JP6040386B1 - 部品組み立て装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の微細なワイヤと複数の部品群を組み合わせた光学モジュールを自動的に組み立てる組み立て装置を提供する。【解決手段】所定の長さを有する複数のワイヤ１００と第一部品８０と第二部品９０とを組み合わせて物品を組み立てる部品組み立て装置であって、複数のワイヤ１００を作製するワイヤ供給装置と、複数のワイヤ１００を保持し移動するワイヤ保持移動装置１８０と、複数のワイヤ１００を、第一部品８０と第二部品９０に挟まれた空間へ配置し、複数のワイヤ１００を、第一部品８０の所定位置に固定し、且つ、複数のワイヤ１００を、第二部品９０の所定位置に固定する組み立てステージ１０を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、微細な部品を含むモジュール、特に光学モジュールの組み立て装置および組み立て方法に関する。

近年、電話機能を有した携帯用電子機器、一般にスマートフォンや携帯電話と呼ばれる装置が普及している。これら携帯用電子機器は、デジタルカメラ機能を有していることが多い。使用者は、デジタルカメラ機能で撮像した画像情報を、携帯用電子機器が有する通信機能を通じて他の人に送付したり、インターネット上に公開したりすることができる。

携帯用電子機器自体、成人の手のひらに隠れる程度の大きさであるため、それに付属するデジタルカメラは、当然極めて小型でなければならない。最近ではデジタルカメラ機能も高度化し、一般的なデジタルカメラと同様に自動焦点合わせ機能（オートフォーカス機能）や、手ぶれ補正機能を有するものが市場に登場している。そのためデジタルカメラ機能を実現する光学モジュールも、小型、且つ、複雑な構造を有するようになり、微細な部品を精度良く組み立てる必要が生じている（特許文献１参照）。具体的には図１３（Ａ）に示すように、携帯用電子機器３００に内蔵される光学モジュール３１０は、レンズモジュール３２０をサスペンションワイヤ３４０により固定台３３０に支持する構造とすることで、サスペンションワイヤ３４０の弾性により振動を吸収する構造になっている。このワイヤは、太さが１００μｍ以下で長さが５ｍｍ以下と微細であり組み立てについては、後述するように自動化が困難であった（非特許文献１参照）。勿論、太さが３００μｍ以下となってくると、同様に自動化が難しい。

また他の光学製品、例えばＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ブルーレイディスク（登録商標））、ＤＶＤ（登録商標）、ＣＤ（コンパクトディスク（登録商標））などについても、記録密度の増大に伴い光学記録媒体の微細化が進み、光学読み取り機構の耐振動性について、より良い性能が求められるようになっている。そのため光学読み取りモジュール内の対物レンズは、上記と同様に弾性を有するサスペンションワイヤで図１３（Ｂ）のように懸架され、記録媒体の駆動に伴う振動を吸収する技術が用いられている（特許文献２参照）。具体的には光学記録媒体収納部３５０において、振動の原因となる光学記録媒体駆動部３６０に近接して設けられる光学読み取り機構３７０において、対物レンズモジュール３８０は固定部材４００に対してサスペンションワイヤ３９０で懸架される。この場合のサスペンションワイヤも上記の携帯用電子機器に内蔵されるデジタルカメラ機能を実現する光学モジュールにおける場合と同様に、太さは細く、取り扱いが難しいため部品組み立ての自動化が難しい。

図１４を用いて上記で挙げた自動化の困難さの説明をする。図１４（Ａ）では、組み立て終了した、上述の携帯用電子機器のデジタルカメラ機能を実現する光学モジュールの部品の断面図を示す。ここで示す光学モジュールは、第一部品８０と第二部品９０と複数のワイヤ１００で構成される。第一部品８０の底面８０ａと第二部品９０の上面９０ａの距離Ｄは、１００μｍであり、ワイヤ１００の長さはそれぞれ３ｍｍである。このような部品の組み立てのために、例えば図１４（Ｂ）のようにワイヤ１００を、第一部品８０の上部から図のＺ方向下向きに第一貫通孔１１０を通して差し込むとする。ワイヤ１００は、ワイヤの直径に対して長さが３０倍と長細く、またサスペンションワイヤの性質上、弾性を持つため、撓みやすい。またワイヤ１００の製造過程においてある程度の屈曲を持つ場合もある。そのようなときには、ワイヤ１００を差し込んだ場合に、ワイヤを第二部品９０に開けられた第二貫通孔１２０に差し込みたい場合に、図１４（Ｃ）のワイヤ先端部１００ａのように、第二貫通孔１２０に位置が合わないという問題が生じうる。光学モジュールの場合、ワイヤ１００が複数、例えば第一部品８０と第二部品９０の四隅に固定したい場合には４本のワイヤ１００の位置を、四隅にある第一貫通孔１１０と第二貫通孔１２０に合わせて差し込み、固定をしなければならない。従来は治具を用いて手作業でこのような作業を行っていたが、作業時間がかかり熟練した手技が必要となっている。自動組み立てを実現するためには、どのように微細なワイヤ１００を保持したらよいか、またどのように第一貫通孔１１０や第二貫通孔１２０に位置合わせをすれば良いかなど多くの課題があり、これまでは実現していなかった。

特開２０１３−１２２５７５号公報 特開２００６−３４４２７３号公報

東京特殊電線株式会社、[online]、製品情報＞サスペンションワイヤ＞サスペンションワイヤ ウィスカット、[平成２７年１１月２７日検索]、インターネット（ＵＲＬ：http://www.totoku.co.jp/products/suspension-wire/cat/post-7.php）

本発明は、斯かる実情に鑑み、複数の微細なワイヤと複数の部品群を組み合わせた光学モジュールを自動的に組み立てる組み立て装置を提供することを目的とする。

（１）本発明は、所定の長さを有する複数のワイヤと第一部品と第二部品とを組み合わせて物品を組み立てる部品組み立て装置であって、前記複数のワイヤを供給するワイヤ供給装置と、前記複数のワイヤを、互いの長手方向が同一又は近似する方向となるように保持し移動するワイヤ保持移動装置と、前記第一部品を保持する第一保持部と、前記第二部品を保持する第二保持部と、前記第一保持部に保持された前記第一部品、および、前記第二保持部に保持された前記第二部品の相対位置を調整する位置調整機構と、を備え、前記ワイヤ保持移動装置と前記第一保持部は、前記複数のワイヤの一方側の第一の端部と前記第一部品の第一挿入部の相対位置を調整して、前記第一の端部を前記第一挿入部に挿入し、前記ワイヤ保持移動装置と前記第二保持部は、前記複数のワイヤが挟まれる状態で前記第一部品に対して前記第二部品を対向配置し、前記複数のワイヤの他方側の第二の端部と前記第二部品の第二挿入部の相対位置を調整して、前記第二の端部を前記第二挿入部に挿入することを特徴とする部品組み立て装置を提供する。

（２）本発明は、前記複数のワイヤの前記一方の端部と前記第一挿入部を互いに固定し、且つ、前記複数のワイヤの前記他方の端部と前記第二挿入部を互いに固定するワイヤ固定装置を、さらに備えることを特徴とする上記（１）に記載の部品組み立て装置を提供する。

（３）本発明は、前記第一の端部と前記第一挿入部の相対位置を画像によって検出する第一位置合わせ用カメラと、前記第二の端部と前記第二挿入部の相対位置を画像によって検出する第二位置合わせ用カメラと、を備えることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の部品組み立て装置を提供する。

（４）本発明は、前記ワイヤ保持移動装置が、前記複数のワイヤを互いに独立して相対移動させることを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちいずれかに記載の部品組み立て装置を提供する。

（５）本発明は、前記ワイヤ保持移動装置と前記第一保持部によって前記第一の端部が前記第一挿入部に挿入された状態において、前記ワイヤ保持移動装置と前記第二保持部により、前記第二の端部が前記第二挿入部に挿入されることを特徴とする上記（１）乃至（４）のうちいずれかに記載の部品組み立て装置を提供する。

（６）本発明は、前記ワイヤ供給装置が、ワイヤを一時的に保持して所定長さ送る送り爪を有するワイヤ送り手段と、ワイヤを切断するカット手段を備え、ワイヤの前記送り爪で一時的に保持した場所を、前記カット手段で切除して廃棄することを特徴とする上記（１）から（５）のうちいずれかに記載の部品組み立て装置を提供する。

（７）本発明は、前記複数のワイヤの直径が、３００μｍ以下であることを特徴とする上記（１）乃至（６）のうちいずれかに記載の部品組み立て装置を提供する。

（８）本発明は、前記複数のワイヤ同士の相対的な位置関係を検査するワイヤ位置検査装置を備えることを特徴とする上記（１）乃至（７）のうちいずれかに記載の部品組み立て装置を提供する。

（９）本発明は、前記ワイヤ位置検査装置が、少なくとも一つのプリズムから成るワイヤ端部投影手段と、前記ワイヤ端部投影手段で投影された画像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により撮像された画像からワイヤ位置を判定するワイヤ位置判定手段とを、備えることを特徴とする上記（８）に記載の部品組み立て装置。

（１０）本発明は、前記ワイヤ位置検査装置が、前記複数のワイヤ同士の相対位置を調整するワイヤ位置調整機構を、更に有することを特徴とする上記（８）または（９）に記載の部品組み立て装置を提供する。

（１１）本発明は、前記第一部品の前記第一挿入部と前記複数のワイヤのそれぞれの前記第一の端部が位置合わせされて、ワイヤ固定装置によって前記第一挿入部と前記第一の端部が互いに固定された後、前記第一部品と前記第二部品の相対位置関係を変えずに、前記第一保持部及び前記第二保持部が、前記第一部品と前記第二部品の絶対的な位置を略反転させて、前記ワイヤ固定装置によって前記第二挿入部と前記第二の端部が互いに固定されることを特徴とする上記（１）乃至（１０）のいずれかに記載の部品組み立て装置を提供する。

（１２）本発明は、所定の長さを有する複数のワイヤと第一部品と第二部品とを組み合わせて物品を組み立てる部品組み立て方法であって、前記複数のワイヤを供給するワイヤ供給ステップと、前記複数のワイヤを保持し移動するワイヤ保持移動ステップと、前記複数のワイヤを、前記第一部品と前記第二部品に挟まれた空間へ配置し、前記複数のワイヤの一方の側の第一の端部を、前記第一部品の第一挿入部に位置調整し、且つ、前記複数のワイヤの他方側の第二の端部を、前記第二部品の第二挿入部に位置調整する組み立てステップと、前記複数のワイヤの前記第一の端部を前記第一挿入部に固定し、且つ、前記複数のワイヤの前記第二の端部を前記第二挿入部に固定するワイヤ固定ステップと、を備えることを特徴とする部品組み立て方法を提供する。

本発明によれば、微細なワイヤを精度よく位置合わせをし、ワイヤを固定する部品群の移動距離を小さくする機構を備えることで、複数の微細なワイヤと複数の部品群を組み合わせた光学モジュールを自動的に組み立てる組み立て装置を提供することを目的とする

本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置の全体構成を説明する説明図である。 （Ａ）部品組み立て装置により組み立てられる光学モジュールの分解状態の斜視図である。（Ｂ）部品組み立て装置により組み立てられる光学モジュールの完成形態を示す斜視図である。 （Ａ）本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置における組み立てステージの詳細構造を示す説明図である。（Ｂ）ワイヤをワイヤ保持移動装置先端の所定位置に保持する方法を示す。（Ｃ）本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置における、部品が有する貫通孔の位置合わせが精度良くできた場合の画像例を示す。（Ｄ）本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置における、部品が有する貫通孔の位置合わせが精度良くできなかった場合の画像例を示す。（Ｅ）部品の貫通孔に差し込むワイヤの位置合わせの画像例を示す。 本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置における組み立てステージにおいて、部品群を組み立てる工程を説明した工程説明図である。 本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置における組み立てステージにおいて、部品群を組み立てる工程を説明した工程説明図である。 本発明の第二実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ供給装置の全体構造を説明する説明図である。 （Ａ）本発明の第二実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ供給装置のワイヤカット部分の拡大説明図である。（Ｂ）本発明の第二実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ供給装置とワイヤ保持移動装置の協働を説明する説明図である。 本発明の第二実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ保持移動装置の先端にあるワイヤ吸着部の動作説明図である。 本発明の第二実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ保持移動装置の先端にあるワイヤ吸着部にワイヤを直線性良く保持する仕組みを示す説明図である。 本発明の第三実施形態に係る部品組み立て装置の全体構成を説明する説明図である。 本発明の第三実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ位置検査装置の上面図である。 （Ａ）本発明の第三実施形態の部品組み立て装置に係るワイヤ位置検査装置の原理を説明する説明図である。（Ｂ）複数のワイヤの位置合わせが精度良くできていることをワイヤ位置検査装置で、確認した場合の画像の例である。（Ｃ）複数のワイヤの位置合わせが精度良くできなかったことをワイヤ位置検査装置で、確認した場合の画像の例である。 本発明に係る部品組み立て装置により組み立てられる光学モジュールがどのようなものであるかの概略を説明した説明図である。（Ａ）携帯用電子機器に内蔵されたデジタルカメラ機能実現する光学モジュールにおける手ぶれ補正機構の例を示す。（Ｂ）光学記録媒体再生機の光学読み取り機構の例を示す。 本発明に係る部品組み立て装置で組み立てる光学モジュールにおいて、微細なワイヤをくみ上げる困難性について説明する説明図である。

以下、本発明に係る部品組み立て装置における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１〜図１２は発明を実施する形態の一例であって、図中、同一の符号を付した部分は同一物を表わす。なお、各図において一部の構成を適宜省略して、図面を簡略化する。そして、部材の大きさ、形状、厚みなどを適宜誇張して表現する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置１の全体構成を説明する説明図である。部品組み立て装置１は、主に組み立てステージ１０と、ワイヤ供給装置２０と、ワイヤ固定装置３０と、第１部品供給部４０と、第２部品供給部５０と収納部６０から構成される。概要を説明すれば、組み立てるための部材は、ワイヤ供給装置２０と第１部品供給部４０と第２部品供給部５０から供給され、図１で搬送装置７０と示された装置で搬送されて組み立てステージ１０とワイヤ固定装置３０で組み立てられ、最終的に収納部６０に収納される。もちろん収納部６０を省略して、別の生産ラインに完成された組み立て品を搬送しても良い。搬送装置７０は、ベルトコンベアや、チャック構造を有するロボットアーム等、様々な手法で実現可能である。

図２を用いて、本発明の第一の実施形態に係る部品組み立て装置１で組み立てる対象について説明をして、その後図３〜図５を用いて、組み立てステージ１０等の説明をおこなう。

図２は、携帯用電子機器に内蔵されるデジタルカメラ機能に係る光学モジュールで用いられる手ぶれ防止を実現する部品例を示す。図２（Ａ）は分解状態の斜視図である。組み立てる対象は第一部品８０と第二部品９０と複数のワイヤ１００であり、具体的には、第一部品８０としては、光学レンズと自動焦点補正機能を有するＡＦモジュール、第二部品９０としては、手ぶれ防止の際に、Ｆ−ｃｏｉｌと呼ばれる電磁石をフィードバック制御することにより素早く制震を行う機能をもつＦ−ｃｏｉｌモジュールが挙げられる。またワイヤ１００は、いわゆるサスペンションワイヤであり、直径としては３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、更に望ましくは１００μｍ以下のものを用い、長さは５ｍｍ以下である。ワイヤ１００の材質としてはベリリウム銅、りん青銅、タングステンまたはレニウム−タングステンなどが考えられ、環境に有害なベリリウムを避けてＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ系合金を使用することもある。また第一部品８０と第二部品９０の間に電気的な接続を持たせないために絶縁物質でコーティングする場合もある。図２（Ａ）で示すように、複数のワイヤ１００、この場合は４本のワイヤ１００を、第一部品８０と第二部品９０それぞれの所定位置、すなわち第一貫通孔（本発明の第一挿入部）１１０と第二貫通孔（本発明の第二挿入部）１２０に差し込み、固定することが組み立ての目標となる。なお第一貫通孔１１０は第一部品８０の四隅に設けられ、第二貫通孔１２０は第二部品９０の四隅に設けられる。なお、ここでは挿入部として貫通孔が形成される場合を例示したが、非貫通状態の孔でもよく、また、ワイヤ１００を保持可能なスリット等でも良い。

図２（Ｂ）に組み立てられた状態の光学モジュールの概形を示す。第一部品８０と第二部品９０は、それぞれ複数の（この場合４本の）ワイヤ１００により接続される。ワイヤ１００は第一部品８０においては、第一貫通孔１１０に差し込まれて、この図においては第一部品８０の上面で溶着部１３０ａのように接着される。同様にワイヤ１００は第二部品９０において、第二貫通孔１２０に差し込まれ、この図においては第二部品９０の下面
で溶着部１３０ｂのように接着される。接着は接着剤によってもよく、例えばエポキシ系の接着剤を用いることもできる。また半田による溶着をすることも考えられ、この場合はワイヤ１００を通じて第一部品８０と第二部品９０の間に電気的な接続をすることが可能になる。半田を使う場合には組み立ての後、半田をなじませるフラックスと呼ばれる薬剤を洗い流す工程がある方が良い。フラックスは後々、接続不良や部品劣化等の要因となるからである。本発明の第一実施形態では、半田によってワイヤ１００と第一部品８０、ワイヤ１００と第二部品９０、を固定する方法を説明する。

図３（Ａ）は、本発明の第一実施形態に係る部品組み立て装置１を構成する組み立てステージ１０と位置調整機構１５の詳細構造を示す説明図である。組み立てステージ１０は、第一保持部２５０と、第二保持部２６０からなり、位置調整機構１５は上部位置合わせ用カメラ２４０と下部位置合わせ用カメラ２４２とワイヤ保持移動装置１８０、および画像処理により位置合わせを行う位置合わせ制御装置（図示省略）により構成される。位置合わせ制御装置は、第一保持部２５０と、第二保持部２６０とワイヤ保持移動装置１８０を統括的に制御する。位置合わせ制御装置はＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどから構成され、各種制御を実行する。ＣＰＵはいわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されて様々な機能を実現する。ＲＡＭはＣＰＵの作業領域、記憶領域として使用され、ＲＯＭはＣＰＵで実行されるオペレーティングシステムやプログラムを記憶する。

組み立てステージ１０において、第一部品８０は第一保持部２５０により、保持、位置調整をされ、第二部品９０は第二保持部２６０により保持、位置調整をされる。また複数のワイヤ１００については、ワイヤ供給装置２０から供給され、ワイヤ保持移動装置１８０により組み立てステージ１０に移動され、位置調整が行われる。なお、ワイヤ供給装置２０は、例えば１本ずつワイヤ１００を供給するパーツフィーダーや、複数のワイヤ１００が載置されるトレーである。このワイヤ供給装置２０によって供給されるワイヤ１００は、同一の長さで用意され、ワイヤ保持移動装置１８０の先端部に設けられたチャック構造により所定の位置に保持される。例えば、多数のワイヤ１００を長手方向が平行で端部が揃えられた状態に並べて、順にワイヤ保持移動装置１８０の先端を近接させて、チャック構造でとらえて保持して良い（図３（Ｂ）参照）。第一保持部２５０、第二保持部２６０、ワイヤ保持移動装置１８０とも図のＸ軸方向、Ｙ軸方向に対して位置合わせが可能であり、またＸＹ平面において回転する方向に対する位置調整をすることも可能であってよい。また組み立てる際や、移動する際に、第一部品８０、第二部品９０、ワイヤ１００をＺ軸方向に動かすことができる。

図３（Ｃ）〜図３（Ｅ）において、組み立てステージ１０で第一部品８０、第二部品９０、ワイヤ１００について、ＸＹ平面での位置合わせ動作を説明する。位置調整機構１５が有する上部位置合わせ用カメラ２４０と下部位置合わせ用カメラ２４２で撮影した画像で位置合わせを行うが、例えば図３（Ａ）における第一部品８０の第一貫通孔１１０の位置合わせについては、第一部品８０に複数設けられた第一貫通孔１１０のそれぞれについて、上部位置合わせ用カメラ２４０で撮影する。位置合わせをしたい目標位置を示す位置決め基準点２６５の位置と第一貫通孔１１０の位置を示す画像を、位置合わせ手段（図示省略）が比較して、図３（Ｃ）のように位置決め基準点２６５が第一貫通孔１１０の中心近傍にあれば、位置合わせを終了し、図３（Ｄ）のように位置決め基準点２６５と第一貫通孔１１０の位置がずれていれば、第一保持部２５０により第一部品８０の位置調整をおこなう。これを第一部品８０に設けられた第一貫通孔１１０すべてにおいておこなう。同様に、下部位置合わせ用カメラ２４２によって、第二部品９０に設けられた第二貫通孔１２０の位置合わせを第二保持部２６０によりおこなう。また第一部品８０と第二部品９０を接続する複数のワイヤ１００の位置調整についても、同様の手法で行う。具体的には上部位置合わせ用カメラ２４０または／および下部位置合わせ用カメラ２４２により、ワイヤ１００の端部を撮影したワイヤ端面像２６７と位置決め基準点２６５の画像を比較して位置合わせを行う。図３（Ｅ）のように、位置ずれがある場合にはワイヤ保持移動装置１８０により位置を調整する。これらの位置調整を複数のワイヤ１００についてそれぞれおこなう。ワイヤ１００の直径が３００μｍ以下の場合には、画像から位置を合わせるために解像度の高い撮影手段を上部位置合わせ用カメラ２４０、下部位置合わせ用カメラ２４２として設置する。第一貫通孔１１０と位置決め基準点２６５の位置ずれや、ワイヤ端面像２６７と位置決め基準点２６５の位置ずれについては、位置ずれがゼロにする必要は無く、ある程度の尤度をもって位置合わせ終了としても良い。

次に図４（Ａ）〜（Ｈ）と図５（Ａ）〜図５（Ｂ）を用いて、上記した第一実施形態についての組み立て工程を説明する。

最初に上記のように位置調整機構１５によって、第一部品８０、第二部品９０、ワイヤ１００についてそれぞれ位置合わせをおこなう。具体的には第一部品８０と第二部品９０を組み立てステージ１０に移動する前に、複数のワイヤ１００についてワイヤ同士の相対的な位置関係の位置合わせを行い、ワイヤ１００を一旦組み立てステージ１０から退避させて、第一部品８０と第二部品９０について位置合わせを行った後に、ワイヤ保持移動装置１８０によりワイヤ１００を位置合わせした場所に戻す。これらの位置合わせの順番については任意で良い。

まず図４（Ａ）で示すように、第一部品８０と第二部品９０の間の距離がワイヤ１００の長さより大きい状態になるよう、第一保持部２５０と第二保持部２６０を調整する。そしてワイヤ保持移動装置１８０により、複数のワイヤ１００を第一部品８０と第二部品９０の間で、ワイヤ１００のすべてがそれぞれに対応する第一貫通孔１１０と第二貫通孔１２０に差し込める位置に位置調整を行う。

次に図４（Ｂ）のように第一保持部２５０により第一部品８０をＺ方向、第二部品９０がある向きに移動させ、複数のワイヤ１００の図面での上端のすべてが第一部品８０に設けられた第一貫通孔１１０に差し込まれるようにする。このとき第一部品８０の移動は、ワイヤ１００の上端が第一貫通孔１１０の出口において接着できる程度まで差し込まれた状態になるまで行って終了する。背景技術の項で説明した図１２（Ｂ）の方法に比べてワイヤ１００を移動させなければいけない距離が短いことがわかる。またワイヤ保持移動装置１８０によりワイヤ１００が保持されているため、図１３（Ｃ）のような問題も生じにくい。

次に図４（Ｃ）で示すように、第二保持部２６０により第二部品９０をＺ方向、第一部品８０がある向きに移動させ、複数のワイヤ１００の図面での下端のすべてが第二部品９０に設けられた第二貫通孔１２０に差し込まれるようにする。このとき第二部品９０の移動は、ワイヤ１００の下端が第二貫通孔１２０の出口において接着できる程度まで差し込まれた状態になるまで行って終了する。図４（Ｂ）と図４（Ｃ）の工程は時間的に同時に行っても良い。

さて図４（Ｄ）からは、ワイヤ１００のそれぞれの端部を接着固定する工程を説明する。本第一実施形態では、組み立てた部品を図４（Ｃ）の状態に保った状態で、ワイヤ固定装置３０に移動させて固定を行う。もちろん組み立てステージ１０上で、固定を行っても良い。さて具体的には、ワイヤ固定装置３０において、図上Ｚ軸方向上部からワイヤ固定装置２７０を移動させ、接着したい部分にクリーム半田を第一部品８０図上上面の第一貫通孔１１０近傍に塗布する。そして図４（Ｅ）のようにワイヤ固定装置２７０を退避させた後に、レーザー光２８０を第一貫通孔１１０のそれぞれの近傍に照射し温度を上げて第一部品８０とワイヤ１００を溶着させる。その結果として図４（Ｆ）のように溶着部２８５が形成されワイヤ１００と第一部品８０が固定される。半田が冷えて固定が定着した後に、ワイヤ保持移動装置１８０のワイヤ１００に対する吸着をやめ、ワイヤ保持移動装置１８０を退避させる。

次に組み立てている部品の第一部品８０、第二部品９０、ワイヤ１００の相対位置関係を保持したまま、組み立てステージ１０に移動する。そして第一保持部２５０と第二保持部２６０を用いて第一部品８０と第二部品９０のＺ方向における位置関係を図４（Ｇ）のように反転させた後、組み立てている部品をワイヤ固定装置３０に移動して、図４（Ｈ）のようにワイヤ固定装置２７０によりクリーム半田を第二部品９０図上上面、第二貫通孔１２０近傍に塗布する。もしも反転動作を行わず、鉛直下側からクリーム半田を塗布したとすると、クリーム半田が重力に従い垂れてしまい、第二部品９０とワイヤ１００の溶着固定が不十分になる問題が生じてしまう。したがってこの反転動作は、クリーム半田による固定の際に不良が生じることを防ぐ。

図５（Ａ）のようにワイヤ固定装置２７０を退避させた後に、レーザー光２８０を第二貫通孔１２０のそれぞれの近傍に照射し温度を上げて第二部品９０とワイヤ１００を溶着させる。その結果として図５（Ｂ）のように溶着部２８５が形成されワイヤ１００と第二部品９０が固定される。半田が冷えて固定が定着した後に、第一保持部２５０の保持を解放し、退避させ、組み立てられた部品を第二保持部２６０により収納部６０に移動させて工程を終了させる。以上の工程により、第一部品８０と第二部品９０を複数のワイヤ１００によって固定した部品を組み立てることができる。

次に、本発明の第二実施形態について説明する。上記説明した第一実施形態において、複数のワイヤ１００については、同一の長さのものを予め用意した。ワイヤ１００は、所定の長さの市販品が市場に流通してはいるが、組み立てる光学モジュールによっては、適切な長さのワイヤが無い場合もあり、また市販ワイヤに依存しているとモデルチェンジに素早く対応することができない。そこで本第二実施形態では、部品組み立て装置１に所定の長さを持つワイヤ１００を供給できるワイヤ供給装置２０を設けて、任意のワイヤ１００を製造供給できるようにする。

図６にワイヤ供給装置２０の全体構造を示す。ワイヤ供給装置２０は長尺ワイヤ１５０
を供給するリール１４０と送り爪１６０と、カッター１７０から主に構成される。所定の長さだけリール１４０から長尺ワイヤ１５０を送り出す長さ調整手段については図示を省略する。リール１４０を回転させて送り出された長尺ワイヤ１５０は、さらに所定の長さ分だけ送り爪１６０により長さ調整された上でカッター部に送られ、カッター１７０により切断されてワイヤ１００を製造する。

図７（Ａ）は本第二実施形態に係るワイヤ供給装置２０のワイヤカット部分の拡大説明図である。組み立てに必要なワイヤ１００の所定長さをＬとすると、送り爪１６０は、Ｌ分だけ長尺ワイヤ１５０を送り爪１６０ａと送り爪１６０ｂで挟んだ状態で、カッター１７０により切断する。このときワイヤの送り爪で一時的に保持したワイヤ部分は、前記カッター１７０で切除して廃棄する。図７（Ｂ）〜図７（Ｆ）でその動作を説明する。

ワイヤ１００を作製した直後の状態では図７（Ｂ）のように、長尺ワイヤ１５０の端部Ｃは送り爪で保持されている。次に図７（Ｃ）で示すように、送り爪１６０ａと送り爪１６０ｂを開放して長尺ワイヤ１５０を端部Ｃがカットできる分だけ鉛直下向きに送り切断する。そして図７（Ｄ）のように、長尺ワイヤ１５０を所定の長さＬだけ送り、図７（Ｅ）のようにワイヤ保持移動装置１８０で吸着保持し、カッター１７０で切断する。こうすることで、送り爪で挟まれたときに変形したワイヤ部分を組み立てに使用しないという効果が得られる。最後に、図７（Ｆ）のように、ワイヤ保持移動装置１８０により、ワイヤ１００は次の工程に送られる。これにより、所定の長さＬのワイヤ１００を製造しワイヤ保持移動装置１８０に保持することができる。次に微細なワイヤ１００をどのように吸着保持するかについて図８と図９で説明する。

図８は、本発明の第二実施形態に係るワイヤ保持移動装置の先端にあるワイヤ吸着部の動作説明図である。本実施形態ではワイヤ１００のワイヤ保持移動装置１８０に対する保持は真空吸着を用いる。ワイヤ保持移動装置１８０の先端には、長尺ワイヤ１５０の直径ｄが収まる程度の深さに形成されたＶ字溝２００が設けられている。またＶ字溝２００の底部には吸着孔１９０が設けられ、そこから真空引きをおこない、長尺ワイヤ１５０を吸着させる。図８（Ｂ）のように、所定の長さＬにカットされた後も、ワイヤ１００はワイヤ保持移動装置１８０の先端に吸着保持されたまま、保持移動することが可能である。このときＶ字溝２００があることで、ワイヤ１００が傾きにくい。本第二実施形態では真空吸着による保持を説明したが、ワイヤ１００を保持する方法は静電吸着や、クランプ構造を用いてもよい。

図９ではワイヤ１００をＶ字溝２００に合わせて保持する方法を示す。長尺ワイヤ１５０は、重力に従っておおよそ鉛直下向きに伸びた状態にあるが、ある程度の長さがあり、端部が自由であることから、ワイヤ自身のよれなどから、直線状になっているとは限らない。そこでワイヤ供給装置２０には、ワイヤ挿入時ガイド２１０を設けて、長尺ワイヤ１５０をワイヤ挿入時ガイド２１０でＶ字溝２００の溝に押して吸着させることが考えられる。これにより鉛直方向に伸びるＶ字溝２００に沿って長尺ワイヤ１５０が吸着されるため、後の工程においてカット後のワイヤ１００の傾きを少なくすることができる。

本発明の第三実施形態について図１０、図１１、図１２を用いて説明する。図１０は、本発明の第三実施形態に係る部品組み立て装置１の全体構成を説明する説明図である。部品組み立て装置１は、主に組み立てステージ１０と、ワイヤ供給装置２０と、ワイヤ位置検査装置２５と、ワイヤ固定装置３０と、第１部品供給部４０と、第２部品供給部５０と収納部６０から構成される。上記の第一実施形態、第二実施形態においては、複数のワイヤ１００について長さは、すべて正確に形成され、Ｚ方向の位置ずれは無い状態にあって、ワイヤ保持移動装置１８０の所定の位置に傾き無く保持されていると仮定したが、実際にはワイヤのねじれや吸着の失敗、ゴミの付着などにより、ワイヤ１００がすべてワイヤ保持移動装置１８０の先端のＶ字溝２００の正確な位置に保持されているとは限らない。そこで本第三実施形態においては、部品組み立て装置１に、複数のワイヤ１００の位置を検査するワイヤ位置検査装置２５を設ける。

図１１にワイヤ位置検査装置２５の上面図を示す。ワイヤ位置検査装置２５は、プリズム２３０を貼り合わせた中央の検査ミラー２２５と後述する位置合わせ用カメラ２２０によって構成される。ワイヤ保持移動装置１８０によって保持されたワイヤ１００は、検査ミラー２２５の各辺に設けられたプリズムの端面に近接される。

次にワイヤ位置検査装置２５の側面図である図１２（Ａ）を用いて、ワイヤ位置検査装置２５の原理を説明する。ワイヤ保持移動装置１８０により保持されたワイヤ１００はプリズム２３０の端面であるワイヤ押し当て面２３１に当接される。するとワイヤ１００の像は反射面２３２で反射されて画像投影面２３３に投影される。各ワイヤ１００について同様に虚像が画像投影面２３３に投影されるが、その像を位置合わせ用カメラ２２０でとらえて、ワイヤ１００の位置を検査する。図１２（Ｂ）に、位置合わせ用カメラ２２０でとらえた画像投影面２３３に投影された投影像の例を示す。各ワイヤ１００の上端は、投影像としては内側に、そして各ワイヤ１００の下端は、投影像では外側に投影される。図１２（Ｂ）では４本のワイヤ１００の投影像は、内側（すなわちワイヤ１００の上端）が上端位置合わせ線２３５にすべて一致し、外側（すなわちワイヤ１００の下端）が下端位置合わせ線２３７にすべて一致していることから、すべてのワイヤ１００について、ワイヤ保持移動装置１８０の先端吸着部の所定の位置に正確に吸着されていることがわかる。なお、ここでは各ワイヤ１００の全体をまとめて撮像する場合を例示しているが、ピントが合わない場合は、ワイヤ１００の上端側の撮像と、下端側の撮像を別々に実行しても良い。

図１２（Ｃ）に別の例を示す。図１２（Ｃ）の場合、ワイヤ１００のうち図の左側のワイヤ２３９ｆは、ワイヤ保持移動装置１８０の先端において、所定の位置よりＺ方向上向きにずれており、ワイヤ２３９ｅは、ワイヤ保持移動装置１８０の先端において所定の位置よりＺ方向下向きにずれている。このとき位置合わせ用カメラ２２０でとらえた画像投影面２３３の投影像を図１２（Ｄ）に示す。ワイヤ２３９ｆに対応する投影像は投影像２３９ｊであり、ワイヤ２３９ｅに対応する投影像は投影像２３９ｈとなる。図１２（Ｄ）でわかるように、投影像２３９ｊは上端位置合わせ線２３５より内側にずれており、投影像２３９ｈは下端位置合わせ線２３７より外側にずれているので、これらについては廃棄するか、位置合わせをし直さなければならないことがわかる。同様に投影像２３９ｇについては、問題が無いことがわかり、投影像２３９ｉに対応するワイヤ１００については、高さはおおよそ合っているものの角度がＶ字溝２００に沿っていない傾いた状態で、ワイヤ保持移動装置１８０の先端部に吸着されていることがわかる。投影像２３９ｊ、投影像２３９ｈ、投影像２３９ｉに対応する状態で、吸着されているワイヤ１００については、このまま組み立てステージ１０で組み立てに入っても、部品を組み立てることができないので、ワイヤ１００の位置を修正するか、吸着したワイヤ１００を一旦廃棄して、新しいワイヤ１００を製造、ワイヤ保持移動装置１８０に保持することが必要になる。

上記、前者のワイヤ１００の位置修正については、例えば投影像からＺ方向上向きに１ｍｍずらせば良いことがわかれば、ワイヤ保持移動装置１８０をワイヤ位置修正板（図示省略）の位置に移動させ、ワイヤ１００の端部を板に押し当てて上向きにずらすといった修正を施すワイヤ位置調整機構をさらに有し、再度ワイヤ位置検査装置２５で検査して、合格したら組み立てステージ１０に移動することが考えられる。

以上、本発明の部品組み立て装置における実施形態について説明したが、本発明は説明した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において各種の変形を行うことが可能である。

例えば、説明した第一実施形態において、ワイヤ保持移動装置１８０の先端部を交換可能にすることで、各種長さのワイヤ１００を保持し移動することができるようになる。こうすることで多くの種類の部品を組み立てることが可能になる。またワイヤ位置検査装置２５の検査ミラー２２５についてはコーンミラーを用いても良い。

１ 部品組み立て装置
１０ 組み立てステージ
１５ 位置調整機構
２０ ワイヤ供給装置
２５ ワイヤ位置検査装置
３０ ワイヤ固定装置
４０ 第１部品供給部
５０ 第２部品供給部
６０ 収納部
７０ 搬送装置
８０ 第一部品
９０ 第二部品
１００ ワイヤ
１１０ 第一貫通孔
１２０ 第二貫通孔
１３０ 溶着部
１４０ リール
１５０ 長尺ワイヤ
１６０ 送り爪
１７０ カッター
１８０ ワイヤ保持移動装置
１９０ 吸着孔
２００ Ｖ字溝
２１０ ワイヤ挿入時ガイド
２２０ 位置合わせ用カメラ
２２５ 検査ミラー
２３０ プリズム
２３１ ワイヤ押し当て面
２３２ 反射面
２３３ 画像投影面
２３５ 上端位置合わせ線
２３７ 下端位置合わせ線
２３９ 投影像
２４０ 上部位置合わせ用カメラ
２４２ 下部位置合わせ用カメラ
２５０ 第一保持部
２６０ 第二保持部
２６５ 位置決め基準点
２６７ ワイヤ端面像
２７０ ワイヤ固定装置
２８０ レーザー光
２８５ 溶着部
３００ 携帯用電子機器
３１０ 光学モジュール
３２０ レンズモジュール
３３０ 固定台
３４０ サスペンションワイヤ
３５０ 光学記録媒体収納部
３６０ 光学記録媒体駆動部
３７０ 光学読み取り機構
３８０ 対物レンズモジュール
３９０ サスペンションワイヤ
４００ 固定部材

Claims (11)

1. 所定の長さを有する複数のワイヤと第一部品と第二部品とを組み合わせて物品を組み立てる部品組み立て装置であって、
   前記複数のワイヤを供給するワイヤ供給装置と、
   前記複数のワイヤを、互いの長手方向が同一又は近似する方向となるように保持し移動するワイヤ保持移動装置と、
   前記第一部品を保持する第一保持部と、
   前記第二部品を保持する第二保持部と、
   前記第一保持部に保持された前記第一部品、および、前記第二保持部に保持された前記第二部品の相対位置を調整する位置調整機構と、を備え、
   前記ワイヤ保持移動装置と前記第一保持部は、前記複数のワイヤの一方側の第一の端部と前記第一部品の第一挿入部の相対位置を調整して、前記第一の端部を前記第一挿入部に挿入し、
   前記ワイヤ保持移動装置と前記第二保持部は、前記複数のワイヤが挟まれる状態で前記第一部品に対して前記第二部品を対向配置し、前記複数のワイヤの他方側の第二の端部と前記第二部品の第二挿入部の相対位置を調整して、前記第二の端部を前記第二挿入部に挿入することを特徴とする部品組み立て装置。
2. 前記複数のワイヤの前記一方の端部と前記第一挿入部を互いに固定し、且つ、前記複数のワイヤの前記他方の端部と前記第二挿入部を互いに固定するワイヤ固定装置を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の部品組み立て装置。
3. 前記第一の端部と前記第一挿入部の相対位置を画像によって検出する第一位置合わせ用カメラと、
   前記第二の端部と前記第二挿入部の相対位置を画像によって検出する第二位置合わせ用カメラと、を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の部品組み立て装置。
4. 前記ワイヤ保持移動装置は、前記複数のワイヤを互いに独立して相対移動させることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一の請求項に記載の部品組み立て装置。
5. 前記ワイヤ保持移動装置と前記第一保持部によって前記第一の端部が前記第一挿入部に挿入された状態において、前記ワイヤ保持移動装置と前記第二保持部により、前記第二の端部が前記第二挿入部に挿入されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一の請求項に記載の部品組み立て装置。
6. 前記ワイヤ供給装置は、
   ワイヤを一時的に保持して所定長さ送る送り爪を有するワイヤ送り手段と、
   ワイヤを切断するカット手段を備え、
   ワイヤの前記送り爪で一時的に保持した場所を、前記カット手段で切除して廃棄することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一の請求項に記載の部品組み立て装置。
7. 前記複数のワイヤの直径は、３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか一の請求項に記載の部品組み立て装置。
8. 前記複数のワイヤ同士の相対的な位置関係を検査するワイヤ位置検査装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項７のうちいずれか一の請求項に記載の部品組み立て装置
9. 前記ワイヤ位置検査装置は、
   少なくとも一つのプリズムから成るワイヤ端部投影手段と、
   前記ワイヤ端部投影手段で投影された画像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により撮像された画像からワイヤ位置を判定するワイヤ位置判定手段とを、備えることを特徴とする請求項８に記載の部品組み立て装置。
10. 前記ワイヤ位置検査装置は、前記複数のワイヤ同士の相対位置を調整するワイヤ位置調整機構を、更に有することを特徴とする請求項８または請求項９に記載の部品組み立て装置。
11. 前記第一部品の前記第一挿入部と前記複数のワイヤのそれぞれの前記第一の端部が位置合わせされて、ワイヤ固定装置によって前記第一挿入部と前記第一の端部が互いに固定された後、
    前記第一部品と前記第二部品の相対位置関係を変えずに、前記第一保持部及び前記第二保持部が、前記第一部品と前記第二部品の絶対的な位置を略反転させて、
    前記ワイヤ固定装置によって前記第二挿入部と前記第二の端部が互いに固定されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一の請求項に記載の部品組み立て装置。

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