JP7090582B2 - コネクタ着脱装置 - Google Patents

Description

本発明は、締結用のナットを備え、ケーブルの先端に設けられて前記ナットで端子部に接続されるコネクタをロボットのようなハンドリング装置によって取り扱うために有用なコネクタ用アタッチメントと、このコネクタ用アタッチメントが装着されたコネクタを端子部に対して着脱するためのコネクタ着脱装置に関するものである。

下記特許文献１には、自動コネクタ着脱装置の発明が開示されている。この装置によれば、コネクタ１をチャック１０により保持し、トルクモータ３により回転駆動するローラ８をコネクタ１の締付ナット１Ｂに外接させて、ローラ８の正逆回転によるころがり接触でナット１Ｂに締付と緩めるための回転力を加え、またローラ８の正逆回転に合わせて該ローラに進退の移動力をシリンダ３により与えることにより、コネクタをコネクタ端子に対して着脱させることができる。この発明によれば、コネクタの着脱を短時間で確実に行うことができるものとされている。

特開平８－１３００８１号公報

前記特許文献１に開示された自動コネクタ着脱装置は、回転駆動するローラ８をコネクタ１の締付ナット１Ｂに外接させてローラ８のころがり接触でナット１Ｂに回転力を加える構造である。このため、同文献ではコネクタの締付ナットを回転させることができるとされているが、実際には同文献に図示されているように対象となる締付ナットは円筒形の部材であり、断面が六角形や楕円形のナットを回転させることはできない。また、ナット１Ｂに回転力を加える作用は、ローラ８のころがり接触に因っており、ローラの材質（一般的にはゴム等）の摩耗や経年変化によりナットとの摩擦係数が変わり、安定した締め付けトルクを得にくい場合があった。

さて、計測器の製造ラインにおける校正工程や検査工程では、当該測定器の複数の検査項目に対応して複数の測定器を使用する必要があるため、計測器に対してケーブルの繋ぎ替えを何度も行わなければならない。例えば、携帯電話の検査に使用される計測器は、携帯電話の製造ラインに設置されて基地局の代わりとして使用される装置であるが、この計測器の製造にあたっては、その機能が正常に働いているかを確認するために、種々の測定器が使用される。例えば、計測器からの信号の周波数分析を行うスペクトラムアナライザーや、計測器からの信号の強さを測定するパワーメータや、また基準信号を計測器に送信して受信機能を計測するシグナルジェネレータ等であり、これら測定器と計測器を接続するケーブルの繋ぎ替え作業は頻繁に行われる。

また、このような計測器の製造ラインにおける校正工程や検査工程では、計測器と測定器を接続するケーブルは高周波のケーブルである場合が多いが、高周波のケーブルではコネクタが精密であるため、機器に対する着脱作業は慎重に行わなければならない。すなわち、ケーブル側のオス側コネクタ（プラグ）を計測器のメス側コネクタ（ジャック）に挿入した後、オス側コネクタ（プラグ）に設けられたナットをメス側コネクタ（ジャック）のねじにねじ込んで固定する際の締付けは、規定のトルクの範囲内で正確に行わなければ、接続後の信号伝達でロスが発生するため校正や検査に支障が生じてしまう。

このような計測器の製造ラインにおける校正工程や検査工程において、前述した特許文献１の自動コネクタ着脱装置を使用しようとしても、ローラでコネクタを挟むため保持状態が安定性に欠け、またローラのころがり接触によりナットを回転させるため締め付けトルクが不充分又は不正確である場合があるため、満足な結果を得にくいという問題があった。また、その他の自動コネクタ着脱装置にも好適に使用できるものが見当たらなかったことから、計測器等の製造ラインにおける校正工程や検査工程では、機械ではなく、作業員が直接ケーブルの繋ぎ替えを行わざるを得ず、自動化が遅れている状況があった。

計測器の検査のために行う測定では、検査項目数の多さからコネクタの着脱の回数が多く、全体としては膨大な作業量となっている。そこで生産コスト削減のため、高周波ケーブルのコネクタ部を被検査装置に適切な状態で速やかに着脱できる装置を開発し、繋ぎ変え作業を自動化することが強く望まれている。

本発明は、以上説明した従来の技術の課題及び当業界の現状に鑑みてなされたものであり、取り付け用のナットを備えたコネクタと端子部の着脱に際して、ナットの形状によらず適正な状態でコネクタを端子部に着脱できるようにコネクタに取り付けられるコネクタ用アタッチメントと、このコネクタ用アタッチメントを装着したコネクタを端子部に着脱するためのコネクタ着脱装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載されたコネクタ着脱装置は、
回転自在のナット４を備えケーブル３の先端に設けられて前記ナット４で端子部２に接続されるコネクタ１の前記ナット４の外周に固定される筒部１２と、前記筒部１２の外周に設けられ、外部の歯車と噛み合うための歯部１３とを有するコネクタ用アタッチメント１１が取り付けられた前記コネクタ１を、前記端子部に対して着脱するためのコネクタ着脱装置であって、
前記歯部１３に噛み合って前記筒部１２を保持しながら回転させる複数の歯車４３，５４，５５，６５，６７と、
前記歯車４３，５４，５５，６５，６７の少なくとも一つを駆動する、駆動トルクを制御することができる駆駆動手段４６と、
前記歯車４３，５４，５５，６５，６７を移動させる移動手段２０と、
を有し、適切なトルクで前記コネクタを前記端子部にねじ込み、また前記端子部から取り外すことを特徴としている。

請求項２に記載されたコネクタ着脱装置は、請求項１記載のコネクタ着脱装置において、
前記移動手段２０に取り付けられて、前記コネクタ用アタッチメント１１を把持する複数の把持手段４８を有し、
前記各把持手段４８に前記歯車４３がそれぞれ取り付けられたことを特徴としている。

請求項３に記載されたコネクタ着脱装置は、請求項１記載のコネクタ着脱装置において、
前記移動手段２０に取り付けられたフレーム５１を有し、
前記歯車５４，５５が、
前記フレーム５１に取り付けられて前記歯部１３に所定位置で噛み合う複数個の固定歯車５４と、前記フレーム５１に取り付けられて前記所定位置で前記固定歯車５４に噛み合う前記歯部１３に対して噛合位置と離脱位置の間で移動自在とされた少なくとも１個の移動歯車５５を有することを特徴としている。

請求項４に記載されたコネクタ着脱装置は、請求項１記載のコネクタ着脱装置において、
前記移動手段２０に取り付けられた開閉自在の第１フレーム６１及び第２フレーム６２を有し、
前記歯車６５，６７が、
前記第１フレーム６１の先端に取り付けられて前記第１フレーム６１及び前記第２フレーム６２が閉止された際に前記筒部１２の前記歯部１３に噛み合う第１歯車６５と、前記第２フレーム６２の先端に取り付けられて前記第１フレーム６１及び前記第２フレーム６２が閉止された際に前記第１歯車６５と前記歯部１３の各中心を結ぶ線上であって前記歯部１３に関して前記第１歯車６５と反対側の位置において前記歯部１３に噛み合う第２歯車６７を有し、
前記第１歯車６５と前記第２歯車６７が前記駆動手段４６によって同一方向に回動されることを特徴としている。
また、請求項５に記載されたコネクタ着脱装置は、
回転自在のナット４を備えケーブル３の先端に設けられて前記ナット４で端子部２に接続されるコネクタ１の前記ナット４が空洞部１４に挿入されて前記ナット４の外周に固定される筒部１２と、前記筒部１２の外周に設けられ、外部の歯車と噛み合うための歯部１３とを有するコネクタ用アタッチメント１１が取り付けられた前記コネクタ１を、前記端子部２に対して着脱するためのコネクタ着脱装置であって、
前記コネクタ用アタッチメント１１は、前記筒部１２の外形及び外径が一定であり、かつ前記空洞部１４の形状が前記ナット４の種類に合わせて用意された複数種類のコネクタ用アタッチメント１１の中から、取り扱う前記ナット４の外形に対応して選択されており、
前記歯部１３に噛み合って前記筒部１２を保持しながら回転させる複数の歯車４３，５４，５５，６５，６７と、
前記歯車４３，５４，５５，６５，６７の少なくとも一つを駆動する駆動手段４６と、
前記歯車４３，５４，５５，６５，６７を移動させる移動手段２０と、
を有することを特徴としている。

請求項１に記載されたコネクタ着脱装置におけるコネクタ用アタッチメントが対象とするコネクタは、ナットを端子部にねじ込んで接続する構造であるが、このようなコネクタのナットには種々の形状のものが存在し、ナットの外形は一様ではない。しかし、ナットに取り付けられるコネクタ用アタッチメントの筒部の外径と、この筒部の外周に設けられる歯部の規格を統一しておけば、どのようなコネクタであっても当該コネクタ用アタッチメントを取り付けさえすれば、本発明に係るコネクタ着脱装置を用いてコネクタを端子部に接続し、また端子部に接続したコネクタを取り外すことができる。すなわち、請求項１に記載されたコネクタ着脱装置によれば、コネクタ用アタッチメントをコネクタのナットの外周に取り付ければ、コネクタ着脱装置の複数の歯車を筒部の歯部に噛合させることによってコネクタを保持することができ、コネクタを保持した歯車を移動手段で移動させてコネクタを端子部に差し込むことができ、さらに駆動手段で前記歯車を駆動すればコネクタのナットを回転させてコネクタを端子部に接続することができる。逆の操作を行えば、端子部に接続されたコネクタを外して任意の位置に移動させることができる。さらに、駆動トルクを任意に制御することにより、ナットのねじ込みが適切なトルクで行われるため、コネクタの接続状態は最良の状態となる。また、接続の操作と逆の操作を行えば、コネクタを取り外すことができる。

請求項２に記載されたコネクタ着脱装置によれば、コネクタ用アタッチメントを取り付けられて所定位置に配置されたコネクタの位置まで、移動手段で把持手段を移動させ、コネクタ用アタッチメントを複数の把持手段の各々に取り付けられた歯車で把持することができ、把持手段を移動手段で移動させてコネクタを端子部に差し込むことができ、さらに駆動手段で前記歯車を駆動すればコネクタのナットを回転させてコネクタを端子部に接続することができる。逆の操作を行えば、端子部に接続されたコネクタを外して任意の位置に移動させることができる。

請求項３に記載されたコネクタ着脱装置によれば、コネクタ用アタッチメントを取り付けられて所定位置に配置されたコネクタの位置まで、移動手段でフレームを移動させ、固定歯車と、離脱位置にある移動歯車の間にコネクタ用アタッチメントを配置した後、移動歯車を噛合位置に設定すれば、固定歯車と移動歯車でコネクタ用アタッチメントを把持することができる。そして、移動手段でフレームを移動させれば、コネクタを端子部に差し込むことができ、さらに固定歯車と移動歯車の少なくとも一つを駆動手段で駆動すればコネクタのナットを回転させてコネクタを端子部に接続することができる。逆の操作を行えば、端子部に接続されたコネクタを外して任意の位置に移動させることができる。

請求項４に記載されたコネクタ着脱装置によれば、コネクタ用アタッチメントを取り付けられて所定位置に配置されたコネクタの位置まで、移動手段で第１フレーム及び第２フレームを移動させ、第１フレームと第２フレームを開いた状態で第１歯車と第２歯車の間にコネクタ用アタッチメントを配置して第１フレームと第２フレームを閉止すれば、第１歯車と第２歯車でコネクタ用アタッチメントを把持することができる。そして、移動手段で第１フレーム及び第２フレームを移動させれば、コネクタを端子部に差し込むことができ、さらに第１歯車と第２歯車を駆動手段で同一方向に駆動すればコネクタのナットを回転させてコネクタを端子部に接続することができる。逆の操作を行えば、端子部に接続されたコネクタを外して任意の位置に移動させることができる。
また、ナットを端子部にねじ込んで接続する構造のコネクタのナットには種々の形状のものが存在し、ナットの外形は一様ではないが、請求項５に記載されたコネクタ着脱装置によれば、コネクタのナットの形状によらず、コネクタを適正にハンドリングしてメス側端子部に確実に差し込むことができ、かつナットを必要十分なトルクで回動させて適正な状態で接続することができる。

分図（ａ）はナット固定式のコネクタのオス側コネクタ（プラグ）の正面図であり、分図（ｂ）は同コネクタの右側面図であり、分図（ｃ）は同コネクタのナットの外形を模式的に示す図である。 分図（ａ）はナット固定式のコネクタのメス側コネクタ（ジャック）の左側面図であり、分図（ｂ）は同コネクタの正面図である。 分図（ａ）はナット固定式のコネクタの結合前の状態を示す正面図であり、分図（ｂ）は同コネクタの結合後の状態を示す正面図である。 第１実施形態のコネクタ用アタッチメントをナット固定式のコネクタに取り付けた状態を模式的に示す図である。 第１実施形態のコネクタ着脱装置の移動手段であるマニピュレータの一例を示す図である。 第１実施形態のコネクタ着脱装置において、マニピュレータのハンド取り付け部に取り付けられる着脱操作部と、当該着脱操作部によって保持されるアタッチメント付きのコネクタの斜視図である。 第１実施形態のコネクタ着脱装置において、アタッチメント付きのコネクタと、これを保持している着脱操作部の歯車を、歯車の軸と平行な視線で見た図である。 第１実施形態のコネクタ着脱装置の動作を歯車の軸と平行な視線で示す図であって、分図（ａ）は着脱操作部がアタッチメント付きのコネクタを離した状態を示す図であり、分図（ｂ）は着脱操作部がアタッチメント付きのコネクタを把持して回転させる状態を示す図である。 第２実施形態のコネクタ着脱装置において、マニピュレータのハンド取り付け部に取り付けられる着脱操作部と、当該着脱操作部によって保持されたアタッチメント付きのコネクタを、歯車の軸と平行な視線で見た図である。 第２実施形態のコネクタ着脱装置の動作を歯車の軸と平行な視線で示す図であって、分図（ａ）は着脱操作部がアタッチメント付きのコネクタを離した状態を示す図であり、分図（ｂ）は着脱操作部がアタッチメント付きのコネクタを把持して回転させる状態を示す図である。 第３実施形態のコネクタ着脱装置において、マニピュレータのハンド取り付け部に取り付けられる着脱操作部と、当該着脱操作部によって保持されたアタッチメント付きのコネクタを、歯車の軸と平行な視線で見た図である。 第３実施形態のコネクタ着脱装置において、マニピュレータのハンド取り付け部に取り付けられる着脱操作部と、当該着脱操作部によって保持されたアタッチメント付きのコネクタを、歯車の軸と垂直な視線で見た図である。 第３実施形態のコネクタ着脱装置の動作を歯車の軸と平行な視線で示す図であって、分図（ａ）は着脱操作部がアタッチメント付きのコネクタを離した状態を示す図であり、分図（ｂ）は着脱操作部がアタッチメント付きのコネクタを把持して回転させる状態を示す図である。

《第１実施形態》
第１実施形態のコネクタ用アタッチメントと、コネクタ着脱装置について、図１～図８を参照して説明する。コネクタ着脱装置は、ケーブルの先端に取り付けられたナット固定式のオス側コネクタを、ケーブルを接続しようとする機器に設けられたメス側コネクタに着脱するための装置である。また、コネクタ用アタッチメントは、コネクタ着脱装置でコネクタを取り扱うために、オス側コネクタのナットに外挿して設けられる付属器具である。

１．対象となるナット固定式のコネクタについて（図１～図３）
本実施形態が対象とするコネクタは、図１に示すオス側コネクタ１と、図２に示すメス側コネクタ２からなる。
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、オス側コネクタ１は、ケーブル３の先端に設けられるプラグであって、その内周面にめねじが設けられた回転自在のナット４を備え、その中心には絶縁層５に覆われて先端が露出した中心ピン６が設けられている。ナット４は６角形であるが、図１（ｃ）に示すように６角形のナット４の他、円形のナット４ａ、又は円形の一部を平行な２面でカットした形状のナット４ｂも本実施形態の対象となり、適用可能なナットの外形には特に制限がない。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、メス側コネクタ２は、ケーブル３を接続しようとする装置７（図中では模式的に矩形で示す。）に設けられた円筒形のジャックであって、その外周面には前記ナット４と噛合するおねじ部８が設けられ、その中心には絶縁層９に覆われて先端が開口した嵌合孔１０が設けられている。

図３は、ナット固定式のコネクタの着脱を示す作用図である。図３（ａ）に示すように、中心ピン６と嵌合孔１０が同軸線上で一致するように、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２に近接させる。図３（ｂ）に示すように、中心ピン６を嵌合孔１０に挿入し、ナット４でめす側コネクタを外挿する。そして、ナット４をねじ込み方向に回し、適正な締め付けトルクを加え、ナット４をメス側コネクタ２のおねじ部８と螺合させる。これで、中心ピン６と嵌合孔１０は適正な状態で接続される。

逆に、図３（ｂ）に示す接続状態にあるコネクタを外す場合には、ナット４を弛み方向に回してから、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２から離れる方向に引き抜き、図３（ａ）に示す状態にすればよい。

以上説明したナット４で結合するタイプのコネクタとしては、装置に同軸ケーブルを接続するためのコネクタであるＳＭＡコネクタ又はＫ個コネクタと呼ばれる同軸コネクタを例示することができる。

２．コネクタ用アタッチメントについて（図４）
図３を参照して説明したように、コネクタの着脱には、第１に、少なくともオス側コネクタ１をメス側コネクタ２に差し込む動作と、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２から引き抜く動作が必要である。また第２に、メス側コネクタ２に着装された状態にあるオス側コネクタ１のナット４を回動して締める動作と、緩める動作が必要になる。前述したように、ナット固定式のコネクタのナット４は６角形とは限らず、例え６角形でも大きさが異なる場合もあるため、ロボットハンドで前述したような動作を実行しようとすると、ナット４の大きさや外形に合わせて形状の異なるハンドを複数用意するか、又はハンドの種類が一つであればハンドによる把持状態を精妙に調整する等の制御上の対応が必要になる。そこで、本実施形態では、単一種類のハンドを用いても把持状態が常に一定となるように、図４に示すように外形、外径が一定で外周面に所定の規格（ねじの呼び等）の歯部１３が形成された筒部を本体とするアタッチメントを提案した。

図４に示すように、このコネクタ用アタッチメント１１は、オス側コネクタ１のナット４の外周に固定される筒部１２と、筒部１２の外周に全周にわたって設けられた歯部１３とを有している（図では歯の表示は一部省略している。）。筒部１２はナット４の外形に対応した空洞部１４を有しており、この例の空洞部１４は６角柱状である。筒部１２の外形及び外径は一定であるが、複数種類のオス側コネクタ１を取り扱うためには、取り扱おうとするオス側コネクタ１のナット４の種類に合わせて、空洞部１４の形状を各ナット４に合わせた複数種類のコネクタ用アタッチメント１１を用意しておく必要がある。筒部１２の外周面には、空洞部１４に貫通した固定孔１５が設けられている。使用時には、オス側コネクタ１のナット４を筒部１２の空洞部１４に挿入し、固定孔１５に固定ねじをねじ込んでナット４と筒部１２を固定する。これによって、コネクタ用アタッチメント１１を回転させてもナット４だけが回転し、中心ピン６に接続されたケーブル３が捩じれることはない。

３．コネクタ着脱装置のマニピュレータについて（図５）
第１実施形態のコネクタ着脱装置は、コネクタ用アタッチメント１１を取り付けたオス側コネクタ１を任意に移動させてメス側コネクタ２に挿入又は抜去する移動手段と、またコネクタ用アタッチメント１１の筒部１２を介してナット４を回動させることでナット４をメス側コネクタ２の歯部１３に固定し、又はナット４を緩める動作を行う駆動手段を備えている。

図５は、コネクタ着脱装置の移動手段であるマニピュレータ２０の一例を示す図である。マニピュレータ２０とは、回転軸や直動軸など複数の軸（関節に相当）とリンク（骨に相当）で構成された機械式の腕であり、構造や自由度の違いからいろいろなタイプがあるが、一般的に使用されているものとしては、水平多関節ロボット（スカラーロボット）、パラレルリンクロボット、垂直多関節ロボット等が知られている。

図５に示したマニピュレータ２０は、６軸垂直多関節ロボットのマニピュレータ部分である。設置面Ｇに据え付けられた架台１９の上には第１軸の水平旋回部２１があり、その上に第２軸２２、第３軸２３、第４軸２４及び第５軸２５の各関節で順次接続された第１リンク３１、第２リンク３２、第３リンク３３及び第４リンク３４の各リンクが設けられている。第４リンク３４には第６軸のハンド回転部２６があり、このハンド回転部２６に、ハンドと称するアタッチメントの取り扱い装置（又は着脱操作装置）が設けられる。ハンドは、前述したオス側コネクタ１を取り付けたコネクタ用アタッチメント１１を把持し、回動させる装置である。なお、マニピュレータによっては回転軸が先端になく、例えば第４軸２４と第５軸２５との間に回転軸があるものもある。その場合でもハンドはマニピュレータの先端に設けてよい。このマニピュレータ２０は、コネクタ着脱装置の制御部によって制御される。この制御部は、マニピュレータ２０を制御するだけではなく、図６を参照して制御部４７として後に説明するが、ハンドがコネクタを把持する動作を制御するとともに、ハンドに設けられた歯車４３を駆動する駆動手段４６を制御する機能も有する。

４．マニピュレータ２０に取り付けるハンドについて（図６～図８）
図６に示す第１実施形態のハンド４０は、図５に示したマニピュレータ２０のハンド回転部２６に取り付けられて回動できるようになっている。ハンド４０は、ハンド回転部２６によって回転する円板型の基部４１と、基部４１の表面に中心角度で１２０°の間隔で設けられた３本の放射状の溝４２と、各溝４２に設けられた把持手段である３本の爪４８を有している。３本の爪４８が中心角度で１２０°の間隔で配置されているのは、各爪４８が互いに同じ力でコネクタ用アタッチメント１１を挟み込むことができるようにするためである。爪４８は、円板状である基部４１の中心軸線と平行な棒状であり、その先端は内側に曲がっている。これら３本の爪４８は、図示しない駆動機構によって各溝４２に沿って同期して移動することができる。

図６に示すように、各爪４８の先端には、基部４１の中心軸線と平行な回転軸を有する歯車４３がそれぞれ設けられている。これら３つの歯車４３は、コネクタ用アタッチメント１１の歯部１３と規格が同じで正規に噛み合うことができる。３つの歯車４３の一つには、駆動用歯車４４が噛合しており、他の２つの歯車４３は自由に従動回転する。駆動用歯車４４はフレキシブルシャフト４５を介してモータ又は電動ドライバ等の駆動手段４６に接続されている。

駆動手段４６は、図６に示すコネクタ着脱装置の制御部４７によって駆動トルク及び回転方向を任意に制御することができ、アタッチメント１１を回転させてコネクタ１，２の着脱操作を実行させる。駆動手段４６としては、例えばトルク制御モータが利用できる。また、コネクタ着脱装置の制御部４７は、前記マニピュレータ２０とともに爪４８を移動させる駆動機構を制御し、コネクタ１に取りつけられたコネクタ用アタッチメント１１を掴んで任意の位置に移動させることができる。なお、実際の制御部４７の構成としては、マニピュレータ２０及び爪４８を駆動するための第１下位制御部と、駆動手段４６を駆動するための第２下位制御部とを設け、第１下位制御部と第２下位制御部を統括的に制御する全体制御部を設けることとしてもよい。

図６に示すように、３本の爪４８の間でケーブル３を引き回して基部４１の中心線上にコネクタ用アタッチメント１１の筒部１２を配置し、図７に示すように３つの爪４８の先端に設けた歯車４３を矢印の方向に同期して移動させることでコネクタ用アタッチメント１１を歯車４３で把持し、又は把持した後にこれを離すことができる。

図６に示すように、このハンド４０は、３つの爪４８の先端に設けた歯車４３でコネクタ用アタッチメント１１を把持する構造であるため、棒状の爪４８の周囲には格別の構造物がなく爪４８の根元側（基部４１側）には空間が十分に確保されている。このため、歯車４３でコネクタ用アタッチメント１１を把持した状態では、ケーブル３は爪４８の長手方向に沿って爪４８と爪４８の隙間内に配設され、爪４８と干渉することなく基部４１から外方へと導出される。ケーブル３は曲げられてはいるが、その曲率は緩やかであり、許容範囲を越える状態で曲げられる恐れはない。

５．コネクタ着脱装置によるコネクタの着脱について（図３、図５、図６及び図８）
計測器の製造ラインの検査工程において、測定器に繋がれたケーブルの先端にあるオス型コネクタを、被検査対象である計測器のメス型コネクタに着脱する作業について説明する。

複数種類のオス側コネクタ１を取り扱うため、取り扱うオス側コネクタ１のナット４の種類に合わせて、必要な種類のコネクタ用アタッチメント１１を用意しておく。適合するコネクタ用アタッチメント１１を取り付けた複数種類のオス側コネクタ１は、図示しないコネクタ配置部の所定の位置に、所定の姿勢で配置しておく。本実施形態では、３本の爪４８でコネクタ用アタッチメント１１を掴むため、最も通常の配置として、コネクタ用アタッチメント１１を取り付けたオス側コネクタ１を、ケーブル３が下方に垂下するように軸を鉛直とした姿勢で配置し、ケーブル３を避けつつ、下方からハンド４０を上昇させてコネクタ用アタッチメント１１を掴むものとする。

図５に示すマニピュレータ２０のハンド回転部２６に、前述したハンド４０を取り付けておく。コネクタ用アタッチメント１１が取りつけられたオス側コネクタ１のうち、計測器に接続することを指定されたコネクタが配置されている所定位置に、マニピュレータ２０がハンド４０を移動させる。このハンド４０を移動させる制御においては、ハンド４０が前記所定位置に正確に移動できるように、対象物を認識するカメラや位置のずれを検出する各種センサ等を用いることにより、コネクタ用アタッチメント１１が設けられたオス側コネクタ１の位置や、接続対象となるメス側コネクタ２の位置を制御部４７が認識し、制御部４７によりマニピュレータを動作させる。

図８（ａ）に示すように、３本の爪４８を外側の位置に移動させておき、指定されたコネクタ用アタッチメント１１が設けられたオス側コネクタ１に対し、ハンド４０を位置決めする。これにより、コネクタ用アタッチメント１１が設けられたオス側コネクタ１は、３本の爪４８の中心に配置され、かつ３つの歯車４３とアタッチメントの歯部１３の回動中心（中心ピン６に一致する）は互いに平行となる。

図８（ｂ）に示すように、３本の爪４８を内側の位置に移動させてコネクタ用アタッチメント１１を３つの歯車４３で挟持する。３つの歯車４３は、コネクタ用アタッチメント１１の歯部１３に１２０°間隔の配置で均等に押さえられるため保持状態は安定している。

図８（ｂ）に示すように、３つの歯車４３でコネクタ用アタッチメント１１を把持し、かつ駆動用歯車４４を駆動していない状態（図中示している矢印の方向に回転していない状態）において、コネクタ用アタッチメント１１及びオス側コネクタ１をマニピュレータ２０によって接続先のメス側コネクタ２まで移動し、所定の姿勢に設定する。先に説明した図３にはコネクタ用アタッチメント１１は表示していないが、マニピュレータ２０の制御により、オス側コネクタ１を図３（ａ）に示す状態に設定し、次に図３（ｂ）に示すようにハンド４０を中心ピン６に平行な方向に所定距離移動させ、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２に挿入する。

なお、以上のマニピュレータ２０によるコネクタ用アタッチメント１１の移動では、オス側コネクタ１に接続されているケーブル３は、ハンド４０の余裕ある機構配置の空間中を引き回されているため、マニピュレータ２０の多関節の動きにも十分追従することができ、限度を越えた曲率の曲折を強いられることはない。

図８（ｂ）に示すように、駆動手段４６（図６参照）により駆動用歯車４４を駆動して一つの歯車４３を回転させる。一体となっているコネクタ用アタッチメント１１及びナット４は、従動する他の２個の歯車４３に案内されつつ回動する。このとき、駆動手段５７の回転数に合わせて、マニピュレータ２０の制御部４７がハンド４０を前進させる。また、別の方法として、コネクタ用アタッチメント１１と噛み合う歯車４３の軸方向の長さを、コネクタ用アタッチメント１１が軸方向に移動しても十分に噛み合える程度の長さにしておけば、コネクタ用アタッチメント１１と歯車４３が歯筋方向にスライドするだけになり、ハンド４０を前進させる等の特別な機構又は制御は不要となる。また、このとき、回転するのはコネクタ用アタッチメント１１及びナット４だけなので、ケーブル３が捩れることはない。これにより、図３（ｂ）に示すように、ナット４がメス側コネクタ２のおねじ部８にねじ込まれて固定され、オス側コネクタ１の中心ピン６がメス側コネクタ２の嵌合孔１０に確実に接続された状態となる。なお、制御部４７による駆動手段４６の適切な制御により、ナット４のおねじ部８に対するねじ込みは適切なトルクで行われるため、オス側コネクタ１とメス側コネクタ２の接続状態は最良の状態となる。以上説明した操作と逆の操作を行えば、メス側コネクタ２に接続されたオス側コネクタ１を取り外して元の位置に移動させることができる。

以上説明したように、第１実施形態のコネクタ着脱装置によれば、オス側コネクタ１のナット４の形状によらず、かつケーブル３の引き回しに煩わされることなく、オス側コネクタ１を適正にハンドリングしてメス側コネクタ２に確実に差し込むことができ、かつナット４を必要十分なトルクで回動させて適正な状態でオス側コネクタ１の中心ピン６をメス側コネクタ２の嵌合孔１０に接続することができる。コネクタの取り外しもこれと逆の動作で的確に行うことができる。

《第２実施形態》
第２実施形態のコネクタ着脱装置を、図９及び図１０を参照して説明する。
第２実施形態のコネクタ着脱装置は、ハンド５０の構造が第１実施形態と異なり、マニピュレータ２０の構造や作用は第１実施形態と同一であるため、同一の部分については第１実施形態に関する明細書及び図面の記載を援用して説明を省略する。

図９に示すように、マニピュレータ２０のハンド回転部２６（第６軸）には、第６軸の回転軸に直交するように、フレーム５１が取り付けられている。フレーム５１は、細長い板状の基体５２と、基体５２の先端に連続する略Ｃ字状の湾曲体５３を有している。湾曲体５３の先端側には、移動しない２個の固定歯車５４が従動歯車として設けられている。２個の固定歯車５４は、基体５２の長手方向と直交する方向に沿って所定間隔をおいて設けられている。２個の固定歯車５４の軸部の間隔は、コネクタ用アタッチメント１１の筒部１２の直径と同程度である。

図９に示すように、湾曲体５３の基端又は基体５２の先端には、移動自在である１個の移動歯車５５が駆動歯車として設けられている。移動歯車５５は、２個の固定歯車５４の軸部を結ぶ線の垂直２等分線上にある。移動歯車５５は、基体５２の長手方向に沿って表面に形成された案内溝５６に軸部を係合させており、制御部４７（図６参照）が制御するシリンダ又はリニアアクチュエータのような駆動手段５７により、案内溝５６に沿って矢印Ｓで示すストロークで自在に往復移動できるように構成されている。移動歯車５５が、固定歯車５４に最も近接した位置を、コネクタ用アタッチメント１１の歯部１３に対する噛合位置と称し、固定歯車５４から最も離れた位置を、コネクタ用アタッチメント１１の歯部１３に対する離脱位置と称する。

図９中に模式的に示すように、移動歯車５５には駆動用歯車４４が噛合しており、駆動用歯車４４はフレキシブルシャフト４５を介してモータ又は電動ドライバ等の駆動手段４６（図６参照）に接続されている。駆動手段４６は制御部４７（図６参照）によって制御される。他の２つの固定歯車５４は、移動歯車５５との間にコネクタ用アタッチメント１１を挟んだ状態で移動歯車５５の駆動により従動回転する。

第２実施形態のハンド５０によれば、図９に示すように、コネクタ用アタッチメント１１を把持する３つの歯車５４，５４，５５を搭載したフレーム５１が、マニピュレータ２０のハンド回転部２６の回転軸に直交するように取り付けられ、３つの歯車５４，５４，５５の軸とハンド回転部２６の回転軸が平行になっている。このため、図示しないコネクタ配置部におけるオス側コネクタ１の配置姿勢としては、第１実施形態のコネクタ配置部における縦型の配置とは異なる横置きの姿勢に対応しやすい。すなわち、ケーブル３を側方に導出するように中心ピン６を水平とした姿勢でオス側コネクタ１を配置し、ハンド５０をハンド回転部２６で回転させてコネクタ用アタッチメント１１を掴むのに適している。

図１０（ａ）に示すように、移動歯車５５を固定歯車５４から離れた離脱位置に設定し、コネクタ用アタッチメント１１が取りつけられた指定のオス側コネクタ１に対し、ハンド５０を位置決めする。これにより、コネクタ用アタッチメント１１が設けられたオス側コネクタ１は、３個の歯車５４，５４，５５の中間の位置に配置され、かつ３個の歯車５４，５４，５５とアタッチメントの歯部１３の回動中心（中心ピン６に一致する）は互いに平行となる。

図１０（ｂ）に示すように、駆動手段５７（図９参照）を作動させて移動歯車５５を噛合位置に設定する。コネクタ用アタッチメント１１は２つの固定歯車５４，５４と１個の移動歯車５５で挟持される。３つの歯車５４，５４，５５によるコネクタ用アタッチメント１１の保持状態は安定している。

第１実施形態と同様にコネクタ用アタッチメント１１及びオス側コネクタ１をマニピュレータ２０によって接続先のメス側コネクタ２まで移動し、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２に挿入する。

図１０（ｂ）に示すように、駆動手段５７（図９参照）により駆動用歯車４４（図９参照）を駆動して移動歯車５５を回転させる。一体となっているコネクタ用アタッチメント１１及びナット４は、従動する他の２個の固定歯車５４，５４に案内されつつ回動する。このとき、駆動手段５７の回転数に合わせて、マニピュレータ２０の制御部４７がハンド５０を前進させる。また、別の方法として、コネクタ用アタッチメント１１と噛み合う固定歯車５４、移動歯車５５の軸方向の長さを、コネクタ用アタッチメント１１が軸方向に移動しても十分に噛み合える程度の長さにしておけば、コネクタ用アタッチメント１１と固定歯車５４、移動歯車５５が歯筋方向にスライドするだけになり、ハンド５０を前進させる等の特別な機構又は制御は不要となる。また、このとき、回転するのはコネクタ用アタッチメント１１及びナット４だけなので、ケーブル３が捩れることはない。これにより、第１実施形態と同様、図３（ｂ）に示すように、オス側コネクタ１とメス側コネクタ２は確実に接続される。逆の操作を行えば、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２から取り外すこともできる。

本実施形態のコネクタ着脱装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。まず、コネクタ用アタッチメント１１を把持するために移動するのが１個の移動歯車５５だけなので、第１実施形態よりも構成が簡単であるという効果がある。また、板状のフレーム５１に３つの歯車５４，５４，５５を搭載した薄型のハンド５０でコネクタ用アタッチメント１１を把持する構造であるため、コネクタから導出されるケーブル３に緩衝する構造、部材が少なく、第１実施形態よりも取り回しが容易である。

《第３実施形態》
第３実施形態のコネクタ着脱装置を、図１１～図１３を参照して説明する。
第２実施形態のコネクタ着脱装置は、ハンド５０の構造が第１実施形態及び第２実施形態と異なり、マニピュレータ２０の構造や作用は第１実施形態と同一であるため、同一の部分については第１実施形態に関する明細書及び図面の記載を援用して説明を省略する。

図１１及び図１２に示すように、第１フレーム６１及び第２フレーム６２は、鈍角で屈曲した２本の板状の部材であり、その各中央部分で支軸６３によって開閉自在に連結されている。マニピュレータ２０の先端２６（第６軸）には、第１フレームまたは第２フレームの何れか一方が固定されており、支軸６３がハンド回転部２６の軸と平行となっている。第１フレーム６１の第１基端部６１ａ１にはシリンダ又はリニアアクチュエータのような開閉手段６４の本体が固定されており、開閉手段６４の作動端は第２フレーム６２の基端部６２ａに連結されている。

図１１及び図１２に示すように、第１フレーム６１の先端部６１ｂには、第１フレーム６１及び第２フレーム６２が閉止された際にコネクタ用アタッチメント１１の歯部１３に噛み合う第１歯車６５と、第１歯車６５と同軸に設けられたより大径の第１小従動歯車６６が回動自在に設けられている。

図１１及び図１２に示すように、第２フレーム６２の先端部６２ｂには、第１フレーム６１及び第２フレーム６２が閉止された際にコネクタ用アタッチメント１１の歯部１３に噛み合う第２歯車６７と、第２歯車６７と同軸に設けられたより大径の第２小従動歯車６８が回動自在に設けられている。

図１１に示すように、第１フレーム６１及び第２フレーム６２が閉止された状態では、第１歯車６５の中心軸と、コネクタ用アタッチメント１１のナットの中心と、第２歯車６７の中心軸は、同一直線上に配置される。

図１１及び図１２に示すように、第１フレーム６１と第２フレーム６２の支軸６３には、大径の中間歯車６９が回動自在に設けられている。中間歯車６９は、第１フレーム６１及び第２フレーム６２の開閉状態に係わらず、第１小従動歯車６６及び第２小従動歯車６８に噛合している。

図１１及び図１２に示すように、第１フレーム６１の第２基端部６１ａ２には、駆動用歯車４４が回動自在に取り付けられており、中間歯車６９と噛み合っている。駆動用歯車４４は、第１及び第２実施形態と同様、フレキシブルシャフト４５を介してモータ又は電動ドライバ等の駆動手段４６（図６参照）に接続されており、駆動手段４６は制御部４７（図６参照）によって制御される。

図１１及び図１２に示す第３実施形態のハンド６０によれば、コネクタ用アタッチメント１１を把持する２つの歯車６５，６７を搭載した第１及び第２フレーム６１，６２が、マニピュレータ２０のハンド回転部２６の回転軸に直交するように取り付けられている。このため、第２実施形態と同様、ケーブル３を側方に導出するように軸を水平とした姿勢でオス側コネクタ１を配置し、ハンド６０をハンド回転部２６で回転させてコネクタ用アタッチメント１１を掴むのに適している。

図１３（ａ）に示すように、開閉手段６４を作動させて第１フレーム６１及び第２フレーム６２を開き、第１歯車６５と第２歯車６７を離れた位置に設定する。この状態でハンド５０を移動して第１歯車６５と第２歯車６７の間にオス側コネクタ１に取り付けたコネクタ用アタッチメント１１を導入する。

図１３（ｂ）に示すように、開閉手段６４を作動させて第１歯車６５と第２歯車６７でコネクタ用アタッチメント１１を挟持する。このとき、第１歯車６５の中心軸と、コネクタ用アタッチメント１１のナット４の中心（歯部１３が回転する際の中心）と、第２歯車６７の中心軸は、同一直線上に配置される。

第１実施形態及び第２実施形態と同様にコネクタ用アタッチメント１１及びオス側コネクタ１をマニピュレータ２０によって接続先のメス側コネクタ２まで移動し、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２に挿入する。

図１３（ｂ）に示すように、駆動手段４６（図６参照）により駆動用歯車４４を駆動して中間歯車６９を回転させる。中間歯車６９は、第１小従動歯車６６と第２小従動歯車６８を同方向に回転させ、第１歯車６５と第２歯車６７は、オス側コネクタ１のナット４に固定したコネクタ用アタッチメント１１を同方向に回動させる。コネクタ用アタッチメント１１は、第１歯車６５と第２歯車６７によって両側から一直線上の配置で挟まれて同方向に駆動されるため、安定的に保持されながら回転することができる。このとき、駆動手段５７の回転数に合わせて、マニピュレータ２０の制御部４７がハンド６０を前進させる。また、別の方法として、コネクタ用アタッチメント１１と噛み合う第１歯車６５及び第２歯車６７の軸方向の長さを、コネクタ用アタッチメント１１が軸方向に移動しても十分に噛み合える程度の長さにしておけば、コネクタ用アタッチメント１１と第１歯車６５及び第２歯車６７が歯筋方向にスライドするだけになり、ハンド６０を前進させる等の特別な機構又は制御は不要となる。また、このとき、回転するのはコネクタ用アタッチメント１１及びナット４だけなので、ケーブル３が捩れることはない。これにより、前記各実施形態と同様、図３（ｂ）に示すように、オス側コネクタ１とメス側コネクタ２は確実に接続される。逆の操作を行えば、オス側コネクタ１をメス側コネクタ２から取り外すこともできる。

本実施形態のコネクタ着脱装置によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。まず、はさみのように開閉可能なフレーム６１，６２の先端に２個の歯車６５，６７を設け、このフレーム６１，６２を広げることで２個の歯車６５，６７の間隔を広げ、その間にコネクタ用アタッチメント１１を配置してフレーム６１，６２を閉めることでコネクタ用アタッチメント１１を保持することができる。このため、コネクタ用アタッチメント１１に対するハンド６０の位置決めに多少の誤差があったとしても、コネクタ用アタッチメント１１を確実に保持できる効果がある。また、第２実施形態と異なり、コネクタ用アタッチメント１１を保持する歯車６５，６７は２個であるが、これら２個の歯車６５，６７はコネクタ用アタッチメント１１に対して一直線上の配置で同方向に回転するため、保持が不安定になることはない。さらにまた、第２実施形態と同様、板状のフレーム６１，６２の先端にコネクタ用アタッチメント１１を挟み込む歯車６５，６７を搭載した薄型のハンド６０であるため、コネクタから導出されるケーブル３に緩衝する構造、部材が少なく、第１実施形態よりも取り回しが容易である。

なお、以上説明した実施形態と同様、本願の請求項２～５に係る発明は、その名称をコネクタ着脱装置とした。しかしながら、この発明は、コネクタの着脱ができることはもちろん、コネクタの接続だけに使用する接続装置ともなりうるし、接続されたコネクタを離脱する操作だけに使用される離脱装置ともなりうる。従って、名称や使用方法の如何に係わらず、本願の特許請求の範囲の請求項に記載された構成を実質的に備える装置は、すべて本発明の技術的範囲に入ることは言うまでもない。

１…オス側コネクタ
２…オス側コネクタが差し込まれる端子部であるメス側コネクタ
３…ケーブル
４…ナット
８…ナットと螺合するメス側コネクタのおねじ部
１１…コネクタ用アタッチメント
１２…筒部
１３…歯部
２０…コネクタ装着装置の移動手段であるマニピュレータ
４０…コネクタ装着装置の要部であるハンド（第１実施形態）
４３…歯車
４６…歯車の駆動手段
４８…把持手段としての爪
５０…コネクタ装着装置の要部であるハンド（第２実施形態）
５１…フレーム
５４…固定歯車
５５…移動歯車
６０…コネクタ装着装置の要部であるハンド（第３実施形態）
６１…第１フレーム
６２…第２フレーム
６５…第１歯車
６７…第２歯車
６９…第１歯車と第２歯車を駆動手段によって同一方向に回動させる中間歯車

Claims (5)

1. 回転自在のナット（４）を備えケーブル（３）の先端に設けられて前記ナットで端子部（２）に接続されるコネクタ（１）の前記ナットの外周に固定される筒部（１２）と、前記筒部の外周に設けられ、外部の歯車と噛み合うための歯部（１３）とを有するコネクタ用アタッチメント（１１）が取り付けられた前記コネクタ（１）を、前記端子部に対して着脱するためのコネクタ着脱装置であって、
   前記歯部（１３）に噛み合って前記筒部（１２）を保持しながら回転させる複数の歯車（４３，５４，５５，６５，６７）と、
   前記歯車の少なくとも一つを駆動する、駆動トルクを制御することができる駆動手段（４６）と、
   前記歯車を移動させる移動手段（２０）と、
   を有し、適切なトルクで前記コネクタを前記端子部にねじ込み、また前記端子部から取り外すことを特徴とするコネクタ着脱装置。
2. 前記移動手段（２０）に取り付けられて、前記コネクタ用アタッチメント（１１）を把持する複数の把持手段（４８）を有し、
   前記各把持手段に前記歯車（４３）がそれぞれ取り付けられたことを特徴とする請求項１記載のコネクタ着脱装置。
3. 前記移動手段（２０）に取り付けられたフレーム（５１）を有し、
   前記歯車が、
   前記フレームに取り付けられて前記歯部（１３）に所定位置で噛み合う複数個の固定歯車（５４）と、前記フレームに取り付けられて前記所定位置で前記固定歯車に噛み合う前記歯部に対して噛合位置と離脱位置の間で移動自在とされた少なくとも１個の移動歯車（５５）を有することを特徴とする請求項１記載のコネクタ着脱装置。
4. 前記移動手段（２０）に取り付けられた開閉自在の第１フレーム（６１）及び第２フレーム（６２）を有し、
   前記歯車が、
   前記第１フレームの先端に取り付けられて前記第１フレーム及び前記第２フレームが閉止された際に前記筒部（１２）の前記歯部（１３）に噛み合う第１歯車（６５）と、前記第２フレームの先端に取り付けられて前記第１フレーム及び前記第２フレームが閉止された際に前記第１歯車と前記歯部の各中心を結ぶ線上であって前記歯部に関して前記第１歯車と反対側の位置において前記歯部に噛み合う第２歯車（６７）を有し、
   前記第１歯車と前記第２歯車が前記駆動手段（４６）によって同一方向に回動されることを特徴とする請求項１記載のコネクタ着脱装置。
5. 回転自在のナット（４）を備えケーブル（３）の先端に設けられて前記ナットで端子部（２）に接続されるコネクタ（１）の前記ナットが空洞部（１４）に挿入されて前記ナットの外周に固定される筒部（１２）と、前記筒部の外周に設けられ、外部の歯車と噛み合うための歯部（１３）とを有するコネクタ用アタッチメント（１１）が取り付けられた前記コネクタ（１）を、前記端子部に対して着脱するためのコネクタ着脱装置であって、
   前記コネクタ用アタッチメントは、前記筒部の外形及び外径が一定であり、かつ前記空洞部の形状が前記ナットの種類に合わせて用意された複数種類のコネクタ用アタッチメントの中から、取り扱う前記ナットの外形に対応して選択されており、
   前記歯部（１３）に噛み合って前記筒部（１２）を保持しながら回転させる複数の歯車（４３，５４，５５，６５，６７）と、
   前記歯車の少なくとも一つを駆動する駆動手段（４６）と、
   前記歯車を移動させる移動手段（２０）と、
   を有することを特徴とするコネクタ着脱装置。

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