(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材配線用の案内手段が形成された布線部品に所定のパターンに線材を配線する布線装置であって、
前記布線部品に前記線材を供給する線材供給手段と、
前記線材供給手段を前記布線部品に対して前記所定パターンに対応する経路をたどって相対移動させる移動手段と、
前記線材供給手段から送り出す前記線材の送出量を制御して、前記移動手段によって前記線材供給手段を前記布線部品に対して相対移動させた移動量に等しい送出量だけ、前記線材を逐次送り出す線材送出手段と、
を有し、
前記線材送出手段には、前記線材のたるみを検出するたるみ検出手段が備わっていることを特徴とする布線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、布線部品に線材を布線する自動布線装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、車両搭載用の電気接続箱等の内部に、電線等の線材を配索する作業は、例えば、Ｘ−Ｙロボットなどの産業用ロボットを用いて一般的に行われている。具体的には、複数のピンが所望の位置に植設された布線部品或いは予め線材の経路が溝状に形成された布線部品にＸ−Ｙロボットによって線材を配索することで布線作業が行われている。
【０００３】
従来型の布線装置の具体的構成は、特開平４−１７２９０８号公報に開示されているように、布線パレット、ピンボード、布線ヘッド、及びＸ−Ｙ走行手段等から構成されている。そして、布線作業は、ピンボードの複数の布線ピンをピン孔から突出させた布線パレットに対して、１本（又は、数本）の線材をいわゆる一筆書きにより所望の経路に従って布線するように行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の布線装置は、布線部品に形成されたピン及び溝壁に線材を引っかけながら布線作業を行っている。そして、この布線作業の際に、線材が布線部品に及ぼす負荷や傷等を考慮する必要がある場合、線材の張力を制御する方法を用いて布線作業を行っている。
【０００５】
しかし、このように線材を布線部材のピンや溝壁に引っかけながら布線する場合、布線速度を上げようとすると、ピン及び溝部に加わる負荷も増大し、ピン及び溝部の破損を招くことがある。従って、このような不都合を防止するために、線材が引っかかるピンや溝部の強度を高める対策を採ることが考えられるが、強度を高めることで布線部品の重量が増大する問題が生じる。その為、特に、布線ヘッドを固定し、布線部品をＸ−Ｙ走行手段上で走行させて布線作業を行う場合などは、慣性重量が増大するため、布線速度を上げることが難しくなる。
【０００６】
又、布線時に張力を制御する方法にあっては、精度良く張力を測定するのが難しく、又、布線速度が変化した場合、これが張力変化として現れるまでに時間差があり、且つ張力に合った布線速度に制御するまでにも時間差があり、布線速度を常に張力に見合った速度に維持するのが難しい。
【０００７】
従って、布線時に張力を制御する方法では、特に、布線速度を変化させた場合に線材のたるみが生じたり、線材を張りすぎて線材に傷が生じてしまうことがある。
【０００８】
本発明の目的は、線材の布線時に線材や布線部品に無理な負荷を与えず、且つ線材のたるみを生じることなく線材を布線部品に布線する布線装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成すべく、本発明に係る布線装置は、線材配線用の案内手段が形成された布線部品に所定のパターンに線材を配線する布線装置であって、
前記布線部品に前記線材を供給する線材供給手段と、
前記線材供給手段を前記布線部品に対して前記所定パターンに対応する経路をたどって相対移動させる移動手段と、
前記線材供給手段から送り出す前記線材の送出量を制御して、前記移動手段によって前記線材供給手段を前記布線部品に対して相対移動させた移動量に等しい送出量だけ、前記線材を逐次送り出す線材送出手段と、
を有し、
前記線材送出手段には、前記線材のたるみを検出するたるみ検出手段が備わっていることを特徴としている。
【００１０】
布線ノズルを布線部品に対して相対移動させた移動量に等しい送出量だけ、線材を逐次、線材送出手段により送り出すので、布線部品に無理な負荷を与えることなく、且つ線材のたるみを生じることなく線材を布線部品に布線できる。
【００１１】
本発明の第２の態様の布線装置は、送出制御手段に、線材のたるみを検出するたるみ検出手段と、この検出手段の検出結果に基づき、前記たるみを解消すべく線材送出手段の線材送出量を補正する補正手段とが含まれることを特徴としている。
【００１２】
布線速度の変化により仮に線材のたるみが生じても、瞬時にこれを検知してたるみを解消し、線材の適正な送り出しを維持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の布線装置の実施の形態について説明する。
【００１４】
本発明の布線装置１は、支持テーブル１０と、支持テーブル１０の上面に設けられたＸ−Ｙテーブル２０と、同じく支持テーブル１０の上面に設けられた線材供給部３０と、支持テーブル１０の内部に設けられた布線装置コントローラ５０等とで構成される。
【００１５】
支持テーブル１０は、上面が略水平な略直方体形状を有した支持体であり、後述するＸ−Ｙテーブル２０と線材供給部３０を支持している。又、支持テーブル１０の内部には、後述する布線装置コントローラ５０が収容されている。
【００１６】
支持テーブル１０の側方には、線材供給テーブル１１が隣接して配置されている。線材供給テーブル１１の上部からは、線材を巻回したボビン１２が突出している。尚、ボビン１２は、線材を引き出し易いように略円錐形状をなしている。
【００１７】
支持テーブル１０の上面には、その長手方向にＸ軸テーブル２１が配設され、更にこのＸ軸テーブル２１の上には、テーブル２１に直交するようにＹ軸テーブル２２が配設されている。更に、Ｙ軸テーブル２２の上には、布線部品を保持するための保持部２２ａが取り付けられている。
【００１８】
尚、Ｘ軸テーブル２１には、Ｙ軸テーブル２２をＸ軸方向に移動させるためのモータ及びボールネジ（図示せず）が内蔵され、Ｙ軸テーブル２２には、保持部を軸方向に移動させるためのモータ及びボールネジ（図示せず）が内蔵されている。
【００１９】
尚、Ｘ軸テーブル２１、Ｙ軸テーブル２２等とで駆動手段を構成している。
【００２０】
支持テーブル１０の上面に突設された線材供給部３０は、支柱３１と、支柱３１の先端から垂下したヘッド回転支柱３２と、回転支柱３２の下端に固定された布線ヘッド３３等から構成されている。
【００２１】
支柱３１は、断面四角の逆Ｌ字型形状を有し、その上端面には２つの線材案内用のプーリ３１ａ，３１ｂが備わっている。支柱３１の先端部近傍には、線材をヘッド回転支柱３２に挿通するための孔３１ｈが穿設されると共に、ヘッド回転支柱３２を軸（θ軸）廻りに回転させるためのヘッド回転モータ３１ｍが装着されている。
【００２２】
ヘッド回転支柱３２は、略円筒形状をなし、線材が内部を貫通するようになっている。そして、支柱３２の内側下端近傍には線材案内用の案内プーリ３２ａが備えられている。
【００２３】
布線ヘッド３３は、ヘッド回転支柱３２の下端に固定されて、モータ３１ｍによる支柱３２の回転に伴ってθ軸廻りに回転するようになっている。
【００２４】
尚、布線ヘッド３３は、下端部に段部が形成された箱型形状を有し、当該段部の側面からは、布線ノズル３３ｎが斜め下方に突出している。又、布線ヘッド３３の背面には、線材案内用のプーリ３３ａが備えられている。そして、布線ヘッド３３の内部には、線材通過用の空間が形成され、プーリ３２ａを介してヘッド回転支柱３２から導出した線材をプーリ３３ａを介して布線ヘッド３３内に再び導き、そして、布線ノズル３３ｎから導出するようになっている。
【００２５】
布線ヘッド３３の線材通過部の途中には、線材送出手段４０が設けられている。
【００２６】
線材送出手段４０は、図２に示すように、線送りロール４１，４２と、この線送りロール４１，４２の夫々に固定され、ロール４１，４２と一体に回転するガイドロール４３，４４と、一方のガイドロール４４に装着された線送りモータ４５等から構成されている。
【００２７】
線送りロール４１，４２は、布線ヘッド３３の内部に設けられ、夫々のロール４１，４２に形成された溝部４１ａ，４２ａで線材を挟持する、いわゆるピンチローラの構成を有している。
【００２８】
尚、線送りロール４１，４２は、夫々、ワンウエイクラッチ機構を内蔵し、線材を送り出す方向、即ち、線材が布線ノズル３３ｎから導出する方向にのみ回転するようになっている。
【００２９】
ガイドロール４３，４４も又、布線ヘッド３３の内部に設けられ、転動可能なように互いに当接し合い、線送りモータ４５の回転力を線送りロール４１，４２に伝達するようになっている。
【００３０】
線送りモータ４５は、布線ヘッド３３の側面に外部に突出するように装着されており、モータ４５の内部には、エンコーダ（図示せず）が内蔵され、回転数を正確に検出できるようになっている。
【００３１】
布線ヘッド３３の内部には更に、線送りロール４１，４２と布線ノズル３３ｎの基端部との間に線材検知センサ（たるみ検出手段）４６ａ，４６ｂが配設されている。線材検知センサ４６ａ，４６ｂは、例えば、光電センサ等の非接触式スイッチ又はマイクロスイッチ等の接触式スイッチからなり、互いに線材から所定間隔だけ離間して対向配置され、線材が必要以上に送り出されてたるみが生じたときに、このたるみを瞬時に検出するようになっている。
【００３２】
布線ヘッド３３の外部には更に、布線ノズル３３ｎの近傍に線材カッター（図示せず）が装着されている。
【００３３】
布線装置コントローラ５０は、図３に示すように、布線作業コントローラ５１と、線材送出コントローラ５５等とで構成される。
【００３４】
布線作業コントローラ５１には、入力装置５２と、Ｘ軸テーブル２１の駆動モータ２１ｍと、Ｙ軸テーブル２２の駆動モータ２２ｍと、ヘッド（θ軸）回転モータ３１ｍとが電気的に接続され、ティーチングによって予め設定されたプログラムに基づき、これらのモータを駆動するようになっている。
【００３５】
又、線材送出コントローラ５５は、布線作業コントローラ５１及び線送りモータ４５、線材検知センサ４６ａ，４６ｂとに電気的に接続されており、布線作業コントローラ５１からの駆動モータの回転数が適時入力され、これに応じた適正な線材送り出し信号を線送りモータ４５に伝達するようになっている。
【００３６】
次に、以上のように構成された布線装置１を用いた線材の布線作業について、図４及び図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３７】
布線作業を行うに当たっては、先ず最初に、布線経路がティーチングされる（ステップ１）。このティーチングにおいては、電気接続箱の一部をなす布線部品をＸ−Ｙロボット２０の保持部２２ａに装着した後、布線ノズル３３ｎの先端を布線部品上の線材を配索すべき経路に沿わせて移動させる。これによって、布線経路が布線作業コントローラ５１にプログラミングされる。
【００３８】
尚、布線部品は、複数のピン状の案内手段が形成されたものや、案内手段が溝状の案内部を形成したもののいずれでも良い。
【００３９】
続いて、布線装置１に線材が配索される（ステップ２）。この線材配索に当たっては、ボビン１２に巻回した線材の端部を、案内プーリ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３３ａ、線送りロール４１，４２を経由させ、布線ノズル３３ｎに挿通する。
【００４０】
次に、布線部品がＸ−Ｙロボット２０の保持部２２ａに装着される（ステップ３）。尚、ティーチング時に使用した布線部品にそのまま布線する場合は、このステップを省略する。
【００４１】
続いて、入力装置５２のスタートボタン（図示せず）が押されて、上述のプログラミング経路に沿って布線作業が開始する（ステップ４）。この布線作業に当たっては、Ｘ−Ｙロボット２０を夫々所定量だけ移動させ、線材を複雑に屈曲させなければならない部位では、ヘッド回転モータ３１ｍを適時回転させる。
【００４２】
布線作業コントローラ５１には、駆動モータ２１ｍ、駆動モータ２２ｍ、回転モータ３１ｍの回転数が、夫々のモータに接続されたエンコーダを介して適時入力され、これらの回転数信号は、線材送出コントローラ５５に送られ、コントローラ５５でこれらのモータの回転数に見合った線材送出長さが算出される。そして、線材送出コントローラ５５は、この線材送出長さに相当する回転数だけ線送りモータ４５を駆動制御する。その結果、布線部品と布線ノズル３３ｎとの相対的な移動量に相当する長さの線材が布線ノズル３３ｎから逐次、送り出される（ステップ５）。尚、線送りモータ４５にもエンコーダが内蔵され、モータ回転数を常に検知しているので、正確な量の線材送り出しが可能である。
【００４３】
線材送り出し中は、線材検知センサ４６ａ，４６ｂが線材のたるみの有無を常に検出しており（ステップ６）、線材が図６に示すような状態になって、線材のたるみが検出された場合は、線送りモータ４５にフィードバック信号を送り、線材送出コントローラ５５でたるみ解消のための送り出しモータ補正量を算出し（ステップ６ａ）、線送りモータ４５の回転数を一時的に低下させ、線材を図７に示すような状態にして、線材のたるみを瞬時に解消する。その結果、布線部品においても線材のたるみが生じるのを防ぐことができる。
【００４４】
又、線送りロール４１，４２には、上述の通り、ワンウエイクラッチ機構を内蔵しているので、仮にＸ−Ｙロボットの移動量が線材の送り出し量よりも多くなっても、ワンウエイクラッチの作用により線材が適当な量だけ多く送り出され、布線部品上での線材の張り過ぎを防止することができる。
【００４５】
線材を所定パターンに布線し終わったか否かを常に判断し（ステップ７）、布線し終わった後は、線材カッターによって線材が切断される（ステップ８）。尚、この線材カッターの切断動作は、装置操作者が行っても良く、若しくは、布線作業コントローラ５１からの布線作業終了信号に同期させて自動的に行うようにしても良い。
【００４６】
次に、上述の布線作業を所定回数行ったか否かを判断し（ステップ９）、所定回数に至らない場合は、ステップ３〜ステップ８を繰り返す。布線作業を所定回数行った場合は、所定の布線作業を終了する（ステップ１０）。
【００４７】
このようにして布線作業を終えた布線部品を図８及び図９に示す。
【００４８】
図８に示す部品は、複数のピンが突出した布線部品であり、図９に示す部品は、複数の布線用溝が形成された布線部品であるが、本発明に係る布線装置を利用すれば、図８及び図９に示すように、複雑な経路に沿ってたわみや張り過ぎを生じることなく、線材を布線することが可能となる。
【００４９】
続いて、布線された線材の所定位置に複数の圧着端子を噛合させ、更に、この布線部品をカバーで囲繞し、ヒューズ、リレー、コネクタ等を前記圧着端子と電気的に導通するようにカバーの外側に装着することで電気接続箱の組み立てを完了する。
【００５０】
尚、上述の実施形態と異なり、線材送出手段４０を固定部、例えば、支柱３１の上部に設けても良い。これによって、回転部、即ち、布線ヘッド３３の慣性重量が低減し、より高速の布線作業が可能となる。
【００５１】
又、如何なる布線速度であっても、線材送出コントローラ５５で適正な送り出し量を常に制御できるのであれば、線材検知センサ４６ａ，４６ｂを必ずしも設ける必要はない。
【００５２】
更に又、布線部品を移動させる手段は、Ｘ−Ｙロボット２０に限定されず、支持テーブル１０の上を２次元的又は３次元的に布線部品を移動させることができる手段であれば、如何なる手段を用いても良い。又、布線部品を支持テーブル１０に固定し、線材供給手段３０を布線部品に対して２次元的又は３次元的に移動させるようにしても良い。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る布線装置は、線材配線用の案内手段が形成された布線部品に所定のパターンに線材を配線する布線装置であって、
前記布線部品に前記線材を供給する線材供給手段と、
前記線材供給手段を前記布線部品に対して前記所定パターンに対応する経路をたどって相対移動させる移動手段と、
前記線材供給手段から送り出す前記線材の送出量を制御して、前記移動手段によって前記線材供給手段を前記布線部品に対して相対移動させた移動量に等しい送出量だけ、前記線材を逐次送り出す線材送出手段と、
を有し、
前記線材送出手段には、前記線材のたるみを検出するたるみ検出手段が備わっていることを特徴としている。
【００５４】
布線ノズルを布線部品に対して相対移動させた移動量に等しい送出量だけ、線材を線材送出手段により送り出すので、布線部品に無理な負荷を与えることなく、且つ線材のたるみを生じることなく線材を布線できる。
【００５５】
従って、線材を傷付けることなく布線作業を行うことができる。又、布線部品に必要以上の強度を与えなくて済むので、布線部品の軽量化を図ることができる。
【００５６】
本発明の第２の態様の布線装置は、送出制御手段に、線材のたるみを検出するたるみ検出手段と、この検出手段の検出結果に基づき、前記たるみを解消すべく線材送出手段の線材送出量を補正する補正手段とが含まれることを特徴としている。
【００５７】
布線速度の変化により仮に線材のたるみが生じても、瞬時にこれを検知してたるみを解消し、線材の適正な送り出しを維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の布線装置１を示す斜視図である。
【図２】本発明の線材送出手段４０を示す詳細斜視図である。
【図３】本発明の布線装置コントローラ５０の構成を示す概略ブロック図である。
【図４】本発明の布線装置１による布線作業を説明するためのフローチャートの一部である。
【図５】図４のフローチャートに続く、布線作業を説明する残りのフローチャートである。
【図６】本発明の布線装置１において線材がたるんだ状態で送り出されていることを示す一部拡大断面図である。
【図７】本発明の布線装置１において線材が適正な状態で送り出されていることを示す一部拡大断面図である。
【図８】本発明の布線装置１を用いて布線した布線部品の一例を示す斜視図である。
【図９】本発明の布線装置１を用いて布線した布線部品の別の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    布線装置
２０    駆動手段
３０    線材供給手段
４０    線材送出手段
４１，４２    線送りロール
４３，４４    ガイドロール
４５    線送りモータ
４６ａ，４６ｂ    線材検知センサ
【図１】
0004278730.tif 000002
【図２】
0004278730.tif 000003
【図３】
0004278730.tif 000004
【図４】
0004278730.tif 000005
【図５】
0004278730.tif 000006
【図６】
0004278730.tif 000007
【図７】
0004278730.tif 000008
【図８】
0004278730.tif 000009
【図９】
0004278730.tif 000010