電気制御盤の自動配線方法
【課題】両端端末未処理済みの電線をロボットの作動領域に供給することによって、電気制御盤の自動配線を実現することができる電気制御盤の自動配線方法を提供する。
【解決手段】電動ドライバと電線クランプとを有する第１ロボット１０と、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有する第２のロボット２０の共通の作動領域内にシャーシ板３１をセットし、第１、第２のロボット１０、２０を駆動制御することにより、シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…の端子間に所定の電線を自動的に接続して配線する。
【解決手段】電動ドライバと電線クランプとを有する第１ロボット１０と、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有する第２のロボット２０の共通の作動領域内にシャーシ板３１をセットし、第１、第２のロボット１０、２０を駆動制御することにより、シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…の端子間に所定の電線を自動的に接続して配線する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気制御盤用の電装部品の端子間を自動配線することができる電気制御盤の自動配線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気制御盤に組み込む電装部品は、配線用のダクトとともにシャーシ板に組み付け、ダクトを通して各電装部品の端子間に配線を施して必要な電気回路を作り、所定の機能動作を実現するのが普通である。
【０００３】
このような電気配線作業は、従来専ら手作業によって実施されている。すなわち、電装部品は、多種多様であって、その端子間の配線は、電線の両端の圧着端子を介して各端子にねじ止めし、電線の途中経路をダクトに収納するのが普通であり、これらの一連の作業を自動化することは、技術的に必ずしも容易ではない。なお、電気制御盤の電気配線用の電線の両端に圧着端子などを取り付けて自動的に端末処理する技術は、出願人により先きに提案されている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４０２３３号公報
【特許文献２】特開平９−２８２９５７号公報
【特許文献３】特開２００３−３１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来技術によるときは、電気制御盤の電気配線用の電線の両端端末処理を自動的に実行することができるものの、その電線により電気制御盤の自動配線を実現することは、全く未開発である。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の実情に鑑み、両端端末処理済みの電線を第１、第２のロボットの作動領域に供給することによって、電気制御盤用の自動配線を実現することができる電気制御盤の自動配線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、電気制御盤に収納するシャーシ板に電装部品と配線用のダクトとを取り付け、電動ドライバと電線クランプとを有する第１のロボットと、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有する第２のロボットとの共通の作動領域内にシャーシ板をセットし、電線の始端を第２のロボットにより把持して搬送し、始端の接続先に対応するダクト穴に始端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより始端を接続先の電装部品の端子に接続し、第２のロボットにより電線をダクト内の配線経路に沿って引き回し、終端の接続先に対応するダクト穴に終端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより終端を接続先の電装部品の端子に接続し、以下同様の手順を繰り返して必要な電線を自動配線することをその要旨とする。
【０００８】
なお、第１、第２のロボットの作動領域内にシャーシ板をセットすると、カメラによる撮像画像に基づき、各電装部品の端子のねじ位置を特定することができ、各電装部品の端子のねじ位置を特定すると、カメラによる撮像画像に基づき、各電線の始端、終端の接続先に対応するダクト穴を特定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
かかる発明の構成によるときは、第１、第２のロボットを適切に駆動制御することにより、電装部品と配線用のダクトとを取り付けたシャーシ板上の所定の電装部品の端子間に電線を順次接続して自動配線して行くことができる。なお、第１のロボットは、電動ドライバと電線クランプとを有し、両端端末処理済みの電線の始端または終端を把持し、始端または終端の圧着端子を所定の電装部品の所定の端子に導入してねじ止めして接続する一方、第２のロボットは、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有し、電線の始端を把持して始端の接続先の近傍のダクト内にまで搬送し、始端の接続後、電線を送り出しながらダクト内を配線経路に沿って移動することにより、電線をダクト内に収納しながら終端の接続先の近傍のダクト内にまで終端を搬送し、始端または終端をダクト穴に挿通してダクト内から外部に送り出す。
【００１０】
ただし、第１、第２のロボットは、それぞれ三次元の多軸のロボットアームの先端に電動ドライバと電線クランプとを装着し、ローラユニットを装着するものとする。また、各電装部品の種類、部品番号、シャーシ板上の取付位置、各端子位置、ねじ種類などのデータは、各電線の電線符号、始端、終端の各接続先、ダクト内の配線経路などのデータとともに、あらかじめデータベース化して各ロボットの駆動制御に反映させるものとする。
【００１１】
シャーシ板上の各電装部品の端子のねじ位置を特定することにより、第１のロボットは、電線の始端または終端の圧着端子を正しく接続先の電装部品の端子に導入し、端子のねじを正確に回転駆動して始端または終端をねじ止めして電線を接続することができる。なお、シャーシ板上の電装部品の取付位置は、数１０mm程度の誤差を含むのが普通であるから、カメラによる撮像画像を適切に画像処理することにより、各端子のねじ位置を目標精度０．１mm程度に特定する。ただし、撮像用のカメラは、専用のロボットアームに装着してもよいが、たとえば電線クランプと交換することにより、第１のロボットのロボットアームに装着してもよい。
【００１２】
各電線の始端、終端は、それぞれの接続先に対応するダクト穴を正しく特定することにより、始端または終端をダクト穴に挿通する際に、電線の外被がダクト穴の周縁に接触したり、それにより電線の外被を傷付けたりするおそれがない。なお、ダクトは、長尺材を所定寸法に切り揃えて使用されるから、ダクトの側壁上のダクト穴は、接続先の端子のねじ位置に対し、ダクト穴のピッチ相当の１５〜２０mm程度の最大誤差を生じる。そこで、ロボットアーム上のカメラによる撮像画像を画像処理することにより、始端または終端の接続先に対応するダクト穴を特定し、その中心位置を目標精度１mm程度に特定し、電線の始端または終端をダクト穴に挿通する際の目標とする。
【００１３】
なお、ダクト穴の特定の際には、高精度で求められている各接続先の端子のねじ位置のデータを利用することが好ましい。また、ダクト穴特定用のカメラは、ねじ位置特定用のカメラより広視野形のカメラを使用することが好ましく、専用のロボットアームに装着してもよいが、ねじ位置特定用のカメラと交換することにより、第１のロボットのロボットアームに装着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】使用状態説明斜視図
【図２】図１の要部拡大斜視図
【図３】第１のロボット用のヘッド部分斜視図
【図４】第２のロボットのヘッド部分斜視説明図
【図５】全体ブロック系統図
【図６】データベースのデータ内容説明図
【図７】プログラムフローチャート（１）
【図８】プログラムフローチャート（２）
【図９】プログラムフローチャート（３）
【図１０】プログラムフローチャート（４）
【図１１】プログラムフローチャート（５）
【図１２】シャーシ板の模式構成図
【図１３】モデル画像、撮像画像の例示説明図
【図１４】要部動作説明模式図（１）
【図１５】要部動作説明模式図（２）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
電気制御盤の自動配線方法は、第１のロボット１０、第２のロボット２０の共通の作動領域内にセットするシャーシ板３１を対象として実施する（図１、図２）。ただし、シャーシ板３１上には、各種の電装部品３２、３２…が配線用のダクト３３、３３…とともに所定位置に取り付けられている。なお、シャーシ板３１は、第１、第２のロボット１０、２０を積載する架台フレーム４０上に固定するものとする。
【００１７】
架台フレーム４０は、脚４１ａ、４１ａ…付きの横材４１、４１と、横材４１、４１を連結する複数の縦材４２、４２…とを枠状に組み立てて構成されている。ただし、図１には、１本の縦材４２のみが図示されている。横材４１、４１の間には、シャーシ板３１を固定する横方向の補助材４３、４３…が配設されている。各横材４１上には、第１、第２のロボット１０、２０に共通の横方向のガイドレール４４が搭載されており、ガイドレール４４、４４上には、第１のロボット１０用、第２のロボット２０用の縦方向のガイドレール４５、４５が組み合わされている。そこで、第１、第２のロボット１０、２０は、それぞれガイドレール４４、４４、４５に沿って縦横に移動させることができる。なお、架台フレーム４０は、脚４１ａ、４１ａ…を省略することにより、図１のように水平設置するに代えて、ガイドレール４４、４４を上下に配置し、またはガイドレール４５、４５を上下に配置するようにして垂直設置してもよい。
【００１８】
シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…は、ＤＩＮレールと呼ばれる取付レール３４を介して横一列に配列して固定されている。取付レール３４上の単独の電装部品３２は、両側のストッパ３４ａ、３４ａを介して固定され、互いに密接して配列する一群の電装部品３２、３２…は、両側のストッパ３４ａ、３４ａを介して一括して固定されている。各電装部品３２は、一方のストッパ３４ａを取り外すことにより取付レール３４の一端から着脱可能であり、各ストッパ３４ａは、取付レール３４の任意の位置にねじ止めすることができる。ストッパ３４ａは、各取付レール３４ごとに偶数個が使用されている。
【００１９】
配線用のダクト３３は、取付用の底板の両側に側壁を立設して樋状に形成し、各側壁には、縦長のダクト穴３３ａ、３３ａ…が一定ピッチごとに形成されている。ダクト３３、３３…は、長尺材を切断するとともに、交差部分の側壁の一部を切除することにより、各電装部品３２の端子に接続する電線を収納して配線経路を形成することができる。なお、各ダクト３３には、図示しない着脱可能な蓋材が付属している。シャーシ板３１は、各電装部品３２の端子間に必要な電線を配線して完成すると、図示しない電気制御盤に収納して使用される。
【００２０】
第１のロボット１０は、三次元の多軸のロボットアーム１１に対し、電動ドライバ１２、電線クランプ１３、カメラ１４を装着して構成されている（図１、図３）。ただし、電動ドライバ１２には、十字状のねじ回し用のビット１２ａが下向きに付設されており、電線クランプ１３は、下向きの電線把持用の開閉爪１３ａ、１３ａ…を有し、カメラ１４には、照明用のライトが内蔵されている。また、電線クランプ１３、カメラ１４は、互いに交換可能である。ただし、図１には、電動ドライバ１２、カメラ１４が図示されており、図３には、ロボットアーム１１を除く電動ドライバ１２、電線クランプ１３が図示されている。そこで、第１のロボット１０は、電動ドライバ１２や、電線クランプ１３またはカメラ１４を作動領域内のシャーシ板３１上の任意の位置の任意の高さに位置決めし、シャーシ板３１に対して任意に傾け、任意に回転させることができる。
【００２１】
第２のロボット２０は、三次元の多軸のロボットアーム２１に対し、電線Ｗの送出し把持機能を有するローラユニット２２を装着して構成されている（図１、図４）。ローラユニット２２は、電線Ｗを挟んで長さ方向に送り出すために、軸間距離を変更可能な一対の縦軸の平行ローラ（図示しない）を内蔵している他、先端の圧着端子Ｗ1 の向きを電線Ｗの周方向に回転させるために、回転機構を内蔵しているものとする。なお、図４は、両端端末処理済みの電線Ｗの始端が図示しない端末加工機械側から供給され、電線ＷのガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb の間に張られているとき、ローラユニット２２により電線Ｗの始端を把持した状態を図示している。第２のロボット２０は、作動領域内のシャーシ板３１上の任意の位置の任意の高さにローラユニット２２を位置決めし、シャーシ板３１に対して任意に傾け、任意に回転させることができる。
【００２２】
第２のロボット２０用の縦方向のガイドレール４５の内側には、第２のロボット２０によって電線Ｗをシャーシ板３１上に引き込むための電線トレイＷc が付設されている。また、電線トレイＷc のガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb 側の先端には、フォーク状の電線ガイドＷd が電線Ｗの供給側に傾けて立設されており、電線トレイＷc 上には、第２のロボット２０のベース２３から垂下する別の電線ガイドＷe が配置されている。
【００２３】
第１、第２のロボット１０、２０は、コンピュータ５０によって駆動制御する（図５）。
【００２４】
コンピュータ５０には、ソフトウェアによるねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２、自動配線手段５３が搭載されている。ねじ位置特定手段５１の出力は、ダクト穴特定手段５２を介して自動配線手段５３に接続されている。ねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２の別の各出力は、自動配線手段５３の出力とともに第１のロボット１０に導かれており、自動配線手段５３の別の出力は、第２のロボット２０に導かれている。また、第１のロボット１０のカメラ１４の出力は、ねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２にフィードバックされている。ただし、カメラ１４は、前述のとおり、電線クランプ１３と交換可能であり、また、カメラ１４自体、ねじ位置特定手段５１用の狭視野形、ダクト穴特定手段５２用の広視野形の２台を交換して使い分けてもよい。
【００２５】
コンピュータ５０には、共通のデータベース５４が準備されている（図５、図６）。データベース５４は、シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…、取付レール３４、３４…、ダクト３３、３３…と、シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…の端子間に配線すべき電線Ｗ、Ｗ…とに関し、たとえば図６に列挙するデータを所定のモデル画像とともにシャーシ板３１ごとに用意するものとする。なお、データベース５４は、シャーシ板３１の仕様ごとに、シャーシ板３１と、その構成部材の設計データに基づいて作成することができる。また、各電装部品３２ごとの各端子のねじ位置、ねじ種類は、電装部品３２の外形図データに基づいて作ることができる。
【００２６】
コンピュータ５０内のソフトウェアは、たとえば図７〜図１１のプログラムフローチャートのとおりである。ただし、図７は、全体統括プログラムであり、図８、図９は、それぞれねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２に相当する制御プログラムであり、図１０、図１１は、いずれも自動配線手段５３に相当する２本の制御プログラムである。
【００２７】
架台フレーム４０の所定位置にシャーシ板３１を搬入してセットし、手動起動指令を与えると、コンピュータ５０内において図７の全体統括プログラムが起動する。プログラムは、まず、第１のロボット１０のロボットアーム１１の先端に、ねじ位置特定用のカメラ１４が装着されているか否かを確認する（図７のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。カメラ１４がロボットアーム１１の先端に装着されておらず、またはカメラ１４が適切でないときは、適切なカメラ１４に交換した上で（２）、図８のねじ位置特定手段５１相当のプログラムを起動させる（３）。
【００２８】
図８のプログラムは、たとえば図１２のようにシャーシ板３１上に各種の電装部品３２、３２…、配線用のダクト３３、３３…が配列して取り付けられている場合、電装部品３２、３２…用の取付レール３４、３４…に対して上から順に番号を付け、上段の第１のレールを最初に選択する（図８のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。つづいて、プログラムは、第１のロボット１０を駆動制御して第１のレールの始端（たとえば左端）にカメラ１４を移動し（２）、撮像する（（３）、図１２の一点鎖線のエリアＡ）。撮像画像内にストッパ３４ａが含まれているときは（４）、その位置を記録し（５）、引き続き、第１のレールの終端でない限り（６）、第１のレールに沿ってカメラ１４を移動し（７）、以下同様の動作を繰り返す（（７）、（３）〜（７））。
【００２９】
なお、プログラムステップ（４）において、撮像画像中のストッパ３４ａを見出すには、データベース５４内の取付レール３４用のストッパ３４ａのモデル画像（図１３（Ａ））と照合する。ストッパ３４ａには、たとえばメーカの形番を示す固有の英数字が定位置に刻印されているから（同図（Ｂ））、モデル画像と同一の英数字のパターンを撮像画像中に探索することにより、ストッパ３４ａの有無を容易にチェックすることができる。ただし、図１３（Ｂ）は、ストッパ３４ａの撮像画像の一例である。また、プログラムステップ（７）のカメラ１４の移動距離は、撮像画像内にストッパ３４ａを確実に捕捉し得るように、撮像画像の約１／２の範囲をオーバラップさせながら移動させるとよい。
【００３０】
第１のレールの終端（右端）にカメラ１４が到達すると（６）、第１のレール、すなわち図１２の上段の取付レール３４上のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置を全部記録することができる。そこで、最終レールでないことを確認して（８）、次の第２のレール（図１２の中段の取付レール３４）を選択し（９）、第２のレールの始端から同様の手順を繰り返し（（９）、（２）〜（６）、（７）、（３）〜（７））、第２のレールの終端に至ると（６）、第２のレール上のストッパ３４ａ、３４ａの位置を全部記録することができる。つづいて、第３のレール（図１２の下段の取付レール３４）を選択し（（８）、（９））、同様の手順を繰り返して第３のレール上のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置を全部記録した上、第３のレールが最終レールであることから（８）、各取付レール３４上の全部のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置の記録データに基づいて、各ストッパ３４ａの位置座標を計算する（１０）。
【００３１】
その後、プログラムは、各取付レール３４上のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置座標に基づいて、一対のストッパ３４ａ、３４ａによって挟まれる１個または２個以上の各電装部品３２の中心位置座標を計算し、さらに、各電装部品３２の各端子のねじ位置の座標を計算する（１１）。なお、これらの一連の計算に際し、プログラムは、データベース５４内の電装部品３２、取付レール３４に関するデータを随時参照するものとする。
【００３２】
つづいて、プログラムは、第１ねじ位置を選択し（１２）、その計算上のねじ位置にカメラ１４を移動して（１３）、撮像する（１４）。そこで、データベース５４内の各端子のねじのモデル画像（たとえば図１３（Ｃ））と撮像画像（図１３（Ｄ））とを照合して同一の画像を見出すことにより、ねじ位置を正確に特定して記録することができる（１５）。ただし、各端子のねじのモデル画像は、データベース５４内の電装部品ごとの各端子のねじの位置、種類のデータに基づき、適切に使い分けるものとする。
【００３３】
なお、プログラムステップ（１２）にいう第１ねじとは、たとえば図１２の上段の取付レール３４上の左端の電装部品３２の最も若い端子番号の端子のねじを指すものとし、以下、その電装部品３２のすべての端子のねじに端子番号順に番号を付け、次の電装部品３２について同様にすべての端子のねじにつづき番号を付け、以下同様にして、すべての取付レール３４、３４…上のすべての電装部品３２、３２…について、すべての端子のねじにつづき番号を付けることができる。そこで、最終ねじに至るまで同様の手順を繰り返すことにより（（１６）、（１７）、（１３）〜（１６））、シャーシ板３１上のすべての電装部品３２、３２…のすべての端子のねじ位置を特定することができる。
【００３４】
図８のプログラムは、各電装部品３２の各端子のねじ位置を特定するに際し、まず、カメラ１４による撮像画像に基づいて、各取付レール３４上の偶数個のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置座標を求め（１０）、２個のストッパ３４ａ、３４ａに挟まれる各電装部品３２の中心位置座標を求めて電装部品３２の各端子のねじ位置を計算し（１１）、計算上の各ねじ位置における撮像画像に基づいて真のねじ位置を特定している（１５）。取付レール３４上のストッパ３４ａは、形状が定形である上、偶数個が取付レール３４上にあることがわかっているから、数１０mm以上の取付誤差があっても撮像画像からの抽出が容易である。また、ストッパ３４ａ、３４ａの座標位置を基準にして算出される計算上のねじ位置の精度は、たかだか数mm程度であるが、計算上のねじ位置における撮像画像からあらためてねじ位置を抽出して特定することにより、目標精度０．１mmを容易に実現することができる。
【００３５】
以上のようにして図８のプログラムが終了すると（１６）、図７のプログラムステップ（４）に戻る。そこで、図７のプログラムは、第１のロボット１０上のカメラ１４が次のダクト穴特定用であるか否かをチェックし（図７のプログラムステップ（４）、以下、単に（４）のように記す）、必要に応じてカメラ１４を交換した上（５）、図９のダクト穴特定手段５２相当のプログラムを起動させる（６）。
【００３６】
図９のプログラムは、データベース５４内の各電線Ｗに関するデータに基づき、各電線Ｗの始端、終端を所定の電装部品３２の所定の端子に接続するために、配線用のダクト３３、３３…のいずれのダクト穴３３ａに始端、終端を挿通すべきかを探索して決定する。なお、電線Ｗの始端、終端の接続先の端子のねじ位置は、図８のプログラムによるねじ位置の特定結果データを使用する。
【００３７】
図９のプログラムは、まず、データベース５４内の電線Ｗ、Ｗ…の最初のものを第１の電線として選択する（図９のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。つづいて、プログラムは、電線Ｗの始端の接続先のねじ位置に最も近いダクト３３内の位置を算出し（２）、第１のロボット１０を駆動制御することにより、その位置にカメラ１４を移動して（３）、撮像する（４）。ただし、このときのカメラ１４は、ダクト３３の内側から、電線Ｗの始端の接続先に相当する電装部品３２の端子３２ａのねじ３２ｂに向けて撮像する（図１４）。したがって、得られる撮像画像には、ダクト３３の一方の側壁の複数のダクト穴３３ａ、３３ａ…が横一列に含まれるから、プログラムは、データベース５４内のダクト３３に関するデータを利用し、ダクト穴３３ａ、３３ａ…と側壁面との区分を認識しながら撮像画像を適切に画像処理することにより、電線Ｗの始端を挿通すべきダクト穴３３ａ、すなわち始端の接続先に対応するダクト穴３３ａを特定し（５）、そのダクト穴３３ａの中心座標を記録する（６）。
【００３８】
つづいて、プログラムは、電線Ｗの終端の処理が完了していないことを確認して（７）、終端の接続先のねじ位置に最も近いダクト３３内の位置を算出し（８）、以下同様の手順により（（８）、（３）〜（７））、終端の接続先に対応するダクト穴３３ａを特定し、記録する。プログラムは、以後、データベース５４内のすべての電線Ｗ、Ｗ…について同様の手順を繰り返し（（９）、（１０）、（２）〜（９））、すべての電線Ｗ、Ｗ…の始端、終端の接続先に対応するダクト穴３３ａ、３３ａ…を特定し、記録する。なお、以上のようにして図９のプログラムが完了すると、図７のプログラムステップ（７）に戻る。
【００３９】
図７のプログラムステップ（７）は、端末加工機械側から電線Ｗの始端がガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb 上に供給されるのを待って待機している（図４）。そこで、電線Ｗの始端がガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb の間に張られて供給されると、図７のプログラムは、プログラムステップ（７）、（８）により、図１０、図１１の自動配線手段５３相当の２本のプログラムを同時に起動させる。なお、図１０、図１１のプログラムは、それぞれ第１、第２のロボット１０、２０の自動配線時における協調動作内容を規定している。
【００４０】
図１０のプログラムは、まず、第１のロボット１０上に電線クランプ１３が正しく装着されていることを確認する（図１０のプログラムステップ（１１）、以下、単に（１１）のように記す）。電線クランプ１３が装着されていないときは（１１）、電線クランプ１３を装着し（１２）、第２のロボット２０により、電線Ｗの始端が把持されるのを待つ（１３）。
【００４１】
一方、図１１のプログラムは、まず、ローラユニット２２を介して電線Ｗの始端を把持する（図１１のプログラムステップ（２１）、以下、単に（２１）のように記す）。つづいて、プログラムは、第２のロボット２０を駆動制御することにより、電線Ｗの始端を搬送し（２２）、最終的に、始端の接続先に対応するダクト穴３３ａに対し、ダクト３３の内側から外側に向けて始端を対向させる。なお、搬送途中の電線Ｗは、電線ガイドＷd 、Ｗe に掛けるとともに、電線トレイＷc を利用することにより、シャーシ板３１上の目的外のダクト３３内に落ち込むことを防止する。プログラムは、以後、第１のロボット１０の準備完了を待って待機する（２３）。
【００４２】
図１１のプログラムステップ（２１）において電線Ｗの始端が把持されると、図１０のプログラムは、それを検出して（１３）、第１のロボット１０の電動ドライバ１２、電線クランプ１３を始端の接続先に対応するダクト穴３３ａの外側に移動させ（１４ａ）、そのダクト穴３３ａの内側の第２のロボット２０と干渉しない適切な待機姿勢をとらせた上（１５）、第２のロボット２０により電線Ｗの始端がダクト３３の内側から外側に向けてダクト穴３３ａに挿通されるのを待つ（１６）。そこで、図１１のプログラムは、図１０のプログラムステップ（１５）により第１のロボット１０が所定の待機姿勢をとって準備完了となったことを検出すると（２３）、ローラユニット２２を介して電線Ｗの始端をダクト穴３３ａに向けて送り出し、ダクト穴３３ａに始端を挿通させ（２４）、第１のロボット１０による電線Ｗの自動接続の完了を待って待機する（２５）。
【００４３】
図１０のプログラムは、ダクト穴３３ａに電線Ｗの始端が挿通されると（１６）、電線Ｗの先端を電線クランプ１３によって把持し（１７ａ）、接続先の電装部品３２の端子３２ａのねじ位置に搬送した上（１７ｂ）、電線Ｗの先端の圧着端子Ｗ1 を端子３２ａに導入してねじ止めし、接続を完成する（（１７ｃ）〜（１７ｅ））。なお、この間の端子３２ａのねじ３２ｂの緩め動作、締め動作は、電動ドライバ１２のビット１２ａによる。以後、図１０のプログラムは、電線Ｗを解放し（１７ｆ）、電線Ｗの終端側の処理に備えて（１８）、終端の接続先に対応する別のダクト穴３３ａの外側に電動ドライバ１２、電線クランプ１３を移動させ（１４ｂ）、所定の待機姿勢をとらせた上（１５）、電線Ｗの終端がダクト穴３３ａに挿通されるのを待って待機する（１６）。
【００４４】
一方、図１１のプログラムは、たとえば図１０のプログラムステップ（１７ｆ）の完了により、第１のロボット１０による電線Ｗの接続作業の完了が検出されると（２５）、終端側の処理が未完であるから（２６）、以後、ダクト３３内の電線Ｗの所定の配線経路に沿ってローラユニット２２を移動させることにより、電線Ｗをダクト３３、３３…内に収納しながら引き回して行く（２７）。なお、このようにしてローラユニット２２を移動させるとき、ローラユニット２２は、ローラユニット２２の移動速度と同一速度で電線Ｗを終端側から始端側に向けて送り出すことにより、電線Ｗの始端から終端に至る全長において、電線Ｗを不用意に解放することがなく、電線Ｗに不要な張力を加えることもない。ローラユニット２２が電線Ｗの配線経路に沿って移動し、電線Ｗの終端の接続先に対応するダクト穴３３ａの内側の位置に到達すると（２８）、以後、第１のロボット１０がダクト穴３３ａの外側に所定の待機姿勢をとって準備完了となるのを待って待機する（２３）。
【００４５】
その後、図１０、図１１のプログラムは、それぞれ電線Ｗの始端側に対すると同様の手順に従って、電線Ｗの終端側を所定の接続先の電装部品３２の端子３２ａに接続することにより、電線Ｗの始端、終端の接続と、全長の引回しとによる配線動作を完了し（図１０、図１１の各プログラムステップ（１８）、（２６））、図７のプログラムステップ（９）に戻る。そこで、図７のプログラムは、データベース５４によって指示されているすべての電線Ｗ、Ｗ…について同一の手順を繰り返し（図７のプログラムステップ（９）、（７）〜（９））、シャーシ板３１上の全配線を自動的に完了させることができる。
【００４６】
なお、図１１のプログラムステップ（２４）において、電線Ｗの始端または終端をダクト穴３３ａに挿通するに際し、電線Ｗの先端の圧着端子Ｗ1 は、データベース５４のデータにより電線Ｗ側の圧着部を端子３２ａ側の締付部の上下いずれの向きにするかが指定され、ローラユニット２２は、圧着端子Ｗ1 を指定の向きに回転させた上で電線Ｗをダクト穴３３ａに向けて送り出す。そこで、ダクト穴３３ａの外側の第１のロボット１０は、電線クランプ１３の開閉爪１３ａ、１３ａ…の方向を圧着端子Ｗ1 の向きに適合させて待機するものとする。また、このときの電線Ｗの送出し方向は、ダクト３３の内側から外側に向けてダクト穴３３ａの中心位置を指向させるものとする。
【００４７】
第１のロボット１０の電線クランプ１３は、電動ドライバ１２のビット１２ａの先端に向けて、下向きの開閉爪１３ａ、１３ａ…を前後一列に配列して構成されている（図３）。開閉爪１３ａ、１３ａ…は、個別に開閉可能であり、ビット１２ａに最も近い前の開閉爪１３ａと、その後方の中間の開閉爪１３ａは、ビット１２ａに向けて個別に前進させ、後退させることができるが、ビット１２ａから最も遠い後の開閉爪１３ａは、前後動不能に固定されている。また、開閉爪１３ａ、１３ａ…には、前の開閉爪１３ａと一体の仕切板１３ｂが前後に貫通しており、仕切板１３ｂは、前の開閉爪１３ａの開閉に連動して左右に開閉可能である。
【００４８】
電線Ｗの先端の圧着端子Ｗ1 は、後の開閉爪１３ａ、中間の開閉爪１３ａを開き、締付部を仕切板１３ｂの上面または下面に沿って摺動させながら開閉爪１３ａ、１３ａ…内に挿入することにより、前の開閉爪１３ａの開閉に拘らず、前の開閉爪１３ａの前方にまで前進させることができる。また、後の開閉爪１３ａ、中間の開閉爪１３ａは、それぞれ電線Ｗを把持するために閉じ、前の開閉爪１３ａは、後、中間の各開閉爪１３ａ、１３ａとともに開くことにより、電装部品３２の端子３２ａにねじ止めされた後の圧着端子Ｗ1 を下方に抜き取って電線Ｗを解放することができる。なお、中間の開閉爪１３ａは、電線Ｗを把持して前進させることにより、圧着端子Ｗ1 を電装部品３２の端子３２ａに導入することができる。
【００４９】
一方、図１０のプログラムステップ（１７ｃ）〜（１７ｅ）において、圧着端子Ｗ1 が丸形端子である場合、端子３２ａのねじ３２ｂは、端子３２ａから一旦完全に抜き取った上、圧着端子Ｗ1 を端子３２ａに導入し、ねじ３２ｂを再度装着して締め付ける必要がある。そこで、電動ドライバ１２は、抜き取ったねじ３２ｂを保持するためのねじホルダをビット１２ａの先端近傍に有するとともに、ねじ３２ｂの昇降に合わせてビット１２ａを回転させながら昇降させるものとする。
【００５０】
また、図８のプログラムステップ（１１）〜（１６）のねじ位置の特定手順は、シャーシ板３１上のすべての電装部品３２、３２…のすべての端子のねじについて必ずしも実行する必要がない。このような高精度のねじ位置の特定は、電線Ｗの接続のためにのみ必要であるから、データベース５４の電線Ｗに関するデータに基づき、現に電線Ｗの始端または終端の接続先として指定されている電装部品３２の端子３２ａについてのみ、その端子３２ａのねじ３２ｂの位置を特定すれば十分である。なお、各電装部品３２の複数の端子３２ａ、３２ａ…のうち、たとえば対角線位置にある２個についてのみプログラムステップ（１１）〜（１６）を適用し（図１５の実線）、その他の端子３２ａ（同図の点線）については、実線の端子３２ａ、３２ａのねじ位置の特定データを基準にしてデータベース５４内のデータから推定計算してもよい。
【００５１】
また、図９のプログラムは、各電線Ｗの始端、終端にそれぞれ対応するダクト穴３３ａ、３３ａを電線Ｗごとに特定しているが、これに代えて、現に電線Ｗ、Ｗ…の接続先に指定されている各電装部品３２のすべての端子３２ａ、３２ａ…に対応するダクト穴３３ａ、３３ａ…を電装部品３２ごとに特定してもよい。カメラ１４の全体としての移動距離を小さくし、図９のプログラムの全体処理スピードを向上させることができる。
【００５２】
以上の説明において、図８、図９の各プログラムは、図１０、図１１の自動配線用のプログラムを実行するための前処理工程である。よって、図８、図９のプログラムは、その双方を省略してもよく、図９のみを省略してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明は、電気制御盤に収納するシャーシ板上の各種の電装部品の端子間に必要な電線を自動配線し、手作業に代えて作業性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ…電線
１０…第１のロボット
１１…ロボットアーム
１２…電動ドライバ
１３…電線クランプ
１４…カメラ
２０…第２のロボット
２１…ロボットアーム
２２…ローラユニット
３１…シャーシ板
３２…電装部品
３２ａ…端子
３２ｂ…ねじ
３３…ダクト
３３ａ…ダクト穴
特許出願人 ライオンパワー株式会社
他５名
代理人 弁理士 松 田 忠 秋
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気制御盤用の電装部品の端子間を自動配線することができる電気制御盤の自動配線方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気制御盤に組み込む電装部品は、配線用のダクトとともにシャーシ板に組み付け、ダクトを通して各電装部品の端子間に配線を施して必要な電気回路を作り、所定の機能動作を実現するのが普通である。
【０００３】
このような電気配線作業は、従来専ら手作業によって実施されている。すなわち、電装部品は、多種多様であって、その端子間の配線は、電線の両端の圧着端子を介して各端子にねじ止めし、電線の途中経路をダクトに収納するのが普通であり、これらの一連の作業を自動化することは、技術的に必ずしも容易ではない。なお、電気制御盤の電気配線用の電線の両端に圧着端子などを取り付けて自動的に端末処理する技術は、出願人により先きに提案されている（特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４０２３３号公報
【特許文献２】特開平９−２８２９５７号公報
【特許文献３】特開２００３−３１３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる従来技術によるときは、電気制御盤の電気配線用の電線の両端端末処理を自動的に実行することができるものの、その電線により電気制御盤の自動配線を実現することは、全く未開発である。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の実情に鑑み、両端端末処理済みの電線を第１、第２のロボットの作動領域に供給することによって、電気制御盤用の自動配線を実現することができる電気制御盤の自動配線方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、電気制御盤に収納するシャーシ板に電装部品と配線用のダクトとを取り付け、電動ドライバと電線クランプとを有する第１のロボットと、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有する第２のロボットとの共通の作動領域内にシャーシ板をセットし、電線の始端を第２のロボットにより把持して搬送し、始端の接続先に対応するダクト穴に始端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより始端を接続先の電装部品の端子に接続し、第２のロボットにより電線をダクト内の配線経路に沿って引き回し、終端の接続先に対応するダクト穴に終端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより終端を接続先の電装部品の端子に接続し、以下同様の手順を繰り返して必要な電線を自動配線することをその要旨とする。
【０００８】
なお、第１、第２のロボットの作動領域内にシャーシ板をセットすると、カメラによる撮像画像に基づき、各電装部品の端子のねじ位置を特定することができ、各電装部品の端子のねじ位置を特定すると、カメラによる撮像画像に基づき、各電線の始端、終端の接続先に対応するダクト穴を特定することができる。
【発明の効果】
【０００９】
かかる発明の構成によるときは、第１、第２のロボットを適切に駆動制御することにより、電装部品と配線用のダクトとを取り付けたシャーシ板上の所定の電装部品の端子間に電線を順次接続して自動配線して行くことができる。なお、第１のロボットは、電動ドライバと電線クランプとを有し、両端端末処理済みの電線の始端または終端を把持し、始端または終端の圧着端子を所定の電装部品の所定の端子に導入してねじ止めして接続する一方、第２のロボットは、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有し、電線の始端を把持して始端の接続先の近傍のダクト内にまで搬送し、始端の接続後、電線を送り出しながらダクト内を配線経路に沿って移動することにより、電線をダクト内に収納しながら終端の接続先の近傍のダクト内にまで終端を搬送し、始端または終端をダクト穴に挿通してダクト内から外部に送り出す。
【００１０】
ただし、第１、第２のロボットは、それぞれ三次元の多軸のロボットアームの先端に電動ドライバと電線クランプとを装着し、ローラユニットを装着するものとする。また、各電装部品の種類、部品番号、シャーシ板上の取付位置、各端子位置、ねじ種類などのデータは、各電線の電線符号、始端、終端の各接続先、ダクト内の配線経路などのデータとともに、あらかじめデータベース化して各ロボットの駆動制御に反映させるものとする。
【００１１】
シャーシ板上の各電装部品の端子のねじ位置を特定することにより、第１のロボットは、電線の始端または終端の圧着端子を正しく接続先の電装部品の端子に導入し、端子のねじを正確に回転駆動して始端または終端をねじ止めして電線を接続することができる。なお、シャーシ板上の電装部品の取付位置は、数１０mm程度の誤差を含むのが普通であるから、カメラによる撮像画像を適切に画像処理することにより、各端子のねじ位置を目標精度０．１mm程度に特定する。ただし、撮像用のカメラは、専用のロボットアームに装着してもよいが、たとえば電線クランプと交換することにより、第１のロボットのロボットアームに装着してもよい。
【００１２】
各電線の始端、終端は、それぞれの接続先に対応するダクト穴を正しく特定することにより、始端または終端をダクト穴に挿通する際に、電線の外被がダクト穴の周縁に接触したり、それにより電線の外被を傷付けたりするおそれがない。なお、ダクトは、長尺材を所定寸法に切り揃えて使用されるから、ダクトの側壁上のダクト穴は、接続先の端子のねじ位置に対し、ダクト穴のピッチ相当の１５〜２０mm程度の最大誤差を生じる。そこで、ロボットアーム上のカメラによる撮像画像を画像処理することにより、始端または終端の接続先に対応するダクト穴を特定し、その中心位置を目標精度１mm程度に特定し、電線の始端または終端をダクト穴に挿通する際の目標とする。
【００１３】
なお、ダクト穴の特定の際には、高精度で求められている各接続先の端子のねじ位置のデータを利用することが好ましい。また、ダクト穴特定用のカメラは、ねじ位置特定用のカメラより広視野形のカメラを使用することが好ましく、専用のロボットアームに装着してもよいが、ねじ位置特定用のカメラと交換することにより、第１のロボットのロボットアームに装着してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】使用状態説明斜視図
【図２】図１の要部拡大斜視図
【図３】第１のロボット用のヘッド部分斜視図
【図４】第２のロボットのヘッド部分斜視説明図
【図５】全体ブロック系統図
【図６】データベースのデータ内容説明図
【図７】プログラムフローチャート（１）
【図８】プログラムフローチャート（２）
【図９】プログラムフローチャート（３）
【図１０】プログラムフローチャート（４）
【図１１】プログラムフローチャート（５）
【図１２】シャーシ板の模式構成図
【図１３】モデル画像、撮像画像の例示説明図
【図１４】要部動作説明模式図（１）
【図１５】要部動作説明模式図（２）
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
電気制御盤の自動配線方法は、第１のロボット１０、第２のロボット２０の共通の作動領域内にセットするシャーシ板３１を対象として実施する（図１、図２）。ただし、シャーシ板３１上には、各種の電装部品３２、３２…が配線用のダクト３３、３３…とともに所定位置に取り付けられている。なお、シャーシ板３１は、第１、第２のロボット１０、２０を積載する架台フレーム４０上に固定するものとする。
【００１７】
架台フレーム４０は、脚４１ａ、４１ａ…付きの横材４１、４１と、横材４１、４１を連結する複数の縦材４２、４２…とを枠状に組み立てて構成されている。ただし、図１には、１本の縦材４２のみが図示されている。横材４１、４１の間には、シャーシ板３１を固定する横方向の補助材４３、４３…が配設されている。各横材４１上には、第１、第２のロボット１０、２０に共通の横方向のガイドレール４４が搭載されており、ガイドレール４４、４４上には、第１のロボット１０用、第２のロボット２０用の縦方向のガイドレール４５、４５が組み合わされている。そこで、第１、第２のロボット１０、２０は、それぞれガイドレール４４、４４、４５に沿って縦横に移動させることができる。なお、架台フレーム４０は、脚４１ａ、４１ａ…を省略することにより、図１のように水平設置するに代えて、ガイドレール４４、４４を上下に配置し、またはガイドレール４５、４５を上下に配置するようにして垂直設置してもよい。
【００１８】
シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…は、ＤＩＮレールと呼ばれる取付レール３４を介して横一列に配列して固定されている。取付レール３４上の単独の電装部品３２は、両側のストッパ３４ａ、３４ａを介して固定され、互いに密接して配列する一群の電装部品３２、３２…は、両側のストッパ３４ａ、３４ａを介して一括して固定されている。各電装部品３２は、一方のストッパ３４ａを取り外すことにより取付レール３４の一端から着脱可能であり、各ストッパ３４ａは、取付レール３４の任意の位置にねじ止めすることができる。ストッパ３４ａは、各取付レール３４ごとに偶数個が使用されている。
【００１９】
配線用のダクト３３は、取付用の底板の両側に側壁を立設して樋状に形成し、各側壁には、縦長のダクト穴３３ａ、３３ａ…が一定ピッチごとに形成されている。ダクト３３、３３…は、長尺材を切断するとともに、交差部分の側壁の一部を切除することにより、各電装部品３２の端子に接続する電線を収納して配線経路を形成することができる。なお、各ダクト３３には、図示しない着脱可能な蓋材が付属している。シャーシ板３１は、各電装部品３２の端子間に必要な電線を配線して完成すると、図示しない電気制御盤に収納して使用される。
【００２０】
第１のロボット１０は、三次元の多軸のロボットアーム１１に対し、電動ドライバ１２、電線クランプ１３、カメラ１４を装着して構成されている（図１、図３）。ただし、電動ドライバ１２には、十字状のねじ回し用のビット１２ａが下向きに付設されており、電線クランプ１３は、下向きの電線把持用の開閉爪１３ａ、１３ａ…を有し、カメラ１４には、照明用のライトが内蔵されている。また、電線クランプ１３、カメラ１４は、互いに交換可能である。ただし、図１には、電動ドライバ１２、カメラ１４が図示されており、図３には、ロボットアーム１１を除く電動ドライバ１２、電線クランプ１３が図示されている。そこで、第１のロボット１０は、電動ドライバ１２や、電線クランプ１３またはカメラ１４を作動領域内のシャーシ板３１上の任意の位置の任意の高さに位置決めし、シャーシ板３１に対して任意に傾け、任意に回転させることができる。
【００２１】
第２のロボット２０は、三次元の多軸のロボットアーム２１に対し、電線Ｗの送出し把持機能を有するローラユニット２２を装着して構成されている（図１、図４）。ローラユニット２２は、電線Ｗを挟んで長さ方向に送り出すために、軸間距離を変更可能な一対の縦軸の平行ローラ（図示しない）を内蔵している他、先端の圧着端子Ｗ1 の向きを電線Ｗの周方向に回転させるために、回転機構を内蔵しているものとする。なお、図４は、両端端末処理済みの電線Ｗの始端が図示しない端末加工機械側から供給され、電線ＷのガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb の間に張られているとき、ローラユニット２２により電線Ｗの始端を把持した状態を図示している。第２のロボット２０は、作動領域内のシャーシ板３１上の任意の位置の任意の高さにローラユニット２２を位置決めし、シャーシ板３１に対して任意に傾け、任意に回転させることができる。
【００２２】
第２のロボット２０用の縦方向のガイドレール４５の内側には、第２のロボット２０によって電線Ｗをシャーシ板３１上に引き込むための電線トレイＷc が付設されている。また、電線トレイＷc のガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb 側の先端には、フォーク状の電線ガイドＷd が電線Ｗの供給側に傾けて立設されており、電線トレイＷc 上には、第２のロボット２０のベース２３から垂下する別の電線ガイドＷe が配置されている。
【００２３】
第１、第２のロボット１０、２０は、コンピュータ５０によって駆動制御する（図５）。
【００２４】
コンピュータ５０には、ソフトウェアによるねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２、自動配線手段５３が搭載されている。ねじ位置特定手段５１の出力は、ダクト穴特定手段５２を介して自動配線手段５３に接続されている。ねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２の別の各出力は、自動配線手段５３の出力とともに第１のロボット１０に導かれており、自動配線手段５３の別の出力は、第２のロボット２０に導かれている。また、第１のロボット１０のカメラ１４の出力は、ねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２にフィードバックされている。ただし、カメラ１４は、前述のとおり、電線クランプ１３と交換可能であり、また、カメラ１４自体、ねじ位置特定手段５１用の狭視野形、ダクト穴特定手段５２用の広視野形の２台を交換して使い分けてもよい。
【００２５】
コンピュータ５０には、共通のデータベース５４が準備されている（図５、図６）。データベース５４は、シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…、取付レール３４、３４…、ダクト３３、３３…と、シャーシ板３１上の電装部品３２、３２…の端子間に配線すべき電線Ｗ、Ｗ…とに関し、たとえば図６に列挙するデータを所定のモデル画像とともにシャーシ板３１ごとに用意するものとする。なお、データベース５４は、シャーシ板３１の仕様ごとに、シャーシ板３１と、その構成部材の設計データに基づいて作成することができる。また、各電装部品３２ごとの各端子のねじ位置、ねじ種類は、電装部品３２の外形図データに基づいて作ることができる。
【００２６】
コンピュータ５０内のソフトウェアは、たとえば図７〜図１１のプログラムフローチャートのとおりである。ただし、図７は、全体統括プログラムであり、図８、図９は、それぞれねじ位置特定手段５１、ダクト穴特定手段５２に相当する制御プログラムであり、図１０、図１１は、いずれも自動配線手段５３に相当する２本の制御プログラムである。
【００２７】
架台フレーム４０の所定位置にシャーシ板３１を搬入してセットし、手動起動指令を与えると、コンピュータ５０内において図７の全体統括プログラムが起動する。プログラムは、まず、第１のロボット１０のロボットアーム１１の先端に、ねじ位置特定用のカメラ１４が装着されているか否かを確認する（図７のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。カメラ１４がロボットアーム１１の先端に装着されておらず、またはカメラ１４が適切でないときは、適切なカメラ１４に交換した上で（２）、図８のねじ位置特定手段５１相当のプログラムを起動させる（３）。
【００２８】
図８のプログラムは、たとえば図１２のようにシャーシ板３１上に各種の電装部品３２、３２…、配線用のダクト３３、３３…が配列して取り付けられている場合、電装部品３２、３２…用の取付レール３４、３４…に対して上から順に番号を付け、上段の第１のレールを最初に選択する（図８のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。つづいて、プログラムは、第１のロボット１０を駆動制御して第１のレールの始端（たとえば左端）にカメラ１４を移動し（２）、撮像する（（３）、図１２の一点鎖線のエリアＡ）。撮像画像内にストッパ３４ａが含まれているときは（４）、その位置を記録し（５）、引き続き、第１のレールの終端でない限り（６）、第１のレールに沿ってカメラ１４を移動し（７）、以下同様の動作を繰り返す（（７）、（３）〜（７））。
【００２９】
なお、プログラムステップ（４）において、撮像画像中のストッパ３４ａを見出すには、データベース５４内の取付レール３４用のストッパ３４ａのモデル画像（図１３（Ａ））と照合する。ストッパ３４ａには、たとえばメーカの形番を示す固有の英数字が定位置に刻印されているから（同図（Ｂ））、モデル画像と同一の英数字のパターンを撮像画像中に探索することにより、ストッパ３４ａの有無を容易にチェックすることができる。ただし、図１３（Ｂ）は、ストッパ３４ａの撮像画像の一例である。また、プログラムステップ（７）のカメラ１４の移動距離は、撮像画像内にストッパ３４ａを確実に捕捉し得るように、撮像画像の約１／２の範囲をオーバラップさせながら移動させるとよい。
【００３０】
第１のレールの終端（右端）にカメラ１４が到達すると（６）、第１のレール、すなわち図１２の上段の取付レール３４上のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置を全部記録することができる。そこで、最終レールでないことを確認して（８）、次の第２のレール（図１２の中段の取付レール３４）を選択し（９）、第２のレールの始端から同様の手順を繰り返し（（９）、（２）〜（６）、（７）、（３）〜（７））、第２のレールの終端に至ると（６）、第２のレール上のストッパ３４ａ、３４ａの位置を全部記録することができる。つづいて、第３のレール（図１２の下段の取付レール３４）を選択し（（８）、（９））、同様の手順を繰り返して第３のレール上のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置を全部記録した上、第３のレールが最終レールであることから（８）、各取付レール３４上の全部のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置の記録データに基づいて、各ストッパ３４ａの位置座標を計算する（１０）。
【００３１】
その後、プログラムは、各取付レール３４上のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置座標に基づいて、一対のストッパ３４ａ、３４ａによって挟まれる１個または２個以上の各電装部品３２の中心位置座標を計算し、さらに、各電装部品３２の各端子のねじ位置の座標を計算する（１１）。なお、これらの一連の計算に際し、プログラムは、データベース５４内の電装部品３２、取付レール３４に関するデータを随時参照するものとする。
【００３２】
つづいて、プログラムは、第１ねじ位置を選択し（１２）、その計算上のねじ位置にカメラ１４を移動して（１３）、撮像する（１４）。そこで、データベース５４内の各端子のねじのモデル画像（たとえば図１３（Ｃ））と撮像画像（図１３（Ｄ））とを照合して同一の画像を見出すことにより、ねじ位置を正確に特定して記録することができる（１５）。ただし、各端子のねじのモデル画像は、データベース５４内の電装部品ごとの各端子のねじの位置、種類のデータに基づき、適切に使い分けるものとする。
【００３３】
なお、プログラムステップ（１２）にいう第１ねじとは、たとえば図１２の上段の取付レール３４上の左端の電装部品３２の最も若い端子番号の端子のねじを指すものとし、以下、その電装部品３２のすべての端子のねじに端子番号順に番号を付け、次の電装部品３２について同様にすべての端子のねじにつづき番号を付け、以下同様にして、すべての取付レール３４、３４…上のすべての電装部品３２、３２…について、すべての端子のねじにつづき番号を付けることができる。そこで、最終ねじに至るまで同様の手順を繰り返すことにより（（１６）、（１７）、（１３）〜（１６））、シャーシ板３１上のすべての電装部品３２、３２…のすべての端子のねじ位置を特定することができる。
【００３４】
図８のプログラムは、各電装部品３２の各端子のねじ位置を特定するに際し、まず、カメラ１４による撮像画像に基づいて、各取付レール３４上の偶数個のストッパ３４ａ、３４ａ…の位置座標を求め（１０）、２個のストッパ３４ａ、３４ａに挟まれる各電装部品３２の中心位置座標を求めて電装部品３２の各端子のねじ位置を計算し（１１）、計算上の各ねじ位置における撮像画像に基づいて真のねじ位置を特定している（１５）。取付レール３４上のストッパ３４ａは、形状が定形である上、偶数個が取付レール３４上にあることがわかっているから、数１０mm以上の取付誤差があっても撮像画像からの抽出が容易である。また、ストッパ３４ａ、３４ａの座標位置を基準にして算出される計算上のねじ位置の精度は、たかだか数mm程度であるが、計算上のねじ位置における撮像画像からあらためてねじ位置を抽出して特定することにより、目標精度０．１mmを容易に実現することができる。
【００３５】
以上のようにして図８のプログラムが終了すると（１６）、図７のプログラムステップ（４）に戻る。そこで、図７のプログラムは、第１のロボット１０上のカメラ１４が次のダクト穴特定用であるか否かをチェックし（図７のプログラムステップ（４）、以下、単に（４）のように記す）、必要に応じてカメラ１４を交換した上（５）、図９のダクト穴特定手段５２相当のプログラムを起動させる（６）。
【００３６】
図９のプログラムは、データベース５４内の各電線Ｗに関するデータに基づき、各電線Ｗの始端、終端を所定の電装部品３２の所定の端子に接続するために、配線用のダクト３３、３３…のいずれのダクト穴３３ａに始端、終端を挿通すべきかを探索して決定する。なお、電線Ｗの始端、終端の接続先の端子のねじ位置は、図８のプログラムによるねじ位置の特定結果データを使用する。
【００３７】
図９のプログラムは、まず、データベース５４内の電線Ｗ、Ｗ…の最初のものを第１の電線として選択する（図９のプログラムステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。つづいて、プログラムは、電線Ｗの始端の接続先のねじ位置に最も近いダクト３３内の位置を算出し（２）、第１のロボット１０を駆動制御することにより、その位置にカメラ１４を移動して（３）、撮像する（４）。ただし、このときのカメラ１４は、ダクト３３の内側から、電線Ｗの始端の接続先に相当する電装部品３２の端子３２ａのねじ３２ｂに向けて撮像する（図１４）。したがって、得られる撮像画像には、ダクト３３の一方の側壁の複数のダクト穴３３ａ、３３ａ…が横一列に含まれるから、プログラムは、データベース５４内のダクト３３に関するデータを利用し、ダクト穴３３ａ、３３ａ…と側壁面との区分を認識しながら撮像画像を適切に画像処理することにより、電線Ｗの始端を挿通すべきダクト穴３３ａ、すなわち始端の接続先に対応するダクト穴３３ａを特定し（５）、そのダクト穴３３ａの中心座標を記録する（６）。
【００３８】
つづいて、プログラムは、電線Ｗの終端の処理が完了していないことを確認して（７）、終端の接続先のねじ位置に最も近いダクト３３内の位置を算出し（８）、以下同様の手順により（（８）、（３）〜（７））、終端の接続先に対応するダクト穴３３ａを特定し、記録する。プログラムは、以後、データベース５４内のすべての電線Ｗ、Ｗ…について同様の手順を繰り返し（（９）、（１０）、（２）〜（９））、すべての電線Ｗ、Ｗ…の始端、終端の接続先に対応するダクト穴３３ａ、３３ａ…を特定し、記録する。なお、以上のようにして図９のプログラムが完了すると、図７のプログラムステップ（７）に戻る。
【００３９】
図７のプログラムステップ（７）は、端末加工機械側から電線Ｗの始端がガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb 上に供給されるのを待って待機している（図４）。そこで、電線Ｗの始端がガイドブロックＷa 、保持ブロックＷb の間に張られて供給されると、図７のプログラムは、プログラムステップ（７）、（８）により、図１０、図１１の自動配線手段５３相当の２本のプログラムを同時に起動させる。なお、図１０、図１１のプログラムは、それぞれ第１、第２のロボット１０、２０の自動配線時における協調動作内容を規定している。
【００４０】
図１０のプログラムは、まず、第１のロボット１０上に電線クランプ１３が正しく装着されていることを確認する（図１０のプログラムステップ（１１）、以下、単に（１１）のように記す）。電線クランプ１３が装着されていないときは（１１）、電線クランプ１３を装着し（１２）、第２のロボット２０により、電線Ｗの始端が把持されるのを待つ（１３）。
【００４１】
一方、図１１のプログラムは、まず、ローラユニット２２を介して電線Ｗの始端を把持する（図１１のプログラムステップ（２１）、以下、単に（２１）のように記す）。つづいて、プログラムは、第２のロボット２０を駆動制御することにより、電線Ｗの始端を搬送し（２２）、最終的に、始端の接続先に対応するダクト穴３３ａに対し、ダクト３３の内側から外側に向けて始端を対向させる。なお、搬送途中の電線Ｗは、電線ガイドＷd 、Ｗe に掛けるとともに、電線トレイＷc を利用することにより、シャーシ板３１上の目的外のダクト３３内に落ち込むことを防止する。プログラムは、以後、第１のロボット１０の準備完了を待って待機する（２３）。
【００４２】
図１１のプログラムステップ（２１）において電線Ｗの始端が把持されると、図１０のプログラムは、それを検出して（１３）、第１のロボット１０の電動ドライバ１２、電線クランプ１３を始端の接続先に対応するダクト穴３３ａの外側に移動させ（１４ａ）、そのダクト穴３３ａの内側の第２のロボット２０と干渉しない適切な待機姿勢をとらせた上（１５）、第２のロボット２０により電線Ｗの始端がダクト３３の内側から外側に向けてダクト穴３３ａに挿通されるのを待つ（１６）。そこで、図１１のプログラムは、図１０のプログラムステップ（１５）により第１のロボット１０が所定の待機姿勢をとって準備完了となったことを検出すると（２３）、ローラユニット２２を介して電線Ｗの始端をダクト穴３３ａに向けて送り出し、ダクト穴３３ａに始端を挿通させ（２４）、第１のロボット１０による電線Ｗの自動接続の完了を待って待機する（２５）。
【００４３】
図１０のプログラムは、ダクト穴３３ａに電線Ｗの始端が挿通されると（１６）、電線Ｗの先端を電線クランプ１３によって把持し（１７ａ）、接続先の電装部品３２の端子３２ａのねじ位置に搬送した上（１７ｂ）、電線Ｗの先端の圧着端子Ｗ1 を端子３２ａに導入してねじ止めし、接続を完成する（（１７ｃ）〜（１７ｅ））。なお、この間の端子３２ａのねじ３２ｂの緩め動作、締め動作は、電動ドライバ１２のビット１２ａによる。以後、図１０のプログラムは、電線Ｗを解放し（１７ｆ）、電線Ｗの終端側の処理に備えて（１８）、終端の接続先に対応する別のダクト穴３３ａの外側に電動ドライバ１２、電線クランプ１３を移動させ（１４ｂ）、所定の待機姿勢をとらせた上（１５）、電線Ｗの終端がダクト穴３３ａに挿通されるのを待って待機する（１６）。
【００４４】
一方、図１１のプログラムは、たとえば図１０のプログラムステップ（１７ｆ）の完了により、第１のロボット１０による電線Ｗの接続作業の完了が検出されると（２５）、終端側の処理が未完であるから（２６）、以後、ダクト３３内の電線Ｗの所定の配線経路に沿ってローラユニット２２を移動させることにより、電線Ｗをダクト３３、３３…内に収納しながら引き回して行く（２７）。なお、このようにしてローラユニット２２を移動させるとき、ローラユニット２２は、ローラユニット２２の移動速度と同一速度で電線Ｗを終端側から始端側に向けて送り出すことにより、電線Ｗの始端から終端に至る全長において、電線Ｗを不用意に解放することがなく、電線Ｗに不要な張力を加えることもない。ローラユニット２２が電線Ｗの配線経路に沿って移動し、電線Ｗの終端の接続先に対応するダクト穴３３ａの内側の位置に到達すると（２８）、以後、第１のロボット１０がダクト穴３３ａの外側に所定の待機姿勢をとって準備完了となるのを待って待機する（２３）。
【００４５】
その後、図１０、図１１のプログラムは、それぞれ電線Ｗの始端側に対すると同様の手順に従って、電線Ｗの終端側を所定の接続先の電装部品３２の端子３２ａに接続することにより、電線Ｗの始端、終端の接続と、全長の引回しとによる配線動作を完了し（図１０、図１１の各プログラムステップ（１８）、（２６））、図７のプログラムステップ（９）に戻る。そこで、図７のプログラムは、データベース５４によって指示されているすべての電線Ｗ、Ｗ…について同一の手順を繰り返し（図７のプログラムステップ（９）、（７）〜（９））、シャーシ板３１上の全配線を自動的に完了させることができる。
【００４６】
なお、図１１のプログラムステップ（２４）において、電線Ｗの始端または終端をダクト穴３３ａに挿通するに際し、電線Ｗの先端の圧着端子Ｗ1 は、データベース５４のデータにより電線Ｗ側の圧着部を端子３２ａ側の締付部の上下いずれの向きにするかが指定され、ローラユニット２２は、圧着端子Ｗ1 を指定の向きに回転させた上で電線Ｗをダクト穴３３ａに向けて送り出す。そこで、ダクト穴３３ａの外側の第１のロボット１０は、電線クランプ１３の開閉爪１３ａ、１３ａ…の方向を圧着端子Ｗ1 の向きに適合させて待機するものとする。また、このときの電線Ｗの送出し方向は、ダクト３３の内側から外側に向けてダクト穴３３ａの中心位置を指向させるものとする。
【００４７】
第１のロボット１０の電線クランプ１３は、電動ドライバ１２のビット１２ａの先端に向けて、下向きの開閉爪１３ａ、１３ａ…を前後一列に配列して構成されている（図３）。開閉爪１３ａ、１３ａ…は、個別に開閉可能であり、ビット１２ａに最も近い前の開閉爪１３ａと、その後方の中間の開閉爪１３ａは、ビット１２ａに向けて個別に前進させ、後退させることができるが、ビット１２ａから最も遠い後の開閉爪１３ａは、前後動不能に固定されている。また、開閉爪１３ａ、１３ａ…には、前の開閉爪１３ａと一体の仕切板１３ｂが前後に貫通しており、仕切板１３ｂは、前の開閉爪１３ａの開閉に連動して左右に開閉可能である。
【００４８】
電線Ｗの先端の圧着端子Ｗ1 は、後の開閉爪１３ａ、中間の開閉爪１３ａを開き、締付部を仕切板１３ｂの上面または下面に沿って摺動させながら開閉爪１３ａ、１３ａ…内に挿入することにより、前の開閉爪１３ａの開閉に拘らず、前の開閉爪１３ａの前方にまで前進させることができる。また、後の開閉爪１３ａ、中間の開閉爪１３ａは、それぞれ電線Ｗを把持するために閉じ、前の開閉爪１３ａは、後、中間の各開閉爪１３ａ、１３ａとともに開くことにより、電装部品３２の端子３２ａにねじ止めされた後の圧着端子Ｗ1 を下方に抜き取って電線Ｗを解放することができる。なお、中間の開閉爪１３ａは、電線Ｗを把持して前進させることにより、圧着端子Ｗ1 を電装部品３２の端子３２ａに導入することができる。
【００４９】
一方、図１０のプログラムステップ（１７ｃ）〜（１７ｅ）において、圧着端子Ｗ1 が丸形端子である場合、端子３２ａのねじ３２ｂは、端子３２ａから一旦完全に抜き取った上、圧着端子Ｗ1 を端子３２ａに導入し、ねじ３２ｂを再度装着して締め付ける必要がある。そこで、電動ドライバ１２は、抜き取ったねじ３２ｂを保持するためのねじホルダをビット１２ａの先端近傍に有するとともに、ねじ３２ｂの昇降に合わせてビット１２ａを回転させながら昇降させるものとする。
【００５０】
また、図８のプログラムステップ（１１）〜（１６）のねじ位置の特定手順は、シャーシ板３１上のすべての電装部品３２、３２…のすべての端子のねじについて必ずしも実行する必要がない。このような高精度のねじ位置の特定は、電線Ｗの接続のためにのみ必要であるから、データベース５４の電線Ｗに関するデータに基づき、現に電線Ｗの始端または終端の接続先として指定されている電装部品３２の端子３２ａについてのみ、その端子３２ａのねじ３２ｂの位置を特定すれば十分である。なお、各電装部品３２の複数の端子３２ａ、３２ａ…のうち、たとえば対角線位置にある２個についてのみプログラムステップ（１１）〜（１６）を適用し（図１５の実線）、その他の端子３２ａ（同図の点線）については、実線の端子３２ａ、３２ａのねじ位置の特定データを基準にしてデータベース５４内のデータから推定計算してもよい。
【００５１】
また、図９のプログラムは、各電線Ｗの始端、終端にそれぞれ対応するダクト穴３３ａ、３３ａを電線Ｗごとに特定しているが、これに代えて、現に電線Ｗ、Ｗ…の接続先に指定されている各電装部品３２のすべての端子３２ａ、３２ａ…に対応するダクト穴３３ａ、３３ａ…を電装部品３２ごとに特定してもよい。カメラ１４の全体としての移動距離を小さくし、図９のプログラムの全体処理スピードを向上させることができる。
【００５２】
以上の説明において、図８、図９の各プログラムは、図１０、図１１の自動配線用のプログラムを実行するための前処理工程である。よって、図８、図９のプログラムは、その双方を省略してもよく、図９のみを省略してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
この発明は、電気制御盤に収納するシャーシ板上の各種の電装部品の端子間に必要な電線を自動配線し、手作業に代えて作業性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
Ｗ…電線
１０…第１のロボット
１１…ロボットアーム
１２…電動ドライバ
１３…電線クランプ
１４…カメラ
２０…第２のロボット
２１…ロボットアーム
２２…ローラユニット
３１…シャーシ板
３２…電装部品
３２ａ…端子
３２ｂ…ねじ
３３…ダクト
３３ａ…ダクト穴
特許出願人 ライオンパワー株式会社
他５名
代理人 弁理士 松 田 忠 秋
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気制御盤に収納するシャーシ板に電装部品と配線用のダクトとを取り付け、電動ドライバと電線クランプとを有する第１のロボットと、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有する第２のロボットとの共通の作動領域内にシャーシ板をセットし、電線の始端を第２のロボットにより把持して搬送し、始端の接続先に対応するダクト穴に始端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより始端を接続先の電装部品の端子に接続し、第２のロボットにより電線をダクト内の配線経路に沿って引き回し、終端の接続先に対応するダクト穴に終端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより終端を接続先の電装部品の端子に接続し、以下同様の手順を繰り返して必要な電線を自動配線することを特徴とする電気制御盤の自動配線方法。
【請求項２】
第１、第２のロボットの作動領域内にシャーシ板をセットすると、カメラによる撮像画像に基づき、各電装部品の端子のねじ位置を特定することを特徴とする請求項１記載の電気制御盤の自動配線方法。
【請求項３】
各電装部品の端子のねじ位置を特定すると、カメラによる撮像画像に基づき、各電線の始端、終端の接続先に対応するダクト穴を特定することを特徴とする請求項２記載の電気制御盤の自動配線方法。
【請求項１】
電気制御盤に収納するシャーシ板に電装部品と配線用のダクトとを取り付け、電動ドライバと電線クランプとを有する第１のロボットと、電線の送出し把持機能付きのローラユニットを有する第２のロボットとの共通の作動領域内にシャーシ板をセットし、電線の始端を第２のロボットにより把持して搬送し、始端の接続先に対応するダクト穴に始端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより始端を接続先の電装部品の端子に接続し、第２のロボットにより電線をダクト内の配線経路に沿って引き回し、終端の接続先に対応するダクト穴に終端を挿通し、ダクトの外側に待機している第１のロボットにより終端を接続先の電装部品の端子に接続し、以下同様の手順を繰り返して必要な電線を自動配線することを特徴とする電気制御盤の自動配線方法。
【請求項２】
第１、第２のロボットの作動領域内にシャーシ板をセットすると、カメラによる撮像画像に基づき、各電装部品の端子のねじ位置を特定することを特徴とする請求項１記載の電気制御盤の自動配線方法。
【請求項３】
各電装部品の端子のねじ位置を特定すると、カメラによる撮像画像に基づき、各電線の始端、終端の接続先に対応するダクト穴を特定することを特徴とする請求項２記載の電気制御盤の自動配線方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−１７２１６９（Ｐ２０１０−１７２１６９Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６２４（Ｐ２００９−１４６２４）
【出願日】平成２１年１月２６日（２００９．１．２６）
【出願人】（０００１１５４３０）ライオンパワー株式会社 (3)
【出願人】（５９１０４０２３６）石川県 (70)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２６日（２００９．１．２６）
【出願人】（０００１１５４３０）ライオンパワー株式会社 (3)
【出願人】（５９１０４０２３６）石川県 (70)
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
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