Title:
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums
Kind Code:
A1


Abstract:

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (110) zur Herstellung eines Kabelbaums (112).
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst hierbei die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen mindestens eines Kabels (120) in einem Kühlbereich (114) bei einer ersten Temperatur (T1), bei welcher das Kabel (120) einen biegesteifen Zustand annimmt; und
b) Formen mindestens eines Kabelabschnitts (134) des bereitgestellten Kabels (120) mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung (132);
wobei die Schritte so oft wiederholt werden, bis der Kabelbaum (112) hergestellt ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung (110) umfasst hierbei:
– mindestens einen Kühlbereich (114) zur Aufnahme mindestens eines Kabels (120) bei einer ersten Temperatur (T1), bei welcher das Kabel (120) einen biegesteifen Zustand annimmt; und
– eine Greif- und Handhabungseinrichtung (132) zur Formung eines Kabelabschnitts (134) des bereitgestellten Kabels (120) und zur Führung zum Verlegen des Kabels (120) im biegesteifen Zustand.




Inventors:
Langer, Bernd (74388, Talheim, DE)
Kipfmueller, Martin (76131, Karlsruhe, DE)
Application Number:
DE102015201465A
Publication Date:
07/28/2016
Filing Date:
01/28/2015
Assignee:
Hochschule Karlsruhe, 76133 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102012203571B3N/A2013-04-11
DE102008003332A1N/A2009-07-16



Foreign References:
EP03001411989-01-25
EP12020412002-05-02
EP22535122010-11-24
EP25359022012-12-19
Other References:
Reif, K., Deitsche, K.-H. et al., Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, Springer-Vieweg, Wiesbaden, 2014, Seite 1180–84
de.wikipedia.org/wiki/kabelbaum (abgerufen am 28.01.2015)
Attorney, Agent or Firm:
Herzog Fiesser & Partner Patentanwälte PartG mbB, 68167, Mannheim, DE
Claims:
1. Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums (112), umfassend die folgenden Schritte:
c) Bereitstellen mindestens eines Kabels (120) in einem Kühlbereich (114) bei einer ersten Temperatur (T1), bei welcher das Kabel (120) einen biegesteifen Zustand annimmt; und
d) Formen mindestens eines Kabelabschnitts (134) des bereitgestellten Kabels (120) mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung (132);
wobei die Schritte so oft wiederholt werden, bis der Kabelbaum (112) hergestellt ist.

2. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei vor und/oder während Schritt b) ein selektives Erwärmen des Kabelabschnitts (134) auf eine zweite Temperatur (T2), bei welcher der Kabelabschnitt (134) einen biegeschlaffen Zustand annimmt, erfolgt, so dass das Formen des Kabelabschnitts (134) in dem biegeschlaffen Zustand durchgeführt wird.

3. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Erwärmen des Kabelabschnitts (134) mittels eines Heizelements (148) erfolgt, insbesondere mittels eines elektrischen Heizelements.

4. Verfahren nach einem der beiden vorangehenden Ansprüche, wobei während und/oder nach Schritt b) ein Übergehen des Kabelabschnitts (134) in den biegesteifen Zustand erfolgt, vorzugsweise mittels Abbrechen des selektiven Erwärmens des Kabelabschnitts (134), welcher sich in dem Kühlbereich (114) befindet, oder durch ein Abkühlen des Kabelabschnitts (134), vorzugsweise mittels eines Kühlelements (152).

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die erste Temperatur (T1) in dem Kühlbereich (114) in einem Bereich von –60 °C, bevorzugt von –50 °C, besonders bevorzugt von –45 °C, bis zu 0 °C, bevorzugt bis zu –10 °C, besonders bevorzugt bis zu –15 °C, gehalten wird, wobei vorzugsweise ein kaltes Fluid, bevorzugt gekühlte Atemluft, oder ein Kühlelement eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kabel (120) auf einer Kabelbereitstellungseinrichtung (122) außerhalb des Kühlbereichs (114) bei einer dritten Temperatur (T3) bereitgehalten wird, bei welcher das Kabel (120) in dem biegeschlaffen Zustand vorliegt, wobei das Kabel (120) der Kabelbereitstellungseinrichtung (122) entnommen und in den Kühlbereich (114) eingebracht wird.

7. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei das Kabel (120) bei dem Einbringen in den Kühlbereich (114) mittels eines auf das Kabel (120) fokussierten Spotkühlers (128) abgekühlt und ausgerichtet wird, so dass das Kabel (120) in einem gerichteten und biegesteifen Zustand übergeht.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kabel auf eine Verlegeanordnung (156) aufgebracht wird, wobei die Verlegeanordnung (156) über eine Mehrzahl von beweglich, versenkbar, steuerbar und/oder temperierbar ausgestalteten Stiften (158) verfügt, welche zum Aufbringen und Fixieren des Kabels (120) auf die Verlegeanordnung (156) eingesetzt werden.

9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in dem Kühlbereich (114) mindestens zwei Kabel (120) zu mindestens einem Kabelstrang verbunden werden und/oder mindestens ein Kabel (120) oder mindestens ein Kabelstrang mit einem Leitungsschutz versehen werden.

10. Vorrichtung (110) zur Herstellung eines Kabelbaums (112), umfassend
– mindestens einen Kühlbereich (114) zur Aufnahme mindestens eines Kabels (120) bei einer ersten Temperatur (T1), bei welcher das Kabel (120) einen biegesteifen Zustand annimmt; und
– eine Greif- und Handhabungseinrichtung (132) zur Formung eines Kabelabschnitts (134) des bereitgestellten Kabels (120) und zur Führung zum Verlegen des Kabels (120) im biegesteifen Zustand.

11. Vorrichtung (110) nach dem vorangehenden Anspruch, ferner umfassend:
– mindestens ein Heizelement (148), insbesondere ein elektrisches Heizelement, zum selektiven Erwärmen mindestens eines Kabelabschnitts (134) auf eine zweite Temperatur (T2), bei welcher der Kabelabschnitt (134) einen biegeschlaffen Zustand annimmt.

12. Vorrichtung (110) nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Greif- und Handhabungseinrichtung (132) über mindestens eines der Heizelemente (148) verfügt und/oder mindestens ein Kühlelement (152), insbesondere einen elektrothermischen Wandler, bevorzugt ein Peltier-Element, oder einen Spotkühler, aufweist.

13. Vorrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche betreffend die Vorrichtung (110), wobei die erste Temperatur (T1) in dem Kühlbereich (114) in einem Bereich von –60 °C, bevorzugt von –50 °C, besonders bevorzugt von –45 °C, bis zu 0 °C, bevorzugt bis zu –10 °C, besonders bevorzugt bis zu –15 °C liegt, wobei der Kühlbereich (114) vorzugsweise ein kaltes Fluid, bevorzugt gekühlte Atemluft, gasförmiges Kohlendioxid oder flüssigen Stickstoff, aufweist oder über ein Kühlelement (152), bevorzugt einen elektrothermischen Wandler, insbesondere ein Peltier-Element, verfügt, wobei vorzugsweise ferner mindestens eine Temperatur-Messeinrichtung (118) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche betreffend die Vorrichtung (110), ferner umfassend
– mindestens eine sich außerhalb des Kühlbereichs (114) befindliche Kabelbereitstellungseinrichtung (122); und/oder
– mindestens einen Spotkühler (128) zur Unterstützung der Abkühlung und Ausrichtung des Kabels (120) bei einem Eintritt in den Kühlbereich (114).

15. Vorrichtung (110) nach einem der vorangehenden Ansprüche betreffend die Vorrichtung (110), ferner umfassend mindestens eine Verlegeanordnung (156) zur Aufbringung und Fixierung des Kabels (120), wobei die Verlegeanordnung (156) vorzugsweise eine Mehrzahl von senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung (156) angeordneten Stiften (158) aufweist, wobei zumindest einer der Stifte (158) beweglich, versenkbar, steuerbar und/oder temperierbar ausgestaltet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums. Unter einem Kabelbaum wird hierbei eine Einrichtung zur Verteilung von Energie und Signalen in einem Gesamtsystem verstanden, insbesondere in Fahrzeugen, wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Luft- oder Raumfahrzeugen, oder in stationären Einrichtungen, insbesondere in Konsumgütern wie Haushaltsgeräten oder Video-/Audio-Anlagen. Hierbei werden in dem Kabelbaum mindestens zwei gesonderte Kabel zu einem Kabelstrang zusammengefasst und zumindest teilweise mit einem Leitungsschutz versehen.

Stand der Technik

Kabelbäume und zugehörige Steckverbindungen finden insbesondere im Automobilbereich eine breite Verwendung und sind beispielsweise in Reif, K., Deitsche, K.-H. et al., Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, Springer-Vieweg, Wiesbaden, 2014, Seite 1180–84 beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird daher beispielhaft für den Einsatz in der Automobiltechnik dargestellt, ist jedoch keineswegs darauf beschränkt. Die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen lassen sich in der Regel ohne wesentliche Modifikationen auch in anderen Bereichen, wie beispielsweise in Schienen-, Luft- und Raumfahrzeugen oder in der Konsumgüterindustrie, etwa in Herden, Kühlschränken, Geschirrspülmaschinen, Waschmaschinen und anderen Haushaltsgeräten, aber auch in Video-/Audio-Anlagen bzw. in industriell einsetzbaren Maschinen verwenden.

Gemäß Reif et al. findet sich heutzutage in einem Mittelklasse-PKW mittlerer Ausstattung ein Kabelbaum, welcher etwa 750 verschiedene Leitungen mit einer Gesamtlänge von rund 1500 Metern aufweist. Die hierbei eingesetzten Kabel umfassen in der Regel einen elektrischen Leiter, welcher von mindestens einem Isolationswerkstoff umgeben ist. Als Werkstoff für den Leiter wird in der Regel Kupfer eingesetzt, während als Isolationswerkstoff, je nach Umgebungs- und/oder Dauergebrauchstemperatur, Thermoplaste, Fluorpolymere oder Elastomere verwendet werden. Insbesondere um etwaige Beschädigungen und oder Leitungsbrüche zu vermeiden, wird der Kabelbaum vorzugsweise mit Befestigungen und Abstützungen versehen. Zur Abschirmung der Leitungen kann eine Verdrillung der Leitungen vorgesehen sein. Um die Leitungen insbesondere vor Scheuern und Berührungen mit scharfen Kanten und heißen Flächen zu schützen, werden die Leitungen zumindest teilweise mit einem Leitungsschutz, insbesondere in Form von Klebebändern (sog. Tape-Bändern) versehen.

Aufgrund der beschriebenen Komplexität der in der Praxis eingesetzten Kabelbäume wurde eine Vielzahl von Anstrengungen unternommen, um die Herstellung und Anbringung der Kabelbäume in dem Kraftfahrzeug zu vereinfachen. So beschreibt beispielsweise die EP 2 253 512 A1 eine Kabelbaum-Teileinheit mit einem plattenförmigen Trägerelement, welches ein möglichst einfaches und zuverlässiges Biegen der eingesetzten Kabel ermöglicht.

Die EP 0 300 141 A1 offenbart eine Einrichtung für eine vollautomatische Kabelbaumherstellung. Hierzu wird das bereitgestellte Kabel in einer Verlegeanordnung, welche über fest aufgebaute Verlegehilfen und Aufnahmehalterungen verfügt, mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung eines Industrieroboters endlos verlegt.

Wie jedoch aus de.wikipedia.org/wiki/kabelbaum (abgerufen am 28.01.2015) hervorgeht, werden Kabelbäume in der Fahrzeugindustrie weiterhin manuell gefertigt, was nach Ansicht der Autoren auch in absehbarer Zukunft so bleiben wird. Dies liege zum größten Teil an den unterschiedlichen, hierbei beteiligten Bewegungsabläufen, welche offensichtlich schlecht automatisierbar seien, insbesondere nicht durch Roboter, und an den günstigen Fertigungskosten im Vergleich zu einer Automatisierung. Aufgrund einer großen Variantenvielfalt bei bestimmten Fahrzeugen, etwa bei Lastkraftwagen, ließe sich durch die manuelle Herstellung eine einfachere Umstellung zwischen unterschiedlichen Varianten erreichen.

Dennoch wäre es wünschenswert, wenn die Herstellung von Kabelbäumen auf automatisierte Weise ablaufen könnte, insbesondere da die in der Praxis üblicherweise auftretende große Variantenvielfalt bei den Kabelbäumen eine sehr hohe Konzentration durch die Mitarbeiter während der manuellen Herstellung erfordert. Hierdurch kann es immer wieder zu Qualitätseinbußen kommen, welche durch aufwendige Qualitätskontrollen identifiziert und anschließend behoben werden müssen. Hierbei sollte es insbesondere möglich sein, die Kabelbäume sowohl in großen Stückzahlen (Serienfertigung) als auch in geringen Stückzahlen (etwa zur Prototypfertigung oder bei hoher Variantenvielfalt) herzustellen.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums anzugeben, welche die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme und Schwierigkeiten zumindest teilweise überwinden. Insbesondere sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung die Herstellung von Kabelbäumen in weitgehend automatischer Weise, vorzugsweise durch den Einsatz von Industrierobotern und unabhängig von der gewählten Stückzahl, in möglichst wirtschaftlicher Weise ermöglichen.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich jeweils in den abhängigen Patentansprüchen.

In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums, welches die im Folgenden beschriebenen Schritte a) und b) umfasst, wobei die Schritte a) und b) so oft wiederholt werden, bis der gewünschte Kabelbaum hergestellt ist. Hierbei können die beiden Schritte a) und b) sowohl abwechselnd nacheinander ausgeführt werden, allerdings kann es hierbei auch vorteilhaft sein, wenn, je nach den spezifischen Anforderungen, die Schritte a) und b) zumindest teilweise auch gleichzeitig durchgeführt werden.

Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums die folgenden Schritte:

  • a) Bereitstellen mindestens eines Kabels in einem Kühlbereich bei einer ersten Temperatur T1, bei welcher das Kabel einen biegesteifen Zustand annimmt; und
  • b) Formen mindestens eines Kabelabschnitts des bereitgestellten Kabels mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung;
wobei die beiden Schritte a) und b) so oft wiederholt werden, bis der Kabelbaum hergestellt ist. Insbesondere lassen sich hierbei gemäß Schritt a) ein oder mehrere Kabel bereitstellen und gemäß Schritt b) verschiedene Kabelabschnitte an unterschiedlichen Stellen des betreffenden Kabels formen, bis das Kabel die vorgesehene Form in Bezug auf eine Ebene, d.h. in zwei Dimensionen, bzw. in Bezug auf eine räumliche Ausgestaltung, d.h. in drei Dimensionen, annimmt und bis das Kabel an der gewünschten Stelle im Kabelbaum zu liegen kommt.

Gemäß Schritt a) wird hierbei mindestens ein Kabel in einem Kühlbereich bereitgestellt. Der Begriff „Kabel“ bezieht sich hierbei auf mindestens einen elektrisch leitfähigen Leiter, welcher auch als „Ader“ bezeichnet werden kann und welcher zur Übertragung von Energie und/oder Information, insbesondere in Form von Signalen, einsetzbar ist. Der elektrische Leiter umfasst hierbei häufig Kupfer, wobei jedoch auch weitere Metalle wie zum Beispiel Aluminium, Metalllegierungen, Leiter mit Legierungsgradienten oder Verbundwerkstoffe eingesetzt werden können. Der elektrische Leiter im Kabel ist hierbei vorzugsweise mit einem Mantel umgeben, welcher insbesondere zur elektrischen Isolierung des elektrisch leitfähigen Leiters dient. Der Mantel verfügt daher über mindestens einen Isolationswerkstoff, insbesondere über ein Thermoplast, vorzugsweise Polyethylen (PE), ein Polyamid (PA), Polyvinylchlorid (PVC), ein Fluorpolymer, bevorzugt Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) oder Polyfluorethylenpropylen (FET), oder ein Elastomer, insbesondere chlorsulfoniertes Polyethylen (CSM) oder Silikon-Kautschuk (SIR).

Durch den Begriff „Kabel“ sollen ebenfalls auch Lichtwellen-Leiter umfasst sein, welche auch als „Glasfaser-Kabel“ bezeichnet werden. Hierin werden elektromagnetische Wellen in Form von Licht über sogenannte Fasern, welche üblicherweise Quarzglas oder einen transparenten Kunststoff aufweisen, gebündelt geführt, wobei der lichtführende Kern hier vorzugsweise ebenfalls von einem Mantel umgeben ist, welcher über einen geringeren Brechungsindex im Vergleich zu dem Kern aufweist, um auf diese Weise eine bessere Bündelung des Lichts in der Faser zu bewirken.

Unabhängig davon ob ein elektrischer Leiter oder ein Lichtwellenleiter eingesetzt werden, weist das Kabel daher in der Regel eine zylinderförmige Geometrie auf, wobei ein einzelnes Kabel oder mehrere Kabel, unabhängig davon, ob parallel oder in verdrillter Form zueinander geführt, noch weitere Mantellagen aus isolierendem Material, insbesondere zum Schutz gegenüber äußeren Einflüssen, und/oder metallische Lagen, insbesondere in Form von Folien oder Geflechten, insbesondere zur elektromagnetischen Abschirmung oder als mechanischer Schutz, aufweisen können. Folglich kann der Begriff Kabel daher sowohl einen einzelnen Leiter, welcher von einem einzelnen Mantel umgeben ist, als auch mehrere, jeweils mit einem separaten Mantel umgebene Leiter, welche gemeinsam mit mindestens einer weiteren Mantellage versehen sind, bezeichnen, wobei die vorliegende Erfindung grundsätzlich mit jeder Art der beschriebenen und etwaigen weiteren Arten von Kabeln durchführbar ist.

Gemäß Schritt a) erfolgt das Bereitstellen des mindestens einen Kabels in einem Kühlbereich bei einer ersten Temperatur T1, bei welcher das Kabel einen biegesteifen Zustand annimmt. Hierbei ist die Temperatur nicht notwendigerweise als ein einzelner, festgelegter Temperaturwert zu verstehen, sondern sie kann sich, insbesondere über einen Zeitraum, über ein geeignetes Temperaturintervall erstrecken. Da der oben beschriebene, in der Regel Kupfer aufweisende elektrische Leiter von einem isolierenden Mantel, insbesondere aus einem Kunststoff, umgeben ist, nimmt das Kabel in einem weiteren Temperaturbereich, insbesondere bei Raumtemperatur, welche in diesem Zusammenhang einen Temperaturbereich von 5 °C bis 50 °C bezeichnen kann, einen sogenannten „biegeschlaffen“ Zustand an. Die Kabel können daher auch als forminstabile, formlabile oder nicht formstabile Bauteile bezeichnet werden. Ein biegeschlaffes Bauteil verfügt im Gegensatz zu einem Bauteil, welches sich in dem „biegesteifen“ Zustand befindet, über ein niedriges Elastizitätsmodul und eine geringe Dehnsteifigkeit, so dass bereits in Folge einer geringen Kraft- und/oder Momentbeanspruchung des Kabels größere Verformungen in dem Kabel auftreten können. Aufgrund dieser Eigenschaft des Kabels können, wie eingangs beschrieben, automatisierte Fertigungsanlagen, insbesondere Roboter, Kabel insbesondere in biegeschlaffer Form nur schwerlich oder kaum handhaben. Aufgrund des beschriebenen, in der Regel nicht-linearen Zusammenhangs zwischen der Kraft- und/oder Momentbeanspruchung des Kabels einerseits und der dadurch hervorgerufenen Verformung des Kabels andererseits ist daher eine Steuerung eines Industrieroboters zur Durchführung dieser Aufgabe in vielen Fällen nicht möglich.

Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass Kabel bei einer ersten Temperatur T1 in einem Kühlbereich einen biegesteifen Zustand annehmen können. Dieser ist im Gegensatz zu dem biegeschlaffen Zustand dadurch charakterisiert, dass nunmehr in der Regel ein definierter Zusammenhang, insbesondere ein linearer Zusammenhang, zwischen der Kraft- bzw. Momentbeanspruchung des Kabels einerseits und der Verformung des Kabels andererseits auftritt. Ein derartig beobachtbarer Zusammenhang ermöglicht daher grundsätzlich den Einsatz von Industrierobotern bei der erforderlichen Handhabung der Kabel in dem formstabilen biegesteifen Zustand.

Diese Untersuchungen haben insbesondere gezeigt, dass der Übergang aus dem biegeschlaffen Zustand des Kabels zu dem biegesteifen Zustand bei einer Temperatur unterhalb von 0° C beginnt, in einem Bereich von –10 °C bis –30° C eine besonders starke Übergangstendenz aufweist, während das Kabel unterhalb von –30° C weitgehend unverändert in dem biegesteifen Zustand verbleibt. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird daher der Kühlbereich auf eine Temperatur in einem Bereich von –60° C, bevorzugt von –50° C, besonders bevorzugt von –45° C, bis zu 0° C, bevorzugt bis zu –10° C, besonders bevorzugt bis zu –15° C, gehalten.

Der Kühlbereich kann hierbei bezüglich seiner räumlichen Ausmaße derart ausgestaltet sein, dass er im Wesentlichen das zu verformende Kabel aufnehmen kann. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Kühlbereich daher in Form eines aus dem Stand der Technik bekannten Kühltunnels ausgestaltet sein, welcher zur Aufnahme und Kühlung zumindest eines Teils des Kabels eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Kühlbereich jedoch in Form einer Kühlkammer oder Klimakammer ausgestaltet sein, welche nicht nur die zu verformenden Kabel, sondern auch zumindest teilweise den hierzu einsetzbaren Industrieroboter und auch etwaiges Bedienpersonal, beispielsweise zur Korrektur etwaig auftretender Fehler, aufnehmen kann. In einer besonderen Ausgestaltung kann der Kühltunnel hierbei eine Vorkühlung, etwa ein schockartiges Tiefgefrieren, des darin eintretenden Kabels übernehmen, welches anschließend aus dem Kühltunnel in die Kühlkammer geführt werden kann, wobei die in der Kühlkammer herrschende Temperatur die in dem Kühltunnel eingestellte erste Temperatur T1 durchaus übersteigen kann.

Je nach Ausgestaltung kann die Kühlung des Kühlbereichs daher durch ein Kälteaggregat zur Kühlung der gesamten Kühlkammer, mittels eines kalten Fluids, bevorzugt gekühlte Luft, gasförmiges Kohlendioxid oder gasförmiger bzw. flüssiger Stickstoff, erfolgen. Insbesondere zur Kühlung von kleinen Kühlbereichen kann ein Kühlelement, bevorzugt ein elektro-thermischer Wandler, insbesondere ein Peltier-Element eingesetzt werden. Unter dem elektrothermischen Wandler wird hierbei eine Einrichtung verstanden, welche aufgrund einer hieran angelegten elektrischen Spannung oder eines hierein aufgeprägten elektrischen Stromflusses eine Kühlwirkung erzielen kann. Insbesondere das Peltier-Element ermöglicht auch ein lediglich räumlich begrenztes Abkühlen des Kabels im ansonsten warmen Normaltemperatur-Bereich, etwa zur Ausführung von Korrekturen an einem (fast) fertiggestellten Kabelbaum.

Gemäß Schritt b) erfolgt erfindungsgemäß das Formen mindestens eines Kabelabschnitts des nach Schritt a) bereitgestellten Kabels mittels einer Greif- und Handhabungseinrichtung. Unter der „Greif- und Handhabungseinrichtung“ wird hierbei eine mechanische, vorzugsweise durch ein elektronisches Steuergerät steuerbare Einrichtung verstanden, welche insbesondere dazu eingerichtet ist, um das bereitgestellte Kabel an mindestens einer Stelle durch Greifen zu erfassen und zu einem anderen Ort zu transportieren und/oder bezüglich der Ausrichtung des Kabels in Bezug auf seine Längsrichtung zu verändern, welches auch als Biegen bezeichnet werden kann. Hierbei kann das Biegen des Kabels derart erfolgen, dass es eine veränderte Ausgestaltung in Bezug auf eine Ebene, d.h. in zwei Dimensionen, bzw. innerhalb eines Raumbereiches, d.h. in drei Dimensionen, annimmt. Da das Kabel insbesondere in dem biegesteifen Zustand in einem gerichteten Zustand mit einer definierten Richtung vorliegen kann, erfolgt durch das Formen des Kabelabschnitts eine Änderung der Richtung des gerichteten Zustands, in welchem das biegesteife Kabel vorliegt. Folglich kann, wie auch den nachfolgenden Figuren entnommen werden kann, durch das Formen des Kabelabschnitts sowohl ein Biegeradius in Bezug auf den geformten Kabelabschnitt als auch ein Biegewinkel in Bezug auf einen Unterschied zwischen der Richtung des gerichteten Kabels vor dem für das Biegen vorgesehenen Kabelabschnitt und der Richtung des Kabels nach dem betreffenden Kabelabschnitt definiert werden. Auf diese Weise ermöglicht es die, vorzugsweise von einer Steuereinrichtung gesteuerte Greif- und Handhabungseinrichtung, einen räumlich begrenzten, biegbaren Kabelbereich, welcher auch als punktuell biegbarer Kabelbereich bezeichnet werden kann, zu erzeugen. Da das Kabel gemäß Schritt a) in dem Kühlbereich in dem definierten biegesteifen Zustand vorliegt, wird es auf diese Weise im Unterschied zum Stand der Technik möglich, das bereitgestellte biegesteife Kabel mittels der Greif- und Handhabungseinrichtung an den gewünschten Kabelabschnitten jeweils so zu formen, dass es einen gewünschten Formzustand annimmt. Durch ein- oder mehrfaches Formen von einem oder mehreren bereitgestellten Kabeln lässt sich auf diese Weise der gewünschte Kabelbaum mittels der Greif- und Handhabungseinrichtung in dem Kühlbereich herstellen. Eine manuelle Bearbeitung des Kabels ist hierbei nicht mehr erforderlich. Auch weitere Bearbeitungsschritte, insbesondere ein etwaiges Anbringen von Steckern an mindestens ein Ende des Kabels, ein Verdrillen des Kabels oder ein Versehen des Kabels mit Klebebändern (Tapes), können hierbei durchgeführt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt vor und/oder während Schritt b) ein selektives Erwärmen des zu formenden Kabelabschnitts auf eine zweite Temperatur T2, welche die erste Temperatur T1 übersteigt, wobei die zweite Temperatur T2 so ausgewählt wird, dass der ausgewählte erwärmte Kabelabschnitt bei der zweiten Temperatur T2 einen biegeschlaffen Zustand annimmt. Hierbei wird unter dem „selektiven“ Erwärmen des Kabelabschnitts eine räumlich begrenzte Erwärmung des Kabels verstanden, welche im Wesentlichen auf den zu formenden Kabelabschnitt beschränkt bleibt, während die Temperatur in dem übrigen Kühlbereich, in welchem sich das bereitgestellte Kabel befindet, im Wesentlichen bei der ersten Temperatur T1 verbleibt, bei welcher das übrige Kabel außerhalb des selektiv erwärmten Kabelabschnitts in dem biegesteifen Zustand verbleibt. Auf diese Weise kann, während sich das Kabel außerhalb des selektiv erwärmten Kabelabschnitts in dem biegesteifen Zustand befindet, der selektiv erwärmte Kabelabschnitt in seinem biegeschlaffen Zustand der Formung mittels der Greif- und Handhabungseinrichtung zugeführt werden. Diese besondere Ausgestaltung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das ausgewählte Kabel oder ein Teil davon, insbesondere der den mindestens einen Leiter des Kabels umgebende mindestens eine Mantel, sich bevorzugt in dem biegeschlaffen Zustand formen lässt, während eine Formung des Kabelabschnitts in dem biegesteifen Zustand zu etwaigen Schädigungen des Kabels in dem betreffenden Kabelabschnitt, etwa aufgrund von Materialeigenschaften bei der ersten Temperatur T1 in dem Kühlbereich, führen könnte. Durch die selektive Erwärmung des Kabelabschnitts auf die zweite Temperatur T2 können sich daher insbesondere etwaig auftretende Materialbrüche in dem Material, welches das ausgewählte Kabel aufweist, vermeiden lassen.

Hierbei erfolgt das Erwärmen des Kabelabschnitts vorzugsweise mittels eines Heizelements, insbesondere mittels eines elektrischen Heizelements, dessen Temperatur durch Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder durch Bereitstellen eines elektrischen Stroms steuerbar sein kann. Das Heizelement kann hierbei insbesondere in der Greif- und Handhabungseinrichtung vorliegen, insbesondere in der Nähe der Stelle, an welcher die Greif- und Handhabungseinrichtung den mindestens einen Kabelabschnitt durch Greifen aufnehmen kann. Zusätzlich oder alternativ kann sich das Heizelement in einer unten näher beschriebenen Verlegeanordnung befinden, welche vorzugsweise über eine Mehrzahl von temperierbaren Stiften verfügen kann. Insbesondere um eine bei der Erwärmung des Kabelabschnitts möglichweise auftretende Ausbildung eines Kondensats zu vermeiden und/oder ein bereits ausgebildetes Kondensat wieder vom Kabelabschnitt zu entfernen, kann hierbei das Erwärmen des Kabelabschnitts, bevorzugt mittels eines geeignet ausgestalteten Temperiervorgangs, entsprechend ausgeführt werden, wodurch auch eine gleichzeitige Trocknung des Kabelabschnitts ermöglicht werden kann.

In dieser Ausgestaltung, bei welcher ein selektives Erwärmen des Kabelabschnitts erfolgt, kann der selektiv erwärmte Kabelabschnitt während und/oder nach Schritt b) wieder in den biegesteifen Zustand übergehen. Der Übergang kann hierbei vorzugsweise mittels Abbrechen des selektiven Erwärmens des Kabelabschnitts erfolgen, welcher, da er sich nach wie vor innerhalb des Kühlbereichs befindet, nach einem gewissen Zeitintervall schließlich wieder die in dem Kühlbereich herrschende erste Temperatur T1 annehmen wird. Alternativ oder zusätzlich kann der zuvor selektiv erwärmte Kabelabschnitt jedoch auch einer punktuellen Abkühlung unterzogen werden, vorzugsweise mittels eines Kühlelements. Für diesen Zweck kann sich insbesondere ein elektrothermischer Wandler, vorzugsweise ein Peltier-Element, eignen, wobei sich das Kühlelement vorzugsweise in der Greif- und Handhabungseinrichtung, besonders bevorzugt in der Nähe zu derjenigen Stelle, an welcher der Greifer den Kabelabschnitt aufnehmen kann, und/oder in der unten beschriebenen Verlegeanordnung befinden. Auf diese Weise kann das Abkühlen des zuvor selektiv erwärmten Kabelabschnitts beschleunigt werden, insbesondere um das gesamte erfindungsgemäße Verfahren innerhalb einer kürzeren Zeit durchführen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann hierzu aber auch ein Gasvolumenstrom eingesetzt werden, welcher über eine tiefe Temperatur verfügt, welche insbesondere unterhalb der ersten Temperatur T1 liegt, wodurch der betreffende Kabelabschnitt schockartig eingefroren und damit innerhalb kürzester Zeit in den biegesteifen Zustand zurückgeführt werden kann.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird das gemäß Schritt a) bereitzustellende Kabel auf einer geeigneten Kabelbereitstellungseinrichtung bei einer dritten Temperatur T3 außerhalb des Kühlbereichs bereitgestellt. Die dritte Temperatur T3 kann hierbei der zweiten Temperatur T2 entsprechen; dies ist jedoch nicht generell erforderlich. Bei der dritten Temperatur T3 außerhalb des Kühlbereichs liegt das Kabel in der Kabelbereitstellungseinrichtung in dem biegeschlaffen Zustand vor. Folglich kann das Kabel, solange es im biegeschlaffen Zustand vorliegt, auf einfache Weise der Kabelbereitstellungseinrichtung entnommen und anschließend in den Kühlbereich eingebracht werden. Bei der Kabelbereitstellungseinrichtung kann es sich hierbei insbesondere um eine Kabelrolle, eine Kabeltrommel und/oder ein Kabelmagazin handeln, wobei insbesondere das Kabelmagazin bereits vorgefertigte Teil-Kabelbäume bereitstellen kann, welche ebenfalls als Ausgangspunkt für das vorliegende Verfahren eingesetzt werden können. Alternativ oder zusätzlich können hierbei die bereits vorgefertigten Teil-Kabelbäume bei einer Temperatur oberhalb der ersten Temperatur T1 auf die unten beschriebene Verlegeanordnung aufgebracht und anschließend auf die erste Temperatur T1 abgekühlt werden.

In einer besonderen Ausgestaltung kann hierbei das Kabel nach einem teilweisen Entnehmen von der Kabelbereitstellungseinrichtung bei dem Einbringen in den Kühlbereich mittels eines auf das Kabel fokussierten Spotkühlers abgekühlt werden. Auf diese Weise kann das Kabel, insbesondere zur Beschleunigung des vorliegenden Verfahrens, innerhalb eines möglichst kurzen Zeitintervalls die in dem Kühlbereich herrschende erste Temperatur T1 annehmen. Gleichzeitig kann das Kabel hierdurch auch einer Ausrichtung unterzogen werden, so dass das Kabel vorzugsweise unmittelbar nach dem Eintritt in den Kühlbereich in einem gerichteten und biegesteifen Zustand vorliegt. Unter einem „Spotkühler“ wird hierbei eine möglichst leistungsstarke Kühleinrichtung verstanden, welche insbesondere dazu eingerichtet ist, einen möglichst begrenzten Raumbereich, hierbei vorzugsweise ein Gebiet unmittelbar hinter dem Eintrittsbereich des Kabels in den Kühlbereich, einer möglichst schnellen und effektiven Kühlung auf die in dem Kühlbereich herrschende erste Temperatur zu ermöglichen.

In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung wird das Kabel während des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Bereitstellen gemäß Schritt a) und Formen gemäß Schritt b) auf eine Verlegungsanordnung aufgebracht. Hierbei kann eine aus dem Stand der Technik, etwa aus der EP 0 300 141 A1 bekannte Verlegeanordnung eingesetzt werden.

In besonders vorteilhafter Weise eignet sich aber eine Verlegeanordnung, welche über eine Mehrzahl von beweglichen, versenkbaren, steuerbaren und/oder temperierbaren Stiften verfügt, welche zum Aufbringen und Fixieren des Kabels auf die Verlegeanordnung eingesetzt werden können. Hierbei können die Stifte vorzugsweise beweglich senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung und/oder innerhalb der Oberfläche der Verlegeanordnung ausgestaltet sein. In diesem Zusammenhang kann der Begriff „temperierbar“ sowohl ein Verringern der Temperatur durch Abkühlen, ein Halten der Temperatur bei einem vorgegebenen Wert als auch ein Erhöhen der Temperatur durch Erwärmen umfassen. Diese Ausgestaltung von mindestens einem der Stifte kann vorzugsweise durch Einbringen eines Heizelements und/oder eines Kühlelements, vorzugsweise eines elektrothermischen Wandlers, insbesondere eines Peltier-Elements, in den Stift vorgesehen sein. Eine Steuerung der Bewegung, insbesondere der Versenkbarkeit, von mindestens einem der Stifte kann hierbei durch eine Steuerungseinrichtung erfolgen, über welche die Verlegeanordnung verfügen kann. In einer alternativen Ausgestaltung kann sich innerhalb der außerhalb des Kühlbereichs eine separate Steuerungseinrichtung befinden, welche die Steuerung der Verlegeanordnung und/oder der Greif- und Handhabungseinrichtung und/oder der Kühleinrichtung zur Kühlung des mindestens einen Kühlbereichs übernehmen kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kabelbaums kann darüber oder während oder nach den Formen gemäß Schritt b) hinaus weitere Verfahrensschritte umfassen, insbesondere einer oder mehrerer der folgenden Schritte:

  • – ein Verbinden von mindestens zwei Kabeln vor zu mindestens einem Kabelstrang;
  • – ein Ausleiten mindestens eines Kabels aus einem Kabelstrang;
  • – ein Schneiden von Kabeln, insbesondere zur Einrichtung einer bestimmten Länge des ausgewählten Kabels;
  • – ein Verbinden mindestens eines Kabels und/oder mindestens eines Kabelstrangs mit einem Gehäuse, beispielsweise zu einer Bestückung von Kontakten, welche sich an dem Gehäuse befinden;
  • – ein Anbringen von Steckern an mindestens ein Ende mindestens eines Kabels;
  • – ein Verdrillen von mindestens zwei Kabeln und/oder von mindestens zwei Kabelsträngen; und/oder
  • – ein Versehen von mindestens einem Kabel oder mindestens einem der Kabelstränge mit einem Leitungsschutz. Wie eingangs beschrieben, wird hierbei unter den Leitungsschutz ein in der Regel bandförmiges Material, insbesondere ein sogenannter Kabelbinder, welcher auch als Tape bezeichnet werden kann, verstanden, welcher um mindestens einen Teil des Kabelbaums, etwa an Stellen, die insbesondere gegen Scheuern und/oder gegen Berührungen an scharfen Kanten und/oder heißen Flächen geschützt werden sollen, vorgenommen werden.

In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kabelbaums, welche sich insbesondere zur Durchführung des in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Kabelbaums eignet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst hierbei:

  • – mindestens einen Kühlbereich zur Aufnahme mindestens eines Kabels bei einer ersten Temperatur T1, bei welcher das Kabel einen biegesteifen Zustand annimmt; und
  • – eine Greif- und Handhabungseinrichtung zur Formung eines Kabelabschnitts des bereitgestellten Kabels und zur Führung zum Verlegen des Kabels im biegesteifen Zustand.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner mindestens ein Heizelement, insbesondere ein elektrisches Heizelement, umfassen, welches vorzugsweise dazu eingerichtet ist, um mindestens einen Kabelabschnitt des bereitgestellten Kabels selektiv auf eine zweite Temperatur T2, welche die erste Temperatur T1, welche in dem Kühlbereich herrscht, übersteigt, und bei welcher der selektiv erwärmte Kabelabschnitt einen biegeschlaffen Zustand annimmt. Das Heizelement kann hierbei in vorteilhafter Weise insbesondere in die Greif- und Handhabungseinrichtung eingebracht sein, vorzugsweise in der Nähe des Greifers, welcher zur Aufnahme des Kabels an mindestens einem Kabelabschnitt eingerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Greif- und Handhabungseinrichtung über mindestens einen elektrothermischen Wandler, bevorzugt ein Peltier-Element, verfügen, welches als Kühlelement eingerichtet sein kann, insbesondere um einen zuvor selektiv erwärmten Kabelabschnitt wieder abzukühlen.

Insbesondere zur Kühlung des Kühlbereichs auf eine erste Temperatur T1 und/oder zur Haltung des Kühlbereichs bei der ersten Temperatur T1 kann die Vorrichtung über eine entsprechend ausgestaltete Kühleinrichtung verfügen, welche an anderem Ort in dieser Anmeldung genauer beschrieben wird. Darüber hinaus kann mindestens eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Temperatur vorgesehen sein, bei welcher es sich beispielsweise um ein Thermoelement, ein Thermometer und/oder einen Thermostat handeln kann. Alternativ und/oder zusätzlich kann jedoch nach einer zuvor erfolgten Kalibrierung auch eine andere Messgröße und/oder ein Erfahrungswert zur Feststellung der in dem Kühlbereich herrschenden Temperatur eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner mindestens eine sich außerhalb des Kühlbereichs befindliche Kabelbereitstellungseinrichtung aufweisen und/oder über mindestens einen Spotkühler zur Unterstützung der Abkühlung und Ausrichtung des Kabels bei dem Eintritt in den Kühlbereich verfügen.

Weiterhin kann die Vorrichtung mindestens eine Verlegeanordnung zur Aufbringung und Fixierung des Kabels aufweisen. Hierbei kann eine Verlegeanordnung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, eingesetzt werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung verfügt die Verlegeanordnung jedoch über eine Mehrzahl von vorzugsweise senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung angeordneten Stiften, wobei zumindest einer der Stifte beweglich ausgestaltet ist, vorzugsweise senkrecht zu der Oberfläche der Verlegeanordnung und/oder innerhalb der Oberfläche der Verlegeanordnung. Auf diese Weise kann zumindest der so ausgestaltete Stift entlang der Oberfläche der Verlegeanordnung bewegt oder in Bezug auf die Oberfläche der Verlegeanordnung versenkt werden. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest einer der Stifte temperierbar ausgestaltet sein, um auf diese Weise in seiner unmittelbaren Umgebung eine Verringerung der Temperatur durch Abkühlen, ein Halten der Temperatur auf einem vorgegebenen Wert und/oder eine Erhöhung der Temperatur durch Erwärmen zu ermöglichen. Die Verlegeanordnung kann hierbei auch bereits außerhalb des Kühlbereichs mit vorgefertigten Kabelmodulen bestückt werden und anschließend in den Kühlbereich eingebracht werden. Dies kann insbesondere eine Taktung dieses Vorgangs im Rahmen der gesamten Fertigung des Kabelbaums ermöglichen.

Für weitere Einzelheiten in Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung wird auf die übrige Beschreibung in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren verwiesen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen die automatisierte Herstellung von Kabelbäumen durch die Anwendung von tiefen Temperaturen, bei welchen die für den Kabelbaum vorgesehenen Kabel einen biegesteifen Zustand annehmen, in welchem das zu formende und handzuhabende Kabel für eine automatisierte Greif- und Handhabungseinrichtung in einfacher Weise zugänglich ist. Für die Dauer der auf die Kabel einwirkenden tiefen Temperaturen können die Kabel temporär plastisch in Form gelegt und zum Kabelbaum montiert werden, gegebenenfalls unter zusätzlicher Durchführung mindestens einer der oben beschriebenen weiteren Verfahrensschritte, wobei an den Verformungs- und Montagestellen durch eine selektive, räumlich begrenzte punktuelle Erwärmung des Kabels die Formung, Handhabung und/oder weitere Bearbeitung des Kabels erleichtert werden kann. Diese Art des Vorgehens wird dadurch ermöglicht, dass der biegesteife Zustand der eingesetzten Kabel reversibel ist, so dass die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Kabelbäume anschließend, etwa bei Raumtemperatur, bestimmungsgemäß verlegt werden können. Auf diese Weise kann eine automatisierte Herstellung von Kabelbäumen mit hoher kundenspezifischer Varianz schnell, flexibel und kostengünstig erfolgen. Dies erlaubt sowohl eine Herstellung von Prototypen, von Einzelteilen als Erstmuster oder im Ersatzteilgeschäft, als auch vor allem eine Serienfertigung und Großserienfertigung.

Auf diese Weise wird auch insbesondere eine Just-in-Time-Produktion ermöglicht; aufgrund der kürzeren Produktionszeiten können hierdurch die Produktions-Durchlaufzeiten sinken. Damit lassen sich eine bessere Planbarkeit für die Lieferversorgung eine Verringerung der Lagerbestände ermöglichen. Durch Verkürzung der Lieferkette in Kombination mit einer Kostenoptimierung aufgrund der Automatisierung der Kabelbaumfertigung wird eine Produktion an einem Hochlohn-Kostenstandort wirtschaftlich, insbesondere aufgrund hoher Änderungsflexibilität des vorliegenden Verfahrens und der vorgeschlagenen Vorrichtung.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonderer Weise geeignet ist;

2 ein Ausschnitt aus der 1, welcher in vergrößerter Darstellung die Anwendung der Greif- und Handhabungseinrichtung bei der Formung eines Kabelabschnitts zeigt.

3 ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, welche zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in besonderer Weise geeignet ist; und

4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verlegeanordnung in Form von einzelnen Modulen.

Ausführungsformen der Erfindung

In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 110 zur Herstellung eines Kabelbaums 112 dargestellt, welche sich insbesondere zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Kabelbaums 112 einsetzen lässt. Die Vorrichtung 110 verfügt hierbei über einen Kühlbereich 114, welcher derart eingestellt ist, dass in dessen Volumen eine erste Temperatur T = T1 herrscht. Zur Abkühlung des Kühlbereichs 114 auf die erste Temperatur T1 und zur möglichst ausreichenden Konstanthaltung des Kühlbereichs 114 auf der ersten Temperatur T1 verfügt der Kühlbereich 114 über ein Kühlaggregat 116, welches zur Durchführung dieser Aufgabe eingerichtet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verfügt der Kühlbereich 114 über ein Volumen, welches durch eine Bedienperson begehbar ist und welches zur Aufnahme der nachfolgend näher spezifizierten Einrichtungen ausgestaltet ist. Zur Bestimmung der herrschenden Temperatur T1 in dem Kühlbereich 114 verfügt die Vorrichtung 110 ferner über mindestens eine Temperatur-Messvorrichtung 118, welche hier unmittelbar an dem Kühlaggregat 116 angebracht ist, welche jedoch auch an einer anderen Stelle innerhalb des Kühlbereichs 114 vorgesehen sein kann.

Der Kühlbereich ist zur Aufnahme mindestens eines Kabels 120 bei der ersten Temperatur T1 eingerichtet, bei welcher das Kabel 120 einen biegesteifen Zustand annimmt. Zur Bereitstellung des Kabels 120 verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 über eine sich außerhalb des Kühlbereichs 114 befindliche Kabelbereitstellungseinrichtung 122, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Kabelrolle 124 aufweist. Außerhalb des Kühlbereichs 114 herrscht eine dritte Temperatur T = T3, welche die erste Temperatur T1 übersteigt und bei welcher das Kabel 120 in dem biegeschlaffen Zustand vorliegt.

In einem Eintrittsbereich 126 des Kühlbereichs 114 verfügt die hier vorgestellte beispielhafte Vorrichtung 110 über einen Spotkühler 128, welcher dazu dient, um die Abkühlung und Ausrichtung des Kabels 120 bei dem Eintritt in den Kühlbereich 114 zu unterstützen. Auf diese Weise wird eine schnellere Abkühlung des Kabels 120 von der dritten Temperatur T3, bei welcher das Kabel in dem biegeschlaffen Zustand vorliegt, auf die erste Temperatur T1, bei welcher das Kabel in dem biegesteifen Zustand vorliegt, erreicht.

In den Kühlbereich 114 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weiterhin ein Industrieroboter 130 eingebracht, welcher über eine Greif- und Handhabungseinrichtung 132 verfügt. Die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 ist insbesondere zur Formung eines Kabelabschnitts 134 des bereitgestellten Kabels 120 und zur Führung zum Verlegen des Kabels 120 in dem biegesteifen Zustand eingerichtet. Hierbei verfügt die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 über einen möglichst gut an die Ausmaße des Kabels 120 angepassten Greifer 136, insbesondere um einen punktuell, d.h. räumlich begrenzten, biegbaren Kabelabschnitt 134 zu erzeugen. Die Kabelverlegung kann hierbei mit einem Qualitätssicherungssystem, welches ein Kamerasystem und ein zugehöriges Auswertesystem umfassen kann, überwacht werden.

Der in 1 gezeichnete Ausschnitt 138 ist in 2 in vergrößerter Form und Detailtiefe dargestellt.

Das in den Kühlbereich 114 eintretende Kabel 120 verfügt hier erkennbar über einen für elektromagnetische Wellen, insbesondere Strom und/oder Licht, leitfähigen Kern 140. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass es sich bei dem Kern 140 um einen ein- oder mehradrigen elektrischen Leiter aus Kupfer handelt. Der Kern 140 ist hierbei, wie ebenfalls in 2 schematisch dargestellt, von einem isolierenden Mantel aus einem thermoplastischen oder elastomeren Kunststoff 142 umgeben. Der Greifer 136 der Greif- und Handhabungseinrichtung 132 nimmt hierbei den Kabelabschnitt 134 auf. Die Steuerung des Greifers 136 der Greif- und Handhabungseinrichtung 132 erfolgt mittels einer Steuereinrichtung 144, welche sich hier in dem Industrieroboter 130 befindet. Die Steuerungseinrichtung 144 ermöglicht hierbei eine möglichst präzise Aufnahme des Kabelabschnitts 134 und ihre Bewegung in eine der drei Raumrichtungen x, y und z bzw. einer Kombination hiervon. In einer alternativen Ausführung kann sich die Steuerung zumindest teilweise auch außerhalb des Kühlbereichs 114 befinden.

In der in 2 dargestellten besonders bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung erfolgt eine selektive Erwärmung des Kabelabschnitts 134 auf eine zweite Temperatur T = T2 an dem Greifer 136 und in einem Raumbereich 146 um den Greifer 136. Die zweite Temperatur T2 wird hierbei so gewählt, dass der Kabelabschnitt 134 hierbei einen biegeschlaffen Zustand annimmt. Auf diese Weise kann das Formen des Kabelabschnitts 134 bei der Temperatur T2 in dem biegeschlaffen Zustand vorgenommen werden, während außerhalb des Raumbereichs 146 die in dem Kühlbereich 144 eingestellte erste Temperatur T1 herrscht. Vernachlässigt ist in dieser Darstellung, dass aus physikalischen Gründen der Raumbereich 146 nicht scharf definiert sein kann und vielmehr ein Temperaturgradient zwischen dem Inneren des Raumbereichs 146 und dem Kühlbereich 144 zwischen den Temperaturen T2 und T1 auftritt. Dies ist jedoch für die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung unerheblich.

Zur selektiven Erwärmung des Kabelabschnitts 134 des Kabels 120 verfügt die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 über Heizelemente 148, welche in den Greifer 136 in unmittelbarer Nähe an derjenigen Stelle, an welcher der Greifer 136 den Kabelabschnitt 134 aufnimmt, eingebracht sind und welche über eine zugeordnete Heizungseinrichtung 150 gesteuert werden können.

Weiterhin verfügt die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 über Kühlelemente 152, welche vorzugsweise in Form eines elektrothermischen Wandlers, insbesondere eines Peltier-Elements, vorliegen und in den Greifer 136 in unmittelbarer Nähe der Stelle, an welcher der Greifer 136 den Kabelabschnitt 134 aufnimmt, angebracht sind. Die Steuerung der Kühlelemente 152 erfolgt über eine Kühlungseinrichtung 154, welche, wie die Heizungseinrichtung 150 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls in den Industrieroboter 130 eingebracht sind. Die Kühlelemente 152 erlauben bevorzugt ein schnelles Übergehen des Kabelabschnitts 134 aus dem während des Formens vorzugsweise herrschenden biegeschlaffen Zustand in den ansonsten biegesteifen Zustand des Kabels 124 in den Kühlbereich 114. Alternativ oder zusätzlich können hierbei die Kühlelemente 152 über eine oben beschriebene Spotkühlung verfügen.

In der 1 ist weiterhin eine Verlegeanordnung 156 dargestellt, welche zur Aufbringung und Fixierung des Kabels, wie sie etwa zum Formen des Kabels durch die Greif- und Handhabungseinrichtung 132 erforderlich sein kann, ermöglicht.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verfügt die Verlegeanordnung 156 über eine Mehrzahl von senkrecht zu einer Oberfläche der Verlegeanordnung 156 angeordnete Stifte 158. Die Stifte 158 können hierbei vorzugsweise beweglich, versenkbar, steuerbar und/oder temperierbar ausgestaltet sein, wofür die Verlegeanordnung 156 über eine entsprechende Steuerungsanordnung 160 verfügen kann. Auf diese Weise können selbst in einer fest programmierten Einheit nachträglich durch eine Änderung der Anordnung der Stifte und/oder ihrer Temperatur auch nachträglich Änderungen an dem Kabelbaum 112 vorgenommen werden. Die temperiert ausgestalteten Stifte 158 weisen daher insbesondere ein (nicht dargestelltes) Heizelement und/oder ein (nicht dargestelltes) Kühlelement auf, welche je nach Bedarf bestimmungsgemäß eingesetzt werden können.

Zur weiteren Herstellung des Kabelbaums kann die erfindungsgemäße Vorrichtung daher auch über eine (nicht dargestellte) Schneideinrichtung zum Durchtrennen des Kabels 120, etwa an dem Kabelabschnitt 134, verfügen, welche ebenfalls in den Greifer 136 der Greif- und Handhabungseinrichtung 132 eingebracht sein kann. Andere Ausführungen sind jedoch denkbar. Auf diese Weise können zwei, drei oder mehr Kabel in der vorliegenden Vorrichtung 110 zu dem gewünschten Kabelbaum 112 angeordnet werden.

Darüber hinaus verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 110 vorzugsweise über eine (nicht dargestellte) Einrichtung, welche zu einem Verbinden von mindestens zwei Kabeln 120 zu mindestens einem Kabelstrang innerhalb des Kühlbereichs 114 eingerichtet ist. Weiterhin kann die Vorrichtung 110 in einer bevorzugten Ausführung (nicht dargestellte) Mittel aufweisen, welche zum Versehen mindestens eines Kabels 120 oder mindestens eines Kabelstrangs mit einem Leitungsschutz, insbesondere in Form eines Kabelbinders oder Tapes, innerhals des Kühlbereichs 114 ausgestaltet ist.

In 3 ist schematisch eine weitere Vorrichtung 110 zur Herstellung eines Kabelbaums 112 dargestellt, welche sich insbesondere zum Einsatz in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Kabelbaums 112 einsetzen lässt. Im Unterschied zu der Ausführung gemäß 1 erzeugt hierbei der Greifer 136 den punktuell, d.h. räumlich begrenzten, biegbaren Kabelabschnitt 134 direkt an der Verlegeanordnung 156.

Weiterhin verfügt die Vorrichtung 110 zur Herstellung eines Kabelbaums 112 gemäß 3 über einen Kühlbereich, welcher in Form eines Kühltunnels 162 ausgestaltet ist. Der Kühltunnel 162 ist hierbei zur Aufnahme und Kühlung des Kabels 120 eingerichtet. Der Kühltunnel 162 kann hierbei insbesondere die Funktion einer Vorkühlung, etwa ein schockartiges Tiefgefrieren, insbesondere mittels des darin integrierten Spotkühlers 128, des darin eintretenden Kabels 120 übernehmen, welches anschließend aus dem Kühltunnel 162 in die übrige Kühlkammer 164 geführt werden kann. Hierbei kann die in der Kühlkammer 164 herrschende Temperatur der in dem Kühltunnel 162 eingestellten ersten Temperatur T1 entsprechen oder diese übersteigen.

Für weitere in der 3 gezeigte Einzelheiten wird insbesondere auf die Darstellung in der 1 verwiesen.

In 4 ist schematisch eine bevorzugte Verlegeanordnung 156 dargestellt, welche über einen Aufbau aus einzelnen Modulen 166 verfügt. In der Ausführung gemäß 4 sind die Module 166 in Form von einzelnen Quadraten dargestellt; allerdings sind auch andere Ausführungen, etwa in Form von Dreiecken, Rechtecken oder Hexagonen, denkbar. Hierbei können einzelne oder alle der Module 166 der Verlegeanordnung 156 senkrecht zu der Oberfläche der Verlegeanordnung 156 angeordnete Stifte 158 aufweisen, wobei die Stifte 158 vorzugsweise beweglich, versenkbar, steuerbar und/oder temperierbar ausgestaltet sein können. Ein Modul 168, welches keinen Stift 158 aufweist, kann hierbei auch als „leere Dummiplatte“ bezeichnet werden. Weiterhin können ein oder mehrere der Module 166 über weitere Funktionseinrichtungen, beispielsweise über mindestens eine Klemmvorrichtungen für mindestens einen Stecker, verfügen.

Während ein in der 4 dargestelltes, bereits verlegtes erstes Kabel 170 von den Stiften 158 der Verlegeanordnung 156 festgehalten wird, greift der in der Greif- und Handhabungseinrichtung 132 integrierte Greifer 136 auf ein zu verlegendes zweites Kabel 172 zu, um zusammen mit den Stiften 158 der Verlegeanordnung 156 das zweite Kabel 172 in die gewünschte Form zu bringen. Hierbei kann der Stift 174 vorzugsweise über ein Heizelement zur selektiven Erwärmung des Kabelabschnitts 134 des zweiten Kabels 172 verfügen.

Für weitere in der 4 gezeigte Einzelheiten wird insbesondere auf die Darstellung in der 1 verwiesen.

Bezugszeichenliste

110
Vorrichtung
112
Kabelbaum
114
Kühlbereich
116
Kühlaggregat
118
Temperaturmesseinrichtung
120
Kabel
122
Kabelbereitstellungseinrichtung
124
Kabelrolle
126
Eintrittsbereich
128
Spotkühler
130
Industrieroboter
132
Greif- und Handhabungseinrichtung
134
Kabelabschnitt
136
Greifer
138
Ausschnitt
140
Kern
142
Mantel
144
Steuerungseinrichtung
146
Raumbereich
148
Heizelemente
150
Heizungseinrichtung
152
Kühlelemente
154
Kühlungseinrichtung
156
Verlegeanordnung
158
Stift
160
Steuerungsanordnung
162
Kühltunnel
164
Kühlkammer
166
Modul
168
Modul ohne Stift
170
erstes Kabel
172
zweites Kabel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Patentliteratur

  • EP 2253512 A1 [0004]
  • EP 0300141 A1 [0005, 0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

  • Reif, K., Deitsche, K.-H. et al., Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, Springer-Vieweg, Wiesbaden, 2014, Seite 1180–84 [0002]
  • Reif et al. [0003]
  • de.wikipedia.org/wiki/kabelbaum (abgerufen am 28.01.2015) [0006]