特開 2024-83933 ハンド、電子機器の組立方法および投射型表示装置の組立方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083933

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】ハンド、電子機器の組立方法および投射型表示装置の組立方法

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/00 20060101AFI20240617BHJP

【ＦＩ】

B25J15/00 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022198031

(22)【出願日】2022-12-12

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091292

【弁理士】

【氏名又は名称】増田 達哉

(74)【代理人】

【識別番号】100173428

【弁理士】

【氏名又は名称】藤谷 泰之

(74)【代理人】

【識別番号】100091627

【弁理士】

【氏名又は名称】朝比 一夫

(72)【発明者】

【氏名】島田 裕司

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS08

3C707BS12

3C707DS03

3C707ES03

3C707ET08

3C707EW03

3C707FS01

3C707FU01

3C707HS14

3C707HS27

3C707KS03

3C707KS34

3C707KT01

3C707KT05

3C707KX06

3C707LT06

3C707MT04

3C707NS17

(57)【要約】

【課題】フラットケーブルを接続する作業を行うとき、フラットケーブルの滑りを抑制することができ、電子機器を効率よく組み立てることができるハンドおよび電子機器の組立方法、ならびに、前述したフラットケーブルの滑りを抑制することで、投射型表示装置を効率よく組み立てることができる投射型表示装置の組立方法を提供すること。
【解決手段】ロボットアームに取り付けられるハンドであって、フラットケーブルを吸着する吸着部と、開閉して前記フラットケーブルを幅方向に挟む一対のチャック、および、前記チャックとの間で前記フラットケーブルを厚さ方向に挟む挟持具、を有する把持部と、を備えることを特徴とするハンド。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロボットアームに取り付けられるハンドであって、
フラットケーブルを吸着する吸着部と、
開閉して前記フラットケーブルを幅方向に挟む一対のチャック、および、前記チャックとの間で前記フラットケーブルを厚さ方向に挟む挟持具、を有する把持部と、
を備えることを特徴とするハンド。

【請求項2】

前記吸着部は、
前記フラットケーブルを吸着する吸着パッドと、
前記ロボットアームから前記吸着パッドまでの距離を変化させる吸着パッド駆動部と、
を有する請求項１に記載のハンド。

【請求項3】

前記吸着パッド駆動部は、前記ロボットアームから前記吸着パッドまでの距離の最大値が、前記ロボットアームから前記チャックまでの距離よりも大きくなるように動作する請求項２に記載のハンド。

【請求項4】

前記チャックは、
前記フラットケーブルの幅方向の位置を規制する位置規制部と、
前記フラットケーブルを厚さ方向に支持する支持部と、
を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンド。

【請求項5】

前記把持部は、前記支持部と前記挟持具との距離を変化させる挟持具駆動部を有する請求項４に記載のハンド。

【請求項6】

前記把持部と前記ロボットアームとの間に設けられる力検出部を備え、
前記力検出部は、前記把持部に加わる力を検出し、力検出情報を出力する請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンド。

【請求項7】

請求項１ないし３のいずれか１項に記載のハンドを用いて、前記フラットケーブルをコネクターに接続させる作業を含む、電子機器の組み立てを行うことを特徴とする電子機器の組立方法。

【請求項8】

請求項７に記載の電子機器の組立方法を有し、投射型表示装置を組み立てることを特徴とする投射型表示装置の組立方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ハンド、電子機器の組立方法および投射型表示装置の組立方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電子機器を組み立てる過程では、フレキシブルケーブルの被装着部をコネクターに挿入する接続作業が行われる。この接続作業は、従来、手作業により行われていたが、ロボット等による自動化が検討されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、帯状のケーブルを真空吸引するとともにケーブルの幅方向の位置を規制してケーブルを保持するケーブル保持ツールと、電子機器に対して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、ロボット部を作動させる制御部と、を備える電子機器組立装置が開示されている。このような電子機器組立装置によれば、電子機器のコネクターに対して帯状のケーブルの被装着部を挿入し、接続することができる。これにより、電子機器の組立作業を自動化することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１０３３３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ロボットに取り付けられたハンドが、ケーブルの幅方向の位置を規制して保持し、その状態で、ケーブルの被装着部をコネクターに挿入するとき、保持しているケーブルが滑る場合がある。ケーブルが滑ると、ケーブル保持ツールに対するケーブルの位置関係が変化するため、ケーブルの接続作業が失敗しやすくなる。
そこで、ケーブルの滑りを抑えることで、ケーブルの接続作業の成功率を高めることが課題となっている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の適用例に係るハンドは、
ロボットアームに取り付けられるハンドであって、
フラットケーブルを吸着する吸着部と、
開閉して前記フラットケーブルを幅方向に挟む一対のチャック、および、前記チャックとの間で前記フラットケーブルを厚さ方向に挟む挟持具、を有する把持部と、
を備える。

【0007】

本発明の適用例に係る電子機器の組立方法は、
本発明の適用例に係るハンドを用いて、前記フラットケーブルをコネクターに接続させる作業を含む、電子機器の組み立てを行う。

【0008】

本発明の適用例に係る投射型表示装置の組立方法は、
本発明の適用例に係る電子機器の組立方法を有し、投射型表示装置を組み立てる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係るハンドを含む電子機器の組立装置の構成を示す斜視図である。

【図2】図１のフラットケーブルおよび機能モジュールならびに回路基板を示す斜視図である。

【図3】図２のフラットケーブルおよび機能モジュールならびに回路基板を示す断面図である。

【図4】図１のハンドの構成を示す図である。

【図5】図１のハンドの構成を示す図である。

【図6】図１のハンドの構成を示す図である。

【図7】実施形態に係るハンドを含む電子機器の組立装置の機能ブロック図である。

【図8】図７の制御部のハードウェア構成例を示す図である。

【図9】実施形態に係る電子機器の組立方法の構成を示すフローチャートである。

【図10】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、フラットケーブルの第２先端部を第２コネクターに挿入する前の状態を示す断面図である。

【図11】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、第２先端部の被吸着部を吸着部で吸着した状態を示す断面図である。

【図12】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、図１１に示すハンドおよび第２先端部を、Ｘ軸マイナス側から見た側面図である。

【図13】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、被吸着部を吸着した吸着部が上方に引き上げられた状態を示す断面図である。

【図14】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、図１２に示すハンドおよび第２先端部を、Ｘ軸マイナス側から見た側面図である。

【図15】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、チャック同士の間隔を狭めた状態を、Ｘ軸マイナス側から見た側面図である。

【図16】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、支持部と挟持具との間で被把持部を厚さ方向に挟んだ状態を、Ｘ軸マイナス側から見た側面図である。

【図17】図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図であって、把持部が把持した第２先端部を第２コネクターに挿入した状態を示す断面図である。

【図18】実施形態に係る投射型表示装置の組立方法の構成を示すフローチャートである。

【図19】図１８に示す投射型表示装置の組立方法を説明するための模式図である。

【図20】図１８に示す投射型表示装置の組立方法を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のハンド、電子機器の組立方法および投射型表示装置の組立方法を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0011】

１．電子機器の組立装置
まず、実施形態に係るハンドを含む電子機器の組立装置の構成について説明する。
図１は、実施形態に係るハンド２を含む電子機器の組立装置１００の構成を示す斜視図である。図２は、図１のフラットケーブル９１および機能モジュール９２ならびに回路基板９５を示す斜視図である。図３は、図２のフラットケーブル９１および機能モジュール９２ならびに回路基板９５を示す断面図である。

【0012】

なお、本願の各図では、互いに直交する３つの軸としてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を設定している。各軸を矢印で表し、矢印の先端側を「プラス」、矢印の基端側を「マイナス」とする。以下の説明で、例えば「Ｘ軸方向」とは、Ｘ軸のプラス方向およびマイナス方向の双方を含む。Ｙ軸方向およびＺ軸方向も同様である。また、以下の説明では、特に、Ｚ軸プラス側を「上方」ともいい、Ｚ軸マイナス側を「下方」ともいう。

【0013】

図１に示す電子機器の組立装置１００は、フラットケーブル９１を回路基板９５に接続する接続作業を行う。フラットケーブル９１および回路基板９５は、作業台９０上に載置されている。フラットケーブル９１を回路基板９５に接続することで、電子機器としての電気光学装置９が組み立てられる。

【0014】

フラットケーブル９１は、図２に示すように、機能モジュール９２から引き出され、帯状をなしている。帯状とは、Ｘ軸方向に延在するケーブルの横断面形状が、Ｙ軸方向の幅よりもＺ軸方向の厚さが十分に薄い形状になっていることをいう。また、図２に示すフラットケーブル９１は、ｙ字状に分岐しているが、フラットケーブル９１の平面視形状（Ｚ軸上から見た形状）は、特に限定されず、分岐していない形状であってもよいし、３つ以上に分岐した形状であってもよい。

【0015】

図２に示すフラットケーブル９１は、基端部９１２と、基端部９１２から分岐している第１先端部９１４および第２先端部９１６と、を備えている。基端部９１２は、機能モジュール９２に接続されている。第１先端部９１４および前記第２先端部９１６は、それぞれ基端部９１２よりもＸ軸マイナス側に位置している。また、第１先端部９１４および第２先端部９１６は、Ｙ軸方向に並んでいる。

【0016】

機能モジュール９２は、任意の機能を有するモジュールであって、フラットケーブル９１を介して回路基板９５と電気的に接続される。

【0017】

基端部９１２は、図示しない端子列を有している。この端子列は、機能モジュール９２の内部において、機能モジュール９２側の図示しない端子列に接触している。

【0018】

第１先端部９１４は、Ｘ軸マイナス側の端部に設けられた、Ｙ軸方向に延在する端子列９３１を有する。端子列９３１は、フラットケーブル９１の内部に敷設されている図示しない配線を介して、基端部９１２が有する端子列と電気的に接続されている。

【0019】

第２先端部９１６は、Ｘ軸マイナス側の端部に設けられた、Ｙ軸方向に延在する端子列９３２を有する。端子列９３２は、フラットケーブル９１の内部に敷設されている図示しない配線を介して、基端部９１２が有する端子列または端子列９３１と電気的に接続されている。

【0020】

回路基板９５は、図示しない配線が敷設されている配線基板９５２と、配線基板９５２に設けられているコネクター９５４およびコネクター９５６と、を有する。

【0021】

コネクター９５４は、図２に示すように、Ｘ軸プラス側に向かって開口し、第１先端部９１４が挿入される被挿入部９５５を有する。電子機器の組立装置１００は、この被挿入部９５５に第１先端部９１４を挿入する作業を行う。被挿入部９５５の内部には、図示しない端子列が設けられている。被挿入部９５５に第１先端部９１４が挿入されると、第１先端部９１４が有する端子列９３１と、被挿入部９５５の内部に設けられている端子列と、が接触し、互いの電気的な接続が図られる。

【0022】

コネクター９５６は、図２に示すように、Ｘ軸プラス側に向かって開口し、第２先端部９１６が挿入される被挿入部９５７を有する。電子機器の組立装置１００は、この被挿入部９５７に第２先端部９１６を挿入する作業を行う。被挿入部９５７の内部には、図示しない端子列が設けられている。被挿入部９５７に第２先端部９１６が挿入されると、第２先端部９１６が有する端子列９３２と、被挿入部９５７の内部に設けられている端子列と、が接触し、互いの電気的な接続が図られる。

【0023】

なお、図１ないし図３では、回路基板９５に対してフラットケーブル９１が接続される前の状態を図示している。フラットケーブル９１は、可撓性を有する（フレキシブルである）。このため、接続作業前の第１先端部９１４および第２先端部９１６は、自由端となり、自重で垂れ下がりやすい。その結果、図３に示すように、配線基板９５２に対して貼り付くような姿勢をとる傾向がある。このため、電子機器の組立装置１００は、このような姿勢をとるフラットケーブル９１を把持して接続作業に供することが求められる。なお、フラットケーブル９１は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits：フレキシブルプリント基板）、ＦＦＣ（Flexible Flat Cable：フレキシブルフラットケーブル）等と呼ばれるケーブルであってもよい。

【0024】

コネクター９５４およびコネクター９５６は、フラットケーブル９１との嵌合により、挿入された状態を維持するようになっている。嵌合方式は、特に限定されないが、本実施形態では、一例として、ワンアクション嵌合方式が採用されている。

【0025】

図１に示す電子機器の組立装置１００は、ロボットアーム１０および基台１１０を有するロボット１と、ハンド２と、カメラ３と、制御部５と、を備える。以下、各部の構成について順次説明する。

【0026】

１．１．ロボット
図１に示すロボット１は、一例として、６軸の垂直多関節ロボットである。なお、ロボット１は、水平多関節ロボット（スカラロボット）であってもよいし、双腕型の多関節ロボットであってもよい。

【0027】

基台１１０は、ロボットアーム１０を設置箇所に取り付ける部分である。本実施形態では、基台１１０が床に設置されている。なお、基台１１０の設置箇所は、床等に限定されず、例えば、壁、天井、架台上、移動可能な台車上等であってもよい。

【0028】

ロボットアーム１０は、アーム１１、アーム１２、アーム１３、アーム１４、アーム１５、アーム１６を有する。これらアーム１１～アーム１６は、基端側から先端側に向かってこの順に連結されている。アーム１１～アーム１６は、隣り合うアームまたは基台１１０に対して回動可能になっている。アーム１６は、円盤状をなし、アーム１５に対して軸Ｏ６回りに回動可動になっている。

【0029】

ロボット１は、アーム同士の関節部またはアームと基台１１０との関節部に設けられた、図示しない駆動部を有する。この駆動部は、モーターおよび減速機等を備える。モーターとしては、例えば、ＡＣサーボモーター、ＤＣサーボモーター等のサーボモーターが挙げられる。減速機としては、例えば、遊星ギア型の減速機、波動歯車装置等が挙げられる。また、ロボット１は、モーターまたは減速機の回転軸の回転角度を検出する、図示しない角度センサーを有する。角度センサーとしては、例えば、ロータリーエンコーダー等が挙げられる。これらの駆動部および角度センサーは、例えば各関節部に設けられている。駆動部の動作は、角度センサーによる検出結果に基づいて、制御部５により制御される。

【0030】

１．２．ハンド
ロボットアーム１０には、図１に示すように、ハンド２が取り付けられている。ハンド２は、フラットケーブル９１を吸着、把持する機能を有する。この機能により、前述した接続作業を行う。

【0031】

図４ないし図６は、それぞれ図１のハンド２の構成を示す図である。
ハンド２は、図４ないし図６に示すように、吸着部２０と、把持部２４と、を有する。吸着部２０は、フラットケーブル９１を吸引し、吸着する機能を有する。把持部２４は、フラットケーブル９１を把持する機能を有する。

【0032】

吸着部２０は、図４に示すように、吸着パッド２１と、吸着パッド駆動部２２と、を有する。

【0033】

吸着パッド２１は、柔軟性を有し、例えば切頭円錐形をなしている。図４に示す吸着パッド２１は、一例として、下方に向かって突出するように配置され、内部が図示しない真空発生装置と接続されている。真空発生装置の動作により、吸着パッド２１の内部が減圧されると、吸着パッド２１の下方に位置するフラットケーブル９１を吸引する。そして、吸引したフラットケーブル９１を吸着パッド２１に吸着することができる。
吸着パッド２１の構成材料としては、例えば、ゴム材料、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。

【0034】

吸着パッド駆動部２２は、吸着パッド２１をＺ軸方向に並進させる。これにより、ロボットアーム１０の先端から吸着パッド２１までの距離を変化させることができる。吸着パッド駆動部２２としては、例えば、エアシリンダー、ボールねじアクチュエーター、電動アクチュエーター等が挙げられる。このうち、エアシリンダーが好ましく用いられる。エアシリンダーは、構造が簡単であるため、軽量でかつ安価であるため、吸着パッド駆動部２２として有用である。
なお、真空発生装置および吸着パッド駆動部２２の各動作は、制御部５により制御される。

【0035】

把持部２４は、図６に示すように、一対のチャック２５、２５と、チャック駆動部２６と、一対の挟持具２７、２７と、挟持具駆動部２８と、を有する。

【0036】

一対のチャック２５、２５は、Ｙ軸に沿って開閉可能になっている。開閉可能とは、Ｙ軸方向におけるチャック２５同士の間隔が変化するようになっていることを指す。間隔の変化は、連続的であってもよいし、段階的であってもよい。各チャック２５は、Ｚ軸に沿って延在する棒状のチャック本体２５２と、チャック本体２５２の下端に接続される位置規制部２５４と、位置規制部２５４の下端に接続される支持部２５６と、を有する。

【0037】

チャック本体２５２は、チャック駆動部２６により、Ｙ軸に沿って移動する。これにより、チャック本体２５２に接続されている位置規制部２５４および支持部２５６もＹ軸に沿って移動する。

【0038】

位置規制部２５４は、図５に示すように、Ｘ－Ｚ面に広がる板状をなす部位を含んでいる。位置規制部２５４同士でフラットケーブル９１を幅方向に挟むことにより、Ｙ軸方向においてフラットケーブル９１の位置を規制することができる。なお、「幅」とは、Ｙ軸方向の幅である。

【0039】

支持部２５６は、図５に示すように、Ｘ－Ｙ面に広がる板状をなす部位を含んでいる。一対の支持部２５６、２５６を、フラットケーブル９１の下方に差し込むことにより、フラットケーブル９１を厚さ方向に支持することができる。なお、「厚さ」とは、Ｚ軸方向の厚さである。

【0040】

本実施形態では、位置規制部２５４および支持部２５６が一体になっているが、これらは別体であってもよい。位置規制部２５４および支持部２５６の構成材料は、特に限定されず、樹脂材料であってもよいが、金属材料であるのが好ましい。これにより、位置規制部２５４および支持部２５６の剛性を高めることができる。

【0041】

チャック駆動部２６は、電動アクチュエーター２６２と、ガイドレール２６４と、スライダー２６６と、を有する。

【0042】

電動アクチュエーター２６２は、例えばステッピングモーター等を内蔵し、一対のチャック２５、２５の間隔を連続的に変化させる。なお、電動アクチュエーター２６２は、同様の機能を有するアクチュエーターで代替可能である。また、間隔の変化は、不連続的であってもよい。

【0043】

ガイドレール２６４は、Ｙ軸に沿って延在するレールである。ガイドレール２６４に組み合わされたスライダー２６６は、Ｙ軸に沿って滑らかに移動する。
スライダー２６６は、各チャック２５の上端部に接続されている。スライダー２６６を介することにより、各チャック２５をＹ軸に沿って滑らかに移動させることができる。

【0044】

一対の挟持具２７、２７は、一対の支持部２５６、２５６の上方に配置され、Ｚ軸に沿って移動可能になっている。これにより、支持部２５６と挟持具２７との間でフラットケーブル９１を厚さ方向に挟むことができる。また、一対の挟持具２７、２７および一対の支持部２５６、２５６は、フラットケーブル９１の幅方向の両端部を厚さ方向に挟むように構成されている。このため、フラットケーブル９１が力を受けても、フラットケーブル９１がＺ軸まわりに回転してしまうことが抑制され、フラットケーブル９１の姿勢が乱れにくい。

【0045】

挟持具２７の構成材料は、特に限定されないが、例えば、金属材料、樹脂材料等が挙げられる。金属材料を用いることで、挟持具２７の剛性を高めることができ、フラットケーブル９１に大きな把持力を与えることができる。また、樹脂材料を用いることで、挟持具２７とフラットケーブル９１との間に大きな摩擦力を発生させることができる。

【0046】

挟持具駆動部２８は、エアシリンダー２８２と、可動部２８４と、一対のシャフト２８６、２８６と、を有する。

【0047】

エアシリンダー２８２は、可動部２８４および一対のシャフト２８６を介して、挟持具２７をＺ軸方向に並進させる。これにより、支持部２５６と挟持具２７との距離を変化させることができ、フラットケーブル９１を厚さ方向に挟んだり、それを解除したりすることができる。エアシリンダー２８２は、構造が簡単であるため、軽量でかつ安価であるため有用である。なお、エアシリンダー２８２は、同様の機能を有するアクチュエーターで代替可能である。

【0048】

可動部２８４は、図６に示すように、エアシリンダー２８２とシャフト２８６との間に介在するとともに、Ｙ軸方向におけるシャフト２８６同士の間隔が自在に変わるようにシャフト２８６を支持する。シャフト２８６は、図６に示すように、Ｚ軸に沿って延在する棒状をなす部材である。
電動アクチュエーター２６２およびエアシリンダー２８２の各動作は、制御部５により制御される。

【0049】

また、挟持具駆動部２８は、図６に示す、２本のガイドレール２８８、２８８と、各ガイドレール２８８に組み合わされたスライダー２９０、２９０と、を有する。

【0050】

各ガイドレール２８８は、チャック２５に取り付けられ、Ｚ軸に沿って延在するレールである。ガイドレール２８８に組み合わされたスライダー２９０は、Ｚ軸に沿って滑らかに移動する。

【0051】

スライダー２９０は、挟持具２７に接続されている。スライダー２９０を介することにより、各挟持具２７は、チャック２５に対して滑らかに移動することができる。また、これらのガイドレール２８８およびスライダー２９０は、チャック２５の開閉に伴って開閉するようになっている。このため、挟持具２７および支持部２５６は、フラットケーブル９１の幅に応じてＹ軸方向に移動できる。これにより、異なる幅のフラットケーブル９１を把持する場合でも、幅方向の両端部を挟持具２７および支持部２５６で挟むことができる。

【0052】

１．３．カメラ
カメラ３は、例えば、位置規制部２５４、支持部２５６および吸着パッド２１等が同一視野に収まるように、撮像範囲が設定されている。また、カメラ３は、ハンド２に固定されている。これにより、ハンド２と同様にカメラ３を移動させることができる。その結果、撮像された画像における位置規制部２５４、支持部２５６および吸着パッド２１等の位置を固定することができる。このため、画像に対して画像処理を行って各部を画像認識させるとき、認識率を高めることができる。なお、カメラ３は、ハンド２とは異なる部位、例えばロボット１に取り付けられていてもよいし、ロボット１から離れた床や壁、天井等に取り付けられていてもよい。

【0053】

カメラ３は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子を有する。カメラ３は、モノクロカメラであっても、カラーカメラであっても、分光カメラであってもよい。また、カメラ３は、３次元カメラであってもよい。
カメラ３で撮像された画像は、制御部５に出力される。

【0054】

１．４．力検出部
ハンド２は、さらに力検出部４を備えていてもよい。力検出部４は、ハンド２に加わる力、特に把持部２４に加わる力を検出する。この力には、モーメントも含まれる。力検出部４は、例えば、６軸力覚センサーや３軸力覚センサー等で構成される。力検出部４が検出した力検出情報は、制御部５に出力される。

【0055】

１．５．制御部
制御部５は、ロボット１やそれに取り付けられた各部の動作を制御する機能を有する。

【0056】

図７は、実施形態に係るハンド２を含む電子機器の組立装置１００の機能ブロック図である。
図７に示すように、制御部５は、機能部として、ロボット制御部５０、ケーブル位置検出部５１、コネクター位置検出部５２、挿入状態検出部５３、吸着制御部５４、および、把持制御部５５を有する。

【0057】

ロボット制御部５０は、ロボット１の動作を制御し、ハンド２の位置および姿勢を制御する。ロボット制御部５０は、位置制御部５０１と、力制御部５０２と、を有する。位置制御部５０１は、ハンド２が所定の座標に位置するように、ロボット１の動作を制御する位置制御を行う。位置制御は、目標の位置と、ハンド２の位置と、に基づいて、ロボット１の動作を制御することをいう。力制御部５０２は、力検出情報に基づいて、ロボット１の動作を制御する力制御を行う。力制御としては、例えば、インピーダンス制御、フォーストリガー制御等がある。フォーストリガー制御では、力検出部４によって検出される力が所定値になるまで、ロボット１の動作を制御する。インピーダンス制御は、例えば倣い制御を含む。倣い制御では、力検出部４によって検出される所定方向の力が、目標値に維持されるように、ロボット１の動作を制御する。

【0058】

ケーブル位置検出部５１は、カメラ３が撮像した画像に基づいて、フラットケーブル９１の位置、特に、第１先端部９１４および第２先端部９１６の位置を検出する。コネクター位置検出部５２は、カメラ３が撮像した画像に基づいて、コネクター９５４およびコネクター９５６の位置を検出する。挿入状態検出部５３は、カメラ３が撮像した画像や力検出部４が検出した力検出情報に基づいて、フラットケーブル９１の挿入状態を検出する。

【0059】

吸着制御部５４は、画像や力検出情報、真空発生装置の動作状態を示す信号等に基づいて、吸着部２０の動作を制御する。把持制御部５５は、画像や力検出情報の他、チャック駆動部２６や挟持具駆動部２８の動作状態を示す信号等に基づいて、把持部２４の動作を制御する。

【0060】

図８は、図７の制御部５のハードウェア構成例を示す図である。
制御部５の各機能部が発揮する機能は、例えば、図８に示す、ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０３、外部インターフェース７０４、および、バス７０５を備えるハードウェアによって実現される。ＣＰＵ７０１、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０３および外部インターフェース７０４は、バス７０５を介して相互に通信可能になっている。

【0061】

ＣＰＵ７０１は、Central Processing Unitである。ＲＯＭ７０２やＲＡＭ７０３に格納されている各種プログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各機能部が発揮する機能が実現される。なお、ＣＰＵ７０１は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）であってもよい。また、ハードウェアの全部または一部が、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等で構成されていてもよい。

【0062】

ＲＯＭ７０２は、Read-Only Memoryであり、任意の不揮発性記憶素子で構成される。ＲＡＭ７０３は、Random Access Memoryであり、任意の揮発性記憶素子で構成される。ＲＯＭ７０２およびＲＡＭ７０３は、プログラム、データ、設定値等を格納する。なお、これらは、着脱可能な記憶媒体やネットワーク等を介して、外部から提供されるようになっていてもよい。また、ＲＯＭ７０２およびＲＡＭ７０３は、着脱式の外部記憶装置であってもよいし、ネットワークを介して別の場所に設置されていてもよい。

【0063】

外部インターフェース７０４としては、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等のデジタル入出力ポート、イーサネット（登録商標）ポート等が挙げられる。外部インターフェース７０４は、ロボット１やそれに取り付けられた各部との間で、信号の送受信に用いられる。

【0064】

２．電子機器の組立方法
次に、実施形態に係る電子機器の組立方法について説明する。

【0065】

図９は、実施形態に係る電子機器の組立方法の構成を示すフローチャートである。図１０ないし図１７は、図９に示す電子機器の組立方法を説明するための模式図である。

【0066】

図９に示す電子機器の組立方法は、前述したハンド２を含む電子機器の組立装置１００を用いて、フラットケーブル９１の第２先端部９１６を、コネクター９５６に接続する接続作業を行うことにより、電子機器としての電気光学装置９を組み立てる方法である。なお、第１先端部９１４は、すでにコネクター９５４に接続済みであるものとする。

【0067】

この接続作業は、吸着工程Ｓ１０２と、把持工程Ｓ１０４と、接続工程Ｓ１０６と、解除工程Ｓ１０８と、を有する。

【0068】

２．１．吸着工程
吸着工程Ｓ１０２では、作業台９０上に置かれたフラットケーブル９１の第２先端部９１６をカメラ３で撮像する。制御部５のケーブル位置検出部５１は、撮像画像に対してケーブル認識処理を行う。これにより、第２先端部９１６を検出するとともに、ハンド２に対する第２先端部９１６の相対的な位置関係が求められる。なお、ハンド２に対する第２先端部９１６の相対的な位置にバラつきが少ない場合には、画像の取得およびケーブル認識処理を省略してもよい。

【0069】

次に、求められた位置関係に基づいて、ロボット制御部５０は、ハンド２を第２先端部９１６に対して相対的に移動させる。本明細書において「相対的に移動」とは、２つの物体の位置関係が変わるように、少なくとも一方の物体が移動することをいう。そして、吸着制御部５４が制御信号を出力し、吸着部２０に第２先端部９１６を吸引、吸着させる。吸着部２０による吸引動作では、吸着部２０から第２先端部９１６が多少離れていても、吸引力を及ぼすことができる。このため、吸着部２０に対する第２先端部９１６の位置が多少あいまいでも、支障なく吸引動作を行うことができる。また、図３に示すように、第２先端部９１６が配線基板９５２に対して貼り付くような姿勢をとっていても、第２先端部９１６の上面に吸着部２０を近づけることで、第２先端部９１６の吸引が可能である。

【0070】

吸着部２０によって吸着する部位には、後述する把持工程Ｓ１０４や接続工程Ｓ１０６を見越した、適切な部位が選択される。

【0071】

図２に示す第２先端部９１６は、吸着部２０によって吸着される被吸着部９１８と、把持部２４によって把持される被把持部９１９と、を有している。被吸着部９１８は、被把持部９１９よりも基端部９１２側に設定されている。これにより、図１０に示すように、吸着部２０によって被吸着部９１８を吸着したとき、被吸着部９１８よりもＸ軸マイナス側にスペースを残すことができ、このスペースを、被把持部９１９およびコネクター９５６に挿入する部位として割り当てることができる。

【0072】

吸着部２０による吸着動作が完了すると、図１１に示すように、配線基板９５２に貼り付いていた第２先端部９１６を、吸着部２０に吸着させた状態で移動させることができる。これにより、第２先端部９１６を配線基板９５２から持ち上げて、第２先端部９１６と作業台９０との間に隙間を作ることができる。その結果、後述する把持工程Ｓ１０４において、把持部２４による把持動作が可能になる。

【0073】

図１２は、図１１に示すハンド２および第２先端部９１６を、Ｘ軸マイナス側から見た側面図である。この時点における吸着パッド２１は、図１２に示すように、支持部２５６よりも下方に位置している。つまり、吸着部２０が被吸着部９１８を吸着する位置を、把持部２４よりもロボットアーム１０から離れた位置にする。これにより、支持部２５６と第２先端部９１６との干渉を避けながら、吸着パッド２１を第２先端部９１６の上面、つまり被吸着部９１８に近づけやすくなる。

【0074】

上記のような動作を実現するため、吸着パッド駆動部２２は、ロボットアーム１０の先端から吸着パッド２１までの距離の最大値が、ロボットアーム１０の先端からチャック２５までの距離（支持部２５６までの距離）よりも大きくなるように、吸着パッド２１を駆動する。これにより、吸着動作が容易になる上記の位置と、後述する把持動作が容易になる位置と、の間で、吸着パッド２１を移動させることができる。

【0075】

２．２．把持工程
把持工程Ｓ１０４では、まず、把持制御部５５が制御信号を出力してチャック駆動部２６を動作させ、チャック２５同士の間隔（支持部２５６同士の距離）を被把持部９１９の幅よりも十分に広い「第１間隔」に設定する。第１間隔は、被把持部９１９の幅と、吸着パッド２１に吸着された被把持部９１９の相対位置のバラつきと、を踏まえて設定される。したがって、第１間隔は、特に限定されないが、被把持部９１９の幅の１．０倍超、好ましくは１．１倍以上に設定される。なお、本明細書における「チャック２５同士の間隔」とは、Ｙ軸方向における支持部２５６同士の最短距離のことをいう。

【0076】

次に、吸着制御部５４が制御信号を出力して吸着パッド駆動部２２を動作させ、図１３に示すように、吸着パッド２１を上方に引き上げる。つまり、吸着パッド駆動部２２は、ロボットアーム１０から吸着パッド２１までの距離を縮める短縮動作を行う。

【0077】

図１４ないし図１６は、図１２に示すハンド２および第２先端部９１６を、Ｘ軸マイナス側から見た側面図である。吸着パッド駆動部２２は、吸着パッド２１を上方に引き上げ、図１４に示すように、支持部２５６よりも上方に吸着パッド２１を位置させる。これにより、吸着パッド２１に吸着している被把持部９１９も、支持部２５６より上方に引き上げられる。その結果、被把持部９１９の下方に支持部２５６を支障なく差し込むことが可能になる。

【0078】

次に、チャック駆動部２６を動作させ、図１５に示すように、チャック２５同士の間隔（支持部２５６同士の距離）を被把持部９１９の幅よりも狭い「第２間隔」まで狭める。第２間隔は、被把持部９１９の幅の１．０倍未満に設定される。これにより、一対の支持部２５６、２５６を被把持部９１９の下方に差し込んで、下方から支持することができる。また、位置規制部２５４同士の間隔は、被把持部９１９の幅と同程度、具体的には、被把持部９１９の幅の１．０倍以上１．５倍以下程度に設定される。これにより、一対の位置規制部２５４、２５４で被把持部９１９を幅方向に挟んだとき、幅方向における被把持部９１９の位置を規制することができる。これにより、把持部２４に対する第２先端部９１６の相対位置を、目標位置に合わせることができる。

【0079】

なお、前述した第１間隔および第２間隔は、被把持部９１９の幅に応じて適宜選択される。被把持部９１９の幅は、カメラ３で撮像した撮像画像から求めることができる。これにより、図２に示すような第１先端部９１４と第２先端部９１６とで幅が異なるフラットケーブル９１や各部の幅に個体差があるフラットケーブルについても、容易に組み立てに供することができる。

【0080】

次に、把持制御部５５が制御信号を出力して挟持具駆動部２８を動作させ、一対の挟持具２７、２７を下方に降下させる。これにより、被把持部９１９を幅方向に挟むだけでなく、図１６に示すように、支持部２５６と挟持具２７との間で、被把持部９１９を厚さ方向に挟むことができる。その結果、十分な把持力で被把持部９１９を把持することができる。

【0081】

また、把持の完了後、吸着部２０による被吸着部９１８の吸着動作を停止する。なお、吸着動作を停止するタイミングは、特に限定されず、後述する接続工程Ｓ１０６や解除工程Ｓ１０８であってもよい。

【0082】

２．３．接続工程
接続工程Ｓ１０６では、把持部２４が把持した第２先端部９１６を、図１７に示すように、コネクター９５６の被挿入部９５７に挿入する。

【0083】

具体的には、まず、第２先端部９１６を、コネクター９５６の近くまで移動させる。この移動には、ロボット制御部５０の位置制御部５０１による位置制御が好ましく用いられる。

【0084】

次に、把持されている第２先端部９１６およびコネクター９５６をカメラ３で撮像する。制御部５のケーブル位置検出部５１およびコネクター位置検出部５２は、撮像画像に対してケーブル認識処理およびコネクター認識処理を行う。これにより、第２先端部９１６およびコネクター９５６を検出するとともに、ハンド２に対するこれらの相対的な位置関係が求められる。

【0085】

次に、求められた位置関係に基づいて、ロボット制御部５０は、第２先端部９１６をコネクター９５６に対して接近させる。このとき、所定の位置で、ロボット制御部５０の力制御部５０２による力制御に切り替えることが好ましい。これにより、被挿入部９５７に対する第２先端部９１６の挿入作業を、例えば倣い制御によって行うことができる。その結果、コネクター９５６に対する第２先端部９１６の接続作業を、より効率よく行うことができる。

【0086】

また、把持部２４では、支持部２５６と挟持具２７との間で、被把持部９１９が厚さ方向に挟まれているため、十分な把持力で被把持部９１９が把持されている。このため、被挿入部９５７に対して第２先端部９１６を挿入するとき、被挿入部９５７と第２先端部９１６との間の摩擦等により、第２先端部９１６に力が加わっても、被把持部９１９が滑ることが抑制される。このように被把持部９１９の滑りが抑制されることで、接続作業の間、把持部２４に対する被把持部９１９の位置関係を良好に維持できる。その結果、接続作業の成功率を高めることができる。

【0087】

さらに、把持部２４は、被把持部９１９の幅方向の両端部を厚さ方向に挟むように構成されている。このため、第２先端部９１６に力が加わっても、第２先端部９１６がＺ軸まわりに回転しにくくなる。これにより、接続作業の成功率をより高めることができる。

【0088】

第２先端部９１６の挿入が完了すると、ハンド２が受ける力が変化する。挿入状態検出部５３は、この力の変化に基づいて、挿入が完了したか否かを判断する。そして、挿入が完了したと判断した場合、ロボット制御部５０は、挿入作業を終了させる。このようにして接続作業の完了を検出することができれば、接続不良の発生を抑制できるため、良品率を高めることができる。

【0089】

２．４．解除工程
解除工程Ｓ１０８では、チャック駆動部２６を動作させ、チャック２５同士の間隔を被把持部９１９の幅より広くする。

【0090】

次に、ロボット１により、ハンド２を退避させる。以上のようにして、フラットケーブル９１の接続作業が完了する。なお、本明細書における組立方法は、製造方法と同義である。

【0091】

なお、電子機器の組立装置１００では、吸着部２０と把持部２４が同一のロボット１に取り付けられているが、これらは、互いに異なるロボットに取り付けられていてもよい。つまり、２台のロボットが吸着部２０および把持部２４を個別に移動させるように構成された組立装置を用いて、上記の各工程を行うようにしてもよい。

【0092】

以上のような電子機器の組立方法によれば、フラットケーブル９１を接続する接続作業を自動化することができる。自動化とは、電子機器の組立装置１００のような、プログラムに基づいて動作する装置で接続作業を行わせることをいう。これにより、電子機器の組み立てにおいて省人化を図ることができる。なお、組み立てられる電子機器としては、特に限定されないが、例えば、投射型表示装置（プロジェクター）、可搬型パーソナルコンピューター、プリンター、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、インパネ等の車載用の表示器、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末が挙げられる。

【0093】

３．投射型表示装置の組立方法
次に、実施形態に係る投射型表示装置の組立方法について説明する。

【0094】

図１８は、実施形態に係る投射型表示装置の組立方法の構成を示すフローチャートである。図１９および図２０は、図１８に示す投射型表示装置の組立方法を説明するための模式図である。

【0095】

図１８に示す投射型表示装置の組立方法は、前述したハンド２を含む電子機器の組立装置１００を用いて、電子機器としての電気光学装置９を組み立てる第１工程Ｓ２０２と、得られた電気光学装置９を筐体８２に組み込んで投射型表示装置８を得る第２工程Ｓ２０４と、を有する。

【0096】

以下、実施形態に係る投射型表示装置の組立方法について説明するが、以下の説明では、前述した電子機器の組立方法との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

【0097】

３．１．第１工程
第１工程Ｓ２０２では、ハンド２を含む電子機器の組立装置１００を用いて、図９に示す電子機器の組立方法と同様の各工程を行い、図１９に示す電気光学装置９を組み立てる。図１９に示す電気光学装置９は、図２に示す電気光学装置９の変形例であって、フラットケーブル９１の形状が異なる。図１９に示すフラットケーブル９１は、基端部９１２が２層に分かれている。そして、１層目のケーブルは、第１先端部９１４を構成し、２層目のケーブルは、第２先端部９１６を構成している。なお、図１９に示すフラットケーブル９１の分岐数は、３以上であってもよい。この場合、基端部９１２が３層以上に分かれていればよい。

【0098】

３．２．第２工程
第２工程Ｓ２０４では、図１９に示す電気光学装置９を筐体８２に組み込む。これにより、図２０に示す投射型表示装置８が得られる。

【0099】

以上のような投射型表示装置の組立方法によれば、フラットケーブル９１を接続する接続作業を自動化することができる。これにより、投射型表示装置８の組み立てにおいて省人化を図ることができる。

【0100】

３．３．投射型表示装置
図２０に示す投射型表示装置８は、電気光学装置９と、これを収容する筐体８２と、筐体８２に設けられた投射光学系８４と、を備える。電気光学装置９は、図示しない光源から射出される光を変調し、画像情報を付加する機能を有する。画像情報が付加された画像光は、投射光学系８４を介して、図示しないスクリーン等に投射される。

【0101】

４．前記実施形態が奏する効果
以上のように、実施形態に係るハンド２は、ロボットアーム１０に取り付けられるハンドであって、吸着部２０と、把持部２４と、を備える。吸着部２０は、フラットケーブル９１を吸着する。把持部２４は、開閉してフラットケーブル９１を幅方向に挟む一対のチャック２５、２５、および、チャック２５との間でフラットケーブル９１を厚さ方向に挟む挟持具２７、を有する。

【0102】

このような構成によれば、ハンド２がロボットアーム１０に取り付けられ、ハンド２を用いてフラットケーブル９１をコネクター９５６に接続する作業を行うとき、把持部２４に対するフラットケーブル９１の滑りを抑制することができる。したがって、フラットケーブル９１の接続作業を効率よく行うことができるハンド２を実現することができる。

【0103】

吸着部２０は、吸着パッド２１と、吸着パッド駆動部２２と、を有することが好ましい。吸着パッド２１は、フラットケーブル９１を吸着する。吸着パッド駆動部２２は、ロボットアーム１０から吸着パッド２１までの距離を変化させる。

【0104】

このような構成によれば、例えば、吸着工程Ｓ１０２では、支持部２５６よりも下方に吸着パッド２１を位置させたとしても、把持工程Ｓ１０４では、支持部２５６よりも上方に吸着パッド２１を位置させることができる。これにより、把持工程Ｓ１０４では、吸着パッド２１に吸着しているフラットケーブル９１を、支持部２５６より上方に引き上げることができ、フラットケーブル９１の下方に支持部２５６を支障なく差し込むことが可能になる。

【0105】

吸着パッド駆動部２２は、ロボットアーム１０から吸着パッド２１までの距離の最大値が、ロボットアーム１０からチャック２５までの距離よりも大きくなるように動作することが好ましい。

【0106】

このような構成によれば、吸着動作が容易になる位置と、把持動作が容易になる位置と、の間で、吸着パッド２１を移動させることができる。これにより、フラットケーブル９１の接続作業をより効率よく行うことができる。

【0107】

チャック２５は、位置規制部２５４と、支持部２５６と、を有することが好ましい。位置規制部２５４は、フラットケーブル９１の幅方向の位置を規制する。支持部２５６は、フラットケーブル９１を厚さ方向に支持する。

【0108】

このような構成によれば、幅方向におけるフラットケーブル９１の位置を規制することができる。その結果、把持部２４に対するフラットケーブル９１の相対位置を、目標位置に合わせることができる。また、挟持具２７は、支持部２５６との間でフラットケーブル９１を厚さ方向に挟むことができる。これにより、フラットケーブル９１の幅方向の両端部を厚さ方向に挟むことができ、フラットケーブル９１に力が加わっても、Ｚ軸まわりの回転を抑制できる。

【0109】

把持部２４は、支持部２５６と挟持具２７との距離を変化させる挟持具駆動部２８を有することが好ましい。

【0110】

このような構成によれば、フラットケーブル９１を厚さ方向に挟んだり、それを解除したりすることができる。

【0111】

実施形態に係るハンド２は、力検出部４を備えていてもよい。力検出部４は、把持部２４とロボットアーム１０との間に設けられる。力検出部４は、把持部２４に加わる力を検出し、力検出情報を出力する。

【0112】

このような構成によれば、例えば、出力された力検出情報をロボットアーム１０の動作の制御に活かすことができるので、コネクター９５６に対するフラットケーブル９１の接続作業を、より効率よく行うことができる。なお、把持部２４とロボットアーム１０との間には、任意の介在物があってもよい。

【0113】

実施形態に係る電子機器の組立方法は、ハンド２を用いて、フラットケーブル９１をコネクター９５６に接続させる作業を含む、電子機器である電気光学装置９の組み立てを行う。

【0114】

このような構成によれば、電気光学装置９の組み立てにおいて省人化を図ることができる。また、コネクター９５６に対するフラットケーブル９１の接続作業において成功率を高めることができる。

【0115】

実施形態に係る投射型表示装置の組立方法は、実施形態に係る電子機器の組立方法を有し、投射型表示装置８を組み立てる。

【0116】

このような構成によれば、投射型表示装置８の組み立てにおいて省人化を図ることができる。また、コネクター９５６に対するフラットケーブル９１の接続作業において成功率を高めることができる。

【0117】

以上、本発明に係るハンド、電子機器の組立方法および投射型表示装置の組立方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0118】

例えば、本発明に係るハンドは、前記実施形態の各部が同様の機能を有する任意の構成物に置換されたものであってもよく、前記実施形態に任意の構成物が付加されたものであってもよい。

【0119】

また、本発明に係る電子機器の組立方法および投射型表示装置の組立方法は、前記実施形態に任意の目的の工程が付加されたものであってもよい。

【符号の説明】

【0120】

１…ロボット、２…ハンド、３…カメラ、４…力検出部、５…制御部、８…投射型表示装置、９…電気光学装置、１０…ロボットアーム、１１…アーム、１２…アーム、１３…アーム、１４…アーム、１５…アーム、１６…アーム、２０…吸着部、２１…吸着パッド、２２…吸着パッド駆動部、２４…把持部、２５…チャック、２６…チャック駆動部、２７…挟持具、２８…挟持具駆動部、５０…ロボット制御部、５１…ケーブル位置検出部、５２…コネクター位置検出部、５３…挿入状態検出部、５４…吸着制御部、５５…把持制御部、８２…筐体、８４…投射光学系、９０…作業台、９１…フラットケーブル、９２…機能モジュール、９５…回路基板、１００…組立装置、１１０…基台、２５２…チャック本体、２５４…位置規制部、２５６…支持部、２６２…電動アクチュエーター、２６４…ガイドレール、２６６…スライダー、２８２…エアシリンダー、２８４…可動部、２８６…シャフト、２８８…ガイドレール、２９０…スライダー、５０１…位置制御部、５０２…力制御部、７０１…ＣＰＵ、７０２…ＲＯＭ、７０３…ＲＡＭ、７０４…外部インターフェース、７０５…バス、９１２…基端部、９１４…第１先端部、９１６…第２先端部、９１８…被吸着部、９１９…被把持部、９３１…端子列、９３２…端子列、９５２…配線基板、９５４…コネクター、９５５…被挿入部、９５６…コネクター、９５７…被挿入部、Ｏ６…軸、Ｓ１０２…吸着工程、Ｓ１０４…把持工程、Ｓ１０６…接続工程、Ｓ１０８…解除工程、Ｓ２０２…第１工程、Ｓ２０４…第２工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】