Title:
Verfahren und Robotereinheit zum Auslegen eines Kabelbaums
Kind Code:
B3
Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung eines Kabelbaums eines Fahrzeugs, mit einer Robotereinheit (14), welche zumindest drei relativ zueinander bewegbare Halterungen (20) umfasst, bei dem wenigstens eine Einzelleitung (10, 10') gestreckt wird, die Halterungen (20) in einer Geraden angeordnet werden, die Einzelleitung (10, 10') von den Halterungen (20) aufgenommen wird, und die Halterungen (20) anschließend entsprechend einer vorbestimmten Topologie verfahren werden, um die Einzelleitung (10, 10') in eine Montagestruktur umzuformen.



Inventors:
Girnghuber, Andreas (84160, Frontenhausen, DE)
Application Number:
DE102016105967A
Publication Date:
09/14/2017
Filing Date:
04/01/2016
Assignee:
Lisa Dräxlmaier GmbH, 84137 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE3523308A1N/A1986-01-09
Foreign References:
39305241976-01-06
46531591987-03-31
Claims:
1. Verfahren zur Fertigung eines Kabelbaums eines Fahrzeugs mit einer Robotereinheit (14), welche eine Mehrzahl von relativ zueinander bewegbaren Halterungen (20) aufweist,
wobei bei dem Verfahren
wenigstens eine Einzelleitung (10, 10‘) gestreckt wird, die Halterungen (20) in einer Geraden angeordnet werden, die Einzelleitung (10, 10‘) von den Halterungen (20) aufgenommen wird, und
die Halterungen (20) anschließend entsprechend einer vorbestimmten Topologie verfahren werden, um die Einzelleitung (10, 10‘) in eine Montagestruktur umzuformen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strecken der Einzelleitung (10, 10‘) automatisiert erfolgt, indem die Endbereiche der Einzelleitung (10, 10‘) von Greifern (16, 16‘) gegriffen und auseinander gezogen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelleitung (10, 10‘) von den Greifern (16, 16‘) an die Halterungen (20) übergeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifer (16, 16‘) selbst zwei Halterungen bilden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (20) linear verschoben werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die umgeformte Einzelleitung (10, 10‘) automatisiert an ein Baubrett (22) übergeben wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere umgeformte Einzelleitungen (10, 10‘) automatisiert nacheinander an das Baubrett (22) übergeben und in Baubretthalterungen (24) eingelegt werden, um einen Kabelbaum zu bilden.

8. Robotereinheit (14) zum Auslegen eines Kabelbaums eines Fahrzeugs, mit zumindest drei relativ zueinander bewegbaren Halterungen (20), wobei die Robotereinheit (14) dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.

9. Robotereinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (20) linear verschiebbar angeordnet sind.

10. Robotereinheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungen (20) als Gabeln ausgebildet sind.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Robotereinheit zur Fertigung eines Kabelbaums eines Fahrzeugs. Bei dem Fahrzeug kann es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug, beispielsweise einen PKW, ein Wohnmobil, einen Bus oder einen LKW handeln.

Ein Kabelbaum umfasst mehrere elektrische Einzelleitungen, welche verschiedene Fahrzeugkomponenten miteinander verbinden. So können im Kabelbaum beispielsweise Anschlüsse für die Lichtmaschine, die Beleuchtung, die Blinkanlage, den Motor, das Armaturenbrett und/oder die Heckklappe enthalten sein.

Die Einzelleitungen werden zusammengefasst und miteinander verbunden. Der sich ergebende Kabelbaum kann anschließend verpackt bzw. im Fahrzeug verbaut werden.

Um Gewicht einzusparen, kann für jedes Fahrzeug mittlerweile ein individueller Kabelbaum erstellt werden, abhängig von der jeweiligen Fahrzeugausstattung. Im Kabelbaum sind somit nur die Einzelleitungen enthalten, welche auch benötigt werden. Ein Kabelbaum eines Fahrzeugs ohne Anhängerkupplung enthält beispielsweise auch keine Leitung von und zu einer möglichen Anhängerkupplung.

Die Erstellung fahrzeugindividueller Kabelbäume gestaltet sich jedoch aufwändig und kostenintensiv. So wird nach und nach eine Einzelleitung aus einem Ständersystem herausgenommen und manuell in Halterungen eines sogenannten Baubretts eingelegt. Im Baubrett sind die Halterungen entsprechend einer bestimmten Topologie angeordnet. Die Einzelleitungen werden gemäß den fahrzeugspezifischen Vorgaben ausgelegt und so in eine Montagestruktur umgeformt. Ist dies für alle Einzelleitungen eines Kabelbaums geschehen, werden die Einzelleitungen miteinander verbunden, z.B. gewickelt oder mit Halteteilen fixiert. Der Kabelbaum kann dann manuell von den Halterungen abgenommen und z.B. verpackt werden.

Aus der US 4 653 159 A, der DE 35 23 308 A1 und der US 3 930 524 A ist jeweils ein Verfahren zum Fertigung eines Kabelbaums bekannt, bei dem eine Robotereinheit mit einer Mehrzahl von bewegbaren Halterungen verwendet wird. Dabei werden die Einzelleitungen von den Halterungen aufgenommen und können auch gestreckt werden. Nachteilig daran ist, dass mit diesem Verfahren keine weitergehende Automatisierung der Kabelbaumfertigung möglich ist.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zur Fertigung eines Kabelbaums zu schaffen, mit der individuelle Kabelbäume auf kostengünstige Weise gefertigt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Robotereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Robotereinheit mit mehreren, zum Beispiel zumindest zwei, relativ zueinander bewegbaren Halterungen eingesetzt. Vorzugsweise sind wenigstens drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun oder mehr Halterungen vorgesehen. Die Halterungen können zum Beispiel auch aus einer Verlegeebene der Robotereinheit absenkbar sein, damit individuell nicht benötigte Gabeln bei Bedarf abgesenkt werden können, Durch die Robotereinheit kann das Verfahren zumindest teilweise automatisiert werden.

Erfindungsgemäß wird wenigstens eine Einzelleitung gestreckt. Dieser Verfahrensschritt kann noch manuell erfolgen.

Die Halterungen werden zunächst in einer Geraden angeordnet. Dadurch kann die Einzelleitung auch durch einen konstruktiv einfachen Roboter bzw. Greifer in die Halterungen eingelegt werden, da dieser nur eine Gerade abfahren muss, um die Einzelleitung in die Halterungen einzulegen. Dies vereinfacht die Automatisierung des Verfahrens. Dieser Verfahrensschritt kann vor, nach oder während dem Strecken der Einzelleitung erfolgen. Vorzugsweise ist jedem Endbereich der Einzelleitung eine Halterung zugeordnet. Idealerweise ist zumindest eine weitere Halterung vorzugsweise zwischen den Endbereichen vorgesehen. Je mehr Halterungen zwischen den Endbereichen vorgesehen sind, desto komplexere Topologien können abgebildet werden.

Die Einzelleitung wird von den Halterungen aufgenommen, die so eine Verlegeebene der Einzelleitung definieren. Bevorzugt wird die Einzelleitung erst dann aufgenommen, wenn diese gestreckt wurde. Alternativ kann die Einzelleitung auch zunächst von einer oder mehreren Halterungen an den Endbereichen aufgenommen, dort ggf. gehalten und anschließend gestreckt werden. Es ist zum Beispiel möglich, dass ein Greifer die Einzelleitung zuerst zu einer Halterung befördert, die Einzelleitung dort gehalten wird und der Greifer danach die Einzelleitung entlang den anderen Halterungen zieht und die Leitung dort ablegt.

Die manuell oder automatisiert gestreckte Einzelleitung wird bevorzugt in Halterungen, welche in einer Geraden angeordnet sind, eingelegt, damit nur die dadurch gebildete Gerade abzufahren ist. Die Halterungen können dabei schon vorhanden sein. sich also in der Verlegeebene der Einzelleitung befinden. Alternativ können die benötigten Halterungen auch erst aus- oder eingefahren werden, z.B. von unten her, das heißt aus einer Ebene, die unterhalb der Verlegeebene der Einzelleitung liegt. Insbesondere können die Halterungen um ihre eigene Achse drehbar gelagert und/oder nach unten und/oder oben, also in eine Richtung unterhalb oder oberhalb der Verlegeebene, absenkbar und/oder anhebbar sein.

Ist die Einzelleitung in den Halterungen aufgenommen, werden die Halterungen anschließend entsprechend einer vorbestimmten Topologie verfahren, um die Einzelleitung in eine Montagestruktur, in der die Leitungen abgebunden bzw. gebündelt und für den weiteren Transport verpackt werden können, umzuformen. Die Topologie kann zwei- oder dreidimensional sein. Dementsprechend können die Halterungen zweidimensional in der Verlegeebene oder auch senkrecht dazu aus dieser heraus verfahren werden. Das heißt, dass die Halterungen relativ zueinander in einer gemeinsamen Ebene verschoben, aber ggf. auch relativ zueinander in unterschiedliche Ebenen angehoben oder abgesenkt werden können.

Die Topologie kann dabei manuell eingegeben werden. Alternativ kann die Topologie auch mittels eines Computerprogramms vorgegeben werden. Die Montagestruktur entspricht der Form, in welcher ein die Einzelleitung umfassender Kabelbaum schließlich im Fahrzeug verbaut wird.

Die Einzelleitung wird also durch die Halterungen aus einem gestreckten Zustand in die Montagestruktur umgeformt. Anstatt die Einzelleitung manuell in die bereits der Topologie entsprechend ausgerichteten Halterungen einzulegen, wird die Montagestruktur durch ein Verfahren der Halterungen automatisch erzeugt. Damit kann vorteilhafterweise eine universale Robotereinheit verwendet werden, um eine Vielzahl unterschiedlicher Topologien bzw. Montagestrukturen abzubilden.

Es kann stets nach und nach eine Einzelleitung gestreckt und umgeformt werden. Alternativ können auch mehrere Einzelleitungen gleichzeitig gestreckt, aufgenommen und/oder umgeformt werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Strecken der Einzelleitung automatisiert, indem die Endbereiche der Einzelleitung von Greifern gegriffen und auseinander gezogen werden. Die Einzelleitungen können z.B. in einem Magazin oder Ständersystem bevorratet sein und vorzugsweise automatisiert entnommen werden. Alternativ können die Einzelleitungen auch manuell entnommen und in die Greifer eingelegt werden.

Bevorzugt greifen die Greifer an der Einzelleitung selbst an und nicht an den empfindlichen elektrischen Kontakten der Einzelleitung. Beschädigungen an den Kontakten werden dadurch vermieden.

Nach einer weiteren Ausführungsform wird die Einzelleitung von den Greifern an die Halterungen übergeben. Die Greifer, welche die Einzelleitung entnehmen, sind somit nicht mit den Halterungen, welche die Einzelleitung aufnehmen, identisch. Die Greifer können z.B. steuerungstechnisch bzw. strukturell derselben Robotereinheit wie die Halterungen zugeordnet sein. Alternativ können auch unterschiedliche Robotereinheiten vorgesehen sein.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform bilden die Greifer selbst zwei Halterungen. Die Greifer, welche die Einzelleitung strecken, sind somit bereits Halterungen, welche die Einzelleitung umformen. Bei dieser Ausführungsvariante entfällt der Schritt, wonach die Einzelleitung im gestreckten Zustand an die Halterungen übergeben wird, da sich die Einzelleitung bereits zumindest in zwei Halterungen befindet. Weitere Halterungen zwischen den Endbereichen können beispielsweise noch eingefahren werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform werden die Halterungen vorzugsweise motorisch angetrieben linear, insbesondere parallel zueinander, verschoben. Eine derartige, vergleichsweise einfache Robotereinheit kann dabei kostengünstig hergestellt werden. Bei der Robotereinheit kann es sich insbesondere um ein Linearsystem handeln, bei dem eine Struktur abgefahren wird. Alternativ kann auch eine vergleichsweise komplexe, variable Robotereinheit eingesetzt werden. Eine derartige variable Robotereinheit kann insbesondere auch weitere Aufgaben übernehmen, wie z.B. ein Entnehmen und/oder Strecken der Einzelleitung. Sie kann also als eine Art Greifer funktionieren.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die umgeformte Einzelleitung automatisiert an ein Baubrett übergeben. Das Übergeben kann mit Hilfe derselben oder einer zusätzlichen Robotereinheit erfolgen. Auch eine manuelle Übergabe ist grundsätzlich denkbar.

Insbesondere kann die Einzelleitung in Baubretthalterungen eingelegt werden. Das Übergeben kann erfolgen, indem die umgeformte Einzelleitung aus den Halterungen gehoben, transferiert und in Baubretthalterungen eingelegt werden. Ferner ist es möglich, dass die Einzelleitung beim Übergeben in den Halterungen verbleibt. Die Baubretthalterungen entsprechen hierbei den Halterungen, in denen die Einzelleitung umgeformt wurde. Die Halterungen können samt Einzelleitung abgehoben und auf das Baubrett umgesetzt werden. Auch ist es möglich, die Halterungen auf ein Baubrett zu verschieben.

Alternativ können mehrere Einzelleitungen bereits an den Halterungen der Robotereinheit zu einem Kabelbaum geformt und miteinander verbunden werden.

Nach einer weiteren Ausführungsform werden mehrere umgeformte Einzelleitungen automatisiert nacheinander an das Baubrett übergeben und in Baubretthalterungen eingelegt, um einen Kabelbaum zu bilden. Die Einzelleitungen werden vorzugsweise zunächst einzeln umgeformt und im umgeformten Zustand in die Baubretthalterungen eingelegt. Die Baubretthalterungen sind dabei ebenfalls entsprechend der vorbestimmten Topologie relativ zueinander positioniert.

Die Einzelleitungen werden insbesondere nicht alle in dieselben Baubretthalterungen gelegt. So sind auch Abzweigungen und/oder Alternativrouten denkbar, um die individuellen Gegebenheiten eines Fahrzeugs abzubilden.

Sind alle Einzelleitungen eines Kabelbaums an der gewünschten Position, wird der Kabelbaum fixiert und vom Baubrett entnommen. Das Entnehmen kann automatisiert oder manuell erfolgen.

Die Erfindung betrifft auch eine Robotereinheit zum Auslegen eines Kabelbaums eines Fahrzeugs mit zumindest drei relativ zueinander bewegbaren Halterungen, wobei die Robotereinheit dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.

Eine derartige Robotereinheit kann das Auslegen eines Kabelbaums zumindest teilweise automatisieren, wodurch Kosten eingespart werden können. Die Robotereinheit kann eine Steuerungseinrichtung umfassen. Mit dieser können beispielsweise die Halterungen gesteuert werden.

Gemäß einer Ausführungsform sind die Halterungen linear, insbesondere parallel zueinander, verschiebbar angeordnet. Eine derartige, relativ primitive Robotereinheit ist bezüglich Herstellung und Wartung besonderes kostengünstig.

Vorzugsweise können die Halterungen auch aufeinander zu bewegt werden. Dies kann insbesondere dann notwendig sein, wenn sich die Einzelleitung aufgrund der Umformung in Längsrichtung verkürzt.

Nach einer weiteren Ausführungsform sind die Halterungen als Gabeln ausgebildet. Derartige Gabeln kommen bereits jetzt bei Baubrettern, in denen Kabelbäume manuell ausgelegt werden, zum Einsatz und haben sich dort bewährt. Die Gabeln sind vorzugsweise oben offen, sodass die Einzelleitung problemlos eingelegt werden kann. Alternativ sind jedoch auch andere geeignete Halterungen denkbar.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Einzelleitung im ursprünglichen Zustand,

2 eine Draufsicht der Einzelleitung gemäß 1 im gestreckten Zustand,

3 eine Draufsicht der Einzelleitung gemäß 1 mit eingefahrenen Halterungen,

4 eine Draufsicht der Einzelleitung gemäß 1 im umgeformten Zustand,

5 eine Draufsicht eines Baubretts mit einer umgeformten Einzelleitung, und

6 eine Draufsicht eines Baubretts mit einem Kabelbaum.

Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellte Ausführungsform rein beispielhafter Natur ist. Insbesondere kann die Position und Anzahl der Halterungen bzw. Baubretthalterungen variieren. Auch können mehrere Einzelleitungen vorgesehen sein.

1 zeigt eine Einzelleitung 10 in einem ungestreckten, ursprünglichen Zustand. In dieser Form können mehrere Einzelleitungen z.B. in einem Magazin bevorratet sein.

Die Einzelleitung 10 weist an den beiden Enden jeweils einen elektrischen Kontakt 12, 12‘ auf. Über diese Kontakte 12, 12‘ wird die Einzelleitung 10 später im Fahrzeug eingebunden.

Die Einzelleitung 10 wird manuell oder automatisch durch eine Robotereinheit 14 entnommen und gestreckt, wie es in 2 gezeigt ist.

Die Robotereinheit 14 weist hierzu zwei Greifer 16, 16‘ auf, welche die Einzelleitung 10 an den Endbereichen greifen und in entgegengesetzte Streckrichtungen S, S‘ ziehen. Vorzugsweise greifen die Greifer 16, 16‘ nicht an den Kontakten 12, 12‘ an, um diese nicht zu beschädigen.

Die Greifer 16, 16‘ können dabei beispielsweise auf einer Schiene 18 verfahren werden, um die Enden der Einzelleitung 10 auseinander zu bewegen.

Die gestreckte Einzelleitung 10 kann nun, wie in 3 dargestellt, an Halterungen 20 der Robotereinheit 14 übergeben werden. Bei der Robotereinheit 14 handelt es sich hier um dieselbe Robotereinheit 14 handeln, welche die Einzelleitung 10 gestreckt hat. Alternativ ist auch eine zusätzliche Robotereinheit 14 denkbar.

Die Halterungen 20 sind als in Bezug auf eine Grundfläche der Robotereinheit 14 nach oben hin offene Gabeln ausgebildet. Die Einzelleitung 10 kann somit auf einfache Weise darin aufgenommen werden.

Vorzugsweise werden die gabelförmigen Halterungen 20 von unten eingefahren, wie mit den Doppelpfeilen angedeutet ist. Alternativ kann die Einzelleitung 10 auch in bereits vorhandene Gabeln 20 eingelegt werden.

Bei beiden Varianten sind sämtliche gabelförmigen Halterungen 20 auf einer gemeinsamen Geraden angeordnet, wenn die gestreckte Einzelleitung 10 darin aufgenommen wird.

Wie in 4 dargestellt ist, werden die gabelförmigen Halterungen 20 linear in Verschieberichtung V, V‘ parallel zueinander verschoben. Die gabelförmigen Halterungen 20 können werden entsprechend einer vorbestimmten Topologie verfahren. Dadurch wird die Einzelleitung 10 in eine Montagestruktur umgeformt.

Zusätzlich zu einer linearen Verschiebung werden insbesondere die beiden äußeren Gabeln 20 auch in Längsrichtung aufeinander zu verfahren, um dem Umstand Rechnung zu tragen, dass sich die Einzelleitung 10 aufgrund der Umformung in Längsrichtung verkürzt.

Ist die Einzelleitung 10 umgeformt, wird diese an ein beispielhaft in 5 gezeigtes Baubrett 22 übergeben. Das Baubrett 22 weist dabei entsprechend angeordnete, gabelförmige Baubretthalterungen 24 auf.

Nun wird dieses Verfahren mit einer weiteren Einzelleitung 10‘ wiederholt. Die Einzelleitung 10‘ kann dabei eine andere Montagestruktur als die Einzelleitung 10 aufweisen, d.h. die Halterungen 20 werden anders verfahren. Auch können andere Halterungen 20 eingefahren bzw. andere Halterungen 20 aus der Verlegeebene abgesenkt werden.

Die entsprechend umgeformte Einzelleitung 10‘ wird, wie in 6 dargestellt, auf dasselbe Baubrett 22 wie die Einzelleitung 10 eingelegt.

Dieses Verfahren wird so lange wiederholt, bis ein fertiger Kabelbaum auf dem Baubrett 22 entstanden ist. Die Einzelleitungen 10, 10‘ werden schließlich fixiert, z.B. mittels eines Klebebands, und vom Baubrett 22 abgenommen. Der Kabelbaum kann in dieser Form verpackt oder unmittelbar in einem Fahrzeug verbaut werden.

Das Abnehmen des Kabelbaums kann manuell oder automatisiert, z.B. mittels der Robotereinheit 14, erfolgen.

Bezugszeichenliste

10, 10‘
Einzelleitung
12, 12‘
Kontakt
14
Robotereinheit
16, 16‘
Greifer
18
Schiene
20
Halterung, Gabel
22
Baubrett
24
Baubretthalterung
S, S‘
Streckrichtung
V, V‘
Verschieberichtung