JP2012068063A - コンタクトプローブおよび充放電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被試験物と適切に電気的接触を得るためのコンタクトプローブおよび充放電装置を提供する。
【解決手段】被試験物と電気的に接続するためのコンタクトプローブにおいて、当接端子は、導電材料で形成され、被試験物に当接する当接面を備える。支持部は、当接端子を支持する。当接端子は、当接面の傾きを被試験物の表面の傾きに沿わせて変化させることができるように、支持部に取り付けられている。
薄板状電極を有する電池を試験するための充放電装置において、上記のコンタクトプローブの二つを対向させて配置し、被試験物の両側から、それぞれコンタクトプローブの当接端子の当接面を被試験物の表面に沿わせて当接させることにより、被試験物と電気的に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気特性試験技術に関し、特に、コンタクトプローブおよび充放電装置に関する。

工場で生産された電池は、一般的に、充放電試験などの品質検査を経てから製品として出荷される。このような充放電等の性能試験を行う場合、例えばクリップやテストプローブなどを用いて、試験装置と電池とが接続される。

軽量で省スペース型の電池として、薄型電池が開発されている。薄型電池においては本体部が長方形等の薄板状に形成され、電極端子としては、例えば、薄い帯状の金属板等の導電体が用いられる。このような電極端子はタブ電極ともよばれ、その一端が電池本体内部の電極と接触し、他端は電池本体部の一辺から突出した状態で固定される。
例えば特許文献１には、網状もしくは多孔性の導電体をタブ電極として用いた薄型電池が示されている。

このようなタブ電極を有する薄型電池について性能試験を行う場合、タブ電極の片面からプローブを押し当てると、プローブの押圧力で、タブ電極が変形してしまい、良好な接触が得られない。
この問題に対処するため、タブ電極の片面を支持して反対の面からプローブを押し当てたり、両面から一対のプローブを押し当てたりする方法がある。
特許文献２には、幅広な凸曲面状にした端子先端部を有する端子を用いた電池検査装置が示されている。

特開平１０−３０２７５６号公報 特開２００２−１９０３２８号公報

従来型の角形や丸形等の缶ケースを外装に用いた電池においては一般的に、電池の各部分の寸法や電池本体に対する電極端子の相対位置について製造上生ずる個体差は、通常の取り扱いにおいては無視できる範囲内におさまっていた。このため、性能試験の際には、電池本体を固定すれば電極の位置が正確に想定でき、想定した位置においてプローブと電極端子とを接触させることができた。
しかしながら、薄型電池の場合、外装にラミネートフィルムなど、柔軟性のある素材が用いられる場合もあり、同種の電池であっても、製法上、電池本体に対するタブ電極の位置等について、無視できない個体差が生ずることがある。

このような薄型電池の試験にあたって、電池本体を固定し、電池本体に対するタブ電極の位置を画一的に想定してプローブを接触させると、適切な電気的接触が得られないことがある。
また、良好な電気的接触を得られた場合でも、タブ電極に対して、強制的に想定された位置に移動させる向きに力がかかる場合がある。タブ電極に力がかかると、電池本体内部において、タブ電極と本来タブ電極と接触しているべき内部の電極とが剥離したり、短絡が生じたりして、不良品が発生する危険がある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被試験物と適切に電気的接触を得るためのコンタクトプローブおよび充放電装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のコンタクトプローブは、被試験物と電気的に接続するためのコンタクトプローブであって、導電材料で形成され、被試験物に当接する当接面を備える当接端子と、当接端子を支持する支持部とを備える。当接端子は、当接面の傾きを被試験物の表面の傾きに沿わせて変化させることができるように、支持部に取り付けられている。

本発明の別の態様は、充放電装置である。この装置は、薄板状電極を有する電池を試験するための充放電装置であって、コンタクトプローブの二つを対向させて配置し、薄板状電極の両面において、それぞれコンタクトプローブの当接端子の当接面を電極面に沿わせて当接させることにより、電池と電気的に接続する。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、被試験物と適切に電気的接触を得ることのできるコンタクトプローブおよびコンタクトプローブをもちいた充放電装置を提供することができる。

本実施形態にかかる充放電装置を示す図である。 本実施形態にかかるコンタクトプローブの構成を示す図である。 図２に示したコンタクトプローブの、鎖線ＡＡ’における断面図である。 薄型電池の本体に対してタブ電極が真っすぐである場合に、タブ電極を本実施形態にかかる二つのコンタクトプローブの間に配置した状態を示す図である。 図４の状態から、案内機構が支持部をそれぞれタブ電極に近づける向きへ押し出した状態を示す図である。 薄型電池の本体に対してタブ電極がその先端ほどずれが大きくなるように傾いている場合に、タブ電極を本実施形態にかかる二つのコンタクトプローブの間に配置した状態を示す図である。 図６の状態から、案内機構が支持部をそれぞれタブ電極に近づける向きへ押し出した状態を示す図である。 薄型電池の本体に対してタブ電極がねじれを持つように傾いている場合に、タブ電極を本実施形態にかかる二つのコンタクトプローブの間に配置した状態を示す図である。 図８の状態から、案内機構が支持部をそれぞれタブ電極に近づける向きへ押し出した状態を示す図である。 変形例にかかるコンタクトプローブの構成を示す図である。

本実施形態にかかるコンタクトプローブは、被試験物の表面に押し当てられると、その面の傾きに合わせて、被試験物に当接する面の傾きを変化させて、被試験物と電気的に接続することができるように構成される。
はじめに、図１〜図３を用いて、本発明の実施形態にかかる充放電装置およびコンタクトプローブの構成について説明する。

図１は、本実施形態にかかる充放電装置１００を示す模式図である。充放電装置１００は、バッテリ、コンデンサなどの被試験物の充放電の過程における特性の確認あるいは評価のために用いられる。
図１の例では、被試験物として、薄型電池３００を示している。薄型電池３００は、薄い帯状の金属板などの導電体で形成される薄板状電極である正極側タブ電極３０２ａ、負極側タブ電極３０２ｂを備える。以下、正極側タブ電極３０２ａ、負極側タブ電極３０２ｂを総称して、単に「タブ電極３０２」ともいう。

充放電装置１００は、被試験物に当接させて被試験物と充放電装置１００とを電気的に接続するためのコンタクトプローブ１２０ａ、コンタクトプローブ１２０ｂ、コンタクトプローブ１２０ｃ、コンタクトプローブ１２０ｄ（以下、総称して、単に「コンタクトプローブ１２０」ともいう）、被試験物を充電し、また放電させる充放電部１３０、被試験物の電圧を測定する電圧測定部１４０を備える。

コンタクトプローブ１２０ａは、充放電部１３０と薄型電池３００の正極側タブ電極３０２ａとを電気的に接続する。コンタクトプローブ１２０ｂは、電圧測定部１４０と薄型電池３００の正極側タブ電極３０２ａとを電気的に接続する。コンタクトプローブ１２０ｃは、充放電部１３０と薄型電池３００の負極側タブ電極３０２ｂとを電気的に接続する。コンタクトプローブ１２０ｄは、電圧測定部１４０と薄型電池３００の負極側タブ電極３０２ｂとを電気的に接続する。

なお、図１においては、各タブ電極３０２について、それぞれ二つのコンタクトプローブ１２０を対向させて配置し、各タブ電極３０２の両面において、コンタクトプローブ１２０をタブ電極３０２の表面に沿わせて当接させることで薄型電池３００と充放電装置１００とを電気的に接続する例を示した。
コンタクトプローブ１２０と薄型電池３００の配置は図１に示す例に限られない。例えば、二つのコンタクトプローブ１２０を、タブ電極３０２の片面から当接させ、反対側にはタブ電極３０２を支えるための支持台（図示せず）を設けてもよい。
これにより、タブ電極３０２がコンタクトプローブ１２０と当接した際に、コンタクトプローブ１２０の側のみから力を受けて、タブ電極３０２が変形したり、損傷したりすることを防止できる。

また、図１においては、薄型電池３００のタブ電極３０２が正極負極それぞれ一枚ずつ、薄型電池３００本体の両端から突出している形状の電池を試験する場合の例を示したが、コンタクトプローブ１２０の数および配置は、図１の例に限定されない。被試験物の形状や、被試験物中の電気的に接続させる部分の位置や形状、測定方法によって、コンタクトプローブ１２０の適切な数や配置を定めてよい。

図２は、本実施形態にかかるコンタクトプローブ１２０の構成を示す図である。コンタクトプローブ１２０の内部の構造を破線で示している。
図３は、図２に示した鎖線ＡＡ’におけるコンタクトプローブ１２０の断面図である。

コンタクトプローブ１２０は、被試験物に当接する当接端子２０２、当接端子２０２を三次元方向に回動可能に支持する支持部２０４、支持部２０４を一次元方向に移動可能に支持する案内機構２２０、当接端子２０２の支持部２０４に対する位置が基準位置からずれたときに、その姿勢を矯正する矯正子２００、当接端子２０２に電圧や電流を与える外部電極２１４を備える。
当接端子２０２と支持部２０４とは、互いの相対的な位置を変化させることができるように、球面軸受方式で連結される。
ここで、位置とは、その物体の重心の座標のみならず、その物体の姿勢をも含む概念である。

基準位置とは、当接端子２０２に外力が働いていない、すなわち当接端子２０２が被試験物等に当接していない非当接状態における、当接端子２０２の支持部２０４に対する相対的な位置をいう。例えば、当接端子２０２の中心軸と、支持部２０４の中心軸とが一致している状態を基準位置とする。

支持部２０４の中心軸とは、図２に示すように支持部２０４が回転体である場合にはその回転中心であり、支持部２０４の頭部を除く部分が角柱として形成されている場合には、その角柱の中心軸である。
当接端子２０２の中心軸とは、図２に示すように支持部２０４が回転体である場合にはその回転中心であり、当接端子２０２の後述する凹部の一部を構成する円錐面がなす仮想直円錐の頂点から底面におろした垂線である。

案内機構２２０は、支持部２０４をその中心軸に沿って一次元方向に移動可能に支持する。具体的には、案内機構２２０は当接端子２０２を被試験物に近づける向きに支持部２０４を押し出したり、当接端子２０２を被試験物から離す向きに支持部２０４を引きもどしたりする。

案内機構２２０は、支持部２０４において当接端子２０２と反対側に取り付けられる。図１および図２の例では、案内機構２２０は空気圧シリンダ装置であり、シリンダー２１０とピストン２０８、および図示しないコンプレッサで構成される。案内機構２２０は、圧縮空気の作用で直線動作を行い、ピストン２０８に取り付けられた支持部２０４を、支持部２０４の中心軸に沿って、押し出したり、引き戻したりする。

案内機構２２０は、押し出す向きに動作している間に所定の限界圧が加わったときに、押し出し動作を停止するように構成されてもよい。所定の限界圧は、被試験対象物ごとに許容可能な限界圧を定めればよく、ユーザにより設定可能としてもよい。
これにより、被試験物の位置が予想される位置と異なっていた場合にも、無理な力を被試験物に加えて破損させることなく、電気的に接続することができる。

案内機構２２０は、空気圧シリンダ装置に限られない。動力源としては、電気、油圧、バネなど、任意の動力源が用いられてよい。また、支持部２０４を直線移動させるものに限られず、支持部２０４を被試験物に近づけたり、被試験物から遠ざけたりすることができる機構であればよい。

当接端子２０２は、導電材料で形成され、被試験物に当接する当接面２１８を備える。
案内機構２２０に押し出されて、当接面２１８の一部に被試験物の一部が接触し、当接端子２０２に力が加えられると、当接端子２０２は、当接面２１８が被試験物の表面の傾きに沿って当接するよう回動する。

当接端子２０２の側面は、当接面２１８と連続する円錐面および円錐面と連続する円柱面で形成される。当接端子２０２はさらに、当接面２１８の反対側の面中央部に凹部２１６を備える。凹部２１６は、凹球面形状および円錐面の組み合わせで構成される窪みである。
支持部２０４は、その先端に当接端子２０２の凹部２１６の球面と同じ曲率半径を有する球面で形成される頭部を備える。
当接端子２０２の凹部２１６に支持部２０４の頭部を挿入することによって、当接端子２０２が支持部２０４に対して三次元方向に回動可能に取り付けられる。

三次元方向に回動可能とは、支持部２０４の中心軸と当接端子２０２の中心軸とのなす角度が、０度から所定の最大傾角までの間の任意の角度となる任意の位置に、当接端子２０２を移動させることが可能であることをいう。
すなわち、凹部２１６の球面部がなす仮想球の中心を原点、支持部２０４の中心軸をｚ軸とする球座標において、当接端子２０２の中心軸を、天頂角については０度から所定の最大傾角までの範囲で、方位角については０度から３６０度の範囲で、動かすことが可能であることをいう。

所定の最大傾角、すなわち支持部２０４の中心軸と当接端子２０２の中心軸がなす角のは最大値は、凹部２１６の形状によって定まる。
具体的には、最大傾角は、凹部２１６の円錐面がなす仮想的な直円錐の頂点の角度、すなわち直円錐の母線と頂点から底面へ下ろした垂線のなす角度に対応する。

最大傾角は、当接面２１８を傾斜させることが可能な最大の傾斜角でもある。
したがって、被試験物の形態や試験の条件などから想定される、被試験物の電極などの表面の傾きの範囲に応じて、凹部２１６の円錐面の形状を定めればよい。

当接端子２０２を支持部２０４に対して三次元方向に回動可能とすることにより、当接面２１８の傾きを２つの自由度をもって変化させることができる。すなわち、所定の基準面に対する傾きを基準面内で互いに交差する２本の仮想軸周りで変化させることができる。これにより、当接面２１８の一部に被試験物の一部が接触し、当接端子２０２に力が加わったときに、当接端子２０２の当接面２１８の傾きを被試験物の接触面の傾きに合わせて変化させることができる。

当接面２１８は、曲率半径の大きい球面の一部として形成される。球面にかえて、回転放物面や楕円放物面などの曲面の一部として構成されてもよい。

このように、当接面２１８が曲面の一部として構成される場合、「当接面２１８を被試験物の表面の傾きに沿わせて当接させる」とは、当接面２１８がタブ電極３０２と接する点における当接面２１８の接平面と、タブ電極３０２の面とが、平行になることをいう。
さらに、タブ電極３０２の面も曲面である場合、「当接面２１８を被試験物の表面の傾きに沿わせて当接させる」とは、当接面２１８とタブ電極３０２と接する点における当接面２１８の接平面と、その接点におけるタブ電極３０２の接平面とが、平行になることをいう。

当接面２１８を曲面の一部として構成することにより、タブ電極３０２と当接面２１８の一部とが接触したときから、当接面２１８を被試験物の表面の傾きに沿わせて当接させた状態になるまで、ある瞬間にタブ電極３０２に集中して力を加えることなく、当接端子２０２を回動させることができる。

当接面２１８はまた、平面として形成されてもよい。これにより、当接面２１８がタブ電極３０２の面と平行な状態で、面に沿って当接したときに、接触面を広くとることができる。この場合、当接面２１８と当接端子２０２の側面との境目を漸次傾斜が変化する曲面として形成することで、ある瞬間にタブ電極３０２に集中して力を加わることを防ぐことができる。

当接面２１８はまた、凹曲面として形成されてもよい。これにより、被試験物において、電気的接触させる個所が凸曲面であるような場合に、当接させる過程で集中して力が加わることを防ぐことができ、かつ、電気的に接続する接触面を広くとることができる。

当接面２１８の全部またはその一部は、非平滑面として形成されてもよい。非平滑面はたとえば、当接面２１８のうち被試験物の電極等と当接可能である位置に凹凸面として形成されてもよい。
これにより、例えば、タブ電極３０２の表面に酸化皮膜が形成されているような場合に、凸部分が酸化皮膜に食い込み、酸化皮膜の下の金属部分と接触することで、適切に電気的接触を得ることができる。特に、タブ電極３０２としてアルミニウムなど、表面に酸化皮膜を形成しやすい素材が用いられているときに有効である。
また、当接面２１８に非平滑面を形成することで、被試験物と当接面２１８との間の摩擦力を増加させることができ、滑りにくく、安定した状態でコンタクトプローブ１２０と被試験物とを電気的に接続させることができる。

凹凸の形状、深さや細かさなどは、実験または経験により、酸化皮膜の下の金属と凸部分が接触可能であり、また、当接面２１８と被試験物との間の摩擦係数を所望の値になるよう定める。
非平滑面は例えば、水玉状、縞状、格子状などの凸状構造や凹状構造で構成されてもよく、複数の溝を刻むことにより形成されてもよい。

コンタクトプローブ１２０はさらに、支持部２０４の頭部と当接端子２０２の凹部２１６の間に、輪状に形成された弾性体２０６を備える。弾性体２０６は、ゴム、プラスチックなどの伸縮性のある素材で形成される。例えば、Ｏリングやゴムブッシュを弾性体２０６として用いてもよい。

当接端子２０２の凹部２１６には輪状の端子側溝部２１２が形成されており、支持部２０４の頭部に輪状の支持部側溝部２２２が形成されている。弾性体２０６は、端子側溝部２１２と支持部側溝部２２２とに嵌まり込むように取り付けられる。すなわち、弾性体２０６は、当接端子２０２と支持部２０４との間に、当接端子２０２と支持部２０４の両方に係合して取り付けられる。図３においては、断面が長方形に形成された端子側溝部２１２および支持部側溝部２２２の例を示しているが、端子側溝部２１２および支持部側溝部２２２の形状は、弾性体２０６と適切に係合するよう実験および経験により定める。

当接端子２０２の支持部２０４に対する相対的な位置が前述の基準位置にあるとき、弾性体２０６の変形は最も少ない。
当接端子２０２が外力を受け、当接端子２０２の支持部２０４に対する位置が基準位置から外れると、弾性体２０６の弾性変形によって、前記当接端子を前記基準位置に戻す向きに力が作用する。そして、当接端子２０２は、外力と弾性体２０６からの力がつりあう位置で静止する。

具体的には、案内機構２２０が当接端子２０２を被試験物の側に押し出すように移動させると、当接端子２０２の当接面２１８が被試験物に当接し、被試験物から反作用としての力を受けて、当接面２１８が被試験物の表面に沿うように傾きはじめる。そうすると、当接端子２０２の中心軸が支持部２０４の中心軸からずれ、弾性体２０６は弾性変形する。弾性体２０６の弾性変形によって、当接端子２０２は、当接端子２０２の中心軸と支持部２０４の中心軸とが一致する方向に戻る向きに力を受ける。当接端子２０２は、被試験物から反作用としての受ける力と、当接端子２０２が弾性体２０６から受ける力がつりあう位置で静止する。

測定が終了した際などに、案内機構２２０が当接端子２０２を被試験物から引き離す向きに移動させると、当接端子２０２が被試験物から受けていた力がとり除かれる。そうすると当接端子２０２は、弾性変形した弾性体２０６から、基準位置に戻る向き、すなわち当接端子２０２の中心軸と支持部２０４の中心軸とが一致する方向に戻る向きに力を受けて、被試験物の表面に沿うように傾いていた当接面２１８の向きを正面に戻した基準位置に戻る。

弾性体２０６の形、数は上述に限られず、被試験物の大きさや、形、充放電装置１００の使用態様等に応じて適宜変形し、また増減させてよい。
例えば、弾性体２０６は輪状でなくともよく、当接端子２０２と支持部２０４との間に、当接端子と支持部２０４の両方に係合して取り付けることが可能であり、当接端子２０２が基準位置から外れたときに、基準位置に戻す向きに力を作用させることができる形状であればよい。
端子側溝部２１２および支持部側溝部２２２の形状は、弾性体２０６の形状に合わせて、弾性体２０６が端子側溝部２１２および支持部側溝部２２２の両方に係合することができるように定める。

また、二つ以上の弾性体２０６が用いられてもよい。この場合、二つ以上の弾性体２０６が二つ以上の端子側溝部２１２および支持部側溝部２２２にそれぞれ係合するよう当接端子２０２と支持部２０４の間に取り付けられる。二つ以上の弾性体２０６を用いることにより、当接端子２０２の位置が基準位置からずれたときに、元に戻す向きにより強い力を作用させることができる。

矯正子２００は、支持部２０４の頭部とは反対側の端部を取り囲む輪状に形成され、当接端子または支持部２０４の動きとは連動しないように、外部電極２１４や案内機構２２０の固定部などに固定される。
矯正子２００は、当接端子２０２に外部から力が加えられた後、その力が取り除かれた後も当接端子２０２が基準位置に戻らない場合に、当接端子２０２の向きを元の状態に戻す。

具体的には、当接端子２０２の中心軸が支持部２０４の中心軸に対してずれた状態で、案内機構２２０が支持部２０４を被試験物から引き離す向きに移動させたときに、当接端子２０２の中心軸が傾いている側の端が、矯正子２００と接触し、矯正子２００から基準位置に戻る向きに力を受けて、元の位置に戻る。
これにより、当接端子２０２が基準位置からずれたままの状態となった場合にも、当接端子２０２の向きを次の測定に備えて基準位置に戻すことができ、効率よく測定を行うことができる。

外部電極２１４は、導電性の材質を用いて形成された支持部２０４を介して、当接端子２０２と充放電部１３０または電圧測定部１４０とを電気的に接続する。外部電極２１４と充放電部１３０および電圧測定部１４０とは、図示されない導線などを用いて接続される。
なお、外部電極２１４は、シリンダー２１０と一体として構成されてもよく、別の部材として構成されてもよい。図３においては、外部電極２１４とシリンダー２１０とが一体として構成された場合の例を示している。

外部電極２１４を設ける代わりに、当接端子２０２に充放電部１３０または電圧測定部１４０とを、導線などを介して直接接続してもよい。この場合、支持部２０４は導電素材以外の素材を用いて形成されてもよい。

以上の構成による動作は、以下のとおりである。
図４〜９は、本実施形態にかかる充放電装置１００において、コンタクトプローブ１２０と薄型電池３００のタブ電極３０２と電気的に接続させる際の動作を説明する図である。

図４〜９においては、図２のコンタクトプローブ１２０を二つ対向させて、薄型電池３００のタブ電極３０２の両面から、コンタクトプローブ１２０ａ、コンタクトプローブ１２０ｂを用いて、それぞれ充放電部１３０、電圧測定部１４０と電気的に接続する例を示す。薄型電池３００は、図示しないホルダにより保持される。
図１ないし図３と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。ただし、コンタクトプローブ１２０ａの構成についてはａを、コンタクトプローブ１２０ｂの構成についてはｂを付して示している。

図４は、薄型電池３００の本体に対してタブ電極３０２が真っすぐである状態、すなわち、タブ電極３０２が本体の厚みの半分の位置にあり、かつ本体の延長面上に位置する状態にある場合に、タブ電極３０２をコンタクトプローブ１２０ａおよびコンタクトプローブ１２０ｂの間に配置した状態を示す図である。

図５は、図４の状態から、案内機構２２０ａおよび案内機構２２０ｂが支持部２０４ａおよび支持部２０４ｂをそれぞれタブ電極３０２に近づける向きへ押し出した状態を示す。 当接前から、タブ電極３０２の表面と、当接面２１８ａおよび当接面２１８ｂのタブ電極３０２と接触する点における接平面が平行となっている状態なので、当接端子２０２ａおよび当接端子２０２ｂは、基準位置から傾くことなく、当接面２１８ａ、当接面２１８ｂをタブ電極３０２に当接させている。

前述のように、同種の電池であっても、電池本体に対するタブ電極の位置が個々の電池について同一であるとは限らない。
複数の電池について測定をおこなう場合、同種の電池本体を同じホルダに固定している場合であっても個体差によって、測定のたびに本体に対するタブ電極の位置が異なることになる。

図６は、薄型電池３００の本体に対してタブ電極３０２がその先端にいくほど、本体の延長面からのずれが大きくなるように傾いている場合、タブ電極３０２をコンタクトプローブ１２０ａおよびコンタクトプローブ１２０ｂの間に配置した状態を示す図である。

図７は、図６の状態から、案内機構２２０ａおよび案内機構２２０ｂが支持部２０４ａおよび支持部２０４ｂをそれぞれタブ電極３０２に近づける向きへ押し出した状態を示す。
案内機構２２０ａおよび案内機構２２０ｂが支持部２０４ａおよび支持部２０４ｂを押し出す過程において、当接面２１８ａ、および当接面２１８ｂが、初めにその中心ではない個所においてタブ電極３０２と接触し、タブ電極３０２から反作用としての力を受け、回動する。この状態において、コンタクトプローブ１２０の弾性体２０６は引き伸ばされて変形しており、弾性力によるエネルギーを有するため、当接端子２０２はそれぞれ基準位置に戻る方向に回動しようとする力を受ける。この力とタブ電極３０２から反作用として受ける力がつりあう所で当接端子２０２は回動を停止する。

この結果、コンタクトプローブ１２０は、タブ電極３０２の表面と、当接面２１８ａおよび当接面２１８ｂのタブ電極３０２と接触する点における接平面が平行となっている状態で、当接面２１８ａ、当接面２１８ｂをタブ電極３０２に当接させた状態で停止する。

図８は、薄型電池３００の本体に対してタブ電極３０２がねじれを持つように傾いている場合に、タブ電極３０２をコンタクトプローブ１２０ａおよびコンタクトプローブ１２０ｂの間に配置した状態を示す図である。図７においては、図３および図５のコンタクトプローブ１２０ａおよびコンタクトプローブ１２０ｂを、図３および図５において薄型電池３００がある側の反対側から見た図を示す。

図９は、図８の状態から、案内機構２２０ａおよび案内機構２２０ｂが支持部２０４ａおよび支持部２０４ｂをそれぞれタブ電極３０２に近づける向きへ押し出した状態を示す。
案内機構２２０ａおよび案内機構２２０ｂが支持部２０４ａおよび支持部２０４ｂを押し出す過程において、当接面２１８ａ、および当接面２１８ｂが、初めにその中心ではない個所においてタブ電極３０２と接触し、タブ電極３０２から反作用としての力を受けて、当接端子２０２ａおよび当接端子２０２ｂは回動する。この状態において、コンタクトプローブ１２０の弾性体２０６は引き伸ばされて変形しており、弾性力によるエネルギーを有するため、当接端子２０２は基準位置に戻る向きに力を受ける。この力とタブ電極３０２から反作用として受ける力がつりあう所で、当接端子２０２は回動を停止する。

この結果、コンタクトプローブ１２０は、タブ電極３０２の表面と、当接面２１８ａおよび当接面２１８ｂのタブ電極３０２と接触する点における接平面が平行となっている状態で、当接面２１８ａ、当接面２１８ｂをタブ電極３０２に当接させた状態で停止する。

以上のように、被試験物の位置にバラツキがある場合であっても、被試験物の両側から二つのコンタクトプローブ１２０で挟むようにして当接させることで、被試験物に無理な力を加えることなく、安定した電気的接触を確保することができる。

また、当接端子２０２を三次元方向に回動可能とすることにより、被試験物の個体差に対応して安定した電気的接触を確保することができ、被試験に無理な力を加えることなく、試験を行うことができる。

以下、変形例をあげる。
変形例にかかる充放電装置の構成も、図１の充放電装置１００と同様であり、また、変形例にかかるコンタクトプローブ１２２の構成も、図２のコンタクトプローブ１２０と同様の構成を含む。以下、前述の実施例との相違点を中心に説明する。
図１０は、変形例にかかるコンタクトプローブ１２２の構成を示す図である。コンタクトプローブ１２２の内部の構造を破線で示している。
なお、前述のコンタクトプローブ１２０と同一の部材には同一の符号を付しており、その構成および動作、効果についても前述のコンタクトプローブ１２０の部材と同様である。

変形例にかかるコンタクトプローブ１２２は、被試験物に当接する当接端子２３２、当接端子２３２を回動可能に支持する支持部２３４、支持部２３４を一次元方向に移動可能に支持する案内機構２２０、外部電極２１４を備える。
当接端子２３２と支持部２３４とは、互いの中心軸間の傾きを変化させることができるように、球面軸受方式で連結される。

当接端子２３２は、導電材料で形成され、当接面２３８を備える。当接面２３８は実施例の当接面２１８と同様であり、説明は省略する。
当接端子２３２の当接面２３８と反対側は、球面に形成された球面軸である。
支持部２３４は、支持部側凹部２４０を備える。支持部側凹部２４０は、当接端子２３２の球面軸と同じ曲率半径を有する凹球面形状および円錐面の組み合わせで構成される窪みである。
支持部２３４の支持部側凹部２４０に当接端子２３２の球面軸を挿入することによって、当接端子２３２が支持部２３４に対して三次元方向に回動可能に取り付けられる。

当接端子２３２を支持部２３４に対して三次元方向に回動可能とすることにより、当接面２３８の傾きを２つの自由度をもって変化させることができる。すなわち、所定の基準面に対する傾きを基準面内で互いに交差する２本の仮想軸周りで変化させることができる。これにより、当接面２３８の一部に被試験物の一部が接触し、当接端子２３２に力が加わったときに、当接端子２３２の当接面２３８の傾きを被試験物の接触面の傾きに合わせて変化させることができる。

コンタクトプローブ１２２はさらに、支持部２３４と当接端子２３２の間に、弾性体２０６を備える。弾性体２０６は、図示しない端子側溝部と支持部側溝部２４２とに嵌まり込むよう取り付けられる。すなわち、弾性体２０６は、支持部２３４と当接端子２３２との間に、支持部２３４と当接端子２３２の両方に係合して取り付けられる。

変形例にかかるコンタクトプローブ１２２も、実施例のコンタクトプローブ１２０と同様に動作し、同様の効果を有する。
また、充放電装置１００において、変形例にかかるコンタクトプローブ１２２とコンタクトプローブ１２０とを組み合わせて用いてもよい。これにより、被試験物の形態に合わせて、適切な電気的接触を得ることができる。

以上の構成および動作による本発明の利用シーンは以下のとおりである。
まず、ユーザは、図１の充放電装置の電池ホルダに、試験をすべき薄型電池３００の本体を設置して、図示しない入力部を介して必要な情報を入力し、測定開始の指示を出す。
充放電装置１００のコンタクトプローブは、図４〜図９に示した動作により、薄型電池３００のタブ電極３０２の位置に合わせて、その表面に沿ってコンタクトプローブ１２０を当接させ、薄型電池３００と充放電装置１００とを電気的に接続する。測定が終了すると、充放電装置１００のコンタクトプローブ１２０は、図４〜図９に示した動作を逆にたどって、薄型電池３００と充放電装置１００との電気的接続を解除する。ユーザは、測定が終了した薄型電池３００を充放電装置１００の電池ホルダから取り出す。

したがってユーザは、測定する電池ごとに電池本体に対するタブ電極の位置が異なるような場合であっても、コンタクトプローブの位置等をわざわざ調整せずとも、電池に損傷をあたえることなく測定を行うことができる。

以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

例えば、実施形態においては、コンタクトプローブが案内機構を備え、被試験物を固定して当接端子を被試験物に近づけるように移動させる構成としたが、コンタクトプローブを固定して、被試験物のホルダに案内機構を設置し、被試験物を移動させる構成としてもよい。

また、実施形態においては、主に被試験物として薄型電池を例にあげて説明した。
これ以外にも本発明にかかるコンタクトプローブは、例えば、柔軟性や弾力性のある素材が用いられている電池やコンデンサ、電子基板上の電子部品など、電気的に接続すべき個所の表面の傾きに個体差があるような被試験物に適用することができる。

また、本発明にかかるコンタクトプローブは、個体差は無視できるような被試験物についても、例えば、ベルトコンベヤ上に置かれた電子部品を、次々とロボットアームを用いて電気的に接続することにより検査する場合などに適用することができる。すなわち、被試験物を置く場所や、対象とする被試験物が必ずしも毎回同じではないため、測定装置に対する被試験物の電気的に接続すべき個所の表面の傾きが測定回によって異なるような場合にも適用することができる。

また、実施形態においては、主に充放電装置について説明したが、これ以外にも本発明は、対象物と電気的に接続することが必要な装置に適用することができる。

以上のように本発明は、対象物と電気的に接続するためのコンタクトプローブおよびコンタクトプローブを用いた充放電装置に利用可能である。

１００ 充放電装置、 １２０ コンタクトプローブ、１２２ コンタクトプローブ、 １３０ 充放電部、 １４０ 電圧測定部、 ２００ 矯正子、 ２０２ 当接端子、 ２０４ 支持部、 ２０６ 弾性体、 ２０８ ピストン、 ２１０ シリンダー、 ２１２ 端子側溝部、 ２１４ 外部電極、 ２１６ 凹部、 ２１８ 当接面、 ２２０ 案内機構、 ２２２ 支持部側溝部、 ２３２ 当接端子、 ２３４ 支持部、 ２３８ 当接面、 ２４０ 支持部側凹部、 ２４２ 支持部側溝部、 ３００ 薄型電池、 ３０２ タブ電極、 ３０２ａ 正極側タブ電極、 ３０２ｂ 負極側タブ電極。

Claims (8)

1. 被試験物と電気的に接続するためのコンタクトプローブであって、
   導電材料で形成され、被試験物に当接する当接面を備える当接端子と、
   前記当接端子を支持する支持部とを備え、
   前記当接端子は、前記当接面の傾きを前記被試験物の表面の傾きに沿わせて変化させることができるように、支持部に取り付けられていることを特徴とするコンタクトプローブ。
2. 前記当接端子は、前記当接面の反対側に凹部を備え、
   前記支持部は、その一端に球面の一部として形成された頭部を備え、
   前記凹部に前記頭部を挿入することにより、前記当接端子が、前記当接面の傾きを前記被試験物の表面の傾きに沿わせて変化させることができるように前記支持部に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンタクトプローブ。
3. 前記当接端子と前記支持部との間に、前記当接端子と前記支持部とに係合して取り付けられる弾性体をさらに備え、
   前記当接端子の前記支持部に対する位置が、非当接状態における位置である基準位置から外れているときに、前記弾性体の弾性変形によって、前記当接端子を前記基準位置に戻す向きに力が作用することを特徴とする請求項１または２に記載のコンタクトプローブ。
4. 前記弾性体は、輪状に形成され、
   前記当接端子の凹部には輪状の端子側溝部が形成され、
   前記支持部には輪状の軸側溝部が形成され、
   前記弾性体は、前記端子側溝部と軸側溝部とに係合するよう取り付けられることを特徴とする請求項３に記載のコンタクトプローブ。
5. 前記支持部を一次元方向に移動可能に支持する案内機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
6. 輪状に形成され、前記支持部の頭部とは反対側の端部を取り囲む位置に、前記当接端子および前記支持部とは独立に固定された矯正子をさらに備え、
   前記当接端子は、該当接端子の前記支持部に対する位置が、非当接状態における位置である基準位置から外れているときに、前記案内機構が前記支持部をその頭部を後退させる向きに移動させたときに、前記矯正子との当接により、その中心軸と前記支持部の中心軸とが一致するように回動することを特徴とする請求項５に記載のコンタクトプローブ。
7. 前記当接面は、前記被試験物と当接可能である位置に非平滑面を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のコンタクトプローブ。
8. 薄板状電極を有する電池を試験するための充放電装置であって、
   請求項１から７のいずれかに記載のコンタクトプローブの二つを対向させて配置し、薄板状電極の両面において、それぞれコンタクトプローブの当接端子の当接面を電極面に沿わせて当接させることにより、前記電池と電気的に接続することを特徴とする充放電装置。

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