JP2009117280A - 建設機械の端子接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ端子の形状に拘わらず導通確認を可能とする。
【解決手段】建設機械に配設された信号線２０の端部のコネクタ端子ＫＴに、着脱可能に接続され、信号線２０からの信号を外部機器５０に出力するための建設機械の端子接続装置であって、コネクタ端子ＫＴに嵌合する雄用および雌用の一対のピン部材４１，４２と、一対のピン部材４１，４２をピン支持部３１ａ，３２ａにて突設して支持する支持部材３１，３２と、外部機器５０に接続される出力用端子４３と、一対のピン部材４１，４２と出力用端子４３とを電気的に接続する端子接続手段４４，４５とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、油圧ショベル等に配設された信号線にコネクタ端子を介して接続する建設機械の端子接続装置に関する。

大型の油圧ショベルなどは、複数のユニットに分解して輸送される。このため、各種電装品と電装ボックスとを接続するハーネスの途中には、各ユニットに分解可能とするために着脱可能なコネクタ端子が設けられ、コネクタ端子を介してハーネス同士が接続可能とされている。この種の建設機械において、例えばセンサから何らかの異常信号が出力されると、異常原因を特定するためにコネクタ端子の導通確認が行われる。コネクタ端子の導通確認に関する従来技術としては、以下の特許文献１記載のものがある。

特開２００６−３５５９７号公報

上記特許文献１記載の装置は、回路基板にコネクタ端子を接続して導通確認を行う。しかし、油圧ショベルに用いられるコネクタ端子の形状（ハウジングの形状やピンの配置等）は多種多様であり、全てのコネクタ端子に対応するように回路基板を構成して導通確認を行うことは困難である。

本発明は、建設機械に配設された信号線の端部のコネクタ端子に、着脱可能に接続され、信号線からの信号を外部機器に出力するための建設機械の端子接続装置であって、コネクタ端子に嵌合する雄用および雌用の一対のピン部材と、一対のピン部材をピン支持部にて突設して支持する支持部材と、外部機器に接続される出力用端子と、一対のピン部材と出力用端子とを電気的に接続する端子接続手段とを備えることを特徴とする。
支持部材には、コネクタ端子のピンの配列に対応したピッチで、ピン支持部を複数設けることが好ましい。
支持部材を、互いに対向して配置された第１および第２の支持板により構成し、第１の支持板に雄用のピン部材を、第２の支持板に雌用のピン部材を突設することもできる。
さらに第１の支持板と第２の支持板を所定距離だけ離間した状態で連結する連結手段を有し、一対のピン部材と出力用端子とを互いに信号線によって接続することもできる。
一対のピン部材同士を接続する回路基板と、この回路基板に出力用端子を接続する信号線とにより端子接続手段を構成することもできる。

本発明によれば、一対のピン部材を支持部材に突設し、ピン部材を介してコネクタ端子から信号を取り込むようにしたので、コネクタ端子の形状に拘わらず導通確認を容易に行うことができる。

以下、図１〜図１１を参照して本発明による建設機械の端子接続装置の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る端子接続装置が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの斜視図である。油圧ショベル本体１は、走行体２と、走行体上に旋回可能に設けられた旋回体３とを有する。旋回体３には、ブーム４、アーム５、バケット６からなる作業用フロント７が回動可能に軸支されている。

図１の油圧ショベルは、車体重量が１００ｔを超える大型の油圧ショベルであり、例えば鉱山での掘削作業に用いられる。このような油圧ショベルは、複数のユニットに分解して輸送され、現場で組み立てられる。図２は油圧ショベルの分解斜視図である。図２に示すように油圧ショベル本体１は、メインユニット１１と、メインユニット１１の後部に搭載されるエンジンユニット１２と、メインユニット１１の左側に搭載される左ユニット１３と、左ユニット１３に搭載されるキャブ１４（運転室）等に分解可能である。これらユニット１１〜１４によって油圧ショベル本体１が組み立てられた後、油圧ショベル本体１に作業用フロント７が取り付けられる。

油圧ショベルには、各種センサや電磁弁、コントローラ等、種々の電装品が搭載されている。その一例として、エンジンユニット１２に搭載されたエンジン用センサ１５を図３に示す。エンジン用センサ１５からの信号はハーネス２０を介し、左ユニット１３に設けられた電装品ボックス１６に入力され、機体の制御等に用いられる。なお、図３には、電装品ボックス１６とキャブ１４内の電装品とを結ぶハーネス１９も示している。

図２，３に示すようにエンジン用センサ１５と電装品ボックス１６とを結ぶハーネス２０は、左ユニット１３に配設された第１ハーネス２１と、メインユニット１１に配設された第２ハーネス２２と、エンジンユニット１２に配設された第３ハーネス２３とに分解可能である。すなわち図４に示すように各ハーネス２１〜２３の端部にはそれぞれコネクタ端子２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ（以下、これらをＫＴで表す）が設けられ、コネクタ端子ＫＴを介してハーネス２０は各ユニット１１〜１３毎に分解可能となっている。

ここで、油圧ショベルを組み立てた状態で、エンジン用センサ１５から電装品ボックス１６に故障状態を示す何らかの異常信号が入力された場合を想定する。この場合、異常信号の原因としては、コネクタ端子ＫＴの着脱不良、ハーネス２０の断線、センサ自体の故障等、種々の原因が考えられ、部品交換や修理を適切に行うために、故障箇所を早期に特定する必要がある。

本実施の形態では、故障箇所を特定するため、以下の端子接続装置をコネクタ端子ＫＴに接続し、導通確認を行う。とくに、大型の油圧ショベルには多数のコネクタ端子ＫＴが用いられ、これらコネクタ端子ＫＴには多種多様の仕様（ピンの配置やピンの本数等）がある点を考慮し、端子接続装置を種々のコネクタ端子ＫＴに対応できる汎用性のあるものとして構成する。

図５（ａ）は、本実施の形態に係る端子接続装置３０の分解状態を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、組立状態を示す断面図である。端子接続装置３０は、対向して配置された略矩形状の一対の固定板３１，３２と、固定板３１，３２に設けられる端子ユニット４０とを有する。

固定板３１，３２は例えば非導電性の樹脂材によって構成され、各固定板３１，３２にはボルト挿入用の貫通孔３１ａ，３２ａと、ピン取付用の貫通孔３１ｂ，３２ｂが開口されている。連結ボルト３５は、貫通孔３１ａ，３２ａ、および固定板３１，３２の間に配設された中空状のカラー３３を貫通し、ナット３６に締結されている。これにより各固定板３１，３２がカラー３３の長さ分だけ隔てた状態で一体に連結され、２枚の固定板３１，３２によって端子接続装置３０を平坦面に立設した状態で載置できる。

図５（ｂ）に示すように固定板３１の貫通孔３１ｂには、端子ユニット４０の雄ピン４１が取り付けられ、固定板３２の貫通孔３２ｂには、端子ユニット４０の雌ピン４２が取り付けられている。ピン４１，４２の根本の圧着部４１ａ，４２ａの周面には、それぞれ凹部４１ｂ，４２ｂが設けられている。ピン４１，４２を根本まで貫通孔３１ｂ，３２ｂに押し込むことにより、凹部４１ｂ，４２ｂがそれぞれ貫通孔３１ｂ、３２ｂに嵌合し、ピン４１，４２の位置が固定される。

雄ピン４１と雌ピン４２には、それぞれ圧着部４１ａ，４２ａを介して信号ケーブル４４が接続されている。信号ケーブル４４からは信号ケーブル４５が分岐し、信号ケーブル４５の端部に測定用端子４３が接続されている。測定用端子４３は信号ケーブル４５を介し、固定板３１，３２の内側空間ＳＰの外側に取り出されている。

各固定板３１，３２には、それぞれ縦方向および横方向に所定ピッチｐ１，ｐ２毎に複数の貫通孔３１ｂ，３２ｂが開口されている。これら貫通孔３１ｂ，３２ｂは、コネクタ端子ＫＴのピンの配列に対応して設けられている。すなわち、コネクタ端子ＫＴには、一般に横方向にＸ列、縦方向にＹ列（以下、Ｘ×Ｙで表す）のピン（以下端子ピンと呼ぶ）が配設されており、端子ピンのピッチはコネクタ端子ＫＴのメーカー毎に統一されている。例えば所定メーカー（Ａ社）のコネクタ端子ＫＴには、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように３×２，２×３，３×１等、種々の仕様があるが、端子ピンのピッチｐｘ，ｐｙは同一のメーカーであればコネクタ端子ＫＴの仕様に拘わらず一定である。

この点を考慮し、貫通孔３１ｂ，３２ｂのピッチｐ１，ｐ２を、端子ピンのピッチｐｘ，ｐｙに一致させている。なお、図５では横方向に３列、縦方向に４列（３×４）の貫通孔３１ｂ、３２ｂを設けているが、貫通孔３１ｂ，３２ｂの数はこれに限らない。油圧ショベルに用いられるコネクタ端子ＫＴのうち、端子ピンの数が最大のものに貫通孔３１ｂ，３２ｂの数を一致させてもよい。

図６（ｄ），（ｅ）には、他のメーカー（例えばＢ社、Ｃ社）のコネクタ端子ＫＴの例を示している。図６（ｄ）は、端子ＫＴの中央にネジ部を設け、ネジ部の両側に端子ピンを配列したものの例であり、図６（ｅ）は丸形の端子ＫＴに端子ピンを配列したものの例である。

図６（ｄ）のコネクタ端子ＫＴを用いる場合には、図７（ａ）に示すように固定板３１，３２の中央部に貫通孔３１ｃ、３２ｃを開口し、その両側に貫通孔３１ｂ，３２ｂを設ければよい。図６（ｅ）のコネクタ端子ＫＴを用いる場合には、図７（ｂ）に示すように貫通孔３１ｂ、３２ｂを丸形に配列すればよい。固定板３１，３２に複数のメーカーに対応した貫通孔３１ｂ、３２ｂを同時に設けてもよい。例えば図７（ｃ）に示すように固定板３１，３２の領域ａにＡ社、領域ｂにＢ社、領域ｃにＣ社の各端子ピンに対応した貫通孔３１ｂ，３２ｂを設けてもよい。

本実施の形態に係る端子接続装置の動作を説明する。
センサ１５からの信号に異常が検出されると、センサ１５の出力信号をチェックする。この場合、例えば図８（ａ）に示すようにコネクタ端子２２ｂとコネクタ端子２３ａの間に端子接続装置３０を接続する。すなわち雄側のコネクタ端子（例えば２２ｂ）の端子ピンを端子接続装置３０の雌ピン４２に嵌合し、雌側のコネクタ端子（例えば２３ａ）の端子ピンを端子接続装置３０の雌ピン４１に嵌合する。このとき固定板３１，３２には、予めコネクタ端子２２ｂ，２３ａに対応した数の雄ピン４１および雌ピン４２を取り付けておく。

次いで、電装品ボックス１６に接続されたコントローラ５４の電源をオンし、センサ１５に動作電力を供給する。この状態で、測定用端子４３にテスター５０のプラス側端子５１およびマイナス側端子５２をそれぞれ接続し、テスター５０を操作して電流値や電圧値等を計測する。これにより通常の動作状態の下で、センサ１５の信号状態をチェックでき、異常原因を特定できる。なお、テスター５０のマイナス側端子５２を測定用端子４３ではなくグランドに接続し、センサ１５の信号をチェックしてもよい。

一方、図８（ｂ）に示すように例えばハーネス２２のコネクタ端子２２ａとハーネス２２のコネクタ端子２２ｂにそれぞれ端子接続装置３０を接続すれば、ハーネス２２の断線の有無をチェックできる。この場合、雌側のコネクタ端子２２ａの端子ピンに端子接続装置３０の雄ピン４１を嵌合し、雄側のコネクタ端子２２ｂの端子ピンに端子接続装置３０の雌ピン４２を嵌合する。この状態で、上記雄ピン４１および雌ピン４２に接続された測定用端子４３に、テスター５０のプラス側端子５１とマイナス側端子５２をそれぞれ接続し、コネクタ端子２２ａ，２２ｂを短絡状態として、ハーネス２２の導通をチェックする。ハーネス２２の断線チェックの際には、センサ１５に電力を供給する必要がない。

図８（ｃ）に示すようにハーネス２１，２２のコネクタ端子２１ｂ，２２ａ同士を接続した状態で、ハーネス２１，２２の断線をチェックすることもできる。この場合、コネクタ端子２１ａに端子接続装置３０の雄ピン４１を、コネクタ端子２２ｂに端子接続装置３０の雌ピン４２をそれぞれ嵌合し、測定用端子４３にテスター５０を接続してハーネス２１，２２の導通をチェックする。これによりハーネス２１，２２の断線と同時にコネクタ端子２１ｂ，２２ａの着脱不良もチェックできる。なお、導通確認の方法は図８に示したものに限らない。例えば端子接続装置３０にアース線との接続を切換可能なスイッチを設け、手元でスイッチをオンオフ操作して導通チェックを行ってもよい。極性を変更可能なスイッチを設けてもよい。

本実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）一対の固定板３１，３２に複数の貫通孔３１ｂ，３２ｂを開口し、貫通孔３１ｂ，３２ｂに雄ピン４１と雌ピン４２を突設して設けるとともに、雄ピン４１と雌ピン４２と測定用端子４３をケーブル４４，４５を介して接続した。これにより、端子形状に拘わらずコネクタ端子ＫＴにピン４１，４２を嵌合することができ、測定用端子４３の信号をテスター５０などで検出することで、センサー１５の異常の有無を容易にチェックできる。したがって、多数のコネクタ端子ＫＴが設けられる大型の油圧ショベル等に用いて好適である。

（２）コネクタ端子ＫＴの端子ピンの配列ピッチｐｘ，ｐｙに合わせてピン取付用の複数の貫通孔３１ｂ，３２ｂを開口するので、同一メーカーのコネクタ端子ＫＴであれば、端子ピンの本数が異なる場合であっても、コネクタ端子ＫＴを端子接続装置３０に接続することができる。
（３）センサ等からの信号を測定用端子４３を介してテスター５０で検出するので、信号検出用の回路基板等を設ける必要がなく、安価に構成できる。
（４）連結ボルト３５によって連結した固定板３１，３２に、ピン４１，４２を押し込んで固定するので、ピン４１，４２の本数を容易に変更できる。
（５）カラー３３を介して一対の固定板３１，３２を離間して設けたので、端子接続装置３０を平坦面に立設した状態で載置でき、安定した姿勢でセンサ１５の導通確認を行うことができる。

（６）固定板３１，３２にピン４１，４２を突設するので、図９（ａ）に示すようにコネクタ端子ＫＴにピン４１，４２を接続した状態において、端子ＫＴ間の距離Ｌａを小さくすることができる。その結果、コネクタ端子近傍のハーネス２０を緩めるだけで、端子ＫＴ間に端子接続装置３０を装着可能であり、ハーネス２０を配設したままの状態で、導通チェックを行うことができる。これに対し、例えば図９（ｂ）に示すように測定用端子４３を有するコネクタ端子３０１，３０２を端子接続装置３００としてコネクタ端子ＫＴに接続した場合には、端子ＫＴ間の距離Ｌｂが大きくなる。その結果、端子ＫＴ間に端子接続装置３００を装着するためには、ハーネス全体を緩める必要があり、ハーネス２０を配設したままの状態で、導通チェックを行うことはできない。

上記実施の形態では、固定板３１，３２に雄ピン４１と雌ピン４２を取り付け、ケーブル４４を介してピン４１，４２を接続するようにしたが、例えば回路基板を介してピン４１，４２を接続するようにしてもよい。その一例を図１０に示す。

図１０（ａ）では、固定板３１，３２の間に回路基板５５が挟まれ、固定板３１，３２と回路基板５５が一体化されている。雄ピン４１と雌ピン４２は、端部が基板５５に接続された状態で突設され、回路基板５５あるいはピン４１にケーブル４５を介して測定用端子４３が接続されている。なお、ピン４１，４２は基板５５の両側からそれぞれ突設されるが、図１０（ｂ）に示すように雄ピン４１と雌ピン４２の突設位置は互いに異なっており、基板５５の設定如何で突設位置を適宜変更できる。図１０（ｃ）に示すように基板５５の片側から雄ピン４１と雌ピン４２をそれぞれ突設することもできる。

このように基板５５を介して雄ピン４１と雌ピン４２を接続することで、雄ピン４１と雌ピン４２の間の距離が短くなる。したがって、コネクタ端子ＫＴ間に端子接続装置３０を装着する場合のスペースを小さくすることができ、端子接続装置の装着が一層容易になる。

なお、上記実施の形態では、第１の支持板としての固定板３１と第２の支持板としての固定板３２により、ピン部材である雄ピン４１および雌ピン４２を支持したが、支持部材の構成はこれに限らない。カラー３３を介して連結ボルト３５により固定板３１，３２を連結したが、連結手段はこれに限らない。ハーネス２０からの信号を出力用端子としての測定用端子４３を介してテスター５０に出力するようにしたが、他の外部機器に出力するようにしもよい。

信号線としてのケーブル４４あるいは回路基板５５を介して雄ピン４１と雌ピン４２を接続するとともに、ケーブル４５を介して測定用端子４３を接続したが、端子接続手段はこれに限らない。固定板３１，３２に複数の貫通孔３１ｂ，３２ｂを開口し、所定ピッチｐ１，ｐ２で複数のピン４１，４２を突設したが、ピン４１，４２を各一本づつ固定板３１，３２の表面から突設したのでもよい。貫通孔３１ａ，３１ｂでピン４１，４２を支持したが、ピン支持部の構成はこれに限らない。

ケーブル４４によって雄ピン４１と雌ピン４２を接続するとともに、ケーブル４４からケーブル４５を分岐させて測定用端子４３を接続するようにしたが、雄ピン４１と雌ピン４２を直接接続しない構成としてもよい。例えば図１１に示すように雄ピン４１と雌ピン４２にケーブル４５を介して別々に測定用端子４３を接続し、各測定用端子４３にそれぞれテスター５０の端子５１，５２を接続して、導通を確認するようにしてもよい。

上記実施の形態では、複数のユニットに分解して輸送される大型の油圧ショベルに端子接続装置を適用する場合について説明したが、コネクタ端子を有する他の建設機械にも本発明を同様に適用可能である。すなわち、本発明の特徴、機能を実現できる限り、本発明は実施の形態の端子接続装置に限定されない。

本発明の実施の形態に係る端子接続装置が適用される建設機械の一例である油圧ショベルの斜視図。 図１の油圧ショベルの分解斜視図。 油圧ショベルの配線の構成を示す図。 ハーネスの接続状態を示す図。 （ａ）は本実施の形態に係る端子接続装置の分解状態を示す斜視図、（ｂ）は組立状態を示す断面図。 （ａ）〜（ｅ）はそれぞれコネクタ端子の仕様を示す図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図５の固定板の変形例を示す図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本実施の形態に係る端子接続装置の使用例を示す図。 （ａ）は本実施の形態に係る端子接続装置による効果を説明する図、（ｂ）は（ａ）の比較例を示す図。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ端子接続装置に基板回路を用いた例を示す図。 本発明の変形例を示す図。

符号の説明

３０ 端子接続装置
３１，３２ 固定板
３３ カラー
３５ 連結ボルト
４１ 雄ピン
４２ 雌ピン
４３ 測定用端子
４４，４５ ケーブル
５０ テスター
５５ 回路基板

Claims (5)

1. 建設機械に配設された信号線の端部のコネクタ端子に、着脱可能に接続され、前記信号線からの信号を外部機器に出力するための建設機械の端子接続装置であって、
   前記コネクタ端子に嵌合する雄用および雌用の一対のピン部材と、
   前記一対のピン部材をピン支持部にて突設して支持する支持部材と、
   前記外部機器に接続される出力用端子と、
   前記一対のピン部材と前記出力用端子とを電気的に接続する端子接続手段とを備えることを特徴とする建設機械の端子接続装置。
2. 請求項１に記載の建設機械の端子接続装置において、
   前記支持部材には、前記コネクタ端子のピンの配列に対応したピッチで、前記ピン支持部が複数設けられていることを特徴とする建設機械の端子接続装置。
3. 請求項１または２に記載の建設機械の端子接続装置において、
   前記支持部材は、互いに対向して配置された第１および第２の支持板からなり、
   前記第１の支持板には前記雄用のピン部材が突設され、前記第２の支持板には前記雌用のピン部材が突設されることを特徴とする建設機械の端子接続装置。
4. 請求項３に記載の建設機械の端子接続装置において、
   前記第１の支持板と前記第２の支持板を所定距離だけ離間した状態で連結する連結手段を有し、
   前記端子接続手段は、前記一対のピン部材と前記出力用端子とを互いに接続する信号線であることを特徴とする建設機械の端子接続装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の建設機械の端子接続装置において、
   前記端子接続手段は、前記一対のピン部材同士を接続する回路基板と、この回路基板に前記出力用端子を接続する信号線からなることを特徴とする建設機械の端子接続装置。

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