JP6485199B2 - 把持装置及びフラットケーブル挿入装置 - Google Patents

Description

本発明は、把持装置及びフラットケーブル挿入装置に関する。

昨今、電子装置内にフラットケーブルが用いられている。フラットケーブルは、可撓性を有しシート状に形成されている。従来、このようなフラットケーブルを取り扱う装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている装置は、積層されたフラットケーブルを１枚ずつ取り出すために、最上段のフラットケーブルを吸着手段により吸着している。

特開２００１−１６３４６５号公報

ところで、ロボットによりフラットケーブルのコネクタへの挿入作業をする場合、ロボットのハンド部に保持されたフラットケーブルは、その保持位置によっては自身の可撓性に起因して反ることがある。フラットケーブルに反りが生じると、フラットケーブルの先端部がコネクタに衝突し、コネクタへの挿入が困難となる。このような事象に対し、フラットケーブルの先端に近い部分を保持して撓みの発生を回避することも考えられる。しかしながら、フラットケーブルの撓みが抑制されると、フラットケーブルの先端部に形成された端子パターンがコネクタに対し押し込まれ過ぎた場合に両者に破損の可能性がある。また、フラットケーブルの撓みが抑制された場合であってもフラットケーブルの先端部がコネクタと衝突する可能性はあり、この場合にも両者の破損の可能性がある。特許文献１は、フラットケーブルを１枚ずつ取り出すための提案にとどまり、フラットケーブルのコネクタへの挿入については言及されていない。

１つの側面では、本明細書開示の把持装置及びフラットケーブル挿入装置は、フラットケーブルのコネクタへの挿入時に両者に過剰な力が作用することを回避することを課題とする。

本明細書開示の把持装置は、先端部がコネクタに挿入されるフラットケーブルの把持装置であって、第１の吸着部と把持爪とにより前記フラットケーブルを把持するケーブル把持部と、前記ケーブル把持部よりも前記フラットケーブルの先端部側を吸着して前記フラットケーブルを保持する第２の吸着部と、を備える。

また、本明細書開示のフラットケーブル挿入装置は、フラットケーブルの先端部をコネクタに挿入するフラットケーブル挿入装置であって、第１の吸着部と把持爪とにより前記フラットケーブルを把持するケーブル把持部と、前記ケーブル把持部よりも前記フラットケーブルの先端部側を吸着して前記フラットケーブルを保持する第２の吸着部と、を備える把持装置と、ハンド部に前記第１の吸着部と、前記把持爪と、前記第２の吸着部とを装着したロボット部と、を備える。

本明細書開示の把持装置及びフラットケーブル挿入装置は、フラットケーブルのコネクタへの挿入時に両者に過剰な力が作用することを回避することができる。

図１はフラットケーブル挿入装置のブロック図である。 図２はフラットケーブル挿入装置の主要部の斜視図である。 図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 図４はコネクタにフラットケーブルが挿入される様子を模式的に示す説明図である。 図５はフラットケーブル挿入装置の制御の一例を示すフローチャートである。 図６はケーブル把持部および第２吸着ノズルによりフラットケーブルを保持し、持ち上げる様子を示す説明図である。 図７は把持爪を閉じる様子を示す説明図である。 図８はハンド部によりフラットケーブルをコネクタに差し込む様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。

（実施形態）
まず、図１乃至図４を参照しつつ、本実施形態のフラットケーブル挿入装置１の概略構成について説明する。図１はフラットケーブル挿入装置１のブロック図である。図２はフラットケーブル挿入装置の主要部の斜視図である。図３は図２におけるＡ−Ａ線断面図である。図４はコネクタ５２にフラットケーブル５０が挿入される様子を模式的に示す説明図である。なお、以下の説明において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、図２に示すように設定する。フラットケーブル挿入装置１は、例えば、図４で示すようにフラットケーブル５０の先端部に形成された端子パターン５０ａをコネクタ５２に挿入する。端子パターン５０ａが形成された先端部には、樹脂製の補強板５０ｂが設けられている。

フラットケーブル挿入装置１は、制御部２とロボット部１０と把持装置２０を備える。制御部２は、内部にＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備えたマイクロコンピュータとして構成されており、ロボット部１０と把持装置２０の制御を行う。

ロボット部１０は、駆動部１１を備える。駆動部１１には、Ｘ軸方向駆動モータ１１ａ、Ｙ軸方向駆動モータ１１ｂ及びＺ軸方向駆動モータ１１ｃが含まれる。また、ロボット部１０は、Ｘ軸レール１２ａ、Ｙ軸レール１２ｂ及びＺ軸レール１２ｃを備える。Ｚ軸レール１２ｃには、スライダ１３が摺動可能に取り付けられている。Ｚ軸レール１２ｃは、Ｘ軸レール１２ａに摺動可能に取り付けられている。そして、Ｘ軸レール１２ａが台座に固定されたＹ軸レール１２ｂに摺動自在に取り付けられている。スライダ１３には、ハンド部２１がフレーム３９を介して取り付けられている。これにより、ハンド部２１は、Ｘ軸方向駆動モータ１１ａ、Ｙ軸方向駆動モータ１１ｂ及びＺ軸方向駆動モータ１１ｃの動作に従って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動することができる。ロボット部１０は、制御部２によって制御される。

把持装置２０は、ハンド部２１を含む。ハンド部２１は、アクチュエータ２２と把持爪２４を含む。アクチュエータ２２は、ブラケット３８を介してフレーム３９に取り付けられている。アクチュエータ２２は、アクチュエータコントローラ２３を介して制御部２と電気的に接続されており、制御部２の指令に従って、把持爪２４に開閉動作をさせる。本実施形態における把持爪２４は、左右一対となっている。把持爪２４は、吸着ブロック２５内に装備された第１の吸着部としての第１吸着ノズル２８とともにケーブル把持部２９を形成し、フラットケーブル５０を把持する。なお、把持爪２４は、フラットケーブル５０を把持できるものであれば、左右どちらか一方であってもよく、その形状も限定されない。

ハンド部２１は、吸着ブロック２５を含む。吸着ブロック２５は、上下に分割可能な第１ブロック２５ａと第２ブロック２５ｂを備える。第１ブロック２５ａと第２ブロック２５ｂとは、接続ボルト２６によって接続されている。第１ブロック２５ａ内には、負圧室２７が形成されている。第１ブロック２５ａは、Ｙ方向に沿って位置をずらして設けられた第１差込部２５ａ１と第２差込部２５ａ２を備える。第１差込部２５ａ１と第２差込部２５ａ２は、それぞれ第２ブロック２５ｂ内に挿し込まれている。負圧室２７は、第１差込部２５ａ１の内部に連通している。また、負圧室２７は、第２差込部２５ａ２の内部にも連通している。

第２ブロック２５ｂ内には、第１吸着ノズル２８と第２吸着ノズル３０とが装備されている。第１吸着ノズル２８は、第１差込部２５ａ１を覆うように設けられており、その吸着口は、第２ブロック２５ｂの下面に開口している。第１吸着ノズル２８は第１の吸着部の一例である。第１吸着ノズル２８は、閉じられた状態の把持爪２４と対向する位置、具体的に図３中、矢示Ｐ１で示した位置に設けられている。このように対向可能に設けられた第１吸着ノズル２８と把持爪２４との組み合わせがケーブル把持部２９を形成している。ケーブル把持部２９は、第１吸着ノズル２８と把持爪２４とによってフラットケーブル５０を挟持する。このとき、フラットケーブル５０は、第１吸着ノズル２８の吸着口が開口する第２ブロック２５ｂの下面と把持爪２４とによっても挟持される。なお、フラットケーブル５０を持ち上げるとき、フラットケーブル５０は第１吸着ノズル２８によって吸着されることによって浮き上がる。そして、その後、第１吸着ノズル２８、第２ブロック２５ｂおよび把持爪２４が協働することによって把持される。従って、フラットケーブル５０は、一旦ケーブル把持部２９によって把持された後は、第１吸着ノズル２８の吸着状態のいかんにかかわらず、保持される。

第２吸着ノズル３０は、第２の吸着部に相当し、ケーブル把持部２９よりもフラットケーブル５０の先端部側、すなわち、端子パターン５０ａに近い側を吸着してフラットケーブル５０を保持する。具体的に、第２吸着ノズル３０は、図３中、矢示Ｐ２で示す位置においてフラットケーブル５０を吸着し、保持する。第２吸着ノズル３０は、第２差込部２５ａ２を覆うように設けられており、その吸着口は、第１吸着ノズル２８と同様に第２ブロック２５ｂの下面に開口している。矢示Ｐ２で示す位置には、把持爪２４が存在しないため、矢示Ｐ２で示す位置では矢示Ｐ１で示す位置とは異なり、吸着作用によってのみフラットケーブル５０が保持される。

第１吸着ノズル２８と第２吸着ノズル３０には、それぞれ圧縮エア源３１と接続された第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３とが負圧室２７を通じて接続されている。第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３とは減圧チューブ３４を介して接続部３５に接続されている。接続部３５は、負圧室２７と連通されている。これにより、第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３とは、負圧室２７内を減圧し、負圧とすることができる。

ここで、第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３とを比較すると、第１真空エジェクタ３２の方が強い減圧状態、負圧状態を作り出すことができる。第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３とは、いずれも制御部２と接続されており、制御部２の指令に基づいて、いずれの真空エジェクタを作動させるかが選択される。すなわち、第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３とは、制御部２によって切り替えられるようになっている。すなわち、制御部２、第１真空エジェクタ３２及び第２真空エジェクタ３３は、吸着力変更部の一例である。これにより、第２吸着ノズル３０は、フラットケーブル５０をコネクタ５２に挿入するときの吸着力を、フラットケーブル５０を持ち上げるときの吸着力よりも低下させることができる。なお、第１真空エジェクタ３２と第２真空エジェクタ３３が接続されている負圧室２７は、第１吸着ノズル２８にも連通しているため、第２吸着ノズル３０の吸着力の低下に伴って第１吸着ノズル２８の吸着力も低下する。しかしながら、第１吸着ノズル２８が配置されたケーブル把持部２９では、把持爪２４による把持が行われているため、矢示Ｐ１で示した位置においてフラットケーブル５０の保持状態に影響が及ぶことはない。

なお、本実施形態では、負圧状態を作り出す装置としてエジェクタを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、真空ポンプ等を用いてもよい。

吸着ブロック２５には、接続金具３６が接続ボルト３７によって取り付けられている。接続金具３６は、ブラケット３８に取り付けられている。ブラケット３８は、フレーム３９に取り付けられている。フレーム３９には、ハンド部２１に含まれるアクチュエータ２２が取り付けられていると共に、スライダ１３が取り付けられている。これにより、吸着ブロック２５を含むハンド部２１は、ロボット部１０に取り付けられた状態となっている。

つぎに、このような把持装置２０を含むフラットケーブル挿入装置１の動作の一例につき、図５乃至図８を参照しつつ説明する。図５はフラットケーブル挿入装置１の制御の一例を示すフローチャートである。図６はケーブル把持部２９および第２吸着ノズル３０によりフラットケーブル５０を保持し、持ち上げる様子を示す説明図である。図７は把持爪２４を閉じる様子を示す説明図である。図８はハンド部２１によりフラットケーブル５０をコネクタ５２に差し込む様子を示す説明図である。フラットケーブル挿入装置１の制御は、制御部２が主体的に行う。

ステップＳ１では、ハンド部２１をフラットケーブル５０がストックされた位置の上方まで移動させる。具体的に、駆動部１１のＸ軸方向駆動モータ１１ａとＹ軸方向駆動モータ１１ｂとにより、ハンド部２１を所望の位置まで移動させる。ステップＳ１に引き続いて行われるステップＳ２では、ハンド部２１を降下させる。具体的にＺ軸方向駆動モータ１１ｃによりハンド部２１をフラットケーブル５０の直上まで降下させる。

ステップＳ２に引き続いて行われるステップＳ３では、フラットケーブル５０の吸着を行う。具体的に、第１真空エジェクタ３２を作動させることにより、第１吸着ノズル２８および第２吸着ノズル３０によってフラットケーブル５０を吸着する。これにより、フラットケーブル５０は、矢示Ｐ１で示した位置及び矢示Ｐ２で示した位置で保持される。

ステップＳ３に引き続いて行われるステップＳ４では、フラットケーブル５０を吸着した状態のハンド部２１を上昇させる。具体的に、Ｚ軸方向駆動モータ１１ｃによりハンド部２１をフラットケーブル５０のストック位置から退避させる。

ステップＳ４では、図７に示すように、把持爪２４を矢示６１のように動かして閉鎖し、ケーブル把持部２９によるフラットケーブル５０の把持を行う。具体的に、把持爪２４と第１吸着ノズル２８が装備された吸着ブロック２５とによりフラットケーブル５０を把持する。なお、ステップＳ１からステップＳ５までの処理は、フラットケーブル５０を持ち上げる工程となる。

ステップＳ５に引き続き行われるステップＳ６では、ハンド部２１をフラットケーブル５０のコネクタ５２への挿入位置へ移動させる。具体的に、Ｘ軸方向駆動モータ１１ａ、Ｙ軸方向駆動モータ１１ｂ及びＺ軸方向駆動モータ１１ｃにより、ハンド部２１を位置まで移動させ、フラットケーブル５０の端子パターン５０ａ及び補強板５０ｂをコネクタ５２に対向させる。

ステップＳ７では、第１真空エジェクタ３２から第２真空エジェクタ３３に切り替え、第２吸着ノズル３０の吸着力を低下させる。なお、ステップＳ７の工程は、ステップＳ６の工程と同時進行させてもよい。

ステップＳ７に引き続いて行われるステップＳ８では、フラットケーブル５０をコネクタ５２に挿入する。具体的に、図８中、矢示６２で示すように、Ｙ軸方向駆動モータ１１ｂによりフラットケーブル５０をコネクタ５２に向かって前進させる。このとき、フラットケーブル５０は、矢示Ｐ１で示す位置と矢示Ｐ２で示す位置で保持されているため、反りを生じることなく、端子パターン５０ａをコネクタ５２に向かって正確に前進させることができる。そして、端子パターン５０ａがコネクタ５２に嵌合した後、さらに、押し込まれるような場合であっても、矢示Ｐ２の位置において、フラットケーブル５０が解放される。これにより、フラットケーブル５０は、図８中、矢示６３で示すように撓むことができるようになる。これにより、フラットケーブル５０やコネクタ５２に過剰な力が作用することが回避される。このように、矢示Ｐ２の位置において、フラットケーブル５０が解放されるのは、矢示Ｐ２の位置では、第２吸着ノズル３０による吸着力によってのみフラットケーブル５０が保持されていたからである。また、本実施形態では、ステップＳ６において、第２吸着ノズル３０の吸着力を低下させているため、このような効果を得やすくなっている。仮に、端子パターン５０ａや補強板５０ｂがコネクタ５２に接触した場合においても、同様に、矢示Ｐ２で示す位置においてフラットケーブル５０が保持状態から解放される。これにより、端子パターン５０ａ、補強板５０ｂ及びコネクタ５２に過剰な力が作用することを回避し、これらが破損することを抑制することができる。

ステップＳ８に引き続いて行われるステップＳ９では、フラットケーブル５０の固定が行われる。このフラットケーブル５０の固定は、フラットケーブル挿入装置１とは別個の装置によって行われるため、その詳細な説明は省略する。

ステップＳ９に引き続いて行われるステップＳ１０では、把持爪２４を開放する。これにより、フラットケーブル５０をコネクタ５２に挿入する一連の作業が終了する（エンド）。

以上説明したように、本実施形態の把持装置２０およびフラットケーブル挿入装置１によれば、フラットケーブル５０の先端部に近い側を第２吸着ノズル３０による吸着し、保持しているため、フラットケーブル５０の反りを抑制できる。また、第２吸着ノズル３０による吸着のみにより保持することでフラットケーブル５０がコネクタ５２等に接触したときにフラットケーブル５０は第２吸着ノズル３０による保持状態から解放されて撓むことができるようになる。これにより、フラットケーブル５０やコネクタ５２に過剰な力が作用することを回避することができる。また、本実施形態では、フラットケーブル５０をコネクタ５２に挿入するときに、第２吸着ノズル３０の吸着力を低下させるため、フラットケーブル５０を開放しやすくなっている。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

なお、以上の実施形態の説明に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 先端部がコネクタに挿入されるフラットケーブルの把持装置であって、
第１の吸着部と把持爪とにより前記フラットケーブルを把持するケーブル把持部と、
前記ケーブル把持部よりも前記フラットケーブルの先端部側を吸着して前記フラットケーブルを保持する第２の吸着部と、
を、備える把持装置。
（付記２） 前記第１の吸着部は吸着ブロック内に装備された第１吸着ノズルであり、前記第２の吸着部は、前記吸着ブロック内に装備された第２吸着ノズルである付記１に記載の把持装置。
（付記３） 前記第２の吸着部は、吸着力変更部を有し、前記フラットケーブルを前記コネクタに挿入するときの吸着力を、前記フラットケーブルを持ち上げるときの吸着力よりも低下させる付記１又は２に記載の把持装置。
（付記４） フラットケーブルの先端部をコネクタに挿入するフラットケーブル挿入装置であって、
第１の吸着部と把持爪とにより前記フラットケーブルを把持するケーブル把持部と、前記ケーブル把持部よりも前記フラットケーブルの先端部側を吸着して前記フラットケーブルを保持する第２の吸着部と、を備える把持装置と、
ハンド部に前記第１の吸着部と、前記把持爪と、前記第２の吸着部とを装着したロボット部と、
を、備えたフラットケーブル挿入装置。
（付記５） 前記第１の吸着部は吸着ブロック内に装備された第１吸着ノズルであり、前記第２の吸着部は、前記吸着ブロック内に装備された第２吸着ノズルである付記４に記載のフラットケーブル挿入装置。
（付記６） 前記第２の吸着部は、吸着力変更部を有し、前記フラットケーブルを前記コネクタに挿入するときの吸着力を、前記フラットケーブルを持ち上げるときの吸着力よりも低下させる付記４又は５に記載のフラットケーブル挿入装置。

１ フラットケーブル挿入装置
２ 制御部
１０ ロボット部
２０ 把持装置
２１ ハンド部
２２ アクチュエータ
２３ アクチュエータコントローラ
２４ 把持爪
２５ 吸着ブロック
２７ 負圧室
２８ 第１吸着ノズル
２９ ケーブル把持部
３０ 第２吸着ノズル
３２ 第１真空エジェクタ
３３ 第２真空エジェクタ
５０ フラットケーブル
５０ａ 端子パターン
５０ｂ 補強板
５２ コネクタ

Claims (4)

1. 先端部がコネクタに挿入されるフラットケーブルの把持装置であって、
   第１の吸着部と把持爪とにより前記フラットケーブルを把持するケーブル把持部と、
   前記ケーブル把持部よりも前記フラットケーブルの先端部側を吸着して前記フラットケーブルを保持する第２の吸着部と、
   を、備える把持装置。
2. 前記第１の吸着部は吸着ブロック内に装備された第１吸着ノズルであり、前記第２の吸着部は、前記吸着ブロック内に装備された第２吸着ノズルである請求項１に記載の把持装置。
3. 前記第２の吸着部は、吸着力変更部を有し、前記フラットケーブルを前記コネクタに挿入するときの吸着力を、前記フラットケーブルを持ち上げるときの吸着力よりも低下させる請求項１又は２に記載の把持装置。
4. フラットケーブルの先端部をコネクタに挿入するフラットケーブル挿入装置であって、
   第１の吸着部と把持爪とにより前記フラットケーブルを把持するケーブル把持部と、前記ケーブル把持部よりも前記フラットケーブルの先端部側を吸着して前記フラットケーブルを保持する第２の吸着部と、を備える把持装置と、
   ハンド部に前記第１の吸着部と、前記把持爪と、前記第２の吸着部とを装着したロボット部と、
   を、備えたフラットケーブル挿入装置。

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