JP2018144213A - ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】引っ掛かりを検出した後のロボットハンドの移動に伴ってワークに作用する引っ張り力を抑えることが可能なロボットを提供する。【解決手段】ロボットは、ワークを把持可能なロボットハンドと、ロボットハンドを保持可能なベース部と、励磁状態に応じて、ロボットハンドが磁力によってベース部に吸着保持された保持状態と、ロボットハンドがベース部から分離された非保持状態と、を切替え可能な電磁石と、ベース部を移動させる移動部と、ロボットハンドに加わる力を検出して検出信号を出力する検出部と、保持状態で移動されるロボットハンドについての検出信号の入力に応じて電磁石の励磁状態を切替えることで、ロボットハンドを非保持状態にさせる分離制御部と、を備える。【選択図】図１１

Description

この発明は、電線やコネクタ等のワークを加工するロボットに関する。

特許文献１は、連結部材ハーネスを構成する複数の電線をロボットハンドで把持して加工するロボットを開示している。

特開２０１６−２１５３１３号公報

例えば、電線やコネクタ等のワークを加工する作業は、電線を把持したロボットハンドを移動させることで該電線を滑らしてしごく作業を含む。このようにロボットハンドを移動させる作業では、その移動過程で電線が装置内の他の部材（例えば、電線が配索される治具等）に引っ掛かることがある。

この場合、ロボットハンドの近傍に設けられた力覚センサ等で引っ掛かりが検出されると、ロボットに対して移動停止の制御が実行されることが想定される。ただし、引っ掛かりを検出した時点からロボットが完全に停止する時点までにロボットハンドが一定距離移動することに起因して、この移動に伴う引っ張り力がワークに作用し、該ワークまたは装置内の他の部材が損傷することがある。

そこで、本発明は、引っ掛かりを検出した後のロボットハンドの移動に伴ってワークに作用する引っ張り力を抑えることが可能なロボット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の態様に係るロボットは、ワークを把持可能なロボットハンドと、前記ロボットハンドを保持可能なベース部と、励磁状態に応じて、前記ロボットハンドが磁力によって前記ベース部に吸着保持された保持状態と、前記ロボットハンドが前記ベース部から分離された非保持状態と、を切替え可能な電磁石と、前記ベース部を移動させる移動部と、前記ロボットハンドに加わる力を検出して検出信号を出力する検出部と、前記保持状態で移動される前記ロボットハンドについての前記検出信号の入力に応じて前記電磁石の前記励磁状態を切替えることで、前記ロボットハンドを前記非保持状態にさせる分離制御部と、を備える。

第２の態様に係るロボットは、第１の態様に係るロボットであって、前記ベース部と前記ロボットハンドとを繋ぐ連結部材、をさらに備え、前記非保持状態では、前記連結部材を介して前記ロボットハンドが前記ベース部に吊り下げられる。

第３の態様に係るロボットは、第２の態様に係るロボットであって、前記検出部からの前記検出信号の入力に応じて、前記移動部による前記ベース部の移動を停止させる停止制御部、をさらに備え、前記連結部材の長さは、前記ロボットハンドが前記非保持状態にされてから前記ベース部が停止するまでに前記ベース部が移動する距離よりも長い。

第４の態様に係るロボットは、第１から第３までのいずれか１つの態様に係るロボットであって、前記ベース部および前記ロボットハンドに対して吸着方向の磁力を作用させる永久磁石、をさらに備え、前記電磁石に電流が流れていない状態では、前記永久磁石の磁力によって前記ロボットハンドを前記ベース部に吸着保持することができ、前記電磁石に電流が流れて前記ベース部および前記ロボットハンドに対して分離方向の磁力を作用させた状態では、該磁力によって前記非保持状態とされる。

第５の態様に係るロボットは、第１から第４までのいずれか１つの態様に係るロボットであって、前記保持状態で圧縮方向に弾性変形し、前記ベース部と前記ロボットハンドとを分離する方向に復元力を作用する弾性部材、をさらに備える。

第１〜第５の態様によると、分離制御部が、保持状態で移動されるロボットハンドについての検出部からの検出信号の入力に応じて電磁石の励磁状態を切替えることで、ロボットハンドを非保持状態にさせる。このため、引っ掛かりを検出した後のロボットハンドの移動に伴ってワークに作用する引っ張り力を抑制することができる。

第２の態様によると、非保持状態では、連結部材を介してロボットハンドがベース部に吊り下げられる。このため、ロボットハンドの重さがワークに作用することを抑制することができる。

第３の態様によると、連結部材の長さは、ロボットハンドが非保持状態にされてからベース部が停止するまでにベース部が移動する距離よりも長い。このため、ロボットハンドと分離した後のベース部の移動に伴う引っ張り力が連結部材を介してワークに作用することが抑制される。

第４の態様によると、電磁石に電流が流れていない状態では、永久磁石の磁力によってロボットハンドをベース部に吸着保持することができる。このため、ロボットの稼働を停止する際など電磁石への通電を行わないタイミングであっても、ロボットハンドを保持状態に維持することができる。

第５の態様によると、弾性部材が保持状態で圧縮方向に弾性変形し、ベース部とロボットハンドとを分離する方向に復元力を作用する。このため、保持状態から非保持状態に切り替えられるタイミングでは、弾性部材の復元力により、ベース部とロボットハンドとの分離が促される。

ワイヤーハーネスの製造支援装置２０を示す概略斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 製造支援装置がサブアッシーを保持バーから組立図板上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。 保持状態におけるロボットハンドおよびベース部の周辺部を示す側面図である。 非保持状態におけるロボットハンドおよびベース部の周辺部を示す側面図である。 保持状態におけるスプリングプランジャの概略構成を示す断面図である。 非保持状態におけるスプリングプランジャの概略構成を示す断面図である。 ロボットハンドのうち先端側の構成を示す概略斜視図である。 ベース部およびベース部に保持されるロボットハンドが移動する過程で、ロボットハンドに把持される電線の一部が装置内の他の部材に引っ掛かった様子を示す概側面である。

｛実施形態｝
以下、実施形態に係るワイヤーハーネスの製造支援装置について説明する。図１はワイヤーハーネスの製造支援装置２０を示す概略斜視図である。

ワイヤーハーネス１０の製造支援装置２０は、複数の電線１１が複数のコネクタ１２を介してまとめられた、電線集合体としてのサブアッシー１４、１５を、組立図板３０上に配設するものである。

以下では、製造支援装置２０の概略的な構成および動作について説明した後に、ロボット５０の詳細な構成および動作について説明する。

＜製造支援装置２０の構成および動作＞
製造支援装置２０は、ワイヤーハーネス１０の組立用補助装置としての組立図板３０と、サブアッシー１４、１５を取出可能に保持する保持バー４２と、各電線１１および各コネクタ１２を把持した状態で移動させるロボット５０と、を備える。

ここで、ワイヤーハーネス１０は、端部にコネクタ１２が取付けられた複数の電線１１を、車両等における配線形態に合わせて分岐及び結束したものである。ワイヤーハーネス１０を組立てるにあたっては、ワイヤーハーネス１０を構成する全ての電線１１の一部である複数の電線１１の端部をコネクタ１２に接続してまとめたサブアッシー１４、１５を製造しておき、これを他のサブアッシー１４、１５及び他の電線１１と組み合わせて、１つのまとまったワイヤーハーネス１０に組立てる作業が実施される。なお、図１〜図５では、コネクタ１２から延出する電線が単純化して１本の線で描かれているが、実際には、複数の電線１１が延出していることが多い。また、本例では、サブアッシー１４、１５を移し替える例で説明するが、電線１１が単独で保持バー４２に保持されており、当該電線１１が組立図板３０に移し替えられてもよい。

組立図板３０は、サブアッシー１４、１５等を保持可能な保持具３４Ａ、３４Ｂが複数立設された構成とされている。より具体的には、組立図板３０は、図板本体３２と、保持具３４Ａ、３４Ｂとを備える。

図板本体３２は、方形板状に形成されており、フレーム等によって所定の高さ位置に支持されている。

保持具３４Ａ、３４Ｂは、ワイヤーハーネス１０を保持する治具であり、例えば、上端部にＵ字状部分が形成された治具である。保持具３４Ａ、３４Ｂに保持された電線１１（電線１１の束）が保持具３４Ａ、３４Ｂから抜け出ないように、保持具３４Ａ、３４Ｂの開口端部には、電線１１（電線１１の束）を挿入方向への移動を許容するが反対側の抜け方向への移動を抑制するばね片等（図示せず）が設けられてもよい。このような保持具３４Ａ、３４Ｂ自体は、あふれ防止用の治具として周知のものを用いることができる。

複数の保持具３４Ａ、３４Ｂは、ワイヤーハーネス１０の端末部を保持する端末部保持具３４Ａと、ワイヤーハーネス１０の中間部を保持する中間保持具３４Ｂとを含む。

端末部保持具３４Ａのうちの少なくとも１つ（ここでは全て）は、所定のセット方向に対してコネクタ１２が所定のセット姿勢に保たれた端末部１３を保持可能な部分である。保持具３４Ａの上端部にはＵ字状部分が形成されている。このＵ字状部分の内部は、高さ方向の寸法よりも幅方向の寸法の方が小さい。また、幅方向の寸法は、コネクタ１２から延出する電線１１の群の扁平方向の幅と同じかこれよりも大きく、当該群の幅方向の寸法よりも小さい。このため、保持具３４ＡのＵ字状部分の開口から奥側に向う方向を所定のセット方向とすると、保持具３４Ａ、３４Ｂは、コネクタ１２の幅方向をセット方向に対して沿わせた所定のセット姿勢に保った状態で、当該コネクタ１２を含む端末部１３を保持する。

なお、ワイヤーハーネス１０の端部を保持する端末部保持具３４Ａとしては、コネクタ１２を保持可能なセット凹部が形成された構成であり、当該コネクタ１２を保持することで、ワイヤーハーネス１０の端部を保持する構成であることも考えられる。この場合も、端末部１３は、コネクタ１２をセット凹部にセットする方向に対してコネクタ１２が所定姿勢で保たれた状態で、保持される。

保持バー４２は、サブアッシー１４、１５等の端末部１３を取出可能に挟持する端末部挟持部４４が複数設けられた構成とされている。ここでは、保持バー４２は、長尺部材の延在方向に沿って間隔をあけて複数箇所に端末部挟持部４４が複数形成された構成とされている。端末部挟持部４４は、保持バー４２の上側面から下方の途中に至るように形成されたスリットである。スリットは、ゴム板等の弾性部材で形成された部分に形成されている。保持バー４２を水平姿勢に配設した状態で、端末部挟持部４４の上側からサブアッシー１４、１５の端末部１３（コネクタ１２から延出する電線１１の群）を挿入することで、スリットが弾性的に開く。そして、スリット形成部分が弾性的に閉じようとする力によって、端末部１３が端末部挟持部４４に対して取出可能な状態で保持される。また、当該端末部挟持部４４に挟持されたサブアッシー１４、１５の端末部１３をスリットの開口側に抜くと、当該端末部挟持部４４から取出すことができる。

保持バー４２は、保持バー保持部４０によって組立図板３０周りの待機位置で保持可能に構成されている。保持バー保持部４０は、例えば、保持バー４２を上方から嵌込可能なセット凹部４１が形成された部材である。保持バー保持部４０は、例えば、保持バー４２に保持されたサブアッシー１４、１５の一つの端末部を端末部保持具３４Ａに保持させた状態で、当該サブアッシー１４、１５の他の端部を保持バー４２に保持させたままの状態とすることができるように、組立図板３０の近くの位置に設けられている。

そして、サブアッシー１４、１５等が保持された保持バー４２が、保持バー保持部４０にセットされる。この状態で、ロボット５０によって、保持バー４２から組立図板３０に向けて、サブアッシー１４、１５等の移し替えがなされる。

なお、待機位置において保持バー４２が保持された状態で、当該保持バー４２にはサブアッシー１４、１５等が保持される。サブアッシー１４、１５は、通常、複数の端末部１３が端末部挟持部４４に保持され、その中間部がＵ字状に垂れ下がった状態となっている。サブアッシー１４、１５の端末部１３を端末部保持具３４Ａに移し替える際に、サブアッシー１４、１５の中間部が保持バー４２等に干渉しないようにするため、サブアッシー１４、１５の中間部は、保持バー４２に対して組立図板３０側に垂れ下がっていることが好ましい。

制御ユニット６０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶部等がバスライン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おり、製造支援装置２０の各部に指令を与える部分である。

図２〜図５は、製造支援装置２０がサブアッシー１４、１５を保持バー４２から組立図板３０上に移し替える動作を示す概略的な斜視図である。以下では、各図を参照しつつ、サブアッシー１４、１５の移し替え動作の一例を説明する。

まず、図１に実線で示すように、サブアッシー１４は、１つの束をなす複数の電線１１の両端に２つのコネクタ１２が接続された構成とされている。サブアッシー１４の両端の端末部１３は、待機位置にある保持バー４２の複数の端末部挟持部４４に別々に保持されている。

制御ユニット６０は、サブアッシー１４の１つの端末部１３を、組立図板３０の１つの端末部保持具３４Ａ（図示左側のもの）に移動させるように、ロボット５０に端部移動指令を与える。ロボット５０は、ロボットハンド５２で保持バー４２のいずれかの端末部挟持部４４で挟持されたサブアッシー１４の１つの端末部１３を把持した状態で、ハンド移動機構部５６によってロボットハンド５２を移動させる。これにより、図２に示すように、サブアッシー１４の１つの端末部１３が組立図板３０の１つの端末部保持具３４Ａ内に保持される。

次に、制御ユニット６０は、サブアッシー１４の１つの端末部から中間部に至る複数の電線１１を扱くように、ロボット５０に指令を与える。すると、図３に示すように、ロボット５０は、複数の電線１１を把持したまま、ロボットハンド５２を、端末部保持具３４Ａから離れる方向に移動させる。好ましくは、ロボットハンド５２は、サブアッシー１４の中間部の保持を行う中間保持具３４Ｂの近くに向けて移動する。サブアッシー１４の端末部１３のコネクタ１２は、端末部保持具３４Ａによって抜けないように保持されているため、当該コネクタ１２から延出する複数の電線１１は、直線状をなすように扱かれる。

次に、制御ユニット６０は、サブアッシー１４の中間部を、中間保持具３４Ｂに保持させるように、ロボット５０に指令を与える。すると、ロボット５０は、サブアッシー１４の中間部を中間保持具３４Ｂに保持させた後、ロボットハンド５２による把持を解除する。

この状態では、サブアッシー１４のうち１つの端部が端末部保持具３４Ａによって保持されると共に中間部が中間保持具３４Ｂによって保持され、さらに、サブアッシー１４の他の端部が待機位置の保持バー４２の端末部挟持部４４に保持された状態となる。

次に、制御ユニット６０は、サブアッシー１４の他の端末部１３を、組立図板３０の他の１つの端末部保持具３４Ａ（図示右側のもの）に移動させるように、ロボット５０に端部移動指令を与える。すると、図４に二点鎖線で示すように、ロボット５０は、ロボットハンド５２で、保持バー４２に保持されたサブアッシー１４の他の端末部１３を把持した状態で、ハンド移動機構部５６によってロボットハンド５２を移動させる。これにより、サブアッシー１４の他の１つの端末部１３が組立図板３０の他の１つの端末部保持具３４Ａ内に保持される。この後、ロボットハンド５２による把持を解除する。

すると、図５に示すように、サブアッシー１４の両端末部が２つの端末部保持具３４Ａによって保持されると共に、中間部が中間保持具３４Ｂによって保持され、直線状に布線された状態となる。

サブアッシー１５も、各端末部挟持部４４に挟持された各端末部１３を順次、上記と同様に、端末部保持具３４Ａ及び中間保持具３４Ｂに移し替えられる。これにより、図１に二点鎖線で示すように、サブアッシー１４、１５が組立図板３０上に布線される。

＜ロボット５０の構成および動作＞
ロボット５０は、電線１１やコネクタ１２等のワークを把持可能なロボットハンド５２と、ハンド移動機構部５６とを備える。ロボット５０は、サブアッシー１４、１５等の一部をロボットハンド５２で把持した状態で移動可能に構成される。上述したように、ロボット５０は、保持バー４２に保持されたサブアッシー１４、１５を組立図板３０の保持具３４Ａ、３４Ｂに移し替える作業や、組立図板３０上で各電線１１を扱く作業等に用いられる。

より具体的には、ロボット５０は、組立図板３０の周りに設けられている。ロボットハンド５２は、電線１１の束を掴んだり、しごいたりする作業を実施するハンドである。ハンド移動機構部５６（移動部）は、後述するベース部５３および該ベース部５３に保持されるロボットハンド５２を移動させるものであり、ここでは、一般的な垂直多関節ロボット装置により構成されており、その先端部に上記ロボットハンド５２が取付けられている。ハンド移動機構部５６は、その他、直交ロボット装置等であってもよい。

図６および図７は、ロボット５０の先端部（すなわち、ロボットハンド５２の周辺部）を示す概略側面図である。なお、図６および以降の各図では、方向関係を明確にする目的で、ＸＹＺ直交座標軸が付されている。

ロボット５０のハンド移動機構部５６は、複数のアームが関節構造を介して連結された構成とされている。ハンド移動機構部５６の先端側アーム５６ａの先端側（図示の例では、−Ｚ側）には、モータ等を含む回転駆動部５１ａが取付けられており、この回転駆動部５１ａの駆動によりロボットハンド５２が回転駆動される。

回転駆動部５１ａの−Ｚ側には、力覚センサ５４が設けられている。力覚センサ５４は、例えば、６軸の力検出器であり、互いに直交する３個の検出軸方向の力の大きさと、当該３個の検出軸まわりのトルクの大きさとを検出する。この力覚センサ５４は、ロボットハンド５２に加わる力を検出して検出信号を出力する検出部として機能する。この検出信号は、制御ユニット６０および後述する分離制御部６１に入力される。

力覚センサ５４の−Ｚ側には、ロボットハンド５２を保持可能なベース部５３が設けられている。以下では、ロボットハンド５２が磁力によってベース部５３に吸着保持された状態を保持状態といい、ロボットハンド５２がベース部５３から分離された状態を非保持状態という。なお、図６は保持状態におけるロボットハンド５２およびベース部５３の周辺部を示し、図７は非保持状態におけるロボットハンド５２およびベース部５３の周辺部を示している。また、図７においては、説明の便宜上、ロボットハンド５２の姿勢を図６の場合と同様に、（すなわち、ロボットハンド５２の＋Ｚ側端部に吸着プレート５２９が位置し、ロボットハンド５２の−Ｚ側端部に２つの爪５２１が位置するように、）描いている。

ベース部５３は、筐体５３０の内部に、保持状態と非保持状態とを切替えるための電磁的な構成を収容した第１収容部５３１と、保持状態においてロボットハンド５２の＋Ｚ側の一部を収容する第２収容部５３２と、を有する。

第１収容部５３１内には、Ｚ軸に沿って配された棒状の永久磁石５３４と、この永久磁石５３４の周囲に巻き回されたコイル５３３と、その先端部が第２収容部５３２に向けて−Ｚ側に付勢されるスプリングプランジャ５３７と、が設けられる。

永久磁石５３４は、例えば、Ｎ極が＋Ｚ側に位置しＳ極が−Ｚ側に位置するように配される。永久磁石５３４が作る磁場の影響により、後述する吸着プレート５２９（例えば、鉄等の磁性体で構成されるプレート）が磁化して、この永久磁石５３４への吸着方向に磁力を受ける。言い換えると、永久磁石５３４は、ベース部５３およびロボットハンド５２に対して吸着方向の磁力を作用させる。なお、永久磁石５３４におけるＮ極およびＳ極の配置は逆であってもよい。

コイル５３３は、Ｚ軸に沿って配された永久磁石５３４の周囲に巻き回されており、図示しない電源部によって通電されることにより、永久磁石５３４と共に電磁石５３５として機能する。

以下では、コイル５３３に電流が流れていない状態を電磁石５３５の第１励磁状態といい、永久磁石５３４が作る磁場を強める向きでコイル５３３に電流が流された状態を電磁石５３５の第２励磁状態といい、永久磁石５３４が作る磁場を弱める向きでコイル５３３に電流が流された状態を電磁石５３５の第３励磁状態という。

第１励磁状態または第２励磁状態においては、磁力によってロボットハンド５２がベース部５３に吸着保持された保持状態となる。他方、第３励磁状態においては、ロボットハンド５２がベース部５３から分離された非保持状態となる。このように、電磁石５３５は、励磁状態に応じて保持状態と非保持状態とを切替えることができる。

以下では、一例として、電磁石５３５に電流が流れていない第１励磁状態で永久磁石５３４の磁力によってロボットハンド５２をベース部５３に吸着保持し、電磁石５３５に電流が流れて分離方向の磁力を作用させた第３励磁状態でロボットハンド５２をベース部５３から分離させる態様について説明する。このように、電磁石５３５に電流が流れていない第１励磁状態でも永久磁石５３４の磁力によってロボットハンド５２をベース部５３に吸着保持可能な態様であれば、ロボット５０の稼働を停止する際など電磁石５３５への通電を行えないタイミングになっても、ロボットハンド５２を保持状態に維持することができる。

分離制御部６１は、保持状態で移動されるロボットハンド５２についての力覚センサ５４からの検出信号の入力に応じて、電磁石５３５の励磁状態を切替えることで、ロボットハンド５２を非保持状態にさせる制御部である。

一般に、移動中のロボットハンド５２に把持されるワーク（例えば、電線１１）が装置内の他の部材（例えば、保持具３４Ａ、３４Ｂ）に引っ掛かった場合、該ワークがロボットハンド５２の移動を阻止する方向に力を作用し、力覚センサ５４で検出される検出値（すなわち、ロボットハンド５２に加わる力の大きさ）が大きくなる。

このため、分離制御部６１は、力覚センサ５４の検出値が所定の条件を満たす場合に、電磁石５３５の励磁状態を第１励磁状態から第３励磁状態に切り替える。検出値が所定の条件を満たす場合とは、例えば、３個の検出軸方向の力の大きさの最大値もしくは平均値や３個の検出軸まわりのトルクの大きさの最大値もしくは平均値が、所定の閾値（ワークの引っ掛かりを想定した基準値）を超える場合である。この場合、ワークの引っ掛かりを検出した後にすみやかにロボットハンド５２とベース部５３とが分離され、検出後のロボットハンド５２の移動に伴ってワークに作用する引っ張り力を抑制することができる。また、本実施形態では、分離制御部６１が制御ユニット６０とは独立した回路等で構成される。このように、ロボット５０全体を制御する制御ユニット６０と独立して分離制御部６１が機能するため、制御ユニット６０の一機能として分離制御部６１が構成される場合に比べて、分離制御に要する情報処理の時間（ひいては、引っ掛かりの検出からロボットハンド５２およびベース部５３の分離までの時間）を短縮することができる。なお、本実施形態とは異なる態様として、制御ユニット６０の一機能として分離制御部６１が構成されてもよい。

図８は、保持状態におけるスプリングプランジャ５３７の概略構成を示すＸＺ断面図である。図９は、非保持状態におけるスプリングプランジャ５３７の概略構成を示すＸＺ断面図である。なお、本実施形態では、ＸＹ平面視において矩形状の吸着プレート５２９の四隅に対応する箇所に４つのスプリングプランジャ５３７が設けられているが、図６および図７においては手前側（−Ｙ側）に位置する２つのスプリングプランジャ５３７が描かれている。

図８および図９に示すように、スプリングプランジャ５３７は、ピン５３７ａと、＋Ｚ側端部が閉じており−Ｚ側端部が開いているバレル状の筐体５３７ｂと、筐体５３７ｂの内部でＺ軸方向に沿って伸縮可能に設けられるコイルバネ５３７ｃと、を有する。

コイルバネ５３７ｃの一端はピン５３７ａの＋Ｚ側端部に連結されており、他端は筐体５３７ｂの内壁（より具体的には、＋Ｚ側の壁における−Ｚ側の内壁面）に連結されている。このため、ピン５３７ａは、筐体５３７ｂおよびコイルバネ５３７ｃによって−Ｚ方向に付勢されている。

また、ピン５３７ａの基端側には、周囲に張り出した張出部が設けられている。非保持状態では、図９に示すように、−Ｚ方向に付勢されたピン５３７ａの張出部が筐体５３７ｂの−Ｚ側の壁部（開口の周囲に設けられた壁部）に内側から当接することで、筐体５３７ｂに対してピン５３７ａが位置決めされる。他方、保持状態では、図８に示すように、ピン５３７ａの先端部分が吸着プレート５２９に当接することでコイルバネ５３７ｃが圧縮し、ピン５３７ａが位置決めされる。

このような構成となっているため、スプリングプランジャ５３７は、保持状態で圧縮方向に弾性変形し、ベース部５３とロボットハンド５２とを分離する方向に復元力を作用する弾性部材として機能する。

本実施形態のように、スプリングプランジャ５３７が保持状態で圧縮方向に弾性変形し、ベース部５３とロボットハンド５２とを分離する方向に復元力を作用する態様では、保持状態から非保持状態に切り替えられるタイミング（すなわち、第１励磁状態から第３励磁状態に切り替えられるタイミング）において、弾性部材の復元力により、ベース部とロボットハンドとの分離が促される。その結果、ワークの引っ掛かりを検出した後にすみやかにロボットハンド５２とベース部５３とが分離され、引っ掛かり検出後のロボットハンド５２の移動に伴ってワークに作用する引っ張り力を抑制することができる。

なお、このようにベース部５３とロボットハンド５２との分離を促す弾性部材は、上記したスプリングプランジャ５３７に限られず、種々の態様を採用しうる。また、この弾性部材が省略されても構わない。この場合、ロボットハンド５２にかかる重力がベース部５３による吸着方向への磁力を上回ることによって、ロボットハンド５２およびベース部５３が分離される。

また、ベース部５３には、把持対象のワークを撮像可能な図示しない撮像部（例えば、ＣＣＤカメラ等）が取付けられてもよい。この場合、ロボットハンド５２がワークを把持する際に、該撮像部で撮像された画像に基づいてロボットハンド５２の把持位置、把持姿勢等が補正されて、ワークが適切に把持される。

図１０は、ロボットハンド５２のうち先端側の構成を示す概略斜視図である。ロボットハンド５２は電線１１やコネクタ１２など種々のワークを把持可能に構成されるが、以下では、ロボットハンド５２が電線１１を把持する態様について詳細に説明する。

ロボットハンド５２は、先端側（図示−Ｚ側）から基端側に向けて順に、２つの内側面５２１ｓが対向するように配置される２つの爪５２１と、２つの内側面５２１ｓが近づくまたは離れる方向（ロボットハンド５２の開閉方向ともいう）に沿って２つの爪５２１を駆動する駆動部５２７と、ブラケット５２８と、保持状態においてベース部５３の第２収容部５３２に収容される吸着プレート５２９と、を備える。

２つの爪５２１は、駆動部５２７から駆動力を付与される部分であり、例えば、樹脂素材（具体的には、ＭＣナイロン（クオドラントポリペンコジャパン株式会社の登録商標）のようなポリアミド樹脂）に対して切削、穴あけ、接着及び曲げ等の加工を施すことで成形される。２つの爪５２１の表面のうち互いに対向する内側面５２１ｓは、電線１１に接触して該電線１１を把持する把持面として機能する。

駆動部５２７は、−Ｚ側にロボットハンド５２の開閉方向に沿う２つの溝が設けられたレール部５２７ａと、このレール部５２７ａの溝に沿って開閉方向に摺動可能な２つのスライドテーブル５２７ｂと、該２つのスライドテーブル５２７ｂに駆動力を付与する駆動源５２７ｃと、を備える。駆動源５２７ｃとしては、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ、もしくは電動アクチュエータ等が利用される。

２つのスライドテーブル５２７ｂの外周面のうちレール部５２７ａと反対側（−Ｚ側）の面には、２つの爪５２１の基端部がそれぞれ固設されている。このため、駆動部５２７が２つのスライドテーブル５２７ｂを駆動させることにより、該２つのスライドテーブル５２７ｂと一体的に２つの爪５２１が開閉方向に沿って移動され、２つの内側面５２１ｓの間隔が調整される。なお、ロボットハンド５２を構成する各部の固設態様は、ネジ機構を用いた締結や接着剤を用いた固着など種々の態様をとりうる。

ロボット５０で各電線１１を把持する際には、まず、２つの内側面５２１ｓの面間距離が電線１１のＸ軸方向の幅よりも広く保たれた状態で、ハンド移動機構部５６がベース部５３および該ベース部５３に保持されるロボットハンド５２を移動させて２つの爪５２１間に電線１１を収容させる。その後、駆動部５２７が、２つの内側面５２１ｓの面間距離が電線１１のＸ軸方向の幅と同じまたは該幅よりも小さくなるように２つの爪５２１を閉方向に駆動する。これにより、各電線１１が２つの爪５２１によって把持された状態となる。この把持状態で電線１１に対する所定の作業（例えば、扱き作業）が行われた後、駆動部５２７は、２つの内側面５２１ｓの面間距離が各電線１１のＸ軸方向の幅よりも大きくなるように２つの爪５２１を開方向に駆動する。なお、図６および図７では、開方向に駆動されて面間距離が広い状態の２つの爪５２１を実線で示し、閉方向に駆動されて面間距離が狭い状態の２つの爪５２１を二点鎖線で示している。

また、２つの爪５２１には、電線１１等のワークを把持している状態で該先端側の隙間を塞ぐ閉塞部５２５、５２６が設けられている。閉塞部５２５は、一方の爪５２１の先端部に設けられた１つの突起部であり、他方の爪５２１の先端部への接近方向に曲がっている。閉塞部５２６は、上記他方の爪５２１の先端部に設けられた２つの突起部であり、上記一方の爪５２１の先端部への接近方向に曲がっている。そして、図６および図７に示すように、２つの爪５２１が接近した状態では、閉塞部５２５を構成する１つの突起部が閉塞部５２６を構成する２つの突起部の間に入り込み、２つの爪５２１における先端側の隙間が塞がれる。このため、ロボットハンド５２に把持される電線１１等のワークが上記隙間から意図せずに外れることが抑制される。

ブラケット５２８は、駆動源５２７ｃを内蔵する筐体と吸着プレート５２９との間に配される板状の部材であり、これらの部材をネジで締結するためのネジ孔等を有する。

吸着プレート５２９は、鉄等の磁性体で構成される板状の部材であり、永久磁石５３４が作る磁場の影響により磁化されて、この永久磁石５３４への吸着方向に磁力を受ける。保持状態においては、ベース部５３の＋Ｚ側の一部が第２収容部５３２に収容されて、上記磁力により、吸着プレート５２９および該吸着プレート５２９を含むロボットハンド５２がベース部５３に保持される。

また、ロボット５０は、ベース部５３とロボットハンド５２とを繋ぐ連結部材５５を有する。例えば、連結部材５５の一端は筐体５３０の外壁部に取付けられ、連結部材５５の他端はブラケット５２８の外壁部に取付けられる。このため、ロボットハンド５２およびベース部５３が分離した非保持状態では、連結部材５５を介してロボットハンド５２がベース部５３に吊り下げられる。このため、非保持状態においてロボットハンド５２の重さが該ロボットハンド５２に把持される電線１１等のワークに作用することを抑制することができる。連結部材５５としては、例えば、延在方向への伸縮性が小さいワイヤーを用いることができる。なお、延在方向への伸縮性が相対的に大きいゴムなどが連結部材５５として用いられてもよいし、連結部材５５が省略されてもよい。

図１１は、ベース部５３およびベース部５３に保持されるロボットハンド５２が移動する過程で、ロボットハンド５２に把持される電線１１の一部が装置内の他の部材に引っ掛かった様子を示す概略側面図である。図１１において、実線部分は、電線１１の一部が他の部材に引っ掛かった時点におけるロボットハンド５２およびベース部５３を示している。また、図１１において、二点鎖線の部分は、その後にベース部５３が停止した時点におけるロボットハンド５２およびベース部５３を示している。なお、図１１では、ロボットハンド５２が１本の電線１１を把持する態様について示しているが、ロボットハンド５２が複数の電線１１を把持する態様であってもよい。

ロボットハンド５２の移動過程で電線１１の一部が他の部材と引っ掛かった場合、引っ掛かりによって移動が規制された各電線１１が、移動方向の後方側（図１１の例では−Ｘ側）に位置する爪５２１を該後方側に押圧する。その結果、引っ掛かりが起こる前に比べて引っ掛かりの直後では力覚センサ５４で検出される検出値が大きくなる。

上述の通り、この検出値の情報を含む検出信号は、力覚センサ５４から制御ユニット６０および分離制御部６１に入力される。すなわち、制御ユニット６０および分離制御部６１は、力覚センサ５４による検出値を常時監視しており、この検出値の大小を基に引っ掛かりの有無を判定することができる。

制御ユニット６０は、力覚センサ５４の検出値が上記条件を満たす場合に、ハンド移動機構部５６を制御することでベース部５３の移動を停止させる停止制御部として機能する。ただし、制御ユニット６０における情報処理に一定の時間を要することやベース部５３にかかる慣性力の影響によって、図１１に示すように、引っ掛かりが生じた時点からベース部５３が完全に停止するまでの間に、ベース部５３は一定距離だけそれまでの移動方向（＋Ｘ方向）に移動する。

分離制御部６１は、力覚センサ５４の検出値が上記条件を満たす場合に、コイル５３３への通電を制御することで保持状態から非保持状態に切り替える。具体的には、分離制御部６１は、電磁石５３５を第３励磁状態にすることで永久磁石５３４が作る磁場を弱め、ロボットハンド５２の自重およびスプリングプランジャ５３７による復元力を用いて、ロボットハンド５２をベース部５３から分離させる。本実施形態では、分離制御部６１がロボット全体を制御する制御ユニット６０とは独立した回路で構成されるため、情報伝達に要する時間を短縮することができる。その結果、ベース部５３が完全に停止するよりも早い時点で保持状態から非保持状態に切り替えることができ、引っ掛かりを検出した後のロボットハンド５２の移動に伴って電線１１に作用する引っ張り力を抑制することができる。

また、本実施形態では、連結部材５５の長さは、ロボットハンド５２が非保持状態にされてからベース部５３が停止するまでにベース部５３が移動する距離よりも長くなるよう、設計されている。このため、ロボットハンド５２と分離した後のベース部５３の移動に伴う引っ張り力が連結部材５５を介して電線１１に作用することが抑制される。上記の通り、制御ユニット６０における情報処理に一定の時間を要することやベース部５３にかかる慣性力の影響によって、引っ掛かりが生じた時点からベース部５３が完全に停止するまでの間に、ベース部５３は一定距離だけそれまでの移動方向に移動する。この距離については、試行錯誤を通じて実験的に算出されてもよいし、各部の移動速度、加速度、および重量等を用いて理論的に算出されてもよい。

｛変形例｝
上記実施形態では、ロボットハンド５２による把持対象であるワークがサブアッシー１４、１５を構成する電線１１である態様について説明したが、これに限られるものではない。ワークがサブアッシー１４、１５を構成するコネクタ１２であってもよいし、複数の電線が所定の配線形態に組立てられたワイヤーハーネスの一部であってもよい。

また、ロボットハンド５２によって把持されたサブアッシー１４、１５又はワイヤーハーネスの移動先としては、組立図板３０上における端末部保持具３４Ａの他、コネクタを接続可能なコネクタ接続部を備え、接続されたコネクタ内の端子に接触する検査ピン等によって、電線の接続の適否を検査する検査装置であること等が想定される。また、サブアッシー１４、１５又はワイヤーハーネスが組立図板３０上で配索される態様の他、サブアッシー１４、１５又はワイヤーハーネスが保持バーから吊り下げられた状態で中空にて配索される態様等が想定される。

また、上記実施形態では、電磁石５３５がベース部５３側に配される態様について説明したが、電磁石５３５がロボットハンド５２側に配される態様であっても構わない。

また、上記実施形態では、第１励磁状態でロボットハンド５２がベース部５３に保持されて第３励磁状態でロボットハンド５２がベース部５３から分離される態様について説明したが、第２励磁状態でロボットハンド５２がベース部５３に保持されて第３励磁状態でロボットハンド５２がベース部５３から分離される態様であっても構わない。

また、永久磁石５３４の配置箇所や有無についても上記実施形態から変更可能である。永久磁石５３４は、コイル５３３の軸部に配される必要はなく、ベース部５３における他の部位またはロボットハンド５２に配されてもよい。また、ロボットハンド５２およびベース部５３の双方にこれらの保持状態を保つための永久磁石が設けられてもよい。他方、永久磁石５３４が省略されてもよい。この場合には、コイル５３３の軸部に電磁石の軸芯となる鉄等の磁性体が代わりに配され、コイル５３３への通電方向に応じて保持状態と非保持状態とが切り替えられる。

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
１２ コネクタ
１４、１５ サブアッシー
２０ ワイヤーハーネスの製造支援装置
５０ ロボット
５２ ロボットハンド
５２１ 爪
５２７ 駆動部
５２８ ブラケット
５２９ 吸着プレート
５３ ベース部
５３３ コイル
５３４ 永久磁石
５３５ 電磁石
５３７ スプリングプランジャ
５４ 力覚センサ
５５ 連結部材
５６ ハンド移動機構部
６０ 制御ユニット
６１ 分離制御部

Claims (5)

1. ワークを把持可能なロボットハンドと、
   前記ロボットハンドを保持可能なベース部と、
   励磁状態に応じて、前記ロボットハンドが磁力によって前記ベース部に吸着保持された保持状態と、前記ロボットハンドが前記ベース部から分離された非保持状態と、を切替え可能な電磁石と、
   前記ベース部を移動させる移動部と、
   前記ロボットハンドに加わる力を検出して検出信号を出力する検出部と、
   前記保持状態で移動される前記ロボットハンドについての前記検出信号の入力に応じて前記電磁石の前記励磁状態を切替えることで、前記ロボットハンドを前記非保持状態にさせる分離制御部と、
   を備える、ロボット。
2. 請求項１に記載のロボットであって、
   前記ベース部と前記ロボットハンドとを繋ぐ連結部材、
   をさらに備え、
   前記非保持状態では、前記連結部材を介して前記ロボットハンドが前記ベース部に吊り下げられる、ロボット。
3. 請求項２に記載のロボットであって、
   前記検出部からの前記検出信号の入力に応じて、前記移動部による前記ベース部の移動を停止させる停止制御部、
   をさらに備え、
   前記連結部材の長さは、前記ロボットハンドが前記非保持状態にされてから前記ベース部が停止するまでに前記ベース部が移動する距離よりも長い、ロボット。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか１つの請求項に記載のロボットであって、
   前記ベース部および前記ロボットハンドに対して吸着方向の磁力を作用させる永久磁石、
   をさらに備え、
   前記電磁石に電流が流れていない状態では、前記永久磁石の磁力によって前記ロボットハンドを前記ベース部に吸着保持することができ、
   前記電磁石に電流が流れて前記ベース部および前記ロボットハンドに対して分離方向の磁力を作用させた状態では、該磁力によって前記非保持状態とされる、ロボット。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか１つの請求項に記載のロボットであって、
   前記保持状態で圧縮方向に弾性変形し、前記ベース部と前記ロボットハンドとを分離する方向に復元力を作用する弾性部材、
   をさらに備える、ロボット。

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