专利名称：插头插入与拔出的装置及保持插头的方法
技术领域：
本发明涉及一种连接插头的插入和拔出的装置，它通过把插头插入矩阵接线板中，自动地形成任何通路，更具体地说，涉及一种插头插入和拔出装置，它包括具有充分的插头保持性能并能够小型化和降低成本的插头保持装置。本发明还涉及保持插头的方法。
背景技术：
首先参照图1到图6说明现有技术的自动分配设备。
图1是用来说明总配线架(MDF)的典型功能的例图。MDF是一种用来灵活地连接多个用户侧端子和位于交换系统中的用户电路的设备。在MDF中，当加入新的用户时，新的用户与交换系统相连，当用户的地址或电话号码改变时，用户和交换系统之间的接线改变，接线改变可在交换系统的操作期间进行。为了有效地进行接线改变，在MDF中提供的用户侧端子数(例如X＝3600端子)通常大于交换系统侧端子数(例如，Y＝2100端子)。
在常规的MDF中，如图1所示，具有两个接线端子板。用户和一个接线端子板用一对电缆连接，另一个接线端子板和交换系统也用一对电缆连接。另外，上述两个接线端子板由维修人员使用跳线用手工进行连接，从而连接用户和交换系统。因此，对于上述的接线工作，需要专门技能的工程师。因而存在的问题在于，在MDF处在远方地区或孤岛的无人交换局时，派出维修人员要占用长的时间，因而对于例如电话服务中服务改变的接线工作就不能快速地进行。此外，因为上述的接线工作主要在交换系统操作期间进行，要求无误操作。因而，对于这种接线工作要用长的时间。为了克服这些问题。最近研制了一种自动的MDF，其中跳线操作由自动装置进行。
图2到图4表示第一种现有技术的自动MDF结构的例子。图2表示第一种现有的自动MDF的原理。图3A到图3C表示现有的矩阵接线板和用于第一种现有的自动MDF中的插头的结构。更具体地说，图3A表示现有的矩阵接线板的结构，图3B表示现有插头的结构，图3C表示插头插入矩阵接线板中的状态。图4表示第一种现有自动MDF的结构。
如图2所示，在第一种现有自动MDF中，代替用于跳线的接线板，提供了一种矩阵接线板(MB)。矩阵接线板由多层结构型板构成，其中许多用户侧线X和许多交换系统侧线Y布置在不同的层中，使得线X、Y基本上垂直交叉。在每一交点，在板上提供交点孔，其中通过把插头插入交点孔中，所需的用户侧线X便可以和所需的交换系统侧线Y相连。在自动MDF中，插入插头的操作由自动装置自动地进行。
例如，当在一个矩阵接线板中在用户侧有3600个端子在交换系统侧有2100个端子时，需要提供7.5百万个交点孔。在这种情况下，自动装置控制经受大量的负荷。因此，在实际应用中，通过根据一定规则把许多小体积的矩阵接线板排成网络结构形式，基本上能实现相同的功能。在这种方法中，交点孔数可大为减少。
如图3A和3C所示，这种矩阵接线板由具有4个导体层的印刷线路板构成。一般地，用户和交换系统之间的连接由A线和B线两条线相连，为了提高效率，两个线同时连接。因此，现有的矩阵接线板具有以两层提供的用户侧线(A行X层和B行X层)和以两层提供的交换系统侧线(A行Y层和B行Y层)。其中这两组线基本上垂直地交叉。在这些线的每个交点，提供有穿过印刷线路板的孔。在现有的矩阵接线板中，在印刷线路板中相邻孔之间的距离间隔大约为1.5mm。
如图3B所示，现有的插头具有沿轴向串行设置的两个圆柱连接的簧片a，b。如图3C所示，通过把插头插入矩阵接线板的交点孔中，用户侧A线和交换系统侧A线之间以及用户侧B线和交换系统侧B线之间可以同时连接。现有技术的插头的长度大约8.7mm，直径大约1.2mm。
如图4所示，在第一种现有的自动MDF中，多个矩阵接线板1被空间地(dimensionally)排列，使其形成一个扁板。两个这种扁板被排列在容纳用来插入插头2的自动装置3的装置4的两侧。自动装置3检索在扁板中指定的交点孔5，并把插头2插入交点孔5中。安装在自动装置3中的插头2可以沿相对侧方向转动，也可以被插入排列在相对侧上的扁板的矩阵接线板中。因为用户侧线和交换系统侧线之间的连接主要在交换系统操作期间进行，对于一个要被连接的传输线插入一个插头2。因为在上述的自动MDF中，多个矩阵接线板被空间地排列，扁板的宽度可以达几米。
图5是图4所示的第一种现有技术自动MDF的方块图。自动MDF由下列部分构成包括矩阵接线板1，自动装置3，和自动装置容纳装置4的连接通路交换部分6，控制部分7，主存储装置8a和子存储装置8b。此外，操作终端9和自动MDF相连。在自动MDF中，当连接用户侧线和交换系统侧线命令从操作终端9发出时，控制部分7则按照主存储装置8a和子存储装置8b的内容控制连接通路交换部分6。
图6是第二种现有的MDF的透视图。它在日本公开专利申请No.3-104397中被披露了。在第二种现有的自动MDF中，多个矩阵接线板1’被垂直放置并沿水平方向排列。可沿垂直与水平方向运动的自动装置3’被安装在自动MDF外面。因此，当自动装置3’把插头插入矩阵接线板1’中进行接线操作时，具有指定的交点孔的指定的矩阵接线板1’被从MDF中抽出，并在这种状态下把插头插入交点孔中。
在第二种现有的自动MDF中，因为许多矩阵接线板呈三维排列，所以可以容纳大量的矩阵接线板。
然而，上述现有的自动分配设备具有以下问题。
在第一种现有自动分配设备中，矩阵接线板被空间地排列，因此，不能容纳大量的矩阵接线板，所以容纳效率不好。此外，因为自动装置的运动区域相当宽，所以为定位自动装置的检索功能被复杂化，并使自动装置的体积增加。因而，存在的问题是，自动装置可能被无效地控制并且使自动分配设备价格昂贵。
在第二种现有的自动分配设备中，矩阵接线板呈三维排列，因而自动装置的运动区域相当窄。然而，为了插入插头，必须把矩阵接线板抽出。因此，需要长的电缆用来连接被抽出的矩阵接线板和设备本体。这电缆需要包括数千条线。因而，存在的问题是，用于抽出矩阵接线板的机构是十分复杂的。
此外，在第二种现有的自动分配设备中，为了抽出矩阵接线板，需要一个给定的时间。即，即使自动装置开始处于被指定的矩阵接线板附近，在插入插头之前，它也要占用给定的时间抽出矩阵接线板。因此，当有许多插头被插入和拔出时，自动MDF的操作效率可能变差。
此外，在上述的第一第二现有的自动分配设备中，使用包括4层连线图形的矩阵接线板。这种矩阵接线板是复杂的，因而生产产量降低。存在的问题是矩阵接线板昂贵。
此外，在第一第二现有的自动分配设备中使用的插头需要有两个连接部分，因此，需要在塑料杆上固定环形连接件来维持连接性能。因此，存在的问题是，插头的装配是困难的，因而使其成本增加。
下面参照图7A到图8说明插头插入和拔出装置。
如上所述，为了在电话交换系统中通过连接和切断给定位置的导体图案来获得合适的电路，例如，有一种通过把插头插入交点孔中来连接在矩阵接线板中预先形成的多个导体图案的方法。
例如，矩阵接线板具有多个导体图案，它们被排列在板的两侧使其在同一坐标下彼此相交。此外，借助压力把有弹性的圆柱插头插入在交点形成的通孔(交点孔)中，实现导体图案之间的连接。
此外，当切断连接的导体图案时，通过把插入通孔中的插头拔出使导体图案切断。插头的插入和拔出的操作是由计算机控制的插头插入拔出装置自动地进行的。
然而，如图3B所示，这插头具有两个沿轴向串行设置的圆柱形连接簧片。两个圆柱连接簧片被固定在塑料杆本体上同时又维持连接性能。因此，为了制造连接簧片，需要高质量的和复杂的制造技术，结果使插头的成本增加，存在的问题是，插头插入拔出装置的成本不能减少。
图7A所示为现有的插头保持装置的截面图，图7B是其底视图，图8是图7A中所示的现有的插头保持装置一部分的放大后的示意图。
在现有的插头保持装置中使用插头20由插头本体21和两个圆柱连接簧片22构成。圆柱连接簧片22被固定在由树脂制成的插头本体21上，使得具有弹性并且彼此电气绝缘。
如图7A所示，现有的插头保持装置包括具有外架11和内架12的双结构架10。在内架12中，其前面通过枢轴13被支撑着，其背面，两个侧面以及后面通过线圈弹簧14支撑着。
内架12配备有具有许多摆动件31并保持插头20的保持机构32，和驱动机构33。摆动件31围绕插头20以径向方式设置，此外，每个摆动件31的中部以可转动的方式被支撑在内架12的前面。
驱动机构33垂直于矩阵接线板被安装在内架12内部，并由电磁线图构成。此外，插棒式铁心34被内架以可滑动的方式支撑着，并被压力线圈弹簧35沿伸出的方向压。
其中部被以可转动的方式支撑着的每个摆动件31具有保持爪36，通过与摆动件31的矩阵接线板侧的插头20的侧面相接触保持插头20。插棒式铁芯34被提供在保持机构32的中心，并在顶端区域具有件37，它和形成在保持爪36的相对侧上的杠杆38连结。
如图8所示，在对驱动机构33加上电源之前，插棒式铁心34借助于压力线圈弹簧的操作被伸到给定的位置。此时，由插棒式铁心压各个杠杆38，从而使摆动件31转动。结果，保持插头20的保持爪36被打开。
当插头20的树脂部分被插在保持爪36之间并对驱动机构33加上电源时，伸出的插棒式铁心34缩回。因而，如图7A、7B所示，多个摆动件31同时转动，结果，保持爪36接触插头20的周面，从而保持住插头20。
插头保持装置的外架11被固定在可沿X，Y和Z轴向运动的托架(未示出)上。在这种情况下，例如，在插头20被定位在通孔上方之后，通过降低整个插头保持装置便可容易地把插头插进通孔中。
在外架11和内架12之间提供有多个线圈弹簧14，用来补偿位置移动。当内架12由于插头插入的反作用而上升时，内架12便和外架11上的枢轴13分离，从而补偿位置的移动。
当原先被插入矩阵接线板中的插头被拔出时，保持机构32被定位在插头20上，并且整个插头保持装置保持着插头上升。结果使插头矩阵接线板中拔出。
然而，因为原有的插头保持装置具有以径向方式围绕插头设置的摆动件31，所以保持机构32的外部形状相当大。此外，因为多个保持爪36和插头的周面接触以便保持住插头，所以要求高精度的制造技术来制造保持机构32。
因为在保持机构32中，多个保持爪36和插头的周面接触以便保持住插头，所以要求保持机构32具有足够的力以便保持插头。因此，对于驱动机构33，就需要大的电磁线圈，它可以通过反抗压力线圈弹簧35把插棒式铁心34拉回而对摆动件31施加大的力。
此外，在现有的插头保持装置中，为了补偿位置移动，架10由外架11和内架12的双结构构成。因为在外架11和内架12之间提供有多个线圈弹簧14，所以使插头保持装置的外形相当大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包括插头保持装置的插头插入和拔出装置。该装置可以可靠地保持具有两个销的插头，并可以以高精度把其插入矩阵接线板中。此外，减小装置的体积和成本，从而克服上述的缺点。
本发明的另一目的是提供一种保持插头的方法。
上述目的可以用一种插头插入和拔出装置实现，它包括插头保持装置，用来保持从矩阵接线板中进行插入拔出处理的插头，并具有保持插头的保持机构，驱动保持机构的驱动机构，以及其上安装着保持机构和驱动机构的框架，其中保持机构包括套筒，它具有在其中形成槽和钉部的一个端部，以及在其中形成安装于框架上的固定部分的另一个端部；一对彼此面对的摆动件，每个包括钩和杠杆并且在中部以可转动方式被安装在框架上；以及扭转线圈弹簧，被安装在各个摆动件和框架之间，并且推摆动件使其放开钩；并且驱动机构包括被框架和套筒以可滑动方式支撑着的推杆；由电磁材料制成的衔铁，且以摆动的方式安装在推杆的一个端部；电磁铁，被这样固定在框架上，使得电磁铁的磁极面向衔铁；以及压力线圈弹簧，它推动推杆，使得衔铁与电磁铁分离；其中当所述插头插在套筒的钉部之间时，推杆运动，衔铁与电磁铁接触，并且形成在推杆中的凸出部推动摆动件的杠杆使钩闭合。
按照上述的插头插入拔出装置，要被插入的插头由套筒支撑因此不会掉下。此外，借助于固定于框架上穿过衔铁和电磁铁的推杆使插头插入。
当原先插入的插头被从矩阵接线板中拔出时，插头被摆动件的钩钩住。因此，和现有的插头保持装置不同，它不需要在插入和拔出插头时对保持机构施加大的力来保持插头。
此外，接头保持机构由套筒和一对摆动件构成。在套筒的一端，形成槽和钉部，其另一端安装在框架上。摆动件具有钩和杠杆，摆动件的中部被固定在框架上。因此，插头保持机构可以大为缩小，并可以不用复杂的制造技术制造。结果，可以降低插头保持装置的成本。
本发明保持插头的方法，包括步骤(a)把所述插头插在插头保持装置的套筒的所述钉部之间，从而使所述推压杆运动，其中所述在推压杆中形成的凸起推所述杠杆并使所述摆动件转动，因而使所述钩闭合，从而保持住所述插头；(b)在以可滑动方式安装在推压杆中的所述衔铁随推压杆运动而与电磁铁接触之后，向所述电磁铁通电，其中所述电磁铁靠磁性吸引所述衔铁，因而所述钩继续保持所述插头；并且(c)切断流过所述电磁铁中的电流，从而通过所述压力线圈弹簧使推压杆返回，其中所述扭转线圈弹簧推所述摆动件，因而所述钩释放所述插头。
本发明的其它目的和特点从下面结合附图的说明中会更加清楚。
图1是总配线架(MDF)功能的说明；图2是第一种现有的自动MDF的原理；
图3A到3C是在第一种自动MDF中使用的现有的矩阵接线板和插头的结构；图3A是现有的矩阵接线板的结构，图3B是现有的插头的结构，图3C表示插头被插入矩阵接线板中的状态；图4是第一种现有的自动MDF的结构；图5是图4中的第一种现有的自动MDF的方块图；图6是第二种现有的自动MDF的透视图；图7A是现有的插头保持装置的截面图；图7B是现有的插头保持装置的底视图；图8表示现有的图7A所示的插头保持装置的局部放大；图9是本发明的自动分配设备的实施例的透视图；图10是本发明的自动分配设备的自动装置的结构例图；图11是本发明的自动分配设备的自动装置的头部的结构例图；图12是本发明的自动分配设备的自动装置的头部结构例图；图13A和图13B是本发明的自动分配设备的矩阵接线板单元的结构例图，图13A是矩阵接线板单元的顶平面图，图13B是从矩阵接线板左侧看的视图；图14A和14B表示本发明的自动分配设备的矩阵接线板单元的另一个结构例图；图14A是矩阵接线板单元的顶视图，图14B是矩阵接线板单元的左视图；图15是在自动分配设备中矩阵接线板的网络结构的例子；图16是本发明的自动分配设备的矩阵接线板单元的另一种结构例图；图17是图16所示的矩阵接线板单元的电缆连接的结构例图；图18是插头供给板的结构例图；图19A和19B是本发明的自动分配设备的矩阵接线板的布线图案的结构例图，图19A是布线图案的顶视平面图，图19B是布线图案的截面图；
图20是本发明的插头的结构例图；图21表示图20所示的插头被插入图19A所示的矩阵接线板的情况；图22是本发明的自动分配设备中的自动装置的控制操作的例子；图23A是本发明的插头插入拔出装置的载面图；图23B是在图23A中所示的插头插入拔出装置中提供的插头保持装置的截面图；图24是插头保持机构的说图；图25是用来说明插头保持装置的操作的截面图；以及图26是用来说明托架的运动机构的图。
具体实施例方式
下面依次说明自动分配设备和具有插头保持装置的插头插入拔出装置。
首先参照图9说明本发明的自动分配设备。图9是本发明的自动分配设备的实施例的透视图。
在图9所示的自动分配设备中，许多矩阵接线板单元104在框架100中垂直地堆放排列着。每个矩阵接线板单元104又包括多个矩阵接线板106。每个矩阵接线板单元104通过短线(未示出)和框架100的背板(未示出)相连。
在每个矩阵接线板106中，如图19A所示，布线图案A和布线图案B被交替地排列成布线图案阵列。在矩阵接线板106的相对侧，被分别形成布线图案阵列，使它们彼此绝缘并彼此成直角交叉。在两侧中的布线图案阵列的交叉点上形成有通孔(交点孔)。当把插头插进通孔中时，在板的两侧形成的布线图案彼此连接。两个布线图案阵列被分别接到用户侧线路和交换系统侧线路。因此，通过把插头插入指定的通孔中，一个用户侧线路便可以和一个交换系统侧线路接通。
在这种设备中，在框架100的侧面还提供有自动装置102。自动装置102包括头部102a，用来把插头插入矩阵接线板单元104的通孔中，臂部102b，用来支撑头部102a，以及升降部102c用来支撑臂部102b。
具有头部102a和臂部102b的升降部102c可沿上下方向运动到指定的矩阵接线板单元104的一个位置。头部102a可沿臂部102b前后滑动，臂部102b可沿升降部分102c的长度方向左右滑动。因此，头部102a可以向矩阵接线板单元104之间的空间运动，并可在矩阵接线板单元104上方作空间的运动。
每个矩阵接线板单元104沿单元104的4个窄的侧面中的两个侧面(后侧和右侧)被插入框架100中。因此，通过使自动装置102的臂部102b向着把104安装到框架100中所未利用的单元104的左侧运动，升降部分102c可沿垂直方向使头部102a和臂部102b平滑地运动。
关于自动装置102的操作，在具有头部102a和臂部102b的升降部分102c运动到指定的矩阵接线板单元104的位置之后，臂部102b和头部102a在矩阵接线板单元104的上方滑动，并检索和寻找到指定的通孔。在此之后，保持在头部102a中的插头被插进指定的通孔中，从而接通指定的线路。因此，不用从框架100中抽出矩阵接线板单元104自动装置102就可以把插头插入指定的通孔中。
如上所述，在本发明的自动分配设备中，自动装置可以在矩阵接线板单元之间这样运动，以致使得许多矩阵接线板单元可以三维地排列。
因此，在这种自动分配设备中，可有效地装配大量的矩阵接线板。此外，因为自动装置的运动范围窄，所以可以高效率和高速地控制自动装置。结果，可以降低自动装置的成本。
此外，当自动装置把插头插入指定的通孔中时，不需要从框架中抽出矩阵接线板单元。因此，每个矩阵接线单元可以通过短线和框架连接。此外，也不需要矩阵接线板单元的复杂的抽出机构。
而且，因为矩阵接线板单元不必从框架中抽出，当指定的通孔位于自动装置附近时，可以在短时间内进行线路接通和断开的处理。
在上述的自动分配设备中，用于控制自动装置102的控制插件110被提供在框架100的内壁内，用于操作自动装置102和控制插件110的电源单元108被提供在框架100中的较高处，因此，可以有效地利用框架100中的安装空间，因而，这种自动分配设备和把控制单元和电源单元放在设备外部的设备相比，可以实现小型化。
图10为本发明的自动分配设备的自动装置的另一种结构。图10所示的自动分配设备的自动装置120的结构和图9所示的自动装置102的结构基本相同。自动装置120包括头部120a，用来把插头插进矩阵接线板单元104的通孔中，臂部120b，用来支撑头部120a，以及升降部分120c，用来支撑臂部120b。
具有头部120a和臂部120b的升降部分120c可沿上下方向运动到指定的矩阵接线板单元104的位置。头部120a可沿臂部120b前后滑动，臂部120b可沿升降部分120c的长度方向左右滑动。
和自动装置102的区别在于，自动装置120的臂部120b可以绕和升降部分120c的交点向升降部分120c转动。即，头部120a和臂部120b可以被容纳在框架100的前方的空间中。此外，容纳在前方空间中的头部120a和臂部120b可随升降部分120c在框架100的前侧垂直地运动。在升降部分120c到达指定的矩阵接线板单元104之后，自动装置120打开臂部120b并使头部120a运动到指定的通孔的位置。
用这种方式，在本实施例中，只有在框架100的前侧的空间内，自动装置120才可被控制作垂直运动。因此，矩阵接线板单元104可沿单元104的三个侧部(后、左、右侧部)被牢固地固定在框架100上。图10所示的例子中，矩阵接线板单元104沿左右侧的4点被固定在框架100上。
图11和图12表示本发明的自动分配设备的自动装置头部的结构例子。图11所示的自动装置130具有两个头部130a-1和130a-2，它们被分别面向上和向下方向设置。图12所示的自动装置140具有可转动的头部140a，它可在上下方向之间转动。自动装置130、140的头部在两个连续堆放的矩阵接线板104之间运动，并可沿向上的方向和向下的方向插入和拔出插头。
当使用自动装置130，140时，如图11和图12所示，有许多对矩阵接线板单元104，每对中的两个彼此面对地设置和堆放。在这种情况下，自动装置需要在每对中的两个矩阵接线板单元104之间运动。然而，在两个矩阵接线板的一对和另一对之间，自动装置不必运动。因此，单元104的这些对之间的距离可以比一对中两个矩阵接线板单元104之间的距离窄。因而，矩阵接线板单元可以高密度地被安装在框架上。
图13A，13B，14A和14B是本发明的自动分配设备的矩阵接线板单元的结构的例子。图13A和14A是矩阵接线板单元的顶视平面图，图13B和14B是其左视图。
图13A所示的矩阵接线板单元150包括板151和通过压入接头153固定在板151上的多个矩阵接线板152。在每个矩阵接线板152中，在板152的相对侧(顶侧和底侧)，形成两对布线图案阵列，从而使其彼此电气绝缘并彼此交叉。此外，在板的两侧中形成的布线图案阵列的交叉点上形成通孔(交点孔)。当把插头插入通孔时，在板的两侧形成的布线图案彼此相连。矩阵接线板152通过在板151中形成的内部布线154被连接到输入输出接头155和线路接头156。
在图14A所示的矩阵接线板单元160中，在板161中规则地排列着许多矩阵接线部件162，每个矩阵接线部件162的结构和图13A所示的矩阵接线板152的结构基本相同。矩阵接线部件162和提供在板161的背侧面的接头163相连，并通过跳线和输入输出接头165和线路接头166相连。
输入输出接头155，165用于矩阵接线板152和矩阵接线部件162与外部线路的连接。线路接头156，166主要用于矩阵接线板152和矩阵接线部件162与另一矩阵接线板单元150，160的矩阵接线板152和矩阵接线部件162进行连接。
图15所示为自动分配设备中的矩阵接线板的网络结构的例子。例如，当在一侧上的4900个端子和在另一侧上的4096个端子之间使用一个矩阵接线板进行连接时，则大约需要20.07百万个交点孔。然而，例如当这连接网络由三级构成时，其中使用许多不同尺寸的矩阵接线板((70×70)板和(70×64)板)，则交点孔数可以减少到大约0.94百万。图13A和图14A所示的矩阵接线板单元150，160可以容易地包括这种不同矩阵尺寸的矩阵接线板和矩阵接线部分。因此通过使用本发明的矩阵接线板，矩阵接线板的网络结构可以容易地实现，并且在该网络结构中，可以以高密度构成大量的线路。
图16表示本发明的自动分配设的矩阵接线板单元的另一种结构的例子。图17表示图16所示的矩阵接线板的电缆连接的结构例子。矩阵接线板单元150a的结构基本上和矩阵接线板单元150的相同。在矩阵接线板单元150a中，输入输出接头155a被安装在矩阵接线板单元150a的一侧。
图17表示矩阵接线板单元150a的输入输出接头155a通过框架100的侧壁和外部电缆相连的情况。在这种方式下，通过在矩阵接线板单元的一侧提供输入输出接头，可以高效率地进行在每个矩阵接线板单元和外部设备的电缆之间的连接。
此外，在图13A、14A和16所示的矩阵接线板单元中，除去输入输出接头之外，每一单元还提供有线路接头。因此，矩阵接线板的网络结构可以容易地实现，并且在这种网络结构中，可以以高密度构成大量的线路。
在图13A、14A所示的矩阵接线板单元150、160中，分别提供有用来容纳插头的插头供给板157、167。每个插头供给板157、167的结构和矩阵接线板的结构基本相同。插头供给板157可以通过接头以和矩阵接线板152相同的方式和板151相连，并且插头供给板167可使用例如螺栓固定在板161上。
在插头供给板157、167中，提供有大量通孔。为避免插头簧片弹性变劣，通孔的直径被设计得大于矩阵接线板通孔的直径。图18是插头供给板的结构例子。在图中，黑的部分表示可同时插入两个通孔(见图20)的插头。
例如，当自动分配设备被运输时，插头被装在插头供给板157、167中。例如为用户的地址改变时，以及当按照局的指示改变用户侧通路的接线时，自动装置就从插头供给板157、167中拔出插头，并把插头插入矩阵接线板152和矩阵接线部分162中的指定的通孔中。用这种方式，通过对每一矩阵接线单元提供插头供给板，自动装置不必到其它的矩阵接线板单元去取插头。因此，可以向自动装置高效率地供给插头，因而可以减少自动装置的操作时间。
此外，在图13A、14A所示的矩阵接线板单元150、160中，为使自动装置能检索和寻找到指定的通孔，分别提供了基准记号158、168。因为基准记号使用和布线图案相同的掩摸形成，所以基准记号158，168和布线图案之间的位置关系可被精确地确定。因此，在自动装置寻找到基准记号158，168的位置之后，自动装置可以精确地检索和寻找到指定的通孔的位置。
图19A、19B所示为本发明自动分配设备的矩阵接线板的布线图案的结构例子。图19A是布线图案的顶平面图，图19B是布线图案的截面图。图20是本发明的插头的结构例子。图21是图20所示的插头插入图19A的矩阵接线板中的情况。
图19A所示的矩阵接线板170由两层结构的印刷板171构成。在印刷板171的相对侧，分别设置有布线图案172和173，使其垂直地彼此交叉。例如，形成在印刷板171的前面的布线图案172可用作用户侧线，形成在印刷板171背面的布线图案172可用作交换系统侧线。在这种情况下，在形成在前面的布线图案172中，一对相邻的布线图案为一个用户形成A线和B线两根线。因此，在前面的布线图案172被如此排列，使得A和B线被交替地重复。
在另一方面，在形成在背面的布线图案173中，一对相邻的布线图案形成交换系统的A’线和B’线。因此，在背面的布线图案173被这样排列，使得A’和B’线被交替的重复。
在上述例子中，在相应的交点上形成通孔174，便分别建立了在前面中的A线和在后面中的A’线之间以及在前面中的B线和背面中的B’线之间的连接。通过把插头插入通孔中，在前面中的A线可以选择地和背面中的A’线接通，在前面中的B线可以选择地和背面的B’线接通。
因此，在用于用户的布线图案172的方向上的每一其它交点处可以形成通孔174，另外，在用于交换系统的布线图案的方向上的每一其它交点处也可以形成通孔174。用这种方式，不是在每一交点上或相邻交点上都形成通孔174，因此，可以以高密度来形成通孔174。此外，因为上述的矩阵接线板使用两层印刷板制造，所以有希望降低通孔的成本。
此外，如图20所示，在本发明中的自动分配设备中使用的插头180具有两个彼此电气绝缘的连接件181(金属簧片)。如图21所示当插头180被插入矩阵接线板170的A和B线的两个通孔174中时，可以同时实现在前面中的A线和背面中的A’线之间以及在前面中的B线和背面中的B’线之间的连接。
如上所述，即使采用不贵的两层结构的板作矩阵接线板，如果在板的一侧设置A、B两线，并使用具有两个连接件的插头，对于指定的线路的布线图案之间的两对通路可被同时接通和断开。因此，在不降低在板中高效率接线操作的情况下，可减少板的成本。
图22是本发明的自动分配设备中自动装置的控制操作的说明图。下面说明自动装置的操作的例子。首先从在自动分配设备的外部提供的操作终端(未示出)向自动分配设备发送建立线路之间的多个连接的指令。此时在操作终端中，要被连接的线路的信息被转换为要被接通的通孔的信息，并把这通孔信息发送给自动分配设备。
在自动分配设备的控制单元中，自动装置的当前位置原先已被确认(在图22中为第20级)。当收到要被接通的通孔的信息时，就从离自动装置的当前位置最近的通孔进行插头的插入和拔出的操作。在图22所示的例子中，首先进行第30级矩阵接线板单元的插入和拔出操作，接着进行第9级的，再接着进行第2级的。当对全部矩阵接线板的操作完成时，自动装置便停在最后的矩阵接线板单位的位置上。
在自动装置到达指定的矩阵接线板单元之后，便寻找矩阵接线板单元上的基准记号，并确定要被接通的通孔的精确位置。然后，自动装置运动到要被接通的通孔过，把插头插入通孔中。
在现有的自动装置的控制方法中，每完成一次插入和拔出操作，自动装置便返回原位。与此相反，在本发明的自动装置的控制方法中，自动装置被控制停留在插入和拔出操作完成的位置。此外，当自动装置开始操作时，从离其最近的单元开始。在上述的自动装置的控制中可以减少用于插入和拔出插头的操作时间。
上述的自动装置的控制可以被提供在安装于框架100中的控制插件110中，如图9所示。
下面参照图23A到图26说明本发明的具有插头保持装置的插头插入拔出装置的实施例。图23A是本发明的插头插入拔出装置的截面图。图23B是图23A所示的插头插入拔出装置中提供的插头保持装置的截面图。图24用来说明插头保持机构。图25是说明插头保持装置的操作的截面图。图26说明托架的运动机构。
如图24所示，插头40由用树脂制成的十字形的插头本体41和两个金属插销42构成。两个金属插销42被插入并被模压在插头本体41中，并由插头本体41在电气上彼此绝缘。
提供在插头40中的两个金属插销42与在矩阵接线板90中形成的通孔91对应。当插头40被通孔91定位并被插入其中时，在矩阵接线板90两侧的布线图案被彼此接通。
如图23A所示，本发明的插头插入和拔出装置包括插头保持装置50，位置寻找部分60，和滑动部分70。插头保持装置50和位置寻找部分60被安装在可以通过滑动部分70沿X、Y和乙轴方向运动的托架80上。
滑动部分70具有导轨71，它以垂直于矩阵接线板90的方向被固定在托架80上，可沿导轨71滑动的滑动件72，以及向矩阵接线板推压滑动件72的压力线圈弹簧73。
如图23B所示，插头保持装置50被安装于滑动件72上，它具有插头保持机构51，用来保持供插入拔出的插头40，驱动机构52，用来驱动插头保持机构51，以及框架53，在其中安装着插头保持机构51和驱动机构52。
插头保持机构51具有位于中心的套筒54，以及一对摆动件55，它们被彼此面对面地设置在套筒54的两侧。如图24所示，在套筒54的一端，形成有多个槽541和钉部542。其另一端则通过固定部分543被固定在框架53上。
每个摆动件55具有钩551和杠杆552，摆动件55的中心部分被如此支撑着，使得可相对框架53而运动。一对摆动件55被安装在其间的扭转线圈弹簧推压，使其总打开钩551。
如图24所示，提供在套筒54的一端的槽541具有可以用压力使插头本体41插入套筒54的形状。钩551提供在摆动件55的底端，并被如此设置，使得当钩551闭合时支撑十字形插头本体41的底端。
驱动机构52如图23B所示，包括插入套筒54和框架53中的推压杆56，衔铁57，由磁性材料制成并以摆动的方式被提供在推压杆56的一端，电磁铁58，它被这样固定在框架53上，使得它的磁极581面向衔板57而离开一个给定的距离，以及压力线圈弹簧59，它总是推压推压杆56，从而使衔铁57和电磁铁58分开。
在保持插头40之间，被插入套筒54的推压杆56的底部伸到钉部542的位置。如图25所示，当插头40被插入套筒54时，推压杆56运动，衔铁57和电磁铁58接触。
接着，当推压杆56运动时，提供在其中部的凸起部561推杠杆552。通过推动杠杆552，摆动件55转动使钩551闭合。结果，插头40被保持在钩551之间。
此时，当电磁铁58由电源供电吸引衔铁57时，插头保持机构51保持住插头40，当电磁铁的电源切断时，通过压力线圈弹簧59的操作使衔铁从电磁铁58中释放，并因而释放保持状态。
如图23A所示，插头保持装置50被安装在通过滑动部分70可沿X、Y和乙轴方向运动的托架80上。如图26所示，托架80的运动机构例如具有借助于电机驱动而运动的框架。
在图26中，第一运动框架81由固定在框架82上的电机83的驱动沿Z轴向运动，第二运动框架84通过固定在第一运动框架81上的电机85的驱动沿Y轴方向运动。托架80借助于固定在第二运动框架84上的电机86的驱动也沿Y轴方向运动。
如图23A所示，插头保持件50还具有位置寻找部分60，用来寻找插头40要插入或拔出的通孔91的位置。位置寻找部分60包括用来以电信号的形式寻找在矩阵接线板90上的图象的图象拾取装置(未示出)。
当在插头40被插入矩阵接线板90中时，在位置寻找部分60寻找到通孔91的位置之后，托架80就被控制而沿X、Y方向运动。即把保持插头40的插头保持装置50定位在指定位置，托架80被控制向着指定的矩阵接线板90运动。
如上所述，插头保持装置50被安装在滑动部分70的滑动件72上，滑动部分70的导轨71被固定在托架80上。插头保持装置50和滑动件72由压力线圈弹簧73总是推向矩阵接线板90。
当插头40和矩阵接线板90接触时，滑动件72反抗压力线圈弹簧73在导轨71上运动。当压力线圈弹簧73的反作用力超过用于插入插头40所需的力时，滑动件72被推出，因而插头40被插入通孔91中。
压力线圈弹簧73的弹簧压力被这样调整，使得在位置寻找传感器74的操作位置大于为插入插头40所需的力。位置寻找传感器74包括固定在导轨71上的光遮断器75以及固定在插头保持装置50上的胶片76。
当插头40从通孔91中拔出时，以相同的方式，在位置寻找部分60寻找到要被拔出的插头40的位置时之后，托架80被控制沿X和Y方向运动。即由要被拔出的插头40对插头保持装置50定位，托架80被控制向指定的矩阵接线板90运动。
滑动部分70的导轨71在邻近矩阵接线板90的一侧包括和滑动件72接触的止动件77，用来阻止其下落。当托架80被控制而离开矩阵接线板90时，插头40被从矩阵接线板90中拔出。
用这种方式，在本发明的插头插入拔出装置的插头保持装置中，要被插入的插头被套筒54支撑而不致下落。此外，借助于通过衔铁57和电磁铁58固定于框架53上的推压杆56使插头40插入。
当原先已插入的插头40被从矩阵接线板90中拔出时，插头40的头部头被摆动件55的钩551钩住，因此，和现有的插头保持装置不同，它不需要对保持机构施加大的力来保持插头40以便将其插入和拔出。
此外，插头保持机构51由套筒54和一对摆动件55构成。在套筒54的一端，形成有槽541和钉部542，并把其另一端安装在框架53上。摆动件55具有钩551和杠杆552，并且摆动件55的中部被安装在框架53上。因此，插头保持机构51可被大大地小型化，并可以不用复杂的制造技术制造。结果，插头保持装置的成本可以降低。
此外，当把插头40插入套筒54中时，推压杆56运动，衔铁57和电磁铁58接触。因此，电磁铁58只需有最小的吸力便可使衔铁57在压力线圈弹簧59的操作状态下不和电磁铁58分离。和现有的产生平均操持力和电磁线圈相比，可被大大小型化并使插头保持装置的成本降低。
再有，通过在套筒54中提供槽541可使在槽套筒54的一端形成的钉部具有弹性。因此，即使套筒54的位置偏离插头40的位置，位置的偏移也可由钉部542的柔性补偿。因而，框架53不必具有双重结构，这样，便可以使插头保持装置的结构小型化并进一步减少其成本。
而且，插头插入和拔出装置可以用足够的保持力保持具有两个插销的十字形插头40，并可以以高的定位精度把插头插入矩阵接线板90中。此外，插头插入和拔出装置也可以具有小型的和成本低的插头保持装置。
此外，本发明不限于这些实施例，不脱离本发明的构思可以作出其它的改变和改型。
权利要求
1.一种插头插入与拔出的装置，包括插头保持装置(50)，它保持用来插入和拔出矩阵接线板(90)的插头(40)，并具有保持所述插头(40)的保持机构(51)，驱动机构(52)，用来驱动保持机构(51)，以及框架(53)，在其上安装着所述保持机构(51)和所述驱动机构(52)，其特征在于，所述保持机构(51)包括套筒(54)，具有一个端部，在其中形成有槽(541)和钉部(542)，以及另一端部，在其中形成有被安装在所述框架(53)的固定部分(543)；一对彼此面对的摆动件(55)，每个包括钩(551)和杠杆(552)，并且每个的中部以可转动的方式被安装在所述框架(53)上；以及扭转线圈弹簧(553)，它被安装在各个摆动件(55)和框架(53)之间，并推压摆动件(55)，从而打开所述钩(551)；以及所述驱动机构(52)包括由所述框架(53)和所述套筒(54)以可滑动的方式支撑着的推压杆(56)；衔铁(57)，它由电磁材料制成，并以摆动的方式安装在所述推压杆(56)的一个端部上；由磁铁(58)，被这样固定在框架(53)上，使得电磁铁(58)的磁极(581)面向所述衔铁(57)；以及压力线圈弹簧(59)，用来推压所述推压杆(56)，使所述衔铁(57)与所述电磁铁(58)分开；其中当所述插头(40)被插在套筒(54)的所述钉部(542)之间时，所述推压杆(56)运动，所述衔铁(57)和所述电磁铁(58)接触，形成在推压杆(56)中的凸起(561)推动摆动件(55)的所述杠杆(552)，使所述钩(551)闭合。
2.如权利要求1的装置，其特征在于还包括位置寻找部分(60)，用来寻找所述插头(40)被插入与拔出的所述矩阵接线板(90)中的位置；以及滑动部分(70)，它至少使所述插头保持装置(50)沿垂直于所述矩阵接线板(90)的方向运动。
3.如权利要求2的装置，其特征在于，所述滑动部分(70)包括导轨(71)，它被固定于托架(80)上，与所述矩阵接线板(90)垂直，可沿X、Y和Z轴方向运动；滑动件(72)，其上安装着所述插头保持装置(50)并可沿所述导轨(71)运动；压力线圈弹簧(73)，固定在所述导轨(71)上，向着所述矩阵接线板(90)推压所述滑动件(72)，以及位置寻找传感器(74)，当所述滑动件(72)运动并反抗所述压力线圈弹簧(73)而到达给定位置时进行操作，所述位置寻找传感器(74)具有光遮断器(75)，被固定于所述导轨(71)上；以及胶片(photo plate)(76)，被固定在所述插头保持装置(50)上。
4.如权利要求2的装置，其特征在于所述位置寻找部分(60)被安装在插头保持装置(50)的所述框架(53)上，并具有图象拾取装置，用来以电信号的形式寻找在所述矩阵接线板(90)上的图象。
5.一种使用插头保持装置(50)保持插头(40)的方法，所述插头保持装置(50)具有保持所述插头(40)的保持机构(51)，驱动保持机构(51)的驱动机构(52)以及其上安装着保持机构(51)和驱动机构(52)的框架(53)，其中所述保持机构(51)包括套筒(54)，它具有其中形成有槽(541)和钉部(542)的一个端部，以及其中形成有被安装于所述框架(53)上的固定部分(543)的另一个端部；一对彼此而对的摆动件(55)，每个包括钩(551)和杠杆(552)，并且每个的中部以可转动的方式被安装在所述框架(53)上；以及扭转线圈弹簧(553)，它被安装在各个摆动件(55)和框架(53)之间，并推压摆动件(55)使所述钩(551)打开；以及所述驱动机构(52)包括推压杆(56)，它被所述框架(53)和所述套筒(54)以可滑动的方式支撑着；衔铁(57)，它由电磁材料制成，并以摆动的方式安装于所述推压杆(56)的一个端部；电磁铁(58)，被这样固定在框架(53)上，使其磁极(581)面向所述衔铁(57)；以及压力线圈弹簧(59)，它推所述推压杆(56)使所述衔铁(57)和所述电磁铁(58)分开；其中当所述插头(40)被插在套筒(54)的所述钉部(542)之间时，所述推压杆(56)运动，所述衔铁(57)和所述电磁铁(58)接触，在推压杆(56)中形成的凸起部分(561)推所述摆动件(55)的杠杆(552)，使所述钩(551)闭合；所述方法的特征在于包括下列步骤(a)把所述插头(40)插在插头保持装置(50)的套筒(54)的所述钉部(542)之间，从而使所述推压杆(56)运动，其中所述在推压杆(56)中形成的凸起(561)推所述杠杆(552)并使所述摆动件(55)转动，因而使所述钩(551)闭合，从而保持住所述插头(40)；(b)在以可滑动方式安装在推压杆(56)中的所述衔铁(57)随推压杆(56)运动而与电磁铁(58)接触之后，向所述电磁铁(58)通电，其中所述电磁铁(58)靠磁性吸引所述衔铁(57)，因而所述钩(551)继续保持所述插头(40)；并且(c)切断流过所述电磁铁(58)中的电流，从而通过所述压力线圈弹簧(59)使推压杆(56)返回，其中所述扭转线圈弹簧(553)推所述摆动件(55)，因而所述钩(551)释放所述插头(40)。
全文摘要
本发明提供一种包括插头保持装置的插头插入与拔出装置和插头保持方法。该装置可以可靠地保持具有两个销的插头,并可以以高精度把其插入矩阵接线板中。此外,减小装置的体积和成本。
文档编号H01H27/00GK1389962SQ0211610
公开日2003年1月8日 申请日期2002年4月18日 优先权日1995年11月14日
发明者铃木敏弘, 金子直人, 蛎原荣一, 嶋村公一, 八山康范, 大泽博文, 矶部齐 申请人:富士通株式会社