Kabelbäume für Haushaltsgeräte

Bei der Entwicklung eines neuen Herds, Kühlschranks oder anderen Geräts konzentrieren sich Ingenieure hauptsächlich auf Funktionalität, Merkmale, Design und Kosten. Woran sie nicht immer denken, ist die Verkabelung.

„Normalerweise wird die Verkabelung für einen Herd, Ofen oder ein anderes Gerät bis zur letzten Minute vergessen, und dann versuchen die Ingenieure, schnell etwas zusammenzubasteln“, beklagt C. Gustavo Farell, Eigentümer und Gründer von Cesar-Scott Inc., einen Vertrag Hersteller mit Niederlassungen in El Paso, TX, und Ciudad Juarez, Mexiko. „Deshalb beeilen wir uns am Ende immer, um beim Design zu helfen. Sie legen einfach keinen großen Wert auf den Kabelbaum, weil sie denken, dass es sich nur um Drähte handelt.“

Eine solche Einstellung sei ein Fehler, sagt Farell, dessen Unternehmen Kabelbäume, Kabelbaugruppen, elektromechanische Baugruppen, elektronische Gaszünder und Schalterkabelbaumbaugruppen herstellt. Er rät Geräteherstellern, ihre Auftragnehmer frühzeitig in den Designprozess einzubeziehen.

„Wir sind keine Designgruppe“, sagt Farell. „Wenn es jedoch um die Anordnung des Kabelbaums oder Vorschläge zu Materialien oder Verlegung geht, können wir helfen.“

Selvin Kao stimmt zu. Kao ist Vizepräsident für globale Dienstleistungen und Innovation bei Conductive Cable, einem Hersteller von Drähten, Kabeln, Netzkabeln und Kabelbäumen in Rancho Santa Margarita, Kalifornien. Kao ist seit 18 Jahren in der Verkabelungsbranche tätig und sagt, sein Unternehmen könne unschätzbare Ratschläge zur Materialauswahl und Verlegung von Kabelbäumen geben.

„In der Haushaltsgeräteindustrie sind die Kosten alles“, sagt er. „Wenn Ingenieure den Kabelbaum entwerfen, möchten sie die Drähte oft so schnell wie möglich verlegen, da sie davon ausgehen, dass kürzere Drähte geringere Kosten bedeuten.

„Das stimmt jedoch nicht unbedingt. Man muss über Installationskosten und Montagezeiten nachdenken. Eines der größten Probleme bei Kabelbäumen ist die Verlegung und Bündelung der Drähte. Der Kabelbaum muss so verlegt werden, dass der Bediener Beim Zusammenbau dürfen Sie keinen Fehler machen. Ein Kabelbaum für ein Gerät könnte 30 oder 50 Anschlüsse haben, und viele davon werden gleich sein. Sie möchten den Kabelbaum so konstruieren, dass der Bediener keinen Anschluss hineinstecken kann der falsche Ort.

Kao bevorzugt Kabelbaumdesigns, die eher einem Rückenmark als einem Spinnennetz ähneln. Der erstere Ansatz ist nicht nur übersichtlicher, sondern auch einfacher zu installieren und einfacher zu warten. „Der [Rückenmarks-]Ansatz könnte insgesamt zu größeren Drahtlängen führen“, betont Kao. „Allerdings sind die Kosten für Kabel und Steckverbinder im Vergleich zu den Kosten für den Zusammenbau und die Installation des Kabelbaums relativ gering.“

Ein weiterer Vorteil der Beratung durch einen Kabelbaummonteur zu Beginn des Designprozesses ist die Möglichkeit, Komponenten auf die richtige Größe zu bringen. „Da Ingenieure die Konstruktion des Kabelbaums in der Regel erst ganz zum Schluss entwerfen, neigen sie dazu, Drähte mit größerem Durchmesser zu verwenden, als sie tatsächlich benötigen – nur um auf der sicheren Seite zu sein“, sagt Kao. „Sie können auf der ganzen Linie 16-Gauge-Drähte verwenden. Es wird funktionieren. Aber oft ist es übertrieben.“

Die Drähte, Anschlüsse und anderen Materialien für Gerätekabelbäume müssen so konzipiert sein, dass sie den spezifischen Funktions- und Umgebungsbedingungen jedes Geräts gerecht werden. Die Anforderungen an Spannung, Stromstärke und Betriebstemperatur bestimmen die Isolierung und den Querschnitt des Kabels. Extreme Vibrationen, wie sie bei einer Waschmaschine auftreten, beeinflussen die Wahl des Steckers und die Art und Weise, wie der Kabelbaum montiert wird.

„Möglicherweise müssen Sie auch Chemikalien wie Reinigungsmittel und Fette, Wasserdichtigkeit und Sicherheitsbedenken wie Entflammbarkeit berücksichtigen“, sagt Rick Johnson, Eigentümer von RARE Computers LLC in Detroit und ehemaliger leitender Programmmanager beim Kabelbaumhersteller Yazaki North America . „Angenommen, Sie zielen auf den US-Markt, müssen alle Haushaltsgeräteverkabelungen den UL-Spezifikationen entsprechen. Diese Spezifikationen unterscheiden sich erheblich von den Spezifikationen der [Society of Automotive Engineers] für die Automobilindustrie. Auch Europa und Asien haben ihre eigenen Spezifikationen. Es gibt keine -Größe-passt-alle-Richtlinie.“

Bei der Verkabelung von Kühlschränken handelt es sich fast ausschließlich um UL-zertifizierte, unbeschichtete Litzendrähte mit PVC-Isolierung, sagt Douglas DeLashmutt, leitender Fertigungsingenieur bei DRS Consolidated Controls in Danbury, Connecticut.

„Dieser Drahttyp würde auch in Geschirrspülern und Herden verwendet, in denen keine hohen Temperaturen herrschen“, sagt er. „Wenn hohe Temperaturen herrschen, besteht die Isolierung wahrscheinlich aus Glasfasermaterial.

„Steckverbinder bestehen in der Regel aus kostengünstigem Kunststoff und passen zu gestanzten Anschlüssen. Um Preisvorteile bei Mengenpreisen zu erzielen, werden Steckverbindertypen und -größen in allen Produktlinien eingesetzt.“

Gasherde verwenden typischerweise Drähte mit hitzebeständigen Isoliermaterialien wie vernetztem Polyethylen, Silikon und Teflon. Für Gasöfen ist eine PVC-Isolierung ausreichend, da sich die Verkabelung nicht in der Nähe der Flamme befindet.

Da OEMs den Verbrauchern gerne Varianten und Optionen anbieten, ist die Montage von Kabelbäumen für Geräte tendenziell ein High-Mix-Angebot. Beispielsweise könnte ein Ofenhersteller eine Produktfamilie anbieten, die 15 verschiedene Kabelbäume erfordert, sagt Farell. Die Kabelbäume könnten identisch sein – die gleichen Drähte, die gleichen Farben, die gleichen Anschlüsse – nur ein Kabelbaum könnte ein paar Zentimeter länger sein als der andere. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass Kontrollen vorhanden sind, um mit dieser Vielfalt umzugehen.

„Wir identifizieren die Drähte von dem Moment an, in dem wir sie schneiden, abisolieren und anschließen“, sagt Farell. „Wir kennzeichnen die Bündel und stellen sicher, dass die Bereiche, in denen die Drähte platziert werden, eindeutig anhand der Teilenummer gekennzeichnet sind, sodass Verwechslungen ausgeschlossen sind.“

„Außerdem versuchen wir, die laufenden Arbeiten so gering wie möglich zu halten und so gut wie möglich auf Bestellung zu fertigen.“

Visuelle Arbeitsplatztechniken sind hilfreich. Bei Cesar-Scott sind technische Zeichnungen farblich gekennzeichnet, um sie an die Farbe des Kabels anzupassen. Die Zeichnungen werden so weit wie möglich so angefertigt, dass sie die tatsächliche Größe des Teils widerspiegeln, sodass die Bediener Unterschiede in Längen und Stärken deutlich erkennen können. Referenzdokumente und Abbildungen, die Standardarbeitsanweisungen zeigen, sind über den Arbeitsplätzen angebracht.

Wie die meisten Gurtwerkstätten montiert Cesar-Scott die Gurte auf Pinnwänden, und jeder Gurt muss Funktions-, Hi-Pot- und andere kundenspezifische Tests bestehen. „Wir geben die Platinen wie jedes andere Werkzeug für die Produktion frei“, sagt Farell. „Wir stellen sicher, dass es eine Erstabnahme gibt, und normalerweise haben wir ein ‚goldenes Muster‘, das wir herausbringen und an die Tafel hängen, um sicherzustellen, dass alles zusammenpasst und richtig funktioniert.“

Die Crimpqualität wird für Gerätehersteller immer wichtiger, sagt Kao von Conductive Cable. „Mit der Crimpkraftüberwachung verfolgen wir jede Crimpung“, sagt er. „Früher wurden Crimps einmal pro Stunde getestet. Man wählte einen angeschlossenen Draht aus und führte einen Zugtest daran durch. Das ist nicht gut genug. In einer Stunde könnten Tausende von fehlerhaften Crimps produziert werden.“

Crimppressen sind so konfiguriert, dass die Maschinen beim Erkennen einer fehlerhaften Crimpung entweder das Teil zerstören oder blockieren, wodurch verhindert wird, dass das fehlerhafte Teil in die Produktion gelangt. Darüber hinaus nimmt Conductive Cable routinemäßig Querschnitte von Crimpverbindungen vor, um sicherzustellen, dass die Presswerkzeuge korrekt eingerichtet wurden.

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