JP3638162B2 - 主配線盤用接続ピンの自動挿抜ロボット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、主配線盤用に用いられる接続ピンの挿抜を行う自動挿抜ロボット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電話交換機と利用者端末との間にはMDF(MAIN DISTRIBUTING 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は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。
【0003】
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従来より自動挿抜ロボットが用いられているが、従来の自動挿抜ロボットはマトリックスボードと対向する平面領域においてロボットハンドをX,Y軸方向に移動させることにより目標とするピン挿入孔の対向位置に位置付け、その後ロボットハンドを前記X,Y方向に対して直角の方向であるZ方向へ1ストローク動作させると共に、接続ピンの把持または解放動作を行うことにより、前記ピン挿入孔に対する接続ピンの挿抜を行うように構成されている。
【0004】
つまり、ピン挿入孔に接続ピンを挿入する場合、予め接続ピンを把持したロボットハンドをピン挿入孔の対向位置からマトリックスボードに接近する方向にストローク動作させてピン挿入孔に接続ピンを押し込み、そしてロボットハンドを開いて接続ピンを解放した後、ロボットハンドをマトリックスボードから離反する方向に戻し、またピン挿入孔から接続ピンを抜き取る場合は、接続ピンを把持したロボットハンドを開いた状態でピン挿入孔の対向位置からマトリックスボードに接近する方向にストローク動作させ、そしてロボットハンドを閉じてピン挿入孔に挿入されている接続ピンを把持した後、ロボットハンドをマトリックスボードから離反する方向に戻すようにしている。
【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1ストローク動作させて接続ピンの挿抜を行うため、そのストロークを長くとならなけれがならず、このことがZ軸方向における薄型化の妨げになるという課題を有している。
【0006】
また、接続ピンの挿抜動作におけるロボットハンドのストロークが長いため、接続ピンの挿入の際に、接続ピンと挿入孔に軸芯がずれるていると、挿入に伴って接続ピンに曲がりが生じ、場合によっては接続ピンが折れてしまうために、X軸、及びY軸方向の移動後の位置決めも厳密な位置精度が要求されるという課題もある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するため、本発明は、挿入孔をマトリックス状に設けた主配線盤のマトリックスボードと対向する平面領域をX軸,Y軸方向に移動可能で、かつ前記マトリックスボードに対して接近,離反する方向のZ軸方向にも移動可能とすると共に、接続ピンの把持が可能な少なくとも一対の把持部を有するロボットハンドを備え、前記挿入孔に挿入されている接続ピンを抜き取る場合、前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の接続ピンと対向する位置に位置付けた後、前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させると共に、前記把持部による前記接続ピンの把持と解放を繰り返して、前記接続ピンを前記挿入孔から抜き取り、かつ接続ピンをマトリックスボードの挿入孔に挿入する場合は、前記把持部に接続ピンを把持させると共に前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の挿入孔と対向する位置に位置付けた後、前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させると共に、前記把持部による前記接続ピンの解放、前記把持部による前記接続ピン頭部の押圧を行って前記接続ピンを挿入孔に挿入することを特徴とする。
【0008】
【実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。
図1は本発明による主配線盤用接続ピンの自動挿抜ロボットの実施の形態を示すピン引き抜き時の工程図、図2は同じく実施の形態を示すピン引き抜き時の工程図、図3は実施の形態の主要構成を示す側面図である。
【0009】
まず、図3について説明すると、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あり、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2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図示しない電話交換機と利用者端末とが接続状態になり、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。
【0010】
また、マトリックスボード1bも同様の構造となっている。
3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3は、一対の支持体4a,4bと、この両支持体4a,4b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5a,5b及び6a,6bとを備えており、そして支持体4a,4bの一端に設けられた把持部5a,5bにはそれぞれ2個の突起7a,7bが、突起7a同志、突起7b同志が相対向するように形成され、更に支持体4a,4bの他端に設けられた把持部6a,6bも把持部5a,5bと同様に突起7a,7bが形成されている。
【0011】
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4aに設けられたネジ孔に螺合すると共に、支持体4bに設けられた透孔を貫通し、他方のネジ軸8bは支持体4aに設けられた透孔を貫通すると共に、支持体4bに設けられたネジ孔に螺しており、従って支持体4aはネジ軸8aの回転力を受け、支持体4bはネジ軸8bの回転力を受けるものとなっている。
【0012】
9aと9bはネジ軸8a,8bの端部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9a,9bが回転し、これによりネジ軸8a,8bが同期して回転するものとなっている。
尚、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4a,4b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4a,4b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。
【0013】
10はマトリックスボード1aまたは1bの挿入孔2に挿入される接続ピンであり、この接続ピン10の頭部には、ロボットハンド3の把持部5a,5bまたは6a,6bに形成された突起8a間、8b間に嵌まる突起11a,11bが略工字形を成すように2段に形成されている。
尚、前記ロボットハンド3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ってマトリックスボード1a,1bと平行な平面領域を図3に示すX軸方向(図では左右方向),Y軸方向(図面の奥行き方向)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Z軸方向(図では左右方向)にも移動できるようになっていて、これら各軸のモーターは図示しない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。
【0014】
次に、図1及び図2に示した実施の形態について説明する。
マトリックスボード1aの挿入孔2に挿入されている接続ピン10を抜き取る場合、図示しない制御手段により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3が所定の位置から目標とする接続ピン10に対向する位置まで移動するが、このロボット本体3の移動は図示しない上位装置から前記制御手段に送られる座標データに基づいて行われる。
【0015】
次に、前記制御手段によってハンド開閉用モーターが駆動され、これによりネジ軸8a,8bが回転して支持体4a,4bが離反する方向に移動し、把持部5a,5bが開かれる。
続いて、前記制御手段によりZ軸モーターが駆動され、これによりロボットハンド3は把持部5a,5bがマトリックスボード1aに接近するように前進して図1(a)に示す状態となる。
【0016】
次に、前記制御手段によってハンド開閉用モーターが駆動され、これによりネジ軸8a,8bが回転して支持体4a,4bが接近する方向に移動して把持部5a,5bが閉じられる。
この動作により接続ピンの突起11aが把持部5a,5bの突起7a,7b間に嵌合する形で接続ピン10が把持部5a,5bにより把持される。
【0017】
その後、前記制御手段によりZ軸モーターが駆動され、ロボットハンド3はマトリックスボード1aから離反する方向に一定距離だけ後退する。
これにより接続ピン10は図1(b)に示すように途中まで引き抜かれた状態となる。
ここで、前記制御手段によりハンド開閉用モーターが駆動されて支持体4a,4bが離反し、これにより把持部5a,5bが開いて接続ピン10を解放する。
【0018】
その後、前記制御手段によりZ軸モーターが駆動され、これにより再び把持部5a,5bがマトリックスボード1aに接近するようにロボットハンド3が前進して図1(c)に示す状態になると、前記制御手段によりハンド開閉用モーターが駆動され、ネジ軸8a,8bが回転して支持体4a,4bが接近する方向に移動して再び把持部5a,5bが閉じられる。
【0019】
この動作により接続ピンの突起11bが把持部5a,5bの突起7a,7b間に嵌合する形で接続ピン10が把持部5a,5bにより把持される。
その後、前記制御手段によってZ軸モーターが駆動され、把持部5a,5bがマトリックスボード1aから離反するようにロボットハンド3が後退することで、図1(d)に示すように接続ピン10はマトリクスボード1aの挿入孔2から完全に抜き取られる。
【0020】
抜き取られた接続ピン10はロボットハンド3のX,Y軸方向に移動により別の位置に移され、把持部5a,5bの開閉及びのZ軸方向に移動により指定された挿入孔に挿入される。
次に、マトリックスボード1aの挿入孔に接続ピン10を挿入する場合は、前記のピン抜き取り動作と同一動作で所定の挿入孔からロボットハンド3により接続ピン10を抜き取り、接続ピン10の突起11bが把持部5a,5bの突起7a,7b間に嵌合する形で把持しておく。
【0021】
この状態で、図示しない制御手段により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3がX軸方向及びY軸方向に移動し、これによりロボットハンド3が前記接続ピン10の抜き取り位置から目標とするマトリックスボード1aの挿入孔2と対向する位置まで移動して図2(a)に示した状態となる。
尚、このロボットハンド3の移動も図示しない上位装置から前記制御手段に送られる座標データに基づいて行われる。
【0022】
次に、前記制御手段によりZ軸モーターが駆動され、これにより把持部5a,5bがマトリックスボード1aに接近するようにロボットハンド3が前進して図2(b)に示したように接続ピン10が挿入孔2に途中まで挿入される。
ここで、前記制御手段によりハンド開閉用モーターが駆動され、これによりネジ軸8a,8bが回転して支持体4a,4bが離反する方向に移動し、把持部5a,5bが開かれることで、接続ピン10が解放される。
【0023】
この接続ピン10を解放により、前記の挿入に際して接続ピン10と挿入孔2の軸芯にずれがあって、接続ピン10が挿入に伴って曲がりを生じていてもその曲がりは解消される。
その後、前記制御手段によってZ軸モーターが駆動され、これにより把持部5a,5bが接続ピン10の上方までマトリックスボード18から離反するようにロボットハンド3が後退する。
【0024】
ここで、前記制御手段によってハンド開閉用モーターが駆動され、ネジ軸8a,8bが回転して支持体4a,4bが接近する方向に移動し、把持部5a,5bが図2(c)に示したように閉じられる。
その後、前記制御手段によりZ軸モーターが駆動され、これにより把持部5a,5bがマトリックスボード1aに接近するように再びロボットハンド3が前進すると、このロボットハンド3の前進に伴って、把持部5a,5bの突起7bにより接続ピン10の突起1aが押圧され、これにより接続ピン10は図2(d)に示したように挿入孔2に完全に挿入される。
【0025】
尚、上述した接続ピン10の引き抜き及び挿入はマトリックスボード1aの挿入孔2に対しても同様に行われる。
図4は上述した接続ピン10の挿入時における挿入孔2との関係を示す図で、は本発明の場合、同図(a)に示したように接続ピン10の中心部が挿入孔2の径内にあれば接続ピン10を折損を生じることなく挿入孔2に挿入できるのに対し、従来の場合は同図(b)に示したように接続ピン10の軸径全体が、挿入孔2の径内に入ってないと、接続ピン10を折損する可能性が大である。
【0026】
すなわち、挿入孔2に対する接続ピン10のX軸,Y軸方向の位置決め精度がある値とすると、接続ピン10を把持するロボットハンド3の把持部5a,5b(または6a,6b)から挿入孔2までの距離、及び接続ピン10の折損耐力が問題となる。
ここで接続ピン10の折損耐力が同じものであれば、挿入孔2への挿入時おける接続ピン10の折損の発生に対しては前者の距離が大きく関わることになる。
【0027】
接続ピン10は所定の弾力性を有していることから把持部5a,5b(または6a,6b)によって把持された接続ピン10の中心と挿入孔2の中心のずれていても、そのずれの範囲によっては接続ピン10を挿入孔2に挿入することが可能であり、この場合接続ピン10は挿入孔2に挿入されるに従って弾力性により撓んで行くが、この撓みの限界に達すると接続ピン10に永久変形や折れ等の折損を生じることになる。
【0028】
本発明は、上述したようにロボットハンド3の把持部5a,5bによって接続ピン10の頭部を把持し、ロボットハンド3をマトリックスボード1a(または1b)側に前進させて接続ピン10を途中まで挿入孔2に挿入した後、把持部5a,5bを開いて接続ピン10を一旦解放するため、この段階で接続ピン10の中心と挿入孔2の中心のずれに起因する接続ピン10の撓みがあっても、接続ピン10は自身の弾性力により撓みの無い状態に戻り、その後ロボットハンド3を後退させ、把持部5a,5bを閉じた後、ロボットハンド3を再び前進させることにより把持部5a,5bで接続ピン10の頭部を押して挿入孔2に完全に挿入するようにしているため、接続ピン10の中心と挿入孔2の中心のずれ、及び挿入長に関係なく、接続ピン10の折損を生じることなく挿入孔2に正しく挿入することが可能となる。
【0029】
一方、従来のものは、接続ピン10をロボットハンドで保持したまま、接続ピン10を挿入孔2に一度に最後まで挿入するため、接続ピン10の軸径全体が挿入孔2の径内に入ってないと、接続ピン10は挿入の途中で撓みの限界に達して折損する可能性が大である。
従って、例えば、挿入孔2の径φR を0.7mm、接続ピン10の軸径φr を0.5mmとすると、本発明の場合、接続ピン10の位置ずれの許容範囲は「±φR /2 √2 」であるから「±0.28mm」となり、従来の場合、位置ずれの許容範囲は「±(φR −φr )/2 √2 」であるから「±0.08」となり、従来に比べて本発明は挿入孔2に対する接続ピン10のX軸,Y軸方向の位置決め精度が精度が緩和されるものとなる。
【0030】
尚、上述した実施の形態では、相対向させた両面配置のマトリックスボード1a,1b間にロボットハンド3を設ける構成としたため、ロボットハンド3の支持体4a,4bの両端に把持部5a,5b及び6a,6bを設けたが、マトリックスボード1a,1bのどちらかのみしか配置されていない場合、つまり片面配置の場合は、支持体4a,4bの一端に把持部5a,5bまたは6a,6bを設けて、接続ピン10の挿入,抜き取りを行うようにすることも可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、挿入孔をマトリックス状に設けた主配線盤のマトリックスボードと対向する平面領域をX軸,Y軸方向に移動可能で、かつ前記マトリックスボードに対して接近,離反する方向のZ軸方向にも移動可能とすると共に、接続ピンの把持が可能なロボットハンドを備え、前記挿入孔に挿入されている接続ピンを抜き取る場合、前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の接続ピンと対向する位置に位置付けた後、前記ロボットハンドを前記マトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すようにZ軸方向に移動させると共に、前記ロボットハンドによる前記接続ピンの把持、解放を繰り返して前記接続ピンを前記挿入孔から抜き取り、かつ接続ピンをマトリックスボードの挿入孔に挿入する場合は、前記ロボットハンドに接続ピンを把持させると共に前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の挿入孔と対向する位置に位置付けた後、前記ロボットハンドを前記マトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すようにZ軸方向に移動させると共に、前記ロボットハンドによる前記接続ピンの解放、前記ロボットハンドによる前記接続ピン頭部の押圧を行って前記接続ピンを挿入孔に挿入する構成としている。
【0032】
そのため、接続ピンの挿入と抜き取りにおける、Z軸方向へのロボットハンドのストローク動作が2ストローク以上となり、これによりロボットハンドのストローク長が短くなるため、Z軸方向における薄型化を図ることができるという効果が得られる。
また、接続ピンを挿入孔に挿入する場合、接続ピンを把持したロボットハンドをマトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すようにZ軸方向に移動させると共に、ロボットハンドによる接続ピンの開放、ロボットハンドによる接続ピン頭部の押圧を行って接続ピンを挿入孔に挿入するため、接続ピンは途中まで挿入孔に挿入された後、ロボットハンドから解放されることになり、そのためX軸及びY軸方向における接続ピンと挿入孔の中心がずれていて、挿入により撓みが生じても、接続ピンはロボットハンドからの解放により撓みが解消されることになって、接続ピンの折損を生じることなく挿入可能となるので、X軸及びY軸方向における接続ピンの位置精度を緩和することができるという効果も得られ、これらの総合効果は、主配線盤の規模が大きくなるほど有利となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による主配線盤用接続ピンの自動挿抜ロボットの実施の形態を示すピン引き抜き時の工程図である。
【図2】図1と同じ実施の形態を示すピン引き抜き時の工程図である。
【図3】実施の形態の主要構成を示す側面図である。
【図4】接続ピンの挿入時における挿入孔との関係を示す図である。
【符号の説明】
1a,1b マトリックスボード
2 挿入孔
3 ロボットハンド
4a,4b 支持体
5a,5b 把持部
6a,6b 把持部
7a,7b 突起
8a,8b ネジ軸
9a,9b ギア
10 接続ピン
11a,11b 突起
Claims (2)
- 挿入孔をマトリックス状に設けた主配線盤のマトリックスボードと対向する平面領域をX軸,Y軸方向に移動可能で、かつ前記マトリックスボードに対して接近,離反する方向のZ軸方向にも移動可能とすると共に、接続ピンの把持が可能な少なくとも一対の把持部を有するロボットハンドを備え、
前記挿入孔に挿入されている接続ピンを抜き取る場合、前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の接続ピンと対向する位置に位置付けた後、前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させると共に、前記把持部による前記接続ピンの把持と解放を繰り返して、前記接続ピンを前記挿入孔から抜き取り、かつ接続ピンをマトリックスボードの挿入孔に挿入する場合は、前記把持部に接続ピンを把持させると共に前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の挿入孔と対向する位置に位置付けた後、前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近,離反を繰り返すように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させると共に、前記把持部による前記接続ピンの解放、前記把持部による前記接続ピン頭部の押圧を行って前記接続ピンを挿入孔に挿入することを特徴とする主配線盤用接続ピンの自動挿抜ロボット。 - 請求項1において、
主配線盤のマトリックスボードの挿入孔に挿入されている接続ピンを抜き取る場合、前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の接続ピンと対向する位置に位置付けた後、前記ロボットハンドを前記マトリックスボードに対して接近するようにZ軸方向に移動させて目標の接続ピンを把持部に把持させ、更に前記把持部が前記マトリックスボードに対して離反するように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させて前記接続ピンを途中まで引き抜いた後、前記接続ピンに対する前記把持部の把持を解除し、その後前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近するように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させて前記接続ピンを前記把持部で把持させることにより把持位置を変えてから、前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近するように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させて前記接続ピンを挿入孔から抜き取り、かつ接続ピンをマトリックスボードの挿入孔に挿入する場合は、前記把持部に接続ピンを把持させると共に前記ロボットハンドをX軸,Y軸方向に移動させて目標の挿入孔と対向する位置に位置付けた後、前記把持部が前記マトリックスボードに対して接近するように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させて目標の挿入孔に前記接続ピンを途中まで挿入し、その後前記接続ピンに対する前記把持部の把持を解除し、前記把持部が前記マトリックスボードに対して離反するように前記ロボットハンドをZ軸方向に移動させてから、前記把持部の先端で前記接続ピンの頭部を押圧して接続ピンを挿入孔に挿入するよう制御する制御手段を備えたことを特徴とする主配線盤用接続ピンの自動挿抜ロボット。
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