JP2009170227A - 端子圧着方法および端子圧着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電線に圧着された端子のバレルのスプリングバックを抑制するにあたって、生産性に優れ且つ歩留まりの低下を回避することができる端子圧着方法および端子圧着装置を提供する。
【解決手段】端子圧着装置１は、電線２を抱え込んだ端子３のバレル３１をアンビル１０とクリンパ１１との間で加圧して、バレル３１を電線２に加締め付ける。そして、端子圧着装置１は、下死点まで降下された際にクリンパ１１に作用する荷重をＰ_０、この荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、クリンパ１１に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまでクリンパ１１を下死点で静止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子圧着方法および端子圧着装置に関する。

自動車等の車両に配索されるワイヤハーネスには銅電線が一般に使用されている。そして、ワイヤハーネス同士、あるいはワイヤハーネスと車載機器との接続にあたり、ワイヤハーネスの銅電線には端子が取り付けられ、この種の端子は、一般に圧着によって銅電線に取り付けられている。

電線に圧着される端子は、例えば銅合金等の導電性の板材を所定の形状に打ち出し、これを折り曲げ加工して形成されており、典型的には、断面略Ｕ字状に成形されたバレルを備えている。バレルは、銅製の複数の素線を撚り合わせてなる銅電線の導体部を抱え込み、導体部に加締め付けられる。それにより、銅電線と端子とが圧着される。

ここで、加締められたバレルの先端部にはスプリングバックが生じ得る。バレルにスプリングバックが生じると、バレルと導体部との間に隙間が生じ、所望の接触抵抗および圧着強度を得られない虞がある。そこで従来、バレルのスプリングバックを抑制するようにした端子圧着方法および端子圧着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された端子圧着方法および端子圧着装置は、電線を抱え込んだ端子のバレルが載置されるアンビルと、アンビルに対して降下されるクリンパと、を備え、アンビル上に載置されたバレルをアンビルとクリンパとの間で加圧してバレルを電線に加締めている。そして、バレルを加締めた後に、クリンパを一時停止させている。それにより、バレルは、アンビルとクリンパとの間で加圧された状態に維持され、スプリングバックが抑制される。
特開平０８−２３６２５２号公報

端子のバレルは、典型的には、その両先端部を略対称に湾曲させて導体部に差し込むように導体部に加締められる。しかしながら、電線に加締められた後のバレルの形状にはバラツキが生じ得る。例えば、図４に示す端子３のバレル３１では、その両先端部の突端面がそれぞれバレル３１の底部に向くように両先端部が導体部２０に差し込まれている。また、図５に示す端子３のバレル３１では、その両先端部の突端面がそれぞれバレル３１の側部に向くほどに両先端部が湾曲し、両先端部それぞれにおいて一部の素線を抱え込むように両先端部が導体部２０に差し込まれている。図５に示す端子のバレルは、その両先端部が一部の素線を抱え込んでフックとして機能し、図４に示す端子のバレルに比べてスプリングバックが抑制される。

ここで、上記特許文献１に開示された端子圧着方法および端子圧着装置では、全ての端子について一律にクリンパを一定時間停止させており、電線に加締められた後のバレルの形状のバラツキは考慮されていない。そのため、例えば図４に示す端子のバレルを基準にクリンパの停止時間を設定した場合には、図５に示す端子のバレルについてはクリンパの停止時間が過剰となり、生産性の低下を招く可能性がある。逆に、図５に示す端子のバレルを基準にクリンパの停止時間を設定した場合には、図４に示す端子のバレルについてはクリンパの停止時間が不足し、歩留まりの低下を招く可能性がある。

また、近年は、銅資源の不足に加え、車両の軽量化やリサイクルの容易性を考慮して、ワイヤハーネスに使用される電線としてアルミ電線が注目されている。しかしながら、アルミ電線の導体部は、各素線を形成するアルミニウムが銅に比べて応力緩和を生じ易く、バレルにスプリングバックが生じて応力が軽減されても復元しにくい。そして、バレルにスプリングバックが生じると、バレルと導体部との間に隙間が生じ、所望の接触抵抗および圧着強度を得られない虞がある。そのため、アルミ電線の導体部に端子を圧着するにあたっては、バレルのスプリングバックを確実に抑制する必要がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、電線に圧着された端子のバレルのスプリングバックを抑制するにあたって、生産性に優れ且つ歩留まりの低下を回避することができる端子圧着方法および端子圧着装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記（１）〜（２）に記載の端子圧着方法により達成される。
（１）電線を抱え込んだ端子のバレルを固定型と該固定型に対して降下される可動型との間で加圧して、前記バレルを前記電線に加締める加締工程と、前記加締工程で下死点まで降下させた前記可動型を該下死点で静止させる静止工程と、を備え、前記加締工程において前記可動型が下死点に達した際に該可動型に作用する荷重をＰ_０、前記荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、前記静止工程において、前記可動型に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで、前記可動型を静止させることを特徴とする端子圧着方法。
（２）前記電線が、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線であって、前記バレルを前記アルミ電線の導体部に加締めることを特徴とする（１）に記載の端子圧着方法。

また、上記目的は、下記（３）〜（４）に記載の端子圧着装置により達成される。
（３）電線を抱え込んだ端子のバレルが載置される固定型と、前記固定型に対して降下される可動型と、を備え、前記固定型上に載置された前記バレルを該固定型と前記可動型との間で加圧して、該バレルを前記電線に加締める端子圧着装置であって、前記可動型に作用する荷重を測定する荷重測定手段と、前記可動型の昇降を制御する制御手段と、をさらに備え、前記制御手段が、前記可動型が前記固定型に対して降下されて下死点に達した際に該可動型に作用する荷重Ｐ_０を記憶し、該荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、該可動型に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで該可動型を前記下死点で静止させることを特徴とする端子圧着装置。
（４）前記電線が、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線であって、前記バレルを前記アルミ電線の導体部に加締めることを特徴とする（３）に記載の端子圧着装置。

可動型を下死点で静止させることにより、固定型と可動型との間で加圧されたバレルには応力緩和が生じ、それによりバレルのスプリングバックが抑制される。そして、バレルに応力緩和が生じることに伴って、可動型に作用する荷重も軽減される。

上記（１）の構成の端子圧着方法では、下死点に達した際に可動型に作用する荷重をＰ_０、荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、静止工程において、可動型に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで、可動型を静止させるようにしている。かかる構成によれば、電線に加締められた後の種々の形状のバレルに対して、適切なタイミングで可動型の静止を解除することができる。それにより、電線に圧着された端子のスプリングバックを抑制するにあたって、生産性の向上を図り且つ歩留まりの低下を回避することができる。このように、電線に加締められた種々の形状のバレルに対して、そのスプリングバックを確実に抑制することができる端子圧着方法は、アルミ電線の導体部への端子の圧着に好適に用いることができる。

また、上記（３）の構成の端子圧着装置では、可動型の昇降を制御する制御手段が、下死点に達した際に可動型に作用する荷重Ｐ_０を記憶し、荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、可動型に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで可動型を下死点で静止させる。かかる構成によれば、電線に加締められた後の種々の形状のバレルに対して、適切なタイミングで可動型の静止を解除することができる。それにより、電線に圧着された端子のスプリングバックを抑制するにあたって、生産性の向上を図り且つ歩留まりの低下を回避することができる。このように、電線に加締められた後の種々の形状のバレルに対して、そのスプリングバックを確実に抑制することができる端子圧着装置は、アルミ電線の導体部への端子の圧着に好適に用いることができる。

本発明によれば、電線に圧着された端子のバレルのスプリングバックを抑制するにあたって、生産性の向上を図り且つ歩留まりの低下を回避することができる。

以下、本発明の端子圧着方法および端子圧着装置の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の端子圧着装置の一実施形態の側面図、図２は図１の端子圧着装置の動作を説明する模式図、図３は図１の端子圧着装置による端子圧着過程において可動型に作用する荷重の変化を示すグラフである。

図１に示すように、本実施形態の端子圧着装置１は、電線２を抱え込んだ端子３のバレル３１が載置されるアンビル１０と、アンビル１０の上方に配置されたクリンパ１１と、クリンパ１１を昇降させる昇降機構１２と、昇降機構１２を駆動してクリンパ１１の昇降を制御する制御手段１３とを備えている。

アンビル１０は、端子圧着装置１の基台１４に設置されている。基台１４には支柱１５が立設されており、昇降機構１２は、この支柱１５に支持されている。クリンパ１１は、クリンパホルダ１６を介して昇降機構１２に連結されており、基台１４に設置されたアンビル１０の上方に配置されてアンビル１０に対向している。

昇降機構１２は、クリンパ１１を昇降可能なものであれば特に限定されない。例えば、クランクピストン機構、シリンダピストン機構、ボールネジ機構、リニアモータ、等の種々の機構を用いることができる。

本実施形態において、電線２には、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部２０を有するアルミ電線が用いられる。アルミニウム合金としては、アルミニウムと鉄との合金を例示することができる。アルミニウムと鉄との合金は、アルミニウム単体に比べて強度（特に引っ張り強度）に優れ、好ましい。尚、本発明の端子圧着方法および端子圧着装置は、銅やその他の材料からなる導体部を有する電線についても適用可能である。

電線２は、絶縁材料で形成されて導体部２０の外周を被覆するシース２１を有している。そして、電線２は、その端末部において、所定の長さでシース２１が除去されて導体部２０が露出されている。

端子３は、その先端側に、相手側端子（図示せず）との接続部３０が設けられ、その基端側に、電線２の端末部に露出した導体部２０を抱え込むバレル３１が設けられている。バレル３１は、導体部２０の軸方向に対して垂直な断面において略Ｕ字状に成形されており、その内側に電線２の導体部２０を抱え込んでいる。バレル３１は、抱え込んだ電線２の導体部２０に加締め付けられる。尚、端子３には、バレル３１に隣接して、電線２の端末部に残るシース２１を抱え込むシース用バレルが設けられ得る。そして、本発明の端子圧着方法および端子圧着装置は、このシース用バレルを電線２のシース２１に加締め付ける場合にも適用可能である。

図２に示すように、制御手段１３により昇降機構１２が駆動され、クリンパ１１が降下される。そして、アンビル１０上に載置されたバレル３１は、アンビル１０とクリンパ１１との間に挟まれて加圧され、電線２の導体部２０に加締め付けられる。それにより、電線２と端子３とが圧着される。

ここで、バレル３１が電線２の導体部２０に加締め付けられる過程で、クリンパ１１には、バレル３１からの反力（荷重）が作用する。端子圧着装置１は、このクリンパ１１に作用する荷重を測定する荷重測定手段１７をさらに備えている。

再び図１を参照して、荷重測定手段１７は、クリンパ１１とクリンパホルダ１６との間に介在して設置されている。尚、この設置位置は一例であって、この位置に限定されない。荷重測定手段１７の設置位置は、クリンパ１１に作用する荷重が減衰されることなく伝達される位置であればよく、例えばクリンパホルダ１６と昇降機構１２との連結部位であってもよい。荷重測定手段１７としては、ロードセルなどを用いることができる。

荷重測定手段１７により測定される荷重は、制御手段１３に逐次送信される。制御手段１３は、受信した測定荷重に基づいて昇降機構１２を駆動し、クリンパ１１の昇降を制御する。

次に、図２および図３を参照して、上述した端子圧着装置１を用いた本発明の端子圧着方法を説明する。

（加締工程）
まず、図２（ａ）に示すように、電線２の導体部２０を抱え込んだ端子３のバレル３１がアンビル１０に載置される。そして、図２（ｂ）に示すように、制御手段１３により昇降機構１２が駆動され、クリンパ１１が降下される。アンビル１０上に載置されたバレル３１は、アンビル１０とクリンパ１１との間に挟まれて加圧される。さらに、図２（ｃ）に示すように、クリンパ１１が下死点まで降下され、バレル３１が導体部２０に加締め付けられる。

図３に示すように、加締工程においてクリンパ１１に作用する荷重は、クリンパ１１が下死点に達した際に最も高くなる。制御手段１３は、クリンパ１１が下死点に達した際にクリンパ１１に作用した荷重Ｐ_０を記憶する。

（静止工程）
次いで、加締工程で下死点まで降下されたクリンパ１１は、下死点で静止される。クリンパ１１が静止されることにより、アンビル１０とクリンパ１１との間で加圧されたバレル３１には応力緩和が生じる。バレル３１に応力緩和が生じるのに伴って、バレル３１のスプリングバックは抑制され、クリンパ１１に作用する荷重も次第に軽減される。

ここで、クリンパ１１が下死点に達した際にクリンパ１１に作用した荷重Ｐ_０に対して所定の減少率αが設定され、この減少率αは制御手段１３に記憶されている。そして、静止されたクリンパ１１に作用する荷重Ｐは荷重測定手段１７により測定され、測定された荷重Ｐは制御手段１３に逐次送信される。

制御手段１３は、荷重ＰがＰ_１＝（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまでクリンパ１１を下死点に静止させ、荷重ＰがＰ_１以下に減少した後に、昇降機構１２を駆動してクリンパ１１を上昇させる。以上の工程を経て、電線２と端子３とが圧着される。

尚、減少率αは、例えば複数の端子３に対して本発明の端子圧着方法を適用し、それらの端子３のバレル３１のスプリングバック量（バレル３１の高さ）との相関関係から統計的に設定され得る。

図４および図５に示すように、導体部２０に加締められた後のバレル３１の形状にはバラツキが生じ、それに伴い、バレル３１のスプリングバックの発生傾向にもバラツキが生じる。上述のとおりクリンパ１１に作用する荷重Ｐに基づいてクリンパ１１の静止が解除されることにより、クリンパ１１が静止される時間ΔＴは、バレル３１のスプリングバックの発生傾向およびバレル３１に生じる応力緩和が反映されて端子３毎に適切に確保される。そして、バレル３１のスプリングバックは、その形状によらず、確実に抑制される。

以上、説明したように、本実施形態の端子圧着方法および端子圧着装置１では、下死点に達した際にクリンパ１１に作用する荷重をＰ_０、荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、静止工程において、クリンパ１１に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで、クリンパ１１を静止させるようにしている。かかる構成によれば、電線２の導体部２０に加締め付けられた後の種々の形状のバレル３１に対して、適切なタイミングでクリンパ１１の静止を解除することができる。それにより、電線２に圧着された端子３のバレル３１のスプリングバックを抑制するにあたって、生産性の向上を図り且つ歩留まりの低下を回避することができる。

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、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、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。

本発明の端子圧着装置の一実施形態の側面図である。 図１の端子圧着装置の動作を説明する模式図である。 本発明の端子圧着方法において可動型に作用する荷重の変化を示すグラフである。 電線に加締められたバレルの一例を示す断面図である。 電線に加締められたバレルの他の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 端子圧着装置
２ 電線
３ 端子
１０ アンビル（固定型）
１１ クリンパ（固定型）
１２ 昇降機構
１３ 制御手段
１７ 荷重測定手段
２０ 導体部
３１ バレル

Claims (4)

1. 電線を抱え込んだ端子のバレルを固定型と該固定型に対して降下される可動型との間で加圧して、前記バレルを前記電線に加締める加締工程と、
   前記加締工程で下死点まで降下させた前記可動型を該下死点で静止させる静止工程と、
   を備え、
   前記加締工程において前記可動型が下死点に達した際に該可動型に作用する荷重をＰ_０、前記荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、
   前記静止工程において、前記可動型に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで、前記可動型を静止させることを特徴とする端子圧着方法。
2. 前記電線が、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線であって、
   前記バレルを前記アルミ電線の導体部に加締めることを特徴とする請求項１に記載の端子圧着方法。
3. 電線を抱え込んだ端子のバレルが載置される固定型と、
   前記固定型に対して降下される可動型と、
   を備え、
   前記固定型上に載置された前記バレルを該固定型と前記可動型との間で加圧して、該バレルを前記電線に加締める端子圧着装置であって、
   前記可動型に作用する荷重を測定する荷重測定手段と、
   前記可動型の昇降を制御する制御手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段が、前記可動型が前記固定型に対して降下されて下死点に達した際に該可動型に作用する荷重Ｐ_０を記憶し、該荷重Ｐ_０に対する所定の減少率をαとして、該可動型に作用する荷重Ｐが（１−α）×Ｐ_０以下に減少するまで該可動型を前記下死点で静止させることを特徴とする端子圧着装置。
4. 前記電線が、アルミニウム製またはアルミニウム合金製の複数の素線が撚り合わされた導体部を有するアルミ電線であって、
   前記バレルを前記アルミ電線の導体部に加締めることを特徴とする請求項３に記載の端子圧着装置。

Images