JP2005044725A - 端子の挿入量検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コネクタに装着する切圧電線の端子に非接触で、端子がコネクタハウジング内に適切に挿入されたか否かを客観的、かつ確実に判断できるようにする。
【解決手段】 コネクタハウジング１０のコネクタ先端部近傍に所定距離離間させて２枚のセンサ板４０ａ，４０ｂを配設し、コネクタ１０への挿入端子に交流信号を印加し、センサ板４０ａ，４０ｂで端子よりの交流信号を検出し、センサ板での検出信号の相対値よりコネクタへの端子の挿入深さを検出して端子の挿入状態の適否を確認することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、端部に端子が固着されたケーブルの前記端子の前記コネクタハウジング内への挿入量を直接判別可能な端子の挿入量検査装置及び端子の挿入量確認方法に関するものである。

近年はあらゆるものが電気制御で動作するようになってきており、電気的な動作が正常に行われることが必須の条件である。従って、このようなものでは各構成間を電気的に接続するためのワイヤハーネスの品質が直接全体の品質を左右する。

ワイヤハーネスの端部はコネクタハウジングとなっていることが多く、ワイヤハーネスの製造工程において、電線に固着されている端子をコネクタハウジングへ挿入した際、その挿入が十分に（完全に）なされていないと、後のコネクタ接続において不都合が生じる。

この問題を回避するために、従来のこの種の装置は、コネクタハウジングを端子の引き抜き方向に往復動可能に保持し、端子の挿入方向へバネで付勢し、コネクタハウジングがバネの弾性力に抗して移動したときに作動するマイクロスイッチが設けられていた（例えば特許文献１）。

そして、端子をコネクタハウジングに挿入した後に電線を引っ張ると、端子とハウジングが十分に係止していれば、その引っ張りにつれてハウジングが上方に動いてこれをマイクロスイッチで検出し、係止が十分でない場合には端子が抜けてマイクロスイッチは作動しない様に構成し、ハウジングが上方に規定量動いたか否かで端子の挿入状態の適否を確認していた。

又は、コネクタに別ピース、あるいは可動部を設けることにより、端子が完全に挿入されていない場合に可動部が規定の位置に納まらなくなることにより不完全な挿入を検出する構造となっていた（例えば特許文献２，３，４）

特開平９−１８０８５１号 特開平１０−４０９９３号 特開２０００−６７９８０号 特開平１０−１９９６０３号

しかしながら、上述の特許文献１の方法では、コネクタハウジングを端子の引き抜き方向に往復動可能に保持する構成、バネで付勢する構成、往復動がなされたことを検出する構成等の複雑な構成が必要であった。

また、この挿入確認作業自体が作業工程の一つになっており、生産性を損なっていた。
更に、特許文献２乃至４に記載のものでは、コネクタハウジングに上記したような構造を設けることは、検査装置の構造が複雑になることや、部品点数が増加することから、コストアップが避けられなかった。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、端子を損傷などすることなく、ワイヤハーネスの製造工程において、端子と非接触でコネクタへの挿入量を直接検出可能とし、ワイヤハーネスの製造工程においてコネクタへの端子の装着不良を判別し、特別の検査工程を経ることなく信頼性の高いワイヤハーネスを提供できるようにすることを目的とする。

係る目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備える。

即ち、交流信号が印加された端子のコネクタハウジング内への挿入量を検査可能な端子の挿入量検査装置であって、前記コネクタハウジング内に装着される前記端子よりの交流信号を検出する前記コネクタハウジングの底面近傍に互いに離反してほぼ並行して配設される少なくとも一対の導電板と、前記それぞれの導電板よりの検査信号値をと前記導電板間距離を基準とする相対値とすることにより前記検査信号が印加されている端子の前記コネクタハウジング内への挿入量を判別する判別手段とを備え、前記判別手段は、前記一対の導電板のそれぞれの検出信号の相対検出値より前記交流信号が印加されている端子と前記一対の導電板との距離を判別して前記コネクタハウジング内への前記端子の装着位置を検査することを特徴とする。

そして例えば、前記判別手段は、前記一対の導電板ｎ１、ｎ２よりの予め求めた基準となる位置まで挿入された前記端子よりの検出信号値Ｖｎ１、Ｖｎ２に対する（Ｖｎ２）／（Ｖｎ１−Ｖｎ２）を基準値とし、前記基準値と被測定端子挿入時の検出信号値Ｖｎ１、Ｖｎ２に対する（Ｖｎ２）／（Ｖｎ１−Ｖｎ２）とを比較して前記交流信号が印加されている端子の前記コネクタハウジング内への挿入量を検査することを特徴とする。

本発明によれば、端子を損傷などすることなく、ワイヤハーネスの製造工程において、切圧電線と非接触で、端子の挿入量を検査でき、特別の挿入確認工程を経ることなく信頼性の高いワイヤハーネスを提供できる。

以下、図面を参照して本発明に係る一実施の形態例を詳細に説明する。
本実施の形態例の端子の挿入量検査装置は、端子がコネクタハウジングに挿入された挿入量（より具体的にはハウジングに対する端子の挿入深さ）をコネクタハウジング及び端子に非接触で判定できる装置であり、本実施の形態例装置を用いればワイヤハーネスの製造工程で端子をコネクタへ装着する時に正しく挿入されたか否かを判別することができ、後工程での端子がコネクタへ確実に挿入されたか否かのチェックが不要になる。

まず図１を参照して本発明の適用される端子の挿入量検査装置の端子のコネクタ内への挿入量の検査原理を説明する。図１は本発明に係る一発明の実施の形態例のコネクタへの端子挿入量を検出する端子の挿入量検査装置の基本原理を説明するための模式図である。

図１において、１０は検査対象のワイヤハーネスの端部を構成するコネクタハウジング（以下「コネクタ」と称す。）であり、コネクタ１０内の所定位置には、予め予定されている仕様の切圧電線３００の一方端部端子が装着される。

このコネクタに装着される切圧電線３００は、仕様に従って予め所定長さに切断され、端部にはコネクタ１０内に装着されるべき所定仕様の端子が例えば圧着などによって固着されている。

４０ａ，４０ｂはコネクタ１０の対応するコネクタとの係合面（図１では底部面）に近接して配設される２枚の導電板を一定距離離反してほぼ平行となるように位置決めしたＺ軸センサ板であり、例えば絶縁シートの両面にセンサ板を形成して一定距離離反した構成とできる。しかし、以上の例に限定されるものではなく、例えば所定距離離反した位置に位置決めされていても良い。

交流信号が印加されている切圧電線の端子がコネクタ１０に装着される場合には、端子よりの信号がＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂで検知され、Ｖｚ１，Ｖｚ２の検出信号が得られる。具体的には、端子からの距離に反比例した検出信号が検出される。

１００は検査装置の制御を司る検査制御部、１８０は表示制御部であり、検査制御部１００の制御で挿入位置指示部２００の次に端子を装着するべきコネクタハウジング位置の発光素子を発光させる。２００はコネクタハウジングの底面に位置決めされた時にコネクタ孔底部位置となる位置にそれぞれＬＥＤを配設した挿入位置指示部である。

また５００は例えば不図示の作業台に設けられているコネクタ保持部であり、コネクタ保持部５００にはコネクタ１０を収納保持する収納部５５０が設けられており、この収納部５５０内にコネクタを収納して端子装着作業を行うことになる。上述したＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂは、このコネクタ保持部５５０の底部に位置決めされることになる。

本実施の形態例の検査制御部１００では一対のＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂ間の距離を基準にしたセンサ板と端子との相対距離を検出することとしている。これにより、端子が各Ｚ軸センサからどの距離まで挿入されたか、即ち、コネクタ１０内のどの位置まで端子が挿入されたかを検出することが可能となり、正確に所定位置まで挿入されたか、あるいは挿入が不十分であるかを判定できる。

詳細を後述するが、Ｚ軸センサ板の検出電圧は端子に対する対向面積で決まるので、例えば一部に孔が配設されていても、一部に切欠が形成されていても検出結果に与える影響はごくわずかであり、ほとんど無視できる。

図１に示す検査制御部１００において、１１５，１１６はＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂよりの検出信号を増幅する増幅器、１２５，１２６はそれぞれのＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂよりの検出信号Ｖｚ１，Ｖｚ２のピーク値を検出するためのピーク検出回路Ｅ，Ｆである。

１３３はＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂよりの検出ピーク信号を入力しその検出値の差分（Ｖｚ１−Ｖｚ２）を出力するＺ軸減算回路である。１４３はＺ軸減算回路１３３よりのＺ軸差分信号（Ｖｚ１−Ｖｚ２）を分母とし、Ｚ軸センサ板４０ｂよりの検出信号（Ｖｚ２）を分子とする｛Ｖｚ２／（Ｖｚ１−Ｖｚ２）｝を求めるＺ軸割算回路である。

Ｚ軸割算回路１４３の出力は、Ｚ軸センサ板４０ａ，４０ｂの検出信号の相対変化を表しており、検査対象の検査信号の印加された電線に固着された端子よりの検査信号の強度変化の影響を相殺することができる。この結果、Ｚ軸割算回路１４３の出力は、挿入された端子のそれぞれのＺ軸センサ板４０ａ，４０ｂよりの距離に比例した信号レベルとなる。本実施の形態例では、Ｚ軸センサ板４０ａ，４０ｂをコネクタ１０の底辺に設けることにより、端子がコネクタ上面から底面方向に移動してくる際の端子の挿入深さを確実且つ高精度で検出可能としている。

このため、Ｚ軸割算回路１４３の出力より端子がコネクタ１０内にどれだけ挿入されたか検知することができ、正しい装着位置まで挿入されたか否かを非接触で直接検知できる。

以上の回路構成としたのは、Ｚ軸センサ板で
〔１／｛（１／Ｖｚ２）−（１／Ｖｚ１）｝〕／Ｖｚ１
＝｛（Ｖｚ１×Ｖｚ２）／（Ｖｚ１−Ｖｚ２）｝／Ｖｚ１
＝（Ｖｚ２）／（Ｖｚ１−Ｖｚ２）
が成り立つからである。

本実施の形態例においては、Ｚ軸センサ４０ｂは、いわばコネクタ側からみてＺ軸センサ４０ａの裏側に位置するが、コネクタ１０は非導電材料で成型されており、また、Ｚ軸センサ板４０ａ，４０ｂは共にハイインピーダンス状態に維持されているため、Ｚ軸センサ４０ｂにおける端子よりの交流信号の検出値は多少Ｚ軸センサ４０ａの影響を受けても、端子よりの交流信号の影響がＺ軸センサ板４０ａで遮断されてしまうことはなく、確実に一定レベルの値が検出できる。この結果、Ｚ軸センサ４０ａとＺ軸センサ４０ｂの検出値の相対的な関係は端子の挿入位置のみで定まり、ほぼ正確にコネクタ１０内への端子の挿入位置を検出できる。

即ち、Ｚ軸センサ４０ａの存在によりＺ軸センサ４０ｂから交流信号が検出できないといったことはなく、Ｚ軸センサ４０ａの存在によりＺ軸センサ４０ｂの検出レベルがやや下がることはあっても、確実に一定レベルの値が検出できる。

これは、コネクタ１０に挿入される端子が最初の端子でない場合であっても同じであり、すでに何本かの端子がコネクタ１０内に装着されている場合には装着されている端子の位置及び数によりセンサ板での検出レベルに変動があっても、それぞれの場合の端子挿入位置が正しいか否かは正確に識別できる。

即ち、本実施の形態例では、静電結合を利用して交流検査信号を検出しているため、導電板よりの検査信号の検出レベルは各々の挿入される端子との距離に反比例する値となる。従って、その逆数演算値（１／Ｖｚ１）及び（１／Ｖｚ２）はそれぞれ端子との距離に比例する値となる。

従って、これらの差分｛（１／Ｖｚ１）−（１／Ｖｚ２）｝は、導電板４０ａ，４０ｂ間の距離（基準距離）に相当する。よって、〔１／｛（１／Ｖｚ１）−（１／Ｖｚ２）｝〕／Ｖｚ１は基準距離に対する（１／Ｖｚ１）の比を示すことになり、供給検査信号にかかわる等率変動分を吸収している。この比の結果は、距離に比例する量ともなり、検査に用いるのに最適である。

この結果、端子が挿入されたときのＺ軸割算回路１４３の出力は、端子の挿入深さ（挿入量）に固有の検出結果が得られる。本実施の形態例における挿入深さの検出誤差は、非常に小さく、現コネクタへの端子挿入良否の判定に必要な１００μｍ以上の精度を確実に確保できる。

以上の構成を備える本実施の形態例装置のコネクタ１０への端子装着制御を図２のフローチャートを参照して以下に説明する。図２は本実施の形態例のコネクタに対する端子の挿入量検査装置における装着検査方法を説明するためのフローチャートである。

図２において、まずステップＳ１において、ワイヤハーネスの端部を構成するコネクタ１０を、本実施の形態例装置の挿入位置指示部２００上部に位置するコネクタ保持部５００のコネクタ収納部５５０内に位置決め収納する。これは、手動で位置決め収納しても、あるいは作業ロボットで自動的に位置決め収納したものであっても良い。このコネクタ１０の収納が正しく行われた場合にはこれを検出してステップＳ２以下の処理に移行すればよい。

コネクタの位置決めが行われると、ステップＳ２に示すように、最初にコネクタ１０に挿入するべき切圧電線３００に所定周波数の交流検査信号を供給する。

次にステップＳ３において、挿入位置指示部２００を駆動して最初にコネクタ１０に挿入するべき切圧電線３００の端子の挿入位置に対応する発光素子を発光させる。これにより、端子をコネクタに装着する作業者は、Ｚ軸センサ板４０ａ、４０ｂの孔を通してコネクタ１０への装着位置を、目線の移動等無く、ダイレクトに確認できる。なお、このステップＳ２の処理とステップＳ３の処理は逆の順序であってもよい。

そしてステップＳ４において、検査制御部１００を駆動し、端子挿入量の検出を開始する。検査制御部１００では上述した動作により、ピーク検出回路Ｅ，Ｆ（１２５，１２６）よりの検出信号のピーク検出を開始する。なお、作業者は、端子をコネクタの所望の位置に挿入し、装着する作業を行う。コネクタへの装着作業が行われると、各センサ板の検出結果が得られ、検出したピーク値より端子のコネクタへの挿入量（挿入深さ）を検出する。

本実施の形態例における切圧電線端部に固着された端子のコネクタハウジング内への挿入の状態を図３に示す。図３はコネクタハウジング内への端子装着状態を説明するための図である。

コネクタ保持部５００中に収納されたコネクタハウジング１０は、上述したように、全体として長方形状をなすように成形され、内部に２段に分けて複数のキャビティ１２が形成されている。各キャビティ１２は、コネクタ内を貫通する形状であり、各キャビティ１２の中に切圧電線３００の一方端部に固着された端子１３ａ，１３ｂがコネクタ後側（図中の上部側）から挿入され、その端子１３ａ，１３ｂを抜け止め状態に固定するためにランス１４がコネクタハウジング１０に一体に設けられている。

ランス１４は先端近くに係止部を有する可撓性を有し、弾性変形可能な突片状をなし、キャビティ１２内にはランス１４の端子内側への弾性変形を許容するための撓み空間１２ａが形成されている。

この端子１３ａ，１３ｂがキャビティ１２内に挿入されると、端子１３ａ，１３ｂの先端がランス１４に当接してこれを撓み空間１２ａ側に弾性変形させ、端子１３がキャビティ１２の規定位置（最奥部）まで挿入されると、挿入途中に弾性変形していたランス１４が端子１３の係合孔内に入り込んで元位置に復元し、係合孔に係止部が係合した状態となるため、端子１３ａ，１３ｂが抜ける事を防止できる。挿入が不十分であればランス１４と係合せず、挿入不良１３６となる。

なお、ランス１４の係合の様子を表すため、図３の例では、コネクタ１０に挿入されている端子１３ａについては、「正規位置」にまで挿入されてランス１４と完全に係合した状態を示し、左側に示す端子１３ｂについては、「正規位置」には至らず、ランス４４を撓み空間４２ａ側に弾性変形させたところまで挿入された状態（挿入不十分状態）を示している。

このようにして端子のコネクタへの装着が終了するとステップＳ５に進み、検査制御部１００が、交流信号の印加された装着すべき切圧電線の端部端子が予め定められた挿入の深さまで挿入されたことを検出したか否かを判断する。

この端子のコネクタ１０への装着の終了検出は、例えば、Ｚ軸センサ板４０ａのピーク検出電圧Ｚ（演算後の値）が所定の値を超えた後、一定時間が経過したかどうかで判定することが望ましい。

本実施の形態例では、挿入深さが十分でない場合（図３に示す端子１３ｂの場合）には、Ｚ軸センサ板４０ａ，４０ｂよりの検出信号が正常な場合と異なる。このため、予め正常位置へ正常な端子を挿入したときの検出信号値を測定しておき、これらの測定検出信号値を基準閾値とし、検出信号値が上記閾値の範囲内か、あるいは範囲外かで良否判定を行うことができる。

ステップＳ５において、交流信号の印加された切圧電線の端子が予め定められた挿入深さ位置まで挿入されたことを検出していない場合にはステップＳ６に進み、不良原因を特定する。

そして続くステップＳ７で作業者に不良発生及びその原因を報知する。不良発生は警報音での報知及び誤り箇所の点滅表示のほか、例えば不図示の表示パネルでの原因表示を行う。

作業者は、このエラー報知を受けてその後必要なエラー処理を行う。例えば、挿入が不十分である場合には十分に奥まで挿入することになる。

一方、ステップＳ５で検査制御部１００が、交流信号の印加された切圧電線の端部端子の挿入の深さが適切な位置まで行われたことを検出した場合にはステップＳ１０に進み、コネクタ１０への端子の装着がすべて終了したか否かを判断する。コネクタ１０への端子の装着がすべて終了した場合にはその旨を例えば終了音で報知し、当該コネクタへの端子の装着を終了する。

ステップＳ１０において、コネクタ１０への端子の装着がすべて終了していない場合にはステップＳ１５に進み、次に装着するべき切圧電線のコネクタ１０内に収納する位置を特定し、ステップＳ２に進む。

以上説明したように本実施の形態例によれば、コネクタハウジングの底部に２枚のセンサ板を配設するという簡単な構成で、センサ板より端子までの距離に比例する交流検査信号値を検出でき、端子が挿入されたときのＺ軸割算回路１４３の出力は、端子の挿入深さ（挿入量）に固有の検出結果となるため、ワイヤハーネスの信頼性に大きな影響のある切圧電線の端子の挿入深さを完全非接触で検出することが可能となる。この結果、従来のようにコネクタハウジングへ装着した電線を引っ張り、確実に装着されていることを確認して装着が正確に行われているか確認する必要が無いので、確認工程が不要となり、端子の挿入作業時に挿入量の確認が行え、短時間で高品質のワイヤハーネスの製造が可能となる。

特に、本実施の形態例においては、検査制御部１００において対となるセンサ板の検出信号の相対値、例えば差分値を利用することにより、切圧電線に印加される検査信号（交流信号）の変動やバラツキの影響がでないように制御することが可能となり、検査信号の供給効率の変動などの影響を最小限に抑えた、信頼性の高い装置が提供できる。

また、挿入確認のための複雑な構成が不要となるため、簡単且つ低コストな構成とでき、また保守性も向上する。

本発明に係る一発明の実施の形態例のコネクタへの端子装着状態を検出する端子の装着状態確認装置の基本原理を説明するための模式図である。 本実施の形態例のコネクタに対する端子の装着状態確認装置における装着検査方法を説明するためのフローチャートである。 コネクタハウジング内への端子装着状態を説明するための図である。

符号の説明

１０ コネクタハウジング（コネクタ）
１２ キャビティ
１３ａ，１３ｂ 端子
１４ ランス
４０ａ，４０ｂ Ｚ軸センサ板
１００ 検査制御部
１１５、１１６ 増幅器
１２４，１２５ ピーク検出回路Ｅ，Ｆ
１３３ Ｚ軸差分回路
１４３ Ｚ軸割算回路
２００ 挿入位置指示部
３００ 切圧電線
５００ コネクタ保持部
５５０ コネクタ収納部

Claims (2)

1. 交流信号が印加された端子のコネクタハウジング内への挿入量を検査可能な端子の挿入量検査装置であって、
   前記コネクタハウジング内に装着される前記端子よりの交流信号を検出する前記コネクタハウジングの底面近傍に互いに離反してほぼ並行して配設される少なくとも一対の導電板と、
   前記それぞれの導電板よりの検査信号値を前記導電板間距離を基準とする相対値とすることにより前記検査信号が印加されている端子の前記コネクタハウジング内への挿入量を判別する判別手段とを備え、
   前記判別手段は、前記一対の導電板のそれぞれの検出信号の相対検出値より前記交流信号が印加されている端子と前記一対の導電板との距離を判別して前記コネクタハウジング内への前記端子の装着位置を検査することを特徴とする端子の挿入量検査装置。
2. 前記判別手段は、前記一対の導電板ｎ１、ｎ２よりの予め求めた基準となる位置まで挿入された前記端子よりの検出信号値Ｖｎ１、Ｖｎ２に対する（Ｖｎ２）／（Ｖｎ１−Ｖｎ２）を基準値とし、前記基準値と被測定端子挿入時の検出信号値Ｖｎ１、Ｖｎ２に対する（Ｖｎ２）／（Ｖｎ１−Ｖｎ２）とを比較して前記交流信号が印加されている端子の前記コネクタハウジング内への挿入量を検査することを特徴とする請求項１記載の端子の挿入量検査装置。

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