JP7359811B2 - ワイヤハーネス製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ワイヤハーネス製造装置に関する。
ワイヤハーネスは、一例として、電線を検尺する工程、電線を所定長に切断する工程、切断した電線の端末に端子を圧着する工程、端子付電線をコネクタに挿入する工程、及び複数のコネクタ付き電線を所定位置で結束して製品形状を形成する工程を経て製造される。特許文献1は、製品形状を形成する工程に関する技術を主に開示する。
特開2018-60643号公報
ワイヤハーネス製造工程のうち、電線検尺工程からコネクタ挿入工程までを自動で行う装置はあるが、製品形状を形成する工程については、作業者が、専用の治具板上に複数本の電線を配索し、所定位置で分岐を形成して結束している。このように、人手で、一製品ごとに加工を行うため、一本のワイヤハーネスを製造するサイクルタイムの短縮が困難である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワイヤハーネス製造のサイクルタイムを短縮できるワイヤハーネス製造装置を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係るワイヤハーネス製造装置は、下記を特徴としている。
治具板と、
前記治具板上に並列に設けられた第1レール及び第2レールと、
第1コネクタを保持し、前記第1レールを移動可能な第1保持部、及び第2コネクタを保持し、前記第2レールを移動可能な第2保持部と、
第1リールから引き出された第1電線、及び第2リールから引き出された第2電線を保持する電線保持部と、
前記第1及び第2電線の各一端側を前記第1及び第2コネクタにそれぞれ接続する一端側接続部と、
前記第1保持部の移動により第1所定位置まで引き出された前記第1電線、及び、前記第2保持部の移動により第2所定位置まで引き出された前記第2電線を切断する切断部と、
第3コネクタ及び第4コネクタをそれぞれ保持する第3保持部及び第4保持部と、
切断された前記第1電線及び前記第2電線の他端側を、前記第3コネクタ及び前記第4コネクタにそれぞれ接続する他端側接続部と、
前記第1電線及び前記第2電線を所定位置で結束する結束部と、を備え、
前記結束部は、少なくとも前記第1保持部が前記第1レールに沿って移動することにより、張力が調整された前記第1電線と、前記第2電線とを、前記所定位置で結束する、
ワイヤハーネス製造装置。
本発明に係るワイヤハーネス製造装置によれば、ワイヤハーネス製造のサイクルタイムを短縮できる。
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。
図1は、本発明の実施形態のワイヤハーネス製造装置を示す模式的な平面図である。 図2は、図1のワイヤハーネス製造装置において、コネクタがセットされた一端側保持部が加工位置へ移動した状態を示す図である。 図3は、図1のワイヤハーネス製造装置において、電線の一端側が圧接されたコネクタを保持する一端側保持部が、所定位置へ移動した状態を示す図である。 図4は、図1のワイヤハーネス製造装置において、電線が切断された状態を示す図である。 図5は、図1のワイヤハーネス製造装置において、他端側保持部に保持されたコネクタに、電線の他端側が圧接された状態を示す図である。 図6は、図1のワイヤハーネス製造装置において、ロボットハンドにより複数本の電線が収束された状態を示す図である。 図7は、図1のワイヤハーネス製造装置において、複数本の電線がテープ巻きされた状態を示す図である。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。図1は、本発明の実施形態のワイヤハーネス製造装置を示す模式的な平面図である。このワイヤハーネス製造装置は、電線切断工程、コネクタ圧接工程、ワイヤハーネス製品の形状形成工程、及び検査工程を一括して自動で行う全自動機である。以下、説明の便宜上、図1に示すように、「前」、「後」、「左」及び「右」を定義する。「前後方向」、「左右方向」及び「上下方向」は、互いに直交する。
図1に示すワイヤハーネス製造装置は、複数の電線リールRと、治具板11と、複数のレール13と、複数の一端側保持部15と、プレス機構17と、他端側保持部19と、2台のロボットアームR1,R2と、を備え、不図示の制御装置によって全体の制御がなされる。複数の電線リールRは、第1リール及び第2リールに相当し、複数のレール13は、第1レール及び第2レールに相当し、複数の一端側保持部15は、第1保持部及び第2保持部に相当し、他端側保持部19は、第3保持部及び第4保持部に相当する。プレス機構17は、電線保持部、一端側接続部、切断部、及び他端側接続部に相当する。
複数の電線リールRは、収容場所に複数列に配置される。複数の電線リールRから引き出された複数本の電線は、プレス機構17において、二本のローラで構成されたニップ部を、平行に配列された状態で通過して、電線ノズルから送り出される。
治具板11は、電線リールRの前方側に設けられた長方形状の板である。治具板11には、プレス機構17、複数のレール13、複数の一端側保持部15、他端側保持部19、及びロボットアームR1,R2が配置される。
複数のレール13は、治具板11上において、前後方向に沿って治具板11の前端からプレス機構17が位置する後端に延び、互いに並列に配置される。本実施形態では、6本のレール13が設けられ、各レール13に、一端側保持部15がスライド可能に設けられる。
複数の一端側保持部15は、それぞれ、レール13に対してスライド可能なスライド部と、コネクタC1(第1コネクタ、第2コネクタ)を保持するコネクタ保持部と、を有する。一端側保持部15のコネクタ保持部は、ロボットアームR1によってピックアップされ、上方から載置されたコネクタC1を、例えば一対の把持部によって、保持する。複数の一端側保持部15は、スライド部によって、初期位置であるレール13の前端から、後端まで移動する。また各一端側保持部15は、レール13の後端において電線Wが接続されたコネクタC1を、各所定位置(第1所定位置、第2所定位置)まで搬送する。各所定位置は、各電線Wの電線長に基づく位置であり、この搬送により、電線Wが電線リールRから必要な電線長に相当する分、引き出される。また、各一端側保持部15は、コネクタC1に電線Wが圧接接続されて形成された回路に対して導通検査を行うための検査プローブをそれぞれ有する。
複数の一端側保持部15の少なくとも一部は、複数本の電線Wに分岐が形成され、テープ巻きによって結束される際、対応するレール13に沿って移動することにより、1本又は複数本の電線Wの張力を調整する。
一端側保持部15は、コネクタ保持部が、スライド部に対して、スライド面の法線方向(図1において紙面に垂直な方向)を軸として回転に構成され、張力調整の際、コネクタ保持部を回転させてもよい。コネクタ保持部がスライド部に対して回転して、コネクタの端子挿入口が結束部に正対することで、コネクタに挿入された電線の根元が屈曲することを防止できる。
他端側保持部19は、複数のコネクタC2(第3コネクタ、第4コネクタ)をそれぞれ保持する複数のコネクタ保持部と、治具板11の後方において右側から左側へプレス機構17に向かってコネクタ保持部を移動させるスライダーと、を有する。他端側保持部19は、複数のコネクタ保持部の間隔を変更する可能に構成され、複数のコネクタC2の配置間隔を調整できる。他端側保持部19のコネクタ保持部は、ロボットアームR2によってピックアップされ、上方から載置されたコネクタC2を、例えば吸着によって、保持する。他端側保持部19において、複数のコネクタ保持部が左右方向に沿って一列に並び、複数のコネクタC2が、ロボットアームR2によって、一括してセットされる。他端側保持部19は、コネクタ保持部がプレス機構17に移動された状態で前後方向に移動可能に構成され、左右方向に一列に並んだ複数のコネクタC2を前後方向に移動可能である。
コネクタC1及びコネクタC2は、電線Wを圧接可能な圧接端子と、圧接端子を収容するハウジングとを備える、公知のコネクタである。電線Wの端部がハウジング内に挿入された状態で、ハウジングが押圧されることで、電線WがコネクタC1,C2の圧接端子と電気的に接続される。コネクタC1及びコネクタC2には、それぞれ、少なくとも一本の電線Wが接続される。
プレス機構17は、治具板11の後方に配置される。プレス機構17は、複数のリールRから引き出された複数本の電線Wを並列に保持する電線保持機構と、複数本の電線Wの各一端側を複数のコネクタC1のそれぞれに一括して圧接する圧接機構と、を有する。プレス機構17は、また、それぞれ所定長に引き出された複数本の電線Wを一括して切断する電線切断機構を有する。電線切断機構は、ニップ部の前側に配置され、一例として、複数本の電線Wのそれぞれを切断する複数の切断刃と、切断刃の前側で各電線端をそれぞれ保持する複数の電線端保持部と、を有する。
プレス機構17は、複数本の電線のピッチを、複数のコネクタC1に対応した幅広のピッチと、複数のコネクタC2に対応した幅狭のピッチとで変換するピッチ変換機構を有する。ピッチ変換機構は、複数の電線端保持部を左右方向に移動させることにより、複数本の電線Wのピッチを変換する。
プレス機構17は、複数の櫛歯を有する櫛型治具と、櫛形治具を駆動する機構とを含む電線矯正機構を有する。電線矯正機構は、各櫛歯を複数本の電線Wの間に配置して電線Wに摺動させることで、電線Wの癖を矯正する。
プレス機構17は、それぞれ所定長に切断され、ピッチが幅狭に変換された複数本の電線Wの他端側(切断された端部)を、複数のコネクタC2のそれぞれに一括して圧接する圧接機構を有する。この圧接機構は、電線矯正機構の近傍に設けられ、電線矯正機構によって矯正された電線Wの他端側にコネクタC2を圧接する。
プレス機構17には、コネクタC2に電線Wが圧接接続されて形成された回路に対して導通検査を行うための検査プローブが設けられる。
ロボットアームR1は、複数のコネクタC1を一つずつピックアップする把持機構と、複数本の電線Wを収束するハンドH1と、が先端部に搭載された六軸ロボットである。ロボットアームR1は、制御装置に組み込まれたプログラムに従って、治具板11上の任意位置に先端部を移動可能であり、先端部に搭載された把持機構及びハンドH1を駆動可能である。ロボットアームR1は、把持機構により、例えば治具板11の右側前方に供給された複数のコネクタC1から一のコネクタC1を把持し、治具板11上の一端側保持部15のコネクタ保持部上方に移送し、このコネクタ保持部にコネクタC1を設置する。また、ロボットアームR1は、複数の電線Wに分岐を形成する際、ハンドH1により、治具板11上の所定位置において複数の電線Wを摘む。すなわち、ハンドH1は、複数本の電線Wを、固定されない状態で一束にまとめる。
ロボットアームR2は、一列に並べられた複数のコネクタC2を一括してピックアップする把持機構と、複数本の電線Wをテープ巻きして結束するツールH2と、が先端部に搭載された六軸ロボットである。ロボットアームR2は、制御装置に組み込まれたプログラムに従って、治具板11上の任意位置に先端部を移動可能であり、先端部に搭載された把持機構及びツールH2を駆動可能である。ロボットアームR2は、把持機構により、例えば治具板11の右側前方に一列に並べられた複数のコネクタC2を一括して把持し、治具板11上の他端側保持部19のコネクタ保持部上方に移送し、このコネクタ保持部にコネクタC2を設置する。また、ロボットアームR2は、ツールH2により、治具板11上の所定位置において複数の電線Wにテープを巻きつけて結束することで、分岐を形成する。ロボットアームR2は、ロボットアームR1のハンドH1により収束された状態の複数の電線Wの外周に、ツールH2によりテープを巻きつける。
上記のように構成されたワイヤハーネス製造装置におけるワイヤハーネス製造工程について、図1~図7を参照して説明する。以下の製造工程は、ワイヤハーネス製造装置の制御装置に組み込まれたプログラムに従って、ロボットアームR1,R2、複数の一端側保持部15、他端側保持部19、及びプレス機構17のそれぞれが動作することによって実現される。
(事前準備)
ワイヤハーネス製造装置において、治具板11の右側前方に複数のコネクタC1及び複数のコネクタC2が予め用意されている。また、複数の電線リールRから引き出された複数の電線Wは、プレス機構17の電線保持機構によって、並列に配置された状態で、一端側が保持されている。
(コネクタC1,C2の一括供給)
まず、図1に示すように、ロボットアームR1は、複数のコネクタC1を把持し、複数の一端側保持部15のそれぞれに各コネクタC1を移送し、セットする。また、ロボットアームR2は、複数のコネクタC2を把持し、他端側保持部19に一括して移送し、治具板11の右側後方にセットする。
(電線Wの一端側にコネクタC1を一括圧接)
複数の一端側保持部15のそれぞれは、各レール13をスライドして、各コネクタC1を図2に示す加工位置へ搬送する。この加工位置において、プレス機構17の電線保持機構は、複数の電線Wの一端側をニップして前方へ送り、各電線Wの一端側を各コネクタC1へ挿入する。プレス機構17の圧接機構は、一端側がコネクタC1のハウジングに収容された電線WをコネクタC1に圧接する。
(複数本の電線Wをそれぞれ必要な寸法だけ引き出し、一括検尺)
複数の一端側保持部15は、図3に示すように、各レール13をスライドして、電線Wの一端側が圧接された各コネクタC1を各所定位置に搬送する。各一端側保持部15が各所定位置まで搬送されることで、各電線Wが必要な長さ分、各電線リールRから引き出される。このように、複数本の電線Wが一括して検尺される。
(電線Wの一括切断)
プレス機構17の電線切断機構は、図4に示すように、それぞれ必要な長さに引き出された複数本の電線Wを一括して切断する。切断された複数本の電線Wは、複数の電線端保持部によって他端側が保持される。上述した複数本の電線Wの検尺及び切断は、通常のワイヤハーネス製造における配索工程に相当する。
(電線Wの他端側にコネクタC2を一括圧接)
次に、他端側保持部19のスライダーが、複数のコネクタC2を左側へ搬送し、図5に示すように、加工位置へ配置する。他端側保持部19は、複数のコネクタC2の間隔を調整する。プレス機構17のピッチ変換機構は、複数の電線端保持部を左右方向に移動させて、複数本の電線Wのピッチを、コネクタC1のピッチからコネクタC2のピッチに変換する。ピッチ変換後の複数本の電線Wは、複数のコネクタC2の前方に配置される。プレス機構17は、ピッチ変換された複数本の電線Wの他端側の癖を電線矯正機構によって矯正する。このとき、他端側保持部19が前方へ移動することにより複数のコネクタC2が前方へ移動し、各電線Wの他端側が所定のコネクタC2へ挿入される。その後、プレス機構17の圧接機構は、他端側がコネクタC2のハウジングに収容された電線WをコネクタC2に圧接する。
(導通検査)
電線Wの他端側にコネクタC2が圧接された後、一端側保持部15の検査プローブ及びプレス機構17の検査プローブが、各コネクタC1,C2に挿入され、制御装置が、各電線Wの両端にコネクタC1,C2がそれぞれ圧接接続されて形成された回路の導通検査を行う。制御装置、一端側保持部15の検査プローブ及びプレス機構17の検査プローブは、導通検査部を構成する。導通検査の結果、エラーが発生した場合には、制御装置によって警報音発報等のエラー通知がなされる。検査部がプレス機構17及び一端側保持部15にそれぞれ設けられ、回路形成直後に治具板11上で回路の接続性を確認することで、導通エラー時の対応を即座に行うことができる。
(分岐形成)
導通検査通過後、図6に示すように、ロボットアームR1が、ハンドH1により複数本の電線Wのうち指定された電線Wを所定位置(結束位置)において収束する。この結束位置は、各電線WにおいてコネクタC1が取り付けられた一端側からの各長さに基づいて定められる。電線W収束の際、複数の一端側保持部15の少なくとも一部は、対応するレール13に沿って前後方向に移動することにより、1本又は複数本の電線Wの張力をそれぞれ調整する。
続いて、図7に示すように、収束された電線Wに、ロボットアームR2がツールH2によりテープ巻きをすることで、分岐を形成する。電線Wの張力調整は、一例として、ハンドH1が複数本の電線Wを収束する前に、一端側保持部15が前方に移動して電線Wを緩めに張ることで、電線Wを摘みやすくできる。また、ツールH2がテープ巻きを終えた後に、一端側保持部15が後方に移動して電線Wを緩めることで、電線WとコネクタC1,C2との接続部にかかる負荷を低減できる。このように、必要な箇所に分岐が形成されることで、全てのワイヤハーネス製造工程が完了する。
以上説明したように、本実施形態のワイヤハーネス製造装置によれば、製造工程の順序を通常とは異ならせ、一括検尺、一括切断、一括圧接を組み合わせることで、一本のワイヤハーネスを製造するサイクルタイムを短縮できる。また、本実施形態のワイヤハーネス製造装置によれば、電線W毎に張力が調整されて、例えば電線が緩く張られた状態で電線を結束できるので、迅速にテープ巻きをし分岐を形成することができる。
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。例えば、上記実施形態では、6個のコネクタC1と、4個のコネクタC2とを、10本の電線Wに取り付けてワイヤハーネスを製造したが、コネクタC1,C2の数及び電線Wの本数は任意である。また、上記実施形態では、電線とコネクタとを圧接接続したが、接続方法は圧接に限定されず、例えば、レーザー接続、圧着等により接続してもよい。
<変形例>
製造するワイヤハーネスに、通信線などの特殊加工要件が求められる場合、ワイヤハーネス製造装置は、他の自動加工設備との連携が可能である。例えば、他の設備から電線の両端末にコネクタが取り付けられたサブハーネスを供給し、ワイヤハーネス製造装置が、治具板上の他端側コネクタとサブハーネスのコネクタとを嵌合させ、その後テープ巻き等の処理を行うことができる。
ワイヤハーネス製造装置において、分岐形成後にロボットアームのツールを変更することで、クリップなどの部品を自動で取り付けることができる。この後、導通検査を再度行い、ワイヤハーネスの性能を保証する。各工程で自工程完結が実現されているため、外観検査を不要とすることができる。なお、完成したワイヤハーネスを、ロボットを用いて自動で梱包してもよい。
結束する所定位置(結束位置)は、治具板上の座標としてプログラムされているが、制御装置が図面情報から座標を導いてもよい。
他端側保持部がレール上を移動可能に構成してもよい。この構成により、治具板を小さくできる。よって、ロボットアームの稼働範囲を縮小してタクトタイムを短縮できる。
上記実施形態では隣り合ったレール上に張られた電線同士を結束したが、例えば、把持部に爪を設け、この爪に電線を引っ掛けることで、隣り合わないレールの電線を結束してもよい。
ここで、上述した本発明に係るワイヤハーネス製造装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下[1]~[3]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 治具板(11)と、
前記治具板上に並列に設けられた第1レール及び第2レール(13,13)と、
第1コネクタ(C1)を保持し、前記第1レールを移動可能な第1保持部(一端側保持部15)、及び第2コネクタ(C1)を保持し、前記第2レールを移動可能な第2保持部(一端側保持部15)と、
第1リール(R)から引き出された第1電線(W)、及び第2リール(R)から引き出された第2電線(W)を保持する電線保持部(プレス機構17)と、
前記第1及び第2電線の各一端側を前記第1及び第2コネクタにそれぞれ接続する一端側接続部(プレス機構17)と、
前記第1保持部の移動により第1所定位置まで引き出された前記第1電線、及び、前記第2保持部の移動により第2所定位置まで引き出された前記第2電線を切断する切断部(プレス機構17)と、
第3コネクタ(C2)及び第4コネクタ(C2)を保持する第3保持部及び第4保持部(他端側保持部19)と、
切断された前記第1電線及び前記第2電線の他端側を、前記第3コネクタ及び前記第4コネクタにそれぞれ接続する他端側接続部(プレス機構17)と、
前記第1電線及び前記第2電線を所定位置で結束する結束部(ツールH2)と、を備え、
前記結束部は、少なくとも前記第1保持部が前記第1レールに沿って移動することにより、張力が調整された前記第1電線と、前記第2電線とを、前記所定位置で結束する、
ワイヤハーネス製造装置。
上記[1]の構成のワイヤハーネス製造装置によれば、電線の検尺、切断、コネクタへの接続、だけでなく、電線の結束を自動で行うことにより、人手による分岐形成及び結束といった加工を不要として、一本のワイヤハーネスを製造するサイクルタイムを短縮できる。また、本実施形態のワイヤハーネス製造装置によれば、電線W毎に張力が調整されて、例えば電線が緩く張られた状態で電線を結束できるので、迅速にテープ巻きをし分岐を形成することができる。
[2] 前記第1所定位置は前記第1電線の電線長に基づく位置であり、
前記第2所定位置は前記第2電線の電線長に基づく位置であり、
前記結束部は、前記第1電線の前記一端側からの長さ及び前記第2電線の前記一端側からの長さに基づいて定められた前記所定位置で、前記第1電線と前記第2電線とを結束する、
請求項1に記載のワイヤハーネス製造装置。
上記[2]の構成のワイヤハーネス製造装置によれば、各電線の一端側からの長さに基づいて定められた所定位置で、電線を結束できる。
[3] 前記第1コネクタ及び前記第3コネクタが接続された前記第1電線と、前記第2コネクタ及び前記第4コネクタが接続された前記第2電線とに対する導通検査を行う導通検査部をさらに備える、
上記[1]又は[2]に記載のワイヤハーネス製造装置。
上記[3]の構成のワイヤハーネス製造装置によれば、ワイヤハーネスの製造工程中に導通検査工程を組み込むことができるため、製品完成後に別途検査工程を設ける必要がない。
11 治具板
13 レール(第1レール、第2レール)
15 一端側保持部
17 プレス機構
19 他端側保持部
C1 コネクタ(第1コネクタ、第2コネクタ)
C2 コネクタ(第3コネクタ、第4コネクタ)
H1 ハンド
H2 ツール
R 電線リール(第1リール、第2リール)
R1,R2 ロボットアーム
W 電線(第1電線、第2電線)

Claims (2)

  1. 治具板と、
    前記治具板上に並列に設けられた第1レール及び第2レールと、
    第1コネクタを保持し、前記第1レールを移動可能な第1保持部、及び第2コネクタを保持し、前記第2レールを移動可能な第2保持部と、
    第1リールから引き出された第1電線、及び第2リールから引き出された第2電線を保持する電線保持部と、
    前記第1及び第2電線の各一端側を前記第1及び第2コネクタにそれぞれ接続する一端側接続部と、
    前記第1保持部の移動により第1所定位置まで引き出された前記第1電線、及び、前記第2保持部の移動により第2所定位置まで引き出された前記第2電線を切断する切断部と、
    第3コネクタ及び第4コネクタをそれぞれ保持する第3保持部及び第4保持部と、
    切断された前記第1電線及び前記第2電線の他端側を、前記第3コネクタ及び前記第4コネクタにそれぞれ接続する他端側接続部と、
    前記第1電線及び前記第2電線を所定位置で結束する結束部と、を備え、
    前記結束部は、少なくとも前記第1保持部が前記第1レールに沿って移動することにより、張力が調整された前記第1電線と、前記第2電線とを、前記所定位置で結束する、
    ワイヤハーネス製造装置。
  2. 前記第1所定位置は前記第1電線の電線長に基づく位置であり、
    前記第2所定位置は前記第2電線の電線長に基づく位置であり、
    前記結束部は、前記第1電線の前記一端側からの長さ及び前記第2電線の前記一端側からの長さに基づいて定められた前記所定位置で、前記第1電線と前記第2電線とを結束する、
    請求項1に記載のワイヤハーネス製造装置。
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