Title:
Vorrichtung und Verfahren zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen
Kind Code:
A1


Abstract:

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen an ihrem abisolierten Ende umfasst eine Aufnahmevorrichtung, eine Schweißeinrichtung und eine Steuereinrichtung. Die Aufnahmevorrichtung ist mit zumindest einer Aufnahmekammer für die Leitungen ausgestattet, wobei die Leitungen mittels eines Greifers und durch die Steuereinrichtung gesteuert in diese Aufnahmekammer eingelegt werden. Die Schweißeinrichtung enthält eine Öffnung zwischen Schweißbacken und ist in unmittelbarer Nähe in einer Einlegerichtung hinter der Aufnahmevorrichtung positionierbar. D.h. während die Aufnahmevorrichtung noch die Leitungen hält, nimmt die Schweißeinrichtung ein Verschweißen der abisolierten Enden der Leitungen untereinander vor. Die Steuereinrichtung steuert dazu die Schweißeinrichtung derart, dass deren Schweißbacken um die abisolierte Enden der Leitungen positioniert sind und anschließend geschlossen werden. Damit wird ein Verbinder aus mehreren Leitungen automatisch hergestellt, ohne dass ein Werker manuell eingreifen müsste.




Inventors:
Huber, Simon (84034, Landshut, DE)
Jakob, Günther (94439, Roßbach, DE)
Application Number:
DE102016112120A
Publication Date:
01/04/2018
Filing Date:
07/01/2016
Assignee:
Lisa Dräxlmaier GmbH, 84137 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102016107270A1N/A2017-10-26
DE102013014753A1N/A2015-04-02
DE19706449A1N/A1998-08-20
DE2649534C2N/A1982-10-07



Claims:
1. Vorrichtung zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen (4) an ihrem abisolierten Ende (4'), mit
• einer Aufnahmevorrichtung (2) mit zumindest einer Aufnahmekammer (21, 22, 23) für die Leitungen (4),
• einer Schweißeinrichtung (100) mit einer Öffnung (101) zwischen Schweißbacken (5), die in unmittelbarer Nähe in einer Einlegerichtung (E) positionierbar ist,
• einer Steuereinrichtung (50) zur Steuerung eines Greifers (3), der die Leitungen (4) in die Aufnahmekammer (21) bzw. die Aufnahmekammern (21, 22, 23) der Aufnahmevorrichtung (2) einführt und zur Steuerung der Schweißeinrichtung (100), deren Schweißbacken (5) um die abisolierte Enden (4') der Leitungen (4) positioniert sind und anschließend geschlossen werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Aufnahmekammer (21, 22, 23) eine Klemmvorrichtung (15) bezüglich einer Isolierung (6) der Leitungen (4) aufweist und die Leitungen (4) an ihrem abisolierten Ende (4') kontaktteillos sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einer Palette (11), wobei die Aufnahmevorrichtung (2) auf der Palette (11) zusammen mit zumindest einer Haltevorrichtung (1) für einen Stecker (13) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Steuereinrichtung (50) eine Bewegung der Palette (11) von einer Bestück-(A) in eine Entnahmeposition (B) steuert, wobei in der Bestückposition (A) die Leitungen (4) in die Aufnahmevorrichtung (2) eingelegt werden und in der Entnahmeposition (B) das Verschweißen der Leitungen (4) stattfindet.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der mehrere Aufnahmevorrichtungen (2) auf einer gemeinsamen Palette (11) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der eine Schweißeinrichtung (100) mehrere Aufnahmevorrichtungen (2) zum Verschweißen der Leitungen (4) anfährt, und die Aufnahmevorrichtungen (2)
• rückseitig nicht von der Palette (11) abgedeckt sind, und/oder
• am Rand der Palette (11) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (50) den Greifer (3) derart steuert, dass beim Einlegen der Leitungen (4) in die Aufnahmekammer (21) bzw. die Aufnahmekammern (21, 22, 23) gleichzeitig die abisolierten Enden (4') der Leitungen (4) zwischen den in einer Einlegerichtung (E) dahinterliegenden Schweißbacken (5), insbesondere einer ortsfest angeordneten Schweißeinrichtung (100), abgelegt werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung (50) eine Bewegung der Schweißeinrichtung (100) derart steuert, dass bei Einlegen eines Bündels einzelner Leitungen (4) die Schweißeinrichtung (100) in eine Schweißposition (S) verfahren wird, die sich in einer Einlegerichtung (E) hinter der Aufnahmevorrichtung (2) befindet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bewegung der Schweißeinrichtung (100) auf einer Achse (X) erfolgt und bei Erreichen der Schweißposition (S) die Aufnahmevorrichtung (2) oder die Schweißeinrichtung (100) eine Drehbewegung zum Einführen des Bündels einzelner Leitungen (3) in die Schweißeinrichtung (100) ausführt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Drehbewegung um ca. 90° erfolgt und nach der Drehung die Ausrichtung der abisolierten Enden (4') der Leitungen (4) senkrecht zur Einlegerichtung (E) ausgerichtet sind bzw. vor der Drehbewegung die Schweißeinrichtung (100) senkrecht zur Einlegerichtung (E) ausgerichtet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei der die Aufnahmevorrichtung (2) in einer Anfangs-(A) und Endposition (B) der Drehbewegung mittels einer Fixiervorrichtung (102) arretiert wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei der die Drehbewegung der Aufnahmevorrichtung (2) durch die Steuereinrichtung (50) oder durch die Schweißeinrichtung (100) gesteuert wird, wobei bevorzugt die Aufnahmevorrichtung (2) gegenüber einer Palette (11) mittels einer Feder (103) vorgespannt ist, die zumindest einen Teil der Drehbewegung unterstützt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bewegung der Schweißeinrichtung (100) auf zwei Achsen (X, Y) erfolgt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei der die Schweißeinrichtung (100) von einer Ruhe-(R) in eine Schweißposition (S) verfahren wird.

15. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Öffnung (101) zwischen den Schweißbacken (5) der Schweißeinrichtung (100) seitlich, insbesondere von oben, frei zugänglich ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Steuereinrichtung (50) die Aufnahmevorrichtung (2) derart steuert, dass diese erst geöffnet wird, wenn der Schweißvorgang zumindest begonnen hat, insbesondere wenn der Schweißvorgang beendet ist und die Schweißbacken (5) geöffnet wurden.

17. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Schweißeinrichtung (100) ein Ultraschall-Schweißgerät ist.

18. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der Separierungseinrichtungen (30) innerhalb der Aufnahmevorrichtung (2), die die Aufnahmekammern (21, 22, 23) trennen, derart beweglich angeordnet ist, dass die Aufnahmekammern (21, 22, 23) in einer ersten Position einen gemeinsamen Aufnahmeraum (31) bilden und in einer zweiten Position voneinander getrennt sind.

19. Verfahren zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen (4) mit einem abisolierten Ende (4'), mit den folgenden, durch eine Steuereinrichtung (50) gesteuerten Schritten:
• Bewegen einer Menge von kontaktteillosen Leitungen (4) mittels eines Greifers (3) in zumindest eine Aufnahmekammer (21, 22, 23) einer Aufnahmevorrichtung (2),
• Anordnen von Schweißbacken (5) einer Schweißeinrichtung (100), die in unmittelbarer Nähe in Einlegerichtung (R) hinter der Aufnahmevorrichtung (2) um die abisolierte Enden (4') der Leitungen (4) positionierbar ist, und
• Schließen der Schweißbacken (5) zum Verschweißen der abisolierten Enden (4') der Leitungen (4).

Description:
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen eines Kabelbaums mit einer Vielzahl von isolierten Leitungen, wobei die Leitungen am zu bündelnden Ende kein Kontaktteil aufweisen und abisoliert sind. Der Kabelbaum ist für ein Fahrzeug vorgesehen und kann weitere Leitungen enthalten, die mit Steckern und Verbindern verbunden werden.

Stand der Technik

In modernen Kraftfahrzeugen, aber auch anderen Bereichen in denen Leitungssätze verwendet werden, wird eine Vielzahl von Leitungen benötigt, um die einzelnen Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen und einen Datenaustausch zwischen Komponenten zu ermöglichen. Die Fertigung von Kabelbäumen aus mehreren Leitungen soll umfassender automatisiert werden.

Ein Schritt zur Automatisierung der Fertigung ist das greifergeführte Einführen von Leitungen mit Kontaktteilen in einen Stecker. Hierzu kann ein Bestückungsvollautomat, beispielsweise die Zeta 656 der Firma Komax oder ähnliche Automaten, benutzt werden. Der Umfang der automatisierten Fertigung durch den Bestückungsvollautomat beinhaltet aktuell unter anderem Leitungen automatisch zu schneiden, abzuisolieren (auch Teilabzug möglich) und Einzeladerdichtungen aufzubringen. Weiterhin ist es am Bestückungsvollautomat möglich, dass ein Greifer mit Kontaktteilen und evtl. Einzeladerdichtung versehene Leitungen in Stecker einführt, die auf einer Palette in Haltevorrichtungen vorgehalten werden. Außerdem ist dazu aus der DE 10 2013 014 753 A1 bekannt, dass die Sekundärverriegelung der Stecker nach erfolgter Bestückung durch eine Einschiebeeinrichtung eingeschoben wird und deren korrekter Sitz automatisiert abgefragt wird.

Der Bestückungsvollautomat kann Leitungen in Kammern stecken. Diese Leitungen werden zuvor mit Kontaktteilen und evtl. Einzeladerdichtung versehen oder sind durch Vorbehandlung für ein kontaktteilloses Stecksystem geeignet.

Eine Kammer ist meist Teil eines Gehäuses und entspricht einem vordefinierten Raum, der Kontaktteil und evtl. Einzeladerdichtung und Leitung aufnimmt und festhält.

Neben Steckern kommen in Leitungssätzen auch Verbinder zum Einsatz, um zwei oder mehrere Leitungen miteinander zu verbinden.

Ein Verbinder ist eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Leitungen, mit dem Ziel, ein Potential auf mehrere Leitungen zu verteilen. Ein Verbinder wird nicht in eine Kammer gesteckt, abgesehen von Schneidklemm- oder Steckverbinder, die wie Gehäuse mit Kammern verarbeitet werden, aber mit einem erheblichen Materialmehraufwand verbunden sind. Kammerlose Verbinder sind üblicherweise Schweiß-, Crimp- oder Rohrverbinder, wobei Schweißverbinder aufgrund des geringen Materialbedarfs und der Überwachungsfähigkeit vorteilhaft sind.

Für Schweißverbinder (aber auch andere Verbindertypen) müssen aktuell Leitungen mit der Hand gesammelt und manuell den entsprechenden Betriebsmitteln zum Verschweißen zugeführt werden. Die DE 10 2016 107 270 zeigt eine Vorrichtung, wie die einzelnen Leitungen zu einem Bündel zusammengefasst werden können, jedoch bleibt offen, wie das Verschweißen der abisolierten Enden der Leitungen des Bündels erfolgen kann.

Beschreibung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung ist somit, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, bei denen die Fertigung von sogenannten Verbindern weiter vereinfacht und automatisiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen an ihrem abisolierten Ende umfasst eine Aufnahmevorrichtung, eine Schweißeinrichtung und eine Steuereinrichtung.

Die Aufnahmevorrichtung ist mit zumindest einer Aufnahmekammer für die Leitungen ausgestattet, wobei die Leitungen mittels eines Greifers und durch die Steuereinrichtung gesteuert in diese Aufnahmekammer eingelegt werden.

Die Schweißeinrichtung enthält eine Öffnung zwischen Schweißbacken und ist in unmittelbarer Nähe, insbesondere in Einlegerichtung hinter, der Aufnahmevorrichtung positionierbar. D.h. während die Aufnahmevorrichtung noch die Leitungen hält, nimmt die Schweißeinrichtung ein Verschweißen der abisolierten Enden der Leitungen untereinander vor. Die Steuereinrichtung steuert dazu die Schweißeinrichtung derart, dass deren Schweißbacken um die abisolierten Enden der Leitungen positioniert sind und anschließend geschlossen werden. Damit wird ein Verbinder aus mehreren Leitungen automatisch hergestellt, ohne dass ein Werker manuell eingreifen müsste.

Gegenüber bisherigen Lösungen wird der Grad der Automatisierung der Kabelbaumfertigung erhöht und auch der Umfang der Leitungssätze, der wirtschaftlich sinnvoll automatisierbar ist, wird deutlich erhöht. Bis zu 50 % der Leitungen eines Fahrzeugs haben auf mindestens einem Leitungsende einen Verbinder.

Die automatisierte Verbinderfertigung führt zur Einsparung von Produktionsminuten und somit zu einer Kostenreduzierung. Die Einsparung ist höher als beim automatisierten Bestücken von Steckern. Im Praxistest hat sich gezeigt, dass gegenüber manueller Verbinderfertigung ca. die Hälfte der Fertigungszeit eingespart werden kann.

Die automatisierte Verbinderfertigung führt zu konstanter und vor allem höherer Qualität. Keine Verunreinigung der Litzen durch Berühren mit der Hand (Fett) keine Besenbildung der abisolierten Enden der Leitungen vor dem Schweißen. Auch sind keine unterschiedlich weit eingeschobenen Leitungen in die Schweißanlage beobachtet worden.

Schweissverbindungen, wie durch Ultraschall- oder Widerstandsschweissen, haben sich im Automobilbau als besonders robust herausgestellt. Alternativ zu einer Schweisseinrichtung kann jedoch auch eine Crimp- oder Quetscheinrichtung zur Herstellung des Verbinders benutzt werden, dabei wird ein Crimp oder eine Röhre (diese meist umschließend) zusammen mit den abisolierten Enden der Leitungen verpresst und eine Kontakt zwischen den Leitungen hergestellt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Aufnahmekammer eine Klemmvorrichtung bezüglich einer Isolierung der Leitungen auf. D.h. die Leitungen halten in der Aufnahmekammer ohne Kontaktteil. Die DE 10 2016 107 270 zeigt verschiedene Varianten, wie die Klemmvorrichtung eingerichtet sein kann. Diese Klemmvorrichtung zusammen mit dem Eigengewicht der Leitungen erlaubt ein sicheres Halten der Leitungen in der Aufnahmevorrichtung bis der Schweißvorgang einsetzt.

Weiterhin ist es vorteilhaft eine Palette vorzusehen, auf der die Aufnahmevorrichtung zusammen mit zumindest einer Haltevorrichtung für einen Stecker angeordnet ist. Damit kann der Greifer zum Bestücken der Stecker mit Leitungen, die ein Kontaktteil enthalten, und zum Bestücken der Aufnahmevorrichtungen mit kontakteillosen Leitungen benutzt werden. Damit können, wenn beide Enden einer Leitung nacheinander verarbeitet werden, beliebige Kombinationen von Stecker- und Verbinderabschlüssen gefertigt werden.

Vorteilhafterweise steuert die Steuereinrichtung eine Bewegung der Palette von einer Bestück- in eine Entnahmeposition, wobei in der Bestückposition die Leitungen in die Aufnahmevorrichtung eingelegt werden und in der Entnahmeposition das Verschweißen der Leitungen durchgeführt wird. Damit ist es möglich, die Bestückfähigkeiten der Vorrichtung ohne große Standzeiten zu nutzen, denn wenn eine fertig bestückte Palette in die Entnahmeposition fährt, kann eine weitere unbestückte Palette in die Bestückposition gefahren und bearbeitet werden. D.h. mindestens zwei Paletten sind gleichzeitig in Benutzung. Die Effizienz der Vorrichtung wird weiter gesteigert, wenn mehrere Aufnahmevorrichtungen auf einer gemeinsamen Palette angeordnet sind, also der Wechsel von Bestück- zu Entnahmeposition erst erfolgen muss, wenn mehrere Aufnahmevorrichtungen bestückt, also mehrere Verbinder vorbereitet wurden.

Beim Verschweißen sollen eine schnelle Bearbeitungszeit mit einem begrenzten notwendigen Investitionsvolumen in Eintracht gebracht werden. So ist es vorteilhaft, wenn eine Schweißeinrichtung mehrere Aufnahmevorrichtungen zum Verschweißen der Leitungen nacheinander anfährt, während sich die Aufnahmeeinrichtung in der Entnahmeposition befindet. Dazu hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Aufnahmevorrichtungen rückseitig nicht von der Palette abgedeckt sind und/oder am Rand der Palette angeordnet sind. Dies erlaubt einen leichteren Zugang der Schweißeinrichtung, sei sie beweglich oder fest positioniert, zu der Aufnahmevorrichtung und den darin eingelegten Leitungen, besonders den abisolierten und miteinander zu verschweißenden Enden.

Ist beispielsweise die Schweißeinrichtung zumindest für eine Aufnahmeeinrichtung so positioniert, dass die Steuereinrichtung den Greifer derart steuert, dass beim Einlegen der Leitungen die Aufnahmekammer bzw. die Aufnahmekammern gleichzeitig die abisolierten Enden der Leitungen zwischen den in einer Einlegerichtung dahinterliegenden Schweißbacken zu liegen kommen, dann kann unmittelbar nach dem Einlegen der letzten Leitung mit dem Verschweißen begonnen werden. Diese Lösungsvariante (erste Variante, 11) ist insbesondere für ortsfest angeordnete Schweißeinrichtungen geeignet. Die Schweißeinrichtung muss nicht zwischen unterschiedlichen Aufnahmeeinrichtungen bewegt werden.

Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung auch eine Bewegung der Schweißeinrichtung derart steuern, dass beim Einlegen eines Bündels einzelner Leitungen (dies kann vor, während oder nach dem Einlegen sein) die Schweißeinrichtung in eine Schweißposition verfahren wird, die sich in einer Einlegerichtung hinter der Aufnahmevorrichtung befindet. Dies eröffnet die Möglichkeit, eine Schweißeinrichtung für mehrere Aufnahmeeinrichtungen gleichzeitig zu nutzen.

Nach einer Variante (zweite Variante, 12a u. 12b) erfolgt die Bewegung der Schweißeinrichtung auf einer Achse. Bei Erreichen der Schweißposition führt entweder die Aufnahmevorrichtung oder die Schweißeinrichtung eine Drehbewegung zum Einführen des Bündels einzelner Leitungen in die Schweißeinrichtung aus. Die einfache Linearbewegung der Schweißeinrichtung zusammen mit der Drehbewegung reicht aus, um in einer Reihe, z.B. am Rand der Palette, angeordnete Aufnahmevorrichtungen gemeinsam zu bedienen. Vorteilhafterweise erfolgt die Drehbewegung um ca. 90°, so dass nach der Drehung die Ausrichtung der abisolierten Enden der Leitungen senkrecht zur Einlegerichtung ausgerichtet sind bzw. vor der Drehbewegung die Schweißeinrichtung senkrecht zu Einlegerichtung ausgerichtet ist.

Für ein sicheres Schweißen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Aufnahmevorrichtung bzw. die Schweißeinrichtung in einer Anfangs- und Endposition der Drehbewegung mittels einer Fixiervorrichtung arretiert wird. Es kommt also nicht zur ungewollten Winkelabweichung, wodurch ein definierter Bestückungsprozess garantiert werden kann, und die abisolierten Enden der Leitungen sind immer senkrecht zwischen den Schweißbacken ausgerichtet. Eine weitere Vereinfachung der Bedienung wird erzielt, wenn die Drehbewegung der Aufnahmevorrichtung durch die Steuereinrichtung oder durch die Schweißeinrichtung gesteuert wird und die Aufnahmevorrichtung gegenüber einer Palette mittels einer Feder vorgespannt ist, die zumindest einen Teil der Drehbewegung unterstützt.

Auf die Drehbewegung kann verzichtet werden, wenn die Bewegung der Schweißeinrichtung auf zwei Achsen erfolgt (dritte Variante, 13) und das Schweißgerät von hinten, durch eine Freistellung an der Palette, an die Leitungen herangeführt werden kann. Eine einzelne Schweißeinrichtung kann damit in X- und Y-Richtung mehrere Aufnahmevorrichtungen nacheinander anfahren und die Leitungsenden des Bündels miteinander verschweißen.

Wird wie zuvor geschildet eine Palette zwischen mehreren Positionen bewegt, so ist es auch vorteilhaft, die Schweißeinrichtung von einer Ruhe- in eine Schweißposition zu verfahren, um während der Bewegung der Palette nicht im Weg zu sein.

Für ein einfaches Positionieren der Leitungsenden in der Schweißeinrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung zwischen den Schweißbacken der Schweißeinrichtung seitlich, insbesondere von oben, frei zugänglich ist. Damit ist es nicht notwendig, dass die Schweißeinrichtung auch in der Z-Achse beweglich sein muss.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, dass die Steuereinrichtung die Aufnahmevorrichtung derart steuert, dass diese erst geöffnet wird, wenn der Schweißvorgang zumindest begonnen hat, insbesondere wenn der Schweißvorgang beendet ist und die Schweißbacken geöffnet wurden. Die Aufnahmevorrichtung hält damit die Leitungen zumindest so lange, bis die Schweißbacken der Schweißeinrichtung einen festen Halt um die Leitungsenden haben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wurde sehr erfolgreich mit einer Schweißeinrichtung getestet, die ein Ultraschall-Schweißgerät ist. Die Aufnahmeeinrichtung, die sich damit besonders bewährt hat, sieht eine Separierungseinrichtung vor, die die Aufnahmekammern voneinander trennt und beweglich angeordnet ist. Die Aufnahmekammern bilden in einer ersten Position einen gemeinsamen Aufnahmeraum – benötigt zum späteren Entnehmen der Leitungen – und in einer zweiten Position voneinander getrennt sind – zum Einlegen und Halten der Leitungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verschweißen eines Bündels einzelner Leitungen mit einem abisolierten Ende sieht zumindest die folgenden Schritte vor. Eine Steuereinrichtung steuert das Bewegen einer Menge von kontaktteillosen Leitungen mittels eines Greifers in zumindest eine Aufnahmekammer einer Aufnahmevorrichtung. Darauf erfolgt ein Anordnen von Schweißbacken einer Schweißeinrichtung, die in unmittelbarer Nähe der Aufnahmevorrichtung positionierbar ist, um die abisolierte Enden der Leitungen zu verschweißen. Letztlich werden die Schweißbacken zum Verschweißen der abisolierten Enden der Leitungen geschlossen, die Leitungen verschweißt und erst zum Entnehmen einen nun fertiggestellten Verbinders wieder geöffnet.

Kurze Figurenbeschreibung

1 zeigt eine Palette mit Haltevorrichtungen für Stecker,

2 zeigt eine Palette mit bestückten Steckern,

3 zeigt einen Greifer beim Einführen einer Leitung in einen Stecker,

4 zeigt eine Leitung mit abisoliertem Ende,

5 zeigt einen verschweißten Verbinder,

6 zeigt einen Bestückungsautomat mit angedeuteter Bestück- und Entnahmeposition,

7, 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Aufnahmevorrichtung,

9 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer weiteren Aufnahmevorrichtung,

10 zeigt eine Schweißeinrichtung,

11 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung (erste Variante),

12a, 12b zeigen eine erfindungsgemäße Vorrichtung (zweite Variante), und

13 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung (dritte Variante).

Moderne Bestückungsvollautomaten können die Leitungen auf die geforderte Länge zuschneiden, die Leitungen an den Enden auf die geforderte Länge abisolieren und dabei die Isolierung der Leitung auch nur teilweise abziehen und letztlich die Leitungsenden dann auch mit Kontaktteilen und Einzeladerdichtung versehen. Dies kann auf beiden Enden einer Leitung unterschiedlich erfolgen.

In 1 ist eine Palette 11 nach dem Stand der Technik gezeigt, die in einen Bestückungsvollautomat integriert werden kann. Auf der Palette 11 sind Haltevorrichtungen 1 für Stecker 13 befestigt. Damit kann der Bestückungsvollautomat die zuvor bearbeiteten Leitungen direkt in die Stecker 13 einführen. Die Haltevorrichtungen 1 befinden sich auf einer Ebene 12, die parallel zur Palette 11 angeordnet ist.

In 2 ist die Palette 11 nach dem Einführen der Leitungen 4 gezeigt. Durch ihr Eigengewicht hängen die Leitungen 4 nach unten. Aus 3 ist dann ersichtlich, wie eine einzelne Leitung 4 mittels eines Greifers 3, der auch zur erfindungsgemäßen Vorrichtung zählt, in den Stecker 13 eingeführt wird. Der Greifer 3 wird von der Steuereinrichtung 50 gesteuert. Die Steuereinrichtung 50 steuert die Bewegung des Greifers 3 von der Aufnahme der Leitung 4 nach den vorangegangenen Arbeitsschritten z.B. des Zuschneidens und Abisolierens bis zur genauen Positionierung vor dem Stecker 13 bzw. einer später gezeigten Aufnahmekammer 21, 22, 23 einer Aufnahmevorrichtung 2 und dem Einführen in diese.

Damit die Leitung 4 im Stecker fest sitzt und auch später mit einem (nicht gezeigten) Gegenstecker elektrisch kontaktiert werden kann, enthält eine solche Leitung 4 ein Kontaktteil 10, das am Ende der Leitung 4 befestigt ist. Dieses Kontaktteil 10 federt und verklemmt die Leitung 4 innerhalb einer Kontaktkammer des Steckers 13.

Leitungen 4, die nicht mit einem Stecker 13 verbunden werden sollen, erhalten kein Kontaktteil 10, sondern werden über Verbinder zusammengefasst. Solche Leitungen 4 werden entsprechend 4 abisoliert, so wird ein Ende 9 der Leitung 4 von der Isolierung 6 befreit. Diese Leitungen 4 sind kontaktteillos und werden so mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiterverarbeitet, bis ein Verbinder nach 5 entsteht, bei dem die abisolierten Enden 4' der Leitungen 4 miteinander verschweißt sind und damit im elektrischen Betrieb das gleiche Potential haben. Nicht gezeigt ist, dass die abisolierten Enden 4' der Leitungen 4 mit einer Isolationskappe, zum Beispiel einem Schrumpfschlauch, versehen werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Teil eines Bestückungsvollautomaten, wobei für die weitere Erläuterung der Erfindung zwei Positionen A, B von besonderer Bedeutung sind. Eine zuvor erläuterte Palette 11 kann von einer Bestückposition A, in der die Leitungen 4 in die Stecker 13 bzw. die Aufnahmevorrichtung 2 eingelegt werden, in eine Entnahmeposition B verfahren werden. In der Entnahmeposition werden die Stecker 13 aus den Haltevorrichtungen 1 entnommen, ggf. vorher verriegelt, und die Verschweißung der Leitungen 4 in den Aufnahmevorrichtungen 2 durchgeführt. All dies gesteuert durch die Steuereinrichtung 50. In der Regel befindet sich eine Palette 11 in der Bestückposition A, währenddessen eine weitere Palette 11 sich in der Entnahmeposition B befindet. So kann das Bestücken und das Entnehmen/Verschweißen, jedoch Leitungen auf unterschiedlichen Paletten, parallel erfolgen.

Eine Variante der Aufnahmevorrichtung 2 ist in 7 gezeigt. Die Ausführungsform nach 7 zeigt beispielhaft sechs Aufnahmekammern 21, 22, 23 innerhalb von zwei Schlitzen, die jeweils einen gemeinsamen Aufnahmeraum 31 bilden. Innerhalb eines gemeinsamen Aufnahmeraums 31 sind die Aufnahmekammern 21, 22, 23 durch eine Separierungseinrichtung 30 getrennt. Die Separierungseinrichtung 30 umfasst auch ein Handstück 33 mittels dessen die Separierungseinrichtung 30 zwischen einer ersten und zweiten Position bewegt werden kann. Das Handstück 33 kann durch die Steuereinrichtung 50 gesteuert bewegt werden.

In 7 ist die Separierungseinrichtung 30 in der zweiten Position dargestellt, in der sie die Aufnahmekammern 21, 22, 23 trennt. Wird die Separierungseinrichtung 30 bis zu einem Anschlag 34 nach oben bewegt (bis zur ersten Position), dann wird die Trennung der Aufnahmekammern 21, 22, 23 aufgehoben und zwei gemeinsame Aufnahmeräume 31 entstehen. In der zweiten Position werden die Leitungen 4 in die Aufnahmekammern 21, 22, 23 eingeführt und in der ersten Position werden die Leitungen aus der Aufnahmevorrichtung 2 für ein späteres Verschweißen zu einem Verbinder oder nach einem anschließend durchgeführten Verschweißen gemeinsam zur Seite entnommen – wie später gezeigt.

Innerhalb der Aufnahmekammern 21, 22, 23 ist optional nach 8 eine Klemmfeder 32 angeordnet, die dafür sorgt, dass die Leitung 4 mit ihrer Isolierung 6 an der Klemmfeder 32 reibt und nach dem Einführen in die jeweilige Aufnahmekammer 21, 22, 23 nicht von allein wieder herausfällt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass auf die Klemmfeder 32 verzichtet werden kann, da das Eigengewicht der Leitungen 4 ausreicht, diese in den Aufnahmekammern 21, 22, 23 so zu verkanten, dass sie die Erschütterung der Bewegung der Palette 11 aushalten. Die Klemmvorrichtung wird dadurch gebildet, dass die Aufnahmekammern nur wenig größer als die Querschnitte der Leitungen 4 sind, so dass die Leitungen 4 in den Aufnahmekammern durch ihr Eigengewicht, das die Leitungen 4 nach unten zieht, leicht schräg in den Aufnahmekammern hängen und sich so verkanten.

Ein Ausführungsbeispiel für die Aufnahmevorrichtung 2 nach der weiteren Variante ist in 9 gezeigt. In der Aufnahmevorrichtung 2 ist ein gemeinsamer Aufnahmeraum 31 für eine Mehrzahl von Leitungen 4 vorgesehen. Innerhalb des gemeinsamen Aufnahmeraums 31 sind Federelemente 40 angeordnet, die die Klemmvorrichtung 15 bilden. Die Federelemente sind beidseitig an Wänden, die den gemeinsamen Aufnahmeraum 31 begrenzen, der Aufnahmevorrichtung 2 angeordnet. Somit verbleibt nur ein schmaler Spalt, in den von oben die Leitungen 4 nacheinander durch den Greifer 3 eingeführt werden. Die Kraft der Federelemente 40 muss beim Einführen der Leitungen 4 leicht überstiegen werden. Diese Kraft hindert die Leitungen 4 nach dem Einführen und Loslassen durch den Greifer 3 sich aus der Aufnahmekammer 21 wieder selbst zu lösen. In 9 werden die Federelemente 40 aus zwei beidseitig angeordneten Körpern, die federnd an den Wänden des gemeinsamen Aufnahmeraums 31 gelagert sind, gebildet.

10 zeigt eine Schweißeinrichtung 100, z.B. ein Ultraschall-Schweißgerät, die unmittelbar hinter der Aufnahmevorrichtung 2 positioniert ist. Aus der Sicht einer Einlegerichtung E, aus der die Leitungen 4 in die Aufnahmevorrichtung 2 eingelegt werden, bedeutet hinter, dass die abisolierten Enden 4' der Leitungen 4 in eine Öffnung 101 zwischen Schweißbacken 5 der Schweißeinrichtung 100 zeigen. D.h. die abisolierten Enden 4' sind bereits so ausgerichtet, dass sie nach dem Einlegen so auch ohne ein vorheriges Herausnehmen aus der Aufnahmevorrichtung 2 miteinander verschweißt werden können. Die in 11 gezeigte Schweißeinrichtung 100 befindet sich bereits in der Schweißposition S, d.h. entweder ist die Schweißvorrichtung 100 ortsfest hinter der Palette 11 positioniert, so dass beim Einlegen der Leitungen 4 schon in der zuvor geschilderten Bestückposition A auch das Verschweißen stattfindet (d.h. die Leitungen so weit eingeschoben werden, dass sie durch die Haltevorrichtung hindurch auch schon in die Schweißeinrichtung hineinreichen) oder sie ist ortsfest bezüglich der Entnahmeposition B, so dass erst dort verschweißt wird. Damit die Schweißeinrichtung die Leitungen erreichen kann, ist die Palette 11 auf der Rückseite der Aufnahmevorrichtungen 2 entfernt bzw. sind die Aufnahmevorrichtungen 2 am Rand der Palette angeordnet und rückseitig nicht mehr von der Palette 11 abgedeckt.

Die Positionierung der Schweißeinrichtung 100, das Schließen und Öffnen der Schweißbacken 5, welches letztlich das Verschweißen der einlegten Leitungsenden 4' auslöst, das Öffnen der Separierungseinrichtung 30, die Bewegung des Greifers 3 und die Öffnung der Aufnahmevorrichtung 2 werden durch die Steuereinrichtung 50 gesteuert.

Eine zweite Variante der Vorrichtung ist in 12a und 12b gezeigt. 12a zeigt die Aufnahmevorrichtung 2 in einer Position parallel zur dahinterliegenden Palette 11. In dieser Position ist die Aufnahmevorrichtung 2 durch eine Fixiervorrichtung 102 arretiert, solang die Leitungen 3 eingelegt werden. Eine Feder 103 ist in dieser Position entspannt. Sobald die Schweisseinrichtung 100 oder ein Auslöser 104 auf einen Taster 105 drückt, wird eine 90°-Drehung ausgelöst, die Feder 103 vorgespannt (um die Aufnahmevorrichtung 2 später in die Ausgangslage zurückzudrehen).Die Aufnahmevorrichtung 2 befindet sich nun entsprechend 12b senkrecht zur Palette 11 und die abisolierten Enden 4' der eingelegten Leitungen 4 ragen zwischen die Schweißbacken 5 der Schweißeinrichtung 100 in Schweißposition S. In dieser Position verriegelt die Fixiervorrichtung 102 bzw. der Auslöser 104 blockiert die Rückbewegung. Sobald der Auslöser 104 sich in seine Ausgangslage zurückbewegt, wird die diese Blockierung aufgehoben, die Feder 103 entspannt sich und die Aufnahmevorrichtung 2 dreht sich um 90° in die Ausgangslage parallel zur Palette 11 zurück.

Nach dieser Variante muss die Schweißeinrichtung 100 nun auf einer Achse X bewegt werden, wenn sie beispielsweise zwischen unterschiedlichen, auf der gleichen Palette 11 angeordneten Aufnahmevorrichtungen 2 verfährt, um die jeweils eingelegten Leitungen 4 zu einem Verbinder zu verschweißen.

Wird die Schweißeinrichtung 100 in die in 12b gezeigte Schweißposition S verfahren, dann löst sie über einen Auslöser 104, z.B. einen Hebelarm das Entriegeln der Fixiervorrichtung 102 aus und lässt die zuvor diskutierte Feder 103 die 90°-Drehung ausführen.

Als dritte Variante für die Anordnung und Bewegung der Schweißeinrichtung 100 ist in 13 eine Vorrichtung gezeigt, bei der die Schweißeinrichtung 100 in X- und Y-Richtung verfahrbar ist. D.h. die Schweißeinrichtung 100 bewegt sich parallel (X) zu einer Seite der Palette 11, an der alle Aufnahmevorrichtungen 2 angeordnet sind und kann dann in Y-Richtung an das Bündel der abisolierten Enden 4' der Leitungen 4 herangefahren werden, so dass die Schweißbacken 5 um die Enden 4' herum gelagert sind. Dazu ist die Öffnung 101 zwischen den Schweißbacken 5 von einer Seite frei zugänglich.

Nachdem alle Verbinder einer Palette 11 verschweißt wurden, kann die Schweißeinrichtung 101 in eine Ruheposition R verfahren werden, bis die nächste Palette 11 heranbewegt wurde.

Bezugszeichenliste

1
Haltevorrichtung
2
Aufnahmevorrichtung
3
Greifer
4
Leitungen
5
Schweißbacken
6
Isolierung
10
Kontaktteil
11
Palette
12
Ebene
13
Stecker
14
Leitungsbündel
15
Klemmvorrichtung
21, 22, 23
Aufnahmekammern
30
Separierungseinrichtung
31
Gemeinsamer Aufnahmeraum
32
Klemmfeder
33
Handstück
34
Anschlag
40
Federelement
50
Steuereinrichtung
100
Schweißeinrichtung
101
Öffnung
102
Fixiervorrichtung
103
Feder
104
Auslöser
105
Taster
A
Bestückposition
B
Entnahmeposition
E
Einlegerichtung
S
Schweißposition
R
Ruheposition
X, Y
Achsen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102013014753 A1 [0003]
  • DE 102016107270 [0008, 0017]