コネクタ端子の小型化・高密度化が進む現代において、折り返し曲げ加工は不可欠な技術です。しかし、折り返し曲げ加工はスプリングバックやクラックといった多くの課題を伴い、設計者の頭を悩ませています。
本記事では、まずコネクタ端子の折り返し曲げ加工の基本と、なぜこの加工が難しいのかを解説します。次に、その難しさを克服するための3つの技術的ポイントを紹介し、最後に、薄板プレス加工センターだからこそ可能な独自の技術と、実際の事例について詳しく解説いたします。
コネクタとは？
コネクタとは、回路や部品を電気信号で接続するために使用される部品のことです。コネクタは、様々な電子機器や自動車などの内部に組み込まれています。
一般的には、オスと呼ばれるプラグ側と、メスと呼ばれるレセプタクル側の２つの部分から構成されています。これらが対となって、電気信号をつなぐ、切り離すといった動作を可能にします。
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コネクタの構成
コネクタを構成する部品は、金属部分と、それ以外の部分に分類されます。金属部分は、電気信号を通す役割を担います。それ以外の部分は、樹脂やプラスチックで作られており、金属部分を覆っています。
金属部分には、様々な種類があり、主に以下のような呼ばれ方をしております。
・端子
・ピン
・ターミナル
・コンタクト
コネクタの種類
コネクタには様々な種類があります。ここでは、過去に当サイトにてご紹介したコネクタ端子の一例をカテゴリ別にご紹介いたします。
連続端子
連続端子とは、順送プレス後に切断されずに母材に繋がれた状態の端子です。リールに巻かれたフープ材が順送プレスに入り、プレス工程を経たのちにそれぞれの端子に打ち抜かれます。連続端子は端子が個片に切断されずに残っている状態のものを指しており、その後の工程で自動機を含めた生産に活用されます。
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圧着端子
圧着端子は、電線やケーブルを接続するための一種の接続部品で、英語では”crimp terminal”と呼ばれます。通常、圧着工具を使用して端子の金属部分を圧縮し、電線と接続します。圧着端子は電子機器の基板やコネクタ、自動車の配線や電装部品の接続など、さまざまな分野で使用されます。圧着端子には、バレル形状によってクローズドバレル端子とオープンバレル端子があります。
プレスフィット端子
プレスフィット端子は、プレスフィットピンやプレスフィットコネクタとも呼ばれ、プリント基盤にある基準穴と副基準穴に圧入し、プレスフィット部の弾性変形によって発生する復元力によって接触通電を可能にしている端子のことです。
また、プレスフィット端子の形状はニードルアイ形状のものが多くあり、その他にもU型、H型、M型など様々な形状が存在します。
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高耐熱コネクタ
高耐熱コネクタは、高温環境下での使用に耐えるために設計されたコネクタです。高耐熱コネクタは、コネクタの種類や用途に応じて、高耐熱コネクタの定義や仕様、その耐熱性は大きく異なります。
例えば、ヒータや加熱炉など、200℃以上の高温環境で使用されるコネクタでは、セラミック系絶縁材や耐熱性の高いプラスチック（PEEKなど）が使用され、金属部分にはステンレスなどの高耐熱合金が採用されます。
一方、汎用機内配線用のコネクタでは、60℃定格が標準となり、80℃や105℃の製品が「高耐熱」として扱われます。これらは「ナイロンコネクタ」とも呼ばれ、旧来の材料をベースにした設計が多いです。このように、コネクタの種類によって耐熱性の基準が大きく異なります。
機器内で使用される基板接続用のコネクタでは、通常80℃が汎用的な定格温度ですが、より高い耐熱性が求められるようになり、125℃対応品が「高耐熱コネクタ」として扱われることが一般的です。特に車載部品や電子機器の高機能化に伴う発熱の増加に対応するため、125℃対応のコネクタは今後さらに需要が高まると考えられます。
また高耐熱コネクタは、連続使用温度が高いものが一般的ですが、実装プロセスなどで短期間に高温にさらされることもあります。そのため、短期耐熱と長期耐熱の双方に対する耐性が求められます。
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0.64コネクタ端子
0.64㎜という数字ですが、非常にキリの悪い数字に感じるかもしれません。しかしこれは、海外規格によるものであり、それを変換した結果になります。
自動車向けでは海外規格でインチのものが採用されているため、日本での製造の際はミリに変換をして考えなくてはなりません。コネクタの0.64㎜というのは0.25インチ（１／４インチ）を意味するもので、実際に計算してみると 0.25 inch ≒ 0.64mm となることがわかります。
そのため、インチを基準としたサイズの0.64㎜の規格が良く見られます。一般的には1.0㎜以下の板厚が薄板とされているので、板厚0.64㎜のコネクタは薄板プレスによる製品と言えます。
コネクタ端子の折り返し曲げ加工とは？
コネクタ端子は、電子機器内部の基板や部品をつなぐ重要な部品であり、その形状は非常に複雑です。特に、金属の薄板を複数回折り曲げる「折り返し曲げ加工」は、コネクタ端子の小型化や多極化において不可欠な技術となります。折り返し曲げ加工は、単に板金を曲げるだけでなく、コネクタとして要求される高い電気的特性や機械的特性を確保するために、極めて高い精度が求められます。
折り返し曲げ加工は、通常、複数の曲げ工程を連続して行う順送プレス金型によって実現されます。順送プレス金型では、材料（コイル材）を金型に送り込みながら、打ち抜き、曲げ、成形といった一連の加工を段階的に進めていきます。この順送プレス加工のプロセスにおいて、一度曲げた部分をさらに曲げ直したり、他の部分と干渉しないように設計したりするなど、高度な技術とノウハウが必要となります。
コネクタ端子は、自動車のECU（電子制御ユニット）や各種センサー、産業機器の制御盤、民生機器の内部配線など、様々な分野で使用されています。それぞれの用途に応じて、耐振動性、耐熱性、挿抜耐久性といった要求仕様が異なり、それらをすべて満たすためには、材料選定から金型設計、プレス加工に至るまで、細部にわたる検討が不可欠です。
なぜコネクタ端子の折り返し曲げ加工は難しいのか？
コネクタ端子の折り返し曲げ加工は、一見単純な曲げ加工に思えますが、非常に多くの技術的課題を伴います。これらの課題を解決できなければ、製品の品質は安定せず、歩留まりの悪化や後工程でのトラブルにつながるため、設計エンジニアにとって大きな悩みの種となります。
ここでは大きく3点で、折り返し曲げ加工が難しいとされている3つの課題をピックアップいたします。
スプリングバックによる寸法バラつき
プレス加工で金属板を曲げた際、材料が持つ弾性により、曲げた角度がわずかに元に戻る現象をスプリングバックと呼びます。特に、コネクタ端子に使用されるリン青銅やコルソン合金といった高強度・高バネ性の材料は、このスプリングバックが大きく、またロットごとの材料特性のバラつきによって、スプリングバック量も変動しやすいという特徴があります。このスプリングバックが、複数の曲げ工程からなる折り返し曲げ加工において、各曲げ箇所の角度やピッチに誤差を生じさせ、結果としてコネクタ端子全体の寸法精度を不安定にさせる大きな原因となります。
狭ピッチ・薄板におけるクラックの発生
コネクタ端子の小型化・高密度化に伴い、加工はますます狭ピッチかつ薄板で行われることが増えています。このような条件下で折り返し曲げ加工を行うと、曲げR（曲げの内側の丸み）が小さくなり、材料に大きな引張応力が集中します。この応力が材料の伸び限界を超えると、曲げ部分に微細なクラック（割れ）が発生します。クラックは製品の強度低下や電気的特性の悪化を招き、最悪の場合、製品の機能不全につながるため、絶対に避けなければなりません。
高い寸法精度と耐久性の両立
コネクタ端子は、嵌合によって機器を接続するため、高い寸法精度が不可欠です。しかし、それと同時に、着脱や振動といった外部からの力に耐えうる耐久性も求められます。特に、折り返し曲げによって形成されるバネ構造の部分は、繰り返し使用されることで金属疲労を起こしやすいため、その設計には細心の注意が必要です。
また、寸法精度を追求するあまり、材料の応力集中を招き耐久性が損なわれたり、逆に耐久性を重視するあまり、寸法精度が犠牲になったりするケースも少なくありません。この二律背反する要求を満たすことが、折り返し曲げ加工の最大の難しさと言えます。
コネクタ端子の折り返し曲げ加工における3つのポイント
コネクタ端子の折り返し曲げ加工で、先に述べたような課題を克服するためには、設計から製造に至るまでの各工程において、特定の技術的ポイントを押さえる必要があります。ここでは、特に重要となる3つのポイントを解説します。
ポイント1：材料特性の理解
コネクタ端子の品質は、使用する材料の特性に大きく左右されます。特に、リン青銅やコルソン合金といったバネ性の高い材料は、スプリングバックによる寸法誤差や、加工時のクラック発生を抑制するために、その特性を深く理解することが不可欠です。材料の硬度、引張強度、伸び率といった基本的な物性を考慮した上で、金型設計や加工条件を決定する必要があります。
ポイント2：金型設計の工夫
折り返し曲げ加工の成否を握るのが、順送プレス金型の設計です。スプリングバックを予測し、曲げパンチやダイの形状を最適化することで、加工後の形状を狙い通りに仕上げる必要があります。また、複数の曲げ工程を組み合わせる際には、各工程での応力集中を分散させるような工程設計が求められます。
ポイント3：加工条件の最適化
金型が完成しても、その性能を最大限に引き出すためには、プレス機の設定や潤滑剤の選定といった加工条件の最適化が欠かせません。プレス機の速度（SPM）、ストローク、クリアランスなどを材料や金型に合わせて調整することで、製品の寸法安定性を高め、金型の摩耗を抑えることができます。特に、複数回の折り返し曲げを連続して行う際には、各工程での材料の流れをコントロールし、応力を均一に保つことが重要です。
薄板プレス加工センターだからこそ可能な高精度な折り返し曲げ加工
多くの企業が折り返し曲げ加工における課題に直面する中、薄板プレス加工センターでは、独自の技術とノウハウによって、これらの課題を克服しています。ここでは、当社がお客様に選ばれる理由と、それを支える具体的な強みをご紹介します。
特許技術による試作金型で高精度を安定供給
コネクタ端子に求められる高い精度と耐久性を両立させるため、当社では特許技術を取得した独自の試作順送プレス金型を開発しております。当社の試作順送プレス金型は、一般的な金型とは異なり、主要な加工部分である「コアパーツ」のみを製作する構造です。これにより、金型全体の設計・製作期間を大幅に短縮し、お客様の試作開発期間の短縮に貢献することができます。
もちろん金型設計時は、スプリングバック量を予測し、それを相殺するための加工工程のレイアウト設計を行うことで、、高精度な折り返し曲げ加工を安定して供給することを可能にしています。
製品の機能を見据えたヒアリングと技術提案力
コネクタ端子に求められる要件は、単に形状や寸法だけではありません。挿抜力、バネ性、耐久性といった、コネクタとしての機能をどれだけ満たせるかが重要となります。そのため、当社では、お客様との初期ヒアリングにおいて、図面だけではわからない「製品で外せない仕様」を深く掘り下げていきます。そして、ヒアリング内容を基に、材料選定から金型設計、工程設計に至るまで、製品の最終的な機能を見据えた最適な技術提案を行います。この技術提案力こそが、お客様の潜在的な課題を解決し、真に価値ある製品を提供できる当社の強みです。
当社の試作順送プレス金型の3つの特徴
当社が製造する試作順送プレス金型には、大きく３つの特徴でまとめられます。
量産精度
当社の試作順送プレス金型では、特に順送レイアウトにこだわった設計をしております。そのため、±0.01程の量産順送プレス金型と同等の精度で試作サンプル品の製品精度を出すことができます。
＞＞試作から量産まで、0.03~1mmの薄板プレス加工に対応いたします。
短納期/低コスト
薄板プレス加工センターでは、試作順送プレス金型において標準化システムを採用しております。こちらの標準ダイセットは、当社独自の特許も取得しており、他社では真似できない短納期と低コストで試作順送プレス金型を提供することができます。
標準ダイセットと当社独自の工程集約パーツ加工を組み合わせることで実現しています。
生産性
当社の試作順送プレス金型は、準量産対応をすることができます。具体的には、300万pinまでのつなぎ量産対応をすることができます。
試作順送プレス金型の製造における２つのポイント
特に当社の試作順送プレス金型のポイントになっている、標準ダイセットと工程集約パーツに関して説明いたします。
標準ダイセットシステム
上写真のように、当社の試作順送プレス金型では、共通ユニットとサブユニット（赤枠）を分割しております。お客様の製品の大きさやピッチ、材幅によってサブユニットの大きさを数種類の中より選択し、サブユニットのみを製作する構造をとっております。またタイプ種類については、レイアウト長毎に７種類を用意して、柔軟な対応ができるようにしております。
工程集約パーツ
例として、量産順送用のレイアウトで工程では7工程となっていた薄板プレス加工品を、工程集約をした抜きパンチを製造することにより、6工程を削減して1工程で済むようにした事例がございます。このように、製作する部品数が大幅に削減し、さらに通常は7回の抜き加工で製造していた製品を1回の抜き加工で加工できるようになるため、どこにも負けない短納期と低コストでの金型提供を実現しております。
＞＞【技術提案】工程集約パーツによるスリット抜き加工でコストダウン
薄板プレス加工センターの薄板プレス加工の特徴
薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研は、宮城県石巻市で順送プレス金型の製造をつづけて35年、「知る人ぞ知る」東北最大手の試作順送金型メーカーです。
当社による薄板プレス加工・順送金型の特徴は、主に下記の通りです。
様々な薄板プレス製品の加工実績
薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研では、これまでに様々な薄板プレス加工を行ってまいりました。業界としては、電子機器業界から自動車、産業機器向けに、国内外問わず様々な場所で当社製の薄板プレス加工品が使用されています。
板厚は0.05mmまでの薄いコンタクトの製造実績もございます。またピッチに関しても、0.35mmといったマイクロピッチコンタクトも多数製造実績がございます。
形状に関しては、単純な抜き形状から、先端部分を曲げ加工したR接点形状や、芯金が入らないバネ構造、高精度曲げ加工によるBOX・シェル形状のような、様々な形状の薄板プレス加工品を製造してまいりました。
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幅広い薄板プレス加工への対応力
上記のような様々な製品の薄板プレス加工に対応するには、薄板プレス加工のノウハウが求められます。特に順送金型を用いた量産前試作から量産段階での薄板プレス加工では、大量生産を前提とした中で、品質とコストのバランスを取った薄板プレス加工の技術が必要となります。詳細は下記をご覧ください。
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薄板プレス加工のトラブル解決力
順送金型による薄板プレス加工では、バリや反り、カス上がり、打痕などのプレス加工特有の問題も多く発生します。しかし当社では、量産前試作段階での品質・機能確認のための薄板プレス加工品を数多く製作してきた実績をもとに、薄板プレス加工におけるトラブル解決力を磨いてきました。詳細は下記をご覧ください。
＞＞カス上がりの原因と対策とは？薄板プレス加工におけるカス上がりについて解説！
お客様から選ばれ続けるサービス対応力と安心感
当社では、ロット1万~300万の薄板部品の試作プレス加工から、試作順送金型、量産順送金型まで一貫生産を行っております。特に試作順送プレス金型に関しては、多くのお客様から好評のお声をいただいております。
こちらの動画では、薄板プレス加工センターの順送プレス加工をスケルトンをもとにご紹介しております。
薄板プレス加工センターのコネクタ 製品事例
続いて、薄板プレス加工センターによる製品事例をご紹介いたします。
試作プレスフィット端子
こちらは自動車業界で使用されるC7025-TM03製のプレスフィット端子です。板厚は0.64mm、ピッチは2.2mmで、試作順送金型にて製造いたしました。
プレスフィット端子は、穴部分の抜き加工が最も難易度が高くなります。こちらのプレスフィット端子についても、板厚0.64mmに対して、幅0.3mmの薄肉へ行う抜き加工で、プレスフィット部の断面対角寸法公差は±0.03mm、さらにプレスフィット部のスリット抜きについては0.5t以下という、高難易度の薄板プレス加工品でした。
C5240R-XSH製 FPCコネクタ端子
こちらは、電子部品として使用される、リン青銅（C5240R-XSH）製のFPCコネクタ端子です。板厚は0.08mm、ピッチは0.9mmで、試作順送金型にて製造いたしました。
FPCコネクタ用端子部品は、当社でも多数の取り扱い実績がございますが、今回は最小公差±0.007という高精度なプレス加工品でした。またお客様からは、とにかくコストを抑えてほしいとのことで、ご要望にあわせるために金型をコンパクトにして対応いたしました。
C5210RHQ-XSH製 曲げR付き圧着端子
こちらは、リン青銅（C5210RHQ-XSH）製の圧着端子です。板厚は0.15mm、ピッチは5mmで、量産順送金型にて製造いたしました。
このリン青銅は、非常に硬い材料として知られており、クラックが起きやすい点がお客様としても課題認識されていました。しかし当社では、曲げ工程に工夫を凝らすことで、クラックの発生を防ぐことに成功いたしました。
また曲げR部分は板厚の1/2である0.075mmとなり、非常に精度も求められる難易度の高いプレス加工品でした。
車載向け2段丸め加工コネクタ用端子部品
こちらは、銅合金（MZC1R-H）製の車載用コネクタ部品です。板厚は0.35mm、ピッチは16.5mmで、量産順送金型にて製造いたしました。
写真の通り2段で行った丸め加工です。丸め公差は±0.025mmで、同軸精度は0.05mmという高精度プレス加工品です。
3回折り返し曲げコネクタ用端子
こちらは、車載用部品として使用される、リン青銅（C5210R）製の3回折り返し曲げコネクタ用端子です。
3回の折り返し曲げ加工を順送プレス加工にて行っています。この寸法公差が±0.1mmとなり、さらに上面と底面の平行度が0.05、対称度も0.16という高精度なコネクタ用端子部品です。
コルソン合金製 Box曲げ試作コネクタ端子
こちらの端子は、U曲げ部からバネ形状があり、その先にBOX形状が繋がっている複雑形状製品です。
薄板プレス加工センターは独自の試作順送プレス金型用の標準ベースを、多彩なバリエーションで取り揃えています。そのため、加工ステージ数が40程必要な製品であっても、他社よりも低コストでの製作が可能です。
薄板プレス加工センターでは、順送プレス金型の試作に関する資料を公開中！
薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研が作成した、数種類のハンドブックをすべて無料でダウンロードできます。順送プレス金型や薄板プレス加工など、幅広く設計者の方々のための情報をまとめています。1つだけの資料ダウンロードから、すべてまとめてダウンロードもできます。
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コネクタの試作順送プレス加工のことなら、薄板プレス加工センターまで！
薄板プレス加工センターを運営する株式会社ナカトガワ技研は、宮城県石巻市で順送プレス金型の製造をつづけて35年、「知る人ぞ知る」東北最大手の試作順送金型メーカーです。
当社では、金型製造やプレス加工に必要な設備が全て整った設備体制により、金型の設計製造から検査、プレス加工まで一貫して行うことができます。
またナカトガワ技研の加工技術は、米粒ほどの大きさにも加工することができるのは当たり前。そのような高精度加工を安定的に行う当社の技術力こそが、高精度金型部品加工を実現するためのポイントです。
さらに当社では、累計3,000型の順送金型の製作実績があり、今までの試作品をスケルトンとして全てサンプル保存しております。この蓄積されたサンプルにより構築された当社のアイデア力で、お客様のご要望に応えて様々な金型形状を生み出します。
ナカトガワ技研では、板厚0.03~1.0mmの薄板順送プレス加工を得意としております。 特に試作～中量産用の試作金型の設計・製造に強みがある当社は、試作・中量産のプレス加工にも対応しております。この領域のプレス加工では、当社は負けない自信があります。
薄板プレス加工にお悩みの方、順送金型にお困りの方は、まずは薄板プレス加工センターまでお気軽にご相談ください。
