JP6011363B2 - コネクタの挿入装置及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は、コネクタの挿入装置及びその方法に関する。
ノート型のパーソナルコンピュータなどには、CPUや外部機器に接続するためのコネクタなどが基板に搭載されたマザーボードを有する。コンピュータの製造工場では、マザーボードの複数のコネクタに外部機器を接続して、マザーボードの動作を確認するマザーボードの試験工程が設けられている。ここで、複数のコネクタに接続させる外部機器には、マウスや外部LCD(Liquid Crystal Display)などがある。そして、マザーボードの試験工程では、複数のコネクタに外部機器から延びるケーブルを同時に接続させる設備を使用することによって、試験に要する時間の短縮化を図っている。
ここで、複数のコネクタは、基板上に載置された後に、ハンダ付けすることによって実装されている。ところが、コネクタを基板上に搭載するときには、基板に対するコネクタの位置にばらつきが生じていた。コネクタの位置がずれた状態でケーブルを挿入しようとすると、ケーブルの先端のソケットとコネクタが干渉してしまい、ケーブルを正しくコネクタに接続することができなくなる。そこで、従来では、外部機器から延びるケーブルのソケットにテーパー部を設けて、コネクタに対するケーブルの位置を調整しながら挿入することによって、コネクタとソケットの干渉を防いでいた。
テーパー部を用いたコネクタの接続方法では、最初にケーブルのソケットをコネクタの先端部に接触させる。この状態からケーブルを押し込むと、ソケットの先端に形成されたテーパー部がコネクタの先端の形状に倣って移動させられる。これによって、ケーブルの中心軸が徐々にコネクタの中心軸に合わせられる。さらにケーブルを押し込むと、コネクタとケーブルの中心軸が一致させられているので、ケーブルのソケットがコネクタに結合される。
ところが、ノートパソコンの小型化や薄型化が進むと、コネクタも小型化や薄型化される。これによって、コネクタにケーブルにテーパー部を形成するような寸法的な余裕がなくなり、テーパー部を用いたケーブルの位置出しができなくなる。そこで、例えば、電子部品にプローブピンを挿入する自動機械においては、プローブピンを挿入方向に直交する左右方向に移動可能に支持する支持機構が設けられている。
特開2009−63296号公報
しかしながら、コンピュータのマザーボートには、複数のコネクタが近接して配置されているので、ケーブル毎に左右方向の移動機構を設けることは困難であった。
また、コネクタに対するケーブルの位置が、ケーブルの挿入方向に対して斜めに傾斜していた場合には、ケーブルとコネクタを正しく接続することができなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数のコネクタのそれぞれにケーブルを確実に接続できるようにすることを目的とする。
実施形態の一観点によれば、基板を支持するベースにスライド可能に取り付けられ、コネクタを収容するコネクタ支持台と、前記コネクタに挿入可能なソケットを保持するソケット支持部と、前記ソケット支持部を前記コネクタ支持台に近接させる駆動機構と、前記駆動機構に対して前記ソケット支持部を傾斜可能に支持する第1のスライド支持部と、前記コネクタ支持台と前記ソケット支持部を連結させ、前記コネクタを前記コネクタ支持台に収容するときに生じる前記コネクタ支持台の移動を前記ソケット支持部に伝達し、前記コネクタ支持台の移動に合わせて前記ソケット支持部を移動させる第2のスライド支持部と、を含むことを特徴とするコネクタの挿入装置が提供される。
また、実施形態の別の観点によれば、基板を支持するベースにスライド可能に取り付けられたコネクタ支持台に、基板に実装されたコネクタが挿入されたときに、前記コネクタに合わせて移動させられた前記コネクタ支持台と共に、前記コネクタ支持台にガイドシャフトを介して予め連結されているソケット支持台を移動させた後、前記ソケット支持台を前記コネクタ支持台に対して相対的に近づけて、前記ソケット支持台に固定されたソケットに、前記コネクタを挿入することを含むことを特徴とするコネクタの挿入方法が提供される。
コネクタの挿入時にコネクタ支持台の位置が移動すると、これに連動してソケット支持部が移動し、コネクタとソケットの中心軸を常に略一致させられる。このために、コネクタとソケットの位置ずれに起因する干渉を防止できる。このために、複数のコネクタのそれぞれに同時にケーブルに接続することが可能になる。
図1は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置の概略構成の一例を示す図である。 図2は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置の平面図の一例を示す図である。 図3は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置の側面図の一例を示す図である。 図4は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置のコネクタガイドの断面構造の一例を示す図である。 図5は、本発明の実施の形態に係る別のコネクタの挿入装置の側面図の一例を示す図である。 図6Aは、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置のコネクタガイドにコネクタを挿入する工程の一例を説明する図である。(その1) 図6Bは、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置のコネクタガイドにコネクタを挿入する工程の一例を説明する図である。(その2) 図6Cは、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置のコネクタガイドにコネクタを挿入する工程の一例を説明する図である。(その3) 図7は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置において、コネクタにソケットを挿入する工程の一例を説明する平面図である。(その1) 図8は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置において、コネクタにソケットを挿入する工程の一例を説明する平面図である。(その2) 図9は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置において、コネクタにソケットを挿入する工程の一例を説明する側面図である。(その1) 図10は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置において、コネクタにソケットを挿入する工程の一例を説明する平面図である。(その3) 図11は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置において、コネクタにソケットを挿入する工程の一例を説明する側面図である。(その2) 図12は、本発明の実施の形態に係るコネクタの挿入装置において、コネクタにソケットを挿入した状態の一例を示す側面図である。
発明の目的及び利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素及び組み合わせによって実現され達成される。
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明は、典型例及び説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない。
図1に示すように、コネクタ挿入装置を含むマザーボードの試験装置の概略構成を示す。
試験装置1は、筐体2内にマザーボード10を下方から支持する支持ベース11を有する。支持ベース11は、駆動機構12によって昇降自在に筐体2に取り付けられている。支持ベース11の上方には、マザーボード10を試験する試験判定部13が配置されている。また、支持ベース11の側部には、挿入装置15が取り付けられている。挿入装置15は、マザーボード10の複数のコネクタ20,20Aに外部機器16,17を電気的に接続させるために用いられるもので、図1においては、マザーボード10を左右に挟むように複数設けられている。外部機器16,17には、例えば、マウスなどの入力デバイスや、液晶モニタなどの出力デバイスが用いられる。さらに、筐体2の外側には、試験を制御する制御装置18と、試験結果などを確認するモニタ19が取り付けられている。
試験判定部13は、本体部21と、試験部22とを有する。本体部21は、信号処理を行う回路や、回路で実行されるソフトウェア、電源装置などを有している。試験部22は、マザーボード10上の不図示の電極に電気的に接続させるプローブピン23が複数配置されており、これらプローブピン23を介して試験用の信号や電力がマザーボード10に出入力されるようになっている。
支持ベース11の上面には、マザーボード10を支持するピン24が複数立設されている。また、支持ベース11には、マザーボード10に実装されたCPU25を冷却するためにヒートシンク26がコイルバネ27を介して取り付けられている。コイルバネ27は、ヒートシンク26をCPU25に熱的に接触させる向きに付勢している。
挿入装置15は、第1の挿入部28と、第2の挿入部29を有する。最初に、図2から図4を参照して第1の挿入部の構成について説明する。図2は、第1の挿入部の平面図を示し、図3は側面図を示す。図4は、図2のA−A線に沿った断面図である。また、図2及び図4には、第1の挿入部28が2つ配列された場合が示されている。しかしながら、第1の挿入部28の数は、1つでも良いし、3つ以上でも良い。
図2及び図3に示すように、第1の挿入部28は、支持ベース11に取り付けられた駆動機構31を有する。駆動機構31は、進退可能なロッド31Aを有する。ロッド31Aの移動方向は、ケーブル40の挿入方向、即ち、支持ベース11の側面に直交する方向に略一致している。ロッド31Aの先端には、ソケット支持部33が固定されている。ソケット支持部33は、ロッド31Aに固定されたプレート34を有し、プレート34には第1のスライド支持部35が取り付けられている。
図3に示すように、第1のスライド支持部35は、プレート34に固定された支柱36と、支柱36の外側に隙間を有して配置される円環状のリング部37とを有する。支柱36は、ソケット42の挿入方向に平行に配置され、リング部37の内孔よりも僅かに小さい外径を有する。このために支柱36とリング部37の間には、僅かな隙間38が形成されている。さらに、リング部37から突出する先端部には、リング部37の内孔より大径のフランジ部36Aが形成されており、フランジ部36Aによってリング部37の抜け落ちを防止している。このような第1のスライド支持部35は、コネクタ20に接合されるソケット42を挿入方向に傾斜する方向に傾斜可能に支持する機能を有する。
第1のスライド支持部35のリング部37からは、ソケット42のソケット支持部41が一体に延びている。ソケット支持部41は、上面がケーブル40の先端に設けられたソケット42を搭載可能な載置面43になっている。さらに、ソケット支持部41の上部には、載置面43との間でソケット42を位置決めして挟み込むためのプレート45がピン46で取り付けられている。そして、リング部37から載置面43に至るまでの間には、ガイド孔48が形成されている。ガイド孔48は、ソケット42の挿入方向に平行に伸びるようにソケット支持部41を貫通している。ガイド孔48には、支持ベース11に取り付けられた第1の挿入部28のコネクタ支持台51から延びるガイドシャフト52が挿入されている。ガイド孔48とガイドシャフト52によって第2のスライド支持部49が形成されている。
図2及び図3に示すように、コネクタ支持台51は、支持ベース11の上面に固定されたピン53と、ピン53に対して移動可能に取り付けられたコネクタガイド54が設けられており、ガイドシャフト52はコネクタガイド54からガイド孔48に向かって延びている。
さらに、図3及び図4に示すように、コネクタガイド54は、マザーボード10に実装されたコネクタ20を収容可能な凹部61を有する。凹部61の側壁部の上端部のそれぞれには、テーパー部61Aが形成されている。一対のテーパー部61Aは、コネクタ20を受け入れ可能に、即ち、上端が開口幅を広げ、下端が開口幅を狭めるように傾斜している。さらに、コネクタガイド54の底部には、ピン53を挿入可能な孔62を有する。ピン53は、1つのコネクタガイド54に対して2つ、所定の間隔で支持ベース11に固定されている。さらに、ピン53の上部は、拡径されてフランジ部53Aになっている。孔62は、1つのピン53に対して1つずつ形成されている。孔62の内径は、ピン53の外径より僅かに大きく形成されており、フランジ部53Aに合わせて上側部分が拡径されている。ピン53のフランジ部53Aの外径は、孔62の下側の小径部分の内径より大きいので、コネクタガイド54が支持ベース11から抜け落ちることが防止される。また、ピン53と孔62の間には、隙間63が形成されていることから、支持ベース11の上面に平行な方向で、コネクタガイド54を前後左右斜めに自在に移動させることができる。
また、コネクタガイド54から延びるガイドシャフト52は、2つの孔62の間に2本平行に延びている。各ガイドシャフト52の外径は、コネクタ支持台51のガイド孔48の内径より僅かに小さくなっており、両者の間には隙間68が形成されている。
ここで、第2のスライド支持部49は、ガイドシャフト52と、ガイド孔48を有するソケット支持部41とを含んで構成されており、コネクタガイド54とソケット支持部41の中心軸がガイドシャフト52によって略一致するように連結されている。さらに、ガイドシャフト52とガイド孔48の間の隙間68は、ガイドシャフト54の移動をスライドシャフト52を介してソケット支持部41に伝達可能な隙間を有する。
なお、ガイドシャフト52の配置は、図4に限定されない。例えば、2つの孔62を挟むように一対のガイドシャフト52を配置しても良い。また、コネクタ20が小さい場合には、ガイドシャフト52を1本にしても良い。
次に、図6の側面図を参照して、第2の挿入部29の構成について説明する。
第2の挿入部29は、支持ベース11に取り付けられた駆動機構31を有する。駆動機構31のロッド31Aは、ケーブル40Aをコネクタ20Aに挿入可能な方向に移動可能になっている。ロッド31Aの先端には、ソケット支持部33Aが固定されている。ソケット支持部33Aは、ロッド31Aに固定されたプレート34を有し、プレート34には第1のスライド支持部35が取り付けられている。第1のスライド支持部35のリング部37からは、ケーブル40Aのソケット支持部41Aが一体に延びている。ソケット支持部41Aは、載置面43とプレート45とでケーブル40Aのソケット42Aを挟み込むように固定している。
ここで、ソケット42Aの先端部には、テーパー部50が形成されている。テーパー部50によってコネクタ20Aに位置決めしながらソケット42Aを挿入することができる。このために、第2の挿入部29には、第1の挿入部28のような第2の挿入部49は設けられていない。
次に、マザーボードの試験方法を、コネクタ20の接続方法を中心に説明する。
最初に、図1に示すように、マザーボード10に形成された不図示の孔に、支持ベース11から延びるピン24を挿入することによって、支持ベース11にマザーボード10を位置決めして載置する。作業者が制御装置18を操作して試験を開始させると、支持ベース11が上昇し、ヒートシンク26をマザーボード10のCPU25を熱的に接触させる。また、このとき、マザーボード10に実装されたコネクタ20がコネクタガイド54に収容される。続いて、マザーボード10の上方に配置されたプローブピン23を降下させ、マザーボード10上の所定のパッドにプローブピン23を電気的に接触させる。
ここで、図6Aに示すように、コネクタ20の位置とコネクタガイド54の位置が左右方向にずれているときがある。このような場合に、マザーボード10が支持ベース11に向かって下げられると、図6Bに示すように、コネクタ20の下側の角が、コネクタガイド54のテーパー部61Aに接触する。このため、マザーボード10が支持ベース11に向かってさらに下げられると、コネクタ20の角でテーパー部61Aが押される。コネクタガイド54は、支持ベース11に固定されたピン53に対して移動可能に取り付けられているので、ピン53と孔62の隙間63の範囲内でコネクタガイド54が矢印AR1に示す方向に移動する。従って、図6Cに示すように、コネクタ20の角に押されることによってコネクタガイド54が移動し、コネクタ20がコネクタガイド54に収容される。このように、コネクタガイド54が移動させられることによって、コネクタ20がコネクタガイド54に収容され、コネクタ20の中心軸とコネクタガイド54の中心軸が一致させられる。
また、このとき、第2の挿入部49を介してコネクタガイド54に連結されているソケット支持部41も、コネクタガイド54の移動方向と同じ方向に、かつコネクタガイド54の移動量と略一致する量だけ移動させられる。これによって、コネクタ20の中心軸と、ソケット42の中心軸が挿入可能に調整される。
また、図7の平面図に示すように、コネクタガイド54に対してコネクタ20が斜めに、例えば、ケーブル40の挿入方向に対して角度θで傾斜していることがある。この場合も、コネクタガイド54のテーパー部61Aがコネクタ20に押されることによって斜めに移動する。その結果、図8及び図9に示すように、コネクタ20の中心軸とコネクタガイド54の中心軸が一致させられ、コネクタ20がコネクタガイド54に収容される。
ここで、コネクタガイド54には、一対のガイドシャフト52がコネクタガイド54の中心軸と平行に固定されている。そして、ガイドシャフト52の先端部分は、ケーブル40のソケット支持部41のガイド孔48に挿入されている。このために、コネクタガイド54がコネクタ20の中心軸に合わせて移動させられると、第2のスライド支持部49を介して緩やかに連結されているソケット支持部41が、これに連動して移動させられる。即ち、コネクタガイド54がコネクタ20の傾斜角度θに一致するように移動させられると、第2のスライド支持部49がソケット42側のソケット支持部41を同じ方向に角度θだけ移動させるように機能する。
また、ソケット支持部41は、第1のスライド支持部35によって駆動機構31に緩やかに連結されている。第1のスライド支持部35は、第2のスライド支持部49によってソケット支持部41が移動させられた場合でも、ソケット支持部41の移動を許容しつつ、駆動機構31からの抜け落ちを防止するように構成されている。具体的には、フランジ部36Aによってリング37の抜け落ちを防止しつつ、隙間38の分だけリング部37を移動させることができる。
従って、コネクタガイド54がコネクタ20によって移動させられると、第1及び第2のスライド支持部49が共働することによって、ソケット支持部41が矢印AR2に示すようにガイドシャフト52の向きに略一致するように移動させられる。そして、ソケット支持部41の中心軸と、コネクタガイド54の中心軸が、ガイドシャフト52を介して略一致させられる。この結果、コネクタガイド54に収容されたコネクタ20の中心軸と、ソケット支持部41に固定されたケーブル40のソケット42の中心軸が略一致させられる。
この状態で制御装置18からの指令によって駆動機構31を駆動させてロッド31Aを支持ベース11に向けて突出させ、ソケット支持部41がコネクタ20に向けて移動させる。これによって、図10及び図11に示すように、ソケット42がコネクタ20に嵌合させられる。ガイドシャフト52を介して両者の中心軸が予め略一致させられているので。ソケット42をコネクタ20にスムーズに嵌合させることができる。なお、コネクタ20とコネクタガイド54の位置が斜め、かつ左右方向にずれていた場合も同様にしてコネクタ20とソケット42の位置が挿入可能に調整される。
ここで、図1に示すように、マザーボード10には、複数のコネクタ20,20Aが実装されている。さらに、一部のコネクタ20,20Aは、異なる向きに配置されている。試験装置1は、複数のソケット42,42Aを同時にマザーボード10に向けて押し出す。前記したように、コネクタ20Aは、ソケット42Aのテーパー部50を利用することによって、位置ずれを修正しながら挿入される。これによって、図11に示すように、複数のコネクタ20,20Aに、複数のソケット42,42Aが1つずつ同時に嵌合させられる。この結果、各ソケット42,42A及びケーブル40,40Aを介して外部機器16,17がマザーボード10に電気的に接続される。
この後、試験部22からプローブピン23を介して試験用の信号パターンをマザーボード10に入力する。さらに、マザーボード10からの出力信号をプローブピン23を介して試験部22に取り込む。そして、試験部22で出力信号を解析し、解析結果をモニタ19に表示させる。マザーボード10の動作の成否は試験部22で実施しても良いし、モニタ19を参照して作業者が判定しても良い。マザーボード10の試験が終了したら、制御装置18からの指令によって、挿入装置15が駆動機構31のロッド31Aを引き戻し、コネクタ20,20Aからソケット42,42Aを引き離す。これによって、全ての外部機器16,17がマザーボード10から取り外される。続いて、制御装置18が試験部22を上昇させ、プローブピン23をマザーボード10から離脱させる。
以上、説明したように、小型のコネクタ20であって、コネクタ20やソケット42にテーパー部を設けることができない場合には、第1の挿入部28を使い、テーパー部60を形成できる場合には、第2の挿入部29を用いることによって、ソケット42,42Aを前進させるのみで、複数のコネクタ20,20Aに同時に挿入することが可能になる。
第1の挿入部29は、第1のスライド支持部35と、第2のスライド支持部49を設けることによって、コネクタ支持台51とソケット支持部41を連動可能に構成した。このために、コネクタ20の挿入時にコネクタ支持台51の位置が移動した場合に、これに合わせてソケット支持部41を移動させることが可能になるので、コネクタ20とソケット42の中心軸を常に略一致させることが可能になる。このために、コネクタ20とソケット42の位置ずれに起因する干渉が防止される。また、挿入装置15は横方向の駆動機構を有さないので、複数のコネクタ20が近接配置されている場合でも、それぞれのコネクタ20にソケット42を確実に挿入できる。
第2のスライド支持部49は、コネクタ支持台51に固定されたガイドシャフト52と、ソケット支持部41に形成され、ガイドシャフト52が挿入可能な孔48とで形成されているので、簡単な構成で、ソケット42の位置をコネクタ20に合わせて修正することが可能になる。
また、コネクタ支持台51は、支持ベース11に移動可能に取り付けられており、コネクタ20を挿入するにつれて閉じるように傾斜するテーパー部61Aが形成されているので、コネクタ20の位置に合わせて移動させることができる。このために、コネクタ20の実装時の位置ずれを許容しつつ、挿入動作を実施することが可能になる。
ここで、コネクタ20,20Aの数や配置は、実施の形態に限定されない。
ここで挙げた全ての例及び条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明及び概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例及び条件に限定することなく解釈するものであり、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換及び変形を施すことができる。
1 試験装置
10 マザーボード(基板)
11 ベース
20,20A コネクタ
31 駆動機構
35 第1のスライド支持部
36 支柱
37 ガイド部
38 隙間
41 ソケット支持台
42,42A ソケット
48 ガイド孔
49 第2のスライド支持部
51 コネクタ支持台
52 ガイドシャフト
53 ピン
54 コネクタガイド
61 凹部
61A テーパー部

Claims (5)

  1. 基板を支持するベースにスライド可能に取り付けられ、コネクタを収容するコネクタ支持台と、
    前記コネクタに挿入可能なソケットを保持するソケット支持部と、
    前記ソケット支持部を前記コネクタ支持台に近接させる駆動機構と、
    前記駆動機構に対して前記ソケット支持部を傾斜可能に支持する第1のスライド支持部と、
    前記コネクタ支持台と前記ソケット支持部を連結させ、前記コネクタを前記コネクタ支持台に収容するときに生じる前記コネクタ支持台の移動を前記ソケット支持部に伝達し、前記コネクタ支持台の移動に合わせて前記ソケット支持部を移動させる第2のスライド支持部と、
    を含むことを特徴とするコネクタの挿入装置。
  2. 前記第2のスライド支持部は、前記コネクタ支持台に固定されたガイドシャフトと、前記ソケット支持部に形成され、前記ガイドシャフトを挿入可能な孔とを有することを特徴とする請求項1に記載のコネクタの挿入装置。
  3. 前記コネクタ支持台は、前記ベースに対して垂直に立てられたピンと、前記ピンに隙間を有して移動可能に取り付けられ、前記コネクタを収容する凹部が形成されると共に、前記ガイドシャフトが固定されたコネクタガイドとを有し、
    前記凹部には、前記コネクタを前記コネクタガイドに挿入するときのガイドとなるテーパー部が形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のコネクタの挿入装置。
  4. 第1のスライド支持部は、ソケット支持部に設けられた円環状のガイド部と、前記駆動機構に固定され、前記ガイド部に隙間を有して挿入される支柱とを含み、前記支柱は前記ソケット支持部の移動方向と平行に配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のコネクタの挿入装置。
  5. 基板を支持するベースにスライド可能に取り付けられたコネクタ支持台に、基板に実装されたコネクタが挿入されたときに、前記コネクタに合わせて移動させられた前記コネクタ支持台と共に、前記コネクタ支持台にガイドシャフトを介して予め連結されているソケット支持台を移動させた後、前記ソケット支持台を前記コネクタ支持台に対して相対的に近づけて、前記ソケット支持台に固定されたソケットに、前記コネクタを挿入することを含むことを特徴とするコネクタの挿入方法。
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