Автоматизированное производство кабельных жгутов

Кабельные жгуты – это одни из немногих компонентов, которые до сих пор приходится изготавливать или обрабатывать вручную, особенно в автомобилестроении и производстве потребительских товаров. Дефицит предложения кабельных жгутов приводит к тому, что процесс их производства, разработанный учёными из Университета прикладных наук Карлсруэ (Karlsruhe University of Applied Sciences), может стать достаточно привлекательным.

Этот процесс делает возможным автоматизированное производство или сборку кабельных жгутов благодаря возможности использовать гибким и экономичным образом промышленные роботы для изготовления кабельных жгутов. В прошлом кабельный жгут изготавливали всего лишь из нескольких проводов, которые должны были создать соединение, например, от батареи к стартёру. Сегодня, однако, это очень сложные пучки проводов, вес которых достигает 60 кг и общая длина составляет несколько километров. Кабельные жгуты используются не только в автомобилях, они необходимы для шкафов управления, а также для так называемых «белых и коричневых товаров», то есть для бытовой техники и бытовой электроники. Особенно в этих устройствах, а также в автомобилях всё больше и больше электронных устройств размещаются в небольших ограниченных пространствах. В результате кабели, а также соединители и штепсельные разъёмы становятся всё меньшего размера, а ручной процесс их производства становится всё более трудным. Растущий спрос в электромобильном секторе или, например, будущее развитие беспилотных систем ещё больше усугубят проблему, связанную с необходимостью размещения всё большего количества электроники с минимально возможным весом в минимально возможном пространстве.

Уменьшенные поперечные сечения кабелей и минимально возможные размеры переключателей делают всё более сложным производство кабельных жгутов вручную. До настоящего времени отдельные кабели помещали на монтажную плату и изгибали в определённых направлениях или соединяли вместе. Автоматизация затруднена, потому что предыдущие системы захвата были не способны захватывать не точно расположенные гибкие кабели или подключать штепсельные разъёмы.

Необходимость автоматизировать производство становится всё более насущной по целому ряду причин. С одной стороны, кабельные жгуты могут быть более индивидуально адаптированы к соответствующим требованиям на месте при помощи роботизированной системы. С другой стороны, сечения кабелей, размеры соединителей и штепсельных разъёмов стали настолько малы, что ручной процесс сборки усложняется и требует больше времени. Даже контроль качества, который до сих пор осуществлялся визуально или путём натягивания кабеля, вряд ли возможен с компонентами такого малого размера.

Учёные Бернд Лангер (Bernd Langer) и Мартин Кипфмюллер (Martin Kipfmüller) из Университета прикладных наук Карлсруэ разработали метод для автоматизированного производства и сборки кабельных жгутов. Этот процесс позволит гибко и экономично использовать промышленные роботы для производства кабельных жгутов.

Взаимосвязь между силой и приданием необходимой формы чётко определена и линейна в жёстком к изгибу состоянии. Как только жёсткое на изгиб состояние достигается путём охлаждения проводов, вступают в ход промышленные роботы для соответствующего формирования и фиксации проводов с помощью управляемых подвижных и терморегулируемых штифтов. Охлаждение может производиться в зоне охлаждения или при помощи охлаждающих зажимных приспособлений – то есть в микроклимате. Таким образом, понятно, что захватное зажимное устройство промышленного робота может содержать нагревательные и охлаждающие элементы.

Кабели нагреваются локально в месте изгиба таким образом, чтобы изоляция не была необратимо повреждена во время придания формы. Затем их немедленно охлаждают, чтобы стабилизировать изгиб. После этого манипуляторы робота могут выровнять следующую секцию кабеля, используя предварительно заданное усилие. Что особенно интересно, так это то, что кабели теперь могут быть вставлены через стенки штепсельного разъема в процессе сборки без их перекашивания.

Основа для реализации прототипа создана, теперь речь идёт о промышленных областях применения. Новый процесс позволяет осуществлять автоматизацию в области производства кабельных жгутов с высокой вариативностью и гибкостью в зависимости от требований заказчика благодаря охлаждению. Кабельный жгут может быть изготовлен в точном соответствии со спецификацией незадолго до того, как он потребуется, а затем он будет доступен точно в момент сборки. Это означает, что теперь не нужно планировать сроки выполнения заказа в несколько недель, как это было раньше.

Таким же образом эта процедура может быть интегрирована в производственные процессы, которые должны быть оптимизированы с точки зрения рационального производства. Преимущества этого процесса заключаются в значительном сокращении времени производства, а также в лучшей предсказуемости и сокращении цепочки поставок, поскольку производство может быть перенесено обратно в промышленно развитые страны благодаря оптимизации затрат, обеспечиваемой за счет автоматизации. Это также оказывает положительное влияние на обеспечение качества продукции. Кроме того, общее время производственного цикла может быть сокращено, поскольку требуемые кабельные жгуты не нужно заказывать заблаговременно.

Если кабельный жгут может быть изготовлен за счёт автоматизации в течение производственного цикла, так называемый поток единичных изделий также возможен, что, в свою очередь, повышает гибкость производства.

Патенты на изобретение были выданы в Германии и в нескольких европейских странах.

Агентство Technologie-Lizenz-Büro (TLB) GmbH поддерживает Университет прикладных наук Карлсруэ и помогает в оформлении патентов на инновационные разработки и продвижении их на рынок. По поручению Университета TLB распространяет эту новаторскую технологию для внедрения в международный бизнес и предлагает компаниям возможности для лицензирования или приобретения патентов.

Фото 1:  © fotolia