JP7314556B2 - コネクター - Google Patents

Description

本発明は、コネクターに関する。

板状又はシート状の形状を有する接続部材が知られている。接続部材は、フレキシブルフラットケーブル（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ：ＦＦＣ）を含む。また、接続部材は、フレキシブルプリント基板（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）を含む。

電子機器の製造工程へのロボットの導入が盛んである。ロボットは、板状又はシート状の形状を有する接続部材をコネクターに挿入する組立作業を実行することができる。

特許文献１には、第１開口、第２開口、及びＦＦＣ挿入開口を有する絶縁ハウジングを備えたコネクターが開示されている。絶縁ハウジングに保持されるコンタクトは、接点を有する接触部と、脱落を抑制するための保持部とを有する。ＦＦＣ挿入開口は、第１開口と連通する。接触部は、第１開口内に突出する。保持部は、第２開口の内壁によって固定される。

実開平５－７２０８３号公報

従来は、ロボットがカメラを用いて接続部材の組立完了を確認することが一般的であった。ところが、従来のロボットには、接続部材の組立完了を確認するためにカメラのような高価な設備を必要とする課題があった。

一方、特許文献１に記載のコネクターでは、ロボットが接続部材の組立完了を確認することは困難であった。ロボットが導通チェックのための第１プローブ及び第２プローブを備え、第２開口を通じて第１プローブを保持部に接触させると同時に、一端がコネクターに挿入されたＦＦＣの他端に第２プローブを接触させる必要があったからである。

本発明は、上記課題に鑑み、ロボットが接続部材の組立完了を容易に確認することに適したコネクターを提供することを目的とする。

本発明に係るコネクターは、コネクター本体と、第１弾性部材と、第２弾性部材とを備える。前記コネクター本体は、板状又はシート状の形状を有する接続部材の挿入を受ける挿入口を有する。前記第１弾性部材は、前記コネクター本体に固定された基部を有する、導電性の部材である。前記第２弾性部材は、前記コネクター本体に固定された基部を有する、導電性の部材である。前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材は、前記挿入口を部分的に塞ぐように、前記接続部材の挿入方向と交差する厚み方向に互いに対向して延びて、互いに接触する。

本発明によれば、ロボットは、第１弾性部材と第２弾性部材との間の導通が断絶した後に復活したことを検出することにより、接続部材の組立完了を容易に確認することができる。

本発明の実施形態に係るコネクターの正面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。 接続部材の一例であるＦＦＣの平面図である。 ＦＦＣの裏面図である。 図３のＶ－Ｖ断面図である。 図３のＶＩ－ＶＩ断面図である。 コネクターへのＦＦＣの挿入途中の状態を示す断面図である。 コネクターへのＦＦＣの挿入が完了した状態を示す断面図である。 図３のＦＦＣを図１のコネクターへ挿入する際のＦＦＣの変位に対する挿入力の変化を示す図である。 ＦＦＣの他の例を示す平面図である。 図１０のＦＦＣを図１のコネクターへ挿入する際のＦＦＣの変位に対する挿入力の変化を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。本願では、便宜上、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が規定される。Ｘ軸及びＹ軸は水平方向に平行であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行である。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。

まず、図１及び図２を参照して、実施形態に係るコネクター１１０について説明する。図１は、コネクター１１０の正面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面図である。コネクター１１０は、後述のＦＦＣ１０の挿入を受ける。ＦＦＣ１０は、板状又はシート状の形状を有する接続部材の一例である。

図１及び図２に示されるように、コネクター１１０は、コネクター本体１２０と、複数のコンタクト１３０と、第１板ばね１４０と、第２板ばね１４１と、第３板ばね１４２と、第４板ばね１４３とを備える。

コネクター本体１２０は、中央挿入口１２１と、Ｙ軸の方向の両端部に各々位置する端部挿入口１２２とを有する。中央挿入口１２１と、端部挿入口１２２とは、互いに連通している。中央挿入口１２１は、端部挿入口１２２と比べて、Ｚ軸の方向の幅が狭く形成されている。中央挿入口１２１はＦＦＣ１０のＹ軸の方向の中央部を、端部挿入口１２２はＦＦＣ１０のＹ軸の方向の端部をそれぞれ受け入れる。コネクター本体１２０は、中央挿入口１２１及び端部挿入口１２２の奥に内壁１２３を有する。コネクター本体１２０は、例えば樹脂製である。

複数のコンタクト１３０は、中央挿入口１２１の奥においてコネクター本体１２０に各々支持されている。

第１板ばね１４０は、細長の板状に形成された、導電性の弾性部材である。第１板ばね１４０の長手方向は、Ｚ軸の方向と平行である。第１板ばね１４０は、基部と、先端部とを有する。基部は、一方の端部挿入口１２２の縁部に固定されている。先端部は、端部挿入口１２２の一部を塞ぐように、基部からＺ軸の負の向きに延びる。

第２板ばね１４１は、細長の板状に形成された、導電性の弾性部材である。第２板ばね１４１の長手方向は、Ｚ軸の方向と平行である。第２板ばね１４１は、基部と、先端部とを有する。基部は、端部挿入口１２２の縁部に固定されている。先端部は、端部挿入口１２２の一部を塞ぐように、基部からＺ軸の正の向きに延びる。第２板ばね１４１は、第１板ばね１４０と対向するように延びる。第２板ばね１４１の先端部は、第１板ばね１４０の先端部と接触する。

第１板ばね１４０は、「第１弾性部材」の一例に相当する。第２板ばね１４１は、「第２弾性部材」の一例に相当する。

第３板ばね１４２は、細長の板状に形成された、導電性の弾性部材である。第３板ばね１４２の長手方向は、Ｚ軸の方向と平行である。第３板ばね１４２は、基部と、先端部とを有する。基部は、他方の端部挿入口１２２の縁部に固定されている。先端部は、端部挿入口１２２の一部を塞ぐように、基部からＺ軸の負の向きに延びる。

第４板ばね１４３は、細長の板状に形成された、導電性の弾性部材である。第４板ばね１４３の長手方向は、Ｚ軸の方向と平行である。第４板ばね１４３は、基部と、先端部とを有する。基部は、端部挿入口１２２の縁部に固定されている。先端部は、端部挿入口１２２の一部を塞ぐように、基部からＺ軸の正の向きに延びる。第４板ばね１４３は、第３板ばね１４２と対向するように延びる。第４板ばね１４３の先端部は、第３板ばね１４２の先端部と接触する。

第３板ばね１４２は、「第３弾性部材」の一例に相当する。第４板ばね１４３は、「第４弾性部材」の一例に相当する。

次に、図３から図６を参照して、接続部材の一例であるＦＦＣ１０について説明する。図３は、ＦＦＣ１０の平面図である。図４は、ＦＦＣ１０の裏面図である。図５は、図３のＶ－Ｖ断面図である。図６は、図３のＶＩ－ＶＩ断面図である。

図３から図６に示されるように、ＦＦＣ１０は、板状又はシート状の形状を有する。ＦＦＣ１０の長さ方向は、Ｘ軸の方向と一致する。ＦＦＣ１０の長さ方向と交差する幅方向は、Ｙ軸の方向と一致する。ＦＦＣ１０の長さ方向と交差する厚み方向は、Ｚ軸の方向と一致する。

図５に示されるように、ＦＦＣ１０は、信号層２０と、第１絶縁層３０と、第２絶縁層４０とを備える。信号層２０は、第１絶縁層３０と第２絶縁層４０とに挟まれている。

図３、図４及び図５に示されるように、信号層２０には、コネクター１１０のコンタクト１３０と同数の端子２１と、各端子２１に対応して接続された信号線２２とが形成されている。

図４及び図５に示されるように、端子２１は、Ｘ軸の正の向きのＦＦＣ１０の端部１１の近傍に位置して、第２絶縁層４０から露出する。端子２１は、Ｘ軸の方向に端子長Ａを有する。信号線２２は、端部１１から離れるようにＸ軸の負の向きに延びる。図３及び図４に示されるように、信号線２２の延びる方向は、ＦＦＣ１０の２つの縁部１２に平行である。縁部１２は、ＦＦＣ１０のＹ軸の方向の両端部にそれぞれ位置する。

図３、図５及び図６に示されるように、ＦＦＣ１０は、補強板５０を更に備える。補強板５０は、ＦＦＣ１０に剛性を付与する。補強板５０は、端部１１の近傍に位置して、第１絶縁層３０の一部を覆う。ＦＦＣ１０のうち補強板５０を除く部分を可撓部５５と呼ぶことがある。

図３、図４及び図６に示されるように、ＦＦＣ１０は、各々ＦＦＣ１０をＺ軸の方向に貫通する２つの貫通孔１５を更に備える。貫通孔１５は、矩形に形成されている。貫通孔１５の長手方向は、Ｘ軸の方向に平行である。貫通孔１５の短手方向は、Ｙ軸の方向に平行である。貫通孔１５は、長手方向の寸法Ｌ１と、短手方向の寸法Ｗとを有する。

図３及び図６に示されるように、貫通孔１５は、Ｘ軸の方向において端子２１よりも端部１１から離れた位置で補強板５０に隣接する。また、図３及び図４に示されるように、貫通孔１５は、Ｙ軸の方向において端子２１及び信号線２２よりも外側にそれぞれ位置する。

次に、図１から図８を参照して、ＦＦＣ１０をコネクター１１０へ挿入するロボットの作業について説明する。図７は、コネクター１１０へのＦＦＣ１０の挿入途中の状態を示す断面図である。図８は、コネクター１１０へのＦＦＣ１０の挿入が完了した状態を示す断面図である。なお、両方の端部挿入口１２２は互いに対称形であるので、一方の端部挿入口１２２のみについて説明し、他方の端部挿入口１２２についての説明を省略する。

図７に示されるように、ロボットは、第１プローブ２００及び第２プローブ２０１を備える。第１プローブ２００は、第１板ばね１４０の基部に接触する。第２プローブ２０１は、第２板ばね１４１の基部に接触する。ロボットは、第１プローブ２００と第２プローブ２０１との間に電圧を印加する。ロボットは、ＦＦＣ１０の挿入前に第１板ばね１４０と第２板ばね１４１との間が導通していることを確認する。

ロボットは、コネクター１１０に対してＦＦＣ１０をＸ軸の正の向きに相対移動させる。ＦＦＣ１０の端部１１は、第１板ばね１４０の先端部と、第２板ばね１４１の先端部とを各々弾性変形させながら、中央挿入口１２１及び端部挿入口１２２の中を内壁１２３に向かって進む。ロボットは、第１板ばね１４０と第２板ばね１４１との間の導通が絶たれたことを検出する。

図８に示されるように、補強板５０が第１板ばね１４０と第２板ばね１４１との間を通過すると、コネクター１１０へのＦＦＣ１０の挿入が完了する。ＦＦＣ１０の端子２１は、コンタクト１３０に電気的に接続される。第１板ばね１４０及び第２板ばね１４１は、貫通孔１５の中でいずれも元の形状に復帰する。第１板ばね１４０及び第２板ばね１４１の弾性変形が解消されると、第１板ばね１４０と第２板ばね１４１との間の導通が復活する。ロボットは、第１板ばね１４０と第２板ばね１４１との間の導通が復活したことを検出することにより、ＦＦＣ１０の組立完了を容易に確認することができる。なお、貫通孔１５に代えて切欠がＦＦＣ１０に形成されてもよい。

ロボットは、両方の端部挿入口１２２において各々ＦＦＣ１０の組立完了を確認する。したがって、ロボットは、ＦＦＣ１０の半挿状態が生じているか否かを検知することができる。半挿状態とは、ＦＦＣ１０の全部の端子２１のうち少なくとも一部の端子２１に接続上の不具合が生じる状態をいう。なお、第１板ばね１４０から第４板ばね１４３は、ＦＦＣ１０の抜け抑制にも役立つ。

次に、図９を参照して、ロボットによる挿入力の検知について説明する。図９は、図３のＦＦＣ１０を図１のコネクター１１０へ挿入する際のＦＦＣ１０の変位に対する挿入力の変化を示す図である。

図９において、横軸はＦＦＣ１０の変位（ｍｍ）を示す。縦軸は、ロボットの圧力センサーで検知した挿入力（Ｎ）を示す。

ＦＦＣ１０の端部１１が第１板ばね１４０及び第２板ばね１４１に当たるとき、第１板ばね１４０及び第２板ばね１４１を弾性変形させる力が要求されるため、挿入力は１つのピークを示す。その後、挿入力一定の区間を経て、ＦＦＣ１０の端子２１をコンタクト１３０に電気的に接続する際に大きい力が要求されるため、図９のグラフは右上がりの傾斜を示す。

次に、図１０を参照して、ＦＦＣ１０の他の例について説明する。図１０は、ＦＦＣ１０の他の例を示す平面図である。

図１０に示されたＦＦＣ１０は、補強板５０がＹ軸の方向の両端部に耳５１を有する点で、図３から図６に示されたＦＦＣ１０と異なる。ロボットは、耳５１が第１板ばね１４０と第２板ばね１４１との間を通過した時点で、ＦＦＣ１０の組立完了を確認することができる。

図１１は、図１０のＦＦＣ１０を図１のコネクター１１０へ挿入する際のＦＦＣ１０の変位に対する挿入力の変化を示す図である。

図１１に示されたグラフは、挿入力一定の区間が短い点で、図９のグラフと相違する。挿入力一定の区間が短い点は、耳５１のＸ軸の方向の寸法が、補強板５０のＸ軸の方向の寸法よりも小さいことを反映している。

以上、本発明の実施形態について、図１～図１１を参照しながら説明した。ただし、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。

例えば、本発明の実施形態において、コネクター１１０は、ＦＦＣ１０の挿入を受けたが、これに限られない。コネクター１１０は、ＦＰＣの挿入を受けることも可能である。

また、本発明の実施形態において、第１板ばね１４０から第４板ばね１４３は、いずれも細長の板状に形成されたが、これに限られない。第１板ばね１４０から第４板ばね１４３は、挿入力が調節可能になるように、例えば波打ち形状の先端部を有してもよい。

本発明は、板状又はシート状の形状を有する接続部材の挿入を受けるコネクターに有用である。

１０ ＦＦＣ（接続部材）
１５ 貫通孔
２０ 信号層
３０ 第１絶縁層
４０ 第２絶縁層
５０ 補強板
５１ 耳
１１０ コネクター
１２０ コネクター本体
１２１ 中央挿入口（挿入口）
１２２ 端部挿入口（挿入口）
１４０ 第１板ばね（第１弾性部材）
１４１ 第２板ばね（第２弾性部材）
１４２ 第３板ばね（第３弾性部材）
１４３ 第４板ばね（第４弾性部材）

Claims (5)

1. 板状又はシート状の形状を有する接続部材の挿入を受ける挿入口を有するコネクター本体と、
   前記コネクター本体に固定された基部と先端部とを有する、導電性の第１弾性部材と、
   前記コネクター本体に固定された基部と先端部とを有する、導電性の第２弾性部材と
   を備え、
   前記第１弾性部材の前記先端部と前記第２弾性部材の前記先端部とは、前記挿入口を部分的に塞ぐように、前記接続部材の挿入方向と交差する厚み方向に互いに対向して延びて、互いに接触する、コネクター。
2. 前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材の各々の長手方向は、前記厚み方向と平行である、請求項１に記載のコネクター。
3. 前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材は、各々板ばねである、請求項１又は請求項２に記載のコネクター。
4. 前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材は、前記接続部材の挿入方向と交差する幅方向において端部に位置する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコネクター。
5. 前記コネクター本体に固定された基部と先端部とを有する、導電性の第３弾性部材と、
   前記コネクター本体に固定された基部と先端部とを有する、導電性の第４弾性部材と
   を更に備え、
   前記第３弾性部材の前記先端部と前記第４弾性部材の前記先端部とは、前記挿入口を部分的に塞ぐように、前記接続部材の挿入方向と交差する厚み方向に互いに対向して延びて、互いに接触し、前記幅方向において前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材とは異なる端部に位置する、請求項４に記載のコネクター。

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