JP5174265B2 - 端子挿入装置、ワイヤーハーネス製造装置、物品検出装置、及び、端子挿入方法、ワイヤーハーネス製造方法、物品検出方法 - Google Patents
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Description
さらに、端子を反挿入方向に引き抜く力を与えて端子とハウジングとの変位を検出する方法として、精度が3μm程度、分解能が1μm程度以下の性能を有する接触式の変位センサを使用すれば、微細な変位の検出が可能となる。
具備し、 前記ハウジング供給手段が、 ハウジングがばらばらの状態で平置きされるトレイと、 該トレイの側辺に形成された、ハウジングが一定の姿勢でのみ係合するガイドと、 該ガイドから前記ハウジング保持手段へ延びる、ハウジングを前記姿勢のままで送るフィーダと、を有することを特徴とする。
さらに、ハウジングが所定位置に送られたこと確認する手段を備えれば、ハウジングが所定位置に搬送された、あるいは保持されたことを確認した後で挿入作業を行うので、挿入ミスを防ぐことができる。
まず、図3を参照して、本発明の端子製造装置で製造されるワイヤーハーネスの一例を説明する。
本発明の端子挿入装置で製造されるワイヤーハーネスPは、図3(A)に示すものであって、図3(B)に示す、電線Wの一方の端部に端子Tが圧着された端子圧着電線の端子Tを、図3(C)に示すコネクタハウジングHに挿入したものである。
この例では、端子圧着電線は、図3(B)に示すように、電線Wの一方の端部に端子Tが圧着され、もう一方の端部は半田Sが付けられたものである。また、ハウジングHには、図3(C)に示すように、複数個(この例では11個)のキャビティCが形成されている。この例では、11本の端子圧着電線Wの各端子Tが、ハウジングHのキャビティCに挿入される。正常に挿入された状態では、端子Tの係合片とキャビティCの係合片とが係合して、多少の力で端子TをキャビティCから引き抜いても、専用の器具を使用しない限り、端子TをキャビティCから外せなくなっている。ワイヤーハーネスPは、11本の端子圧着電線Wの各端子Tを、ハウジングHのキャビティCに挿入して製造される。
端子挿入装置1は、搬送装置(図示されず)により搬送された端子圧着電線の端子の電線軸周りの角度を調整する端子角度調整手段10と、同手段10で端子角度が調整された後で、電線の端部及び該端部に圧着された端子を把持するとともに、端子をハウジングのキャビティに挿入する端子把持・挿入手段20と、ハウジングを挿入位置に保持するハウジング保持手段180と、を備える。
さらに、ハウジングをハウジング保持手段180に供給するハウジング供給手段100と、端子がキャビティに挿入された後で、端子とハウジングとの係合を確認する手段80(図2参照)と、を、備える。これらの各手段は、機台3上に配置されている。
図1において、紙面に垂直な方向が電線挿入方向(電線軸方向)を示し、左右方向が電線挿入方向に直交する方向(横方向)を示す。図2においては、左右方向が電線挿入方向を示し、紙面に直交する方向が電線挿入方向に直交する方向(横方向)を示す。電線挿入方向においては、端子側(図の右側)を前方向(挿入方向、前進方向)、反端子側(図の左側)を後方向(後退方向)という。
まず、端部に端子が圧着された電線(図3(B)参照)が、図示せぬ搬送装置により、端子角度調整手段10に送られて、同手段10で電線の端部が保持される。この位置を電線把持位置P1という。端子角度調整手段10では、必要に応じて電線を軸方向において所定の角度だけ回転させる。電線は、その後、端子把持・挿入手段20に移行され、電線の端部と端子とが把持される。この高さを、電線挿入高さHという。
一方、ハウジング供給手段100から、ハウジングがハウジング保持手段180に送られる。ハウジングはハウジング保持手段180において、挿入位置P2かつ電線挿入高さHに保持されている。そして、端子把持・挿入手段20が、挿入位置P2まで移動し、端子がハウジングの所定の位置のキャビティに挿入される。挿入後、係合確認手段80によって、ハウジングと端子との係合の良否が確認される。所定の数の端子圧着電線がハウジングに挿入された後、ハウジング保持手段180から、端子圧着電線が挿入されたハウジング(ワイヤーハーネス)が排出される。
端子角度調整手段10は、図4(A)に示すように、電線Wの端部を電線軸方向と直交する方向から把持する一対の爪部材11、12と、爪部材11、12を互いに接近する方向及び離間する方向に移動させるアクチュエータ15と、アクチュエータ15を電線軸方向の回りに回転させるポジショナー17とを有する。
端子把持・挿入手段20は、図1、図2に示すように、電線把持位置P1の、端子角度調整手段10の上方に配置されている。同手段20は、電線Wの端部及び端子Tを把持する電線・端子把持機構30を備える。この電線・端子把持機構30は、上下方向、挿入方向、及び、横方向に移動可能に支持されている。
まず、電線・端子把持機構30が端子角度調整手段10まで下降して、同手段10に把持されている電線Wを把持する。その後、電線・端子把持機構30により電線Wを電線挿入高さHまで上昇させた後、挿入位置P2まで横方向に搬送される。その後、電線・端子把持機構30がハウジング保持手段180に保持されているハウジングに向かって前進し、これにより、端子がハウジングに挿入される。
電線・端子把持機構30は、端子角度調整手段10で把持されている電線Wの圧着端子Tを把持する端子爪31と、電線Wの端部を把持する電線爪61と、を有する。電線挿入方向において、端子爪31は前側、電線爪61は後側に配置されている。
固定爪部材32は、ある程度の厚さを有するプレート状の部材であり、可動爪部材側の内面が平坦な把持面となっている。固定爪部材32は、基部が縦長の中間ベース41に固定されている。
可動爪部材33も、ある程度の厚さを有するプレート状の部材であり、固定爪部材32の把持面と対向する平坦な把持面となっている。可動爪部材33は、基部がリンク部材34に固定されている。リンク部材34は、可動爪部材33の基部から略水平に延びる部材であり、可動爪部材33が固定されている側の端部が、ピン36で可動ベース35に回動可能に連結されている。一方、リンク部材34のもう一方の端部には、シリンダ38のロッド39の先端が連結されている。シリンダ38は、ロッド39が下方に延びるように、中間ベース41に配置されている。ロッド39が伸長すると、リンク部材34の先端が下方に押され、リンク部材34はピン36を中心にして図5の反時計方向に回動する。そして、可動爪部材33もリンク部材34とともにピン36を中心として図5の反時計方向に回動する。この結果、両爪部材32、33の把持面間が開く。逆にロッド39が収縮すると、リンク部材34の先端が引き上げられ、可動爪部材33はピン36を中心にして図の時計方向に回動し、両爪部材32、33の把持面が接触する。
各爪部材62、63は、図6に示すように、電線軸方向にある程度のスペースを開けて前後に並んだ2か所の把持部62aと62b、63aと63bを有する。
アクチュエータ65は、前述の端子角度調整手段10と同様に、平行ハンドと呼ばれるアクチュエータを使用できる。つまり、アクチュエータ65は、リニアガイドと、同ガイドに係合してスライドする2個のスライダを有し、各スライダが中心に対して同期に接近あるいは離間する。各爪部材62、63の基部は、各々スライダに固定されている。両スライダが接近すると、各爪部材62、63の各把持部の内面が接触して電線Wを把持し、離間すると、各把持部の内面間にスキマが開き電線Wを解放する。
このような構成により、端子爪31と電線爪61とは独立して開閉可能であるとともに、端子爪31は電線爪61に対して上下に移動可能である。端子爪31は、把持面が電線爪61の把持面の高さと同じ下位置と、同位置から上方の上位置との間を移動する。
昇降用リニアアクチュエータ71は、例えば、モータで回転するボールネジと、同ネジに係合するスライダと、スライダを直線上に案内するガイドとから構成される。
昇降用リニアアクチュエータ71は、ボールネジが上下方向に延びるように配置され、スライダに、電線・端子把持機構30の主ベース47の背面が固定されている。ボールネジがモータによって回転させられると、スライダはボールネジに沿って上下に移動する。すなわち、電線・端子把持機構30の全体、つまり、端子爪31と電線爪61とが同時に上下に移動する。具体的には、端子爪31と電線爪61の把持部の高さが、端子角度調整機構10の端子把持高さと同じ下位置と、ハウジング保持手段180の挿入位置高さHと同じ上位置とを移動する。下位置では、電線Wが端子角度調整手段10から電線・端子把持機構30に移し替えられる。なお、挿入位置高さHは、ハウジングのキャビティの段数によって変更する場合がある。この場合は、昇降用リニアアクチュエータ71によって挿入位置高さHを任意に設定することができる。
昇降用アクチュエータ71によって電線・端子把持機構30が下降した下位置においては、図7(B)に示すように、電線軸方向において、端子角度調整手段10の爪部材11、12の先端面が、電線・端子把持機構30の爪部材61の前側把持部62a、63aと後側把持部62b、63bとの間に位置する。これにより、電線Wは、前後方向の2か所で電線・端子把持機構30の電線爪61に把持され、端子Tは端子爪31に把持される。なお、端子角度調整手段10の爪部材11、12が回転しても、図7(A)に示すように、電線・端子把持手段30の各爪31、61は、端子角度調整手段10の両爪部材11、12の間の空間内を上下するので、爪部材11、12の回転を妨げない。
さらに、挿入用リニアアクチュエータ77には、端子がキャビティに挿入された後で、端子とハウジングとの係合を確認する機構80(詳細後述)が含まれる。
挿入用リニアアクチュエータ77が駆動されてスライダが前進又は後退すると、係合確認機構80を介して、プレート73と、プレート73に固定されている昇降用リニアアクチュエータ71と、昇降用リニアアクチュエータ71に支持されている電線・端子把持機構30が前後方向に進退する。
係合確認機構80は、挿入方向に延びるベース81と、ベース81に係合してスライドする小スライダ82と、小スライダ82を相対的に挿入方向に進退させるシリンダ83等から構成される。
小スライダ82は、プレート73の水平片73bの下面に固定されている。また、挿入用アクチュエータ77のスライダ77aには、小スライダ82が係合するベース81が固定されている。シリンダ83は、ロッド84が前方に延びるように配置されて、水平片73bの下面に固定されている。ロッド84の先端には、ベース81の端部が連結している。
詳しくは後述するが、端子Tがハウジングに挿入された後に、この機構80により電線Wを把持した電線・端子把持機構30に対して、ある一定の後方への力(電線Wをハウジングから引き抜こうとする力)をかけて、ハウジングに電線Wが完全に挿入(係合)されていることを確認する。この際、引き抜こうとする力が大きすぎると、正常に挿入された端子を無理に引き抜いてしまうような事態も起こりうるので、引き抜こうとする力は、できるだけ小さく、かつ、小さい範囲内で安定していることが好ましい。このため、引き抜こうとする力を与えるシリンダ83は、前述のように低摩擦シリンダとし、引き抜こうとする力を任意に安定して設定する必要がある。
搬送用リニアアクチュエータ91も、モータで回転するボールネジと、同ネジに係合するスライダと、主スライダを直線上に案内するガイドとから構成される。挿入用リニアアクチュエータ77の下面にはプレート78が固定されており、同プレート78が搬送用リニアアクチュエータ91のスライダに固定されている。
搬送用アクチュエータ91は、挿入用リニアアクチュエータ77を、つまり、電線・端子保持手段20を、電線把持位置P1(端子角度調整手段)から、図1の左方向に向かって、電線挿入位置P2(ハウジング保持手段)まで搬送する。
ハウジング保持手段180は、図1に示すように、端子角度調整手段10の側方(端子角度調整手段10に端子圧着電線が搬送される方向と逆の方向)に配置され、ハウジング供給手段100は、ハウジング保持手段180の、端子角度調整手段10の反対側に配置されている。
ハウジング供給手段100は、図9に示すように、多数のハウジングが収容されるトレイ110と、トレイ110に連続する直進型のパーツフィーダ120と、パーツフィーダ120からハウジングが供給されたことを確認した後で、ハウジングをハウジング保持手段に搬送する送り機構130と、を有する。
ハウジング送り機構130では、ハウジングHが確実に供給されていることを確認した後、ハウジングHをハウジング保持手段180に供給する。ハウジング送り機構130は、ハウジングHが前記の姿勢(後ろ向き姿勢)のままで搬送される通路が形成された送り台131と、ハウジングを通路に沿って送り出す2本のロッド151、153を有する。
まず、図11(A)に示すように、縦ロッド151は縦通路146内で待機位置に待機し、横ロッド153も側壁132の外の待機位置に待機している。この状態で、パーツフィーダ120から側壁132の切り欠き132aを通ってハウジングH(図のハッチングで示す)が送り台131に送られると、ハウジングHは縦通路146内の縦ロッド151の溝151a内に収容される。次に、図11(B)に示すように、縦ロッド151が伸長位置まで伸長して、ハウジングHが縦通路146の先端まで搬送される。その後、図12(A)に示すように、横ロッド153が横通路147内に伸長する。これにより、縦ロッド151の溝151a内のハウジングHは、側面が横ロッド153で押されて、後向き姿勢のまま横通路147内を進み、最終的に、図12(B)に示すように、横通路147からハウジング保持手段180に送られる。
ブロック135は、図13に示すように平たい直方体状であり、パーツフィーダ側の側面には、外方に突き出た段部136が形成されている。段部136の高さは、ブロック135の高さの半分程度である。この段部136の、外側の面の、送り台131の外壁132の切り欠き132aに面する位置には、小径の貫通孔137が開けられている。一方、ブロック135の下面には、下面からえぐられた溝138がブロック135を横切るように形成されている。小径貫通孔137は、この溝138に連通している。ブロック135が送り台131の上面133に固定された状態において、溝138と送り台131の上面133との間には、トンネル状の通路が形成される。溝138の末端は、送り台131に開けられた貫通孔141に連通している。この貫通孔141には、負圧発生器160(例えば真空エジェクタ)から延びるパイプ161が接続されている。負圧発生器160が作動すると、パイプ161を介して、送り台131の貫通孔141、トンネル状通路(溝138)、及び、小径貫通孔137内が負圧となる。この際、小径貫通孔137の外側にハウジングHが存在していれば、ハウジングHで小径貫通孔137の出口が塞がれ、これらの貫通孔内は負圧が保たれる。一方、ハウジングが存在していなければ、小径貫通孔137の出口は解放されたままであり、貫通孔内は大気圧のままである。
この検知方法においては、ハウジングHが小径貫通孔137の出口を塞ぐように段部136の外面に接触している必要があり、両者のスキマが大きすぎると負圧が保たれないので、より正確にハウジングHの存在を検知できる。
ハウジング保持手段180は、ハウジングHを上下方向から挟む一対のガイド部材181、182と、ガイド部材181、182を互いに接近する方向及び離間する方向に移動させるアクチュエータ185と、アクチュエータ185を端子挿入方向の回りに回転させるポジショナー187とを有する。ハウジング保持手段180の下方には、製造されたワイヤーハーネスを搬出するコンベア(図示されず)が配置されている。
まず、ハウジングHの供給から説明する。
図10(A)に示すトレイ110に収容されているハウジングHは、作業者の手作業により、トレイ110のガイド111に合わせて装着される。この際、前述のように、ハウジングHは前面が、挿入方向における後向きの姿勢でガイド111に装着される。言い換えれば、この姿勢以外の姿勢ではガイド111に装着できないので、特に神経を使わなくとも、ハウ ジングHを所定の姿勢で並べることができる。そして、ガイド111に沿って並んだハウジング連をパーツフィーダ120に向かって押すと、ハウジングHはトレイ110からパーツフィーダ120に移行される。
図示せぬ搬送装置(図17の符号370)により、電線Wが端子角度調整手段10に搬送される。電線Wは、圧着された端子Tが後方向を向き、かつ、一般には、圧着面が上向きの姿勢で搬送される。端子角度調整手段10では、図4に示すように、圧着端子側の端部の電線Wが両爪部材11、12間に把持される。この例では、端子Tはこのままの姿勢でハウジングのキャビティに挿入されるので、端子角度調整手段10で端子角度を調整する必要はない。ただし、製造されるワイヤーハーネスの種類によって、圧着面をキャビティに対して90°、180°あるいは270°傾けて挿入する場合は、端子角度調整手段10で、所望の角度だけ電線を回転させる。
挿入位置P2では、図15(A)に示すように、電線・端子把持機構30の電線爪61及び端子爪31で把持されている電線の端子Tと、ハウジングHのキャビティ位置とが位置決めされる。そして、挿入用アクチュエータ77が駆動されて、電線・端子把持機構30が進退方向において前進し、図15(B)に示すように、まず、端子Tの前端部がハウジングHのキャビティに挿入される。次に、図15(C)に示すように、電線・端子把持機構30の端子爪31が開き、端子爪31のみが上昇する。この状態では、電線Wが電線爪61のみに把持されている。そして、挿入用アクチュエータ77がさらに駆動されて、図14(D)に示すように、電線・端子把持機構30が進退方向においてさらに前進し、これにより、端子Tの全体がハウジングHのキャビティに挿入される。端子爪31も、開いて上昇した状態のまま前進する。これにより、端子TはハウジングHのキャビティに挿入されて、キャビティに係合することになる。
まず、係合確認手段80のシリンダ83のロッド84が伸長して、小ガイド82に後方への力を加える。小ガイド82が固定されている、挿入用リニアアクチュエータ77のスライダは、ボールネジに対して移動不能であるため、逆にシリンダ83に前方への力がかかる。つまり、シリンダ83が固定されているプレート73、すなわち、同プレート73に固定されている電線・端子把持機構30に後方への力がかかり、図15(E)に示すように、電線爪61が後方へ移動しようとして、ハウジングHに係合した端子Tを引き抜こうとする。引抜力は、正常な係合状態において、端子がハウジングから引き抜かれる力以下に設定されている。端子とキャビティとの係合が十分であれば、このような力がかかっても、プレート73は移動しない。しかし、この係合が不十分の場合は、端子がキャビティから外れてプレート73が前方に移動してしまう。すると、プレート73に取り付けられているセンサ86の本体部86aが初期状態から変位し、変位が所定の間隔以上(例えば0.1mm以上)となると音声や表示装置で警報が発せられる。本発明では、前述のような接触式のセンサ86を使用したので、微細な変位を検出することができる。
ワイヤーハーネス製造装置300は、電線束から電線を送給するとともにクランプする電線送給装置310と、電線の切断及び被覆を皮むきするカット・ストリップ装置320と、切断された電線(切断電線)の基端側(挿入方向における前側)の端部をクランプするテールクランプ装置330と、電線送給装置310にクランプされている電線(残留電線)の先端側(挿入方向における後側)の端部を半田付けする半田槽340と、テールクランプ装置330にクランプされている切断電線の基端側端部に端子を圧着する端子圧着装置350と、両端が加工された電線の払い出し装置360と、電線の基端側端部に圧着された端子をハウジングに挿入する端子挿入装置1と、払い出し装置360から端子挿入装置1へ電線を搬送する搬送装置370と、を備える。
図17の上下方向が電線軸方向を示し、電線をハウジングに挿入する際の挿入方向を示す。挿入方向において、図の上方向が前進方向(前方向)、下方向が後退方向(後方向)を示す。
電線送給装置、クランプ装置、端子圧着装置、半田槽などは、通常のワイヤーハーネス製造装置に使用されているものを使用できるので、各装置の詳細な説明を省略する。
まず、電線送給装置310から所定の長さだけ電線がテールクランプ装置に向って送り込まれて、同装置でクランプされる。ここで、この電線の先端に、前の工程において半田付けされている。カット・ストリップ装置320で、電線が切断される。電線送給装置310に残った電線(残留電線)は電線送給装置310にクランプされ、切断された電線(切断電線)はテールクランプ装置330にクランプされる。
C キャビティ W 電線(端子圧着電線)
T 端子
1 端子挿入装置 10 端子角度調整手段
20 端子把持・挿入手段
30 電線・端子把持機構
31 端子爪 32 固定爪部材
33 可動爪部材 41 中間ベース
47 主ベース 61 電線爪
71 昇降用リニアアクチュエータ 77 挿入用リニアアクチュエータ
80 係合確認機構 86 変位センサ
91 搬送用リニアアクチュエータ
100 ハウジング供給手段 110 トレイ
111 ガイド 120 パーツフィーダ
130 ハウジング送り機構 131 送り台
135 ブロック 137 小径貫通孔
140 ハウジング検知手段 151、153 ロッド
160 負圧発生器 162 圧力センサ
180 ハウジング保持手段 181、182 ガイド部材
191 送出ヘッド
300 ワイヤーハーネス製造装置 310 電線供給装置
320 カット・ストリップ装置 330 テールクランプ装置
340 半田槽 350 端子圧着装置
360 払い出し装置 370 搬送装置
Claims (6)
- 電線の端部に圧着された端子を、コネクタハウジングのキャビティに挿入する装置であって、
前記端子を把持する端子把持手段と、
前記ハウジングの保持手段と、
前記端子を前記キャビティに位置決めして挿入する手段と、
前記端子の挿入後に、該端子に反挿入方向への力を加えて該端子と前記ハウジングとの間の変位を検出することにより、該端子とハウジングとの係合の良否を判定する手段と、を具備し、
前記判定手段の、端子を引き抜く力を与えるアクチュエータとして、端子挿入機構と独立した低摺動抵抗アクチュエータを有することを特徴とする端子挿入装置。 - 電線の端部に圧着された端子を、コネクタハウジングのキャビティに挿入する装置であって、
前記端子を把持する端子把持手段と、
前記ハウジングの保持手段と、
前記端子を前記キャビティに位置決めして挿入する手段と、
前記端子の挿入後に、該端子に反挿入方向への力を加えて該端子と前記ハウジングとの間の変位を検出することにより、該端子とハウジングとの係合の良否を判定する手段と、を具備し、
前記判定手段の、端子とハウジングとの間の変位を検出する手段が、精度が3μm程度、分解能が1μm程度以下の性能を有する接触式の変位センサであることを特徴とする端子挿入装置。 - 前記判定手段の、端子とハウジングとの間の変位を検出する手段が、精度が3μm程度、分解能が1μm程度以下の性能を有する接触式の変位センサであることを特徴とする請求項1に記載の端子挿入装置。
- 電線を送給する電線送給装置と、
送給された電線を任意の長さに切断する電線切断装置と、
該電線の両端部の被覆を皮むきする皮むき装置と、
皮むきされた前記電線の一方の端部に端子を圧着する端子圧着装置と、
皮むきされた前記電線のもう一方の端部に端処理を施す端処理装置と、
前記電線端部に圧着された端子をハウジングに挿入する請求項1〜3いずれか1項に記載の端子挿入装置と、
を、備えることを特徴とするワイヤーハーネス製造装置。 - 請求項1〜3いずれか1項に記載の端子挿入装置用いて、電線の端部に圧着された端子を、コネクタハウジングのキャビティに挿入する方法であって、
前記端子を端子把持手段で把持し、
前記ハウジングを保持手段で保持し、
前記端子を前記キャビティに位置決めして挿入し、
前記端子の挿入後に、該端子に反挿入方向への力を加えて該端子と前記ハウジングとの間の変位を検出することにより、該端子とハウジングとの係合の良否を判定することを特徴とする端子挿入方法。 - 電線を送給し、
送給された電線を任意の長さに切断し、
該電線の両端部の被覆を皮むきし、
皮むきされた前記電線の一方の端部に端子を圧着し、
皮むきされた前記電線のもう一方の端部に端処理を施し、
請求項5記載の端子挿入方法により、前記電線端部に圧着された端子をハウジングに挿入することを特徴とするワイヤーハーネス製造方法。
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