gripper 136 of the gripping and handling device 132.
- Other versions are conceivable, however. In this way, two, three or more cables in the present device 110 can be arranged to the desired wiring harness 112.
- the device 110 preferably has a device (not shown) which is set up to connect at least two cables 120 to at least one cable strand within the cooling region 114.
- the device 110 in a preferred embodiment (not shown).
- FIG. 3 schematically another device 110 for producing a wire harness 112 is shown, which can be used in particular for use in the inventive method for producing the wire harness 112.
- the gripper 136 generates the selectively, ie spatially limited, bendable cable section 134 directly on the laying arrangement 156.
- the device 110 for manufacturing a wire harness 112 according to FIG. 3 via a cooling area which is designed in the form of a cooling tunnel 162.
- the cooling tunnel 162 is hereby set up to receive and cool the cable 120.
- the cooling tunnel 162 can in this case in particular assume the function of a pre-cooling, such as a shock-like deep-freezing, in particular by means of the spot cooler 128 integrated therein, of the cable 120 entering therein, which can then be guided out of the cooling tunnel 162 into the remaining cooling chamber 164.
- the temperature prevailing in the cooling chamber 164 may correspond to or exceed the first temperature T 1 set in the cooling tunnel 162.
- FIG. 3 Particulars shown are in particular the illustration in the FIG. 1 directed.
- FIG. 4 schematically a preferred installation arrangement 156 is shown, which has a structure of individual modules 166.
- the modules 166 are shown in the form of individual squares; However, other designs, such as in the form of triangles, rectangles or hexagons, conceivable.
- individual or all of the modules 166 of the laying arrangement 156 may have pins 158 arranged perpendicular to the surface of the laying arrangement 156, wherein the pins 158 may preferably be designed to be movable, retractable, controllable and / or temperable.
- a module 168, which has no pin 158, can also be referred to as an "empty dummy plate".
- one or more of the modules 166 can have further functional devices, for example at least one clamping device for at least one plug.
- the gripper 136 integrated in the gripping and handling device 132 accesses a second cable 172 to be laid in order to form the second cable together with the pins 158 of the installation arrangement 156 172 to the desired shape.
- the pin 174 may preferably have a heating element for selective heating of the cable section 134 of the second cable 172.
- FIG. 4 Particulars shown are in particular the illustration in the FIG. 1 directed.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (110) zur Herstellung eines Kabelbaums (112). Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst hierbei die folgenden Schritte: a) Bereitstellen mindestens eines Kabels (120) in einem Kühlbereich (114) bei einer ersten Temperatur (T 1 ), bei welcher das Kabel (120) einen biegesteifen Zustand annimmt, wobei die erste Temperatur (T 1 ) in dem Kühlbereich (114) in einem Bereich von -60 °C bis zu 0 °C gehalten wird; und b) Formen mindestens eines Kabelabschnitts (134) des bereitgestellten Kabels (120) mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung (132); wobei die Schritte so oft wiederholt werden, bis der Kabelbaum (112) hergestellt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (110) umfasst hierbei: - mindestens einen Kühlbereich (114) zur Aufnahme mindestens eines Kabels (120) bei einer ersten Temperatur (T 1 ), bei welcher das Kabel (120) einen biegesteifen Zustand annimmt, wobei die erste Temperatur (T 1 ) in dem Kühlbereich (114) in einem Bereich von -60 °C bis zu 0 °C liegt; und - eine Greif- und Handhabungseinrichtung (132) zur Formung eines Kabelabschnitts (134) des bereitgestellten Kabels (120) und zur Führung zum Verlegen des Kabels (120) im biegesteifen Zustand.The present invention relates to a method and apparatus (110) for making a wiring harness (112). The method according to the invention comprises the following steps: a) providing at least one cable (120) in a cooling region (114) at a first temperature (T 1) at which the cable (120) assumes a rigid state, wherein the first temperature (T 1) in the cooling region (114) is kept in a range of -60 ° C to 0 ° C; and b) forming at least one cable section (134) of the provided cable (120) by means of a gripping and handling device (132); the steps being repeated until the wiring harness (112) is made. The device (110) according to the invention comprises: at least one cooling area (114) for receiving at least one cable (120) at a first temperature (T 1) at which the cable (120) assumes a rigid state, wherein the first temperature (T 1) in the cooling area (114) is in a range of -60 ° C to 0 ° C; and - A gripping and handling device (132) for forming a cable portion (134) of the cable provided (120) and the guide for laying the cable (120) in a rigid state.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums. Unter einem Kabelbaum wird hierbei eine Einrichtung zur Verteilung von Energie und Signalen in einem Gesamtsystem verstanden, insbesondere in Fahrzeugen, wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luft- oder Raumfahrzeugen, oder in stationären Einrichtungen, insbesondere in Konsumgütern wie Haushaltsgeräten oder Video-/Audio-Anlagen. Hierbei werden in dem Kabelbaum mindestens zwei gesonderte Kabel zu einem Kabelstrang zusammengefasst und zumindest teilweise mit einem Leitungsschutz versehen.The invention relates to a method and an apparatus for producing a cable harness. A cable harness is here understood to mean a device for distributing energy and signals in an overall system, in particular in vehicles, such as in motor vehicles, rail vehicles, aircraft or space vehicles, or in stationary facilities, in particular in consumer goods such as household appliances or video / audio Attachments. In this case, at least two separate cables are combined into a cable harness in the cable harness and at least partially provided with a line protection.
Kabelbäume und zugehörige Steckverbindungen finden insbesondere im Automobilbereich eine breite Verwendung und sind beispielsweise in
Gemäß Reif et al. findet sich heutzutage in einem Mittelklasse-PKW mittlerer Ausstattung ein Kabelbaum, welcher etwa 750 verschiedene Leitungen mit einer Gesamtlänge von rund 1500 Metern aufweist. Die hierbei eingesetzten Kabel umfassen in der Regel einen elektrischen Leiter, welcher von mindestens einem Isolationswerkstoff umgeben ist. Als Werkstoff für den Leiter wird in der Regel Kupfer eingesetzt, während als Isolationswerkstoff, je nach Umgebungs- und/oder Dauergebrauchstemperatur, Thermoplaste, Fluorpolymere oder Elastomere verwendet werden. Insbesondere um etwaige Beschädigungen und oder Leitungsbrüche zu vermeiden, wird der Kabelbaum vorzugsweise mit Befestigungen und Abstützungen versehen. Zur Abschirmung der Leitungen kann eine Verdrillung der Leitungen vorgesehen sein. Um die Leitungen insbesondere vor Scheuern und Berührungen mit scharfen Kanten und heißen Flächen zu schützen, werden die Leitungen zumindest teilweise mit einem Leitungsschutz, insbesondere in Form von Klebebändern (sog. Tape-Bändern) versehen.According to Reif et al. Nowadays, in a middle-class car of medium equipment, there is a wire harness which has about 750 different lines with a total length of about 1500 meters. The cables used in this case generally comprise an electrical conductor, which is surrounded by at least one insulating material. As the material for the conductor copper is used as a rule, while used as an insulating material, depending on the ambient and / or continuous use temperature, thermoplastics, fluoropolymers or elastomers. In particular, in order to avoid any damage and or wire breaks, the wiring harness is preferably provided with fasteners and supports. To shield the lines, a twist of the lines can be provided. In particular, to prevent the lines from rubbing and touching with sharp edges and hot surfaces protect the lines are at least partially provided with a line protection, in particular in the form of adhesive tapes (so-called tape tapes).
Aufgrund der beschriebenen Komplexität der in der Praxis eingesetzten Kabelbäume wurde eine Vielzahl von Anstrengungen unternommen, um die Herstellung und Anbringung der Kabelbäume in dem Kraftfahrzeug zu vereinfachen. So beschreibt beispielsweise die
Die
Die
Die
Die
Wie jedoch aus de.wikipedia.org/wiki/kabelbaum (abgerufen am 28.01.2015) hervorgeht, werden Kabelbäume in der Fahrzeugindustrie weiterhin manuell gefertigt, was nach Ansicht der Autoren auch in absehbarer Zukunft so bleiben wird. Dies liege zum größten Teil an den unterschiedlichen, hierbei beteiligten Bewegungsabläufen, welche offensichtlich schlecht automatisierbar seien, insbesondere nicht durch Roboter, und an den günstigen Fertigungskosten im Vergleich zu einer Automatisierung. Aufgrund einer großen Variantenvielfalt bei bestimmten Fahrzeugen, etwa bei Lastkraftwagen, ließe sich durch die manuelle Herstellung eine einfachere Umstellung zwischen unterschiedlichen Varianten erreichen.However, as de.wikipedia.org/wiki/kabelbaum (retrieved 28.01.2015) shows, wiring harnesses in the automotive industry continue to be manufactured manually, which the authors believe will remain so in the foreseeable future. This is largely due to the different, involved in this motion sequences, which are obviously difficult to automate, especially by robots, and the low production costs compared to an automation. Due to a large variety of variants in certain vehicles, such as trucks, could be achieved by manual production easier transition between different variants.
Dennoch wäre es wünschenswert, wenn die Herstellung von Kabelbäumen auf automatisierte Weise ablaufen könnte, insbesondere da die in der Praxis üblicherweise auftretende große Variantenvielfalt bei den Kabelbäumen eine sehr hohe Konzentration durch die Mitarbeiter während der manuellen Herstellung erfordert. Hierdurch kann es immer wieder zu Qualitätseinbußen kommen, welche durch aufwendige Qualitätskontrollen identifiziert und anschließend behoben werden müssen. Hierbei sollte es insbesondere möglich sein, die Kabelbäume sowohl in großen Stückzahlen (Serienfertigung) als auch in geringen Stückzahlen (etwa zur Prototypfertigung oder bei hoher Variantenvielfalt) herzustellen.Nevertheless, it would be desirable if the manufacture of wire harnesses could proceed in an automated manner, especially since the large variety of wiring harnesses typically encountered in practice requires very high concentration by the workers during manual production. This can lead to quality losses again and again, which must be identified by complex quality controls and then corrected. In this case, it should be possible in particular to produce the harnesses both in large quantities (mass production) and in small numbers (for example for prototype production or in the case of a high number of variants).
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums anzugeben, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme und Schwierigkeiten zumindest teilweise überwinden. Insbesondere sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung die Herstellung von Kabelbäumen in weitgehend automatischer Weise, vorzugsweise durch den Einsatz von Industrierobotern und unabhängig von der gewählten Stückzahl, in möglichst wirtschaftlicher Weise ermöglichen.The object of the present invention is therefore to provide a method and an apparatus for producing a wiring harness, which at least partially overcome the problems and difficulties known from the prior art. In particular, the method according to the invention and the device according to the invention should enable the production of wire harnesses in a largely automatic manner, preferably by the use of industrial robots and independently of the selected number of pieces, in the most economical manner possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich jeweils in den abhängigen Patentansprüchen.This object is achieved by a method and a device for producing a cable harness with the features of the independent claims. Advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums, welches die im Folgenden beschriebenen Schritte a) und b) umfasst, wobei die Schritte a) und b) so oft wiederholt werden, bis der gewünschte Kabelbaum hergestellt ist. Hierbei können die beiden Schritte a) und b) sowohl abwechselnd nacheinander ausgeführt werden, allerdings kann es hierbei auch vorteilhaft sein, wenn, je nach den spezifischen Anforderungen, die Schritte a) und b) zumindest teilweise auch gleichzeitig durchgeführt werden.In a first aspect, the present invention relates to a method of manufacturing a wiring harness comprising steps a) and b) described below, wherein steps a) and b) are repeated until the desired wiring harness is manufactured. In this case, the two steps a) and b) can both be carried out alternately one after the other, although it may also be advantageous if, depending on the specific requirements, steps a) and b) are carried out at least partially simultaneously.
Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen mindestens eines Kabels in einem Kühlbereich bei einer ersten Temperatur T1, bei welcher das Kabel einen biegesteifen Zustand annimmt, wobei die erste Temperatur T1 in dem Kühlbereich in einem Bereich von -60 °C bis zu 0 °C gehalten wird; und
- b) Formen mindestens eines Kabelabschnitts des bereitgestellten Kabels mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung;
- a) providing at least one cable in a cooling region at a first temperature T 1 at which the cable assumes a rigid state, wherein the first temperature T 1 in the cooling region is maintained in a range of -60 ° C to 0 ° C; and
- b) forming at least one cable section of the cable provided by means of a gripping and handling device;
Gemäß Schritt a) wird hierbei mindestens ein Kabel in einem Kühlbereich bereitgestellt. Der Begriff "Kabel" bezieht sich hierbei auf mindestens einen elektrisch leitfähigen Leiter, welcher auch als "Ader" bezeichnet werden kann und welcher zur Übertragung von Energie und/oder Information, insbesondere in Form von Signalen, einsetzbar ist. Der elektrische Leiter umfasst hierbei häufig Kupfer, wobei jedoch auch weitere Metalle wie zum Beispiel Aluminium, Metalllegierungen, Leiter mit Legierungsgradienten oder Verbundwerkstoffe eingesetzt werden können. Der elektrische Leiter im Kabel ist hierbei vorzugsweise mit einem Mantel umgeben, welcher insbesondere zur elektrischen Isolierung des elektrisch leitfähigen Leiters dient. Der Mantel verfügt daher über mindestens einen Isolationswerkstoff, insbesondere über ein Thermoplast, vorzugsweise Polyethylen (PE), ein Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC), ein Fluorpolymer, bevorzugt Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) oder Polyfluorethylenpropylen (FET), oder ein Elastomer, insbesondere chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) oder Silikon-Kautschuk (SIR).According to step a), in this case at least one cable is provided in a cooling area. The term "cable" here refers to at least one electrically conductive conductor, which can also be referred to as a "core" and which can be used for the transmission of energy and / or information, in particular in the form of signals. The electrical conductor here often comprises copper, but also other metals such as aluminum, metal alloys, conductors with alloy gradients or Composite materials can be used. The electrical conductor in the cable is in this case preferably surrounded by a jacket, which serves in particular for the electrical insulation of the electrically conductive conductor. The jacket therefore has at least one insulating material, in particular a thermoplastic, preferably polyethylene (PE), a polyamide (PA), polyvinyl chloride (PVC), a fluoropolymer, preferably ethylene-tetrafluoroethylene (ETFE) or polyfluoroethylene-propylene (FET), or an elastomer , in particular chlorosulfonated polyethylene (CSM) or silicone rubber (SIR).
Durch den Begriff "Kabel" sollen ebenfalls auch Lichtwellen-Leiter umfasst sein, welche auch als "Glasfaser-Kabel" bezeichnet werden. Hierin werden elektromagnetische Wellen in Form von Licht über sogenannte Fasern, welche üblicherweise Quarzglas oder einen transparenten Kunststoff aufweisen, gebündelt geführt, wobei der lichtführende Kern hier vorzugsweise ebenfalls von einem Mantel umgeben ist, welcher über einen geringeren Brechungsindex im Vergleich zu dem Kern aufweist, um auf diese Weise eine bessere Bündelung des Lichts in der Faser zu bewirken.The term "cable" is also intended to include lightwave conductors, which are also referred to as "fiber optic cables". Here are electromagnetic waves in the form of light via so-called fibers, which usually have quartz glass or a transparent plastic, bundled out, wherein the light-guiding core is here also preferably surrounded by a sheath which has a lower refractive index compared to the core to in this way to effect a better bundling of the light in the fiber.
Unabhängig davon ob ein elektrischer Leiter oder ein Lichtwellenleiter eingesetzt werden, weist das Kabel daher in der Regel eine zylinderförmige Geometrie auf, wobei ein einzelnes Kabel oder mehrere Kabel, unabhängig davon, ob parallel oder in verdrillter Form zueinander geführt, noch weitere Mantellagen aus isolierendem Material, insbesondere zum Schutz gegenüber äußeren Einflüssen, und/oder metallische Lagen, insbesondere in Form von Folien oder Geflechten, insbesondere zur elektromagnetischen Abschirmung oder als mechanischer Schutz, aufweisen können. Folglich kann der Begriff Kabel daher sowohl einen einzelnen Leiter, welcher von einem einzelnen Mantel umgeben ist, als auch mehrere, jeweils mit einem separaten Mantel umgebene Leiter, welche gemeinsam mit mindestens einer weiteren Mantellage versehen sind, bezeichnen, wobei die vorliegende Erfindung grundsätzlich mit jeder Art der beschriebenen und etwaigen weiteren Arten von Kabeln durchführbar ist.Regardless of whether an electrical conductor or an optical waveguide are used, therefore, the cable usually has a cylindrical geometry, wherein a single cable or more cables, regardless of whether parallel or in twisted form led to each other, even more sheath layers of insulating material , in particular for protection against external influences, and / or metallic layers, in particular in the form of films or braids, in particular for electromagnetic shielding or as mechanical protection. Consequently, the term cable can therefore designate both a single conductor surrounded by a single jacket and a plurality of conductors each surrounded by a separate jacket, which are jointly provided with at least one further jacket layer Type of described and any other types of cables is feasible.
Gemäß Schritt a) erfolgt das Bereitstellen des mindestens einen Kabels in einem Kühlbereich bei einer ersten Temperatur T1, bei welcher das Kabel einen biegesteifen Zustand annimmt. Hierbei ist die Temperatur nicht notwendigerweise als ein einzelner, festgelegter Temperaturwert zu verstehen, sondern sie kann sich, insbesondere über einen Zeitraum, über ein geeignetes Temperaturintervall erstrecken. Da der oben beschriebene, in der Regel Kupfer aufweisende elektrische Leiter von einem isolierenden Mantel, insbesondere aus einem Kunststoff, umgeben ist, nimmt das Kabel in einem weiteren Temperaturbereich, insbesondere bei Raumtemperatur, welche in diesem Zusammenhang einen Temperaturbereich von 5 °C bis 50 °C bezeichnen kann, einen sogenannten "biegeschlaffen" Zustand an. Die Kabel können daher auch als forminstabile, formlabile oder nicht formstabile Bauteile bezeichnet werden. Ein biegeschlaffes Bauteil verfügt im Gegensatz zu einem Bauteil, welches sich in dem "biegesteifen" Zustand befindet, über ein niedriges Elastizitätsmodul und eine geringe Dehnsteifigkeit, so dass bereits in Folge einer geringen Kraft- und/oder Momentbeanspruchung des Kabels größere Verformungen in dem Kabel auftreten können. Aufgrund dieser Eigenschaft des Kabels können, wie eingangs beschrieben, automatisierte Fertigungsanlagen, insbesondere Roboter, Kabel insbesondere in biegeschlaffer Form nur schwerlich oder kaum handhaben. Aufgrund des beschriebenen, in der Regel nicht-linearen Zusammenhangs zwischen der Kraft- und/oder Momentbeanspruchung des Kabels einerseits und der dadurch hervorgerufenen Verformung des Kabels andererseits ist daher eine Steuerung eines Industrieroboters zur Durchführung dieser Aufgabe in vielen Fällen nicht möglich.According to step a), the at least one cable is provided in a cooling region at a first temperature T 1 at which the cable assumes a rigid state. Here, the temperature is not necessarily to be understood as a single, predetermined temperature value, but it may extend over a suitable temperature interval, in particular over a period of time. Since the above-described, usually copper-comprising electrical conductor is surrounded by an insulating jacket, in particular made of a plastic, the cable takes in a another temperature range, in particular at room temperature, which may designate a temperature range of 5 ° C to 50 ° C in this context, a so-called "limp" state. The cables can therefore be referred to as form unstable, formlabile or non-dimensionally stable components. A pliable component, in contrast to a component which is in the "bending-resistant" state, has a low modulus of elasticity and low tensile rigidity, so that larger deformations occur in the cable as a consequence of a low force and / or moment load on the cable can. As a result of this characteristic of the cable, as described above, automated production systems, in particular robots, can hardly or hardly handle cables, in particular in flexurally sound form. Due to the described, usually non-linear relationship between the force and / or moment load of the cable on the one hand and the resulting deformation of the cable on the other hand, control of an industrial robot to perform this task is therefore not possible in many cases.
Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass Kabel bei einer ersten Temperatur T1 in einem Kühlbereich einen biegesteifen Zustand annehmen können. Dieser ist im Gegensatz zu dem biegeschlaffen Zustand dadurch charakterisiert, dass nunmehr in der Regel ein definierter Zusammenhang, insbesondere ein linearer Zusammenhang, zwischen der Kraft- bzw. Momentbeanspruchung des Kabels einerseits und der Verformung des Kabels andererseits auftritt. Ein derartig beobachtbarer Zusammenhang ermöglicht daher grundsätzlich den Einsatz von Industrierobotern bei der erforderlichen Handhabung der Kabel in dem formstabilen biegesteifen Zustand.Investigations have shown, however, that cables can assume a rigid state at a first temperature T 1 in a cooling region. This is in contrast to the limp state characterized by the fact that now usually a defined relationship, in particular a linear relationship between the force and moment load of the cable on the one hand and the deformation of the cable on the other hand occurs. Such an observable relationship therefore fundamentally allows the use of industrial robots in the required handling of the cables in the dimensionally stable, rigid state.
Diese Untersuchungen haben insbesondere gezeigt, dass der Übergang aus dem biegeschlaffen Zustand des Kabels zu dem biegesteifen Zustand bei einer Temperatur unterhalb von 0 °C beginnt, in einem Bereich von -10 °C bis -30 °C eine besonders starke Übergangstendenz aufweist, während das Kabel unterhalb von -30 °C weitgehend unverändert in dem biegesteifen Zustand verbleibt. Erfindungsgemäß wird daher der Kühlbereich auf eine Temperatur in einem Bereich von -60 °C, bevorzugt von -50 °C, besonders bevorzugt von -45 °C, insbesondere von -25 °C, bis zu 0 °C, bevorzugt bis zu -10 °C, besonders bevorzugt bis zu -15 °C, gehalten.In particular, these studies have shown that the transition from the pliable state of the cable to the rigid state begins at a temperature below 0 ° C, has a particularly strong transitional tendency in a range of -10 ° C to -30 ° C, while Cable below -30 ° C remains largely unchanged in the rigid state. According to the invention, therefore, the cooling region is at a temperature in a range of -60 ° C, preferably from -50 ° C, more preferably from -45 ° C, especially from -25 ° C, up to 0 ° C, preferably up to -10 ° C, particularly preferably up to -15 ° C held.
Der Kühlbereich kann hierbei bezüglich seiner räumlichen Ausmaße derart ausgestaltet sein, dass er im Wesentlichen das zu verformende Kabel aufnehmen kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Kühlbereich daher in Form eines aus dem Stand der Technik bekannten Kühltunnels ausgestaltet sein, welcher zur Aufnahme und Kühlung zumindest eines Teils des Kabels eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlbereich jedoch in Form einer Kühlkammer oder Klimakammer ausgestaltet sein, welche nicht nur die zu verformenden Kabel, sondern auch zumindest teilweise den hierzu einsetzbaren Industrieroboter und auch etwaiges Bedienpersonal, beispielsweise zur Korrektur etwaig auftretender Fehler, aufnehmen kann. In einer besonderen Ausgestaltung kann der Kühltunnel hierbei eine Vorkühlung, etwa ein schockartiges Tiefgefrieren, des darin eintretenden Kabels übernehmen, welches anschließend aus dem Kühltunnel in die Kühlkammer geführt werden kann, wobei die in der Kühlkammer herrschende Temperatur die in dem Kühltunnel eingestellte erste Temperatur T1 durchaus übersteigen kann.The cooling area can in this case be designed with respect to its spatial dimensions such that it can essentially accommodate the cable to be deformed. In a According to a preferred embodiment, the cooling area can therefore be designed in the form of a cooling tunnel known from the prior art, which is set up to accommodate and cool at least part of the cable. Alternatively or additionally, however, the cooling area may be designed in the form of a cooling chamber or climatic chamber which can accommodate not only the cables to be deformed but also at least partially the industrial robot usable for this purpose and also any operating personnel, for example for correcting any errors occurring. In a particular embodiment, the cooling tunnel can in this case take over a pre-cooling, such as a shock-like deep freezing, of the cable entering therein, which can then be guided out of the cooling tunnel into the cooling chamber, the temperature prevailing in the cooling chamber setting the first temperature T 1 set in the cooling tunnel can exceed it.
Je nach Ausgestaltung kann die Kühlung des Kühlbereichs daher durch ein Kälteaggregat zur Kühlung der gesamten Kühlkammer, mittels eines kalten Fluids, bevorzugt gekühlte Luft, gasförmiges Kohlendioxid oder gasförmiger bzw. flüssiger Stickstoff, erfolgen. Insbesondere zur Kühlung von kleinen Kühlbereichen kann ein Kühlelement, bevorzugt ein elektro-thermischer Wandler, insbesondere ein Peltier-Element eingesetzt werden. Unter dem elektrothermischen Wandler wird hierbei eine Einrichtung verstanden, welche aufgrund einer hieran angelegten elektrischen Spannung oder eines hierein aufgeprägten elektrischen Stromflusses eine Kühlwirkung erzielen kann. Insbesondere das Peltier-Element ermöglicht auch ein lediglich räumlich begrenztes Abkühlen des Kabels im ansonsten warmen Normaltemperatur-Bereich, etwa zur Ausführung von Korrekturen an einem (fast) fertiggestellten Kabelbaum.Depending on the configuration, the cooling of the cooling area can therefore be carried out by a refrigeration unit for cooling the entire cooling chamber, by means of a cold fluid, preferably cooled air, gaseous carbon dioxide or gaseous or liquid nitrogen. In particular for cooling small cooling areas, a cooling element, preferably an electro-thermal converter, in particular a Peltier element, can be used. Under the electrothermal transducer is in this case understood a device which can achieve a cooling effect due to an applied thereto electrical voltage or an imprinted electric current flow here. In particular, the Peltier element also allows only spatially limited cooling of the cable in the otherwise warm normal temperature range, such as to make corrections to a (almost) finished harness.
Gemäß Schritt b) erfolgt erfindungsgemäß das Formen mindestens eines Kabelabschnitts des nach Schritt a) bereitgestellten Kabels mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung. Unter der "Greif- und Handhabungseinrichtung" wird hierbei eine mechanische, vorzugsweise durch ein elektronisches Steuergerät steuerbare Einrichtung verstanden, welche insbesondere dazu eingerichtet ist, um das bereitgestellte Kabel an mindestens einer Stelle durch Greifen zu erfassen und zu einem anderen Ort zu transportieren und/oder bezüglich der Ausrichtung des Kabels in Bezug auf seine Längsrichtung zu verändern, welches auch als Biegen bezeichnet werden kann. Hierbei kann das Biegen des Kabels derart erfolgen, dass es eine veränderte Ausgestaltung in Bezug auf eine Ebene, d.h. in zwei Dimensionen, bzw. innerhalb eines Raumbereiches, d.h. in drei Dimensionen, annimmt. Da das Kabel insbesondere in dem biegesteifen Zustand in einem gerichteten Zustand mit einer definierten Richtung vorliegen kann, erfolgt durch das Formen des Kabelabschnitts eine Änderung der Richtung des gerichteten Zustands, in welchem das biegesteife Kabel vorliegt. Folglich kann, wie auch den nachfolgenden Figuren entnommen werden kann, durch das Formen des Kabelabschnitts sowohl ein Biegeradius in Bezug auf den geformten Kabelabschnitt als auch ein Biegewinkel in Bezug auf einen Unterschied zwischen der Richtung des gerichteten Kabels vor dem für das Biegen vorgesehenen Kabelabschnitt und der Richtung des Kabels nach dem betreffenden Kabelabschnitt definiert werden. Auf diese Weise ermöglicht es die, vorzugsweise von einer Steuereinrichtung gesteuerte Greif- und Handhabungseinrichtung, einen räumlich begrenzten, biegbaren Kabelbereich, welcher auch als punktuell biegbarer Kabelbereich bezeichnet werden kann, zu erzeugen. Da das Kabel gemäß Schritt a) in dem Kühlbereich in dem definierten biegesteifen Zustand vorliegt, wird es auf diese Weise im Unterschied zum Stand der Technik möglich, das bereitgestellte biegesteife Kabel mittels der Greif- und Handhabungseinrichtung an den gewünschten Kabelabschnitten jeweils so zu formen, dass es einen gewünschten Formzustand annimmt. Durch ein- oder mehrfaches Formen von einem oder mehreren bereitgestellten Kabeln lässt sich auf diese Weise der gewünschte Kabelbaum mittels der Greif- und Handhabungseinrichtung in dem Kühlbereich herstellen. Eine manuelle Bearbeitung des Kabels ist hierbei nicht mehr erforderlich. Auch weitere Bearbeitungsschritte, insbesondere ein etwaiges Anbringen von Steckern an mindestens ein Ende des Kabels, ein Verdrillen des Kabels oder ein Versehen des Kabels mit Klebebändern (Tapes), können hierbei durchgeführt werden.According to step b), according to the invention, at least one cable section of the cable provided after step a) is formed by means of a gripping and handling device. In this case, the "gripping and handling device" is understood to be a mechanical device, preferably controllable by an electronic control device, which is in particular configured to grasp the cable provided at at least one location by gripping it and / or to transport it to another location with respect to the orientation of the cable with respect to its longitudinal direction, which may also be referred to as bending. In this case, the bending of the cable can take place in such a way that it assumes a modified configuration with respect to a plane, ie in two dimensions, or within a spatial area, ie in three dimensions. Since the cable is in particular in the rigid state in a directional state with a defined direction, is formed by the shaping of the cable portion, a change in the direction of the directional state in which the rigid cable is present. Consequently, as can be seen from the following figures, by forming the cable portion, both a bending radius with respect to the formed cable portion and a bending angle with respect to a difference between the direction of the directional cable and the cable portion to be bent may be taken Direction of the cable are defined according to the cable section in question. In this way, it is possible, preferably by a control device controlled gripping and handling device, a spatially limited, bendable cable area, which can also be referred to as selectively bendable cable area to produce. In this way, unlike the prior art, since the cable in the cooling region is in the defined bending-resistant state according to step a), it becomes possible to form the provided rigid cable by means of the gripping and handling device at the desired cable sections it assumes a desired shape state. By single or multiple forming of one or more cables provided can be made in this way the desired wiring harness by means of the gripping and handling device in the cooling area. Manual processing of the cable is no longer necessary. Further processing steps, in particular a possible attachment of plugs to at least one end of the cable, a twisting of the cable or an adhesive of the cable with tapes (tapes), can be carried out here.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vor und/oder während Schritt b) ein selektives Erwärmen des zu formenden Kabelabschnitts auf eine zweite Temperatur T2, welche die erste Temperatur T1 übersteigt, wobei die zweite Temperatur T2 so ausgewählt wird, dass der ausgewählte erwärmte Kabelabschnitt bei der zweiten Temperatur T2 einen biegeschlaffen Zustand annimmt. Hierbei wird unter dem "selektiven" Erwärmen des Kabelabschnitts eine räumlich begrenzte Erwärmung des Kabels verstanden, welche im Wesentlichen auf den zu formenden Kabelabschnitt beschränkt bleibt, während die Temperatur in dem übrigen Kühlbereich, in welchem sich das bereitgestellte Kabel befindet, im Wesentlichen bei der ersten Temperatur T1 verbleibt, bei welcher das übrige Kabel außerhalb des selektiv erwärmten Kabelabschnitts in dem biegesteifen Zustand verbleibt. Auf diese Weise kann, während sich das Kabel außerhalb des selektiv erwärmten Kabelabschnitts in dem biegesteifen Zustand befindet, der selektiv erwärmte Kabelabschnitt in seinem biegeschlaffen Zustand der Formung mittels der Greif- und Handhabungseinrichtung zugeführt werden. Diese besondere Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das ausgewählte Kabel oder ein Teil davon, insbesondere der den mindestens einen Leiter des Kabels umgebende mindestens eine Mantel, sich bevorzugt in dem biegeschlaffen Zustand formen lässt, während eine Formung des Kabelabschnitts in dem biegesteifen Zustand zu etwaigen Schädigungen des Kabels in dem betreffenden Kabelabschnitt, etwa aufgrund von Materialeigenschaften bei der ersten Temperatur T1 in dem Kühlbereich, führen könnte. Durch die selektive Erwärmung des Kabelabschnitts auf die zweite Temperatur T2 können sich daher insbesondere etwaig auftretende Materialbrüche in dem Material, welches das ausgewählte Kabel aufweist, vermeiden lassen.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention takes place before and / or during step b) selective heating of the cable section to be formed to a second temperature T 2 , which exceeds the first temperature T 1 , wherein the second temperature T 2 is selected so that the selected heated cable section assumes a limp state at the second temperature T 2 . Here, the "selective" heating of the cable section is understood to mean a spatially limited heating of the cable, which is essentially limited to the cable section to be formed, while the temperature in the remaining cooling zone in which the cable provided is substantially at the first Temperature T 1 remains at which the remaining cable outside the selectively heated cable portion remains in the rigid state. In this way, while the cable is out of the selectively heated cable section in the rigid state, the selectively heated cable section in its limp state of the molding can be supplied by means of the gripping and handling device. This particular embodiment is particularly advantageous if the selected cable or a part thereof, in particular the at least one jacket surrounding the at least one conductor of the cable, can preferably be formed in the limp state while a shaping of the cable section in the rigid state could cause any damage to the cable in the cable section concerned, for example due to material properties at the first temperature T 1 in the cooling area. The selective heating of the cable section to the second temperature T 2 therefore makes it possible, in particular, to prevent any material fractures occurring in the material having the selected cable.
Hierbei erfolgt das Erwärmen des Kabelabschnitts vorzugsweise mittels eines Heizelements, insbesondere mittels eines elektrischen Heizelements, dessen Temperatur durch Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder durch Bereitstellen eines elektrischen Stroms steuerbar sein kann. Das Heizelement kann hierbei insbesondere in der Greif- und Handhabungseinrichtung vorliegen, insbesondere in der Nähe der Stelle, an welcher die Greif- und Handhabungseinrichtung den mindestens einen Kabelabschnitt durch Greifen aufnehmen kann. Zusätzlich oder alternativ kann sich das Heizelement in einer unten näher beschriebenen Verlegeanordnung befinden, welche vorzugsweise über eine Mehrzahl von temperierbaren Stiften verfügen kann. Insbesondere um eine bei der Erwärmung des Kabelabschnitts möglichweise auftretende Ausbildung eines Kondensats zu vermeiden und/oder ein bereits ausgebildetes Kondensat wieder vom Kabelabschnitt zu entfernen, kann hierbei das Erwärmen des Kabelabschnitts, bevorzugt mittels eines geeignet ausgestalteten Temperiervorgangs, entsprechend ausgeführt werden, wodurch auch eine gleichzeitige Trocknung des Kabelabschnitts ermöglicht werden kann.In this case, the heating of the cable section preferably takes place by means of a heating element, in particular by means of an electrical heating element whose temperature can be controlled by applying an electrical voltage and / or by providing an electrical current. The heating element can in this case be present in particular in the gripping and handling device, in particular in the vicinity of the point at which the gripping and handling device can receive the at least one cable section by gripping. Additionally or alternatively, the heating element may be located in a laying arrangement described in more detail below, which may preferably have a plurality of temperature-controllable pins. In particular, in order to avoid formation of a condensate possibly occurring during the heating of the cable section and / or to remove an already formed condensate from the cable section, the heating of the cable section can be carried out accordingly, preferably by means of a suitably designed tempering process, whereby a simultaneous operation is also possible Drying of the cable section can be made possible.
In dieser Ausgestaltung, bei welcher ein selektives Erwärmen des Kabelabschnitts erfolgt, kann der selektiv erwärmte Kabelabschnitt während und/oder nach Schritt b) wieder in den biegesteifen Zustand übergehen. Der Übergang kann hierbei vorzugsweise mittels Abbrechen des selektiven Erwärmens des Kabelabschnitts erfolgen, welcher, da er sich nach wie vor innerhalb des Kühlbereichs befindet, nach einem gewissen Zeitintervall schließlich wieder die in dem Kühlbereich herrschende erste Temperatur T1 annehmen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der zuvor selektiv erwärmte Kabelabschnitt jedoch auch einer punktuellen Abkühlung unterzogen werden, vorzugsweise mittels eines Kühlelements. Für diesen Zweck kann sich insbesondere ein elektrothermischer Wandler, vorzugsweise ein Peltier-Element, eignen, wobei sich das Kühlelement vorzugsweise in der Greif- und Handhabungseinrichtung, besonders bevorzugt in der Nähe zu derjenigen Stelle, an welcher der Greifer den Kabelabschnitt aufnehmen kann, und/oder in der unten beschriebenen Verlegeanordnung befinden. Auf diese Weise kann das Abkühlen des zuvor selektiv erwärmten Kabelabschnitts beschleunigt werden, insbesondere um das gesamte erfindungsgemäße Verfahren innerhalb einer kürzeren Zeit durchführen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann hierzu aber auch ein Gasvolumenstrom eingesetzt werden, welcher über eine tiefe Temperatur verfügt, welche insbesondere unterhalb der ersten Temperatur T1 liegt, wodurch der betreffende Kabelabschnitt schockartig eingefroren und damit innerhalb kürzester Zeit in den biegesteifen Zustand zurückgeführt werden kann.In this embodiment, in which a selective heating of the cable section takes place, the selectively heated cable section can transition again into the bending-resistant state during and / or after step b). In this case, the transition can preferably take place by means of a cancellation of the selective heating of the cable section, which, since it is still within the cooling zone, will finally assume the first temperature T 1 prevailing in the cooling zone after a certain time interval. Alternatively or additionally, however, the previously selectively heated cable section can also be subjected to a selective cooling, preferably by means of a cooling element. For this purpose, in particular an electrothermal transducer, preferably a Peltier element, wherein the cooling element is preferably located in the gripping and handling device, particularly preferably in the vicinity of the point at which the gripper can receive the cable section, and / or in the laying arrangement described below. In this way, the cooling of the previously selectively heated cable section can be accelerated, in particular in order to be able to carry out the entire method according to the invention within a shorter time. Alternatively or additionally, but also a gas flow can be used, which has a low temperature, which is in particular below the first temperature T 1 , whereby the relevant cable section frozen in shock and thus can be returned within a very short time in the rigid state.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das gemäß Schritt a) bereitzustellende Kabel auf einer geeigneten Kabelbereitstellungseinrichtung bei einer dritten Temperatur T3 außerhalb des Kühlbereichs bereitgestellt. Die dritte Temperatur T3 kann hierbei der zweiten Temperatur T2 entsprechen; dies ist jedoch nicht generell erforderlich. Bei der dritten Temperatur T3 außerhalb des Kühlbereichs liegt das Kabel in der Kabelbereitstellungseinrichtung in dem biegeschlaffen Zustand vor. Folglich kann das Kabel, solange es im biegeschlaffen Zustand vorliegt, auf einfache Weise der Kabelbereitstellungseinrichtung entnommen und anschließend in den Kühlbereich eingebracht werden. Bei der Kabelbereitstellungseinrichtung kann es sich hierbei insbesondere um eine Kabelrolle, eine Kabeltrommel und/oder ein Kabelmagazin handeln, wobei insbesondere das Kabelmagazin bereits vorgefertigte Teil-Kabelbäume bereitstellen kann, welche ebenfalls als Ausgangspunkt für das vorliegende Verfahren eingesetzt werden können. Alternativ oder zusätzlich können hierbei die bereits vorgefertigten Teil-Kabelbäume bei einer Temperatur oberhalb der ersten Temperatur T1 auf die unten beschriebene Verlegeanordnung aufgebracht und anschließend auf die erste Temperatur T1 abgekühlt werden.In a further preferred embodiment, the cable to be provided according to step a) is provided on a suitable cable supply device at a third temperature T 3 outside the cooling region. The third temperature T 3 here may correspond to the second temperature T 2 ; however, this is not generally required. At the third temperature T 3 outside the cooling region, the cable is in the cable-providing device in the limp state. Consequently, as long as it is in the limp state, the cable can be easily removed from the cable supply device and subsequently introduced into the cooling region. In particular, the cable magazine can already provide prefabricated partial cable harnesses, which can also be used as a starting point for the present method. Alternatively or additionally, in this case, the already prefabricated partial cable harnesses can be applied to the laying arrangement described below at a temperature above the first temperature T 1 and then cooled to the first temperature T 1 .
In einer besonderen Ausgestaltung kann hierbei das Kabel nach einem teilweisen Entnehmen von der Kabelbereitstellungseinrichtung bei dem Einbringen in den Kühlbereich mittels eines auf das Kabel fokussierten Spotkühlers abgekühlt werden. Auf diese Weise kann das Kabel, insbesondere zur Beschleunigung des vorliegenden Verfahrens, innerhalb eines möglichst kurzen Zeitintervalls die in dem Kühlbereich herrschende erste Temperatur T1 annehmen. Gleichzeitig kann das Kabel hierdurch auch einer Ausrichtung unterzogen werden, so dass das Kabel vorzugsweise unmittelbar nach dem Eintritt in den Kühlbereich in einem gerichteten und biegesteifen Zustand vorliegt. Unter einem "Spotkühler" wird hierbei eine möglichst leistungsstarke Kühleinrichtung verstanden, welche insbesondere dazu eingerichtet ist, einen möglichst begrenzten Raumbereich, hierbei vorzugsweise ein Gebiet unmittelbar hinter dem Eintrittsbereich des Kabels in den Kühlbereich, einer möglichst schnellen und effektiven Kühlung auf die in dem Kühlbereich herrschende erste Temperatur zu ermöglichen.In a particular embodiment, in this case, the cable can be cooled after a partial removal of the cable providing device in the introduction into the cooling area by means of a focused on the cable spot cooler. In this way, the cable, in particular for the acceleration of the present method, can assume the first temperature T 1 prevailing in the cooling region within the shortest possible time interval. At the same time, the cable can also be subjected to an alignment, so that the cable preferably immediately after entering the cooling area in a directional and rigid condition. A "spot cooler" is understood here to be a powerful cooling device which is particularly adapted to a space region which is as limited as possible, in this case preferably an area immediately behind the entry region of the cable into the cooling region, a cooling system which is as fast and effective as possible in the cooling region to allow the first temperature.
In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung wird das Kabel während des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Bereitstellen gemäß Schritt a) und Formen gemäß Schritt b) auf eine Verlegungsanordnung aufgebracht. Hierbei kann eine aus dem Stand der Technik, etwa aus der
In besonders vorteilhafter Weise eignet sich aber eine Verlegeanordnung, welche über eine Mehrzahl von beweglichen, versenkbaren, steuerbaren und/oder temperierbaren Stiften verfügt, welche zum Aufbringen und Fixieren des Kabels auf die Verlegeanordnung eingesetzt werden können. Hierbei können die Stifte vorzugsweise beweglich senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung und/oder innerhalb der Oberfläche der Verlegeanordnung ausgestaltet sein. In diesem Zusammenhang kann der Begriff "temperierbar" sowohl ein Verringern der Temperatur durch Abkühlen, ein Halten der Temperatur bei einem vorgegebenen Wert als auch ein Erhöhen der Temperatur durch Erwärmen umfassen. Diese Ausgestaltung von mindestens einem der Stifte kann vorzugsweise durch Einbringen eines Heizelements und/oder eines Kühlelements, vorzugsweise eines elektrothermischen Wandlers, insbesondere eines Peltier-Elements, in den Stift vorgesehen sein. Eine Steuerung der Bewegung, insbesondere der Versenkbarkeit, von mindestens einem der Stifte kann hierbei durch eine Steuerungseinrichtung erfolgen, über welche die Verlegeanordnung verfügen kann. In einer alternativen Ausgestaltung kann sich innerhalb oder außerhalb des Kühlbereichs eine separate Steuerungseinrichtung befinden, welche die Steuerung der Verlegeanordnung und/oder der Greif- und Handhabungseinrichtung und/oder der Kühleinrichtung zur Kühlung des mindestens einen Kühlbereichs übernehmen kann.In a particularly advantageous manner, however, is a laying arrangement which has a plurality of movable, retractable, controllable and / or temperable pins, which can be used for applying and fixing the cable to the laying arrangement. In this case, the pins can preferably be designed to be movable perpendicular to a surface of the laying arrangement and / or within the surface of the laying arrangement. In this context, the term "temperable" may include both reducing the temperature by cooling, maintaining the temperature at a predetermined value, and increasing the temperature by heating. This configuration of at least one of the pins can preferably be provided by introducing a heating element and / or a cooling element, preferably an electrothermal transducer, in particular a Peltier element, into the pin. A control of the movement, in particular the sinkability, of at least one of the pins can in this case be effected by a control device via which the laying arrangement can have. In an alternative embodiment, a separate control device can be located inside or outside the cooling area, which can take over the control of the laying arrangement and / or the gripping and handling device and / or the cooling device for cooling the at least one cooling area.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums kann darüber oder während oder nach den Formen gemäß Schritt b) hinaus weitere Verfahrensschritte umfassen, insbesondere einer oder mehrerer der folgenden Schritte:
- ein Verbinden von mindestens zwei Kabeln vor zu mindestens einem Kabelstrang;
- ein Ausleiten mindestens eines Kabels aus einem Kabelstrang;
- ein Schneiden von Kabeln, insbesondere zur Einrichtung einer bestimmten Länge des ausgewählten Kabels;
- ein Verbinden mindestens eines Kabels und/oder mindestens eines Kabelstrangs mit einem Gehäuse, beispielsweise zu einer Bestückung von Kontakten, welche sich an dem Gehäuse befinden;
- ein Anbringen von Steckern an mindestens ein Ende mindestens eines Kabels;
- ein Verdrillen von mindestens zwei Kabeln und/oder von mindestens zwei Kabelsträngen; und/oder
- ein Versehen von mindestens einem Kabel oder mindestens einem der Kabelstränge mit einem Leitungsschutz. Wie eingangs beschrieben, wird hierbei unter den Leitungsschutz ein in der Regel bandförmiges Material, insbesondere ein sogenannter Kabelbinder, welcher auch als Tape bezeichnet werden kann, verstanden, welcher um mindestens einen Teil des Kabelbaums, etwa an Stellen, die insbesondere gegen Scheuern und/oder gegen Berührungen an scharfen Kanten und/oder heißen Flächen geschützt werden sollen, vorgenommen werden.
- connecting at least two cables in front of at least one cable harness;
- a discharge of at least one cable from a cable harness;
- cutting cables, in particular for establishing a specific length of the selected cable;
- connecting at least one cable and / or at least one cable harness to a housing, for example for mounting contacts which are located on the housing;
- attaching plugs to at least one end of at least one cable;
- twisting at least two cables and / or at least two cable strands; and or
- providing at least one cable or at least one of the cable strands with a line protection. As described above, this is under the line protection usually a band-shaped material, in particular a so-called cable tie, which can also be referred to as tape, understood, which is around at least a portion of the wiring harness, such as at locations, in particular against scrubbing and / or be protected against contact with sharp edges and / or hot surfaces are made.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums, welche sich insbesondere zur Durchführung des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Kabelbaums eignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst hierbei:
- mindestens einen Kühlbereich zur Aufnahme mindestens eines Kabels bei einer ersten Temperatur T1, bei welcher das Kabel einen biegesteifen Zustand annimmt, wobei die erste Temperatur T1 in dem Kühlbereich in einem Bereich von -60 °C bis zu 0 °C liegt; und
- eine Greif- und Handhabungseinrichtung zur Formung eines Kabelabschnitts des bereitgestellten Kabels und zur Führung zum Verlegen des Kabels im biegesteifen Zustand.
- at least one cooling area for receiving at least one cable at a first temperature T 1 at which the cable assumes a rigid state, wherein the first temperature T 1 in the cooling area is in a range of -60 ° C to 0 ° C; and
- a gripping and handling device for forming a cable portion of the cable provided and the guide for laying the cable in a rigid state.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner mindestens ein Heizelement, insbesondere ein elektrisches Heizelement, umfassen, welches vorzugsweise dazu eingerichtet ist, um mindestens einen Kabelabschnitt des bereitgestellten Kabels selektiv auf eine zweite Temperatur T2, welche die erste Temperatur T1, welche in dem Kühlbereich herrscht, übersteigt, und bei welcher der selektiv erwärmte Kabelabschnitt einen biegeschlaffen Zustand annimmt. Das Heizelement kann hierbei in vorteilhafter Weise insbesondere in die Greif- und Handhabungseinrichtung eingebracht sein, vorzugsweise in der Nähe des Greifers, welcher zur Aufnahme des Kabels an mindestens einem Kabelabschnitt eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Greif- und Handhabungseinrichtung über mindestens einen elektrothermischen Wandler, bevorzugt ein Peltier-Element, verfügen, welches als Kühlelement eingerichtet sein kann, insbesondere um einen zuvor selektiv erwärmten Kabelabschnitt wieder abzukühlen.In a particularly preferred embodiment, the device according to the invention may further comprise at least one heating element, in particular an electric heating element, which is preferably adapted to at least a cable portion of the cable provided selectively to a second temperature T 2 , which the first temperature T 1 , which prevails in the cooling region, exceeds, and in which the selectively heated cable section assumes a limp state. The heating element can in this case advantageously in particular in the gripping and Handling device be introduced, preferably in the vicinity of the gripper, which is adapted to receive the cable to at least one cable section. Alternatively or additionally, the gripping and handling device can have at least one electrothermal converter, preferably a Peltier element, which can be set up as a cooling element, in particular for cooling a previously selectively heated cable section.
Insbesondere zur Kühlung des Kühlbereichs auf eine erste Temperatur T1 und/oder zur Haltung des Kühlbereichs bei der ersten Temperatur T1 kann die Vorrichtung über eine entsprechend ausgestaltete Kühleinrichtung verfügen, welche an anderem Ort in dieser Anmeldung genauer beschrieben wird. Darüber hinaus kann mindestens eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur vorgesehen sein, bei welcher es sich beispielsweise um ein Thermoelement, ein Thermometer und/oder einen Thermostat handeln kann. Alternativ und/oder zusätzlich kann jedoch nach einer zuvor erfolgten Kalibrierung auch eine andere Messgröße und/oder ein Erfahrungswert zur Feststellung der in dem Kühlbereich herrschenden Temperatur eingesetzt werden.In particular for cooling the cooling region to a first temperature T 1 and / or for maintaining the cooling region at the first temperature T 1 , the device may have a correspondingly configured cooling device, which will be described in more detail elsewhere in this application. In addition, at least one measuring device for determining the temperature may be provided, which may be, for example, a thermocouple, a thermometer and / or a thermostat. Alternatively and / or additionally, however, after a previous calibration, another measured variable and / or an empirical value can be used to determine the temperature prevailing in the cooling region.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner mindestens eine sich außerhalb des Kühlbereichs befindliche Kabelbereitstellungseinrichtung aufweisen und/oder über mindestens einen Spotkühler zur Unterstützung der Abkühlung und Ausrichtung des Kabels bei dem Eintritt in den Kühlbereich verfügen.The device according to the invention can furthermore have at least one cable supply device located outside the cooling region and / or have at least one spot cooler to support the cooling and alignment of the cable when entering the cooling region.
Weiterhin kann die Vorrichtung mindestens eine Verlegeanordnung zur Aufbringung und Fixierung des Kabels aufweisen. Hierbei kann eine Verlegeanordnung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, eingesetzt werden.Furthermore, the device may have at least one laying arrangement for applying and fixing the cable. In this case, a laying arrangement, as known from the prior art, can be used.
In vorteilhafter Ausgestaltung verfügt die Verlegeanordnung jedoch über eine Mehrzahl von vorzugsweise senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung angeordneten Stiften, wobei zumindest einer der Stifte beweglich ausgestaltet ist, vorzugsweise senkrecht zu der Oberfläche der Verlegeanordnung und/oder innerhalb der Oberfläche der Verlegeanordnung. Auf diese Weise kann zumindest der so ausgestaltete Stift entlang der Oberfläche der Verlegeanordnung bewegt oder in Bezug auf die Oberfläche der Verlegeanordnung versenkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest einer der Stifte temperierbar ausgestaltet sein, um auf diese Weise in seiner unmittelbaren Umgebung eine Verringerung der Temperatur durch Abkühlen, ein Halten der Temperatur auf einem vorgegebenen Wert und/oder eine Erhöhung der Temperatur durch Erwärmen zu ermöglichen. Die Verlegeanordnung kann hierbei auch bereits außerhalb des Kühlbereichs mit vorgefertigten Kabelmodulen bestückt werden und anschließend in den Kühlbereich eingebracht werden. Dies kann insbesondere eine Taktung dieses Vorgangs im Rahmen der gesamten Fertigung des Kabelbaums ermöglichen.In an advantageous embodiment, however, the laying arrangement has a plurality of preferably perpendicular to a surface of the laying arrangement arranged pins, wherein at least one of the pins is designed to be movable, preferably perpendicular to the surface of the laying arrangement and / or within the surface of the laying arrangement. In this way, at least the pin thus configured can be moved along the surface of the laying arrangement or sunk with respect to the surface of the laying arrangement. Alternatively or additionally, at least one of the pins can be designed to be temperable, in order in this way in its immediate vicinity to reduce the temperature by cooling, maintaining the temperature at a predetermined value and / or increasing the temperature by heating to enable. The laying arrangement can in this case also be equipped outside the cooling area with prefabricated cable modules and then introduced into the cooling area. This can in particular enable a timing of this process in the context of the entire production of the wiring harness.
Für weitere Einzelheiten in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung wird auf die übrige Beschreibung in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren verwiesen.For further details with respect to the device according to the invention, reference is made to the rest of the description with respect to the inventive method.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die automatisierte Herstellung von Kabelbäumen durch die Anwendung von tiefen Temperaturen, bei welchen die für den Kabelbaum vorgesehenen Kabel einen biegesteifen Zustand annehmen, in welchem das zu formende und handzuhabende Kabel für eine automatisierte Greif- und Handhabungseinrichtung in einfacher Weise zugänglich ist. Für die Dauer der auf die Kabel einwirkenden tiefen Temperaturen können die Kabel temporär plastisch in Form gelegt und zum Kabelbaum montiert werden, gegebenenfalls unter zusätzlicher Durchführung mindestens einer der oben beschriebenen weiteren Verfahrensschritte, wobei an den Verformungs- und Montagestellen durch eine selektive, räumlich begrenzte punktuelle Erwärmung des Kabels die Formung, Handhabung und/oder weitere Bearbeitung des Kabels erleichtert werden kann. Diese Art des Vorgehens wird dadurch ermöglicht, dass der biegesteife Zustand der eingesetzten Kabel reversibel ist, so dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Kabelbäume anschließend, etwa bei Raumtemperatur, bestimmungsgemäß verlegt werden können. Auf diese Weise kann eine automatisierte Herstellung von Kabelbäumen mit hoher kundenspezifischer Varianz schnell, flexibel und kostengünstig erfolgen. Dies erlaubt sowohl eine Herstellung von Prototypen, von Einzelteilen als Erstmuster oder im Ersatzteilgeschäft, als auch vor allem eine Serienfertigung und Großserienfertigung.The inventive method and the device according to the invention enable the automated production of wire harnesses by the application of low temperatures, in which the cable provided for the cable harness assume a rigid state, in which the cable to be formed and handled for an automated gripping and handling device in a simple Way is accessible. For the duration of acting on the cable low temperatures, the cables can be temporarily put into plastic form and mounted to the wiring harness, optionally with the additional implementation of at least one of the above-described further process steps, wherein at the deformation and assembly sites by a selective, spatially limited punctual Heating the cable shaping, handling and / or further processing of the cable can be facilitated. This type of procedure is made possible by the fact that the bending-resistant state of the cables used is reversible, so that the cable harnesses produced by the method according to the invention and / or the device according to the invention can then be laid as intended, for example at room temperature. In this way, an automated production of harnesses with high customer-specific variance can be done quickly, flexibly and inexpensively. This allows both the production of prototypes, of individual parts as initial samples or in the spare parts business, as well as above all a series production and mass production.
Auf diese Weise wird auch insbesondere eine Just-in-Time-Produktion ermöglicht; aufgrund der kürzeren Produktionszeiten können hierdurch die Produktions-Durchlaufzeiten sinken. Damit lassen sich eine bessere Planbarkeit für die Lieferversorgung eine Verringerung der Lagerbestände ermöglichen. Durch Verkürzung der Lieferkette in Kombination mit einer Kostenoptimierung aufgrund der Automatisierung der Kabelbaumfertigung wird eine Produktion an einem Hochlohn-Kostenstandort wirtschaftlich, insbesondere aufgrund hoher Änderungsflexibilität des vorliegenden Verfahrens und der vorgeschlagenen Vorrichtung.In this way, a just-in-time production is made possible in particular; Due to the shorter production times, this can reduce the production throughput times. This allows better predictability of supply to reduce inventory levels. By shortening the supply chain in combination with cost optimization due to the automation of harness manufacturing, production becomes a high-cost cost location economically, in particular due to high flexibility of the modification of the present method and the proposed device.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. Hierbei zeigen:
- Figur 1
- ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonderer Weise geeignet ist;
- Figur 2
- ein Ausschnitt aus der
Figur 1 , welcher in vergrößerter Darstellung die Anwendung der Greif- und Handhabungseinrichtung bei der Formung eines Kabelabschnitts zeigt. - Figur 3
- ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonderer Weise geeignet ist; und
- Figur 4
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verlegeanordnung in Form von einzelnen Modulen.
- FIG. 1
- a preferred embodiment of a device according to the invention, which is suitable for carrying out the method according to the invention in a special way;
- FIG. 2
- a section of the
FIG. 1 which shows in an enlarged view the application of the gripping and handling device in the formation of a cable section. - FIG. 3
- a further, preferred embodiment of a device according to the invention, which is suitable for carrying out the method according to the invention in a special way; and
- FIG. 4
- a schematic representation of a laying arrangement according to the invention in the form of individual modules.
In
Zur Abkühlung des Kühlbereichs 114 auf die erste Temperatur T1 und zur möglichst ausreichenden Konstanthaltung des Kühlbereichs 114 auf der ersten Temperatur T1 verfügt der Kühlbereich 114 über ein Kühlaggregat 116, welches zur Durchführung dieser Aufgabe eingerichtet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verfügt der Kühlbereich 114 über ein Volumen, welches durch eine Bedienperson begehbar ist und welches zur Aufnahme der nachfolgend näher spezifizierten Einrichtungen ausgestaltet ist. Zur Bestimmung der herrschenden Temperatur T1 in dem Kühlbereich 114 kann die Vorrichtung 110 ferner über mindestens eine Temperatur-Messvorrichtung 118 verfügen, welche hier unmittelbar an dem Kühlaggregat 116 angebracht ist, welche jedoch auch an einer anderen Stelle innerhalb des Kühlbereichs 114 vorgesehen sein kann.For cooling the
Der Kühlbereich ist zur Aufnahme mindestens eines Kabels 120 bei der ersten Temperatur T1 eingerichtet, bei welcher das Kabel 120 einen biegesteifen Zustand annimmt. Zur Bereitstellung des Kabels 120 verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 über eine sich außerhalb des Kühlbereichs 114 befindliche Kabelbereitstellungseinrichtung 122, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Kabelrolle 124 aufweist. Außerhalb des Kühlbereichs 114 herrscht eine dritte Temperatur T = T3, welche die erste Temperatur T1 übersteigt und bei welcher das Kabel 120 in dem biegeschlaffen Zustand vorliegt.The cooling area is configured to receive at least one
In einem Eintrittsbereich 126 des Kühlbereichs 114 verfügt die hier vorgestellte beispielhafte Vorrichtung 110 über einen Spotkühler 128, welcher dazu dient, um die Abkühlung und Ausrichtung des Kabels 120 bei dem Eintritt in den Kühlbereich 114 zu unterstützen. Auf diese Weise wird eine schnellere Abkühlung des Kabels 120 von der dritten Temperatur T3, bei welcher das Kabel in dem biegeschlaffen Zustand vorliegt, auf die erste Temperatur T1, bei welcher das Kabel in dem biegesteifen Zustand vorliegt, erreicht.In an
In den Kühlbereich 114 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin ein Industrieroboter 130 eingebracht, welcher über eine Greif- und Handhabungseinrichtung 132 verfügt. Die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 ist insbesondere zur Formung eines Kabelabschnitts 134 des bereitgestellten Kabels 120 und zur Führung zum Verlegen des Kabels 120 in dem biegesteifen Zustand eingerichtet. Hierbei verfügt die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 über einen möglichst gut an die Ausmaße des Kabels 120 angepassten Greifer 136, insbesondere um einen punktuell, d.h. räumlich begrenzten, biegbaren Kabelabschnitt 134 zu erzeugen. Die Kabelverlegung kann hierbei mit einem Qualitätssicherungssystem, welches ein Kamerasystem und ein zugehöriges Auswertesystem umfassen kann, überwacht werden.In the
Der in
Das in den Kühlbereich 114 eintretende Kabel 120 verfügt hier erkennbar über einen für elektromagnetische Wellen, insbesondere Strom und/oder Licht, leitfähigen Kern 140. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass es sich bei dem Kern 140 um einen ein- oder mehradrigen elektrischen Leiter aus Kupfer handelt. Der Kern 140 ist hierbei, wie ebenfalls in
In der in
Zur selektiven Erwärmung des Kabelabschnitts 134 des Kabels 120 verfügt die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 über Heizelemente 148, welche in den Greifer 136 in unmittelbarer Nähe an derjenigen Stelle, an welcher der Greifer 136 den Kabelabschnitt 134 aufnimmt, eingebracht sind und welche über eine zugeordnete Heizungseinrichtung 150 gesteuert werden können.For selective heating of the
Weiterhin verfügt die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 über Kühlelemente 152, welche vorzugsweise in Form eines elektrothermischen Wandlers, insbesondere eines Peltier-Elements, vorliegen und in den Greifer 136 in unmittelbarer Nähe der Stelle, an welcher der Greifer 136 den Kabelabschnitt 134 aufnimmt, angebracht sind. Die Steuerung der Kühlelemente 152 erfolgt über eine Kühlungseinrichtung 154, welche, wie die Heizungseinrichtung 150 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls in den Industrieroboter 130 eingebracht sind. Die Kühlelemente 152 erlauben bevorzugt ein schnelles Übergehen des Kabelabschnitts 134 aus dem während des Formens vorzugsweise herrschenden biegeschlaffen Zustand in den ansonsten biegesteifen Zustand des Kabels 124 in den Kühlbereich 114. Alternativ oder zusätzlich können hierbei die Kühlelemente 152 über eine oben beschriebene Spotkühlung verfügen.Furthermore, the gripping and
In der
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verfügt die Verlegeanordnung 156 über eine Mehrzahl von senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung 156 angeordnete Stifte 158. Die Stifte 158 können hierbei vorzugsweise beweglich, versenkbar, steuerbar und/oder temperierbar ausgestaltet sein, wofür die Verlegeanordnung 156 über eine entsprechende Steuerungsanordnung 160 verfügen kann. Auf diese Weise können selbst in einer fest programmierten Einheit nachträglich durch eine Änderung der Anordnung der Stifte und/oder ihrer Temperatur auch nachträglich Änderungen an dem Kabelbaum 112 vorgenommen werden. Die temperiert ausgestalteten Stifte 158 weisen daher insbesondere ein (nicht dargestelltes) Heizelement und/oder ein (nicht dargestelltes) Kühlelement auf, welche je nach Bedarf bestimmungsgemäß eingesetzt werden können.In the present exemplary embodiment, the laying
Zur weiteren Herstellung des Kabelbaums kann die erfindungsgemäße Vorrichtung daher auch über eine (nicht dargestellte) Schneideinrichtung zum Durchtrennen des Kabels 120, etwa an dem Kabelabschnitt 134, verfügen, welche ebenfalls in den Greifer 136 der Greif- und Handhabungseinrichtung 132 eingebracht sein kann. Andere Ausführungen sind jedoch denkbar. Auf diese Weise können zwei, drei oder mehr Kabel in der vorliegenden Vorrichtung 110 zu dem gewünschten Kabelbaum 112 angeordnet werden.For further production of the wiring harness, the device according to the invention can therefore also have a cutting device (not shown) for severing the
Darüber hinaus verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 vorzugsweise über eine (nicht dargestellte) Einrichtung, welche zu einem Verbinden von mindestens zwei Kabeln 120 zu mindestens einem Kabelstrang innerhalb des Kühlbereichs 114 eingerichtet ist. Weiterhin kann die Vorrichtung 110 in einer bevorzugten Ausführung (nicht dargestellte) Mittel aufweisen, welche zum Versehen mindestens eines Kabels 120 oder mindestens eines Kabelstrangs mit einem Leitungsschutz, insbesondere in Form eines Kabelbinders oder Tapes, innerhals des Kühlbereichs 114 ausgestaltet ist.In addition, the
In
Weiterhin verfügt die Vorrichtung 110 zur Herstellung eines Kabelbaums 112 gemäß
Für weitere in der
In
Während ein in der
Für weitere in der
Bei einer Reihe von durchgeführten Versuchen hat es sich gezeigt, dass für die hierbei verwendeten Kabelmaterialien in Form von ein- oder mehradrigen elektrischen Leitern aus Kupfer, welche von einem isolierenden Mantel aus einem thermoplastischen oder elastomeren Kunststoff 142 umgeben sind, eine Wahl der ersten Temperatur T1 aus einem bevorzugten Temperaturbereich von -25 °C bis -15 °C besonders vorteilhaft ist, insbesondere da sich die auf einen Wert in dem bevorzugten Temperaturbereich abgekühlten Kabel 120 als genügend steif für eine Durchführung des vorliegenden Verfahrens erwiesen, während hierbei keine Schäden an dem isolierenden Mantel der eingesetzten Kabel 120 beobachtet werden konnten. Für andere Kabelmaterialien können jedoch auch andere bevorzugte Temperaturbereich bevorzugt sein. Unabhängig hiervon kann der Fachmann jedoch aufgrund seiner Erfahrung und/oder von wenigen, ohne Aufwand durchzuführenden Versuchen den jeweils bevorzugten Temperaturbereich für die betreffenden Kabelmaterialien ermitteln.In a series of experiments carried out, it has been found that for the cable materials used in the form of single or multi-conductor electrical conductors made of copper, which are surrounded by an insulating sheath of a thermoplastic or
- 110110
- Vorrichtungcontraption
- 112112
- Kabelbaumharness
- 114114
- Kühlbereichcooling area
- 116116
- Kühlaggregatcooling unit
- 118118
- TemperaturmesseinrichtungTemperature measuring device
- 120120
- Kabelelectric wire
- 122122
- KabelbereitstellungseinrichtungCable preparation device
- 124124
- Kabelrollecable reel
- 126126
- Eintrittsbereichentry area
- 128128
- Spotkühlerspot coolers
- 130130
- Industrieroboterindustrial robots
- 132132
- Greif- und HandhabungseinrichtungGripping and handling device
- 134134
- Kabelabschnittcable section
- 136136
- Greifergrab
- 138138
- Ausschnittneckline
- 140140
- Kerncore
- 142142
- Mantelcoat
- 144144
- Steuerungseinrichtungcontrol device
- 146146
- Raumbereichspace area
- 148148
- Heizelementeheating elements
- 150150
- Heizungseinrichtungheater
- 152152
- Kühlelementecooling elements
- 154154
- Kühlungseinrichtungcooling device
- 156156
- Verlegeanordnunglaying structure
- 158158
- Stiftpen
- 160160
- Steuerungsanordnungcontrol arrangement
- 162162
- Kühltunnelcooling tunnel
- 164164
- Kühlkammercooling chamber
- 166166
- Modulmodule
- 168168
- Modul ohne StiftModule without pin
- 170170
- erstes Kabelfirst cable
- 172172
- zweites Kabelsecond cable
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