次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図1を参照して、作業装置1の全体構成を説明する。作業装置1は携帯端末などの電子機器4(図2、図3参照)を作業対象として、フレキシブルプリント基板などの帯状のケーブルを保持して電子機器4のコネクタに装着する作業を実行する。すなわち作業装置1は帯状のケーブルを保持して所定の作業である電子機器4への装着を自動的に行う機能を有している。さらに本実施の形態においては、作業装置1はサブ基板17とこのサブ基板に一端が装着された帯状のケーブル18を有するサブユニット16(図2参照)を、電子機器4のコネクタに組み付ける作業を行うことができるようになっている。
図1において、基台2の上面2aには作業ステージ3が設けられており、作業ステージ3は作業対象の電子機器4を位置決めして保持する。ここで図2、図3を参照して、作業対象の電子機器4について説明する。なお図2は、ケーブルをコネクタに装着する前、サブユニット16を電子機器4に組み付ける前の状態を、また図3はケーブルをコネクタに装着しさらにサブユニット16を電子機器4に組み付けた状態を示している。
図2において、電子機器4は表示装置を備えた車載用の電子機器であり、電子機器4の主体となる回路基板12はハンドリング用の基板キャリア11に保持された状態で作業ステージ3に搬入される。回路基板12は矩形の形状を有しており、回路基板12の上面には複数の電子部品12aが実装されている。回路基板12の一方の辺には、作業の対象となるケーブル15が予め装着されている。ケーブル15は、一端15aが回路基板12に設けられた電子回路(図示省略)に接続された状態で、被装着部15bが設けられた他端を上方に向けた姿勢で装着されている。
回路基板12の実装面においてケーブル15が接続された辺に臨む位置には、ケーブル15を装着するためのコネクタ13が設けられている。さらに回路基板12の実装面には、組み付け作業対象となるサブユニット16のケーブル18を装着するためのコネクタ14が設けられている。サブユニット16は、電子部品17aが実装されたサブ基板17の端部にケーブル18の一端18aを接続した構成となっている。作業装置1による電子機器4を対象とする作業においては、ケーブル15、18をそれぞれコネクタ13、14に装着する作業が行われる。
コネクタ13には、ケーブル15の一端15aの反対側の他端に形成された被装着部15b(図8参照)が装着される。コネクタ13において、被装着部15bが装着される装着部13bの底面の端子面13c(図14参照)には接続用の端子列が形成されており、被装着部15bをコネクタ13に挿入して装着した状態では、被装着部15bに形成された配線パターン15c(図8参照)がこれらの端子列に接触する。
コネクタ13は、装着された被装着部15bの脱落を防止するためロック機構を構成するスイング部13a(図14も参照)を備えている。スイング部13aはコネクタ13に対して揺動して開閉自在に設けられており、被装着部15bをコネクタ13に装着する前に電子機器4が作業ステージ3に搬入された状態では、スイング部13aは押し倒されてロックが有効な状態にある(図13参照)。
被装着部15bをコネクタ13に装着する際には、スイング部13aを起立させてロックを解除した状態でコネクタ装着作業を行う。そして図3に示すように、被装着部15bをコネクタ13に装着した後には、再びロックを有効にする。すなわちスイング部13aを押し倒して閉状態とし、被装着部15bをスイング部13aによって押さえ込んで脱落を防止する。
サブユニット16を回路基板12に実装する実装動作においては、サブ基板17を保持して回路基板12の実装面に搭載するとともに、ケーブル18の一端18aの反対側の他端に形成された被装着部18bをコネクタ14に装着するコネクタ装着動作が実行される。被装着部18bはケーブル15の被装着部15bと同様構成であり、ケーブル18を対象とするコネクタ装着動作は、ケーブル15を対象とするコネクタ装着動作と同様に行われる。すなわち、コネクタ14が備えたスイング部14aを起立させてロックを解除した状態で被装着部18bをコネクタ14に装着し、コネクタ装着作業後にはスイング部14aを押し倒して再びロックを有効にする。
図1において作業ステージ3は昇降動作および水平面内での回転動作が可能となっており、電子機器4を作業対象とするケーブル15、18の装着作業においては、作業ステージ3を昇降させることにより、電子機器4を所定の作業高さに位置させる。また作業ステージ3を回転させることにより、電子機器4において作業対象となるコネクタ13、14が設けられた辺を、以下に説明するロボット部5による所定の作業位置に位置合わせする。
基台2の上面2aのコーナ部にはコーナポスト2bが立設されており、コーナポスト2bの上端部には水平な架台2cが架設されている。架台2cの側面にはタッチパネルを備えた操作パネル10が配置されている。ロボット部5を対象とした操作や動作指示のための指示入力は、操作パネル10を介してのタッチ操作入力によって実行される。操作パネル10は表示機能を有しており、作業装置1によるケーブル装着動作において異常や不具合が発生した場合の報知は、操作パネル10に表示される。なお、作業装置1の座標系については、作業装置の正面からみて左右に水平な方向をX軸、X軸に前後方向に直交する軸をY軸、X軸、Y軸に上下方向に直行する軸をZ軸とする。
架台2cの下面には、以下に説明するロボット部5の駆動機構を内蔵した固定ベース部6が配設されている。固定ベース部6には個別に動作する6つのサーボ駆動機構が内蔵されており、それぞれのサーボ駆動機構は固定ベース部6から下方に延出した6本のリンク部材7を個別に駆動する。リンク部材7の下端部はベース部8に結合されている。上記構成において、固定ベース部6、リンク部材7、ベース部8はロボット部5を構成する。ロボット部5は個別に動作する6本のリンク部材7を有する6自由度タイプのパラレルリンクロボットであり、固定ベース部6から下方に延出した6本のリンク部材7の下端部は、ケーブル15、18をコネクタ13、14に装着する装着作業を実行する作業ユニットであるヘッド部9のベース部8に結合されている。
次に図4を参照して、ヘッド部9の構成を説明する。リンク部材7はユニバーサルジョイント7aを介してベース部8に結合されており、この構成により、ロボット部5によってベース部8に6自由度の移動動作を行わせることが可能となっている。ロボット部5によって移動するベース部8には、第1のケーブル保持ツール20A、サブユニット保持ツール27およびコネクタロックツール30が装着され、さらに撮像部40および照明46を備えている。
第1のケーブル保持ツール20Aは、コネクタ13へ装着されるケーブル15を保持する機能を有しており、サブユニット保持ツール27は、コネクタ14へ装着されるケーブル18を有するサブユニット16を保持する機能を有している。サブユニット保持ツール27は、ケーブル18を保持する第2のケーブル保持ツール20Bと、サブ基板17を保持するサブ基板保持ツール26より構成される。またコネクタロックツール30は、コネクタ13、14が備えたロック機構を解除または有効にするために使用される。
上記構成において、ベース部8には複数のケーブル保持ツール(ここに示す例では第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bの2つ)が、装着されている。第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bはいずれも相反する前方および後方を有する形状であり(図6参照)、複数のケーブル保持ツールのうち、少なくとも2つ(第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20B)は、互いに向きを異ならせて(ここに示す例では向かい合わせで)、ベース部8に装着されている。
ロボット部5によってベース部8を移動させることにより、作業ステージ3に保持された電子機器4に対して、第1のケーブル保持ツール20A、サブユニット保持ツール27、コネクタロックツール30を相対的に移動させることができる。ここに示す例では、ヘッド部9は複数のケーブル保持ツール(第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bの2つ)が装着されたベース部8を有しており、ロボット部5はこのベース部8を作業ステージ3に保持された電子機器4に対して相対的に移動させるようになっている。このような構成により、複数のケーブルが接続対象となるような形態の作業にも対応することが可能となっている。
さらにヘッド部9はサブユニット保持ツール27が装着されたベース部8を有しており、ロボット部5はこのベース部8を作業ステージ3に保持された電子機器4に対して相対的に移動させるようになっている。このような構成により、ケーブル18が予めサブ基板17に装着されたサブユニット16を作業対象とすることが可能となっている(図10、図11参照)。
上述の作業実行に際しては、ロボット部5、第1のケーブル保持ツール20A、サブユニット保持ツール27、コネクタロックツール30を、制御部60(図12参照)によって作動させる。すなわち制御部60は、ロボット部5を作動させることによりケーブル15の被装着部15bを電子機器4のコネクタ13に装着する作業を実行する。また制御部60は、ロボット部5を作動させることにより、ケーブル15、ケーブル18を保持した第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bを移動させて、ケーブル15、ケーブル18の被装着部15b、被装着部18bを電子機器4のコネクタ13、コネクタ14に装着する作業を実行する。
さらに制御部60は、ロボット部5を作動させることにより、ケーブル18の被装着部18bを電子機器4のコネクタ14に装着する作業およびサブ基板17を回路基板12に搭載する作業を実行する。そして上述のコネクタ装着作業においては、制御部60によってロボット部5を作動させることにより、コネクタロックツール30によってコネクタ13、14のロックを解除または有効にする作業が併せて実行される。
次に第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bの構成を説明する。図4に示すベース部8において、複数のユニバーサルジョイント7aの中心位置を示す駆動中心には開口部8aが設けられている。開口部8aから左右両方向に隔てた両側端部近傍の下面には、それぞれ屈曲形状の保持ブラケット23が結合されている。保持ブラケット23において内向きの斜め下方に延出した延出部23aの下面には、第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22Bが結合されている。
第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22Bには、それぞれ第1のスライドベース21A、第2のスライドベース21Bが装着されており、さらに第1のスライドベース21A、第2のスライドベース21Bには、第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bがそれぞれ結合されている。第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22Bを駆動することにより、第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bは、それぞれ前後方向である内側斜め下方(矢印a、矢印b)に進退する。すなわち作業装置1は、複数のケーブル保持ツール(第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20B)を各々独立して前後方向に進退させる複数のアクチュエータ(第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22B)を備えている。
次に第2のケーブル保持ツール20Bとサブ基板保持ツール26よりなるサブユニット保持ツール27について説明する。第2のケーブル保持ツール20Bは、ケーブル18を真空吸引によって保持する保持部57(図10、図11参照)を有している。サブ基板保持ツール26は、サブ基板17の両側端部に当接して左右から把持するチャック部24と、チャック部24を開閉駆動するチャック駆動部25より構成される。
サブ基板保持ツール26は、第2のアクチュエータ22Bによって作業ステージ3側へ進退移動する第2のスライドベース21Bの下面に装着されており、第2のアクチュエータ22Bを駆動することにより、第2のケーブル保持ツール20Bの保持部57とサブ基板保持ツール26はともに進退する。図2に示すサブユニット16を対象とする電子機器4への組み込み作業においては、第2のケーブル保持ツール20Bの保持部57によってケーブル18を吸着して保持するとともに、サブ基板保持ツール26のチャック部24によってサブ基板17を左右から把持する。
次にコネクタロックツール30の構成を、図4、図5を参照して説明する。なお図5は、図4におけるベース部8の中心線に沿った縦断面を示している。図5において、ベース部8の左端部側の下面には、外側方向の斜め下方に延出する軸部33が、留め具34を介して固着されている。軸部33の先端には矩形ブロック形状の先端部31が装着されており、図4に示すように、先端部31の両側端部には爪32が突設されている。軸部33、先端部31、爪32は、コネクタ13、14のロックを解除または有効にするために使用するコネクタロックツール30を構成する。
前述のようにコネクタ13、14が備えたロック機構は、コネクタ13、14に起倒自在に設けられたスイング部13a,14aをコネクタロックツール30を用いて開閉することによって、被装着部15b、18bのコネクタ13、14への固定および固定解除を行うようになっている。コネクタ13、14においてスイング部13a、14aが押し倒されてロックが有効な状態のコネクタ13、14のロックを解除するには、ロボット部5を作動させて、押し倒されて閉状態のスイング部13a、14aの下面とコネクタ13、14との間の隙間に爪32を差し込み、この状態で軸部33を移動させて爪32によってスイング部13a、14aを起立させる(図13(b)参照)。またロックを解除した後に再びロックを有効にするには、起立した状態のスイング部13a、14aに対して上面側から先端部31を当接させ、先端部31によってスイング部13a、14aを押し倒す(図15(d)参照)。
ベース部8の上面において開口部8aの近傍に立設されたブラケット41には、光学レンズ部42およびカメラ43より成る撮像部40が、光軸43aを作業ステージ3側に向けた下向き姿勢で配設されている。ロボット部5を作動させて、ヘッド部9を作業ステージ3に保持された電子機器4の上方に位置させた状態で、撮像部40により撮像することにより、第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bに保持されたケーブル15、18の被装着部15b、18bの画像および回路基板12に実装されたコネクタ13、14の画像を取得することができる。
ベース部8の下面側には開口部8aを囲む配置で支持部材44が下方に立設されている。支持部材44の下端部には、電子機器4の外形形状に対応した照明保持板45が保持されており、照明保持板45の下面にはLEDなどの発光体よりなる照明46が装着されている。撮像部40による撮像に際しては、照明46を点灯させて撮像対象のケーブル15、18、コネクタ13、14を照明する。
そして複数のケーブル保持ツール(ここでは2つの第1のケーブル保持ツール20Aと第2のケーブル保持ツール20B)は、前方を撮像部40のカメラ43の光軸43a側に向けてベース部8に装着され、光軸43aを挟んで対向した配置となっている。そして第1のケーブル保持ツール20Aと第2のケーブル保持ツール20Bは、第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22Bによって光軸43aに向かって交互に進退する構成となっている。このような構成により、共通の撮像部40によって第1のケーブル保持ツール20Aと第2のケーブル保持ツール20Bにそれぞれ保持されたケーブル15,18の双方を撮像することが可能となっている。
次に図6〜図9を参照して、第1のケーブル保持ツール20Aの詳細構成および機能を説明する。図6において、第1のケーブル保持ツール20Aは相反する方向である前方および後方を有する形状となっており、ケーブル15を保持する保持ヘッド50が下端部に設けられたシャンク部51を、保持ヘッド50から後方側の斜め上方に延出させた構造となっている。ここで定義される前方は、ヘッド部9の中心側に向かう方向であり、第1のケーブル保持ツール20Aが進出してケーブル15を保持する動作を行う作業動作方向である。
シャンク部51の上端部には、第1のケーブル保持ツール20Aを第1のスライドベース21A(図4参照)に固定して組み付けるための組付け部52が設けられている。組付け部52に形成されたボルト孔52aを介して組付け部52を第1のスライドベース21Aにボルト締結することにより、第1のケーブル保持ツール20Aは、第1のスライドベース21A、第1のアクチュエータ22Aを介して、ロボット部5のベース部8に組み付けられる。
シャンク部51の下端部の保持ヘッド50にはガイド部53が前方に突出して設けられており、さらにガイド部53の上方には吸着部支持部54が保持ヘッド50から前方に突出して設けられている。そしてガイド部53の上面と吸着部支持部54の下面との間は前方に開口した切欠部55となっている。
ガイド部53の下面には、ケーブル15の幅方向の位置を規制する凹溝53aが設けられている。図7における下段の断面図および図8(a)に示すように、凹溝53aは前後方向に平らな底面53a1と、底面53a1から下面側(図6において下側、図8において上側)に突出して向かい合う左右一対のガイド面53a2を有する形状となっている。
図7に示すように、一対のガイド面53a2は保持対象のケーブル15の幅寸法によって定められる距離B1だけ離れて設けられている。そして一対のガイド面53a2は、凹溝53aの前部において前方に行くに従い互いの距離が広がる誘導面53a3となっており、凹溝53aの前端部において距離B1よりも広い距離B2に広がっている。誘導面53a3は、ガイド部53によってケーブル15を保持する際にケーブル15を凹溝53a内に導くための誘導部となっている。
図8は、ガイド部53の凹溝53aにケーブル15を収納して保持した状態を示している。すなわちケーブル15は、底面53a1に当接して側端面をガイド面53a2によってガイドされた状態で、凹溝53a内に保持される。このとき、凹溝53aの前端部に設けられた誘導面53a3によってケーブル15の凹溝53aへの導入が誘導される。これにより、図8(b)に示すように、ケーブル15は、導通用の配線パターン15cが形成された被装着部15bをガイド部53の前端部から前方に突出させた姿勢で、ガイド部53によって保持される。このとき、ケーブル15は以下に説明する保持部57によって真空吸着により保持された状態にある。
図7において、凹溝53aの底面53a1には、後部の端面から寸法D1だけ隔て前部の端面53cから寸法D2だけ隔てた位置を中心として、底面53a1を貫通する円形の開口53bが設けられている。ここで寸法D1は寸法D2よりも大きくなっており、開口53bは凹溝53aの前部に形成された形態となっている。なお、寸法D1、寸法D2は、保持対象のケーブル15を安定して保持するための最適な位置に保持部57が位置するように、ケーブル15のサイズや剛性などを勘案して適宜設定される。
開口53bの内側には、先端部に装着された保持パッド57cでケーブル18を吸引して保持する保持部57が配置されている。図6に示すように、吸着部支持部54には、上下に貫通するねじ穴54aが形成されている。ねじ穴54aの上部には、エアジョイント56の下部に設けられたねじ部56bが螺合締結されており、エアジョイント56には真空吸引源(図示省略)と接続されたエアチューブ56aが繋ぎ込まれている。
ねじ穴54aの下部には、内部に吸引孔57bが挿通して形成されたネジ部材57aが螺合している。ネジ部材57aは、円環状のスペーサ58を挿通し、さらにネジ部材57aの外ネジにねじ頭部57dを螺合させた状態で、ねじ穴54aに螺合している。ねじ頭部57dを締結することにより、ネジ部材57aはねじ穴54aに固定締結される。
ネジ部材57aの下端部には、吸引孔57bと連通する吸着孔を有する保持パッド57cが装着されている。真空吸引源を作動させてエアチューブ56aから真空吸引することにより(矢印c)、吸引路として機能するねじ穴54aを介して保持パッド57cの吸着孔が吸引され、これにより保持対象のケーブル15を吸着保持することができる。すなわち上述構成において、ネジ部材57a、吸引孔57b、保持パッド57cおよびねじ頭部57dは、ケーブル18を吸引して保持する保持部57となっている。
図9(a)は、上述構成の保持部57を吸着部支持部54に装着した状態におけるガイド部53の部分断面を示している。ガイド部53がケーブル15を保持していない通常の状態においては、保持部57の先端部に装着された保持パッド57cの吸着面が、凹溝53aの底面53a1から所定の突出量dだけ突出した状態となるように、保持部57の高さ位置が設定される。この高さ位置の設定は、スペーサ58の厚みtを調整することにより行われ、これにより、ネジ部材57aに装着された保持パッド57cの底面53a1からの突出量を調整することができる。すなわちスペーサ58は、保持部57の凹溝53aの底面53a1からの突出量を調整する調整部として機能している。
図9(b)は、このように構成された保持部57によってケーブル15を保持した状態を示している。すなわちエアチューブ56a(図6参照)から真空吸引した状態で、ガイド部53をケーブル15の吸着対象面に沿わせることにより、保持パッド57cはケーブル15に当接してこれを真空吸着により保持する。保持パッド57cはゴムなど弾性を有する材質よりなり、内部に負圧を作用させて保持対象物を吸着することにより、保持パッド57cは吸引方向側へ収縮する特性を有している。このため保持部57によってケーブル15を吸引したときにはケーブル15は保持パッド57cが上方に収縮し(矢印)、吸着保持したケーブル15を凹溝53aの底面53a1に押し当てる。すなわち保持部57は、ケーブル15を吸引するときの負圧によってケーブル15を凹溝53aの底面53a1に押し当てる。
上述構成の第1のケーブル保持ツール20Aは、ガイド部53に設けられた凹溝53aの底面53a1から見て斜め上方に延びたシャンク部51を有し、このシャンク部51に第1のケーブル保持ツール20Aをロボット部5に組み付けるための組付け部52を設けた形態となっている。さらに詳細には、ロボット部5に組み付けられるシャンク部51の下端部に、前方へ突出した第1突出部であるガイド部53と、シャンク部51前からガイド部53の上方に突出した第2突出部である吸着部支持部54を有する形状となっている。そしてガイド部53には少なくとも誘導面53a3と開口53bが形成され、吸着部支持部54に保持部57が装着された構成となっている。
次に図10、図11を参照して、サブユニット保持ツール27の詳細構成および機能を説明する。図10において、サブユニット保持ツール27は第2のケーブル保持ツール20Bとサブ基板保持ツール26より構成される。なお、図10,図11においては、サブ基板保持ツール26を構成するチャック駆動部25の図示は省略して、チャック部24のみを図示している。
第2のケーブル保持ツール20Bは、図6に示す第1のケーブル保持ツール20Aと同様の構成を有している。ここで、第2のケーブル保持ツール20Bのガイド部53の形状・寸法は、保持対象となるケーブル18に応じて決定されることから、図7に示す寸法D1,D2および距離B1、B2は、ケーブル15に対応した第1のケーブル保持ツール20Aにおけるものとは異なっている。また第1のケーブル保持ツール20Aと同様に、第2のケーブル保持ツール20Bは相反する方向である前方および後方を有する形状となっており、ヘッド部9の中心側へ向かう方向に前方を向けた姿勢で配置され、第2のケーブル保持ツール20Bが前方に進出することにより、ケーブル18を保持する動作を行う。
サブユニット保持ツール27は、ケーブル18の一端18aが予めサブ基板17に接続された構成のサブユニット16を対象として、ケーブル18の被装着部18bを電子機器4のコネクタ14に装着する作業を行う。この装着作業においては、サブユニット保持ツール27は、予めケーブル18の被装着部18bを前方に向けて載置されたサブユニット16を対象として保持動作を行う。
すなわち図11に示すように、第2のケーブル保持ツール20Bが備えた保持部57によってケーブル18を真空吸引によって保持する。このときケーブル18は、被装着部18bを電子機器4のコネクタ14への装着方向である前方へ向けた姿勢で、ガイド部53の凹溝53aにおいて底面53a1に押し当てられた状態で保持される。そしてサブ基板17はサブ基板保持ツール26のチャック部24によって左右の両側端部を挟み込まれて把持され、サブ基板17はケーブル18とは同一平面内に姿勢が保持されている。このような構成のサブユニット保持ツール27を用いることにより、真空吸着のみでは保持が困難なサブユニット16のようなワークを安定して保持して、ケーブル18をコネクタ14に正しい姿勢で装着することが可能となっている。
次に図12を参照して、作業装置1の制御系の構成を説明する。図12において、制御部60は、ロボット部5、作業ステージ3、撮像部40(カメラ)、照明46、第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22B、チャック駆動部25、操作パネル10、報知部63と接続されている。
制御部60がロボット部5、作業ステージ3、第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22B、チャック駆動部25を制御することにより、図13〜図16に示すケーブル装着動作が実行される。すなわち上述の制御処理において、制御部60は、ロボット部5を作動させることによりコネクタロックツール30によってコネクタ13のロックを解除または有効にする作業と、第1のアクチュエータ22A、第2のアクチュエータ22Bにより駆動される第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bによって保持されたケーブル15、18を、ロックが解除されたコネクタ13、14に装着する作業を実行する。
この作業の実行過程においては、制御部60は撮像部40および照明46を制御して、ケーブル15、18の被装着部15b、18bおよびコネクタ13、14の位置検出のための撮像処理を実行させる。これらの処理の実行のための操作指令は操作パネル10を介して入力され、これにより制御部60は所定の制御処理を実行する。報知部63は、作業装置1によるケーブル装着動作の実行過程において異常や不具合が発生した場合の報知を、操作パネル10に表示させる処理を行う。
また制御部60は内部制御処理機能としてのケーブル位置検出部61、コネクタ位置検出部62を備えている。撮像部40およびケーブル位置検出部61、コネクタ位置検出部62は、作業装置1が備える画像認識システムを構成し、以下に説明する機能を有している。
ケーブル位置検出部61は、第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bにそれぞれ保持された状態のケーブル15、18の被装着部15b、18bを撮像部40によって撮像した認識画面に基づいて、被装着部15b、18bの位置を検出する。コネクタ位置検出部62は同様に装着対象となるコネクタ13、14を撮像部40によって撮像した認識画面に基づいて、コネクタ13、14の位置を検出する。被装着部15b、18bをコネクタ13、14に装着するケーブル装着動作においては、制御部60は被装着部15b、18bおよびコネクタ13、14の位置検出結果に基づいて、ロボット部5による第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bの移動を制御する。
次に図13〜図16を参照して、前述構成の作業装置1によるケーブル装着作業について説明する。なお本実施の形態に示す作業装置1では、第1のケーブル保持ツール20Aおよび第2のケーブル保持ツール20Bを備えたサブユニット保持ツール27によって、ケーブル15、ケーブル18を電子機器4に設けられたコネクタ13、コネクタ14に装着するように構成されているが、ここでは第1のケーブル保持ツール20Aによってケーブル15を電子機器4のコネクタ13に装着する例のみを示している。
図13(a)は、ケーブル装着作業を実行する前の電子機器4の状態を示している。すなわちケーブル装着作業の対象となるケーブル15は、その一端15aが電子機器4において回路基板12に形成された電子回路(図示省略)に接続された状態であり、その一端15aに近い根元部が回路基板12の縁部から上方に立って、他端に設けられた被装着部15bを上に向けた姿勢となっている。なおこのとき、ケーブル15の変形の度合いに応じて回路基板12から立ち上がった状態のケーブル15の姿勢は一定では無く、図13(a)の破線で示すように、空中でのケーブル15の姿勢や位置にはばらつきが存在する。
図13(b)は、ケーブル装着作業の開始に際して実行されるコネクタ13におけるロックの解除を示している。すなわち作業装置1において作業ステージ3上に搬入された状態の電子機器4においては、コネクタ13はスイング部13aが倒されてロックが有効となった状態にある。このためケーブル装着作業の開始に際しては、コネクタロックツール30を用いてコネクタ13において倒された状態のスイング部13aを起立させてロックを解除する作業を行う。
このロックの解除に際しては、まずロボット部5を作動させてベース部8に固定されたコネクタロックツール30を移動させ(矢印g)、先端部31をロックの解除の対象となるコネクタ13の側方に位置させる。このとき、図13(b)に示すように、まずコネクタ13においてスイング部13aが揺動する際の開放側の端部に先端部31を位置させる(破線で示す先端部31参照)。次いで爪32をスイング部13aの下面とコネクタ13との間の隙間に進入させた状態で、軸部33を斜め上方に移動させる(矢印h)。これにより、スイング部13aは軸部33とともに移動する爪32によって、開放側の端部が起立するように揺動し、コネクタ13のロックが解除される。
次いでこのようにしてロックが解除された状態のコネクタ13に、ケーブル15の被装着部15bを装着するケーブル装着作業が実行される。ここではまずロボット部5を作動させて、図14(a)に示すように第1のケーブル保持ツール20Aを移動させ(矢印i)、立ち姿勢のケーブル15に対して第1のケーブル保持ツール20Aのガイド部53の先端(図5、図6参照)を接近させる。次いで図14(b)に示すように、第1のケーブル保持ツール20Aの凹溝53aの前端部に設けられた誘導面53a3をケーブル15に接触させて、ケーブル15を凹溝53a内に誘導する(矢印j)。
次いで図14(c)に示すように、保持部57の保持パッド57cから真空吸引を行わせながら、ケーブル15の上面に凹溝53aの底面53a1が倣うように、第1のケーブル保持ツール20Aを移動させる(矢印k)。これにより、ケーブル15は第1のケーブル保持ツール20Aによって真空吸引により保持される。このとき、ケーブル15はガイド部53の凹溝53a内にあって、ガイド面53a2によって幅方向の位置が規制されている。この状態では、ケーブル15は被装着部15bが設けられた他端がガイド部53から第1の突出長さL1だけ突出した状態となっている。この第1の突出長さL1は、図13に示す状態におけるケーブル15の変形の程度によって個別に変動する。
次に、図15(a)に示すように、第1のケーブル保持ツール20Aをコネクタ13に対して移動させて(矢印m)、ケーブル15の被装着部15bをコネクタ13に対して仮位置決めする。この仮位置決めは、ケーブル15の被装着部15bがコネクタ13と同時にカメラ43による撮像が可能な撮像範囲に位置するように、第1のケーブル保持ツール20Aの位置を調整しながら行われる。ここでは、被装着部15bが上述の撮像範囲に位置するような突出長さL2および第1のケーブル保持ツール20Aの仮停止位置が予め設定されている。この仮位置決めに際しては、このような突出長さL2が実現されるように、ガイド部53の底面53a1によるケーブル15の保持面をスライドさせながら第1のケーブル保持ツール20Aを移動させる。
次いでこの状態で、コネクタ13と被装着部15bとを位置合わせするための認識処理が行われる。すなわちコネクタ13と仮位置決めされたケーブル15の被装着部15bを、作業装置1が備える画像認識システムのカメラ43で撮像する。これにより、図16に示す認識画像40aが取得される。この認識画像40aには、ロック機構を構成するスイング部13aが開状態となったケーブル装着前のコネクタ13の画像とともに、このコネクタ13に装着されるケーブル15を保持した第1のケーブル保持ツール20Aのガイド部53の先端部を平面視した画像が現れている。認識画像40aにおいては、撮像部40とケーブル保持ツール20との位置関係は固定されていることから、ガイド部53は常に画像枠方向と一致した固定位置で現れる。
これに対し、ガイド部53によって保持されたケーブル15の被装着部15bは、保持動作における位置誤差などに起因して、幾分の位置ずれを示す。さらに、コネクタ13についても、作業ステージ3における電子機器4の位置保持誤差、電子機器4におけるコネクタ13の位置誤差などに起因して位置ずれ状態にある。すなわち、コネクタ13およびコネクタ13に装着される被装着部15bとの相対的な位置関係は、装着作業対象となるコネクタ13毎にばらついている。
このため、被装着部15bをコネクタ13の装着部13bに挿入して装着するに際しては、図16に示す認識画像40aを画像認識システムを構成するケーブル位置検出部61、コネクタ位置検出部62によって認識処理することにより、このような相対的な位置関係のばらつきを補正するための位置補正データを取得する。
すなわち、上述の画像認識システムが撮像したコネクタ13とケーブル15の画像に基づいて、両者の相対的な位置関係を求める。具体的には、被装着部15bの位置を検出するための認識点R1、R2の位置を求め、認識点R1、R2の中点を被装着部15bの位置を示す代表点PM1とする。さらにコネクタ13の位置を検出するための認識点R3、R4、R5の位置を求め、認識点R4、R5の中点をコネクタ13の位置を示す代表点PM2とする。
この後ケーブル15のコネクタ13への装着を行う。すなわち上述の認識処理により求められた位置関係に基づいて、第1のケーブル保持ツール20Aをコネクタ13に対して相対的に移動させて、被装着部15bをコネクタ13に装着する。この装着動作においては、それぞれの代表点PM1,PM2が適正な位置関係となるよう、ケーブル15を保持した第1のケーブル保持ツール20Aを位置合わせする。すなわち図15(b)に示すように、第1のケーブル保持ツール20Aを移動させて(矢印n)、ケーブル15の被装着部15bを電子機器4のコネクタ13の装着部13bに幾分斜め方向から挿入する。このとき、スイング部13aは起立した開状態にあり、被装着部15bの挿入を妨げない。
次いで図15(c)に示すように、第1のケーブル保持ツール20Aの姿勢を調整して(矢印o)、被装着部15bを水平姿勢にしてコネクタ13の端子面13c(図14(a)参照)に、被装着部15bに形成された配線パターン15c(図8(b)参照)を接触させる。このようにしてコネクタ13にケーブル15を装着した後には、コネクタ13におけるケーブル15のロックを有効にする操作が行われる。
すなわち図15(d)に示すように、ロック操作の対象となるコネクタ13にコネクタロックツール30を接近させる(矢印p)。そしてコネクタロックツール30の先端部31を、起立状態のスイング部13aに上方から当接させてスイング部13aを押し倒す。これにより装着部13bに装着された被装着部15bは、スイング部13aによって押さえ込まれ、コネクタ13からのケーブル15の脱落が防止される。
なお上述のコネクタ装着作業においては、第1のケーブル保持ツール20Aによってケーブル15をコネクタ13に装着する作業動作例を示したが、サブユニット保持ツール27によってサブユニット16を作業対象としてケーブル18をコネクタ14に装着する作業動作においても、第2のケーブル保持ツール20Bによってケーブル18をコネクタ14に装着するコネクタ装着作業自体については、上述作業例を同様である。この作業動作例では、サブ基板17をチャッキングにより把持したサブ基板保持ツール26が第2のケーブル保持ツール20Bとともに動作する点が、上述のコネクタ装着作業と異なっている。
また上述のコネクタ装着作業においては、第1のケーブル保持ツール20Aに保持されたケーブル15をコネクタ13に装着するに際し、第1のケーブル保持ツール20Aをコネクタ13に対して相対的に移動させてケーブル15の被装着部15bをコネクタ13に対して仮位置決めし、コネクタ13と仮位置決めされたケーブル15の被装着部15bを画像認識システムで撮像した画像に基づいて両者の相対的な位置関係を求め、この位置関係に基づいて第1のケーブル保持ツール20Aをコネクタ13に対して移動させるようにしているが、これらの作業操作は必ずしも必須ではなく、作業対象となるケーブル15やコネクタ13の位置精度、許容される位置誤差の程度などの作業条件によってはこれらを省略することも可能である。
また図6〜図11に示す実施例における第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bでは、ガイド部53の凹溝53aにおいて底面53a1を貫通して設けられた開口53bを、開口53bの全体が底面53a1の範囲に含まれるような位置に設けるようにしているが、作業対象のケーブル15の形状およびコネクタ13の配置によっては、図17、図18に示す変形例に示すような位置・形状の開口53b*を設けたガイド部53Aを用いるようにしてもよい。
図17、図18に示すように、ガイド部53Aには、図7、図8に示すガイド部53と同様の凹溝53aが形成されており、凹溝53aには、ガイド部53と同様の底面53a1、ガイド面53a2、誘導面53a3が設けられている。ここでガイド部53Aにおいては、図7に示すガイド部53では円形の開口53bの半径よりも大きく設定されていた寸法D2を、開口53bの半径よりも小さい寸法D2*としている。このような寸法設定とすることにより、図17、図18に示すように、凹溝53aには前部の端面53cを切り欠いた形態の非円形の開口53b*が形成される。
このような形状のガイド部53Aを用いることにより、保持パッド57cが装着された保持部57を、ガイド部53Aの前部の端面53cの近傍に位置させることができる。したがってガイド部53Aによってケーブル18を保持する際に、保持部57は被装着部18bに極力近接した位置を吸着保持することができ、コネクタ14に被装着部18bを装着する際に安定した装着動作が実現される。
またガイド部53Aにおいては、寸法D2*が小さく設定されて作業方向側の端面53cが切り欠かれた形状となっていることから、電子機器4上にガイド部53Aがアクセスする際のコネクタ14や部品類との干渉を極力排除することが可能となっている。これにより、ケーブル18のコネクタ14への装着作業においてガイド部53Aを極力コネクタ14に近接させることができ、同様に安定した装着動作が実現される。
上記説明したように、本実施の形態に示す作業装置1は、帯状のケーブル15を保持して所定の作業を行う機能を有するものであり、ケーブル15を保持する第1のケーブル保持ツール20Aと、電子機器4を保持する作業ステージ3と、作業ステージ3に保持された電子機器4に対して第1のケーブル保持ツール20Aを相対的に移動させるロボット部5と、ロボット部5を作動させることによりケーブル15の被装着部15bを電子機器4のコネクタ13装着する制御部60とを備えた構成となっている。
そして上記構成において、第1のケーブル保持ツール20Aに設けられたガイド部53に、ケーブル15の幅方向の位置を規制する凹溝53aと、凹溝53aの底面53a1を貫通する開口53bと、開口53bの内側に配置され、先端部の保持パッド57cでケーブル15を吸引して保持する保持部57とを備えた構成としている。これにより、ケーブル15をガイド部53によって安定して保持することができ、撓みやすい15を対象とする作業を簡便な構成の設備によって自動化し、作業効率を向上させることができる。
また本実施の形態に示す作業装置1は、帯状のケーブル15,18を保持して所定の作業を行う機能を有するものであり、ケーブル15、18を保持する第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bと、電子機器4を保持する作業ステージ3と、第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bが装着されたベース部8を有し、ベース部8を作業ステージ3に保持された電子機器4に対して相対的に移動させるロボット部5と、ロボット部5を作動させることによりケーブル15、18を保持した第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bを移動させて被装着部18b、15bを電子機器4のコネクタ13、14に装着する制御部60とを備えた構成となっている。
そして上記構成において、相反する前方および後方を有する形状の第1のケーブル保持ツール20A、第2のケーブル保持ツール20Bを、互いに向きを異ならせてベース部8に装着するようにしている。これにより、撓みやすい複数のケーブル15,18を対象とする装着作業を簡便な構成の設備によって自動化し、作業効率を向上させることができる。
さらに本実施の形態に示す作業装置1は、サブ基板17とこのサブ基板17に一端が装着された帯状のケーブル18を有するサブユニット16を電子機器4のコネクタ14に組み付ける機能を有するものであり、サブユニット16を保持するサブユニット保持ツール27と、電子機器4を保持する作業ステージ3と、サブユニット保持ツール27が装着されたベース部8を有し、作業ステージ3に保持された電子機器4に対してサブユニット保持ツール27を相対的に移動させるロボット部5と、ロボット部5を作動させることによりケーブル18の被装着部18bを電子機器4のコネクタ14に装着する制御部60とを備えた構成となっている。
そして上記構成において、サブユニット保持ツール27を、ケーブル18を保持する第2のケーブル保持ツール20Bとサブ基板17を保持するサブ基板保持ツール26とを備えた構成としている。これにより、ケーブル18にサブ基板17が予め装着されたサブユニット16を作業対象として、ケーブル18をコネクタ14に装着する作業を簡便な構成の設備によって自動化し、作業効率を向上させることができる。