(57)【要約】【課題】ワイヤハーネス加工装置において、装置の温度条件の変動に起因して必要となる事前作業の軽減と、加工精度又は加工の良否判定の精度の向上とを両立すること。【解決手段】温度センサ６は、サーボモータ２のシャフト２１とワイヤハーネスを加工する加工機構とに連結されたギア機構３の温度もしくはその温度に相当する指標温度を検出する。温度調節部７，８は、温度センサ６の検出温度に基づいてギア機構３の温度を予め設定された温度状態に調節する。【選択図】図１
2014135122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータのシャフトとワイヤハーネスを加工する加工機構とに連結されたギア機構と、
前記ギア機構の温度もしくはその温度に相当する指標温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出温度に基づいて前記ギア機構の温度を予め設定された温度状態に調節する温度調節部と、を備えるワイヤハーネス加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載のワイヤハーネス加工装置であって、
前記ギア機構を収容するギア容器をさらに備え、
前記温度センサは前記ギア容器の温度を検出し、
前記温度調節部は前記ギア容器の温度を調節する、
ワイヤハーネス加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載のワイヤハーネス加工装置であって、
前記温度調節部は、
前記ギア容器を加熱するヒータと、
前記温度センサの検出温度と予め設定された温度との比較結果に基づいて前記ヒータを制御するヒータ制御部と、を備える、ワイヤハーネス加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載のワイヤハーネス加工装置であって、
前記温度調節部は、複数箇所に配置された複数の前記ヒータを備える、ワイヤハーネス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータのシャフトとワイヤハーネスを加工する加工機構とに連結されたギア機構を備えるワイヤハーネス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤハーネスは、ワイヤハーネス加工装置を用いて製造される。例えば、ワイヤハーネスの端部に端子金具を圧着する圧着装置、又はワイヤハーネスの電線被覆を除去する皮剥ぎ装置などのワイヤハーネス加工装置が用いられる。なお、圧着装置の一例が特許文献１に示されている。
【０００３】
圧着装置又は皮剥ぎ装置などのワイヤハーネス加工装置は、サーボモータと、ワイヤハーネスを加工する加工機構と、サーボモータのシャフト及び加工機構に連結されたギア機構とを備えている。ギア機構は、サーボモータのシャフトの回転力を、その回転速度を減速もしくは増速させて加工機構へ伝える。
【０００４】
ワイヤハーネスが加工される際、ワイヤハーネス加工装置のサーボモータは、予め設定された基準の制御パターンに従って制御される。例えば、圧着装置においては、サーボモータの回転角度が、予め設定された電流の変遷パターンに追従するように制御される。
【０００５】
また、ワイヤハーネス加工装置においては、適切な加工のためのサーボモータの制御パターンは、様々な加工条件及び環境条件に応じて異なる。例えば、圧着装置においては、サーボモータの制御パターンは、加工対象である端子金具及び電線の形状及び材質などの加工条件によって異なり、さらに、装置の温度条件などによっても異なる。即ち、サーボモータの適切な制御パターンは、装置の温度条件の変動に起因して変化する。
【０００６】
また、特許文献１に示されるように、圧着装置を用いたワイヤハーネスの端子圧着工程においては、各種のパラメータの基準値と実測値との比較に基づく金属端子の圧着状態の良否の自動判定が行われる。圧着状態の良否の自動判定は、例えば、サーボモータの電流の基準値と実測値との比較、及び圧着された金属金具のクリンプハイトの基準値と実測値との比較などに基づいて行われる。
【０００７】
また、端子金具の圧着状態の良否判定において、各種のパラメータの基準値は、端子金具及び電線の形状及び材質などの加工条件によって異なり、さらに、装置の温度条件によっても異なる。即ち、適切な良否判定の基準は、装置の温度条件の変動に起因して変化する。例えば、特許文献１の段落［００２６］には、圧着状態の良否判定において、サーボモータの電流値が、サーボモータのコイルの温度の実測値によって補正されることについて示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２３６２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、多様な加工条件及び温度条件の組み合わせごとにサーボモータの制御パターン及び加工の良否判定の基準を作成するためには、多数の加工サンプル及び実測データを得るための多数の加工の実施、多数の加工サンプルについての加工状態の評価及び実測データの解析など、多大な手間を要する。
【００１０】
特に温度条件については、想定される温度範囲内において無数の条件が考えられるため、加工精度及び加工の良否判定の精度を高めようとするほど、基準の制御パターン及び良否判定の基準を作成するための事前作業に膨大な手間を要する。一方、事前作業（基準を作成する作業）の軽減のために温度条件が粗く設定されると、加工精度及び加工の良否判定の精度が悪化する。
【００１１】
本発明は、ワイヤハーネス加工装置において、装置の温度条件の変動に起因して必要となる事前作業の軽減と、加工精度又は加工の良否判定の精度の向上とを両立することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１態様に係るワイヤハーネス加工装置は、以下に示す各構成要素を備える。
（１）第１の構成要素は、サーボモータのシャフトとワイヤハーネスを加工する加工機構とに連結されたギア機構である。
（２）第２の構成要素は、上記ギア機構の温度もしくはその温度に相当する指標温度を検出する温度センサである。
（３）第３の構成要素は、上記温度センサの検出温度に基づいて上記ギア機構の温度を予め設定された温度状態に調節する温度調節部である。
【００１３】
本発明の第２態様に係るワイヤハーネス加工装置は、第１態様に係るワイヤハーネス加工装置の一態様である。第２態様に係るワイヤハーネス加工装置は、上記ギア機構を収容するギア容器をさらに備える。そして、上記温度センサは上記ギア容器の温度を検出し、
上記温度調節部は上記ギア容器の温度を調節する。
【００１４】
本発明の第３態様に係るワイヤハーネス加工装置は、第２態様に係るワイヤハーネス加工装置の一態様である。第３態様に係るワイヤハーネス加工装置において、上記温度調節部は、上記ギア容器を加熱するヒータと、上記温度センサの検出温度と予め設定された温度との比較結果に基づいて上記ヒータを制御するヒータ制御部と、を備える。
【００１５】
本発明の第４態様に係るワイヤハーネス加工装置は、第３態様に係るワイヤハーネス加工装置の一態様である。第４態様に係るワイヤハーネス加工装置において、上記温度調節部は、複数箇所に配置された複数の上記ヒータを備える。
【発明の効果】
【００１６】
上記の各態様に係るワイヤハーネス加工装置が採用されれば、ギア機構の温度が安定する。そのため、後述する理由により、装置の温度条件の変動に起因して必要となる多数の制御パターンの作成又は多数の良否判定基準の作成などの事前作業が大幅に軽減される。例えば、従来、所定の加工精度及び良否判定の精度を確保するために、制御パターン又は良否判定の基準が、３つから５つ程度の装置の温度条件ごとに個別に作成されていた場合、制御パターンの作成又は良否判定基準の作成に要する事前作業が３分の１から５分の１程度にまで軽減される。
【００１７】
さらに、ギア機構の温度が安定することにより、ワイヤハーネスの加工精度及び加工の良否判定の精度も向上する。従って、上記の各態様に係るワイヤハーネス加工装置が採用されれば、装置の温度条件の変動に起因して必要となる事前作業の軽減と、加工精度又は加工の良否判定の精度の向上とを両立することが可能となる。
【００１８】
また、第２態様に係るワイヤハーネス加工装置においては、ギア機構を収容するギア容器の温度が予め設定された温度状態に調節される。このように、ギア機構を内包する閉じた小領域の温度が調節される場合、温度調節の応答性が良くなり、ギア機構の温度を小さなエネルギーで安定させることができる。さらに、既存のワイヤハーネス加工装置がギア容器を備えている場合、既存の装置への温度センサ及び温度調節部の追加が容易である。
【００１９】
また、第３態様に係るワイヤハーネス加工装置においては、温度調節部は、ヒータを用いた加熱制御を行う。この場合、温度調節部の設定温度が、室温よりも高い温度に設定されていれば、冷却装置を含まない簡易な装置によってギア機構の温度を安定させることができる。
【００２０】
また、第４態様に係るワイヤハーネス加工装置においては、ギア機構の温度が複数箇所に配置された複数のヒータによって調節される。このように加熱箇所が分散化されることによってギア機構の温度分布が均一化され、ワイヤハーネスの加工精度及び加工の良否判定の精度がより安定する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るワイヤハーネス加工装置の一例である圧着装置１の一部に断面図を含む側面図である。
【図２】圧着装置１の背面図である。
【図３】圧着装置１と従来の圧着装置との各々による圧着工程のプロセス値のトレンドグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であり、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００２３】
まず、図１，２を参照しつつ、本発明の実施形態に係るワイヤハーネス加工装置の一例である圧着装置１の構成について説明する。なお、図１において、圧着装置１による圧着加工の対象である端子金具９１及び電線９２が仮想線（二点鎖線）で描かれている。
【００２４】
圧着装置１は、例えば自動車などの車両に搭載されるワイヤハーネスに含まれる端子付電線を製造するために用いられる装置である。圧着装置１は、端子金具９１の一部をその内側に電線９２の端部が配置された状態で押し曲げることにより、端子金具９１の一部を電線９２の端部に圧着する。
【００２５】
図１，２に示されるように、圧着装置１は、サーボモータ２、ギア機構３、カム機構４１、ラム部４２、加工部４３、台部４４、ギア容器５１、筐体５２、温度センサ６、ヒータ７及びヒータ制御部８を備えている。カム機構４１及びラム部４２は、ワイヤハーネスを加工する加工機構を構成する部分である。
【００２６】
＜サーボモータ＞
サーボモータ２は、圧着装置１の駆動源である。サーボモータ２の駆動力は、ギア機構３、カム機構４１及びラム部４２を介して加工部４３へ伝達される。
【００２７】
＜ギア機構＞
ギア機構３は、サーボモータ２のシャフト２１とワイヤハーネスを加工する加工機構の一部であるカム機構４１とに連結されている。即ち、サーボモータ２のシャフト２１がギア機構３の入力部に連結されており、ギア機構３の出力シャフト３１がカム機構４１の入力部に連結されている。
【００２８】
ギア機構３は、例えば、サーボモータ２のシャフト２１の回転力を、その回転速度を減速させてカム機構４１へ伝える減速機である。なお、ギア機構３が増速機であることも考えられる。
【００２９】
＜カム機構＞
カム機構４１は、ギア機構３の出力シャフト３１の回転運動を往復運動へ変換する機構である。カム機構４１の出力部である連接棒４１１の先端部は、ギア機構３の出力シャフト３１が回転することによって往復移動する。カム機構４１は、例えばクランク機構である。
【００３０】
＜ラム部＞
ラム部４２は、カム機構４１の連接棒４１１の先端部に接続され、サーボモータ２の回転によって往復運動する部分（ピストン部）である。
【００３１】
＜加工部及び台部＞
加工部４３は、ワイヤハーネスの被加工部に直接作用してワイヤハーネスを加工する部分である。また、台部４４は、ワイヤハーネスの被加工部が載置される部分である。
【００３２】
本実施形態においては、加工部４３は、端子金具９１における電線９２の端部の三方を囲む板状の圧着部を折り曲げて電線９２の端部にかしめるクリンパである。また、台部４４は、端子金具９１の圧着部及び電線９２の端部が載置されるアンビルである。
【００３３】
クリンパ（加工部４３）及びアンビル（台部４４）は、それらの間に端子金具９１の圧着部及び電線９２の端部を挟み込むことにより、ワイヤハーネスの被加工部である端子金具９１の圧着部及び電線９２の端部を加工する。
【００３４】
＜ギア容器＞
ギア容器５１は、ギア機構３を収容する容器である。図１，２に示される例では、ギア容器５１は丸い筒状の容器である。ギア容器５１は、例えば鉄、ステンレス又はアルミニウムなどの金属を主成分とする材料からなる容器である。
【００３５】
＜筐体＞
筐体５２は、サーボモータ２と一体に連結されたギア容器５１及びリンク機構４１を支持するとともに、ギア容器５１及びリンク機構４１を収容する部分である。図１において、筐体５２の部分については、斜線によりその断面が示されている。
【００３６】
＜温度センサ＞
温度センサ６は、ギア機構３の温度もしくはその温度に相当する指標温度を検出するセンサである。温度センサ６の典型例はサーミスタであるが、ダイオード温度センサ又は熱電対などが温度センサ６として採用されることも考えられる。
【００３７】
本実施形態における温度センサ６は、ギア容器５１の温度を検出するセンサであり、ギア機構３の温度に相当する指標温度を検出するセンサの一例である。例えば、温度センサ６は、ギア容器５１の壁に埋め込まれている。この場合、温度センサ６は、ギア容器５１の壁に形成された空洞内に挿入された状態で保持されることが考えられる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、１つの温度センサ６がギア容器５１に取り付けられているが、圧着装置１が、ギア容器５１の複数の箇所に取り付けられた複数の温度センサ６を備えていることも考えられる。
【００３９】
＜ヒータ＞
ヒータ７は、ギア容器５１を加熱する機器であり、例えば抵抗加熱式のヒータ又はハロゲンヒータなどである。図１，２に示される例では、ヒータ７は、ギア容器５１の壁に埋め込まれている。この場合、ヒータ７は、ギア容器５１の壁に形成された空洞内に挿入された状態で保持されることが考えられる。
【００４０】
また、図１，２に示されるように、本実施形態においては、複数のヒータ７がギア容器５１における複数の箇所に配置されている。図２に示される例では、３つのヒータ７がギア容器５１に取り付けられている。
【００４１】
＜ヒータ制御部＞
ヒータ制御部８は、温度センサ６の検出温度と予め設定された温度との比較結果に基づいてヒータ７を制御する装置である。ヒータ制御部８は、プロセッサ８１及びヒータ駆動回路８２を有している。
【００４２】
プロセッサ８１は、例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）を含むマイクロプロセッサーユニット又はシーケンサなどである。プロセッサ８１は、温度センサ６の検出温度と予め設定された温度との比較に基づいてヒータ駆動回路８２を介してヒータ７を制御する。ギア機構３の温度制御のための設定温度は、圧着装置１が配置される部屋の室温よりも十分に高い温度に設定される。
【００４３】
例えば、プロセッサ８１が、以下に示される複数の制御ルールのいずれかに従ってヒータ駆動回路８２を介してヒータ７を制御することが考えられる。
【００４４】
制御ルールの第１の例は、温度センサ６の検出温度が予め設定された１つの目標温度を下回っているきにヒータ７を作動させるＯＮ信号をヒータ駆動回路８２に出力し、温度センサ６の検出温度が目標温度を上回っているときにヒータ７を停止させるＯＦＦ信号をヒータ駆動回路８２に出力する、という制御ルールである。
【００４５】
また、制御ルールの第２の例は、温度センサ６の検出温度が予め設定された１つの目標温度を下回っているきに目標温度と検出温度との差分に応じた熱量でヒータ７を作動させる駆動信号をヒータ駆動回路８２に出力し、温度センサ６の検出温度が目標温度を上回っているときにヒータ７を停止させるＯＦＦ信号をヒータ駆動回路８２に出力する、という制御ルールである。
【００４６】
また、制御ルールの第３の例は、温度センサ６の検出温度が第１の設定温度を下回ったときにヒータ７を作動させるＯＮ信号をヒータ駆動回路８２に出力し、温度センサ６の検出温度が第１の設定温度よりも低い第２の設定温度を上回ったときにヒータ７を停止させるＯＦＦ信号をヒータ駆動回路８２に出力する、という制御ルールである。以上の他、プロセッサ８１が温度センサ６の検出温度と目標温度との比較に基づくＰＩＤ制御によってヒータ７の熱量を制御することも考えられる。
【００４７】
また、プロセッサ８１が複数のヒータ７を同じ状態に制御することが考えられ、その他、プロセッサ８１が、複数のヒータ７を個別に作動又は停止させることにより、複数のヒータ７全体の熱量を段階的に制御することも考えられる。
【００４８】
また、ヒータ駆動回路８２は、プロセッサ８１からの制御信号に従って、少なくともヒータ７の作動及び停止を制御する。また、ヒータ駆動回路８２が、プロセッサ８１からの制御指令に従って作動中のヒータ７の熱量を制御することも考えられる。
【００４９】
以上に示したように、ヒータ制御部８及びヒータ７は、温度センサ６の検出温度に基づいてギア機構３の温度を予め設定された温度状態に調節する。より具体的には、ヒータ制御部８及びヒータ７は、温度センサ６の検出温度に基づいてギア容器５１の温度を調節する。なお、ヒータ制御部８及びヒータ７は、ギア機構３の温度を予め設定された温度状態に調節する温度調節部の一例である。
【００５０】
＜効果＞
各種の実験によれば、圧着装置において、ギア機構３の温度が安定すれば、端子金具の圧着加工の精度が安定し、良好な加工結果が得られるときのサーボモータの電流及びクリンプハイトなどの各種パラメータの値も安定することがわかった。即ち、圧着装置の温度条件のうち、ギア機構３の温度条件が、所定の加工精度を確保するためのサーボモータ２の制御パターンへの影響及び加工の良否判定のためのパラメータの基準値への影響の大部分を占めることがわかった。
【００５１】
図３は、ギア機構３の温度制御を行う圧着装置１と同温度制御を行わない従来の圧着装置との各々を用いた圧着工程のプロセス値のトレンドグラフである。その際に用いられた圧着装置１と従来の圧着装置との違いは、前述したギア機構３の温度制御を行う構成を備えているか否かのみである。
【００５２】
図３（ａ）は従来の圧着装置が用いられたときのグラフであり、図３（ｂ）は圧着装置１が用いられたときのグラフである。各グラフにおいて、縦軸のプロセス値ＰＶはサーボモータ２の出力トルクに相当する測定値であり、プロセス値ＰＶが小さいほど出力トルクが高い。また、各グラフにおいて横軸は時間軸である。
【００５３】
また、各グラフには、装置の環境温度が５℃、１０℃、１５℃、２０℃、２５℃、３０℃及び３５℃の各々であるときに得られたプロセス値ＰＶ（出力トルク）を示す７本のグラフ線が描かれている。また、７つ温度条件いずれにおいても、圧着装置１及び従来の圧着装置におけるサーボモータ２の制御パターンは同じである。
【００５４】
図３（ａ）のグラフからわかるように、従来の圧着装置を用いた圧着工程では、サーボモータ２が同じ制御パターンで制御されても、環境温度によって出力トルクが大きくばらつく。サーボモータ２の出力トルクは、圧着端子の圧着の品質に大きく影響し、出力トルクのばらつきが大きいときは、クリンプハイトなどの他のプロセス値のばらつきも大きい。そのため、従来の圧着装置を用いた圧着工程では、得られる圧着端子の品質が、環境温度によって大きくばらつく。
【００５５】
一方、図３（ｂ）のグラフからわかるように、圧着装置１を用いた圧着工程では、サーボモータ２が同じ制御パターンで制御されれば、環境温度が変化しても出力トルクのばらつきはほとんど生じない。この場合、クリンプハイトなどの他のプロセス値のばらつきも小さい。そのため、圧着装置１を用いた圧着工程では、得られる圧着端子の品質が、環境温度の変化に関わらず安定する。
【００５６】
以上に示されるように、圧着装置１が採用されれば、ギア機構３の温度が安定し、ひいては圧着工程の各種のプロセス値が安定する。そのため、各種の実験に基づく上述の理由により、装置の温度条件の変動に起因して必要となる多数の制御パターンの作成又は多数の良否判定基準の作成などの事前作業が大幅に軽減される。例えば、従来、所定の圧着精度及び圧着状態の良否判定の精度を確保するために、制御パターン又は良否判定の基準が、３つから５つ程度の装置の温度条件ごとに個別に作成されていた場合、制御パターンの作成又は良否判定基準の作成に要する事前作業が３分の１から５分の１程度にまで軽減される。
【００５７】
さらに、ギア機構３の温度が安定することにより、端子金具９１の圧着加工の精度及び加工の良否判定の精度も向上する。従って、圧着装置１が採用されれば、装置の温度条件の変動に起因して必要となる事前作業の軽減と、加工精度又は加工の良否判定の精度の向上とを両立することが可能となる。
【００５８】
また、圧着装置１においては、ギア機構３を収容するギア容器５１の温度が予め設定された温度状態に調節される。このように、ギア機構３を内包する閉じた小領域の温度が調節される場合、温度調節の応答性が良くなり、ギア機構３の温度を小さなエネルギーで安定させることができる。さらに、既存の圧着装置がギア容器５１を備えている場合、既存の装置への温度センサ６及びヒータ７の追加が容易である。
【００５９】
また、圧着装置１においては、ギア機構３の温度調節は、ヒータ７を用いた加熱制御により行われる。この場合、ギア機構３の設定温度が、室温よりも高い温度に設定されていれば、冷却装置を含まない簡易な装置によってギア機構３の温度を安定させることができる。
【００６０】
また、ギア機構３に含まれるギア及びシャフトなどの多くの機械部品には、グリスなどの潤滑剤が塗布されている。潤滑剤は、一般的な室温（０℃から３５℃程度）よりも高い温度環境において安定した潤滑特性を示す。そのため、ギア機構３の温度が室温よりも高温に維持されることにより、ギア機構３の特性が安定し、ひいてはワイヤハーネスの加工精度も安定する。
【００６１】
また、圧着装置１においては、ギア機構３の温度が複数箇所に配置された複数のヒータ７によって調節される。このように加熱箇所が分散化されることによってギア機構３の温度分布が均一化され、ワイヤハーネスの加工精度及び加工の良否判定の精度がより安定する。
【００６２】
＜その他＞
以上に示された圧着装置１は、ワイヤハーネス加工装置の一例であるが、本発明は、サーボモータ２及びギア機構３を備える他のワイヤハーネス加工装置への適用も可能である。
【００６３】
また、圧着装置１において、温度センサ６がギア容器５１内に配置されることにより、ギア容器５１内の温度、即ち、ギア機構３の雰囲気温度が、ギア機構３の温度に相当する指標温度として検出されることも考えられる。
【００６４】
また、圧着装置１において、温度センサ６がギア機構３に接触する状態でギア容器５１内に配置されること、或いは放射温度計などの非接触式の温度センサ６がギア機構３に向けて配置されることも考えられる。これにより、ギア機構３自体の温度が温度センサ６によって検出される。
【００６５】
また、圧着装置１が、ギア機構３を冷却するためのファンなどの冷却装置及び温度センサ６の検出温度に基づいてその冷却装置を制御する冷却制御部を備えることも考えられる。
【００６６】
なお、本発明に係るワイヤハーネス加工装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  圧着装置（ワイヤハーネス加工装置）
２  サーボモータ
３  ギア機構
６  温度センサ
７  ヒータ（温度調節部）
８  ヒータ制御部（温度調節部）
２１  サーボモータのシャフト
３１  ギア機構の出力シャフト
４１  カム機構
４１  リンク機構
４２  ラム部
４３  加工部
４４  台部
５１  ギア容器
５２  筐体
８１  プロセッサ
８２  ヒータ駆動回路
９１  端子金具
９２  電線
４１１  連接棒
【図１】
2014135122.tif 000003
【図２】
2014135122.tif 000004
【図３】
2014135122.tif 000005