JP2011522355A - ケーブルハーネスの自動的周方向巻き包み装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、その開示が引用により本明細書に組み入れられる、2008年4月29日に出願された独国特許出願番号第10 2008 022337.9号に基づく利益を主張する。
テープ長を予め定めることによって、巻き包まれる物品の周囲上の締結要素の相対的な位置を、予め定めることができる。前送りテープ長を長くするほど、テープが緊張させられた後に重なり合う巻き付けテープが、例えば溶接されることによって形成されるシームから、締結要素がより遠くなる。
本実施形態においては、第2の供給装置又はその駆動ユニットは、テープを緊張させるために後退される前に、巻き付け用テープを締結要素と共に正しい周方向位置に配置する役割を担う。従って、この場合、例えば重力によって巻き付け用テープを把持装置に供給するだけで十分である。また、供給装置が、後退用駆動装置のみを有し、前進用駆動装置をもたないものでも十分である。
この代替的な実施形態においては、第1の供給装置には、巻き包まれる物品に最終的に巻き付けられるまでテープを前進させるための前進用駆動装置が与えられる。例えば牽引車輪などの第2の供給装置の上に設けられた締結要素を、例えば前もって、テープに固定し、次いで、把持装置のジョーに沿って、テープと一緒に周方向位置に案内することができる。緊張させるためにテープが再び後退されるとすぐに、締結要素のためのロック装置がこの所望の周方向位置に移動され、締結要素をそこに受け入れ、ロックする。
後続の作業ステップにおいて周方向位置が変化すると、ロック装置は、各々の場合について別個の方法で、所望の周方向位置に接近することができる。ジョーは、ロック装置及び巻き付け用テープが案内される、例えば溝などの対応する案内部を有することが好ましい。
この手法は、互いに独立した2つの利点を有する。第1に、工具をテープ(連続的な形態で与えられる)の切断装置として用いることができる。締結要素がテープに接続され、テープが再び該テープ自体に接続されるとすぐに、工具を周方向にピボット運動させて、一種のブレードとして使用し、テープの残りを切り離すことができる。この場合、巻き包まれる物品が管に挿入されるときに管への挿入を阻害することになる突起が、テープ上に形成されることはない。第2に、巻き包まれる物品に対する重なり領域の周方向位置に関係なく、テープの重なり領域を何の問題もなく互いに接続することができる。例えば、ケーブルハーネスの長さ方向のクリップ固定位置に応じて、締結要素の所定の周方向位置をクリップごとに変えることが可能である(例えば、一つ目は90°、2つ目は270°とする)。接合工具は、これらの条件に適合できるものでなければならない。
しかしながら、上述のピボット運動を可能にすることは、コア領域と該コア領域から横方向に突出するタブ領域とを有し、コア領域(だけ)が巻き包まれる物品上に載っている状態でタブ領域を互いに接続しなければならないように構成された巻き付け用テープを用いるときに特に有利である。これにより、タブの接続方向が、テープと物品との間の接続方向に対してある角度をなして延びるようにすることができる。従って、物品が意図せずに巻き付け用テープに溶接される危険が減少する。
ソノトロードは、高周波の機械的振動(超音波)を導入することによって共振状態で振動するように作られた工具である。これらの振動は、超音波発生装置と加工物との間の接続をもたらし、超音波振動を処理タスクに適合させる(インピーダンス整合)。ソノトロードは、超音波溶接において用いられ、種々のプロセスのために、接合ゾーン又は接触ゾーン内の構成要素間の恒久的な接続をもたらす。ソノトロードは、通常、アルミニウム、チタン、又は鋼から生成される。その幾何学的形状は、用いられる発生装置によりもたらされる周波数及び処理タスクに応じて決まる。超音波溶接においては、接続は、力と運動により引き起こされる。接合ゾーンにおいて生じる温度の上昇は、結局溶接プロセスを助ける働きをする結果になる。接合力及び超音波振動は、同じ作用方向を有する。導入される縦波により、材料及び接合ゾーン内に脈動圧縮荷重が生じ、これにより加工物の可塑化がもたらされる。恒久的で、機械的に安定した接続が形成される。
対向部品は接触しないため、対向部品はテープを完全に囲まない。従って、テープを裏側からのみ把持し、かつ、接合プロセスを、好ましくは側部においてのみ、すなわちテープのコア領域の外でのみ行なうことが可能になる。従来技術では通例である、閉位置において接触する対向部品を引き抜くことにより生成される空隙を回避することができる。ケーブルハーネスにおけるケーブルの所望の密な充填を維持することができる。これは、後で変更することはできない。
具体的には、対向部品は、テープのタブだけが互いに溶接されるように形成される。コアは、巻き包まれる物品に溶接されない。このことにより、例えば、ケーブル束のケーブルの絶縁体が溶融し、短絡が生成されることが防止される。
このことは、連続的な巻き付け用テープを用いるときに特に有利である。さらに別の好ましい実施形態によると、テープが後退される力を判断するためのセンサも設けられる。これにより、テープが常に、所望の張力により巻き包まれる物品の周りに伸張されることが保証される。ケーブルハーネスのケーブルは、挟まれることはなく、緩みもしない。これはまた、締結要素がその所定の周方向位置にとどまることを保証する。設定された引張応力に応じて、締結要素を、巻き付けられる物品の周方向及び/又は半径方向に後で移動させて、例えば組み立て公差を補償することができる。締結要素の対向部品を車体上に取り付けるとき、一定量の遊びが常に生じるため、後で所定の位置を僅かに変更できるようになり有利である。
上述の目的はまた、軸方向に延びる物品、特にケーブル又はケーブル束を自動的に周方向に巻き包むための、物品の周りに巻き付けられ、次いで緊張され、重なり合った状態で自身に接合されるのに適した巻き付け用テープによって達成することができ、このテープは、物品上に載るように意図された、接触区域を有するコアと、コアから横方向に突出する少なくとも1つのタブとを有し、各々のタブは、テープが物品の周りに巻き付けられたとき、接合工具が接触区域の裏側に係合することなく、該接合工具がタブの裏側に係合して、重なり合うテープ部分のタブは互いに接合できるようになる角度を接触区域との間で形成する。
これにより、テープが物品自体に溶接されることが防止される。上述のように、ケーブルハーネスにおけるケーブル内の空隙が回避される。
この場合において、テープは、押し出し成形することができる。プロセス工学の観点から、製造が簡単で効率的である。
さらに特定の実施形態によると、コアの接触区域とは反対側の面上において、タブとコアとの間に狭窄部分が設けられ、この狭窄部分が、概ねテープの長手方向に延びる。
該狭窄部分は、コアに対するタブの可撓性を増大させる。このことは、タブがソノトロードの対向部品に対して比較的小さい場合に、又は、対向部品がタブの裏側に確実に係合するのに十分なほど鋭利ではない場合に有利になる。この場合、特に溶接プロセスの際、可撓性タブを、巻き付けられる物品から離れるように屈曲させることが可能である。第2に、狭窄部分は、溶接プロセスが行なわれた後、タブが巻き付けられる物品上に載っていることを可能にする。
特定的には、テープは、溶接可能な弾性プラスチックから、特に、テープの長手方向に所定の引張強度を有するように形成される。
長辺の1つは、物品又は締結要素上の当接面として働く。テープは、通常、物品上に平らに置かれる。
タブの断面が、コアに対して外側に向けてテーパ状になるようにすることも、利点をもたらす。
互いに接合されるタブの材料層が小さいほど、溶接時間は短くなり、重なり合うテープ部分間の恒久的かつ堅牢な接続の信頼性が増す。さらに、材料厚が薄い領域は、材料厚が厚い領域より可撓性がある。これにより、ソノトロードの対向部品が閉位置に移動したとき、巻き付けテープの裏側に係合することが容易になる。
タブは、さもなければ、巻き付けテープを緊張させることによって生じる高荷重に耐えることができないので、小さすぎるものであってはならないことが明らかである。
特定的には、コアの接触区域は、縁部をもたないように形成される。
この手法により、巻き付けテープは、巻き包まれる物品上に可能な限り平らに置かれることが保証される。テープによる巻き包まれる物品の狭窄化が防止される。
この手法により、重なり合うテープ部分を緊張させ、その接続が行なわれた後でも、許容差を補償するために、所定の周方向位置の最小限の変更が可能である。
代替的手法として、接触区域を接着剤で被覆することができる。
この場合には、所定の周方向位置を恒久的に維持することが保証される。従って、物品の周方向又は軸方向に巻き付けテープが滑ること又は移動することを防止できる。
さらに別の代替的手法として、接触区域を静止摩擦低減用コーティングで被覆することができる。
本解決法は、異なる特性を有するプラスチックの同時押し出しよりも、技術的に実現がより簡単である。
締結要素は、巻き付け用テープにより、自動化された方法でケーブル束の周りに巻き付けられ、ケーブルハーネスを生成することができるように形成される。締結要素を巻き包まれる物品に対する所定の周方向位置に移動させるために、手作業の動作は不要である。
締結要素は、漏斗状の開口部を有することが好ましい。
漏斗状の開口部は、特に機械が使用されるときに、テープを締結要素内に挿入するのを容易にする。
第1のクランプ部材が穴である場合も有利である。
この場合、第2のクランプ要素は、締結要素を差し込むことができるタイプのピン又はボルトを構成する。
このことは、自動化された巻き付けプロセスの際に、可能な限り密なケーブル束の充填が維持されることを保証する。
特定的には、接触面は、側柱要素の部分により定められる。この場合、側柱要素の各々は、物品の方向に突出する弾性領域を有する接触区域を有するものとすることができる。
側柱要素は、巻き包まれる物品の構成部品を互いに緊密に押し付けるのに役立つ。可能な限り密な充填が維持される。従って、許容差を補償することができる。
さらに、接続ストラットの1つによって、接触面を定めることができる。これにより、巻き包まれる物品上で締結要素を調整することが容易になる。
特定的には、接続ストラットは棒の形状であるため、巻き包まれる物品の長手方向に配向を行なうことが好ましい。
第3の接続ストラットは、締結要素の接続の剛性を増大させる。
取り付けられた状態の構成部品の方向に向けられた本体のさらに別の面が、この面から突出する1つ又はそれ以上のスペーサ突起を有するようにすることが利点をもたらすことも分かった。
締結要素が取り付けられた状態において、次に、締結要素を、例えば車体からより簡単な方法で解放することができる。スペーサ突起のために、締結要素は、車体上に平らには着座されず、従って、例えば、ねじ回しにより下方から締結要素を操作して、締結要素を解放することができる。
本発明の例示的な実施形態は、以下の説明により詳細に説明され、かつ、図面に示される。
以下の本発明の説明において、同一の部分に同様な参照番号が与えられる。同一の参照番号が用いられる場合、その部分には変更はない。逸脱及び修正があれば、それは、明示的に説明される。
本装置10は、第1のジョー14及び第2のジョー16を含む把持装置12を有する。図1において、第1のジョー14及び第2のジョー16は、閉位置で示される。ジョー14、16は、互いにピボット運動できるように取り付けられる。図1の特定の例においては、ジョー14、16は、第1のジョー14がピボット運動可能であり、第2のジョー16が固定された状態で、互いにピボット運動できるように取り付けられる。ジョー14、16の両方が移動可能であってもよく、代替的手法として、ジョー14、16が、開閉するために、互いに対して移動できるようにも取り付けられることは言うまでもない。図1において、対応する開動作及び閉動作が、両頭矢印18で示される。
図1に示されるように、把持装置12は、装置10のハウジング内に統合される。
接合工具40は、熱溶接ユニット、超音波溶接ユニット等とすることができる。以下において、接合プロセスは、超音波溶接によって実施される。他の方法、従って、他の接合工具40を用いて、テープ28を締結要素34及び/又はそれ自体に固定又は接続できることは明らかである。
図2は、一例として、巻き包まれる物品としてケーブル束54を示す。ケーブル束54は、例えば、装置10により組み合わされてケーブルハーネスを形成する複数の個々のワイヤ56を含む。
図1と同様に、把持装置12は、閉位置で示される。ジョー14、16は、ピボット運動可能なように、ピボット軸受60において互いに対して取り付けられ、ここでは、一例として、第1のジョー14だけがピボット運動可能なように取り付けられる。第1のジョー14の開方向は、矢印58で示される。
参照番号76及び76’で示される図6及び図7のユニットは、必ずしもそれぞれテープ及び締結要素34を「駆動させる」必要がないことが明らかである。この場合、ユニット76及び76’は、案内経路64に沿って移動することができるが、締結要素34を周方向位置73にロックする目的のためだけに機能する。従って、ケーブル束54の周りに覆いを配置し、それをケーブル束54の周りに緊張させて、可能な限り生成されるケーブルハーネスの個々のワイヤ56間に大きい空間を有さないようにするために、次の方法ステップにおいて、テープ28が後退されるので、締結要素34を周方向位置73に固定することが重要である。このことは、図8に示される。
図8においては、テープ28の一部が重なっていることが分かる。次いで、テープ28のこれらの重なり部分を互いに接合して、物品24の周りへのテープ28の恒久的な固定を確実にすることができる。
巻き包みプロセスの際、締結要素34は、所定の周方向位置73にとどまることが分かる。例えば車両に取り付ける場合、後で車体の対応する対向部品と相互作用するように、すなわち締結するように、締結要素34を常にケーブルハーネスに対して異なる周方向位置に配置する必要があるために、このことは、特に長いケーブルハーネスの場合に特に重要である。
次に、溶接ヘッド70を再び周方向に調整し、重なっていないテープ28の一部を、巻き包まれ、取り付けられたケーブル束54から分離することができる。代替的手法として、切断装置(ここでは図示されていない)により、切断することができる。切断されたテープ28が、図9に示される。
第1のステップS1において、テープ28及び締結要素34が、装置10に供給される。さらに別のステップS2において、テープ28が、所定のテープ長66又は66’だけ締結要素34に対して前進され、前送り長さ66又は66’に達したとき、締結要素34に固定される(ステップS3)。ステップS4において、物品54が巻き包み領域20に移動される。ステップS5において、締結要素34は、物品54に対する所定の周方向位置73に移動され、そこにロックされる。ステップS6において、テープ28を後退させることによって、テープ28が、物品54の周りに緊張させられる。最後に、ステップS7において、テープ28の重なり部分が互いに接合される。本発明による方法の詳細は、既に上述されている。
テープ28は、コア領域90と、少なくとも1つの横方向に突出するタブ領域と、それぞれ対応するタブ94、96を有する。コア90は、図14に一例として示されるような、巻き包まれる物品54上にあることが意図される接触区域92を有する。接触区域92は、面98の反対側に配置される。面98は、面92に対してほぼ平行に配向され、テープ28が物品54の周りに完全に巻き付けられたときに、テープ28の重なり部分を支持する働きをする。接触区域92は、物品54を狭窄化しないように、縁部がないことが好ましい。
タブ94及び96は、外側に向けてテーパ状であることが好ましい。この方法により、材料の厚さが外側に向けて減少するため、重なり合うタブを溶接することがより容易になる。タブ94、96の表面94’、94”及び96’、96”は、重なり合うタブが互いに確実に接合するのを可能にするのに十分な大きさになるように選択される。
接触区域92は、図14に一点破線で示される物品54の外形又は表面55上にあることが分かる。補助線68は、溶接ヘッド70の半径方向運動の方向を示す(図14には示されないが、コア90が締結要素34に接続されているときの図4と比較されたい)。図14は、テープ28の重なり合うタブ部分の溶接プロセスを示すのに役立つ。
締結要素34は、本体116を有する。本体は、第1の左側側柱要素118と、第2の右側側柱要素120とを有する。側柱要素118、120は、接続ストラット122−126により互いに接続される。接続ストラット122−126は、締結要素34の長手方向128に延びる。前述の締結要素が物品54に取り付けられた状態において、長手方向128は、物品54の軸方向に対応する。
開口部130は、矢印132で示されるように、長手方向128に対して横断方向に延びる。
第1の側柱要素118及び/又は第2の側柱要素120は、図15における歯付き穴136の形態のクランプ要素134を有することができる。この歯付き穴136は、例えば車の車体部分に締結することができる、例えばピンなどの第2のクランプ要素(ここには図示されない)と相互作用することができる。次いで、締結要素34を用いて、ピン内に差し込まれた歯付き穴136により、ケーブルハーネスを車体に締結することができる。次いで、締結要素34は、接触面138を介してケーブル束上に載っている。
図16において、3つの接続ストラット122、124及び126がはっきりと見える。開口部130、具体的には漏斗状の開口部を定めるために、2つの接続ストラットだけを必要とすることが明らかである。締結要素34内のテープ28の進路をより明らかにするために、テープ28の部分が一点破線で示される。同様に一点破線で示されるケーブル束54にも同じことが当て嵌まる。図16の例においては、ケーブル束54は、事実上円形の外形を有する。締結要素34の接触面138は、ケーブル束54又は任意に形成される巻き包まれる物品54の外形140に適合されることが好ましい。
物品54とは別の方向に向いた締結要素34の面146は、通常、車体部品上に載るように機能する。従って、締結要素34と車体部品との間に空隙が残るように、1つ又はそれ以上のスペーサ突起148を設けることができる。
横断方向のストラット122−126の構成は、接合工具40が、テープ28を、具体的には横断方向ストラット122に接続できるような方法で選択されることにも留意すべきである。接合工具40は、例えば、ストラット124と126との間に定められたさらに別の開口部を通って空間に貫入し、物品54とは別の方向を向いた、ストラット122上の面にテープ28を固定することができる。
12:把持装置
14:第1のジョー
16:第2のジョー
20:巻き包み領域
21:巻き包み領域の中心
22:ハウジング
24:第1の供給装置
26:第2の供給装置
28、28’:テープ
30:第1のリール
34:締結要素
36:第2のリール
40:接合工具
42:取り付けプレート
44:ロボット
46:制御装置
48:上位制御コンピュータ
50:ライン
52:無線接続
54:ケーブル束
60:ピボット軸受
64:案内経路
66、66’:前送り長さ
70:溶接ヘッド
76、76’:駆動装置
79:力センサ
90:コア
92:接触区域
94、96:タブ
94’、94”、96’、96”:タブの表面
100:狭窄部分
106:内部コーティング
108、108’:外部コーティング
110、112:アンビル
116:本体
118:左側側柱要素
120:右側側柱要素
122、124、126:接続ストラット
130:開口部
134:クランプ要素
136:歯付き穴
138:接触面
142:舌部
148:スペーサ突起
Claims (13)
- 軸方向に延びる物品(54)、特にケーブル又はケーブル束を、前記物品(54)の軸方向に対して概ね垂直に配向された巻き包み面において、締結要素(34)に接続可能な巻き付け用テープ(28)で自動的に周方向に巻き包むための装置(10)であって、
互いに移動可能に取り付けられた少なくとも1つの第1のジョー(14)と第2のジョー(16)とを有し、前記ジョーは、前記テープ(28)を巻き付けるための閉位置にあるとき、巻き包まれる前記物品(54)が配置される巻き包み領域(20)を囲み、該ジョー(14、16)が開位置にあるとき、前記締結要素(34)と該巻き付けテープ(28)とを巻き包まれる該物品(54)の周りに周方向に案内できるように形成された把持装置(12)と、
前記テープ(28)が少なくとも一回完全に周方向に巻き包まれる前記物品(54)の周りに案内されるとき、該テープ(28)の重なり合う部分の少なくとも一部を接合し、巻き包まれる該物品(54)とは分離して該テープ(28)を前記締結要素(34)に接合するように適合された接合工具(40)と、
前記巻き付け動作中に、前記把持装置(12)に前記テープ(28)を、好ましくは連続的に、前進運動(72)及び前記テープを緊張させるための後退運動を伴って供給するための第1の供給装置(24)と、
締結要素(34)を前記把持装置(12)に供給する第2の供給装置(26)と、
前記締結要素(34)を前記物品(54)に対して所定の周方向位置に固定し、前記第1の供給装置(24)により、前記テープ(28)を所定のテープ長(66)だけ該締結要素(34)に対して前進させるように構成された制御装置(46)と、
が設けられたことを特徴とする装置。 - 前記第2の供給装置(26)は、締結要素(34)を受け入れ、前記ジョー(14、16)に沿って前記所定の周方向位置(73)に移動することができ、かつ、該周方向位置(73)に固定されることができる、駆動ユニット(76)を有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記ジョー(14、16)に沿って周方向に移動して前記締結要素(34)を把持することができ、又は、前記テープ(28)の重なり部分を互いにクランプする、クランプ装置が設けられたことを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記工具(40)は、前記把持装置(12)に対して周方向にピボット運動できるように取り付けられたことを特徴とする、前記請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記工具(40)は、前記物品(54)の横断面に対して垂直に配向される面内においてピボット運動できるように取り付けられたとを特徴とする、前記請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記工具は、半径方向に移動可能な溶接ヘッド(70)、特にソノトロードと、溶接対向要素(110、112)とを有することを特徴とする、前記請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記対向要素は、閉位置において接触しない2つのペンチ状の対向部品(110、112)、特にアンビルを有することを特徴とする、請求項6に記載の装置。
- 前記テープ(28)は、前記物品(54)上に載るように設計されたコア(90)と、重なり合うタブ(94、96)を接合するように設計された少なくとも1つの横方向タブ(94、96)とを有することを特徴とする、前記請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記対向要素(110、112)は、溶接プロセス中に前記タブ(94、96)の裏側に係合して、該タブ(94、96)だけが溶接されるようにすることを特徴とする、請求項6、請求項7及び請求項8に記載の装置。
- 前記締結要素(34)が前記テープ(28)によって前記物品(54)に締結された後に、該テープ(28)の残りを切り離す切断装置を有することを特徴とする、前記請求項1から請求項9までのいずれか1項に記載の装置。
- 前記切断装置は前記工具(40)自体であることを特徴とする、請求項10に記載の装置。
- テープの後退力を求めるためのセンサ(79)がさらに設けられたことを特徴とする、前記請求項1から請求項11までのいずれか1項に記載の装置。
- 軸方向に延びる物品、特にケーブル又はケーブル束を、具体的には軸方向に対して概ね垂直に配向された巻き包み面において、締結要素に接続可能な巻き付けテープで自動的に周方向に巻き包む方法であって、
前記テープを供給し、
前記締結要素を供給し、
前記締結要素に対して所定のテープ長だけ前記テープを前進させ、次いで該テープ及び該締結要素を互いに接合し、
前記物品を巻き包み領域に移動させ、
前記締結要素を前記物品に対する所定の周方向位置に移動させて、該締結要素を前記周方向位置に固定し、
前記テープが前記接合するステップにより前記締結要素に固定され、かつ、該締結要素が該周方向位置に固定されたときに、該テープを後退させることによって、前記物品の周りに該テープを緊張させ、
前記テープの重なり部分を接合する、
ステップを含むことを特徴とする方法。
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