JP2008177029A - 圧着機及び電線付き端子金具 - Google Patents

Abstract

【課題】圧着の電気的及び機械的性能を確保することができる圧着機を提供する。
【解決手段】電線５２が載置された基板部４３及び基板部４３の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片４１を有する端子金具４０を電線５２に圧着する圧着機であって、端子金具４０の基板部４３が載置されるアンビル２０と、アンビル２０が進入する溝３２を有し、溝３２の内面とアンビル２０の載置面３１との間で端子金具４０を加圧して一対の圧着片４１を電線５２に加締めるクリンパ１０と、を備え、クリンパ１０の溝３２の幅が、１．０ｍｍ以下であり、アンビル２０の載置面３１が、電線５２の軸方向に垂直な当該アンビル２０の断面において深さ０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凹曲面に成形されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、端子金具を電線に圧着する圧着機及び当該圧着機により電線に圧着された電線付き端子金具に関する。

従来の圧着機の一例として、図６に示すものが知られている。端子金具１０７は、電線１０６が載置される基板部の両側縁に一対の圧着片１０８，１０９が立ち上げられており、一方の圧着片１０９は他方の圧着片１０８よりも長く形成されている。この端子金具１０７を電線１０６に圧着する圧着機のクリンパ１０１は、その切欠溝１０２に、導入案内部１０３と、加圧部１０４と、湾曲部１０５とが形成されている（例えば、特許文献１参照）。

上記構成のクリンパ１０１により加締められた一対の圧着片１０８，１０９は、一方の圧着片１０９が他方の圧着片１０８にオーバーラップし、さらに、圧着片１０８が、加締め方向とは逆向きに先端部を湾曲・変形されて、当該先端部を圧着片１０９の内面に係合させる。

また、従来の圧着機の他の一例として、図７に示すものが知られている。端子金具１１６の一対の圧着片１１７を電線１１５加締めるクリンパ１１１の内面１１２には、面対称に相隣接して二つのアーチ形部分が設けられ、アーチ形部分は、アーチの頂点を通る鉛直な仮想直線Ａ上に中心を置く半径Ｒ１の円弧部１１３と半径Ｒ２の円弧部１１４とで形成されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−７３９５０号公報 実開昭６１−４８６８１号公報

上記特許文献１，２は、いずれもクリンパの形状を工夫して圧着の電気的及び機械的性能の向上を図るものである。しかしながら、クリンパの形状の変更は、上記特許文献１に記載のクリンパ１０１及び上記特許文献２に記載のクリンパ１１１のように複雑な形状となる傾向にあり、クリンパの製作工数が増加するとともに、その加工精度を維持することが困難となる虞がある。

さらに、上記特許文献１では加締められた圧着片１０８，１０９は複雑な形状となっており、加締め時の圧着片１０８，１０９への負荷が増大していることが懸念され、圧着片１０８，１０９の強度不足やめっきの剥離などの問題が生じる虞がある。

そして、コネクタ及び端子の設計において圧着後の端子形状を規定する主要因となるクリンパには形状の制約が多く、例えば、芯線の断面積が０．１３ｍｍ^２以下の極細電線の場合などは、クリンパの溝の幅は一般には１．０ｍｍ以下に制限され、その幅をむやみに広げることができず、クリンパの形状を工夫する従来技術では対応が困難となる場合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧着の電気的及び機械的性能を確保することができる圧着機及び電線付き端子金具を提供することにある。

上記目的は、本発明に係る下記（１）〜（２）の圧着機及び下記（３）〜（４）の電線付き端子金具により達成される。

（１）電線が載置される基板部及び当該基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を有する端子金具を電線に圧着する圧着機であって、前記端子金具の基板部が載置されるアンビルと、前記アンビルが進入する溝を有し、当該溝の内面と前記アンビルの載置面との間で前記端子金具を加圧して前記一対の圧着片を前記電線に加締めるクリンパと、を備え、前記クリンパの溝の幅が、１．０ｍｍ以下であり、前記アンビルの載置面が、前記電線の軸方向に垂直な当該アンビルの断面において深さ０．１０ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凹曲面に成形されていることを特徴とする圧着機。
（２）断面積が０．０８ｍｍ^２〜０．１３ｍｍ^２の銅合金製の前記電線に前記端子金具を圧着することを特徴とする上記（１）に記載の圧着機。
（３）電線が載置された基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を当該電線に加締められて当該電線に圧着された電線付き端子金具であって、前記基板部の底面が、前記電線の軸方向に垂直な断面において幅１．０ｍｍ以下で且つ高さ０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凸曲面に成形されていることを特徴とする電線付き端子金具。
（４）断面積が０．０８ｍｍ^２〜０．１３ｍｍ^２の銅合金製の前記電線に圧着されていることを特徴とする上記（３）に記載の電線付き端子金具。

本発明によれば、圧着機のアンビルの載置面を電線の軸方向に垂直な当該アンビルの断面において深さ０．１０ｍｍ以上０．２０ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凹曲面に成形しており、クリンパに比べて形状の制約が少なく且つその形状も単純なアンビルの形状を工夫することで、製作工数の増加及び加工精度の維持の困難性といった問題を回避して、圧着の電気的及び機械的性能を確保することができる。特に、芯線の断面積が０．１３ｍｍ^２以下の極細電線であって、クリンパの溝の幅が１．０ｍｍ以下に制約される場合に好適である。

そして、上記構成の圧着機により電線に圧着された端子金具は、アンビルの載置面に接触する基板部の底面を電線の軸方向に垂直な断面において幅１．０ｍｍ以下で且つ高さ０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凸曲面に成形されており、圧着の電気的及び機械的性能が確保されている。

以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る圧着機の正面図、図２は図１の圧着機に用いられるクリンパ及びアンビルとこれらクリンパ及びアンビルで圧着される電線及び端子金具の外観斜視図、図３は図２のクリンパ及びアンビル並びに電線及び端子金具の圧着時における拡大正面図、図４は図２の電線に圧着された端子金具の拡大正面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の一実施形態である圧着機１０は、フロアに設置されたベース１１と、駆動源１２と、端子金具４０と電線５０とを圧着する圧着用アプリケータ１３と、から構成されている。

ベース１１は、水平方向に沿って略平坦な平坦部１４を備えている。圧着用アプリケータ１３は、ベース１１に載置されて支持されている。

駆動源１２は、図示しないサーボモータと、駆動力を伝達する駆動軸１５と、シャンク１６の不図示の円板部に掛止されるフック１７と、からなる。サーボモータの回転運動は、ピストン・クランク機構を介して直線運動に変換され、ラム１８を昇降動作させる構造になっている。駆動源１２としては、サーボモータの代わりに、ダイレクトドライブ方式でシャンク１６に連結するピストンロッドを備えた油圧シリンダなどを用いてもよい。

圧着用アプリケータ１３は、クリンパ１９と、アンビル２０とを備え、クリンパ１９の昇降動作により端子金具４０の圧着片４１を電線５０に加締めて端子金具４０を電線５０に圧着する構造になっている。

端子金具４０としては、少なくとも電線の芯線に加締められる一対の圧着片を有しているものであれば種々の形態の端子金具が適用可能である。例えば、箱状の電気接触部を有する雌型の端子金具や、タブ状の電気接触部を有する雄型の端子金具や、双方の電線を繋ぐジョイント用の端子金具などが適用可能である。

端子金具４０は、導電性板母材を所定形状に打ち抜き加工してから、折り曲げ成形して形成されたものであり、複数個が一定ピッチで帯板状のキャリア４２に片持ちに連結された連鎖端子の形態で圧着用アプリケータ１３に供給される。

クリンパ１９の昇降動作により一対の圧着片４１が内向きに変形されて芯線５２に加締められ、端子金具４０は電線５０に圧着される。クリンパ１９の昇降動作は、サーボモータの回転運動を、ピストン・クランク機構により直線運動に変換し、クリンパ１９を保持するラム１８を昇降動作させることにより行われる。

圧着用アプリケータ１３は、フレーム２１と、アンビル２０を保持するホルダ２２と、フレーム２１に続くラム１８と、ラム１８に螺合して昇降動作するラムボルト２３と、ラムボルト２３が螺合するシャンク１６と、端子送りユニット２４と、から構成されている。

フレーム２１は、側方からみてコ字状に形成されており、ホルダ２２の取付部２５と、上方に延在する支柱部２６と、ラム支持部２７と、から構成されている。フレーム２１は、ベース１１の平坦部１４に載置されており、不図示のボルトとナット等により締結固定されている。なお、フレーム２１をベース１１に一体的に固定してもよい。

ラム支持部２７は、ホルダ２２の取付部２５から上方に延在する支柱部２６の上端部に連結されている。ラム支持部２７には、ラム１８をガイドする空間が設けられており、ラム１８がスライド自在に嵌入できるようになっている

ホルダ２２には、端子金具４０が載置されるアンビル２０が埋設されている。ホルダ２２は、クリンパ１９とラム１８の下端面２８との双方に対向する平坦面２９を備えている。

アンビル２０は、ホルダ２２に収納保持された状態で、フレーム２１の取付部２５に装着される。アンビル２０は、その底板３０をホルダ２２の底壁に密着させた状態で保持されており、ぐらつかない状態で端子金具４０が上面に載置されるようになっている。

ラム１８は、方形体状に形成されている。ラム１８は、鉛直方向に沿って昇降自在にラム支持部２７に支持されている。また、ラム１８は、その長手方向が昇降方向即ち鉛直方向に沿っている。ラム１８の下端面２８は、昇降方向に対し直交する方向に沿って平坦に形成されている。

ラム１８の下半部に、アンビル２０に対して対向するようにクリンパ１９が配置されている。クリンパ１９は、方形板状をなしており、アンビル２０との対向面にはアーチ形状に溝３２が形成されている。クリンパ１９が降下するとアンビル２０の上部が溝３２内に進入する。溝３２の内面は、端子金具４０の圧着片４１を所定の形状に加締めることができるような曲面形状に成形されている。

ラムボルト２３は、ラム１８の上端面３３のねじ孔に螺合して取り付けられている。ラムボルト２３がラム１８に取り付けられることで、ラム１８は、昇降動作するようになる。

シャンク１６は、中空の円柱状に形成されている。シャンク１６は、一方の側の円板部が駆動源１２のフック１７に結合され、他方の側のねじ部がラムボルト２３のねじ孔に螺合するようになっている。すなわち、シャンク１６は、駆動源１２の駆動力を、ラムボルト２３を介してラム１８に伝達して、クリンパ１９を昇降させる。

また、シャンク１６は、ラムボルト２３のねじ孔に対するねじ込み量が調整されることによって、ラムボルト２３との間の相対位置が変更可能にラムボルト２３に取り付られている。ラムボルト２３のねじ孔に対するねじ込み量を調整して、シャンク１６のラムボルト２３に対する相対位置が変更されると、アンビル２０とクリンパ１９との間の間隔も変更される。

シャンク１６には、ねじ溝に螺合するナット３４が備わっており、シャンク１６がラムボルト２３のねじ孔にねじ込まれた際に、ナット３４を締結することによって、ラムボルト２３とシャンク１６とが互いに固定される。

端子送りユニット２４は、ラム１８の側部に備わる不図示のカムと、カムに当接して水平方向に移動する同じく不図示の連接棒と、連接棒を内部に収容するレバー支持部３５と、レバー支持部３５に嵌入されるクランク状のレバー３６と、レバー３６を回動自在に支持する枢軸３７と、レバー３６の先端部に備わる端子送り爪３８と、から構成されている。

端子送りユニット２４は、カムが駆動源１２の駆動力によって降下し、その際に連接棒の一側の端部がカムに当接して水平方向に押され、連接棒の他側の端部がレバー３６に当接して、枢軸３７を回動中心としてレバー３６が回動し、そして、キャリア４２の送り孔に引っかかった端子送り爪３８がキャリア４２を一端子毎に端子送り方向に送り出す。

電線５０の芯線５２は、複数の素線が撚りあわされて構成されている。芯線５２の断面積が０．１３ｍｍ^２以下である場合、クリンパ１９の溝３２の開口幅Ｌ１は、一般には１．０ｍｍ以下に制約される。溝３２の開口から続く溝３２の内面は、面対称に相隣接した二つのアーチ形の湾曲面で構成されている。

アンビル２０の上部は、溝３２の開口幅Ｌ１より細幅に形成され、クリンパ１９の降下に伴って溝３２内に進入可能とされている。そして、端子金具４０の基板部４３が載置されるアンビル２０の載置面３１は、電線５０の芯線５２の軸方向に垂直なアンビル２０の断面において、深さＬ２が０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凹曲面に成形されている。ここでの深さＬ２とは、前記断面における載置面３１の円弧状の輪郭の両端を結ぶ線分Ｂから、線分Ｂの垂直二等分線Ｃと載置面３１との交点Ｅまでの距離をいう。載置面３１には、芯線５２の軸方向に延在する複数のセレーション溝が互いに間隔をおいて刻設されている。

クリンパ１９の降下に伴って、アンビル２０の載置面３１に載置された端子金具４０がクリンパ１９の溝３２内に進入し、溝３２の内面を構成するアーチ形の湾曲面に一対の圧着片４１をそれぞれ当接させる。端子金具４０はクリンパ１９とアンビル２０との間で加圧され、一対の圧着片４１は、溝３２の内面を構成するアーチ形の湾曲面をそれぞれ摺動して内方に湾曲され、芯線５２に加締められる。

図４に示すように、芯線５２に加締められた端子金具４０は、一対の圧着片４１が均等に芯線５２に加締められており、そして、その基板部４３の底面は、芯線５２の軸方向に垂直な断面において、幅Ｌ３が１．０ｍｍ以下で且つ高さＬ４が０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凸曲面に成形されている。

(実施例)
次に、図５を参照して、本発明の圧着機１０の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。

実施例として載置面の深さが０．１３ｍｍのアンビルを用い、また、比較例１として載置面の深さが０．０５ｍｍのアンビルを用い、比較例２として載置面の深さが０．２０ｍｍのアンビルを用いて圧着を行い、端子金具の電線への固着力と、圧着箇所の圧着直後の抵抗値（初期抵抗値）及び所定時間経過後の抵抗値（耐久抵抗値）とを測定する。電線は、一対の圧着片が加締められる芯線の材料に錫（Ｓｎ）を成分（含有率：約０．３％）とする銅合金が用いられ、芯線の断面積は０．１３ｍｍ^２である。実施例及び比較例１，２について、上記の測定を複数回実施した結果を図５に示す。

図５から明らかなように、実施例に比べてアンビルの載置面の深さが浅い比較例１では、載置面は扁平となって面積が小さくなるため、単位面積あたりの荷重が高くなり、固着力が高くなる。しかし、アンビルの載置面が扁平であると、圧着された後の基板部も扁平となって電線との接触面積が小さくなり、初期抵抗値及び耐久抵抗値のいずれもが高くなっている。

また、実施例に比べてアンビルの載置面の深さが深い比較例２では、載置面の面積が大きくなるため、単位面積あたりの荷重が小さくなり、固着力が低くなるが、圧着後の端子金具の基板部と電線との接触面積は大きくなるため、初期抵抗値が低くなる。但し、比較例１では実施例に比べて耐久抵抗値が高くなっており、これは、固着力が低いため、所定時間経過後には圧着片にスプリングバックが生じるためと考えられる。

これに対し、アンビルの載置面の深さが０．１３ｍｍの実施例では、固着力、初期抵抗値、耐久抵抗値のいずれについてもバランスのとれた良好な値を示している。

耐久抵抗値の実用上の許容範囲が１ｍΩであるとして、実施例及び比較例１，２の耐久抵抗値の最大値の各点を補間した曲線において、耐久抵抗値１ｍΩ以下を満足するアンビルの載置面の深さの範囲は０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下である。

以上のことから、アンビルの載置面の深さが０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下であれば、固着力、初期抵抗値、耐久抵抗値のいずれについてもバランスのとれた良好な圧着を行えることがわかる。尚、芯線の断面積が０．０８ｍｍ^２の電線でも同様の結果となった。

以上説明したように、本実施形態によれば、クリンパ１０に比べて形状の制約が少なく且つその形状も単純なアンビル２０の形状を工夫することで、製作工数の増加及び加工精度の維持の困難性といった問題を回避して、圧着の電気的及び機械的性能を確保することができる。特に、芯線５２の断面積が０．１３ｍｍ^２以下の極細電線であって、クリンパ１０の溝の幅が１．０ｍｍ以下に制約される場合に好適である。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

本発明の一実施形態に係る圧着機の正面図である。 図１の圧着機に用いられるクリンパ及びアンビルとこれらクリンパ及びアンビルで圧着される電線及び端子金具の外観斜視図である。 図２のクリンパ及びアンビル並びに電線及び端子の圧着時における拡大正面図である。 図２の電線に圧着された端子金具の拡大正面図である。 実施例及び比較例それぞれの固着力、初期抵抗値、耐久抵抗値の測定値を示すグラフである。 従来の圧着機の概略図である。 従来の他の圧着機の概略図である。

符号の説明

１０ 圧着機
１９ クリンパ
２０ アンビル
３１ 載置面
３２ 溝
４０ 端子金具
４１ 圧着片
４３ 基板部
５０ 電線
５２ 芯線

Claims (4)

1. 電線が載置された基板部及び当該基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を有する端子金具を当該電線に圧着する圧着機であって、
   前記端子金具の基板部が載置されるアンビルと、
   前記アンビルが進入する溝を有し、当該溝の内面と前記アンビルの載置面との間で前記端子金具を加圧して前記一対の圧着片を前記電線に加締めるクリンパと、を備え、
   前記クリンパの溝の幅が、１．０ｍｍ以下であり、
   前記アンビルの載置面が、前記電線の軸方向に垂直な当該アンビルの断面において深さ０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凹曲面に成形されていることを特徴とする圧着機。
2. 断面積が０．０８ｍｍ^２〜０．１３ｍｍ^２の銅合金製の前記電線に前記端子金具を圧着することを特徴とする請求項１に記載の圧着機。
3. 電線が載置された基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を当該電線に加締められて当該電線に圧着された電線付き端子金具であって、
   前記基板部の底面が、前記電線の軸方向に垂直な断面において幅１．０ｍｍ以下で且つ高さ０．０６ｍｍ以上０．１７ｍｍ以下の円弧状の輪郭を呈する凸曲面に成形されていることを特徴とする電線付き端子金具。
4. 断面積が０．０８ｍｍ^２〜０．１３ｍｍ^２の銅合金製の前記電線に圧着されていることを特徴とする請求項３に記載の電線付き端子金具。

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