JP7004939B1 - 電子機器組立装置および電子機器組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】幅寸法の異なる複数種類のケーブルの接続作業を行うことができる電子機器組立装置および電子機器組立方法を提供する。【解決手段】電子機器組立装置１００は、平坦かつ柔軟性があり先端が自由端であるケーブル１０４を把持する把持装置１２６と把持装置を移動させるロボットアーム１２４とを動作制御するロボット制御装置１１４を備え、ロボット制御装置は、把持装置を移動させてケーブルの一面１７４に把持装置の押当面１４０を押し当てて、把持装置の把持爪１４２、１４４と吸着孔１４６が非動作状態において、ケーブルを屈曲させながら、押当面をケーブルの一面に対してスライドさせ、ケーブルを幅方向に挟持する把持爪１４２、１４４によってケーブルをチャックし、ケーブルの幅方向の位置ずれを修正し、吸着孔によりケーブルの一面を吸着させ、把持装置を移動させてケーブルの先端１０６を接続先の回路基板１０８のコネクタ１１０に挿入する。【選択図】図６

Description

本発明は、電子機器の回路基板などに接続されたケーブルを把持する電子機器組立装置および電子機器組立方法に関する。

電子機器組立装置は、例えば工場などの生産現場で用いられる装置であり、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）やＦＦＣ（Flexible Flat Cable）などの平坦かつ柔軟性（可撓性）のあるケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタ（基板側コネクタ）などに接続する接続作業を行う。この電子機器組立装置は、カメラなどの視覚装置と、ロボットアームと、視覚装置やロボットアームを制御する制御装置とを備える。

ケーブルは、可撓性を有し長尺状の柔軟物であるため、曲げたり押したりすると不測の変形をする。このため、ケーブルの特に先端の位置や姿勢には、ばらつきがある。このようなばらつきのあるケーブルの先端を、電子機器組立装置の視覚装置によって認識したり、ロボットアームによって把持したり基板側コネクタに挿入したりすることは困難である。このため、手作業により接続作業が行われる場合があった。しかし、ケーブルの先端と基板側コネクタとの正確な位置合わせを手作業で行うと、作業効率が向上しないという問題があった。

このため電子機器組立装置では、ケーブルの先端を基板側コネクタに接続する接続作業を行う場合、ケーブルの先端を正確に把持することが求められている。例えば特許文献１には、第１端部と第２端部とを有するケーブルの第１端部が電子回路に接続された状態で、ケーブルの第２端部を回路基板のコネクタに装着する電子機器組立方法が記載されている。

特許第６５００２４７号公報

ところで、生産現場での実際の製造工程では、幅寸法の異なる複数種類のケーブルが回路基板に接続（半田付け）される場合がある。このため、電子機器組立装置は、複数幅のケーブルを保持対象として、さらにケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに挿入して接続作業を行うことが要求される。

これに対して特許文献１の技術では、ケーブル保持ツールによってケーブルの幅方向を規制した状態で、ケーブル保持ツールを最終的な把持目標であるケーブルの先端へスライドさせている。ケーブル保持ツールは、１対のチャックを有し、アクチュエータを駆動して１対のチャックを閉じる方向に動作させることにより、ケーブルを幅方向に挟んで幅方向の位置を規制している。

このような１対のチャックでケーブルの幅方向を規制しながら、１対のチャックをケーブルに対してスライドしようとしても、１対のチャックのケーブルに対する把持力の大きさによっては、１対のチャックとケーブルとの摩擦力によってスライドできない場合があり得る。このような場合、ケーブル保持ツールは、１対のチャックとケーブルの相対位置が変わらず、１対のチャックがケーブルの先端まで到達していない状態で、ケーブルを引っ張ることになり、ケーブルの先端の位置が安定せず、接続作業を行うことが困難となる。

一方、幅方向に開閉せず幅寸法が固定されたガイドなどによって、ケーブルを幅方向に挟む構成を採用した場合には、固定された幅寸法に適合するケーブルが保護対象となり、複数幅のケーブルを保持対象とすることはできない。

本発明は、このような課題に鑑み、幅寸法の異なる複数種類のケーブルの接続作業を行うことができる電子機器組立装置および電子機器組立方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる電子機器組立装置の代表的な構成は、平坦かつ柔軟性があるとともに先端が自由端となっているケーブルを把持する把持装置と、ケーブルの根元が電気的に接続された回路基板に対して把持装置を相対的に移動させるロボットアームと、把持装置及びロボットアームを動作制御するロボット制御装置と、を備え、把持装置は、把持装置の前面に配置されケーブルの一面に押し当てる押当面と、押当面の幅方向外側に位置し、ケーブルを幅方向に挟持して保持する把持爪と、把持装置の下面に設けられケーブルの一面を吸引して保持する吸引部と、を有し、ロボット制御装置は、把持装置を移動させてケーブルの一面に押当面を押し当てて、把持爪および吸引部が非動作状態において、押当面によりケーブルを屈曲させながら、押当面をケーブルの一面に対してスライドさせて、把持爪によってケーブルをチャックすることにより、ケーブルの幅方向の位置ずれを修正し、吸引部からエア吸引してケーブルの一面を吸着させ、把持装置を移動させて、ケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに挿入することを特徴とする。

上記構成では、把持装置を移動させて、把持爪および吸引部を作動させずに、ケーブルの一面に押当面を押し当ててケーブルを屈曲させながら、押当面をケーブルの一面に対してスライドさせている。つまり、ケーブルの一面を押当面に押し当ててスライドさせるときには、ケーブルの幅方向の規制も、吸引によるケーブルの一面の吸着も行っていない。このため、把持装置は、幅寸法が異なる複数種類のケーブルを保持対象とすることができる。

そして、ケーブルの先端まで押当面を移動させると、把持爪によりケーブルをチャックしてケーブルの幅方向の位置ずれを修正した上で、吸引部でケーブルの一面を吸着させる。これによりケーブルの先端の位置が安定するため、把持装置を移動させて、ケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに確実に挿入して、接続作業を完了することができる。したがって上記構成によれば、幅寸法の異なる複数種類のケーブルの接続作業を行うことができる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる電子機器組立装置の他の代表的な構成は、平坦かつ柔軟性があるとともに先端が自由端となっているケーブルを把持する把持装置と、ケーブルの根元が電気的に接続された回路基板に対して把持装置を相対的に移動させるロボットアームと、把持装置及びロボットアームを動作制御するロボット制御装置と、を備え、把持装置は、把持装置の前面に配置されケーブルの一面に押し当てる押当面と、押当面の幅方向外側に位置し、ケーブルを幅方向に挟持して保持する把持爪と、把持装置の下面に設けられケーブルの一面を吸引して保持する吸引部と、を有し、ロボット制御装置は、把持装置を移動させてケーブルの一面に押当面を押し当てて、把持爪および吸引部が非動作状態において、押当面によりケーブルを屈曲させながら、押当面をケーブルの一面に対してスライドさせて、把持装置を押し下げて、把持爪によってケーブルをチャックすることにより、ケーブルの幅方向の位置ずれを修正し、吸引部からエア吸引してケーブルの一面を吸着させ、把持爪によるケーブルのチャックを開放して、吸引部によってケーブルを吸着させた状態で把持装置を上方に移動させ、把持爪によってケーブルを再びチャックして、把持装置を移動させて、ケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに挿入することを特徴とする。

上記構成では、把持装置を移動させて、把持爪および吸引部を作動させずに、ケーブルの一面に押当面を押し当ててケーブルを屈曲させながら、押当面をケーブルの一面に対してスライドさせている。つまり、ケーブルの一面を押当面に押し当ててスライドさせるときには、ケーブルの幅方向の規制も、吸引によるケーブルの一面の吸着も行っていない。このため、把持装置は、幅寸法が異なる複数種類のケーブルを保持対象とすることができる。

また、ケーブルの先端まで押当面を移動させると、把持装置を押し下げることによりケーブルをより確実に屈曲させることができる。さらに、把持爪によりケーブルをチャックしてケーブルの幅方向の位置ずれを修正した上で、吸引部でケーブルの一面を吸着させる。これによりケーブルの先端の位置を安定させることができる。

このとき、仮に、ケーブルの先端の姿勢が把持装置の下面に対して斜め下向きになっていたとしても、ケーブルのチャックを一旦開放してケーブルの一面を吸着させたまま把持装置を上方に移動させることにより、ケーブルの先端を水平な姿勢にすることができ、ケーブルを確実に吸着させることができる。

このため、水平な姿勢のケーブルを再びチャックして把持装置を移動させることにより、水平な姿勢のケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに確実に挿入して、接続作業を完了することができる。したがって上記構成によれば、幅寸法の異なる複数種類のケーブルの接続作業をより確実に行うことができる。

上記課題を解決するために、本発明にかかる電子機器組立方法の代表的な構成は、平坦かつ柔軟性があり、根元が回路基板に接続されていて、先端が自由端となっているケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに挿入する電子機器組立方法であって、前面に配置されケーブルの一面に押し当てる押当面と、押当面の幅方向外側に位置し、ケーブルを幅方向に挟持して保持する把持爪と、下面に設けられケーブルの一面を吸引して保持する吸引部とを有する把持装置を移動させ、ケーブルの側面に押当面を押し当てて、把持爪および吸引部が非動作状態において、押当面によりケーブルを屈曲させながら、押当面をケーブルの一面に対してスライドさせて、把持爪によってケーブルをチャックすることにより、ケーブルの幅方向の位置ずれを修正し、吸引部からエア吸引してケーブルの一面を吸着させ、把持装置を移動させて、ケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに挿入することを特徴とする。

上述した電子機器組立装置における技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該方法にも適用可能であり、上記構成によれば、幅寸法の異なる複数種類のケーブルの接続作業を行うことができる。

本発明によれば、幅寸法の異なる複数種類のケーブルの接続作業を行うことができる電子機器組立装置および電子機器組立方法を提供することができる。

本発明の実施形態における電子機器組立装置が適用されるロボットシステムの全体構成図である。 図１の電子機器組立装置の一部を示す図である。 図１のロボットシステムの機能を示すブロック図である。 図２の電子機器組立装置の把持装置を示す図である。 図３の電子機器組立装置の機能を示すブロック図である。 図４の把持装置によってケーブルの接続作業を行う様子を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本発明の実施形態における電子機器組立装置１００が適用されるロボットシステム１０２の全体構成図である。図２は、図１の電子機器組立装置１００の一部を示す図である。電子機器組立装置１００は、例えば工場などの生産現場で用いられる装置であり、図２に示すケーブル１０４の先端１０６を、接続先となる回路基板１０８のコネクタ１１０に接続（挿入）する接続作業を自動的に行う。

ケーブル１０４としては、ＦＰＣやＦＦＣなどの平坦かつ柔軟性がある長尺状のものであり、非常に撓みやすくその一部を円弧状に曲げられるように構成され、さらに根元１１２が回路基板１０８に接続（半田付け）され、先端１０６が自由端となっているものが対象となる。

生産現場での実際の製造工程では、幅寸法の異なる複数種類のケーブル１０４が回路基板１０８に接続される場合がある。そこで電子機器組立装置１００では、複数幅のケーブル１０４を保持対象として、さらにケーブル１０４の先端１０６を、接続先の回路基板１０８のコネクタ１１０に挿入して接続作業を行うことが可能な構成を採用した。

すなわち電子機器組立装置１００は、図１に示すロボット本体１１３と、ロボット本体１１３に接続されたロボット制御装置１１４とを備える。ロボットシステム１０２は、電子機器組立装置１００に加え、ロボット制御装置１１４に接続された上位制御システム１１６と、入力装置１１８と、状態通知装置１２０とを備える。入力装置１１８は、ロボット制御装置１１４にコマンドやパラメータなどを入力する装置である。状態通知装置１２０は、ロボット制御装置１１４から送信されるロボット本体１１３の動作状態や接続作業の状態を受信し表示する装置である。

ロボット本体１１３は、図１に示すベース部１２２と、ベース部１２２に接続されたロボットアーム１２４と、把持装置１２６と、視覚装置１２８とを備える。把持装置１２６は、図２に示すようにロボットアーム１２４の先端１３０に取り付けられ、ケーブル１０４を把持する装置である。

また図２に示すように、視覚装置１２８は、ケーブル１０４などを撮像する撮像装置であって、ロボットアーム１２４の先端１３０に向かって下向き姿勢で取り付けられていて、視覚センサであるカメラ１３２と、回路基板１０８やケーブル１０４を照明する照明装置１３４とを有する。

図３は、図１のロボットシステム１０２の機能を示すブロック図である。ロボットアーム１２４は、６軸垂直多関節型であり、その各関節に設けられたアクチュエータである電動モータ１３６と、各関節の位置を検出するエンコーダ１３８とを有する。エンコーダ１３８は、各関節の位置検出結果を示す位置信号をロボット制御装置１１４に出力する。ロボット制御装置１１４は、エンコーダ１３８からの位置信号に基づいて電動モータ１３６を駆動する駆動信号を生成する。そして電動モータ１３６は、ロボット制御装置１１４から出力される駆動信号によって駆動され、接続作業の際、ロボットアーム１２４の目標とする動作を実現する。

このようにしてロボットアーム１２４は、その先端１３０に取り付けられた図２に示す把持装置１２６を所定の位置に移動させることができる。なおロボットアーム１２４は、６軸垂直多関節型としたがこれに限定されず、６軸以外の垂直多関節型ロボットや水平多関節型ロボットなどであってもよい。

図４は、図２の電子機器組立装置１００の把持装置１２６を示す図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、把持装置１２６を斜め下方、斜め上方から見た状態をそれぞれ示している。把持装置１２６は、押当面１４０と、一対の把持爪１４２、１４４と、図４（ａ）に示す吸着孔１４６とを有する。押当面１４０は、把持装置１２６の前面１４８に配置され、ケーブル１０４に押し当てる面である。把持爪１４２、１４４は、押当面１４０の幅方向外側に位置し、アクチュエータ１５０の駆動に伴って互いに接近または離間するように開閉動作することにより、ケーブル１０４を幅方向に挟持して保持（チャック）したり、あるいはケーブル１０４を開放したりする。

吸着孔１４６は、把持装置１２６の図４（ａ）に示す下面１５２に設けられ、ケーブル１０４を吸引して保持する吸引部として機能する。吸着孔１４６は、例えばエジェクタなどの真空圧発生源と連通していて、図３に示す電磁弁１５４の動作によりエジェクタに圧縮空気を送り込むことで真空を発生させる。また吸引部としての吸着孔１４６を制御する電磁弁１５４は、図３に示すようにロボット本体１１３内に設置され、ロボット制御装置１１４からの駆動信号を受けて動作する。ただし電磁弁１５４は、ロボット本体１１３に限らず、ロボットシステム１０２内のいずれかの要素内に設置してもよい。なお図中では、吸着孔１４６は２つ設けられているが、これに限られず、１つあるいは３つ以上設けてもよい。

ここで図３に示す各要素について詳述する。まず、視覚装置１２８のカメラ１３２および照明装置１３４は、ロボットアーム１２４の先端１３０（図１参照）に取り付けられているが、これに限らず、接続作業の作業領域を俯瞰可能であれば、ロボット本体１１３とは別の位置に配置されていてもよい。またカメラ１３２は少なくとも１台以上必要だが、２台以上であるとさらに撮像精度が向上するため好ましい。さらにカメラ１３２は、カラー画像またはモノクロ画像を取得するものであってもよい。

カメラ１３２が単眼の場合、公知のＳＬＡＭ（simultaneous Localization and Mapping）技術を用いて３次元撮像情報を推定することができる。ただしこの場合には、カメラ１３２を動かしながら撮像する必要がある。なおカメラ１３２は、原理的に距離の相対値しか得られないが、カメラ１３２の位置情報をロボット制御装置１１４から取得できればロボット座標系における位置情報を取得することが可能である。

カメラ１３２がステレオカメラの場合、公知のステレオマッチングによる視差情報から位置情報を取得することができる。カメラ１３２が多眼の場合、ステレオカメラと原理は同じであり、色々な方向からの視差画像が得られるため、オクルージョンが生じにくい。またカメラ１３２がＴＯＦ（Time of Flight）カメラの場合、光を被写体に照射し、その光が被写体に反射して受信するまでの時間から位置情報を取得することができる。さらにカメラ１３２が照射光を利用する場合、公知のパターン投影（縞模様やランダムドットパターン）を行い、位置情報を取得することができる。

照明装置１３４は、一例として画像を撮像するカメラ１３２のレンズ周辺に配置され、把持装置１２６で把持するケーブル１０４や、接続先の回路基板１０８のコネクタ１１０などを照明するが、これに限られず、距離計測を行う場合はパターン光を照射することもできる。

ロボット制御装置１１４は、図３に示すようにＣＰＵ１５６と、信号の入出力を行う入出力部１５８と、ＲＡＭ１６０およびＲＯＭ１６２を有するメモリ１６４とを備える。これらＣＰＵ１５６、入出力部１５８およびメモリ１６４は、バス１６６を介して相互に信号を伝達可能に接続されている。

ＣＰＵ１５６は、演算処理装置として機能し、メモリ１６４にアクセスしてＲＡＭ１６０またはＲＯＭ１６２、さらに外部記憶装置等に格納された各種プログラムを読み出して実行する。ＲＡＭ１６０またはＲＯＭ１６２は、ロボット本体１１３の制御すなわち電子機器組立方法を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体である。ＲＯＭ１６２は、ＣＰＵ１５６が使用するプログラムや装置定数等を記憶する。ＲＡＭ１６０は、ＣＰＵ１５６が使用するプログラムやプログラム実行中に逐次変化する変数等を一次記憶する。このようにロボット制御装置１１４は、各種プログラムを実行することによって、ロボット本体１１３および把持装置１２６を制御し、各種機能をロボット本体１１３および把持装置１２６に実行させることができる。

ロボット制御装置１１４の入出力部１５８は、通信装置、Ｄ／Ａ変換器、モータ駆動回路、Ａ／Ｄ変換器などを備えていて、インターフェイスを介して外部機器、電動モータ１３６およびアクチュエータ１５０、さらにはエンコーダ１３８などの各種センサとロボット制御装置１１４とを接続する。通信装置における具体的な通信手法としては、例えば、ＲＳ２３２Ｃ／４８５などのシリアル通信規格や、ＵＳＢ規格に対応したデータ通信であったり、一般的なネットワークプロトコルであるＥｔｈｅｒＮＥＴ（登録商標）や、産業用ネットワークプロトコルとして用いられるＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）やＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）等であったりしてもよい。

ロボット制御装置１１４は、入出力部１５８を介してデータ格納用装置であるストレージ装置や記録媒体用リーダライタであるドライブ装置と接続した構成であってもよい。またロボット制御装置１１４は、専用のハードウェアを組み込んだ制御装置に限らず、各種プログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

なおロボット制御装置１１４は、ロボットアーム１２４、把持装置１２６および視覚装置１２８をすべて制御しているが、これに限定されない。一例としてロボット制御装置１１４は、ロボットアーム１２４、把持装置１２６および視覚装置１２８をそれぞれ個別に制御する複数の制御装置の集合体として構成してもよく、複数の制御装置を互いに有線または無線で接続してもよい。さらに電子機器組立装置１００では、ロボット制御装置１１４をロボット本体１１３の外部に設けているが、これに限らず、ロボット本体１１３の内部に設けてもよい。

入力装置１１８は、キーボードやマウス、タッチパネル、ボタン、スイッチ、レバー、ペダル、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段、もしくはこれらを備えたパーソナルコンピュータ、ティーチングペンダントなどのユーザが操作する操作手段を備える。また、接続作業を行うユーザによる入力や設定が入力装置１１８を用いて行われる。なおロボット本体１１３に各種の機能を実行させるプログラムを入力装置１１８で作成してもよい。プログラムは機械語などの低級言語、ロボット言語などの高級言語で記述されていてもよい。

状態通知装置１２０は、ロボット制御装置１１４からロボット本体１１３の動作状態や、ケーブル１０４の先端１０６を、接続先の回路基板１０８のコネクタ１１０に挿入した状態の情報を受信し表示することにより、これらの情報をユーザに視覚的かつ直観的に認識させる。また状態通知装置１２０は、液晶パネルやティーチングペンダント、点灯ランプなどの表示装置でもよいし、警告音や音声などによって情報を通知する通知装置であってもよい。一例として、状態通知装置１２０は、ケーブル１０４の先端１０６をコネクタ１１０に挿入する接続作業が失敗した場合、警告を発するように設定することができる。また、パーソナルコンピュータやティーチングペンダントの画面などが状態通知装置１２０を兼ねていてもよい。さらに状態通知装置１２０は、入力や状態通知を行うアプリケーションを備えていてもよい。

上位制御システム１１６は、例えばシーケンサ（ＰＬＣ）や監視制御システム（ＳＣＡＤＡ）、プロセスコンピュータ（プロコン）、パーソナルコンピュータ、各種サーバもしくはこれらの組み合わせからなり、ロボット制御装置１１４と有線または無線で接続されている。そして上位制御システム１１６は、ロボット制御装置１１４を含む生産ラインを構成する各装置の動作状況に基づいて指示を出力して生産ラインを統括的に管理する。

また、上位制御システム１１６は、接続作業が完了するまでの時間や、接続作業の完了後の状態などをロボット制御装置１１４から受信して収集することにより、不良率やサイクルタイムの監視、製品検査に用いることもできる。さらに上位制御システム１１６は、ロボット本体１１３の把持装置１２６によるケーブル１０４の把持状態の情報などをロボット制御装置１１４から取得することにより、ロボットアーム１２４をホームポジションに戻したり各装置を停止させたりするなどの動作を行わせてもよい。

つぎに、電子機器組立装置１００の動作を説明する。図５は、図３の電子機器組立装置１００の機能を示すブロック図である。図中では、電子機器組立装置１００のロボット本体１１３の機能ブロックと、ロボット制御装置１１４のＣＰＵ１５６の機能ブロックとを示している。

図６は、図４の把持装置１２６によってケーブル１０４の接続作業を行う様子を示す図である。なお図６において各図の右側、左側には、把持装置１２６およびケーブル１０４を側方から見た状態、上方から見た状態をそれぞれ示している。

まず電子機器組立装置１００では、図６に示すテーブル１６８に回路基板１０８が載置された後、ＣＰＵ１５６の画像認識部１７０がロボット本体１１３の視覚装置１２８から取得した映像信号に基づいてケーブル１０４の位置や種類を認識する。なお映像信号を生成できるのであれば、視覚装置１２８に限らず、作業領域を俯瞰可能な位置に設置した固定カメラでケーブル１０４を撮像してもよい。

つぎに、駆動制御部１７２は、画像認識部１７０の認識結果に基づいてロボットアーム１２４に駆動信号を出力して動作させることにより、把持装置１２６を移動させる。このようにしてロボットアーム１２４は、回路基板１０８に対して把持装置１２６を相対的に移動させることができる。駆動制御装置１７２は、図６（ａ）の矢印Ａに示すように把持装置１２６を移動させて、ケーブル１０４の一面１７４に把持装置１２６の押当面１４０を押し当てる。

さらに駆動制御部１７２は、図６（ｂ）の矢印Ｂに示すように、回路基板１０８に向かって把持装置１２６を進行させて、把持爪１４２、１４４および吸引部としての吸着孔１４６を作動させずに非動作状態とし、押当面１４０によりケーブル１０４を屈曲させながら、押当面１４０をケーブル１０４の一面１７４に対してスライドさせる。

つまり、図６（ｂ）に示すようにケーブル１０４の一面１７４を押当面１４０に押し当ててスライドさせるときには、把持爪１４２、１４４によるケーブル１０４の幅方向の規制も、吸着孔１４６の吸引によるケーブル１０４の一面１７４の吸着も行っていない。このため、把持装置１２６は、幅寸法が異なる複数種類のケーブル１０４を保持対象とすることができる。

続いて駆動制御部１７２は、図６（ｃ）に示すように押当面１４０をケーブル１０４の一面１７４に対してスライドさせて、ケーブル１０４の先端１０６まで押当面１４０を移動させると、把持装置１２６を押し下げる（矢印Ｃ参照）。これにより、ケーブル１０４をより確実に屈曲させることができる。ただしこのとき、図６（ｂ）の左側に示すように、把持装置１２６およびケーブル１０４を上方から見ると、ケーブル１０４に幅方向の位置ずれが生じる場合がある。

そこで駆動制御部１７２は、把持装置１２６を押し下げた後、図６（ｃ）の矢印Ｄに示すように、把持爪１４２、１４４によってケーブル１０４をチャックすることにより、ケーブル１０４の幅方向の位置ずれを修正する。

つぎに駆動制御部１７２は、把持爪１４２、１４４によりケーブル１０４をチャックした状態で、さらに電磁弁１５４（図５参照）を制御して、図６（ｄ）の矢印Ｅに示すように吸着孔１４６からエア吸引してケーブル１０４の一面１７４を吸着させる。つまり、駆動制御部１７２は、ケーブル１０４の幅方向の位置ずれを修正した上で、吸着孔１４６でケーブル１０４の一面１７４を吸着させることにより、ケーブル１０４の先端１０６の位置を安定させることができる。

しかしこのとき、ケーブル１０４の先端１０６の姿勢が、図６（ｄ）の右側に示すように把持装置１２６の下面１５２に対して斜め下向きになっている場合がある。そこで駆動制御部１７２は、図６（ｅ）の矢印Ｆに示すようにケーブル１０４のチャックを一旦開放して、ケーブル１０４の一面１７４を吸着孔１４６に吸着させた状態で（矢印Ｅ参照）、把持装置１２６を上方に移動させる（矢印Ｇ参照）。これにより、ケーブル１０４の先端１０６を水平な姿勢にすることができ、ケーブル１０４を確実に吸着させることができる。

続いて駆動制御部１７２は、水平な姿勢のケーブル１０４を、図６（ｆ）の矢印Ｈに示すように把持爪１４２、１４４によって再びチャックする。さらに駆動制御部１７２は、コネクタ１１０とケーブル１０４の先端１０６との位置合わせを行う。この位置合わせでは、把持装置１２６によるケーブル１０４の把持動作に伴う位置誤差、テーブル１６８に載置された回路基板１０８の設置誤差、さらにコネクタ１１０の回路基板１０８上への実装位置の誤差など、両者の相対位置にばらつきが生じる場合を考慮する必要がある。

そこで電子機器組立装置１００では、画像認識部１７０が認識したデータに基づいて、ＣＰＵ１５６の補正データ生成部１７６が位置補正データを生成することにより、両者の相対位置のばらつきを吸収している。そして駆動制御部１７２は、位置補正データに基づいて把持装置１２６を移動させることにより、位置誤差および姿勢誤差を補正することができる。一例として駆動制御部１７２は、ケーブル１０４とコネクタ１１０のそれぞれの特徴点を抽出し、特徴点同士が適切な位置関係になるような位置補正量を算出し、把持装置１２６およびケーブル１０４を移動させる。

コネクタ１１０とケーブル１０４の先端１０６との位置合わせが完了した後に、駆動制御部１７２は、図６（ｆ）の矢印Ｉに示すように把持装置１２６を移動させて、ケーブル１０４の先端１０６をコネクタ１１０に挿入する。

つぎに、コネクタ１１０とコネクタ１１０に挿入された状態のケーブル１０４を視覚装置１２８によって撮像し、ＣＰＵ１５６の挿入判定部１７８が挿入成功時の画像と比較する。この比較の結果、挿入が成功すなわち接続作業が完了したと判定されると処理を完了する。

一方、挿入判定部１７８によって挿入が失敗したと判定されると、挿入判定部１７８は、図３に示す状態通知装置１２０を通じて上位制御システム１１６に異常発生を通知してもよいし、ユーザに異常発生を通知してもよい。また、接続作業をリトライするなどの処置を行ってもよい。さらにロボットシステム１０２による自動判定を省略し、挿入完了後の回路基板１０８を別工程で検査してもよい。

このようにして電子機器組立装置１００が適用されるロボットシステム１０２によれば、幅寸法の異なる複数種類のケーブル１０４を保持対象とし、さらにケーブル１０４の接続作業を確実に行うことができる。なお上記の位置補正は、ケーブル１０４やコネクタ１１０の位置精度などの条件によっては適宜省略することも可能である。

さらに上記の電子機器組立装置１００において、上記の位置補正だけでなく、図６（ｃ）に示す把持装置１２６を押し下げる動作、さらに図６（ｅ）に示す動作、すなわちケーブル１０４のチャックを一旦開放してケーブル１０４の一面１７４を吸着させたまま把持装置１２６を上方に移動させる動作を省略してもよい。この場合には、ケーブル１０４のチャックは開放されないため、図６（ｆ）の矢印Ｈに示すケーブル１０４の再チャックの動作も不要となる。

このように各動作を省略した場合であっても、電子機器組立装置１００では、ケーブル１０４の一面１７４を押当面１４０に押し当ててスライドさせるときには、把持爪１４２、１４４によるケーブル１０４の幅方向の規制も、吸着孔１４６の吸引によるケーブル１０４の一面１７４の吸着も行っていない。このため、把持装置１２６は、幅寸法が異なる複数種類のケーブル１０４を保持対象とすることができる。

そして、ケーブル１０４の先端１０６まで押当面１４０を移動させると、把持爪１４２、１４４によりケーブル１０４をチャックしてケーブル１０４の幅方向の位置ずれを修正した上で、吸着孔１４６でケーブル１０４の一面１７４を吸着させる。これにより、ケーブル１０４の先端１０６の位置が安定する。このため、把持装置１２６を移動させることにより、ケーブル１０４の先端１０６を、接続先の回路基板１０８のコネクタ１１０に確実に挿入して、幅寸法の異なる複数種類のケーブル１１４の接続作業を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、電子機器の回路基板などに接続されたケーブルを把持する電子機器組立装置および電子機器組立方法として利用することができる。

１００…電子機器組立装置、１０２…ロボットシステム、１０４…ケーブル、１０６…ケーブルの先端、１０８…回路基板、１１０…コネクタ、１１２…ケーブルの根元、１１３…ロボット本体、１１４…ロボット制御装置、１１６…上位制御システム、１１８…入力装置、１２０…状態通知装置、１２２…ベース部、１２４…ロボットアーム、１２６…把持装置、１２８…視覚装置、１３０…ロボットアームの先端、１３２…カメラ、１３４…照明装置、１３６…電動モータ、１３８…エンコーダ、１４０…押当面、１４２、１４４…把持爪、１４６…吸着孔、１４８…把持装置の前面、１５０…アクチュエータ、１５２…把持装置の下面、１５４…電磁弁、１５６…ＣＰＵ、１５８…入出力部、１６０…ＲＡＭ、１６２…ＲＯＭ、１６４…メモリ、１６６…バス、１６８…テーブル、１７０…画像認識部、１７２…駆動制御部、１７４…ケーブルの一面、１７６…補正データ生成部、１７８…挿入判定部

Claims (3)

1. 平坦かつ柔軟性があるとともに先端が自由端となっているケーブルを把持する把持装置と、
   前記ケーブルの根元が電気的に接続された回路基板に対して前記把持装置を相対的に移動させるロボットアームと、
   前記把持装置及び前記ロボットアームを動作制御するロボット制御装置と、
   を備え、
   前記把持装置は、
   前記把持装置の前面に配置され前記ケーブルの一面に押し当てる押当面と、
   前記押当面の幅方向外側に位置し、前記ケーブルを前記幅方向に挟持して保持する把持爪と、
   前記把持装置の下面に設けられ前記ケーブルの前記一面を吸引して保持する吸引部と、
   を有し、
   前記ロボット制御装置は、
   前記把持装置を移動させて前記ケーブルの前記一面に前記押当面を押し当てて、
   前記把持爪および前記吸引部が非動作状態において、前記押当面により前記ケーブルを屈曲させながら、前記押当面を前記ケーブルの先端に向かってスライドさせ、
   前記スライド後、前記把持爪によって前記ケーブルをチャックすることにより、該ケーブルの前記幅方向の位置ずれを修正し、
   前記チャック後、前記吸引部からエア吸引して前記ケーブルの前記一面を吸着させ、
   前記把持装置を移動させて、前記ケーブルの先端を、接続先の前記回路基板のコネクタに挿入することを特徴とする電子機器組立装置。
2. 平坦かつ柔軟性があるとともに先端が自由端となっているケーブルを把持する把持装置と、
   前記ケーブルの根元が電気的に接続された回路基板に対して前記把持装置を相対的に移動させるロボットアームと、
   前記把持装置及び前記ロボットアームを動作制御するロボット制御装置と、
   を備え、
   前記把持装置は、
   前記把持装置の前面に配置され前記ケーブルの一面に押し当てる押当面と、
   前記押当面の幅方向外側に位置し、前記ケーブルを幅方向に挟持して保持する把持爪と、
   前記把持装置の下面に設けられ前記ケーブルの前記一面を吸引して保持する吸引部と、
   を有し、
   前記ロボット制御装置は、
   前記把持装置を移動させて前記ケーブルの前記一面に前記押当面を押し当てて、
   前記把持爪および前記吸引部が非動作状態において、前記押当面により前記ケーブルを屈曲させながら、前記押当面を前記ケーブルの前記一面に対してスライドさせて、
   前記把持装置を押し下げて、前記把持爪によって前記ケーブルをチャックすることにより、前記ケーブルの前記幅方向の位置ずれを修正し、
   前記吸引部からエア吸引して前記ケーブルの前記一面を吸着させ、
   前記把持爪による前記ケーブルのチャックを開放して、前記吸引部によって前記ケーブルを吸着させた状態で前記把持装置を上方に移動させ、
   前記把持爪によって前記ケーブルを再びチャックして、
   前記把持装置を移動させて、前記ケーブルの先端を、接続先の前記回路基板のコネクタに挿入することを特徴とする電子機器組立装置。
3. 平坦かつ柔軟性があり、根元が回路基板に接続されていて、先端が自由端となっているケーブルの先端を、接続先の回路基板のコネクタに挿入する電子機器組立方法であって、
   前面に配置され前記ケーブルの一面に押し当てる押当面と、該押当面の幅方向外側に位置し、前記ケーブルを幅方向に挟持して保持する把持爪と、下面に設けられ前記ケーブルの前記一面を吸引して保持する吸引部とを有する把持装置を移動させ、
   前記ケーブルの前記一面に前記押当面を押し当てて、
   前記把持爪および前記吸引部が非動作状態において、前記押当面により前記ケーブルを屈曲させながら、前記押当面を前記ケーブルの先端に向かってスライドさせ、
   前記スライド後、前記把持爪によって前記ケーブルをチャックすることにより、該ケーブルの前記幅方向の位置ずれを修正し、
   前記チャック後、前記吸引部からエア吸引して前記ケーブルの前記一面を吸着させ、
   前記把持装置を移動させて、前記ケーブルの先端を、接続先の前記回路基板のコネクタに挿入することを特徴とする電子機器組立方法。

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