(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線フォーミング機と、入力された布線ルート形状に対応する制御信号を出力して前記配線フォーミング機の駆動を制御する制御装置と、前記配線フォーミング機に所要の配線材を供給する配線材供給装置とを備えた配線材自動立体成形装置であって、
前記配線フォーミング機は、前記制御装置から出力される送り量制御信号に応じて前記配線材供給装置から供給される配線材を一方向に移送する配線材移送機構と、前記制御装置から出力される曲げ量制御信号に応じて前記配線材の曲げ加工を行う配線材成形機構と、前記制御装置から出力される曲げ方向制御信号に応じて前記配線材の曲げ方向を変更する回転機構とを備え、
前記配線材成形機構は、前記配線材を挟む支えローラ及び曲げローラと、支えローラ及び曲げローラのいずれか一方を介して前記配線材に所定の挟圧力を付与する弾性部材とを備え、前記曲げローラは、前記配線材の曲げ加工時に、前記弾性部材の弾性力によって前記配線材に所定の挟圧力を付与し、前記支えローラの周囲を自転しながら公転することを特徴とする配線材自動立体成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の配線材自動立体成形装置において、
前記布線ルート形状は、盤配線支援システムを用いて自動設計することを特徴とする配線材自動立体成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の配線材自動立体成形装置機において、
前記制御装置と前記布線ルート形状を自動設計する盤配線支援システムとを、接続ケーブルを介して接続したことを特徴とする配線材自動立体成形装置。
【請求項４】
請求項１に記載の配線材自動立体成形装置において、
前記配線材供給装置は、前記所望の布線ルート形状に即した所定長さの配線材を前記配線フォーミング機に供給することを特徴とする配線材自動立体成形装置。
【請求項５】
請求項１に記載の配線材自動立体成形装置において、
前記支えローラ及び曲げローラとして、前記回転機構に対する前記配線材成形機構の回転中心側に小径の前記支えローラを配置すると共に、配線材を介してその反対側に大径の前記曲げローラを備えたことを特徴とする配線フォーミングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御盤や配電盤等の盤内に配置された電気器具間を電気的に接続する配線材の自動立体成形装置に係り、特に、予め制御装置に記憶された配線経路データに基づいて配線フォーミング機を三次元駆動し、盤外において配線材を所要の立体形状に成形する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
制御盤や配電盤等の盤内には、ターミナル・ブロック、ブレーカ及びスイッチ等の多数の電気器具が設定されており、これらの各電気器具は、多数の配線材を用いて相互に電気接続されている。狭い盤内において多数の配線材を効率的に配線するためには、各配線材の配線ルートを適切に設定しなくてはならず、当然のこととして、その過程においては、配線材を立体的に成形する必要も生じる。また、場合によっては、回路区分やダクトの有無等により、ルーティングを分ける必要もある。このように、制御盤や配電盤等の盤内配線は、制約が多く、自動化が困難であることから、未だに作業者のスキルに多くを依存した作業になっている。
【０００３】
即ち、この種の配線作業の多くは、作業者が配線図を見ながら行っている。この場合、作業者は、発点より端子取付、線番取付、発点固定、ルーティング、仮固定及び着点確認の各作業を必要な配線本数分について繰り返し、最後に整線してダクト等に固定するという作業を行わなくてはならないので、配線作業の効率は作業者のスキルに依存することになる。なお、配線作業の開始前に両端子取付及び両線番取付が行われた必要長さの配線材を予め準備し、これを用いて必要な配線を行う方法も従来知られているが、このような方法を用いても、ルーティングについては作業者が配線図に基づいて行わなくてはならないので、作業者のスキルへの依存性はあまり緩和されず、配線作業の効率改善効果も僅少の範囲にとどまる。
【０００４】
また、他の方法としては、自動成形装置を用いて所定形状の配線材を成形し、配線時のルーティング作業を容易化する方法も従来知られている。この種の配線方法に適用される配線材自動成形装置としては、布線板若しくはフォームボードと呼ばれる盤内構造の板状モデルを備え、この板状モデルの表面に所要の配列で立設された位置決めピンに、三次元方向に動作可能な布線ヘッドを用いて、リールから送給される電線を所定の順序及び所定に方向で巻き付けるものがある（例えば、特許文献１，２参照。）。この特許文献１，２に記載の装置によれば、二次元形状の配線材を高精度かつ高能率に成形することができ、かつこの二次元形状の配線材を二次元形状の布線ルートに適用する場合には、成形された配線材をそっくりそのまま使用することができて、ルーティング作業を省略することができるので、配線作業の効率改善に顕著な効果が見込まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−２２５３１３号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に記載の装置は、配線材を二次元形状にしか成形できないので、この二次元形状の配線材を三次元形状の布線ルートに適用する場合には、作業時に作業者が二次元形状の配線材を三次元形状に再加工しなくてはならず、作業効率の改善効果は限定されたものになる。また、特許文献１，２に記載の装置は、布線板若しくはフォームボードと呼ばれる板状モデルを必要とするが、三次元形状の布線ルートに適用可能な二次元形状の配線材を成形するためには、三次元形状の布線ルートを考慮した位置決めピンの配列が必要となるため、板状モデルの作製に多大の労力を必要とする。このため、制御盤や配電盤等の配電機器を低コスト化するためには、配線をハーネス化して、人件費の安い海外生産に頼るしか有効な手段がないのが実状である。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、立体形状の配線材を自動的に成形することができて、配電機器の低コスト化及び高品質化を図ることができる配線材自動立体成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決するため、配線フォーミング機と、入力された布線ルート形状に対応する制御信号を出力して前記配線フォーミング機の駆動を制御する制御装置と、前記配線フォーミング機に所要の配線材を供給する配線材供給装置とを備えた配線材自動立体成形装置であって、前記配線フォーミング機は、前記制御装置から出力される送り量制御信号に応じて前記配線材供給装置から供給される配線材を一方向に移送する配線材移送機構と、前記制御装置から出力される曲げ量制御信号に応じて前記配線材の曲げ加工を行う配線材成形機構と、前記制御装置から出力される曲げ方向制御信号に応じて前記配線材の曲げ方向を変更する回転機構とを備え、前記配線材成形機構は、前記配線材を挟む支えローラ及び曲げローラと、支えローラ及び曲げローラのいずれか一方を介して前記配線材に所定の挟圧力を付与する弾性部材とを備え、前記曲げローラは、前記配線材の曲げ加工時に、前記弾性部材の弾性力によって前記配線材に所定の挟圧力を付与し、前記支えローラの周囲を自転しながら公転することを特徴とする。
【０００９】
かかる構成によると、配線フォーミング機は、制御装置から出力される送り量制御信号、曲げ量制御信号及び曲げ方向制御信号に応じて、配線材の移送と所定方向への所定量の曲げ加工を繰り返すことにより、布線板又はフォームボードと呼ばれる板状モデルを必要とすることなく、所要の２次元形状又は３次元形状にフォーミングされた配線材を作製することができる。
【００１０】
また本発明は、前記構成の配線材自動立体成形装置において、前記布線ルート形状は、盤配線支援システムを用いて自動設計することを特徴とする。
【００１１】
従来、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）ソフトを利用した盤配線支援システムは多く知られており、これを用いれば、盤配線のシーケンス図面や部品の配置情報等から布線ルート形状を自動設計できて、配線材の成形を容易なものにすることができる。
【００１２】
また本発明は、前記構成の配線材自動立体成形装置において、前記制御装置と前記布線ルート形状を自動設計する盤配線支援システムとを、接続ケーブルを介して接続したことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によると、配線フォーミング機と制御装置と盤配線支援システムとの接続体をもって配線フォーミングシステムを構成することができるので、制御盤又は配線盤の製造ラインへの配線フォーミングシステムの導入が容易になり、制御盤又は配線盤の製造効率を高めることができる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の配線材自動立体成形装置において、前記配線材供給装置は、前記所望の布線ルート形状に即した所定長さの配線材を前記配線フォーミング機に供給することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によると、リールに巻回された長大な配線材を取り扱う場合に比べて配線材の取り扱いを容易化できるので、配線材のフォーミングを容易なものにすることができる。また、配線フォーミング機に配線材の切断装置を備える必要がないので、配線フォーミング機の構成の簡略化を図ることができる。
【００１８】
また本発明は、前記構成の配線材自動立体成形装置において、前記支えローラ及び曲げローラとして、前記回転機構に対する前記配線材成形機構の回転中心側に小径の前記支えローラを配置すると共に、配線材を介してその反対側に大径の前記曲げローラを備えたことを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によると、配線材の曲げ加工部をシャープな形状にフォーミングできると共に、配線材に作用する引張力や摩擦力をより低減でき、絶縁被覆の損傷や断線をより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、制御装置から出力される制御信号に応じて配線フォーミング機に備えられた配線材移送機構、配線材成形機構及び回転機構を駆動し、配線材を布線ルート形状に対応する形状に成形するので、布線板又はフォームボードと呼ばれる板状モデルを必要とせず、所要の２次元形状又は３次元形状にフォーミングされた配線材を自動的に作製することができる。したがって、配線材を盤外で部品化することができ、制御盤や配電盤等を製造する際にネックとなっていた配線作業を容易化することができて、大幅な工数低減効果を期待できる。また、部品化することで作業者の労力を軽減できると共に、配線作業の低スキル化を実現でき、更には配線品質の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る配線材自動立体成形装置の構成図である。
【図２】実施形態に係る配線フォーミング機の分解斜視図である。
【図３】実施形態に係る配線材成形機構の配線材折り曲げ前の状態を示す要部断面図である。
【図４】実施形態に係る配線材成形機構の配線材折り曲げ後の状態を示す要部断面図である。
【図５】実施形態に係る配線フォーミング機によって作製される配線材の立体形状を例示する図である。
【図６】実施形態に係る制御装置において行われる実装座標系から曲げ加工座標系への座標変換の第１例を説明する図である。
【図７】実施形態に係る制御装置において行われる実装座標系から曲げ加工座標系への座標変換の第２例を説明する図である。
【図８】実施形態に係る制御装置において行われる実装座標系から曲げ加工座標系への座標変換の第３例を説明する図である。
【図９】実施形態に係る制御装置において行われる実装座標系から曲げ加工座標系への座標変換の第４例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る配線材自動立体成形装置の一実施形態を、図１〜図９を用いて説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係る配線材自動立体成形装置は、配線フォーミング機１と、布線ルート形状を自動設計する盤配線支援システム３と、配線フォーミング機１に取り付けられ、かつ盤配線支援システム３と接続ケーブル３ａを介して接続されており、盤配線支援システム３から伝送される布線ルート形状を入力して、これに対応する制御信号を出力し、配線フォーミング機１の駆動を制御する制御装置１１と、配線フォーミング機１に所要の配線材２を供給する図示しない配線材供給装置とから主に構成される。
【００２４】
配線フォーミング機１は、図１〜図４に示すように、スタンド１３と、スタンド１３に取り付けられた配線材移送機構２１と、該配線材移送機構２１の配線材出口側に配置された回転機構２２と、該回転機構の配線材出口側に配置された配線材成形機構２３とを有している。
【００２５】
配線材移送機構２１は、スタンド１３の上部に所定の間隔を隔てて取り付けられた一対のローラ保持ブラケット１２ａと、該ローラ保持ブラケット１２ａの間に回転可能に取り付けられた原動側電線送りローラ１２ｂ及び従動側電線送りローラ１２ｃと、ローラ保持ブラケット１２ａの外面に取り付けられ、原動側電線送りローラ１２ｂを回転駆動する電線送り用モータ１４とをもって構成される。
【００２６】
回転機構２２は、ローラ保持ブラケット１２ａの配線材出口側に配置された断面コの字形の回転軸保持ブラケット９と、該回転体保持ブラケット９に開設された透孔９ａに回転可能に取り付けられた回転体１０と、回転体保持ブラケット９に取り付けられ、回転体１０を回転駆動する回転体駆動用モータ１５と、該回転体駆動用モータ１５の回転力を回転体１０に伝達する歯車１６をもって構成される。図２に示すように、回転体１０は、回転体保持ブラケット９の裏面側に配置される第１部材１０ａと、回転体保持ブラケット９の表面側に配置される第２部材１０ｂとから構成されており、第１部材１０ａの外面に形成された円形の軸部１０ｃを回転体保持ブラケット９に開設された透孔９ａに回転可能に嵌合し、該軸部１０ｃの外面に第２部材１０ｂを図示しないビスにより結合することにより、回転体保持ブラケット９に回転自在に取り付けられる。第１部材１０ａは、歯車になっており、歯車１６と噛み合わされる。また、第１部材１０ａ及び第２部材１０ｂには、配線材２を挿通するための透孔１０ｄが開設されており、この透孔１０ｄを通って、配線材移送機構２１から移送されてきた配線材２を配線材成形機構２３に供給できるようになっている。
【００２７】
配線材成形機構２３は、回転体１０の第２部材１０ｂに取り付けられた断面コの字形の成形機構保持ブラケット７と、該成形機構保持ブラケット７に一端が旋回可能に取り付けられた曲げアーム４と、該曲げアーム４内に移動可能に配置された曲げローラ駆動部材５ｂと、該曲げローラ駆動部材５ｂに取り付けられた曲げローラ取付軸５ａ及びスプリング５ｃと、曲げローラ取付軸５ａの外周に回転可能に取り付けられた曲げローラ５と、曲げアーム４に取り付けられた支えローラ６と、曲げアーム４を回転駆動する曲げ加工用モータ１７をもって構成される。図３及び図４ｂに示すように、曲げローラ駆動部材５ｂは、曲げアーム４に開設された長孔４ａに沿って移動し、スプリング５ｃは、曲げローラ駆動部材５ｂと曲げアーム４の端面との間に張設される。したがって、曲げローラ５と支えローラ６とに挟まれた配線材２には、曲げローラ駆動部材５ｂ、曲げローラ取付軸５ａ及び曲げローラ５を介して、スプリング５ｃの弾性力が付与される。
【００２８】
なお、電線送り用モータ１４、回転体駆動用モータ１５及び曲げ加工用モータ１７は、エンコーダ等の回転検出装置を備えるか、ステッピングモータ等の回転位置を制御可能なモータが用いられ、配線材２の移送量、曲げ方向及び曲げ量を制御できるようになっている。
【００２９】
盤配線支援システム３は、ＣＡＥソフトを利用し、盤配線のシーケンス図面や部品の配置情報等から布線ルート形状を自動設計するもので、ＣＡＥソフトは、市販のものを用いることもできる。
【００３０】
制御装置１１は、盤配線支援システム３から接続ケーブル３ａを介して供給される布線ルート形状の座標を、配線フォーミング機１の座標に変換し、電線送り用モータ１４の制御信号である送り量制御信号、回転体駆動用モータ１５の制御信号である曲げ方向制御信号及び曲げ加工用モータ１７の駆動制御信号である曲げ量制御信号を出力する。
【００３１】
例えば、図５に示すように、辺１〜５が曲げ点１〜４でそれぞれ直角に折り曲げられたＸ−Ｙ−Ｚ実装座標系の３次元形状で規制された配線材２を配線フォーミング機１にて作製する場合、盤配線支援システム３の座標系であるＸ−Ｙ−Ｚ実装座標系を配線フォーミング機１の座標系であるＳ−Ｕ−Ｖ曲げ加工座標系に変換し、必要な送り量制御信号、曲げ方向制御信号及び曲げ量制御信号を出力する。以下に、図６乃至図９を用いて、制御装置１１にて行われる座標変換の例を説明する。なお、座標変換の手順は、加工開始点を図５に示す発点とした場合も着点とした場合も同様の手順となるが、以下の説明では発点から座標変換を行う場合を例にとって説明とする。
【００３２】
図６（ａ）の例では、実装座標系の曲げ点１より曲げ曲げ加工座標系の原点となるよう発点、曲げ点１〜４、着点を座標変換している。なお、本例では、曲げアーム４が垂直上向きにあるとき（図３の状態）を原点とした。また、図６（ｂ）の例では、辺２をＳ軸上となるよう発点、曲げ点１〜４、着点を座標変換している。さらに、図６（ｃ）の例では、辺１をＶ軸上とし、且つ、発点がＶ軸の負方向となるように発点、曲げ点１〜４、着点を座標変換している。
【００３３】
図７は、図６で変換された発点、着点、各曲げ点１〜４の座標を使用して座標変換を行うものである。図７（ａ）は、曲げ点２を曲げ加工座標系の原点へ座標変換し、同条件にて発点、曲げ点１、３〜４、着点も座標変換している。また、図７（ｂ）は、辺３をＳ軸上となるよう座標変換し、同条件にて発点、曲げ点１〜４、着点を座標変換している。図７（ｂ）においては、曲げ点１の座標より曲げ方向を決定しており、Ｖ軸の正方向に曲げることとしている。
【００３４】
図８は、図７で変換された発点、着点、各曲げ点１〜４の座標を使用して座標変換を行うものである。図８（ａ）は、曲げ点３を曲げ加工座標系の原点へ座標変換し、同条件にて発点、曲げ点１，２，４及び着点を座標変換している。図８（ｂ）は、辺４をＳ軸上となるよう座標変換し、同条件にて発点、曲げ点１〜４、着点を座標変換している。図８（ｂ）においては、曲げ点２の座標より曲げ方向を決定しており、Ｕ軸の負方向に曲げることとしている。図９においても、図８と同様に曲げ方向を決定する。以上のようなシーケンスにより配線フォーミング機１の制御信号を自動作成することができる。
【００３５】
配線フォーミング機１に所要の配線材２を供給する図示しない配線材供給装置としては、リールに巻回された長大な配線材を、その先端側から配線フォーミング機１に順次供給するものを用いることもできるし、所望の布線ルート形状に即した所定長さに切断された配線材２を配線フォーミング機１に供給するものを用いることもできる。後者の配線材供給装置を用いると、リールに巻回された長大な配線材２を取り扱う場合に比べて配線材２の取り扱いを容易化できるので、配線材２のフォーミングを容易なものにすることができる。また、配線フォーミング機１に配線材２の切断装置を備える必要がないので、配線フォーミング機１の構成の簡略化を図ることもできる。
【００３６】
以下、配線フォーミング機１の動作について説明する。
【００３７】
図示しない配線材供給装置から配線フォーミング機１の配線材移送機構２１に配線材２が供給され、その先端部が原動側電線送りローラ１２ｂと従動側電線送りローラ１２ｃの間に至ると、電線送り用モータ１４が起動し、原動側電線送りローラ１２ｂ及び従動側電線送りローラ１２ｃによって配線材１２が回転機構２２側に移送される。配線材の移送量は、制御装置１１から出力される送り量制御信号によって制御される。これによって原動側電線送りローラ１２ｂ及び従動側電線送りローラ１２ｃを通過した配線材２は、回転体１０に開設された透孔１０ｄを通って、配線材成形機構２３に備えられた曲げローラ５と支えローラ６との間に達する。
【００３８】
この配線材２の移送動作と同時に、制御装置１１から出力される曲げ方向制御信号に応じて回転体駆動用モータ１５が駆動される。回転体駆動用モータ１５の回転力は歯車１６及び回転体１０を介して配線材成形機構２３に伝達され、配線材移送機構２１に対する配線材成形機構２３の回転方向位置が調整される。なお、配線材成形機構２３の曲げアーム４は、配線フォーミング機１の起動時に、垂直上向きの原点位置に配置されているので、最初の曲げ加工が配線材２を垂直下向きに折り曲げるように座標変換されている場合には、最初の曲げ加工時における配線材成形機構２３の回転方向位置調整は不要である。
【００３９】
次いで、曲げ加工用モータ１７が起動され、制御装置１１から出力される曲げ方向制御信号に応じた方向に、制御装置１１から出力される曲げ量制御信号に応じた曲げ量だけ配線材２を折り曲げる。曲げ加工用モータ１７を起動すると、曲げ加工用モータ１７の回転力が曲げローラ取付軸５ａを介して曲げローラ５に伝達され、曲げローラ５が配線材２に沿って支えローラ６の周囲を自転しながら公転する。これにより、配線材成形機構２３は、図３に示す状態から図４に示す状態へと移動する。曲げローラ５は、スプリング５ｃの弾性力によって配線材２に所定の挟圧力を付与しているので、曲げ加工時に配線材２と曲げローラ５との間にクリアランスが生じることがなく、配線材２を所定の形状に正確にフォーミングすることができる。また、曲げ加工時に配線材２の表面に沿って曲げローラ５及び支えローラ６が転動するので、配線材２に過大な引張力や摩擦力が作用せず、絶縁被覆の損傷や断線を防止することができる。さらに、小径の支えローラ６の周囲に大径の曲げローラ５を公転するようにしたので、配線材２の曲げ加工部をシャープな形状にフォーミングできると共に、配線材２に作用する引張力や摩擦力をより低減でき、絶縁被覆の損傷や断線をより確実に防止することができる。
【００４０】
以下、同様の操作を繰り返すことにより、配線材２を所定の２次元形状又は３次元形状にフォーミングする。
【００４１】
本実施形態に係る配線材自動立体成形装置は、制御装置１１から出力される制御信号に応じて配線フォーミング機１に備えられた配線材移送機構２１、回転機構２２及び配線材成形機構２３を駆動し、配線材２を布線ルート形状に対応する形状に成形するので、布線板又はフォームボードと呼ばれる板状モデルを必要とせず、所要の２次元形状又は３次元形状にフォーミングされた配線材を自動的に作製することができる。したがって、配線材２を盤外で部品化することができ、制御盤や配電盤等を製造する際にネックとなっていた配線作業を容易化することができて、大幅な工数低減効果を期待できる。また、部品化することで作業者の労力を軽減できると共に、配線作業の低スキル化を実現でき、更には配線品質の安定化を図ることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    配線フォーミング機
２    配線材
３    盤配線支援システム
４    曲げアーム
５    曲げローラ
５ａ    曲げローラ取付軸
５ｂ    曲げローラ駆動部材
５ｃ    スプリング
６    支えローラ
７    成形機構保持ブラケット
９    回転体保持ブラケット
１０    回転体
１１    制御装置
１２ａ    ローラ保持ブラケット
１２ｂ    原動側電線送りローラ
１２ｃ    従動側電線送りローラ
１３    スタンド
１４    電線送り用モータ
１５    回転体駆動用モータ
１６    歯車
１７    曲げ加工用モータ
２１    配線材移送機構
２２    回転機構
２３    配線材成形機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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