JPH0343973A

JPH0343973A - 着脱式コネクタ

Info

Publication number: JPH0343973A
Application number: JP17812189A
Authority: JP
Inventors: Hide Kimura; 秀木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-07-12
Filing date: 1989-07-12
Publication date: 1991-02-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は宇宙開発、Ｊｆ＜予力、産業用などに用いられ
、遠隔操作によって電気信号の授受を行う着脱式コネク
タに係り、特に、着脱位置決め時のミスアライメントを
吸収し、確実容易に着脱するに夕了適なコネクタに関す
る。

〔従来の技術〕

従来の電気コネクタ（］）　ＴＴＴ　Ｃａｎｎｏｎカタ
ログＶＧ−８／１１８４　１９８５　　Ｐ３：リジッド
タイプの例、（２）　ＪＡＦ　（日本航空電子）カタロ
グＣＡＴ、ＮｌＩＤ５ｕｂ　−０１５Ｎｏｖ　　１９８
５Ｐ５は、ソケット及びピンで構成されており、構造は
次のようである。ソケットは第２図（ａ）に示すように
、ソケットｌ、ソケット内に設けられたばね２．リード
線と接合するリード端子４、及び、これらを保持し電気
的絶縁を行う絶縁体３から構成される。ピンは、第２図
（ｂ）に示すように、コネクタピン５．リード線と接合
するリード端子７、及び、これらを保持し電気的絶縁を
行う絶縁体６から構成されている。電気コネクタは、ピ
ン、及び、ソケットの数、それらの配置、及び、形状は
多種多様のものが使用されているが、基本的には上述の
ようにピン、及び、ソケットは絶縁体で固定されたリジ
ッドタイプが一般的である。

このようなリジッドタイプのコネクタを接合する場合、
−殻内には人が行うが、ピン、及び、ソケットを接合す
るときの力（反力）の大きさ・方向を感覚で感しとり、
手の柔軟性によって適切な結合位置に調整して結合する
。従って、ピン、及び、ソケツｈの寸法・形状・ピッチ
が所定の精度で製作されていれば、結合は容易に行うこ
とができる。

近年、産業用ロボットの発達に伴い、多品種少量生産の
要求が高くなり、ロボットの生産に対する柔軟性が強く
望まれている。また、特殊環境用のロボツ１−として、
宇宙や原子力施設で運用するためのものが開発中である
。これらのロボットに共通することは、作業の多様化で
あるが、一種類のエン１〜エフエクタでこれを満足させ
ることは困難である。

そこで、エンドエフェクタとして、例えば、二指グリッ
パや、専用工具、視覚センサなど目的に合せたものをマ
ニピュレータ先端に取付けることが考えられている。こ
れらのエンドエフェクタは、センサ・動力などが組込ま
れているので、マニピュレータとの間に電気的結合が必
要である。

リジッドタイプのコネクタ以外にフローティングタイプ
のコネクタピンもある。これは、コネクタピンとこれを
支持する絶縁材との間に隙間を設けであるもので、絶縁
材をコネクタピンに設けたフランジとナツトで隙間をも
って締め付ける構造のような例のものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術によるコネクタは、通常頻繁には着脱せず
、人が行うことを前提として製作されているものである
ため、ロボツ１−等の機械装置が自動又は遠隔操作によ
って着脱させるための考慮がされておらず、ロボット等
の機械装置に特殊な装置を設けなければならない問題が
あった。

具体的に述べると、従来技術によるコネクタをロボット
等の機械装置で着脱するには、例えば、ロボットアーム
の先端にコンプライアンス機構を設けたり、マスタスレ
ーブマニピュレータにおいて、スレーブアームの先端に
力センサ、又は、力トルクセンサを設け、操作用マスタ
アームにそのセンサ信号をフィードバックして、操作者
に力・Ｉ・ルクを感じさせ、人が、直接、コネクタの着
脱操作を行っていると同じように柔軟な制御を行わせる
ことか試みられている。しかし、これらは高度の制御シ
ステムが必要であり、複雑なシステムとなる。また、コ
ンプライアンス機構についても、ハンドリングする対象
により、コンプライアンスの精度、作動する力の範囲等
その特性は一様にはできないので、それぞれの対象に応
して変えてゆく必要が生じてしまう。

また、フローティングタイプのコネクタピンをもつコネ
クタは、隙間によってミスアライメントを吸収すること
ができるが、着脱回数・真空・高温等の環境条件によっ
て使用上の制約がある。例えば、真空中では、絶縁材と
コネクタピン、又は、ピンを止めるナツトとの間に異常
摩耗、スティック等の発生が予想される。

本発明の目的は、ロボット等の機械装置によっても、コ
ネクタの着脱が容易かつ確実に行えるようにすることに
ある。

本発明の他の目的は、真空・高温・放射線などの一つも
しくはこれらの複合環境においても、上記機能を保有す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、コネクタピン側について、
ピンを揺動自在にり１１性体で支承し、ソケットに挿入
するときのミスアライメン１〜を弾性体で吸収させるよ
うにしたものである。

さらに、他の目的を達成するために、ピンの揺動受部等
の摩擦発生部に真空用潤滑被膜を形成する。

〔作用〕

コネクタピンは絶縁体内固定部に配置された弾性体を介
して支承され、コネクタピンがソケットに挿入されると
き、コネクタピン側本体とソケット側本体にミスアライ
メン１〜が生じた場合、弾性体の変形によって、これを
吸収し、コネクタピンを確実に挿入する。

また、コネクタピンと絶縁体の摩擦部分に、例えば、二
硫化モリブデンのような固体潤滑被膜を形成することに
よって、真空中・高温中・放射線環境中でも上記機能を
発揮することができる。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。（ｂ
）に示すように、コネクタピン５の中央部に半球部９を
設け、さらにリード端子７を弾性体８で支承する。絶縁
体６には、半球部９．リード端子７及び弾性体８を収納
する半球部１０．管状部１２が設けられ、半球部９のコ
ネクタピン側絶縁体にはス１〜ツバ１１が配置される。

図（ａ）は図（ｂ）のＡ−Ａ断面を示したもので、リー
ド端子７を周方向に三ケ所の弾性体８で支承する。

また、半球部９に対応する絶縁体表面には、二硫化モリ
ブデン等の潤滑被膜上３が形成されている。

以上の構成になるコネクタピンの作動を第３図及び第４
図により説明する。

第３図は、ソケットに対してピン側コネクタがθだけ傾
いた状態で結合されようとしている場合を示す。コネク
タピンは半球部がボールベアリングに似た支承状態にな
り、ピンはソケット軸に合わせてピン側コネクタに対し
Ｏだけ傾き、ピンのリード端子を支承する弾性体は、図
のように負荷Ｆの加わった側が縮む。これらにより、コ
ネクタピンはソケット軸芯に合致し、ミスアライメント
が吸収されて円滑に結合する。

第４図は、ソケットに対してピン側コネクタがｅだけ芯
がずれている状態で結合されようとしている場合を示す
。コネクタピンはりｐ性体で支承されているため、コネ
クタピンがソケット軸芯に合致するようｅだけ弾性体が
縮み、ミスアライメントが吸収されて円滑に結合する。

以上、ソケット側コネクタとピン側コネクタとの間にミ
スアライメントが発生した場合の作動を説明したが、次
に特殊な環境下での作動を説明する。例えば、宇宙空間
のようなＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下の超高真空中で
は、コネクタピン半球部と絶縁材間に潤滑剤が存在しな
いと、−殻内に金属であるピン側半球部が、絶縁材料を
摩耗させてゆき、場合によっては絶縁材料に半球部がく
い込むスティック状態が発生する可能性がある。また、
高温環境や、放射線環境中では、潤滑材料の劣化が発生
し、円滑なミスフライメン１〜吸収機能が作動しなくな
る可能性がある。本発明のミスアライメント吸収機能を
このような特殊環境で作動させるため、真空・高温・放
射量に対応可能な固体潤滑被膜により、円滑な作動を行
わせる。

大気中常温のような緩やかな環境条件下では、絶縁油や
高分子材料の潤滑被膜により上述の機能を発生させるこ
とはもち論である。

本発明の一実施例として第１図のように、リード端子を
弾性体で支承する構成を示したが、第３図に示すように
、半球部を弾性体で支承する構成でも同等の効果を得る
ことができる。

また、半球部に対応する半球部を第４図に示すように金
属で構成し、その表面に潤滑被膜を形成したもの、第５
図に示すように、半球部を弾性体で支承し、その表面に
潤滑被膜を形成したもの、第５図の構成の弾性体と弾性
体の間に潤滑材料を配置した構成のもの、半球部側に潤
滑被膜を形成したもの及び以上の組合せた構成のものも
同等の効果を得ることができる。

さらに、絶縁体リード端子側の管状穴をテーパ状に広げ
、コネクタピンの傾き０をさらに大きくとる構成も同等
の効果を得ることができる。

弾性体について、金属ばね、金属ばねの表面に潤滑被膜
を形成させたもの、及び、ゴム等の高分子材料なども同
等の効果がある。また、第６図の実施例について、弾性
体に形状記憶合金を使用した場合の例を第７図に示すが
、ミスアライメン１−吸収時には弾性効果を発生させ、
結合完了後、形状記憶効果によりコネクタ部の芯を元に
戻して自動調心させる新たな効果が生まれる。即ち、第
７図（ａ）、（ｂ）に示すようにＯの傾き、Ｃの軸芯ず
れによって弾性体８ａは縮み８ｂは伸長している。ピン
とソケットの結合完了後、弾性体を加熱又は冷却してプ
リセット形状に戻せば（ｃ）のように強制的にピン側コ
ネクタが軸心を一致させるように機能させることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コネクタピンがミスアライメントを吸
収するので、マニピュレータのような機械装置によって
も容易に、電気コネクタの着脱ができる。また、固体潤
滑剤等の潤滑被膜を形成したピンの可動部（半球部）を
設けることにより、真空・高温・放射量の環境下でも円
滑に作動する。

また、形状記憶合金を弾性体に使用すると、ミスアライ
メントを吸収して結合した後、形状記憶効果を生しさせ
て、コネクタ自体のミスアライメン１〜を修正し、ピン
側とソケツｌ−側の芯を合わせる効果がある。

本発明は、電気用コネクタ以外に機械的結合用ガイドピ
ンとしても有効に作用する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は従来
の一般的な構成を示す断面図、第３図。第４図は第１図の実施例の動作を示す説明図、第５図な
いし第６図は本発明の他の実施例を示す断面図、第７図
は第６図の実施例の動作を示す説明図である。１・・ソケット、２　ばね、３・・絶縁体、４・・・リ
ード端子、５　コネクタビン、６・・・絶縁体、７・・
・リド端子、８・・弾性体、９・・半球部、１０・・半
球部、］−１・・ストッパ、１２・・管状部、１３・潤
滑１− 参１２− 第１（０−）弔（０−）図Ｃｂ）（ｂ）鉛５図第６図第７図（ａ）と

Claims

【特許請求の範囲】１、ピンとソケットからなるコネクタにおいて、前記ピ
ンを弾性体で支承することを特徴とする着脱式コネクタ
。２、請求項１記載のコネクタにおいて、前記ピンに半球状の支承部とこれに対応する受部をもつ
ことを特徴とする着脱式コネクタ。３、請求項２記載のコネクタにおいて、前記半球状の支承部とこれに対応する前記受部の少なく
とも一方に潤滑被膜を形成したことを特徴とする着脱式
コネクタ。４、請求項２記載のコネクタにおいて、前記半球状の支承部を弾性体で支承することを特徴とす
る着脱式コネクタ。５、請求項４記載のコネクタにおいて、前記半球状の支承部もしくは前記弾性体の表面の少なく
とも一方に潤滑被膜を形成したことを特徴とする着脱式
コネクタ。６、請求項４記載のコネクタにおいて、前記複数の弾性体の相互間に少なくとも一つの潤滑材を
配置したことを特徴とする着脱式コネクタ。７、請求項４記載のコネクタにおいて、前記弾性体に形状記憶合金とこれを制御する手段を設け
たことを特徴とする着脱式コネクタ。８、請求項１記載のコネクタにおいて、前記弾性体で支承されたピンを装着したことを特徴とす
る着脱式コネクタ。