JP5443953B2 - 端子接触圧測定装置及び圧力測定プローブ - Google Patents

Description

本発明は、雌端子における弾性接触片の接触圧を測定する装置並びに同装置に用いる圧力測定プローブに関する。

雌端子は、例えば角筒状をなす接続部内に弾性接触片を設けた形状であって、接続部内に挿入された相手の雄端子のタブを、弾性接触片と、接続部における対向した壁面との間で弾性的に挟圧し、もって雌雄の端子同士の電気的導通を図るように機能するものであり、確実な導通を取るためには弾性接触片が所定の接触圧を備える必要がある。
そこで従来、接触圧を測定する方法として、特許文献１に記載されているように、圧電素子部を有する測定具を備え、同圧電素子部を雌端子の接続部内に挿入して、圧電素子部に掛かる圧力変化の検出値に基づいて接触圧を測定するようにしたものが知られている。

特開２００７−１４９５１７号公報

しかしながら上記した圧電素子部を有する測定具を用いた装置にあっては、雌端子の接続部に実際に挿入される圧電素子部の厚さが２mm程度は必要であり、一方、雌端子は漸次小型化される傾向にあって、従来の測定具では挿入できないすなわち適用できない雌端子も多く出現しており、小型の雌端子にも適用可能な新たな接触圧の測定装置が切望されていた。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、雌端子の大きさに制約を受けることなく正確に接触圧を測定できるようにしたところにある。

本発明は、弾性接触片を備えた雌端子に圧力測定プローブを挿入し、この圧力測定プローブにより前記弾性接触片から作用する圧力を測定する端子接触圧測定装置であって、前記圧力測定プローブは、端部同士が連結された一対の測定アームと、前記両測定アームの連結端に設けられた歪ゲージとを備え、前記一対の測定アームのうち一方の測定アームが前記弾性接触片に、他方の測定アームが前記雌端子における前記弾性接触片と対向して設けられた対向壁面にそれぞれ接触するようになっており、前記一方の測定アームが前記他方の測定アームに比べて剛性が高く設定されているとともに、前記他方の測定アームには、前記一方の測定アームの前記弾性接触片への接触点に対する長さ方向の両側に位置した２箇所において前記対向壁面に当接する突部が設けられているところに特徴を有する。

また、弾性接触片を備えた雌端子に挿入され、前記弾性接触片から受ける圧力を測定する圧力測定プローブであって、端部同士が連結された一対の測定アームと、前記両測定アームの連結端に設けられた歪ゲージとを備え、前記一対の測定アームのうち一方の測定アームが前記弾性接触片に、他方の測定アームが前記雌端子における前記弾性接触片と対向して設けられた対向壁面にそれぞれ接触するようになっており、前記一方の測定アームが前記他方の測定アームに比べて剛性が高く設定されているとともに、前記他方の測定アームには、前記一方の測定アームの前記弾性接触片への接触点に対する長さ方向の両側に位置した２箇所において前記対向壁面に当接する突部が設けられているところに特徴を有する。

接触圧の測定は以下のようにして行われる。圧力測定プローブが弾性接触片を弾性変位させつつ雌端子に挿入されると、弾性接触片の復元弾力により一対の測定アームが対向壁面との間で弾性的に挟圧されて両測定アームの間隔が狭められ、それに伴い両測定アームの連結端の表面に歪み（伸び）を生じて歪み量がそこに設けられた歪ゲージで電気信号値として取り出され、それに基づいて接触圧が測定される。

ここで、このような雌端子において、弾性接触片と対向した対向壁面が常に平坦に形成されるとは限らず、多少の凹凸ができる可能性がある。この場合、他方の測定アームは対向壁面の突出部分に当たることになるが、この突出部分が当たる位置がばらついて、一方の測定アームにおける弾性接触片が当たる位置に対して前後方向にずれると、弾性接触片の復元弾力が同じであったとしても、両測定アームの間隔が狭められる量が微妙に変化し、結果、連結端の歪みも変化することで正確な接触圧が測定できない。

これに対して、他方の測定アームの所定位置に予め突部を形成して、対向壁面に対して当てられる位置を確定することも考えられたが、反対側の弾性接触片についても曲げ成形の誤差等によって、一方の測定アームに対して当たる位置がばらつく可能性があり、折角他方の測定アームにおける対向壁面に対して当たる位置が確定しても、同じように両測定アームの間隔が狭められる量に誤差が出て、接触圧の測定に正確性を欠くことが判った。

そこで本発明では、圧力測定プローブに関し、弾性接触片に接触する一方の測定アームが他方の測定アームに比べて剛性が高く設定され、かつ、他方の測定アームに対して、一方の測定アームの弾性接触片への接触点に対する長さ方向の両側に位置した２箇所において対向壁面に当接する突部が設けられた構成を採用している。

このような構成では、両測定アームが弾性接触片と対向壁面との間に挿入されると、他方の測定アームが対向壁面に対して２点で支持されることにより安定姿勢で受けられ、その他方の測定アームに対して一方の測定アームが接近するように押されるのであるが、この一方の測定アームは剛性が高くて自身が変形する可能性はないから、一方の測定アームにおける弾性接触片が当たって押される位置が、他方の測定アームの２つの支持点の間にある限りは、両測定アームの間隔が狭められる量が弾性接触片の復元弾力に対応した一定のものとなり、連結端の歪みも一定に留められることで、接触圧を正確に測定できることとなる。

すなわち本発明によれば、雌端子に挿入するのは圧力測定プローブにおける一対の測定アームであるから、小型の雌端子に対しても適用可能であり、かつ、雌端子に多少の成形誤差があったとしても、常に正確に接触圧の測定を行うことができる。

さらに、以下のような構成としてもよい。
（１）前記圧力測定プローブの前記一対の測定アームにおける前記歪ゲージを設けた前記連結端とは反対の端部側には、前記両測定アームの端部同士を結合した結合部が設けられている。一対の測定アームを結合したことで剛性が高くでき、その結果、両測定アームの挿入部分をより細くすることが可能となり、小型の雌端子に適用する上でさらに有効となる。

（２）前記結合部は、前記圧力測定プローブの挿入方向の先端側に設けられ、先細りのテーパ状に形成されている。一対の測定アームの先端が結合され、なおかつ先細りの形状とされてガイドとして機能することから、雌端子に対する挿入動作をスムーズに行うことができる。

本発明によれば、雌端子の大きさに制約を受けることなく正確に接触圧を測定することができる。

本発明の一実施形態に係る測定装置の概略構造を示す一部切欠側面図 圧力測定プローブの側面図 プローブが雌端子に挿入される前の状態を示す一部切欠側面図 挿入後の状態を示す一部切欠側面図 その部分拡大部

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図５に基づいて説明する。
図１は、端子接触圧測定装置の全体構造を概略的に示しており、プローブ取付台３０には圧力測定プローブ４０（以下、単にプローブ４０という）が装着される一方、これと対向するように配された端子取付台２０には、測定対象となる雌端子１０が上記のプローブ４０と対向した位置で進退可能に設置されるようになっている。

本実施形態の雌端子１０は、図３に示すように、略角筒状をなす接続部１１の後方に、電線の端末にかしめ圧着されるバレル１２，１３が設けられた形状であって、接続部１１内には弾性接触片１４が設けられている。この弾性接触片１４は、底板１１Ａの先端から延出された舌片が折り返されて折り返し端側が山形に形成され、その頂上に接点１５が設けられており、底板１１Ａに連なった基端部を支点として折り返し端側が上下方向に弾性変位可能となっている。
一方、接続部１１の天井板１１Ｂには、少なくとも弾性接触片１４の上方に対応する領域において、挟持面１６（本発明の対向壁面に相当）が凹み形成されている。

この雌端子１０については、図示しない相手の雄端子のタブが、前面の開口１７から弾性接触片１４を弾性変位させつつ接続部１１内に挿入され、弾性接触片１４の復元弾力により同タブを挟持面１６との間で弾性的に挟圧することによって、当該雌端子１０と相手の雄端子同士の電気的導通が図られるようになっている。

端子取付台２０には、可動体２１がガイド２２に沿って同図の左右方向に移動可能に装置され、サーボモータ２３により軸線回りに正逆両方向に回転駆動されるねじ棒２４に螺合されている。一方、可動体２１の前端側には、端子ホルダ２５が着脱可能に取り付けられるようになっていて、雌端子１０は、同ホルダ２５上に前後両端を載せて支持され、かつ後端に設けられたキャリア１８をねじ２６で止めることによって、接続部１１をプローブ取付台３０に正対させた水平姿勢で固定されている。
そして、サーボモータ２３を正逆両方向に駆動することによって、雌端子１０はプローブ取付台３０に向けて例えば３０mmのストロークで進退駆動されるようになっている。雌端子１０が前進位置に移動したときには、詳しくは後記するように、プローブ取付台３０に取り付けられたプローブ４０の挿入部４３が、雌端子１０の接続部１１内に所定寸法進入する設定となっている。

プローブ取付台３０における雌端子１０と正対した位置には取付部３１が設定され、同取付部３１にプローブ４０が取り付けられている。
プローブ４０は、金属ブロックを切削加工する等により形成され、図２に示すように、上下一対の測定アーム４１，４２が所定の間隙を開けて配されて、その先端部同士と基端部同士とが結合された形状であって、全体としては、横幅方向（紙面の表裏方向）に扁平なブロック状であって、かつ全長の３割弱の前部側が薄肉で、残りの後部側が１０倍以上の厚肉となった段付き形状となっている。なお、厚肉の後部側は、横幅についても、前部側に対して３倍程度幅広となっている。

より詳細には、プローブ４０の薄肉の前部におけるさらに先端側の約２／３の領域が、相手の雄端子のタブの形状に倣って形成され、雌端子１０の接続部１１内に挿入される挿入部４３となっている。本実施形態では、同挿入部４３の厚さｔが例えば０．６４mmに設定されており、また、後記する測定工程で挿入部４３が弾性接触片１４を弾性変位させつつ雌端子１０の接続部１１内に正規深さ挿入されたときには、図４に示すように、その先端が接続部１１の奥行の約半分、言い換えると弾性接触片１４の折り返し端を越えた奥まで達するようになっている。なお、プローブ４０における厚肉の後部側は、増幅部４４として機能するようになっている。

上記したようにプローブ４０は、所定の間隙を開けて上測定アーム４１（本発明の他方の測定アームに相当）と、下測定アーム４２（本発明の一方の測定アームに相当）とに分かれるのであるが、挿入部４３の先端付近から増幅部４４における長さ方向の中央部付近に亘っては、極めて小幅（例えば０．０２mm）の間隙４５が、厚さ方向の中心において形成されており、一方、増幅部４４の長さ方向の中央部から後縁付近の領域には、大幅（例えば１．２mm）の間隙４６が引き続いて形成されている。ただし、この大幅の間隙４６は、厚さ方向の中心よりも上方に偏った位置に形成されている。
これにより、下測定アーム４２における増幅部４４の後部側の厚さが、上測定アーム４１における増幅部４４の後部側のそれに比べて大きく取られており、結果、下測定アーム４２が上測定アーム４１に比べて剛性が高くなるように設定されている。

プローブ４０の挿入部４３の先端部４３Ａ（本発明の結合部に相当）は、厚さ方向並びに横幅方向において先細りのテーパ状に形成されている。
上記したように、プローブ４０の挿入部４３が雌端子１０の接続部１１内に正規量挿入されたときには、図５に詳細に示すように、弾性接触片１４の接点１５が、下測定アーム４２の挿入部４３の下面におけるテーパ面の付け根よりも少し後方に入った位置に接触するようになっている。以下、同位置を接触点４８という。
そして、上測定アーム４１の挿入部４３の上面における上記した接触点４８を挟んで前後に一定寸法ずつ離間した２箇所には、なだらかな断面山形をなす同一高さの突条５０（本発明の突部に相当）が全幅に亘って形成されている。接触点４８から前または後に離間した寸法は、例えば０．２５mm程度である。

また、プローブ４０の増幅部４４の後縁部のうち大幅な方の間隙４６の後方に対応する部分が、上測定アーム４１と下測定アーム４２の基端部同士を連結した連結端５２となるが、この連結端５２の表面に、歪ゲージ５５が貼り付けられている。この歪ゲージ５５からは、貼り付けられた表面の歪み量（伸び量）に比例した出力電圧が得られるようになっている。
なお、下測定アーム４２における増幅部４４には、前後２個の取付孔５３が開口されている。

このようなプローブ４０が、図１に示すように、プローブ取付台３０の取付部３１において、挿入部４３が雌端子１０と同軸上で正対した姿勢で当てられ、取付孔５３にボルト３３を通して締め付けることによって固定されている。このときプローブ４０は、多少遊動できるように取り付けられることが望ましい。挿入部４３と雌端子１０との軸線がずれている場合等に対応するためである。
そして、端子取付台２０側に配された雌端子１０がストロークの前端位置まで前進したときには、プローブ４０の挿入部４３が雌端子１０の接続部１１内に正規量だけ挿入されるようになっている。

続いて、接触圧を測定する手順を説明する。
図１に示すように、測定対象となる雌端子１０がホルダ２５を介して端子取付台２０にセットされる。この状態からサーボモータ２３が駆動されることで可動体２１が前進し、これに伴い、図３の矢線に示すように、プローブ４０の挿入部４３が雌端子１０の接続部１１内に前方から挿入される。プローブ４０は、弾性接触片１４を弾性変位させつつ天井板１１Ｂの挟持面１６との間に割って入るようにして押し込まれる。可動体２１が前進位置で停止すると、図４及び図５に示すように、プローブ４０の挿入部４３が接続部１１内に正規量挿入される。そのとき弾性接触片１４の復元弾力の作用により、上測定アーム４１が前後２本の突条５０を挟持面１６に当てて受けられた状態で下測定アーム４２が押し上げられ、両測定アーム４１，４２の間隔が狭められてそれが増幅部４４において増幅され、それに伴い両測定アーム４１，４２の連結端５２の表面に歪み（伸び）が生じてその歪み量が歪ゲージ５５で電圧値として取り出され、それに基づいて接触圧が測定されることになる。

ところで、このような雌端子１０において、弾性接触片１４と対向した天井の挟持面１６が常に平坦に形成されるとは限らず、多少の凹凸ができる可能性がある。仮に上測定アーム４１に突条５０が設けられていないと、上測定アーム４１の上面が挟持面１６の突出部分に当たることになるが、この突出部分が当たる位置がばらついて、下測定アーム４２における弾性接触片１４が当たる接触点４８に対して前後方向にずれると、弾性接触片１４の復元弾力が同じであったとしても、両測定アーム４１，４２の間隔が狭められる量が微妙に変化し、結果、連結端５２の歪みも変化することとなって正確な接触圧が測定できない。

これに対して、上測定アーム４１の所定位置（１箇所）に予め突部を形成して、挟持面１６に対して当てられる位置を確定することも考えられたが、反対側に位置する弾性接触片１４についても曲げ成形の誤差等によって、下測定アーム４２に対して当たる接触点４８がばらつく可能性があり、折角上測定アーム４１における挟持面１６に対して当たる位置が確定しても、同じように両測定アーム４１，４２の間隔が狭められる量に誤差が出て、接触圧の測定に正確性を欠くことが判った。

そこで本実施形態では、圧力測定プローブ４０に関し、弾性接触片１４に接触する下測定アーム４２が上測定アーム４１に比べて剛性が高く設定され、かつ、上測定アーム４１に対して、下測定アーム４２の弾性接触片１４への接触点４８を挟んで長さ方向の両側に離間した２箇所において挟持面１６に当接する突条５０が設けられた構成を採用している。

このような構成によると、プローブ４０の挿入部４３を構成する両測定アーム４１，４２が弾性接触片１４と挟持面１６との間に挿入されると、上測定アーム４１が挟持面１６に対して２点で支持されることにより安定姿勢で受けられ、その上測定アーム４１に対して下測定アーム４２が接近するように押されるのであるが、この下測定アーム４２は剛性が高くて自身が変形する可能性はないから、下測定アーム４２における弾性接触片１４が当たって押される接触点４８が、上測定アーム４１の２つの突条５０（支持点）の間にある限りは、両測定アーム４１，４２の間隔が狭められる量が弾性接触片１４の復元弾力に対応した一定のものとなり、連結端５２の歪みも一定に留められることで、接触圧を正確に測定できることとなる。

すなわち本実施形態によれば、雌端子１０の接続部１１に挿入するのは、プローブ４０のうち一対の測定アーム４１，４２の薄肉部分で構成される挿入部４３であるから、小型の雌端子１０に対しても適用可能であり、かつ、雌端子１０に多少の成形誤差があったとしても、常に正確に接触圧の測定を行うことができる。
特に、挿入部４３を構成する上下の測定アーム４１，４２の薄肉部分について、先端同士を結合したことによって剛性が高くでき、その結果、挿入部４３をより細くすることが可能となって、小型の雌端子１０に適用する上でさらに有効となる。
また、挿入部４３の先端部を先細りの形状としたから、ガイドとして機能させて雌端子１０の接続部１１に対する挿入動作をよりスムーズに行うことが可能となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、プローブの挿入部の先端部を先細り形状としたのであるが、真直な形状のままに留めてもよい。
（２）挿入部を構成する両測定アームの挿入方向の先端側同士は結合することなく、いわゆる開放された構造であってもよい。
（３）上記実施形態では、両測定アームの基端部同士の連結端に歪ゲージを装着したのであるが、プローブの挿入部の形状や大きさによっては、両測定アームの先端部同士の結合部に歪ゲージを装着するようにしてもよい。

（４）プローブについて、上記実施形態に例示した挿入部の厚さ、同挿入部に設けられた間隙等の寸法はあくまでも一例であって、測定対象となる雌端子の形状や大きさ等の条件に応じて適宜に選択し得るものである。
（５）測定対象となる雌端子としては、上記実施形態に例示した形状のものに限らず、弾性接触片の折り返し端が底板に当たって２点支持の形態を採るもの等、要は筒形の接続部内に弾性接触片を備えた構造の雌端子全般に広く適用することができる。

１０…雌端子
１１…接続部
１４…弾性接触片
１５…接点
１６…挟持面（対向壁面）
４０…圧力測定プローブ
４１…上測定アーム（他方の測定アーム）
４２…下測定アーム（一方の測定アーム）
４３…挿入部
４３Ａ…（挿入部４３の）先端部（結合部）
４８…接触点
５０…突条（突部）
５２…連結端
５５…歪ゲージ

Claims (6)

1. 弾性接触片を備えた雌端子に圧力測定プローブを挿入し、この圧力測定プローブにより前記弾性接触片から作用する圧力を測定する端子接触圧測定装置であって、
   前記圧力測定プローブは、端部同士が連結された一対の測定アームと、前記両測定アームの連結端に設けられた歪ゲージとを備え、前記一対の測定アームのうち一方の測定アームが前記弾性接触片に、他方の測定アームが前記雌端子における前記弾性接触片と対向して設けられた対向壁面にそれぞれ接触するようになっており、
   前記一方の測定アームが前記他方の測定アームに比べて剛性が高く設定されているとともに、
   前記他方の測定アームには、前記一方の測定アームの前記弾性接触片への接触点に対する長さ方向の両側に位置した２箇所において前記対向壁面に当接する突部が設けられていることを特徴とする端子接触圧測定装置。
2. 前記圧力測定プローブの前記一対の測定アームにおける前記歪ゲージを設けた前記連結端とは反対の端部側には、前記両測定アームの端部同士を結合した結合部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の端子接触圧測定装置。
3. 前記結合部は、前記圧力測定プローブの挿入方向の先端側に設けられ、先細りのテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の端子接触圧測定装置。
4. 弾性接触片を備えた雌端子に挿入され、前記弾性接触片から受ける圧力を測定する圧力測定プローブであって、
   端部同士が連結された一対の測定アームと、前記両測定アームの連結端に設けられた歪ゲージとを備え、前記一対の測定アームのうち一方の測定アームが前記弾性接触片に、他方の測定アームが前記雌端子における前記弾性接触片と対向して設けられた対向壁面にそれぞれ接触するようになっており、
   前記一方の測定アームが前記他方の測定アームに比べて剛性が高く設定されているとともに、
   前記他方の測定アームには、前記一方の測定アームの前記弾性接触片への接触点に対する長さ方向の両側に位置した２箇所において前記対向壁面に当接する突部が設けられていることを特徴とする圧力測定プローブ。
5. 前記一対の測定アームにおける前記歪ゲージを設けた前記連結端とは反対の端部側には、前記両測定アームの端部同士を結合した結合部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の圧力測定プローブ。
6. 前記結合部は、当該圧力測定プローブの挿入方向の先端側に設けられ、先細りのテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項５記載の圧力測定プローブ。

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