(57)【要約】【課題】コネクタのピン孔に対するピンの挿入の適否を、該ピンに作用する挿入力の変化に基づいて検査することができるコネクタ用ピン挿入装置を提供することにある。【解決手段】コネクタ３のピン孔に対するピン２５，２７の挿入力を検出する挿入力検出手段２３と、ピン２５，２７の挿入力の変化に基づいてピン２５，２７の挿入の適否を検査する検査手段９とを備える。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コネクタのピン孔にピンを挿入するコネクタ用ピン挿入装置であって、
前記ピン孔に対する前記ピンの挿入力を検出する挿入力検出手段と、
前記ピンの挿入力の変化に基づいて、該ピンの挿入の適否を検査する検査手段と、
を備えることを特徴とするコネクタ用ピン挿入装置。
【請求項２】
前記ピン孔の実際の位置を検出する位置検出手段と、
前記ピン孔の実際の位置と該ピン孔に対する前記コネクタピンの挿入位置とのずれを補正するずれ補正手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ用ピン挿入装置。
【請求項３】
前記位置検出手段が、前記ピン孔を撮像する視覚センサを含み、この視覚センサによって得られる前記ピン孔の画像に基づいて前記ピン孔の実際の位置を検出することを特徴とする請求項２に記載のコネクタ用ピン挿入装置。
【請求項４】
前記ピンをピン孔に挿入する手段として、三軸直交型もしくは多関節型の作業ロボットを使用したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコネクタ用ピン挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コネクタ用ピン挿入装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機、宇宙機器等のワイヤハーネスに使用されるコネクタは、その組み立て時に、所定のピン孔に電気接続用のピン（以下、接続ピンという）が挿入されるとともに、残るピン孔に防塵・防水用の封止ピンが挿入される。
上記コネクタの各ピン孔にピンを手作業で挿入しようとすると、多大の手間を伴うことになる。そこで、上記各ピン孔にピンを順次挿入する手段を備えたコネクタ組立装置が提案されている。
この従来のコネクタ組立装置は、ピン孔に挿入されたピンをその挿入方向とは逆の方向に所定の力で押圧し、この押圧に伴うピンの抜け方向変位量に基づいて該ピンの挿入状態の適否を検査する検査手段を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平５−５４９５０号公報（第４頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のコネクタ組立装置は、上記検査手段として、ピンの挿入には全く寄与しない機構要素、具体的にはピン孔に挿入されたピンの先端に当接させる接触子および該接触子を所定の力で押圧するアクチュエータと、ピンの抜け方向変位量を検出するセンサを必要とし、これはそのコストを上昇させる要因になっている。しかも、上記検査手段では、ピンの挿入作業が終了した後に検査を開始することになるので、ピン挿入作業の効率が低下する。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑み、コネクタのピン孔に対するピンの挿入の適否を、該ピンに作用する挿入力の変化に基づいて検査することができるコネクタ用ピン挿入装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コネクタのピン孔にピンを挿入するコネクタ用ピン挿入装置であって、前記ピン孔に対する前記ピンの挿入力を検出する挿入力検出手段と、前記ピンの挿入力の変化に基づいて該ピンの挿入の適否を検査する検査手段と、を備えている。
【０００７】
実施の形態として、前記ピン孔の実際の位置を検出する位置検出手段と、前記ピン孔の実際の位置と該ピン孔に対する前記コネクタピンの挿入位置とのずれを補正するずれ補正手段と、を更に設けることができる。
前記位置検出手段が、前記ピン孔を撮像する視覚センサを含み、この視覚センサによって得られる前記ピン孔の画像に基づいて前記ピン孔の実際の位置を検出することも可能である。
また、前記ピンをピン孔に挿入する手段として、三軸直交型もしくは多関節型の作業ロボットを使用することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係るコネクタ用ピン挿入装置の一実施形態を示している。このコネクタ用ピン挿入装置は、直交三軸型の作業ロボット１と、ピンを挿入すべきコネクタ３を保持しかつ位置決めするための旋回テーブル５と、所定の位置に配置されたピン収納ラック７と、作業ロボット１を制御するコントローラ９と、上位コンピュータ１１とを備えている。
【０００９】
作業ロボット１は、Ｘ方向可動テーブル１３、Ｙ方向可動テーブル１５、Ｚ方向可動テーブル１７およびＺ方向可動テーブル１７にブラケット１９を介して取り付けられたピン把持・挿入ヘッド２１を有する。この作業ロボット１は、上記各テーブル１３，１５，１７を駆動することにより、ピン把持・挿入ヘッド２１を任意の位置に位置決めすることができる。
上記ブラケット１９には、ＴＶカメラ２０が付設され、また上記ピン把持・挿入ヘッド２１には、ピン把持具２２、ピンの挿入力を感知する力センサ２３、ピン挿入用アクチュエータ２４（例えば、エアシリンダ）等が付設されている。
【００１０】
上記コネクタ３には、多数のピン孔が設けられている。そして、このコネクタ３が例えば航空機や宇宙機器等に用いられるものである場合、所定のピン孔に電気接続用のピン（以下、接続ピンという）が挿入され、残るピン孔に防塵・防水用の封止ピンが挿入される。
【００１１】
上記接続ピンを挿入すべきピン孔の位置および上記封止ピンを挿入すべきピン孔の位置は、該コネクタ３の種類によって相違する。
そこで、上位コンピュータ１１は、上記接続ピンを挿入すべきピン孔（以下、接続ピン孔という）の位置に関するデータおよび封止ピンを挿入すべきピン孔（以下、封止ピン孔という）の位置に関するデータを、コネクタ３の種類に応じてデータベース化し、これを適宜な記憶手段に予め記憶させてある。なお、上記データベース中には、ピン収納ラック７における接続ピン２５および封止ピン２７の収納位置を示すデータも含ませてある。
【００１２】
上記構成のコネクタ用ピン挿入装置によってコネクタ３にピンを挿入する場合には、コントローラ５が以下に例示するような手順を実行する。
（１）　旋回テーブル５を制御して、ピンを挿入すべきコネクタ３を所定の位置に位置決めする。
（２）　上記データベースのデータに基づいてロボット１を制御して、ピン収納ラック７の所定位置に収納されている接続ピン２５を把持・挿入ヘッド２１の把持具２２に把持させ、ついで、把持した接続ピン２５を該当コネクタ３における所定の接続ピン孔の上方位置（挿入待機位置）まで移動させる。
（３）　ＴＶカメラ２０の画像に基づき、実際の接続ピン孔の平面上での位置を検出する。そして、この検出した接続ピン孔の実位置のデータと、上記データベースに含まれた該当接続ピン孔の位置のデータとを比較し、その偏差に基づいてロボット１の位置決めデータを補正する。これにより、ロボットに把持された接続ピン２５が対応接続ピン孔の実位置の直上に位置されるようにロボット１の位置が修正される。
（４）　ピン把持具２２が所定距離（ピン挿入必要距離）だけ下降されるように、把持・挿入ヘッド２１の挿入用アクチュエータ２４を作動させる。
（５）　接続ピン２５の挿入力を力センサ２３で検出し、その検出結果に基づいて該接続ピン２５が確実に挿入されたか否かを判断する。そして、挿入エラーが判断された場合には、ロボット１を停止させて、適宜な警報手段によってこのエラーの発生を報知する。
（６）　上記（２）〜（５）の手順を繰り返して、全ての接続ピン孔に接続ピン２５を挿入する。
（７）　上記（２）〜（５）の手順に準じた手順を繰り返し実行して、全ての封止ピン孔に封止ピン２７を挿入する。
（７）　旋回テーブルを旋回して次のコネクタ３を位置決めし、このコネクタ３に対して上記と同様のピン挿入手順を実行する。
【００１３】
ここで、上記力センサ２３を用いてピン２５またはピン２７の挿入の適否を判断する手法について説明する。
図２（ａ）〜（ｃ）は、接続ピン２５がピン孔３１に適正に挿入されていく過程を示している。接続ピン２５が図２（ａ）に示す深さｄ１まで挿入されるまでの間は、該接続ピン２５がコネクタと接触しない。したがって、図３に示すように、上記力センサ２３で検出される挿入力はゼロである。
【００１４】
接続ピン２５は、以後そのフランジ部２５ａでコネクタ３のグロメット部（ゴム等の弾性材料で形成されている）３２を押し拡げながら下降するので、上記挿入力が急激に増大する。そして、接続ピン２５が図２（ｂ）に示す深さｄ２まで挿入されると、上記フランジ部２５ａがグロメット部３２を抜け出て、インサート部３３内に形成された空所３３ａに入り、この空所３３ａに配設された先細り状の保持クリップ（弾性材料で形成されている）３４の内面に当接する。これに伴い、力センサ２３で検出される挿入力は、所定の大きさまで低下することになる。
【００１５】
その後、挿入力はほぼ一定な大きさを示すが、ある一定距離挿入された段階からは、保持クリップ３４の弾性反力のために急増する。そして、図２（ｃ）に示すように、上記フランジ部２５ａが保持クリップ３４から抜出る深さｄ３まで接続ピン２５が挿入されると、挿入力が所定の大きさまで急激に低下する。なお、上記フランジ部２５ａが保持クリップ３４から抜出た後は、該フランジ部２５ａがインサート部３３の空所３３ａの底面を押圧するので、挿入力が再び増大することになる。
【００１６】
一方、例えば、ピン孔３１内への異物の侵入や該ピン孔３１の加工不良等のために、接続ピン孔３１の挿入が妨げられた場合には、図４に実線で例示したように、挿入力の変化パターンが図３に示した変化パターンと大きく相違することになる。また、保持クリップ３４の不良や挿入忘れのために、この保持クリップ３４の弾性反力が上記フランジ部２５ａに作用しない場合には、図４に点線で例示したように、やはり、挿入力の変化パターンが図３に示した変化パターンと大きく相違する。
【００１７】
要するに、接続ピン孔３１が適正に挿入される場合には、その挿入深さがｄ３になった際に挿入力が急に低下するが、適正に挿入されない場合には、そのような挿入力の低下現象が発生しない。そこで、コントローラ９は、実測した挿入力の変化パターンを基準の変化パターンと比較して接続ピン２５が接続ピン孔３１に適正に挿入されたか否かを判定する。そして、接続ピン２５が接続ピン孔３１に適正に挿入されていないと判定された場合、コントローラ５は、図示していない適宜な警報手段を作動させるとともに、ロボット１の動作を停止させる。
なお、上記挿入力の低下現象は、接続ピン２５の適正な挿入完了を示唆しているので、コントローラ９はこの挿入力の低下が終了した時点を次の挿入サイクルの基準とすることができる。
【００１８】
図３および図４に示す挿入力変化の形態は、あるコネクタについての一例に過ぎず、ピン孔３１の大きさおよび長さ、グロメット部３２や保持クリップ３４の形状および弾性力等によって当然異なったものとなる。したがって、比較基準となる挿入力の変化パターンは、コネクタの種類に応じて設定されることになる。なお、封止ピン２７がピン孔に適正に挿入されたか否かも、上記接続ピン２５の場合と同様の手法を用いて判断される。
【００１９】
ところで、上記ピン２５またはピン２７の挿入に伴って、コネクタ３のグロメット部３２が変形する場合がある。グロメット部３２が変形すると、特にその変形部に隣接するピン孔の位置が当初の位置からずれるので、そのピン孔にピン２５またはピン２７を円滑に挿入できないおそれがある。また、コネクタ３のセッティングずれや、該コネクタ３のピン孔の加工誤差等に基づくピン孔の位置ずれによっても、同様に該ピン孔へのピン２５またはピン２７の円滑な挿入が阻害されるおそれがある。
【００２０】
しかし、この実施の形態によれば、上記したように、ＴＶカメラ２０の画像に基づいてピン孔の実位置を検出し、その位置にピン２５またはピン２７の挿入位置を合致させるべくロボット１の位置決めデータを補正している。したがって、上記グロメット部の変形等によってピン孔の位置が当初の位置からずれたとしても、そのピン孔にピン２５またはピン２７を円滑に挿入することができる。
【００２１】
上記ＴＶカメラ２０は、地上の所定位置に固定配設してもよい。しかし、上記実施の形態のようにロボット１にこのＴＶカメラ２０取付ければ、ロボット１の移動位置に該カメラ２０の視野を追従させることができるので、コネクタ３のセティング位置が一定でない作業条件下では、ロボット１にＴＶカメラ２０を取付けた方が有利である。
【００２２】
上記したピン挿入手順では、接続ピン２５の挿入が終了した後に封止ピン２７を挿入するようにしているが、逆に、封止ピン２７の挿入が終了した後に接続ピン２５を挿入するようにしてもよい。もちろん、ピン孔の配列順にピン２５もしくは２７を順次選択的に挿入することも可能である。
【００２３】
上記コネクタ３に挿入された接続ピン２５には、リード線が接続されるが、図５に示すように、予めリード線４１を接続した接続ピン２５をピン収納ラック４３に収納しておき、このリード線付き接続ピン２５をロボット１に把持させることも可能である。
【００２４】
また、図１に示す実施の形態においては、ピン２５，２６を把持・挿入ヘッド２１に把持させるために、ピン収納ラック７まで該把持・挿入ヘッド２１を移動させるようにしているが、図６に示すようなパーツフィーダ４５を設けて、このパーツフィーダ４５からピン２５，２６を把持・挿入ヘッド２１に自動的に供給するようにしてもよい。もちろん、この場合には、把持・挿入ヘッド２１の内部にピン２５，２６を把持具２２まで案内するガイド手段を設ける必要がある。
上記パーツフィーダ４５を使用すれば、ピン２５，２６をロボット１が取りにいくという操作が不要になるので、ピン挿入作業の能率が向上する。
【００２５】
なお、図１、図５および図６に示すロボット１は、三軸直交構造を有しているが、このロボット１に代えて、図７に示すような多関節構造のハンドリングロボット４７を採用することも可能である。このハンドリングロボット４７は、先端に設けたハンドリングユニット４９によって把持・挿入ヘッド５１をハンドリングしている。多関節構造のハンドリングロボット４７は、把持・挿入ヘッド５１の可動範囲を大きくとれるので、該ロボット４７の周辺に障害物等が存在する環境下でのピン挿入作業に適している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係るコネクタ用ピン挿入装置によれば、コネクタのピン孔に対するピンの挿入力を利用して該ピンの挿入の適否を検査することができる。つまり、従来は、ピンの先端に当接させる接触子や該接触子を所定の力で押圧するアクチュエータ等、ピンの挿入には全く寄与しない機構要素を使用してピンの挿入の適否を検査していたが、本発明によれば、そのような機構要素が不要であるので、装置コストが低減される。しかも、ピンの挿入の適否判定をそのピンの挿入操作が終了する時点で完了させることが可能であるから、上記判定のためにピン挿入作業の効率が低下するおそれもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコネクタ用ピン挿入装置の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】ピン孔に対するピンの挿入過程を示す断面図である。
【図３】ピンが適正に挿入される時の挿入力変化パターンを例示したグラフである。
【図４】ピンが不適正に挿入される時の挿入力変化パターンを例示したグラフである。
【図５】ワイヤ付きのピンを挿入する場合の実施の形態を示す斜視図である。
【図６】パーツフィーダを使用する場合の実施の形態を示す斜視図である。
【図７】多関節型ロボット使用する場合の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，４７　作業ロボット
３　コネクタ
５　旋回テーブル
７，４３　ピン収納ラック
９　コントローラ
１１　上位コンピュータ
２０　ＴＶカメラ
２１　ピン把持・挿入ユニット
２２　ピン把持具
２３　力センサ
２４　挿入用アクチュエータ
２５　接続ピン
２５ａ　フランジ部
２７　封止ピン
３１　ピン孔
３２　グロメット部
３３　インサート部
３４　保持クリップ
【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】
2004119046.tif 000008
【図７】
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