DE19756751C1 - Vorrichtung zum Verdrahten von Anschlußstellen von Komponenten elektrischer Geräte oder Anlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verdrahten von Anschlußstellen von Komponenten elektrischer Geräte oder Anlagen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche, vornehmlich robotergesteuerte, Vorrich­ tung ist beispielsweise aus DE 44 31 254 A1 bekannt. Dabei ist es wesentlich, daß die Anschlußstellen der Komponenten schraubenlose Anschlußklemmen aufweisen, die so ausgebildet sind, daß durch schlichtes Einstecken der abisolierten Lei­ terenden in deren Längsrichtung der elektrische Kontakt bei gleichzeitiger mechanischer Fixierung hergestellt wird. Eine beispielhafte Anwendung der Vorrichtung ist die auto­ matische serielle Verdrahtung der elektrischen Komponenten von Leuchtstoffleuchten.

Andererseits sind elektrische Komponenten bekannt, bei denen die jeweilige Anschlußstelle eine im wesentlichen schleifenförmige Klemmkontaktfeder umfaßt, die zur Freigabe eines Leiterklemmfensters mittels eines Öffnungswerkzeugs verspannbar ist. Wesentlich ist hierbei die Tatsache, daß die Klemm-Anschlußstelle der Klemmkontaktfeder erst mittels eines besonderen Öffnungswerkzeugs - in der Praxis mit Hilfe eines Schraubendrehers - freizugeben ist, bevor das anzuschließende abisolierte Leiterende eingesteckt werden kann.

Der Vorteil dieses in der Fachsprache "Käfigzugfeder"-Sys­ tem (englisch: Cage Clamp System) genannten Klemmkon­ taktsystems liegt in den enormen Klemmkräften, die die vor­ gespannte Kontaktfeder auf den Leiter ausüben kann. Dadurch sind insbesondere auch kleinbauende Anschlußklemmen zur sicheren mechanischen Fixierung und elektrischen Kontaktie­ rung selbst großquerschnittiger Leiter hervorragend geeignet.

Komponenten mit solchen Klemmkontakten werden, vor­ nehmlich als Reihenklemmen, vielfach und in großem Umfang im Schaltschrankbau eingesetzt. Die Verdrahtung wird bis heute manuell vorgenommen, so daß seit langem das dringende Bedürfnis nach einer automatischen Verdrahtung solcher Anschlußstellen besteht.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein. Ihr liegt daher insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum automatischen Verdrahten nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 in geschickter Weise so weiterzubilden, daß der vorherigen Öffnung bedürfende Anschlußstellen problem­ los in den automatischen Betrieb mit einbezogen werden kön­ nen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ist dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Verdrahtung von Komponenten, bei denen die jeweilige Anschlußstelle eine im wesentlichen schleifenförmige Klemmkontaktfeder umfaßt, die zur Freigabe eines Leiterklemmfensters mittels eines Öffnungswerkzeugs verspannbar ist, das Öffnungswerkzeug von einer vom Leiter­ verlegekopf mitgeführten Lanze gebildet ist, die mit Bezug zur Anschlußstelle relativ zur Bewegung des Leiterverlege­ kopfes und/oder relativ zur Leiterzuführung bewegbar ange­ ordnet ist.

Wesentlich für die Erfindung ist es demnach, daß der Leiterverlegekopf das Öffnungswerkzeug mit sich führt, wel­ ches, als Lanze ausgebildet, Bewegungen unabhängig von denen des Leiterverlegekopfes und/oder auch unabhängig von der von ihm bewirkten Leiterzuführung ausführen kann. Dadurch ist es möglich, die Bewegungen von Leiterverlege­ kopf und/oder der Leiterzuführung mit denen der Lanze opti­ mal einzurichten und aufeinander abzustimmen, dies insbe­ sondere auch im Hinblick auf einen schnellen und sicheren Arbeitsablauf. Dadurch, daß die vom Leiterverlegekopf mit­ geführte Lanze Relativbewegungen auszuführen in der Lage ist, läßt sich in vorteilhafter Weise die Anschlußstelle öffnen und solange geöffnet halten, bis das abisolierte Leiterende sicher in der Anschlußstelle untergebracht ist. Der Leiterverlegekopf muß dabei lediglich eine Linearbewe­ gung im Sinne des Einsteckens des Leiterendes ausführen.

Eine besonders geschickte weitere Ausgestaltung der Vorrichtung besteht darin, daß die Lanze hinsichtlich ihrer Längsachse eigenbeweglich auslenkbar, insbesondere biege­ elastisch ausgebildet ist. Die Lanze ist damit in der Lage, nicht nur Relativbewegungen zum Leiterverlegekopf in Ein­ steckrichtung des Leiterendes, sondern auch quer dazu aus­ zuführen. Damit kann sich die Lanze den innerhalb des Iso­ liergehäuses befindlichen Führungsflächen folgend anpassen und damit quasi automatisch die Relativbewegung zum Leiter­ verlegekopf ausgleichen, die ggf. durch das zur Seite gerichtete Verspannen der Klemmkontaktfeder im Sinne der Freigabe des Leiterklemmfensters erforderlich sein könnte. Eine hinsichtlich ihrer Längsachse auslenkbare Lanze paßt sich den örtlichen geometrischen Gegebenheiten, die sich während des Klemmöffnungs- und Leiteranschlußvorgangs ein­ stellen, somit gewissermaßen dynamisch an.

Vorzugsweise ist die Lanze mittels eines eigenen Bewe­ gungsantriebs relativ zum Leiterverlegekopf bewegbar, wobei der Bewegungsantrieb für die Lanze ein einfacher, lediglich linear wirkender Antrieb sein kann.

Unabhängig von der Eigenbeweglichkeit bezüglich ihrer Längsachse ist die Lanze gemäß weiterer Ausgestaltung vor­ teilhafterweise auch relativ zur Einsteckbewegung des abisolierten Leiterendes und im wesentlichen parallel zu dessen Einsteckrichtung bewegbar angeordnet, womit sie vom Verlegekopf und von der Leiterzuführung unabhängige Bewe­ gungen in, wie auch entgegen, der Einsteckrichtung des Lei­ ters ausführen kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Anschlußklemme ohne Leiter mit einer "Käfigzugfeder" in ihrem entspannten Zustand,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung zur Erläu­ terung des Öffnens der Klemmkontaktfeder durch Auf­ bringen einer Spannkraft auf ihren Klemmschenkel,

Fig. 3 bis Fig. 8 in schematischer Darstellung die Vorrich­ tung zur automatischen Verdrahtung von Anschlußklem­ men des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Typs in mehreren ausgewählten Stellungen mit Bezug zu einer mit einem Leiter zu bestückenden Anschlußstelle.

In den Figuren ist mit 10 eine Anschlußklemme bezeich­ net mit einem Isoliergehäuse 11 aus insbesondere Kunststoff und einer in einer Kammer 12 des Isoliergehäuses 11 aufge­ nommenen, etwa schleifenförmigen Klemmkontaktfeder 13.

Die Klemmkontaktfeder 13 des Typs "Käfigzugfeder" weist einen Klemmschenkel 14 auf, der sich im wesentlichen quer hinter einer Leitereinstecköffnung 15 im Isolierge­ häuse 11 erstreckt und ein Leiterklemmfenster 16 aufweist, welches bei unbestückter Anschlußklemme und entspannter Klemmkontaktfeder 13 entsprechend Fig. 1 nicht mit der Lei­ tereinstecköffnung 15 in Flucht liegt.

Damit ein abisoliertes Leiterende durch die Leiterein­ stecköffnung 15 und in das Leiterklemmfenster 16 einge­ steckt werden kann, muß das Leiterklemmfenster 16 also zunächst "geöffnet" werden. Dies geschieht dadurch, daß es in Flucht mit der Leitereinstecköffnung 15 gebracht wird. Dazu ist es erforderlich, den Klemmschenkel 14 etwa in Richtung seines freien Endes vorzuschieben, also auf den Bogen des Federschenkels eine Kraft etwa mit der Resultie­ renden R (Fig. 2) aufzubringen.

Dieses Verspannen der Klemmkontaktfeder 13 erfolgt herkömmlich durch Einstecken einer Schraubendreherklinge in Richtung des Pfeiles 17 in Fig. 1 durch eine Werkzeugöff­ nung 18 im Isoliergehäuse 11, die sich parallel zur Lei­ tereinstecköffnung 15 erstreckt und in dieselbe Richtung wie diese öffnet. Das in Pfeilrichtung 17 eingeführte Öff­ nungswerkzeug dringt in den mit 19 bezeichneten Spalt zwi­ schen der Klemmkontaktfeder 13 und der Gehäuseinnenwand 20 ein und drängt so den Klemmschenkel 14 der Klemmkontaktfe­ der 13 in die gewünschte Richtung R, bis das Leiterklemm­ fenster 16 mit der Leitereinstecköffnung 15 in Flucht gelangt, so daß nunmehr ein abisoliertes Leiterende durch die Leitereinstecköffnung 15 und in das Leiterklemmfenster 14 einführbar ist. Nach Entfernen des Werkzeugs federt der Klemmschenkel 14 der Klemmkontaktfeder 13 wieder zurück und hält das abisolierte Leiterende gegen das zweite Kon­ taktende der Klemmkontaktfeder, welches mit 21 bezeichnet ist.

Zum automatischen Verdrahten von Anschlußstellen, die nach dem anhand der Fig. 1 und 2 geschilderten "Käfigzugfeder"- bzw. "Cage Clamp"-Prinzip ausgelegt sind, sieht die Erfindung entsprechend den schematischen Darstel­ lungen der Fig. 3 bis 8 eine Vorrichtung 22 vor. Diese umfaßt zunächst einen Leiterverlegekopf 23, der in der Lage ist, eine elektrische Leitung 24 von einem Leitungsvorrat abzuziehen und wie in den Zeichnungen gezeigt, bereitzuhal­ ten, bzw. ein auf Länge konfektioniertes Leitungsstück zu führen. Der Leiterverlegekopf kann an einem Arm eines mehrachsigen Industrieroboters angebracht sein und somit in beliebigen Richtung raumgelenkig bewegt werden.

Das aus dem Leiterverlegekopf 23 zunächst aus tretende Ende des Leiters 24 weist einen vorderen abisolierten Abschnitt 25 und einen noch mit Isolierumhüllung 26 verse­ henen Abschnitt auf. Nun gilt es, diesen bereitgehaltenen Leiterabschnitt 25, 26 der allgemein mit 27 bezeichneten Anschlußstelle zur elektrischen Kontaktierung und mechani­ scher Fixierung sachgerecht zuzuführen. Dazu werden der Leiterverlegekopf 23 und die Anschlußstelle 27 so zueinan­ der positioniert, daß das abisolierte Leiterende 25 auf die Leitereinstecköffnung 15 der Anschlußklemme 10 zielt.

Der Leiterverlegekopf 23 führt seitlich neben seiner Austrittsmündung für den Leiter 24 eine Lanze 28 mit, die über einen linearen Bewegungsantrieb 29, z. B. einen Pneuma­ tikzylinder, in Richtung parallel zur Längsachse des Lei­ ters 24 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Ausgehend von einer Ausgangsposition, die Fig. 3 darstellen soll, kann also die Lanze 28 nach unten zur Anschlußstelle 27 hin vor­ geschoben und auch wieder zurückgezogen werden.

Die Lanze 28 befindet sich etwa in einem derartigen seitlichen Abstand neben der Austrittsmündung für den Lei­ ter 24, wie es dem Abstand zwischen der Leitereinführungs­ öffnung 15 und der Werkzeugöffnung 18 im Isoliergehäuse 11 der Anschlußklemme 10 entspricht.

Nun wird die Lanze 28 in Längsrichtung des Leiters 24 vorgeschoben (Fig. 4) und in die Werkzeugöffnung 18 einge­ führt (Fig. 5). Die an ihrem freien Ende vorzugsweise ange­ spitzte oder auch keilförmig verjüngt ausgebildete Lanze 28 zwängt sich, begünstigt durch ihre zur eigenen Längsachse eigenbewegliche Auslenkbarkeit in den Spalt 19 zwischen der Isoliergehäusewand 20 und der Klemmkontaktfeder 13 und folgt dem schrägen Verlauf der Isoliergehäuseinnenwandung 20, bis sie entsprechend Fig. 6 an einer Querwand 29 der Kammer 12 des Isoliergehäuses 11 anstößt.

Nunmehr hat die Lanze 28 die Klemmkontaktfeder 13 so weit zur Seite gedrängt, daß ihr Kontaktschenkel 14 weit genug in Richtung ihres freien Endes vorgeschoben worden ist, um das Leiterklemmfenster 16 in Deckung mit der Lei­ tereinführungsöffnung 15 zu bringen. Diese Situation ist in Fig. 6 dargestellt.

Nunmehr wird der Bewegungsantrieb 29 für die Lanze 28 kraftlos geschaltet, so daß die Lanze 28 bezüglich der Anschlußstelle 27 ihre räumliche Lage noch beibehalten kann, während der Leiterverlegekopf 23 das Leiterende 24 in dessen Längsrichtung durch die Leitereinstecköffnung 15 hindurch und mit dem abisolierten Leiterende 25 in das Lei­ terklemmfenster 16 des Klemmschenkels 14 der Klemmkontakt­ feder 13 einstecken kann. Diesen Zustand veranschaulicht Fig. 7.

Ein Vergleich der Fig. 6 und 7 zeigt, daß beim gewähl­ ten Ausführungsbeispiel das Einstecken des Leiters 24 in die Anschlußstelle 27 ohne besonderen Leitervorschub allein durch Vorbewegen des Leiterverlegekopfes 23 geschieht, aus dem (nur) die benötigte Leiterlänge hervorsteht. Alternativ ist es jedoch auch möglich, durch Leitervorschub das Ein­ führen des Leiters in die Anschlußstelle 27 vorzunehmen, während der Leiterverlegekopf stillsteht. Dabei hat man jedoch eine größere und somit biegeempfindlichere Leiter­ länge in Kauf zu nehmen. Wesentlich ist jedenfalls, daß die Erfindung nicht vorschreibt, daß das Einstecken des Leiters 24 in die Anschlußstelle 27 ausschließlich aus der Bewegung des Leiterverlegekopfes resultieren muß.

Nachdem nunmehr entsprechend Fig. 7 das anzuschlie­ ßende Leiterende 25 in der Anschlußstelle 27 untergebracht ist, wird die Lanze 28 zurückgezogen und der Leiterverlege­ kopf 23 von der Anschlußstelle 27 weggefahren, dies selbst­ verständlich unter Freigabe einer gegebenenfalls bis dahin die Leitung 24 klemmenden Einrichtung. Der Leiterverlege­ kopf 23 fährt nun längs seinem Verfahrweg zur nächsten Anschlußstelle, an der das in den Zeichnungen nicht gezeigte rückwärtige zweite Leitereinsteckende unterge­ bracht wird. Bei diesen Bewegungsabläufen wird entsprechend der Verfahrbewegungen die erforderliche Leitungslänge nach­ gefördert.

Die Konfektion dieses zweiten Leiterendes und seine Bereitstellung für einen Steckanschluß sind nicht Gegen­ stand vorliegender Erfindung und deshalb hier nicht weiter von Belang. Auszugehen ist jedoch davon, daß zum Anschluß des jeweils zweiten Endes eines Leiterabschnitts vom Lei­ terverlegekopf in einer vergleichbaren Art und Weise bereitgehalten ist, wie es hier Fig. 3 zeigt, lediglich mit dem Unterschied, daß das andere (erste) Leiterende bereits an einer Anschlußstelle 27 untergebracht worden ist.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung und den Zeich­ nungen hervorgeht, ist die Lanze 28 hinsichtlich ihrer Längsachse eigenbeweglich auslenkbar, insbesondere biege­ elastisch ausgebildet. Dadurch ist es möglich, daß sich ihre ausgelenkte Spitze (vgl. Fig. 6 und 7) selbsttätig auf die Ebene zubewegen kann, in der der Leiter 24 in die Anschlußklemme eingesteckt wird, ohne daß eine gesonderte seitliche Bewegung des Leiterverlegekopfes 23 erforderlich ist. Der Leiterverlegekopf 23 braucht nur eine lineare Bewegung auf die Anschlußstelle 27 zu und von dieser weg durchzuführen. Dasselbe gilt auch für den Bewegungsantrieb 29 für die Lanze 28, der deshalb als einfacher Linearan­ trieb ausgeführt sein kann.

Die Lanze 28 kann aus einem biegeelastischen Material bestehen und einen runden, vorzugsweise jedoch z. B. rechteckigen oder auch ovalen Querschnitt aufweisen. In diesen Fällen würden die Ansichten der Fig. 3 bis 8 auf die Schmalseite ausgerichtet sein.

Zu erwähnen ist noch, daß in den Zeichnungen mit 30 sehr schematisch Gleitführungen angedeutet sind, mit denen die Lanze 28 längsverschieblich, in Querrichtung jedoch in fester Zuordnung zum Leiterverlegekopf 23 an diesem geführt ist.

Wesentlich für den Erfolg der Erfindung ist in erster Linie, daß die Lanze 28 relativ zum Vorschub des Leiterver­ legekopfes 23 und/oder der Leitung 24 voreilend bewegt wer­ den kann, um das Leiterklemmfenster 16 für das behinde­ rungsfreie Einstecken des Leiters 24 bzw. des abisolierten Leiterendes 25 zu öffnen. Wichtig ist auch die freie Beweg­ lichkeit der Lanze 28 in Gegenrichtung, damit diese sich zurückziehen kann, um die Klemmkontaktfeder 13 wieder frei­ zugeben, die dann ihre hohe Klemmkraft selbsttätig ausüben kann, bevor eventuell auf Anschlußtrennung zielende Rück­ zugskräfte auf den Leiter 24 ausgeübt werden könnten.

Die hinsichtlich ihrer Längsachse eigenbewegliche Aus­ lenkung der Lanze ist im Hinblick darauf noch von Bedeu­ tung, daß sie auch dem bei herkömmlichen Anschlußklemmen 10 typischen schrägen Verlauf der Kammerinnenfläche 20 ohne weiteres folgen kann, so daß es nicht erforderlich ist, die vorhandenen Anschlußklemmen in irgendeiner Art und Weise konstruktiv an die automatische Verdrahtung anzupassen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum automatischen Verdrahten von Anschlußstellen von Komponenten elektrischer Geräte oder Anlagen mit je wenigstens einer in einem Isoliergehäuse vorhandenen Einstecköffnung für ein abisoliertes Leiterende, mit einem gesteuerten Leiterverlegekopf, der eine wahlfrei einstell­ bare Länge eines am führenden Ende abisolierten elektri­ schen Leiters spendet und das abisolierte Leiterende durch die Leitereinstecköffnung in die Anschlußstelle einsteckt, dadurch gekennzeichnet, daß zur automatischen Verdrahtung von Komponenten, bei denen die jeweilige Anschlußstelle (27) eine im wesentlichen schleifenförmige Klemmkontaktfe­ der (13) umfaßt, die zur Freigabe eines Leiterklemmfensters (16) mittels eines Öffnungswerkzeugs verspannbar ist, das Öffnungswerkzeug von einer vom Leiterverlegekopf (23) mit­ geführten Lanze (28) gebildet ist, die mit Bezug zur Anschlußstelle (27) relativ zur Bewegung des Leiterverlege­ kopfes (23) und/oder relativ zur Leiterzuführung bewegbar angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Lanze (28) hinsichtlich ihrer Längsachse eigenbeweglich auslenkbar, insbesondere biegeelastisch aus­ gebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lanze (28) mittels eines eigenen Bewe­ gungsantriebs (29) relativ zum Leiterverlegekopf (23) bewegbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bewegungsantrieb (29) für die Lanze (28) ein lediglich linear wirkender Antrieb ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lanze (28) relativ zur Einsteckbewegung des abisolierten Leiterendes (25) und im wesentlichen parallel zu dessen Einsteckrichtung bewegbar angeordnet ist.