(57)【要約】【課題】  回路基板ユニットの組み付け作業の作業性向上を図ることができる治具およびそれを用いた回路基板ユニットの製造方法を提供する。【解決手段】  治具６０では、回路基板ユニット１を製造する際、ナット５０が上面６０ａの載置領域６０ｂのポケット６２に配置されることで、ナット５０を高い位置精度で位置決めすることができる。そして、その状態で、ナット５０にボルト４０を締結することで、作業者の能力によらず、バスバー２０を回路基板１０に高い組み付け精度かつ容易に組み付けることができる。したがって、治具６０によれば、回路基板ユニット１の高い精度での組み付け作業を高い作業性でおこなうことができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両または補機の駆動に用いられる電池パックに組み込まれる回路基板とバスバーとを、ボルトとナットにより締結した回路基板ユニットの製造に用いる冶具であって、
前記回路基板が載置されるべき載置面の載置領域に、前記ボルトおよび前記ナットの一方が、前記載置面の法線方向に配向された姿勢で位置決め配置される位置決め部を備え、
前記載置領域に前記回路基板が載置されたときに、前記ボルトおよび前記ナットの一方と他方とが、前記回路基板に設けられた穴および前記バスバーに設けられた穴の両方を介して締結される、冶具。
【請求項２】
前記位置決め部が、前記ボルトおよび前記ナットの一方が収容可能な窪み部である、請求項１に記載の冶具。
【請求項３】
前記窪み部に前記ナットが収容され、前記ナットの周面が前記窪み部の内側面と接する、請求項２に記載の冶具。
【請求項４】
前記バスバーに複数の穴が設けられており、
前記載置面の、前記バスバーの複数の穴の少なくとも一つに対応する位置に設けられ、該穴に挿通される第１の突部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の冶具。
【請求項５】
前記回路基板に複数の穴が設けられており、
前記載置面の、前記回路基板の複数の穴の少なくとも一つに対応する位置に設けられ、該穴に挿通される第２の突部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか一項に記載の冶具。
【請求項６】
前記回路基板から生じる熱を伝える伝熱プレートが前記載置面と前記回路基板との間に介在しており、
前記第２の突部が前記伝熱プレートに設けられた穴を貫く、請求項５に記載の冶具。
【請求項７】
車両または補機の駆動に用いられる電池パックに組み込まれる回路基板とバスバーとを、ボルトとナットにより締結した回路基板ユニットの製造方法であって、
前記回路基板が載置されるべき載置面の載置領域に前記ボルトおよび前記ナットの一方が前記載置面の法線方向に配向された姿勢で位置決め配置される位置決め部を備える治具を用いて、前記治具の前記位置決め部に前記ボルトおよび前記ナットの一方を位置決め配置する工程と、
前記ボルトおよび前記ナットの一方と他方とを、前記回路基板に設けられた穴および前記バスバーに設けられた穴の両方を介して締結する工程と
を含む、回路基板ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治具およびそれを用いた回路基板ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車やフォークリフトなど、車両のバッテリとして使用される電池パックが知られている。たとえば下記特許文献１には、複数の電子部品（たとえば、ＦＥＴリレー、抵抗、コンデンサ、半導体素子など）が実装された回路基板と、該回路基板に取り付けられたバスバーとを備える回路基板ユニットが組み込まれた電池パックが開示されている。このような回路基板ユニットでは、部品交換や補修等の必要に応じて着脱可能であることが望ましく、そのために、回路基板とバスバーとがボルトとナットにより締結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−００５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した回路基板ユニットにおいては、バスバーの回路基板への組み付け精度が低い場合には、電気抵抗が大きくなり電力損失が増加するため、十分に高い組み付け精度が求められる。しかしながら、未熟な作業者にとっては規定の組み付け精度で作業をおこなうことは困難であり、また作業時間も長くなってしまうため、生産性を高める妨げとなることが考えられる。
【０００５】
そこで発明者らは、鋭意研究の末、作業者の能力によらず、高い精度での組み付け作業を高い作業性でおこなうことができる技術を新たに見出した。
【０００６】
本発明は、回路基板ユニットの組み付け作業の作業性向上を図ることができる治具およびそれを用いた回路基板ユニットの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る治具は、車両または補機の駆動に用いられる電池パックに組み込まれる回路基板とバスバーとを、ボルトとナットにより締結した回路基板ユニットの製造に用いる冶具であって、回路基板が載置されるべき載置面の載置領域に、ボルトおよびナットの一方が、載置面の法線方向に配向された姿勢で位置決め配置される位置決め部を備え、載置領域に回路基板が載置されたときに、ボルトおよびナットの一方と他方とが、回路基板に設けられた穴およびバスバーに設けられた穴の両方を介して締結される。
【０００８】
上記治具では、回路基板ユニットを製造する際、ボルトおよびナットの一方が載置面の載置領域の位置決め部に配置されることで、ボルトおよびナットの一方を高い位置精度で位置決めすることができる。そして、その状態で、ボルトおよびナットの一方に他方を締結することで、作業者の能力によらず、バスバーを回路基板に高い組み付け精度かつ容易に組み付けることができる。したがって、上記治具によれば、回路基板ユニットの高い精度での組み付け作業を高い作業性でおこなうことができる。
【０００９】
他の形態に係る治具は、位置決め部が、ボルトおよびナットの一方が収容可能な窪み部である。この場合、ボルトおよびナットの一方を窪み部に収容することで載置面の法線方向に配向された姿勢で位置決め配置することができる。
【００１０】
他の形態に係る治具は、窪み部にナットが収容され、ナットの周面が窪み部の内側面と接する。この場合、ナットは窪み部によって回り止めされる。
【００１１】
他の形態に係る治具は、バスバーに複数の穴が設けられており、載置面の、バスバーの複数の穴の少なくとも一つに対応する位置に設けられ、該穴に挿通される第１の突部をさらに備える。この場合、第１の突部がバスバーの穴に挿通されることで、治具に対してバスバーを高い精度で位置決めすることができる。
【００１２】
他の形態に係る治具は、回路基板に複数の穴が設けられており、載置面の、回路基板の複数の穴の少なくとも一つに対応する位置に設けられ、該穴に挿通される第２の突部をさらに備える。この場合、第２の突部が回路基板の穴に挿通されることで、治具に対して回路基板を高い精度で位置決めすることができる。
【００１３】
他の形態に係る治具は、回路基板から生じる熱を伝える伝熱プレートが載置面と回路基板との間に介在しており、第２の突部が伝熱プレートに設けられた穴を貫く。この場合、回路基板に生じた熱を伝熱プレートにより放出することができ、併せて、治具に対して伝熱プレートを高い精度で位置決めすることができる。
【００１４】
本発明の一形態に係る回路基板ユニットの製造方法は、車両または補機の駆動に用いられる電池パックに組み込まれる回路基板とバスバーとを、ボルトとナットにより締結した回路基板ユニットの製造方法であって、回路基板が載置されるべき載置面の載置領域にボルトおよびナットの一方が載置面の法線方向に配向された姿勢で位置決め配置される位置決め部を備える治具を用いて、治具の位置決め部にボルトおよびナットの一方を位置決め配置する工程と、ボルトおよびナットの一方と他方とを、回路基板に設けられた穴およびバスバーに設けられた穴の両方を介して締結する工程とを含む。
【００１５】
上記回路基板ユニットの製造方法では、治具の位置決め部にボルトおよびナットの一方を位置決め配置する工程において、ボルトおよびナットの一方を高い位置精度で位置決めすることができる。そして、その状態で、ボルトおよびナットの一方に他方を締結することで、作業者の能力によらず、バスバーを回路基板に高い組み付け精度かつ容易に組み付けることができる。したがって、上記製造方法によれば、回路基板ユニットの高い精度での組み付け作業を高い作業性でおこなうことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回路基板ユニットの組み付け作業の作業性向上を図ることができる治具およびそれを用いた回路基板ユニットの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、実施の一態様に係る回路基板ユニットの分解斜視図である。
【図２】図２は、図１の回路基板を作製する手順を示したフローチャートである。
【図３】図３は、回路基板ユニットの製造に用いられる治具を示した概略斜視図である。
【図４】図４は、図３の治具に回路基板およびバスバーを載置した状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。
【００１９】
まず、実施の一形態に係る回路基板ユニットの構成および用途について、図１を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１に示すように、回路基板ユニット１は、回路基板１０、バスバー２０、伝熱プレート３０、ボルト４０、および、ナット５０を備えて構成されている。
【００２１】
回路基板１０は、矩形平板状の形状を有しており、回路基板１０の主面１０ａ上には複数の電子部品１２（ＦＥＴリレー、抵抗、コンデンサ、半導体素子など）が実装されている。回路基板１０の主面１０ａ上には、上記電子部品を含んで構成された回路の端子電極として機能する端子パターン１４が、たとえばＣｕによって形成されている。端子パターン１４は、平行に延びる２本の帯状パターン１４Ａ、１４Ｂで構成されている。帯状パターン１４Ａ、１４Ｂが形成された領域それぞれには、帯状パターン１４Ａ、１４Ｂの延在方向に沿って並ぶ２つの穴１６が貫設されている。各穴１６は、ボルト４０が貫通できるように、ボルト４０の軸径よりも大きな径を有している。また、回路基板１０の角部にも、後述する治具６０に設けられたピン６４が挿通する穴１８が設けられている。
【００２２】
バスバー２０は、金属製の配線部材であり、２本のバスバー２０Ａ、２０Ｂで構成されている。本実施形態では、一方のバスバー２０Ａが、回路基板１０に設けられた帯状パターン１４Ａに接続され、他方のバスバー２０Ｂが帯状パターン１４Ｂに接続される。
【００２３】
バスバー２０Ａは、その一端部２０ａが、帯状パターン１４Ａと同一形状となるように設計されており、一端部２０ａの下面（回路基板側の面）が帯状パターン１４Ａと面接触している。バスバー２０Ａの一端部２０ａには、帯状パターン１４Ａの形成領域に設けられた各穴１６に対応する位置に２つの穴２２が設けられている。穴２２の径は、穴１６の径と略同一である。バスバー２０Ａの他端部２０ｂは、回路基板１０が載置された領域の外まで延びており、他端部２０ｂは回路基板１０とは対面していない。バスバー２０Ａの他端部２０ｂには、後述する治具６０に設けられたピン６６が挿通する穴２４が設けられている。
【００２４】
バスバー２０Ｂは、その一端部２０ａが、帯状パターン１４Ｂと同一形状となるように設計されており、一端部２０ａの下面（回路基板側の面）が帯状パターン１４Ｂと面接触している。バスバー２０Ｂの一端部２０ａには、バスバー２０Ａの一端部２０ａ同様、帯状パターン１４Ｂの形成領域に設けられた各穴１６に対応する位置に２つの穴２２が設けられている。バスバー２０Ｂの他端部２０ｂも、バスバー２０Ａの他端部２０ｂ同様、回路基板１０が載置された領域の外まで延びており、他端部２０ｂは回路基板１０とは対面していない。バスバー２０Ｂの他端部２０ｂにも、後述する治具６０に設けられたピン６６が挿通する穴２４が設けられている。
【００２５】
伝熱プレート３０は、金属プレートを屈曲させて作製された一体成形物であり、回路基板１０の主面１０ａの側とは反対の側に位置している。伝熱プレート３０は、回路基板１０の主面１０ａとは反対側の面１０ｂに対面する矩形平板状の基板接触部３２と、基板接触部３２の一辺から上方（すなわち、回路基板１０の方向）に延びる壁部３４と、壁部３４と連続的に設けられた固定部３６とを有する。伝熱プレート３０は、回路基板１０から生じる熱を伝える機能を有し、たとえば回路基板１０に組み付けられた際に回路基板１０に生じた熱を吸収してその熱を外部に放出する。
【００２６】
基板接触部３２は、上述した回路基板１０の面１０ｂの全面と接するように、回路基板１０の寸法よりも大きい寸法で設計されている。基板接触部３２には、回路基板１０の端子パターン１４の形成領域に設けられた各穴１６に対応する位置に４つの穴３３が設けられている。また、基板接触部３２の角部には、回路基板１０同様、後述する治具６０に設けられたピン６４が挿通する穴３５が設けられている。壁部３４は、基板接触部３２に対して垂直な方向に延びており、基板接触部３２の一辺に対して平行に延びる略等幅の帯状部分である。固定部３６は、壁部３４から連続的に延びた先端部分であり、後述する電池パックの筐体に固定するための穴３８が設けられている。
【００２７】
ボルト４０は本実施形態では４本あり、その軸部４０ａが回路基板１０の厚さ方向と平行となる姿勢で、各ボルト４０が、回路基板１０に設けられた穴１６、バスバー２０に設けられた穴２２、および、伝熱プレート３０に設けられた穴３３を貫通している。本実施形態では、各ボルト４０には、頭部４０ｂと回路基板１０の主面１０ａとの間に介在するように、ワッシャ４１およびスペーサ４２が取り付けられている。
【００２８】
ナット５０は本実施形態では各ボルト４０と対となるように４つあり、各ナット５０は、回路基板１０、バスバー２０および伝熱プレート３０を貫通したボルト４０の軸部４０ａの先端に螺合されている。
【００２９】
上述した回路基板ユニット１は、電気自動車やフォークリフトなど、車両のバッテリとして使用される電池パックに組み込まれて、たとえば充放電の制御や整流等をおこなう。回路基板ユニット１は、車両駆動用の電池パックに組み込まれ得るが、補機用の電池パックに組み込まれ得る。回路基板ユニット１は、回路基板１０とバスバー２０とがボルト４０とナット５０で締結されているため、バスバー２０が回路基板１０に対して着脱可能である。したがって、部品交換や補修等の必要に応じて、バスバー２０を回路基板１０から取り外すことができる。
【００３０】
ここで、バスバー２０の回路基板１０への組み付け精度が低い場合には、回路基板ユニット１を構成する各部材の接触箇所に電気抵抗が大きくなり、大きな電力損失が招かれる。特に、上記の電池パックに用いられる回路基板ユニット１のバスバー２０には大きな電流が流れ、流れる電流が大きいほど電力損失も大きくなるため、非常に大きな電力損失が招かれる虞がある。したがって、回路基板ユニット１は、十分に高い組み付け精度が求められる。
【００３１】
次に、上述した回路基板ユニット１を作製する手順について、図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００３２】
回路基板ユニット１を作製する際には、まず、治具６０に、上述したナット５０を配置する（ステップＳ１）。
【００３３】
ナット５０が配置される治具６０は、図３に示すような構成を有している。すなわち、治具６０は、その上面（載置面）６０ａに回路基板１０が伝熱プレート３０を介して載置される載置領域６０ｂを有しており、載置領域６０ｂに、ナット５０が位置決め配置されるポケット（位置決め部、窪み部）６２が４つ設けられている。各ポケット６２の断面形状は、ナット５０の外形と同一形状（たとえば、六角形状）であり、各ポケット６２に、上面６０ａの法線方向に配向させた姿勢でナット５０を収容することができる。各ポケット６２は、上述した回路基板１０の穴１６に対応する位置となるように位置合わせされており、穴１６を貫通したボルト４０はポケット６２内のナット５０に螺合可能となっている。なお、ポケット６２に収容された状態において、ナット５０の全周面がポケット６２の内側面と接するため、ナット５０はポケット６２により回り止めされており、ボルト４０が螺合される際にナット５０は実質的に回転しない。本実施形態では、ナット５０は六角ナットであり、周面を構成する６つの面の全てが、ポケット６２の内側面を構成する６つの面のうちの対応する面と接している。ただし、ナット５０の周面を構成する面の一部のみが、ポケット６２の内側面を構成する面と接する態様であってもよい。たとえば、ナット５０は六角ナットである場合、周面を構成する６つの面のうちの対向する一対の面のみ、または、二対の面のみが、ポケット６２の内側面を構成する面と接する態様であっても、ナット５０はポケット６２により回り止めされ得る。
【００３４】
また、載置領域６０ｂには、上面６０ａの法線方向に沿って延びる２つのピン（第２の突部）６４が設けられている。各ピン６４は、回路基板１０の穴１８および伝熱プレート３０の穴３５に対応する位置に設けられており、回路基板１０が伝熱プレート３０を介して治具６０に載置されたときに、回路基板１０の穴１８および伝熱プレート３０の穴３５にピン６４が挿通される。ピン６４は、治具６０とは別体であってもよく一体であってもよい。
【００３５】
なお、載置領域６０ｂには、ポケット６２に隣接する位置に、ポケット６２よりも浅い窪み部６３を設けてもよい。このような窪み部６３を設けることで、ナット５０をポケット６２に収容する際の作業性が高まる。
【００３６】
さらに、治具６０の上面６０ａには、載置領域６０ｂに隣接して、回路基板１０が載置されない非載置領域６０ｃが設けられている。そして、非載置領域６０ｃにも、上面６０ａの法線方向に沿って延びる２つのピン（第１の突部）６６が設けられている。各ピン６６は、バスバー２０の各穴２４に対応する位置に設けられており、回路基板１０とともにバスバー２０が治具６０に載置されたときに、バスバー２０の穴２４にピン６６が挿通される。ピン６６は、ピン６４同様、治具６０とは別体であってもよく一体であってもよい。
【００３７】
治具６０は、成型性や剛性が高いこと、また、軽量であることが好ましく、たとえばＰＥＴ等の樹脂材料で構成される。
【００３８】
治具６０にナット５０を配置した後、図４に示すように、伝熱プレート３０を介して回路基板１０とともにバスバー２０を治具６０の上面６０ａに載置する（ステップＳ２）。
【００３９】
治具６０に回路基板１０およびバスバー２０が載置された状態において、各ナット５０は、回路基板１０の穴１６およびバスバー２０の穴２２と位置合わせされている。
【００４０】
治具６０に回路基板１０が伝熱プレート３０を介して載置されたときに、載置領域６０ｂに設けられたピン６４が回路基板１０の穴１８および伝熱プレート３０の穴３５に挿通され、治具６０に対して回路基板１０および伝熱プレート３０が高い精度で位置決めされる。
【００４１】
同様に、治具６０にバスバー２０が載置されたときに、非載置領域６０ｃに設けられたピン６６がバスバー２０の他端部２０ｂの穴２４に挿通され、治具６０に対してバスバー２０が高い精度で位置決めされる。なお、バスバー２０の他端部２０ｂは、電池パックの端子に接続される部分であり、回路基板ユニット１の状態ではいずれの部材にも接続されない。
【００４２】
そして、伝熱プレート３０を介して回路基板１０とともにバスバー２０が治具６０の上面６０ａに載置された状態で、回路基板１０、バスバー２０および伝熱プレート３０を貫通させた各ボルト４０をナット５０に締結する（ステップＳ３）。より具体的には、各ボルト４０の軸部４０ａを、バスバー２０の穴２２、回路基板１０の穴１６、伝熱プレート３０の穴３３の順に通過させた後に、治具６０のポケット６２に収容されたナット５０と螺合させる。
【００４３】
このとき、ナット５０は、ポケット６２によって高い位置精度で配置されているため、ナット５０を収容した状態でボルト４０と螺合させることで、組み付け誤差が生じる事態が効果的に抑制され、作業者の能力によらず、高い組み付け精度を容易に実現することができる。したがって、治具６０を用いることで、回路基板ユニット１の高い精度での組み付け作業を高い作業性でおこうことができる。
【００４４】
なお、ナット５０が高い位置精度で配置されているため、ボルト４０をロボット等の自動機によって螺合させることで、螺合を自動化することも可能である。
【００４５】
また、螺合時にボルト４０を回転させたときに、バスバー２０が回動することが起こり得るが、各バスバー２０Ａ、２０Ｂの一端部２０ａに２箇所に穴２４（すなわち、締結箇所）を設けることや、各バスバー２０Ａ、２０Ｂの他端部２０ｂの穴２４にピン６６を挿通させることで、螺合時にバスバー２０が回動する事態が効果的に抑制されている。
【００４６】
さらに、螺合時にボルト４０を回転させたときに、回路基板１０が回動することも起こり得るが、各帯状パターン１４Ａ、１４Ｂの形成領域に２箇所に穴１６（すなわち、締結箇所）を設けることや、角部に設けた穴１８にピン６４を挿通させることで、螺合時に回路基板１０が回動する事態も効果的に抑制されている。
【００４７】
なお、回路基板ユニット１や治具６０の構成、治具６０を用いた回路基板ユニット１の製造方法は、上述した実施形態に限らず、様々に変形することができる。
【００４８】
たとえば、ボルト４０とナット５０との位置関係は逆であってもよい。すなわち、ボルト４０（の頭部４０ｂ）を治具６０に設けたポケット６２に収容し、回路基板１０、バスバー２０および伝熱プレート３０を貫通したボルト４０（の軸部４０ａ）にナット５０を螺合させて、回路基板ユニット１の組み付けをおこなってもよい。
【００４９】
位置決め部は、必ずしもポケット等の窪み部である必要はなく、ナットを位置決め配置できる形状を有していればよく、たとえばナットの側周面の一部と当接する壁部等であってもよい。
【００５０】
ボルトとナットの対の数は、必ずしも４対である必要はなく、適宜増減することができる。また、治具に設けたピン６４、６６の数およびそれらに対応する穴１８、２４、３５の数についても適宜増減することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１…回路基板ユニット、１０…回路基板、１６、１８…穴、２０、２０Ａ、２０Ｂ…バスバー、２２、２４…穴、３０…伝熱プレート、３３、３５…穴、４０…ボルト、５０…ナット、６０…治具、６０ａ…上面、６２…ポケット、６４、６６…ピン。
【図１】
2018133302.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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