JP2018014262A - ワイヤーハーネスの製造方法及び電線端末加工用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、複数の線状部材を集める作業に適した技術を提供することを目的とする。【解決手段】ワイヤーハーネスの製造方法は、コネクタ１４から延出する複数の電線１１をロボットハンド３２で集線しつつ前記コネクタ１４から離れた位置で束ねてワイヤーハーネス１０を製造する。この際、複数の電線１１の経路情報と、ロボットハンド３２の爪部３７の開き量とに基づいて、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要か否かを判定する。必要と判定された場合に、ロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せつつ爪部３７を閉じて集線する。一方、必要でないと判定された場合に、爪部３７を閉じて複数の電線１１をそのまま集線する。【選択図】図８

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しごく作業がある。

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、又は端子をコネクタハウジングに挿入する際に、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 特開平４−２５９７７６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に不向きである。

そこで、本発明は、複数の線状部材を集める作業に適した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の態様に係るワイヤーハーネスの製造方法は、コネクタから延出する複数の電線をロボットハンドで集線しつつ前記コネクタから離れた位置で束ねてワイヤーハーネスを製造するワイヤーハーネスの製造方法であって、（ａ）複数の電線が延出するコネクタを、コネクタホルダにセットする工程と、（ｂ）前記コネクタから延出する前記複数の電線の経路情報を取得する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）で取得された前記複数の電線の経路情報と、ロボットハンドの爪部の開き量とに基づいて、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要か否かを判定する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）において前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要と判定された場合に、前記ロボットハンドを移動させて前記複数の電線を寄せつつ前記爪部を閉じて集線する工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）において前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、前記爪部を閉じて前記複数の電線をそのまま集線する工程と、（ｆ）前記工程（ｄ）又は前記工程（ｅ）で集線された前記複数の電線を結束する工程と、を備える。

第２の態様に係るワイヤーハーネスの製造方法は、第１の態様に係るワイヤーハーネスの製造方法であって、前記ロボットハンドは、固定爪に対して可動爪を開閉駆動する。

第３の態様に係るワイヤーハーネスの製造方法は、第２の態様に係るワイヤーハーネスの製造方法であって、前記工程（ｄ）は、（ｄ１）開いた前記可動爪を前記複数の電線の存在範囲の一方端に位置させる工程と、（ｄ２）前記複数の電線の存在範囲の一方端から他方端に向かう方向にロボットハンドを移動させると共に前記可動爪を閉じる工程と、を含む。

第４の態様に係る電線端末加工用装置は、駆動源と、前記駆動源の駆動力を受けて開閉可能に設けられた爪部とを含むロボットハンドと、前記ロボットハンドを、少なくとも前記爪部が開いたときの前記爪部の開口と底部とを結ぶ第１方向と交差する第２方向に移動可能な移動機構と、コネクタから延出する複数の電線の経路情報を取得する経路情報取得部と、前記経路情報取得部で取得された前記複数の電線の経路情報と、前記ロボットハンドの前記爪部の開き量とに基づいて、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要か否かを判定し、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要と判定された場合に前記ロボットハンドを前記第２方向に移動させて前記複数の電線を寄せつつ前記爪部を閉じて集線させ、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、前記爪部を閉じて前記複数の電線をそのまま集線させる寄せ動作制御部と、を備える。

第５の態様に係る電線端末加工用装置は、第４の態様に係る電線端末加工用装置であって、前記爪部は、開閉駆動する可動爪と、固定された固定爪とを含む。

第１から第３の態様によると、取得された複数の電線の経路情報と、ロボットハンドの爪部の開き量とに基づいて、ロボットハンドで複数の電線を寄せる動作が必要か否かを判定し、複数の電線を寄せる動作が必要と判定された場合に、ロボットハンドを移動させて複数の電線を寄せつつ爪部を閉じて集線するため、爪部の開き量が小さい場合でも、複数の電線をもれなく集めることができる。また、ロボットハンドで複数の電線を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、爪部を閉じて複数の電線をそのまま集線するため、集線にかかる動作の簡略化を図ることができる。

特に、第２の態様によると、ロボットハンドは、固定爪に対して可動爪を開閉駆動するため、複数の電線を可動爪に向けて寄せた状態で可動爪を閉じるなどすることで、寄せ動作と爪を閉じる動作とを簡易に行うことができる。

特に、第３の態様によると、爪部の開き量が小さい場合でも、簡易な方法で複数の電線をもれなく集めることができる。

第４又は第５の態様によると、経路情報取得部で取得された複数の電線の経路情報と、ロボットハンドの爪部の開き量とに基づいて、ロボットハンドで複数の電線を寄せる動作が必要か否かを判定し、複数の電線を寄せる動作が必要と判定された場合に、ロボットハンドを移動させて複数の電線を寄せつつ爪部を閉じて集線するため、爪部の開き量が小さい場合でも、複数の電線をもれなく集めることができる。また、ロボットハンドで複数の電線を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、爪部を閉じて複数の電線をそのまま集線するため、集線にかかる動作の簡略化を図ることができる。

特に、第５の態様によると、固定爪に対して可動爪を開閉駆動するため、複数の電線を可動爪に向けて寄せた状態で可動爪を閉じるなどすることで、寄せ動作と爪を閉じる動作とを簡易に行うことができる。

ワイヤーハーネスの一例を示す図である。 電線端末加工用装置を示す概略図である。 加工制御部を示すブロック図である。 結束加工処理を示すフローチャートである。 電線が垂れ下がった様子を示す説明図である。 電線端末の撮像画像を示す説明図である。 寄せ動作を含む集線作業例を示す説明図である。 寄せ動作を含む集線作業例を示す説明図である。 寄せ動作を含む集線作業例を示す説明図である。 寄せ動作を含む集線作業例を示す説明図である。 寄せ動作を含む集線作業例を示す説明図である。 寄せ動作を含まない集線作業例を示す説明図である。 寄せ動作を含まない集線作業例を示す説明図である。 電線の結束作業例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。

｛実施形態｝
以下、実施形態に係るワイヤーハーネスの製造方法及び電線端末加工用装置について説明する。

＜ワイヤーハーネスについて＞
まず、加工の対象となるワイヤーハーネス１０について説明する。図１はワイヤーハーネス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１１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１１は、実際には、複数の電線１１の束であることがあり得る。

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１１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１１が分岐しつつ結束された構成とされている。そして、ワイヤーハーネス１０の各分岐先では、複数の電線１１の端部がコネクタ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１１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。

上述したように、電線１１の端部には、コネクタ１４が接続される。電線１１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。

コネクタ１４の本体部は、例えば、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１１の端部の端子を挿入保持可能な複数のキャビティが形成されている。複数の電線１１の端子がキャビティに挿入保持されることで、各コネクタ１４から複数の電線１１が延出した状態となる。

＜電線端末加工用装置について＞
次に、電線端末加工用装置２０について説明する。図２は電線端末加工用装置２０を示す概略図である。電線端末加工用装置２０は、複数の電線１１を集線する集線機構としての第１ロボット３０と、複数の電線１１を結束する結束機構としての第２ロボット４０と、撮像部５０と、加工制御部６０とを備える。加工制御部６０は、第１ロボット３０、第２ロボット４０の動作制御を行う。この際、加工制御部６０は、撮像部５０で撮像された画像に基づいて寄せ動作を行うか否かを判定する寄せ動作制御部としての機能及び第１ロボット３０、第２ロボット４０の結束動作制御を行う結束動作制御部としての機能を備えている。寄せ動作について詳しくは後述する。

ここでは、電線端末加工用装置２０は、コネクタ保持部７０を備える。コネクタ保持部７０は、コネクタ１４から電線１１が垂れ下がった状態で当該コネクタ１４を保持可能に構成されている。より具体的には、コネクタ保持部７０は、フレーム部７２と、コネクタホルダ７６とを備える。フレーム部７２は、横フレーム７３と、縦フレーム７４とを備える。縦フレーム７４は、床上に立設状態で支持されている。横フレーム７３は、縦フレーム７４によって床上の位置に水平姿勢で支持されている。横フレーム７３によって、コネクタホルダ７６が床上の位置に支持されている。コネクタホルダ７６は、コネクタ１４のうち電線１１が延出する側の背部を外方に露出させた状態で、コネクタ１４を着脱可能に支持する。例えば、コネクタホルダ７６には、コネクタ１４を嵌め込み可能な凹部が形成されており、当該凹部にコネクタ１４を着脱可能に嵌め込むことができる。ここでは、複数のコネクタホルダ７６が横フレーム７３において間隔をあけて支持されている。コネクタホルダ７６によって、コネクタ１４のうち電線１１が延出する側の背部を下向きにした姿勢で、コネクタ１４が支持されている。コネクタホルダ７６は、コネクタ１４のうち電線１１が延出する側の背部を横向きにした姿勢で保持する構成であってもよい。

そして、複数の電線１１の各端部の端子を対応する各コネクタ１４に挿入保持した状態で、各コネクタ１４が上記各コネクタホルダ７６に支持される。この状態では、各電線１１は、結束されていない。このため、各コネクタ１４から延出する各電線１１は各コネクタ１４から垂れ下がっており、各コネクタ１４間の下方位置で、他のコネクタ１４に向うように湾曲している。上記各コネクタ１４に対する電線１１の端部の挿入は、コネクタホルダ７６にコネクタ１４をセットした状態で行われてもよいし、コネクタ１４をコネクタホルダ７６にセットする前に行われてもよい。

上記のように、コネクタ１４及び電線１１が保持された状態で、コネクタ１４から延出する複数の電線１１が集線され（図２において円形状の予定集線箇所Ｅ１、図１１参照）、しごかれる（図２において方形状の領域Ｅ２参照）。また、その領域Ｅ２の下方で、複数の電線１１が粘着テープ又は結束バンド等の結束部材８０で結束される（図２において円形状の予定結束箇所Ｅ３、図１４参照）。これにより、複数の電線１１が上記ワイヤーハーネス１０の形態をなすように結束されることになる。複数の電線１１は、上記予定結束箇所Ｅ３とコネクタ１４との間、予定結束箇所Ｅ３の間等でも結束されてもよい。

ここで、結束されていない電線１１は無定形であるため、通常、加工するワイヤーハーネス１０毎に複数の電線１１の延出形態が異なり、予定集線箇所Ｅ１での複数の電線１１の存在範囲が異なることが考えられる。従って、集線機構には、加工するワイヤーハーネス１０毎に異なる存在範囲を有する複数の電線１１をもれなく集線する機能が求められる。

集線機構としての第１ロボット３０は、複数の電線１１を集線可能に構成されている。また、結束機構としての第２ロボット４０は、複数の電線１１を結束可能に構成されている。第１ロボット３０、第２ロボット４０のロボットアーム３１、４１としては、一般的な産業用ロボットを用いることができる。図２では、第１ロボット３０、第２ロボット４０のロボットアーム３１、４１として、一般的な垂直多関節ロボットが図示されている。

第１ロボット３０は、ロボットアーム３１と、ロボットアーム３１の先端部に設けられたロボットハンド３２とを備える。ロボットアーム３１の駆動によってロボットハンド３２を各作業位置に移動させることができる。ロボットハンド３２は、複数の電線１１を集線することができる。また、ここでは、ロボットハンド３２は、集線した複数の電線１１を掴んだり、複数の電線１１を掴んだ状態でその延在方向に移動することで当該複数の電線１１をしごいたり、複数の電線１１を束ねた状態で保持することができる。特に、ロボットアーム３１の駆動によってロボットハンド３２をコネクタ１４の下方位置に移動させた状態で、ロボットハンド３２を閉じることで、複数の電線１１を集線することができる。そして、集線した複数の電線１１を同じロボットハンド３２で軽く保持し、この状態で、ロボットアーム３１の駆動によってロボットハンド３２を下方に移動させることで、コネクタ１４から延出する複数の電線１１をしごくことができる。つまり、第１ロボット３０は、複数の電線１１を集線する電線集線機構、及び複数の電線１１をなるべく真っ直ぐな状態に矯正する電線矯正機構として用いられる。ロボットハンド３２がコネクタ１４から下方に移動した状態で、ロボットハンド３２が複数の電線１１を保持した状態を保つことで、複数の電線１１を束ねた状態に保つことができる。

ここで、ロボットハンド３２について説明する。

ロボットハンド３２は、駆動源３３と、伝達機構３４と、爪部３７とを含む（図７参照）。これらは固定部材３２ａに支持されている。ロボットハンド３２において、駆動源３３の駆動力を利用して爪部３７が開閉駆動される。この際、爪部３７の開閉量が調節可能である。

ここでは、駆動源３３はモータ３３ａを含む。モータ３３ａの駆動量を決定することで爪部３７の開閉量が決定される。モータ３３ａとしては、例えば、ステッピングモータ等の位置決め制御に向いたモータが使用されるとよい。もっとも駆動源は、エアシリンダ、油圧シリンダ又はリニアモータ等のアクチュエータで構成されていてもよい。この場合でも駆動源は位置決め制御可能であることなどにより爪部３７の開閉量を調節可能であることが好ましい。

伝達機構３４は、駆動源３３の駆動力を爪部３７に伝達する。伝達機構３４は、モータ側ギア３５と、爪側ギア３６とを含む。モータ側ギア３５は、モータ３３ａのシャフトに連結されている。爪側ギア３６は、固定部材３２ａに軸支されている。爪側ギア３６は、モータ側ギア３５と噛み合う。

爪部３７は、回動しつつ開閉可能に設けられている。ここでは爪部３７は、可動爪３８と固定爪３９とを含む。図７に示す例では、可動爪３８と固定爪３９とが１つずつ設けられている。

可動爪３８は、固定部材３２ａの一端に上記爪側ギア３６と共に軸支されている。これにより、爪側ギア３６がモータ３３ａの駆動力を受けて回動することで、可動爪３８も爪側ギア３６と共に回動し、以て爪部３７の開閉動作が行われる。ここでは、可動爪３８は、平面視Ｌ字状に形成されている。もっとも可動爪３８の形状は、上記に限られるものではない。例えば、可動爪３８は、平面視直線状に形成されていてもよいし、平面視円弧状に形成されていてもよい。また、可動爪３８は、Ｌ字の屈曲部分が固定爪３９とは反対側に位置するように取り付けられている。これにより、Ｌ字の凹み部分が閉空間の一部を構成できるようになる。

固定爪３９は、固定部材３２ａの他端に取付けられている。ここでは、固定爪３９は、平面視直線状に形成されている。もっとも固定爪３９の形状は、上記に限られるものではない。例えば、固定爪３９は、平面視Ｌ字状に形成されていてもよいし、平面視円弧状に形成されていてもよい。固定爪３９が平面視曲がった形状に形成されている場合、凹んだ部分が閉空間の一部を構成できるように取り付けられているとよい。

可動爪３８と固定爪３９とは、例えば、段違いに取付けられるなどして、相互に交差可能に形成されている（図１０参照）。これにより、可動爪３８と固定爪３９とが最初に閉空間を形成した状態（図９参照）からさらに爪部３７を閉じることで、その閉空間を小さくすることが可能となる（図１０参照）。また、可動爪３８及び固定爪３９の各内向き面は、その閉空間が平面視楕円状となるように形成されている（図１０参照）。ここでは、各内向き面の形状は、閉空間が最初に形成された後に小さくされた状態であって、電線を挟持可能な状態のときに、平面視楕円状となるように設定されている。これにより、可動爪３８と固定爪３９とで電線を挟持した際に電線を傷つけにくくなる。もっとも、閉空間が平面視楕円状となることは必須ではなく、例えば、円状又は角形状であってもよい。また、閉空間が平面視楕円状となる場合でも、閉空間が小さくされた段階で楕円状になることは必須ではなく、例えば、最初に閉空間が形成された段階で楕円状になることも考えられる。

ロボットハンド３２を移動させる移動機構としてのロボットアーム３１は、ロボットハンド３２を爪部３７が開いたときの爪部３７の開口と底部とを結ぶ第１方向Ｄ１に移動可能である。ロボットハンド３２が第１方向Ｄ１に移動可能であることによって、第１方向Ｄ１に沿って固定爪３９の先端と可動爪３８の先端との間に複数の電線１１を位置させることができる。また、ロボットアーム３１は、ロボットハンド３２を第１方向Ｄ１に交差する方向であって爪部３７の閉空間の中心軸方向と交差する方向である第２方向Ｄ２に移動可能である。ロボットハンド３２が第２方向Ｄ２に移動可能であることによって、複数の電線１１を可動爪３８と固定爪３９との一方に寄せる寄せ動作を行いつつ、爪部３７を閉じることが可能となっている。また、ロボットアーム３１は、ロボットハンド３２を閉空間の中心軸の延在方向である第３方向Ｄ３に移動可能である。ロボットハンド３２が第３方向Ｄ３に移動可能であることによって、ロボットハンド３２によってしごき動作が可能となる。上述したようにここでは、ロボットアーム３１として、垂直多関節ロボットが用いられる。垂直多関節ロボットとしては、例えば、駆動軸数が４軸乃至６軸のものが用いられる。これにより、ロボットアーム３１は上記したような動作が可能となっている。

第２ロボット４０は、ロボットアーム４１と、ロボットアーム４１の先端部に設けられた結束装置４２とを備える。ロボットアーム４１の駆動によって結束装置４２を各作業位置に移動させることができる。結束装置４２は、複数の電線１１を粘着テープ又は結束バンド等の結束部材によって結束する装置である。かかる結束装置４２としては、例えば、粘着テープを巻回したテープ巻回体を、複数の電線１１周りに回転させることで、当該粘着テープを複数の電線１１に巻回する、周知のテープ巻付装置を用いることができる。特に、コネクタ１４から距離をあけた下方位置で、複数の電線１１がロボットハンド３２によって束ねられた状態で、ロボットアーム４１の駆動によって結束装置４２を当該ロボットハンド３２の上側又は下側の隣の位置に移動させた状態で、当該結束装置４２によって複数の電線１１に粘着テープを巻付けて、複数の電線１１を結束することができる。

ここでは、第１ロボット３０、第２ロボット４０が別々に設けられている例で説明したが、上記ロボットハンド３２と結束装置４２とが、共通するロボットアームによって移動する構成であってもよい。

撮像部５０は、コネクタ１４から延出する複数の電線１１の経路情報を取得する経路情報取得部として用いられるものであり、ここでは、コネクタ１４から延出する複数の電線１１を撮像可能に構成されている。すなわち、撮像部５０は、ＣＣＤカメラ等によって構成される撮像カメラである。撮像部５０としては、２次元カメラが用いられてもよいし、ステレオカメラが用いられてもよい。ここでは、前者の例で説明する。

加工制御部６０は、第１ロボット３０、第２ロボット４０及び撮像部５０に接続されている。撮像部５０で撮像された画像は、加工制御部６０に与えられ、これにより、加工制御部６０においロボットハンド３２が寄せ動作を行うか否かが判定される。また、加工制御部６０の制御下、第１ロボット３０が集線動作を行うと共に、第２ロボット４０が結束動作を行う。

図３は加工制御部６０を示すブロック図である。加工制御部６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６３、ＲＡＭ６４、外部記憶装置６５等がバスライン６１を介して相互接続された一般的なコンピュータによって構成されている。ＲＯＭ６３は基本プログラム等を格納しており、ＲＡＭ６４はＣＰＵ６２が所定の手順に従った処理を行う際の作業領域として供される。外部記憶装置６５は、フラッシュメモリ或はハードディスク装置等の不揮発性の記憶装置によって構成されている。外部記憶装置６５には、ＯＳ（オペレーションシステム）６６、ロボットハンド３２が寄せ動作を行うか否かを判定する判定プログラム６７ａを含む加工プログラム６７が格納されている。後に詳述するように、加工プログラム６７に記述された手順に従って、主制御部としてのＣＰＵ６２が演算処理を行うことにより、第１ロボット３０、第２ロボット４０の動作制御、寄せ動作の可否の判定等がなされる。

また、この加工制御部６０では、画像信号入力インターフェース６８及び入出力インターフェース６９もバスライン６１に接続されている。そして、撮像部５０の撮像信号が、画像信号入力インターフェース６８を通じて本加工制御部６０に入力され、寄せ動作の判定処理に供される。また、本加工制御部６０からの制御信号が入出力インターフェース６９を介して第１ロボット３０、第２ロボット４０に与えられ、第１ロボット３０、第２ロボット４０が駆動制御される。

なお、本加工制御部６０には、各種スイッチ、タッチパネル等により構成された、図示省略の入力部が接続され、本加工制御部６０に対する諸指示を受付可能に構成されている。

また、電線端末加工用装置２０には、電線端末の状態を検査する電線端末検査装置が設けられていてもよい。電線端末検査装置は、例えば、上記撮像部５０と、得られた撮像データから電線端末の状態を検査する検査部とを含む。例えば、加工制御部６０が検査部としての機能を備えていることが考えられる。より詳細には、加工制御部６０において撮像部５０の撮像信号が、画像信号入力インターフェース６８を通じて本加工制御部６０に入力され、電線１１の端末状態の判定処理に供される。この場合、加工制御部６０には、必要に応じて、液晶表示装置、ランプ等により構成された表示装置が接続され、判定結果等の諸情報を表示可能に構成されていてもよい。

なお、本加工制御部６０が行う一部或は全部の機能は、専用の論理回路等でハードウェア的に実現されてもよい。

図４は加工制御部６０による結束加工処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、加工制御部６０は、撮像部５０を通じて１つのコネクタ１４から延出する複数の電線１１の端末の画像（予定集線箇所Ｅ１を含む領域Ｅ２の画像）を取得する。

次ステップＳ２では、撮像画像において電線画像を抽出する。電線画像の抽出は、背景と異なる電線画像を呈する画素を抽出する処理等を実行することによって行われる。

次ステップＳ３では、加工制御部６０は、第１ロボット３０に、ロボットハンド３２を１つのコネクタ１４から所定距離下方に離れた予定集線箇所Ｅ１（例えば、当該コネクタ１４に接続された複数の電線１１のうち当該コネクタ１４に近い部分）に移動させるように指示を与える。なお、この際のロボットハンド３２の移動位置は、事前にティーチングされた座標又は撮像部５０によって得られた画像においてコネクタ１４及び当該コネクタ１４から延出する電線１１の位置を抽出すること等によって決定される。

次ステップＳ４では、加工制御部６０は、撮像画像に含まれる複数の電線１１の経路情報（電線画像部分）と、爪部３７の開き量とに基づいて、ロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せつつ集線を行う必要があるか否かを判定する。爪部３７の開き量は、事前に設定されていてもよいし、電線１１の散らばり具合に応じてその都度設定されてもよい。また、爪部３７の開き量の設定例については後で説明する。この判定結果は、必要に応じて外部信号として出力され、外部への表示等に供されてもよい。ステップＳ４において、ロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せつつ集線を行う必要があると判定された場合、ステップＳ５に進む。一方、ステップＳ４においてロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せつつ集線を行う必要がないと判定された場合、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、加工制御部６０は、予定集線箇所Ｅ１にいる第１ロボット３０に、ロボットハンド３２を第２方向Ｄ２に移動させつつ爪部３７を閉じて複数の電線１１を集線するように指示を与える。これにより、第１ロボット３０は、ロボットハンド３２によって予定集線箇所Ｅ１で複数の電線１１を集線する。ステップＳ５における集線動作例について詳しくは後述する。

一方、ステップＳ６では、加工制御部６０は、予定集線箇所Ｅ１にいる第１ロボット３０に、そのまま爪部３７を閉じて複数の電線１１を集線するように指示を与える。これにより、第１ロボット３０は、ロボットハンド３２によって予定集線箇所Ｅ１で複数の電線１１を集線する。ステップＳ６における集線動作例について詳しくは後述する。

ステップＳ５又はステップＳ６を経て、複数の電線１１が集線されたら、ステップＳ７に進む。なお、集線が完了した状態で、第１ロボット３０の爪部３７は、複数の電線１１の延在方向に沿って移動させることができる程度に把持した状態となっている。

次ステップＳ７において、加工制御部６０は、第１ロボット３０にしごき動作を行うように指示を与える。具体的には、ロボットハンド３２で複数の電線１１を把持した状態のままロボットハンド３２を下方に移動させるように指示を与える。すると、ロボットハンド３２は、複数の電線１１をコネクタ１４から引っ張りつつ下方に下がる。ロボットハンド３２は、予定結束箇所Ｅ３又はその上側或いは下側の隣の位置まで下がる。これにより、複数の電線１１は、コネクタ１４から直線状に垂下がった状態でロボットハンド３２により引っ張られた状態となる。

次ステップＳ８において、加工制御部６０は、第２ロボット４０に予定結束箇所Ｅ３で複数の電線１１を結束するように指示を与える。これにより、第２ロボット４０は、結束装置４２によって予定結束箇所Ｅ３で複数の電線１１を結束する。この際の結束装置４２の作業位置は、事前にティ−チングされた座標又は撮像部５０によって得られた画像において電線１１に沿った位置であってコネクタ１４から所定距離離れた位置を選定すること等によって決定される。

上記処理が、各コネクタ１４及び当該コネクタ１４から延出する複数の電線１１に対してなされる。

＜動作＞
上記電線端末加工用装置２０を前提として、ワイヤーハーネスの製造方法を説明する。なお、図７乃至図１３において、便宜上、コネクタ１４及びコネクタ１４から延出する電線１１は正面図で示されており、ロボットハンド３２は平面図で示されている。

まず、複数のコネクタ１４のそれぞれに複数の電線１１の端部が接続されたものを準備し、複数の電線１１が延出する各コネクタ１４をコネクタホルダ７６にセットする（図２参照、工程（ａ））。この状態では、図５に示すように、コネクタ１４から複数の電線１１が垂れ下がった状態となる。

この状態で、図６に示すように、コネクタ１４から延出する複数の電線１１の経路情報を取得する（工程（ｂ））。ここでは、複数のコネクタ１４のうち集線対象のコネクタ１４から延出する複数の電線１１の経路情報を取得する。すなわち、撮像部５０によって、集線対象のコネクタ１４から延出する複数の電線１１の予定集線箇所Ｅ１を含む領域Ｅ２を撮像する。さらに、撮像された画像に基づいて複数の電線１１の存在範囲を取得する。ここでは、第２方向Ｄ２に沿った電線１１の存在範囲Ｗ１に加えて、第１方向Ｄ１に沿った電線１１の存在範囲Ｗ２についても取得するものとして説明する。従って、図５の実線に示すように、撮像部５０によって第１方向Ｄ１から撮像すると共に、図５の仮想線に示すように第２方向Ｄ２からも撮像する。もっとも、第１方向Ｄ１に沿った電線１１の存在範囲Ｗ２は取得されなくてもよい。

具体的には、まず第１方向Ｄ１から撮像された撮像画像Ｇにおいてコネクタ画像及び電線画像を抽出する。コネクタ画像及び電線画像の抽出は、背景と異なるコネクタ画像及び電線画像を呈する画素を抽出する処理等を実行することによって行われる。次に、撮像画像Ｇにおいてコネクタ画像から第３方向Ｄ３に沿って所定距離離れた位置（予定集線箇所Ｅ１）において第２方向Ｄ２に沿って最も外側に位置する電線画像同士の間の間隔Ｗ１を取得する。例えば、抽出された撮像画像Ｇ内で集線対象のコネクタ画像の画素から所定距離離れた位置において集線対象のコネクタ画像の画素から延出する電線画像の画素のうち最も外側に位置する電線画像の画素の間隔Ｗ１を取得する。そして、撮像画像Ｇ内の電線画像の画素の間隔を予め与えられた倍率又はコネクタ画像の画素の幅寸法を与えられた実寸法と比較するなどして得られた倍率等を用いて乗算することによって最も外側に位置する電線１１同士の間の実寸を得る。

なお、撮像画像Ｇ内で間隔Ｗ１を取得するのに用いる電線画像の画素が集線対象のコネクタ画像の画素から延出されたものかどうかは、抽出された電線画像から当該電線画像の画素がコネクタ画像の画素から延出しているかどうかなどで判定する。これにより、撮像画像Ｇに集線対象のコネクタ１４とは異なるコネクタ１４から延出する電線１１が映りこんだ場合でも、より正確に複数の電線１１の存在範囲Ｗ１を取得できる。なお、最も外側に位置する電線画像の画素の間隔Ｗ１の取得は、コネクタ画像の画素から一定ピッチで行うものであってもよい。

このあと、第２方向Ｄ２から撮像した画像についても、上記と同様の処理を行い、第１方向Ｄ１に沿った電線１１の存在範囲Ｗ２（図７参照）を取得する。

次に、ロボットハンド３２を予定集線箇所Ｅ１に移動させる。この際、ここでは、電線１１を寄せる役割を担う爪（ここでは可動爪３８）が第２方向Ｄ２に沿った電線１１の存在範囲Ｗ１の一方端に位置するようにロボットハンド３２を移動させる。なお、この際のロボットハンド３２の移動位置は、撮像部５０によって得られた画像においてコネクタ１４及び当該コネクタ１４から延出する電線１１の位置を抽出すること等によって決定される。これにより、可動爪３８を電線１１のすぐ近くに移動させることができる。もっとも、この際のロボットハンド３２の移動位置は、事前にティーチングされた座標であってもよい。この場合、上記座標は第２方向Ｄ２に沿った電線１１の存在範囲Ｗ１の一方端の十分外側であることが考えられる。

このとき、集線開始時のロボットハンド３２の爪部３７の開き量Ｗ３は、例えば、以下のようにして決定されるとよい。

すなわち、上記したようにここでは、モータ３３ａの駆動量に応じて爪部３７の開き量を調節可能である。このとき爪部３７の開き量を変えることで、第１方向Ｄ１に沿った固定爪３９の先端と可動爪３８の先端との間隔Ｗ４も変わる。そして、集線開始時の爪部３７の開き量Ｗ３は、第１方向Ｄ１に沿った電線１１の散らばり具合に応じて調節される。具体的には、ロボットハンド３２を第２方向Ｄ２に沿って移動させて電線１１を寄せる動作を行うに当たり、ここでは可動爪３８と固定爪３９のうちどちらか一方の爪であって電線１１を寄せる役割を担う爪（ここでは可動爪３８）を他方の爪（ここでは、固定爪３９）よりも第１方向Ｄ１に突出させている。これにより、固定爪３９を第１方向Ｄ１に沿って電線１１の存在範囲外に位置させておくことで、ロボットハンド３２を第２方向Ｄ２に沿って移動させて電線１１を寄せる動作を行っている途中に、固定爪３９の外側に電線１１が引っ掛かって集線もれが生じることが抑制される。さらにここでは、第１方向Ｄ１に沿った電線１１の存在範囲Ｗ２よりも、寄せ動作前の固定爪３９の先端と可動爪３８の先端との間隔Ｗ４が大きくなるように、爪部３７の開き量を調節している。これにより、予定集線箇所Ｅ１にロボットハンド３２を移動させる際に、複数の電線１１が第１方向Ｄ１に沿って固定爪３９の先端と可動爪３８の先端との間に収まるように移動させることで、この後、寄せ動作を行っている途中に、電線１１が可動爪３８に引っかからずに集線もれが生じることを抑制することができる。

上記のように爪部３７の開き量を調節することで、第２方向Ｄ２に沿った爪部３７の開き量Ｗ３、つまり、可動爪３８の先端と、固定爪３９の先端の延長線との第２方向Ｄ２に沿った間隔Ｗ３が決まる。この間隔Ｗ３と、第２方向Ｄ２に沿った電線１１の間隔Ｗ１に付加長αを付加した量とに基づいて寄せ動作が必要か否かを判定する。

次に、工程（ｂ）で取得された複数の電線１１の経路情報と、ロボットハンド３２の爪部３７の開き量とに基づいて、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要か否かを判定する（工程（ｃ））。具体的には、工程（ｂ）で第２方向Ｄ２に沿って最も外側に位置する電線１１同士の間の間隔Ｗ１が得られる。これと、第２方向Ｄ２に沿った爪部３７の開き量Ｗ３との差分を取ることによって、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要か否かを判定する。例えば、爪部３７の開き量Ｗ３が、最も外側に位置する電線１１同士の間隔Ｗ１に付加長αを付加した量未満であれば、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要と判定する。また、爪部３７の開き量Ｗ３が、最も外側に位置する電線１１同士の間隔Ｗ１に付加長αを付加した量以上であれば、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要でないと判定する。ここで、付加長αは、集線時に集線もれのないように考慮した値として実験的、経験的に設定することができる。

判定に際して、複数の電線１１が予定集線箇所Ｅ１において比較的広範に散らばって存在している場合には、図７に示すように、第２方向Ｄ２に沿った爪部３７の開き量Ｗ３は、電線１１の存在範囲Ｗ１よりも小さくなる。このため、ロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せる動作を行う必要があると判定される。

一方、複数の電線１１が予定集線箇所Ｅ１において比較的集中して存在している場合には、図１２に示すように、第２方向Ｄ２に沿った爪部３７の開き量Ｗ３は、電線１１の存在範囲Ｗ１よりも大きくなる。このため、ロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せる動作を行う必要がないと判定される。

寄せ動作を行う必要があると判定されると、図８に示すように、ロボットアーム３１によってロボットハンド３２を第２方向Ｄ２に沿った複数の電線１１の存在範囲Ｗ１の一方端から他方端に向かう向きに移動させて複数の電線１１を可動爪３８に寄せつつ、駆動源３３を駆動させて可動爪３８を閉じ、複数の電線１１を集線する（工程（ｄ））。これにより、図９に示すように、複数の電線１１がもれなく爪部３７の閉空間内に集線される。この際、例えば、固定爪３９が第２方向Ｄ２に沿った電線１１の存在範囲Ｗ１の他方端を超えたら、寄せ動作、つまりロボットアーム４１によるロボットハンド３２の第２方向Ｄ２に沿った移動を停止させるとよい。また、固定爪３９が第２方向Ｄ２に沿った電線１１の存在範囲Ｗ１の他方端を超えたら、ロボットハンド３２を第１方向Ｄ１に沿って前進させるとよい。また、固定爪３９が第２方向Ｄ２に沿った電線１１の存在範囲Ｗ１の他方端を超えてから、可動爪３８が閉空間を形成可能な位置まで閉じられるとよい。

複数の電線１１の数及び断面積によっては、可動爪３８を閉じて最初に閉空間を形成した段階では、閉空間における隙間が大きすぎて、複数の電線１１の集線が十分でないこともあり得る。また、当該ロボットハンド３２でしごき動作も行う場合には、爪部３７で複数の電線１１を把持する必要がある。これらのような場合には、最初に閉空間を形成した段階からさらに可動爪３８を閉じて図１０に示すように閉空間を小さくするとよい。ここでは、当該ロボットハンド３２でしごき動作も行うため、爪部３７は、複数の電線１１を集線した後に把持する。把持は、ロボットハンド３２を複数の電線１１の延在方向に沿って移動させることができる程度に爪部３７を閉じた状態にすることで行われる。この際、爪部３７の閉じる量は、事前にティーチングされることが考えられる。なお、集線動作に係る爪部３７と同じ爪部３７で把持動作を行う場合、集線動作のために爪部３７を閉じる際に把持可能な開閉量まで爪部３７を閉じることで、一度の開閉動作で集線及び把持を行うことができる。

なお、集線後にしごき動作、結束動作等を行う場合には、ロボットハンド３２は、図１１に示すようになるべくコネクタ１４の真下に位置していること、つまり、コネクタ１４のセンターＣ１とロボットハンド３２のセンターＣ２とが第２方向Ｄ２に沿って同じ位置にあることが好ましい。従って、図１０のように完全に閉空間が形成された後、コネクタ１４のセンターＣ１とロボットハンド３２のセンターＣ２とを合わせるために、ロボットアーム３１によってロボットハンド３２を第２方向Ｄ２に沿って移動させるとよい。もっとも、センター合わせを行うに当たっては、図９のように最初に閉空間が形成された後であって、図１０のように完全に閉空間が形成される前に行われてもよい。つまり、最初に閉空間が形成された後であれば、センター合わせと、閉空間の狭小化とは、どちらが先に行われてもよく、また同時進行されてもよい。

寄せ動作を行う必要がないと判定されると、寄せ動作を行わずに、つまり、ロボットアーム３１によってロボットハンド３２を第２方向Ｄ２に沿った存在範囲Ｗ１の一方端から他方端に向かう向きに移動させることなく、図１２に示す段階から、そのまま駆動源３３を駆動させて可動爪３８を閉じ、複数の電線１１を集線する（工程（ｅ））。この場合には、ロボットハンド３２を第１方向Ｄ１に沿って移動させて、第１方向Ｄ１に沿って固定爪３９の先端と基端との間に電線１１が存在するようにしつつ可動爪３８を閉じるとよい。これにより、集線時に電線１１がもれにくくなる。そして、上記したのと同様に、最初に閉空間が形成された後、閉空間の狭小化が行われることで、図１３に示すように、複数の電線１１が十分に集線された状態となる。この後、センター合わせを行うことで、図１１に示すような状態となる。もっとも、上記と同様に、最初に閉空間が形成された後であれば、センター合わせと、閉空間の狭小化とは、どちらが先に行われてもよく、また同時進行されてもよい。

図１１に示すようにロボットハンド３２によって複数の電線１１が集線されたら、次に、集線された複数の電線１１を把持してしごく。ここでは、上述したように、集線動作に係る第１ロボット３０のロボットハンド３２で複数の電線１１のうちコネクタ１４に近い部分を把持する。この状態で、ロボットハンド３２を下降させて、しごき動作を行わせる。本しごきは、ロボットハンド３２とは別のロボットハンドが行ってもよいし、作業者の手作業によって行われてもよい。ロボットハンド３２とは別のロボットハンドがしごき動作を行う場合、当該しごき動作を行うロボットハンドはロボットアーム３１又はロボットアーム４１に設けられてもよいしロボットアーム３１、４１とは別のロボットアームに設けられてもよい。また、しごき作業は必須ではなく、しごき作業は省略されてもよい。

この後、図１４に示すように、ロボットハンド３２がコネクタ１４から所定距離離れた下方位置に移動し、予定結束箇所Ｅ３又はその近く（ここでは、予定結束箇所Ｅ３の上側の位置）に移動した状態となる。この状態では、コネクタ１４とロボットハンド３２との間で、複数の電線１１が直線状に引っ張られた状態となる。そして、コネクタ１４から延出し、しごき動作が行われた複数の電線１１を結束装置４２で結束する（工程（ｆ））。つまり、しごき動作が行われたら、結束装置４２を予定結束箇所Ｅ３に移動させて、複数の電線１１を結束する。この後、結束装置４２が退避移動すると、図１５に示すように、コネクタ１４から延出する複数の電線１１が予定結束箇所Ｅ３で結束されたものが得られる。

上記を複数のコネクタ１４のそれぞれに対して行うことで、各コネクタ１４から延出する複数の電線１１が結束されたワイヤーハーネス１０が製造される。

以上のように構成されたワイヤーハーネスの製造方法及び電線端末加工用装置２０によると、取得された複数の電線１１の経路情報と、ロボットハンド３２の爪部３７の開き量とに基づいて、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要か否かを判定し、複数の電線１１を寄せる動作が必要と判定された場合に、ロボットハンド３２を移動させて複数の電線１１を寄せつつ爪部３７を閉じて集線するため、爪部３７の開き量が小さい場合でも、複数の電線１１をもれなく集めることができる。また、ロボットハンド３２で複数の電線１１を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、爪部３７を閉じて複数の電線１１をそのまま集線するため、集線にかかる動作の簡略化を図ることができる。

また、ロボットハンド３２は、固定爪３９に対して可動爪３８を開閉駆動するため、複数の電線１１を可動爪３８に向けて寄せた状態で可動爪３８を閉じるなどすることで、寄せ動作と爪を閉じる動作とを簡易に行うことができる。

また、開いた可動爪３８を複数の電線１１の存在範囲Ｗ１の一方端に位置させて、複数の電線１１の存在範囲Ｗ１の一方端から他方端に向かう方向にロボットハンド３２を移動させると共に可動爪３８を閉じるため、爪部３７の開き量が小さい場合でも、簡易な方法で複数の電線１１をもれなく集めることができる。

｛変形例｝
実施形態において、爪部３７が可動爪３８と固定爪３９とを含むものとして説明したが、このことは必須ではない。爪部３７は、可動爪３８のみで構成されていてもよい。この場合、可動爪３８を複数備え、そのうちの１つに向けて電線１１を寄せるように構成されていることが考えられる。

また、実施形態において、可動爪３８を電線１１に近づけて可動爪３８側に電線１１を寄せるものとして説明したが、このことは必須ではなく、固定爪３９を電線１１に近づけて固定爪３９側に電線１１を寄せるものであってもよい。この場合、可動爪３８を回動させるなどして固定爪３９が可動爪３８よりも第１方向Ｄ１に突出した状態で固定爪３９に向けて電線１１を寄せた後、可動爪３８を閉じることが考えられる。

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
１１ 電線
１４ コネクタ
２０ 電線端末加工用装置
３０ 第１ロボット
３１ ロボットアーム
３２ ロボットハンド
３３ 駆動源
３４ 伝達機構
３７ 爪部
３８ 可動爪
３９ 固定爪
４０ 第２ロボット
４１ ロボットアーム
４２ 結束装置
５０ 撮像部
６０ 加工制御部
６７ 加工プログラム
６８ａ 判定プログラム
７０ コネクタ保持部
７６ コネクタホルダ
Ｅ１ 予定集線箇所
Ｅ３ 予定結束箇所

Claims (5)

1. コネクタから延出する複数の電線をロボットハンドで集線しつつ前記コネクタから離れた位置で束ねてワイヤーハーネスを製造するワイヤーハーネスの製造方法であって、
   （ａ）複数の電線が延出するコネクタを、コネクタホルダにセットする工程と、
   （ｂ）前記コネクタから延出する前記複数の電線の経路情報を取得する工程と、
   （ｃ）前記工程（ｂ）で取得された前記複数の電線の経路情報と、ロボットハンドの爪部の開き量とに基づいて、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要か否かを判定する工程と、
   （ｄ）前記工程（ｃ）において前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要と判定された場合に、前記ロボットハンドを移動させて前記複数の電線を寄せつつ前記爪部を閉じて集線する工程と、
   （ｅ）前記工程（ｃ）において前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、前記爪部を閉じて前記複数の電線をそのまま集線する工程と、
   （ｆ）前記工程（ｄ）又は前記工程（ｅ）で集線された前記複数の電線を結束する工程と、
   を備える、ワイヤーハーネスの製造方法。
2. 請求項１に記載のワイヤーハーネスの製造方法であって、
   前記ロボットハンドは、固定爪に対して可動爪を開閉駆動する、ワイヤーハーネスの製造方法。
3. 請求項２に記載のワイヤーハーネスの製造方法であって、
   前記工程（ｄ）は、
   （ｄ１）開いた前記可動爪を前記複数の電線の存在範囲の一方端に位置させる工程と、
   （ｄ２）前記複数の電線の存在範囲の一方端から他方端に向かう方向にロボットハンドを移動させると共に前記可動爪を閉じる工程と、を含む、ワイヤーハーネスの製造方法。
4. 駆動源と、前記駆動源の駆動力を受けて開閉可能に設けられた爪部とを含むロボットハンドと、
   前記ロボットハンドを、少なくとも前記爪部が開いたときの前記爪部の開口と底部とを結ぶ第１方向と交差する第２方向に移動可能な移動機構と、
   コネクタから延出する複数の電線の経路情報を取得する経路情報取得部と、
   前記経路情報取得部で取得された前記複数の電線の経路情報と、前記ロボットハンドの前記爪部の開き量とに基づいて、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要か否かを判定し、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要と判定された場合に前記ロボットハンドを前記第２方向に移動させて前記複数の電線を寄せつつ前記爪部を閉じて集線させ、前記ロボットハンドで前記複数の電線を寄せる動作が必要でないと判定された場合に、前記爪部を閉じて前記複数の電線をそのまま集線させる寄せ動作制御部と、
   を備える、電線端末加工用装置。
5. 請求項４に記載の電線端末加工用装置であって、
   前記爪部は、開閉駆動する可動爪と、固定された固定爪とを含む、電線端末加工用装置。

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