JP6329819B2 - 位置決め構造 - Google Patents

Description

本発明は、対象体に対して基板を位置決めする位置決め構造に関する。

従来より、表示装置などの電子装置においては、電子部品が実装された基板が利用されている。このような電子装置の製造過程においては、固定対象となる対象体に対して基板がネジなどの締め具によって固定される。対象体に対して基板を固定する際には、対象体における正しい位置に基板を位置決めする必要がある。

このような基板を位置決めする位置決め構造として、対象体に突起を設けるとともに、基板に貫通孔を設けたものが知られている。対象体には、その主面から突出するように複数の突起が設けられる。一方で、基板においては、その基板面を貫通する複数の貫通孔が設けられる。対象体に対して基板を載置する際に、対象体の複数の突起を基板の複数の突起にそれぞれ挿入して係合させることで、対象体における正しい位置に基板を位置決めすることができる。

なお、本明細書で説明する技術に関連する技術を開示した文献として特許文献１がある。

特開２０１０−２８７７９０号公報

対象体に対して基板を載置する作業は、一般に、作業員によって行われる。作業員が、対象体に基板を載置する際には、対象体の主面が基板によって隠れる。このため、作業員は、対象体の主面における突起の位置を把握できないため、対象体の突起と基板の貫通孔との位置を合わせることが難しくなる。その結果、作業員が対象体に基板を載置する際に、対象体の突起が貫通孔の周辺に実装された電子部品と接触し、この電子部品が破損する可能性がある。

このような事象を防止するために、貫通孔の周辺に電子部品の実装ができない禁止範囲を比較的広範に定めることも可能である。しかしながら、近年、基板の小型化が要求されており、禁止範囲の拡大は、基板における電子部品の実装可能な面積のさらなる減少を招くため望ましくない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、対象体の突起と基板の貫通孔との位置を容易に合わせることが可能な位置決め構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、固定対象となる対象体に対して、部品が実装された基板を位置決めする位置決め構造であって、前記基板は、前記基板の基板面を貫通する貫通孔、を備え、前記対象体は、前記対象体の主面から立ち上がって設けられ、前記基板が当接されるガイド部と、前記対象体の主面から突出し、前記ガイド部を中心に前記基板が回転されたときに、前記貫通孔と係合して前記対象体に対する前記基板の位置を規定する突起と、を備え、前記基板は、前記対象体に前記基板を固定した際に前記ガイド部の近傍を通過するケーブルを接続するコネクタ、をさらに備え、前記ガイド部は、屈曲部において屈曲しており、一方の辺は前記対象体の主面に結合され、他方の辺は前記基板が当接する側とは逆側へ向けられ、前記屈曲部の外周は、曲面である。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の位置決め構造において、前記ガイド部は、前記対象体の主面に略直交する第１面と、前記対象体の主面に略平行な第２面とを有する断面が略Ｌ字状の部材である。

また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の位置決め構造において、前記ケーブルが通過する方向に略直交する方向の前記ガイド部のサイズは、前記ケーブルの幅よりも大きい。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の位置決め構造において、前記ガイド部は、金属板のプレス加工で形成され、前記ガイド部の前記他方の辺には、前記対象体の主面に対し前記ガイド部が立ち上がる側に前記プレス加工に起因したダレが生じる。

請求項１ないし４の発明によれば、基板をガイド部に当接させた後に回転させることで、対象体の突起と基板の貫通孔との位置を容易に合わせることができる。このため、基板に実装される部品の破損等を防止できる。

また、特に請求項１の発明によれば、ケーブルがガイド部と接触した場合でも、ケーブルは曲面となる屈曲部の外周に主に接触するため、ケーブルが破損することを防止できる。

また、特に請求項２の発明によれば、ケーブルがガイド部の屈曲部以外と接触した場合でも、ケーブルは対象体の主面に略平行な第２面に主に接触するため、ケーブルが破損することを防止できる。

また、特に請求項３の発明によれば、ガイド部のサイズがケーブルの幅よりも大きいため、ケーブルがガイド部の端部に接触して破損することを防止できる。

また、特に請求項４の発明によれば、ケーブルがガイド部の他方の辺と接触した場合でも、ダレが生じる側と接触するため、ケーブルが破損することを防止できる。

図１は、車載表示装置の構成の概要を示す図である。 図２は、板金ホルダと基板とを固定した様子を示す斜視図である。 図３は、板金ホルダと基板とを分解した様子を示す斜視図である。 図４は、板金ホルダを示す斜視図である。 図５は、ガイド部を拡大して示す図である。 図６は、ガイド部の断面を示す断面図である。 図７は、板金ホルダに対して基板を載置する手法を説明する図である。 図８は、板金ホルダに対して基板を載置する手法を説明する図である。 図９は、板金ホルダと基板とを固定した様子を示す側面図である。 図１０は、板金ホルダと基板とを固定した様子を示す平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。対象体に対して基板を位置決めする位置決め構造の例として、車両の車室内で利用される表示装置に適用される位置決め構造について説明する。

＜１．装置の概要＞
図１は、本実施の形態に係る車載表示装置１の構成の概要を示す図である。車載表示装置１は、音楽を出力するオーディオ機能などを備えており、自動車などの車両に搭載される。

図に示すように、車載表示装置１は、本体部３とパネル部２とを備えている。本体部３は、車載表示装置１の全体を制御する制御部３０を備えている。一方、パネル部２は、タッチパネル機能を備えたディスプレイ４を備えている。

車載表示装置１が車両に搭載された場合は、パネル部２のディスプレイ４の画面がユーザ側に露出するようにして、本体部３が車両のセンターコンソールなどに収容される。なお以下、車載表示装置１の奥行方向に関して、ディスプレイ４の側を「表側」、ディスプレイ４とは逆側を「裏側」と表現する。

パネル部２は、ディスプレイ４を保持するための板金ホルダ５と、各種の電子部品が実装された基板６とをさらに備えている。基板６は、ケーブル２１を介してディスプレイ４と電気的に接続されるとともに、ケーブル２３を介して制御部３０と電気的に接続される。これにより、基板６は、ディスプレイ４と制御部３０との間の信号を中継する機能を有している。

ケーブル２１及びケーブル２３は、フレキシブルプリントサーキット（ＦＰＣ）及びフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）など、平板型の導体を被覆した柔軟性のあるフレキシブルケーブルが採用される。基板６と制御部３０とを接続するケーブル２３は、蛇腹状に折り曲げられた状態で配置される。

板金ホルダ５は、ディスプレイ４の裏側を保持する。そして、基板６は、この板金ホルダ５の裏側に固定される。車載表示装置１の製造過程においては、製造を担当する作業員が、板金ホルダ５に基板６を載置した後、ネジによって板金ホルダ５に基板６を固定する。作業員が板金ホルダ５に基板６を載置する際には、以下に説明する位置決め構造により、固定対象となる対象体である板金ホルダ５における正しい位置に基板６が位置決めされるようになっている。

＜２．板金ホルダと基板＞
図２は、板金ホルダ５と基板６とを固定した様子を示す斜視図である。また、図３は、板金ホルダ５と基板６とを分解した様子を示す分解斜視図である。これら図２及び図３においては、板金ホルダ５の裏側からみた様子を示している。

なお、以下の説明においては、図中に示す三次元直交座標系（ＸＹＺ）を用いて、適宜、方向や向きを示すこととする。この直交座標系は、板金ホルダ５に対して相対的に固定される。Ｘ軸方向はディスプレイ４の左右方向、Ｙ軸方向はディスプレイ４の上下方向、Ｚ軸方向は車載表示装置１の奥行方向に相当する（図１も併せて参照。）。＋Ｘ側がディスプレイ４の画面の左側、−Ｘ側がディスプレイ４の画面の右側となる。また、＋Ｙ側がディスプレイ４の画面の上側、−Ｙ側がディスプレイ４の画面の下側となる。さらに、＋Ｚ側が裏側、−Ｚ側が表側となる。

板金ホルダ５は、亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）などの金属板を加工して形成される。図３に示すように、板金ホルダ５の主面５１の一部には、その主面５１から裏側（＋Ｚ側）に突出した爪状の２つの突起５３が設けられている。また、板金ホルダ５の主面５１の一部には、その主面５１から裏側（＋Ｚ側）に隆起した３つの凸部５８が形成されている。これら３つの凸部５８のそれぞれの中心には、ネジ穴５２が設けられている。

また、基板６は、電子部品が実装された板状のリジッド基板である。図に示すように、基板６には、通信回路６７、及び、ケーブルを接続するコネクタ６５，６６などの各種の電子部品が実装されている。第１コネクタ６５は基板６と制御部３０とを電気的に接続するケーブル２３を接続し、３つの第２コネクタ６６は基板６とディスプレイ４とを電気的に接続するケーブル２１を接続する（図１参照。）。なお、図中では、説明を簡単にするため一部の電子部品のみを図示しているが、実際には基板面６１の全体に各種の電子部品が実装されている。また、図中では、基板６の裏側（＋Ｚ側）の基板面６１ｂのみを示しているが、基板６の表側（＋Ｚ側）の基板面６１ａにおいても各種の電子部品が実装される。

また、基板６の基板面６１においては、その基板面６１を貫通する２つの貫通孔６３が設けられている。基板６の２つの貫通孔６３には、板金ホルダ５の２つの突起５３をそれぞれ挿入可能となっている。

さらに、基板６の基板面６１においては、３つのネジ穴６２が設けられている。これら基板６の３つのネジ穴６２は、板金ホルダ５の３つのネジ穴５２とそれぞれ対応している。

板金ホルダ５の２つの突起５３を基板６の２つの貫通孔６３にそれぞれ挿入して係合させると、板金ホルダ５における正しい位置に基板６を位置決めできる。すなわち、２つの突起５３が２つの貫通孔６３と係合することにより、板金ホルダ５の主面５１と平行な方向（Ｘ軸方向及びＹ軸方向）への基板６の移動が規制される。これにより、板金ホルダ５の主面５１と平行な方向における基板６の位置が規定される。また、板金ホルダ５の３つの凸部５８が基板６の表側（＋Ｚ側）の基板面６１ａに当接するため、板金ホルダ５の主面５１と直交する方向（Ｚ軸方向）における基板６の位置も規定される。その結果、対象体となる板金ホルダ５に対する基板６の位置が規定されることになる。

そして、このように板金ホルダ５における正しい位置に基板６を位置決めすると、基板６の３つのネジ穴６２と、板金ホルダ５の３つのネジ穴５２との位置が一致する。このため、締め具となるネジ８をこれらのネジ穴５２，６２に用いることで、板金ホルダ５に対して基板６を固定できる。

車載表示装置１の製造過程においては、板金ホルダ５の突起５３と基板６の貫通孔６３との位置が合うように、作業員が板金ホルダ５に対して基板６を載置する。そして、作業員は、ネジ８をネジ穴５２，６２に用いて板金ホルダ５に対して基板６を固定することになる（図２参照。）。

このように作業員が板金ホルダ５に対して基板６を載置する際のガイドとして、板金ホルダ５の主面５１にはガイド部５０が設けられている。また、基板６の＋Ｙ側の縁部には、ガイド部５０と係合させるために凹んで形成された係合部６４が設けられている。作業員は、このガイド部５０に基板６を当接させつつ基板６を載置することで、板金ホルダ５の突起５３と基板６の貫通孔６３との位置を容易に合わせることができるようになっている。

＜３．ガイド部＞
以下、このガイド部５０について説明する。図４は、図２及び図３とは異なる方向からみた、板金ホルダ５を示す斜視図である。図に示すように、板金ホルダ５の主面５１の＋Ｙ側には開口部５９が形成され、この開口部５９に隣接してガイド部５０が設けられている。ガイド部５０は、板金ホルダ５の主面５１から裏側（＋Ｚ側）に立ち上がって設けられている。

図５は、図４に示すガイド部５０を拡大して示す図である。図５に示すように、ガイド部５０は、Ｘ軸方向に沿って延設されている。ガイド部５０のＸ軸方向に沿った一方の辺は板金ホルダ５の主面５１と結合される結合辺７４となっており、他方の辺は主面５１と結合されない開放された開放辺７５となっている。

ガイド部５０は、開放辺７５が板金ホルダ５の外側へ向くように、屈曲部７３において屈曲している。この屈曲部７３は、Ｘ軸方向に沿って延びている。これにより、ガイド部５０は、Ｘ軸方向に沿いつつ板金ホルダ５の主面５１に略直交する垂直面７１と、Ｘ軸方向に沿いつつ板金ホルダ５の主面５１に略平行な平行面７２とを有する断面が略Ｌ字状の部材となっている。

図６は、−Ｘ側からみたガイド部５０の断面を示す断面図である。図に示すように、ガイド部５０は、垂直面７１と平行面７２との接続部となる屈曲部７３で略直角に屈曲している。これにより、ガイド部５０の断面は、略Ｌ字状となっている。屈曲部７３の外周７３ａは曲面となっている。また、ガイド部５０に基板６を当接する場合には、基板６は−Ｙ側から垂直面７１に当接される（詳細後述。）。このため、ガイド部５０の開放辺７５は、基板６が当接する側（−Ｙ側）とは逆側（＋Ｙ側）に向けられる。

このようなガイド部５０は、板金ホルダ５の材料となる金属板の一部に対するプレス加工で形成される。まず、金属板の主面（板金ホルダ５の主面５１）の抜き加工により開口部５９（図４参照。）と、ガイド部５０の中間体となる矩形片とが形成される。さらに、この矩形片の曲げ加工によりガイド部５０が形成される。このようなプレス加工（主に抜き加工）に起因して、ガイド部５０の開放辺７５においては「ダレ」及び「バリ」と呼ばれる現象が生じる。

図６に示すように、開放辺７５の裏側（＋Ｚ側）の縁部７５ａには、角が丸みを帯びる現象である「ダレ」が生じる。すなわち、板金ホルダ５の主面５１に対しガイド部５０が立ち上がる側（＋Ｚ側）に、プレス加工に起因した「ダレ」が生じる。一方で、開放辺７５の表側（−Ｚ側）の縁部７５ｂには、金属の毛羽ができる現象である「バリ」が生じる。

図５に戻り、ガイド部５０の垂直面７１のＸ軸方向の両端部の下部には、該両端部が段状となるようにＸ軸方向の外側に突き出た突出片５０ａが設けられている。この突出片５０ａは、作業員がガイド部５０の垂直面７１に基板６を当接させた場合に、基板６を一時的に保持する。

＜４．基板の載置＞
次に、このようなガイド部５０を利用して、作業員が板金ホルダ５に対して基板６を載置する手法を説明する。

まず、図４に示すように、作業員は、板金ホルダ５の主面５１が略水平となるように板金ホルダ５を作業台などに配置する。

次に、図７に示すように、作業員は、板金ホルダ５の主面５１に対し基板６の基板面６１が傾斜した状態で、基板６を−Ｙ側からガイド部５０に当接させる（図中の矢印ＡＲ１）。そして、作業員は、基板６の係合部６４をガイド部５０の垂直面７１に係合させる。この際、ガイド部５０の両端部にある突出片５０ａが、基板６の係合部６４の両外側を保持する。これにより、基板６の係合部６４を含む縁部は、Ｘ軸方向に沿い、かつ、板金ホルダ５の主面５１から略一定の距離に保持される。

次に、作業員は、基板６の係合部６４とガイド部５０との当接状態を維持したまま、基板６の係合部６４とは逆側の縁部を板金ホルダ５の主面５１に向けて移動させる。これにより、作業員は、Ｘ軸方向に沿ったガイド部５０を中心に基板６を回転させる（図中の矢印ＡＲ２）。作業員は、図８に示すように、板金ホルダ５の主面５１に対し基板６の基板面６１が略平行の状態となるまで、このような基板６の回転を行う。

板金ホルダ５におけるガイド部５０に対する２つの突起５３の位置関係と、基板６における係合部６４に対する２つの貫通孔６３の位置関係とは略同一となっている。このため、このような基板６の回転の過程において、板金ホルダ５の２つの突起５３と基板６の２つの貫通孔６３との位置は自動的に合わせられ、２つの突起５３は２つの貫通孔６３にそれぞれ挿入される。

板金ホルダ５の主面５１に対し基板面６１が略平行の状態となると、板金ホルダ５の２つの突起５３と基板６の２つの貫通孔６３とが係合する。その結果、板金ホルダ５における正しい位置に、基板６が位置決めされることになる。

このように本実施の形態の位置決め構造では、基板６は、基板６の基板面６１を貫通する貫通孔６３を備えている。一方で、板金ホルダ５は、板金ホルダ５の主面５１から立ち上がって設けられるガイド部５０と、板金ホルダ５の主面から突出し、貫通孔６３と係合してガイド部５０に対する基板６の位置を規定する突起５３とを備えている。

作業員が、板金ホルダ５の主面５１に対し基板面６１が傾斜した状態で基板６をガイド部５０に当接させた後、板金ホルダ５の主面５１に対し基板面６１が略平行の状態となるように該ガイド部５０を中心に基板６を回転することで、貫通孔６３と突起５３とが係合する。

したがって、作業員は、基板６をガイド部５０に当接させた後に回転させるという簡単な作業のみで、板金ホルダ５の突起５３と基板６の貫通孔６３との位置を合わせることができる。このため、板金ホルダ５の突起５３が、基板６に実装される電子部品と接触することを防止できるため、電子部品の破損等を有効に防止できる。また、突起５３と貫通孔６３との位置を正確に合わせることができるため、基板６の表側（＋Ｚ側）の基板面６１ａでの貫通孔６３の周辺における電子部品の実装ができない禁止範囲を狭くすることができる。

＜５．ケーブルの破損防止＞
ところで、上記のガイド部５０は板金ホルダ５の主面５１から立ち上がって設けられるとともに、板金ホルダ５に基板６を固定した際には第１コネクタ６５がガイド部５０に近接して配置される。このため、基板６の第１コネクタ６５にケーブル２３（図１参照。）を接続すると、ケーブル２３とガイド部５０とが接触する可能性がある。本実施の形態の位置決め構造では、このようにケーブル２３がガイド部５０に接触しても、ケーブル２３の破損が防止されるようになっている。

図９は、板金ホルダ５と基板６とを固定した様子を、−Ｘ側からみた側面図である。また、図１０は、板金ホルダ５と基板６とを固定した様子を、＋Ｚ側からみた平面図である。これらの図においては、第１コネクタ６５に接続されるケーブル２３の位置を破線によって示している。これらの図に示すように、ケーブル２３はガイド部５０の近傍を通過するため、ケーブル２３とガイド部５０とは接触する可能性がある。

前述のように、ガイド部５０は、屈曲部７３で屈曲しており、開放辺７５は基板６が当接する側（−Ｙ側）とは逆側（＋Ｙ側）に向けられている。このため、図９に示すように、基板６に設けられる第１コネクタ６５が存在する側とは逆側（＋Ｙ側）に開放辺７５が配置され、第１コネクタ６５が存在する側（−Ｙ側）には屈曲部７３が配置される。したがって、ケーブル２３がガイド部５０と接触した場合でも、ケーブル２３は曲面となる屈曲部７３の外周７３ａに主に接触するため、ケーブル２３が破損することを防止できる。

また、ガイド部５０は、板金ホルダ５の主面５１に略直交する垂直面７１と、板金ホルダ５の主面５１に略平行な平行面７２とを有する断面が略Ｌ字状の部材である。このため、ケーブル２３がガイド部５０の屈曲部７３以外と接触した場合でも、ケーブル２３は板金ホルダ５の主面５１に略平行な平行面７２に主に接触するため、ケーブル２３が破損することを防止できる。

さらに、ガイド部５０の開放辺７５においては、板金ホルダ５の主面５１に対しガイド部５０が立ち上がる側（＋Ｚ側）の縁部７５ａにプレス加工に起因した「ダレ」が生じる（図６参照。）。このため、ケーブル２３がガイド部５０の開放辺７５と接触した場合でも、丸みのある「ダレ」が生じる側と接触するため、ケーブル２３が破損することを防止できる。

また、図１０に示すように、ガイド部５０及び第１コネクタ６５は共にＸ軸方向に延びるように配置され、ガイド部５０と第１コネクタ６５とのＸ軸方向の中央は略一致される。そして、ケーブル２３が通過する方向（略Ｙ軸方向）に略直交する方向（Ｘ軸方向）のガイド部５０のサイズＤ１は、ケーブル２３の幅Ｄ２よりも大きい。したがって、ガイド部５０の位置は、ケーブル２３が通過する位置を包含する。このため、ケーブル２３がガイド部５０と接触した場合でもガイド部５０のＸ軸方向の両端部に接触することがないことから、ケーブル２３が破損することを防止できる。

＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。以下では、このような変形例について説明する。上記実施の形態及び以下で説明する形態を含む全ての形態は、適宜に組み合わせ可能である。

上記実施の形態では、ガイド部５０は断面が略Ｌ字状の部材であったが、単に板金ホルダ５の主面５１から立ち上がって設けられる板状部材などであってもよい。この場合も、ケーブルの破損を防止するために、ケーブルと接触する可能性のある部分（例えば、主面５１と結合されない開放辺など）を曲面とすることが望ましい。

また、上記実施の形態では、基板６の固定対象となる対象体が金属板を加工して形成された板金ホルダ５であるとしたが、これに限定されない。基板の固定対象となる対象体は、例えば、金型を用いて成形される樹脂などあってもよい。

また、上記実施の形態では、ケーブルとしてフレキシブルケーブルが採用されるとしたが、フラットケーブルなどの他の種類のケーブルであってもよい。

また、上記実施の形態では、車両の車室内で利用される表示装置に適用される位置決め構造について説明したが、これに限定されない。電子部品が実装された基板が利用される電子装置であればどのようなものであっても、上記で説明した技術を適用可能である。

５ 板金ホルダ
６ 基板
２３ ケーブル
５０ ガイド部
５３ 突起
６３ 貫通孔
６５ 第１コネクタ

Claims (4)

1. 固定対象となる対象体に対して、部品が実装された基板を位置決めする位置決め構造であって、
   前記基板は、
   前記基板の基板面を貫通する貫通孔、
   を備え、
   前記対象体は、
   前記対象体の主面から立ち上がって設けられ、前記基板が当接されるガイド部と、
   前記対象体の主面から突出し、前記ガイド部を中心に前記基板が回転されたときに、前記貫通孔と係合して前記対象体に対する前記基板の位置を規定する突起と、
   を備え、
   前記基板は、
   前記対象体に前記基板を固定した際に前記ガイド部の近傍を通過するケーブルを接続するコネクタ、
   をさらに備え、
   前記ガイド部は、屈曲部において屈曲しており、一方の辺は前記対象体の主面に結合され、他方の辺は前記基板が当接する側とは逆側へ向けられ、
   前記屈曲部の外周は、曲面であることを特徴とする位置決め構造。
2. 請求項１に記載の位置決め構造において、
   前記ガイド部は、前記対象体の主面に略直交する第１面と、前記対象体の主面に略平行な第２面とを有する断面が略Ｌ字状の部材であることを特徴とする位置決め構造。
3. 請求項１または２に記載の位置決め構造において、
   前記ケーブルが通過する方向に略直交する方向の前記ガイド部のサイズは、前記ケーブルの幅よりも大きいことを特徴とする位置決め構造。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の位置決め構造において、
   前記ガイド部は、金属板のプレス加工で形成され、
   前記ガイド部の前記他方の辺には、前記対象体の主面に対し前記ガイド部が立ち上がる側に前記プレス加工に起因したダレが生じることを特徴とする位置決め構造。

Images