JP7057537B1 - 電子機器組立装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブルの微細位置のずれを短時間で補正し、ケーブルの接続作業を確実に行うことができる電子機器組立装置を提供する。【解決手段】本発明にかかる電子機器組立装置１００は、平坦かつ柔軟性があるケーブル１０４の先端１０６を把持する把持装置１２６と、ケーブルの先端の接続先である回路基板１０８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１２４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１１４と、を備え、把持装置は、ケーブルを把持した状態で、ケーブルの一面における面内方向において、円弧状に揺動自在またはケーブルの幅方向に移動自在であることを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器に用いるケーブルを把持する電子機器組立装置に関する。

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。このような位置や姿勢に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。

また、電子機器組立装置では、ケーブルの先端と基板側コネクタとの位置合わせを行って、ケーブルの先端を基板側コネクタに挿入する際、ケーブルの先端のわずかな位置や姿勢（微細位置）のずれにより、ケーブルの先端が基板側コネクタに突き当たるなどして挿入が困難となるような事態があり得る。

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、ケーブルの先端が基板側コネクタに突き当たるなどして挿入が困難であれば、ケーブルの微細位置のずれを補正して、ケーブルの先端を基板側コネクタに確実に挿入することが求められている。

特許文献１には、ロボットと、制御装置と、接続治具とを備えた組立システムが記載されている。制御装置は、ロボットアームを制御する。接続治具は、ロボットアームの先端に固定されていて、保持部と、位置補正部と、検知部とを備える。保持部は、接続対象物であるケーブルを保持し、ケーブルをコネクタに接続するために前後方向に移動可能である。位置補正部は、保持部を左右方向に移動させ、さらに保持部をケーブルの上下方向に沿った軸を中心にした回転方向に回転させる。

この接続治具の検知部は、トルクセンサを有し、ケーブルをコネクタに接続する接続作業において、ケーブルとコネクタとが接触したときの左右方向および回転方向のトルクを検知する。そして検知部は、ケーブルをコネクタに接続するために、位置補正部による保持部の左右方向や回転方向の移動量が不足していることを検知し、その検出結果を制御装置に出力する。

制御装置は、検知部からの検出結果に基づいてロボットアームを制御して、位置補正部による保持部の移動量を補正することで、保持部によってケーブルをコネクタに接続する。これにより、特許文献１の組立システムでは、ケーブルとコネクタとの位置合わせの誤差を精度よく補正することができる、としている。

特開２０１９－１８８５６０号公報

しかし特許文献１の技術では、ケーブルをコネクタに接続する接続作業をおいて、ケーブルとコネクタとが接触したときのトルクを検出し、検出したトルクに基づいて保持部の移動量を補正するというフィードバック制御を、ケーブルがコネクタに接続されるまで繰り返すことになる。

このため、特許文献１の技術では、ケーブルとコネクタとを接触させた後に、フィードバック制御によりロボットアームを制御して位置合わせを行うため、接続作業に時間を要する。またロボットアームの構造上の問題として、ケーブルを保持する保持部と、エンドエフェクタを左右に移動させるための関節との位置が離れているため、ロボットアームを制御しても、ケーブルの微細位置のずれを正確に補正することは困難となる場合もある。

本発明は、このような課題に鑑み、ケーブルの微細位置のずれを短時間で補正し、ケーブルの接続作業を確実に行うことができる電子機器組立装置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ケーブルの先端を把持する把持装置と、ケーブルの先端の接続先である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、ケーブルを把持した状態で、ケーブルの一面における面内方向において、円弧状に揺動自在またはケーブルの幅方向に移動自在であることを特徴とする。

ここで把持装置によってケーブルを把持して、ケーブルの先端を接続先である回路基板のコネクタに挿入する際、ケーブルの先端のわずかな位置や姿勢（微細位置）のずれにより、ケーブルの先端がコネクタに突き当たって片当たりする場合がある。なおケーブルの先端がコネクタに片当たりするとは、一例として、ケーブルの先端の角がコネクタの孔の横壁に接触した状態をいう。

これに対して上記構成では、把持装置は、ケーブルを把持した状態で、ケーブルの一面における面内方向において、円弧状に揺動自在またはケーブルの幅方向に移動自在である。このため、把持装置は、ケーブルの先端がコネクタに片当たりすると、ケーブルの先端がコネクタから受けた力によって、ケーブルを把持した状態で受動的に揺動または移動するという倣い動作を行うことができる。この倣い動作により、把持装置は、ケーブルの先端がコネクタの孔に入り込んで挿入されるように動く。このため上記構成によれば、ケーブルの先端の微細位置のずれを受動的に短時間で補正し、ケーブルの接続作業を確実に行うことができる。

上記の把持装置は、ケーブルの一面を吸引して保持する吸引部と、ケーブルを幅方向に挟持して保持する把持爪と、の少なくともどちらか一方を備え、吸引部と把持爪との少なくともどちらか一方を有する第１プレートと、第１プレートをケーブルの面内方向において、円弧状に揺動自在に支持する第２プレートと、第２プレートをケーブルの幅方向に移動自在に支持するベース部と、を備えるとよい。

これにより、ケーブルの先端を回路基板のコネクタに挿入する際、ケーブルの先端がコネクタに片当たりすると、第１プレートは、吸引部と把持爪の少なくともどちらか一方によってケーブルを保持しているため、ケーブルを介してコネクタから力を受ける。このため、第１プレートは、第２プレートに対してケーブルの一面における面内方向において、円弧状に受動的に揺動して傾く。第１プレートが揺動して傾くと、ケーブルの幅方向の分力が発生するため、第２プレートは、ベース部に対してケーブルの幅方向に受動的に移動する。このようにして、把持装置は、第１プレートが受動的に揺動し、さらに第２プレートが受動的に移動するという倣い動作を行うことにより、ケーブルの先端の微細位置のずれを補正して、ケーブルの先端をコネクタに挿入することができる。

上記の把持装置は、第２プレートに取り付けられ第１プレートを初期位置に付勢する第１バネと、ベース部に取り付けられ第２プレートを初期位置に付勢する第２バネと、をさらに備えるとよい。

これにより、把持装置では、ケーブルの先端がコネクタに片当たりするまでは、第１プレートが、第２プレートに対してケーブルの一面における面内方向において、円弧状に揺動せず、第１バネによって初期位置に維持され、第２プレートが、ベース部に対してケーブルの幅方向に移動せず、第２バネによって初期位置に維持される。このため上記構成では、ロボットアームが把持装置を移動させて、ケーブルの先端をコネクタに対して正確に位置決めしたときは、ケーブルの先端がコネクタに片当たりせず、ケーブルの先端の微細位置を補正することなく、ケーブルの先端をコネクタに確実に挿入することができる。

本発明によれば、ケーブルの微細位置のずれを短時間で補正し、ケーブルの接続作業を確実に行うことができる電子機器組立装置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拡大して示す図である。 図４の把持装置を斜め後方から見た状態を示す図である。 図５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。なお以下の各図において、必要に応じて、前後方向をそれぞれ矢印Ｆｒｏｎｔ、Ｂａｃｋ、幅方向の左右をそれぞれ矢印Ｌｅｆｔ、Ｒｉｇｈｔ、上下方向をそれぞれ矢印Ｕｐ、Ｄｏｗｎで例示する。

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、電子機器に用いる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、非常に撓みやすくなっていて、さらに先端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、ケーブル１０４の接続作業において、ケーブル１０４の先端１０６を回路基板１０８のコネクタ１１０に挿入する際、ケーブル１０４の先端１０６のわずかな位置や姿勢（微細位置）のずれにより、ケーブル１０４の先端１０６がコネクタ１１０に突き当たるなどして挿入が困難となるような事態があり得る。

そこで電子機器組立装置１００では、ケーブル１０４の先端１０６の微細位置のずれを短時間で補正して、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１１２と、ロボット本体１１２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１１２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１１２は、図１に示す基部１２２と、基部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を拡大して示す図である。図５は、図４の把持装置１２６を斜め後方から見た状態を示す図である。ただし図５では、図４に示すロボットアーム１２４の先端１３０を省略している。

把持装置１２６は、第１プレート１４０と、第２プレート１４２と、ベース部１４４とを備える。第１プレート１４０は、複数の吸着ノズル１４６を含む吸引部１４８と、一対の把持爪１５０、１５２と、衝突検知スイッチ１５４とを有する。把持爪１５０、１５２は、第１プレート１４０の下面１５６に配置され、アクチュエータ１５８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。

吸引部１４８は、第１プレート１４０の下面１５６に設けられていて、吸着ノズル１４６に連通する不図示の吸着孔によってケーブル１０４の一面（上面）を吸引して保持する。吸着孔は、吸着ノズル１４６を介して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１６０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。電磁弁１６０は複数の開閉弁を備え、吸着するケーブル１０４の幅に応じて、使用する吸着ノズル１４６の位置、数を変更することが可能となる。これにより、幅の異なる複数種類のケーブル１０４を同じ吸着部で吸着することができる。なお、使用する吸着ノズル１４６の配置は、教示の際にロボット側に教え込む、アクチュエータ１５８のエンコーダ（図示せず）から算出した位置情報などから設定が可能となる。

また吸着ノズル１４６に連通する吸着孔を制御する電磁弁１６０は、図３に示すようにロボット本体１１２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１６０は、ロボット本体１１２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。

衝突検知スイッチ１５４は、図４に示すように第１プレート１４０の前面１６２に配置されている。衝突検知スイッチ１５４は、ケーブル１０４の接続作業において、ケーブル１０４の先端１０６が、回路基板１０８のコネクタ１１０の孔１６４（図６（ａ）参照）に突き当たったりするなど異常が発生したことを検知し、検知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、図３に示す衝突検知スイッチ１５４からの検知信号に基づいて、ケーブル１０４の接続作業に異常が発生したことを判定することができる。

第２プレート１４２は、第１プレート１４０の下側に配置され、第１プレート１４０を上下方向に沿った軸１６５を中心にして、ケーブル１０４の一面における面内方向において、円弧状に揺動自在に支持する（図中、矢印Ａ参照）。また、第２プレート１４２は、図５に示すように後方延長部１６６を有する。後方延長部１６６は、第２プレート１４２が第１プレート１４０の下側に配置された状態で、第１プレート１４０の後面１６８よりも後方に延長された部位である。また、第１プレート１４０の後面１６８の両端には、後方に突出した突出部１７０ａ、１７０ｂが形成されている。

第２プレート１４２の後方延長部１６６の上面には、第１バネ１７２が取り付けられている。第１バネ１７２は、板バネであって、後方延長部１６６の上面に取り付けられる底部１７４と、壁部１７６とを有する。壁部１７６は、図５に示すように底部１７４から上方に屈曲して、さらにケーブル１０４の幅方向に延びる部位であり、その両端部１７８ａ、１７８ｂが、第１プレート１４０の後面１６８の突出部１７０ａ、１７０ｂに当接する。

第１バネ１７２は、壁部１７４の両端部１７８ａ、１７８ｂが、第１プレート１４０の突出部１７０ａ、１７０ｂに当接することにより、第１プレート１４０を初期位置に付勢して、ケーブル１０４の先端１０６が、ケーブル１０４の一面における面内方向において、円弧状に揺動して微細位置のずれを生じないように、第１プレート１４０の位置を維持する。

ベース部１４４は、図５に示すように第２プレート１４２の下側に配置され、第２プレート１４２をケーブル１０４の幅方向に移動自在に支持する（図中、矢印Ｂ参照）。また、ベース部１４４の上面１８０には、第２バネ１８２が取り付けられている。

第２バネ１８２は、板バネであって、ベース部１４４の上面１８０に取り付けられる底部１８４と、一対の腕部１８６ａ、１８６ｂとを有する。腕部１８６ａ、１８６ｂは、その後端部１８８ａ、１８８ｂが底部１８４から上方に屈曲し、片持ち状態で第２プレート１４２の後方延長部１６６に向かって前方に延びている。そして、腕部１８６ａ、１８６ｂの先端部１９０ａ、１９０ｂは、第２プレート１４２の後方延長部１６６の側壁１９２ａ、１９２ｂに幅方向外側から当接している。

これにより、第２バネ１８２は、第２プレート１４２を初期位置に付勢して、ケーブル１０４の先端１０６が幅方向の移動による微細位置のずれを生じないように、第２プレート１４２の位置を維持する。

図５に示すように、ベース部１４４の後面１９４には、ロボット制御装置１１４からの駆動信号（図３参照）によって駆動する直動電動プランジャ１９６が取り付けられている。また直動電動プランジャ１９６は、図４のロボットアーム１２４の先端１３０に固定されている。これにより、直動電動プランジャ１９６は、ロボット制御装置１１４からの駆動信号によって、ロボットアーム１２４の先端１３０に対して、ベース部１４４を前後方向に移動させることができる（図中、矢印Ｃ参照）。そして、ベース部１４４が前後方向に移動することで、把持装置１２６全体が前後方向に移動することになる。このため、把持装置１２６は、直動電動プランジャ１９６の駆動により、第１プレート１４０の把持爪１５０、１５２に保持されたケーブル１０４の先端１０６を、回路基板１０８のコネクタ１１０に対して接近または離間させることができる。

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１１２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ＣＰＵ１９８と、信号の入出力を行う入出力部２００と、ＲＡＭ２０２およびＲＯＭ２０４を有するメモリ２０６とを備える。これらＣＰＵ１９８、入出力部２００およびメモリ２０６は、バス２０８を介して相互に信号を伝達可能に接続されている。

ＣＰＵ１９８は、演算処理装置として機能し、メモリ２０６にアクセスしてＲＡＭ２０２またはＲＯＭ２０４、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。ＲＡＭ２０２またはＲＯＭ２０４は、ロボット本体１１２の制御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。ＲＯＭ２０４は、ＣＰＵ１９８が使用するプログラムや装置定数等を記憶する。ＲＡＭ２０２は、ＣＰＵ１９８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１１２および把持装置１２６を制御し、各種機能をロボット本体１１２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２００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１５８、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２００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１１２の外部に設けているが、これに限らず、ロボット本体１１２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１１２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１１２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１１２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６は、図５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。なお図中では、便宜上、ケーブル１０４の幅を大きく示し、さらにケーブル１０４の先端１０６を挿入するコネクタ１１０も同様に大きく示している。

ここで電子機器組立装置１００は、ＣＰＵ１９８がロボットアーム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を移動させて、ケーブル１０４の先端１０６をコネクタ１１０に対して位置決めした状態としている。そこでＣＰＵ１９８は、直動電動プランジャ１９６に駆動信号を出力して動作させることにより、図６（ａ）の矢印Ｄに示すようにベース部１４４を前方に押して、第１プレート１４０の把持爪１５０、１５２（図４参照）に保持されたケーブル１０４の先端１０６を、コネクタ１１０に接近させる。

しかし図６（ａ）に示すように、ケーブル１０４の先端１０６の微細位置のずれにより、ケーブル１０４の先端１０６の角２１０が、コネクタ１１０の孔１６４の横壁２１２に接触した片当たりの状態となっている。

このような事態を想定して、把持装置１２６は、ケーブル１０４を把持した状態で、ケーブル１０４の一面における面内方向において、円弧状に揺動自在およびケーブル１０４の幅方向に移動自在に構成されている。すなわち把持装置１２６の第１プレート１４０は、吸引部１４８および把持爪１５０、１５２によってケーブルを保持している。このため第１プレート１４０は、ケーブル１０４の先端１０６の角２１０を介してコネクタ１１０の孔１６４の横壁２１２から力を受ける。

これにより、第１プレート１４０は、図６（ａ）の矢印Ｅに示すように第２プレート１４２に対してケーブル１０４の一面における面内方向において、円弧状に受動的に揺動して傾く。そして第１プレート１４０が揺動して傾くと、ケーブル１０４の幅方向の分力が発生する。

つぎに、第２プレート１４２は、ケーブル１０４の幅方向の分力を受けて、図６（ａ）の矢印Ｆに示すようにベース部１８０に対してケーブル１０４の幅方向に受動的に移動する。

このため、ケーブル１０４の先端１０６の角２１０が、図６（ｂ）に示すようにコネクタ１１０の孔１６４の横壁２１２から離れる。そして、第１プレート１４０は、第１バネ１７２の付勢力により、図６（ｂ）の矢印Ｇに示すように揺動して初期位置に維持される。一方、第２プレート１４２は、ケーブル１０４の幅方向の移動が維持される。これにより、ケーブル１０４の先端１０６は、微細位置のずれが補正されて、コネクタ１１０の孔１６４に入り込む。

さらに、ベース部１８０が直動電動プランジャ１９６によって、例えば等速で前方に押し続けられているため、微細位置のずれが補正されたケーブル１０４の先端１０６は、図６（ｂ）の矢印Ｈに示すように、コネクタ１１０の孔１６４に確実に挿入される。

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、ケーブル１０４の先端１０６がコネクタ１１０に片当たりすると、把持装置１２６の第１プレート１４０が受動的に揺動し、さらに第２プレート１４２が受動的に移動するという倣い動作を行う。これにより電子機器組立装置１００では、把持装置１２６が、ケーブル１０４の先端１０６がコネクタ１１０の孔１６４に入り込んで挿入されるように動くため、ケーブル１０４の先端１０６の微細位置のずれを受動的に短時間で補正して、ケーブル１０４の先端１０６をコネクタ１１０に挿入し、ケーブル１０４の接続作業を確実に行うことができる。

また把持装置１２６では、ケーブル１０４の先端１０６がコネクタ１１０に片当たりするまでは、第１プレート１４０が、第２プレート１４２に対してケーブル１０４の一面における面内方向において、円弧状に揺動せず、第１バネ１７２によって初期位置に維持される。また第２プレート１４２は、ケーブル１０４の先端１０６がコネクタ１１０に片当たりするまでは、ベース部１４４に対してケーブル１０４の幅方向に移動せず、第２バネ１８２によって初期位置に維持される。

このため電子機器組立装置１００では、ロボットアーム１２４が把持装置１２６を移動させて、ケーブル１０４の先端１０６をコネクタ１１０に対して正確に位置決めしたときは、ケーブル１０４の先端１０６がコネクタ１１０に片当たりせず、ケーブル１０４の先端１０６の微細位置を補正することなく、ケーブル１０４の先端１０６をコネクタ１１０に確実に挿入することができる。

さらに把持装置１２６は、ケーブル１０４を把持した状態で、ケーブル１０４の一面における面内方向において、円弧状に揺動自在およびケーブル１０４の幅方向に移動自在となる機構を、ケーブル１０４の先端１０６から近い位置に設定しているため、ケーブル１０４の微細位置のずれを補正する精度を管理し易くなる。

なお把持装置１２６は、ケーブル１０４の接続作業において、ケーブル１０４を確実に保持できるのであれば、吸着部１４８および把持爪１５０、１５２を備える構成に限定されず、吸着部１４８と把持爪１５０、１５２との少なくともどちらか一方を備える構成としてもよい。

なおケーブル１０４の先端１０６が、回路基板１０８のコネクタ１１０の孔１６４（図６（ａ）参照）に入り込んで挿入されたことを検知するために、以下の構成を採用してもよい。すなわち一例として、把持装置１２６において、直動電動プランジャ１９６とベース部１４４の間にバネ成分を仕込み、バネ成分の変位を測定するリニアエンコーダ（距離センサ）を取り付けて、動作後に位置を見て規定量位置が変位しているかを確認する構成を採用してもよい。また他の例として、把持装置１２６において、直動電動プランジャ１９６の推力を制限して、一定以上の力がかからないようにして、直動電動プランジャ１９６にリニアエンコーダ（距離センサ）を取り付けて、動作後に位置を見て規定量位置が変位しているかを確認する構成を採用してもよい。電子機器組立装置１００では、これらの構成を採用することにより、ケーブル１０４の接続作業が完了したか否かを検出することができる。

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、電子機器に用いるケーブルを把持する電子機器組立装置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…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…基部、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…第１プレート、１４２…第２プレート、１４４…ベース部、１４６…吸着ノズル、１４８…吸引部、１５０、１５２…把持爪、１５４…衝突検知スイッチ、１５６…第１プレートの下面、１５８…アクチュエータ、１６０…電磁弁、１６２…第１プレートの前面、１６４…コネクタの孔、１６６…後方延長部、１６８…第１プレートの後面、１７０ａ、１７０ｂ…突出部、１７２…第１バネ、１７４…第１バネの底部、１７６…第１バネの壁部、１７８ａ、１７８ｂ…壁部の両端部、１８０…ベース部の上面、１８２…第２バネ、１８４…第２バネの底部、１８６ａ、１８６ｂ…腕部、１８８ａ、１８８ｂ…腕部の後端部、１９０ａ、１９０ｂ…腕部の先端部、１９２ａ、１９２ｂ…後方延長部の側壁、１９４…ベース部の後面、１９６…直動電動プランジャ、１９８…ＣＰＵ、２００…入出力部、２０２…ＲＡＭ、２０４…ＲＯＭ、２０６…メモリ、２０８…バス、２１０…ケーブルの先端の角、２１２…コネクタの孔の横壁

Claims (2)

1. 平坦かつ柔軟性があるケーブルの先端を把持する把持装置と、
   前記ケーブルの先端の接続先である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、前記ケーブルを把持した状態で、該ケーブルの一面における面内方向において、円弧状に揺動自在または前記ケーブルの幅方向に移動自在であり、
   前記把持装置は、
   前記ケーブルの前記一面を吸引して保持する吸引部と、
   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、の少なくともどちらか一方を備え、
   前記吸引部と前記把持爪との少なくともどちらか一方を有する第１プレートと、
   前記第１プレートを前記ケーブルの前記面内方向において、円弧状に揺動自在に支持する第２プレートと、
   前記第２プレートを前記ケーブルの幅方向に移動自在に支持するベース部と、
   を備えることを特徴とする電子機器組立装置。
2. 前記把持装置は、
   前記第２プレートに取り付けられ前記第１プレートを初期位置に付勢する第１バネと、
   前記ベース部に取り付けられ前記第２プレートを初期位置に付勢する第２バネと、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器組立装置。

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