JP2018073721A - 電子機器組立装置および電子機器組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補強板付きのケーブルをコネクタに装着する接続作業を自動化して、作業効率を向上させる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する。【解決手段】一端部に被装着部１５ｂが形成された帯状のケーブル本体部１５と、このケーブル本体部１５の片面において一端部側に接合された補強板１６とを有し、補強板１６においてケーブル本体部１５の片面に接合された接合部に対して一端部の反対側に位置する部分に口開き部１７ｂが形成された形態のケーブル１７を対象として、このケーブル１７の被装着部１５ｂを電子機器４のコネクタ１３に装着する電子機器組立装置１を、補強板１６をブレード２８とチャックブロック２７によって挟み込んで保持するケーブル保持ツール２０と、ケーブル保持ツール２０を移動させるロボット部とを備えた構成とする。【選択図】図１４

Description

本発明は、ケーブルの被装着部をコネクタに装着する組立作業を行う電子機器組立装置および電子機器組立方法に関するものである。

車載用電子装置などの電子機器では、機器を構成する表示装置や回路基板などの機能モジュールを相互に接続するＦＰＣなどのフレキシブルケーブル（以下、単に「ケーブル」と略記する。）が多用される。そしてこれら電子機器を組み立てる組立工程では、ケーブルの被装着部を接続対象のコネクタに装着する接続作業が行われる。この接続作業は従前より手作業により行われていたが、このようなケーブルを対象とする接続作業は細かな位置合わせを伴う煩雑な作業であるため作業効率の向上が難しく、この種の作業の自動化が提案されている（例えば特許文献１，２）。

特許文献１に示す先行技術では、コネクタ付きケーブル１に設けられたコネクタ３を基板等の部材５に設けられた相手コネクタ６に接続する作業を、第１ロボット１０，第２ロボット２０の２つのロボットによって行うようにしている。また特許文献２に示す先行技術では、ワークＷ１（フレキシブルケーブル）をパラレルリンク型のロボットＲＢ１によって保持し、別のパラレルリンク型のロボットＲＢ２によって所定の位置・姿勢に位置決めされたワークＷ２（コネクタ）に組み付けるようにしている。

特開２００５−１１５８０号公報 特開２００９−５０９２１号公報

この種のケーブルは薄くて剛性が小さく撓みやすい特性を有するものが多いため、接続作業において把持対象部位となる被装着部の近傍にハンドリング用の補強板が設けられたものが用いられている。そして手作業による接続作業においては、オペレータはこの補強板を把持して被装着部を接続対象のコネクタに装着するが、このような手作業は作業効率が悪いことから、自動化による作業効率の改善が強く望まれていた。しかしながら上述の先行技術を含め、従来技術においてはこのような補強板を有するＦＰＣを対象とする接続作業の自動化については、設備構成および接続方法について有効な技術の具体的開示はなく、新たな技術が望まれていた。

そこで本発明は、補強板付きのケーブルをコネクタに装着する接続作業を自動化して、作業効率を向上させる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する。

本発明の電子機器組立装置は、一端部に被装着部が形成された帯状のケーブル本体部と、このケーブル本体部の片面において前記一端部側に接合された補強板とを有するケーブルの前記被装着部を電子機器のコネクタに装着する電子機器組立装置であって、前記補強板において前記ケーブル本体部の片面に接合された接合部に対して前記一端部の反対側に位置する部分には前記片面と離隔した口開き部が形成されており、前記補強板を保持するケーブル保持ツールと、前記電子機器を保持する作業ステージと、前記作業ステージに保持された電子機器に対して前記ケーブル保持ツールを相対的に移動させるロボット部と、前記ロボット部、前記ケーブル保持ツールを作動させることにより、前記ケーブル本体部の被装着部を前記コネクタに装着する制御部と、を備えた。

本発明の電子機器組立方法は、一端部に被装着部が形成された帯状のケーブル本体部と、このケーブル本体部の片面において前記一端部側に接合された補強板とを有するケーブルの前記被装着部を電子機器のコネクタに装着する電子機器組立方法であって、前記補強板において前記ケーブル本体部の片面に接合された接合部に対して前記一端部の反対側に位置する部分には前記片面と離隔した口開き部が形成されており、前記補強板をケーブル保持ツールで保持し、前記ケーブル保持ツールを移動させて前記ケーブル本体部の被装着部を前記電子機器のコネクタに装着する。

本発明によれば、補強板付きのケーブルをコネクタに装着する接続作業を自動化して、作業効率を向上させることができる。

本発明の一実施の形態の電子機器組立装置の斜視図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置のロボット部に組み込まれたヘッド部の構成説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置の作業対象となる電子機器（ケーブル装着前）の斜視図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置の作業対象となる電子機器（ケーブル装着後）の斜視図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置の作業対象となるケーブルの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置の作業対象となるケーブルの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置のケーブル保持ツールにおけるチャックブロックの構成説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置のケーブル保持ツールにおけるチャックブロックの機能説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置のケーブル保持ツールにおけるチャックブロックの機能説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立装置の制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるケーブル装着動作を示すフロー図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるコネクタの状態確認の説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるコネクタの状態確認の説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるケーブルの保持および位置決めの動作説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるコネクタとケーブルの位置認識用の画像の説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるケーブルのコネクタへの装着動作の説明図 本発明の一実施の形態の電子機器組立方法におけるコネクタのロック機構の作動動作の説明図

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、電子機器組立装置１の全体構成を説明する。電子機器組立装置１は車載用電子機器などの電子機器４（図３、図４参照）を作業対象として、回路基板や表示装置などの機能モジュールをフレキシブルプリント基板などのケーブルによって相互に接続する。すなわち電子機器組立装置１は表示装置などに予め接続されたケーブルの被装着部を回路基板のコネクタに装着する機能を有している。

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３，図４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３は、ケーブルをコネクタに装着する前の状態を、また図４はケーブルをコネクタに装着した状態を示している。

図３において、電子機器４は計器板のメータ、ナビゲーション装置、ルームミラー、各種コントローラなど、表示装置を有する車載用電子機器であり、電子部品１１ａが実装された回路基板１１および表示装置１２を主体としている。なお図３，図４は、表示装置１２の表示面を下向きにして載置した状態を示している。

回路基板１１、表示装置１２はいずれも矩形の形状を有しており、表示装置１２の複数辺（ここでは２つの短辺と１つの長辺の３辺）には、回路基板１１と表示装置１２とを電気的に接続するケーブル１７が予め接続されている。本実施の形態においては、ケーブル１７としてフレキシブルプリント基板などのケーブル本体部１５の一端部１５ａ（図５参照）に、ハンドリング用の補強板１６を予め接合した形態のものを用いるようにしている。

表示装置１２においてこれらケーブル１７が接続された複数辺に対応する回路基板１１の実装面の縁部には、それぞれのケーブル本体部１５の一端部１５ａに形成された被装着部１５ｂが装着されるコネクタ１３が設けられている。コネクタ１３において、被装着部１５ｂが装着される装着部１３ａの底面の端子面１３ｂ（図１３参照）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１５ｄ（図５参照）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のカバー部材１４を有するロック機構を備えている。カバー部材１４はコネクタ１３に対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、図３に示すようにカバー部材１４は起立した開状態にある。そして図４に示すように、被装着部１５ｂがコネクタ１３に装着されてロック機構を作動させた状態では、カバー部材１４は押し倒されて閉状態となり、被装着部１５ｂを押さえ込んで脱落を防止する。

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１７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ケーブル１７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、電子機器組立装置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、電子機器組立装置１の座標系については、電子機器組立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。

ここでロボット部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１７をコネクタ１３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。図２に示すように、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。

ベース部８には、ケーブル保持ツール２０とコネクタロックツール３０とが装着され、さらに撮像部４０および照明４６を備えている。ケーブル保持ツール２０は、コネクタ１３へ装着される対象となるケーブル１７を保持する機能を有しており、コネクタロックツール３０は、コネクタ１３が備えたロック機構を作動させる機能、すなわち被装着部１５ｂが装着された状態のコネクタ１３においてカバー部材１４を押し倒して閉状態とする機能を有している。

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に対してケーブル保持ツール２０とコネクタロックツール３０とを相対的に移動させることができる。ケーブル１７の被装着部１５ｂをコネクタ１３に装着する装着作業においては、ロボット部５、ケーブル保持ツール２０、コネクタロックツール３０を制御部５１（図１０参照）によって作動させる。

ロボット部５およびケーブル保持ツール２０は、ケーブル１７を保持してコネクタ１３に装着するケーブル装着機構を構成する。またロボット部５およびコネクタロックツール３０は、コネクタ１３が備えたロック機構を作動させるロック作動機構を構成する。なお本実施の形態においては、共通のロボット部５によってケーブル保持ツール２０およびコネクタロックツール３０を移動させる構成を示したが、ケーブル保持ツール２０およびコネクタロックツール３０を個別の駆動機構によって移動させる構成であってもよい。

ケーブル保持ツール２０の詳細構成を説明する。図２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から右方向に隔てた側端部近傍の下面には、Ｙ方向にガイドレール２１が配設されている。ガイドレール２１にスライド自在に装着されたスライダ２１ａには移動ブロック２２が固着されており、移動ブロック２２はＹ方向に進退自在（矢印ａ）となっている。

移動ブロック２２の右端面から延出して設けられたねじ部２２ａは、ベース部８の外端面から延下した側端部材８ｂに設けられた貫通孔を貫通しており、ねじ部２２ａにおいて側端部材８ｂの外側にはナット部材２２ｂがねじ嵌合している。また移動ブロック２２の左端面には引張りバネであるバネ部材２３が結合されており、バネ部材２３は移動ブロック２２をベース部８の駆動中心側へ付勢している。この構成において、ナット部材２２ｂは駆動中心側へ付勢された移動ブロック２２の停止位置を規制するストッパとして機能しており、ナット部材２２ｂの位置を調整することにより、以下に説明する構成のケーブル保持ツール２０のベース部８に対する相対位置を調整することが可能となっている。

移動ブロック２２には、ベース部８の駆動中心側に向かって斜め下方に延出するチャックベース２４が結合されている。チャックベース２４の上面側には駆動中心側に向かって進退（矢印ｂ）するスライド部２６を備えたアクチュエータ２５が配設されている。さらにチャックベース２４の下端部には、先端にテーパ部が設けられた薄板部材であるブレード２８が水平姿勢で装着されている。ブレード２８はその先端部が開口部８ａの下方に位置するように位置設定が為されており、ねじ部２２ａにおけるナット部材２２ｂの位置を調整することにより、ブレード２８の位置を調整することができるようになっている。

バネ部材２３による付勢力は、ブレード２８に対する緩衝力として作用する。すなわちロボット部５を作動させてベース部８を移動させる過程において、ブレード２８の先端が電子機器４などに当接した場合には、バネ部材２３が延伸することによりケーブル保持ツール２０全体が移動し、これによりブレード２８に過大な外力が作用することを防止する緩衝作用が働くようになっている。

スライド部２６の進出側の端面には、台形形状の側断面を有するチャックブロック２７が結合されている。アクチュエータ２５を作動させてチャックブロック２７を斜め下方に進出させた状態では、チャックブロック２７のチャック面２７ａ（図７参照）がブレード２８に当接する。本実施の形態では、ケーブル保持ツール２０によるケーブル１７の保持において、ブレード２８とチャックブロック２７のチャック面２７ａとの間に補強板１６を上下方向から挟み込むことにより、ケーブル１７を保持するようにしている。

次にコネクタロックツール３０の構成を説明する。図２においてベース部８の左端部側の下面には、外側方向の斜め上方に延出するブラケット３１が固着されている。ブラケット３１には、ベース部８の駆動中心側に進退（矢印ｃ）するロッド３２ａを有するアクチュエータ３２が装着されている。さらにロッド３２ａに結合された緩衝部３３には、先端部に当接部であるローラ３５が装着されたローラ保持部３４が装着されている。アクチュエータ３２を駆動することにより、緩衝部３３を介してローラ保持部３４が駆動中心側に進出し、これによりローラ３５がコネクタ１３のカバー部材１４に当接してロック機構を作動させる（図１７参照）。すなわちコネクタロックツール３０は、コネクタ１３が備えたロック機構に当接する当接部としてのローラ３５に進退動作を行わせるアクチュエータ３２を備えている。そしてローラ３５はアクチュエータ３２によって斜め下方に進退し、斜め下方に進出した状態でケーブル保持ツール２０に最も接近する（図１７参照）ように構成されている。

ここで緩衝部３３は、ローラ保持部３４が保持軸３３ａ廻りの回動が許容され、且つローラ３５を下方に押し付ける方向に付勢した状態でローラ保持部３４を保持している。これにより、アクチュエータ３２によってローラ３５を進退させる動作において、緩衝部３３の機能によりローラ３５がカバー部材１４に当接する際の衝撃が緩和されるようになっている。すなわち、コネクタロックツール３０は、当接部であるローラ３５がコネクタ１３が備えたロック機構のカバー部材１４に当接した際の衝撃を吸収する緩衝部３３を備えた構成となっている。

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、撮像光軸４２ａを駆動中心に合わせて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、ケーブル保持ツール２０に保持されたケーブル１７の被装着部１５ｂの画像および回路基板１１に実装されたコネクタ１３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１７、コネクタ１３を照明する。すなわちヘッド部９のベース部８には、ケーブル１７の被装着部１５ｂを検出する撮像部４０と照明４６とを備えた構成となっている。そしてケーブル保持ツール２０とコネクタロックツール３０は、撮像部４０のカメラ４３の撮像光軸４２ａを挟んで対向した配置となっている。このような配置により、共通の撮像部４０によってケーブル保持ツール２０に保持されたケーブル１７とコネクタロックツール３０によってロックの対象となるコネクタ１３の双方を撮像することが可能となっている。

さらにベース部８の下面において開口部８ａの周縁のコネクタロックツール３０側の近傍には、距離計測センサ４７が計測光軸４７ａを下向きにした姿勢で配設されている。距離計測センサ４７は、計測光軸４７ａに位置する計測対象物の計測対象面から距離計測センサ４７の計測基準位置までの距離、換言すれば計測対象面の高さ位置を計測する。本実施の形態においては、距離計測センサ４７をコネクタ１３の上方に位置させた状態で、距離計測センサ４７によってコネクタ１３の所定位置の高さ位置を計測することにより、コネクタ１３のロック機構のロック状態を確認するようにしている。

次に図５を参照して、ケーブル１７の構成の詳細を説明する。図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、ケーブル１７は一端部１５ａにコネクタ１３に装着される被装着部１５ｂが形成された帯状のケーブル本体部１５と、このケーブル本体部１５の片面１５ｃにおいて一端部１５ａ側に接合部１７ａを介して接合された補強板１６と、を有する構成となっている。ケーブル本体部１５において補強板１６が接合された片面１５ｃの反対面は、配線パターン１５ｄが形成されたパターン形成面となっており、ケーブル１７のコネクタ１３への装着作業においては、被装着部１５ｂの配線パターン１５ｄをコネクタ１３の装着部１３ａに形成された端子面１３ｂに押し付けて接触させる。これにより、ケーブル１７のケーブル本体部１５がコネクタ１３に電気的に接続される。

図５（ｂ）に示すように、補強板１６においてケーブル本体部１５の片面１５ｃに接合された接合部１７ａに対して、一端部１５ａの反対側に位置する部分（自由端部１６ａ）には、ケーブル本体部１５の片面１５ｃと離隔した口開き部１７ｂが形成されている。本実施の形態においては、図２に示すケーブル保持ツール２０によってケーブル１７を保持するに際して、口開き部１７ｂにブレード２８を挿入してチャックブロック２７との間で補強板１６を挟み込んで保持するようにしている（図８参照）。

上述構成のケーブル１７を対象とする場合には、ケーブル保持ツール２０は補強板１６を挟み込んで保持することによりケーブル１７を保持する。すなわち本実施の形態に示すケーブル保持ツール２０は、補強板１６を上下方向から挟むチャック機構である。そしてこのチャック機構は、ケーブル本体部１５と補強板１６との間の口開き部１７ｂに挿入されるブレード２８と、このブレード２８の上面に位置する補強板１６に当接して、下方に押さえるチャックブロック２７とを有する構成となっている。

図６は、図５に示すケーブル１７の変形例を示している。すなわち、ケーブル１７においては、一端部１５ａ側に設けられた被装着部１５ｂと重ならない位置に補強板１６を接合するための接合部１７ａを設定していたが、図６に示すケーブル１７Ａでは、被装着部１５ｂと重なる位置に接合部１７ａを設定している。この例では、ケーブル１７Ａをコネクタ１３に装着するに際し、被装着部１５ｂのみならず被装着部１５ｂと重なった補強板１６もともに、コネクタ１３に装着される。

そしてこの変形例においても、図５に示すケーブル１７と同様に、補強板１６においてケーブル本体部１５の片面１５ｃに接合された接合部１７ａに対して一端部１５ａの反対側に位置する部分（自由端部１６ａ）には、ケーブル本体部１５の片面１５ｃと離隔した口開き部１７ｂが形成されている。ケーブル保持ツール２０によってケーブル１７を保持するに際しては、同様に口開き部１７ｂにブレード２８を挿入して、チャックブロック２７との間で補強板１６を挟み込んで保持する（図９参照）。

次に図７を参照して、ケーブル保持ツール２０に設けられ上述の補強板１６を挟み込むチャック機構に用いられるチャックブロック２７の詳細について説明する。図７（ａ）はチャックブロック２７をブレード２８から離隔させた状態を示しており、チャックブロック２７のチャック面２７ａには複数のスパイク爪２７ｂが凸設されている。スパイク爪２７ｂは、ブレード２８とチャック面２７ａとの間に補強板１６を挟み込んだチャック状態において、補強板１６の表面に僅かに食い込むことにより、挟み込まれた補強板１６が滑って脱落するのを防止する。すなわちケーブル保持ツール２０において、補強板１６に当接するチャックブロック２７のチャック面２７ａには、滑り止めが形成されている。なお滑り止めとしては、スパイク爪２７ｂには限定されず、例えばチャック面２７ａに粗面加工を施すなど、各種の方法を用いることができる。

図７（ｂ）は、アクチュエータ２５（図２参照）を駆動してチャックブロック２７をチャックベース２４に沿って下降させ（矢印ｄ）、チャック面２７ａをブレード２８に近接させて閉じた状態を示している。この状態において、チャック面２７ａの先端部にブレード２８の先端から所定幅Ｂだけ張り出した張り出し部が形成されるように、チャックブロック２７およびブレード２８のサイズが設定されている。ケーブル保持ツール２０におけるチャックブロック２７のサイズをこのように設定することにより、図８、図９に示すように、ケーブル保持ツール２０に保持された状態におけるケーブル１７、１７Ａの変形を矯正する効果を得る。

図８（ａ）は、図５に示すケーブル１７を保持対象とする場合を示している。図８（ａ）に示すように、ケーブル本体部１５の一端部１５ａにおいて被装着部１５ｂをはみ出させた状態で、補強板１６をケーブル本体部１５に接合した構成のケーブル１７では、ケーブル本体部１５と補強板１６との間の口開き部１７ｂにブレード２８を挿入した状態において、被装着部１５ｂが形成された一端部１５ａに、幅方向に反り形状や波打ち形状となった変形が生じる場合がある。

このような場合にあっても、図８（ｂ）に示すように、チャックブロック２７をブレード２８に対して接近させて（矢印ｅ）、チャック面２７ａとブレード２８との間に補強板１６を挟み込んだ状態では、チャックブロック２７のチャック面２７ａは、補強板１６を挟んだときに少なくともケーブル本体部１５と補強板１６とを接合する接合部１７ａの上面に張り出す。これにより、ケーブル本体部１５の一端部１５ａの近傍部分は平面形状のチャック面２７ａに倣って上述の変形が矯正される。

同様に、図６に示すケーブル１７Ａを保持対象とする場合にあっても同様の効果を得る。すなわち図９（ａ）に示すように、ケーブル本体部１５の一端部１５ａにおいて被装着部１５ｂと接合部１７ａとが重なった状態で補強板１６をケーブル本体部１５に接合した構成のケーブル１７Ａにおいても、ケーブル本体部１５と補強板１６との間の口開き部１７ｂにブレード２８を挿入した状態において、被装着部１５ｂが形成された一端部１５ａに、幅方向に反り形状や波打ち形状となった変形が生じる場合がある。

このような場合にあっても、図９（ｂ）に示すように、チャックブロック２７をブレード２８に対して接近させて（矢印ｆ）、チャック面２７ａとブレード２８との間に補強板１６を挟み込んだ状態では、チャックブロック２７のチャック面２７ａは、補強板１６を挟んだときに少なくともケーブル本体部１５と補強板１６とを接合する接合部１７ａの上面に張り出す。これにより、ケーブル本体部１５の一端部１５ａの近傍部分は平面形状のチャック面２７ａに倣って上述の変形が矯正される。

次に図１０を参照して、電子機器組立装置１の制御系の構成を説明する。図１０において、制御部５１は、ロボット部５、作業ステージ３、撮像部４０、照明４６、距離計測センサ４７、アクチュエータ２５（ケーブル保持ツール２０）、アクチュエータ３２（コネクタロックツール３０）、操作パネル１０、報知部５５と接続されている。

制御部５１がロボット部５、作業ステージ３、ケーブル保持ツール２０のアクチュエータ２５、コネクタロックツール３０のアクチュエータ３２を制御することにより、図１１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５１は、ロボット部５、ケーブル保持ツール２０、コネクタロックツール３０を作動させることにより、ケーブル１７の被装着部１５ｂをコネクタ１３に装着するケーブル装着動作を実行させる。また換言すれば、制御部５１はケーブル保持ツール２０およびロボット部５よりなるケーブル装着機構、コネクタロックツール３０およびロボット部５よりなるロック作動機構を制御する。

このケーブル装着動作の実行過程においては、制御部５１は撮像部４０および照明４６を制御して、ケーブル１７の被装着部１５ｂおよびコネクタ１３の位置検出のための撮像処理を実行させるとともに、距離計測センサ４７を制御してコネクタ１３におけるロック状態の確認のための距離計測処理を実行させる。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５１は所定の制御処理を実行する。報知部５５は、電子機器組立装置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５１は内部制御処理機能としてのケーブル位置検出部５２、コネクタ位置検出部５３、ロック状態判断部５４を備えている。ケーブル位置検出部５２は、ケーブル保持ツール２０に保持された状態のケーブル１７の被装着部１５ｂ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の位置を検出する。コネクタ位置検出部５３は同様に装着対象となるコネクタ１３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の位置を検出する。被装着部１５ｂをコネクタ１３に装着するケーブル装着動作においては、制御部５１は被装着部１５ｂおよびコネクタ１３の位置検出結果に基づいて、ロボット部５によるケーブル保持ツール２０の移動を制御する。

ロック状態判断部５４は、距離計測センサ４７によるコネクタ１３を対象とした計測結果、または撮像部４０によってコネクタ１３を撮像した画像に基づいて、コネクタ１３が備えたロック機構の状態を判断する処理を行う。ロック状態判断部５４および距離計測センサ４７、ロック状態判断部５４および撮像部４０は、コネクタ１３が備えたロック機構の状態を確認するロック状態確認部を構成する。本実施の形態に示す電子機器組立装置１では、ロック状態確認部として以下のように２つの形態が存在し、いずれかを選択して用いるようになっている。

まず第１の形態では、ロック状態確認部が、コネクタ１３が備えたロック機構の状態、すなわちロック機構を構成するカバー部材１４の開閉状態によって高さが変化する箇所の高さを計測する距離計測センサ４７と、距離計測センサ４７の計測結果に基づいてロック機構の状態を判断するロック状態判断部５４とを備えた構成となっている。そして第２の形態では、ロック状態確認部が、コネクタ１３を撮像可能な撮像部４０と、撮像部４０によって撮像した画像に基づいてコネクタ１３が備えたロック機構の状態を判断するロック状態判断部５４とを備えた構成となっている。

そして上述のいずれの形態においても、ロック状態確認部はケーブル１７の被装着部１５ｂが装着される前のコネクタ１３のロック機構の状態を確認し、確認の結果、ロック機構が機能しているもしくは被装着部１５ｂを装着する作業を妨げている状態であると判断した場合には、制御部５１は当該コネクタ１３に対するケーブル１７の被装着部１５ｂの装着作業を中止するとともに、報知部５５によってオペレータにその旨を報知するようにしている。さらに、ロック状態確認部は、ケーブル１７の被装着部１５ｂが装着されたコネクタ１３のロック機構の状態を確認し、確認の結果、ロック機構が十分に機能している状態ではないと判断した場合には、制御部５１は報知部５５によってオペレータにその旨を報知する。

次に図１１のフローおよび各図を参照して、電子機器組立装置１によって実行されるケーブル装着動作、すなわち図５，図６に示すケーブル１７、１７Ａの被装着部１５ｂを電子機器４のコネクタ１３に装着する電子機器組立方法について説明する。ここに示す電子機器組立方法では、一端部１５ａに被装着部１５ｂが形成された帯状のケーブル本体部１５と、このケーブル本体部１５の片面１５ｃにおいて一端部１５ａ側に接合された補強板１６とを有するケーブル１７、１７Ａを作業対象としている。なお、図１２以下の各図ではケーブル１７のみ図示し、説明においてもケーブル１７のみ記載しているが、ケーブル１７Ａを対象とする場合においても同様である。

そしてケーブル１７では、補強板１６においてケーブル本体部１５の片面１５ｃに接合された接合部１７ａに対して一端部１５ａの反対側に位置する部分に、片面１５ｃと離隔した口開き部１７ｂが形成された形態となっており、ケーブル保持ツール２０によって補強板１６を保持してケーブル装着動作を行うようになっている。

このケーブル装着動作の対象となるコネクタ１３は、装着された被装着部１５ｂの抜け落ちを防止するロック機構を備えている。このロック機構は、保持軸１４ａ廻りに回動して開閉動作を行うカバー部材１４（図１３参照）を有した構成となっており、コネクタロックツール３０により開状態のカバー部材１４を押し倒すことによって、このロック機構を作動させるようになっている。

ケーブル装着動作の開始に際しては、まず電子機器組立装置１が備えたロック状態確認部によって、ロック状態の確認が実行される（ＳＴ１）。このロック状態の確認においては、まずロボット部５を作動させてヘッド部９を移動させ、図１２に示すように、距離計測センサ４７が作業対象のコネクタ１３の上方に位置して、計測光軸４７ａがコネクタ１３の計測対象位置に合致するように位置合わせする。このとき、電子機器４において作業対象のコネクタ１３に対応する位置には、予め表示装置１２（図３参照）にケーブル本体部１５が接続されたケーブル１７が、被装着部１５ｂを上方に向けた姿勢で位置している。

このロック状態確認部によるロック機構の状態の確認は、ロック機構の状態によって高さが変化する箇所の高さを計測して判断するようにしている。ここでは高さが変化する箇所として、図１３に例示するように、（Ａ）位置（コネクタ１３の上面１３ｃ）、（Ｂ）位置（開状態におけるカバー部材１４の上端部）および（Ｃ）位置（コネクタ１３の装着部１３ａの端子面１３ｂ）のうちの２つを選択して用いている。

例えば、Ａ位置、Ｂ位置の高さを距離計測センサ４７によって計測してこれら２位置の高さの差を計算し、高さの差が所定値以上であれば、カバー部材１４は正常な開状態にあってロック機構は解除された状態であると判断する。なお（Ｂ）位置に替えて（Ｃ）位置を高さ計測の対象とし、Ａ位置、Ｃ位置の高さを距離計測センサ４７によって計測して求められたこれら２位置の高さに基づいて、同様にロック機構の状態を判断するようにしてもよい。なお、ロック状態確認部によるロック機構の状態の確認を、撮像部４０によって撮像したコネクタ１３の画像に基づいて行うようにしてもよい。この場合には、コネクタ１３におけるカバー部材１４の平面画像の状態によって、ロック機構の状態、すなわちカバー部材１４が開状態にあるか否かを判断する。

そして（ＳＴ１の）ロック状態の確認において、開状態が不十分と確認された場合には、制御部５１は報知部５５によりその旨を報知する（ＳＴ２）。すなわち、ケーブル１７、１７Ａが装着されていないコネクタ１３のロック機構の状態が、カバー部材１４が閉状態にあってロック機構が機能しているか、もしくはカバー部材１４が中途半端に開いた状態など、ケーブル１７、１７Ａを装着する作業を妨げている状態であると判断した場合には、ロボット部５およびケーブル保持ツール２０よりなるケーブル装着機構は当該コネクタ１３に対するケーブル１７、１７Ａの装着作業を中止し、報知部５５はオペレータにその旨を報知する。これにより、不正常な状態のコネクタ１３に対してケーブル装着動作を実行することによる装着ミスなどの不具合を防止することができる。

次いでケーブル１７をケーブル保持ツール２０で保持する（ＳＴ３）。ここで用いられるケーブル保持ツール２０は、ケーブル本体部１５と補強板１６との間の口開き部１７ｂに挿入されるブレード２８と、このブレード２８の上面に位置する補強板１６を下方に押さえるチャックブロック２７とを有した構成となっている。ケーブル１７の保持動作においては、図１４（ａ）に示すように、ロボット部５によってケーブル保持ツール２０に掬い上げ動作（矢印ｇ）を行わせる。これにより、予め電子機器４に接続された状態のケーブル１７のケーブル本体部１５と補強板１６との間の口開き部１７ｂにブレード２８を挿入し（矢印ｈ）、ブレード２８の上面を補強板１６に接触させて保持する。

そしてその後、アクチュエータ２５を駆動してチャックブロック２７をブレード２８に接近させて（矢印ｉ）、補強板１６をブレード２８とチャックブロック２７のチャック面２７ａとの間に挟んで保持する。すなわち、ケーブル装着動作でのケーブル１７の保持においては、補強板１６をケーブル保持ツール２０によって保持するようにしている。このケーブル保持ツール２０による補強板１６の保持において、チャックブロック２７のチャック面２７ａには滑り止めとしてのスパイク爪２７ｂ（図７参照）が形成されていることから、補強板１６が滑りにより脱落することが防止され、ケーブル１７を安定して保持することができる。

さらに、チャックブロック２７のチャック面２７ａはブレード２８の先端から張り出していることから、ブレード２８とチャック面２７ａとの間に挟まれた補強板１６から延出した状態のケーブル本体部１５の被装着部１５ｂは、平面形状のチャック面２７ａに倣って変形が矯正される（図８参照）。これにより、以下に説明する被装着部１５ｂの撮像およびコネクタ１３への装着において、変形に起因する不具合を防止することが可能となっている。

この後、ケーブル仮位置決めが行われる（ＳＴ４）。ここでは、ケーブル保持ツール２０で保持したケーブル１７の被装着部１５ｂを位置検出の撮像のためにコネクタ１３に対して仮位置決めする（ＳＴ４）。すなわち図１４（ｂ）に示すように、被装着部１５ｂがコネクタ１３に水平姿勢で接近し、且つ被装着部１５ｂがコネクタ１３とともに撮像部４０による撮像における焦点範囲ＦＺ内に位置するよう、ケーブル保持ツール２０を位置合わせする。

そしてこの状態で、装着作業の対象となるコネクタ１３およびケーブル１７を撮像部４０により撮像して認識する（ＳＴ５）。すなわち（ＳＴ４）にて仮位置決めされた被装着部１５ｂとコネクタ１３の画像を撮像部４０のカメラ４３で入手し、この画像に基づいて被装着部１５ｂとコネクタ１３の相対的な位置関係を求めるための認識処理を行う。

図１５は（ＳＴ５）にて入手され、認識処理の対象となる認識画像４０ａを示している。すなわち認識画像４０ａには、ロック機構を構成するカバー部材１４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１７を保持したケーブル保持ツール２０のチャックブロック２７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、チャックブロック２７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、チャックブロック２７とブレード２８とで挟まれて保持された補強板１６および被装着部１５ｂは、図１４に示す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１３ａに挿入して装着するに際しては、このような相対的な位置関係のばらつきを補正する位置補正データを図１５に示す認識画像４０ａより取得する。すなわち、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１７のコネクタ１３への装着を行う（ＳＴ６）。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１７を保持したケーブル保持ツール２０を位置合わせする。すなわち図１６（ａ）に示すように、ケーブル保持ツール２０を移動させて（矢印ｊ）、ケーブル１７の被装着部１５ｂの先端部を電子機器４のコネクタ１３の装着部１３ａに幾分斜め方向から挿入する。このとき、カバー部材１４は起立した開状態にあり、被装着部１５ｂの挿入を妨げない。

そしてケーブル１７の被装着部１５ｂを電子機器４のコネクタ１３の端子面１３ｂに装着する際は、（ＳＴ５）にて求めた被装着部１５ｂとコネクタ１３との相対的な位置関係に基づいて、ケーブル保持ツール２０の移動を制御する。次いで図１６（ｂ）に示すように、ケーブル保持ツール２０の姿勢を調整して（矢印ｋ）、被装着部１５ｂを水平姿勢にしてコネクタ１３の端子面１３ｂに被装着部１５ｂに形成された配線パターン１５ｄを端子面１３ｂに接触させる。

この後、コネクタロックが実行される（ＳＴ７）。ここでは、コネクタロックツール３０によりコネクタ１３が備えたロック機構を作動させる。すなわち、図１７（ａ）に示すように、まずケーブル保持ツール２０においてチャックブロック２７を上昇させて補強板１６のチャック状態を解除する。次いでコネクタロックツール３０においてアクチュエータ３２（図２参照）を作動させてロッド３２ａおよびロッド３２ａに結合された緩衝部３３を突出させる（矢印ｍ）。これにより、緩衝部３３に装着されたローラ保持部３４の先端部のローラ３５はコネクタ１３の上面側に移動し、コネクタ１３の上面を転動しながらカバー部材１４に当接してこれを押し倒す。

このとき、ローラ保持部３４は緩衝部３３に保持軸３３ａを介して回動自在に保持されて下方に付勢されており、ローラ３５がコネクタ１３およびカバー部材１４に当接する際には保持軸３３ａ廻りに矢印ｎ方向に回動することにより、ローラ３５が、コネクタ１３、カバー部材１４に当接する際の衝撃が緩和されるようになっている。

次いでロボット部５を作動させて、ベース部８を右方向（矢印ｏ）に移動させることにより、図１７（ｂ）に示すように、コネクタ１３の上面においてローラ３５が転動してカバー部材１４を押し倒して閉状態とする。これにより、カバー部材１４が被装着部１５ｂを押さえ込んでコネクタ１３におけるロック機構が作動し、被装着部１５ｂの抜け落ちが防止される。これとともに、ケーブル保持ツール２０においてはブレード２８が補強板１６の下面とケーブル本体部１５との間から離脱して、ケーブル保持ツール２０によるケーブル１７の保持が解除される。

そしてこの後、ロック状態の確認が行われる（ＳＴ８）。すなわちコネクタロックツール３０においてアクチュエータ３２を原位置に復帰させて、ローラ保持部３４やローラ３５を後退させるとともに、ロボット部５を作動させてベース部８を図１２に示す位置、すなわち距離計測センサ４７によってコネクタ１３の高さ計測が可能な位置に移動させる。そして、図１７（ｃ）に示すように、コネクタ１３において予めロック状態の確認用に設定された高さ計測位置、例えば図１３に示す（Ａ）位置、（Ｃ）位置の高さを距離計測センサ４７によって計測し、これら２位置における高さの差が予め設定された所定値以下である場合には、コネクタ１３においてカバー部材１４は閉状態にあってロック機構の作動は良好であると判断し、ケーブル装着動作を終了する。

これに対し、（ＳＴ８）にて（Ａ）位置、（Ｃ）位置の高さ計測結果において高さの差が所定値を超えている場合には、カバー部材１４が完全に閉じていないロック閉不十分の状態であって、ロック機構が十分に機能している状態ではないと判断する。そしてこの場合には、報知部５５は操作パネル１０に表示することによりオペレータにその旨を報知する（ＳＴ９）。これにより、当該コネクタ１３についてはケーブル装着後のロック状態に不具合が生じていることが確認され、ロック状態が不完全なままの電子機器４が次工程に送られる不具合を防止することができる。

上述の電子機器組立装置１による電子機器組立方法においては、まず電子機器組立装置１が備えたロック状態確認部がケーブル１７が装着されていないコネクタ１３が備えたロック機構の状態を確認する。そしてロック機構の状態がケーブル１７を装着可能な状態であれば、ケーブル保持ツール２０をロボット部５によって移動させる構成のケーブル装着機構がケーブル１７をコネクタ１３に装着する。

そしてこれとともに、コネクタロックツール３０をロボット部５によって移動させる構成のロック作動機構を作動させ、コネクタ１３が備えたロック機構を作動させてケーブル１７をコネクタ１３に対してロックする。そしてその後、ロック状態確認部がケーブル１７が装着されたコネクタ１３のロック機構の状態を確認するようになっている。すなわちここに示す例では、ケーブル保持ツール２０とコネクタロックツール３０とは、単一のロボット部５によって移動するように構成されている。

上記説明したように本実施の形態では、一端部１５ａに被装着部１５ｂが形成された帯状のケーブル本体部１５と、このケーブル本体部１５の片面１５ｃにおいて一端部１５ａ側に接合された補強板１６とを有し、補強板１６においてケーブル本体部１５の片面１５ｃに接合された接合部１７ａに対して一端部１５ａの反対側に位置する部分には片面１５ｃと離隔した口開き部１７ｂが形成された形態のケーブル１７を対象として、このケーブル１７の被装着部１５ｂを電子機器４のコネクタ１３に装着する電子機器組立装置１を、補強板１６を保持するケーブル保持ツール２０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に対してケーブル保持ツール２０を相対的に移動させるロボット部５と、ロボット部５、ケーブル保持ツール２０を作動させることにより、ケーブル本体部１５の被装着部１５ｂをコネクタ１３に装着する制御部５１とを備えた構成としている。これにより、補強板１６付きのケーブル１７をコネクタ１３に装着する接続作業を自動化して、作業効率を向上させることができる。

本発明の電子機器組立装置および電子機器組立方法は、補強板付きのケーブルをコネクタに装着する接続作業を自動化して、作業効率を向上させることができるという効果を有し、ケーブルを電子機器のコネクタに装着する電子機器組立分野において有用である。

１ 電子機器組立装置
３ 作業ステージ
４ 電子機器
５ ロボット部
８ ベース部
１３ コネクタ
１４ カバー部材
１５ ケーブル本体部
１５ｂ 被装着部
１６ 補強板
１７、１７Ａ ケーブル
１７ｂ 口開き部
２０ ケーブル保持ツール
２７ チャックブロック
２８ ブレード
３０ コネクタロックツール
３３ 緩衝部
３５ ローラ
４０ 撮像部
４３ カメラ
４６ 照明
４７ 距離計測センサ

Claims (9)

1. 一端部に被装着部が形成された帯状のケーブル本体部と、このケーブル本体部の片面において前記一端部側に接合された補強板とを有するケーブルの前記被装着部を電子機器のコネクタに装着する電子機器組立装置であって、
   前記補強板において前記ケーブル本体部の片面に接合された接合部に対して前記一端部の反対側に位置する部分には前記片面と離隔した口開き部が形成されており、
   前記補強板を保持するケーブル保持ツールと、
   前記電子機器を保持する作業ステージと、
   前記作業ステージに保持された電子機器に対して前記ケーブル保持ツールを相対的に移動させるロボット部と、
   前記ロボット部、前記ケーブル保持ツールを作動させることにより、前記ケーブル本体部の被装着部を前記コネクタに装着する制御部と、を備えた、電子機器組立装置。
2. 前記ケーブル保持ツールは、前記補強板を上下方向から挟むチャック機構である、請求項１に記載の電子機器組立装置。
3. 前記チャック機構は、前記ケーブル本体部と前記補強板との間の前記口開き部に挿入されるブレードと、このブレードの上面に位置する前記補強板に当接して下方に押さえるチャックブロックとを有する、請求項２に記載の電子機器組立装置。
4. 前記補強板に当接する前記チャックブロックの下面には、滑り止めが形成されている、請求項３に記載の電子機器組立装置。
5. 前記チャックブロックの下面は、前記補強板を挟んだときに少なくとも前記接合部の上面に張り出す、請求項３に記載の電子機器組立装置。
6. 前記ロボット部は、パラレルリンクロボットである、請求項１に記載の電子機器組立装置。
7. 前記パラレルリンクロボットは６自由度タイプである、請求項６に記載の電子機器組立装置。
8. 一端部に被装着部が形成された帯状のケーブル本体部と、このケーブル本体部の片面において前記一端部側に接合された補強板とを有するケーブルの前記被装着部を電子機器のコネクタに装着する電子機器組立方法であって、
   前記補強板において前記ケーブル本体部の片面に接合された接合部に対して前記一端部の反対側に位置する部分には前記片面と離隔した口開き部が形成されており、
   前記補強板をケーブル保持ツールで保持し、
   前記ケーブル保持ツールを移動させて前記ケーブル本体部の被装着部を前記電子機器のコネクタに装着する、電子機器組立方法。
9. 前記ケーブル保持ツールは前記ケーブル本体部と前記補強板との間の前記口開き部に挿入されるブレードと、このブレードの上面に位置する前記補強板を下方に押さえるチャックブロックとを有しており、
   前記ブレードを前記ケーブル本体部と前記補強板との間に挿入し、その後前記チャックブロックを前記ブレードに接近させて前記補強板を挟む、請求項８に記載の電子機器組立方法。

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