JPH0720170A - 接触抵抗測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、荷重の制御分解能と抵抗の測定精度
を向上させ得る接触抵抗測定器を提供することを目的と
する。 【構成】本発明は、２個の電極２１，２２間に微小な荷
重を加えて接触抵抗を測定する接触抵抗測定器におい
て、測定の対象となる平面電極２１，ピン電極２２と、
平面電極２１に固定された２本の導電性板ばねＡ１，Ｂ
１と、該ばねＡ１，Ｂ１を介して平面電極２１を移動す
る微動台２３と、該ばねＡ１，Ｂ１にそれぞれ接続され
た電線Ａ２，Ｂ２と、ピン電極２２に加わる荷重を測定
する荷重計２４と、ピン電極２２に接続された電線Ａ
３，Ｂ３と、電線Ｂ２，Ｂ３間に既知の電流を流す電源
２５と、電線Ａ２，Ａ３間の電圧を測定する電圧計２７
とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばリレーやコネク
タ等の接点部品における接触抵抗を精密に測定する接触
抵抗測定器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リレーやコネクタ等の接点部品の
設計においては、接点の接触力と抵抗の関係を精密に把
握する必要がある。従来の接触抵抗測定器は図９のよう
な構成となっていた。即ち、一方の被測定電極（平面電
極）１は支持台２を介して微動台３に、他の被測定電極
（ピン電極）４は計量皿５０１及び電子天秤本体５０２
よりなる荷重計５に固定されている。各電極１，４には
１本ずつ電線Ｅ，Ｆが接続され、電線Ｅ，Ｆの他端は電
源６、電圧計７、電流計８に接続されている。微動台３
により電極１，４同士をおしつけ、接触力は荷重計５に
より、抵抗値は電圧計７と電流計８により測定してい
た。また、電線Ｅにより平面電極１にねじり等が生じな
いように、支持台２は剛に作られていた。９，１０はは
んだ接続部であり、１１は微動台３の可動方向である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の接触抵抗測定器
には以下の問題があった。まず荷重の抑制分解能が低か
った。即ち、荷重の測定精度を上げるため、荷重計５に
は通常電子天秤が用いられるが、電子天秤本体５０２は
計量皿５０１を電磁力により支持し、荷重によらずこの
高さが一定となるように磁界発生電流を調整し、この電
流値から荷重を求めている。このため計量皿５０１は理
論上無限大の剛性を有し、微動台３により平面電極１を
微小量移動させても荷重は大きく変化する。このため、
荷重の測定精度は高いが、制御分解能が低く、所望の荷
重値を精度良く与えることが出来なかった。

【０００４】第２に、抵抗の測定分解能が低く、操作も
煩雑という欠点があった。即ち、従来の構成では、測定
される抵抗は、電極１，４の接点部、電線Ｅ，Ｆ、はん
だ接続部９，１０の合計値である。荷重の測定精度を上
げるため、ピン電極４に接続する電線Ｆは剛性を小さく
する必要があり、このため径が細く、抵抗値は１Ω程度
あった。このため電線Ｆの抵抗を事前に測定し、これを
差し引く必要があった。さらに、電線Ｅ，Ｆと電極１，
４のはんだ接続部９，１０の抵抗は測定不可能なため、
この部分の抵抗値は誤差となっていた。

【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、荷重の制御分解能と抵抗の測定精度を向上させ得る
接触抵抗測定器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の接触抵抗測定器は、複数個の電極間に微小な
荷重を加えて接触抵抗を測定する接触抵抗測定器におい
て、測定の対象となる第１，第２の電極と、第１の電極
に固定された導電性のばねと、該ばねを介して第１の電
極を移動する手段と、該ばねにそれぞれ接続された第
１，第２の電線と、第２の電極に加わる荷重を測定する
手段と、第２の電極に接続された第３，第４の電線と、
第１と第３の電線間に既知の電流を流す手段と、第２と
第４の電線間の電圧を測定する手段とから構成されるこ
とを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】上記手段により、本発明にかかる接触抵抗測定
器は、第１に、一方の電極をばねを介して微動台に固定
している。この結果、荷重計の見かけの剛性が下がり、
荷重の制御分解能が向上する。第２に、他方の電極に固
定する電線を複数本とし、これらのばねと電線を用いて
４端子法により抵抗を測定している。この結果簡単な構
成で、電線や接続部の影響を排除し、接点部のみの抵抗
を測定することができる。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例を示す。接点は平
面電極２１と先端の尖ったピン電極２２とから構成され
ている。平面電極２１は２本の導電性板ばねＡ１，Ｂ１
（Ｂ１はＡ１の後方に隠れ、図に現れていない）を介し
て微動台２３に固定されている。ピン電極２２は荷重計
２４の計量皿２４１に固定されている。荷重計２４は計
量皿２４１と電子天秤本体２４２より構成される。板ば
ねＡ１，Ｂ１には電線Ａ２，Ｂ２が接続され、ピン電極
２２には電線Ａ３，Ｂ３が接続されている。電線Ｂ２，
Ｂ３は電源２５と電流計２６に接続され、電線Ａ２，Ａ
３は電圧計２７に接続されている。２８，２９ははんだ
接続部であり、３０は微動台２３の可動方向である。

【００１０】図２は、電極２１，２２の接点付近の詳細
図である。板ばねＡ１，Ｂ１は、平面電極２１上の接触
点を間にはさむように、平面電極２１に例えば導電性ペ
ースト等の導電性接着剤で固定されている。板ばねＡ
１，Ｂ１上、微動台２３への取り付け部に電線Ａ２，Ｂ
２がはんだずけされている。ピン電極２２の側面には、
円周上の対向する位置に電線Ａ３，Ｂ３がはんだずけさ
れている。

【００１１】つぎに本発明の動作原理を説明する、図１
において、微動台２３を矢印３０方向に上下動して平面
電極２１をピン電極２２に押し付け、接触力を電子天秤
本体２４２で測定する。電子天秤本体２４２は無限大の
剛性を有するが、板ばねＡ１，Ｂ１がたわむため見かけ
の剛性が低下し、任意の荷重で押し付けることが出来
る。すなわち、板ばねＡ１，Ｂ１の合計の剛性を、（要
求する荷重の制御分解能）÷（微動台の移動分解能）以
下としておけば、所望の荷重分解能で押し付け力を制御
することが出来る。

【００１２】又、接触抵抗は４端子法により測定する。
図３に４端子法の原理図を示す。測定抵抗Ｒは、電圧計
２７と電流計２６の測定値の商として与えられる。一般
に測定回路には寄生抵抗ｒ１，ｒ２が存在し、これらは
主として接続点Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４で発生する。図
３のように、電流計２６および電源２５の接続点Ｎ１，
Ｎ４の内側に、電圧計２７の接続点Ｎ２，Ｎ３を配置し
ておけば、寄生抵抗ｒ１の影響を排除できる。さらに電
圧計２７の内部抵抗が十分に大きければ、寄生抵抗ｒ２
にはほとんど電流が流れないから、この影響も排除でき
る。

【００１３】本実施例における仮想的な電流の経路を図
４に示す。本図では説明のため、接点付近のみを模式的
に示している。破線は４端子法の回路構成（電流の経
路）を示す。図３における電圧計２７の接続点Ｎ２，Ｎ
３は、図４では電流分岐点Ｍ２，Ｍ１に対応するので、
はんだ接続部２８，２９および、平面電極２１と板ばね
Ａ１，Ｂ１の接続に用いた導電性ペースとの影響はほぼ
完全に排除できる。またこれらの電流分岐点Ｍ１，Ｍ２
は接点に近いため、電極内の抵抗の影響も小さい。この
結果、接触抵抗のみを精度良く測定できる。

【００１４】本実施例の接触抵抗測定器により測定し
た、接点抵抗・荷重関係の一例を図５に示す。荷重制御
分解能５μＮ、抵抗測定分解能１ｍΩが得られ、微小荷
重領域での接点抵抗を精度よく測定出来ている。

【００１５】尚、本実施例の荷重の測定分解能は従来と
同じであるが、荷重の制御分解能は比べ物にならない。
従来の天秤を用いたものでは、測定対象の剛性が大きい
ものは荷重が制御できず、測定できなかった。

【００１６】ばねを取り付けることにより、測定対象の
剛性によらず測定が可能となり、ばね定数を変化させる
ことで、制御分解能をコントロールできる。また、荷重
の制御分解能は現在の５μＮより向上させることが可能
である。

【００１７】抵抗測定器自身（電流計、電圧計）の性能
は従来からμΩ程度の測定が可能なものがある（今回の
図５の測定精度がｍΩなのは、単に測定器の精度がｍΩ
だったからである。）。しかし、測定対象が接点材料で
あった場合は、接点材料に測定端子を取り付けるので、
誤差の大部分は接点に測定端子を取り付ける部分に存在
し、その誤差は従来の方法では、数１００ｍΩで、この
誤差により測定分解能は数１００ｍΩであった。

【００１８】図２では板ばねＡ１，Ｂ１は電極２１，２
２の接触点をはさむように配置されているが、図６のよ
うに平面電極２１，ピン電極２２の接触点の同じ側に板
ばねＡ１，Ｂ１を配置しても、はんだ接続部２８，２９
および電線Ａ２，Ａ３，Ｂ２，Ｂ３の内部抵抗の影響は
排除できる。この場合は、電流の分岐点が接点から離れ
るため、平面電極２１内での抵抗は誤差となる。しか
し、板ばねＡ１，Ｂ１と平面電極２１との接続部やはん
だ接続部２８，２９に比べてその抵抗は低く、従来構成
と比べれば誤差は著しく小さい。電線Ａ３，Ｂ３とピン
電極２２の接続も同様である。

【００１９】図７では、板ばねＡ１，Ｂ１を平面電極２
１のピン電極２２と反対側に取り付けてある。このとき
２本の板ばねＡ１，Ｂ１がピン電極２２をはさむように
配置され、かつ、平面電極２１が一様な材質であれば、
第１の実施例と同様の測定精度を得ることができる。抵
抗値の測定精度は、板ばねＡ１，Ｂ１と平面電極２１の
接続に用いる導電ペーストの抵抗値の影響を全く受けな
い。これは第１の実施例と同じく、導電性ペーストによ
る接続部が、図４での電流分岐点より外に配置されるこ
とによる。

【００２０】しかし、図８に示すように、母材２１１表
面に接点材料２１２をめっきやスパッタして平面電極２
１が作られている場合、母材２１１と接点材料２１２の
抵抗値の差によっては、図４の分岐点Ｍ２が接点材料２
１２内ではなく母材２１１内に存在することとなり、分
岐点Ｍ１，Ｍ２間が長くなる分誤差が増すことになる。
３１は導電性ペーストである。

【００２１】さらに他の実施例として、導電性のばねと
してコイルばねや、平行板ばねを用いることが考えられ
る。板ばねは簡便であるが、荷重を加えたときに接触面
がごく僅かに傾く。コイルばねや平行板ばねでは、ばね
が変形してもこの接触面の傾きはなく、より高精度な測
定が可能となる。

【００２２】本実施例より簡単な構成として、例えば、
板ばねを１本とすることが考えられる。しかしこの場合
は、電流分岐点が板ばね内となり、板ばね・平面電極部
および板ばね内部の抵抗が誤差として混入し、測定精度
は著しく低下する。また電線Ａ，Ｂを、板ばねを介入す
ることなく、平面電極に直接固定することも考えられ
る。しかしこの場合は、電線Ａ，Ｂの剛性と重量によ
り、平面電極にねじり等の力が加わり、荷重の測定精度
が著しく低下する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる接
触抵抗測定器では、簡単な構成で荷重制御と抵抗測定の
精度を著しく高めることが出来る。この結果、リレーや
コネクタ等、接点部品の高信頼化、設計精度向上に資す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成説明図であ
る。

【図２】図１の実施例における接点周辺を示す側面図、
平面図、正面図である。

【図３】４端子法による接触抵抗測定の原理を示す回路
図である。

【図４】図１の実施例における電流の経路を示す説明図
である。

【図５】図１の実施例により測定した接点の抵抗・荷重
特性の一例を示す特性図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す側面図、平面図で
ある。

【図７】本発明の第３の実施例を示す側面図、平面図、
正面図である。

【図８】図７の実施例における接点周辺を示す構成説明
図である。

【図９】従来の接触抵抗測定器を示す構成説明図であ
る。

【符号の説明】

２１…平面電極、２２…ピン電極、２３…微動台、２４
…荷重計、２５…電源、２６…電流計、２７…電圧計、
２８，２９…はんだ接続部、３０…可動方向、２４１…
計量皿、２４２…電子天秤本体、Ａ１，Ｂ１…導電性板
ばね、Ａ２，Ａ３，Ｂ２，Ｂ３…電線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の電極間に微小な荷重を加えて接
   触抵抗を測定する接触抵抗測定器において、測定の対象
   となる第１，第２の電極と、第１の電極に固定された導
   電性のばねと、該ばねを介して第１の電極を移動する手
   段と、該ばねにそれぞれ接続された第１，第２の電線
   と、第２の電極に加わる荷重を測定する手段と、第２の
   電極に接続された第３，第４の電線と、第１と第３の電
   線間に既知の電流を流す手段と、第２と第４の電線間の
   電圧を測定する手段とから構成されることを特徴とする
   接触抵抗測定器。