JP7175518B2

JP7175518B2 - 電力変換回路装置の電気特性検査ユニット装置

Info

Publication number: JP7175518B2
Application number: JP2020096188A
Authority: JP
Inventors: 英治榎戸
Original assignee: 東理システム株式会社
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2022-11-21
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: JP2021189085A

Description

本発明は電力変換回路装置に適用される電気特性検査ユニットおよび電気特性検査ユニットの電流テストプローブに関する。特に本発明は、例えば自動車製造ラインにおいて電気自動車（ＥＶ車）のインバータの検査設備にみられるような大電流等を検出するのに適した電力変換回路装置の電気特性検査ユニットおよび電気特性検査ユニットの電流テストプローブに関する。

各種の電気設備あるいは一般の電気機器における電流、電圧などの電気的特性を検出する場合、その目的に応じた計測器にプローブを接続し、このプローブの先端を被計測対象の電極に接触させて電流、電圧等の値を測定している。このような検査プローブは、検査対象物の種類、検査目的あるいは検査項目等に応じて種々の形態のものがあり、例えば電子機器の配線基板の配線検査用のものから、発電設備における電源装置の出力電圧計測用、あるいは近年の電気自動車のインバータ検査装置に用いられる大電流プローブなど種々の形態のものが知られている。

プリント配線基板等を含む各種電子機器の電気的な特性を検査するプローブ装置として特許文献１に示すプローブカードの位置決め機構が知られている。これは、上下動およびＸ，Ｙ方向の３次元の動作を行うプローブカードの平板フレームに一対の位置決めピンを設け、平板フレームの下方に位置する接点端子を保持したベース（被検査側）に前記位置決めピンと嵌合可能な位置決め孔を形成し、被検査体に対して簡単に検査側のプローブカードを位置決めでき、これによって前記接点端子とプローブピンとの接合を高精度に行い得るようにしたものである。

特許文献２に示すＬＳＩチップ等の電気的特性を測定するための垂直作動形プローブカードは、基板から垂下した細長のプローブを、水平な絶縁性調整部材の貫通孔およびその下方の水平な一対の針先案内部材の貫通孔を通して下側の可動テーブル上のＬＳＩチップの電極に接触する構成とすることで、複数の細長プローブ間の短絡を防ぐとともに、前記調整部材によって接触時のプローブの座屈変形を調整可能とし、相手側の電極パッドに対するプローブの接触圧の均一化を図った構成としている。

また、大電流用のプローブ、例えば電気自動車（ＥＶ車）のインバータ検査設備に適用されるようなものとして、導電性のバレル（筒体）内に導電性のスタッドを挿着し、前記バレル内に設けたスプリングによって前記スタッドの先端を被測定電極に押し当て、かつ前記スタッドの後端を前記検査設備の検出電極に接当させるようにした大電流プローブも知られている。

特開２０００－１４７０６７号公報特開平９－２１８２８号公報

上述した導電性の筒体内に導電性のスタッドを挿入し、前記筒体の一端から露出したスタッドの端部を被測定電極に押し付け、かつ前記スタッドの他端あるいは前記筒体の他端を検査装置の検出端に接触させてインバータなどの電気的特性を検出する形態のものは、プローブ後端と計測装置とをリード線で接続した形態の計測プローブと比べて大電流の検出に適してはいるものの、検査装置の検出端にプローブの一端子のみを接続する形態であり、更に高い大電流の検出には限界があった。また、大電流を処理するためには被検査装置の電極にプローブの接触子を確実に圧着接続する必要があり、一本の接触子では、接続が不十分な場合に発熱が生じるなどの危惧があった。

特許文献１のプローブカードの位置決め機構は、プローブピンを保持する検出側のフレームと被検出側の接点端子を搭載したベースとを位置決めピンと位置決め孔との係合により位置合せを行い、被検査体に対して接触子の接合を高精度で行い得る点で効果はあるものの、この装置はプリント配線基板等の製造工程における検査装置とし、微小間隔で配列された検査対象側の多数のコンタクトピンにそれぞれプローブを接触させる構成であって、車輛のインバータ測定のような大電流の検出を意図したものではない。

また、特許文献２の垂直作動式プローブカードは小間隔で垂下した細長の複数のプローブの針先状接触子どうしの短絡を防止したものであって、ＬＳＩチップの電気的諸特性の測定に関するものであり、同様に車輛用インバータのような大電流の検査には適用できない。

本発明は、電気自動車に搭載される電動パワートレーンのインバータ検査のような大電流の検査において、保持ブロックに挿入されたプローブの真直度に多少の誤差があっても、プローブ接触子を被検査側の電極に緊密に圧着できる電気特性検査プローブおよびこの電気特性検査プローブを組み込んだ電力変換回路装置の電気特性検査ユニットを提供することを目的とする。

本発明はまた、上下あるいは左右に移動する可動パレットに複数個の電流テストプローブが保持されている場合にも、これらのプローブの接触子が被検査側の電極に緊密に圧着するようにした電力変換回路装置の電気特性検査ユニットを提供することを目的とする。

本発明はまた、上下あるいは左右に移動する可動パレットに保持された複数個のプローブに対し、使用中に毀損したプローブのみを簡単に交換でき、メンテナンス性のよい電力変換回路装置の電気特性検査ユニットを提供することを目的とする。

本発明はさらに、電気自動車（ＥＶ車）のインバータ検査用の設備に用いて有用で、かつ全体としてコンパクトな電気特性検査プローブおよびこの電気特性検査プローブを組み込んだ電力変換回路装置の電気特性検査ユニットを提供することを目的とする。

本発明はさらに、上記電力変換回路装置の電気特性検査ユニットに組み込まれるのに適し、かつ、プローブ先端の接触子が被検査側の電極に緊密に圧着するようにした電気特性検査ユニットの電流テストプローブを提供することを目的とする。

本発明によれば、電力変換回路装置の被検査端末部に接合可能な電気特性検査ユニットであって、往復動作機構に担持された可動パレットと、前記可動パレットを前記被検査端末部に対して位置決めする位置決め機構と、前記可動パレットに搭載され、かつ該可動パレットの往復動によって前記被検査端末部と接離する電流テストプローブとを有し、前記電流テストプローブは、先端に接触子を備えたプローブ軸部がプローブ保持部の貫通孔にばね部材を介して遊挿されていることを特徴とする電力変換回路装置の電気特性検査ユニットが提供される。

本発明のひとつの形態によれば、前記被検査端末部は、製造ライン上を搬送されてくる搬送パレットに搭載されており、前記可動パレットの前記位置決め機構は、前記可動パレットに装着された位置決めロッドを有し、前記可動パレットの往動により前記位置決めロッドが前記被検査端末部の前記搬送パレットに形成された位置決め孔と係合するように構成されている。

本発明の他の形態によれば、前記可動パレットには信号線端子部が設けられ、前記可動パレットの往動により前記信号線端子部が前記被検査端末部の前記搬送パレットに設けられた被検査側信号線端子部と接合するように構成されている。

本発明のさらに他の形態によれば、前記可動パレットは内部に水流通路を持つ水冷ジャケットの形態に形成されている。

また本発明によれば、電力変換回路装置の電気特性検査ユニットにおける電流テストプローブにおいて、往復動作機構に連結されたプローブ保持部と、前記プローブ保持部の貫通孔にばね部材を介して、かつ、該貫通孔の内径部との間に僅かなクリアランスを有して遊挿されたプローブ軸部と、前記プローブ軸部の先端部に形成された接触子とを有し、前記接触子が前記プローブ保持部の往動により前記電力変換回路装置の被検査端末部と接合するように構成されていることを特徴とする電気特性検査ユニットの電流テストプローブが提供される。

また本発明に係る電流テストプローブの一つの形態によれば、前記接触子は前記プローブ軸部の先端部に、前記被検査端末部に対して１直線上にない３点接触の形態で、３個設けられている。

本発明に係る電気特性検査ユニットは、可動パレットに保持された電気特性検査プローブの真直度に多少の誤差があっても、前記プローブ接触子を被検査側の電極端子に緊密に圧着できる。

また、本発明においては、可動パレットに複数個の電気特性検査プローブが保持されている場合にも、これらのプローブの接触子の各々が被検査側の電極端子に緊密に圧着し、これによって接触子の接触不良による発熱などが防止でき、また可動パレットに保持された複数個の電気特性検査プローブの幾つかが稼働中に毀損した場合にも、その毀損したプローブのみを交換でき、メンテナンス性のよい電気特性検査ユニットを提供できる。

また、本発明の電気特性検査ユニットは、種々の信号線検査端末部とともに複数個のインバータ検査用プローブが可動パレットに保持されており、コンパクトな検査ユニットが得られる。

また、本発明によれば、電力変換回路装置の電気特性検査ユニットに組み込まれるのに適し、かつ、プローブ先端の接触子を被検査側の電極に緊密に圧着させ得る電気特性検査ユニットの電流テストプローブが得られる。

本発明の実施例に係る電力変換回路装置における電気特性検査ユニットおよび被検査端末部の斜視図であって、電気特性検査ユニットを正面（上面）側からみた状態の図である。本発明の実施例に係る電力変換回路装置における電気特性検査ユニットおよび被検査端末部の斜視図であって、電気特性検査ユニットを背面（下面）側からみた状態の図である。図１，図２に示された電気特性検査ユニットに装着される電流テストプローブ装置の外観斜視図である。図３に示す電流テストプローブの縦断面図である。

次に、本発明を、図面を参照して、実施例について説明する。
この実施例は自動車生産ラインで電気自動車（ＥＶ車）に搭載される電動パワートレーンに対するインバータ検査用の電気特性検査ユニットとして構成した例である。電気自動車の生産ラインにおいては、直流を交流に変換する電力変換回路装置（インバータ）がライン上を移送されてきて定位置で停止した状態でインバータの被検査端末部に対して電流検査が行われる。インバータは車載の電動パワートレーンに組み込まれ、図１，図２に示すように、その一部となる被検査端末部２０の搬送パレット２１がライン上を搬送されてくる。

この被検査側の搬送パレット２１は、本発明に係る電気特性検査ユニット１の位置決め機構と嵌合して両者の位置合せがなされるようになっている。実施例では前記位置決め機構は電気特性検査ユニット１の可動パレット２（後述）に設けられた一対の位置決めロッド３と被検査端末部２０の搬送パレット２１に形成された位置決め孔２２との係合構造で構成されている。搬送パレット２１には一対の信号線端子部２３が設けられている。さらに、車体に搭載されるインバータの被検査端末部２０の搬送パレット２１には、本発明に係る複数個の電流テストプローブ４と接合する大電流被検査端子部１４が配置されている。図示の実施例では９体の電流テストプローブ４と、これに対応して搬送パレット２１上に９体の大電流被検査端子部２４が設けられている。なお、電流テストプローブ４については更に後述する。

実施例に係る電気特性検査ユニット１は、図示しない入出動作部に固定された可動パレット２に電流テストプローブ４、信号線端子部５その他必要な構成部品が搭載され、前記出入動作部の駆動により可動パレット２が往復上下動作する。前記出入動作部の駆動は図示しない制御ユニットにより制御される。可動パレット２の隅部に設けられた固定用ねじ６は可動パレット２を前記出入動作部に固定するねじである。この実施例では、固定用ねじ６は弾力のある硬質ゴムで形成され、硬質ゴムの変形で搬送パレット２１の動作時の芯ブレを吸収し、両パレット２，２１の整合時の位置決めロッド３と位置決め孔２２との係合を容易になし得るように配慮している。

この実施例では、被検査側搬送パレット２１は信号線端子部２３など必要な各種の要素、機器類を搭載した状態で生産ラインを移動してきて定位置で停止し、ライン下方に待機した本発明に係る電気特性検査ユニット１が上昇して可動パレット２に設けられた位置決めロッド３が被検査端末部２０の搬送パレット２１に形成された位置決め孔２２（図２）と係合することで、電気特性検査ユニット１と被検査端末部２０との整合がなされ、電流テストプローブ４が被検査端末部２０の大電流被検査端子部２４と接合し、被検査端末部２０に対して所定の電流検査が行われる。また、本発明に係る電気特性検査ユニット１と被検査端末部２０の位置合せがなされた状態では、可動パレット２の信号線端子部（検査ユニット側信号線端子部）５が搬送パレット２１上の信号線端子部（被検査側信号線端子部）２３と接合する。

次に、本発明の実施例に係る電気特性検査ユニット１の電流テストプローブ４について、より具体的に説明する。可動パレット２上の電流テストプローブ４の個数は被検査側の大電流被検査端子部２４に対応している。前述の如く、この実施例では被検査側の９個の大電流被検査端子部に対応して、９個の電流テストプローブが設けられているが、電流テストプローブおよび大電流被検査端子部は必ずしもこの個数に限定されるものではなく、例えば６個の電流テストプローブおよび大電流被検査端子部としてもよい。次に、図３，図４を参照して電流テストプローブについて具体的に説明する。

大電流テストプローブ４は絶縁材の合成樹脂製ブロックケース７内に導電性のプローブ軸部８が挿入されている。この実施例ではブロックケース７はプローブ保持部となっている。絶縁材のブロックケース７は大形の中空頭部７ａに続いて円筒部７ｂが形成され、この円筒部７ｂが可動パレット２に挿通され、図４に示されるように中空頭部７ａの裏面が可動パレット２の上面（被検査端末部の搬送パレット２１に対面する面）に接当し、ブロックケース７の中空頭部７ａに形成されたボルト孔１５を通して取付けボルト１０によりブロックケース７が可動パレット２に取り付けられている。

ブロックケース７に挿入される導電性プローブ軸部８は先端部がブロックケース７の中空頭部７ａから露出しており、その軸部８の先端面に３個の接触子１１が凸状に形成されている。３個の接触子１１は、図示のように、一直線状にない３点接触の形態で形成され、これによって接触子全体が上方の被検査側の端子部２４に安定に接触するようにしている。ブロックケース７に挿入された導電性プローブ軸部８は、その中途部位から後端にかけて先端側部位よりも小径となっており、図４に明示されるように、ブロックケース７の円筒内周部と導電性プローブ軸部８の小径外周部との間にばね部材（コイルばね）１２が装着されている。ばね部材１２は、プローブ軸部８の先端側大径部と後端側小径部との段差部にばね部材１２の一端が接当し、ばね部材１２の他端はブロックケース７の円筒部７ｂの後端内周の段差部に接当している。このばね部材１２により、導電性プローブ軸部８はプローブ保持部のブロックケース７に対してプローブ先端の押込み方向（図４の矢印Ａ方向）に弾性的に変位可能となっている。また、ブロックケース７の円筒部７ｂの後端面に接してプローブ軸部８の小径部に止めワッシャー１６が装着されており、これによってプローブ軸部８はブロックケース７から先端側へ抜け出るのが阻止されている。

導電性プローブ軸部８の後端側の外周部に雄ねじ部１３が形成されており、この雄ねじ部１３に２枚の円板状ワッシャー１４を挟んで２個のナット部材１７が螺合している。２枚のワッシャー１４の間にはリード端子１８が挟み込まれ、ナット部材１７をワッシャー１４に対して締め付けることにより、リード端子１８がワッシャー１４間に圧着される。

本実施例で可動パレット２に搭載した９個の電流テストプローブ４のすべてが搬送パレット２１上の被検査端末部２０の各被検査端子部２４に緊密に圧接する必要がある。本発明では、ブロックケース７に対するプローブ軸部８の遊挿（遊嵌）構造、ばね部材１２によるプローブ軸部８の押圧構造、およびプローブ軸部先端の接触子１１の３点接触構造によって各テストプローブと被検査端子部との緊密な接触を実現している。実施例においては、プローブ軸部８はブロックケース７の内径部に僅かなクリアランスを有して遊挿されており、さらにブロックケース７内に設けたばね部材１２の押圧力によってテストプローブの接触子１１を被検査端子部に圧接するようにしているので、９個の電流テストプローブ４の先端接触子の位置（高さ位置）の不一致を前記ばね部材で吸収するとともに、プローブ軸部先端面と被検査端子部の端面との間に若干の傾きがあっても、プローブ軸部８の挿入クリアランスで自動補正され、前記接触子の垂直な面接触が可能となる。複数個の電流テストプローブのうち１つでも接触不良があると、その部分で発熱等の原因となるが、本発明ではプローブと大電流被検査端子部２４との間に真直度の誤差がある場合にも、プローブ先端の接触子１１を被検査端子部２４に緊密に圧着できる。被検査端子部に対するプローブ軸部８の接触子１１の押圧力など特性の変更はばね定数の異なるばね部材の個別交換で対応でき、また、電流テストプローブ４に不具合が生じたときは、不具合の生じたプローブのみを個別に交換可能である。

本発明の他の実施例においては、大電流テストプローブ４の可動パレット２は水冷ジャケットの形態に形成されている。可動パレット２の内部に水流通路が形成され、この水流通路を冷却水が満たすことで稼働中に発生する大電流テストプローブ４の発熱を低減するようにしている。場合によっては、可動パレット２の水流通路の入出口を外部の冷却水ポンプにホース等を介して連結し、冷却水が可動パレットの水流通路と冷却水ポンプ間を循環するようにすることで冷却効果を高めることができる。

以上の実施例では、ＥＶ車の生産ラインにおいて、ライン上を被検査端末部の搬送パレット２１が搬送されてきて所定位置で停止した後、大電流テストプローブ４を搭載した可動パレット２が被検査端末部２０に向けて上昇し、可動パレット２の大電流テストプローブ４の接触子１１が被検査端末部２０と嵌合して電流検出など必要な検査が行われる。接触子１１の真直度に多少の誤差があっても緊密に被検査端末部と圧着し、圧着不良による発熱が防止される。

１電気特性検査ユニット
２可動パレット
３位置決めロッド
４電流テストプローブ
５信号線端子部（検査ユニット側）
６固定用ねじ
７ブロックケース
８導電性プローブ軸部
１１接触子
１２取付けボルト
１３雄ねじ部
１４円板状ワッシャー
１６止めワッシャー
１７ナット部材
１８リード端子
２０被検査端末部
２１搬送パレット
２２位置決め孔
２３信号線端子部（被検査端末側）
２４大電流被検査端子部
１０電気特性検査ユニット装置

Claims

電力変換回路装置の搬送パレットの電流検査を行う電気特性検査ユニットとしての可動パレットと、製造ライン上を搬送され前記可動パレットに対峙する前記搬送パレットとを有し、
前記可動パレットは、往復動作する出入動作部にゴム製のねじによりねじ止めされ前記搬送パレットに対して往復上下動作する状態に固定されてなるとともに、前記可動パレットを貫通するようにねじ止めされかつ前記搬送パレット側に突出してなる一対の位置決めロッドと、前記可動パレットを貫通するようにねじ止めされてなり接触子が前記搬送パレット側に位置してなる複数個の電流テストプローブとを有し、
前記電流プローブは、絶縁材の合成樹脂製ブロックケースに導電性プローブ軸部が挿入されてなり、前記プローブ軸部先端部がブロックケースから露出し前記軸部先端部の先端面に複数個の接触子が凸状に形成されてなり、前記ブロックケースの内周部と導電性プローブ軸部の外周部の間にコイルばねが装着されてなり前記プローブ軸部はブロックケースに対して押し込み方向に遊挿自在に形成されてなり、
前記搬送パレットは、前記位置決めロッドに対峙する位置に形成されてなる一対の位置決め孔と、前記電流プローブの接触子に対峙する位置に前記搬送パレットを貫通するようにねじ止めされてなる複数の被検査端子部を有し、
前記可動パレットに前記搬送パレットが対峙した時、前記出入動作の上昇動作により前記可動パレットの前記位置決めロッドが前記搬送パレットの位置決め孔に挿入され位置決めがなされ、前記電流プローブの複数の接触子が前記搬送パレットの複数の被検査端子部に接触して電流検査を行うことを特徴とする電力変換回路装置の電気特性検査ユニット装置。
前記可動パレットは内部に水流通路を持つ水冷ジャケットの形態に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換回路装置の電気特性検査ユニット装置。
前記電流テストプローブの接触子は前記プローブ軸部の先端部に、前記被検査端子部に対して３点接触する形態で、３個設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換回路装置の電気特性検査ユニット装置。