(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
0003638162.tif 000002
【図２】
0003638162.tif 000003
【図３】
0003638162.tif 000004
【図４】
0003638162.tif 000005