JP6030926B2

JP6030926B2 - 導通検査装置

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Publication number: JP6030926B2
Application number: JP2012250175A
Authority: JP
Inventors: 実良間渕
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2016-11-24
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Also published as: US20150241502A1; US9989577B2; WO2014077075A1; CN104781681A; JP2014098612A; DE112013005452T5; CN104781681B

Description

本発明は、端部にコネクタの端子が接続されたワイヤハーネス等の電線に関する導通検査装置に関する。

端部にコネクタの端子が接続されたワイヤハーネス等の電線では、電線の断線や端子の接続不良等を検出するために導通検査が行われる。導通検査は、検査装置側から電線の一端側においてコネクタの検査対象の端子に検査用電圧を印加した状態で、電線の他端側においてコネクタの対応する端子に現れる電位を測定することで行われる。

上述した導通検査は、電線の一方又は両方のコネクタに検査装置側のコネクタを嵌合させて行われるが、その際にはコネクタの端子に検査装置側のコネクタの端子が挿抜されるので、導通検査の際に端子の挿抜が繰り返されて端子が変形する可能性がある。

そこで、電線の両端のコネクタの端子に検査装置側のコンタクトを非接触状態でそれぞれ対向させ、検査装置から印加されるパルス電圧により一方のコンタクトと電線の一端側の端子との間に、アークが生じない程度の放電を発生させて、電線に静電気を発生させることが提案されている。

この提案によれば、電線の導通状態が正常であれば、他方のコンタクトと電線の他端側の端子との間にも、アークが生じない程度の放電が生じるので、他方のコンタクトの電位を通じて電線の他端側の端子電位を検査装置で測定することで、電線の導通状態を検査することができる（例えば、特許文献１）。

特開平７−２８０８６４号公報

上述した提案の導通検査においては、電線に発生する静電気が非常に小さいので、その静電気による電線の他端側端子の電位を測定するのに、内部インピーダンスが高い表面電位計を用いる必要がある。但し、表面電位計の内部インピーダンスが高いと、導通検査後に電線の静電気が表面電位計を通じて漏洩しにくくなるので、検査後の電線が静電気を蓄えたままとなってしまう。

本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、電線の一端の端子に非接触状態で対向させた一方のプローブへの電圧印加によって帯電させた電線の静電気の電位を、電線の他端の端子に非接触状態で対向させた他方のプローブを通じて測定し、その結果に基づいて電線の導通状態を検査する際に、検査後の電線から静電気を漏洩させやすくすることができる導通検査装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に記載した本発明の導通検査装置は、
電線の一端の端子に非接触状態で対向させた一方のプローブへの電圧印加によって静電気を帯電させた前記電線の他端の端子の表面電位を、該他端の端子に非接触状態で対向させた他方のプローブを通じて、前記静電気を前記電線に帯電させたままの状態で測定し、その結果に基づいて前記電線の導通状態を検査する装置であって、
前記電線の中間部に沿って配置され、前記電線の静電気の電位よりも低い電位に固定された基準電極板を備える、
ことを特徴とする。

請求項１に記載した本発明の導通検査装置によれば、電線の一端の端子に対向する一方のプローブに電圧を印加すると、一方のプローブの正電位により電線の一端の端子に吸引された電子が端子から空中に放出されて一方のプローブに移動する。すると、正電荷が溜まった電線の一端が静電気を帯電した状態となり、これに伴い、電線の全体が静電気を帯びた状態となって、電線全体の電位が電線の一端と同じ電位となる。

したがって、電線の他端の端子の表面電位を他方のプローブを通じて測定し、一方のプローブの印加電圧に対応する電位であるか否かを判別することで、電線の導通状態を検査することができる。

ここで、静電気が帯電した電線の中間部に沿って配置された基準電極板との間では、電線の中間部に帯電した静電気の電位より低い電位の基準電極板に吸引された電子が基準電極板から空中に放出されて電線の中間部に移動する。すると、基準電極板から電線の中間部及び一端を経て一方のプローブに至る電子の移動経路が形成され、この移動経路を電子と逆向きに電流が流れるようになって、この電流の流れに沿った経路で電線に帯電した静電気（正電荷）が漏洩する。

よって、導通検査後の電線から静電気を漏洩させる経路が内部インピーダンスの高い表面電位計を含む経路上で確保できなくても、電線の中間部から基準電極板を経た経路で静電気の漏洩経路を確保して、導通検査後の電線が静電気を蓄えたままとなってしまうのを防ぐことができる。

しかも、一方のプローブへの電圧印加により電線の一端の端子に発生した静電気の電位を、基準電極板の固定された電位に対する絶対電位として表面電位計で測定できるので、電線間の浮遊容量によるクロストークの影響を受けずに、電線の静電気の電位を正確に測定して導通状態の検査に反映させることができる。

なお、電線の各端子と一方及び他方のプローブとの間隔や、電線の中間部と基準電極板との間隔は、いずれも、それらの間隔を挟んだ両者間で、アークの発生を伴わない空中放電が発生する程度とする。

また、請求項２に記載した本発明の導通検査装置は、請求項１に記載した本発明の導通検査装置において、複数の前記電線の前記各端子に非接触状態でそれぞれ対向させた複数の前記一方及び他方の各プローブを備えていて、前記各電線の中間部に沿って前記基準電極板が配置されており、単一の前記電線の前記一端の端子に対向する単一の前記一方のプローブへの電圧印加時における、前記単一の電線を含む複数の電線における前記他端の端子の表面電位の測定結果に基づいて、前記複数の電線の導通状態を検査することを特徴とする。

請求項２に記載した本発明の導通検査装置によれば、請求項１に記載した本発明の導通検査装置において、各電線の他端の端子に現れる表面電位に対する、他の電線とのクロストークの影響の出現は、先に説明したように、基準電極板の存在により排除される。

したがって、ある電線の一端の端子に静電気を帯電させた時に、その電線の他端の端子の表面電位だけが、一方のプローブの印加電圧に対応する電位であるである場合は、その電線が導通状態にある、という検査結果になる。

また、ある電線の一端の端子に静電気を帯電させた時に、その電線を含む複数の電線において、他端の端子の表面電位が同一電位（但し、基準電極板の電位ではない）である場合は、ある電線と他の電線との間で電線どうしまたは端子どうしのショートが発生しているか、あるいは、導通検査の対象が、ある電線の他端側に複数の電線を接続したジョイント回路である、という検査結果になる。

さらに、ある電線の一端の端子に静電気を帯電させた時に、全電線の他端の端子の表面電位がいずれも接地電位である場合は、ある電線に断線が発生しているか、ある電線とその両端の端子との間に接続不良が発生している、という検査結果になる。

このように、複数の電線で構成されるワイヤハーネス等の導通検査を行う際に、多様な導通状態を個別に検査結果として取得することができる。

本発明によれば、電線の一端の端子に非接触状態で対向させた一方のプローブへの電圧印加によって帯電させた電線の静電気の電位を、電線の他端の端子に非接触状態で対向させた他方のプローブを通じて測定し、その結果に基づいて電線の導通状態を検査する際に、検査後の電線から静電気を漏洩させやすくすることができる。

本発明の一実施形態に係る導通検査装置の原理的な構成を示す説明図である。図１に示す導通検査装置の要部を示す斜視図である。図１の計測器で測定される電線の他端の端子の表面電位を、基準電極板を接地電位とした場合と接地電位からフローティングした場合とに分けて、基準電極板と電線の中間部との距離別にプロットしたグラフである。図１の計測器で測定される電線の他端の端子の表面電位と基準電極板の大きさとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る導通検査装置の原理的な構成を示す説明図である。

本実施形態の導通検査装置１は、車両のワイヤハーネス（図示せず）等の電線５１，５３の導通検査を行う装置である。本実施形態では、各電線５１，５３（の不図示の絶縁被膜によって被覆された不図示の芯線）の両端にそれぞれ端子５１ａ，５１ｂ、５３ａ，５３ｂが接続されており、各電線５１，５３の一端の端子５１ａ，５３ａがコネクタ５５ａに、他端の端子５１ｂ，５３ｂがコネクタ５５ｂに、それぞれ収容されている。

導通検査装置１は、各コネクタ５５ａ，５５ｂが１つずつ収容される給電側及び検査側のコネクタ受け３，５と、各電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃに沿って配置された基準電極板７とを有している。また、導通検査装置１は、検査対象の電線５１，５３に通電させる電源ユニット９と、通電させる対象の電線５１，５３を切り替える切替機１１とを有している。さらに、導通検査装置１は、検査対象の電線５１，５３の他端の端子５１ｂ，５３ｂの表面電位を測定する計測器１３と、表面電位を測定する対象の端子５１ｂ，５３ｂを切り替える切替機１５とを有している。

給電側コネクタ受け３は、２つの給電プローブ３ａ，３ｂ（請求項中の一方のプローブに相当）を有しており、各給電プローブ３ａ，３ｂの先端面は、給電側コネクタ受け３に収容されたコネクタ５５ａの端子５１ａ，５３ａの先端に非接触状態で対向する。

各給電プローブ３ａ，３ｂは、切替機１１を介して電源ユニット９に接続される。切替機１１を介して電源ユニット９に接続された給電プローブ３ａ，３ｂには、電源ユニット９から所定電位の電圧が印加される。所定電位の電圧が印加された給電プローブ３ａ，３ｂは、対向するコネクタ５５ａの端子５１ａ，５３ａとの間に、アークの発生を伴わない空中放電を発生させ、端子５１ａ，５３ａに接続された電線５１，５３に静電気を帯電させる。

詳しくは、電線５１，５３の一端の端子５１ａ，５３ａに対向する給電プローブ３ａ，３ｂに電圧を印加すると、給電プローブ３ａ，３ｂの正電位により端子５１ａ，５３ａに吸引された電子（図示せず）が、端子５１ａ，５３ａから空中に放出されて給電プローブ３ａ，３ｂに移動する。すると、正電荷（図示せず）が溜まった電線５１，５３の一端が静電気を帯電した状態となり、これに伴い、電線５１，５３の全体が静電気を帯びた状態となって、電線５１，５３全体の電位が同じ電位となる。

一方、検査側コネクタ受け５は、２つの検査プローブ５ａ，５ｂ（請求項中の他方のプローブに相当）を有しており、各検査プローブ５ａ，５ｂの先端面は、検査側コネクタ受け５に収容されたコネクタ５５ｂの端子５１ｂ，５３ｂの先端に非接触状態で対向する。

各検査プローブ５ａ，５ｂは、切替機１５を介して計測器１３に接続される。切替機１５を介して検査プローブ５ａ，５ｂに接続された計測器１３は、検査プローブ５ａ，５ｂに対向する端子５１ｂ，５３ｂの表面電位を、従来公知の表面電位計で行う方法で測定する。なお、計測器１３は回路的にアースに接続されているものの、計測器１３は高い内部インピーダンスを有しているので、検査プローブ５ａ，５ｂから切替機１５及び計測器１３を介してアースに至る電流経路は実質的に形成されない。

基準電極板７は、金属等の導体により上方及び側方が開放された断面コ字状に形成されており、アースに接続されて接地電位（０Ｖ）とされている。基準電極板７の内壁及び底壁は、各電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃに沿って配置されている。

各電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃと基準電極板７との間では、静電気が帯電した中間部５１ｃ，５３ｃの正電位により基準電極板７の対向する部分に吸引された電子（図示せず）が、基準電極板７から空中に放出されて各電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃに移動する。

なお、給電プローブ３ａ，３ｂとこれに対向する電線５１，５３の一端の端子５１ａ，５３ａとの間では、電子の移動とは逆の向きで、給電プローブ３ａ，３ｂから端子５１ａ，５３ａに向けて電流が流れる。また、各電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃとこれに所定間隔をおいて配置された基準電極板７との間では、電子の移動とは逆の向きで、各電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃから基準電極板７に向けて電流が流れる。

したがって、電源ユニット９から切替機１１を介して所定電圧が印加される給電プローブ３ａ，３ｂに向けて流れる電流は、図１中の右回りの矢印で示すように、端子５１ａ，５３ａから電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃ及び基準電極板７を経てアースに向けて流れることになる。

ちなみに、電線５１，５３の各端子５１ａ，５３ａ、５１ｂ，５３ｂと給電及び検査プローブ３ａ，３ｂ、５ａ，５ｂとの間隔や、電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃ（における芯線）と基準電極板７との間隔は、いずれも、それらの間隔を挟んだ両者間で、アークの発生を伴わない空中放電が発生する程度とする。

ところで、図１においては、図面の見やすさのため、給電側及び検査側の各コネクタ受け３，５に２つずつの給電プローブ３ａ，３ｂ及び検査プローブ５ａ，５ｂをそれぞれ図示した。しかし、実際には、給電側や検査側の各コネクタ受け３，５にそれぞれ収容するコネクタ５５ａ，５５ｂの端子数と同じ数のプローブが、給電側及び検査側の各コネクタ受け３，５にそれぞれ設けられる。

例えば、図２の斜視図に示す例では、コネクタ５５ａ，５５ｂの端子数と同じ８つの給電プローブ３ａ〜３ｈ及び検査プローブ５ａ〜５ｈが、給電側や検査側の各コネクタ受け３，５にそれぞれ設けられている。また、図２に示す例では、６つの給電側コネクタ受け３（検査側コネクタ受け５）で１つの基準電極板７を共用している。

給電側や検査側の各コネクタ受け３，５の内側壁３ｉ，５ｉにはスリット３ｊ，５ｊが形成されており、上方から各コネクタ受け３，５にコネクタ５５ａ，５５ｂを挿入した状態で、コネクタ５５ａ，５５ｂのフランジ５７ａ，５７ｂがスリット３ｊ，５ｊに挿入される。これにより、各コネクタ受け３，５に収容したコネクタ５５ａ，５５ｂが抜け止めされる。

次に、上述のように構成された本実施形態の導通検査装置１の動作について説明する。まず、電源ユニット９により電圧印加する給電プローブ３ａ，３ｂを切替機１１によりどちらかに切り替える。ここでは、給電プローブ３ａに切り替えたものとする。そして、電源ユニット９から給電プローブ３ａに電圧を印加する。

すると、給電プローブ３ａに対向する端子５１ａから給電プローブ３ａへの電子の移動により、端子５１ａを有する電線５１の全体が静電気を帯電した状態となる。この静電気の電位は、電線５１の中間部５１ｃとこれに沿って配置された基準電極板７との間の静電容量に応じた電位、つまり、基準電極板７の接地電位（０Ｖ）に対する絶対電位となる。そこで、切替機１５により計測器１３を検査プローブ５ａに接続し、検査プローブ５ａに対向する電線５１の他端の端子５１ｂの表面電位を計測器１３で測定する。

このとき、計測器１３の内部インピーダンスが高いことから、電線５１の静電気が検査プローブ５ａや切替機１５乃至計測器１３を介してアースに放電されることはなく、電線５１は静電気を帯電した状態に維持される。

また、ある電線の一端の端子に静電気を帯電させた時に、その電線を含む複数の電線において、他端の端子の表面電位が同一電位（但し、接地電位でない）である場合は、ある電線と他の電線との間で電線どうしまたは端子どうしのショートが発生しているか、あるいは、導通検査の対象が、ある電線の他端側に複数の電線を接続したジョイント回路である、という検査結果になる。

そして、計測器１３で測定した電線５１の端子５１ｂの表面電位が、電源ユニット９による給電プローブ３ａへの印加電圧に対応する電位であれば、電線５１乃至端子５１ａ，５１ｂの導通状態が正常であること（検査結果）になる。また、端子５１ｂの表面電位が接地電位（０Ｖ）であれば、電線５１に断線が生じているか、あるいは、電線５１と端子５１ａ，５１ｂとの間に接続不良が生じていること（検査結果）になる。

なお、電源ユニット９により給電プローブ３ａに電圧印加を行っている間に、計測器１３による表面電位の測定対象を切替機１５により電線５１の端子５１ｂから電線５３の端子５３ｂに切り替えても良い。そして、両電線５１，５３の端子５１ｂ，５３ｂの表面電位をそれぞれ測定し、測定した両端子５１ｂ，５３ｂの表面電位が同一電位（但し、接地電位でない）である場合は、両電線５１，５３間で電線５１，５３どうしまたは端子５１ａ，５３ａ、５１ｂ，５３ｂどうしのショートが発生しているか、あるいは、導通検査の対象が、ある電線の他端側に複数の電線を接続したジョイント回路である、ということ（検査結果）になる。

図３は、図１の計測器で測定される電線の他端の端子の表面電位を、基準電極板を接地電位とした場合と接地電位からフローティングした場合とに分けて、基準電極板と電線の中間部との距離別にプロットした説明図である。

例えば、給電プローブ３ａへの電圧印加により静電気を帯電した電線５１の電位を端子５１ｂの表面電位により計測器１３で測定する場合、基準電極板７を接地電位とすれば、先に説明したように、静電気の電位は、電線５１の中間部５１ｃに沿って配置された基準電極板７の接地電位（０Ｖ）に対する絶対電位となる。このため、計測器１３が測定する電線５１の端子５１ｂの表面電位には、電線５１と電線５３との間の浮遊容量の影響が現れず、電源ユニット９による給電プローブ３ａへの印加電圧と大体同等の値が安定して測定される。

一方、基準電極板７を接地せずフローティングすると、電線５１に帯電した静電気の電位が、電線５１と電線５３との間に生じる浮遊容量の影響で不規則に変動するので、計測器１３で測定される電線５１の端子５１ｂの表面電位が不安定な値となる。

なお、基準電極板７を接地電位（０Ｖ）とした場合でも、基準電極板７と電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃとの間隔が３０ｍｍ以上離れると、基準電極板７の存在により電線５１の静電気の電位が接地電位（０Ｖ）に対する絶対電位となる度合いが弱まる。したがって、計測器１３により測定される電線５１の端子５１ｂの表面電位が、給電プローブ３ａ，３ｂへの印加電圧よりも低い値に変化する。

ちなみに、電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃの静電気の電位は、図４のグラフに示すように、電線５１，５３の延在方向における基準電極板７の寸法（幅サイズ）とは特に関係なく、基準電極板７の接地電位（０Ｖ）に対する絶対電位となる。したがって、基準電極板７の幅サイズは、導通検査装置１を設置する場所のスペースに合わせて適切なサイズとすることができる。

計測器１３による電線５１，５３の端子５１ｂ，５３ｂの表面電位の測定が終わり、電源ユニット９による給電プローブ３ａ，３ｂへの電圧印加が停止されると、静電気が帯電した電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃに基準電極板７から電子が放電により移動し、電線５１，５３の静電気が中間部５１ｃ，５３ｃから基準電極板７を経てアースに向け放電される。したがって、導通検査の終了後にコネクタ５５ａ，５５ｂを給電側及び検査側の各コネクタ受け３，５から外した後の電線５１，５３は、静電気を帯電していない状態となる。

このように、本実施形態の導通検査装置１によれば、導通検査する対象の電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃに沿って、接地電位（０Ｖ）とした基準電極板７を配置して、導通検査後の電線５１，５３に帯電した静電気の放電経路（正電荷の漏洩経路）を基準電極板７により確保する構成とした。

よって、導通検査後の電線５１，５３から静電気を漏洩させる経路が内部インピーダンスの高い計測器１３を含む経路上で確保できなくても、電線５１，５３の中間部５１ｃ，５３ｃから基準電極板７を経た経路で静電気の漏洩経路を確保して、導通検査後の電線５１，５３が静電気を蓄えたままとなってしまうのを防ぐことができる。

しかも、給電プローブ３ａ，３ｂへの電圧印加により電線５１，５３に帯電した静電気の電位を、基準電極板７の接地電位（０Ｖ）に対する絶対電位として計測器１３で測定できるので、電線５１，５３間の浮遊容量によるクロストークの影響を受けずに、電線５１，５３の静電気の電位を正確に測定して導通状態の検査に反映させることができる。

なお、本実施形態では、基準電極板７をアースに接続して接地電位（０Ｖ）としたが、基準電極板７の電位は、電線５１，５３の静電気の電位より低い電位であれば、接地電位（０Ｖ）以外の固定の電位であっても構わない。

本発明は、端部にコネクタの端子が接続されたワイヤハーネス等の電線に関する導通検査を行う際に用いて極めて有用である。

１…導通検査装置
３…給電側コネクタ受け
３ａ〜３ｈ…給電プローブ（一方のプローブ）
３ｉ，５ｉ…内側壁
３ｊ，５ｊ…スリット
５…検査側コネクタ受け
５ａ〜５ｈ…検査プローブ（他方のプローブ）
７…基準電極板
９…電源ユニット
１１，１５…切替機
１３…計測器
５１，５３…電線
５１ａ，５３ａ…端子（一端の端子）
５１ｂ，５３ｂ…端子（他端の端子）
５１ｃ，５３ｃ…中間部
５５ａ，５５ｂ…コネクタ
５７ａ，５７ｂ…フランジ

Claims

電線の一端の端子に非接触状態で対向させた一方のプローブへの電圧印加によって静電気を帯電させた前記電線の他端の端子の表面電位を、該他端の端子に非接触状態で対向させた他方のプローブを通じて、前記静電気を前記電線に帯電させたままの状態で測定し、その結果に基づいて前記電線の導通状態を検査する装置であって、
前記電線の中間部に沿って配置され、前記電線の静電気の電位よりも低い電位に固定された基準電極板を備える、
ことを特徴とする導通検査装置。
複数の前記電線の前記各端子に非接触状態でそれぞれ対向させた複数の前記一方及び他方の各プローブを備えていて、前記各電線の中間部に沿って前記基準電極板が配置されており、単一の前記電線の前記一端の端子に対向する単一の前記一方のプローブへの電圧印加時における、前記単一の電線を含む複数の電線における前記他端の端子の表面電位の測定結果に基づいて、前記複数の電線の導通状態を検査することを特徴とする請求項１記載の導通検査装置。