WO2020200749A1

WO2020200749A1 - Griffelement zur anordnung an einem bauteil

Info

Publication number: WO2020200749A1
Application number: PCT/EP2020/057199
Authority: WO
Inventors: Andreas Meyer; Burkhard Mißelwitz
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2021-10-04
Also published as: CN113646139B; DE102019108810A1; US11820301B2; US20220017028A1; CN113646139A; DE102019108810B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Griffelement (1) zur Anordnung an einem Bauteil (2), wobei das Bauteil (2), insbesondere ein Kabelstrang, biegeweich ausgebildet ist und eine veränderliche Form aufweist, wobei das Griffelement (1) wenigstens ein optisch erfassbares Markierungsmittel (11) aufweist, mittels welchem eine räumliche Orientierung des Griffelements (1) von einer optischen Erkennungseinrichtung (3) erfassbar ist, und wobei das Griffelement (1) von einem Greifer (4) ergreifbar ist.

Description

Griffelement zur Anordnung an einem Bauteil

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Griffelement zur Anordnung an einem Bauteil, wobei das Bauteil, insbesondere ein Kabelstrang, biegeweich ausgebildet ist und eine veränderliche Form aufweist.

STAND DER TECHNIK

Bei der Handhabung von biegeweichen und formveränderlichen Bauteilen zu Monta gezwecken, beispielsweise bei der Montage von Kabelsträngen in einem Fahrzeug scheinwerfer, sind hinsichtlich einer Prozessautomatisierung unter Zuhilfenahme ei nes Roboters insbesondere zwei Herausforderungen zu überwinden, welche in einer zuverlässigen Erkennung der Orientierung des Bauteils sowie in einem sicheren und beschädigungsfreien Ergreifen des Bauteils bestehen.

Zunächst muss eine korrekte Erkennung der Lage und Orientierung des zur Montage angelieferten Bauteils gewährleistet sein. Beispielsweise ist ein zu montierender Ka belstrang für einen Fahrzeugscheinwerfer entsprechend geometrischen und elektri schen Anforderungen konfektioniert, insbesondere können an festgelegten Positionen entlang des Kabelstrangs Abzweigungen und elektrische Verbindungselemente ange ordnet sein, so dass es bei der Montage zwingend notwendig ist, den Kabelstrang in festgelegter Orientierung in seiner Einbauposition zu positionieren. Die Identifizierung der Orientierung ist dadurch erschwert, dass der Kabelstrang als form veränderliches Element, etwa durch Aufwickeln oder Verschlingen, keine wohldefinierte Gestalt auf weist, so dass eine automatisierte, softwaregestützte Erkennungseinrichtung basie rend auf einem optischen Erfassungssystem typischerweise nicht imstande ist eine fehlerfreie Identifizierung der Kabelstrangorientierung vorzunehmen. Diese Problema tik wird noch verstärkt, wenn die Bereitstellung des Kabelstrangs für den Montagepro zess in Form von Schüttgut erfolgt, d.h. dass eine Vielzahl an regellos aufeinander angeordneten und ineinander verschlungenen Kabelsträngen in das Sichtfeld der au tomatischen Erkennungsvorrichtung eingebracht wird. Die DE 11 2016 001 554 T5 offenbart ein Kabelbaummodul mit einem in einer zu sammengelegten Gestalt ausgebildeten Kabelbaum, aufweisend: einen Kabelbaum, der durch Bündeln mehrerer elektrischer Leitungen gebildet ist; einen oder mehrere Verbinder, welche jeweils an einem Ende des Kabelbaums angebracht sind, wobei durch Falten der mehreren elektrischen Leitungen der eine oder die mehreren Verbin der an bestimmten Positionen an dem Kabelbaum angebracht sind; eine oder mehre re Fixierkomponenten zum Fixieren des Kabelbaums an einem Fahrzeug, wobei die eine oder mehreren Fixierkomponenten an bestimmten Positionen an dem Kabelbaum angebracht sind; und eine Informationsaufbewahrungseinheit zum Aufbewahren von ersten Informationen betreffend die Positionen, an welchen der eine oder die mehre ren Verbinder befestigt sind, und die Positionen, an welchen die eine oder mehreren Fixierkomponenten angebracht sind. Erfindungsgemäß können die auf der Informati onsaufbewahrungseinheit abgelegten Informationen dabei nach Art einer Einbauanlei tung zur Montage verwendet werden, allerdings ist dadurch nicht das Problem einer fehlerfreien Erkennung der Orientierung des angelieferten Kabelbaummoduls gelöst, vielmehr wird zur Verwendung der auf der Informationsaufbewahrungseinheit abge legten Informationen die Kenntnis der genauen Kabelbaumorientierung vorausgesetzt.

Des Weiteren besteht hinsichtlich der Verwendung eines Greifroboters zur Handha bung von biegeweichen und formveränderlichen Bauteilen die Schwierigkeit, ein aus fallsicheres und beschädigungsfreies Ergreifen des Bauteils durch den Roboter zu gewährleisten. Ursächlich sind hierbei die mangelnden haptischen Fähigkeiten von Greifrobotern, und bei der Wahl einer festgelegten Anpresskraft des Greifers beim Ergreifen eines biegeweichen Bauteil besteht die Gefahr, das Bauteil bei der Durch führung einer Bewegung entweder aus dem Greifer zu verlieren oder aber es durch zu starken Greifdruck zu beschädigen.

Vor diesem Hintergrund wird die Handhabung von biegeweichen und formveränderli chen Bauteilen in der industriellen Fertigung üblicherweise vollständig händisch durch Arbeitspersonal durchgeführt, insbesondere bei der Montage von aus Kabelsträngen bestehenden Leitungsgruppen in Fahrzeugscheinwerfern. Nachteilig an händischen Montagevorgängen ist die inhärent hohe Fehleranfälligkeit, welche sich in einer un einheitlichen Produktqualität niederschlägt und deshalb einen hohen Aufwand in der Qualitätskontrolle sowie einen hohen Ausschuss an fehlerhaften Produkten bedingt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel zur Flandhabung eines biegeweichen und form veränderlichen Bauteils, insbesondere eines Kabelstrangs, vorzuschlagen, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik überwin det und insbesondere einen automatischen Flandhabungsvorgang unter Zuhilfenahme eines Greifroboters ermöglicht.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Griffelement zur Anordnung an einem bie geweichen Bauteil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass das Griffelement wenigstens ein optisch erfassbares Markierungsmittel aufweist, mittels welchem eine räumliche Ori entierung des Griffelements von einer optischen Erkennungseinrichtung erfassbar ist, und dass das Griffelement von einem Greifer ergreifbar ist.

Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, ein Griffelement als ein Hilfsmittel für die automatischen Handhabung in einer festgelegten Orientierung an dem biege weichen Bauteil anzuordnen, so dass das Griffelement einerseits die Funktion eines die Bauteilorientierung anzeigenden Markers übernimmt, und zudem auch derart aus gebildet ist, dass es zum robusten Ergreifen durch den Greifroboter geeignet ist. Für die Identifizierung einer Bauteilorientierung mittels einer automatischen Erkennungs einrichtung basierend auf einer Kamera und einer Bilderkennungssoftware besteht der erfindungsgemäße Vorteil darin, dass anstelle des formveränderlichen und daher per se nur äußerst schwierig zu erfassenden Bauteils, welches sich im Falle einer schütt gutartigen Bereitstellung zudem noch in Umschlingung mit weiteren Bauteilen befin- den kann, mit dem Griffelement nun ein markanter und in seiner Gestalt unveränderli cher Marker als einfach zu detektierendes Zielobjekt für die Bilderkennung fungiert. Aufgrund der wohldefinierten und festgelegten Orientierungsbeziehung zwischen dem zu handhabenden Bauteil und dem daran angeordneten Griffelement, kann von der erkannten Orientierung des Griffelements eindeutig auf die Orientierung des Bauteils geschlossen werden. Darauf basierend können entsprechende Steuerbefehle an ei nen Greifroboter zum Ergreifen des Griffelements und Positionieren des Bauteils in einer Sollorientierung ergehen. Um zum Ergreifen durch einen Greifroboter geeignet zu sein, ist das Griffelement aus einem steifen und druckfesten Werkstoff gefertigt, beispielsweise aus Hartplastik-Werkstoffen wie Thermoplasten oder Duroplasten, und weist zudem vorteilhaft eine geometrisch einfache und an die Dimensionen des Grei fers angepasste Gestalt auf. Beispielsweise kann der zum Ergreifen vorgesehene Ab schnitt des Griffelements kugel-, stab- oder zylinderförmig ausgebildet sein.

In vorteilhafter Ausführungsform des erfindungsgemäßen Griffelements ist das optisch erfassbare Markierungsmittel durch eine asymmetrische Gestalt des Griffelements ausgebildet. Die Gestalt des Griffelements ist dabei vorteilhaft derart beschaffen, dass die Orientierung des Griffelements unter einem möglichst großen Blickwinkelbereich optisch identifizierbar ist, so dass auch bei ungeordneter oder schüttgutartiger Bereit stellung eine fehlerfreie Erkennung gewährleistet ist. Insbesondere kann die Gestalt des Griffelements derart ausgebildet sein, dass sie eine erste Seite und eine zweite Seite aufweist, welche sich eindeutig und markant voneinander unterscheiden und welche mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite des biegeweichen Bauteils kor respondieren, beispielsweise im Falle eines Kabelstrangs einer Leitungsgruppe für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer ersten Seite zum Anschluss an das Bordnetz des Fahrzeugs und mit einer zweiten Seite zum Anschluss an im Scheinwerfergehäu se aufgenommene elektrische Module wie Lichtmodule oder Steuergeräte.

Das optisch erfassbare Markierungsmittel des Griffelements kann alternativ oder zu sätzlich auch als ein grafisches Element auf einer Oberfläche des Griffelements aus gebildet sein. Dabei kann es sich beispielsweise um eine kontrastreiche, vorteilhaft zusätzlich eingefärbte Gravur handeln oder um geeignet bedruckte Aufkleber. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Griffelement ein Befestigungselement, mittels welchem das Griffelement an dem biegeweichen Bauteil befestigbar ist. Das Befestigungselement ist dabei individuell an das zu handhabende Bauteil angepasst, beispielsweise in Form eines Kabelkanals zur Aufnahme eines Kabelstrangabschnitts. Die Verbindung zwischen Befestigungselement und biegeweichem Bauteil kann fest oder lösbar ausgebildet sein. Das Befestigungselement und der zum Ergreifen durch den Greifer vorgesehene Abschnitt des Griffelements sind vorteilhaft als eine einteilige Komponente gefertigt, beispielsweise mittels Spritzguss, oder aber miteinander ver klebt oder verlötet oder verschweißt oder durch eine Schraub- oder Nietverbindung miteinander verbunden.

In einer weiteren Ausführungsform weist das Griffelement ein Befestigungsmittel zur Befestigung an einer Befestigungsaufnahme auf. Die Befestigungsaufnahme ist dabei Bestandteil einer Baugruppe, in welche das biegeweiche Bauteil im Zuge der Montage integriert wird. Das erfindungsgemäße Griffelement kann somit als ein Verbindungs glied zwischen dem biegeweichen Bauteil und der Baugruppe dienen, wobei das Be festigungsmittel beispielsweise als eine Öse oder als ein Haken oder als Teil einer Schraubverbindung ausgebildet sein kann, oder aber eine ausgewiesene Kontaktflä che zum Aufbau einer formschlüssigen Verbindung mit der Baugruppe umfasst, bei spielsweise mittels Kleben oder Löten oder Schweißen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Handhabung einer einzeln hand habbaren Baugruppe umfassend ein biegeweiches und formveränderliches Bauteil, insbesondere einen Kabelstrang, und wenigstens ein erfindungsgemäßes Griffele ment gemäß einer der vorgenannten Ausführungsformen, wobei das Verfahren we nigstens die folgenden Verfahrensschritte umfasst:

- optische Erfassung der Orientierung des Griffelements mittels einer optischen Er kennungseinrichtung, und

- Ergreifen des Griffelements in einer erforderlichen Sollorientierung mittels eines Greifers. Erfindungsgemäß kann zudem noch ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt wer den, welcher in einem Befestigen der Baugruppe mittels des Befestigungsmittels an einer Befestigungsaufnahme, insbesondere an einem Scheinwerfer, besteht.

BEVORZUGTES AUSFUHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Griffelement,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Baugruppe,

Fig. 3 eine Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 4 eine Illustration eines vorteilhaften Verfahrensschritts.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Griffelements 1 umfassend den Griffabschnitt 10, das optisch erfassbare Markierungsmittel 1 1 , das Befestigungselement 12 sowie das Befestigungsmittel 13. Der Griffabschnitt 10 dient zum Ergreifen durch einen Greifer und weist eine im Wesentlichen hohlzylindrische Gestalt auf, mit einer asymmetrischen, pfeilartigen Ausformung, welche das Markie rungsmittel 1 1 darstellt. Der Griffabschnitt 10 ist dank seiner geometrisch einfachen Gestalt zum Ergreifen aus unterschiedlichen Richtungen geeignet, so dass auch bei einer regellosen oder schüttgutartigen Zuführung des Griffelements 1 in Anordnung an einem Bauteil ein sicheres Ergreifen des Griffabschnitts 10 durch einen Greifer ermög licht ist. Anhand des angeformten Markierungsmittels 1 1 kann die räumliche Orientie rung des Griffelements 1 eindeutig identifiziert werden, wobei die hier dargestellte, pfeilartige Gestalt nur als ein geeignetes Beispiel anzusehen ist, welches insbesonde re die Zugänglichkeit des Griffabschnitts 10 für einen Greifer nicht wesentlich ein- schränkt. Das Befestigungsmittel 13 hat die Funktion einer Öse, d.h. das Griffelement 1 kann damit beispielsweise an einem Dorn oder Haken aufgenommen werden.

Das mit dem Griffabschnitt 10 verbundene Befestigungselement 12 hat die Gestalt eines Hohlzylinders oder Hohlquaders und dient im dargestellten Beispiel als ein Ka belkanal zur Aufnahme eines Abschnitts eines in den Fig. 2 bis 4 dargestellten Bau teils 2 in Form eines Kabelstrangs 21. Das Befestigungselement 12 weist dazu vor teilhaft einen axial verlaufenden Schnitt oder Schlitz auf und ist aus einem biegsamen Kunststoff gefertigt, so dass es zum Einführen des Kabelstrangs 21 entlang des Schnittes oder Schlitzes aufgebogen werden kann. Anschließend kann eine feste Verbindung zwischen dem Befestigungselement 12 und dem darin aufgenommenen Kabelstrang 21 beispielsweise mittels Verkleben erzeugt werden. Im dargestellten Beispiel mündet der Kabelstrang 21 auf der ersten Seite 2a in einem einzigen Stecker 22a und ist auf der Seite 2b in zwei weitere Stecker 22b verzweigt, wobei die Stecker 22a und 22b beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung von Scheinwerfern und einem zugehörigen Steuergerät dienen können. Anhand des Markierungsmittels 11 kann folglich aus der Orientierung des Griffelements 1 auf die Orientierung des Bau teils 2, d. h. auf die Lage der ersten Seite 2a und der zweiten Seite 2b geschlossen werden. Über das hier dargestellte Beispiel hinaus kann prinzipiell eine Vielzahl an Griffelementen entlang eines biegeweichen Bauteils angeordnet sein.

Fig. 3 illustriert das erfindungsgemäße, automatisierte Verfahren zur Handhabung ei ner erfindungsgemäßen Baugruppe 100. Im Sichtbereich 310 der Kamera 31 der Er kennungseinrichtung 3 wird das Griffelement 1 erfasst und dessen Orientierung wird anhand der Stellung des Markierungsmittels 11 mittels eines Bilderkennungspro gramms von der Erkennungseinrichtung 3 identifiziert und dementsprechend auf die Orientierung des Bauteils 2 geschlossen. Darauf basierend ergehen Steuerbefehle an den Greifautomaten 4 zum Ergreifen des Griffelements 1 in einer zweckmäßigen Sollorientierung. Aufgrund seiner geometrisch einfachen Gestalt ist Griffabschnitts 10 für den Greifer 4 aus einem großen Winkelbereich zugänglich, so dass auch bei regel loser oder schüttgutartiger Bereitstellung der Baugruppe 100 ein sicheres Ergreifen und anschließendes Bewegen der Baugruppe 100 durch den Greifer 4 gewährleistet ist.

Fig. 4 illustriert das Befestigen der Baugruppe 100 in einer Befestigungsaufnahme 5, welche beispielsweise Bestandteil eines Fahrzeugscheinwerfers sein kann, in wel chem der Kabelstrang 21 zu montieren ist. Die Befestigungsaufnahme 5 ist als ein zylindrischer Zapfen ausgebildet, welcher in dem Befestigungsmittel 13 aufgenommen wird, so dass das Griffelement 1 zumindest gegen lateralen Verschub gesichert ist. Zur weiteren Arretierung kann die Verbindung zwischen Griffelement 1 und Befesti gungsaufnahme 5 zudem beispielsweise noch mittels Verkleben oder Verschweißen verstärkt werden.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angege bene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumlichen Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Griffelement

10 Griffabschnitt

1 1 Markierungsmittel

12 Befestigungselement

13 Befestigungsmittel

2 Bauteil

2a erste Seite

2b zweite Seite

21 Kabelstrang

22a, 22b Stecker

3 Erkennungseinrichtung 31 Kamera

310 Sichtbereich

4 Greifer

5 Befestigungsaufnahme

100 Baugruppe

Claims

Griffelement zur Anordnung an einem Bauteil Patentansprüche

1. Griffelement (1 ) zur Anordnung an einem Bauteil (2), wobei das Bauteil (2), insbesondere ein Kabelstrang (21 ), biegeweich ausgebildet ist und eine veränderliche Form aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass das Griffelement (1 ) wenigstens ein op tisch erfassbares Markierungsmittel (11 ) aufweist, mittels welchem eine räumliche Orientierung des Griffelements (1 ) von einer optischen Erken nungseinrichtung (3) erfassbar ist, und dass das Griffelement (1 ) von einem Greifer (4) ergreifbar ist.

2. Griffelement (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das

Markierungsmittel (11 ) durch eine asymmetrische Gestalt des Griffelements (1 ) ausgebildet ist.

3. Griffelement (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Markierungsmittel (11 ) als ein grafisches Element auf einer Oberfläche des Griffelements (1 ) ausgebildet ist.

4. Griffelement (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Griffelement (1 ) ein Befestigungselement (12) um fasst, mittels welchem das Griffelement (1 ) an dem Bauteil (2) befestigbar ist.

5. Griffelement (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Griffelement (1 ) ein Befestigungsmittel (13) zur Befestigung an einer Befestigungsaufnahme (5) aufweist.

6. Einzeln handhabbare Baugruppe (100) umfassend ein biegeweiches und formveränderliches Bauteil (2), insbesondere einen Kabelstrang, und we- nigstens ein Griffelement (1 ) gemäß einem der vorgenannten Ansprüche.

7. Baugruppe (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das

Bauteil (2) eine erste Seite (2a) und eine zweite Seite (2b) aufweist, wobei anhand der räumlichen Orientierung des Griffelements (1 ) eine räumliche Orientierung der ersten Seite (2a) und der zweiten Seite (2b) identifizierbar ist.

8. Verfahren zur Handhabung einer Baugruppe (100) gemäß Anspruch 6 oder

7, wenigstens umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

- optische Erfassung der Orientierung des Griffelements (1 ) mittels ei ner optischen Erkennungseinrichtung (3), und

- Ergreifen des Griffelements (1 ) in einer erforderlichen Sollorientie rung mittels eines Greifers (4).

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der folgende

Verfahrensschritt durchgeführt wird:

- Befestigen der Baugruppe (100) mittels des Befestigungsmittels (13) an einer Befestigungsaufnahme (5), insbesondere an einem Schein werfer.