JP4835385B2 - コネクタの嵌合検査方法と装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気コネクタの嵌合検査方法と装置に関する。

一般に、電気コネクタは、一対のメス、オスのコネクタハウジングに設けられたロック機構により嵌合し、ハウジング内に収容されたメス、オスのターミナルを電気的に接続する構造となっている。

ロック機構は、一方のハウジングに設けられた片持ち梁状のロッキングアームを、他方のハウジングに設けられたアーム係止部に係合することにより、両ハウジングを連結する構成となっているが、通常、オスターミナルをメスターミナルに挿入するときに要する挿入力がロッキングアームとアーム係止部とのロックに要する力よりも小さいことから、ロック機構におけるロックピーク時の力がそのままターミナル挿入力となる、いわゆる慣性ロック方式で、オス、メスのコネクタハウジングを一段で嵌合ロックすることができる。

ところが、例えば、メスコネクタハウジングに対するオスコネクタハウジングの挿入方向が、本来の挿入すべき真っ直ぐな方向からずれ、ハウジングの嵌合が途中で停止する、いわゆる半嵌合状態になると、メス、オスのターミナルの接続も不完全となる。

このようなターミナルの不完全接続やコネクタハウジングの不完全嵌合を防止する方法として、従来、オスメスのターミナルよりも短い嵌合検知端子を各コネクタハウジングに設け、正常な嵌合時には嵌合検知端子が導通するようにし、嵌合検知端子が導通しているか否かを検出することにより両コネクタハウジングの嵌合の良否を判断するものがある。

しかし、このような嵌合検査方法では、嵌合検知端子を各コネクタハウジングに設ける必要があり、コスト的に好ましくない。また、このコネクタを車両用のコネクタとして使用する場合には、嵌合検知端子が導通し両コネクタハウジングの嵌合が良好であると判断したものでも、実際上コネクタハウジングが完全に嵌合していなければ、車両の振動などにより両コネクタハウジングの嵌合が外れる虞もある。

他の方法としては、下記特許文献１に記載されているように、各コネクタハウジングに設けられたメス、オスのターミナルの近傍に、センサー端子をそれぞれ設け、メス、オスのターミナルが接続した後に、両センサー端子が接続するようにし、両センサー端子の導通により両コネクタハウジングの嵌合の良否を判断するものもある。しかし、この場合も、コスト的に好ましくない。

そこで、規定挿入力、すなわちロックピーク荷重を越える力で、オスのコネクタハウジングをメスコネクタハウジングに押し込み、確実に電気的に接続する作業を行っている。例えば、電気自動車やハイブリッドカーなどでは、リチウムイオン電池などの高出力型電池の集合体からの電圧検出線をモジュールにコネクタ接続しているが、このコネクタの接続後の嵌合確認をするため、規定挿入力で、再度、オスコネクタハウジングをメスコネクタハウジングに押し込む作業を行っている。

しかしながら、再度の押し込み作業は面倒で、しかも、コネクタハウジングが不完全嵌合であれば、規定挿入力又はこれを越える力で押圧しただけでは、完全嵌合状態にならないこともある。
特開平９−３０６５９３号公報（段落番号「００５５」〜「００６０」、要約及び図１参照）。

本発明は、従来技術に伴う問題を解決するためになされたもので、コネクタハウジングが不完全嵌合であっても、これを簡単に検知することが可能なコネクタの嵌合検査方法と装置を提供することを目的とする。

本発明に係るコネクタの嵌合検査方法は、メスコネクタハウジングとオスコネクタハウジングの嵌合により、当該コネクタハウジングに収容されたメスターミナルとオスターミナルを接続するコネクタにおける嵌合状態を検査するコネクタの嵌合検査方法であって、前記メスコネクタハウジング又はオスコネクタハウジングのいずれか一方を位置固定し、このコネクタハウジングに嵌合されている状態の他方のコネクタハウジングを、両コネクタハウジング不完全嵌合時の嵌合解除可能な力以上であってかつ両コネクタハウジング完全嵌合時の嵌合解除可能な力よりも小さな力で、前記他方のコネクタハウジングと係合されるプローブ部材により、前記両コネクタハウジング不完全嵌合時の嵌合解除可能な力以上で、前記他方のコネクタハウジングを嵌合解除方向に引き、両コネクタハウジングの嵌合状態の良否を検査することを特徴とする。

本発明に係るコネクタの嵌合検査装置は、メスコネクタハウジングとオスコネクタハウジングの嵌合により、当該コネクタハウジングに収容されたメスターミナルとオスターミナルを接続するコネクタにおける嵌合状態を検査するコネクタの嵌合検査装置であって、位置固定された前記メスコネクタハウジング又はオスコネクタハウジングのいずれか一方に対し嵌合される他方のコネクタハウジングに設けられた係合部と、前記係合部に対し係合離脱可能な係止手段を有するプローブ部材と、当該プローブ部材の基端を保持し、該プローブ部材を前記コネクタハウジングの嵌合方向に進退させる駆動部と、を有し、前記係止手段は、両コネクタハウジング不完全嵌合時の嵌合解除可能な力以上であってかつ両コネクタハウジング完全嵌合時の嵌合解除可能な力よりも小さな力（以下所定の引張り力）で他方のコネクタハウジングと係合状態となるようにしたことを特徴とする。

本発明は、位置固定されたコネクタハウジングに嵌合される他のコネクタハウジングにプローブ部材を係合し、このプローブ部材を所定の引張り力でコネクタハウジングの嵌合解除方向に引くと、不完全嵌合のコネクタハウジングでは嵌合が解除され、完全嵌合のコネクタハウジングは嵌合状態が維持されることになる。したがって、コネクタハウジングが不完全嵌合なものは、簡単に検知できる。また、プローブ部材をロボットあるいは種々のチャッキング装置などに把持し、これにコネクタハウジングの一方を保持した状態でコネクタハウジングを嵌合し、この後、所定の引張り力で嵌合解除方向に引くと、検査の自動化のみでなく、嵌合作業の自動化も可能になる。

以下、本発明に係るコネクタの嵌合検査装置と検査方法について、詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態に係るコネクタの嵌合検査装置の一例を示す概略分解斜視図、図２（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ図１の２Ａ−２Ａ線、２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面に相当する概略断面図、図３〜図５は検査の一例を工程順に示す要部拡大断面図である。なお、図２（Ａ）と図２（Ｂ）の縮尺は、理解を容易にするため多少相違する。

本実施形態に係るコネクタの嵌合検査装置は、図１に示すように、例えば、電池モジュール３に位置固定的に設けられたメスコネクタハウジング１に嵌合するオスコネクタハウジング２の嵌合状態を検査するものである。なお、以下では、電池モジュール側をメスコネクタハウジング１、このメスコネクタハウジング１に嵌合する側をオスコネクタハウジング２として説明するが、コネクタハウジングのオス、メス関係は逆であってもよい。

この嵌合検査装置は、オスコネクタハウジング２に形成された凹穴部からなる係合部１０と、係合部１０に係合する棒状のプローブ部材２０と、プローブ部材２０の先端部位に設けられ所定の力でプローブ部材２０を係合部１０に係合離脱可能に係止する係止手段３０と、を有している。

なお、コネクタハウジング１，２内には、メスターミナルとオスターミナル（いずれも不図示）が設けられ、オスコネクタハウジング２の本体２ａの上部に設けられた片持ち梁状のロッキングアーム５（図２A参照）と、メスコネクタハウジング１に設けられた開口部６（図１参照）を有するアーム係止部７とを係合することにより、両ハウジング１，２が完全嵌合され、内部の各ターミナルが電気的に接続される。

さらに詳述する。本実施形態の嵌合検査装置では、オスコネクタハウジング２に関しては、後端側（メスコネクタハウジング１と嵌合する側を先端側、その反対側を後端側とする）に係合部１０が形成されたものを使用する。係合部１０は、図２Ａに示すように、穴部１１と、穴部１１の入口部分で内方突出された係合壁１２が形成されている。

棒状のプローブ部材２０は、図２Ｂに示すように、有底角筒状の本体２１と、本体２１の先端部位に設けられ係合部１０に対し係合離脱可能な係止手段３０と、本体２１の基端側に設けられ係止手段３０に作用する力を検知する検知手段４０と、本体２１の基端を保持しプローブ部材２０をコネクタハウジングに対し進退させる駆動部５０と、を有している。

係止手段３０は、本体２１の先端部位に支軸２２を中心に回動し本体２１の通孔２３より出没可能に設けられた一対の係合片２４と、係合片２４を本体２１より外方に突出させるように付勢するねじりコイルばねにより構成された第１バネ手段２５と、係合片２４からの力を受ける軸状の押圧部材２６と、押圧部材２６のフランジ部２６aに当接して押圧部材２６を加圧するコイルばねにより構成された第２バネ手段２７と、を有している。なお、第２バネ手段２７の弾発力は、調整つまみ２８を軸方向に摺動することにより調製可能となっているが、この調整手段は、図上詳示していないが、ねじ式あるいはラチェット式など種々の手段が使用できる。

各係合片２４は、押圧部材２６の先端が係合する切欠段部２４ａ、押圧部材２６の先端面に当接する加圧面部２４ｂ、図４に示す開状態時に移動するとき係合壁１２に当接する係合面部２４ｃを有している。

第１バネ手段２５は、一対の係合片２４に何らの力も加わっていない場合（図４参照）には、係合片２４を本体２１の軸線に対し直交状態、つまり開き状態に保持する。

特に、本実施形態では、各係合片２４が、プローブ部材２０をオスコネクタハウジング２の嵌合解除方向に移動するとき、両コネクタハウジング１，２の不完全嵌合時に嵌合解除可能な力以上であってかつ両コネクタハウジング１，２の完全嵌合時に嵌合解除可能な力より小さな力（以下、所定の引張り力）で、プローブ部材２０を係合部１０に係合するように、第２バネ手段２７によって押圧部材２６をプローブ部材２０の挿入方向先端方向に向けて付勢している。

この結果、両コネクタハウジング１，２が不完全嵌合な状態であれば、プローブ部材２０の係合片２４がオスコネクタハウジング２に係合してオスコネクタハウジング２をメスコネクタハウジング１から引き離すことができ、両コネクタハウジング１，２が完全嵌合な状態であれば、プローブ部材２０のみが係合部１０から抜け出ることになる。

検知手段４０は、図２Ｂに示すように、本体２１の後端側（基端側）に設けられ、プローブ部材２０がオスコネクタハウジング２をメスコネクタハウジング１に対し嵌合する方向に押圧するとき、本体２１を介して伝達される押圧力を検知する。なお、検知手段４０は、力を検知するものであればどのようなものであってもよいが、例えば、ロードセルなどが使用される。

駆動部５０は、本体２１の基端を検知手段４０を介して保持し、プローブ部材２０をオスコネクタハウジング２に対し進退させるものであれば、どのようなものであってもよいが、例えば、ロボットあるいはシリンダ装置、場合によっては電動モータと減速機などが使用される。

次に本実施形態の嵌合検査方法を説明する。

位置固定のメスコネクタハウジング１に対しオスコネクタハウジング２を挿入する。通常、メスコネクタハウジング１の開口部６に、オスコネクタハウジング２のロッキングアーム５が係合するまで挿入すると、両ハウジング１，２が嵌合し、各ターミナルが電気的に接続された状態となる。両ハウジング１，２の嵌合作業が完了すると、嵌合状態の検査を開始する。

この検査は、まず、図３に示すように、メスコネクタハウジング１に嵌合しているオスコネクタハウジング２の係合部１０にプローブ部材２０を挿入する。係止手段３０の一対の係合片２４は、係合部１０の係合壁１２に当接しつつ、第１バネ手段２５の弾発力に抗して本体２１内に没するように回動する。係合部１０の穴部１１内に入ると、図４に示すように、第１バネ手段２５により開き状態となる。

そして、図４に示すように、プローブ部材２０を穴部１１の底壁１１ａに押付ける。これによりプローブ部材２０自体によりオスコネクタハウジング２をメスコネクタハウジング１に押込むことになるので、両コネクタハウジングの嵌合状態をより完全なものにすることができる。この係合片２４が底壁１１ａを加圧する力F１は、本体２１を介して伝達され、検知手段４０により検知され、加圧力F１が設定値以上の不必要に大きな値にならないように駆動部５０により制御される。

次に、プローブ部材２０を後退し、図５に示すように、開き状態の係合片２４の加圧面部２４ｂを係合壁１２に当接させ、所定の引張り力でオスコネクタハウジング２を嵌合解除方向に引く。これにより両コネクタハウジング１，２の嵌合が不完全な場合には、係合片２４を開き状態に保持しようとする力、つまり第１バネ手段２５の弾発力F３と第２バネ手段２７の弾発力F４による開状態保持力が、係合部１０の係合壁１２から受ける力Ｆ２に打ち勝ち、開き状態を保持するので、オスコネクタハウジング２をメスコネクタハウジング１から引き抜くことができる。この係合片２４が係合壁１２から受ける力Ｆ２は、係合片２４の加圧面部２４ｂ、押圧部材２６及び第２バネ手段２７を介して伝達され、検知手段４０により検知され、設定値と比較することにより嵌合の良否が判断される。したがって、個々のコネクタの嵌合状態を目視しなくても嵌合状態の良否をチェックできる。なお、第２バネ手段２７の弾発力F２は、図２Ｂに示す調子つまみ２８により予め調整されている。

一方、両コネクタハウジング１，２の嵌合が完全な場合には、図６に示すように、開き状態の係合片２４が係合部１０の係合壁１２から受ける力Ｆ２に負け、支軸２２を中心に回動し、押圧部材２６を加圧後退させると共にオスコネクタハウジング２の係合部１０から抜ける。この場合、係合壁１２から受ける力Ｆ２は、前記同様に検知手段４０により検知され、嵌合状態の良否がチェックできる。

このように、本実施形態では、プローブ部材２０をオスコネクタハウジング２の係合部１０に対し前進したり、あるいは、後退させるとき、開き状態とされた係合片２４をオスコネクタハウジング２の係合部１０に係合し所定の力で引っ張るので、両コネクタハウジングの嵌合状態の良否を簡単に検査することができ、嵌合不良のものは簡単に修正することができる。

図７は本発明の他の実施形態に係るコネクタの嵌合検査方法を示す斜視図で、（Ａ）はプローブ部材と係合部との係合直前状態を、（Ｂ）はプローブ部材と係合部との係合状態を、（C）は両コネクタの嵌合状態を、（D）はプローブ部材の引っ張り状態を示している。なお、図１〜図６に示す部材と共通する部材には同一符号を付している。

上述した実施形態は、単一のプローブ部材２０をオスコネクタハウジング２の係合部１０に係合させて行う嵌合検査であるが、図７（Ａ）〜（D）に示すように、複数のオスコネクタハウジング２に対しそれぞれプローブ部材２０を取り付け、これら複数のプローブ部材２０を一括して前進あるいは後退させて嵌合状態の検査を行なってもよい。

このようにすれば、複数のコネクタの嵌合状態の良否を一括して検査することができ、検査作業を迅速に行うことができる。

しかも、検査用のプローブ部材２０に対しオスコネクタハウジング２を取り付けた状態で、プローブ部材２０を前進し、オスコネクタハウジング２にプローブ部材２０を押付けつつメスコネクタハウジング１に嵌合させると、両コネクタの嵌合作業を自動的に行うことができ、多数のコネクタの嵌合作業を迅速に行うことができる。そして、この嵌合後、プローブ部材２０を、前述の所定の引張り力で嵌合解除方向に順次引くと、複数のコネクタの嵌合状態を順々に検査することができ、複数のプローブ部材２０を一括して引くと、複数のコネクタの嵌合検査を一括して行うこともできる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、上述した実施形態では、メスコネクタハウジング１にオスコネクタハウジング２を嵌合させるものであるが、オスコネクタハウジング２にメスコネクタハウジング１を嵌合させてもよい。この場合には、係合部１０は、メスコネクタハウジング１に形成する必要がある。

また、前記実施形態のプローブ部材２０には係合片２４を本体２１の対向する位置に一対設けたものであるが、これのみでなく、１つあるいはさらに多数の係合片２４を有するものであってもよい。

本発明は、電池モジュールに設けられるコネクタハウジングの嵌合状態の良否を簡単に検査することができる。

本発明の実施形態に係るコネクタの嵌合検査装置の一例を示す概略分解斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）はそれぞれ図１の２Ａ−２Ａ線、２Ｂ−２Ｂ線に沿う断面に相当する概略断面図である。 本発明のコネクタの嵌合検査方法の一例を示す、プローブ部材の係合状態を示す断面図である。 プローブ部材により押圧している状態を示す断面図である。 プローブ部材により引っ張っている状態を示す断面図である。 プローブ部材を引き抜いている状態を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るコネクタの嵌合検査方法を示す斜視図で、（Ａ）はプローブ部材と係合部との係合直前状態を、（Ｂ）はプローブ部材と係合部との係合状態を、（C）は両コネクタの嵌合状態を、（D）はプローブ部材の引っ張り状態を示している。

符号の説明

１…メスコネクタハウジング、
２…オスコネクタハウジング、
１０…係合部、
２０…プローブ部材、
２１…本体、
２４…係合片、
２５…第１バネ手段、
２７…第２バネ手段、
３０…係止手段、
４０…検知手段、
５０…駆動部。

Claims (5)

1. メスコネクタハウジングとオスコネクタハウジングの嵌合により、当該コネクタハウジングに収容されたメスターミナルとオスターミナルを接続するコネクタにおける嵌合状態を検査するコネクタの嵌合検査方法であって、
   前記メスコネクタハウジング又はオスコネクタハウジングのいずれか一方を位置固定し、このコネクタハウジングに嵌合されている状態の他方のコネクタハウジングを、
   両コネクタハウジング不完全嵌合時の嵌合解除可能な力以上であってかつ両コネクタハウジング完全嵌合時の嵌合解除可能な力よりも小さな力で、前記他方のコネクタハウジングと係合されるプローブ部材により、
   前記両コネクタハウジング不完全嵌合時の嵌合解除可能な力以上で、前記他方のコネクタハウジングを嵌合解除方向に引き、両コネクタハウジングの嵌合状態の良否を検査することを特徴とするコネクタの嵌合検査方法。
2. 前記プローブ部材は、前記両コネクタハウジングを嵌合した後、前記他方のコネクタハウジングに係合し、一旦前記両コネクタハウジングの嵌合方向に押し前記他方のコネクタハウジングを押圧した後、前記嵌合解除可能な方向に引くことを特徴とする請求項１に記載のコネクタの嵌合検査方法。
3. 前記プローブ部材に前記他方のコネクタハウジングを取り付けた状態で、前記プローブ部材を前進し、前記他方のコネクタハウジングを前記一方のコネクタハウジングに嵌合した後、前記プローブ部材を、前記嵌合解除可能な方向に引くことを特徴とする求項１に記載のコネクタの嵌合検査方法。
4. メスコネクタハウジングとオスコネクタハウジングの嵌合により、当該コネクタハウジングに収容されたメスターミナルとオスターミナルを接続するコネクタにおける嵌合状態を検査するコネクタの嵌合検査装置であって、
   位置固定された前記メスコネクタハウジング又はオスコネクタハウジングのいずれか一方に対し嵌合される他方のコネクタハウジングに設けられた係合部と、
   前記係合部に対し係合離脱可能な係止手段を有するプローブ部材と、
   当該プローブ部材の基端を保持し、該プローブ部材を前記コネクタハウジングの嵌合方向に進退させる駆動部と、を有し、
   前記係止手段は、両コネクタハウジング不完全嵌合時の嵌合解除可能な力以上であってかつ両コネクタハウジング完全嵌合時の嵌合解除可能な力よりも小さな力（以下所定の引張り力）で他方のコネクタハウジングと係合状態となるようにしたことを特徴とするコネクタの嵌合検査装置。
5. 前記プローブ部材は、
   筒状の本体、当該本体の先端部位に回動可能でかつ出没可能に設けられた係合片、当該係合片を前記本体より外方に突出させ常開状態になるように付勢する第１バネ手段、及び、当該第１バネ手段に対抗し前記係合片を常開位置に保持する第２バネ手段、を有する前記係止手段と、
   前記本体の基端側に設けられ、前記プローブ部材が前記他方のコネクタハウジングを前記一方のコネクタハウジングと嵌合する方向に押圧するとき、前記本体を介して伝達される前記押圧力を検知する第１検知部材、及び、前記プローブ部材が前記他方のコネクタハウジングを前記一方のコネクタハウジングから嵌合解除する方向に前記所定の引張り力で引くとき、前記係合片が第２バネ手段を介して伝達される前記所定の引張り力を検知する第２検知部材、を有する検知手段と、
   を備えていることを特徴とする請求項４に記載のコネクタの嵌合検査装置。

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