JP2005063710A - 端子圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子に電線をかしめる通電かしめを行う際、気化した絶縁皮膜物質を有効に排気することが可能な端子圧着装置を提供することである。
【解決手段】
通電かしめ中の時間（かしめ期間）および通電かしめ終了後の所定時間（排気期間）が経過するまでの間、ロック機構が作用し前面カバー３０が開くことが制限される。よって排気期間が終了する前、すなわち通電かしめの通電加熱時にエナメル被覆が気化して発生するガスが、前面カバー３０および全体カバー６０によって囲まれたカバー内領域６１から吸引ダクト６５を介して十分排気される前に、前面カバー３０を開いてしまう事態を防止できる。よって有害なガスがカバー内領域６１から外に漏れ出すことを防止できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、接続端子に電線を挿入した状態で通電加熱して接続端子を押し潰すことにより、接続端子に電線をかしめる通電かしめを行う端子圧着装置、および端子圧着方法に関するものである。

特許文献１に開示されている通電熱かしめ接合では、電極で挟みつけて加圧・通電して加熱して非接合部の絶縁皮膜を溶融除去して被膜線と端子とを結合する過程中に、可動電極の変位量が押しつぶす所定寸法つまり設定値に達したときに、加圧力と加熱電流が遮断され端子接合が完了する構成である。絶縁皮膜が溶解することにより、接続端子と電線との相互結合を可能とすることを目的としている。

また、特許文献２に開示されている接続端子の接合方法では、接続部を予備的に押し潰して接続部に電線を密着させ、その後、接続部および電線を通電加熱しつつ押し潰して絶縁皮膜を溶かす。これにより、電線の中央部までムラなく発熱させ、十分に絶縁皮膜を溶解または剥離する方法である。絶縁皮膜の十分な溶解により、接続端子と電線との接続部分に絶縁皮膜が残留して抵抗が残らないように接続することを目的としている。
特開２００２−１３４２４６号公報（第５頁、第１図、第２図） 特開２００２−２２４８４１号公報（第３頁、第４図）

しかしながら、前記特許文献１および２では、通電加熱による絶縁皮膜の溶解時に絶縁皮膜材が気化し材料によっては人体に有害な気化ガスとなるおそれがあるが、この気化ガスを排気する機構に関しては何等記載がない。接続端子および電線のサイズ、または絶縁皮膜の皮膜量、またかしめ作業時間によっては有害な気化ガスが周囲環境に残留するおそれがあり、または時間経過と共にガス濃度が上昇してしまうことも考えられ、作業環境として問題である。

本発明は前記従来技術の課題の少なくとも１つを解消するためになされたものであり、接続端子に電線を挿入した状態で通電加熱して接続端子を押し潰すことにより、接続端子に電線をかしめる通電かしめを行う際、気化した絶縁皮膜物質を有効に排気することが可能な端子圧着装置、および端子圧着方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に係る端子圧着装置は、電線を挿入した端子を一対の電極で挟み、荷重をかけて加圧しながら通電することにより、端子に電線をかしめる通電かしめを行う端子圧着装置において、開閉扉をロック制御するロック機構を有し電極を取り囲むように構成されるカバーと、カバー内の排気を行う排気器とを備え、通電かしめの期間および通電かしめ後の所定時間はロック機構が作用することを特徴とする。ロック機構が作用すると開閉扉を開くことができない。カバーは通電かしめ時の通電加熱による絶縁皮膜等の気化によって発生するガスが装置の周囲環境に拡散することを防止する。

また請求項２に係る端子圧着装置は、請求項１に記載の端子圧着装置において、端子に送風する送風器を備え、送風器は排気器に対して電極を挟んで向かい合う位置に備えられることを特徴とする。送風器から排気器へ向かって送風され、排気器によって排気されるため、送風流路が形成され、送風される気体はカバー内に滞留することなく排気される。また送風器と排気器とは電極を挟んで対向するため、電極は送風流路上に位置する。

本発明の請求項１にかかる端子圧着装置によれば、通電かしめ中および通電かしめ終了後の所定時間経過後まではロック機構が作用し、開閉扉を開けることができないため、通電かしめ時の通電加熱時に絶縁皮膜材が気化して発生するガスが排気器によってカバー内から十分排気される前に誤って開閉扉を開けてしまう事態等を防止できる。これにより有害なガスがカバー外に漏れ出すことを防止できるため、作業員の安全を確保することや、ガスが周囲環境に残留すること、および時間経過と共に周囲環境のガス濃度が上昇してしまうことを防止できる。また電極が高温状態の時に誤って電極に触れてしまう等の事故を防止できる。

また請求項２に係る端子圧着装置によれば、送風器から排気器へ向かって形成される送風流路上に電極が位置するため、電極位置において発生するガスを送風流路上の気体の流れに従って強制的に排気できるため、排気効率が上昇し排気にかかる時間短縮ができる。また送風流路を流れる気体によって加熱後の端子および電極を冷却する効果が得られる。このとき送風器から新鮮な低温の気体を送風し、排気器から熱を含んだ高温の気体を滞留なく排気するため、冷却効率が上がり冷却にかかる時間が短縮できる。

以下、本発明の端子圧着装置および端子圧着方法について具体化した実施形態を図１乃至図４に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は端子圧着装置１の正面図、図２は端子圧着装置１の側面図である。図１において端子圧着装置１は操作盤５と接続されている。また操作盤５には配電盤２、レギュレータ３、エアブロー装置４、排気装置８、電磁センサ５３および赤外線温度センサ５４が接続される。また排気装置８および吸引ダクト６５により排気器が構成され、エアブロー装置４およびエアブロー管５０により送風器が構成される。

図２において端子圧着装置１の本体部２０にはガイド支持部２１を介してガイド部２２が支持され、ガイド部２２には加圧シリンダ２３が固定されるとともに、加圧シリンダ２３と向き合うように下台１９が設置される。また本体部２０には配電盤２が接続される。また加圧シリンダ２３にはエアパイプ１１を介してレギュレータ３が接続され、加圧シリンダ２３のピストン軸２４はガイド部２２の下方に突き出て設置される。ガイド部２２には透明に作られてなる前面カバー３０が上下にスライド可能に備えられる。またガイド部２２と下台１９との間の作業スペースを覆うように構成された全体カバー６０が備えられる。そして前面カバー３０と全体カバー６０とによって覆われたカバー内領域６１が構成される。前面カバー３０を下方にスライドさせて全体カバー６０と密着させるとカバー閉状態となり、カバー内領域６１の気密性が保たれる。ガイド部２２には前面カバー３０に対向して、ロックピン６２を突出・収納自在に備えるソレノイド６３が備えられる。ロックピン６２は、前面カバー３０が閉状態のときに前面カバー３０のロック孔３０ａに係合が自在にできるように備えられる。これらロックピン６２、ソレノイド６３、ロック孔３０ａによりロック機構が構成される。なお前面カバー３０は開閉扉の一例である。

銅製の上部台座２６はピストン軸２４の下面に接するように固定され、銅製の下部台座２７は下台１９の上面に固定される。本体部２０には電流の経路であり弾性変形可能な一対の銅バー２５が設けられ、それらは上部台座２６および下部台座２７にボルトで接続される。上部台座２６には銅製の上部丸棒１３が丸棒固定部２８によって締着され、下部台座２７には銅製の下部丸棒１２が丸棒固定部２８によって締着される。上部丸棒１３の下端には上電極台座３６が、下部丸棒１２の上端には下電極台座３５が各々向き合うようにボルトによって固定され、電極部１０が形成される。上部丸棒１３の上端および下部丸棒１２の下端には冷却水入出孔３３が備えられ、冷却水ホース（不図示）が接続される。全体カバー６０の左右側面部にはエアブロー管５０、吸引ダクト６５（図１）をカバー内領域６１に挿入するための挿入孔６６が形成され、エアブロー管５０、吸引ダクト６５は電極部１０を挟んで向かいあうように配置される。また前面カバー３０には、前面カバー３０の下端が開放された縦長の形状の端子挿入孔７１（図１）が備えられる。端子圧着装置１の前面には運搬台７０上に載置されたモータのステータ６８が置かれる。そしてステータ６８が備える電線６９の端部は、端子挿入孔７１（図１）を通って電極部１０に到達する。

図３に電極部１０の断面拡大図を示す。上部丸棒１３、下部丸棒１２の端部には上電極台座３６および下電極台座３５がはめ込まれ、ボルト３７により固定される。タングステン製の上電極３９、下電極３８がそれぞれ上電極台座３６、下電極台座３５にはめ込まれ、ろう付けによって接着され固定される。上電極３９および下電極３８は平面で構成される当接面３９ａ、当接面３８ａをそれぞれ備える。上部丸棒１３および下部丸棒１２の内部には冷却水路４１が形成され、冷却水が循環している。下電極３８の当接面３８ａ上には通電かしめされる対象である端子４５が載置される。端子４５は導電性をもつ円環形状のスリーブ４６内に、ステータ６８の電線６９を構成するエナメル線束４７の端部を挿入してなる構成を有する。また非接触状態で温度測定が可能な赤外線温度センサ５４が下電極３８近傍に固定され、端子４５の端子温度ＴＰが測定される。また赤外線温度センサ５４は操作盤５に接続され、測定値はリアルタイムに操作盤５へ送られる。また電磁スケール５１が上電極３９の上下動と共に移動するようにスケール取付部５２によって上部丸棒１３に取り付けられ、また磁極を読み取る電磁センサ５３が電磁スケール５２の近傍に固定される。また電磁センサ５３は操作盤５に接続され、測定値はリアルタイムに操作盤５へ送られる。なおエナメル線束４７は電線の一例である。

通電かしめ時の端子圧着装置１の動作について図１乃至図４を用いて説明する。まず、被かしめ部材である端子を電極部１０にかしめ可能にセットする作業が行われる（図２）。このときロックピン６２はソレノイド６３に収納されロック孔３０ａに係合せず、前面カバー３０はロック解除状態なため、前面カバー３０を上方にスライドさせカバー開状態とできる。次にステータ６８の電線６９の端部が挿入された端子４５（エナメル線束４７をスリーブ４６内に挿入した状態）を電極部１０の下電極３８の当接面３８ａ（図３）上に載置した後、前面カバー３０を下方にスライドさせカバー閉状態とする。このとき、端子挿入孔７１（図１）内を電線６９が通るため、前面カバー３０が閉じている状態でも端子４５を電極部１０に到達させることができる。これによりセット作業が完了する。

次に図２において操作盤５を操作し通電かしめ作業を開始すると、レギュレータ３によりエアがエアパイプ１１を介して加圧シリンダ２３に送り込まれ、ピストン軸２４が下方へ伸び出る。そしてピストン軸２４の動作に応じて上部台座２６および上部丸棒１３が下方へ移動する。なお上部台座は本体部２０と弾力性のある銅バー２５で接続されているため上下移動が可能である。これにより図３に示すように上電極３９の当接面３９ａと下電極３８の当接面３８ａとによって端子４５が挟まれる。この端子４５を挟んだときの電極間距離Ｌは端子４５の端子厚さを表しているとみなすことができる。また当接面３９ａ、当接面３８ａは平面で構成されるため、ゴミ等の異物が当接面に付着する場合にも除去が容易であり、また、端子を挟んだときの端子厚さを正確に測定することができる。そしてピストン軸２４にかしめ時荷重Ｄ１がかけられる。このときかしめ時荷重Ｄ１の調節はレギュレータ３から加圧シリンダ２３に送られるエアの調整により行われる。またかしめ時荷重Ｄ１は本実施形態では例えば約１０００（ｋｇ）の荷重が用いられる。

かしめ時荷重Ｄ１がかけられ加圧状態とされると、次に通電が開始される。図２において配電盤２から端子圧着装置１の本体部２０に電源が供給され、上側の銅バー２５、上部台座２６、上部丸棒１３、上電極台座３６、下電極台座３５、下部丸棒１２、下部台座２７、下側の銅バー２５によって形成される経路を電流が流れる。このとき図３において、タングステン製の上電極３９、下電極３８の電気抵抗は他の銅製の経路の電気抵抗に比して高いため発熱する。なお本実施形態では約９００（℃）まで通電加熱される。この通電加熱により、端子４５のエナメル線束４７のエナメル被覆が溶融・気化して除去されることで導電性が確保される。そしてエナメル被覆が除去された部位とスリーブ４６とがかしめられることで、通電かしめが完了する。通電は図４のタイミングチャートにおけるかしめ期間（時間Ｔ１からＴ２までの期間）に行われ、１０（ｋＡ）の電流を１秒間流した後に０．５秒間停止するというサイクルを繰り返して行われる。かしめ期間中は端子４５がかしめ時荷重Ｄ１で加圧され、電極間距離Ｌがリアルタイムに測定されている。

またかしめ期間中は、前面カバーのロック機構が作用状態とされるため、前面カバー３０を開状態とすることができない。すなわち図２において、ロックピン６２はソレノイド６３から突出しロック孔３０ａに係合しているため、前面カバー３０を上方にスライドさせ開状態に出来ない。またかしめ期間中は排気器が動作して排気状態とされ、端子４５のエナメル線束４７（図３）のエナメル被覆が溶融して発生する気化ガスが吸引ダクト６５から排気される。

そしてかしめ期間が終了すると排気期間（時間Ｔ２からＴ３までの期間）へ移行する。かしめ期間の終了の検知は、電極間距離Ｌが設定値まで小さくなったときを検知して行われる。すなわち図４において電極間距離Ｌが、時間Ｔ１における初期厚さＬ１（端子４５の初期厚さ）から、時間Ｔ２におけるかしめ終了厚さＬ２（端子４５のかしめ後・除熱前での規定厚さ）になったとき、図３において操作盤５から配電盤２へ電源供給を停止する信号が発信され通電が終了する。また同時に、操作盤５からレギュレータ３へピストン荷重をかしめ時荷重Ｄ１から排気時荷重Ｄ２へ下げる信号が発せられる。また操作盤５からエアブロー装置４へ送風開始の信号が発信されエアブロー装置４が作動し、エアブロー管５０を介して端子４５および上電極３９、下電極３８に気体が送風され、送風器が送風状態とされる。

排気期間中はエアブロー管５０から吸引ダクト６５へ向けて気体が送風され、吸引ダクト６５から排気されるため、送風流路が形成される。よって送風される気体は、前面カバー３０および全体カバー６０によって覆われてなるカバー内領域６１に滞留することなく排気される。また上電極３９、下電極３８および端子４５は送風流路上に位置するため、端子４５から発生するガスは送風流路に従って吸引ダクト６５から効率的に排気される。また端子４５が、上電極３９と下電極３８とで排気時荷重Ｄ２で挟まれる状態で送風されることにより、端子４５が送風により動くことを防止することができる。また端子４５、上電極３９および下電極３８をあわせて冷却する効果を得ることができる。また排気期間中はロック機構が作用状態とされ、ロックピン６２が前面カバー３０のロック孔３０ａに係合しているため、前面カバー３０を開くことができない。そして排気期間は、カバー内領域６１のガス濃度が十分に低下するために必要な所定時間行われる。例えば本実施形態では排気期間は３０秒間であり、排気期間は操作盤５にあらかじめ入力され記憶される。

そして排気期間が終了すると抜重期間（図４の時間Ｔ３からＴ４までの期間）へ移行し、時間Ｔ３において送風器および排気器が停止され、ピストン荷重は排気時荷重Ｄ２からゼロとされる。すなわち図１において、エアブロー装置４へ送風を停止する信号が、また排気装置８へ排気を停止する信号が、またレギュレータ３へ上電極３９と端子４５とを離間させる信号が、それぞれ操作盤５から発信される。そして抜重期間が終了すると時間Ｔ４においてロック機構が解除される。すなわち図１において、ソレノイド６３へロックピン６２を収納する信号が操作盤５から発信され、ロックピン６２と前面カバー３０のロック孔３０ａとの係合が解かれる。そして前面カバー３０（図２）を上方にスライドさせカバー開状態とし、通電かしめ後の端子４５を下電極の当接面３８ａ上から取り除くことで全工程が終了する。

以上により本実施形態に示す本発明では、通電かしめ中の時間（かしめ期間）および通電かしめ終了後の所定時間（排気期間）が経過するまでの間、ロック機構が作用し前面カバー３０が開くことが制限される。よって排気期間が終了する前、すなわち通電かしめの通電加熱時にエナメル被覆が気化して発生するガスが、前面カバー３０および全体カバー６０によって囲まれたカバー内領域６１（図２）から吸引ダクト６５を介して十分排気される前に、前面カバー３０を開いてしまう事態を防止できる。これにより有害なガスがカバー内領域６１から外に漏れ出すことを防止できるため、作業員の安全を確保することや、ガスが周囲環境に残留すること、および時間経過と共に装置周囲環境のガス濃度が上昇してしまうことを防止できる。また電極部１０が高温状態の時に誤って触れてしまう等の事故を防止できる。

また、エアブロー管５０から吸引ダクト６５へ向かって流れる送風流路上に電極部１０が位置するため、電極部１０において発生するガスをカバー内領域６１に滞留させることなく送風流路上の気体の流れに従って強制的に排気できるため、排気効率が上昇し、カバー内領域６１のガス濃度を一定値以下にするためにかかる排気時間の短縮ができる。また送風流路を流れる気体によって加熱後の端子４５および電極部１０を冷却する効果が得られる。このときエアブロー管５０から新鮮な低温の気体を送風し、吸引ダクト６５から熱を含んだ高温の気体を滞留なく排気するため冷却効率が上がり冷却にかかる時間が短縮できる。

なお本実施形態の端子圧着装置１では、ロック機構は抜重期間の終了時に解除されるとしたが、排気期間の終了時に解除される構成としてもよい。また本実施形態では排気期間は３０秒間としたが、通電かしめの条件および電線６９の電線の数、直径や被覆の厚み・材質等の差異によりおのおの最適な排気時間をとることができることは言うまでもない。また端子圧着装置１は排気器と送風器とを備えるとしたが、排気器のみ備える形態でもよい。また図３の排気期間におけるピストン荷重は排気時荷重Ｄ２としたが、かしめ時荷重Ｄ１などの各種荷重でもよい。また排気期間にピストン荷重をゼロにして端子４５と上電極３９とを離間させてもよい。この場合、蓄熱された上電極３９が端子４５から切り離されるため、端子４５を効率よく冷却することができる。また通電は１０（ｋＡ）の電流を１秒間流した後に０．５秒間停止するというサイクルを繰り返して行われるとしたが、電流量および電流を流す時間は最適な値を選択できることは言うまでもない。

本実施形態における端子圧着装置１の正面図である。 本実施形態における端子圧着装置１の側面図である。 本実施形態における電極部１０の断面拡大図である。 本実施形態における通電かしめのタイミングチャートである。

符号の説明

１ 端子圧着装置
２ 配電盤
３ レギュレータ
４ エアブロー装置
５ 操作盤
８ 排気装置
２３ 加圧シリンダ
３０ 前面カバー
３０ａ ロック孔
３５ 下電極台座
３６ 上電極台座
３８ 下電極
３９ 上電極
４５ 端子
５０ エアブロー管
６２ ロックピン
６３ ソレノイド６３
６５ 吸引ダクト
Ｄ１ かしめ時荷重
Ｄ２ 排気時荷重

Claims (2)

1. 電線を挿入した端子を一対の電極で挟み、荷重をかけて加圧しながら通電することにより、前記端子に前記電線をかしめる通電かしめを行う端子圧着装置において、
   開閉扉をロック制御するロック機構を有し前記電極を取り囲むように構成されるカバーと、
   前記カバー内の排気を行う排気器とを備え、
   前記通電かしめ期間および前記通電かしめ後の所定時間は前記ロック機構が作用することを特徴とする端子圧着装置。
2. 前記端子に送風する送風器を備え、
   前記送風器は前記排気器に対して前記電極を挟んで向かい合う位置に備えられることを特徴とする請求項１に記載の端子圧着装置。
   
   
   

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