EP3503127B1

EP3503127B1 - Wickelvorrichtung und verfahren zum vollautomatisierten umwickeln eines leitungsbündels mit einem klebeband

Info

Publication number: EP3503127B1
Application number: EP18212831.4A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Kiermeier; Stefan Strasser; Manfred Asbeck
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2018-12-17
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2038-12-17
Also published as: DE102017130895A1; EP3503127A1; DE102017130895B4; CN109950003A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Wickelvorrichtung sowie ein Verfahren zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels mit einem Klebeband.

Stand der Technik

Leitungsbündel, beispielsweise beim Herstellen von Kabelbäumen für Kraftfahrzeuge, werden oftmals mit Klebebändern umwickelt, einerseits um die einzelnen Leitungen des Leitungsbündels zu fixieren und andererseits teilweise auch, um das Leitungsbündel mittels des umwickelten Klebebands vor mechanischen Einflüssen zu schützen.
Die DE 10 2013 205 509 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Kabelbaums mit einem Band. Die Vorrichtung umfasst zwei halbkreisförmige Führungen, deren offene Seiten einander zugewandt sind. An den Führungen sind jeweilige Eingriffselemente verschiebbar gelagert. Durch Verschieben der Eingriffselemente entlang der Führungen kann ein rollenförmiger Bandspeicher, auf dem das Band aufgewickelt ist, um den Kabelbaum herum bewegt werden. Dadurch wird das Band vom Bandspeicher abgewickelt und um den Kabelbaum herum gewickelt. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine relativ zum Kabelbaum bewegbare Schneideinrichtung mit einem Schneidelement zum Durchtrennen des vom Bandspeicher abgewickelten Bands. Zur Schneideinrichtung gehört noch ein zylinderförmiger Anschlag, der als Halter für den Teil des Bands dient, der nach dem Durchtrennen des Bands mittels der Schneideinrichtung noch mit dem Bandspeicher verbunden ist.
Die DE 196 14 622 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Leitungsbündels. Die Vorrichtung umfasst ein Wickelwerkzeug, welches mittels eines Roboterarms entlang des zu umwickelnden Leitungsbündels bewegt werden kann.
Die US 6 119 749 A offenbart eine Bandvorrichtung.
Die DE 40 32 511 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Kabelbaums.
Die JP 2015 210905 A offenbart eine Bandwickelmaschine.
Die GB 2 141 687 A offenbart eine Bandvorrichtung zum Umwickeln eines Kabelbaums.
Die DE 20 2017 102 503 U1 offenbart eine Vorrichtung zum Umwickeln eines Leitungssatzes mit einem Band.
Die JP 3 127843 B2 offenbart ein Verfahren zum Wickeln eines Bandes.
Die US 5 606 909 A offenbart eine Vorrichtung zum Wickeln eines Bandes.

Beschreibung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher auf besonders einfache und zuverlässige Weise ein Leitungsbündel vollautomatisiert mit einem Klebeband umwickelt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Wickelvorrichtung sowie durch ein Verfahren zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels mit einem Klebeband mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Wickelvorrichtung zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels mit einem Klebeband umfasst eine Wickeleinheit mit einem einseitig offenen Außenring, an welchem innenseitig ein einseitig offener ringförmiger Wickelrotor relativ zum Außenring um eine in Längsrichtung der Wickelvorrichtung verlaufende Drehachse rotierbar angeordnet ist, wobei am Wickelrotor eine Halterung zum Aufnehmen einer Klebebandrolle rotierbar befestigt ist. Die Wickelvorrichtung umfasst des Weiteren eine Spanneinrichtung zum Spannen des Leitungsbündels in Längsrichtung der Wickelvorrichtung. Ferner weist die Wickelvorrichtung eine Zustelleinheit auf, mittels welcher die Wickeleinheit quer zur Längsrichtung der Wickelvorrichtung zwischen einer Arbeitsstellung, in welcher die Wickeleinheit das gespannte Leitungsbündel umschließt, und einer zurückversetzten Stellung, in welcher das gespannte Leitungsbündel außerhalb der Wickeleinheit angeordnet ist, bewegbar ist. Zudem weist die Wickelvorrichtung eine Vorschubeinheit auf, mittels welcher die Wickeleinheit in Längsrichtung der Wickelvorrichtung bewegbar ist. Schließlich umfasst die Wickelvorrichtung eine Steuereinrichtung, mittels welcher die Wickeleinheit, die Spanneinrichtung, die Zustelleinheit und Vorschubeinheit zum vollautomatisierten Umwickeln des Leitungsbündels steuerbar sind.
Der einseitig offene Außenring ist also quasi C-förmig ausgebildet, wobei das gleiche für den einseitig offenen Wickelrotor gilt. Der Wickelrotor ist innenseitig in den Außenring eingesetzt, wobei dieser durch entsprechende Ansteuerung mittels der Steuereinrichtung relativ zum Außenring rotiert werden kann. Um ein Leitungsbündel vollautomatisiert zu umwickeln, wird die Wickeleinheit mittels der Zustelleinheit in die besagte Arbeitsstellung verbracht, in welcher die Wickeleinheit das mittels der Spanneinrichtung gespannte Leitungsbündel umschließt. Anschließend steuert die Steuereinrichtung die Wickeleinheit und die Vorschraubeinheit derart aufeinander abgestimmt an, dass die Wickeleinheit gleichzeitig eine Vorschubbewegung in Längsrichtung der Wickelvorrichtung und somit entlang des gespannten Leitungsbündels und eine Drehbewegung des Wickelrotors ausführt und infolgedessen das Leitungsbündel mit dem Klebeband mit einer vorgegebenen Steigung umwickelt wird.
Insbesondere ist es mittels der Wickelvorrichtung möglich, ein zu umwickelndes Leitungsbündel, beziehungsweise einen zu umwickelnden Leitungssatz an einem so genannten Baubrett zu belassen, welcher als Funktionsträger für den Leitungssatz beziehungsweise für das zu umwickelnde Leitungsbündel dient. Der Außenring und der einseitig offene Wickelrotor können so zueinander verdreht werden, dass ihre jeweils umfangsseitig teilweise geöffneten Bereiche deckungsgleich angeordnet sind. In dieser Stellung lässt sich das mit dem Klebeband zu umwickelnde Leitungsbündel auf einfache Weise in den ringförmigen Wickelrotor einführen, indem die Wickeleinheit entsprechend mittels der Zustelleinheit bewegt wird. Der ringförmige Wickelrotor kann beliebig oft relativ zu dem offenen Außenring um die Drehachse rotiert werden. Bei gleichzeitiger Ausführung der besagten Vorschubbewegung der gesamten Wickeleinheit entlang des zu umwickelnden Leitungsbündels, also in Längsrichtung der Wickelrichtung, ergibt sich vollautomatisiert eine Umwickelung des Leitungsbündels mit dem Klebeband. Dadurch, dass am Wickelrotor die besagte Halterung zum Aufnehmen der Klebebandrolle rotierbar befestigt ist, kann das auf der Klebebandrolle aufgenommene Klebeband während der Rotationsbewegung des Wickelrotors und der Vorschubbewegung der gesamten Wickeleinheit auf einfache Weise von der Klebebandrolle abgerollt werden, da diese auf der besagten Halterung angebracht ist, welche rotierbar am Wickelrotor befestigt ist.
Mittels der Spanneinrichtung ist es dabei möglich, das zu umwickelnde Leitungsbündel entlang einer definierten Wickelstrecke vorzuspannen und sauber in Längsrichtung der Wickelvorrichtung auszurichten. Dies begünstigt ebenfalls ein Umwickeln des Leitungsbündels, wenn dieses noch im zuvor erwähnten Baubrett beziehungsweise Funktionsträger angeordnet ist.
Mittels der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung ist es auf besonders einfache Weise möglich, Leitungsbündel, beispielsweise bei der Herstellung von Kabelbäumen im Automobilbereich, voll automatisiert mit einem Klebeband zu umwickeln, und zwar während das betreffende Leitungsbündel am so genannten Baubrett verbleibt, was sich positiv auf nachfolgende Fertigungsprozesse auswirkt. Mittels der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung ist es möglich, vollständig ohne menschlichen Eingriff Leitungsbündel mit einem Klebeband zu umwickeln.
Erfindungsgemäß weist die Spanneinrichtung einen Fixiergreifer zum Fixieren des Leitungsbündels und eine Spanneinheit zum Vorspannen des Leitungsbündels auf. Erfindungsgemäß umfasst die Spanneinheit zum Vorspannen des Leitungsbündels ferner einen Spanngreifer, welcher in Längsrichtung der Wickelvorrichtung bewegbar ist. Mit dem Fixiergreifer ist es auf einfache Weise möglich, das zu umwickelnde Leitungsbündel an einer definierten Position zu ergreifen, beispielsweise in der Nähe eines Steckergehäuses. Der Fixiergreifer kann das Leitungsbündel einklemmen, wobei der Spanngreifer der Spanneinheit zunächst das Leitungsbündel lediglich umschließt, ohne dieses einzuklemmen. Zur Spanneinheit kann beispielsweise noch ein Linearantrieb gehören, mittels welchem der Spanngreifer der Spanneinheit anschließend bis zu einer gewünschten Endposition einer Wickelstrecke bewegt werden kann. Der Spanngreifer der Spanneinheit klemmt dabei das Leitungsbündel ein und der Spanngreifer wird dann entsprechend der Längsrichtung der Wickelvorrichtung bis zur besagten Endposition der gewünschten Wickelstrecke bewegt, infolgedessen das Leitungsbündel mit einer definierten Spannkraft gespannt wird. So ist es mittels der Spanneinrichtung auf zuverlässige Weise möglich, das Leitungsbündel, insbesondere abschnittsweise, über eine bestimmte Länge, welche einer vorgegebenen Wickelstrecke entspricht, auszurichten und vorzuspannen. Dies wirkt sich besonders positiv auf die Qualität des vollautomatisierten Wickelvorgangs mit dem Klebeband aus.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Wickelvorrichtung eine Schneideinheit aufweist, mittels welcher das Klebeband durchtrennbar und ein freies Ende der Klebebandrolle fixierbar ist. Nach dem vollautomatisierten Umwickeln des Leitungsbündels mit dem Klebeband ist es so auch vollautomatisch möglich, das Klebeband zu durchtrennen, wobei das freie Ende des Klebebands, welches noch an der Klebebandrolle hängt, mittels der Schneideinheit fixiert werden kann. Die Schneideinheit kann beispielsweise einen oder mehrere ein- und ausfahrbare Zylinder aufweisen, mittels welcher eine Klinge und ein Klemmbereich entsprechend bewegt werden kann, um das Klebeband zu durchtrennen und das freie Ende der Klebebandrolle an der Schneideinheit zu fixieren. Da nach dem Durchtrennen des Klebebands das freie Ende der Klebebandrolle an der Schneideinheit fixiert ist, kann das Klebeband, welches auf der Klebebandrolle aufgerollt ist, in einem nächsten Verfahrensschritt auf besonders einfache Weise erneut an das Leitungsbündel oder an ein anderes Leitungsbündel angelegt werden, um dieses dann wiederum vollautomatisiert zu umwickeln.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Schneideinheit zwischen einer eingefahrenen Grundstellung, einer Fixierstellung und einer Schneidstellung bewegbar ist, in welcher die Schneideinheit zwischen der Klebebandrolle und dem Leitungsbündel positioniert ist. Bei Bedarf kann die Schneideinheit also in die besagte Schneidstellung ausgefahren werden, um das Klebeband zu durchtrennen und das freie Ende der Klebebandrolle an der Schneideinheit zu fixieren. Die Fixierstellung kann sodann auch als Anlegestellung beziehungsweise Anlegeposition genutzt werden, um an der nächsten Wickelstrecke das freie Ende des Klebebands beziehungsweise das Klebeband an dem zu umwickelnden Leitungsbündel zu fixieren. In der eingefahrenen Grundstellung hingegen kann sichergestellt werden, dass die Schneideinheit den eigentlichen automatisierten Umwickelvorgang mit dem Klebeband nicht beeinträchtigt beziehungsweise stört.
Erfindungsgemäß weist die Wickelvorrichtung eine Zentriereinrichtung auf, mittels welcher das Leitungsbündel zumindest lokal konzentrisch zum Wickelrotor anordnenbar ist. Insbesondere wenn die Wickelstrecke etwas länger sein sollte, ist es mittels der Zentriereinrichtung möglich, das Leitungsbündel exakt zum Wickelrotor auszurichten, um zumindest den Bereich des Leitungsbündels, welcher augenblicklich mittels des Wickelrotors umwickelt wird, relativ zum Wickelrotor zu zentrieren. Dadurch kann insbesondere bei längeren Wickelstrecken sichergestellt werden, dass ein sauberes und exaktes Umwickeln des Leitungsbündels mit dem Klebeband erfolgt.
Erfindungsgemäß weist die Zentriereinrichtung eine Zentriereinheit mit zwei Zentierarmen auf, welche jeweilige Vertiefungen zum Aufnehmen des Leitungsbündels umfassen, die in einer Zentrierstellung der Zentriereinheit das Leitungsbündel gemeinsam umschließen und dadurch konzentrisch zum Wickelrotor anordnen. Mittels der beiden Zentrierarme und ihren jeweiligen Vertiefungen ist es auf einfache Weise möglich, dass die Zentrierarme das Leitungsbündel umfassen, infolgedessen das Leitungsbündel zumindest in diesem Bereich konzentrisch zum Wickelrotor angeordnet wird. Die Zentrierarme sind unter Vermittlung eines Gelenkvierecks am Außenring der Wickeleinheit gelagert sowie zum Öffnen und Schließen der Zentrierarme mit einem ausfahrbaren Zylinder verbunden. Ein Teil der Zentrierarme, und zwar der Teil mit den jeweiligen Vertiefungen zum Aufnehmen des Leitungsbündels, kann wie eine Art Schere auf und zu bewegt werden, wobei der Zylinder ein- und ausgefahren werden kann, um eine entsprechende Verstellung am Gelenkviereck vorzunehmen, infolgedessen die Zentrierarme auseinander und aufeinander zu bewegt werden. Ein Gelenk des Gelenkvierecks ist dabei am Außenring der Wickeleinheit gelagert, infolgedessen die Zentrierarme entsprechend am Außenring der Wickeleinheit befestigt sind. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Abstand der Zentrierarme zum zu zentrierenden Teil des Leitungsbündels immer passt, da der Abstand der Zentrierarme zur Drehachse des Wickelrotors unveränderlich ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Zentriereinrichtung eine weitere Zentriereinheit zum konzentrischen Anordnen des Leitungsbündels zum Wickelrotor aufweist, wobei der Wickelrotor in Längsrichtung zwischen den beiden Zentriereinheiten angeordnet ist. Dadurch ist es auf zuverlässige Weise möglich, den Teil des Leitungsbündels, welcher gerade zwischen den beiden Zentriereinheiten angeordnet ist, auf zuverlässige Weise zumindest im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Wickelrotors anzuordnen.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass ein weiterer ausfahrbarer Zylinder am Außenring der Wickeleinheit angeordnet ist, mittels welchem die weitere Zentriereinheit in eine Zentrierstellung bewegbar ist, in welcher diese das Leitungsbündel konzentrisch zum Wickelrotor anordnet. Beispielsweise kann die weitere Zentriereinheit zwei Gabelzinken aufweisen, welche in der Zentrierstellung das Leitungsbündel umschließen und dadurch konzentrisch zum Wickelrotor anordnen. Mittels des weiteren ausfahrbaren Zylinders ist es auf einfache Weise bei Bedarf möglich, die weitere Zentriereinheit in die besagte Zentrierstellung zu bewegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Wickelvorrichtung eine Schnittstelle aufweist, mittels welcher die Wickelvorrichtung an einem Roboter, insbesondere an einem Gelenkarmroter, befestigbar ist. Die Schnittstelle kann beispielsweise flanschförmig oder dergleichen ausgebildet sein, sodass die Wickelvorrichtung auf einfache Weise an einer passenden Schnittstelle des Roboters befestigt werden kann. Auf diese Weise kann die Wickelvorrichtung besonders leicht an einem Roboter montiert werden. Mittels des Roboters ist es vollautomatisiert möglich, die gesamte Wickelvorrichtung passgenau am zu umwickelnden Leitungsbündel zu positionieren, insbesondere wenn das Leitungsbündel an dem zuvor bereits erwähnten Baubrett beziehungsweise Funktionsträger angeordnet ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Wickelrotor eine Außenverzahnung aufweist, in welche ein mittels einer Antriebseinheit antreibbarer Zahnriemen eingreift. Auf diese Weise ist es auf einfache Weise möglich, den Wickelrotor relativ zum Außenring der Wickeleinheit um die Drehachse zu rotieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass am Wickelrotor in Umfangsrichtung verteilt mehrere Lagerrollen angeordnet sind, welche beim Rotieren des Wickelrotors auf zumindest einer Innenbahn des Außenrings abrollen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Wickelrotor problemlos rundläuft, wenn dieser angetrieben und dadurch relativ zum Außenring verdreht wird. Mit anderen Worten sorgen die Lagerrollen in Kombination mit der zumindest einen Innenwand des Außenrings für eine exakt geführte Rotationsbewegung des Wickelrotors gegenüber dem Außenring.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass eine Drehachse der Halterung schräg zur Drehachse des Wickelrotors angestellt ist, sodass bei gespanntem Leitungsbündel die Drehachse der Halterung ebenfalls schräg zum Leitungsbündel angestellt ist. Durch diese Schrägstellung der Drehachse der Haltung, mittels welcher die Klebebandrolle rotierbar gehalten ist, wird ein Schrägzug bei einer Vorschubbewegung der Wickeleinheit im Zuge des automatisierten Wickelvorgangs ausgeglichen. Infolgedessen kann ein besonders gutes Wickelergebnis erzielt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels mit einem Klebeband mittels der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung oder einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung wird mittels der Wickeleinheit gleichzeitig eine Vorschubbewegung in Längsrichtung der Wickelvorrichtung und eine Drehbewegung des Wickelrotors ausgeführt und infolgedessen wird das Leitungsbündel mit dem Klebeband mit einer vorgegebenen Steigung umwickelt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Wickelvorrichtung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen, wobei die Wickelvorrichtung insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist.

Kurze Figurenbeschreibung

Die Zeichnung zeigt in:

Figur 1: eine Perspektivansicht auf einen Industrieroboter, an welchem eine Wickelvorrichtung zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels mit einem Klebeband angebracht ist;
Figur 2: eine perspektivische Rückansicht der Wickelvorrichtung;
Figur 3: eine weitere Perspektivansicht der Wickelvorrichtung, während mittels dieser ein zu umwickelndes Leitungsbündels gerade gespannt wird;
Figur 4: eine weitere Perspektivansicht der Wickelvorrichtung, während mittels dieser ein auf einer Klebebandrolle aufgewickeltes Klebeband gerade an das gespannte Leitungsbündel angelegt wird;
Figur 5: eine weitere Perspektivansicht der Wickelvorrichtung, während mittels dieser vollautomatisiert das gespannte Leitungsbündel umwickelt und zentriert gehalten wird; und
Figur 6: eine weitere Perspektivansicht der Wickelvorrichtung nach dem Beenden des automatisierten Umwickelvorgangs, wobei mittels einer Schneideinheit der Wickelvorrichtung das Klebeband durchtrennt wird.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden.
Ein Roboter 1, an welchem eine Wickelvorrichtung 2 zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels mit einem Klebeband angebracht ist, ist in einer Perspektivansicht in Fig. 1 gezeigt. Bei dem Roboter 1 handelt es sich um einen Industrieroboter in Form eines Gelenkarmroboters. Die Wickelvorrichtung 2 umfasst eine Schnittstelle 3, an welcher die Wickelvorrichtung 2 am Roboter 1 befestigt ist. Der Roboter 1 weist seinerseits eine hier nicht näher bezeichnete Schnittstelle auf, welche mit der Schnittstelle 3 der Wickelvorrichtung 2 kompatibel ist. Mit dem Roboter 1 kann die gesamte Wickelvorrichtung 2 so auf einfache Weise an ein zu umwickelndes Leitungsbündel bewegt werden.
In Fig. 2 ist die Wickelvorrichtung 2 in einer perspektivischen Rückansicht gezeigt. Die Wickelvorrichtung 2 umfasst eine Wickeleinheit 4 mit einem einseitig offenen Außenring 5, an welchem innenseitig ein einseitig offener ringförmiger Wickelrotor 6 relativ zum Außenring um eine in Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 verlaufende Drehachse rotierbar angeordnet ist. Am Wickelrotor 6 ist des Weiteren eine Halterung 7 rotierbar befestigt, mittels welcher eine Klebebandrolle 8 aufgenommen ist.
Des Weiteren umfasst die Wickelvorrichtung 2 erfindungsgemäß einen Fixiergreifer 9 zum Fixieren eines hier nicht dargestellten Leitungsbündels und eine insgesamt mit 10 bezeichnete Spanneinheit zum Vorspannen des Leitungsbündels. Die Spanneinheit 10 weist einen Spanngreifer 11 auf, welcher in Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 mittels einer Linearantriebs 12 bewegbar ist. Der Fixiergreifer 9 und die Spanneinheit 10 mit dem Spanngreifer 11 sowie dem Linearantrieb 12 bilden gemeinsam eine Spanneinrichtung der Wickelvorrichtung 2 aus, mittels welcher das zu umwickelnde Leitungsbündel ausgerichtet und in Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 vorgespannt werden kann.
Die Wickelvorrichtung 2 umfasst des Weiteren eine Zustelleinheit 13, mittels welcher die Wickeleinheit 4 quer zur Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 zwischen einer Arbeitsstellung, in welcher die Wickeleinheit 4 das hier nicht dargestellte Leitungsbündel umschließt, und einer zurückversetzten Stellung, in welcher das hier nicht dargestellte Leitungsbündel außerhalb der Wickeleinheit 4 angeordnet ist, bewegbar ist. Die Wickeleinheit 4 ist dabei mit einer Art Gestell 14 translatorisch beweglich an der Zustelleinheit 13 gelagert. Die Zustelleinheit 13 kann einen hier nicht näher bezeichneten Linearantrieb aufweisen, mittels welchem das Gestell 14 und somit die gesamte Wickeleinheit 4 quer zur Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 eingefahren und ausgefahren werden kann.
Des Weiteren umfasst die Wickelvorrichtung 2 noch eine Vorschubeinheit 15, mittels welcher die Wickeleinheit 4 in Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 bewegbar ist. Die Zustelleinheit 13 ist dabei translatorisch beweglich auf zwei Führungsschienen 16 angeordnet, wovon eine mit einem Linearantrieb ausgestattet ist, sodass die Wickeleinheit 4 in Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 bewegt werden kann.
Des Weiteren weist die Wickelvorrichtung 2 eine Steuereinrichtung auf, mittels welcher die Wickeleinheit 4, die Spanneinrichtung, welche den Fixiergreifer 9 und den Spanngreifer 11 umfasst, die Zustelleinheit 13 und Vorschubeinheit 15 zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels steuerbar sind. Anhand der nachfolgenden Figuren werden einzelne Verfahrensschritte beschrieben, um ein Leitungsbündel mittels der Wickelvorrichtung 2 vollautomatisiert mit einem auf der Klebebandrolle 8 aufgewickelten Klebeband zu umwickeln.
In Fig. 3 ist die Wickelvorrichtung 2 in einer weiteren Perspektivansicht dargestellt, wobei das zuvor bereits mehrfach erwähnte Leitungsbündel 17 nun dargestellt ist und gerade mittels des Fixiergreifers 9 und des Spanngreifers 11 gespannt wird. In der vorliegenden Darstellung ist gut zu erkennen, dass der Wickelrotor 6 eine Außenverzahnung 18 aufweist, in welche beispielsweise ein mittels einer Antriebseinheit antreibbares, hier nicht dargestellter Zahnriemen eingreifen kann, um den Wickelrotor 6 relativ zu dem Außenring 5 zu verdrehen. Zudem können am Wickelrotor 6 beispielsweise in Umfangsrichtung verteilt noch mehrere, hier nicht dargestellte und gekennzeichnete Lagerrollen angeordnet sein, welche beim Rotieren des Wickelrotors 6 auf zumindest einer Innenbahn des Außenrings 5 abrollen können.
Die gesamte Wickelvorrichtung 2 wird zunächst mittels des Roboters 1 an dem Leitungsbündel 17 positioniert, welches beispielsweise an einem hier nicht dargestellten Baubrett beziehungsweise Funktionsträger angebracht sein kann. Die Wickelvorrichtung 2 wird dabei so positioniert, dass das Leitungsbündel 17 definiert mit dem Fixiergreifer 9 ergriffen werden kann, z.B. in der Nähe eines hier nicht dargestellten Steckergehäuses. Der Fixiergreifer 9 klemmt dann das Leitungsbündel 17 ein, wobei der Spanngreifer 11 das Leitungsbündel 17 zunächst nur umschließt, ohne es jedoch einzuklemmen. Der Linearantrieb 12 der hier nicht näher gekennzeichneten Spanneinheit 10 bewegt dann den Spanngreifer 11 bis zu einer gewünschten Endposition einer Wickelstrecke. Der Spanngreifer 11 klemmt währenddessen - zumindest ab einem bestimmten Zeitpunkt - das Leitungsbündel 17 ein, infolgedessen der Linearantrieb 12 das Leitungsbündel 17 mit einer definierten Spannkraft streckt und so parallel zur Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 ausrichtet.
In Fig. 4 ist die Wickelvorrichtung 2 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt, wobei die Wickeleinheit 4 mittels der Zustelleinheit 13 in eine Arbeitsposition bewegt worden ist, in welcher das gespannte Leitungsbündel 17 konzentrisch zum Wickelrotor 6 und somit konzentrisch zu einer Drehachse des Wickelrotors 6 angeordnet ist. Dadurch, dass der Außenring 5 und der Wickelrotor 6 einseitig offen sind, kann während der Zustellbewegung der Wickeleinheit 4 das gespannte Leitungsbündel 17 auf einfache Weise ins Innere der Wickeleinheit 4 eingefädelt werden. In der vorliegenden Darstellung ist erstmals ein Teil eines von der Klebebandrolle 8 abgewickelten Klebebands 19 zu erkennen. Die Wickelvorrichtung 2 umfasst eine Schneideinheit 20, mittels welcher das Klebeband 19 durchtrennbar und ein freies Ende des hier dargestellten Klebebands 19, welches von der Klebebandrolle 8 ein Stück weit abgewickelt worden ist, fixierbar ist.
Vorliegend ist gut zu erkennen, dass eine Drehachse der Halterung 7, mittels welcher die Klebebandrolle 8 aufgenommen ist, schräg zu Drehachse des Wickelkopfs 6 und somit auch schrägt zum gespannten Leitungsbündel 17 angestellt ist. Dadurch wird ein Schrägzug durch die Vorschubbewegung der Wickeleinheit 4 während des Wickelvorgangs ausgeglichen. Infolgedessen kann ein gutes Wickelergebnis erzielt werden.
In der hier dargestellten Arbeitsposition der Wickeleinheit 4 ist das teilweise bereits abgewickelte Klebeband 19 also in der Schneideinheit 20 eingeklemmt und wird mit einer Umdrehung des Wickelrotors 6 relativ zum Außenring 5 am gespannten Leitungsbündel 17 fixiert. Danach wird die Schneideinheit 20 geöffnet und in die in der nachfolgenden Fig. gezeigte Grundstellung verfahren. In Fig. 4 ist die Schneideinheit dagegen in einer Art Fixierstellung ausgefahren, in welcher die Schneideinheit 20 sich von der Klebebandrolle 8 aus gesehen hinter dem gespannten Leitungsbündel 17 befindet. Nachdem durch eine Umdrehung des Wickelrotors 6 das Klebeband 19 am Leitungsbündel 17 fixiert und danach die Schneideinheit 20 geöffnet worden ist, wird das noch überstehende Klebeband 19 in einer noch nachfolgenden Vorschubbewegung der Wickeleinheit 4 über das Leitungsbündel 17 beziehungsweise um das Leitungsbündel 17 gewickelt.
In Fig. 5 ist die Wickelvorrichtung 2 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt, wobei die Wickeleinheit 4 gleichzeitig mit ihrem Wickelrotor 6 eine Drehbewegung und als Ganzes eine Vorschubbewegung in Längsrichtung x der Wickelvorrichtung 2 vollführt. Infolgedessen wird das gespannte Leitungsbündel 17 vollautomatisiert mittels des Klebebands 19 umwickelt. Die Vorschubbewegung und die Rotationsbewegung des Wickelrotors 6 erfolgen dabei derart abgestimmt aufeinander, dass eine vorgegebene Steigung bezüglich der Umwicklung des Leitungsbündels 17 mit dem Klebeband 19 erzielt wird.
Um insbesondere bei einer längeren Wickelstrecke sicherzustellen, dass das Leitungsbündel 17 zumindest im Wesentlichen konzentrisch zur Drehachse des Wickelrotors 6 positioniert wird, werden zwei Zentrierarme 22, welche jeweilige Vertiefungen 23 aufweisen, derart an das gespannte Leitungsbündel 17 heranbewegt, dass die beiden Zentrierarme 22 mit ihren jeweiligen Vertiefungen 23 das Leitungsbündel 17 konzentrisch zum Wickelrotor 6 positionieren. Die beiden Zentrierarme 22 sind dabei unter Vermittlung eines Gelenkvierecks 24 am Außenring 5 der Wickeleinheit 4 gelagert, wobei zum Öffnen und Schließen sowie zum Heranfahren beziehungsweise Wegfahren der Zentrierarme 22 diese über das Gelenkviereck 24 noch mit einem ausfahrbaren Zylinder 25 verbunden sind. Dadurch, dass die beiden Zentrierarme 22 mittels eines Drehgelenks 21 des Gelenkvierecks 24 am Außenring 5 befestigt sind, werden beim Ausfahren und Einfahren des Zylinders 25 die Zentrierarme 22 lediglich geöffnet oder geschlossen, jedoch nicht translatorisch relativ zur Wickeleinheit 4 bewegt. Die Vertiefungen 23 sind dabei abgestimmt auf die Länge der Zentrierarme 22 und die Befestigung durch das Drehgelenk 21 so positioniert und gewählt, dass das Leitungsbündel 17 mittels der Vertiefung 23 immer zumindest im Wesentlichen konzentrisch zum Wickelrotor 6 angeordnet wird.
Die beiden Zentrierarme 22 mit dem Gelenkviereck 24 und dem Zylinder 25 bilden gemeinsam eine erste nicht näher bezeichnete Zentriereinheit zum konzentrischen Anordnen des Leitungsbündels 17 zum Wickelrotor 6. Die Wickelvorrichtung 2 umfasst noch eine weitere Zentriereinheit 26 zum konzentrischen Anordnen des Leitungsbündels 17 zum Wickelrotor 6. Die weitere Zentriereinheit 26 kann beispielsweise einen gabelförmigen Aufsatz aufweisen, zwischen deren Zinken das Leitungsbündel 17 angeordnet und dadurch konzentrisch zum Wickelrotor 6 angeordnet werden kann. Zudem kann die weitere Zentriereinheit 26 einen hier nicht dargestellten weiteren ein- und ausfahrbaren Zylinder aufweisen, mittels welchem die Zentriereinheit 26 ihrerseits in eine Zentrierstellung bewegbar ist, in welcher diese das Leitungsbündel 17 konzentrisch zum Wickelrotor 6 anordnet. Dieser Zylinder kann z.B. auf der hier nicht sichtbaren Seite des Außenrings 5 befestigt sein.
Wie zu erkennen, sind die beiden Zentrierarme 22 und die weitere Zentriereinheit 26 so angeordnet, dass der Wickelrotor 6 in Längsrichtung x zwischen den Zentrierarmen 22 einerseits und der weiteren Zentriereinheit 26 angeordnet ist. Mit der Vorschubbewegung der Wickeleinheit 4 wandern so die Zentrierarme 22 und die weitere Zentriereinheit 26 mit, infolgedessen zumindest der Teil des gespannten Leitungsbündels 17, welcher sich im Bereich der Wickeleinheit 4 befindet, immer konzentrisch zum Wickelrotor 6 ausgerichtet beziehungsweise angeordnet wird.
In Fig. 6 ist die Wickelvorrichtung 2 in einer weiteren Perspektivansicht gezeigt, und zwar nachdem das Umwickeln des Leitungsbündels 17 entlang der vorgegebenen Wickelstrecke abgeschlossen worden ist. Am Ende der Wickelstrecke wird die Schneideinheit 20 zwischen der Klebebandrolle 8 und dem Leitungsbündel 17 positioniert. Anschließend wird ein Schneidzylinder 27 der Schneideinheit 20 geschlossen beziehungsweise eingefahren. Das von der Klebebandrolle 8 abgewickelte Klebeband 19 wird dadurch durchtrennt und das freie Ende des Klebebands 19 wird dabei mittels der Schneideinheit 20 an dieser eingeklemmt.
Anschließend wird die Schneideinheit 20 so wegbewegt, dass das an der Schneideinheit 20 fixierte freie Ende des Klebebands 10 seitlich - also quer zur Längsrichtung x - hinter das Leitungsbündel 17 in die Fixierstellung bewegt wird. Gleichzeitig mit dieser Bewegung der Schneideinheit 20 kann auch durch entsprechende Ansteuerung der Zustelleinheit 13 die Wickeleinheit 4 quer zur Längsrichtung x zurückgefahren werden. Diese Positionierung des freien Endes des Klebebands 19 dient dann als Anlegeposition für die nächste Wickelstrecke. Nachdem die Wickeleinheit 4 durch entsprechende Bewegung der Zustelleinheit 13 von dem umwickelten Leitungsbündel 17 wegbewegt worden ist, und zwar so, dass sich das Leitungsbündel 17 außerhalb von der Wickeleinheit 4 befindet, kann die Wickeleinheit 4 durch entsprechende Ansteuerung der Vorschubeinheit 15 gemäß der vorliegenden Darstellung wieder nach rechts hinten bewegt werden. Davor oder danach werden der Fixiergreifer 9 und der Spanngreifer 11 geöffnet und der Roboter 1 bewegt die gesamte Wickelvorrichtung 2 vom Leitungsbündel 17 weg. Anschließend können noch weitere hier nicht dargestellte Abschnitte des Leitungsbündels 17 angefahren und vollautomatisiert in der bereits beschriebenen Weise mit dem Klebeband 19 umwickelt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Roboter
2: Wickelvorrichtung
3: Schnittstelle
4: Wickeleinheit
5: einseitig offener Außenring
6: einseitig offener Wickelrotor
7: Halterung
8: Klebebandrolle
9: Fixiergreifer
10: Spanneinheit
11: Greifer der Spanneinheit
12: Linearantrieb zum Verstellen des Spanngreifers
13: Zustelleinheit
14: Gestell
15: Vorschubeinheit
16: Führung
17: Leitungsbündel
18: Außenverzahnung
19: Klebeband
20: Schneideinheit
21: Drehgelenk
22: Zentrierarm
23: Vertiefung
24: Gelenkviereck
25: Zylinder
26: Zentriereinheit
27: Schneidzylinder
x: Längsrichtung

Claims

Wickelvorrichtung (2) zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels (17) mit einem Klebeband (19), umfassend
- eine Wickeleinheit (4) mit einem einseitig offenen Außenring (5), an welchem innenseitig ein einseitig offener ringförmiger Wickelrotor (6) relativ zum Außenring (5) um eine in Längsrichtung (x) der Wickelvorrichtung (2) verlaufende Drehachse rotierbar angeordnet ist, wobei am Wickelrotor (6) eine Halterung (7) zum Aufnehmen einer Klebebandrolle (8) rotierbar befestigt ist;

- eine Spanneinrichtung zum Spannen des Leitungsbündels (17) in Längsrichtung (x) der Wickelvorrichtung (2);

- eine Zustelleinheit (13), mittels welcher die Wickeleinheit (4) quer zur Längsrichtung (x) der Wickelvorrichtung (2) zwischen einer Arbeitsstellung, in welcher die Wickeleinheit (4) das gespannte Leitungsbündel (17) umschließt, und einer zurückversetzten Stellung, in welcher das gespannte Leitungsbündel (17) außerhalb der Wickeleinheit (4) angeordnet ist, bewegbar ist;

- eine Vorschubeinheit (15), mittels welcher die Wickeleinheit (4) in Längsrichtung (x) der Wickelvorrichtung (2) bewegbar ist;

- eine Steuereinrichtung, mittels welcher die Wickeleinheit (4), die Spanneinrichtung, die Zustelleinheit (13) und Vorschubeinheit (15) zum vollautomatisierten Umwickeln des Leitungsbündels (17) ansteuerbar sind, wobei die Spanneinrichtung einen Fixiergreifer (9) zum Fixieren des Leitungsbündels (17) und eine Spanneinheit (10) zum Vorspannen des Leitungsbündels (17) vor einem Umwickeln des vorgespannten Leitungsbündels aufweist, und wobei die Spanneinheit (10) zum Vorspannen des Leitungsbündels (17) einen Spanngreifer (11) aufweist, welcher in Längsrichtung (x) der Wickelvorrichtung (2) bewegbar ist,
wobei die Wickelvorrichtung (2) eine Zentriereinrichtung aufweist, mittels welcher das Leitungsbündel (17) zumindest lokal konzentrisch zum Wickelrotor (6) anordnenbar ist, wobei die Zentriereinrichtung eine Zentriereinheit mit zwei Zentrierarmen (22) aufweist, welche jeweilige Vertiefungen (23) zum Aufnehmen des Leitungsbündels (17) umfassen, die in einer Zentrierstellung der Zentriereinheit das Leitungsbündel (17) gemeinsam umschließen und dadurch konzentrisch zum Wickelrotor (6) anordnen, dadurch gekennzeichnet, dass

die Zentrierarme (22) unter Vermittlung eines Gelenkvierecks (24) am Außenring (5) der Wickeleinheit (4) gelagert sowie zum Öffnen und Schließen der Zentrierarme (22) mit einem ausfahrbaren Zylinder (25) verbunden sind.
Wickelvorrichtung (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wickelvorrichtung (2) eine Schneideinheit (20) aufweist, mittels welcher das Klebeband (19) durchtrennbar und ein freies Ende der Klebebandrolle (8) fixierbar ist
Wickelvorrichtung (2) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schneideinheit (20) zwischen einer eingefahrenen Grundstellung, einer ausgefahrenen Fixierstellung und einer Schneidstellung bewegbar ist, in welcher die Schneideinheit (20) zwischen der Klebebandrolle (8) und dem Leitungsbündel (17) positioniert ist.
Wickelvorrichtung (2) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zentriereinrichtung eine weitere Zentriereinheit (26) zum konzentrischen Anordnen des Leitungsbündels (17) zum Wickelrotor (6) aufweist, wobei der Wickelrotor (6) in Längsrichtung (x) zwischen den beiden Zentriereinheiten (26) angeordnet ist.
Wickelvorrichtung (2) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein weiterer ausfahrbarer Zylinder (25) am Außenring (5) der Wickeleinheit (4) angeordnet ist, mittels welchem die weitere Zentriereinheit (26) in eine Zentrierstellung bewegbar ist, in welcher diese das Leitungsbündel (17) konzentrisch zum Wickelrotor (6) anordnet.
Wickelvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wickelvorrichtung (2) eine Schnittstelle (3) aufweist, mittels welcher die Wickelvorrichtung (2) an einem Roboter (1) befestigbar ist.
Wickelvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Wickelrotor (6) eine Außenverzahnung (18) aufweist, in welche ein mittels einer Antriebseinheit antreibbarer Zahnriemen eingreift.
Wickelvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Wickelrotor (6) in Umfangsrichtung verteilt mehrere Lagerrollen angeordnet sind, welche beim Rotieren des Wickelrotors (6) auf zumindest einer Innenbahn des Außenrings abrollen.
Wickelvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Drehachse der Halterung (7) schräg zur Drehachse des Wickelrotors (6) angestellt ist, sodass bei gespanntem Leitungsbündel (17) die Drehachse der Halterung (7) ebenfalls schräg zum Leitungsbündel (17) angestellt ist.
Verfahren zum vollautomatisierten Umwickeln eines Leitungsbündels (17) mit einem Klebeband (19) mittels einer Wickelvorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem mittels der Wickeleinheit (4) gleichzeitig eine Vorschubbewegung in Längsrichtung der Wickelvorrichtung (2) und eine Drehbewegung des Wickelrotors (6) ausgeführt und infolgedessen das vorgespannte Leitungsbündel (17) mit dem Klebeband (19) mit einer vorgegebenen Steigung umwickelt wird.