(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-16
(45)【発行日】2022-06-24
(54)【発明の名称】コネクタ着脱装置
(51)【国際特許分類】
H01R 13/622 20060101AFI20220617BHJP
H01R 43/26 20060101ALI20220617BHJP
【FI】
H01R13/622
H01R43/26
(21)【出願番号】P 2019119907
(22)【出願日】2019-06-27
【審査請求日】2020-11-06
(73)【特許権者】
【識別番号】592220428
【氏名又は名称】東北アンリツ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067323
【氏名又は名称】西村 教光
(74)【代理人】
【識別番号】100124268
【氏名又は名称】鈴木 典行
(72)【発明者】
【氏名】浜尾 昇治
【審査官】濱田 莉菜子
(56)【参考文献】
【文献】特開平08-304453(JP,A)
【文献】特開平08-130081(JP,A)
【文献】特開2000-272694(JP,A)
【文献】登録実用新案第3130536(JP,U)
【文献】米国特許出願公開第2005/0061116(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2008/0284160(US,A1)
【文献】米国特許第4898051(US,A)
【文献】特開2013-137902(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01R13/622
H01R43/027-43/28
B25B21/00
B23B19/04
B23B19/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【0007】
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。
【0008】
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。
【0009】
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。
【課題を解決するための手段】
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【発明の効果】
【0015】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】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。
【
図2】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。
【
図3】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。
【
図4】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。
【
図5】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。
【
図6】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。
【
図7】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。
【
図8】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。
【
図9】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。
【
図10】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。
【
図11】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。
【
図12】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。
【
図13】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。
【発明を実施するための形態】
【0021】
《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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
《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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
《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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【符号の説明】
【0070】
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