WO2023227289A1 - Automatic wiring device - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02B3/00—Apparatus specially adapted for the manufacture, assembly, or maintenance of boards or switchgear
Definitions
- the invention relates to an automatic wiring device for at least one electrical component, which can be placed on a mounting rail section.
- Electrical components such as terminal blocks, switching or safety devices, power supplies, etc. are generally used in control cabinet construction. d. R. placed on mounting rail sections and then wired together.
- automatic assembly machines are known which remove the required electrical components from magazines and place them on a mounting rail section according to an assembly plan in order to prepare it for installation in a control cabinet.
- Such placement machines are usually very complex, require a large number of settings and are correspondingly expensive.
- a gripped wire section can be aligned so that it can subsequently be accurately inserted into insertion openings of the electrical components for their wiring.
- the wire sections can be provided, for example, by an automatic wire cutting machine.
- the alignment of the protruding wire section provides the conditions for further autonomous and flexible processing of the wire by the robot.
- Any existing processing stations can also be approached and used correctly with the aligned wire section.
- Such a processing station can advantageously be, for example, an automatic stripping machine, an automatic marking machine, an automatic crimping machine or a cable bundler.
- the clamping device has clamping jaws that can be pivoted open or moved apart in order to clamp the wire section.
- the clamping jaws can, for example, be provided with interlocking slats in order to securely grip wire sections.
- the slats can be V-shaped transversely to the direction of the wire in order to bring the wire into a defined position when the clamping jaws are closed.
- the wiring device has a wire sensor with which a bend in the wire section can be detected.
- the wire section gripped by the robot arm can be measured with regard to its orientation and/or protruding length in order to be able to position it as correctly as possible.
- the wire sensor preferably has two optical measuring forks aligned transversely, in particular orthogonally, to one another. A protruding length and bend of the wire section can then be determined without contact by passing through the optical measuring forks in conjunction with a known movement sequence of the robot arm.
- the wiring device is set up to straighten the wire section by the robot arm moving the wire section against the detected bend, while the end region of the wire section is fixed in the clamping device.
- the at least one clamping device has a swivel arm on which the clamping jaws are arranged, the robot arm and the swivel arm being set up to carry out coordinated movements.
- a wire section can not only be effectively straightened, but can also be placed transversely to its alignment, for example in a processing station.
- there are automatic marking machines on the market in which a section of wire to be marked is inserted transversely to the longitudinal direction of the wire into a processing slot in which it is provided with the marking.
- the wiring device has at least one component magazine for holding electrical components that can be grasped by the robot arm and placed on the at least one mounting rail section.
- the component magazine preferably has at least one base with an inclined support onto which a box with the electrical components can be placed.
- the electrical components that are suitable for mounting on mounting rails e.g. terminal blocks
- the box can then simply be inserted into the component magazine after removing a lid or opening a cover to load the component magazine.
- the lower one is then grabbed and pulled out transversely, in particular perpendicular to the stacking direction, forwards and diagonally upwards by the robot arm.
- the inclination of the support then causes the remaining components to slide without being unintentionally pulled out.
- the angular orientation relative to the horizontal is approximately 30-60°, in particular 40-50°. This angular range has proven to be particularly advantageous for safe removal.
- two angle rails are mounted on the support at a variable distance to accommodate the box. This allows boxes of different widths to be accommodated as flexibly as possible, which contain electrical components of different widths.
- an extension base is mounted on the base of the at least one component magazine, which has a further support, which is also oriented obliquely, onto which a further box containing components can be placed.
- the further support can also be provided with angle rails at a variable distance to accommodate the box.
- the expansion base creates an additional removal level and thus increases the capacity of the component magazine with the same elevation dimensions. This concept can be continued by placing a second expansion base on top of the first expansion base, etc.
- component magazine described here in connection with the wiring device can also be used independently of this in other devices in which electrical components, in particular electrical components that can be placed on mounting rails, are kept available for removal.
- the use of the component magazine described is not limited to the wiring device according to the invention.
- the wiring device has at least one magazine for holding various grippers that can be picked up by the robot arm and that are adapted to various of the electrical components.
- at least one of the grippers has at least one plug-in dome, which engages positively and/or frictionally in an opening of the electrical component.
- the opening of the electrical component used for this purpose can be a conductor connection and/or an actuation opening and/or a channel for receiving cross-connectors and/or a receptacle for marker elements and/or a dedicated notch on the top of the electrical component.
- the wiring device has at least one gripper with two gripper halves, between which a cable channel is formed for gripping the wire section.
- the two gripper halves can be moved towards or away from each other by the robot arm. This allows the wire section to be firmly gripped and released, or even loosely gripped, making it possible to move along the wire section. By moving along, the wire section can be processed at both ends by the robot arm.
- Figure 1 shows a spatial overall view of a first exemplary embodiment of a wiring device, designed as an assembly and wiring device
- Figure 2 is a top view of the device according to Figure 1;
- Figure 3a is a spatial view of a section of a robot arm
- Figure 3b shows the gripper from Figure 3a in a detailed view
- Figure 4a is a spatial view of a section of a robot arm
- Figure 4b shows the gripper from Figure 4a in a detailed view
- Figure 5 is a spatial view of a wire sensor of the wiring device of Figures 1 and 2;
- Figure 6 is a spatial view of a clamping device of the wiring device according to Figures 1 and 2;
- Figure 7 shows a spatial overall view of a second exemplary embodiment of a wiring device, designed as an assembly and wiring device;
- Figure 8 is a top view of the device according to Figure 7;
- Figure 9 is a spatial detailed view of a component magazine of the wiring device of Figures 7 and 8;
- Figure 10 shows the component magazine of Figure 9 with inserted boxes with electrical components
- Figure 11 is a spatial view of an automatic marking machine of the wiring device according to Figures 7 and 8;
- Figures 12a, b show a spatial view and a top view of a further clamping device of the wiring device according to Figures 7 and 8;
- Figures 13a, b show a spatial view and a front view of a gripper of the wiring device according to Figures 7 and 8 in an open state;
- Figures 14a, b show a spatial view and a front view of the gripper according to Figures 13a, b in a closed state;
- Figures 15a, b show a spatial view and a side view of a gripper half of the gripper according to Figures 13a, b and 14a, b.
- the wiring device is designed as an assembly and wiring device. It is therefore not only able to wire electrical components, but also assembles them independently on a provided mounting rail section.
- the same reference numerals indicate the same elements. However, for reasons of clarity, not every element in each of the figures is provided with a reference number.
- a robot arm 2 is arranged centrally on the work platform 1 and reaches and operates all of the components of the wiring device described below and arranged around it.
- the robot arm 2 has a plurality of arm elements 21, which are connected to one another in a movable and, in particular, actively rotatable manner via joints 22.
- a gripper receptacle 23 At the free end of the robot arm 2 there is a gripper receptacle 23, into which different grippers 24 can be accommodated independently by the robot arm 2.
- the robot arm 2 is designed as a so-called “co-robot”, i.e. as a robot that can work together with people by having a plurality of force sensors that are constantly evaluated and which detect unplanned forces acting on the robot arm 2. This minimizes the effects of collisions with people or objects and allows the robot arm 2 to work in a work environment together with people without having to be behind protective grilles or similar. must be positioned.
- co-robot i.e. as a robot that can work together with people by having a plurality of force sensors that are constantly evaluated and which detect unplanned forces acting on the robot arm 2. This minimizes the effects of collisions with people or objects and allows the robot arm 2 to work in a work environment together with people without having to be behind protective grilles or similar. must be positioned.
- the sensors in particular the majority of force sensors that the robot arm 2 has, are also used in connection with the activities carried out by it, as will be explained in more detail below.
- a gripper magazine 3 is arranged on the platform 1, which has at least one magazine fork 31, in the present example three magazine forks 31, having. Different grippers 24 can be stored in these magazine forks 31 or different grippers 24 can be picked up by the robot arm 2 from these magazine forks 31.
- FIG. 3a the front section of the robot arm 2 with the gripper holder 23 and an inserted gripper 24 is shown enlarged in more detail.
- the gripper 24 used has gripped a terminal block as an example of an electrical component 52 for further processing.
- the gripper 24 used for this purpose is shown separately in an enlarged isometric view. Specifically, the gripper 24 shown is only a gripper half 241.
- the robot arm 2 usually has options for receiving and, if necessary, moving two such gripper halves 241 in order to be able to implement an active gripping movement.
- the gripper 24 has a plug adapter 242 with which it is inserted into the corresponding gripper receptacle 23 of the robot arm 2.
- a groove 243 is formed in the lower region of the plug-in adapter 242, with which the gripper 24 can be inserted into the magazine fork 31 of the gripper magazine 3.
- two plug-in mandrels 244 are formed on the gripper 24, which engage in openings of the electrical component 52 in a positive and/or frictional manner, so that it can be picked up and further processed.
- the openings mentioned on the electrical component 52 can be made into a housing of the component 52 specifically for this purpose. However, it is possible and advantageous to use openings on the electrical component 52 for this purpose anyway.
- Different grippers 24 are provided for different electrical components 52, which provide their plug-in mandrels 244 suitably dimensioned and positioned.
- FIG 4a shows, in a manner comparable to Figure 3a, the free end of the robot arm 2 with a gripper 24 for a different function, specifically for gripping wires or wire sections.
- this gripper 24 is shown enlarged separately from the robot arm 2.
- the gripper 24 for gripping wire sections comprises two gripper halves 241, each of which is designed with a plug-in adapter 242 and the aforementioned groove 243 for storage in the gripper magazine 3.
- Each gripper half 241 has a gripping jaw 245, on the inside of which (ie the side facing the other of the gripper halves 241) comprises a number of slats 246.
- the slats 246 of the two gripper halves 241 are designed to interlock with each other, so they fit when the gripper is closed 24 into each other, which gives the gripper 24 increased stability in the closed state.
- the slats 246 are provided with V-shaped incisions, which lie one behind the other and form a wire channel 247.
- a wire section is positioned in the wire channel 247, surrounded by the gripping jaws 245 and can protrude from the gripper 24 at both ends.
- the gripping jaws 245 are aligned at an angle to the plug adapter 242 so that a wire protruding through does not hit the robot arm 2.
- the V-shaped incisions in the slats 246, which form the wire channel 247 ensure that the wire is reliably gripped, even if it is not positioned exactly.
- the component magazines 4 each have a base 41 which carries an inclined support 42.
- the support 42 is provided with a border on the sides and its lower end; an upper end is designed without a border.
- a stack of the components 52, usually enclosed in cardboard, is inserted into the supports 42.
- the various electrical components 52 can each be removed from the robot arm 2 by a suitable gripper 24.
- the term “electrical components” also includes those components that are equipped with electronic components, such as power supplies, and also those components that have a purely mechanical function, such as end plates for terminal blocks.
- the components 52 are generally designed to be lined up on a mounting rail section, they are essentially flat and disc-shaped. Of the components 52 stacked in a component magazine 4, the lower one is grabbed and pulled out transversely, in particular perpendicular to the stacking direction, forwards and obliquely upwards by the robot arm 2. The inclination of the support 42 then leads to that the remaining components 52 slide without being unintentionally pulled out.
- the angular orientation relative to the horizontal is approximately 30-60°, in particular 40-50°. This angular range has proven to be particularly advantageous for safe removal.
- a mounting rail receptacle 5 is arranged on the work platform 1, on which at least one mounting rail section 51 that is to be equipped is positioned.
- at least one mounting rail section 51 that is to be equipped is positioned.
- three short mounting rail sections 51 are provided next to each other. These are - also purely by way of example - already provided with various electrical components 52.
- the mounting rail receptacle 5 is constructed in the shape of a desk, with the mounting rail sections 51 being arranged on an inclined surface of the mounting rail receptacle 5 that faces away from the robot arm 2. This leads to an advantageous working angle at which the wiring is carried out by the robot arm 2. Furthermore, the inclination causes already inserted wire sections to bend down to one side in a controlled manner due to gravity, thereby preventing further wiring openings on the electrical components 52 from being covered.
- a wire cutting machine 6 is also arranged on the work platform 1, to which a coil carrier 61 with a coil 62 is assigned. Wire is provided on the coil 62, which is inserted into the wire cutting machine 6 and is output cut to a predeterminable length by the wire cutting machine 6 in the direction of the robot arm 2.
- a wire cutting machine 6 is known from wiring technology and can be used in automated wiring systems as well as in manually wired systems.
- the wire cutting machine 6 is controlled by a higher-level control device, which also controls the robot arm 2, via a communication interface in order to output a cut piece of wire of the required length at a specific time.
- a higher-level control device which also controls the robot arm 2, via a communication interface in order to output a cut piece of wire of the required length at a specific time.
- the robot arm with its gripper 24 is positioned in front of the wire cutting machine 6, so that the piece of wire is inserted from the wire cutting machine into the wire channel 247 and, after being cut by the wire cutting machine 6, can be gripped by the gripper 24 for further processing.
- the robot arm 2 during removal of the wire performs a movement to support the cutting to length.
- the suitable time for the movement can be communicated to the robot arm 2 via the communication interface.
- a movement and/or vibration transmitted from the wire cutting machine 6 to the wire section can be detected and evaluated by force sensors of the robot arm 2 in order to determine a suitable time for the supporting movement of the robot arm 2.
- the electrical components 52 are usually wired with slack wire, which is why the exact alignment of a projection with which the cut piece of wire protrudes forward from the gripper 24 is undetermined.
- a wire sensor 7 is arranged on the work platform 1, which is shown separately in more detail in Figure 5.
- the wire sensor 7 has two optical measuring forks 72, 73 mounted on a base 71.
- the optical measuring forks 72 and 73 are aligned orthogonally to one another.
- Each measuring fork 72, 73 has two fork arms, with an optical emitter, in particular a light-emitting diode, being arranged in one fork arm and an optical receiver, for example a photodiode, in the opposite fork arm.
- an optical emitter in particular a light-emitting diode
- an optical receiver for example a photodiode
- the robot arm 2 After picking up a cut piece of wire, the robot arm 2 moves it to the wire sensor and moves the protrusion of the cut piece of wire one after the other through the optical measuring forks 72 and 73. During the movement, the time at which the light beam is interrupted along the detection lines 74, 75 is recorded and displayed the known position of the robot arm 2 at the moment of interruption determines a bend in the projection of the cut piece of wire.
- the robot arm 2 moves with the cut piece of wire to a clamping device 8, which is also mounted on the work platform 1 and which is shown in detail in FIG is reproduced separately.
- the clamping device 8 has two clamping jaws 82 pivotally mounted on a base 81.
- the robot arm 2 positions a front part of the cut wire section between the swung-open clamping jaws 82, taking into account the previously determined bend in order to position the piece of wire appropriately.
- the two clamping jaws 82 then pivot and clamp the piece of wire in its free end region.
- the clamping jaws 82 are V-shaped and have interlocking slats for stability reasons.
- the robot arm 2 moves and/or pivots the gripper 24 in such a way that the previously determined bend is counteracted.
- An “over-bend” of a certain percentage against the measured bend can be provided, through which the previously measured bend is compensated for as optimally as possible, so that after opening the clamping jaws 82, the cut wire is as straight as possible and in an extension of the wire channel 247 of the gripper 24 survives. It can be provided that the protruding piece of wire is then guided through the wire sensor 7 again in order to detect its current bend and, if necessary, compensate for it again using the clamping device 8.
- the end of the cut wire protruding from the gripper 24 of the robot arm 2 is inserted into an automatic stripping machine 9. This removes an insulating sheath from the wire over a specified length. At the same time it can be provided that a wire end sleeve is also put on and crimped.
- the stripping machine 9 is a self-sufficient device that can be used in automated wiring devices, but also for manual wiring. In a preferred embodiment of the wiring device, no external communication between the robot arm 2 or the control device that controls it and the stripping machine 9 is required. Instead, the inevitable movements of an inserted wire end transmitted to the wire by the stripping machine 9 are detected and evaluated by force sensors of the robot arm 2. This type of haptic feedback from the stripping machine 9 to the robot arm 2 is used for process control.
- the wiring device can be equipped with different insulation lierautomaten 9 can work together, even if they do not have a communication interface for external process control.
- the end of the wire section is passed through the wire sensor 7 again in order to detect any bending of the protruding wire section that may have arisen as a result of the stripping process and, if necessary, to correct it using the clamping device 8.
- the wire section is inserted into a corresponding contact opening of a contact terminal of one of the electrical components 52 on one of the mounting rail sections 51.
- the contacts of the electrical components 52 are preferably so-called “snap-in contacts”, which are triggered by the insertion of the wire and contact the wire in a clamping manner under spring force.
- the robot arm 2 can be programmed so that it only applies force to insert the wire section in defined spatial areas in order to ensure safe operation.
- contacting can be detected by the robot arm 2 through corresponding haptic feedback via the wire.
- the robot arm 2 presses down the wire section in order to move it out of the area of the contact openings to be subsequently wired with wires and then opens its gripper 24 in order to carry out a further wiring process.
- the oblique arrangement of the mounting rail sections 51 means that the orientation of the wire section is maintained.
- FIGS. 7-15b A second exemplary embodiment of a wiring device, again designed as an assembly and wiring device, is shown in FIGS. 7-15b.
- Figures 7 and 8 initially show, in the manner of Figures 1 and 2, the overall structure and functionality of the wiring device using a spatial view or a top view.
- the wiring device of the second embodiment is a modification with extensions of the wiring device of the first embodiment.
- the basic structure and the basic operation are comparable for both wiring devices. With regard to the basic structure and function, reference is therefore made explicitly to the comments on the first exemplary embodiment. Differences between the two exemplary embodiments are explained in more detail below.
- multi-story component magazines 4 are used in the second exemplary embodiment of the wiring device.
- each of the component magazines 4 includes a base 41 which provides a support 42 that slopes towards the robot arm 2.
- Figure 9 shows one of the component magazines 4 separately in an enlarged and more detailed view.
- the component magazine 4 is equipped with boxes 53 in which the electrical components 52 are arranged.
- the basic principle explained in connection with the first exemplary embodiment is implemented, namely that the electrical components 52 are provided in an inclined stack by the component magazines 4. If the frontmost component 52 is removed from the lower end facing the robot arm 2, the following electrical components 52 slide due to gravity.
- the electrical components 52 are already delivered in the box 53.
- the box 53 can easily be inserted into the component magazine 4 after removing a lid or opening a cover.
- there are not fixed edges on the support 42 but two angle rails 421 are arranged on the support 42, which are in Their distance from each other can be varied so that they can be adapted to boxes 53 of different widths.
- transverse elongated holes 422 are formed in the support 42, in which the angle rails 421 can be fixed in a displaceable manner, for example using screws or clamping elements.
- a bracket 423 is optionally provided, which reaches over the electrical components 52 at a distance of approximately the stacking height of one of the components 52 from the lower end of the box 53.
- the bracket 423 prevents caught components 52 from being unintentionally lifted when the frontmost electrical component 52 is removed.
- the bracket 423 can be adjusted in height, i.e. H. its distance from the support 42 and its distance from the lower stop can be adjusted in order to adapt its position to the size and in particular the stacking height of the electrical components 52.
- an extension base 43 is placed on the base 41 and fixed, for example, with screws.
- the extension base 43 provides a further support 44 parallel to the support 42 and spaced from it to accommodate another cardboard box 53.
- angle rails 441 are used, which define the receptacle for the box 53.
- the angle rails 441 can be adjusted in their distance and position using elongated holes 442.
- a bracket 403 is also provided.
- the extension base 43 creates a further removal level and thus increases the capacity of the component magazine 4. This concept can be continued by placing a second extension base 43 on the first extension base 43.
- the number of extension bases 43 used for a component magazine 4 is ultimately only limited by the reach of the robot arm 2 and the stability of the bases 41 or extension bases 43.
- the cutting machine 6 which provides wire sections for wiring the electrical components 52.
- the cutting machine 6 is able to output two different types of wire, for example with different diameters.
- a coil carrier 61 is used, which offers the possibility of using two wire coils to store the types of wire used.
- the automatic wiring machine of the second exemplary embodiment is supplemented by an automatic marking machine 10 for marking the processed wire sections. This will be explained in more detail below with reference to Figures 11 and 12a, b, together with a further clamping device 11, which is used to handle the wire sections in connection with the automatic marking machine 10.
- Figure 11 shows a spatial view of the automatic marking machine 10 and the further clamping device 11 during its use by the robot arm 2.
- the marking machine 10 has a horizontal processing slot 101, into which a wire section 63, onto which a marking 102 is to be applied, is inserted lengthwise. After inserting the wire section 63, the marking machine 10 wraps an adhesive label, which it may have previously printed individually, as a marking 102 around the wire section 63.
- Figure 11 shows the inserted wire section 63 after the marking 102 has been applied.
- the robot arm 2 is supported by the further clamping device 11.
- the wire section 63 protrudes from the wire section by a length in the range of a few centimeters Gripper 24 of the robot arm 2.
- the robot arm 2 first moves to the further clamping device 11.
- this has a swivel arm 112 which is pivotably mounted on a base 111.
- the position of the swivel arm 112 can be adjusted in a defined manner by a drive arranged in the base 111.
- a gripper 113 is arranged, which has two clamping jaws 114, which can be opened and closed like the clamping jaws 82 of the clamping device 8 and which can clamp an inserted wire section 63.
- the further clamping device 11 is shown in more detail in a side view and a top view. Similar to what was explained in connection with the gripper 24 of FIG. 4b, the clamping jaws 114 have interlocking clamping lamellas 115, which are also V-shaped so that they can center and clamp the end of an inserted wire section 63.
- the robot arm 2 After inserting and clamping the wire section 63 into or through the gripper 113, the robot arm 2 opens its gripper 24 just enough so that the gripped wire section 63 remains fixed in the transverse direction, i.e. does not slip out of the gripper 24, but in the longitudinal direction of the wire section 63 can be pulled by the gripper 24.
- An embodiment of the gripper 24 that is particularly suitable for this and that is used in this second exemplary embodiment of the wiring device is explained in more detail below in connection with Figures 13a to 15b.
- the robot arm 2 then moves the gripper 24 away from the gripper 113, with the wire section 63 being held as tightly as possible between the gripper 113 and the gripper 24.
- the robot arm 2 removes the gripper 24 to such an extent that the length of the tensioned wire section 63 between the gripper 113 and the gripper 24 is sufficient to be able to insert the wire section 63 into the processing slot 101.
- the robot arm 2 and the further clamping device 11 carry out coordinated movements in such a way that the tensioned wire section 63 is inserted into the processing slot 101 and assumes the position shown in Figure 11. After this has taken place, a corresponding command can be issued to the marking machine 10 by a control device of the robot arm 2 so that the marking 102 is applied to the wire section 63.
- the marking machine 10 itself detects the inserted wire section 63 and applies the marking 102.
- the further clamping device 11 is present in addition to the clamping device 8.
- the additional clamping device 11 is not only used to insert the wire section into the marking machine 10, but also also together with the wire sensor 7 for aligning the wire section 63.
- Figures 13a-15b the gripper 24 used in the second exemplary embodiment of the wiring device for the robot arm 2 is shown in more detail and separately from the robot arm 2.
- Figures 13a, b show the gripper 24 with both gripper halves 241 in the open position in a spatial representation and a view from the front, i.e. looking along a wire channel 247 in which a gripped wire or wire section runs lengthwise.
- Figures 14a, b show the gripper 24 in the closed state, i.e. with the gripper halves 241 closed.
- Figures 15a, b finally show only one of the gripper halves 241 in a spatial representation and in a side view.
- the two gripper halves 241 have the same structure in this example, so they are not only mirror-symmetrical to one another, but also the same with regard to their front and rear sections (based on an inserted wire section).
- the gripper halves 241 each have a plug-in adapter 242 for insertion into the gripper receptacle 23 of the robot arm 2. Lateral grooves 243 are also formed on the plug-in adapter 242, which support storage of the gripper 24 in the gripper magazine 3.
- a gripper jaw 245 is formed transversely to the insertion direction of the plug adapter 242, through which the wire channel 247 runs in the longitudinal direction. This is, as can be clearly seen in particular in Figures 15a, b, semi-cylindrical in a central section in each of the gripper halves 241. Towards the end, the wire channel 247 widens and opens into a semi-conical cross section, through which an insertion funnel 248 is formed.
- the gripper 24 is designed in particular to grip wires with an outer diameter that is slightly larger than the diameter of the wire channel 247 formed. When the gripper halves 241 are closed around a wire section, this is centered along the wire channel 247. Depending on the pressure or force When the gripper halves 241 are closed, the wire section is either firmly gripped, released or held so that it is transverse does not slip out of the gripper 24, in the longitudinal direction, i.e. in the direction of the wire channel 247, but can be pulled through the gripper 24.
- This option can also be used by the automatic wiring machine of the second exemplary embodiment to wire a wire section at both ends.
- the wire section is first received by the cutting machine 6 as described in connection with the first exemplary embodiment, so that a free end of the wire section protrudes beyond the end of the gripper 24 by a certain distance, for example a few centimeters.
- This protruding end can be measured in its orientation and also the length of the protrusion using the wire sensor 7 and, if necessary, aligned using the clamping device 8.
- the robot arm 2 moves the wire section in or out of the wire sensor 7 in a zigzag movement, so that a first or last interruption in the optical measuring path can be detected, from which the length of the protrusion can be calculated .
- the length measurement of the wire section can also be carried out in order to check measured length data of the wire section provided by the automatic cutting machine 6 against planning data and to compare actual travel paths of the robot arm 2 with predetermined ones based on a difference.
- the already stripped first end can be fixed in the clamping device 8, for example.
- the robot arm 2 then opens its gripper 24 just enough that the wire section still remains in the gripper 24, but the gripper 24 can be moved along the wire.
- the robot arm 2 then moves the gripper 24 almost to the free, second end of the wire section, for example again a few centimeters in front of the second end. This is done on the basis of the length of the processed wire section known to the control system of the robot arm 2.
- the gripper 24 is then closed further so that the wire section is gripped and the first end of the wire section is released from the clamping device 8.
- the robot arm 2 has thus grasped the wire section so that the second end can now be processed.
- the robot arm 2 moves this still unprocessed second end of the wire section through the wire sensor 7 in order to determine its orientation and the length of the protrusion. This means that the position of the wire section in the gripper 24, which was initially only calculated, can actually be measured and, if necessary, corrected using the clamping device 8.
- the marking process can already be used to encompass the wire section.
- the previously described separate gripping using the clamping device 8 can then be omitted.
- a cable bundler 12 is shown as a further processing station, which makes it possible to combine several wires into a cable harness.
- the cable bundler 12 has a feed-through opening 121 into which the wires are inserted. They are then bundled into a cable harness by the cable bundler 12 using two self-adhesive strips joined together.
- a crimping machine can be provided, for example, which applies a wire end sleeve to stripped ends of a wire section, or an machine which attaches a plug connector to a wire end.
- additional devices can be used that provide the wire end sleeves, connectors or other contact elements used. Cable feed units that provide pre-assembled cables can also be used.
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Abstract
Description
Automatische Verdrahtungsvorrichtung Automatic wiring device
Die Erfindung betrifft eine automatische Verdrahtungsvorrichtung für mindestens eine elektrische Komponente, die auf einen Tragschienenabschnitt aufsetzbar ist. The invention relates to an automatic wiring device for at least one electrical component, which can be placed on a mounting rail section.
Elektrische Komponenten, beispielsweise Reihenklemmen, Schalt- oder Sicherungseinrichtungen, Netzteile usw. werden im Schaltschrankbau i. d. R. auf Tragschienenabschnitte aufgesetzt und dann untereinander verdrahtet. Zur automatisierten Vorverarbeitung derartiger Tragschienenabschnitte sind Bestückungsautomaten bekannt, die die benötigten elektrischen Komponenten aus Magazinen entnehmen und nach einem Bestückungsplan auf einen Tragschienenabschnitt aufsetzen, um diesen zum Einbau in einen Schaltschrank vorzubereiten. Derartige Bestückungsautomaten sind meist sehr aufwendig gestaltet, erfordern eine Vielzahl von Einstellungen und sind entsprechend teuer. Electrical components, such as terminal blocks, switching or safety devices, power supplies, etc. are generally used in control cabinet construction. d. R. placed on mounting rail sections and then wired together. For the automated pre-processing of such mounting rail sections, automatic assembly machines are known which remove the required electrical components from magazines and place them on a mounting rail section according to an assembly plan in order to prepare it for installation in a control cabinet. Such placement machines are usually very complex, require a large number of settings and are correspondingly expensive.
Um einen Schaltschrankbauer weiter zu unterstützen, ist es wünschenswert, wenn auch benötigte Leiter in einer passenden Länge bereits in die elektrischen Komponenten eingesteckt sind. Mit bereits eingesteckten Leitern vereinfacht sich der Aufbau eines Schaltschranks weiter, da mit dem eingesetzten Tragschienenabschnitt dann gleich alle benötigten Leiter in der passenden Länge vorhanden sind und lediglich mit einem jeweils freien Ende mit einer weiteren elektrischen Komponente auf dem gleichen Tragschienenabschnitt oder einem weiteren Tragschienenabschnitt kontaktiert werden müssen. In order to further support a control cabinet builder, it is desirable if the required conductors of a suitable length are already plugged into the electrical components. With conductors already inserted, the structure of a control cabinet is further simplified, since with the mounting rail section inserted, all the required conductors are available in the appropriate length and are only contacted with a free end with another electrical component on the same mounting rail section or another mounting rail section must.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine automatische Verdrahtungsvorrichtung zu beschreiben, die eine entsprechende Vorverdrahtung von Tragschienenabschnitten flexibel vornehmen kann. It is an object of the present invention to describe an automatic wiring device which can flexibly carry out appropriate pre-wiring of mounting rail sections.
Diese Aufgabe wird durch eine Verdrahtungsvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This task is solved by a wiring device with the features of the independent claim. Advantageous refinements and further developments are the subject of the dependent claims.
Eine erfindungsgemäße automatische Verdrahtungsvorrichtung für einen Tragschienenabschnitt weist einen Roboterarm, eine Tragschienenaufnahme mit mindestens einem Tragschienenabschnitt, auf den mindestens eine elektrische Komponente aufsetzbar ist, sowie eine Vorrichtung zur Abgabe eines Drahtabschnitts auf. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sich in einem Wirkungsbereich des Roboterarms mindestens eine Klemmvorrichtung befindet, in die ein Endbereich des Drahtabschnitts, den er von der Vorrichtung zur Abgabe eines Drahts aufgenommen hat, einklemmbar ist, um ihn dort zu fixieren und ihn durch Bewegung des Roboterarms auszurichten. An automatic wiring device according to the invention for a mounting rail section has a robot arm, a mounting rail holder with at least one mounting rail section onto which at least one electrical component can be placed, and a device for dispensing a wire section. It is characterized by the fact that there is at least one clamping device in an effective area of the robot arm into which a End region of the wire section, which it has picked up from the device for dispensing a wire, can be clamped in order to fix it there and to align it by moving the robot arm.
Durch die Klemmvorrichtung kann in Verbindung mit der Bewegbarkeit des Roboterarms ein gegriffener Drahtabschnitt ausgerichtet werden, so dass er nachfolgend zielsicher in Einführöffnungen der elektrischen Komponenten zu deren Verdrahtung eingeführt werden kann. Die Drahtabschnitte können z.B. von einem Drahtablängautomaten bereitgestellt werden. Die Ausrichtung des überstehenden Drahtabschnitts bietet die Voraussetzungen für eine weitere autonome und flexible Verarbeitung des Drahtes durch den Roboter. Auch können mit dem ausgerichteten Drahtabschnitt eventuell vorhandene Bearbeitungsstationen korrekt angefahren und genutzt werden. Eine solche Bearbeitungsstation kann vorteilhaft z.B. ein Abisolierautomat, ein Markierautomat, ein Crimpau- tomat oder ein Kabelbündler sein. By means of the clamping device, in conjunction with the mobility of the robot arm, a gripped wire section can be aligned so that it can subsequently be accurately inserted into insertion openings of the electrical components for their wiring. The wire sections can be provided, for example, by an automatic wire cutting machine. The alignment of the protruding wire section provides the conditions for further autonomous and flexible processing of the wire by the robot. Any existing processing stations can also be approached and used correctly with the aligned wire section. Such a processing station can advantageously be, for example, an automatic stripping machine, an automatic marking machine, an automatic crimping machine or a cable bundler.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Verdrahtungsvorrichtung weist die Klemmvorrichtung aufschwenkbare oder auseinanderfahrbare Klemmbacken auf, um den Drahtabschnitt einzuklemmen. Die Klemmbacken können dabei z.B. mit ineinandergreifenden Lamellen versehen sein, um Drahtabschnitte sicher zu greifen. Die Lamellen können quer zur Drahtrichtung v-förmig geformt sein, um den Draht beim Schließen der Klemmbacken in eine definierte Position zu bringen. In an advantageous embodiment of the wiring device, the clamping device has clamping jaws that can be pivoted open or moved apart in order to clamp the wire section. The clamping jaws can, for example, be provided with interlocking slats in order to securely grip wire sections. The slats can be V-shaped transversely to the direction of the wire in order to bring the wire into a defined position when the clamping jaws are closed.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verdrahtungsvorrichtung einen Drahtsensor auf, mit dem eine Biegung des Drahtabschnitts erfassbar ist. Der vom Roboterarm gegriffene Drahtabschnitt kann so bezüglich seiner Ausrichtung und/oder überstehenden Länge vermessen werden, um ihn nachfolgend möglichst korrekt positionieren zu können. Bevorzugt weist der Drahtsensor zwei quer, insbesondere orthogonal zueinander ausgerichtete optische Messgabeln auf. Eine überstehende Länge und Biegung des Drahtabschnitts können dann anhand eines Passierens der optischen Messgabeln in Verbindung mit einem bekannten Bewegungsablauf des Roboterarms berührungsfrei ermittelt werden. In a further advantageous embodiment, the wiring device has a wire sensor with which a bend in the wire section can be detected. The wire section gripped by the robot arm can be measured with regard to its orientation and/or protruding length in order to be able to position it as correctly as possible. The wire sensor preferably has two optical measuring forks aligned transversely, in particular orthogonally, to one another. A protruding length and bend of the wire section can then be determined without contact by passing through the optical measuring forks in conjunction with a known movement sequence of the robot arm.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verdrahtungsvorrichtung dazu eingerichtet, den Drahtabschnitt zu begradigen, in dem der Roboterarm den Drahtabschnitt entgegen der erfassten Biegung bewegt, während der Drahtabschnitt mit seinem Endbereich in der Klemmvorrichtung fixiert ist. Klei- nere Biegungen des überstehenden Drahtabschnitts können leicht rein rechnerisch für weitere Verarbeitungsschritte kompensiert werden. Bei größeren Biegungen besteht die Gefahr, dass beim Einstecken des Drahts z.B. in eine Klemme der elektrischen Komponente Einsteckkräfte nicht axial auf den Draht wirken und dieser seitlich ausbricht. Durch die Biegungskorrektur kann das wirksam verhindert werden. In a further advantageous embodiment, the wiring device is set up to straighten the wire section by the robot arm moving the wire section against the detected bend, while the end region of the wire section is fixed in the clamping device. clothing Additional bends in the protruding wire section can easily be compensated purely mathematically for further processing steps. With larger bends, there is a risk that when the wire is inserted into a terminal of the electrical component, for example, insertion forces do not act axially on the wire and it breaks out laterally. This can be effectively prevented by bending correction.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die mindestens eine Klemmvorrichtung einen Schwenkarm auf, an dem die Klemmbacken angeordnet sind, wobei der Roboterarm und der Schwenkarm dazu eingerichtet sind, koordinierte Bewegungen durchzuführen. So kann ein Drahtabschnitt nicht nur effektiv begradigt werden, sondern auch quer zu seiner Ausrichtung z.B. in eine Bearbeitungsstation eingelegt werden. Es sind beispielsweise Markierautomaten im Markt üblich, bei denen ein zu markierender Drahtabschnitt quer zur Längsrichtung es Drahts in einen Bearbeitungsschlitz eingelegt wird, in dem er mit der Markierung versehen wird. In a further advantageous embodiment, the at least one clamping device has a swivel arm on which the clamping jaws are arranged, the robot arm and the swivel arm being set up to carry out coordinated movements. This means that a wire section can not only be effectively straightened, but can also be placed transversely to its alignment, for example in a processing station. For example, there are automatic marking machines on the market in which a section of wire to be marked is inserted transversely to the longitudinal direction of the wire into a processing slot in which it is provided with the marking.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verdrahtungsvorrichtung mindestens ein Komponentenmagazin zum Vorhalten von elektrischen Komponenten auf, die vom Roboterarm greifbar und auf den mindestens einen Tragschienenabschnitt aufsetzbar sind. In a further advantageous embodiment, the wiring device has at least one component magazine for holding electrical components that can be grasped by the robot arm and placed on the at least one mounting rail section.
Bevorzugt weist das Komponentenmagazin mindestens einen Sockel mit einer schrägen Auflage auf, auf die ein Karton mit den elektrischen Komponenten aufsetzbar ist. In der Regel werden die elektrischen Komponenten, die zum Aufsetzen auf Tragschienen geeignet sind (z.B. Reihenklemmen), bereits hintereinander gestapelt in Kartons angeliefert. Der Karton kann dann nach dem Abnehmen eines Deckels oder dem Öffnen einer Abdeckung zum Bestücken des Komponentenmagazins einfach in das Komponentenmagazin eingesetzt werden. The component magazine preferably has at least one base with an inclined support onto which a box with the electrical components can be placed. As a rule, the electrical components that are suitable for mounting on mounting rails (e.g. terminal blocks) are delivered stacked one behind the other in boxes. The box can then simply be inserted into the component magazine after removing a lid or opening a cover to load the component magazine.
Von den in einem Komponentenmagazin aufgestapelten Komponenten wird dann jeweils die untere gegriffen und quer, insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung nach vorne und schräg oben vom Roboterarm herausgezogen. Die Schrägstellung der Auflage führt dann dazu, dass die verbleibenden Komponenten nachrutschen, ohne dass sie unbeabsichtigt mit herausgezogen werden. Die Winkelausrichtung gegenüber der Horizontalen beträgt etwa 30-60°, insbesondere 40-50°. Dieser Winkelbereich hat sich als besonders vorteilhaft für die sichere Entnahme bewährt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind auf der Auflage zwei Winkelschienen in variierbarem Abstand zur Aufnahme des Kartons montiert. Dadurch können möglichst flexibel unterschiedlich breite Kartons aufgenommen werden, die unterschiedlich breite elektrische Komponenten bevorraten. Of the components stacked in a component magazine, the lower one is then grabbed and pulled out transversely, in particular perpendicular to the stacking direction, forwards and diagonally upwards by the robot arm. The inclination of the support then causes the remaining components to slide without being unintentionally pulled out. The angular orientation relative to the horizontal is approximately 30-60°, in particular 40-50°. This angular range has proven to be particularly advantageous for safe removal. In a further advantageous embodiment, two angle rails are mounted on the support at a variable distance to accommodate the box. This allows boxes of different widths to be accommodated as flexibly as possible, which contain electrical components of different widths.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist auf den Sockel des mindestens einen Komponentenmagazins ein Erweiterungssockel aufmontiert, der eine ebenfalls schräg ausgerichtete weitere Auflage aufweist, auf die ein weiterer Karton mit vorgehaltenen Komponenten aufsetzbar ist. Auch die weitere Auflage kann mit Winkelschienen in variablem Abstand zur Aufnahme des Kartons versehen sein. In a further advantageous embodiment, an extension base is mounted on the base of the at least one component magazine, which has a further support, which is also oriented obliquely, onto which a further box containing components can be placed. The further support can also be provided with angle rails at a variable distance to accommodate the box.
Durch den Erweiterungssockel wird eine weitere Entnahmeebene geschaffen und damit die Kapazität des Komponentenmagazins bei gleichen Aufrissmaßen erhöht. Dieses Konzept ist fortsetzbar, indem ein zweiter Erweiterungssockel auf den ersten Erweiterungssockel usw. aufgesetzt wird. The expansion base creates an additional removal level and thus increases the capacity of the component magazine with the same elevation dimensions. This concept can be continued by placing a second expansion base on top of the first expansion base, etc.
Es wird angemerkt, dass das hier im Zusammenhang mit der Verdrahtungsvorrichtung beschriebene Komponentenmagazin auch unabhängig von dieser in anderen Vorrichtungen eingesetzt werden kann, in denen elektrische Komponenten, insbesondere auf Tragschienen aufsetzbare elektrische Komponenten, zur Entnahme vorgehalten werden. Die Verwendung des beschriebenen Komponentenmagazins beschränkt sich nicht auf die erfindungsgemäße Verdrahtungsvorrichtung. It is noted that the component magazine described here in connection with the wiring device can also be used independently of this in other devices in which electrical components, in particular electrical components that can be placed on mounting rails, are kept available for removal. The use of the component magazine described is not limited to the wiring device according to the invention.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verdrahtungsvorrichtung mindestens ein Magazin zum Vorhalten verschiedener Greifer auf, die vom Roboterarm aufgenommen werden können und die an verschiedene der elektrischen Komponenten angepasst sind. Beispielsweise weist mindestens einer der Greifer mindestens einen Steckdom auf, der form- und/oder reibschlüssig in eine Öffnung der elektrischen Komponente eingreift. So können auch schmale Komponenten einfach gegriffen und weiterverarbeitet werden, insbesondere auch lückenlos aneinandergereiht werden. Die dazu benutzte Öffnung der elektrischen Komponente kann ein Leiteranschluss und/oder eine Betätigungsöffnung und/oder ein Kanal zur Aufnahme von Querverbindern und/oder eine Aufnahme für Markiererelemente und/oder eine dediziert eingebrachte Einkerbung auf der Oberseite der der elektrischen Komponente sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verdrahtungsvorrichtung mindestens einen Greifer mit zwei Greiferhälften auf, zwischen denen ein Kabelkanal zum Greifen des Drahtabschnitts ausgebildet ist. Bevorzugt können dabei die beiden Greiferhälften vom Roboterarm aufeinander zu oder voneinander wegbewegt werden. Dadurch kann der Drahtabschnitt fest gegriffen und losgelassen werden, oder auch locker gegriffen, wodurch ein Entlangfahren an dem Drahtabschnitt möglich wird. Durch das Entlangfahren kann der Drahtabschnitt an beiden Enden von dem Roboterarm be- bzw. verarbeitet werden. In a further advantageous embodiment, the wiring device has at least one magazine for holding various grippers that can be picked up by the robot arm and that are adapted to various of the electrical components. For example, at least one of the grippers has at least one plug-in dome, which engages positively and/or frictionally in an opening of the electrical component. This means that even narrow components can be easily gripped and further processed, and in particular can be lined up without gaps. The opening of the electrical component used for this purpose can be a conductor connection and/or an actuation opening and/or a channel for receiving cross-connectors and/or a receptacle for marker elements and/or a dedicated notch on the top of the electrical component. In a further advantageous embodiment, the wiring device has at least one gripper with two gripper halves, between which a cable channel is formed for gripping the wire section. Preferably, the two gripper halves can be moved towards or away from each other by the robot arm. This allows the wire section to be firmly gripped and released, or even loosely gripped, making it possible to move along the wire section. By moving along, the wire section can be processed at both ends by the robot arm.
Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Verdrahtungsvorrichtung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen: Embodiments of a wiring device according to the invention are explained in more detail below using exemplary embodiments with the aid of figures. The figures show:
Figur 1 eine räumliche Gesamtansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Verdrahtungsvorrichtung, ausgebildet als Bestückungs- und Verdrahtungsvorrichtung; Figure 1 shows a spatial overall view of a first exemplary embodiment of a wiring device, designed as an assembly and wiring device;
Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 1 ; Figure 2 is a top view of the device according to Figure 1;
Figur 3a eine räumliche Ansicht eines Abschnitts eines Roboterarms derFigure 3a is a spatial view of a section of a robot arm
Verdrahtungsvorrichtung der Figuren 1 und 2 mit einem eingesetzten Greifer; Wiring device of Figures 1 and 2 with an inserted gripper;
Figur 3b der Greifer aus Figur 3a in einer Detailansicht; Figure 3b shows the gripper from Figure 3a in a detailed view;
Figur 4a eine räumliche Ansicht eines Abschnitts eines Roboterarms derFigure 4a is a spatial view of a section of a robot arm
Verdrahtungsvorrichtung der Figuren 1 und 2 mit einem weiteren Beispiel eines eingesetzten Greifers; Wiring device of Figures 1 and 2 with a further example of a gripper inserted;
Figur 4b der Greifer aus Figur 4a in einer Detailansicht; Figure 4b shows the gripper from Figure 4a in a detailed view;
Figur 5 eine räumliche Ansicht eines Drahtsensors der Verdrahtungsvorrichtung der Figuren 1 und 2; Figure 5 is a spatial view of a wire sensor of the wiring device of Figures 1 and 2;
Figur 6 eine räumliche Ansicht einer Klemmvorrichtung der Verdrahtungsvorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2; Figur 7 eine räumliche Gesamtansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Verdrahtungsvorrichtung, ausgebildet als Bestü- ckungs- und Verdrahtungsvorrichtung; Figure 6 is a spatial view of a clamping device of the wiring device according to Figures 1 and 2; Figure 7 shows a spatial overall view of a second exemplary embodiment of a wiring device, designed as an assembly and wiring device;
Figur 8 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß Figur 7; Figure 8 is a top view of the device according to Figure 7;
Figur 9 eine räumliche Detailansicht eines Komponentenmagazins der Verdrahtungsvorrichtung der Figuren 7 und 8; Figure 9 is a spatial detailed view of a component magazine of the wiring device of Figures 7 and 8;
Figur 10 das Komponentenmagazin der Figur 9 mit eingesetzten Kartons mit elektrischen Komponenten; Figure 10 shows the component magazine of Figure 9 with inserted boxes with electrical components;
Figur 11 eine räumliche Ansicht eines Markierautomaten der Verdrahtungsvorrichtung gemäß den Figuren 7 und 8; Figure 11 is a spatial view of an automatic marking machine of the wiring device according to Figures 7 and 8;
Figur 12a, b eine räumliche Ansicht und eine Draufsicht einer weiteren Klemmvorrichtung der Verdrahtungsvorrichtung gemäß den Figuren 7 und 8; Figures 12a, b show a spatial view and a top view of a further clamping device of the wiring device according to Figures 7 and 8;
Figur 13a, b eine räumliche Ansicht und eine Frontansicht eines Greifers der Verdrahtungsvorrichtung gemäß den Figuren 7 und 8 in einem geöffneten Zustand; Figures 13a, b show a spatial view and a front view of a gripper of the wiring device according to Figures 7 and 8 in an open state;
Figur 14a, b eine räumliche Ansicht und eine Frontansicht des Greifers gemäß den Figuren 13a, b in einem zugefahrenen Zustand; und Figures 14a, b show a spatial view and a front view of the gripper according to Figures 13a, b in a closed state; and
Figur 15a, b eine räumliche Ansicht und eine Seitenansicht einer Greiferhälfte des Greifers gemäß den Figuren 13a, b und 14a, b. Figures 15a, b show a spatial view and a side view of a gripper half of the gripper according to Figures 13a, b and 14a, b.
Die genannten Figuren zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer automatischen Verdrahtungsvorrichtung, aufgebaut auf einer Arbeitsplattform 1 . Die Verdrahtungsvorrichtung ist in beiden gezeigten Ausführungsbeispielen als Bestü- ckungs- und Verdrahtungsvorrichtung ausgebildet. Sie ist somit nicht nur in der Lage, elektrische Komponenten zu verdrahten, sondern stellt diese zunächst auch selbstständig auf einem bereitgestellten Tragschienenabschnitt zusammen. In allen Figuren kennzeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist jedoch nicht jedes Element in jeder der Figuren mit einem Bezugszeichen versehen. The figures mentioned show two exemplary embodiments of an automatic wiring device, built on a work platform 1. In both exemplary embodiments shown, the wiring device is designed as an assembly and wiring device. It is therefore not only able to wire electrical components, but also assembles them independently on a provided mounting rail section. In all figures, the same reference numerals indicate the same elements. However, for reasons of clarity, not every element in each of the figures is provided with a reference number.
Mit Verweis auf die Figuren 1 und 2 wird der Aufbau und die Funktionsweise eines ersten Ausführungsbeispiels der Verdrahtungsvorrichtung anhand der räumlichen Ansicht der Figur 1 bzw. der Draufsicht der Figur 2 erläutert. With reference to Figures 1 and 2, the structure and functionality of a first exemplary embodiment of the wiring device is explained using the spatial view of Figure 1 and the top view of Figure 2, respectively.
Zentral auf der Arbeitsplattform 1 ist ein Roboterarm 2 angeordnet, der alle nachfolgend beschriebenen und um ihn herum angeordneten Komponenten der Verdrahtungsvorrichtung erreicht und bedient bzw. betätigt. Dazu weist der Roboterarm 2 mehrere Armelemente 21 auf, die über Gelenke 22 miteinander beweglich und insbesondere aktiv drehbar verbunden sind. Am freien Ende des Roboterarms 2 ist eine Greiferaufnahme 23 angeordnet, in die selbständig vom Roboterarm 2 wechselnd verschiedene Greifer 24 aufgenommen werden können. A robot arm 2 is arranged centrally on the work platform 1 and reaches and operates all of the components of the wiring device described below and arranged around it. For this purpose, the robot arm 2 has a plurality of arm elements 21, which are connected to one another in a movable and, in particular, actively rotatable manner via joints 22. At the free end of the robot arm 2 there is a gripper receptacle 23, into which different grippers 24 can be accommodated independently by the robot arm 2.
Der Roboterarm 2 ist als ein sog. “Co-Robot“ ausgebildet, also als ein Roboter, der zusammen mit Menschen arbeiten kann, indem er eine Mehrzahl von Kraftsensoren aufweist, die ständig ausgewertet werden und die ungeplant auf den Roboterarm 2 einwirkende Kräfte erkennen. Damit werden die Auswirkungen von Zusammenstößen mit Menschen oder Gegenständen minimiert und der Roboterarm 2 kann in einer Arbeitsumgebung zusammen mit Menschen arbeiten, ohne dass er dafür hinter Schutzgittern o. Ä. positioniert sein muss. The robot arm 2 is designed as a so-called “co-robot”, i.e. as a robot that can work together with people by having a plurality of force sensors that are constantly evaluated and which detect unplanned forces acting on the robot arm 2. This minimizes the effects of collisions with people or objects and allows the robot arm 2 to work in a work environment together with people without having to be behind protective grilles or similar. must be positioned.
Die Sensorik, insbesondere die Mehrzahl der Kraftsensoren, die der Roboterarm 2 aufweist, werden auch im Zusammenhang mit den von ihm ausgeübten Tätigkeiten eingesetzt, wie nachfolgend noch detaillierter erläutert wird. The sensors, in particular the majority of force sensors that the robot arm 2 has, are also used in connection with the activities carried out by it, as will be explained in more detail below.
Um in der Lage zu sein, verschiedene Tätigkeiten, die im Zusammenhang mit der Bestückung und der Verdrahtung der elektrischen Komponenten stehen, ausüben zu können, ist ein Greifermagazin 3 auf der Plattform 1 angeordnet, das mindestens eine Magazingabel 31 , vorliegend beispielhaft drei Magazingabeln 31 , aufweist. In diesen Magazingabeln 31 können verschiedene Greifer 24 abgelegt bzw. von diesen Magazingabeln 31 können verschiedene Greifer 24 vom Roboterarm 2 aufgenommen werden. In order to be able to carry out various activities related to the assembly and wiring of the electrical components, a gripper magazine 3 is arranged on the platform 1, which has at least one magazine fork 31, in the present example three magazine forks 31, having. Different grippers 24 can be stored in these magazine forks 31 or different grippers 24 can be picked up by the robot arm 2 from these magazine forks 31.
In Figur 3a ist der vordere Abschnitt des Roboterarms 2 mit der Greiferaufnahme 23 und einem eingesetzten Greifer 24 detaillierter vergrößert dargestellt. Der eingesetzte Greifer 24 hat in der Darstellung der Figur 3a eine Reihenklemme als Beispiel einer elektrischen Komponente 52 zur weiteren Verarbeitung gegriffen. In Figure 3a, the front section of the robot arm 2 with the gripper holder 23 and an inserted gripper 24 is shown enlarged in more detail. In the illustration in FIG. 3a, the gripper 24 used has gripped a terminal block as an example of an electrical component 52 for further processing.
In der Figur 3b ist der dazu eingesetzte Greifer 24 separat in einer isometrischen Darstellung vergrößert wiedergegeben. Konkret handelt es sich bei dem gezeigten Greifer 24 nur um eine Greiferhälfte 241 . Der Roboterarm 2 weist in der Regel Möglichkeiten zur Aufnahme und gegebenenfalls Bewegung zweier solcher Greiferhälften 241 auf, um eine aktive Greifbewegung umsetzen zu können. In Figure 3b, the gripper 24 used for this purpose is shown separately in an enlarged isometric view. Specifically, the gripper 24 shown is only a gripper half 241. The robot arm 2 usually has options for receiving and, if necessary, moving two such gripper halves 241 in order to be able to implement an active gripping movement.
Der Greifer 24 weist einen Steckadapter 242 auf, mit dem er in die entsprechende Greiferaufnahme 23 des Roboterarms 2 eingesteckt wird. Im unteren Bereich des Steckadapters 242 ist eine Nut 243 ausgebildet, mit der der Greifer 24 in die Magazingabel 31 des Greifermagazins 3 eingeschoben werden kann. The gripper 24 has a plug adapter 242 with which it is inserted into the corresponding gripper receptacle 23 of the robot arm 2. A groove 243 is formed in the lower region of the plug-in adapter 242, with which the gripper 24 can be inserted into the magazine fork 31 of the gripper magazine 3.
Weiter sind an dem Greifer 24 zwei Steckdorne 244 ausgebildet, die form- und/oder reibschlüssig in Öffnungen der elektrischen Komponente 52 eingreifen, so dass diese aufgenommen und weiterverarbeitet werden kann. Die genannten Öffnungen an der elektrischen Komponente 52 können speziell zu diesem Zweck in ein Gehäuse der Komponente 52 eingebracht sein. Es ist jedoch möglich und vorteilhaft, sowieso an der elektrischen Komponente 52 vorhandene Öffnungen für diesen Zweck zu nutzen. Für unterschiedliche elektrische Komponenten 52 sind verschiedene Greifer 24 vorgesehen, die ihre Steckdorne 244 geeignet dimensioniert und positioniert bereitstellen. Furthermore, two plug-in mandrels 244 are formed on the gripper 24, which engage in openings of the electrical component 52 in a positive and/or frictional manner, so that it can be picked up and further processed. The openings mentioned on the electrical component 52 can be made into a housing of the component 52 specifically for this purpose. However, it is possible and advantageous to use openings on the electrical component 52 for this purpose anyway. Different grippers 24 are provided for different electrical components 52, which provide their plug-in mandrels 244 suitably dimensioned and positioned.
Figur 4a zeigt in vergleichbarer Weise wie Figur 3a das freie Ende des Roboterarms 2 mit einem Greifer 24 für eine andere Funktion, konkret zum Greifen von Drähten bzw. Drahtabschnitten. In Figur 4b ist dieser Greifer 24 separat vom Roboterarm 2 vergrößert wiedergegeben. Figure 4a shows, in a manner comparable to Figure 3a, the free end of the robot arm 2 with a gripper 24 for a different function, specifically for gripping wires or wire sections. In Figure 4b, this gripper 24 is shown enlarged separately from the robot arm 2.
Der Greifer 24 zum Greifen von Drahtabschnitten umfasst zwei Greiferhälften 241 , die jeweils mit einem Steckadapter 242 sowie der zuvor genannten Nut 243 zur Ablage im Greifermagazin 3 ausgebildet sind. The gripper 24 for gripping wire sections comprises two gripper halves 241, each of which is designed with a plug-in adapter 242 and the aforementioned groove 243 for storage in the gripper magazine 3.
Jede Greiferhälfte 241 weist eine Greifbacke 245 auf, an deren Innenseite (d. h. der Seite, die zur anderen der Greiferhälften 241 weist) eine Anzahl von Lamellen 246 umfasst. Die Lamellen 246 der beiden Greiferhälften 241 sind ineinander verschränkenden ausgebildet, passen also beim Schließen des Greifers 24 ineinander, was dem Greifer 24 eine erhöhte Stabilität im geschlossenen Zustand verleiht. Each gripper half 241 has a gripping jaw 245, on the inside of which (ie the side facing the other of the gripper halves 241) comprises a number of slats 246. The slats 246 of the two gripper halves 241 are designed to interlock with each other, so they fit when the gripper is closed 24 into each other, which gives the gripper 24 increased stability in the closed state.
Zum Greifen eines Drahtabschnitts sind die Lamellen 246 mit v-förmigen Einschnitten versehen, die hintereinander liegen und einen Drahtkanal 247 bilden. Ein Drahtabschnitt wird in dem Drahtkanal 247 positioniert von den Greifbacken 245 umschlossen und kann zu beiden Enden aus dem Greifer 24 herausragen. Die Greifbacken 245 sind aus dem Grund gewinkelt zum Steckadapter 242 ausgerichtet, so dass ein hindurchragender Draht nicht an den Roboterarm 2 anstößt. Durch die v-förmigen Einschnitte in den Lamellen 246, die den Drahtkanal 247 bilden, wird der Draht zuverlässig gegriffen, auch wenn er nicht ganz exakt positioniert ist. To grip a wire section, the slats 246 are provided with V-shaped incisions, which lie one behind the other and form a wire channel 247. A wire section is positioned in the wire channel 247, surrounded by the gripping jaws 245 and can protrude from the gripper 24 at both ends. The gripping jaws 245 are aligned at an angle to the plug adapter 242 so that a wire protruding through does not hit the robot arm 2. The V-shaped incisions in the slats 246, which form the wire channel 247, ensure that the wire is reliably gripped, even if it is not positioned exactly.
Wie weiter in den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, sind auf der Arbeitsplattform 1 mehrere Komponentenmagazine 4 angeordnet, in denen die zu bestückenden elektrischen Komponenten 52 vorgehalten werden. Die Anzahl von fünf Komponentenmagazinen 4, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, ist rein beispielhaft. As can be seen in Figures 1 and 2, several component magazines 4 are arranged on the work platform 1, in which the electrical components 52 to be equipped are kept. The number of five component magazines 4 that are used in the exemplary embodiment shown is purely an example.
Die Komponentenmagazine 4 weisen jeweils einen Sockel 41 auf, der eine schräg aufgestellte Auflage 42 trägt. Die Auflage 42 ist an den Seiten sowie ihrem unteren Ende mit einem Rand versehen, ein oberes Ende ist ohne Rand ausgebildet. In die Auflagen 42 wird ein Stapel der Komponenten 52, üblicherweise eingefasst von einer Kartonage, eingelegt. The component magazines 4 each have a base 41 which carries an inclined support 42. The support 42 is provided with a border on the sides and its lower end; an upper end is designed without a border. A stack of the components 52, usually enclosed in cardboard, is inserted into the supports 42.
Die verschiedenen elektrischen Komponenten 52, beispielsweise Reihenklemmen, Sicherungsorgane, Schaltorgane usw. können jeweils von einem geeigneten Greifer 24 vom Roboterarm 2 entnommen werden. Im Rahmen dieser Anmeldung sind unter dem Begriff „elektrische Komponenten“ auch solche Komponenten zu verstehen, die mit elektronischen Bauteilen bestückt sind, also z.B. Netzteile, und auch solche Komponenten, die eine rein mechanische Funktion haben, also z.B. Endplatten für Reihenklemmen. The various electrical components 52, for example terminal blocks, safety elements, switching elements, etc., can each be removed from the robot arm 2 by a suitable gripper 24. In the context of this application, the term “electrical components” also includes those components that are equipped with electronic components, such as power supplies, and also those components that have a purely mechanical function, such as end plates for terminal blocks.
Da die Komponenten 52 i. d. R. dafür ausgelegt sind, auf einem Tragschienenabschnitt aneinandergereiht zu werden, sind sie im Wesentlichen flach und scheibenförmig ausgebildet. Von den in einem Komponentenmagazin 4 aufgestapelten Komponenten 52 wird die jeweils untere gegriffen und quer, insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung nach vorne und schräg oben vom Roboterarm 2 herausgezogen. Die Schrägstellung der Auflage 42 führt dann dazu, dass die verbleibenden Komponenten 52 nachrutschen, ohne dass sie unbeabsichtigt mit herausgezogen werden. Die Winkelausrichtung gegenüber der Horizontalen beträgt etwa 30-60°, insbesondere 40-50°. Dieser Winkelbereich hat sich als besonders vorteilhaft für die sichere Entnahme bewährt. Since the components 52 are generally designed to be lined up on a mounting rail section, they are essentially flat and disc-shaped. Of the components 52 stacked in a component magazine 4, the lower one is grabbed and pulled out transversely, in particular perpendicular to the stacking direction, forwards and obliquely upwards by the robot arm 2. The inclination of the support 42 then leads to that the remaining components 52 slide without being unintentionally pulled out. The angular orientation relative to the horizontal is approximately 30-60°, in particular 40-50°. This angular range has proven to be particularly advantageous for safe removal.
Wie weiter in den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, ist auf der Arbeitsplattform 1 eine Tragschienenaufnahme 5 angeordnet, auf der mindestens ein Tragschienenabschnitt 51 , der bestückt werden soll, positioniert wird. Rein beispielhaft sind vorliegend drei kurze Tragschienenabschnitte 51 nebeneinander vorgesehen. Diese sind - ebenfalls rein beispielhaft - bereits mit verschiedenen elektrischen Komponenten 52 versehen. As can be seen further in Figures 1 and 2, a mounting rail receptacle 5 is arranged on the work platform 1, on which at least one mounting rail section 51 that is to be equipped is positioned. Purely as an example, three short mounting rail sections 51 are provided next to each other. These are - also purely by way of example - already provided with various electrical components 52.
Die Tragschienenaufnahme 5 ist pultförmig aufgebaut, wobei die Tragschienenabschnitte 51 auf einer schräggestellten und vom Roboterarm 2 wegweisenden Oberfläche der Tragschienenaufnahme 5 angeordnet sind. Dieses führt zu einen vorteilhaften Arbeitswinkel, unter dem die Verdrahtung durch den Roboterarm 2 erfolgt. Weiter führt die Schrägstellung dazu, dass bereits eingesetzte Drahtabschnitte sich aufgrund der Schwerkraft kontrolliert zu einer Seite herunterbiegen, wodurch verhindert wird, dass weitere Verdrahtungsöffnungen an den elektrischen Komponenten 52 verdeckt werden. The mounting rail receptacle 5 is constructed in the shape of a desk, with the mounting rail sections 51 being arranged on an inclined surface of the mounting rail receptacle 5 that faces away from the robot arm 2. This leads to an advantageous working angle at which the wiring is carried out by the robot arm 2. Furthermore, the inclination causes already inserted wire sections to bend down to one side in a controlled manner due to gravity, thereby preventing further wiring openings on the electrical components 52 from being covered.
Auf der Arbeitsplattform 1 ist weiter ein Drahtablängautomat 6 angeordnet, dem ein Spulenträger 61 mit einer Spule 62 zugeordnet ist. Auf der Spule 62 wird Draht bereitgestellt, der in den Drahtablängautomat 6 eingeführt ist und von dem Drahtablängautomat 6 in Richtung des Roboterarms 2 in einer vorgebbaren Länge abgelängt ausgegeben wird. Ein derartiger Drahtablängautomat 6 ist aus der Verdrahtungstechnik bekannt und kann in automatisierten Verdrahtungssystemen ebenso eingesetzt werden wie in manuell verdrahteten Systemen. A wire cutting machine 6 is also arranged on the work platform 1, to which a coil carrier 61 with a coil 62 is assigned. Wire is provided on the coil 62, which is inserted into the wire cutting machine 6 and is output cut to a predeterminable length by the wire cutting machine 6 in the direction of the robot arm 2. Such a wire cutting machine 6 is known from wiring technology and can be used in automated wiring systems as well as in manually wired systems.
Vorliegend wird der Drahtablängautomat 6 von einer übergeordneten Steuereinrichtung, die auch den Roboterarm 2 steuert, über eine Kommunikationsschnittstelle angesteuert, um zu einem bestimmten Zeitpunkt ein abgelängtes Drahtstück der benötigten Länge auszugeben. Dieses geschieht, wenn der Roboterarm mit seinem Greifer 24 vor dem Drahtablängautomat 6 positioniert ist, so dass das Drahtstück vom Drahtablängautomat in den Drahtkanal 247 eingeführt wird und nach dem Abschneiden durch den Drahtablängautomat 6 von dem Greifer 24 zur weiteren Verarbeitung gegriffen werden kann. In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Roboterarm 2 bei der Entnahme des Drahtes eine Bewegung zur Unterstützung der Ablängung ausführt. Der geeignete Zeitpunkt für die Bewegung kann über die Kommunikationsschnittstelle dem Roboterarm 2 mitgeteilt werden. Alternativ kann eine vom Drahtablängautomat 6 auf den Drahtabschnitt übertragenen Bewegung und/oder Vibration von Kraftsensoren des Roboterarms 2 erfasst und ausgewertet werden, um einen geeigneten Zeitpunkt für die unterstützende Bewegung des Roboterarms 2 zu bestimmen. In the present case, the wire cutting machine 6 is controlled by a higher-level control device, which also controls the robot arm 2, via a communication interface in order to output a cut piece of wire of the required length at a specific time. This happens when the robot arm with its gripper 24 is positioned in front of the wire cutting machine 6, so that the piece of wire is inserted from the wire cutting machine into the wire channel 247 and, after being cut by the wire cutting machine 6, can be gripped by the gripper 24 for further processing. In a further development it can be provided that the robot arm 2 during removal of the wire performs a movement to support the cutting to length. The suitable time for the movement can be communicated to the robot arm 2 via the communication interface. Alternatively, a movement and/or vibration transmitted from the wire cutting machine 6 to the wire section can be detected and evaluated by force sensors of the robot arm 2 in order to determine a suitable time for the supporting movement of the robot arm 2.
Eine Verdrahtung der elektrischen Komponenten 52 erfolgt in der Regel mit biegeschlaffem Draht, weswegen die genaue Ausrichtung eines Überstands, mit dem das abgelängte Drahtstück aus dem Greifer 24 nach vorne herausragt, unbestimmt ist. The electrical components 52 are usually wired with slack wire, which is why the exact alignment of a projection with which the cut piece of wire protrudes forward from the gripper 24 is undetermined.
Um das abgelängte Drahtstück mit dem Roboterarm 2 anschließend weiterverarbeiten zu können, ist auf der Arbeitsplattform 1 ein Drahtsensor 7 angeordnet, der in Figur 5 separat detaillierter dargestellt ist. In order to be able to subsequently process the cut piece of wire with the robot arm 2, a wire sensor 7 is arranged on the work platform 1, which is shown separately in more detail in Figure 5.
Der Drahtsensor 7 weist zwei auf einem Sockel 71 montierte optische Messgabeln 72, 73 auf. Die optischen Messgabeln 72 und 73 sind orthogonal zueinander ausgerichtet. Jede Messgabel 72, 73 weist zwei Gabelarme auf, wobei in einem Gabelarm jeweils ein optischer Emitter, insbesondere eine Leuchtdiode, angeordnet ist und in dem gegenüberliegenden Gabelarm ein optischer Empfänger, beispielsweise eine Fotodiode. Es werden auf diese Weise zwei Detektionslinien 74, 75 gebildet, wobei eine Unterbrechung des Lichtstrahls entlang der Detektionslinien 74, 75 erkannt wird. The wire sensor 7 has two optical measuring forks 72, 73 mounted on a base 71. The optical measuring forks 72 and 73 are aligned orthogonally to one another. Each measuring fork 72, 73 has two fork arms, with an optical emitter, in particular a light-emitting diode, being arranged in one fork arm and an optical receiver, for example a photodiode, in the opposite fork arm. In this way, two detection lines 74, 75 are formed, with an interruption in the light beam being detected along the detection lines 74, 75.
Der Roboterarm 2 fährt nach der Aufnahme eines abgelängten Drahtstücks mit diesem zu dem Drahtsensor und bewegt den Überstand des abgelängten Drahtstücks nacheinander durch die optischen Messgabeln 72 und 73. Während der Bewegung wird der Zeitpunkt der Unterbrechung des Lichtstrahls entlang der Detektionslinien 74, 75 erfasst und aus der bekannten Position des Roboterarms 2 im Moment der Unterbrechung eine Biegung des Überstands des abgelängten Drahtstücks ermittelt. After picking up a cut piece of wire, the robot arm 2 moves it to the wire sensor and moves the protrusion of the cut piece of wire one after the other through the optical measuring forks 72 and 73. During the movement, the time at which the light beam is interrupted along the detection lines 74, 75 is recorded and displayed the known position of the robot arm 2 at the moment of interruption determines a bend in the projection of the cut piece of wire.
Wenn die erfasste Biegung des abgelängten Drahtstücks einen vorgegebenen Toleranzbereich in einer und/oder der anderen Raumrichtung übersteigt, fährt der Roboterarm 2 mit dem abgelängten Drahtstück zu einer Klemmvorrichtung 8, die ebenfalls auf der Arbeitsplattform 1 montiert ist und die in der Figur 6 in einer Detaildarstellung separat wiedergegeben ist. Die Klemmvorrichtung 8 weist zwei an einem Sockel 81 schwenkbar gelagerte Klemmbacken 82 auf. Der Roboterarm 2 positioniert einen vorderen Teil des abgelängten Drahtabschnitts zwischen den aufgeschwenkten Klemmbacken 82, wobei er die zuvor ermittelte Biegung mitberücksichtigt, um das Drahtstück passend zu positionieren. Daraufhin schwenken die beiden Klemmbacken 82 zu und klemmen das Drahtstück in seinem freien Endbereich ein. Um diesen Vorgang zu unterstützen, sind die Klemmbacken 82 v-förmig ausgebildet und weisen aus Stabilitätsgründen sich ineinander verschränkende Lamellen auf. If the detected bend of the cut piece of wire exceeds a predetermined tolerance range in one and/or the other spatial direction, the robot arm 2 moves with the cut piece of wire to a clamping device 8, which is also mounted on the work platform 1 and which is shown in detail in FIG is reproduced separately. The clamping device 8 has two clamping jaws 82 pivotally mounted on a base 81. The robot arm 2 positions a front part of the cut wire section between the swung-open clamping jaws 82, taking into account the previously determined bend in order to position the piece of wire appropriately. The two clamping jaws 82 then pivot and clamp the piece of wire in its free end region. To support this process, the clamping jaws 82 are V-shaped and have interlocking slats for stability reasons.
Nach dem Einklemmen des vorderen Endes des Drahtstücks verfährt und/oder verschwenkt der Roboterarm 2 den Greifer 24 so, dass der zuvor bestimmten Biegung entgegengewirkt wird. Dabei kann eine „Überbiegung“ um einen bestimmten Prozentsatz entgegen der gemessenen Biegung vorgesehen sein, durch die die zuvor gemessene Biegung möglichst optimal ausgeglichen wird, so dass nach dem Öffnen der Klemmbacken 82 der abgelängte Draht möglichst gerade und in Verlängerung des Drahtkanals 247 des Greifers 24 übersteht. Es kann vorgesehen sein, das überstehende Drahtstück danach erneut durch den Drahtsensor 7 zu führen, um seine dann aktuelle Biegung zu erfassen und ggf. erneut mithilfe der Klemmvorrichtung 8 zu kompensieren. After clamping the front end of the piece of wire, the robot arm 2 moves and/or pivots the gripper 24 in such a way that the previously determined bend is counteracted. An “over-bend” of a certain percentage against the measured bend can be provided, through which the previously measured bend is compensated for as optimally as possible, so that after opening the clamping jaws 82, the cut wire is as straight as possible and in an extension of the wire channel 247 of the gripper 24 survives. It can be provided that the protruding piece of wire is then guided through the wire sensor 7 again in order to detect its current bend and, if necessary, compensate for it again using the clamping device 8.
In einem nächsten Schritt zur automatisierten Verdrahtung wird das aus dem Greifer 24 des Roboterarms 2 hervorstehende Ende des abgelängten Drahts in einen Abisolierautomat 9 eingeführt. Dieser entfernt eine Isolierhülle des Drahts auf einer vorgegebenen Länge. Es kann gleichzeitig vorgesehen sein, dass auch eine Aderendhülse aufgesetzt und vercrimpt wird. In a next step for automated wiring, the end of the cut wire protruding from the gripper 24 of the robot arm 2 is inserted into an automatic stripping machine 9. This removes an insulating sheath from the wire over a specified length. At the same time it can be provided that a wire end sleeve is also put on and crimped.
Der Abisolierautomat 9 ist ein autark arbeitendes Gerät, das in automatisierten Verdrahtungsvorrichtungen, aber auch zur manuellen Verdrahtung eingesetzt werden kann. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Verdrahtungsvorrichtung ist keine externe Kommunikation zwischen dem Roboterarm 2 bzw. der ihn ansteuernden Steuereinrichtung und dem Abisolierautomaten 9 erforderlich. Stattdessen werden die unvermeidlichen und vom Abisolierautomaten 9 auf den Draht übertragenen Bewegungen eines eingeführten Drahtendes von Kraftsensoren des Roboterarms 2 erfasst und ausgewertet. Diese Art der haptischen Rückmeldung vom Abisolierautomaten 9 auf den Roboterarm 2 wird zur Prozesssteuerung eingesetzt. The stripping machine 9 is a self-sufficient device that can be used in automated wiring devices, but also for manual wiring. In a preferred embodiment of the wiring device, no external communication between the robot arm 2 or the control device that controls it and the stripping machine 9 is required. Instead, the inevitable movements of an inserted wire end transmitted to the wire by the stripping machine 9 are detected and evaluated by force sensors of the robot arm 2. This type of haptic feedback from the stripping machine 9 to the robot arm 2 is used for process control.
Dieses hat den Vorteil, dass mit geringen Anpassungen, gegebenenfalls über einen Anlernvorgang, die Verdrahtungsvorrichtung mit unterschiedlichen Abiso- lierautomaten 9 Zusammenarbeiten kann, selbst wenn diese über keine Kommunikationsschnittstelle für eine externe Prozesssteuerung verfügen. This has the advantage that with minor adjustments, possibly via a learning process, the wiring device can be equipped with different insulation lierautomaten 9 can work together, even if they do not have a communication interface for external process control.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, nach dem Abisoliervorgang nochmals das Ende des Drahtabschnitts durch den Drahtsensor 7 zu führen, um eine eventuell durch den Abisoliervorgang entstandene Verbiegung des überstehenden Drahtabschnitts zu erfassen und gegebenenfalls mithilfe der Klemmvorrichtung 8 zu korrigieren. If necessary, it can be provided that after the stripping process the end of the wire section is passed through the wire sensor 7 again in order to detect any bending of the protruding wire section that may have arisen as a result of the stripping process and, if necessary, to correct it using the clamping device 8.
Dann wird abschließend der Drahtabschnitt in eine entsprechende Kontaktöffnungen einer Kontaktklemme einer der elektrischen Komponenten 52 auf einem der Tragschienenabschnitte 51 eingesetzt. Die Kontakte der elektrischen Komponenten 52 sind bevorzugt sogenannte „Snap-In-Kontakte“, die durch das Einführung des Drahts ausgelöst werden und den Draht federkraftbeaufschlagt klemmend kontaktieren. Dabei kann der Roboterarm 2 so programmiert sein, dass er nur in definierten Raumbereichen eine Kraft zum Einführen des Drahtabschnitts aufbringt, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten. Then finally the wire section is inserted into a corresponding contact opening of a contact terminal of one of the electrical components 52 on one of the mounting rail sections 51. The contacts of the electrical components 52 are preferably so-called “snap-in contacts”, which are triggered by the insertion of the wire and contact the wire in a clamping manner under spring force. The robot arm 2 can be programmed so that it only applies force to insert the wire section in defined spatial areas in order to ensure safe operation.
Ähnlich wie bei dem Abisolierautomaten 9 kann eine erfolgte Kontaktierung durch entsprechende haptische Rückmeldung über den Draht von dem Roboterarm 2 erfasst werden. Als einen letzten Schritt kann vorgesehen sein, dass der Roboterarm 2 den Drahtabschnitt herunterdrückt, um ihn aus dem Bereich der nachfolgend mit Drähten zu verdrahtenden Kontaktöffnungen zu bewegen und dann seinen Greifer 24 öffnet, um einen weiteren Verdrahtungsvorgang auszuführen. Die schräge Anordnung der Tragschienenabschnitte 51 führt dazu, dass die so eingenommene Ausrichtung des Drahtabschnitts beibehalten wird. Similar to the stripping machine 9, contacting can be detected by the robot arm 2 through corresponding haptic feedback via the wire. As a final step, it can be provided that the robot arm 2 presses down the wire section in order to move it out of the area of the contact openings to be subsequently wired with wires and then opens its gripper 24 in order to carry out a further wiring process. The oblique arrangement of the mounting rail sections 51 means that the orientation of the wire section is maintained.
In den Figuren 7-15b ist ein zweites Ausführungsbeispiele einer Verdrahtungsvorrichtung, wiederum ausgebildet als Bestückungs- und Verdrahtungsvorrichtung, dargestellt. A second exemplary embodiment of a wiring device, again designed as an assembly and wiring device, is shown in FIGS. 7-15b.
Die Figuren 7 und 8 zeigen zunächst in Art der Figuren 1 und 2 den Gesamtaufbau und die Funktionsweise der Verdrahtungsvorrichtung anhand einer räumlichen Ansicht bzw. einer Draufsicht. Figures 7 and 8 initially show, in the manner of Figures 1 and 2, the overall structure and functionality of the wiring device using a spatial view or a top view.
Die Verdrahtungsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels stellt eine Modifikation mit Erweiterungen der Verdrahtungsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels dar. Der Grundaufbau und die grundlegende Funktionsweise sind bei beiden Verdrahtungsvorrichtungen vergleichbar. Es wird daher im Hinblick auf den grundsätzlichen Aufbau und die Funktion hiermit explizit auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Nachfolgend werden insbesondere Unterschiede zwischen beiden Ausführungsbeispielen näher erläutert. The wiring device of the second embodiment is a modification with extensions of the wiring device of the first embodiment. The basic structure and the basic operation are comparable for both wiring devices. With regard to the basic structure and function, reference is therefore made explicitly to the comments on the first exemplary embodiment. Differences between the two exemplary embodiments are explained in more detail below.
Um bei vergleichbaren Abmessungen der Arbeitsplattform 1 bzw. bei vergleichbaren Reichlängen des Roboterarms 2 eine größere Auswahl an Komponenten, insbesondere elektrischen Komponenten 52 bei der Bestückung der Tragschienenabschnitte 51 zur Verfügung zu haben, werden beim zweiten Ausführungsbeispiel der Verdrahtungsvorrichtung mehrstöckige Komponentenmagazine 4 eingesetzt. In order to have a larger selection of components, in particular electrical components 52, when equipping the mounting rail sections 51 with comparable dimensions of the work platform 1 or with comparable reach lengths of the robot arm 2, multi-story component magazines 4 are used in the second exemplary embodiment of the wiring device.
Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist auch hier eine Mehrzahl von Komponentenmagazine 4 in einem Kreisbogen auf der Arbeitsplattform 1 angeordnet. Jedes der Komponentenmagazine 4 umfasst wie beim ersten Ausführungsbeispiel einen Sockel 41 , der eine in Richtung des Roboterarms 2 abfallende Auflage 42 bereitstellt. As in the first exemplary embodiment, a plurality of component magazines 4 are arranged in a circular arc on the work platform 1. As in the first exemplary embodiment, each of the component magazines 4 includes a base 41 which provides a support 42 that slopes towards the robot arm 2.
Figur 9 zeigt eines der Komponentenmagazine 4 separat in einer vergrößerten und detaillierteren Darstellung. In Figur 10 ist das Komponentenmagazin 4 mit Kartons 53, in denen die elektrischen Komponenten 52 angeordnet sind, bestückt. Es wird dabei das im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel erläuterte Grundprinzip umgesetzt, dass die elektrischen Komponenten 52 in einem schräg gestellten Stapel vom Komponentenmagazinen 4 bereitgestellt werden. Wird am unteren, zum Roboterarm 2 weisenden Ende die vorderste Komponente 52 entnommen, rutschen die folgenden elektrischen Komponenten 52 schwerkraftbedingt nach. Figure 9 shows one of the component magazines 4 separately in an enlarged and more detailed view. In Figure 10, the component magazine 4 is equipped with boxes 53 in which the electrical components 52 are arranged. The basic principle explained in connection with the first exemplary embodiment is implemented, namely that the electrical components 52 are provided in an inclined stack by the component magazines 4. If the frontmost component 52 is removed from the lower end facing the robot arm 2, the following electrical components 52 slide due to gravity.
In der Regel werden die elektrischen Komponenten 52 bereits in dem Karton 53 angeliefert. Der Karton 53 kann nach dem Abnehmen eines Deckels oder Öffnen einer Abdeckung einfach in das Komponentenmagazin 4 eingesetzt werden. Um möglichst flexibel unterschiedlich breite Kartons 53 aufnehmen zu können und dadurch unterschiedlich breite elektrische Komponenten 52 bereitstellen zu können, sind anders als beim ersten Ausführungsbeispiel nicht feste Ränder an der Auflage 42 vorgesehen, sondern es sind auf der Auflage 42 zwei Winkelschienen 421 angeordnet, die in ihrem Abstand zueinander variiert werden können, so dass sie an unterschiedlich breite Kartons 53 angepasst werden können. Am unteren Ende der Winkelschiene 421 ist ein Anschlag für den Karton 53 ausgebildet. Um den Abstand variabel einstellen zu können, sind in der Auflage 42 quer verlaufende Langlöcher 422 ausgebildet, in denen die Winkelschienen 421 verschiebbar z.B. mithilfe von Schrauben oder Klemmelementen fixiert werden können. As a rule, the electrical components 52 are already delivered in the box 53. The box 53 can easily be inserted into the component magazine 4 after removing a lid or opening a cover. In order to be able to accommodate boxes 53 of different widths as flexibly as possible and thereby be able to provide electrical components 52 of different widths, unlike the first exemplary embodiment, there are not fixed edges on the support 42, but two angle rails 421 are arranged on the support 42, which are in Their distance from each other can be varied so that they can be adapted to boxes 53 of different widths. At the lower end of the angle rail 421 there is a stop for the box 53 is formed. In order to be able to adjust the distance variably, transverse elongated holes 422 are formed in the support 42, in which the angle rails 421 can be fixed in a displaceable manner, for example using screws or clamping elements.
Weiter ist optional ein Bügel 423 vorgesehen, der um etwa die Stapelhöhe einer der Komponenten 52 vom unteren Ende des Kartons 53 beabstandet die elektrischen Komponenten 52 übergreift. Der Bügel 423 verhindert, dass sich verhakende Komponenten 52 bei der Entnahme der vordersten elektrischen Komponente 52 ungewollt mit angehoben werden. Der Bügel 423 kann in seiner Höhe, d. h. seinem Abstand von der Auflage 42, sowie seinem Abstand vom unteren Anschlag eingestellt werden, um seine Position an die Größe und insbesondere auch die Stapelhöhe der elektrischen Komponenten 52 anzupassen. Furthermore, a bracket 423 is optionally provided, which reaches over the electrical components 52 at a distance of approximately the stacking height of one of the components 52 from the lower end of the box 53. The bracket 423 prevents caught components 52 from being unintentionally lifted when the frontmost electrical component 52 is removed. The bracket 423 can be adjusted in height, i.e. H. its distance from the support 42 and its distance from the lower stop can be adjusted in order to adapt its position to the size and in particular the stacking height of the electrical components 52.
Auf den Sockel 41 ist bei den Komponentenmagazinen 4 des zweiten Ausführungsbeispiels ein Erweiterungssockel 43 aufgesetzt und zum Beispiel mit Schrauben fixiert. Der Erweiterungssockel 43 stellt parallel zur Auflage 42 und beabstandet von dieser eine weitere Auflage 44 zur Aufnahme eines weiteren Kartons 53 bereit. Auch hier werden Winkelschienen 441 eingesetzt, die die Aufnahme für den Karton 53 definieren. Die Winkelschienen 441 können in ihrem Abstand und ihrer Position mittels Langlöchern 442 eingestellt werden. Ebenfalls ist ein Bügel 403 vorgesehen. In the component magazines 4 of the second exemplary embodiment, an extension base 43 is placed on the base 41 and fixed, for example, with screws. The extension base 43 provides a further support 44 parallel to the support 42 and spaced from it to accommodate another cardboard box 53. Here too, angle rails 441 are used, which define the receptacle for the box 53. The angle rails 441 can be adjusted in their distance and position using elongated holes 442. A bracket 403 is also provided.
Durch den Erweiterungssockel 43 wird eine weitere Entnahmeebene geschaffen und damit die Kapazität des Komponentenmagazins 4 erhöht. Dieses Konzept ist fortsetzbar, indem ein zweiter Erweiterungssockel 43 auf den ersten Erweiterungssockel 43 aufgesetzt wird. Die Anzahl von verwendeten Erweiterungssockeln 43 für ein Komponentenmagazinen 4 ist dabei letztlich nur durch die Reichweite des Roboterarms 2 und die Stabilität der Sockel 41 bzw. Erweiterungssockel 43 begrenzt. The extension base 43 creates a further removal level and thus increases the capacity of the component magazine 4. This concept can be continued by placing a second extension base 43 on the first extension base 43. The number of extension bases 43 used for a component magazine 4 is ultimately only limited by the reach of the robot arm 2 and the stability of the bases 41 or extension bases 43.
Weitere Unterschiede zwischen dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel des Verdrahtungsautomaten finden sich bei dem Ablängautomaten 6, der Drahtabschnitte zur Verdrahtung der elektrischen Komponenten 52 bereitstellt. In der hier genutzten Version ist der Ablängautomat 6 in der Lage, zwei verschiedene Drahtarten, z.B. mit verschiedenen Durchmessern, auszugeben. Entsprechend wird ein Spulenträger 61 eingesetzt, der die Möglichkeit bietet, zwei Drahtspulen zur Bevorratung der verwendeten Drahtarten einzusetzen. Weiter ist der Verdrahtungsautomat des zweiten Ausführungsbeispiels um einen Markierautomat 10 zur Markierung der verarbeiteten Drahtabschnitte ergänzt. Dieser wird zusammen mit einer weiteren Klemmvorrichtung 11 , die zum Handling der Drahtabschnitte im Zusammenhang mit dem Markierautomaten 10 verwendet wird, nachfolgend anhand den Figuren 11 und 12a, b näher erläutert. Further differences between the first and second exemplary embodiments of the wiring machine can be found in the cutting machine 6, which provides wire sections for wiring the electrical components 52. In the version used here, the cutting machine 6 is able to output two different types of wire, for example with different diameters. Accordingly, a coil carrier 61 is used, which offers the possibility of using two wire coils to store the types of wire used. Furthermore, the automatic wiring machine of the second exemplary embodiment is supplemented by an automatic marking machine 10 for marking the processed wire sections. This will be explained in more detail below with reference to Figures 11 and 12a, b, together with a further clamping device 11, which is used to handle the wire sections in connection with the automatic marking machine 10.
Figur 11 zeigt eine räumliche Ansicht auf den Markierautomaten 10 sowie die weitere Klemmvorrichtung 11 während ihrer Nutzung durch den Roboterarm 2. Figure 11 shows a spatial view of the automatic marking machine 10 and the further clamping device 11 during its use by the robot arm 2.
Der Markierautomat 10 weist einen horizontal verlaufenden Bearbeitungsschlitz 101 auf, in den ein Drahtabschnitt 63, auf den eine Markierung 102 aufgebracht werden soll, längs eingelegt wird. Nach dem Einlegen des Drahtabschnitts 63 wickelt der Markierautomat 10 ein ggf. individuell zuvor von ihm bedrucktes Klebelabel als Markierung 102 um den Drahtabschnitt 63. Die Figur 11 zeigt den eingelegten Drahtabschnitt 63 nach erfolgter Aufbringung der Markierung 102. The marking machine 10 has a horizontal processing slot 101, into which a wire section 63, onto which a marking 102 is to be applied, is inserted lengthwise. After inserting the wire section 63, the marking machine 10 wraps an adhesive label, which it may have previously printed individually, as a marking 102 around the wire section 63. Figure 11 shows the inserted wire section 63 after the marking 102 has been applied.
Um den Drahtabschnitt 63 in der dargestellten Weise in dem Bearbeitungsschlitz 101 positionieren zu können, wird der Roboterarm 2 von der weiteren Klemmvorrichtung 11 unterstützt. In order to be able to position the wire section 63 in the processing slot 101 in the manner shown, the robot arm 2 is supported by the further clamping device 11.
Nach einem Entgegennehmen des Drahtabschnitts 63 aus dem Ablängautomaten 6 und dem sich anschließenden Ausrichten des Drahtabschnitts 63 mithilfe des Drahtsensors 7 und der Klemmvorrichtung 8 (wie im Zusammenhang mit der Figur 5 beschrieben ist) ragt der Drahtabschnitt 63 um eine Länge im Bereich einiger Zentimeter aus dem Greifer 24 des Roboterarms 2 hervor. After receiving the wire section 63 from the cutting machine 6 and then aligning the wire section 63 using the wire sensor 7 and the clamping device 8 (as described in connection with FIG. 5), the wire section 63 protrudes from the wire section by a length in the range of a few centimeters Gripper 24 of the robot arm 2.
Mit diesem hervorstehenden Ende des Drahtabschnitts 63 verfährt der Roboterarm 2 zunächst zu der weiteren Klemmvorrichtung 11 . Diese weist als Besonderheit gegenüber der Klemmvorrichtung 8 einen auf einem Sockel 111 verschwenkbar montierten Schwenkarm 112 auf. Die Stellung des Schwenkarms 112 kann durch einen in im Sockel 111 angeordneten Antrieb definiert eingestellt werden. An Ende des Schwenkarms 112 ist ein Greifer 113 angeordnet, der zwei Klemmbacken 114 aufweist, die sich wie die Klemmbacken 82 der Klemmvorrichtung 8 öffnen und schließen lassen und die einen eingeführten Drahtabschnitt 63 einklemmen können. In den Figuren 12a, b ist die weitere Klemmvorrichtung 11 in einer Seitenansicht und einer Draufsicht nochmals detaillierter wiedergegeben. Ähnlich wie im Zusammenhang mit dem Greifer 24 der Figur 4b erläutert, weisen die Klemmbacken 114 sich ineinander verschränkende Klemmlamelle 115 auf, die zudem v-förmig aus gebildet sind, sodass sie das Ende eines eingeführten Drahtabschnitts 63 zentrieren und festklemmen können. With this protruding end of the wire section 63, the robot arm 2 first moves to the further clamping device 11. As a special feature compared to the clamping device 8, this has a swivel arm 112 which is pivotably mounted on a base 111. The position of the swivel arm 112 can be adjusted in a defined manner by a drive arranged in the base 111. At the end of the pivot arm 112, a gripper 113 is arranged, which has two clamping jaws 114, which can be opened and closed like the clamping jaws 82 of the clamping device 8 and which can clamp an inserted wire section 63. In Figures 12a, b, the further clamping device 11 is shown in more detail in a side view and a top view. Similar to what was explained in connection with the gripper 24 of FIG. 4b, the clamping jaws 114 have interlocking clamping lamellas 115, which are also V-shaped so that they can center and clamp the end of an inserted wire section 63.
Nach dem Einlegen und Festklemmen des Drahtabschnitts 63 in bzw. durch den Greifer 113 öffnet der Roboterarm 2 seinen Greifer 24 gerade so weit, dass der gegriffene Drahtabschnitt 63 in Querrichtung fixiert bleibt, d.h. nicht aus dem Greifer 24 rutscht, in Längsrichtung des Drahtabschnitts 63 aber durch den Greifer 24 gezogen werden kann. Eine Ausgestaltung des Greifers 24, die dafür besonders geeignet ist und die in diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Verdrahtungsvorrichtung verwendet wird, wird weiter unten im Zusammenhang mit den Figuren 13a bis 15b näher erläutert. After inserting and clamping the wire section 63 into or through the gripper 113, the robot arm 2 opens its gripper 24 just enough so that the gripped wire section 63 remains fixed in the transverse direction, i.e. does not slip out of the gripper 24, but in the longitudinal direction of the wire section 63 can be pulled by the gripper 24. An embodiment of the gripper 24 that is particularly suitable for this and that is used in this second exemplary embodiment of the wiring device is explained in more detail below in connection with Figures 13a to 15b.
Mit dem beschriebenen „lockeren“ Griff bewegt der Roboterarm 2 dann den Greifer 24 von dem Greifer 113 weg, wobei der Drahtabschnitt 63 möglichst straff zwischen dem Greifer 113 und dem Greifer 24 gespannt gehalten wird. Der Roboterarm 2 entfernt dabei den Greifer 24 so weit, dass die Länge des gespannten Drahtabschnitts 63 zwischen dem Greifer 113 und dem Greifer 24 ausreichend ist, um den Drahtabschnitt 63 in den Bearbeitungsschlitz 101 einlegen zu können. With the “loose” grip described, the robot arm 2 then moves the gripper 24 away from the gripper 113, with the wire section 63 being held as tightly as possible between the gripper 113 and the gripper 24. The robot arm 2 removes the gripper 24 to such an extent that the length of the tensioned wire section 63 between the gripper 113 and the gripper 24 is sufficient to be able to insert the wire section 63 into the processing slot 101.
Zu diesem Zweck vollführen der Roboterarm 2 und die weitere Klemmvorrichtung 11 koordinierte Bewegungen derart, dass der gespannte Drahtabschnitt 63 in den Bearbeitungsschlitz 101 eingelegt wird und die in Figur 11 dargestellte Position einnimmt. Nachdem das erfolgt ist, kann von einer Steuervorrichtung des Roboterarms 2 ein entsprechender Befehl an den Markierautomaten 10 ausgegeben werden, dass die Markierung 102 auf den Drahtabschnitt 63 aufgebracht wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Markierautomat 10 selbst den eingelegten Drahtabschnitt 63 detektiert und die Markierung 102 aufbringt. For this purpose, the robot arm 2 and the further clamping device 11 carry out coordinated movements in such a way that the tensioned wire section 63 is inserted into the processing slot 101 and assumes the position shown in Figure 11. After this has taken place, a corresponding command can be issued to the marking machine 10 by a control device of the robot arm 2 so that the marking 102 is applied to the wire section 63. Alternatively, it can be provided that the marking machine 10 itself detects the inserted wire section 63 and applies the marking 102.
Es wird angemerkt, dass bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die weitere Klemmvorrichtung 11 zusätzlich zur Klemmvorrichtung 8 vorhanden ist. Es kann alternativ vorgesehen sein, die weitere Klemmvorrichtung 11 nicht nur zum Einlegen des Drahtabschnitts in den Markierautomaten 10 zu nutzen, son- dern auch zusammen mit dem Drahtsensor 7 zum Ausrichten des Drahtabschnitts 63. It is noted that in the exemplary embodiment shown, the further clamping device 11 is present in addition to the clamping device 8. Alternatively, it can be provided that the additional clamping device 11 is not only used to insert the wire section into the marking machine 10, but also also together with the wire sensor 7 for aligning the wire section 63.
In den Figuren 13a-15b ist der im zweiten Ausführungsbeispiel der Verdrahtungsvorrichtung genutzte Greifer 24 für den Roboterarm 2 detaillierter und separat vom Roboterarm 2 dargestellt. Dabei zeigen die Figuren 13a, b den Greifer 24 mit beiden Greiferhälften 241 in geöffneter Stellung in einer räumlichen Darstellung und einer Ansicht von vorne, also mit Blick entlang eines Drahtkanals 247, in dem ein gegriffener Draht bzw. Drahtabschnitt längs verläuft. Die Figuren 14a, b zeigen in gleicher Weise den Greifer 24 in geschlossenem Zustand, also mit zu gefahrenen Greiferhälften 241. Die Figuren 15a, b geben schließlich jeweils nur einer der Greiferhälften 241 in einer räumlichen Darstellung und in einer Seitenansicht wieder. In Figures 13a-15b, the gripper 24 used in the second exemplary embodiment of the wiring device for the robot arm 2 is shown in more detail and separately from the robot arm 2. Figures 13a, b show the gripper 24 with both gripper halves 241 in the open position in a spatial representation and a view from the front, i.e. looking along a wire channel 247 in which a gripped wire or wire section runs lengthwise. Figures 14a, b show the gripper 24 in the closed state, i.e. with the gripper halves 241 closed. Figures 15a, b finally show only one of the gripper halves 241 in a spatial representation and in a side view.
Die beiden Greiferhälften 241 sind bei diesem Beispiel gleich aufgebaut, sie sind also nicht nur spiegelsymmetrisch zueinander, sondern auch im Hinblick auf ihrem vorderen und hinteren Abschnitt (bezogen auf einen eingelegten Drahtabschnitt) gleich. The two gripper halves 241 have the same structure in this example, so they are not only mirror-symmetrical to one another, but also the same with regard to their front and rear sections (based on an inserted wire section).
Die Greiferhälften 241 weisen wie die in den Figuren 3a bis 4b gezeigten Greifer 24 jeweils einen Steckadapter 242 zum Einstecken in die Greiferaufnahme 23 des Roboterarms 2 auf. Am Steckadapter 242 ist sind ebenfalls seitlichen Nuten 243 ausgebildet, die eine Ablage des Greifers 24 in dem Greifermagazin 3 unterstützen. Like the grippers 24 shown in FIGS. 3a to 4b, the gripper halves 241 each have a plug-in adapter 242 for insertion into the gripper receptacle 23 of the robot arm 2. Lateral grooves 243 are also formed on the plug-in adapter 242, which support storage of the gripper 24 in the gripper magazine 3.
Quer zur Einsteckrichtung der Steckadapter 242 ist jeweils eine Greiferbacke 245 ausgebildet, durch die in Längsrichtung der Drahtkanal 247 verläuft. Dieser ist, wie insbesondere in den Figuren 15a, b gut zu sehen ist, in einem mittleren Abschnitt halbzylinderförmig in jeder der Greiferhälften 241 ausgebildet. Zum Ende hin weitet sich der Drahtkanal 247 auf und mündet in einem halbkegelförmigen Querschnitt, durch den ein Einführtrichter 248 gebildet wird. A gripper jaw 245 is formed transversely to the insertion direction of the plug adapter 242, through which the wire channel 247 runs in the longitudinal direction. This is, as can be clearly seen in particular in Figures 15a, b, semi-cylindrical in a central section in each of the gripper halves 241. Towards the end, the wire channel 247 widens and opens into a semi-conical cross section, through which an insertion funnel 248 is formed.
Der Greifer 24 ist insbesondere dazu ausgebildet, Drähte mit einem Außendurchmesser zugreifen, der etwas größer ist als der Durchmesser des gebildeten Drahtkanals 247. Beim Schließen der Greiferhälften 241 um einen Drahtabschnitt zentriert sich dieser entlang des Drahtkanals 247. Je nach Druck bzw. Kraft, mit der die Greiferhälften 241 zugefahrenen werden, wird der Drahtabschnitt entweder fest gegriffen, losgelassen oder so gehalten, dass er quer nicht aus dem Greifer 24 rutscht, in Längsrichtung, also in Richtung des Drahtkanals 247, aber durch den Greifer 24 gezogen werden kann. The gripper 24 is designed in particular to grip wires with an outer diameter that is slightly larger than the diameter of the wire channel 247 formed. When the gripper halves 241 are closed around a wire section, this is centered along the wire channel 247. Depending on the pressure or force When the gripper halves 241 are closed, the wire section is either firmly gripped, released or held so that it is transverse does not slip out of the gripper 24, in the longitudinal direction, i.e. in the direction of the wire channel 247, but can be pulled through the gripper 24.
Dieses gibt die Möglichkeit, dass der Greifer 24 bei eingespanntem Ende des Drahtabschnitts am Draht entlang verfahren wird. Diese Möglichkeit wird, wie zuvor bereits beschrieben ist, im Zusammenhang mit dem Einlegen des Drahtabschnitts 63 in den Bearbeitungsschlitz 101 des Markierautomat 10 genutzt. This makes it possible for the gripper 24 to move along the wire when the end of the wire section is clamped. As already described, this option is used in connection with inserting the wire section 63 into the processing slot 101 of the marking machine 10.
Diese Möglichkeit kann vom Verdrahtungsautomaten des zweiten Ausführungsbeispiels zudem genutzt werden, um einen Drahtabschnitt an seinen beiden Enden zu verdrahten. Dazu wird der Drahtabschnitt zunächst wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben vom Ablängautomaten 6 entgegengenommen, sodass ein freies Ende des Drahtabschnitts um einen gewissen Abstand, beispielsweise einige Zentimeter, über das Ende des Greifers 24 hervorsteht. Dieses überstehende Ende kann mithilfe des Drahtsensors 7 in seiner Ausrichtung und auch der Länge des Überstands vermessen und gegebenenfalls mithilfe der Klemmvorrichtung 8 ausgerichtet werden. Um die Länge des Überstands zu vermessen, fährt der Roboterarm 2 den Drahtabschnitt in einer zickzackförmigen Bewegung in den Drahtsensor 7 ein oder aus, so dass eine erste bzw. letzte Unterbrechung der optischen Messstrecke detektiert werden kann, aus der die Länge des Überstands berechnet werden kann. This option can also be used by the automatic wiring machine of the second exemplary embodiment to wire a wire section at both ends. For this purpose, the wire section is first received by the cutting machine 6 as described in connection with the first exemplary embodiment, so that a free end of the wire section protrudes beyond the end of the gripper 24 by a certain distance, for example a few centimeters. This protruding end can be measured in its orientation and also the length of the protrusion using the wire sensor 7 and, if necessary, aligned using the clamping device 8. In order to measure the length of the protrusion, the robot arm 2 moves the wire section in or out of the wire sensor 7 in a zigzag movement, so that a first or last interruption in the optical measuring path can be detected, from which the length of the protrusion can be calculated .
Die Längenmessung des Drahtabschnitts kann auch vorgenommen werden, um gemessene Längendaten des von dem Ablängautomaten 6 bereitgestellten Drahtabschnitts gegenüber Planungsdaten zu überprüfen und anhand einer Differenz tatsächliche Verfahrwege des Roboterarms 2 mit vorgegebenen abzugleichen. The length measurement of the wire section can also be carried out in order to check measured length data of the wire section provided by the automatic cutting machine 6 against planning data and to compare actual travel paths of the robot arm 2 with predetermined ones based on a difference.
Nach einem Abisolieren durch den Abisolierautomaten 9 kann das bereits abisolierte, erste Ende zum Beispiel in der Klemmvorrichtung 8 fixiert werden. After stripping by the stripping machine 9, the already stripped first end can be fixed in the clamping device 8, for example.
Der Roboterarm 2 öffnet dann seinen Greifer 24 gerade soweit, dass der Drahtabschnitt noch im Greifer 24 verbleibt, der Greifer 24 aber entlang des Drahts verfahren werden kann. Der Roboterarm 2 bewegt dann den Greifer 24 bis annähernd zum freien, zweiten Ende des Drahtabschnitts, beispielsweise wieder einige Zentimeter vor das zweite Ende. Dieses erfolgt auf Basis der dem Steuersystem des Roboterarms 2 bekannten Länge des verarbeiteten Drahtabschnitts. Danach wird der Greifer 24 weiter zugefallen, so dass der Drahtabschnitt festgegriffen wird und das erste Ende des Drahtabschnitts wird aus der Klemmvorrichtung 8 gelöst. Der Roboterarm 2 hat damit den Drahtabschnitt umgegriffen, sodass jetzt das zweite Ende be- bzw. verarbeitet werden kann. Dazu fährt der Roboterarm 2 dieses noch unbearbeitete zweite Ende des Drahtabschnitts wiederum durch den Drahtsensor 7, um seine Ausrichtung und die Länge des Überstands zu bestimmen. Damit kann die Position des Drahtabschnitts im Greifer 24, die zunächst nur berechnet wurde, tatsächlich vermessen und gegebenenfalls mithilfe der Klemmvorrichtung 8 korrigiert werden. The robot arm 2 then opens its gripper 24 just enough that the wire section still remains in the gripper 24, but the gripper 24 can be moved along the wire. The robot arm 2 then moves the gripper 24 almost to the free, second end of the wire section, for example again a few centimeters in front of the second end. This is done on the basis of the length of the processed wire section known to the control system of the robot arm 2. The gripper 24 is then closed further so that the wire section is gripped and the first end of the wire section is released from the clamping device 8. The robot arm 2 has thus grasped the wire section so that the second end can now be processed. To do this, the robot arm 2 moves this still unprocessed second end of the wire section through the wire sensor 7 in order to determine its orientation and the length of the protrusion. This means that the position of the wire section in the gripper 24, which was initially only calculated, can actually be measured and, if necessary, corrected using the clamping device 8.
Falls bei dem Drahtabschnitt mithilfe des Markierautomat 10 eine Markierung 102 aufgebracht wird, kann der Markiervorgang bereits zum Umgreifenden des Drahtabschnitts genutzt werden. Das zuvor beschriebe separate Umgreifen mithilfe der Klemmvorrichtung 8 kann dann entfallen. If a marking 102 is applied to the wire section using the marking machine 10, the marking process can already be used to encompass the wire section. The previously described separate gripping using the clamping device 8 can then be omitted.
Neben den beschriebenen Be- und Verarbeitungsmöglichkeiten für den Drahtabschnitt können in einer Weiterbildung der Verdrahtungsvorrichtung auch weitere Einrichtungen bzw. Automaten auf der Arbeitsplattform 1 montiert werden. Beispielhaft ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel als weitere Bearbeitungsstation ein Kabelbündler 12 dargestellt, der es ermöglicht, mehrere Drähte zu einem Kabelstrang zusammenzufassen. Der Kabelbündler 12 weist eine Durchführöffnung 121 auf, in die die Drähte eingeführt werden. Sie werden dann von dem Kabelbündler 12 durch zwei aufeinandergefügte selbstklebende Streifen zu einem Kabelstrang gebündelt. In addition to the described processing options for the wire section, further devices or machines can also be mounted on the work platform 1 in a further development of the wiring device. By way of example, in the second exemplary embodiment, a cable bundler 12 is shown as a further processing station, which makes it possible to combine several wires into a cable harness. The cable bundler 12 has a feed-through opening 121 into which the wires are inserted. They are then bundled into a cable harness by the cable bundler 12 using two self-adhesive strips joined together.
Als eine weitere Bearbeitungsstationen kann beispielsweise ein Crimpautomat vorgesehen sein, der z.B. eine Aderendhülse auf abisolierte Enden eines Drahtabschnitt aufbringt, oder ein Automat, der einen Steckverbinder an einem Drahtende anbringt. Dazu können ergänzend Einrichtungen genutzt werden, die die verwendeten Aderendhülsen, Steckverbinder oder sonstige Kontaktelemente bereitstellen. Weiter können Kabelzuführeinheiten eingesetzt werden, die vorkonfektionierte Kabel bereitstellen. Bezugszeichenliste As a further processing station, a crimping machine can be provided, for example, which applies a wire end sleeve to stripped ends of a wire section, or an machine which attaches a plug connector to a wire end. For this purpose, additional devices can be used that provide the wire end sleeves, connectors or other contact elements used. Cable feed units that provide pre-assembled cables can also be used. Reference symbol list
1 Arbeitsplattform 1 work platform
2 Roboterarm 2 robot arm
21 Armelement 21 arm element
22 Gelenk 22 joint
23 Greiferaufnahme 23 gripper holder
24 Greifer 24 grippers
241 Greiferhälfte 241 gripper half
242 Steckadapter 242 plug adapter
243 Nut 243 groove
244 Steckdorn 244 plug mandrel
245 Greiferbacke 245 gripper jaw
246 Lamelle 247 Drahtkanal 248 Einführtrichter 246 lamella 247 wire channel 248 insertion funnel
3 Greifermagazin 3 gripper magazine
31 Magazingabel 31 magazine fork
4 Komponentenmagazin 4 component magazine
41 Sockel 41 bases
42 Auflage 421 Winkelschiene 422 Langloch 423 Bügel 42 support 421 angle rail 422 slot 423 bracket
43 Erweiterungssockel 43 expansion bases
44 weitere Auflage 441 Winkelschiene 442 Langloch 443 Bügel 44 additional support 441 angle rail 442 slot 443 bracket
5 T ragschienenaufnahme 5 support rail holder
51 Tragschienenabschnitt 51 mounting rail section
52 elektrische Komponente 52 electrical component
53 Karton 53 box
6 Ablängautomat 6 cutting machines
61 Spulenträger 62 Drahtspule 61 coil carriers 62 wire spool
63 Drahtabschnitt 63 wire section
7 Drahtsensor 7 wire sensor
71 Sockel 71 base
72, 73 optische Messgabel72, 73 optical measuring fork
74, 75 Detektionslinie 74, 75 detection line
8 Klemmvorrichtung 8 clamping device
81 Sockel 81 base
82 Klemmbacke 82 clamping jaw
9 Abisolierautomat 9 stripping machine
10 Markierautomat 10 marking machines
101 Bearbeitungsschlitz 101 processing slot
102 Markierung 102 mark
11 weitere Klemmvorrichtung11 additional clamping devices
111 Sockel 111 base
112 Schwenkarm 112 swivel arm
113 Greifer 113 grabs
114 Klemmbacke 114 jaw
115 Klemmlamelle 115 clamping lamella
12 Kabelbündler 12 cable bundlers
121 Durchführöffnung 121 through opening
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23720068 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 23720068 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |