特許 6054644 フレキシブルプリント配線板の自動収納機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6054644

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】フレキシブルプリント配線板の自動収納機構

(51)【国際特許分類】

   H02G 11/02 20060101AFI20161219BHJP

   H05K 7/00 20060101ALI20161219BHJP

【ＦＩ】

   H02G11/02

   H05K7/00 A

【請求項の数】2

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-133123(P2012-133123)

(22)【出願日】2012年6月12日

(65)【公開番号】特開2013-258829(P2013-258829A)

(43)【公開日】2013年12月26日

【審査請求日】2015年1月15日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390002598

【氏名又は名称】沖電線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100180275

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 倫太郎

(74)【代理人】

【識別番号】100161861

【弁理士】

【氏名又は名称】若林 裕介

(74)【代理人】

【識別番号】100194836

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷部 優一

(72)【発明者】

【氏名】中里 京之

(72)【発明者】

【氏名】狩野 昇一

(72)【発明者】

【氏名】小川 雄平

【審査官】 久保 正典

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３２５３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７５６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平６−２３１８３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−２６７０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２７３２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２６６３８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｇ １１／０２

Ｈ０５Ｋ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレキシブルプリント配線板と同様な層構造を有する帯状のケーブルをベースとして本来の形状が所定の渦巻状となるように形成されたケーブル部と、
第１の接続体に、上記ケーブル部の巻回中心側の端部を電気的に接続した第１のケーブル終端部と、
第２の接続体に、上記ケーブル部の巻回最外周側の端部を電気的に接続した第２のケーブル終端部とを備え、
上記第１の接続体及び上記第２の接続体の少なくとも一方が進退動する移動体であり、
上記移動体は、渦巻状の上記ケーブル部から、その部分を繰り出し、巻き戻す方向に進退動し、
上記ケーブル部は、上記移動体が進動し、上記第１の接続体又は上記第２の接続体が繰り出された時に、上記渦巻状の状態に戻そうとするばね性が発生するように加工されている
ことを特徴とするフレキシブルプリント配線板の自動収納機構。

【請求項2】

上記移動体は、渦巻状の巻回中心軸に沿って進退動することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルプリント配線板の自動収納機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はフレキシブルプリント配線板の自動収納機構に関し、例えば、フラットケーブルの両端の少なくとも一方に移動体に取り付けられる装置に適用し得るものである。

【背景技術】

【0002】

例えば、部品実装機等の産業機械では、進退動する移動体に給電したりその移動体と通信したりするため、フラットケーブルを利用した装置が利用されている。

【0003】

このような装置では、図８（Ｂ）や（Ｃ）に示すように、一端（若しくは一端に設けられたコネクタ）１００ａが固定体（図示せず）に接続され、他端（若しくは他端に設けられたコネクタ）１００ｂが移動体（図示せず）に接続されたフラットケーブル１００をＵ字状（やＣ字状（横Ｕ字状））に湾曲させ、直線方向に沿った移動体の進退動を可能とするようになされている（特許文献１参照）。なお、フラットケーブル１００は、外力が加わらない状態で、図８（Ａ）に示すように平坦なものであり、このフラットケーブル１００を折り曲げることによりＵ字状に折り返すようにしている。

【0004】

ここで、湾曲部分のアールが小さいと、湾曲部分に加わるストレスが大きくなり、移動体の進退動を繰り返すと、フラットケーブル１００の電源供給パターンや信号線パターンが断線したり、フラットケーブル１００の摩耗、損傷を大きくしたりする恐れがある。そのため、特許文献１は、大きなストレスを受けることなく湾曲部分の位置が変化するように、ケーブルガイドを設けたり、フラットケーブルに潤滑油を塗布したりすることを開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−１５５２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献１に記載の従来装置であっても、フラットケーブルをＵ字状に湾曲させて使用するため、湾曲部分を挟んだ上下の平行部分の距離ｄをある程度大きく確保しなければならない。その結果、当該装置を考慮して確保しなければならない装置内空間が大きくなり、当該装置を含む装置の全体を大形化してしまう。

【0007】

一方、装置に必要なスペースを抑えようとすると、湾曲部分のアールを小さくして距離ｄを小さくしなければならず、この場合には、上述したように、フラットケーブル１００の信頼性が低下する。

【0008】

そのため、省スペース化と高寿命化の双方を達成可能なフレキシブルプリント配線板の自動収納機構が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

かかる課題を解決するため、本発明のフレキシブルプリント配線板の自動収納機構は、（１）フレキシブルプリント配線板と同様な層構造を有する帯状のケーブルをベースとして本来の形状が所定の渦巻状となるように形成されたケーブル部と、（２）第１の接続体に、上記ケーブル部の巻回中心側の端部を電気的に接続した第１のケーブル終端部と、（３）第２の接続体に、上記ケーブル部の巻回最外周側の端部を電気的に接続した第２のケーブル終端部とを備え、（４）上記移動体は、渦巻状の上記ケーブル部から、その部分を繰り出し、巻き戻す方向に進退動し、（５）上記第１の接続体及び上記第２の接続体の少なくとも一方が進退動する移動体であり、（６）上記ケーブル部は、上記移動体が進動し、上記第１の接続体又は上記第２の接続体が繰り出された時に、上記渦巻状の状態に戻そうとするばね性が発生するように加工されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明のフレキシブルプリント配線板の自動収納機構によれば、第１の接続体及び第２の接続体をケーブル部を介して電気的に接続するにつき、省スペース化と高寿命化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の自動収納機構の構成を示す概略斜視図である。

【図2】帯状ケーブルの剛性を高める方法の説明図である。

【図3】帯状ケーブルの断面形状を円弧状とする方法の説明図である。

【図4】渦巻状のケーブル部の端部と接続する、固定体側の硬質のプリント配線板の平面形状例を示す説明図である。

【図5】移動体がホームポジションから移動する前後のケーブル部を模式的に示す説明図である。

【図6】第１の実施形態による移動体及び固定体の位置自由度の効果の説明図である。

【図7】第２の実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の自動収納機構の構成を示す概略斜視図である。

【図8】従来装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明によるフレキシブルプリント配線板の自動収納機構の第１の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0013】

図１は、第１の実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の自動収納機構（以下、収納機構と呼ぶ）の構成を示す概略斜視図である。

【0014】

図１において、第１の実施形態の収納機構１は、ケーブル部２と、固定体側ケーブル終端部３と、移動体側ケーブル終端部４とを有する。

【0015】

ケーブル部２は、外力が働かない状態で渦巻き状のものである（言い換えると、自律的に収納しているものである）。ケーブル部２は、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ；Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）と同様な層構造を有するケーブルを、渦巻き状に成形して形成されたものである。

【0016】

例えば、外力が働かない状態でフラットな帯状のケーブルを所定半径の円筒の外周に巻回し、巻回した端部を、耐熱性接着テープで仮止めし、その後、円筒を抜き取った巻回物を加熱空間内に位置させて所定時間だけ加熱処理し、最後に、耐熱性接着テープを除去して、渦巻き状に成形されたケーブル部２が製作される。

【0017】

ケーブル部２は、渦巻き状に成形されたものであるため、ゼンマイと同様なばね性を有する。このばね性が、後述するように、移動体が進動した際のバックテンション（元に戻そうとする張力）を発揮させる。ここで、ばね性（言い換えると、バックテンション）を大きくする必要がある場合には、渦巻き状態への成形処理前の帯状のケーブル段階で大きな剛性を有することを要する。例えば、帯状ケーブルの一端を持って水平に片持ち梁状に支持したとき、帯状ケーブルの他端が一端と同様な高さを維持する距離が長い方が剛性は高い。

【0018】

帯状ケーブルの剛性を高める一つの方法として、図２に示すように、帯状ケーブル１０の延長方向に直交する断面形状を円弧状にする方法がある（例えば、大工等が用いる金属製巻尺の多くは断面形状が円弧状となっていて剛性が高められている）。帯状ケーブル１０は、図３（Ａ）に示すように、ベースフィルム本体１１、ベースフィルム接着剤層１２、電源パターンや信号線パターン等の導体部１３を有する配線パターン付ベースフィルム１６と、カバーレイフィルム本体１５、カバーレイフィルム接着剤層１４を有するカバーレイフィルム１７とを重ね合わせた状態で熱プレスすることにより成形される。ここで、熱プレスする一方の金型に円弧状の凸部を設けると共に、他方の金型に円弧状の凹部を設けておくことにより、帯状ケーブル１０の断面を円弧状とすることができる。また、両金型のプレス面が平面であっても、カバーレイフィルム接着剤層１４の厚さを導体部１３の厚さより薄くすることにより、熱プレス後の冷却時に、導体部１３近傍のカバーレイフィルム接着剤層１４が導体部１３間のカバーレイフィルム本体１５の部分を導体部１３側に引き寄せることにより、帯状ケーブル１０の断面を図３（Ｂ）に示すように円弧状とすることができる。なお、後者の円弧状にする方法については、同一の特許出願人による特願２０１１−２１２７９１号明細書及び図面で提案されている。

【0019】

ケーブル部２は渦巻き状を有するものであるが、その積層構造は上述した帯状ケーブルと同様であり、各層の材質等は既存のＦＰＣやＦＦＣと同様である。ここで、ベースフィルム本体１１及びカバーレイフィルム本体１５の材質は限定されないが、例えば、ポリイミド（ＰＩ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを適用できる。ここで、ベースフィルム本体１１及びカバーレイフィルム本体１５の材質が同一であることが好ましい。

【0020】

第１の実施形態の場合、固定体側ケーブル終端部３は、渦巻き状のケーブル部２の巻回中心側の端部に設けられ、図示しない固定体に電気的に接続されているものである。固定体に電気的に接続できるものであれば、固定体側ケーブル終端部３の形状等は限定されないものである。例えば、ケーブル部２の巻回中心側の端部に雄型コネクタ若しくは雌型コネクタを設け、固定体の雌型コネクタ若しくは雄型コネクタと嵌合させることで、電気的に接続させるものであっても良い。また例えば、固定体側の硬質の（若しくはフレキシブルの）プリント配線板（平板に限定されず円筒状等の形状を有していても良い）に、ケーブル部２の巻回中心側の端部をねじ止めしたり半田付けしたり導電性フィルムを介して接続したりすることで、電気的に接続させるものであっても良い。図４は、固定体側の硬質のプリント配線板２０Ａ、２０Ｂの平面形状の例を示している。図４（Ａ）に示すプリント配線板２０Ａは、ケーブル部２の巻回中心部の空間に入り込んで固定体側ケーブル終端部３と電気的に接続する幅狭の板状部分２１を有し、この板状部分２１に隣接して、巻回されているケーブル部２を受け入れる切り欠き２２が設けられている。図４（Ｂ）に示すプリント配線板２０Ｂは、ケーブル部２の巻回中心部の空間に入り込んで固定体側ケーブル終端部３と電気的に接続する幅狭の板状部分２１を本体の側方に有している。

【0021】

移動体側ケーブル終端部４は、渦巻き状のケーブル部２の巻回最外周側の端部に設けられ、図示しない移動体に電気的に接続されているものである。移動体に電気的に接続できるものであれば、移動体側ケーブル終端部４の形状等は限定されないものであり、固定体側ケーブル終端部３について上述したような具体的な接続のための形状等と同様な形状等を適用できる。

【0022】

渦巻き状のケーブル部２は外部に露出されるように設けられていても良く、また、筐体５内に設けられていても良い。図１は、図示しない移動体がホームポジションにあるときに、渦巻き状のケーブル部２の大半を収容する筐体５（２点鎖線）を示している。筐体５は、ケーブル部２だけを収容するものであっても良く、固定体の構成要素をも併せて収容するものであっても良い。また、筐体５は、図１に示すような直方体形状のもので限定されない。例えば、筐体５が、ケーブル部２が最も拡がった際の最外周に応じた円筒形状を有するものであっても良い。この場合、ケーブル部２の筐体５からの引出し、巻戻しをスムースに行うことが期待できる。

【0023】

筐体５は窓部５ａを有し、この窓部５ａを介して、ケーブル部２が筐体外部に繰り出されたり（引き出されたり）、筐体内部に巻き戻されたりする。なお、窓部５ａにブラシなどの摩耗軽減部材を設けて、ケーブル部２が窓部５ａの縁にこすれることによる摩耗、破損などを防止するようにしても良い。

【0024】

図示しない移動体は、図１の矢印に示す方向に進退動するものである。図示しないストッパ等により規制される退動方向の限界位置が移動体のホームポジションとなっており、このホームポジションから進動し、ホームポジションまで退動するものである。なお、移動体は、モータ等を搭載して自走するものであっても良く、また、動力源からの動力を、運動伝達機構（例えば、チェーン及びスプロケット）を介して受けて移動するものであっても良い。

【0025】

図５は、移動体がホームポジションから距離Ｌだけ移動する前後のケーブル部２を模式的に示す説明図である。ケーブル部２が渦巻状に形成され、ゼンマイのようなばね性を有し、当初の形状に戻ろうとする復帰力が働くので、筐体５から引き出されたケーブル部２の部分には退動方向への力（バックテンション）が働く。その結果、筐体５から引き出されたケーブル部２の部分はピンと張りつめた状態となる。

【0026】

また、ホームポジションからの進動時だけでなく、ホームポジションへの退動時においても、移動体の移動速度を超高速でない限り、筐体５から引き出されたケーブル部２の部分がバックテンションによってピンと張りつめた状態で退動する。

【0027】

なお、バックテンションの強さ（復元力）は、ケーブル部２の各層の構成材質や、各層の厚みや、ケーブル部２の幅を適宜選定することにより、所望の値に選定することができる。

【0028】

第１の実施形態の収納機構１によれば、以下の効果を奏することができる。

【0029】

第１の実施形態の収納機構１においては、固定体及び移動体間のケーブル部２は直線的になり、従来と異なり、位置が変化していくＵ字状の湾曲部分が存在しない。そのため、第１の実施形態によれば、ケーブル部２に必要な厚み方向の空間を小さいものとすることができる。

【0030】

また、第１の実施形態によれば、位置が変化していく湾曲部分が存在しないため、移動体の進退動を繰り返しても、ケーブル部２の導体部１３を断線させることは生じない。

【0031】

さらに、上記第１の実施形態によれば、固定体及び移動体間のケーブル部２の部分がバックテンションによってピンと張りつめているため、固定体及び移動体間のケーブル部２の部分を支持するような構成を省略することができる。因みに、図８（Ｂ）に示す従来のように、Ｕ字状の湾曲部分を介してケーブルを折り返していた場合、湾曲による断線を防止するようにケーブルの剛性を弱くするとケーブルが下方に垂れ、下方から支持する支持部材が必要となるが、第１の実施形態では、このような支持構成を省略することができる。固定体及び移動体間のケーブル部２の部分を支持するような構成を省略した場合には、移動体の進退動を繰り返しても、ケーブル部２の摩耗を少なくすることができる。

【0032】

さらにまた、上記第１の実施形態によれば、固定体及び移動体間のケーブル部２の部分に付与するバックテンションは渦巻状のケーブル部２の形状から生じさせることができ、バックテンションを付与させるための専用の部材（ばね若しくはテンションローラ等）を不要とでき、固定体近傍の構成を簡単なものとすることができる。

【0033】

第１の実施形態によれば、固定体と移動体との位置関係の自由度を、Ｕ字状に折り返す従来に比べて高くすることができる。図６は、この効果の説明図である。図６において、筐体５から引き出されたケーブル部２の部分は、図示しない軸受けに遊挿されているローラ６を介して進退動方向が変換され、この変換された進退動方向に沿って図示しない移動体が進退動する。遊挿ローラ６の位置や個数を適宜選定することにより、固定体と移動体との位置関係を自由に定めることができる。

【0034】

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明によるフレキシブルプリント配線板の自動収納機構の第２の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0035】

図７は、第２の実施形態に係るフレキシブルプリント配線板の自動収納機構（以下、収納機構と呼ぶ）の構成を示す概略斜視図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一符号を付して示している。

【0036】

図７において、第２の実施形態の収納機構１Ａも、ケーブル部２と、固定体側ケーブル終端部３と、移動体側ケーブル終端部４とを有する。

【0037】

第２の実施形態も、ケーブル部２は、第１の実施形態のものと同様なものであり、渦巻状のものである。上述した第１の実施形態では、ケーブル部２の使用形態が、ゼンマイのようにばね性を発揮させる使用形態であったが、この第２の実施形態の場合、ケーブル部２の使用形態は、蔓巻きばねのようにばね性を発揮させる使用形態である。すなわち、巻回の中心軸方向に延び縮みするばね性を発揮させる使用形態で、ケーブル部２が利用されている。

【0038】

移動体側ケーブル終端部４は、第１の実施形態と異なり、渦巻き状のケーブル部２の巻回中心側の端部に設けられ、図示しない移動体に電気的に接続されているものである。移動体は、巻回方向の中心軸方向に沿って進退動するものである。

【0039】

同様に、固定体側ケーブル終端部３は、渦巻き状のケーブル部２の巻回最外周側の端部に設けられ、図示しない固定体に電気的に接続されているものである。

【0040】

第２の実施形態の収納機構１Ａにおいて、図示しない移動体が進動すると、渦巻き状のケーブル部２が、その巻回中心側から徐々に引き出され、移動体が停止すると、蔓巻きばねと同様なばね性により、ケーブル部２は移動体を復帰させる方向にバックテンションを付与する。移動体が退動すると、それに伴い、ケーブル部２は、初期の渦巻状の状態に戻っていく。

【0041】

第２の実施形態の収納機構１Ａによれば、従来と異なり、移動体が進退動しても、位置が変化していくＵ字状の湾曲部分が存在しないため、ケーブル部２の移動で必要な空間を小さいものとすることができる。

【0042】

また、第２の実施形態によれば、位置が変化していくアールが小さい湾曲部分が存在しないため、移動体の進退動を繰り返しても、ケーブル部２の導体部１３を断線させるようなことは生じない。

【0043】

さらに、第２の実施形態によれば、固定体及び移動体間のケーブル部２の部分に付与するバックテンションは渦巻状のケーブル部２の形状から生じさせることができ、バックテンションを付与させるための専用の部材（ばね若しくはテンションローラ等）を不要とでき、固定体近傍の構成を簡単なものとすることができる。

【0044】

（Ｃ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、種々変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

【0045】

第１の実施形態では、固定体側ケーブル終端部３を渦巻き状のケーブル部２の巻回中心側の端部に設け、移動体側ケーブル終端部４を渦巻き状のケーブル部２の巻回最外周側の端部に設けたものを示したが、逆に、固定体側ケーブル終端部３を渦巻き状のケーブル部２の巻回最外周側の端部に設け、移動体側ケーブル終端部４を渦巻き状のケーブル部２の巻回中心側の端部に設けるようにしても良い。例えば、図１における筐体５ごと、進退動させるような構成であっても良い。

【0046】

第１の実施形態では、移動体及び固定体間を渦巻状のケーブル部で接続するものを示したが、２つの移動体間を渦巻状のケーブル部で接続するようにしても良い。この場合も、ケーブル部２の巻回中心側の端部に接続された移動体は、例えば、図１における筐体５ごと移動させるようにすれば良い。

【0047】

第２の実施形態に関しても、移動体及び固定体に接続するケーブル部の端部を、上述した図７の逆にするようにしても良い。また、第２の実施形態に関しても、２つの移動体間を渦巻状のケーブル部を介して接続するようにしても良い。

【0048】

上記実施形態の説明では、渦巻状のケーブル部を形成する前の帯状のケーブルが、その長手方向のどの位置をとっても剛性が同じものを示したが、一端から他端に向かって剛性が徐々に大きくなっていくものであっても良い。例えば、ベースフィルム本体１１の厚みを、一端から他端に向かって徐々に厚くすることによって剛性を変化させるようにしても良い。そして、剛性を小さい側の端部を中心側にして帯状のケーブルを巻回して渦巻状のケーブル部２を成形するようにしても良い。巻回中心の方がアールが小さいので、中心側の剛性を弱める（可塑性を高める）ことにより、渦巻状のケーブル部２の滑らかな変形を可能とすることができる。

【0049】

上記実施形態では、ケーブル部の層構造が図３に示すものであったが、ケーブル部の層構造は図３に示すものに限定されない。例えば、ケーブル部が、ＥＭＩ（電磁妨害）対策の層を有するものであっても良い。

【符号の説明】

【0050】

１、１Ａ…フレキシブルプリント配線板の自動収納機構（収納機構）、２…ケーブル部、３…固定体側ケーブル終端部、４…移動体側ケーブル終端部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】