JP3261669B2 - 接続ピンの自動挿抜用ロボットハンド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリックスボー
ドに用いられる接続ピンの自動挿抜用ロボットハンド装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電話交換システムにおける交換機と利用
者端末との間にはＭＤＦ（MAIN DISTIRIBUTING FRAME）
と称する主配線盤が配置され、この主配線盤に設けられ
るマトリックスボードに一定の配列で多数穿孔されたピ
ン挿入孔に対して接続ピンの挿入また抜き取りを行うこ
とで交換機と利用者端末との接続，遮断の切替えが行わ
れるが、このようなマトリックスボードのピン挿入孔に
対する接続ピンの挿抜作業の能率化のために自動挿抜用
ロボットハンド装置が用いられている。

【０００３】この種の自動挿抜用ロボットハンド装置
は、接続ピンを把持するロボットハンドとして４本の把
持部を十文字に配列すると共に、各把持部の中間部に支
点を設けておき、各把持部の基部を連結して、この連結
を前後方向に移動させることで各把持部が支点を中心に
回動して先端が開閉するようにした４指構造の把持部を
有するロボットハンドを用い、このロボットハンドをマ
トリックスボードと平行な平面領域をＸ軸，Ｙ軸方向に
移動させて目標とする位置に位置付け、ロボットハンド
を前記Ｘ軸，Ｙ軸方向に対して直角の方向であるＺ軸方
向にストローク動作させると共に、前記把持部で接続ピ
ンの把持，解放を行うことにより、接続ピンを挿入孔に
対して挿抜するように構成されている。

【０００４】一方、近時、マトリックスボードの実装ス
ペース効率を向上させるという観点から、マトリックス
ボードを相対向させて設け、その対向したマトリックス
ボード間にロボットハンドを配置する構成が提案され、
そのため、従来の自動挿抜用ロボットハンド装置におい
ては、対向したマトリックスボードの挿入孔に対してそ
れぞれ接続ピンの挿抜を行えるように、ロボットハンド
をＺ軸方向に１８０度反転させる機構をも備えたものと
なっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、ロボットハンドをＺ軸方向に往復移
動させる機構に加えて、ロボットハンドを１８０度反転
させる機構や、４指構造の把持部を開閉させる機構が必
要であるため、ロボットハンド周辺の機構の部品点数が
多くなると共に、構造も複雑となり、このことがロボッ
トハンド周辺の機構の大型化、高価格化を招来するとい
う問題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、これらの問題
を解消し得る接続ピンの自動挿抜用ロボットハンド装置
を実現することを目的とし、そのため本発明は、挿入孔
をマトリックス状に設けたマトリックスボードを相対向
させ、この対向したマトリックスボード間に、該マトリ
ックスボードと並行な平面領域をＸ軸，Ｙ軸方向に移動
可能で、かつ前記対向したマトリックスボードのそれぞ
れに対して接近，離反するようにＺ軸方向にも移動可能
なようにロボットハンドを配置し、該ロボットハンド
は、互いに接近，離反可能な一対の支持体と、この支持
体の両端に設けられた把持部とを備えると共に、支持体
を互いに接近，離反させる手段を備え、支持体の一端の
把持部は前記対向したマトリックスボードの一方のマト
リックスボードの挿入孔に対して挿入または抜き取りを
行う接続ピンを把持するものとし、支持体の他端の把持
部は前記対向したマトリックスボードの他方のマトリッ
クスボードの挿入孔に対して挿入または抜き取りを行う
接続ピンを把持するものとし、前記支持体を互いに接
近，離反させる手段は、並行に配置した２本のネジ軸を
有していて、一方のネジ軸を一方の支持体に螺合させる
と共に他方の支持体に貫通させ、他方のネジ軸を一方の
支持体に貫通させると共に他方の支持体に螺合させて、
両ネジ軸を同期して回転させることにより前記一対の支
持体を互いに接近，離反させるものであることを特徴と
する。

【０００７】

【実施の形態】以下に図面を参照して本発明による接続
ピンの自動挿抜用ロボットハンド装置を説明する。図１
は本発明の実施の形態を示す側面図、図２は図１におけ
るロボットハンドの正面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図
である。

【０００８】図において１ａと１ｂはそれぞれ挿入孔を
一定の配列で多数穿孔したマトリックスボードで、この
マトリックスボード１ａと１ｂは相対向するように主配
線盤の図示しないマザーボードに支持されている。ここ
でマトリックスボード１ａは、その挿入孔に後述する接
続ピンを挿入することで、図示しない導体同志が導通状
態となって接続状態になり、挿入孔から接続ピンを抜き
取ることで、前記接続状態が解除される構造となってい
る。

【０００９】また、マトリックスボード１ｂも同様の構
造となっている。２はマトリックスボード１ａ，１ｂ間
に配置されたロボットハンドで、このロボットハンド２
は、一対の支持体３ａ，３ｂと、この両支持体３ａ，３
ｂの両端にそれぞれ２指構造を成すように設けられた２
組の把持部４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂと、この把持部４
ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂに各々直交する向きで組み合わ
された溝６を有する補助部材７等により構成されてい
る。

【００１０】８ａと８ｂは平行に配置されたネジ軸で、
一方のネジ軸８ａは支持体３ａに設けられたネジ孔に螺
合すると共に、支持体３ｂに設けられた透孔を貫通し、
他方のネジ軸８ｂは支持体３ａに設けられた透孔を貫通
すると共に、支持体３ｂに設けられたネジ孔に螺してお
り、従って支持体３ａはネジ軸８ａの回転力を受け、支
持体３ｂはネジ軸８ｂの回転力を受けるものとなってい
る。

【００１１】９ａと９ｂはネジ軸８ａ，８ｂの端部にそ
れぞれすべりを生じないように固定されたギアで、両者
は互いに噛み合わされており、その一方に図示しないハ
ンド開閉用モーターの回転力が伝達されると両ギア９
ａ，９ｂが回転し、これによりネジ軸８ａ，８ｂが同期
回転するものとなっている。前記ハンド開閉用モーター
は図示しない制御手段により正逆両方向に回転が制御さ
れるもので、例えば、ハンド開閉用モーターが正回転す
るとネジ軸８ａ，８ｂの回転により支持体３ａ，３ｂは
互いに接近する方向にネジ軸８ａ，８ｂ上を移動し、ま
たハンド開閉用モーターが逆回転すると支持体３ａ，３
ｂは互いに離反する方向にネジ軸８ａ，８ｂ上を移動す
るように構成されている。

【００１２】１０は電源で、この電源１０は把持部４
ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂに電圧を印加し得るように支持
体３ａ，３ｂに接続されている。１１は検出回路で、こ
の検出回路１１は把持部４ａ，４ｂ及び５ａ，５ｂが接
続ピンを把持して電気的に導通したときに、その導通を
検出する検出手段として設けられている。

【００１３】１５はブラケットで、このブラケット１５
の両端部に前記ネジ軸８ａと８ｂの両端部が回転可能に
支持され、また所定の位置に補助部材７が取り付けられ
ている。１６ａはこのブラケット１５の一端と支持体３
ａとの間に位置するようにネジ軸８ａに装着された緩衝
スプリングで、これと同様の緩衝スプリング１６ｂがブ
ラケット１５の他端と支持体３ｂとの間に位置するよう
にネジ軸８ｂに装着されている。

【００１４】尚、この緩衝スプリング１６ａ，１６ｂは
図示したコイルスプリングの他に略Ｃ字形のバネ座がね
を用いることもでき、１つのバネ座がねがネジ軸８ａ，
８ｂを囲むように、ブラケット１５の一端と支持体３ａ
との間、及びブラケット１５の他端と支持体３ｂとの間
にそれぞれ配置するものとしてもよいが、前記のように
緩衝スプリング１６ａと１６ｂを配置すれば、この緩衝
スプリング１６ａと１６ｂを介して電源１０及び検出回
路１１を支持体３ａ，３ｂに接続することも可能であ
る。

【００１５】図４はロボットハンド２と接続ピンの形状
を示す側面図である。この図に見られるように、本例で
は、ロボットハンド２の支持体３ａ，３ｂの一端に設け
られた把持部４ａ，４ｂにはそれぞれ２個の突起１２
ａ，１２ｂが、それぞれ突起１２ａ同志、突起１２ｂ同
志が相対向するように形成されており、支持体３ａ，３
ｂの一端に設けられた把持部５ａ，５ｂも把持部４ａ，
４ｂと同様に形成されている。

【００１６】そして、マトリックスボード１ａの挿入孔
に挿入される接続ピン１３の頭部には突起１２ａ，１２
ｂ間に嵌まる突起１４ａ，１４ｂが略工字形を成すよう
に形成されており、更にこの突起１４ａ，１４ｂ間の部
分には、把持部４ａ，４ｂにより把持されたときに、把
持部４ａ，４ｂを電気的に導通させるための図示しない
導体が設けられている。

【００１７】尚、前記ロボットハンド２は、図示しない
Ｘ軸モーターとその動力伝達機構、及びＹ軸モーターと
その動力伝達機構等によりマトリックスボード１ａ，１
ｂと平行な平面領域を図２に示すＸ軸，Ｙ軸方向にネジ
軸８ａ、８ｂ及びハンド開閉モーター等と一体に移動で
きるようになっており、また図示しないＺ軸モーターと
その動力伝達機構等により前記Ｘ軸，Ｙ軸方向に対して
直角の方向である図１及び図３に示したＺ軸方向にも移
動できるようになっている。

【００１８】また、これら各軸のモーターにはステッピ
ングモーターが用いられ、図示しないＣＰＵ等の制御手
段によりハンド開閉用モーターと共に駆動制御されるも
のとなっている。次に、上述した構成の作用について説
明する。マトリックスボード１ａの所定の挿入孔に接続
ピン１３を挿入する場合、あるいはマトリックスボード
１ａの所定の挿入孔に挿入されている接続ピン１３を抜
き取る場合、図示しない上位装置から図示しない制御手
段に送られる座標データに基づいて、図示しない制御手
段により図示しないＸ軸モーター及びＹ軸モーターが駆
動され、ロボットハンド２が現在の停止位置から目標と
する接続ピン１３あるいは挿入孔に対向する位置までＸ
軸，Ｙ軸方向に移動する。

【００１９】その後、制御手段によって図示しないＺ軸
モーターが駆動され、これによりロボットハンド２はＺ
軸方向に前進するように移動してマトリックスボード１
ａに接近する。ここで、挿入孔に接続ピン１３を挿入す
る場合は、予めロボットハンド２が把持している接続ピ
ン１３が前記Ｚ軸方向の前進により前記挿入孔に挿入さ
れる。

【００２０】一方、挿入孔から接続ピン１３を抜き取る
場合、前記Ｚ軸方向の前進に先立って前記制御手段によ
り図示しないハンド開閉用モーターが正回転するように
駆動され、これによりギア９ａ，９ｂを介してネジ軸８
ａ，８ｂが回転し、この回転によりロボットハンド２の
支持体３ａ，３ｂが互いに離反する方向に移動して、把
持部４ａ，４ｂが開かれる。

【００２１】このとき、支持体３ａ，３ｂが開き過ぎて
ブラケット１５の端部に強く衝突すると、ネジ軸８ａ，
８ｂとの間に噛み込みが生じ、後で接近する方向への移
動ができなくなる等の支障が生じるが、本例では、支持
体３ａ，３ｂとブラケット１５の端部との間に緩衝スプ
リング１６ａ，１６ｂを介在させているため、この緩衝
スプリング１６ａ，１６ｂが支持体３ａ，３ｂに押され
て圧縮されることにより支持体３ａ，３ｂに対する緩衝
力が働き、支持体３ａ，３ｂの開き過ぎが防止される。

【００２２】その後、前記のようにロボットハンド２の
Ｚ軸方向の前進が行われるが、このときのロボットハン
ド２のマトリックスボード２への接近動作の際、接続ピ
ン１３の頭部中央が補助部材７の溝６に嵌合する。そし
て、制御手段によりハンド開閉用モーターが逆回転する
ように駆動され、これによりギア９ａ，９ｂを介してネ
ジ軸８ａ，８ｂが回転し、この回転によりロボットハン
ド２の支持体３ａ，３ｂが互いに接近する方向に移動す
る。

【００２３】これにより把持部４ａ，４ｂが閉じ、突起
１４ａが突起１２ａ，１２ｂ間に嵌合する形で、接続ピ
ン１３が把持部４ａ，４ｂにより把持される。このとき
把持部４ａ，４ｂには制御手段により電源１０から電圧
が印加されており、従って前記の動作により把持部４
ａ，４ｂが接続ピン１３を把持すると、把持部４ａ，４
ｂはこの接続ピン１３を介して電気的に導通する。

【００２４】この導通状態は検出回路１１により検出さ
れ、これにより制御手段は把持部４ａ，４ｂが接続ピン
１３を把持したことを認識するので、センサーレスの構
造で接続ピン１３把持の検出が可能となる。尚、把持部
４ａ，４ｂの導通が検出されない場合は、制御手段がエ
ラーと判断し、接続ピン１３の把持動作をリトライさせ
る等の処置がとられる。

【００２５】把持部４ａ，４ｂにより接続ピン１３が把
持されると、制御手段によりＺ軸モーターが駆動され、
ロボットハンド２がＺ軸方向に後退するように移動して
マトリックスボード１ａから離反し、接続ピン１３は挿
入孔から抜き取られる。抜き取られた接続ピン１３は、
頭部中央が前記のように補助部材７の溝６に嵌合してい
るので、把持部４ａ，４ｂの開閉方向と直交する方向に
傾くことなく、安定した状態で保持される。

【００２６】マトリックスボード１ｂの所定の挿入孔に
接続ピン１３を挿入する場合、あるいはマトリックスボ
ード１ａの所定の挿入孔に挿入されている接続ピン１３
を抜き取る場合は、ロボットハンド２のＺ軸方向の移動
がマトリックスボード１ｂに対する前進，後退移動とな
り、その他は同様の動作でロボットハンド２の把持部４
ａ，４ｂにより目標とする挿入孔への接続ピン１３を挿
入、目標とする挿入孔からの接続ピン１３の抜き取りが
行われる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、相対向し
て配置されるマトリックスボードのうちの、一方のマト
リックスボードに対してロボットハンドが接近、離反を
行うようにＺ軸方向に移動させると共に、ロボットハン
ドの支持体の接近，離反動作を行うことで、支持体の一
端に設けられた把持部を開閉し、これにより接続ピンの
把持，解放を行うことで、一方のマトリックスボード挿
入孔に対する接続ピンの挿入，抜き取りを行うことがで
き、また、他方のマトリックスボードに対してロボット
ハンドが接近、離反を行うようにＺ軸方向に移動させる
と共に、ロボットハンドの支持体の接近，離反動作を行
うことで、支持体の他端に設けられた把持部を開閉し、
これにより接続ピンの把持，解放を行うことで、他方の
マトリックスボード挿入孔に対する接続ピンの挿入，抜
き取りを行うことができるようにしている。

【００２８】従って、これによれば、ロボットハンドを
Ｚ軸方向に１８０度反転させる機構が不要となり、また
把持部は２指の構成で済むため、ロボットハンド周辺の
機構の部品点数を減少させることができると共に、構造
も簡素化することができ、そのためロボットハンド周辺
の機構の小型化、低価格化を図ることができるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による接続ピン自動挿抜用ロボットハン
ド装置の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】図２は図１におけるロボットハンドの正面図で
ある。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】ロボットハンドと接続ピンの形状を示す側面図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ マトリックスボード ２ ロボットハンド ３ａ，３ｂ 支持体 ４ａ，４ｂ 把持部 ５ａ，５ｂ 把持部 ６ 溝 ７ 補助部材 ８ａ，８ｂ ネジ軸 ９ａ，９ｂ ギア １０ 電源 １１ 検出回路 １３ 接続ピン １５ ブラケット １６ａ，１６ｂ 緩衝スプリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 衣川 敏裕 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−84060（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−136878（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−14939（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−213092（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04Q 1/00 - 1/16

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿入孔をマトリックス状に設けたマトリ
   ックスボードを相対向させ、 この対向したマトリックスボード間に、該マトリックス
   ボードと並行な平面領域をＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能
   で、かつ前記対向したマトリックスボードのそれぞれに
   対して接近，離反するようにＺ軸方向にも移動可能なよ
   うにロボットハンドを配置し、 該ロボットハンドは、互いに接近，離反可能な一対の支
   持体と、この支持体の両端に設けられた把持部とを備え
   ると共に、支持体を互いに接近，離反させる手段を備
   え、 支持体の一端の把持部は前記対向したマトリックスボー
   ドの一方のマトリックスボードの挿入孔に対して挿入ま
   たは抜き取りを行う接続ピンを把持するものとし、 支持体の他端の把持部は前記対向したマトリックスボー
   ドの他方のマトリックスボードの挿入孔に対して挿入ま
   たは抜き取りを行う接続ピンを把持するものとし、 前記支持体を互いに接近，離反させる手段は、並行に配
   置した２本のネジ軸を有していて、一方のネジ軸を一方
   の支持体に螺合させると共に他方の支持体に貫通させ、
   他方のネジ軸を一方の支持体に貫通させると共に他方の
   支持体に螺合させて、両ネジ軸を同期して回転させるこ
   とにより前記一対の支持体を互いに接近，離反させるも
   のである ことを特徴とする接続ピンの自動挿抜用ロボッ
   トハンド装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 ロボットハンドの一対の支持体の両端に設けられた把持
   部に対して、溝を有する補助部材を直交する向きで配置
   し、前記把持部で接続ピンを把持する際、接続ピンの頭
   部を補助部材の溝に嵌合するようにしたことを特徴とす
   る接続ピンの自動挿抜用ロボットハンド装置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 ロボットハンドの把持部が接続ピンを把持したとき、接
   続ピンを介して把持部が電気的に導通することで、接続
   ピンの把持を認識することを特徴とする接続ピンの自動
   挿抜用ロボットハンド装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 ロボットハンドの支持体を接近，離反させるネジ軸の両
   端をブラケットの両端に回転自在に支持し、このブラケ
   ットの両端と各々の支持体との間に緩衝スプリングを設
   けたことを特徴とする接続ピンの自動挿抜用ロボットハ
   ンド装置。