JP2006179254A

JP2006179254A - 電気回路接続用コネクタ、および電子機器

Info

Publication number: JP2006179254A
Application number: JP2004370335A
Authority: JP
Inventors: Minoru Susa; 實須佐
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】電子機器を構成するプリント配線基板間、またはプリント配線基板と機能ユニットケーブルなどとの接続用コネクタの不完全な接続を検出する手段の提供。
【解決手段】コネクタを構成するレセプタクル、およびプラグのいずれかの一方のハウジング内に１対の対向する金属片で構成したスイッチを配設し、他方のハウジング内に前記の対向する金属片間に挿入するための導電体、または絶縁体で構成したロックキーを配設したコネクタ接続状態検出装置として、プラグ、およびレセプタクルの繋止装置を兼用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラグ、およびレセプタクルから成る電気回路接続用コネクタに、レセプタクル、およびプラグの相互の接続状態を検出する装置を具備したコネクタに関するものである。

電子機器においては、プリント配線基板間、またはプリント配線基板と機能ユニット間などの接続用として、多数の電気回路接続用コネクタ（以下、コネクタという）が使用されている。このコネクタは、レセプタクルと、該レセプタクルに嵌合するプラグから構成される。特に部品実装密度の高い薄型電子機器や携帯型小型電子機器などでは、コネクタが必ずしも接続作業性の良い場所に配置されるとは限らず、電子機器の組み立て作業時に困難が伴い、レセプタクルとプラグとの嵌合が正しく行われない場合が生じる。

コネクタが不完全に接続された状態であっても、電子機器の製造直後にはレセプタクルとプラグ間での電気的に導通があり、電子機器として正常に動作し、良品として出荷、販売され、後刻に接続不良となる場合がある。このような課題の解決手段として、特許文献１（特開平６−６１６６３）、特許文献２（特開平１−２７２１８４）、特許文献３（特開平１１−４０２６８）などが開示されている。

特許文献１と特許文献２は嵌合状態検出手段が類似であり、以下に特許文献１の概要を説明する。特許文献１においては、プリント配線基板相互の接続がコネクタ、およびプリント配線基板のエッジとの嵌合力または外部からの固定部品などにて固定されているため、コネクタの嵌合状態検出手段としてはプリント配線基板の機械的な状態を確認する手段にのみに依存し、プリント配線基板装着作業時の電気的接続の確認、および機器の移動などによる振動や人為的原因による接続不具合による事故発生を未然防止し、処置することが困難な課題を有している。

前記の問題解決手段として、特許文献１はメインプリント配線基板に接続されるサブプリント配線基板上に取り付けられたＬＥＤ表示素子にて構成される検出システムにおいて、サブプリント配線基板とメインプリント配線基板との接続部の両端の接続を検出し、結果をＬＥＤ表示素子にて表示することにより、正常に接続されているときと正常に接続されていないときの電気的接続状態を容易に外部より目視にて確認できるようにしている。

また、特許文献３においては、レセプタクルと、プラグとの組み合わせから成るコネクタのレセプタクル側ハウジング、およびプラグ側ハウジングに光通過部を有し、これらの光通過部を通じ、発光素子から発光された光を受光素子に通すように成っており、プラグ側ハウジングがレセプタクル側ハウジング内に正しく嵌入したときのみに、光通過部に連通して、レセプタクルとプラグとの嵌合状態などを光学的に判定できるというものである。
特開平６−６１６６３「サーキットボード接続確認装置」特開平１−２７２１８４「コネクタの接続判別方式」特開平１１−４０２６８「コネクタ」

特許文献１においては、コネクタの電気回路接続用端子の一部がコネクタの接続状態検出用として使用されるために使用可能な電気回路接続用端子数が少なくなり、従って、電気回路接続用端子数を増やす必要があり、コストアップ要因となる。また、コネクタの接続状態検出のために、プリント配線基板上に少なくとも接続状態検出用端子間を接続する布線を配設する必要があり、プリント配線基板の布線設計上の制約となる。

前記のように、従来技術ではコネクタの接続状態検出のため、プリント配線基板上に接続状態検出用端子間の結線用の布線が必要となり、「接続不良」状態が検出された場合においても、原因としてプリント配線基板の布線の断線なども含まれ、プリント配線基板の布線の断線に起因するものか、またはコネクタの不適切な嵌合に起因するものかが不明で、的確に原因箇所を特定することが出来ない。さらに、特許文献１の実施形態においては、二つの各プリント配線基板上に接続状態検出用端子間を結線するための布線を配設し、コネクタの接続状態検出をしているため、いずれのプリント配線基板が不良原因を成しているかを特定することが出来ない。

特許文献２においては、コネクタ内に発光素子、光検出素子、および発光素子からの光の通過路を設ける必要があり、超小型のコネクタへの適用が困難である。

本発明は、プラグ、およびレセプタクルから成る電気回路接続用コネクタにおいて、前記の課題を解決する手段を提供するもので、コネクタの電気回路接続用端子の接続状態を検出する手段として、電気回路接続用コネクタを構成するプラグ、およびレセプタクルを嵌合状態に繋止する装置を、前記のプラグ、およびレセプタクル相互の接続状態を電気的手段による検出装置として兼用する。

コネクタの電気回路接続用端子の接続状態を検出する手段として、レセプタクル、またはプラグのいずれかの一方のハウジング内に電気的に開路され、且つ対向する１対の金属片を配設し、前記の対向する金属片間に挿入する導電体を他方のハウジング内に配設置する。または、レセプタクル、またはプラグのいずれかの一方のハウジング内に、閉路され、且つ対向する１対の金属片、および前記の対向する金属片間に挿入する絶縁体を他方のハウジング内に配設し、接続状態検出装置を形成する。

さらに、コネクタが複数の電気回路接続用端子を有する場合にあっては、最大離隔距離を有する電気回路接続用端子間の外側位置に各一組、合計二組の接続状態検出装置を設ける。

前記の接続状態検出装置により検出された検出情報をアラーム音、警告表示灯、または表示画面上への警告文やアイコン表示などにより、機器の使用者に報知するマンマシンインタフェース手段を具備する。

コネクタの電気回路接続用端子の接続状態を検出する接続状態検出装置を具備するコネクタを搭載することにより信頼性の高い電子機器製品を市場に供給することが出来る。また、接続状態検出装置はコネクタの電気回路接続用端子の一部を流用せず、電気回路接続用端子とは別個に形設しているため、電気回路接続用端子を有効に使用することができる。

本発明の実施形態に関し図１乃至図４とともに説明する。図１は、プラグおよびレセプタクルから成る一対のコネクタの斜視図を示している。本発明の第1の実施例を示す図１において、ピン端子２が絶縁材料で構成されたプラグハウジング１５内に固定され、プラグハウジング１５内の一端には金属材料で構成するスイッチ端子３ａ、３ａ’ が対向し配設されている。また、プラグハウジング１５内の他端にも同様に金属材料で構成するスイッチ端子３ｂ、３ｂ’ が対向し配設されている。

図１において、レセプタクル４内のソケット端子５は絶縁材料で構成されたレセプタクルハウジング１６内に固定され、ソケット端子５の後端は配線部材７に加締め接続されている。レセプタクルハウジング１６内の一端には、金属材料で構成するロックキー６ａがレセプタクルハウジング１６に固定されている。また、レセプタクルハウジング１６内の他端にも同様に金属材料で構成するロックキー６ｂがレセプタクルハウジング１６内に固定されている。

図２は、図１中に鎖線Ａ、およびＢで示す切断線に沿って切断した（ａ）はプラグ１の、（ｂ）はレセプタクル４の、（ｃ）はプラグ１、およびレセプタクル４を嵌合した状態の各縦断面を示している。図２（ａ）に示すプラグハウジング１５内には金属材料で構成するピン端子３ｂ、および３ｂ’ が固定され、各ピン端子の後端はプラグハウジング１５から引き出され、下方に向かい、さらに直角に屈曲し、プリント配線基板８の回路銅箔１０に半田材料により接続されている。図２（ｂ）に示すレセプタクルハウジング１６内にはバネ性を有する導電性金属材料で構成するロックキー６ｂが固定されている。

図２（ａ）、および（ｂ）中の矢印で示すごとく、プラグ１、およびレセプタクル４を相互に押入することにより、スイッチ端子３ｂ先端部分の突起が、レセプタクル４内に固定されたバネ性を有する導電性金属材料で構成するロックキー６ｂの先端部分を扁平形状に変形させながら、所定の位置にまで押入され、図２（ｃ）に示すごとく、プラグ１、およびレセプタクル４が嵌合する。一旦、プラグ１、およびレセプタクル４が嵌合すると、バネ性を有するロックキー６ｂはスイッチ端子３ｂ先端部分の突起形状に沿って形状が復元し、嵌合したプラグ１、およびレセプタクル４が機械的に外れる事を防止するコネクタ繋止装置としての機能を果たす。

同時に、図２に示すプラグ１のハウジング内に固定されたスイッチ端子３ｂ、および３ｂ’ の間隙に導電性金属材料で構成するロックキー６ｂが押入されることにより、図５（ａ）に示すコネクタ接続状態検出回路のスイッチ端子３ｂ、および３ｂ’ で構成されるスイッチが短絡し、開路状態から閉路状態に転じる。その結果、ＬＥＤ表示灯１２は点灯せず、警告情報の発信を禁止することにより、機器の使用者はコネクタが正常に接続されていると認識することが出来る。警報提供手段としては表示灯に限定せず、アラーム音、表示画面上への警告文やアイコン表示なども可能である。

前記の第1の実施例では、図１に示すプラグ１内の一端に固定されたスイッチ端子３ｂ／３ｂ’ 、およびレセプタクル４内の一端に固定されたロックキー６ｂについて説明しているが、プラグ１内の他端に固定されたスイッチ端子３ａ／３ａ’ 、およびレセプタクル４内の他端に固定されたロックキー６ａについても前記と全く同様の動作をする。また、図４に示すごとくプラグ、およびレセプタクルが相互に傾斜しながら嵌合された場合に、一端のピン端子２ａがソケット端子５ａと接続されても、他端に位置するピン端子２ｂがソケット端子５ｂと接続されない状態が発生し得る。コネクタが複数の電気回路接続端子を有する場合には、もっとも離れた端子さらに外側の位置に各一組、合計二組の接続状態検出装置を設けることにより、上記の傾斜状態で嵌合されたことに起因する接続不良状態をも検出することが可能となる。

図３は、本発明の第２の実施例を示している。図3（ａ）に示すプラグハウジング２１内の一端には固定接点１９を有するスイッチ端子１３ｂ、および移動接点２０を有するスイッチ端子１３ｂ’ が相互に対向する位置に固定されている。スイッチ端子１３ｂ’はバネ性を有する金属材料で構成され、スイッチ端子１３ｂ’ に固定された移動接点２０が、スイッチ端子１３ｂに固定された固定接点１９に接触するよう付勢されている。一方、図３（ｂ）に示すレセプタクルハウジング２２内には電気絶縁材料で構成し、且つバネ性を有するロックキー１７が固定されている。

図３（ｃ）に示すごとく、プラグ２３、およびレセプタクル２４を相互に押入することにより、スイッチ端子１３ｂ’ 先端部分の突起が、レセプタクル２４内に固定されたバネ性を有する電気絶縁材料で構成するロックキー１７の先端部分を扁平形状に変形させながら、所定の位置にまで押入され、プラグ２３、およびレセプタクル２４が嵌合する。一旦、プラグ２３、およびレセプタクル２４が嵌合すると、バネ性を有するロックキー１７はスイッチ端子１３ｂ’ 先端部分の突起形状に沿って形状が復元し、嵌合したプラグ２３、およびレセプタクル２４が機械的に外れる事を防止するロックキーとしての機能を果たす。

同時に、図３に示すプラグ１のハウジング内に固定されたスイッチ端子１３ｂ、および１３ｂ’ の間隙に電気絶縁材料で構成するロックキー１７が押入されることにより、図５（ｂ）に示すコネクタ接続状態検出回路のスイッチ端子１３ｂ、および１３ｂ’ で構成されるスイッチが開放し、閉路状態から開路状態に転じる。その結果、ＬＥＤ表示灯２５は点灯せず、警告情報の発信を禁止することにより、機器の使用者はコネクタが正常に接続されていると認識することが出来る。警報提供手段としては表示灯に限定せず、アラーム音、表示画面上への警告文やアイコン表示なども可能である。

本発明は、電子機器に搭載される電気回路接続用コネクタを構成するプラグ、およびレセプタクル相互の接続状態検出手段に関するものであるが、ガス管などの気体配管や水道などの液体配管と併用し、これらの接続部分での異常をリモートセンシングし、防災センターに通報する手段としても利用が可能である。

本発明の第１の実施例を示すプラグおよびレセプタクルから成る一対のコネクタの斜視図である。（ａ）はプラグの、（ｂ）はレセプタクルの、（ｃ）はプラグ、およびレセプタクルを嵌合した状態の各縦断面である。本発明の第２の実施例を示す縦断面である。コネクタが傾斜しながら嵌合される状態を示す上面図である。コネクタ接続状態検出回路を示す回路図である。

符号の説明

１：プラグ
２、２ａ、２ｂ：ピン端子
３ａ、３ａ’、３ｂ、３ｂ’：スイッチ端子
４：レセプタクル
５、５ａ、５ｂ：ソケット端子
６ａ、６ｂ：ロックキー
７：配線部材
８：プリント配線基板
９a、９b：絶縁体
１０：回路銅箔
１１：プラグ
１２：ＬＥＤ表示灯
１３b、１３b’：スイッチ端子
１４：レセプタクル
１５：プラグハウジング
１６：レセプタクルハウジング
１７：ロックキー
１８：プリント配線基板
１９：固定接点
２０：移動接点
２１：プラグハウジング
２２：レセプタクルハウジング
２３：プラグ
２４：レセプタクル
２５：ＬＥＤ表示灯

Claims

プラグ、およびレセプタクルから成る電気回路接続用コネクタにおいて、前記のプラグ、およびレセプタクル相互の嵌合状態検出装置を具備したことを特徴とする電気回路接続用コネクタ。
請求項１に記載の電気回路接続用コネクタにおいて、プラグ、およびレセプタクルの繋止装置を、前記のプラグ、およびレセプタクル相互の接続状態を電気的手段による検出装置として兼用することを特徴とする電気回路接続用コネクタ。
請求項１または２に記載の電気回路接続用コネクタにおいて、電気的に開路し、且つ対向する１対の金属片、および前記の対向する金属片間に導電体を挿入し形成されたコネクタ繋止装置を具備したことを特徴とする電気回路接続用コネクタ。
請求項１または２に記載の電気回路接続用コネクタにおいて、電気的に閉路し、且つ対向する１対の金属片、および前記の対向する金属片間に電気絶縁体を挿入し形成されたコネクタ繋止装置を具備したことを特徴とする電気回路接続用コネクタ。
請求項１乃至４のいずれかに記載の電気回路接続用コネクタにおいて、複数の電気回路接続用端子を有する場合にあっては、最大離隔距離を有する電気回路接続用端子間の外側位置に二組のコネクタ接続状態検出装置を設けたことを特徴とする電気回路接続用コネクタ。
請求項１乃至５のいずれかに記載の電気回路接続用コネクタを搭載する電子機器において、アラーム音、警告表示灯、または表示画面上への警告文やアイコン表示などにより、コネクタ接続状態検出情報を機器の使用者に提供するマンマシンインタフェース手段を具備したことを特徴とする電子機器。