JPS62139213A - 自動布線装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、布線ボード上に線材を布線する自動布線装
置に関するもので、特ＫＸ−Ｙテーブルや産業用ロボッ
トの可動部分に取付けた布線バンドによってボード上に
東線を形成する自動布線装置に係るものである。

〔従来の技術〕

自動車および電気製品の内部電気配線用東線（ワイヤハ
ーネス）の製作作業は柔軟な線材を用いて人手による作
業が一般的で自動化に極めて遅れている。上記の作業は
布線ボード上の布線経路に沿って始点、終点および曲げ
部等の数個所にビンや釘等の治具を立て、線材の一端に
巻付ける方法にエリ始点ピンに固定しておき線材に張力
を加えなから治具の位置に沿ってパターンを形成してい
くものである。ところで従来の布線機は布線ボード上を
自由に走行できるＸ−Ｙ駆動機構に布線リールを設け、
予め布線経路全長の線材をリールに巻取って保持してお
く。そして布線時は布線パターンに沿ってＸ−Ｙ駆動機
構を移動すると同時に布線リールを線材をほどく方向に
回転させ、順次線材を送出していく方法が一般的に行な
われている０ 〔発明が解決しょうとする問題点〕 従来の布線機は以上のように構成されており、線材の送
出し速度と布線リールの移動速度が一致しないため、布
線時に線材に対する引張り作用や緩みが生じて布線パタ
ーンに沿って線材を真っすぐに張れなかった。また、布
線リールの動作経路は治具を回避する動作が必要であり
、これに伴なって線材は僅かながら布線パターンの総全
長より長くしなければならないため線材の無駄が生じる
。

さらに布線機に対する最適な制御データの作成において
は治具の位置に対する回避経路の細かいティーチングや
、これに合った線材長の計測がいる几め繁雑さと時間を
要して布線作業の能率を阻害する等の問題点があった０ この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、線材を布パターンに沿って緩むことなく張る
ことができると共に、線材の無駄もなく、かつティーチ
ング作業が簡略化できる上、線材長の計測を不要にした
自動布線装置を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る自動布線装置は、線材に適度の張りをも
たせる張力発生手段と、張力の大きさを検出する検出手
段と線材の送出し手段と、本体内に一時的に線材を巻取
る巻取り手段および線材に一定張力をもたせる制御手段
とよりなる。

〔作用〕

この発明における自動布線装置に、線材を一定張力で引
出され、布線ハンドが治具に対する回避動をしたことに
よって余分に引出された線材を一時的に布線ハンド内に
巻取り、線材の緩みを無くすようにしたものである。

〔実施例〕

以下この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は布線装置を産業用ロボットの手首に取付けた斜
視図であり、図において、（１）は布線装置（布線ハン
ドＬ（２）は東線ボード、（３）はボード（２）上に取
付けられ、始点および終点で線材を固定するロックビン
、（４）に布線経路に沿ってボード（２）に打込まれた
ピン、（６）は布線装置（１）工り引出された布線パタ
ーンに矯正された線材、（６）は布線パターンを形成す
るためにビン（４）を回避しながら布線装置が線材吐出
部分先端を移動させる移動経路、（γ）は線材吐出部分
の線材をガイドするためのローラ（ｓ）　、　（９１、
（至）を取付けるブロック、（９）は線材（６）を切断
するためのニッパである。

第２図は布線ハンド（１）の内部構造の斜視図で、（至
）は上記ニッパ（９）を線材（６）の切断位置へ上下す
るシリンダ、θ（至）は線材の引出し方向に対するブロ
ック（γ）の矢印Ｃの分力を検出するためにブロック（
ア）に取付けれ歪センサであり、センサαＢ）の出力信
号は吐出先端の基準方向矢印ＤＫ対する線材の引出し方
向矢印Ｂとの偏角Ｅの大きさに応じて得られ、引出し方
向が基準方向に一致すると零になる。に）。

■）ハブロック（γ）およびシリンダ（１（３）を布線
ハンド（１）に取付けるための金具である。これらが線
材（６）の引出し方向を検出する検出手段と線材を引出
し先端で切断する布線ハンドの線材吐出部分を構成する
。第１図において、に）は布線ハンド（１）を取付ける
ロボットの手首、＠′）ハこの手首に）Ｋ対して回転自
在に取付けられた回転板であり、一端は取付金具（至）
によって布線ハンドの外枠に固定する。（至）は回転板
（ロ）に軸通した大歯車である。（イ）は手首（至）に
取付けた支持板で、この支持板（財）に位置検出器（２
１）を設けたモータ（２）を取付け、モータ（財）の軸
（転））Ｋ小歯車−を備え、この歯車−が上記大歯車（
至）と噛合っている。これに工りモータ□□□を駆動す
ると回転板αηが回転し布線ハンドが手首０６）を中心
として任意の方向へ回転する回転駆動部となる。

次に線材の引出し方向の検出手段にぶって回転駆動部の
モーター）を駆動し布線ハンドを回転させて線材の吐出
先端を線材引出し方向へ追従して回転修正させる制御手
段について説明する。第６図は制御手段のブロック図で
あって、−ニ歪みセンサ０匂でブリッジ回路を構成し偏
角Ｅの正負判別および絶対値に比例した直流電圧を出力
する検出回路、机は検出回路のブリッジに基準直流電圧
を印加する基準電圧発生回路、１１１２１ｔｒｉ検出回
路−より出力される検出電圧によって正方向パルス列−
と負方向パルス列−を選択的に出力できるパルス列発生
回路である。なお、第４図は偏角と出力電圧の関係を示
す。

パルス列の周波数は検出電圧の絶対値に比例し、正負に
対応してパルス列出力を選択する。検出電圧が零の場合
はパルス列を発生しない。モータ（４）の回転位置はパ
ルス列１３１．（６４］の指令で変えることができる。

パルス列発生回路以降の制御構成は位置決め制御装置等
に広く使用されて込る位置サーボ系を構成している。位
置サーボ系は位置制御回路−）、速度制御回路−）、電
流増幅器−、駆動モータ位置検出器体１）を−巡する負
帰還ループを形成する。また位置検出器叫）のパルス列
の周波数に比例した電圧を発生する電圧変換回路例を通
じ、速度制御回路−にモータ（財）の回転速度に比例し
た電圧を与え、速度ループ系を構成している。

上Ｐ制御により偏角は以下の関係式で修正される〇 Δθ＝Δθ。−ｆｖｄｔ　　　　　　　　・　・・（１
）■＝にΔθ　　　　　　　　　　　・・・（２）ただ
し、Δθ。：初期偏角 Δθ　：偏角 Ｖ　：修正角速度 Ｋ　：角速度への変換定数 ｔ　：時間 （１）式と（２）式の関係から偏角Δθは次式の関係で
変化する。

Δθ＝Δθ　ｅ−ｋｔ ｏ　　　　　　　　　　ＩＩ・・（３）上記のように偏
角の大きさは指数関数的に減少し、線材の吐出先端が線
材の軸心方向へと回転し常に線材の引出し方向が基準方
向と一致するように修正される。

次に第２図において線材の送り手段と張力検出手段の構
成について説明する０繊材は図示されていな込供給部か
らノズルに）に挿入され布線ハンド（１）に送られる。

ノズル（財）から出てきた線材はローラ■、＠にガイド
され張りレバー（財））に支持されたローラ（２））Ｋ
掛けられ、巻きローラー）に数回巻かれノズル−に挿入
される。張りレバー□□□）はばね幅）で矢印Ｆ方向に
引張られローラに）、（ロ）と巻きローラーとの間の線
材緩みをなくす作用をする。そしてノズル−から出てき
た線材はばね但ａ）に引張られる押付はレバー−に支持
されたローラに）と送りローラー）の間に挾まれる。線
材の送りは速度検出器−付きのモータ■の回転によって
軸−を通して送りローラ（財））を回す。また、モータ
■の回転は送りローラーと同じ軸■に付けられたプーリ
閣と軸帆）に付けられたブーＩＪ　ｆ４Ｕとに掛けられ
たベルト−を通じ、軸回転方向としてモーターと同一方
向で軸瀕）に伝達される。軸出）と巻きローラー）の回
転軸＠４）ハクラッチ（３）を通じて連結されている。

クラッチに）が結合されると巻きローラーはモータ■と
同一方向に回転する。クラッチに）は布線時の一時的な
線材緩みを布線ハンド（１）内に吸収するために送りロ
ーラ■が巻戻しの回転矢印Ｇが生じたときに結合する。

なお、プーリ閣とプーリーのプーリ径比は−１−一 ゛　　　　　　巻きローラＱ３６）の送り速度が同じに
なるように巻きローラーの径比と同じにしている。かく
して送りローラ（３５）　、（３４）から出た線材は張
力検出器−に付けられたローラ（転）に掛けられブロッ
ク（７）に付けられｆｃローラα＠を通して線材吐出先
端のローラ（３）　、　（９）を通じ引出される。上記
張力検出器のローラＶ）は送りローラーとローラ叫の中
間位置に配置され、張力と張力検出器（３）への押付は
力が一致するように線材の張り角を１２０度にする。

第５図は張力検出器−の断面図である。張力検出器のロ
ーラーηは取付金具１３）Ｋ付けられ押し棒−に支持さ
れる。押し棒１４））Ｉ−を検出器の本体Ｈに挿入され
たばね１５１）を圧縮し、その圧縮力が押し板輪を通じ
て圧力センサ■で検出される。圧力センサーに固定板−
に固定される。一定の張力で線材が引出されているとき
、ローラ（ロ）における張力Ｔ□とＴ。

の合力が矢印Ｓの方向に発生し、ばねφ１）を圧縮させ
、合力とばねφｌ）の反力がつり合った圧縮位置で線材
が送られる。上記したようにその時の張り角を１２０度
とすると合力は張力に等しくなる。今、矢印Ｗ方向から
の引出し速度が送りローラ（８６）の送り速度より速く
なったとすると張力が上記の均衡状態よりも大きくなり
、ばねφ１）の圧縮が増加し圧力センサーの検出電圧は
大きくなる。逆に引出した線材の量が長くなり線材吐出
先端で線材の緩み（引出し速度が零になる）が生じたと
するとばね四）の反力によって押し棒−が押上げられ圧
力センサーの検出電圧は小さくなる。

次に上記した送り手段と張力検出手段で定張力による線
材の結線を実現するための制御について説明する。原理
的には送りローラ■の送り速度と引出し速度の速度差に
よって発生する張力変化をばね１５１１の圧縮量の変化
としてとらえ、圧力センサーによって電気信号として取
出し目標張力での均衡状態を維持するように送りローラ
ーに連結されたモーターの回転速度の加減および回転方
向を切換えて線材の引出し速度に追従しながらの定張力
制御および緩みに対する巻戻し制御を行なうことである
。

第６図は線材送りの制御ブロック図で、ｍｈ張力検出器
の本体に組込まれた圧力センサ、−は送りローラーを回
転させるモータ、韓）ハモータ■に取付けられた速度検
出器、ｐｏ）ｈ圧力センサ（転）に入力する基準電圧の
発生回路、匁）ハ圧力センサーの検出電圧に対してオフ
セット補償を行なう信号増幅器である。この信号増幅器
（７１）の出力電圧υ２１ハ第７図に示すように張力に
比例した関係を示す。出力電圧（２）は誤差増幅回路−
）に入力する。一方、指令電圧発生回路（２）より目標
張力に相当する基準電圧（至）を入力する。誤差増幅回
路は出力電圧（財）と基準電圧（至）との大きさを比較
しそのときの眼差量に応じた速度指令電圧ケ句を出力す
る。この速度指令電圧ケ６）ハ基準電圧（至）に対して
信号増幅器υｌ）の出力電圧−が小さいときは線材を巻
戻す方向、第２図の矢印Ｇ方向へ回転する指令電圧を出
力され、逆に大きいときは線材を送り出す方向、矢印Ｇ
の方向へ回転するように出力される。次に速度指令電圧
ケ６）ハ速度制御回路（２）と正逆判別回路−に入力さ
れる。上記速度制御回路（２）は電流増幅器υ９）、モ
ータ■、速度検出器−を−巡した帰還回路で速度ループ
の制御系を構成し、速度指令電圧ケ６）に応じたモータ
の回転速度の制御を行なう。上記圧５、逆判別回路（ロ
）は速度指令電圧υ６）が巻戻し方向指令であるかを判
別し、そうであればドライブ回路−を通じてクラッチ（
３））を結合状態にしてモーターの回転を巻きローラー
）Ｋ伝達し送りローラＱ３６）より戻される線材を巻取
る。このように線材の送出す方向には引出し速度に追従
しながら定張力での給線を行ない、逆に緩みが生じたと
きは巻戻しを行なって常に引出された線材に適度の張り
をもたせることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、布線ハンドに線
材の引出し方向を常に検出し、線材吐出先端を回転修正
させる機能と、定張力の線材送り機能を付加することに
より、布線ハンドをＸ−Ｙテーブルや産業用ロボットに
取付けて布線経路を−１３＝ 概略的に移動することで任意形状の曲げを有する布線パ
ターンが形成できる。また、自動布線を行なうにあたっ
て線材長の計測が不要となり、さらにロボット経路の現
物合せのようなティーチング作業が簡略化でき、制御デ
ータの作成が容易となる。特にこの発明の自動布線装置
は自動車や制御盤の内部に用いられる長尺布線に適用し
て大きな効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による布線装置の斜視図、
第２図は布線ハンドの内部を示す斜視図、第３図は回転
修正の制御手段のブロック図、第４図は線材の引出し方
向の偏角と検出信号の出力電圧の関係図、第５図は張力
検出器の断面図、第６図は線材給線の制御ブロック図、
第７図は信号増幅器の出力電圧と線材張力の関係図であ
る。 （１）會・布線ハンド　　（２）・・東線ボード（６）
・・線材　　　　　　α６）・・ロボットの手首叫）・
・位置検出器　　（財）・・モータ（８０）・φ巻きロ
ーラ　　９３６）・・送りローラ−・・速度検出器　　
に）・−クラッチ（３）・争張力検出器　　（５０）・
・本体−〇・圧力センサ　　−参〇検出回路 １６刀・・基準電圧発生回路 一〇拳パルス列発生回路 −）・・位置制御回路　−）ψ・速度制御回路筒）・・
信号増幅器　　俤）φ・誤差増幅器（２）・會指令電圧
発生回路 中）・・基準電圧　　　に）・・速度指令電圧（２）・
・速度制御回路　醜・・正逆判別回路■・・ドライブ回
路 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）引出し線材に適度の張りをもたせる張力発生手段
   と、張力の大きさを検出する検出手段と、引出される線
   材を送出す送出し手段と、本体内に一時的に線材を巻取
   る線材巻取り手段および上記張力の検出手段の信号によ
   つて線材に一定張力をもたせる制御手段を備え、引出さ
   れる線材の張力を目標通りに保ちながら布線することを
   特徴とする自動布線装置。
2. （２）布線装置を作業平面で回転可能に支え、線材の軸
   心方向を検出する検出手段と、検出手段の信号によつて
   線材の吐出方向を回転修正する制御手段を備え、線材を
   任意の方向に布線することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の自動布線装置。
3. （３）布線装置の移動によつて線材を順次引出し所要の
   配線パターンをボード上に形成することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項、または第２項記載の自動布線装置
   。