Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur robotergestützten Verdrahtung von

elektrischen Komponenten einer auf einer Montageplatte angeordneten elektrischen Schaltanlage.

Bei der Fertigung von Schalt- und Steuerungsanlagen ist die Verdrahtung der elektrischen Komponenten einer der zentralen und zeitintensivsten Arbeitsvorgänge, der bis heute weitestgehend manuell durchgeführt wird. Dabei stellt nicht nur die hohe Komplexität dieses Arbeitsvorgangs sondern vor allem auch der Anspruch einer hundertprozentigen Fehlerfreiheit große Anforderungen an den die Verdrahtung durchführenden Mitarbeiter.

Für die Optimierung des Verdrahtungsvorgangs gibt es verschiedene technische Hilfsmittel in unterschiedlichen Unterstützungsstufen. Dies reicht von

Handwerkszeugen und/ oder Halbautomaten zur Kabelkonfektionierung bis hin zu voll automatischen Anlagen, die einzelne Drähte vollständig konfektionieren, das heißt, ablängen, abisolieren, Aderendhülse aufbringen und vercrimpen. Die so hergestellten vorkonfektionierten Kabel können anschließend als loser und einzelner Draht, als sequenziell miteinander verbundene oder aufgereihte Drähte, oder als Drahtbündel ausgegeben werden. Eine auf eine Rolle aufgewickelte Kabelsequenz ist aus der DE 10 2015 103 444 Ai bekannt. Die BE 101 965 1 A beschreibt einen multifunktionalen Bearbeitungskopf, der in den Endeffektor einer Verdrahtungsanlage integriert ist. Die DE 4431 254 Ai und die EP 0917259 Bi beschreiben jeweils ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verdrahtung von Anschlussstellen von Komponenten elektrischer Geräte. Die EP 0259394 Bi beschreibt ein Werkzeug zum Verlegen von Kabeln.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass es einen möglichst hohen Automatisierungsgrad aufweist. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die abhängigen Ansprüche betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Demgemäß weist das Verfahren die Schritte auf:

- Bereitstellen einer Planung einer Schaltanlage, die zumindest Ortsinformation und Orientierungsinformation und Orientierungsinformation über eine Mehrzahl elektrischer Komponenten der Schaltanlage auf einer Montageplatte und Verdrahtungsinformation über eine Mehrzahl elektrischer Verdrahtungen zwischen jeweils zweien der elektrischen Komponenten aufweist;

- Extrahieren eines Kabelroutings, einschließlich einer Kabelquellkoordinate, einer Kabelzielkoordinate und einem Verlegeweg zwischen der Kabelquellkoordinate und der Kabelzielkoordinate aus der Verdrahtungsinformation für mindestens eine der Mehrzahl Verdrahtungen;

- Generieren von Trajektorien- und/oder Vektorpunkten entlang des Kabelroutings und Parametrisieren der Trajektorien- und/oder Vektorpunkte zur Erzeugung einer Robotersteuerung; und

- Ansteuern eines Roboters mit der Robotersteuerung.

Die Planung der Schaltanlage, das heißt insbesondere die Ortsinformation und

Orientierungsinformation über die Mehrzahl elektrischer Komponenten der

Schaltanlage sowie die die Verdrahtung der Komponenten betreffende

Verdrahtungsinformation können beispielsweise direkt aus einem 3D-ECAD-System bereitgestellt werden. Über dieses System können auch ergänzende Informationen betreffend die elektrische Schaltanlage, soweit sie die Verdrahtung unterstützen können, bezogen werden. Diese Informationen können beispielsweise eine individuelle Konfektionierung einzelner Kabel der Verdrahtung umfassen.

Das Verfahren kann das Anwenden einer Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation zur Bestimmung eines Automatisierungsgrades der Verdrahtungen und gegebenenfalls das Anpassen der Verdrahtungsinformation zur Maximierung des

Automatisierungsgrades aufweisen. Das Bestimmen des Automatisierungsgrades der Verdrahtung kann das Bestimmen einer Automatisierungstauglichkeit einzelner Verdrahtungsschritte, bei denen jeweils zwei elektrische Komponenten der elektrischen Schaltanlage miteinander verdrahtet werden, umfassen.

Das Bereitstellen der Planung und das Anwenden der Prüfroutine auf die

Verdrahtungsinformation sowie gegebenenfalls das Anpassen der

Verdrahtungsinformation zur Maximierung des Automatisierungsgrades kann computergestützt und daher grundsätzlich ortsungebunden ausgeführt werden und muss daher nicht zwangsläufig auf einem beispielsweise für die Verdrahtung vorgesehenen Verdrahtungsautomaten durchgeführt werden. Die angepassten

Verdrahtungsinformationen können beispielsweise durch manuelles Aufrufen an einem Verdrahtungsautomaten oder durch automatische Identifikation mittels Einlesen eines Produktidentifizierungscodes, beispielsweise eines RFID-Chips, auf die

Verdrahtungsanlage importiert werden.

Das Bereitstellen der Planung der Schaltanlage kann weiterhin

Komponenteninformationen aus der Planung bereitstellen, vorzugsweise mindestens eine Abmessung oder Kontur der Montageplatte, einen Typ mindestens einer der elektrischen Komponenten oder einer weiteren Komponenten der elektrischen

Schaltanlage, eine Anschlussart mindestens einer der elektrischen Komponenten, eine Anschlusskoordinate und/ oder ein Anschlussvektor mindestens einer der elektrischen Komponenten, oder eine Geometrie mindestens einer der elektrischen Komponenten oder einer weiteren Komponenten der elektrischen Schaltanlage.

Das Anwenden einer Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation zur Bestimmung eines Automatisierungsgrades der Verdrahtungen kann beispielsweise das Überprüfen mindestens einer Anschlussart (Leiteranschlussklemme oder dergleichen) einer der elektrischen Komponenten und/oder der Anschlusskoordinate einer der elektrischen Komponenten auf automatisierbare Kontaktierung umfassen. Beispielsweise kann ein Anschlusswinkel einer Leiteranschlussklemme einer elektrischen Komponente außerhalb oder innerhalb eines von einem Verdrahtungsroboter bedienbaren

Winkelbereichs liegen.

Das Verfahren kann weiterhin das optische Erfassen einer tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplatte und das Angleichen der

Ortsinformation und Orientierungsinformation an die tatsächliche Anordnung aufweisen. Das optische Erfassen einer tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplatte kann das Abscannen einer Montageebene der Montageplatte, auf welcher die elektrischen Komponenten angeordnet sind, umfassen. Das Abscannen kann mit Hilfe eines Roboters durchgeführt werden, vorzugsweise mit Hilfe des von der Robotersteuerung angesteuerten Roboters, beispielsweise mit Hilfe eines Knickarmroboters, der einen multifunktionalen Endeffektor mit einer optischen Erfassungseinrichtung, beispielsweise einer Kamera oder mit einem Scanner aufweisen. Der Knickarmroboter kann mit der Kamera die Montageplattenebene zeilenweise abscannen. Mit Hilfe der optisch erfassten tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten können Ist-Daten über die örtliche Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplattenebene erfasst und mit den in der Planung der Schaltanlage enthaltenen Soll-Daten, der Ortsinformation und

Orientierungsinformation der Planung, abgeglichen werden. Es kann vorgesehen sein, dass bei Überschreiten eines Toleranzwertes für die örtliche Anordnung einer oder mehrerer Komponenten eine Anpassung der Ortsinformation und

Orientierungsinformation an die tatsächliche Anordnung der Komponenten durchgeführt wird.

Das optische Erfassen der tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten kann das optische Erfassen einer individuellen Kennzeichnung, etwa eines QR-Codes, der elektrischen Komponenten umfassen. Die Identifizierung der elektrischen

Komponenten kann jedoch auch mit Hilfe gängiger Methoden der Bilderkennung erfolgen, bei denen aus der Geometrie der erfassten Komponenten und einer relativen Anordnung verschiedener Komponenten zueinander auf der Montageebene auf individuelle Komponenten der elektrischen Schaltanlage geschlossen wird.

Das Verfahren kann das optische Erfassen einer tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplatte und das Angleichen des

Kabelroutings entsprechend eines erfassten Versatzes zwischen tatsächlicher

Anordnung der elektrischen Komponenten und der Ortsinformation und

Orientierungsinformation aufweisen.

Das Verfahren kann weiterhin das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings aufweisen, die bei dem Parametrisieren der Trajektorien- und/oder Vektorpunkten zur Erzeugung der Robotersteuerung berücksichtigt werden. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Planung der Schaltanlage ein idealisiertes Kabelrouting aufweist, etwa mit senkrecht zur elektrischen Komponenten zugeführten Kabeln und/oder mit einem Kabelrouting zwischen den kontaktierten Komponenten, das ausschließlich aus geraden

Verlaufstrecken des Kabels besteht, die über rechte Winkel ineinander übergehen. Für die Automatisierung solcher Verdrahtungen kann es zweckmäßig sein, durch

Kabelzugaben die rechten Winkel in runde Drahtrichtungsänderungen aufzuweichen bzw. eine Kontaktierung der Komponenten auch unter einem tatsächlichen

Kontaktierungswinkel, der von dem idealen Winkel der Planung abweicht, zu ermöglichen.

Dabei kann das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings das Verlagern von auf dem Kabelrouting liegenden Trajektorien- und/oder Vektorpunkten aufweisen, so dass diese außerhalb des

Kabelroutings angeordnet sind. In dem Fall, dass bei dem Extrahieren ein Verlegeweg einer der elektrischen Verdrahtungen extrahiert wird, der eine 90 ⁰ - Richtungsänderung aufweist, können zusätzliche Trajektorien- und/oder Vektorpunkte erzeugt werden, die dem Außenradius der 90°-Richtungsänderung um einen Abstand vorgelagert sind. Die zusätzlichen Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings können somit insbesondere an Stellen des Kabelroutings generiert werden, an denen das Kabelrouting eine Richtungsänderung, beispielsweise eine 90 ⁰ - Richtungsänderung, aufweist.

Das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings kann das Generieren von Trajektorien- und/oder Vektorpunkten aufweisen, die auf einer Bahnkurve liegen, die einen bestimmten Mindestradius aufweist.

Die Trajektorien- und/oder Vektorpunkte für einen ersten Draht mit einem ersten Leiterquerschnitt, der größer als ein zweiter Leiterquerschnitt eines zweiten Drahts ist, können entlang einer Bahnkurve generiert werden, die einen größeren Radius aufweist, als der Radius der Bahnkurve, entlang welcher die Trajektorien- und/oder

Vektorpunkte für den zweiten Draht generiert werden.

Das Generieren von Trajektorien- und/oder Vektorpunkten und das Parametrisieren der Trajektorien- und/ oder Vektorpunkte zur Erzeugung der Robotersteuerung kann das Anwenden vorgefertigter Programmierbausteine aufweisen. Beispielsweise kann eine 90°-Richtungsänderung des zu erzielenden Kabelverlegewegs mit einer standardisierten Menge von Trajektorien- und/oder Vektorpunkten um den

Kabelverlegeweg gemäß Planung umfassen, so dass ein automatisierbarer und parametrisierbarer Kabelverlegeweg erhalten wird.

Das optische Erfassen einer tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplatte kann das optische Erfassen von Hindernissen und/ oder das zeitgleiche Ermitteln von Abweichungen zwischen der Ortsinformation und

Orientierungsinformation der Planung und der tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplatte sowie das zeitgleiche Angleichen des Kabelroutings aufweisen.

Das Verfahren kann weiterhin das Extrahieren einer Drahtanschlussrichtung aus der Verdrahtungsinformation und das Generieren von Trajektorien- und/oder

Vektorpunkten entlang der Drahtanschlussrichtung sowie das Parametrisieren dieser Trajektorien- und/oder Vektorpunkte zum Erzeugen der Robotersteuerung aufweisen.

Das Verfahren kann weiterhin das Extrahieren einer Kabelendbehandlung aus der Verdrahtungsinformation aufweisen, wobei das Verfahren das Parametrisieren einer an die Kabelendbehandlung angepassten Greifbewegung zur Ansteuerung des Roboters aufweist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Figur l ein schematisches Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur robotergestützten Verdrahtung von elektrischen Komponenten einer auf einer Montageplatte angeordneten elektrischen Schaltanlage;

Figur 2 in schematischer Darstellung das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/ oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings im Bereich einer 90°-Richtungsänderung des Kabelroutings;

Figur 3 in schematischer Darstellung das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/ oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings für den gesamten Kabelverlauf zwischen zwei miteinander kontaktierten elektrischen Komponenten;

Figur 4 eine erste Ausführungsform einer beispielhafte Vorrichtung zur

Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 5 eine zweite Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 6 eine dritte Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 7 eine vierte Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 8 eine fünfte Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur 9 eine sechste Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur io eine siebte Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Figur li eine achte Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Figur 12 eine neunte Ausführungsform einer beispielhaften Vorrichtung zur

Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei dem in Figur l gezeigten Verfahren wird in einem Schritt 100 eine Planung einer Schaltanlage bereitgestellt, die zumindest Ortsinformation und

Orientierungsinformation über eine Mehrzahl elektrischer Komponenten der Schaltanlage auf einer Montageplatte und Verdrahtungsinformationen über eine Mehrzahl elektrischer Verdrahtungen zwischen jeweils zwei in den elektrischen Komponenten aufweist.

In einem Schritt 200 wird eine Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation zur Bestimmung eines Automatisierungsgrades der Verdrahtungen angewendet. Je nach Ergebnis der Anwendung der Prüfroutine kann gegebenenfalls in einem folgenden Schritt 300 die Verdrahtungsinformation zur Maximierung des

Automatisierungsgrades angepasst werden. Die Anpassung kann iterativ mit jeweils zwischengeschalteten Wiederholungen des Verfahrensschritts 200 erfolgen.

In dem optionalen Schritt 200 kann die Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation angewendet werden, um unter Berücksichtigung des Funktionsumfangs einer zur Verfügung stehenden Vorrichtung zur Durchführung des Verdrahtungsverfahrens einen maximal realisierbaren Automatisierungsgrad der Verdrahtung zu bestimmen. Daraufhin kann die Verdrahtungsinformation gegebenenfalls angepasst werden, um beispielsweise unter Berücksichtigung der zur Verfügung stehenden Vorrichtung für die Durchführung des Verdrahtungsverfahrens eine Maximierung des

Automatisierungsgrads zu erreichen.

Im Rahmen des Anpassens der Verdrahtungsinformation im Schritt 300 können nicht automatisierbare Verdrahtungsschritte für die manuelle Verdrahtung 310 ausgesondert werden, so dass sie bei der automatisierten Verdrahtung 310 unberücksichtigt bleiben. Insoweit kann das Verfahren computergestützt durchgeführt werden, wie es in der EP 3392987 Ai beschrieben ist.

Das Verfahren kann weiterhin das optische Erfassen 400 einer tatsächlichen

Anordnung der elektrischen Komponenten auf einer für die Verdrahtung

bereitgestellten Montageplatte und das Angleichen 500 der Ortsinformation und Orientierungsinformation an die tatsächliche Anordnung aufweisen. Das optische Erfassen 400 kann das Abscannen der Montageebene der Montageplatte mit einem Laser-Profilmesssystem und/oder die Anwendung gängiger Bilderkennungsverfahren umfassen. Alternativ kann das optische Erfassen mit einer Stationären Kamera 14 oder mit einer Kamera 14 erfolgen, die an dem Roboter 8 montiert ist. In einem Schritt 700 wird ein Kabelrouting, einschließlich einer Kabelquellkoordinate, einer Kabelzielkoordinate und einem Verlegeweg zwischen der Kabelquellkoordinate und der Kabelzielkoordinate aus der Verdrahtungsinformation für mindestens eine der Mehrzahl Verdrahtungen extrahiert.

In dem Schritt 800 werden Trajektorien- und/oder Vektorpunkte entlang des

Kabelroutings generiert und in einem Schritt 900 werden die Trajektorien- und/oder Vektorpunkte zur Erzeugung einer Robotersteuerung parametrisiert.

Der Schritt 1000 umfasst das Generieren von zusätzlichen Trajektorien- und/oder Vektorpunkten und das Parametrisieren der zusätzlichen Trajektorien- und/oder Vektorpunkte zur Erzeugung der Robotersteuerung unter Anwendung vorgefertigter Programmierbausteine.

In dem Schritt 1100 wird ein Roboter unter Anwendung der Robotersteuerung angesteuert, so dass eine automatisierte Verdrahtung der elektrischen Komponenten der elektrischen Schaltanlage erreicht ist. Soweit die Verdrahtung nicht

automatisierbar ist, kann sie manuell und computergestützt ausgeführt werden, wie es in der EP3392987 Ai beschrieben ist.

In dem Schritt 1100 kann das automatische Verdrahten der elektrischen Komponenten in einer vorgegebenen Verdrahtungsreihenfolge und unter Berücksichtigung der - gegebenenfalls angepassten - Verdrahtungsinformation und der angeglichenen

Ortsinformation und Orientierungsinformation durchgeführt werden. Das Verdrahten kann das Abnehmen eines zumindest teilweise vorkonfektionierten oder eines unkonfektionierten Kabels mit einem Roboter von einer Übergabeschnittstelle aufweisen. Das Verdrahten kann alternativ oder zusätzlich das sequentielle Herstellen einer Mehrzahl individuell vorkonfektionierter Kabel in der Verdrahtungsreihenfolge aufweisen, gegebenenfalls„in-time“ mit dem Verdrahten, so dass an der

Übergabeschnittstelle immer gerade das als nächstes zu verdrahtende Kabel für die Abnahme bereitgestellt ist.

Das automatisierte Verdrahten kann das Abnehmen eines zumindest teilweise vorkonfektionierten oder eines unkonfektionierten Kabels mit einem Roboter, vorzugsweise mit einem Knickarmroboter, von einer Übergabeschnittstelle für die Übergabe der zumindest teilweise vorkonfektionierten oder unkonfektionierten Kabel aufweisen.

Das Abnehmen eines zumindest teilweise vorkonfektionierten Kabels kann das Abnehmen eines auf eine bestimmte Länge abgelängten Kabels von der Übergabeschnittstelle eines Kabelablängautomaten aufweisen.

Nach dem Abnehmen des Kabels von der Übergabeschnittstelle kann das Verfahren weiterhin das Konfektionieren mindestens eines zumindest teilweise

vorkonfektionierten oder eines unkonfektionierten Endes des Kabels aufweisen, wozu das Kabelende mit dem Roboter einem Kabelendbearbeitungsautomaten zugeführt und von diesem nach erfolgter Kabelendbehandlung wieder entnommen wird.

Das Abnehmen kann das Greifen eines ersten vorkonfektionierten Kabelendes des vorkonfektionierten Kabels und das Zuführen sowie das elektrische Kontaktieren des ersten vorkonfektionierten Kabelendes an einer Kabelanschlussstelle einer ersten elektrischen Komponente aufweisen.

Das Verfahren kann weiterhin das sequentielle Übergeben einer Mehrzahl individuell vorkonfektionierter Kabel über eine Übergabeschnittstelle an mindestens einen Roboter aufweisen, der vorzugsweise als ein Knickarmroboter ausgebildet ist.

Ebenso kann das automatisierte Verdrahten das Vorkonfektionieren einer Mehrzahl von Kabeln in der Verdrahtungsreihenfolge sowie unter Berücksichtigung von

Verdrahtungsinformation aufweisen. Die Verdrahtungsinformation kann

beispielsweise je Verdrahtung zweier elektrischer Komponenten mindestens ein Kabelrouting und mindestens eine Kabelbeschaffenheit, vorzugsweise eine Kabellänge, einen Kabel querschnitt, eine Kabelfarbe, eine Aderendbehandlung und/ oder eine Kabelmarkierung aufweisen.

Nachdem ein Kabelende einer elektrischen Komponente zugeführt und mit dieser elektrisch kontaktiert worden ist, kann das Verfahren das Durchführen einer

Abzugskontrolle aufweisen, wozu ein Roboter beispielsweise mit einem

zugkraftsensitiven Greifer an dem kontaktierten Kabelende angreift und das Kabelende mit einer vorgegebenen Abzugskraft entgegen einer Kontaktierungsrichtung des Kabelendes beaufschlagt. Eine ordnungsgemäße Kontaktierung des Kabelendes kann angenommen werden, wenn die Kontaktierung der vorgegebenen Abzugskraft standhält und insbesondere eine Dekontaktierung des Kabelendes unterbleibt.

Weiterhin kann eine elektrische Prüfung der Kontaktierung erfolgen, etwa mithilfe einer Kontaktwiderstandsmessung.

Das Abnehmen eines vorkonfektionierten oder unkonfektionierten Kabels mit einem Roboter kann das Abnehmen eines ersten Kabelendes des Kabels mit einem ersten Roboter und das Abnehmen eines zweiten Kabelendes des Kabels mit einem zweiten Roboter aufweisen. Mithin wird das Kabel an seinen beiden Enden von

unterschiedlichen Robotern gehalten. Bei dieser Ausführungsform können die beiden Roboter bis zur Kontaktierung eines der beiden Kabelenden in einem Master-Slave- Modus betrieben werden, im Rahmen welches der Master- Roboter das vor dem anderen Kabelende zuerst zu verdrahtende Kabelende einer der elektrischen

Komponenten zuführt während der Slave-Roboter das nachfolgend zu verdrahtende Kabel in dem zeitgleich ausgeführten Schritt nachführt.

Das Nachführen kann das Halten des nachfolgend zu verdrahtenden Kabelendes unter Einhaltung eines Mindestabstandes zu einer Montageebene der Montageplatte und/oder das Straffen des nachfolgend zu verdrahtenden Kabelendes, wenn das Kabel biegeschlaff ist, aufweisen und/oder das Halten des nachfolgend zu verdrahtenden Kabelende unter einer mechanischen Vorspannung.

Die Figur 2 veranschaulicht das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte entlang der eingezeichneten Strichlinie außerhalb des von der Planung vorgegebenen idealisierten Kabelroutings (wiedergegeben durch die Punktlinie) im Bereich einer 90°-Richtungsänderung des Kabelroutings und die Figur 3 das

Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des

Kabelroutings für den gesamten Kabelverlauf zwischen zwei miteinander kontaktierten elektrischen Komponenten.

Das Verfahren kann weiterhin das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings aufweisen, die bei dem Parametrisieren der Trajektorien- und/oder Vektorpunkten zur Erzeugung der Robotersteuerung berücksichtigt werden. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Planung der Schaltanlage ein idealisiertes Kabelrouting aufweist, etwa mit senkrecht zur elektrischen Komponenten zugeführten Kabeln und/oder mit einem Kabelrouting zwischen den kontaktierten Komponenten, das ausschließlich aus geraden

Verlaufstrecken des Kabels besteht, die über rechte Winkel ineinander übergehen. Für die Automatisierung solcher Verdrahtungen kann es zweckmäßig sein, durch

Kabelzugaben die rechten Winkel in runde Drahtrichtungsänderungen aufzuweichen bzw. eine Kontaktierung der Komponenten auch unter einem tatsächlichen

Kontaktierungswinkel, der von dem idealen Winkel der Planung abweicht, zu ermöglichen.

Dabei kann das Generieren zusätzlicher Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings das Verlagern von auf dem Kabelrouting hegenden Trajektorien- und/oder Vektorpunkten aufweisen, so dass diese außerhalb des Kabelroutings angeordnet sind. Beispielsweise können bei einer gemäß Planung vorgesehenen 90°-Richtungsänderung des Kabelverlaufs zusätzliche Trajektorien- und/oder Vektorpunkte erzeugt werden, die dem Außenradius der 90 ⁰ - Richtungsänderung um einen Abstand vorgelagert sind.

Die zusätzlichen Trajektorien- und/oder Vektorpunkte werden außerhalb des

Kabelroutings anstelle des von der Planung vorgegebenen idealisierten Kabelroutings generiert, beispielsweise an Positionen des Kabelroutings, wo es eine abrupte

Richtungsänderung, hier eine 90°-Richtungsänderung zwischen zwei geraden und senkrecht zueinander stehenden Kabelabschnitten, aufweist. Das Generieren der zusätzlichen Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings weist das Generieren von Trajektorien- und/oder Vektorpunkten auf, die auf einer

Bahnkurve hegen, die einen bestimmten Mindestradius aufweist, beispielsweise einen Mindestradius von 5 cm, wodurch das automatisierte Verdrahten vereinfacht wird.

Die elektronischen Komponenten 3 weisen jeweils eine Kabelanschlussstelle 13 mit einer durch eine Punktlinie eingezeichneten Kabelanschlussrichtung auf. Demgemäß kann das Generieren der zusätzlichen Trajektorien- und/oder Vektorpunkte außerhalb des Kabelroutings das Generieren von Trajektorien- und/oder Vektorpunkten aufweisen, die entlang der Kabelanschlussrichtung der betreffenden elektronischen Komponente 3 hegen.

Die Figuren 4 bis 12 zeigen beispielhafte Ausführungsformen für Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur robotergestützten Verdrahtung elektrischer Komponenten 3 einer auf einer Montageplatte 1 auszubildenden elektrischen Schaltanlage 2. Die Montageplatte 1 ist von einem

Montageplattenhandlingwagen 12 horizontal ausgerichtet gehalten, so dass über einen Roboter 8 von oben auf die Komponenten 3 zwecks Kabelzuführung und

Kabelanschluss zugegriffen werden kann.

Die beispielhaft beschriebenen Vorrichtungen zur Durchführung des

erfindungsgemäßen Verfahrens können mit einem ECAD-System in Verbindung stehen, über welches eine Planung der Schaltanlage bereitgestellt wird, gegebenenfalls eine Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation angewendet und daraufhin die Verdrahtungsinformation zur Maximierung des Automatisierungsgrades angepasst wird. Die Anwendung der Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation sowie die Anpassung der Verdrahtungsinformation zur Maximierung des

Automatisierungsgrades können auch unabhängig von dem ECAD-System auf einem gesonderten Computersystem durchgeführt werden, dass eine Schnittstelle sowohl zu dem ECAD-System als auch zu der Vorrichtung für die Verdrahtung der elektrischen Komponenten aufweist. Das Computersystem kann von dem ECAD-System dann die Planung der Schaltanlage beziehen, die Prüfroutine auf die Verdrahtungsinformation anwenden und gegebenenfalls eine Anpassung der Verdrahtungsinformation vornehmen. Das Computersystem kann auch dazu eingerichtet sein, das Drahtrouting, einschließlich Kabel quellkoordinate und/oder -vektor, Kabelzielkoordinate und/oder - vektor und Verlegeweg zwischen der Kabelquellkoordinate und der Kabelzielkoordinate aus der Verdrahtungsinformation für mindestens eine der Mehrzahl Verdrahtungen zu extrahieren. Das Computersystem kann ebeson dazu eingerichtet sein, die

Trajektorien- und/oder Vektorpunkten entlang des Kabelroutings zu generieren und die Trajektorien- und/oder Vektorpunkte zur Erzeugung einer Robotersteuerung zu parametrisieren. Das Computersystem kann Bestandteil der Vorrichtung für die Durchführung des Verdrahtungsvorgangs sein.

Die Vorrichtung für die Durchführung des Verdrahtungsvorgangs kann einen multifunktionalen Endeffektor mit einer optischen Erfassungseinrichtung aufweisen für die optische Erfassung der tatsächlichen Anordnung der elektrischen Komponenten auf der Montageplatte. Nachdem die tatsächliche Anordnung der elektrischen

Komponenten mit Hilfe der optischen Erfassungseinrichtung des multifunktionalen Endeffektors erfasst worden ist, kann diese Information dazu verwendet werden, um gegebenenfalls einer Angleichung der Ortsinformation und Orientierungsinformation an die tatsächliche Anordnung mit Hilfe des Computersystems durchzuführen. Das Computersystem sendet daraufhin eine entsprechend angepasste Planung der

Schaltanlage beziehungsweise ein daraus erzeugtes Maschinensteuerungsprogramm an die Vorrichtung zur Verdrahtung der elektrischen Komponenten, so dass die

Vorrichtung das automatisierte Verdrahten der elektrischen Komponenten in einer vorgegebenen Verdrahtungsreihenfolge, die gegebenenfalls von dem Computersystem im Rahmen der Anpassung der Verdrahtungsinformation zur Maximierung des Automatisierungsgrads überarbeitet worden ist.

Bei der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform der Vorrichtung werden mit einer Mehrzahl Kabelablängautomaten 9.1 jeweils Kabel eines bestimmten Typs, z.B. Typen A-D, und jeweils einer bestimmten Länge bereitgestellt. Die Kabeltypen können sich etwa im Kabelquerschnitt, in der Kabelfarbe, oder in einem anderen Kabelmerkmal unterscheiden. Sämtliche Kabelmerkmale, einschließlich der Kabellänge, können der Planung der Schaltanlage, etwa in Form einer von dem ECAD-System bereitgestellten Planungsdatei entnommen werden.

Der Ein-Arm-Knickarmroboter 8 nimmt unmittelbar von einer Schnittstelle 6 des das Kabel 5 des gewünschten Typs bereitstellenden Kabelablängautomats 9 ab, um das abgelängte Kabel 5 für die Aderendbehandlung bestimmungsgemäßer Art dem

Aderendbehandlungsautomat 9.2 nacheinander mit beiden Enden 7 für die jeweils erforderliche Nachbehandlung zuzuführen. Das Nachbehandeln kann insbesondere das Abisolieren, das Aufbringen einer Aderendhülse und das Crimpen der Aderendhülse aufweisen.

Nach der Aderendbehandlung kann der Ein-Arm-Knickarmroboter 8 das so erhaltene, vorkonfektionierte Kabel 5 auf der Montageplatte 1 entsprechend der Planung der Schaltanlage 2 in der in Bezug auf Figur 1 beschriebenen Weise verarbeiten, insbesondere entsprechend einer Planung der Schaltanlage 2 Komponenten 3 der Schaltanlage 2 verdrahten .

Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 4 gezeigten Ausführungsform darin, dass anstelle eines einarmigen Knickarmroboters 8 ein zweiarmiger Knickarmroboter 8 verwendet wird. Soweit in der vorliegenden Anmeldung einem ersten und einem zweiten Roboter, insbesondere von einem ersten und zweiten Knickarmroboter 8 gesprochen wird, kann dies auch durch den in Figur 5 gezeigten zweiarmigen Knickarmroboter 8 realisiert sein. Die beiden Arme des

Knickarmroboters 8 können kooperativ Zusammenarbeiten wie dies mit Bezug auf Figur l beschrieben ist. Insbesondere indem die beiden Roboter 8 in einem Master- Slave-Modus betrieben werden, bei dem ein Master-Roboter 8 für die Verdrahtung eines ersten Kabelendes 7 vorgesehen ist, während der Slave-Roboter 8 für eine Nachführung des gegenüberliegenden Kabelendes 7 vorgesehen ist, etwa derart, dass ein bestimmter Mindestabstand des gegenüberliegenden Kabelendes 7 von der

Montageplatte 1 eingehalten wird, um ein Verheddern des Kabels 5 mit auf der

Montageplatte 1 angeordneten elektrischen Komponenten 3 zu vermeiden, oder um das Einlegen des Kabels 5 in einen Kabelkanal während der von den Robotern

durchgeführten Kabelführung zwischen den beiden miteinander elektrisch zu kontaktierenden Komponenten 3 zu begünstigen.

Die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform darin, dass ein weiterer Knickarmroboter 8 dazu vorgesehen ist, um mithilfe der Kabelkonfektionierungsautomaten 9.1, 9.2 in der zuvor beschriebenen Weise in-time vorkonfektionierte Kabel zu erzeugen und an den zweiarmigen Knickarmroboter 8 zu übergeben.

Die in Figur 7 gezeigte Ausführungsform zeigt die Verwendung eines Drahtwechslers 10, mit Hilfe welches einem einzigen Kabelablängautomaten 9.1 verschiedenartige Kabel der Typen A-D, die aus unterschiedlichen Quellen, etwa aus den dargestellten Kabelfässern, bezogen werden, bedarfsweise zugeführt sind. Ein Transportsystem 11 des Kabelablängautomats 9.1 entnimmt ein jeweils bedarfsweise an dem Drahtwechsler 10 bereitgestelltes Drahtende von dem Drahtwechsler 10. Der Drahtwechsler 10 ist in Bezug auf das Transportsystem 11 zwischen seinen unterschiedlichen Abnahmestehen beweglich ist (durch den vertikalen Doppelpfeil verdeutlicht), so dass bedarfsweise ein gewünschter Drahttyp A-D dem Kabelablängautomaten 9.1 zugeführt werden kann.

Die Ausführungsform gemäß Figur 8 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 7, bei der anstelle eines einarmigen Knickarmroboters 8 ein zweiarmiger

Knickarmroboter 8 bzw. zwei einarmige Knickarmroboter 8 verwendet wird/werden. Die Führung der Kabelenden kann unter den Maßgaben erfolgen, wie sie mit Bezug auf die Figur 5 beschrieben worden sind. Die Figur 9 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäß Figur 8, bei der zur Abnahme der abgelängten Kabel 5 von dem Kabelablängautomaten 9.1 und zur Aderendbehandlung der abgelängten Kabel 5 mithilfe des

Aderendbehandlungsautomaten 9.2 ein separater einarmiger Knickarmroboter 8 vorgesehen ist. Dieser gibt die aderendbehandelten Kabel 5 an zwei weitere für die Verdrahtung kollaborierende einarmige Knickarmroboter 8 weiter. Der kollaborierende Verdrahtungsprozess ist mit Bezug auf Figur 5 beschrieben worden.

Die Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung, bei der ein einarmiger Knickarmroboter 8 über eine

Kabelkonfektionierungsanlage 9 bereitgestellte vorkonfektionierte Kabel 5 bezieht. Die Kabelkonfektionierungsanlage9 weist einen Kabelablängautomaten 9.1 auf, dem über einen Drahtwechsler 10 wahlweise Kabel 5 des Typs A-D zugeführt ist. Das abgelängte Kabelstück 5 wird einem Aderendbehandlungsautomaten 9.2 zugeführt, der eine Ausgabe aufweise, über welche die fertig vorkonfektionierten Kabel 5 einzeln, das heißt sequentiell in einer vorgegebenen Verlegereihenfolge ausgegeben werden. Die vorkonfektionierten Kabel 5 sind biegeschlaff und werden von der

Kabelkonfektionierungsanlage 9 an einer Schnittstelle 6 in einer U-förmigen Geometrie bereitgestellt. Die Kabel 5 sind an ihren Enden 7 gehaltert, so dass der

Knickarmroboter 8 das konfektionierte Kabels 5 bei definierter Anordnung der

Kabelenden 7 über die Kabelenden 7 von der Kabelkonfektionierungsanlage 9 abnehmen kann.

Die in Figur 11 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 10 gezeigten Ausführungsform darin, dass die Kabelkonfektionierungsanlage 9 separat von der Vorrichtung für die Durchführung des Verfahrens bereitgestellt ist. Mithin produziert die Kabelkonfektionierungsanlage 9 eine als Magazin ausgebildete

Übergabeschnittstelle 6 mit mehreren vorkonfektionierten Kabeln 5, die in der

Übergabeschnittstelle 6 in einer vorbestimmten Verdrahtungsreihenfolge zueinander und mit vorgegebener Ausrichtung angeordnet sind, so dass der Knickarmroboter 8 die Einzeldrähte 5 aus dem Magazin definiert entnehmen kann, wozu das Magazin in einer vorbestimmten Anordnung und Ausrichtung in Bezug auf den Knickarmroboter 8 ausgerichtet wird. Der Knickarmroboter 8 kann weiterhin eine Erkennungseinrichtung, beispielsweise eine optische Erkennungseinrichtung aufweisen, um die Einzelkabel 5 in dem Magazin zu unterscheiden. Abweichend von der in Figur 11 gezeigten Ausführungsform weist die in Figur 12 gezeigte Ausführungsform eine Kabelkonfektionierungsanlage 9 auf, bei der das Kabel 5 an seinen beiden gegenüberliegenden Enden 7 in der als Magazin ausgebildeten Übergabeschnittstelle 6 gehalten und damit definiert angeordnet ist, wodurch die Abnahme der Kabel 5 mithilfe des Knickarmroboters 8 erleichtert wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Montageplatte

2 Schaltanlage

3 Elektrische Komponente

4 Elektrische Verdrahtung

5 Kabel

6 Übergabeschnittstelle

7 Kabelende

8 Roboter

9 Kabelkonfektionierungsautomat

9.1 Kabelablängautomat

9.2 Aderendbehandlungsautomat

10 Drahtwechsler

11 Transportsystem

12 Montageplattenhandlingwagen

13 Kabelanschlussstelle

14 Kamera

100 Bereitstellen

200 Anwenden

300 Anpassen

400 optisches Erfassen

500 Angleichen

700 Extrahieren

800 Generieren

900 Parametrisieren

1000 Erzeugung der Robotersteuerung

1100 Ansteuern