JP7253681B2 - ケーブル挿入装置およびケーブル挿入方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線用のケーブルの端部に設けられた端子を電子機器が備えるコネクタに挿入して電子機器を組み立てるケーブル挿入装置およびケーブル挿入方法に関する。

従来、配線用のケーブルの端部に設けられた端子を電子機器が備えるコネクタの挿入口に挿入して配線作業を行うケーブル挿入装置が知られている。このようなケーブル挿入装置には、例えば、電子機器を保持する作業テーブルに対して相対移動自在に設けられた移動ベースに、ケーブルを保持する保持ツールを備えた構成のロボットが使用される（例えば、下記の特許文献１参照）。このようなケーブル挿入装置によれば、従来作業者が手作業で行っていた作業の全部または一部を自動化できるので、作業工程における人的ミスの発生を抑制できるだけでなく、省人化による製品のコストダウンを図ることができる。

特開２０１８－７３７２１号公報

しかしながら、上記のように、ケーブル挿入装置が行うケーブルの端子のコネクタへの挿入作業において、コネクタの挿入口が上向きである場合には、横方向に延びた横姿勢で供給されるケーブルを保持ツールによって保持した後、ケーブルが上下方向に延びた縦姿勢になるように移動ベースを大きく傾ける必要があった。このため、端子をコネクタに挿入する際に、ケーブルよりも下方に張り出した移動ベースや保持ツールが電子機器と（或いは作業テーブルと）干渉してしまうおそれがあるという問題点があった。

そこで本発明は、移動ベースや保持ツールを電子機器と干渉させることなく、上向きの挿入口を有する電子機器側のコネクタにケーブル側の端子を挿入することができるケーブル挿入装置およびケーブル挿入方法を提供することを目的とする。

本発明のケーブル挿入装置は、ケーブルを保持する保持ツールと、前記保持ツールと撮像部が装着された移動ベースと、前記移動ベースに設けられ、前記保持ツールを上下方向に対して傾いて延びた回動軸線回りに回動させる回動駆動部と、を有し、前記移動ベースを前記ケーブルの一方側の端部に設けられた第１の端子が挿入される上向きの挿入口を有する第１のコネクタが設けられた電子機器に対して相対移動させることにより前記保持ツールを移動させるパラレルリンクロボットを備え、前記パラレルリンクロボットは、前記保持ツールに保持された前記ケーブルの前記第１の端子が前記第１のコネクタとともに前記撮像部による撮像が可能な撮像領域内に位置するように前記保持ツールを移動させ、前記保持ツールは、上面視において、前記ケーブルを前記回動軸線に沿った方向に保持し、前記撮像部は、前記撮像領域内に位置する前記第１の端子と前記第１のコネクタを上方から撮像する。

本発明のケーブル挿入方法は、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対して相対移動自在に設けられた移動ベースと、前記移動ベースと一体に移動してケーブルを保持する保持ツールと、前記移動ベースに設けられた撮像部と、前記移動ベースを移動させることにより前記保持ツールを移動させるパラレルリンクロボットと、前記移動ベースに設けられ、前記保持ツールを上下方向に対して傾いて延びた回動軸線回りに回動させる回動駆動部とを備えたケーブル挿入装置により、前記電子機器に設けられた上向きの挿入口を有する第１のコネクタに前記ケーブルの一方側の端部に設けられた第１の端子を挿入するケーブル挿入方法であって、横方向に延びた横姿勢の前記ケーブルを前記保持ツールにより上面視において前記回動軸線に沿った方向に保持する第１のケーブル保持工程と、前記第１のケーブル保持工程で前記ケーブルを保持した前記保持ツールを前記パラレルリンクロボットにより移動させ、前記保持ツールに保持された前記ケーブルの前記第１の端子が前記第１のコネクタとともに前記撮像部による撮像が可能な撮像領域内に位置するようにしたうえで、前記保持ツールを前記回動軸線回りに回動させることにより、前記ケーブルを前記第１の端子が下方を向いて上下方向に延びる縦姿勢に変換する姿勢変換工程と、前記姿勢変換工程で前記縦姿勢に変換した前記ケーブルの前記第１の端子が前記第１のコネクタに上方から挿入されるように前記移動ベースを前記第１のコネクタに対して相対的に下降させる第１の挿入工程とを含む。

本発明によれば、移動ベースや保持ツールを電子機器と干渉させることなく、上向きの挿入口を有する電子機器側のコネクタにケーブル側の端子を挿入することができるケーブル挿入装置およびケーブル挿入方法を提供することができる。

本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置を作業対象である電子機器とともに示す斜視図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置の作業対象である電子機器の斜視図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置の作業対象である電子機器の斜視図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの一部の斜視図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの一部の側断面図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの一部の側面図 （ａ）～（ｄ）本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの動作説明図 （ａ）（ｂ）（ｃ）本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備える保持ツールにより横姿勢の配線用のケーブルを保持する手順を示す図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの一部の斜視図 本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの一部の斜視図 （ａ）～（ｄ）本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの動作説明図 （ａ）～（ｄ）本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの動作説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の変形例におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの動作説明図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の変形例におけるケーブル挿入装置が備えるパラレルリンクロボットの動作説明図

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施の形態におけるケーブル挿入装置１を示している。ケーブル挿入装置１は、図２に示す電子機器２に対して所定の作業（配線作業）を施すことによって、図３に示す作業後の電子機器２とするものである。本実施の形態では、ケーブル挿入装置１を正面から見た左右方向をＸ軸とし、ケーブル挿入装置１を正面から見た前後方向をＹ軸とする。また、上下方向をＺ軸とする。

図２および図３において、電子機器２は例えばディスプレイ装置であり、主基板１１とこれに接続される副基板１２を備えている。主基板１１と副基板１２は２つの配線用のケーブル１３によって電気的に接続され、ケーブル挿入装置１はこれら２つのケーブル１３による主基板１１と副基板１２との接続作業を実行する。なお、図２および図３では、電子機器２（ディスプレイ装置）の表示部は下向きになっている。

図２および図３において、ケーブル１３は例えばフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）やフレキシブル基板（ＦＰＣ）等の帯状のケーブルであり、２つのフラットな面を有している。ケーブル１３の一方側の端部には第１の端子１３Ａが設けられており、ケーブル１３の他方側の端部には第２の端子１３Ｂが設けられている。

図２および図３において、主基板１１には上向きの挿入口（上向き挿入口１５Ｋ）を備えた第１のコネクタ１５が設けられており、副基板１２には横向きの挿入口（横向き挿入口１６Ｋ）を備えた第２のコネクタ１６が設けられている。ケーブル１３の一方側の端部に設けられた第１の端子１３Ａは、主基板１１に設けられた第１のコネクタ１５の上向き挿入口１５Ｋに上方から挿入される。一方、ケーブル１３の他方側の端部に設けられた第２の端子１３Ｂは、副基板１２に設けられた第２のコネクタ１６の横向き挿入口１６Ｋに横方向から挿入される。

図１において、ケーブル挿入装置１は、基台２１と、基台２１上に設置された作業ステージ２２を備えている。作業ステージ２２は作業対象としての電子機器２を保持する。基台２１には旋回モータ２２Ｍが設けられている。作業ステージ２２は、旋回モータ２２Ｍを作動させることで、基台２１に対してＺ軸回りに旋回させることできる。

図１において、基台２１の上方には天板２３が位置している。天板２３は、基台２１から上方に延びて設けられた複数の支柱２４によって水平姿勢に支持されている。天板２３の下面側には作業ステージ２２に保持された電子機器２に対して作業を施すパラレルリンクロボット２５が設けられている。

図１において、作業ステージ２２上の電子機器２の近傍の位置にはケーブルストッカ２６が設けられている。ケーブルストッカ２６は、横方向に延びた姿勢（横姿勢）の複数のケーブル１３を上下に段積みしてストックしている（図２および図３参照）。天板２３の側方には、入出力装置としてのタッチパネル２７が取り付けられている。

図１、図４および図５において、パラレルリンクロボット２５は、固定ベース３１、６本のリンクロッド３２、移動ベース３３、照明ユニット３４、撮像ユニット３５（撮像部）、保持ツール３６および回動駆動部３７を備えている。固定ベース３１は天板２３の下面に取り付けられており、図示しない６つのサーボモータを内蔵している。６つのリンクロッド３２は固定ベース３１から下方に延びて設けられている。移動ベース３３は固定ベース３１の下方に位置しており、その周辺部がユニバーサルジョイント３３Ｕを介して６つのリンクロッド３２によって支持されている。

固定ベース３１に内蔵された６つのサーボモータは６つのリンクロッド３２にそれぞれ対応しており、６つのサーボモータは独立して６つのリンクロッド３２を作動させる。これにより移動ベース３３を作業ステージ２２に対して（すなわち作業ステージ２２に保持された電子機器２に対して）相対移動させることができ、移動ベース３３の姿勢を自在に変化させることができる。

図４および図５において、移動ベース３３の中央部には円形の開口部３３Ｈが設けられている。開口部３３Ｈはその中心が上下方向に延びる軸として設定された基準軸線３３Ｊを通るように設けられている。

図４および図５において、移動ベース３３の下面には複数の支持ロッド３４Ｒが下方に延びて設けられている。これら複数の支持ロッド３４Ｒは矩形枠状の照明ユニット３４を支持している。

照明ユニット３４は移動ベース３３の下方に位置しており、４つの辺に沿って複数のランプ３４Ｌを備えている。照明ユニット３４は複数のランプ３４Ｌを全部或いは選択的に点灯させることで、照明ユニット３４の下方の領域を照明する。

図４および図５において、移動ベース３３の上面には撮像ユニット支持部材３５Ｓが上方に延びて設けられている。撮像ユニット支持部材３５Ｓは撮像ユニット３５を支持している。

撮像ユニット３５はカメラ部３５Ａとその下方の鏡胴部３５Ｂを有しており、撮像光軸３５Ｊを下方に向けている。撮像ユニット３５は、撮像光軸３５Ｊと基準軸線３３Ｊとがほぼ一致するように、撮像ユニット支持部材３５Ｓに組み付けられている。

撮像ユニット３５は、照明ユニット３４の下方に位置した撮像対象物が照明ユニット３４によって照明された状態で、撮像対象物を上方から撮像する。本実施の形態では、撮像ユニット３５が撮像する撮像対象物は、ケーブル１３の端子１３（第１の端子１３Ａおよび第２の端子１３Ｂ）と、電子機器２側の第１のコネクタ１５の上向き挿入口１５Ｋおよび第２のコネクタ１６の横向き挿入口１６Ｋである。

図４および図５において、移動ベース３３の下面側にはツール取付けブラケット３３Ｂが設けられている。保持ツール３６は、上端部がツール取付けブラケット３３Ｂに取り付けられている。保持ツール３６はパラレルリンクロボット２５のエンドエフェクタとして機能するものである。

保持ツール３６は移動ベース３３の下方領域をＺ軸に対して斜め下方に延びたアーム４１と、アーム４１の下端部に位置した保持部４２を備えている。アーム４１は基準軸線３３Ｊの近傍にまで延びており、保持部４２は撮像ユニット３５の撮像領域内に位置している。アーム４１の軸線はＺ軸に対してほぼ４５度傾いている。保持ツール３６はアーム４１の軸線を回動軸線３６Ｊとして回動自在となっている。

図４、図５および図６において、保持部４２の下面はケーブル１３を吸着により保持する吸着面４２Ｈとなっている。吸着面４２Ｈには複数の吸着開口４２Ｋが設けられており（図４）、これら複数の吸着開口４２Ｋを通じて空気が吸引されると、吸着面４２Ｈにケーブル１３を吸着する吸着力が発生する。

図４、図５および図６において、回動駆動部３７はツール取付けブラケット３３Ｂに取り付けられている。回動駆動部３７は、保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ（アーム４１の軸線）回りに回動させる。回動駆動部３７は、例えば回転シリンダ（ピストンロッドの往復動により回転力を取り出すシリンダ）から構成されている。

本実施の形態では、保持部４２はアーム４１の一部として形成されている。このため、保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りに回動させることで、保持部４２を「基準姿勢」（図５）と「回動姿勢」（図６）との間で切り替えることができる。ここで、「基準姿勢」とは、吸着面４２Ｈが横方向に延びた姿勢のことであり、「回動姿勢」とは、吸着面４２Ｈが上下方向（縦方向）に延びた姿勢のことである。本実施の形態では、保持部４２が「基準姿勢」にあるときの吸着面４２Ｈは、撮像ユニット３５の撮像光軸３５Ｊに対してほぼ直交するようになっている（図５）。

ケーブル挿入装置１の各部の動作は、ケーブル挿入装置１が備える制御装置５０（図１）が制御する。具体的には、制御装置５０は、旋回モータ２２Ｍによる作業ステージ２２の基台２１に対する旋回動作を制御する。また制御装置５０は、固定ベース３１に内蔵された６つのサーボモータによる移動ベース３３の作業ステージ２２に対する相対移動動作と姿勢変化動作を制御する。また、制御装置５０は、照明ユニット３４が備える複数のランプ３４Ｌそれぞれの点灯および消灯動作を制御する。また制御装置５０は、撮像ユニット３５が備えるカメラ部３５Ａによる撮像動作を制御する。

制御装置５０は、保持ツール３６の吸着面４２Ｈにおける吸着動作を制御する。また制御装置５０は、回動駆動部３７による保持ツール３６の回動軸線３６Ｊ回りの回動動作を制御する。また、制御装置５０はタッチパネル２７と繋がっており、タッチパネル２７を通じた作業者からの入力指令を受け付けるとともに、タッチパネル２７通じた作業者への指示や報知等を行う。

次に、ケーブル挿入装置１による作業手順（ケーブル挿入方法）を説明する。制御装置５０は、タッチパネル２７から入力される作業者による作業開始操作を受けたら、ケーブルストッカ２６により供給される横姿勢のケーブル１３を、保持ツール３６によって保持する（第１のケーブル保持工程。図７（ａ））。

この第１のケーブル保持工程では、制御装置５０は先ず、パラレルリンクロボット２５を作動させて移動ベース３３を移動させるとともに、作業ステージ２２をＺ軸回りに旋回させることによって、「基準姿勢」にした保持部４２の吸着面４２Ｈを、ケーブルストッカ２６に積まれた最上段のケーブル１３の上方に位置させる（図８（ａ））。そして、移動ベース３３を下降させて、保持部４２の吸着面４２Ｈをケーブル１３の上面に上方から接触させる（図８（ｂ））。吸着面４２Ｈがケーブル１３の上面に接触したら吸着面４２Ｈに吸着力を発生させ、保持部４２がケーブル１３を吸着したら、保持ツール３６を上方に引き上げる（図８（ｃ））。

第１のケーブル保持工程において、保持ツール３６の保持部４２をケーブル１３の上面に接触させるときは、平面視においてケーブル１３がアーム４１の軸線に沿った方向に延び、かつ、保持部４２の端部（基準軸線３３Ｊ側の端部）が第１の端子１３Ａの近傍に位置するようにする（図８（ｂ））。これにより保持ツール３６を上方に引き上げた状態において、ケーブル１３は第１の端子１３Ａが保持部４２の端部より基準軸線３３Ｊ側に突出した状態となる（図９）。

制御装置５０は、保持ツール３６によりケーブル１３を保持したら、保持ツール３６の保持部４２から突出したケーブル１３の第１の端子１３Ａを、そのケーブル１３を挿入しようとする第１のコネクタ１５の近傍に位置させる（図７（ｂ））。この第１の端子１３Ａを第１のコネクタ１５の近傍に位置させる動作は、パラレルリンクロボット２５を作動させて移動ベース３３を移動させるとともに、作業ステージ２２をＺ軸回りに旋回させることによって行う。

制御装置５０は、ケーブル１３の第１の端子１３Ａを第１のコネクタ１５の近傍に位置させたら、照明ユニット３４のランプ３４Ｌを点灯させて第１の端子１３Ａを上方より照明する。そして、第１のケーブル保持工程で保持したケーブル１３の第１の端子１３Ａを撮像ユニット３５により上方から撮像することによって、第１の端子１３Ａを認識する（第１の認識工程。図７（ｃ））。

制御装置５０は、第１の端子１３Ａを認識したら、第１のケーブル保持工程でケーブル１３を保持した保持ツール３６を回動軸回りに回動させることにより、ケーブル１３をそれまでの横方向に延びた横姿勢から、第１の端子１３Ａが下方を向いて上下方向に延びる姿勢（縦姿勢）に変換する（姿勢変換工程。図７（ｄ）および図１０））。この姿勢変換工程は、具体的には、回動駆動部３７を作動させて、ケーブル１３を保持した保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りにほぼ１８０度回動させることによって行う（図７（ｄ）中に示す矢印Ｒ１）。保持ツール３６が回動軸線３６Ｊ回りにほぼ１８０度回動されることで保持部４２の姿勢が「基準姿勢」から「回動姿勢」に切り替えられ、保持ツール３６に保持されたケーブル１３の姿勢が、ケーブルストッカ２６から取り出されたときの横姿勢から、第１のコネクタ１５に挿入されるときの縦姿勢に変換される。

このように本実施の形態におけるケーブル挿入装置１では、保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りに回動させるだけで横姿勢のケーブル１３を縦姿勢に変換することができ、移動ベース３３を大きく傾けたりすることなく、ケーブル１３を横姿勢から縦姿勢にすることができる。

制御装置５０は、ケーブル１３の姿勢を変換したら、照明ユニット３４のランプ３４Ｌを点灯させて、第１のコネクタ１５を上方から照明する。そして、撮像ユニット３５により第１のコネクタ１５を上方から撮像することによって、第１のコネクタ１５（詳細には第１のコネクタ１５の上向き挿入口１５Ｋ）を認識する（第２の認識工程。図１１（ａ））。

制御装置５０は、第１の端子１３Ａと第１のコネクタ１５を認識したら、パラレルリンクロボット２５を作動させて移動ベース３３を移動させるとともに、作業ステージ２２をＺ軸回りに旋回させることによって、第１の端子１３Ａと第１のコネクタ１５とを位置合わせする（第１の位置合わせ工程。図１１（ｂ））。この位置合わせでは、第１の認識工程で認識した第１の端子１３Ａと、第２の認識工程で認識した第１のコネクタ１５の相対位置関係に基づき、第１の端子１３Ａと第１のコネクタ１５とを上下方向に対向させるようにする。

制御装置５０は、第１の端子１３Ａと第１のコネクタ１５とを位置合わせしたら、パラレルリンクロボット２５を作動させ、移動ベース３３を下方に移動させることによって、第１の端子１３Ａを第１のコネクタ１５に上方から挿入する（第１の挿入工程。図１１（ｃ））。この第１の挿入工程は、具体的には、姿勢変換工程で縦姿勢に変換したケーブル１３の第１の端子１３Ａが第１のコネクタ１５に上方から挿入されるように、移動ベース３３を第１のコネクタ１５に対して相対的に下降させて行う。これによりケーブル１３の一方側の端部が第１のコネクタ１５に取り付けられた状態となる。

このように、本実施の形態におけるケーブル挿入装置１において、制御装置５０は、横方向に延びた横姿勢のケーブル１３を保持ツール３６が保持し、回動駆動部３７が保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りに回動させて第１の端子１３Ａが下方を向くようにケーブル１３を上下方向に延びた縦姿勢に変換した後、移動ベース３３が電子機器２に対して相対的に下降して第１の端子１３Ａを第１のコネクタ１５の上向き挿入口１５Ｋに上方から挿入するように制御する制御手段となっている。

制御装置５０は、第１の端子１３Ａを第１のコネクタ１５に挿入したら、パラレルリンクロボット２５を作動させ、移動ベース３３を移動させることによって、保持ツール３６をケーブル１３から離間させる（離間工程。図１１（ｄ））。ケーブル１３から保持ツール３６が離間した状態では、ケーブル１３はほぼ上方に直立して延びた状態となる（図１１（ｄ））。

制御装置５０は、ケーブル１３から保持ツール３６を離間させたら、保持ツール３６を姿勢変換工程の実行前の姿勢である「基準姿勢」に戻す（戻し工程。図１２（ａ））。この動作は、回動駆動部３７により、保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りにほぼ１８０度回動させることによって行う（図１２（ａ）中に示す矢印Ｒ２）。

制御装置５０は、保持ツール３６の姿勢を姿勢変換工程の実行前の姿勢に戻したら、保持ツール３６でケーブル１３を水平方向（ほぼ水平方向）に押圧する（押圧工程。図１２（ｂ）中に示す矢印Ｐ）。そして、この押圧によってケーブル１３の上部が横方向を向いたら、その横方向を向いたケーブル１３の第２の端子１３Ｂの近傍を保持ツール３６によって保持する（第２のケーブル保持工程。図１２（ｂ））。

制御装置５０は、保持ツール３６によってケーブル１３を保持したら、図１２（ｂ）に示すように、撮像ユニット３５によって第２の端子１３Ｂを撮像して第２の端子１３Ｂを認識する（第３の認識工程）。また、第２のコネクタ１６を撮像して第２のコネクタ１６（詳細には第２のコネクタ１６の横向き挿入口１６Ｋ）を認識する（第４の認識工程）。

制御装置５０は、第２の端子１３Ｂと第２のコネクタ１６を認識したら、パラレルリンクロボット２５を作動させて移動ベース３３を移動させるとともに、作業ステージ２２をＺ軸回りに旋回させることによって、第２の端子１３Ｂと第２のコネクタ１６を位置合わせする（第２の位置合わせ工程。図１２（ｃ））。この位置合わせでは、第３の認識工程で認識した第２の端子１３Ｂと、第４の認識工程で認識した第２のコネクタ１６の相対位置関係に基づき、第２の端子１３Ｂと第２のコネクタ１６とを横方向に対向させるようにする。

制御装置５０は、第２の端子１３Ｂと第２のコネクタ１６とを位置合わせしたら、パラレルリンクロボット２５を作動させ、移動ベース３３を横方向に移動させることによって、第２の端子１３Ｂを第２のコネクタ１６に横方向から挿入する（第２の挿入工程。図１２（ｄ））。これによりケーブル１３の他方側の端部が第２の端子１３Ｂに取り付けられた状態となる。

このように、本実施の形態におけるケーブル挿入装置１において、制御手段としての制御装置５０は、保持ツール３６が第１の端子１３Ａを第１のコネクタ１５に挿入した後、回動駆動部３７が保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りに回動させてケーブル１３が縦姿勢に変換される前の「基準姿勢」に戻し、「基準姿勢」に戻った保持ツール３６がケーブル１３をほぼ水平方向に押圧し、これにより横方向を向いたケーブル１３を保持ツール３６が保持してケーブル１３の他方側の端部に設けられた第２の端子１３Ｂを第２のコネクタ１６に横方向から挿入するように制御する。

制御装置５０は、第２の端子１３Ｂを第２のコネクタ１６に挿入したら、パラレルリンクロボット２５を作動させ、移動ベース３３を移動させることによって、保持ツール３６をケーブル１３から離間させる。これによりケーブル１３の１つ当たりの配線作業が終了する。本実施の形態では、このようなケーブル１３の配線作業を、２つのケーブル１３についてそれぞれ実行する。

ここで、本実施の形態のように、保持部４２が「基準姿勢」にあるときの吸着面４２Ｈが撮像ユニット３５の撮像光軸３５Ｊに対してほぼ直交する構成の場合、姿勢変換工程によってケーブル１３が縦姿勢に変換されると、姿勢変換後のケーブル１３は、撮像光軸３５Ｊに対してほぼ平行な姿勢となる（図１１（ａ））。このため、縦姿勢に変換されたケーブル１３の下端側（第１の端子１３Ａ）を撮像ユニット３５で認識することは困難であり、第１の端子１３Ａの認識は姿勢変換工程よりも前の段階で行わざるを得ない。よって、上述の例では、第１の認識工程は、姿勢変換工程の前に行われるようになっている。

図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）は本実施の形態における変形例を示している。この変形例では、保持部４２が「基準姿勢」にあるときの吸着面４２Ｈは、撮像ユニット３５の撮像光軸３５Ｊに対してほぼ直交するのではなく、撮像光軸３５Ｊ側に近づくに従って下降するように、基準軸線３３Ｊに対して傾いた姿勢となっている（図１３（ａ））。

このような変形例の構成では、図１３（ｂ）に示すように、縦姿勢に姿勢変換したケーブル１３の延びる方向は撮像ユニット３５の撮像光軸３５Ｊに対して非平行となり、かつ、ケーブル１３の上端側が下端側よりも撮像光軸３５Ｊから遠い位置にあることとなる。このため、縦姿勢のケーブル１３の下端部、すなわち第１の端子１３Ａを撮像ユニット３５によって認識することができる。

第１の端子１３Ａの認識は、姿勢変換後（すなわち、第１のコネクタ１５に挿入する直前）の姿勢である縦姿勢の状態で行った方が、姿勢変換前の姿勢である横姿勢の状態で行うよりもその精度を高めることができる。このため変形例の構成によれば、第１の端子１３Ａをより正確な精度で第１のコネクタ１５に挿入することが可能となる。この場合、吸着面４２Ｈが撮像光軸３５Ｊと直交する面からの傾き角度θ（図１３（ａ））は、５～１０度程度であることが好ましい。

上記の変形例のように、縦姿勢に変換したケーブル１３が撮像ユニット３５の撮像光軸３５Ｊに対して非平行な姿勢となることにより、ケーブル１３の下端側を撮像ユニット３５により撮像可能となる構成を有している場合には、第１のケーブル保持工程の後（図１３（ａ））、姿勢変換工程の後に第１の認識工程を行う（図１３（ｂ））そして、第１の認識工程の後に、姿勢変換工程によって縦姿勢に変換された状態となっているケーブル１３の延びる方向が、第１のコネクタ１５に対する第１の端子１３Ａの挿入方向（ここでは上下方向）にほぼ一致するようにしたうえで（図１４（ａ））、第１の挿入工程を行う（図１４（ｂ））。なお、第１の認識工程を姿勢変換工程の前にも行い、第１の端子１３Ａの位置の算出を、姿勢変換工程の前後における２回の第１の認識工程によって得られる２つの第１の端子１３Ａの認識結果に基づいて行うようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態におけるケーブル挿入装置１は、電子機器２を保持する作業ステージ２２に対して相対移動自在に設けられた移動ベース３３を備えており、移動ベース３３には保持ツール３６と回動駆動部３７が設けられている。保持ツール３６は移動ベース３３と一体に移動して横方向に延びた横姿勢のケーブル１３を保持し、回動駆動部３７は、保持ツール３６を上下方向（Ｚ軸方向）に対して傾いて延びた回動軸線３６Ｊ回りに回動させるようになっている。

このような構成では、保持ツール３６を回動軸線３６Ｊ回りに回動させるだけで横姿勢のケーブル１３を縦姿勢に変換することができ、従来のように移動ベース３３を大きく傾けることなく、ケーブル１３を横姿勢から縦姿勢にすることができる。このため本実施の形態におけるケーブル挿入装置１及びこのケーブル挿入装置１を用いたケーブル挿入方法によれば、保持ツール３６を電子機器２と干渉させることなく、上向きの挿入口（上向き挿入口１５Ｋ）を有する電子機器２側のコネクタ（第１のコネクタ１５）にケーブル１３側の端子（第１の端子１３Ａ）を挿入することができる。

これまで本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上述したものに限定されない。例えば、上述の実施の形態では、保持ツール３６はケーブル１３を吸着して保持する構成となっていたが、保持ツール３６はケーブル１３を吸着して保持するものに限られない。例えば、一対のチャック機構により、横姿勢のケーブル１３をその側方から挟むようにして保持するもの等であってもよい。

また上述の実施の形態では、作業ステージ２２に対する移動ベース３３の（従って保持ツール３６の）相対移動動作をパラレルリンクロボット２５によって行う構成であったが、移動ベース３３を作業ステージ２２に対して相対移動させる機構は、パラレルリンクロボット２５に限定されるものではなく、他の機構を有する多関節ロボットであってもよい。なお、ケーブル１３側の端子にはコネクタも含まれ、電子機器２側のコネクタとの間で雄雌のコネクタを嵌合させる構成においても本発明は適用可能である。

保持ツールを電子機器と干渉させることなく、上向きの挿入口を有する電子機器側のコネクタにケーブル側の端子を挿入することができるケーブル挿入装置およびケーブル挿入方法を提供する。

１ ケーブル挿入装置
２ 電子機器
１３ ケーブル
１３Ａ 第１の端子
１３Ｂ 第２の端子
１５ 第１のコネクタ
１５Ｋ 上向き挿入口（上向きの挿入口）
１６ 第２のコネクタ
１６Ｋ 横向き挿入口（横向きの挿入口）
２２ 作業ステージ
３３ 移動ベース
３５ 撮像ユニット（撮像部）
３６ 保持ツール
３６Ｊ 回動軸線
３７ 回動駆動部
４２Ｈ 吸着面
５０ 制御装置（制御手段）

Claims (13)

1. ケーブルを保持する保持ツールと、
   前記保持ツールと撮像部が装着された移動ベースと、
   前記移動ベースに設けられ、前記保持ツールを上下方向に対して傾いて延びた回動軸線回りに回動させる回動駆動部と、を有し、
   前記移動ベースを前記ケーブルの一方側の端部に設けられた第１の端子が挿入される上向きの挿入口を有する第１のコネクタが設けられた電子機器に対して相対移動させることにより前記保持ツールを移動させるパラレルリンクロボットを備え、
   前記パラレルリンクロボットは、前記保持ツールに保持された前記ケーブルの前記第１の端子が前記第１のコネクタとともに前記撮像部による撮像が可能な撮像領域内に位置するように前記保持ツールを移動させ、
   前記保持ツールは、上面視において、前記ケーブルを前記回動軸線に沿った方向に保持し、
   前記撮像部は、前記撮像領域内に位置する前記第１の端子と前記第１のコネクタを上方から撮像する、ケーブル挿入装置。
2. 前記保持ツールは、前記移動ベースの下方領域を上下方向に対して斜め下方に延びたアームと、前記アームの下端部に位置して前記ケーブルを保持する保持部と、を備え、前記回転駆動部は、前記アームの軸線を前記回動軸線として前記保持ツールを回動させる、請求項１に記載のケーブル挿入装置。
3. 前記回動駆動部は、上面視において、前記保持ツールを前記移動ベースの範囲内で回動させる、請求項１または２に記載のケーブル挿入装置。
4. 前記電子機器を保持する作業ステージを備え、横方向に延びた横姿勢の前記ケーブルを前記保持ツールが保持し、前記回動駆動部が前記保持ツールを前記回動軸線回りに回動させて前記第１の端子が下方を向くように前記ケーブルを上下方向に延びた縦姿勢に変換した後、前記移動ベースが前記第１のコネクタに対して相対的に下降して前記第１の端子を前記第１のコネクタに上方から挿入するように制御する制御手段を備えた請求項１～３のいずれかに記載のケーブル挿入装置。
5. 前記縦姿勢に変換した前記ケーブルの下端側を前記撮像部により撮像可能である姿勢とする請求項４に記載のケーブル挿入装置。
6. 前記撮像部により撮像可能である前記ケーブルの下端側の姿勢は、前記撮像部の撮像光軸に対して非平行に延びた姿勢である請求項５に記載のケーブル挿入装置。
7. 前記保持ツールは前記ケーブルを吸着する吸着面を有し、前記吸着面により前記横姿勢の前記ケーブルを上方から吸着して保持する請求項１～６のいずれかに記載のケーブル挿入装置。
8. 前記電子機器は横向きの挿入口を有する第２のコネクタを備え、前記制御手段は、前記保持ツールが前記第１の端子を前記第１のコネクタに挿入した後、前記回動駆動部が前記保持ツールを前記回動軸線回りに回動させて前記ケーブルが前記縦姿勢に変換される前の姿勢である基準姿勢に戻し、前記基準姿勢に戻った前記保持ツールが前記ケーブルをほぼ水平方向に押圧し、これにより横方向を向いた前記ケーブルを前記保持ツールが保持して前記ケーブルの他方側の端部に設けられた第２の端子を前記第２のコネクタに横方向から挿入するように制御する請求項１～７のいずれかに記載のケーブル挿入装置。
9. 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対して相対移動自在に設けられた移動ベースと、前記移動ベースと一体に移動してケーブルを保持する保持ツールと、前記移動ベースに設けられた撮像部と、前記移動ベースを移動させることにより前記保持ツールを移動させるパラレルリンクロボットと、前記移動ベースに設けられ、前記保持ツールを上下方向に対して傾いて延びた回動軸線回りに回動させる回動駆動部とを備えたケーブル挿入装置により、前記電子機器に設けられた上向きの挿入口を有する第１のコネクタに前記ケーブルの一方側の端部に設けられた第１の端子を挿入するケーブル挿入方法であって、
   横方向に延びた横姿勢の前記ケーブルを前記保持ツールにより上面視において前記回動軸線に沿った方向に保持する第１のケーブル保持工程と、
   前記第１のケーブル保持工程で前記ケーブルを保持した前記保持ツールを前記パラレルリンクロボットにより移動させ、前記保持ツールに保持された前記ケーブルの前記第１の端子が前記第１のコネクタとともに前記撮像部による撮像が可能な撮像領域内に位置するようにしたうえで、前記保持ツールを前記回動軸線回りに回動させることにより、前記ケーブルを前記第１の端子が下方を向いて上下方向に延びる縦姿勢に変換する姿勢変換工程と、
   前記姿勢変換工程で前記縦姿勢に変換した前記ケーブルの前記第１の端子が前記第１のコネクタに上方から挿入されるように前記移動ベースを前記第１のコネクタに対して相対的に下降させる第１の挿入工程とを含むケーブル挿入方法。
10. 前記第１のケーブル保持工程で保持した前記ケーブルの前記第１の端子を前記ケーブル挿入装置が備える撮像部により上方から撮像して前記第１の端子を認識する第１の認識工程と、前記第１のコネクタを上方から撮像して前記第１のコネクタを認識する第２の認識工程とを含み、前記第１の認識工程で認識した前記第１の端子と前記第２の認識工程で認識した前記第１のコネクタの相対位置関係に基づいて前記第１の挿入工程を行う請求項９に記載のケーブル挿入方法。
11. 前記ケーブル挿入装置は、前記縦姿勢に変換した前記ケーブルの下端側を前記撮像部により撮像可能となる構成を有し、前記姿勢変換工程の後に前記第１の認識工程を行い、前記第１の認識工程の後に、前記姿勢変換工程によって前記縦姿勢に変換された前記ケーブルの延びる方向が前記第１のコネクタに対する前記第１の端子の挿入方向にほぼ一致する状態としたうえで前記第１の挿入工程を行う請求項１０に記載のケーブル挿入方法。
12. 前記撮像部により撮像可能である前記ケーブルの下端側の姿勢は、前記撮像部の撮像光軸に対して非平行に延びた姿勢である請求項１１に記載のケーブル挿入方法。
13. 前記電子機器は横向きの挿入口を有する第２のコネクタを備え、前記第１の挿入工程で前記第１の端子を前記第１のコネクタに挿入した後の前記保持ツールを前記回動駆動部により前記回動軸線回りに回動させて前記保持ツールを前記姿勢変換工程の実行前の姿勢である基準姿勢に戻す戻し工程と、前記戻し工程で前記基準姿勢に戻った前記保持ツールで前記ケーブルをほぼ水平方向に押圧し、これにより横方向を向いた前記ケーブルを前記保持ツールにより保持する第２のケーブル保持工程と、前記第２のケーブル保持工程で保持した前記ケーブルの他方側の端部に設けられた第２の端子を前記第２のコネクタに横方向から挿入する第２の挿入工程とを含む請求項９～１２のいずれかに記載のケーブル挿入方法。

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