JP4967690B2 - 接触検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検査対象の端子にコンタクトピンを当て、このコンタクトピンに所定の電圧を印加した時に当該端子を流れる電流を測定し、前記端子と前記コンタクトピンの接触状態を検査する接触検査装置に関するものである。

図７は、特許文献１に開示されている電圧出力・電流測定回路、いわゆるケルビン回路を用いた電流較正回路である。演算増幅器Ｑ１は、上位のマイクロコンピュータよりＤＡ変換器を介して設定される電圧Ｖｕと出力端子Ｐの電圧Ｖａをフィードバックするバッファ増幅器Ｑ２の出力電圧を差動演算する。このフィードバック演算により、Ｖａ＝Ｖｕに制御される。

演算増幅器Ｑ１の出力電圧Ｖｂは、電流検出抵抗Ｒ１を介して出力端子Ｐに電圧Ｖａを出力する。電流検出抵抗Ｒ１の両端電圧、即ちＱ１の出力電圧Ｖｂと出力端子Ｐの電圧Ｖａは、差動増幅器Ｑ３に入力され、差電圧出力ＶａｂがＡＤ変換器を介してマイクロコンピュータに入力される。出力端子Ｐより負荷に流れる電流をＩとすれば、Ｖａｂ＝Ｉ・Ｒ１の関係に基づいて設定電圧Ｖａ（＝Ｖｕ）に対する電流Ｉを測定することができる。

図６は、周知の電圧出力・電流測定回路を用いた内部インピーダンス測定装置の一例を示す機能ブロック図である。測定対象１の端子２にフォースコンタクトピン３を接触させて電圧出力・電流測定回路５より所定の電圧Ｖａを印加したときに、フォースコンタクトピン３を介して端子２に流れる電流Ｉを差電圧出力Ｖａｂで測定し、測定対象１の内部インピーダンスＺを、Ｚ＝Ｖａ／Ｉで測定する。

フォースコンタクトピン３と端子２間の接触抵抗Ｒｃにより、Ｒｃ・Ｉの電圧降下が発生するので、端子２の電圧Ｖｅは厳密には電圧出力・電流測定回路５の出力電圧Ｖａに一致しないが、接触抵抗Ｒｃが小さく、電流Ｉが大きくない場合にはその影響を無視することが可能である。

演算増幅器Ｑ１への設定電圧Ｖｕは、計測制御部８よりＤＡ変換器６を介して設定され、差動増幅器Ｑ３の出力Ｖａｂは、ＡＤ変換器７を介して計測制御部８に返される。計測制御部８はネットワーク等を介して上位装置９と通信し、測定データを渡す。
特開平２−４５７６８号公報

従来の測定装置では、次のような問題がある。
測定対象１の端子２が高密度に実装されている場合には、フォースコンタクトピン３は細くなり、その先端部と端子間の接触面積が極微小となることにより、触抵抗Ｒｃが大となる。

更に接触不良により接触抵抗Ｒｃが変動する場合には、測定電流Ｉが数Ａと大きいときにはＲｃ・Ｉの電圧降下が無視できなくなり、端子２の電圧Ｖｅと電圧出力・電流測定回路５の出力電圧Ｖａが不一致となり、正確な電圧が設定されず、測定精度の低下を招く。

（２）フォースコンタクトピン３と、端子２の接触面積を例えば3×10-3 mm2 程度と極微小であるとする。この小さな接触面に、場合によっては数Ａ程度大きな測定電流Ｉ電流が流れる。

接触不良が発生し、接触抵抗Ｒｃが無視できないほどになると、消費電力が増大する。接触不良発生時の接触抵抗ＲｃをＲｃ＝０．５Ω程度と仮定すると、測定電流Ｉが３Ａのときの消費電力は、３×３×０．５＝４．５Ｗに達する。

この電力消費によって発熱が生じる。フォースコンタクトピンの接触面積は微小なので、放熱効果が小さい。微少な面で、大きな電力が消費されるので、発熱によって、コンタクトピン３や、端子２が溶けてしまうリスクが高い。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、フォースコンタクトピンの接触抵抗による影響を受けずに端子電圧を高精度に制御すると共に、フォースコンタクトピンと端子の接触状態を監視する機能を備えた接触検査装置の実現を目的としている。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りの構成になっている。
（１）被検査対象の端子にコンタクトピンを当て、このコンタクトピンに所定の電圧を印加した時に当該端子を流れる電流を測定し、前記端子と前記コンタクトピンの接触状態を検査する接触検査装置において、
近接して配置され、前記端子に同時にコンタクトする少なくとも一対のセンスコンタクトピン及びフォースコンタクトピンよりなるコンタクトピン手段と、
前記センスコンタクトピンを介して測定される前記端子の電圧が前記所定の電圧と等しくなるように前記フォースコンタクトピンの電圧を制御すると共に、前記フォースコンタクトピンを流れる電流を測定する電圧出力・電流測定回路と、
前記センスコンタクトピンと前記フォースコンタクトピンの電位差に基づいて前記フォースコンタクトピンと前記端子間の接触状態を検査する接触検査手段と、
を備えることを特徴とする接触検査装置。

（２）前記電位差が所定の閾値を越えたときに、警報を発生する警報手段を備えることを特徴とする（１）に記載の接触検査装置。

（３）前記接触検査手段は、前記電位差が所定の閾値を越えたときに、前記コンタクトピン手段を再コンタクトさせる操作指令を出力することを特徴とする（１）または（２）に記載の接触検査装置。

（４）前記接触検査手段は、再コンタクト操作させても前記電位差が所定の閾値を越えているとき前記コンタクトピン手段を前記端子より退避させる操作指令を出力することを特徴とする（３）に記載の接触検査装置。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）フォースコンタクトピンに近接配置され、端子に同時にコンタクトするセンスコンタクトピンを設け、このセンスコンタクトピンを介して測定される端子の電圧をフィードバックして所定の設定電圧と等しくなるように前記フォースコンタクトピンの電圧を制御することで、フォースコンタクトピンの接触抵抗の影響を受けずに端子電圧を所定の電圧に高精度で制御することができる。

（２）センスコンタクトピンとフォースコンタクトピン間の電位差を監視することにより、接触抵抗による発熱状態を把握することができ、この電位差が所定の閾値を越えたときに警報を発生させることができる。

センスコンタクトピンとフォースコンタクトピンの電位差が所定の閾値を越えたときにコンタクトピンを再コンタクトさせる操作指令を出力し、再コンタクト操作させても電位差が所定の閾値を越えているときは、コンタクトピンを端子より退避させる操作指令を出力することで、測定装置の安全稼動に寄与することができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した接触検査装置の一実施形態を示すシステム構成図である。図６で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

測定対象１には、複数の端子２１，２２，…２ｎが実装されている。これら複数の端子に１：１に対応して複数の電圧出力・電流測定回路５１，５２，…５ｎが設けられている。各電圧出力・電流測定回路は、一対の近接配置されたフォースコンタクトピン及びセンスコンタクトピン（３１，４１）、（３２，４２）…（３ｎ，４ｎ）よりなるコンタクトピン手段を介して夫々端子２１，２２，…２ｎに同時にコンタクトしている。

これらコンタクトピン手段は、コンタクトピンブロック１０に一体に実装され、モータ１１で操作される駆動軸１２により軸方向に移動操作され、端子群とのコンタクト、再コンタクト、退避操作が可能となっている。

複数の電圧出力・電流測定回路５１，５２，…５ｎに対して共通に設けられた計測部１００の計測値は、接触検査手段２００に入力され、フォースコンタクトピンと端子との接触状態が検査され、検査結果の警報発生指令、再コンタクト操作指令、対比操作指令等が上位装置３００に渡される。モータ１１は、上位装置３００からの制御信号Ｍにより操作される。

図２は、本発明を適用した電圧出力・電流測定回路５及び計測制御部１００の具体的な実施形態を示す機能ブロック図である。

電圧出力・電流測定回路５の基本構成並びに動作は、図６の従来装置と同様である。本発明の構成上特徴部の第１は、バッファ増幅器Ｑ２がフォースコンタクトピン３に近接して端子２にコンタクトしているセンスコンタクトピン４の電圧Ｖｓを入力し、演算増幅器Ｑ１にフィードバックしている構成にある。

フォースコンタクトピン３と端子２の接触抵抗をＲｃ１、センスコンタクトピン４と端子２の接触抵抗をＲｃ２で示す。フォースコンタクトピン３には電流Ｉが流れるので接触抵抗をＲｃ１による電圧降下並びに発熱が発生するが、バッファ増幅器Ｑ２の入力インピーダンスが高いので、センスコンタクトピン４には電流が流れない。

従って、接触抵抗をＲｃ２が存在しても端子２の電圧ＶｅはＶｓと等しい。演算増幅器Ｑ１によりＶｓ＝Ｖｕとなるようにフォースコンタクトピン３の電圧Ｖａが制御されることで、電流Ｉの値及び接触抵抗をＲｃ１の値に影響されずに、端子２の電圧Ｖｅを設定電圧Ｖｕに高精度に制御できる。

フォースコンタクトピン３とセンスコンタクトピン４間に接続される抵抗Ｒ２は、フォースコンタクトピン３とセンスコンタクトピン４が端子２から退避して離れた場合にフィードバックループがオープンにならないようにするための機能を有し、接触抵抗Ｒｃ２に対して十分大の抵抗値に選定されており、測定には影響を与えない。

本発明の特徴部の第２は、後述の接触検査手段２００より操作される、接触状態検査のためのデータを収集するスイッチＳＷ０，ＳＷ３，ＳＷ４を導入した構成にある。これらスイッチのＯＮ−ＯＦＦは、排他的であり、ＯＮするスイッチは同じ瞬間では１つのみである。

スイッチＳＷ０は、センスコンタクトピン４の電圧Ｖｓをサンプル計測してＡＤ変換器７を介して計測制御部１００に入力する。スイッチＳＷ３は、差動増幅器Ｑ３の出力Ｖａｂをサンプル計測してＡＤ変換器７を介して計測制御部１００に入力する。スイッチＳＷ４は、フォースコンタクトピン３の電圧Ｖａをサンプル計測してＡＤ変換器７を介して計測制御部１００に入力する。

計測制御部１００において、内部レジスタ１０１は、出力電圧設定値Ｖｕを保持し、ＤＡ変換器６を介して演算増幅器Ｑ１に出力している。内部レジスタ１０２は、スイッチＳＷ０でサンプルされる電圧Ｖｅ（＝Ｖｓ）を保持する。

内部レジスタ１０３は、スイッチＳＷ４でサンプルされる電圧Ｖａを保持する。内部レジスタ１０４は、スイッチＳＷ３でサンプルされる電圧Ｖａｂを保持する。内部レジスタ１０１２乃至１０４で保持されるデータ値は、接触検査手段２００に渡され、フォースコンタクトピン３の接触抵抗Ｒｃ１の状態が検査される。

図３は、接触検査手段２００の信号処理手順を説明するフローチャートである。スタートのステップＳ１は、コンタクトピン手段が端子に当たった状態である。ステップＳ２で出力電圧の設定値Ｖｕを出力する。

ステップＳ３でスイッチＳＷ０をＯＮとし、電圧Ｖｅ（＝Ｖｓ）をサンプル計測し、ステップＳ４でこのスイッチＳＷ０をＯＦＦとする。ステップＳ５でスイッチＳＷ４をＯＮとし、電圧Ｖａをサンプル計測し、ステップＳ６でこのスイッチＳＷ４をＯＦＦとする。

ステップＳ７で、計測された電圧ＶａとＶｅに基づいて、ΔＶａｅ（＝Ｖａ−Ｖｅ）を計算する。ステップＳ８では、この計算値ΔＶａｅを所定の閾値と比較し、ΔＶａｅが閾値以下であれば（Ｙ）、ステップＳ９に進み、でスイッチＳＷ３をＯＮとして電圧Ｖａｂを計測し、ステップＳ１０でこのスイッチＳＷ３をＯＦＦとし、ステップＳ１１で処理を終了する。

ステップＳ８の比較で、ΔＶａｅが閾値以上であれば（Ｎ）、ステップＳ１２で接触状態の異常と判断し、ステップＳ１３で上位装置に対して警報発生指令、再コンタクト操作指令を発生する。再コンタクト操作に結果、次の処理周期でもステップＳ１２で異常となった場合には、上位装置に対してコンタクトピン手段の退避操作指令を発生する。

図４は、本発明の他の実施形態を示す機能ブロック図である。図３の構成との差を説明する。電圧出力・電流測定回路５には、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２が追加されている。

スイッチＳ１は、フィードバック増幅器Ｑ２の出力電圧Ｖｓをサンプル計測し、ＡＤ変換器７を介して計測制御部１００の内部レジスタ１０２に保持する。スイッチＳ２は、演算増幅器Ｑ１の出力電圧Ｖｂをサンプル計測し、ＡＤ変換器７を介して計測制御部１００の内部レジスタ１０３に保持する。

接触検査手段２００は、内部レジスタ１０２のデータとして、スイッチＳＷ０又はスイッチＳｗ１によるサンプル計測電圧Ｖｓを利用できる。更に内部レジスタ１０３のデータとして、スイッチＳＷ２のサンプル計測電圧Ｖａと内部レジスタ１０４のサンプル計測電圧Ｖａｂとの演算でＶａを計算することができる。

図５は、本発明の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。図４の構成との差を説明する。５個のスイッチＳＷ０乃至ＳＷ４に代えて５個のＡＤ変換器１３乃至１７が導入されている。

これらＡＤ変換器１３乃至１７の機能は、上述したスイッチＳＷ０乃至ＳＷ４の機能と同じであるが各電圧はサンプル計測ではなく、連続計測の形態をとる。これらＡＤ変換器の出力は、直接計測制御部１００に入力されるので、ＡＤ変換器７は省かれる。

発明を適用した接触検査装置の一実施形態を示すシステム構成図である。 本発明を適用した電圧出力・電流測定回路及び計測制御部の構成例を示す機能ブロック図である。 接触検査手段の信号処理手順を説明するフローチャートである。 本発明の他の実施形態を示す機能ブロック図である。 本発明の更に他の実施形態を示す機能ブロック図である。 周知の電圧出力・電流測定回路を用いた内部インピーダンス測定装置の一例を示す機能ブロック図である。 特許文献１に開示されている電圧出力・電流測定回路を用いた電流較正回路図である。

符号の説明

１ 測定対象
２１，２２，…２ｎ 端子
３１，３２，…３ｎ フォースコンタクトピン
４１，４２，…４ｎ センスコンタクトピン
５１，５２，…５ｎ 電圧出力・電流測定回路
１０ コンタクトピンブロック
１１ モータ
１２ 駆動軸
１００ 計測制御部
２００ 接触検査手段
３００ 上位装置

Claims (4)

1. 被検査対象の端子にコンタクトピンを当て、このコンタクトピンに所定の電圧を印加した時に当該端子を流れる電流を測定し、前記端子と前記コンタクトピンの接触状態を検査する接触検査装置において、
   近接して配置され、前記端子に同時にコンタクトする少なくとも一対のセンスコンタクトピン及びフォースコンタクトピンよりなるコンタクトピン手段と、
   前記センスコンタクトピンを介して測定される前記端子の電圧が前記所定の電圧と等しくなるように前記フォースコンタクトピンの電圧を制御すると共に、前記フォースコンタクトピンを流れる電流を測定する電圧出力・電流測定回路と、
   前記センスコンタクトピンと前記フォースコンタクトピンの電位差に基づいて前記フォースコンタクトピンと前記端子間の接触状態を検査する接触検査手段と、
   を備えることを特徴とする接触検査装置。
2. 前記電位差が所定の閾値を越えたときに、警報を発生する警報手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の接触検査装置。
3. 前記接触検査手段は、前記電位差が所定の閾値を越えたときに、前記コンタクトピン手段を再コンタクトさせる操作指令を出力することを特徴とする請求項１または２に記載の接触検査装置。
4. 前記接触検査手段は、再コンタクト操作させても前記電位差が所定の閾値を越えているとき前記コンタクトピン手段を前記端子より退避させる操作指令を出力することを特徴とする請求項３に記載の接触検査装置。

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