JP2017144501A - 加工ロボット装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加工ロボット装置に対して複数の線状部材を集める作業及び集めた線状部材を扱く作業のうち少なくとも一方に適した機能を付与することができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】加工ロボット装置２０は、開閉可能に設けられた複数のハンド２２と、前記複数のハンド２２を開閉駆動する駆動機構５０と、前記複数のハンド２２を支持し、前記複数のハンド２２を被加工物である線状部材に対して移動させるアーム６０と、を備える。前記複数のハンド２２は、閉状態で前記線状部材を把持する把持用ハンド３０と、前記把持用ハンド３０の隣に設けられ、閉状態で前記線状部材よりも大きく開いた状態で前記線状部材を囲う補助ハンド４０と、を備える。
【選択図】図１２

Description

この発明は、ワイヤーハーネス等を加工するために用いられる加工ロボット装置に関する。

世界的な人件費高騰の影響により、ワイヤーハーネスの製造工程においても従来人手で行ってきた作業をロボットに代替させたいというニーズが高まっている。このような作業として、例えば、複数の電線を集線して把持すると共に把持した状態で扱く作業がある。

ここで、特許文献１乃至４には、電線を圧接端子に圧接する際に、電線を把持して移動させる機構が開示されている。

特開２０００−１７３３６７号公報 特開２０００−３５３４３７号公報 特開２００２−９５１２７号公報 特開２００６−７３５０２号公報

しかしながら、特許文献１乃至４に記載の電線を把持して移動させる機構は、１本の電線を対象としているため、また、電線を移動させることを目的としているため、複数の電線を集める作業及び集めた電線を扱く作業に不向きである。

そこで、本発明は、加工ロボット装置に対して複数の線状部材を集める作業及び集めた線状部材を扱く作業のうち少なくとも一方に適した機能を付与することができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の態様に係る加工ロボット装置は、開閉可能に設けられた複数のハンドと、前記複数のハンドを開閉駆動する駆動機構と、前記複数のハンドを支持し、前記複数のハンドを被加工物である線状部材に対して移動させるアームと、を備え、前記複数のハンドは、閉状態で前記線状部材を把持する把持用ハンドと、前記把持用ハンドの隣に設けられ、閉状態で前記線状部材よりも大きく開いた状態で前記線状部材を囲う補助ハンドと、を備える。

第２の態様に係る加工ロボット装置は、第１の態様に係る加工ロボット装置であって、前記補助ハンドが前記把持用ハンドよりも先に閉じる。

第３の態様に係る加工ロボット装置は、第１又は第２の態様に係る加工ロボット装置であって、前記補助ハンドが複数設けられている。

第４の態様に係る加工ロボット装置は、第３の態様に係る加工ロボット装置であって、複数の前記補助ハンドが前記把持用ハンドに対して一方側に並ぶように設けられ、複数の前記補助ハンドのうち前記把持用ハンドから遠い前記補助ハンドが、前記把持用ハンドに近い補助ハンドに比べて閉状態で大きく開く。

第５の態様に係る加工ロボット装置は、第１から第４のいずれか１つの態様に係る加工ロボット装置であって、前記駆動機構は、前記複数のハンドをそれぞれ別に開閉駆動する。

第６の態様に係る加工ロボット装置は、第１から第５のいずれか１つの態様に係る加工ロボット装置であって、前記複数のハンドは、段違いに設けられ、それぞれ前記線状部材を部分的に囲うことができる一対の爪をそれぞれ含む。

第７の態様に係る加工ロボット装置は、第６の態様に係る加工ロボット装置であって、前記把持用ハンドは、隙間なく閉じることが可能に設けられている。

第１から第７の態様によると、複数のハンドの開閉動作によって集線作業を行うことができる。また、ハンドが線状部材を把持した状態でアームによってハンドを移動させることで扱き作業を行うことができる。このとき補助ハンドを把持用ハンドに対して線状部材を扱く方向に沿って後方に位置させた状態及び前方に位置させた状態の２つの場合で、集線作業及び扱き作業を行うことが想定される。前者の場合、補助ハンドが線状部材のうちコネクタから延出する部分の集線作業を補助しつつ把持用ハンドが線状部材のうちコネクタから遠い位置を把持することによって、線状部材のうちコネクタから延出する部分にかかる負荷を抑えることができる。また、後者の場合、把持用ハンドによって線状部材を扱く際に、補助ハンドによって把持用ハンドへの線状部材の入線角度を小さくすることができる。これらより、加工ロボット装置に対して複数の電線を集める作業及び集めた電線を扱く作業のうち少なくとも一方に適した機能を付与することができる。

特に、第２の態様によると、補助ハンドによって先に集線された線状部材を把持用ハンドで把持することができる。

特に、第３の態様によると、集線作業及び扱き作業のうち少なくとも一方を複数の補助ハンドによって補助することができる。または、集線作業及び扱き作業の両方をそれぞれ補助ハンドによって補助することができる。

特に、第４の態様によると、補助ハンドの開きが把持用ハンドに向けて段階的に小さくなるため、線状部材の本数が多い場合などに線状部材が外に大きく広がっている場合でも、線状部材を集めることができる。

特に、第５の態様によると、複数のハンドの開閉パターン及び開閉量等を細かく設定することができる。

特に、第６の態様によると、線状部材を部分的に囲う爪が段違いに一対設けられているため、閉状態時の一対の爪の間隔を容易に変更可能となる。これにより、一つのハンドで種々の線状部材の束の太さに対応することができる。

特に、第７の態様によると、加工対象が電線２本の電線束のように細い場合でも、把持用ハンドによって把持可能となる。

製造されるワイヤーハーネスの一例を示す図である。 実施形態に係る加工ロボット装置及びそれを用いてワイヤーハーネスを製造する方法を示す図である。 コネクタから延出する電線を結束する様子を示す説明図である。 コネクタから延出する電線を結束する様子を示す説明図である。 コネクタから延出する電線を結束する様子を示す説明図である。 電線が結束された様子を示す説明図である。 開状態のハンドを示す正面図である。 閉状態のハンドを示す正面図である。 開状態のハンドを示す平面図である。 閉状態のハンドを示す平面図である。 ハンドを用いて電線を集線する様子を示す説明図である。 ハンドを用いて電線を把持する様子を示す説明図である。 ハンドを用いて電線を扱く様子を示す説明図である。 ハンドを用いて別の方法で電線を扱く様子を示す説明図である。 第１変形例にかかる加工ロボット装置のハンドを示す正面図である。 第１変形例にかかる加工ロボット装置のハンドを示す正面図である。 第２変形例にかかる加工ロボット装置のハンドを示す正面図である。 第３変形例にかかる加工ロボット装置のハンドを示す正面図である。

｛実施形態｝
以下、実施形態に係る加工ロボット装置について説明する。加工ロボット装置は、複数の線状部材に対して集線及び把持し、把持した状態で扱く作業を行うことができるように設けられている。このような線状部材として、ここでは、電線が想定されている。以下では、加工ロボット装置が複数の電線が組み合わされたワイヤーハーネスの製造に用いられるものとして説明する。

まず、実施形態に係る加工ロボット装置を用いて製造されるワイヤーハーネス１０について、図１を交えて説明する。図１は、製造されるワイヤーハーネス１０の一例を平面に展開した図である。なお、図１において、同じ経路を通る電線１２は、１本の線で描かれている。このため、図１において、１本の線で描かれた電線１２は、実際には、複数の電線１２の束であることがあり得る（図２及び図６でも同様）。

加工対象となるワイヤーハーネス１０は、複数のコネクタ１４が複数の電線１２を介して接続されている。より詳細には、ワイヤーハーネス１０は、複数の電線１２が分岐しつつ結束された構成とされている。ワイヤーハーネス１０の各分岐先では、電線１２がコネクタ１４に挿入接続されている。本ワイヤーハーネス１０が車両に組込まれた状態で、各コネクタ１４が車両に搭載された各種電気部品に接続される。これにより、ワイヤーハーネス１０は、車両に搭載された各種電気部品を電気的に接続する役割を果す。ワイヤーハーネス１０に含まれる電線１２は、車両における敷設経路に応じた形態で分岐されつつ結束される。

電線１２は、銅又はアルミニウムなどの金属を主成分とする線材である芯線と、芯線の周囲を覆う絶縁被覆とを備える。絶縁被覆は、例えば、ポリエチレン、塩化ビニル又はポリアミド系ナイロンなどを主成分とする合成樹脂の部材である。

上述したように、電線１２の端部には、コネクタ１４が接続される。電線１２は、例えば、その端部に圧着又は溶接などによって接続された端子を介してコネクタ１４に接続される。なお、端子は、例えば、銅又はスズなどの金属を主成分とする金属の部材である。

コネクタ１４の本体部は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）又はＡＢＳ樹脂などの絶縁性の樹脂材料で一体成型されている。コネクタ１４の本体部には、電線１２が接続される主面において複数のキャビティ１４１が形成される（図３参照）。

キャビティ１４１は、電線１２の端部（例えば端子）を収容する開口構造である。キャビティ１４１は、コネクタ１４の本体部の主面に対し例えば略垂直な方向に一定の深さを有しており、キャビティ１４１内に収容された電線１２は、キャビティ１４１内の所定の深さ位置に位置決めされた状態で保持される。キャビティ１４１の数は、電線１２の本数に対応して設けられていることが望ましいが、特にそのような数に限定されるものではない。本実施形態においては、縦横合わせて８つのキャビティ１４１が設けられているが、複数のキャビティ１４１が設けられていればよい。また、各キャビティ１４１の深さ及び幅は同一である必要はなく、異なる深さ及び幅を有するキャビティ１４１が含まれていてもよい。

キャビティ１４１内に電線１２が保持された状態のコネクタ１４は、例えば、主面とは反対側の面から相手側コネクタと接続される。

ここでは、例として、図１に示されるように分岐するワイヤーハーネス１０を製造するものとして説明する。もちろん、これ以外の分岐形態を有するワイヤーハーネスを製造するものであってもよい。ワイヤーハーネス１０は、幹線部１２１の一方側端部から２つの枝線部１２２が延びると共に幹線部１２１の他方側端部から３つの枝線部１２２が延び、幹線部１２１の中間部分から１本の枝線部１２２が延びている。この際、各枝線部１２２の端部にはコネクタ１４が接続されている。以降、各コネクタ１４について、特に区別が必要な場合は、コネクタ１４ａのように識別記号を付して称する。

ここで、分岐部分は、コネクタ１４に近い側から順に一次分岐、二次分岐と呼ばれることがある。つまり、一次分岐とは、あるコネクタ１４から延出する電線１２のうちそれより当該コネクタ１４側に分岐が形成されない部分同士を集合させて形成される分岐である。また、二次分岐とは、形成された一次分岐から上記コネクタ１４とは、反対方向に形成される最初の分岐である。

具体的には、図１に示されるワイヤーハーネス１０において、幹線部１２１からコネクタ１４ａ、１４ｂに連なる枝線部１２２が分岐する部分（分岐位置Ｐ１）及び幹線部１２１からコネクタ１４ｃ、１４ｄ、１４ｅに連なる枝線部１２２が分岐する部分（分岐位置Ｐ２）が一次分岐の部分である。また、図１に示されるワイヤーハーネス１０において、幹線部１２１からコネクタ１４ｆに連なる枝線部１２２が分岐する部分（分岐位置Ｐ３）が二次分岐の部分である。

なお、ワイヤーハーネス１０によっては、一次分岐のみが設けられる場合もあり得る。また、三次以降の分岐が設けられる場合もあり得る。

次に、加工ロボット装置２０を用いてワイヤーハーネス１０を製造する方法の流れについて説明する。

まずは、各コネクタ１４に電線１２が挿入され、配線が完了した結束前のワイヤーハーネスを準備する。そして、電線１２が挿入された各コネクタ１４を固定する。図２に示すように、ここでは、各コネクタ１４はコネクタホルダ９２に保持される。そして、コネクタホルダ９２は、フレーム９０等に固定される。これにより、各コネクタ１４が固定された状態となる。この際ここでは、キャビティ１４１の開口が鉛直方向下向きを向くようにコネクタ１４が固定されている。

コネクタ１４の固定が終わったら、加工ロボット装置２０等を用いて電線１２を結束していく。まず加工ロボット装置２０の全体構成について説明する。

加工ロボット装置２０は、アーム６０と、アーム６０の先端部に設けられたハンド２２とを備える。アーム６０は、複数のアーム部が関節機構を介して軸周りに回転可能に連結された構成とされており、その先端部にハンド２２が設けられている。この加工ロボット装置２０は、アーム６０を動作させることによって、ハンド２２を、フレーム９０の任意の位置に任意の姿勢で移動させることができる。

ハンド２２は、複数の電線１２を集線して把持すると共に把持した状態で扱く加工を行う部分である。

電線１２を集線する加工とは、コネクタ１４等から延出する複数の電線１２が散在している場合に、その後の把持及び結束加工が行いやすいように、複数の電線１２を集める加工を言う。電線１２を集線する加工を行うためには、ハンド２２が、開閉可能に設けられていることが考えられる。

電線１２を扱く加工とは、把持部によって電線１２を把持した状態で、電線１２の延在方向に沿って把持部を摺動させていくような加工である。この加工により、電線１２についたくせを矯正する又は電線１２を張った状態にすることなどができる。つまり、電線１２を結束する前に電線１２を扱くことで、電線１２の一部が撓んだ状態で電線１２が結束されてしまうことを抑制することができる。これにより、寸法精度の向上を図ることができる。このような電線１２を扱く加工を行うためには、ハンド２２が電線１２を摺動可能な力で把持可能に設けられ、アーム６０が当該ハンド２２を電線１２に沿って摺動させていくことが考えられる。

なお、ここでは、加工ロボット装置２０によって扱き終わった電線１２に粘着テープを巻付けて複数の電線１２を結束する加工が行われるものとして説明する。この結束加工を行うためには、加工ロボット装置２０は、アーム６０の先端部にハンド２２とは別の加工作業部として、周知のテープ自動巻機を含む各種構成が相対移動可能な状態で取付けられていることが考えられる。

なお、結束加工は、加工ロボット装置２０とは別の加工ロボット装置２０によって行われてもよい。また、加工ロボット装置２０は、垂直多関節ロボットの他、直角座標型ロボット等であってもよい。

加工制御部７０は、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、入力回路部等を備える一般的なコンピューターによって構成されている。ＲＯＭは、フラッシュメモリ等の書換え可能な不揮発性半導体メモリ等によって構成されている。ＲＯＭは、電線１２に対する加工手順及び加工内容を記述したプログラム等を格納している。そして、ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、加工ロボット装置２０に対して諸指示を与える処理を実行する。

なお、加工ロボット装置２０は、画像取得システム８０により取得された画像データに基づいて電線１２に対する諸加工を行うものであってもよい。加工ロボット装置２０は、予めティーチングされた指示データに基づいて制御されてもよい。前者の場合、ＲＯＭは、画像取得システム８０等により取得された画像データに基づいて加工対象領域、加工対象（電線１２）の位置及び姿勢等を決定するための手順を記述したプログラム等を格納していることが考えられる。このような画像取得システム８０としては、例えば、結束作業中のワイヤーハーネスの全体像を撮影可能な２次元カメラ８４と、加工ロボット装置２０に設けられ加工ロボット装置２０の手元を撮影可能なステレオカメラ８２と、を備えることが考えられる。

加工ロボット装置２０によって扱き加工が終わった電線１２に対して、画像取得システム８０により画像データを取得し、取得された画像データに基づいて扱きの良否判定を行うことが考えられる。良否判定で良の場合に結束加工に移り、否の場合に扱き加工をやり直すことで、結束時の不良の発生を抑えることができる。

加工ロボット装置２０等を用いて電線１２を結束していくには、まずハンド２２によって電線１２を集線して把持する。次に、ハンド２２が電線１２を把持した状態で、電線１２に対してハンド２２を相対移動させて電線１２を扱く。次に、ハンド２２によって扱かれた状態で把持されている電線１２を結束用の加工作業部によって結束する。

具体的には、コネクタ１４が固定された状態で、図３に示すように、電線１２は、コネクタ１４から鉛直方向下向きに延出する。この際、電線１２を製造する際についてしまうくせ等の影響を受けて、一部の電線１２は、コネクタ１４と結束箇所との間で曲がっている恐れがある。

この曲がりを解消するため、ここでは、図４に示すように電線１２をコネクタ１４側から結束箇所まで扱く。具体的には、ハンド２２が電線１２を軽く把持した状態で、アーム６０がハンド２２を電線１２に沿って結束箇所まで移動させる。このとき、ハンド２２は、結束箇所に対してコネクタ１４から離れた箇所を把持した状態を維持する。また、このとき、ハンド２２は、コネクタ１４からの距離を計測しつつ扱いていくとよい。

このようにコネクタ１４が固定された状態で電線１２をコネクタ１４側から結束箇所までしごくと、電線１２のうちコネクタ１４と結束箇所との間の部分が張った状態となる。この状態で、結束箇所で電線１２の周囲に結束用テープ１８を巻付ける。これにより、図５に示すように電線１２が結束箇所で結束された状態となる。このとき結束用テープ１８は、電線１２に対してほぼ同じ位置で複数回巻付けられることが考えられる。従って、結束用テープ１８は、電線１２に対してコネクタ１４から離れた位置に部分的に巻付けられる。このとき、電線１２に対して結束用テープ１８とコネクタ１４との間の部分には、テープは巻付けられていない。

他のコネクタ１４に対しても同様に分岐位置で結束したあと、結束部分を集合させて集合させた部分を別途結束することで一次分岐が形成される。２次分岐については、コネクタ１４の代わりに一次分岐を利用して結束するとよい。つまり、ハンド２２によって一次分岐に対してコネクタ１４から若干遠い位置を把持し、その状態で二次分岐の結束位置まで電線１２を扱いたうえで、結束する。そして、結束部分を集合させて集合させた部分を別途結束することで二次分岐が形成される。

こうして一次分岐及び二次分岐について結束が完了すると図６に示すように電線１２に所定の分岐が形成された状態となる。

＜ハンド２２＞
次に、図２に加えて図７乃至図１０を参照して加工ロボット装置２０について詳述する。図７は、開状態のハンド２２を示す正面図である。図８は、閉状態のハンド２２を示す正面図である。図９は、開状態のハンド２２を示す平面図である。図１０は、閉状態のハンド２２を示す平面図である。

加工ロボット装置２０は、複数のハンド２２と、駆動機構５０と、アーム６０とを備える。

複数のハンド２２は、開閉可能に設けられている。複数のハンド２２は、駆動機構５０によって開閉駆動される。複数のハンド２２は、把持用ハンド３０と、補助ハンド４０と、を備える。

把持用ハンド３０は、閉状態で線状部材を把持する。把持用ハンド３０は、隙間なく閉じることが可能に設けられている。

補助ハンド４０は、把持用ハンド３０の隣に設けられている。補助ハンド４０は、閉状態で線状部材よりも大きく開いた状態で線状部材を囲う。補助ハンド４０が複数（ここでは、２つ）設けられている。

２つの補助ハンド４０は、把持用ハンド３０に対して一方側に並ぶように設けられている。２つの補助ハンド４０のうち把持用ハンド３０から遠い補助ハンド４０が、把持用ハンド３０に近い補助ハンド４０に比べて閉状態で大きく開く。以下では、２つの補助ハンド４０のうち把持用ハンド３０に近い補助ハンド４０を第１補助ハンド４２と称し、２つの補助ハンド４０のうち把持用ハンド３０から遠い補助ハンド４０を第２補助ハンド４６と称することがある。

複数のハンド２２は、段違いに設けられ、それぞれ線状部材を部分的に囲うことができる一対の爪をそれぞれ含む。具体的には、把持用ハンド３０は一対の爪３２ａ、３２ｂを含む。同様に、第１補助ハンド４２は一対の爪４４ａ、４４ｂを含み、第２補助ハンド４６は一対の爪４８ａ、４８ｂを含む。

一対の爪３２ａ、３２ｂは、閉じた状態で電線１２の四方を囲う閉空間が生じるように形成されている。具体的には、爪３２ａ、３２ｂは、平板状の本体部にＶ字状の凹部が形成された形状に形成されている。そして、爪３２ａ、３２ｂは凹部を相手側に向けて配設される。これにより、爪３２ａは、閉じた状態で電線１２の四方のうち二方を囲い、爪３２ｂは、閉じた状態で電線１２の四方のうち残りの二方を囲う。一対の爪４４ａ、４４ｂ及び一対の爪４８ａ、４８ｂも一対の爪３２ａ、３２ｂと同様に、平板状の本体部にＶ字状の凹部が形成された形状に形成されている。爪３２ａにおける凹部と、爪４４ａにおける凹部と、爪４８ａにおける凹部とは同じ形状に形成されている。

爪３２ａと爪３２ｂとは、段違いに配設されている。このため、閉状態での爪３２ａと爪３２ｂとの位置関係を変更することで、閉空間の大きさを変更することができる。閉状態で、爪４４ａ、４４ｂは、爪３２ａ、３２ｂよりも閉空間が大きくなるように配設されている。閉状態で、爪４８ａ、４８ｂは、爪４４ａ、４４ｂよりも閉空間が大きくなるように配設されている。

ここでは、一対の爪３２ａ、３２ｂ（４４ａ、４４ｂ及び４８ａ、４８ｂ）は、閉じる際に直線的に移動する。このため、開状態から閉状態に移行する際に、爪３２ａ（４４ａ、４８ａ）のＶ字の先端と爪３２ｂ（４４ｂ、４８ｂ）のＶ字の先端とが重なるときに、最初に閉空間が形成される。その後、徐々に閉空間が小さくなる。

補助ハンド４０は、把持用ハンド３０よりも先に閉じる。ここでは、ハンド２２ごとに別の駆動機構５０が設けられ、補助ハンド４０が把持用ハンド３０よりも先に駆動することで補助ハンド４０が、把持用ハンド３０よりも先に閉じる。

なお、ここで言う先に閉じるとは、補助ハンド４０を閉じている途中において最初に形成される閉空間の大きさと、把持用ハンド３０を閉じている途中において最初に形成される閉空間の大きさとが本実施形態のように同じ場合又は補助ハンド４０の閉空間の方が大きい場合、補助ハンド４０が把持用ハンド３０よりも先に電線１２の四方を囲うことを言う。また、補助ハンド４０を閉じている途中において最初に形成される閉空間の大きさが、把持用ハンド３０を閉じている途中において最初に形成される閉空間の大きさよりも小さい場合、補助ハンド４０が閉空間を最初に形成した時点で補助ハンド４０の閉空間が把持用ハンド３０の閉空間よりも小さいことを言う。好ましくは、補助ハンド４０が把持用ハンド３０よりも先に閉状態に移行するとよい。

本実施形態のように補助ハンド４０が把持用ハンド３０の一方側に複数設けられている場合、第１補助ハンド４２よりも第２補助ハンド４６が先に閉じることが好ましい。

ハンド２２間の間隔（ここでは、ハンド２２が並ぶ方向に沿った爪３２ａ、３２ｂと爪４４ａ、４４ｂとの間隔及び爪４４ａ、４４ｂと爪４８ａ、４８ｂとの間隔）は、適宜設定されていればよい。ハンド２２間の間隔は、例えば、数ミリメートル程度であることが考えられる。

爪３２ａと爪３２ｂとの間隔は、爪４４ａと爪４４ｂとの間隔よりも大きい。また、爪４４ａと爪４４ｂとの間隔は、爪４８ａと爪４８ｂとの間隔は大きい。これにより、一対の爪４４ａ、４４ｂ及び一対の爪４８ａ、４８ｂは、閉じた状態での閉空間の大きさが一対の爪３２ａ、３２ｂが作り出す閉空間よりも大きい。この際、爪３２ａが開状態から閉状態に移行する際の移動量と、爪４４ａが開状態から閉状態に移行する際の移動量と、爪４８ａが開状態から閉状態に移行する際の移動量とは同じである。

駆動機構５０は、複数のハンド２２を開閉駆動する。具体的には、駆動機構５０は、モータとギヤとの組合わせ構造、ソレノイドを利用した電磁アクチュエータ等により構成されており、一対の爪３２ａ、３２ｂ（４４ａ、４４ｂ及び４８ａ、４８ｂ）を開閉駆動する。一対の爪３２ａ、３２ｂ（４４ａ、４４ｂ及び４８ａ、４８ｂ）を閉じることで、複数の電線１２を把持又は囲うことができる。ここでは、駆動機構５０は、一対の爪３２ａ、３２ｂ（４４ａ、４４ｂ及び４８ａ、４８ｂ）を直線的に駆動する。このような駆動機構５０は、リニアモータ、ネジ軸とネジ軸を回転駆動するモータとネジ軸に螺合されたナット部とを有する直線駆動機構５０等よって構成される。ここでは、駆動機構５０は、駆動機構本体部５２と、当該駆動機構本体部５２によって１つの方向に移動可能な可動部５４とを含む。可動部５４にハンド２２が固定されることによって、ハンド２２が１つの方向に沿って移動可能に支持される。

ここでは、複数のハンド２２がそれぞれ別の駆動機構５０によって開閉駆動される。従って、駆動機構５０は、把持用ハンド用駆動機構と、第１補助ハンド用駆動機構と、第２補助ハンド用駆動機構とを備える。もっとも、複数のハンド２２が１つの駆動機構で駆動されることも考えられる。また、把持用ハンド３０と補助ハンド４０とが別の駆動機構で駆動されつつ、複数の補助ハンド４０が、１つの駆動機構で駆動されることも考えられる。

複数のハンド２２がそれぞれ別の駆動機構５０によって開閉駆動されるため、開閉パターンを細かく設定することができる。具体的には、複数のハンド２２の開閉順序、各ハンド２２の開閉速度、又は、各ハンド２２が開閉動作を始めるときの間隔等を適宜設定することができる。

アーム６０は、複数のハンド２２を支持し、複数のハンド２２を被加工物である線状部材に対して移動させる。

ここでは、アーム６０として、多関節アーム６０が採用されている。多関節アーム６０は、複数のアームが関節機構を介して軸周りに回転可能に連結された構成とされており、その先端部に複数のハンド２２が支持されている。そして、上記多関節アーム６０を動作させることによって、複数のハンド２２を作業エリアの任意の位置に移動させることができる。即ち、複数のハンド２２を複数の電線１２に対して最初に把持する位置に移動させることができると共に、最初に把持する位置から結束作業を行う位置に移動させることができる。

なお、アーム６０は、上記例に限られない。複数のハンド２２を複数軸方向移動ロボット機構によって移動可能に支持するものであってもよい。

＜動作＞
次に、加工ロボット装置２０を用いた集線作業、把持作業及び扱き作業について図１１乃至図１３を参照しつつ説明する。図１１は、ハンド２２を用いて電線１２を集線する様子を示す説明図である。図１２は、ハンド２２を用いて電線１２を把持する様子を示す説明図である。図１３は、ハンド２２を用いて電線１２を扱く様子を示す説明図である。

固定されたコネクタ１４から鉛直方向下方に延出する電線１２に対して、アーム６０によって複数のハンド２２を近づけていく。このとき把持用ハンド３０が電線１２を把持可能な位置に複数のハンド２２を位置させる。例えば、ハンド２２が閉状態での閉空間の軸心方向がコネクタ１４の主面の中心軸方向と一致する位置に複数のハンド２２を位置させる。このとき、コネクタ１４が横長である場合、ハンド２２の姿勢が、一対の爪が閉じる方向がコネクタ１４の横方向と一致するような姿勢となるように複数のハンド２２を位置させるとよい。なお、把持用ハンド３０が最初に電線１２を把持する位置は、適宜設定されればよいが、例えば、電線１２のうちコネクタ１４から１０数ミリメートル離れた位置であることが考えられる。把持用ハンド３０が電線１２を最初に把持する位置がコネクタ１４に近すぎると、把持用ハンド３０が電線１２を把持した際に、電線１２のうちコネクタ１４から延出する部分の曲りが大きくなり、電線１２がコネクタ１４のうちキャビティの開口周縁に強く押し付けられる恐れがあるからである。また、把持用ハンド３０が電線１２を最初に把持する位置がコネクタ１４から遠すぎると、電線１２の広がりが大きくなり、把持用ハンド３０が電線１２を把持する際に、把持できない電線１２が生じる恐れがあるからである。

複数のハンド２２が所望の位置まで移動したら、集線及び把持作業に移る。ここでは、図１１に示すように、まず補助ハンド４０用の駆動機構５０を駆動させて補助ハンド４０を先に閉じて、閉状態に移行させる。この結果、複数の電線１２が補助ハンド４０の閉空間内に集められる。

なお、第２補助ハンド４６用の駆動機構５０を先に駆動させて第２補助ハンド４６を先に閉じてから第１補助ハンド４２用の駆動機構５０を駆動させて第１補助ハンド４２を閉じてもよいし、第１補助ハンド４２用の駆動機構５０と第２補助ハンド４６用の駆動機構５０とを同時に駆動させて第１補助ハンド４２と第２補助ハンド４６とを同時に閉じてもよい。

補助ハンド４０が閉状態となったら、把持用ハンド３０用の駆動機構５０を駆動させて把持用ハンド３０を閉じる。これにより、把持用ハンド３０によって複数の電線１２が把持される。この際、補助ハンド４０によって複数の電線１２が補助ハンド４０の閉空間内に集められているため、把持用ハンド３０で把持できない電線１２が生じることを抑制することができる。

把持用ハンド３０は、電線１２の撓みを解消可能な力であって摺動可能となるような力で電線１２を把持する。電線１２の撓みを解消可能な力であって摺動可能となるような力とは、把持用ハンド３０を移動させた際に移動方向後方の電線１２が撓んでいた場合に、撓んでいる電線１２に対して引張り可能な摩擦力が生じ、撓んでいない電線１２に対して引張り不可能な摩擦力が生じるような力である。この場合、撓んでいる電線１２に対する把持用ハンド３０の摺動量が撓んでいない電線１２に対する摺動量よりも小さくなり、撓みが解消される。

把持用ハンド３０によって電線１２が把持されたら、アーム６０によって複数のハンド２２を移動させる。複数のハンド２２はコネクタ１４から見て結束位置よりも前方に位置するまで、第２補助ハンド４６がコネクタ１４から見て結束位置よりも前方に位置するように移動される。このとき把持用ハンド３０が上述したような力で電線１２を把持しつつ把持用ハンド３０を移動させるで、図１３に示すように、電線１２のうちコネクタ１４と結束位置との間の部分の撓みが解消され、張った状態となる。

この状態で、別のハンド等によって電線１２の周囲にテープを巻付けるなどして複数の電線１２を結束する。この結果、電線１２のうちコネクタ１４と結束位置との間の部分の撓みが解消され、張った状態で結束される。これにより、コネクタ１４から結束位置までの寸法精度が高いワイヤーハーネス１０を得ることができる。

他のコネクタ１４から延出する電線１２に対しても同様に加工ロボット装置２０を用いて、集線、把持及び扱き作業を行った上で、結束作業を行う。すると、各コネクタ１４から延出する電線１２が一次分岐予定位置で結束される。あとは、一次分岐予定位置で結束された電線１２を集合させて別途結束することで一次分岐を形成することができる。

二次分岐以降については、各コネクタ１４から延出する電線１２に対して同様に加工ロボット装置２０を用いて、集線、把持及び扱き作業を行った上で、結束作業を行う。または先に形成された分岐位置から延出する電線１２に対して同様に加工ロボット装置２０を用いて、集線、把持及び扱き作業を行った上で、結束作業を行う。そして、二次分岐予定位置で結束された電線１２を集合させて別途結束することで二次分岐以降の分岐を形成することができる。

＜別動作例＞
次に、加工ロボット装置２０を用いた集線作業、把持作業及び扱き作業についての別動作例を、図１４を参照しつつ説明する。図１４は、ハンド２２を用いて別の方法で電線１２を扱く様子を示す説明図である。

上記実施形態では、補助ハンド４０を把持用ハンド３０に対してコネクタ１４側、つまり、扱く方向の後方に位置させた状態で集線、把持及び扱き作業を行っていたが、このことは必須ではない。図１４に示すように、補助ハンド４０を把持用ハンド３０に対してコネクタ１４とは反対側、つまり、扱く方向の前方に位置させた状態で集線、把持及び扱き作業を行ってもよい。この場合、把持用ハンド３０によって電線１２を扱く際に、補助ハンド４０によって把持用ハンド３０への電線１２の入線角度を小さくすることができる。これにより、扱き作業を行いやすくなる。

より詳細には、扱いている途中において把持用ハンド３０への電線１２の入線角度が大きい場合、電線１２が爪３２ａ、３２ｂの外面に引っかかってしまい、電線１２に過度の力がかかる恐れがある。電線１２に過度の力がかかると、電線１２が断線する又はコネクタ１４から抜けるなどする恐れがある。

しかしながら、補助ハンド４０が把持用ハンド３０に対して扱き方向前方に位置していると、電線１２が外に膨らんでいる場合、膨らんでいる部分が補助ハンド４０に当接し、膨らみの度合いが小さく抑えられる。この際、補助ハンド４０は電線１２を把持していないため、電線１２が補助ハンド４０に当接しても、電線１２に過度の力がかかりにくい。

なお、この場合、把持用ハンド３０を最初の把持位置に移動させた状態で補助ハンド４０を閉じると、補助ハンド４０による集線効果はあまり期待できない。しかしながら、以下のようにすることで補助ハンド４０による集線効果を高めることができると考えられる。即ち、把持用ハンド３０が最初の把持位置よりも扱き方向後方、つまり、コネクタ１４側に位置させるように複数のハンド２２を移動させる。この状態で、補助ハンド４０を先に閉じる。そして、把持用ハンド３０が最初の把持位置に位置するまで複数のハンド２２を移動させる。そして、把持用ハンド３０が最初の把持位置に位置した状態で把持用ハンド３０を閉じる。

実施形態に係る加工ロボット装置２０によると、複数のハンド２２の開閉動作によって集線作業を行うことができる。また、ハンド２２が電線１２を把持した状態でアーム６０によってハンド２２を移動させることで扱き作業を行うことができる。このとき補助ハンド４０を把持用ハンド３０に対して電線１２を扱く方向に沿って後方に位置させた状態及び前方に位置させた状態の２つの場合で、集線作業及び扱き作業を行うことが想定される。前者の場合、補助ハンド４０が電線１２のうちコネクタ１４から延出する部分の集線作業を補助しつつ把持用ハンド３０が電線１２のうちコネクタ１４から遠い位置を把持することによって、線状部材のうちコネクタ１４から延出する部分にかかる負荷を抑えることができる。また、後者の場合、把持用ハンド３０によって電線１２を扱く際に、補助ハンド４０によって把持用ハンド３０への電線１２の入線角度を小さくすることができる。これらより、加工ロボット装置２０に対して複数の電線１２を集める作業及び集めた電線１２を扱く作業のうち少なくとも一方に適した機能を付与することができる。

また、補助ハンド４０が先に閉じることによって、補助ハンド４０によって先に集線された電線１２を把持用ハンド３０で把持することができる。

また、補助ハンド４０が複数設けられることで、集線作業及び扱き作業のうち一方を複数の補助ハンド４０によって補助することができる。

補助ハンド４０の開きが把持用ハンド３０に向けて段階的に小さくなるため、電線１２の本数が多い場合などに電線１２が外に大きく広がっている場合でも、電線１２を集めることができる。

複数のハンド２２がそれぞれ別の駆動機構５０によって駆動されるため、複数のハンド２２の開閉パターン及び開閉量等を細かく設定することができる。

電線１２を部分的に囲う爪３２ａ及び爪３２ｂが段違いに一対設けられているため、閉状態時の一対の爪３２ａ、３２ｂの間隔を容易に変更可能となる。これにより、一つのハンド２２で種々の電線の束の太さに対応することができる。

また、把持用ハンド３０が隙間なく閉じることができることによって、加工対象が２本の電線１２からなる電線束のように細い場合でも、把持用ハンド３０によって把持可能となる。

｛変形例｝
上記実施形態を前提として、各種変形例を説明する。以下の変形例の各図では、各構成部分が概略的に描かれている。

図１５及び図１６に示す第１変形例に係る加工ロボット装置２０Ａでは、把持用ハンド３０の両側に補助ハンド４２Ａ、４６Ａが位置する。

この場合、把持用ハンド３０よりも先に一方の補助ハンド４２Ａを閉じたうえで把持用ハンド３０を閉じることで、補助ハンド４２Ａにより集められた電線１２を把持用ハンド３０で把持することができる。また、把持用ハンド３０が電線１２を把持しつつ他方の補助ハンド４６Ａが閉じた状態で把持用ハンド３０から他方の補助ハンド４６Ａに向かう向きに電線１２を扱くことで把持用ハンド３０への電線１２の入線角度が小さくなる。

このように、把持用ハンド３０の両側に補助ハンド４２Ａ、４６Ａが位置することによって、集線作業を補助ハンド４２Ａによって補助することができると共に、扱き作業を補助ハンド４６Ａによって補助することができる。

なお、ここでは、把持用ハンド３０の両側にそれぞれ補助ハンド４２Ａ、４６Ａが１つずつ位置しているが、把持用ハンド３０の両側のうち少なくとも一方側には、複数の補助ハンドが位置していてもよい。

図１７に示す第２変形例に係る加工ロボット装置２０Ｂでは、複数のハンド２２Ｂが、駆動機構５０Ｂにより旋回することによって開閉可能に支持されている。つまり、上記第１実施形態における直線駆動部の代わりに旋回駆動部が設けられている。図１８に示す第３変形例に係る加工ロボット装置２０Ｃでも、第２変形例に係る加工ロボット装置２０Ｂと同様に、複数のハンド２２Ｃが、駆動機構５０Ｃにより旋回することによって開閉可能に支持されている。

加工ロボット装置２０Ｂでは、複数のハンド２２Ｂが電線１２の延在方向に直交する面内で旋回する。これに対して加工ロボット装置２０Ｃでは、複数のハンド２２Ｃが電線１２の延在方向に平行な面内で旋回する。別の見方をすると、加工ロボット装置２０Ｂでは、複数のハンド２２Ｂが、爪３２ａの主面を含む面が開状態と閉状態とで一致するように旋回する。これに対して加工ロボット装置２０Ｃでは、複数のハンド２２Ｃが、爪３２ａの主面を含む面が開状態と閉状態とで交差するように旋回する。なお、加工ロボット装置２０Ｂ及び加工ロボット装置２０Ｃのいずれでも爪が９０度向きを変えるように旋回しているが、このことは必須ではない。９０度より大きくてもよいし小さくてもよい。また、旋回駆動と直線駆動とを組み合わせてもよい。

なお、上記実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせることができる。

以上のようにこの発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１０ ワイヤーハーネス
１２ 電線
１４ コネクタ
２０ 加工ロボット装置
２２ ハンド
３０ 把持用ハンド
３２ａ、３２ｂ 爪
４０ 補助ハンド
４２ 第１補助ハンド
４４ａ、４４ｂ 爪
４６ 第２補助ハンド
４８ａ、４８ｂ 爪
５０ 駆動機構
６０ アーム
７０ 加工制御部
９２ コネクタホルダ

Claims (7)

1. 開閉可能に設けられた複数のハンドと、
   前記複数のハンドを開閉駆動する駆動機構と、
   前記複数のハンドを支持し、前記複数のハンドを被加工物である線状部材に対して移動させるアームと、
   を備え、
   前記複数のハンドは、
   閉状態で前記線状部材を把持する把持用ハンドと、
   前記把持用ハンドの隣に設けられ、閉状態で前記線状部材よりも大きく開いた状態で前記線状部材を囲う補助ハンドと、を備える、加工ロボット装置。
2. 請求項１に記載の加工ロボット装置であって、
   前記補助ハンドが前記把持用ハンドよりも先に閉じる、加工ロボット装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の加工ロボット装置であって、
   前記補助ハンドが複数設けられている、加工ロボット装置。
4. 請求項３に記載の加工ロボット装置であって、
   複数の前記補助ハンドが前記把持用ハンドに対して一方側に並ぶように設けられ、
   複数の前記補助ハンドのうち前記把持用ハンドから遠い前記補助ハンドが、前記把持用ハンドに近い補助ハンドに比べて閉状態で大きく開く、加工ロボット装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の加工ロボット装置であって、
   前記駆動機構は、前記複数のハンドをそれぞれ別に開閉駆動する、加工ロボット装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の加工ロボット装置であって、
   前記複数のハンドは、段違いに設けられ、それぞれ前記線状部材を部分的に囲うことができる一対の爪をそれぞれ含む、加工ロボット装置。
7. 請求項６に記載の加工ロボット装置であって、
   前記把持用ハンドは、隙間なく閉じることが可能に設けられている、加工ロボット装置。

Images