CN114552330B - 电子设备组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够容易且精度良好地进行高度方向上的电缆的定位并将电缆容易且可靠地连接于连接器的电子设备组装方法。在本发明的电子设备组装方法中，使用具备对平坦且具有柔软性的电缆(104)进行把持的把持装置(126)的机器人(机器人主体(113))将电缆的前端(106)向安装于电路基板(108)上的连接器(110)插入，该电子设备组装方法的特征在于，将朝向连接器(110)的开口(连接器侧开口(110a))且在电缆(104)的厚度方向上限制电缆的前端(106)的引导构件(200)以与开口相对的方式配置于电路基板上的连接器(110)的开口近前，利用把持装置(126)把持电缆(104)，将电缆的前端(106)经由引导构件(200)向连接器(110)插入。

Description

电子设备组装方法

技术领域

本发明涉及一种使用具备对平坦且具有柔软性的电缆进行把持的把持装置的机器人将电缆的前端向安装于电路基板上的连接器插入的电子设备组装方法。

背景技术

在电子设备的组装作业中，进行将FPC(Flexible Printed Circuit：柔性电路板)、FFC(Flexible Flat Cable：柔性扁平电缆)等平坦且具有柔软性(挠性)的电缆的前端连接于连接目标的电路基板的连接器(基板侧连接器)等的连接作业。以往，有时通过手动作业来进行电缆的连接作业。然而，若为手动作业，则作业效率不会提高，因此，近年来，使用电子设备组装装置。

例如，专利文献1的电子设备组装装置的保持工具相对于被保持在作业台的电子设备将电缆的被安装部安装于连接器。电缆保持工具具备：接触部，其与电缆的单面相接触；抽吸部，其设于接触部的下表面，该抽吸部以真空抽吸的方式对所接触的电缆进行保持；以及宽度方向限制部，其包括1对夹具，该1对夹具从宽度方向上夹持电缆并限制电缆相对于抽吸部的宽度方向的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020－151790号公报

发明内容

发明要解决的问题

采用专利文献1的电子设备组装装置，利用夹具限制电缆相对于抽吸部的宽度方向的位置。另外，在专利文献1的电子设备组装装置中，在将电缆向连接器插入之际，使保持着的电缆接近连接器，一边利用照相机从上方拍摄电缆的前端和连接器来确认两者的位置，一边将电缆的前端安装于连接器。

然而，电缆在上下方向上极薄，连接器的开口也极细。另一方面，当从上方进行拍摄时，能够良好地识别出左右方向上的偏移，但上下方向上的偏移是在远近方向上，因此，其识别精度较低。即使使用了3D照相机，上下方向上的误差也大于左右方向上的误差，存在电缆的前端未进入连接器或电缆的前端触碰连接器的开口的边缘而损伤的风险。

鉴于这样的课题，本发明的目的在于，提供一种能够容易且精度良好地进行高度方向上的电缆的定位并将电缆容易且可靠地连接于连接器的电子设备组装方法。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的电子设备组装方法的代表性的结构是，一种电子设备组装方法，其使用具备对平坦且具有柔软性的电缆进行把持的把持装置的机器人，将电缆的前端向安装于电路基板上的连接器插入，电子设备组装方法的特征在于，将朝向连接器的开口且在电缆的厚度方向上限制电缆的前端的引导构件以与开口相对的方式配置于电路基板上的连接器的开口近前，利用把持装置来把持电缆，将电缆的前端经由引导构件向连接器插入。

该电子设备组装方法的特征在于，可以是，上述引导构件固定于电路基板的连接器的开口近前。作为固定的方法，若是将引导构件留置在基板上，则能够进行粘接、软钎焊，若是在电缆连接后撤除引导构件，则能够使用双面胶带、较弱的粘接剂，若是仅在电缆连接时进行暂时固定，则能够利用机械臂进行支承。

可以是，上述引导构件支承于把持装置的前端。由此，能够在使电缆接近连接器时的同时将引导构件固定(暂时固定)于连接器的近前。

可以是，上述引导构件是在从电缆的插入方向观察时使框状的一对侧边中的1个侧边敞开的形状。由此，能够在连接电缆之后将引导构件沿电缆的横向抽离。

发明的效果

根据本发明，能提供一种能够容易且精度良好地进行高度方向上的电缆的定位并将电缆容易且可靠地连接于连接器的电子设备组装方法。

附图说明

图1是包含执行本发明的实施方式的电子设备组装方法的电子设备组装装置的机器人系统的整体结构图。

图2是表示图1的电子设备组装装置的局部的图。

图3是表示图1的机器人系统的功能的框图。

图4是表示图2的电子设备组装装置的把持装置的图。

图5是对本发明的电子设备组装方法中使用的引导构件进行说明的图。

图6是对本发明的电子设备组装方法的第1实施方式进行说明的图。

图7是对本发明的电子设备组装方法的第2实施方式进行说明的图。

附图标记说明

100、电子设备组装装置；102、机器人系统；104、电缆；106、前端；107、加强板；107a、凸部；108、电路基板；110、连接器；110a、连接器侧开口；111、根部；113、机器人主体；114、机器人控制装置；116、上级控制系统；118、输入装置；120、状态通知装置；122、基座部；124、机械臂；126、把持装置；128、视觉装置；132、照相机；134、照明装置；140、吸附孔；141、抽吸部；142、把持爪；144、把持爪；146、致动器；148、吸附基座；150、电磁阀；156、CPU；158、输入输出部；160、RAM；162、ROM；164、存储器；166、总线；200、引导构件；200a、底边；200b、上边；200c、侧边；210、引导侧开口；300、配件；310、桥部；312、弹簧；314、支承块；316、行进块；318、行进轨道。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。该实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等只是为了使发明容易理解的例示，除了特别说明的情况之外，并不限定本发明。此外，在本说明书和附图中，对于具有实质相同的功能、结构的要件，通过标注相同的附图标记而省略重复的说明，另外，对于与本发明没有直接关系的要件，省略图示。

图1是包含执行本发明的实施方式的电子设备组装方法的电子设备组装装置100的机器人系统102的整体结构图。图2是表示图1的电子设备组装装置100的局部的图。电子设备组装装置100例如是在工厂等生产现场中使用的装置，自动地进行将图2所示的电缆的前端106连接(插入)于成为连接目标的电路基板108的连接器110的连接作业。电缆104是FPC、FFC等平坦且具有柔软性的纵长状的构件。

电子设备组装装置100具备图1所示的机器人主体113和与机器人主体113连接的机器人控制装置114。机器人系统102不仅具备电子设备组装装置100，还具备与机器人控制装置114连接的上级控制系统116、输入装置118和状态通知装置120。输入装置118是向机器人控制装置114输入命令、参数等的装置。状态通知装置120是接收自机器人控制装置114发送过来的机器人主体113的动作状态、连接作业的状态并进行显示的装置。

机器人主体113具备图1所示的基座部122、与基座部122连接的机械臂124、把持装置126和视觉装置128。把持装置126是如图2所示那样安装于机械臂124的前端130来把持电缆104的装置。

另外，如图2所示，视觉装置128是对电缆104等进行拍摄的拍摄装置。视觉装置128具有：照相机132，其是视觉传感器，朝向机械臂124的前端130并以朝下的姿势安装；以及照明装置134，其对电路基板108、电缆104进行照明。

图3是表示图1的机器人系统102的功能的框图。机械臂124为6轴垂直多关节型，具有：电动马达136，其是致动器，设于该机械臂124的各关节；以及编码器138，其检测各关节的位置。编码器138将表示各关节的位置检测结果的位置信号向机器人控制装置114输出。

机器人控制装置114根据来自编码器138的位置信号，生成驱动电动马达136的驱动信号。通过自机器人控制装置114输出的驱动信号来驱动电动马达136，在连接作业时，实现机械臂124的目标动作。

这样，机械臂124能够使安装于其前端130的图2所示的把持装置126向预定位置移动。此外，机械臂124为6轴垂直多关节型，但并不限定于此，也可以是6轴以外的垂直多关节型机器人、水平多关节型机器人等。

视觉装置128的照相机132和照明装置134安装于机械臂124的前端130(参照图1)，但并不限于此，只要能够俯视连接作业的作业区域，则照相机132和照明装置134也可以配置在与机器人主体113不同的位置。另外，照相机132需要至少1台以上，有两台以上时，能进一步提高拍摄精度，故为优选。并且，照相机132可以取得彩色图像或单色图像。

在照相机132为单眼的情况下，能够使用公知的SLAM(simultaneousLocalization and Mapping：同时定位与地图构建)技术来推断三维拍摄信息。但是，在该情况下，需要一边使照相机132移动一边进行拍摄。此外，照相机132在原理上只能得到距离的相对值，但只要能够从机器人控制装置114取得照相机132的位置信息，则能够取得机器人坐标系中的位置信息。

在照相机132为立体照相机的情况下，能够基于公知的立体匹配所产生的视差信息来取得位置信息。在照相机132为多眼的情况下，原理与立体照相机相同，能够得到来自各个方向的视差图像，因此不易产生遮挡。另外，在照相机132为TOF(Time of Flight：飞行时间)照相机的情况下，向被摄体照射光，能够根据该光由被摄体反射并被接收到的时间来取得位置信息。并且，在照相机132利用照射光的情况下，能够进行公知的图案投影(条纹图案、随机点图案)来取得位置信息。

作为一个例子，照明装置134配置在对图像进行拍摄的照相机132的透镜周边，并对由把持装置126把持的电缆104、连接目标的电路基板108的连接器110等进行照明。但是，并不限于此，在进行距离测量的情况下，照明装置134也能够照射出图案光。

图4是表示图2的电子设备组装装置100的把持装置126的图。图4的(a)表示从斜下方观察把持装置126得到的状态，图4的(b)表示图4的(a)的把持装置126把持着电缆104的状态。如图4的(a)所示，把持装置126具有包含多个吸附孔140的抽吸部141、一对把持爪142、144和致动器146。

如图4的(a)和图4的(b)所示，把持爪142、144位于抽吸部141的宽度方向外侧，以随着致动器146的驱动而相互接近或远离的方式进行开闭动作。由此，在宽度方向上夹持并保持(夹住)电缆104或释放电缆104。

抽吸部141设于把持装置126的图4的(a)所示的吸附基座148，是沿宽度方向延伸的例如板状的部位。另外，多个吸附孔140沿着宽度方向呈一列配置于抽吸部141。抽吸部141利用吸附孔140以抽吸的方式来保持电缆104的一面。此外，在图中，吸附孔140仅配置有一列，但并不限于此，也可以配置两列以上。并且，本吸附孔140不是必须为圆状，也可以为在抽吸时在电缆104与吸附孔140之间不存在空气漏出的间隙那样的形状(例如长圆形)。

吸附孔140例如与喷射器等真空压力产生源连通，通过图3所示的电磁阀150的动作向喷射器送入压缩空气，从而产生真空。另外，对吸附孔140进行控制的电磁阀150如图3所示那样设置在机器人主体113内，接收来自机器人控制装置114的驱动信号而做动作。但是，电磁阀150并不限于设置在机器人主体113内，也可以设置在机器人系统102内的任意的要件内。

在把持装置中把持电缆之际，首先，将电缆104配置在一对把持爪142、144之间，使一对把持爪142、144朝向电缆104沿箭头A方向移动。由此，利用一对把持爪142、144来夹持电缆104。然后，通过自抽吸部141的吸附孔140抽吸空气，从而沿箭头B方向吸附电缆104。由此，如图4的(b)所示，成为电缆104被把持装置126把持的状态。

再参照图3。机器人控制装置114具备CPU156、进行信号的输入输出的输入输出部158、以及具有RAM160和ROM162的存储器164。这些CPU156、输入输出部158和存储器164经由总线166以能够相互传递信号的方式连接起来。

CPU156作为运算处理装置发挥功能，其访问存储器164，读取存储于RAM160或ROM162、以及外部存储装置等的各种程序并执行。RAM160或ROM162是记录有用于执行机器人主体113的控制的程序的能够由计算机读取的记录介质。

ROM162存储CPU156所使用的程序、装置常数等。RAM160暂时存储CPU156所使用的程序、在程序执行中逐次变化的变量等。这样，机器人控制装置114通过执行各种程序，从而控制机器人主体113和把持装置126，能够使机器人主体113和把持装置126执行各种功能。

机器人控制装置114的输入输出部158具备通信装置、D/A转换器、马达驱动电路、A/D转换器等，其经由接口将外部设备、电动马达136和致动器146、以及编码器138等各种传感器与机器人控制装置114连接起来。

作为通信装置的具体的通信方法，例如，可以是支持RS232C/485等串行通信标准、USB标准的数据通信，或者是作为通常的网络协议的EtherNET(注册商标)、作为工业用网络协议使用的EtherCAT(注册商标)、EtherNet/IP(注册商标)等。

机器人控制装置114也可以是经由输入输出部158与作为数据存储用装置的储存装置、作为记录介质用读写器的驱动装置连接的结构。另外，机器人控制装置114并不限于安装有专用硬件的控制装置，也可以是通过安装各种程序而能够执行各种功能的、例如通用的个人计算机。

此外，机器人控制装置114对机械臂124、把持装置126和视觉装置128进行全部控制，但不限定于此。作为一个例子，机器人控制装置114也可以作为对机械臂124、把持装置126和视觉装置128分别单独地进行控制的多个控制装置的集合体而构成，也可以利用有线或无线将多个控制装置相互连接起来。并且，在电子设备组装装置100中，将机器人控制装置114设于机器人主体113的外部，但并不限于此，也可以将机器人控制装置114设于机器人主体113的内部。

输入装置118具备：键盘、鼠标、触摸面板、按钮、开关、控制杆、踏板、利用了红外线、其他电波的远程控制部件、或具有它们的个人计算机、以及示教器等由用户操作的操作部件。另外，进行连接作业的用户使用输入装置118来进行输入、设定。此外，也可以利用输入装置118来制作使机器人主体113执行各种功能的程序。程序可以用机械语言等低级语言、机器人语言等高级语言来描述。

状态通知装置120从机器人控制装置114接收机器人主体113的动作状态的信息、已将电缆的前端106插入连接目标的电路基板108的连接器110的状态的信息并进行显示，由此使用户在视觉上直观地识别这些信息。另外，状态通知装置120可以是液晶面板、示教器、照明灯等显示装置，也可以是通过警告音、声音等来通知信息的通知装置。

作为一个例子，状态通知装置120能够设定为，在将电缆的前端106插入连接器110的连接作业失败的情况下发出警告。另外，个人计算机、示教器的画面等也可以兼作状态通知装置120。并且，状态通知装置120也可以具备进行输入、状态通知的应用程序。

上级控制系统116例如由程序控制器(PLC)、监视控制系统(SCADA)、过程控制计算机(日文：プロコン)、个人计算机、各种服务器或者它们的组合构成，并利用有线或无线与机器人控制装置114连接。并且，上级控制系统116根据包含机器人控制装置114在内的构成生产线的各装置的动作状况来输出指示并统一管理生产线。

另外，也能够是，上级控制系统116通过从机器人控制装置114接收并收集直到连接作业完成为止的时间、连接作业完成后的状态等，从而用于不良率、循环时间的监视、产品检查。并且，也可以是，上级控制系统116通过从机器人控制装置114取得利用机器人主体113的把持装置126把持电缆104的把持状态的信息等，从而进行使机械臂124返回原始位置或使各装置停止等的动作。

图5是对在本发明的电子设备组装方法中使用的引导构件200进行说明的图。图5的(a)是电路基板108和配置于电路基板上的电缆104的立体图。图5的(b)是图5的(a)的俯视图。图5的(c)是图5的(a)的侧视图。图5的(d)是引导构件200的侧视图。

在以下说明的电子设备组装方法中，使用具备对平坦且具有柔软性的电缆104进行把持的把持装置126的机器人(机器人主体113的把持装置126)，将电缆的前端106向安装于电路基板108上的连接器110插入。

作为前提，如图5的(a)～图5的(c)所示，在电缆的前端106的附近安装有加强板107，在加强板107的两侧形成有凸部107a(薄片)。如图5的(b)所示，在该凸部107a的近前侧配置有把持装置126的把持爪142、144，通过使把持爪142、144沿箭头C方向移动，从而电缆104朝向连接器110移动。

此外，在本实施方式中，例示了在加强板107的两侧形成有凸部107a(薄片)的结构，但不一定限定于此。即使未在加强板107形成凸部107a的情况下，通过基于把持爪142、144b进行的夹持和基于抽吸部141的吸附孔140进行的空气的抽吸而在把持装置126中把持电缆104，也能够将电缆的前端106(加强板107)插入连接器110的连接器侧开口110a。

(第1实施方式)

在第1实施方式的电子设备组装方法中，使用图5的(a)～图5的(d)所示的引导构件200。引导构件200朝向连接器110的开口(图5的(c)所示的连接器侧开口110a)，在电缆104的厚度方向(高度方向或上下方向)上限制电缆的前端106。

具体而言，如图5的(c)所示，在连接器110形成有供电缆的前端106插入的连接器侧开口110a。另一方面，在引导构件200形成有供连接器110的前端106贯穿的引导侧开口210。如图5的(a)所示，引导构件200包括与电路基板108抵接的底边200a、与底边200a相对的上边200b、以及将底边200a和上边200b连结起来的侧边200c，由它们围成的空间成为引导侧开口210。侧边200c仅设于一侧。即，引导构件200是使框状的一对侧边200c中的1个侧边200c敞开的形状。

如图5的(d)所示，引导侧开口210的出口侧210b(与连接器110相对的那侧)的高度H2为与连接器侧开口110a大致相同的高度或者比连接器侧开口110a小且比电缆的前端106的厚度大。并且，引导侧开口210的入口侧210a的高度H1高于出口侧210b的高度H2，引导侧开口210自入口侧210a朝向出口侧210b逐渐变低。

图6是对本发明的电子设备组装方法的第1实施方式进行说明的图。此外，为了容易理解，在图6中，未图示在第1实施方式的电子设备组装方法的说明中不需要的构件。

在第1实施方式的电子设备组装方法中，首先，如图6的(a)所示，将引导构件200以与连接器侧开口110a相对的方式固定于电路基板108的连接器110的连接器侧开口110a的近前。作为固定的方法，若是将引导构件200留置在电路基板108上，则能够进行粘接、软钎焊，若是在电缆连接后撤除引导构件200，则能够使用双面胶带、较弱的粘接剂，若是仅在电缆连接时进行暂时固定，则能够利用机械臂进行支承。

接下来，利用把持装置126来把持电缆104(参照图4的(b))，如图6的(b)所示，将电缆的前端106的加强板107向引导构件200的引导侧开口210贯穿。由于引导侧开口210的入口侧210a的高度H1高于连接器侧开口110a的高度，因此，易于飞快地插入。

从图6的(b)所示的状态起，利用把持装置126使电缆104朝向连接器110移动。由于电缆104具有柔软性，因此，在电缆104与引导210的内壁接触时，电缆前端106会沿着引导210的内壁移动。由此，如图6的(c)所示，电缆的前端106由引导侧开口210的内壁引导至连接器侧开口110a。

然后，使电缆104进一步移动，如图6的(d)所示，将电缆104的前端106经由引导构件200插入到连接器110的连接器侧开口110a中。由此，电缆104经由连接器110与电路基板108连接。

如上述说明那样，在第1实施方式的电子设备组装方法中，引导构件200的引导侧开口210的入口侧210a的高度H1高于连接器110的连接器侧开口110a的高度。另外，引导侧开口210的出口侧210b的高度H2为与连接器110的连接器侧开口110a大致相同的高度或者比连接器侧开口110a小且比电缆的前端106的厚度大。由此，电缆的前端106(加强板107)被引导构件200引导，被插入到连接器110的连接器侧开口110a中。

采用上述结构，利用引导构件200进行电缆的前端106的高度方向上的定位。即，即使在电缆的前端106的高度、姿势产生一些偏移的情况下，这些偏移也能够通过引导构件200进行矫正。因而，与将电缆的前端106向连接器侧开口110a直接插入时相比，能够将电缆104容易且可靠地连接于连接器110进而连接于电路基板108。

此外，在图6的(a)所示的状态下，也可以将引导构件200固定设置于电路基板108的连接器110的近前，在电缆连接后也留置引导构件200。采用该结构，能够省略自电路基板108撤除引导构件200的撤除作业。

另外，也可以在电缆104与连接器110的连接作业完成之后，如图6的(e)所示，自电路基板108撤除引导构件200。在该情况下，如图5的(a)所示，引导构件200是在从电缆104的插入方向观察时使框状的一对侧边中的1个侧边敞开的形状(引导侧开口210的左右方向的一个端部敞开)。由此，能够将引导构件200自电缆104抽离。但是，在如上述那样将连接器110留置于电路基板108的情况下，引导构件200也可以是在从电缆104的插入方向观察时由4个边(上边、底边和一对侧边)构成的框状。

(第2实施方式)

图7是对本发明的电子设备组装方法的第2实施方式进行说明的图。在第1实施方式中，将引导构件200(固定)配置于电路基板108的连接器110的近前。与此相对，在第2实施方式中，使引导构件200支承于把持装置126的前端106。此外，对于把持装置126，由于使用图4进行了详细叙述，因此，对于在第2实施方式中没有必要说明的构件，省略说明和图示。

在第2实施方式中，引导构件200借助图7的(a)和图7的(b)所示的配件300的桥部310支承于把持装置126的前端。在桥部310的下表面安装有行进块316。行进块316在配置于把持装置126的吸附基座148的上表面的行进轨道318上行进。由此，桥部310以能够相对于把持装置126滑动的方式支承于把持装置126。

在桥部310的后端连接有弹簧312的一端，弹簧312的另一端与连结在把持装置126的吸附基座148的上表面的支承块314连接。弹簧312是压缩弹簧，桥部310被自把持装置126朝向前方施力。

当利用上述把持装置126来把持电缆104时，如图7的(a)所示，引导构件200配置于电缆104的前方。即，引导侧开口210与电缆104对应地配置在电缆104的前进路径上。然后，如图7的(b)所示，使把持装置126朝向连接器110移动。于是，引导构件200抵靠于电路基板108上的连接器110，引导构件200在连接器110的近前停止(在施力作用下而被固定)。由此，与第1实施方式同样地，引导构件200以与连接器侧开口110a相对的方式配置于电路基板108的连接器110的连接器侧开口110a的近前。

当使把持装置126朝向连接器110进一步移动时，一边压缩弹簧312，一边使块316在行进轨道318上行进，把持装置126在引导构件200停止的状态下移动。然后，电缆的前端106被引导侧开口210引导，向连接器110的连接器侧开口110a插入。

这样，如第2实施方式那样，采用引导构件200支承于把持装置126的前端的结构，随着将电缆104向连接器110插入的动作，能够将引导构件200固定于连接器110的近前。因此，能够在不增加作业步骤的情况下得到与第1实施方式的电子设备组装方法相同的效果。

以上参照附图，说明了本发明的优选实施方式，但本发明当然并不限定于该例子。显然，本领域的技术人员能够在权利要求书记载的范畴内想到各种变形例或修改例，这些也当然属于本发明的技术范围。

产业上的可利用性

本发明能够作为使用具备对平坦且具有柔软性的电缆进行把持的把持装置的机器人将电缆的前端向安装于电路基板上的连接器插入的电子设备组装方法使用。

Claims (4)

1.一种电子设备组装方法，其使用具备对平坦且具有柔软性的电缆进行把持的把持装置的机器人，将该电缆的前端向安装于电路基板上的连接器插入，该电子设备组装方法的特征在于，

将朝向所述连接器的开口且在所述电缆的厚度方向上限制该电缆的所述前端的引导构件以与所述开口相对的方式配置于所述电路基板上的所述连接器的所述开口近前，

利用所述把持装置来把持所述电缆，

将所述电缆的前端经由所述引导构件向所述连接器插入，

在所述引导构件形成有供所述电缆的前端贯穿的引导侧开口，

所述引导侧开口的入口侧的高度高于出口侧的高度，所述引导侧开口自入口侧朝向出口侧逐渐变低。

2.根据权利要求1所述的电子设备组装方法，其特征在于，

所述引导构件固定于所述电路基板的所述连接器的所述开口近前。

3.根据权利要求1所述的电子设备组装方法，其特征在于，

所述引导构件支承于所述把持装置的前端。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子设备组装方法，其特征在于，

所述引导构件是在从所述电缆的插入方向观察时使框状的一对侧边中的1个侧边敞开的形状。

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