(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1の構造を有するコネクタに、相手コネクタを奥行方向に嵌合させようとした場合、コネクタは奥行方向にフローティングする。すなわち、コネクタは相手コネクタから離れる向きに移動するので、半嵌合の状態が生ずるおそれがある。また、特許文献1のコネクタは、嵌合の方向である奥行方向とほぼ垂直な垂直方向(上下方向)にはフローティングできない。この結果、このコネクタに例えば機械で保持した相手コネクタを嵌合させる場合に、相手コネクタの保持位置が(特に上下方向に)少しでもずれると嵌合できない可能性が高い。
【0006】
本発明は上記問題点を解決し、相手コネクタの位置ずれに対する許容度が高く、また、相手コネクタと確実に嵌合できるコネクタ、およびこのコネクタを備えた接続構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成する本発明のコネクタは、回路基板に取り付けられ、相手コネクタと、この回路基板に沿う嵌合方向に嵌合するコネクタであって、
相手コンタクトと接触するコンタクトと、
上記コンタクトを保持するハウジングと、
上記ハウジングを上記回路基板上に保持する保持金具とを備え、
上記コンタクトが、上記相手コンタクトと接触する接触端部と、上記回路基板に接続される基板接続端部と、この接触端部とこの基板接続端部との間に設けられた、上記ハウジングに保持される保持部と、この保持部とこの基板接続端部との間に設けられた、この保持部を保持するこのハウジングとこの基板接続端部との間の相対移動を許容する第1の弾性変形部とを有し、
上記保持金具が、上記回路基板に固定される基板固定部と、上記ハウジングに固定されるハウジング固定部と、この基板固定部とこのハウジング固定部との間に設けられた、このハウジング固定部を固定するこのハウジングとこの基板固定部との間の相対移動を許容する第2の弾性変形部とを有し、
上記ハウジングが、上記保持金具の、上記ハウジング固定部と上記基板固定部との間の部分を上記嵌合方向の両側から挟む、このハウジング固定部を固定するこのハウジングとこの基板固定部との間の、この嵌合方向への相対移動を規制する一対の規制部を有
し、
上記第1の弾性変形部および第2の弾性変形部それぞれが、上記嵌合方向に近づいてくる相手コネクタから離れる向きに延び反転してこの相手コネクタに近づく向きに延びた湾曲形状を有するものであることを特徴とする。
【0008】
本発明のコネクタでは、コンタクトおよび保持金具の双方が弾性変形部を有するため、ハウジングと回路基板との間の相対移動が許容される。ただし、保持金具は一対の規制部で挟まれているため、ハウジングと回路基板との間の、嵌合方向への相対移動が規制される。したがって、本発明のコネクタは、相手コネクタの、嵌合方向に垂直な方向の位置のずれに対する許容度が高く、しかも、半嵌合を生じることなく相手コネクタと確実に嵌合できる。
【0010】
また、本発明のコネクタによれば、回路基板に対しほぼ垂直方向への相対移動を許容する構造が、上記の湾曲形状によって小型化する。
【0011】
また、上記目的を達成する本発明の接続構造は、
モータの回転軸に交差する方向に広がる、上記モータ内の回路基板と、
上記回路基板に取り付けられ、ケーブルを終端する相手コネクタと、この回路基板に沿った嵌合方向に嵌合するコネクタとからなる接続構造であって、
上記コネクタが、
相手コンタクトと接触するコンタクトと、
上記コンタクトを保持するハウジングと、
上記ハウジングを上記回路基板上に保持する保持金具とを備え、
上記コンタクトが、上記相手コンタクトと接触する接触端部と、上記回路基板に接続される基板接続端部と、この接触端部とこの基板接続端部との間に設けられた、上記ハウジングに保持される保持部と、この保持部とこの基板接続端部との間に設けられた、この保持部を保持するこのハウジングとこの基板接続端部との間の相対移動を許容する第1の弾性変形部とを有し、
上記保持金具が、上記回路基板に固定される基板固定部と、上記ハウジングに固定されるハウジング固定部と、この基板固定部とこのハウジング固定部との間に設けられた、このハウジング固定部を固定するこのハウジングとこの基板固定部との間の相対移動を許容する第2の弾性変形部とを有し、
上記ハウジングが、上記保持金具の、上記ハウジング固定部と上記基板固定部との間の部分を上記嵌合方向の両側から挟む、このハウジング固定部を固定するこのハウジングとこの基板固定部との間の、この嵌合方向への相対移動を規制する一対の規制部を有
し、
上記第1の弾性変形部および第2の弾性変形部それぞれが、上記嵌合方向に近づいてくる相手コネクタから離れる向きに延び反転してこの相手コネクタに近づく向きに延びた湾曲形状を有するものであることを特徴とする。
【0012】
本発明の接続構造は、回転状態の電気信号を中継するための相手コネクタを嵌合させる場合に、相手コネクタの、嵌合方向に垂直な方向の位置のずれに対する許容度が高く、さらに、半嵌合を生じることなく相手コネクタと確実に嵌合できる。
【発明の効果】
【0013】
以上説明したように、本発明によれば、相手コネクタの位置ずれに対する許容度が高く、しかも、相手コネクタと確実に嵌合できるコネクタ、および接続構造が実現する。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0016】
[コネクタ]
図1は、本発明のコネクタの一実施形態を示す斜視図である。
図1には、回路基板Bおよび相手コネクタMも示されている。
【0017】
図1に示すコネクタCは、表面実装タイプの電気部品であり、半田接続によって回路基板Bの表面に取り付けられる。コネクタCは、相手コネクタMと嵌合することで、回路基板Bと、相手コネクタMに繋がるケーブル等の部品(図示しない)とを電気的に接続する。コネクタCは、いわゆるライトアングルタイプのコネクタであり、相手コネクタMと、回路基板Bに沿う方向に嵌合する。コネクタCにおいて、相手コネクタMと嵌合する方向を嵌合方向(または前後方向)Yと称する。嵌合方向Yにおいて、コネクタCの、相手コネクタMと嵌合する側を前側、その反対側を後側と称する。また、嵌合方向Yと垂直、かつ回路基板Bに沿う方向を左右方向Xと称する。また、嵌合方向Yおよび左右方向Xの双方と垂直な方向、すなわち、回路基板Bとほぼ垂直な方向を、垂直方向(または上下方向)Zと称する。
【0018】
図2は、
図1に示すコネクタCを後側から見た斜視図である。また、
図3は、
図1に示すコネクタCの前側を示す正面図であり、
図4は、コネクタCの背面図である。また、
図5は、コネクタCの側面図である。
【0019】
図1〜
図5に示すコネクタCは、8つのコンタクト1(1A〜1H)、これらのコンタクト1を保持するハウジング2、および、2つの保持金具(ペグ)3A,3Bを備えている。ハウジング2には、前側に開口した矩形状の嵌合凹部21が設けられている。相手コンタクトMCは、ハウジング2の嵌合凹部21に入り込むようにして嵌合する。コンタクト1A〜1Hは、コネクタCと相手コネクタMが嵌合した状態で、相手コンタクトMC(
図1参照)と接触する。コンタクト1A〜1Hは、ハウジング2の嵌合凹部21の底に、垂直方向(上下方向)Zで2段に分かれて配列されている。コンタクト1A〜1Hのそれぞれは、嵌合凹部21内で嵌合方向Yに突出している。嵌合凹部21で2段に分かれて配列されたコンタクト1A〜1Hのうち、上段すなわち相対的に回路基板Bから離れた側に配置された4つのコンタクト1A〜1Dは互いに同様の構成を有している。また、下段すなわち相対的に回路基板Bに近い側に配置された4つのコンタクト1E〜1Hは互いに同様の構成を有している。
【0020】
[コンタクト]
図6は、コンタクトを示す図である。
図6のパート(A)は側面図であり、パート(B)は平面図である。
図6には、8つのコンタクト1A〜1Hのうち、1つの上段のコンタクト1Aおよび1つの下段のコンタクト1Eが示されている。また、
図7は、
図3に示すコネクタの7−7線断面図である。
図7には相手コネクタMも示されている。
【0021】
上段のコンタクト1Aおよび下段のコンタクト1Eは、いずれも、接触端部11、基板接続端部12、圧入部13、およびコンタクト弾性変形部14を有する。コンタクト1A,1Eは、弾性を有する導電性の金属板を打抜き加工および曲げ加工することによって形成されている。したがって、接触端部11、基板接続端部12、圧入部13、およびコンタクト弾性変形部14は、一体に形成されている。ここで、圧入部13が本発明にいう保持部の一例に相当し、コンタクト弾性変形部14が本発明にいう第1の弾性変形部の一例に相当する。
【0022】
接触端部11は、相手コンタクトMCと接触する部分である。接触端部11は、嵌合方向Yに延びている。より詳細には、接触端部11は、
図7に示すように、嵌合凹部21の底から嵌合方向Yに突出している。基板接続端部12は、回路基板B(
図1参照)に半田接続される部分である。
【0023】
圧入部13は、接触端部11と基板接続端部12との間に設けられている。より詳細には、圧入部13は、接触端部11の後側に設けられた、接触端部11より幅広の部分である。圧入部13は、ハウジング2に圧入されることで、ハウジング2に保持・固定される。
【0024】
コンタクト弾性変形部14は、圧入部13と基板接続端部12との間に設けられている。上段のコンタクト1Aと下段のコンタクト1Eとでは、コンタクト弾性変形部14の垂直方向Zでの長さが異なる。このため、上段のコンタクト1Aの基板接続端部12と、下段のコンタクト1Eの基板接続端部12とが共通の回路基板B(
図1参照)に接続され、かつ、それぞれの接触端部11が垂直方向Zで互いに異なる位置(段)に配置される。コンタクト弾性変形部14は、弾性変形することで、ハウジング2(
図1参照)と基板接続端部12との間の相対移動を許容する部分である。コンタクト弾性変形部14は、第1の湾曲部14aと、第2の湾曲部14bとを有する。第1の湾曲部14aは、嵌合方向Yに近づいてくる相手コネクタM(
図1参照)から離れる向きすなわち後ろ側に向かって延び、反転して相手コネクタMに近づく向きすなわち前側に向かって延びている。第2の湾曲部14bは、上記第1の湾曲部14aにおける前側に延びた先から反転して後ろ側に延びている。ここで、第1の湾曲部14aが本発明にいう湾曲形状の一例に相当する。第1の湾曲部14aは、より詳細には、圧入部13に繋がり前側に開いたU字状であり、第2の湾曲部14bは、第1の湾曲部14aに繋がり後ろ側に開いたU字状である。コンタクト弾性変形部14は、上記の2つのU字が組み合わされたS字状(
図6のパート(A)では逆S字状)である。コンタクト弾性変形部14が第1の湾曲部14aおよび第2の湾曲部14bを有することで、ハウジング2の垂直方向Zへの相対移動を許容する構造が、小型化する。また、コンタクト弾性変形部14は、全体としてS字状であるため、弾性変形に伴って接触端部11が垂直方向Zに移動した場合でも、接触端部11の嵌合方向Yに向いた姿勢が維持される。
【0025】
[保持金具]
図8は、保持金具を示す図である。
図8のパート(A)は側面図であり、パート(B)は正面図である。2つの保持金具3A,3Bは、左右方向Xに互いに対称であるため、代表として一方の保持金具3Aを図に示し説明する。
【0026】
保持金具3Aは、基板固定部31、ハウジング圧入部32、および金具弾性変形部33を有する。保持金具3Aは、弾性を有する導電性の金属板を打抜き加工し、基板固定部31の部分を曲げ加工することによって形成されている。したがって、基板固定部31、ハウジング圧入部32、および金具弾性変形部33は一体に形成されている。ここで、ハウジング圧入部32が本発明にいうハウジング固定部の一例に相当し、金具弾性変形部が本発明にいう第2の弾性変形部の一例に相当する。
【0027】
基板固定部31は、回路基板B(
図1参照)に半田接続される部分である。ハウジング圧入部32は、ハウジング2に圧入されることで、ハウジング2に固定される部分である。金具弾性変形部33は、基板固定部31とハウジング圧入部32との間に設けられている。金具弾性変形部33は、弾性変形することで、ハウジング圧入部32を固定するハウジング2(
図1参照)と基板固定部31との間の相対移動を許容する。金具弾性変形部33は、湾曲部33aおよび直線部33bを有する。湾曲部33aは、嵌合方向Yに近づいてくる相手コネクタM(
図1参照)から離れる向きすなわち後ろ側に向かって延び、反転して相手コネクタMに近づく向きすなわち前側に向かって延びている。より詳細には、湾曲部33aは前側に開いたU字状である。直線部33bは、湾曲部33aから基板固定部31まで、垂直方向Zに直線状に延びている。ここで、金具弾性変形部33の湾曲部33aが本発明にいう湾曲形状の一例に相当する。
【0028】
[ハウジング]
図1〜
図4に示すハウジング2は、絶縁性の樹脂材料からなる成型品である。ハウジング2は、概略直方体状の外形を有しており、相手コネクタM(
図1参照)に対向する前側面に嵌合凹部21が開口している。嵌合凹部21の開口部分の周縁には、外に向かって広がる斜面21aが形成されている。ハウジング2の、嵌合凹部21を挟んで左右方向X両側にある側面2a,2bのそれぞれには、左右方向Xに突出した規制突起(22,23),(24,25)が一対ずつ設けられている。それぞれの規制突起の対のうち、前側に設けられた規制突起22,24は、保持金具3A,3Bの保持部を兼ねており、保持金具3A,3Bのハウジング圧入部32が圧入される。保持金具3A,3Bは、
図5に示すように、基板固定部31がハウジング2から下方すなわち回路基板B(
図1参照)側に突出するように、ハウジング2に保持される。また、保持金具3A,3Bは、先に説明したように金属板を打抜き加工することで形成されており、保持金具3A,3Bの金具弾性変形部33は、板面を左右方向Xに向けて配置されている。また、
図4に示すように、保持金具3A,3Bと、ハウジング2の側面2a,2bとの間には、隙間がそれぞれ設けられている。
【0029】
図5に示す一対の規制突起22,23は、保持金具3Aのハウジング圧入部32と基板固定部31との間の部分を嵌合方向Yの両側から挟む位置に設けられている。より詳細には、一対の規制突起22,23は、保持金具3Aの金具弾性変形部33のうちの垂直方向Zに延びる直線部33bを嵌合方向Yの両側から挟む位置に設けられている。上述した配置関係は、
図5に示す側面2aとは反対側の側面2bに設けられた一対の規制突起24,25(
図1,
図2参照)と、保持金具3Bとの配置関係についても同様である。
【0030】
本実施形態のコネクタCのハウジング2は、金具弾性変形部33を有する保持金具3A,3Bを介して、回路基板B(
図1参照)に支持されている。したがって、金具弾性変形部33の弾性変形に伴い、ハウジング2は、回路基板Bに対して、左右方向Xおよび垂直方向Zに相対移動(フローティング)することができる。より詳細には、板状の金具弾性変形部33が撓むことによって、ハウジング2が左右方向Xに移動できる。また、金具弾性変形部33の湾曲部33aが、湾曲が開くまたは閉じるように変形することによって、ハウジング2が垂直方向Zに移動できる。したがって、コネクタCと嵌合する相手コネクタM(
図1参照)の位置が、目標の位置に対し、嵌合方向Yと垂直な、左右方向Xおよび垂直方向Zにずれた場合でも、このずれにコネクタCのハウジング2が追従できる。また、相手コネクタMの位置が、コネクタCと接触する前の段階で左右方向Xおよび垂直方向Zにずれている場合でも、相手コネクタMが、嵌合凹部21の開口周縁に設けられた斜面21aに案内されて、位置合わせが行われる。また、コンタクト1A〜1Hが有するコンタクト弾性変形部14の第1の湾曲部14aは、金具弾性変形部33の湾曲部33aと同様の形状を有する。このため、圧入部13を介してハウジング2に支持されたコンタクト1A〜1Hの接触端部11も、ハウジング2の移動に追従することができる。
【0031】
この一方、保持金具3A,3Bは、嵌合方向Yへの変形が、規制突起(22,23),(24,25)によってそれぞれ抑えられる。つまり、保持金具3A,3Bのハウジング圧入部32を固定するハウジング2と基板固定部31との間の、嵌合方向Yへの相対移動が規制されている。このため、相手コネクタ(
図1参照)が、コネクタCに嵌合する際に、コネクタCの嵌合方向Yへの逃げが規制される。したがって、例えば製造機械を用いて相手コネクタ(
図1参照)をコネクタCに嵌合させる場合でも、半嵌合の状態が生じることなく確実に嵌合する。
【0032】
[サーボモータ]
続いて、上述したコネクタCの適用例について説明する。
【0033】
図9は、サーボモータの一例を示す斜視図である。
【0034】
図9に示すサーボモータSは、電力の供給を受けて駆動するモータ4と、モータ4との回転状態を検知するエンコーダ5を備えている。
【0035】
モータ4には、回転軸41、モータカバー42、およびモータコネクタ43が備えられ1ている。モータカバー42は、回転軸41を取り囲む側面部421を有する。モータコネクタ43は、モータ4に電力を供給するためのコネクタである。モータコネクタ43は、モータカバー42の内部に配置されているが、側面部421に設けられた穴421hを介して外部に露出している。
【0036】
モータ4とエンコーダ5は、回転軸41の延伸方向に並んで配置されている。エンコーダ5は、回路基板51、エンコーダカバー52、およびエンコーダコネクタCを備えている。回路基板51は、回転軸41の回転状態を電気信号に変換する。回路基板51は、回転軸41の延伸方向と垂直に配置されている。エンコーダコネクタCは、回路基板51に取り付けられている。エンコーダカバー52は、回路基板51を覆っている。エンコーダカバー52は、モータカバー42の側面部421に連続して広がる側面部521を有する。エンコーダコネクタCは、エンコーダカバー52の内部に配置されているが、側面部521に設けられた穴521hを介して外部に露出している。モータコネクタ43とエンコーダコネクタCは、回転軸41の延伸方向に並んで配置されている。ここで、モータカバー42およびエンコーダカバー52の組合せが、本発明にいうカバーの一例に相当する。
【0037】
エンコーダコネクタCは、
図1〜
図8を参照して説明したコネクタCと同じ構成を備えている。そこで、エンコーダコネクタCとコネクタCを共通の符号で表す。また、
図1〜
図8に示すコネクタCの方向に合わせて、回転軸41の延伸方向、すなわち、回路基板51と垂直な方向を垂直方向Zと称する。また、エンコーダコネクタCが、側面部521の穴521hを向いた方向を嵌合方向Yと称し、垂直方向Zおよび嵌合方向Yの双方と垂直な方向を左右方向Xと称する。
【0038】
図10は、
図9に示すエンコーダコネクタの相手コネクタを示す側面図である。また、
図11は、
図10の相手コネクタが
図9のエンコーダコネクタと嵌合した状態の接続構造を示す側面図である。また、
図12は、
図11に示す接続構造を別の方向から拡大して見た斜視図である。
図11および
図12では、内部構造を分かり易くするため、エンコーダカバーを透明として破線で示している。
【0039】
図10に示す相手コネクタM2は、エンコーダ5からの電気信号を、モータ4の制御装置(図示しない)に中継するためのものであり、制御装置から延びるケーブル60を終端する。相手コネクタM2は、8つのコンタクト(相手コンタクト)MC2を有している。相手コネクタM2が、エンコーダカバーの穴521h(
図9参照)を貫通してエンコーダコネクタCと嵌合することで、コンタクトMC2(
図10参照)が、エンコーダコネクタCのコンタクト1A〜1H(
図1参照)とそれぞれ接触する。回路基板51から出力された電気信号は、エンコーダコネクタCで中継され図示しない制御装置に送信される。本実施形態のサーボモータSでは、エンコーダコネクタCが、回路基板51の縁の近傍に取り付けられている。また、エンコーダコネクタCは、相手コネクタM2と嵌合する嵌合凹部21(
図1参照)を、回路基板51の縁と同じ向きに向けて取り付けられている。つまり、嵌合凹部21は、回路基板51に沿った嵌合方向Yに向かって開口している。また、エンコーダカバーの穴521h(
図9参照)は、エンコーダコネクタCの嵌合凹部21に対面する位置に形成されている。
【0040】
図13は、上述した実施形態の構成とは異なる中継部品を用いた参考例のサーボモータを示す側面図である。
図13では、エンコーダカバーが破線で示されている。
【0041】
図13に示す参考例のサーボモータS2では、回路基板から出力された電気信号を相手コネクタM2に中継するため、中継ケーブル9が用いられている。中継ケーブル9の一端には、相手コネクタM2と接続する第1コネクタ91が設けられており、他端には、回路基板81と接続する第2コネクタ92が設けられている。参考例のサーボモータの組立て工程は次のようになる。先ずサーボモータから分離した状態のエンコーダカバー82に第1コネクタ91を取り付ける。次に、エンコーダカバー82の中から中継ケーブル9の第2コネクタ92を引き出し、この第2コネクタ92を回路基板81に実装されたコネクタ93に接続する。次に、エンコーダカバー82を、回路基板に被せるように取り付ける。以上の組立て工程は複雑であり、エンコーダカバー82の内側での作業を機械化することは困難である。
【0042】
図9および
図11に示す本実施形態のエンコーダコネクタCを備えたサーボモータSでは、1つのエンコーダコネクタCのみによって、回路基板51と相手コネクタM2との間の中継を行わせることができる。また、エンコーダカバー52内にケーブルがないので、組立て工程では、回路基板51にエンコーダコネクタCを他の部品と同様に半田接続しておき、回路基板51にエンコーダカバー52を被せるように取り付けるだけで、作業が完了する。したがって、組み立ての機械化が容易になる。さらに、中継ケーブル及びその両端のコネクタを削減できる。
【0043】
また、本実施形態のサーボモータSでは、エンコーダコネクタCが、保持金具3A,3Bの金具弾性変形部33の弾性変形に伴い、垂直方向Zおよび左右方向Xに移動できる。サーボモータSでは、回路基板51上でのエンコーダコネクタCの取付位置のずれや、エンコーダカバー52のずれに起因して、エンコーダコネクタCの嵌合凹部21(
図1参照)の位置とエンコーダカバー52の穴521h(
図9参照)の位置とが目標からずれる場合がある。本実施形態のサーボモータSでは、エンコーダカバー52に対してエンコーダコネクタCが相対移動できるため、相手コネクタM2がエンコーダカバー52に妨げられず、穴521hを通して嵌合される。また、エンコーダコネクタCは、嵌合方向Yへの移動が規制されている。つまり、相手コネクタM2が、エンコーダコネクタCに嵌合する際に、エンコーダコネクタCの嵌合方向Yへの逃げが規制される。したがって、相手コネクタM2をコネクタCに嵌合させる場合に、半嵌合の状態が生じることなく確実に嵌合する。
【0044】
なお、上述した実施形態には、本発明にいうコネクタの例として、サーボモータのエンコーダに配備されたエンコーダコネクタCが示されている。ただし、本発明のコネクタはこれに限られるものではなく、例えば、電子機器に配備されるものであってもよい。
【0045】
また、上述した実施形態には、本発明にいうコネクタの例として、回路基板Bの表面に取り付けられる表面実装タイプのコネクタCが示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、コンタクト及び保持金具がスルーホールに挿入されて固定されるタイプであってもよい。
【0046】
また、上述した実施形態には、本発明にいう保持金具のハウジング固定部の例として、ハウジング圧入部32が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、保持金具の固定は、例えば接着によるものであってもよい。
【0047】
また、上述した実施形態には、本発明にいうコンタクトの例として、8つのコンタクト1A〜1Hが示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、コンタクトの数は、例えば、7以下であってもよく、9以上であってもよい。
【0048】
また、上述した実施形態には、本発明にいう保持金具の例として、2つの保持金具3A,3Bが示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、保持金具の数は、例えば、3以上であってもよい。
【0049】
また、上述した実施形態には、本発明にいう嵌合部の例として、嵌合凹部が示されている。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、嵌合部は、例えば、嵌合凸部であってもよい。