EP4519894A1 - Verfahren zum automatisierten anwickeln eines anwickelteils an ein werkstück und wickelautomat - Google Patents

Verfahren zum automatisierten anwickeln eines anwickelteils an ein werkstück und wickelautomat

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Publication number
EP4519894A1
EP4519894A1 EP23720863.2A EP23720863A EP4519894A1 EP 4519894 A1 EP4519894 A1 EP 4519894A1 EP 23720863 A EP23720863 A EP 23720863A EP 4519894 A1 EP4519894 A1 EP 4519894A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
winding
workpiece
wing
tape
wrapping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP23720863.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Patrick Neuhaus
Sebastian ZELLHUBER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Publication of EP4519894A1 publication Critical patent/EP4519894A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H01B13/01263—Tying, wrapping, binding, lacing, strapping or sheathing harnesses
    • H01B13/01281—Harness wrapping apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/581—Winding and joining, e.g. winding spirally helically using sheets or strips consisting principally of plastics material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C53/00—Shaping by bending, folding, twisting, straightening or flattening; Apparatus therefor
    • B29C53/56—Winding and joining, e.g. winding spirally
    • B29C53/58—Winding and joining, e.g. winding spirally helically
    • B29C53/583—Winding and joining, e.g. winding spirally helically for making tubular articles with particular features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
    • B29C63/02—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material
    • B29C63/04—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like
    • B29C63/08—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like by winding helically
    • B29C63/10—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor using sheet or web-like material by folding, winding, bending or the like by winding helically around tubular articles

Definitions

  • a method for automatically winding a winding part onto a workpiece wherein a first windable wing and a second windable wing of the winding part are placed on the workpiece and a winding tape is wrapped using a winding head of an automatic winding machine that is movable relative to the workpiece the workpiece and the first wing are wound, the winding head being moved in the direction of a middle piece of the winding part arranged between the wings along the first wing and from an initial position into one first inclined position is pivoted obliquely to the first wing, the winding is interrupted and the winding head is pivoted from the first inclined position over the middle piece into an opposite second inclined position obliquely to the second wing, with the winding continuing and the winding tape around the workpiece and the second Wing is wound, with the winding head being moved away from the center piece along the second wing and being pivoted from the second inclined position back into the starting position.
  • the winding head can be swiveled around the winding center when pivoting over the center piece. By pivoting around the winding center, only a minimal amount of wrapping tape is unwound from the tape roll during pivoting. This prevents the wrapping tape from slackening when pivoting.
  • the rotor of the winding head can be stopped in a pivoting position before pivoting the winding head over the center piece.
  • a position of the recess of the rotor can in the pivot position essentially correspond to a position of the recess in the winding head.
  • the holder can be guided through both recesses.
  • the workpiece 104 runs through a winding center 110 of a winding head 112 of the winding machine 100.
  • the workpiece 104 and the winding head 112 carry out a relative movement that runs axially along the workpiece 104.
  • the workpiece 104 and/or the winding head 112 can be moved for the relative movement.
  • the winding head 112 is attached to a robot arm and is moved by the robot arm. So that the workpiece 104 can be arranged in the winding center 110, the winding head 112 has a recess 114 to an interior space.
  • the winding head 112 has a movably mounted rotor 116.
  • the rotor 116 has a tape roll holder 118 for a tape roll 120 with stored wrapping tape 102.
  • the rotor 116 also has a recess 114.
  • the rotor 116 is driven by a drive of the winding head 112 and carries out a tangential or circular movement along a circumference around the winding center 110 with the workpiece 104 arranged there. Due to the movement running along a circumference, the rotor 116 with the tape roll 120 is also moved over the recess 114 of the winding head 112.
  • the wrapping tape 102 is unwound from the tape roll 120 and wound onto the workpiece 104.
  • the combination of the axial and circumferential movements results in the spiral wrap 108.
  • the winding part 106 is arranged on the workpiece 104 using a holder 124.
  • the holder 124 is attached to a frame 126 or building board, which also positions the workpiece 102.
  • the holder 124 provides the winding part 106 at its position for winding.
  • Fig. 2 shows a representation of a sequence of a method according to an exemplary embodiment.
  • the process is carried out using a winding machine 100 as shown in FIG.
  • the winding part 106 is attached to the workpiece 104, wrapped together with the workpiece 104 at least partially and connected to the workpiece 104 by the wrapping 108.
  • the workpiece 104 here is a cable set and the winding part 106 is a holding element for attaching the cable set.
  • the winding movement is started again on the second wing 200 and the winding head 112 is moved away from the middle piece 202 towards the outer end of the second wing 200.
  • the winding head is adjusted again by the angle a until it is back in the starting position.
  • the winding head 112 can be turned on while the winding head 112 is moved towards or away from the middle piece 202.
  • the movements of the winding head 112 can therefore be superimposed.
  • the movements can also be carried out one after the other.
  • the movements can also be carried out in several steps.
  • the rotor of the winding head 112 is stopped for pivoting over the center piece so that the recess of the rotor and the recess of the winding head essentially coincide.
  • the holder of the winding part 106 not shown here, is then guided through the recess without collision.
  • the workpiece 104 is wrapped with the wrapping tape 202 in front of the winding part 106.
  • the winding head 112 is moved along the workpiece 104 in order to produce the wrapping 108.
  • the winding part 106 is arranged on the workpiece 104.
  • the wrapping 108 is now wound onto the first wing 200 and the workpiece 104 without interruption.
  • the wrapping band 102 is guided from the wing onto the workpiece 104 at the outer end of the second wing 200 and the wrapping 108 on the workpiece 104 continues without interruption.
  • wrapping wrap clips with a wrap appliqué is presented.
  • Wrapping wrapping clips is a very complex and time-consuming process. This step has so far been carried out manually by a worker.
  • An automated solution for winding wrapping clips is presented here. The approach presented here results in reduced system costs and thus increased overall economic efficiency when winding winding clips.
  • the holding parts can be wrapped at the same time with the wrapping application, which is used to bandage the cable set. This means that reduced investment costs are required, as no separate system station is required for winding.
  • the throughput time on the wrapping application is increased by an estimated two to three seconds per holding part, this is much more efficient than an independent holding part application with a cycle time of approx. 14 seconds per holding part.
  • the wrapping application Before a position for a holding part is reached, the wrapping application wraps the cable set. As soon as a holding part is to be attached, it is provided either via the building board or via an external feed (e.g. robot with star gripper). Subsequently, the wrapping application is tilted at an angle during bandaging so that the wing of the holding part can be wound on without the rotor colliding with the holding part receptacle. In the fourth step, the winder swings forward in the opposite direction with the rotor at a standstill and opening, so that collision-free movement via the holding part holder is possible. The rotor then positions itself perpendicular to the winding section again and winds it completely or up to the next holding part.
  • an external feed e.g. robot with star gripper
  • FIG. 1 Successive steps of an exemplary embodiment are shown in FIG. First, a stretch is wrapped. Then the holding part is fed and the winding head is brought closer to the holding part. The winder is tilted and the right wing of the holding part is wound. Then the winder is moved with the opening to the front over the holding part pin and then the left holding part wing is wound on. The rotor is then positioned perpendicular to the winding section again and the section continues to be wound until the section is completely wound.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Basic Packing Technique (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatisierten Anwickeln eines Anwickelteils (106) an ein Werkstück (104), wobei ein erster anwickelbarer Flügel (200) und ein zweiter anwickelbarer Flügel (200) des Anwickelteils (106) an das Werkstück (104) angelegt werden und ein Wickelband (102) unter Verwendung eines relativ zum Werkstück (104) beweglichen Wickelkopfs (112) eines Wickelautomaten (100) um das Werkstück (104) und den ersten Flügel (200) gewickelt wird, wobei der Wickelkopf (112) in Richtung eines zwischen den Flügeln (200) angeordneten Mittelstücks (202) des Anwickelteils (106) entlang des ersten Flügels (200) bewegt wird und aus einer Ausgangslage in eine erste Schräglage schräg zum ersten Flügel (200) geschwenkt wird, das Wickeln unterbrochen wird und der Wickelkopf (112) aus der ersten Schräglage über das Mittelstück (202) in eine entgegengesetzte zweite Schräglage schräg zum zweiten Flügel (200) geschwenkt wird, wobei das Wickeln fortgesetzt wird und das Wickelband (102) um das Werkstück (104) und den zweiten Flügel (200) gewickelt wird, wobei der Wickelkopf (112) von dem Mittelstück (202) weg entlang des zweiten Flügels (200) bewegt wird und aus der zweiten Schräglage zurück in die Ausgangslage geschwenkt wird.

Description

VERFAHREN ZUM AUTOMATISIERTEN ANWICKELN EINES ANWICKELTEILS AN EIN WERKSTÜCK UND WICKELAUTOMAT
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatisierten Anwickeln eines Anwickelteils an ein Werkstück und einen Wickelautomat.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden hauptsächlich in Verbindung mit Kabelsätzen für Fahrzeuge beschrieben.
Der Kabelsatz eines Fahrzeugs kann durch eine Umwicklung mit einem Wickelband geschützt werden. Das Wickelband kann unter Verwendung eines Wickelautomaten um die Kabel des Kabelsatzes gewickelt werden. Das Wickelband ist auf einer Bandrolle bevorratet. Der Wickelautomat führt die Bandrolle auf einer kreisenden Bewegung um die zu umwickelnden Kabel. Dabei wird das Wickelband von der Bandrolle abgewickelt und um die Kabel herumgewickelt. Damit ein Bereich des Kabelsatzes umwickelt werden kann, werden der Wickelautomat und der Kabelsatz relativ zueinander entlang des Bereichs bewegt, während die Bandrolle um die Kabel des Bereichs kreist. So entsteht eine spiralförmige Umwicklung des Bereichs.
Beispielsweise beschreibt die DE 102017 108 819 B4 das Umwickeln eines Leitungssatzes mit Band. Um den Kabelsatz am Fahrzeug zu befestigen, können Halteteile verwendet werden. Unter Verwendung der Halteteile kann der Kabelsatz an Bohrungen, Blechkanten oder hervorstehenden Stiften einer Karosserie des Fahrzeugs befestigt werden. Die Halteteile können beispielsweise mittels Kabelbindern am Kabelsatz befestigt werden. Die Halteteile können auch manuell mittels Wickelband am Kabelsatz befestigt werden.
Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel ein verbessertes Verfahren zum automatisierten Anwickeln eines Anwickelteils an ein Werkstück und einen verbesserten Wickelautomat bereitzustellen. Eine Verbesserung kann hierbei beispielsweise eine Automatisierbarkeit eines Herstellungsprozesses eines Kabelsatzes und folglich eine Zeitersparnis bei der Herstellung des Kabelsatzes betreffen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird ein Wickelautomat verwendet, der einen zumindest um eine Achse schwenkbaren Wickelkopf aufweist, um Anwickelteile mittels Wickelband an einen Kabelsatz anzuwickeln.
Durch den hier vorgestellten Ansatz kann ein Wickelvorgang automatisiert werden, der bisher manuell ausgeführt worden ist. Bei dem Wickelvorgang werden zwei durch eine Umwicklung miteinander zu verbindende Gegenstände gemeinsam maschinell umwickelt.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum automatisierten Anwickeln eines Anwickelteils an ein Werkstück vorgestellt, wobei ein erster anwickelbarer Flügel und ein zweiter anwickelbarer Flügel des Anwickelteils an das Werkstück angelegt werden und ein Wickelband unter Verwendung eines relativ zum Werkstück beweglichen Wickelkopfs eines Wickelautomaten um das Werkstück und den ersten Flügel gewickelt wird, wobei der Wickelkopf in Richtung eines zwischen den Flügeln angeordneten Mittelstücks des Anwickelteils entlang des ersten Flügels bewegt wird und aus einer Ausgangslage in eine erste Schräglage schräg zum ersten Flügel geschwenkt wird, das Wickeln unterbrochen wird und der Wickelkopf aus der ersten Schräglage über das Mittel stück in eine entgegengesetzte zweite Schräglage schräg zum zweiten Flügel geschwenkt wird, wobei das Wickeln fortgesetzt wird und das Wickelband um das Werkstück und den zweiten Flügel gewickelt wird, wobei der Wickelkopf von dem Mittelstück weg entlang des zweiten Flügels bewegt wird und aus der zweiten Schräglage zurück in die Ausgangslage geschwenkt wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Wickelautomat zum automatisierten Bewickeln eines Werkstücks mit einem Wickelband vorgestellt, wobei der Wickelautomat dazu ausgebildet ist, das Verfahren dem ersten Aspekt der Erfindung auszuführen.
Ein Wickelband kann ein Klebeband sein. Das Wickelband kann beispielsweise ein PVC- Klebeband, ein Gewebeband oder ein Vlies-Klebeband sein. Das Wickelband kann auf einer Bandrolle aufgerollt und bevorratet sein. Die Bandrolle kann durch einen Wickelautomat um ein Werkstück herumbewegt werden, wobei das Wickelband auf das Werkstück gewickelt wird. Der Wickelautomat kann einen motorisch relativ zu einem Werkstück beweglichen Wickelkopf mit einer Aussparung zur Durchführung des Werkstücks aufweisen. Der Wickelautomat kann ferner einen motorisch um die Aussparung herum drehbaren Rotor für die Bandrolle aufweisen. Der Wickelkopf kann um zumindest eine Achse geschwenkt werden. Der Wickelkopf kann beispielsweise an einem Roboterarm befestigt sein und durch den Roboterarm frei bewegt werden. Das Werkstück kann insbesondere ein Kabelsatz für ein Fahrzeug sein.
Ein Anwickelteil kann dazu geeignet sein, unter Verwendung des Wickelbands mit dem Werkstück verbunden zu werden. Das Anwickelteil kann insbesondere einen Befestigungspunkt zum Befestigen des Werkstücks an einem Einbauort ausbilden. Der Befestigungspunkt kann an einem Mittelstück des Anwickelteils angeordnet sein. Das Anwickelteil kann dann als Halteteil bezeichnet werden. Das Anwickelteil kann mindestens einen Flügel oder Fortsätze aufweisen, die im Wesentlichen parallel zum Werkstück an das Werkstück angelegt werden können. Auf die angelegten Flügel kann dann das Wickelband aufgewickelt werden. Das Mittelstück kann zwischen den Flügeln angeordnet sein.
Das Werkstück und der erste Flügel können im Bereich eines Drehpunkts des Rotors angeordnet werden. Der Drehpunkt des Rotors kann als Wickelzentrum bezeichnet werden. Der Rotor mit der Bandrolle kann mit einer Wickelbewegung in Umfangsrichtung und/oder radial um das Wickelzentrum bewegt werden. Durch die Wickelbewegung kann das Wickelband von der Bandrolle abgewickelt und auf das Werkstück und den Flügel aufgewickelt werden. Der Wickelkopf kann axial entlang des Werkstücks und des Flügels auf das Mittelstück zu geführt werden, um eine spiralförmige Bewicklung auf dem Werkstück und dem Flügel herzustellen. Der Wickelkopf kann schräg zum Werkstück und dem Flügel angestellt werden. Das Führen und Anstellen können unabhängig voneinander oder simultan erfolgen. Wenn die Bewicklung bis an das Mittelstück reicht, kann die Wickel beweg ung unterbrochen werden und der Wickelkopf über das Mittelstück geschwenkt werden. Entlang des zweiten Flügels und des Werkstücks kann der Wickelkopf von dem Mittelstück wegbewegt werden. Der Wickelkopf kann wieder geradegestellt werden. Das Bewegen und Geradestellen können unabhängig voneinander oder simultan erfolgen.
Durch das Schrägstellen und Weiterbewegen des Rotors entlang des Flügels werden auf dem Flügel mehrere Bahnen des Wickelbands in Lagen übereinander gewickelt, während auf eine von dem Anwickelteil abgewandte Seite des Werkstücks die Bahnen im Wesentlichen nebeneinander beziehungsweise mit einer vorgegebenen Überlappung aufgewickelt werden. Dabei kann das Wickelband auch auf von dem Anwickelteil abgewandte Bereiche im Bereich des Mittelstücks gewickelt werden. Durch das Schwenken von dem ersten Flügel zum zweiten Flügel wird das Mittelstück freigehalten. Im Bereich des Mittelstücks entsteht so eine Aussparung in der Bewicklung.
Die Bandrolle mit bevorratetem Wickelband kann relativ zum Wickelkopf winkelbeweglich gelagert sein. Die Bandrolle kann zumindest um eine Achse winkelbeweglich und drehbar gelagert sein. Das Wickelband kann von der relativ zum Wickelkopf winkelbeweglichen Bandrolle abgerollt werden. Die Bandrolle kann durch eine Zugkraft am Wickelband ausgerichtet werden. Durch die Winkelbeweglichkeit kann sich die Bandrolle selbstständig in eine Winkelposition bewegen, in der das Wickelband gerade von der Bandrolle abgerollt wird. Durch die Winkel beweglichkeit kann die Bewicklung mit variabler Steigung gewickelt werden. Durch die Winkelbeweglichkeit kann die Bewicklung in beide Richtungen entlang des Werkstücks gewickelt werden. Die Bandrolle kann auch kardanisch gelagert sein. Die kardanische Lagerung ermöglicht eine Winkelbeweglichkeit um zwei Achsen. Die Bandrolle kann unter Verwendung eines Kugelgelenks gelagert sein. Das Kugelgelenk kann in einem Schwerpunkt der Bandrolle angeordnet sein. Das Kugelgelenk weist Freiheitsgrade um mehrere Achsen auf. Das Kugelgelenk kann ferner als Lager für eine Drehbewegung der Bandrolle verwendet werden. Durch das Kugelgelenk kann auf eine separate Lagerung für die Winkelbeweglichkeit verzichtet werden.
Der Wickelkopf kann entlang des ersten Flügels bewegt und schräg zum ersten Flügel geschwenkt werden, bis das Mittelstück im Wickelzentrum des Wickelkopfs angeordnet ist. Wenn das Mittelstück im Wickelzentrum angeordnet ist, kann das Wickelband hinter dem Mittelstück über das Werkstück zum zweiten Flügel geführt werden.
Der Wickelkopf kann beim Schwenken über das Mittelstück um das Wickelzentrum geschwenkt werden. Durch das Schwenken um das Wickelzentrum wird während des Schwenkens nur eine minimale Menge an Wickelband von der Bandrolle abgewickelt. So kann ein Erschlaffen des Wickelbands beim Schwenken vermieden werden.
Das Anwickelteil kann während des Anwickelns unter Verwendung einer mit dem Mittelstück verbundenen Halterung temporär fixiert werden. Die Halterung kann beim Schwenken des Wickelkopfs über das Mittelstück durch die Aussparung des Wickelkopfs geführt werden. Eine Halterung kann mit einem Gestell zum Halten des Werkstücks verbunden sein. Das Gestell kann als Baubrett bezeichnet werden. Durch die Halterung kann das Anwickelteil ohne Vorfixierung an dem Werkstück angeordnet werden.
Das Anwickelteil kann vor dem Anwickeln automatisiert an der Halterung angeordnet werden. Das Anwickelteil kann durch einen Robotergreifer beispielsweise auf die Halterung oder in die Halterung gesteckt werden. Es können auch mehrere Halterungen automatisiert mit Halteteilen bestückt werden. Das Baubrett kann also automatisiert bestückt werden. Die Halterung kann unmittelbar vor dem Anwickeln bestückt werden. Alternativ kann die Halterung bestückt werden, wenn das Werkstück für den Wickelvorgang bereitgestellt wird.
Der Rotor des Wickelkopfs kann vor dem Schwenken des Wickelkopfs über das Mittelstück in einer Schwenkposition angehalten werden. Eine Position der Aussparung des Rotors kann in der Schwenkposition im Wesentlichen einer Position der Aussparung des Wickelkopfs entsprechen. Die Halterung kann durch beide Aussparungen geführt werden.
Das Wickelband kann vor dem Anwickeln des Anwickelteils auf das Werkstück gewickelt werden und von dem Werkstück direkt auf den ersten Flügel geführt werden. Alternativ oder ergänzend kann das Wickelband nach dem Anwickeln des Anwickelteils von dem zweiten Flügel direkt auf das Werkstück geführt werden und weiter auf das Werkstück gewickelt werden. Das Anwickeln des Anwickelteils kann nahtlos in ein Bewickeln des Werkstücks vor und/oder nach dem Anwickelteil integriert werden. Insbesondere kann das Anwickeln des Anwickelteils ohne vorheriges und/oder nachfolgendes Abschneiden des Wickelbands erfolgen.
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Wickelautomaten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figuren sind schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Wickelautomaten 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Wickelautomat 100 ist dazu ausgebildet, vollautomatisch ein Wickelband 102 auf ein Werkstück 104 und ein Anwickelteil 106 zu wickeln. Das Werkstück 104 ist hier ein Kabelsatz für ein Fahrzeug. Das Anwickelteil 106 ist ein Halteteil für den Kabelsatz. Der Wickelautomat 100 wird verwendet, um zumindest einen Teilabschnitt des Werkstücks 104 mit einer spiralförmigen Umwicklung 108 zu bewickeln. Das Anwickelteil 106 wird innerhalb des Teilabschnitts an das Werkstück 104 angewickelt. Das Anwickelteil 106 wird zusammen mit dem Werkstück 104 zumindest teilweise umwickelt, um das Anwickelteil 106 mit dem Werkstück 104 zu verbinden. Das Wickelband 102 ist ein Klebeband und wird beim Bewickeln auf das Werkstück 104 und das Anwickelteil 106 geklebt. Hier wird das Werkstück 104 vor und nach dem Anwickelteil 106 bewickelt.
Das Werkstück 104 verläuft durch ein Wickelzentrum 110 eines Wickelkopfs 112 des Wickelautomaten 100. Zum Bewickeln führen das Werkstück 104 und der Wickelkopf 112 eine axial entlang des Werkstücks 104 verlaufende Relativbewegung aus. Für die Relativbewegung kann das Werkstück 104 und/oder der Wickelkopf 112 bewegt werden. Hier ist der Wickelkopf 112 an einem Roboterarm befestigt und wird von dem Roboterarm bewegt. Damit das Werkstück 104 im Wickelzentrum 110 angeordnet werden kann, weist der Wickelkopf 112 eine Aussparung 114 zu einem Innenraum auf.
Der Wickelkopf 112 weist einen beweglich gelagerten Rotor 116 auf. Der Rotor 116 weist einen Bandrollenhalter 118 für eine Bandrolle 120 mit bevorratetem Wickelband 102 auf. Der Rotor 116 weist ebenfalls eine Aussparung 114 auf. Der Rotor 116 wird durch einen Antrieb des Wickelkopfs 112 angetrieben und führt eine entlang eines Umfangs verlaufende, tangentiale beziehungsweise kreisförmige Bewegung um das Wickelzentrum 110 mit dem dort angeordneten Werkstück 104 aus. Durch die entlang eines Umfangs verlaufende Bewegung wird der Rotor 116 mit der Bandrolle 120 auch über die Aussparung 114 des Wickelkopfs 112 hinwegbewegt. Dabei wird das Wickelband 102 von der Bandrolle 120 abgewickelt und auf das Werkstück 104 aufgewickelt. Die Kombination der axialen und der entlang eines Umfangs verlaufende Bewegungen führt zu der spiralförmigen Umwicklung 108.
In einem Ausführungsbeispiel ist die Bandrolle 120 relativ zum Rotor 116 winkelbeweglich gelagert. Dazu weist der Bandrollenhalter 118 eine Schwenkachse auf. Die Schwenkachse ist insbesondere tangential zum Rotor 116 ausgerichtet. Durch die Winkelbeweglichkeit kann das Wickelband 102 immer gerade von der Bandrolle 120 ablaufen. Die Bandrolle 120 kann sich so an eine momentane Steigung der Umwicklung 108 anpassen und das Wickelband 102 gerade von der Bandrolle 120 ablaufen. Dadurch kann das Wickelband mit variabler Steigung beziehungsweise auch mit variabler Überlappung auf das Werkstück 104 gewickelt werden. Ebenso kann die Steigung der Umwicklung 108 umgekehrt werden, das Wickelband 102 kann also in die andere Richtung beziehungsweise auf der Umwicklung 108 zurück aufgewickelt werden, um beispielsweise eine Verdickung in der Umwicklung 108 zu erzeugen.
In einem Ausführungsbeispiel weist der Bandrollenhalter 118 ein Kugelgelenk 122 auf. Das Kugelgelenk 122 ermöglicht eine Winkelbeweglichkeit des Bandrollenhalters 118 in zwei Freiheitsgraden. Zusätzlich kann sich der Bandrollenhalter 118 beim Abrollen des Wickelbands 102 von der Bandrolle 120 um das Kugelgelenk 122 drehen.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Anwickelteil 106 unter Verwendung einer Halterung 124 an dem Werkstück 104 angeordnet. Die Halterung 124 ist an einem Gestell 126 beziehungsweise Baubrett befestigt, das auch das Werkstück 102 positioniert. Durch die Halterung 124 ist das Anwickelteil 106 an seiner Position zum Anwickeln bereitgestellt.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Verfahren wird unter Verwendung einer Wickel maschine 100 wie in Fig. 1 ausgeführt. Das Anwickelteil 106 wird an das Werkstück 104 angesetzt, zusammen mit dem Werkstück 104 zumindest bereichsweise umwickelt und durch die Umwicklung 108 mit dem Werkstück 104 verbunden. Das Werkstück 104 ist hier ein Kabelsatz und das Anwickelteil 106 ist ein Halteelement zum Befestigen des Kabelsatzes.
Das Anwickelteil 106 weist zwei Flügel 200 auf. Die Flügel 200 stehen auf entgegengesetzten Seiten von einem Mittelstück 202 des Anwickelteils 106 ab. Die Flügel 200 werden an das Werkstück 104 gewickelt und halten so das Mittelstück 202 in Position. Zum Anwickeln werden die zwei Flügel 200 im Wesentlichen parallel zum Werkstück 104 ausgerichtet und an das Werkstück 104 angelegt. Das Umwickeln des Anwickelteils 106 beginnt an einem äußeren Ende des ersten Flügels 200. Der erste Flügel 200 und das Werkstück 104 werden von dem äußeren Ende in Richtung des Mittelstücks 202 umwickelt. Dazu wird der Wickelkopf 112 auf das Mittelstück 202 zu bewegt und aus einer Ausgangsstellung um einen Winkel a schräg zum Flügel 200 und Werkstück 104 angestellt.
Wenn der erste Flügel 200 umwickelt ist, wird die Wickelbewegung unterbrochen und der Wickelkopf 112 über das Mittelstück 202 zum zweiten Flügel 200 geschwenkt. Dabei wird der Wickelkopf 112 um den Winkel a+ß zurückgeschwenkt und steht somit um den Winkel -ß schräg zum zweiten Flügel 200. Die Winkel a und ß können dabei gleich oder verschieden sein. Die Winkel a und ß können beispielsweise aufgrund eines asymmetrischen Wickelkopfs 112 unterschiedlich groß sein.
Auf dem zweiten Flügel 200 wird die Wickelbewegung wieder begonnen und der Wickelkopf 112 von dem Mittelstück 202 weg in Richtung des äußeren Endes des zweiten Flügels 200 bewegt. Der Wickelkopf wird erneut um den Winkel a angestellt, bis er wieder in der Ausgangsstellung steht.
Das Anstellen des Wickelkopfs 112 kann erfolgen, während der Wickelkopf 112 auf das Mittelstück 202 zu beziehungsweise von dem Mittelstück 202 weg bewegt wird. Die Bewegungen des Wickelkopfs 112 können also überlagert werden. Ebenso können die Bewegungen nacheinander ausgeführt werden. Die Bewegungen können auch in mehreren Schritten ausgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird der Rotor des Wickelkopfs 112 zum Schwenken über das Mittelstück so angehalten, dass die Aussparung des Rotors und die Aussparung des Wickelkopfs im Wesentlichen übereinstimmen. Während des Schwenkens wird dann die hier nicht dargestellte Halterung des Anwickelteils 106 kollisionsfrei durch die Aussparung geführt.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Werkstück 104 vor dem Anwickelteil 106 mit dem Wickelband 202 bewickelt. Dabei wird der Wickelkopf 112 entlang des Werkstücks 104 bewegt, um die Umwicklung 108 herzustellen. Bevor der Wickelkopf 112 eine Position des Anwickelteils 106 erreicht, wird das Anwickelteil 106 am Werkstück 104 angeordnet. Die Umwicklung 108 wird nun ohne Unterbrechung auf den ersten Flügel 200 und das Werkstück 104 aufgewickelt.
In einem Ausführungsbeispiel wird das Wickelband 102 am äußeren Ende des zweiten Flügels 200 von dem Flügel auf das Werkstück 104 geführt und die Umwicklung 108 auf dem Werkstück 104 ohne Unterbrechung fortgeführt.
In einem Ausführungsbeispiel wird der Wickelkopf 112 so weit angestellt und entlang des ersten Flügels 200 bewegt, bis das Wickelzentrum im Bereich des Mittelstücks 202 angeordnet ist. Die Wickel beweg ung wird unterbrochen, wenn das Wickelband von der Bandrolle zu einer von dem Anwickelteil 106 abgewandten Seite des Werkstücks 104 führt. Beim Schwenken wird der Wickelkopf 112 so über das Mittelstück 202 geschwenkt, dass das Wickelzentrum im Bereich des Mittelstücks 202 angeordnet bleibt. Dadurch wird der Wickelkopf 112 um eine neutrale Position geschwenkt und das Wickelband straff gehalten.
Mit anderen Worten wird das Anwickeln von Wickelclips mit einer Wickelapplikation vorgestellt.
Das Anwickeln von Wickelclips ist ein sehr aufwendiger und zeitintensiver Prozess. Dieser Arbeitsschritt wird bisher manuell durch einen Werker ausgeführt. Hier wird eine automatisierte Lösung zum Anwickeln von Wickelclips vorgestellt. Durch den hier vorgestellten Ansatz ergeben sich verringerte Anlagenkosten und somit eine erhöhte Gesamtwirtschaftlichkeit des Anwickeln von Wickelclips.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz können mit der Wickelapplikation, welche zum Bandagieren des Leitungssatzes verwendet wird, zugleich die Halteteile angewickelt werden. Dadurch sind reduzierte Investkosten erforderlich, da keine separate Anlagenstation zum Anwickeln benötigt wird. Die Durchlaufzeit an der Wickelapplikation wird zwar um schätzungsweise zwei bis drei Sekunden pro Halteteil erhöht, dies ist jedoch viel effizienter als eine eigenständige Halteteilapplikation mit ca. 14 Sekunden Taktzeit pro Halteteil.
Durch das Anwickeln der Halteteile unter Verwendung der Wickelapplikation kann ein weiterer, essenzieller Schritt in Richtung automatisierte Fertigung und höherer Fertigungseffizienz getan werden.
Durch den hier vorgestellten Ansatz kann auf eine alleinstehende Halteteilapplikation verzichtet werden. Daraus ergibt sich die Einsparung der Halteteilzelle, der Halteteilapplikation inkl. Roboter, sowie die daraus resultierende Flächeneinsparung. Desweiteren wird die Taktzeit pro Halteteil durch das Entfallen der Teilprozesse Klebeband abschneiden, Fähnchen anlegen und der Roboterverfahrzeit deutlich optimiert. Zudem wird die Gesamtdurchlaufzeit des Produkts durch die geringere Taktzeit und der Einsparung durch Wegfällen eines Ein-/Ausfahr-Prozesses vom Produktträger in die Zelle optimiert. Dadurch lassen sich Halteteile wirtschaftlich anbringen. Bei der hier vorgestellten Wickelapplikation zum Bandagieren von Leitungssätzen und zum Anwickeln von zweiflügligen Halteteilen werden die Prozesse Wickeln und Halteteile Anbringen in einer Zelle und mit einer Applikation kombiniert.
Bevor eine Position für ein Halteteil erreicht wird, wickelt die Wickelapplikation den Leitungssatz. Sobald ein Halteteil angebracht werden soll, wird dieses entweder über das Baubrett oder über eine externe Zuführung (bspw. Roboter mit Sterngreifer) bereitgestellt. Im Nachgang wird die Wickelapplikation während des Bandagierens um einen Winkel schräg gestellt, sodass der Flügel des Halteteils angewickelt werden kann, ohne dass eine Kollision des Rotors mit der Halteteilaufnahme stattfindet. Im vierten Schritt schwenkt der Wickler mit stillstehendem Rotor und Öffnung nach vorne in die entgegengesetzte Richtung, sodass eine kollisionsfreie Bewegung über die Halteteilaufnahme möglich ist. Darauffolgend stellt sich der Rotor wieder lotrecht zur Wickelstrecke und wickelt diese fertig bzw. bis zum nächsten Halteteil.
In Fig. 2 sind aufeinander abfolgende Schritte eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Dabei wird zuerst eine Strecke gewickelt. Dann wird das Halteteil zugeführt und der Wickelkopf an das Halteteil angenähert. Der Wickler wird schräg gestellt und der rechte Halteteilflügel angewickelt. Dann wird der Wickler mit der Öffnung nach vorne über den Halteteilzapfen bewegt und anschließen der linke Halteteilflügel angewickelt. Anschließend wird der Rotor wieder lotrecht zur Wickelstrecke positioniert und die Strecke weitergewickelt, bis die Strecke fertig gewickelt ist.
Damit der Prozess so ablaufen kann, wird die gewöhnliche Klebebandaufnahme mit festem Anstellwinkel durch eine Aufnahme ausgetauscht, welche ihren Anstellwinkel je nach Roboterposition verändern kann. Beispielsweise wird eine Kugelkopf-gelagerte Klebebandaufnahme verwendet.
Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Wickelautomat
102 Wickelband
104 Werkstück
106 Anwickelteil
108 Umwicklung
110 Wickelzentrum
112 Wickelkopf
114 Aussparung
116 Rotor
118 Bandrollenhalter
120 Bandrolle
122 Kugelgelenk
124 Halterung
126 Gestell
200 Flügel
202 Mittelstück

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zum automatisierten Anwickeln eines Anwickelteils (106) an ein Werkstück (104), wobei ein erster anwickelbarer Flügel (200) und ein zweiter anwickelbarer Flügel (200) des Anwickelteils (106) an das Werkstück (104) angelegt werden und ein Wickelband (102) unter Verwendung eines relativ zum Werkstück (104) beweglichen Wickelkopfs (112) eines Wickelautomaten (100) um das Werkstück (104) und den ersten Flügel (200) gewickelt wird, wobei der Wickelkopf (112) in Richtung eines zwischen den Flügeln (200) angeordneten Mittelstücks (202) des Anwickelteils (106) entlang des ersten Flügels (200) bewegt wird und aus einer Ausgangslage in eine erste Schräglage schräg zum ersten Flügel (200) geschwenkt wird, dann das Wickeln unterbrochen wird und der Wickelkopf (112) aus der ersten Schräglage über das Mittelstück (202) in eine entgegengesetzte zweite Schräglage schräg zum zweiten Flügel (200) geschwenkt wird, wobei dann das Wickeln fortgesetzt wird und das Wickelband (102) um das Werkstück (104) und den zweiten Flügel (200) gewickelt wird, wobei der Wickelkopf (112) von dem Mittelstück (202) weg entlang des zweiten Flügels (200) bewegt wird und aus der zweiten Schräglage zurück in die Ausgangslage geschwenkt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , bei dem das Wickelband (102) von einer relativ zum Wickelkopf (112) winkelbeweglichen Bandrolle (120) abgerollt wird.
3. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Wickelkopf (112) entlang des ersten Flügels (200) bewegt und schräg zum ersten Flügel (200) geschwenkt wird, bis das Mittelstück (202) in einem Wickelzentrum (110) des Wickelkopfs (112) angeordnet ist.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, bei dem der Wickelkopf (112) beim Schwenken über das Mittelstück (202) um das Wickelzentrum (110) geschwenkt wird.
5. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Anwickelteil (106) während des Anwickelns unter Verwendung einer mit dem Mittelstück (202) verbundenen Halterung (124) temporär fixiert wird, wobei die Halterung (124) beim Schwenken des Wickelkopfs (112) über das Mittelstück (202) durch eine Aussparung (114) des Wickelkopfs (112) geführt wird. Verfahren gemäß Anspruch 5, bei dem das Anwickelteil (106) vor dem Anwickeln automatisiert an der Halterung (124) angeordnet wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 6, bei dem ein Rotor (116) des Wickelkopfs (112) vor dem Schwenken des Wickelkopfs (112) über das Mittelstück (202) in einer Schwenkposition angehalten wird, wobei eine Position einer Aussparung (114) des Rotors (116) in der Schwenkposition im Wesentlichen einer Position der Aussparung (114) des Wickelkopfs (112) entspricht. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wickelband (102) vor dem Anwickeln des Anwickelteils (106) auf das Werkstück (104) gewickelt wird und von dem Werkstück (104) direkt auf den ersten Flügel (200) geführt wird. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Wickelband (102) nach dem Anwickeln des Anwickelteils (106) von dem zweiten Flügel (200) direkt auf das Werkstück (104) geführt wird und weiter auf das Werkstück (104) gewickelt wird. Wickelautomat (100) zum automatisierten Bewickeln eines Werkstücks (104) mit einem Wickelband (102), wobei der Wickelautomat (100) dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Wickelautomat (100), insbesondere gemäß Anspruch 10, wobei der Wickelautomat (100) einen relativ zu einem Werkstück (104) beweglichen und um zumindest eine Achse schwenkbaren Wickelkopf (112) zum Erstellen einer Umwicklung (108) des Werkstücks aufweist. Wickelautomat (100) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, bei dem eine Bandrolle (120) mit bevorratetem Wickelband (102) relativ zum Wickelkopf (112) winkelbeweglich gelagert ist. Wickelautomat (100) gemäß Anspruch 12, bei dem die Bandrolle (120) unter Verwendung eines Kugelgelenks (122) gelagert ist, wobei das Kugelgelenk (122) in einem Schwerpunkt der Bandrolle (120) angeordnet ist.
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