JP3263186B2 - 電線接続用マニプレータ - Google Patents

電線接続用マニプレータ

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JP3263186B2
JP3263186B2 JP15387093A JP15387093A JP3263186B2 JP 3263186 B2 JP3263186 B2 JP 3263186B2 JP 15387093 A JP15387093 A JP 15387093A JP 15387093 A JP15387093 A JP 15387093A JP 3263186 B2 JP3263186 B2 JP 3263186B2
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正治 五井
和彦 絹谷
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、速結端子を内蔵する器
具に開口した電線挿入口に電線を挿入することによっ
て、器具への結線を自動化した電線接続用マニプレータ
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、照明器具のような器具への電
線の接続を容易にするために、器具に速結端子を内蔵す
ることが提案されている。この種の器具では、器具に開
口した電線挿入口を通して電線を挿入するだけで電線を
速結端子に接続することができるから、ロボット等を用
いることによって結線作業を自動化することが可能であ
る。
【0003】ところで、速結端子に電線が確実に接続さ
れているか否かは、結線後に電線を挿入した向きとは逆
向きに人やロボット等が引っ張ることによって、検査し
ているのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、結線
後に電線を逆向きに引っ張ることによって結線状態を検
査する従来の技術では、引張力が強すぎて器具が破損す
るおそれがあり、また、電線を挿入した後に電線を引っ
張る作業が必要であるから、電線を挿入する作業のほか
に結線状態を検査する作業が必要になって1つの器具に
対する結線作業の時間が長くなるという問題を有してい
る。
【0005】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、電線を器具の電線挿入口に挿入した後の引張
作業を不要とし、器具の破損を防止するとともに、結線
作業に要する時間を従来よりも短縮した電線接続用マニ
プレータを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、電線を把持して器具に開口した電線挿入
口に電線を挿入する結線装置と、電線挿入口への電線の
挿入方向において電線に作用する力を検出する挿入力セ
ンサと、電線挿入口に電線を挿入するように結線装置
作動させて器具内に設けた速結端子に電線を結合する
に挿入力センサで検出される力が規定の閾値に達すると
結線装置を停止させる制御装置と、結線装置を停止させ
た時点から遡って電線の挿入前の状態が一定時間継続す
る時点までの期間における一定時間間隔ごとの挿入力の
値にそれぞれ各別の重み係数を乗じて加算した荷重和に
基づいて電線の結線状態が正常か異常かを判定する判定
装置とを具備し、結線状態が正常であると前記荷重和が
正になり、かつ異常であると前記荷重和が0または負に
なるように重み係数を定めたことを特徴とする。
【0007】
【作用】上記構成によれば、電線挿入口に電線を挿入す
るように結線装置を作動させて器具内に設けた速結端子
に電線を結合する際に挿入力センサで検出される力が規
定の閾値に達すると結線装置を停止させ、電線挿入口に
電線を挿入する際に電線に作用していた力の変動パター
ンに基づいて速結端子への電線の結線状態が正常か異常
を判定するので、電線を挿入した後に電線に引張力を
作用させる必要がないのである。すなわち、電線に引張
力を作用させないから、器具の破損を防止することがで
き、しかも電線の結線作業では電線を挿入するだけであ
って結線状態を検査する作業を必要としないから、検査
作業の分だけ結線作業に要する時間を従来よりも短縮す
ることができる。その上、結線装置を停止させた時点か
ら遡って電線の挿入前の状態が一定時間継続する時点ま
での期間における一定時間間隔ごとの挿入力の値にそれ
ぞれ各別の重み係数を乗じて加算した荷重和に基づいて
電線の結線状態を判定するのであって、結線状態が正常
であると前記荷重和が正になり、かつ異常であると前記
荷重和が0または負になるように重み係数を定めている
ので、荷重和を求め0との大小を判定するだけで結線状
態が正常か異常かを判定できる。つまり、結線状態の適
否を大小判定のみで正確に行える。
【0008】
【実施例】図1(c)に実施例の全体構成を示す。照明
器具のような器具1に端子台2が設けられており、端子
台2の中には後述する速結端子3(図5参照)が内蔵さ
れている。端子台2に結合する電線4はリード線ドラム
11に巻回されており、テンションプーリ12を介して
撓みが除去された状態でリード線供給機13に送出され
る。リード線供給機13はベッド14の上に電線保持用
のクリップ15が突設されたものであって、クリップ1
5は1本の電線4に対して離間して2個設けられてい
る。リード線供給機13では、両クリップ15の間で電
線4を保持して電線4をほぼ一定長に切断し、切断した
電線4の両端部の絶縁被覆を剥いてほぼ一定長(たとえ
ば、10mm)だけ芯線を露出させる。リード線供給機
13に保持された電線4は、多関節ロボット16の可動
アーム5の先端部に設けたチャック6に把持される。多
関節ロボット16は2台設けられ、各多関節ロボット1
6に設けたチャック6によって電線4の両端部が把持さ
れる。
【0009】チャック6は、図1(a)(b)に示すよ
うに、互いの距離が可変である一対のフィンガ17を備
え、各フィンガ17の中間部は別部材であるモーメント
セル10を介して接続してある。モーメントセル10は
フィンガ17に対して固定ねじ26によって固着され
る。モーメントセル10は薄肉に形成された撓み部10
aの上下両端部に取付片10bを備え、両取付片10b
がそれぞれフィンガ17に固着されるようになってい
る。撓み部10aは電線4の挿入方向において可撓性を
有し、撓み部10aの撓み量に対応したアナログ信号を
出力する挿入力センサとしての歪ゲージ7が固着され
る。歪ゲージ7のリード線18は、図2に示すように、
チャック6に固着されたリード線止め19によってチャ
ック6に固定される。
【0010】上述した多関節ロボット16の動作および
チャック6のフィンガ17の開閉はコンピュータを内蔵
した制御装置8により制御される。端子台2には、図3
に示すように、電線挿入口9が開口しており、この電線
挿入口9に電線4の各端部を挿入することによって端子
台2の中に設けられた速結端子3に電線4を接続するこ
とができるようになっている。ここにおいて、リード線
ドラム11、リード線供給機13、多関節ロボット16
を囲む部位には安全柵18が設けられる。
【0011】いま、チャック6の凹溝17aに電線4を
保持した状態で可動アーム5を移動させ、電線4を端子
台2の電線挿入口9に挿入するものとすれば、正常に結
線されたときに歪ゲージ7で検出される撓み部10aの
撓み量は図4(a)のように変化する。まず電線4の先
端部が電線挿入口9の孔底に接触すると電線4の挿入が
妨げられるから歪ゲージ7で検出される歪量が若干増加
する。その後、電線4の先端部が電線挿入口9を通過す
ると歪量は減少し、次に電線4の先端部が速結端子3に
当たると再び歪量が増加する。さらに電線4を押し込む
と電線4の絶縁被覆が電線挿入口9の孔底に接触し、電
線4はそれ以上前進できなくなるから、可動アーム5の
移動に伴って歪量が増大する。
【0012】一方、電線4を電線挿入口9に挿入する際
に、電線4が速結端子3に対して確実に結合されない場
合には、歪ゲージ7で検出される歪量は図4(a)とは
異なる変化パターンになる。たとえば、電線4の絶縁被
覆が電線挿入口9の開口径よりも大きいような場合に
は、図4(b)に示すように変化する。すなわち、速結
端子3に電線の先端部が当たって歪量が増加した後に、
電線4の絶縁被覆が電線挿入口9に入口付近に引っ掛か
って歪量がただちに増加することになる。このように、
電線4が正常に挿入されるときと電線4の挿入に異常が
生じたときとでは歪量(すなわち電線4の挿入力)の変
化パターンに相違が生じるから、このような変化パター
ンの相違を検出すれば、電線4の結線状態の良否を判定
することができるのである。このような判定は、判定装
置を兼ねた制御装置8で行うことができる。
【0013】上述した制御装置8の動作について、図1
1のような装置を用いて評価した。この装置では、歪ゲ
ージ7の出力をアンプ21で増幅した後にアッテネータ
を内蔵したプローブ22を介してオシロスコープ23に
入力している。オシロスコープ23にはプリンタ24お
よびコンピュータ25が接続されている。まず、図5に
示すように、電線4の中心線と電線挿入口9の中心線と
が一致する場合について評価した。ここで、速結端子3
としては、電線4の挿入方向に沿って配設された端子片
3aに対して電線挿入口9の開口面に略平行な保持片3
bが突設され、保持片3bの先端部から端子片3aに向
かって鎖錠片3cが延設された形状に形成されている。
ここに、鎖錠片3cは保持片3bに対して電線挿入口9
とは反対側に設けられ、電線4が挿入されると、端子片
3aとの間で電線4を挟持し、かつ鎖錠片3cの先端縁
が電線4に食い込むことによって電線4の抜け止めを行
うようにしてある。また、電線挿入口9については、速
結端子3に近い一端部、すなわち孔底部分が他の部分よ
りも小径になるように形成される。
【0014】図5(a)のように電線4が電線挿入口9
に挿入されていない時刻tb までの期間では、図6のよ
うに歪ゲージ7の出力として検出される挿入力はほぼ0
である。次に、図5(b)のように速結端子3の鎖錠片
3cに電線4の芯線4aの先端部が時刻tb で接触し始
めると、図6のように挿入力が増加し始める。さらに、
図5(c)のように電線4を挿入し、時刻tc において
電線4の芯線4aの先端が鎖錠片3cを乗り越えると、
その後の挿入力は図6のようにほぼ一定になる。このよ
うにして図5(d)のように電線4の絶縁被覆4bが電
線挿入口9の孔底に到達すれば、時刻td において電線
4はそれ以上移動できなくなるのであり、このような挿
入過程をとれば電線4の結線状態は良好であると判定す
ることができる。
【0015】また、図7のように、電線4の中心線に対
して電線挿入口9の中心線がずれている場合には、挿入
力は図8のように変化する。ここに、図7(b)〜
(e)の状態はそれぞれ図8の時刻tb 〜te に対応す
る。このように、電線4と電線挿入口9との中心線がず
れている場合であっても、電線4の絶縁被覆4bが電線
挿入口9の孔底に当接するまでの挿入力の変化パターン
によって電線4の結線状態が良好であると判定できる。
【0016】一方、電線4の絶縁被覆4bが電線挿入口
9の開口径よりも大きいような場合には、図9に示すよ
うに、絶縁被覆4bが電線挿入口9の孔底に到達する前
に電線4の移動が停止することになる。すなわち、図9
(b)〜(e)に対応する時刻tb 〜te での挿入力を
示した図10を見れば明らかなように、速結端子3の鎖
錠片3cに電線4の芯線4aが当接した後に、挿入力に
明確なピークが現れずに急速に挿入力が増加するのであ
って、このような変化パターンの相違によって結線状態
の異常を知ることができるのである。
【0017】判定装置を兼ねた制御装置8では、挿入力
の変化パターンを次のようにして検出する。すなわち、
図12に示すように、挿入力が規定の閾値Stに達した
ときに電線4が速結端子3に結合されて電線4の絶縁被
覆4bが電線挿入口9の孔底に達したものとして可動ア
ーム5の移動を停止させ、かつチャック6から電線4を
解放して電線4の挿入作業を停止する。この時点t0
ら挿入力がほぼ0である状態(すなわち、電線4の挿入
前の状態)が一定時間Tだけ継続する時点t1まで
、期間t1 〜t0 の挿入力について一定時間間隔ごと
の値を読み取る。いま、期間t1 〜t0 がn等分された
とすると、時刻t1 から始めて挿入力についてn個の値
を得ることができる。ここに時刻t0 の挿入力の値は省
く。各時刻の挿入力の値をxi (i=1,2,……,
n)とするとき、次式の荷重和yを求める。 y=ω1 1 +ω2 2 +……+ωn n ここに、電線4を速結端子3に正常に結合できた場合
と、結線状態が異常であった場合とについて、適当数の
サンプルについて荷重和yを求め、正常時には荷重和y
が正になり、異常時には荷重和yが0または負になるよ
うに重み係数ωi を定めておく。このようにして重み係
数ωi を決定しておけば、実際の結線作業時には、その
重み係数ωi を用いて荷重和yを求めることによって、
y>0のときに結線状態が正常、y≦0のときに結線状
態が異常であると判定できることになる。
【0018】上記各実施例では、フィンガ17にモーメ
ントセル10を設けることによってフィンガ17に可撓
部分を設け、この可撓部分に歪ゲージ7を設けてフィン
ガ17に作用する力を検出しやすくしているが、必ずし
もフィンガ17に可撓部分を設ける必要はなく、電線4
に作用する挿入力を検出することができるように歪ゲー
ジ7を取り付けるのであれば、チャック6の形状、歪ゲ
ージ7の取付位置、歪ゲージ7の個数などは実施例に限
定されるものではない。また、電線4の挿入力は歪ゲー
ジ以外の構成によって検出することも可能である。
【0019】
【発明の効果】本発明は上述のように、電線挿入口に電
線を挿入するように結線装置を作動させて器具内に設け
た速結端子に電線を結合する際に挿入力センサで検出さ
れる力が規定の閾値に達すると結線装置を停止させ、
線挿入口に電線を挿入する際に電線に作用していた力
変動パターンに基づいて速結端子への電線の結線状態
正常か異常かを判定するので、電線を挿入した後に電線
に引張力を作用させる必要がないという効果がある。す
なわち、電線に引張力を作用させないから、器具の破損
を防止することができ、しかも電線の結線作業では電線
を挿入するだけであって結線状態を検査する作業を必要
としないから、検査作業の分だけ結線作業に要する時間
を従来よりも短縮することができるという利点がある。
その上、結線装置を停止させた時点から遡って電線の挿
入前の状態が一定時間継続する時点までの期間における
一定時間間隔ごとの挿入力の値にそれぞれ各別の重み係
数を乗じて加算した荷重和に基づいて電線の結線状態を
判定するのであって、結線状態が正常であると前記荷重
和が正になり、かつ異常であると前記荷重和が0または
負になるように重み係数を定めているので、荷重和を求
め0との大小を判定するだけで結線状態が正常か異常か
を判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を示し、(a)は要部断面図、(b)は
要部側面図、(c)は全体構成を示す斜視図である。
【図2】実施例の要部斜視図である。
【図3】実施例の要部斜視図である。
【図4】実施例を示し、(a)は正常時の歪量の変化パ
ターンを示す動作説明図、(b)は異常時の歪量の変化
パターンを示す動作説明図である。
【図5】実施例の動作説明図である。
【図6】実施例の動作説明図である。
【図7】実施例の動作説明図である。
【図8】実施例の動作説明図である。
【図9】実施例の動作説明図である。
【図10】実施例の動作説明図である。
【図11】実施例の動作を評価する装置の概略構成図で
ある。
【図12】実施例の判定方法の原理説明図である。
【符号の説明】
1 器具 2 端子台 3 速結端子 4 電線 5 可動アーム 6 チャック 7 歪ゲージ 8 制御装置 9 電線挿入口 10 モーメントセル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 9/10 B25J 13/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電線を把持して器具に開口した電線挿入
    口に電線を挿入する結線装置と、電線挿入口への電線の
    挿入方向において電線に作用する力を検出する挿入力セ
    ンサと、電線挿入口に電線を挿入するように結線装置
    作動させて器具内に設けた速結端子に電線を結合する
    に挿入力センサで検出される力が規定の閾値に達すると
    結線装置を停止させる制御装置と、結線装置を停止させ
    た時点から遡って電線の挿入前の状態が一定時間継続す
    る時点までの期間における一定時間間隔ごとの挿入力の
    値にそれぞれ各別の重み係数を乗じて加算した荷重和に
    基づいて電線の結線状態が正常か異常かを判定する判定
    装置とを具備し、結線状態が正常であると前記荷重和が
    正になり、かつ異常であると前記荷重和が0または負に
    なるように重み係数を定めたことを特徴とする電線接続
    用マニプレータ。
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JPS62271689A (ja) * 1986-05-14 1987-11-25 オムロン株式会社 部品組込装置
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