JP2015211039A - 圧着接続部を製造するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】先行技術の欠点を回避し、特に、圧着中の望まれていないケーブルの長さ伸長という不利な結果が少なくとも低減され得る圧着接続部および圧着装置を製造する方法を作り出す。
【解決手段】圧着接続部を製造するための方法においては、初めに、ケーブル（３）のケーブル端部が、グリッパ（４）によって圧着プレス（２）に案内される。この送り動作のために、グリッパ（４）は、アクチュエータによってケーブル軸線（ｘ）に沿って軸線方向に移動される。その後に、ケーブル端部は、圧着コンタクト（９）と接続される。圧着プロセス中に、グリッパ（４）は、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するために、送り動作と反対方向に生じる戻り動作（ｅ）時にケーブル（３）のケーブル軸線（ｘ）に沿って移動される。
【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルによる圧着接続部を製造する方法に関する。加えて、本発明は、この種の圧着接続部を製造するための圧着装置に関する。

「圧着」によって、導体と圧着コンタクトとの間の塑性変形によって取り外し不可能な電気的および機械的接続部（圧着接続）の製造と理解される。圧着装置は、電気ケーブルの製造のためのケーブル製造装置の構成要素であることが多く、その場合、ケーブルが長さに合わせて切断され、剥離され、次いで、圧着コンタクトは、圧着プレスによってケーブルの剥離された導体端部に取り付けられる。知られている圧着装置は、ケーブル端部が圧着プレスに送られるケーブルグリッパを含む。ケーブルグリッパが圧着コンタクトの上方の最終軸線方向位置に到達するとすぐ、これは圧着プロセスの終結まで変らない軸線方向位置にとどまり、圧着プレスのプレス部材と接続される降下装置を用いて所定の場合に降下される。その種類の圧着装置は、たとえば、欧州特許第１４４７８８８号明細書によって知られるようになっている。知られている圧着装置は、実際には、銅の導体またはワイヤを含む従来のケーブルの場合は満足できるものと分かっている。コストおよび重量の理由で、しばらく前からアルミニウムの導体の電気ケーブルがますます人気を博している。特に、最後に述べたケーブルの場合は、従来の方法および装置による圧着中に問題が生じる場合がある。すなわち、アルミニウムの導体またはワイヤのケーブルの圧着中に、ワイヤ材料は、圧着位置とケーブルグリッパとの間にケーブルの捻れが生じるようにケーブル軸線の方向に強く変形されることが起こり得る。この望まれていないケーブルの長さ伸長は、ケーブルの永久変形を生じる場合がある。

欧州特許第１４４７８８８号明細書 欧州特許第１３５１３４９号明細書

本発明の目的は、先行技術の欠点を回避し、特に、圧着中の望まれていないケーブルの長さ伸長という不利な結果が少なくとも低減され得る圧着接続部および圧着装置を製造する方法を作り出すことである。

この目的は、請求項１の特徴を有する方法によって達成される。圧着接続部を製造する方法は、第１のステップとして、ケーブル端部を圧着プレスに送るステップを含む。送り工程のために、ケーブル端部を把持し、ケーブルの長手方向に沿ってまたはケーブル軸線の方向に移動し得るグリッパが利用される。そのうえ、グリッパは、構成のそれぞれの形態に応じて、垂直回転軸線を中心にピボット運動を実行し得る。送り工程の終わりに、ケーブルには、正しい軸線方向位置に好ましくは以前に既に剥離されたケーブル端部が配置される。その後に、ケーブル端部は、たとえば、圧着プレスのプレス部材を垂直方向に移動させることによって圧着コンタクトと接続される。圧着プロセス中に、グリッパが−圧着中の導体の塑性変形の結果としてケーブルの長さ伸長を補償するために−戻り動作時にケーブルのケーブル軸線に沿って（すなわち、以前に述べた送り動作と反対方向に）受動的または能動的に移動されるという事実により、圧着中の望まれていない長さ伸長の影響が、簡単な様式および方法で回避される。グリッパによる接続点と作用箇所との間のケーブル長さからの座屈が、事実上起こり得なくする。

ケーブル端部を圧着プレスに送るために、グリッパは、アクチュエータを用いて軸線方向に移動され得る。機械、空気圧、または油圧システムが、アクチュエータとして使用され得る。圧着中のケーブルの長さ伸長の補償を行うために、アクチュエータは、圧着中のケーブルの長さ伸長に対応して戻り動作を可能にするように設定され得る。アクチュエータは、たとえば、戻り動作を能動的に実行するように適切な制御信号を介して指示され得る。

それによってグリッパが軸線方向に移動可能であり、それによって所定の保持モーメントがグリッパヘッドに加えられ得る電気モータがアクチュエータとして設けられる場合には、戻り動作を可能にするために、電気モータは、保持モーメントが低減されるように戻り動作と関連する補償モードで作動される場合に有利であり得る。低減された保持モーメントのため、圧着中の導体材料の変形の結果としてケーブルに生じる長手方向力を用いて送り動作と反対方向のグリッパの受動的な動作を簡単な方法で生じることができる。

圧着装置が、−たとえば電気モータの代わりに−アクチュエータとして空気圧シリンダを有する場合には、シリンダの圧力が低減される場合に有利であることができ、それによって、グリッパの戻り動作は、長さ伸長の補償を行うことが可能であり得る。

圧着コンタクトと圧着プレスの可動プレス部材との間の接触は、たとえば接触センサを用いて、または行程および／または時間検出によって確かめられ得る。あるいは、圧着力が、たとえば力センサを用いて測定されることもできる。補償モードは、圧着コンタクトとプレス部材との間の接触が確かめられるとすぐ、または圧着力の所定の値が超過されるとすぐ開始される。

実施形態のさらなる形態によれば、グリッパは、戻り動作を能動的に行うように駆動装置またはもう１つのアクチュエータの作動によって圧着プロセス中に移動され得る。作動のこの能動モードは、非常に細いまたは剛性の低いゲーブルが使用される場合に特に有利である。なぜなら、グリッパの移動のために克服されるべき摩擦力および慣性力が大き過ぎて、ゲーブルが、先に説明された保持モーメントの減少にもかかわらず膨らむことがあるからである。

グリッパが所定の補償行程を通して移動される場合に有利であり得る。補償行程は、計算によって確かめられ得る。しかし、また、試験によって補償行程を決定することも考えられる。

なるべくなら、圧着中のケーブルの長さ伸長の補償に関して、グリッパは、たとえば送り工程のために決定的な駆動力と比較して低減された駆動力で移動され、それによって、ケーブルの丁寧な取り扱いが確保され得る。

次いで、ケーブルの長さ伸長を補償するための戻り動作中のケーブルの引張力が測定されるか、または監視される場合に特に有利であり得る。このようにして、補償ステップ中のケーブルの望まれていない過延伸が防止され得る。

装置に関しては、本発明は、垂直方向に移動可能であるプレス部材がケーブル端部に押し当たって移動される圧着プロセス中に、グリッパが、少なくとも一部分において軸線方向に移動されるか、または移動可能であるか、または移動性をもつという事実によって区別される。グリッパは、ケーブル端部を圧着プレスに送るための送りユニットの構成要素である。グリッパは、送り工程のためにケーブル軸線に沿って軸線方向に移動可能である。圧着装置は、圧着プレスをさらに備え、圧着プレスは、垂直方向に移動可能である駆動可能なプレス部材を備え、それによってケーブルのケーブル端部は、圧着コンタクトと接続され得る。

実施形態の第１の形態においては、グリッパは、圧着プロセスの開始時に軸線方向に固定され、プレス部材の第１の垂直移動の後においてのみ、軸線方向に移動可能であるか、または軸線方向に移動性をもつように構成され得る。「圧着プロセスの開始」によって、この場合は、圧着プレスの可動プレス部材が開始位置から下降動作を実行する時刻と理解されるべきである。プレス部材の第１の垂直移動は、たとえば、圧着プレスのプレス部材による圧着コンタクトの接触と同時に終わる。

圧着装置は、ケーブル端部を圧着プロセスに送るための、および任意選択的にケーブル端部を剥離するための送りモードは別として、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するために、グリッパが軸線方向に移動性をもつかまたは移動可能である補償モードにおいて動作可能である、作動可能なグリッパを備えることができる。したがって、グリッパはまた、ケーブル端部を剥離するためのプルオフグリッパとして使用され得る。

送りユニットは、グリッパの軸線方向移動のためのアクチュエータを備えることができる。圧着装置は、アクチュエータを作動させるための制御手段を備えることができる。その場合は、制御手段は、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するために、アクチュエータがケーブルの長さ伸長に対応して戻り動作を可能にするようなものである。

送りユニットは、グリッパの軸線方向移動のためのアクチュエータとして、それによって所定の保持モーメントがグリッパに加えられ得る電気モータを備えることができる。

電気モータは、それによって長さ伸長を補償するための戻り動作を可能にするための保持モーメントが一時的に低減され得る、モータ制御装置をさらに備えることができる。

送りユニットは、ピニオンおよびラックを備えるリニア駆動装置として構成されることができ、ピニオンは、サーボモータを介して駆動可能であることが好ましい。グリッパの所望の軸線方向位置は、この種のサーボモータによって正確に作動され得る。サーボモータは、直接にまたは伝動装置を介してピニオンと接続されるが、正確に決定され得る保持モーメントをピニオンに加えることができる。モータ制御装置を介して、保持モーメントは、簡単な方法で低減されることができ、その場合には、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するための戻り動作は、簡単で効率的な方法で可能にされ得る。

本発明のさらなる態様は、コンピュータプログラム製品に関することができ、このコンピュータプログラム製品は、圧着プロセス用の制御装置のメモリにロードされると上記に説明されるような方法の機能を実行する。

本発明のさらなる個々の特徴および利点は、実施形態の次の説明から、および図面から明らかである。

圧着装置の部分断面図の側面図である。 図１による圧着装置のためのグリッパを備える送りユニットの平面図である。 本発明による圧着装置の概略図である。 圧着プレスのプレス位置、ならびにグリッパを駆動するサーボモータの制御信号および保持動作のグラフィカル表示による圧着プロセスのシーケンスを示す図である。

図１は、圧着接続部を製造するための、全体にわたって１で表される圧着装置を示している。圧着装置１は、プレス部材６を有する圧着プレス２を備え、このプレス部材６は、電気モータを介して駆動可能であり、垂直方向に移動可能であり、それによってケーブル３のケーブル端部が、圧着コンタクト９と接続可能である。ケーブル３の長手方向軸線は、ｘで表されている。プレス部材６は、その下側に工具ホルダが配置されるキャリッジを備える。工具ホルダは、ケーブル端部と共に圧着コンタクトを押圧するための圧着ダイスが配置される圧着工具を担持する。この圧着ダイスは、圧着ダイスに対して相手部材を形成するアンビルとそれ自体が知られている様式および方法で協働する。構造上の詳細に関しては、例示として、欧州特許第１３５１３４９号明細書または欧州特許第１４４７８８８号明細書に示される圧着装置の参照が行われる。ケーブル３は、グリッパ４によって保持される。グリッパ４は、グリッパジョー１６を備えるグリッパヘッドを有し、これは、ケーブル３を把持するために、互いに対して移動可能である。グリッパジョーは、たとえば、空気圧的に作動可能であり得る。グリッパジョー１６を備えるグリッパヘッドは、グリッパ４のグリッパアーム１５に対して垂直に移動可能であるように取り付けられる。図１による例示においては、プレス部材６は、圧着コンタクト９がケーブル３のケーブル端部の導体と共に完全に押圧されている最低位置に配置される。その目的に必要なプレス部材６の閉鎖動作は、矢印ｋで示されている。グリッパジョー１６を備えるグリッパヘッドは、プレス部材６のキャリッジと堅固に接続される降下装置１２を介して垂直に移動され得る。

知られている方法による圧着プロセス中のグリッパ４はケーブル軸線ｘに対して静止しているので、グリッパジョー１６と圧着工具との間で定位置に締め付けられるケーブルの一部は、導体材料の変形によるケーブルの長さ伸長の結果として膨らむことが起こり得る。ケーブルの一部のこのケーブルの膨らみは、図１に概略的に示され、２３で表されている。過度の膨らみの場合は、ケーブルの座屈が起こることが可能であり、それによって、完成したケーブルは欠陥があるとみなし、もはや意図される使用の目的に用いられ得ない。これを回避するために、次に説明される解決策が開発されている。

図２は、ケーブル端部を圧着プレス（ここでは図示せず）に送るためのグリッパ４を備える送りユニットを示している。グリッパ４は、グリッパアーム１５を有し、その前端部に、グリッパジョー１６を備えるグリッパヘッドが配置される。送り動作は、矢印ｆで示されている。グリッパ４は、それによってグリッパヘッドがｘ方向に往復移動可能であるアクチュエータを有する。グリッパの軸線方向移動のためのこの調整機構は、駆動可能なピニオン１３を備え、これは、グリッパアーム１５に取り付けられるラック１４と協働する。加えて、グリッパ４全体が垂直軸を中心に枢動可能であるということが図２で理解できる。軸線方向ｘは、−たとえば、図２で明らかなように−ケーブル端部によって決定される。ケーブル端部が枢動される場合には、ケーブルの後部は、異なる向きを有し得る。また、ｘ軸線は、圧着プレスの機械軸線と対応する（図１と比較されたい）。ピボット運動のために、送り装置は、駆動可能なピニオン１７および歯付きベルト２２を有する。ピボット運動のための、および軸線方向送り動作のための２つのモータは、位置フィードバックのための角度エンコーダを有する。送り動作との反対方向が、矢印ｅによって示されている。また、剥離中の絶縁材の引抜は、グリッパ４によって実現され得る。その結果として、グリッパ４はまた、剥離されるケーブル端部を作り出すための上流引き抜き工程用のプルオフ軸線の構成要素であり得る。

初めに圧着接続部を製造するために、ケーブル３のケーブル端部は、グリッパ４によって圧着プレス２に送られなければならない。軸線方向ｘの送り動作は、矢印ｆによって示されている。このようにして送られたケーブル３は、今や圧着プロセスに入れる態勢となる。予め剥離されたケーブル端部を備えるケーブルが、正しい軸線方向位置に配置される。圧着プレスのプレス部材（ここでは、図示せず）がケーブル端部および圧着コンタクトに押し当たって垂直方向に移動される圧着プロセス中に、圧着中の導体の塑性変形の結果としてケーブルの長さ伸長を補償するためのグリッパは、送り動作と反対方向ｅにケーブルのケーブル軸線に沿って受動的または能動的に移動される。矢印ｅによって示されるこの戻り動作により、グリッパによる接続点と作用箇所との間のケーブルの一部からの望まれていない座屈が起こり得なくすることが確保される。したがって、圧着中の長さ伸長の望まれていない影響が回避され得る。

図３は、非常に概略的な図で圧着装置１を示している。圧着プレス２は、垂直方向に移動可能なプレス部材６を備え、これは、モータ２４を介して駆動可能である。圧着プレスには、行程を通して圧着力を検出し得る圧着力監視手段が備え付けられる。プレス部材６には、それによって圧着力が測定され得る力センサ１９が備え付けられる。そのうえ、エンコーダ２０を介して、プレス部材６の下降動作の行程ｗを検出することができる。追加的にまたは代替的に、圧着プレスはまた、プレスキャリッジにおいて直線測定システムを備えることもできる。グリッパ４は、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するためのグリッパ４が戻り動作（矢印ｅ）時に軸線方向に移動可能であるかまたは移動性をもつように（補償モード）、モータ制御装置１０の助けを借りて作動され得る。

図４は、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するためのグリッパが戻り動作時に受動的に移動される構成に関する。第１の線図は、時間ｔの関数として圧着プレスのプレス部材の垂直位置を示している（プレス位置ｗ）。中間の線図は、圧着プロセス中のグリッパの作動に関係する。グリッパの制御信号はＳで表されている。最後に、下方の線図は、グリッパの軸線方向移動のためのサーボモータの保持モーメントＨを時間ｔに応じて示している。圧着プロセスの開始時ｔ_０に、グリッパは軸線方向に固定される。プレス部材の第１の垂直移動の後においてのみ、グリッパは軸線方向に移動し得る。この時刻はｔ_１で表されている。時刻ｔ_１は、プレス部材による圧着コンタクトおよび／またはケーブルの導体の負荷時のほぼ瞬間であり得る。時刻ｔ_１において、ピニオンと接続されるサーボモータは、たとえば１００％から５％まで保持モーメントＨを低減するように制御信号Ｓを介して指示される。しかし、モータのそれぞれのタイプおよび圧着されるべきケーブルに応じて、これはまた、１００％から３０％まで保持モーメントＨを低減すれば十分であることがある。そこで、低減された保持モーメントにより、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するための所望の戻り動作が可能になる。制御信号は、時刻ｔ_２まで維持され（「ＯＮ」での制御）、その後に、元の保持モーメントが再び設定される（保持モーメントＨ＝１００％）。図４から明らかなように、時刻ｔ_２は、プレス部材６の上方移動のおよそ半分にある。プレス部材が再びその元の開始位置に配置される時刻は、ｔ_３で表されている。

あるいは、グリッパが駆動装置またはアクチュエータの作動によって圧着プロセス中に能動的に移動される実施形態もまた考えられる。その場合は、グリッパは、所定の補償行程を通して移動されることが有利である。そのうえ、有利なことに、補償モードのグリッパは、駆動力が送り工程のための駆動力と比較して低減されるように作動されなければならない。最後に、信頼性のある手順のために、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するための戻り動作中のケーブルの引張力が、測定されるか、または監視されるべきである。

１ 圧着装置
２ 圧着プレス
３ ケーブル
４ グリッパ
５、２４ 電気モータ、サーボモータ
６ プレス部材
８ 送りユニット
９ 圧着コンタクト
１０ 制御手段、モータ制御装置
１２ 降下装置
１３、１７ ピニオン
１４ ラック
１５ グリッパアーム
１６ グリッパジョー
１９ 力センサ
２０ エンコーダ
２２ 歯付きベルト
２３ 膨らみ
ｅ 戻り動作
ｆ 送り動作
Ｈ 保持モーメント
ｋ 閉鎖動作
Ｓ 制御信号
ｔ 時間
ｔ_０、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３ 時刻
ｗ 行程、プレス位置
ｘ ケーブル軸線、軸線方向

Claims (15)

1. ａ）グリッパ（４）によってケーブル（３）のケーブル端部を圧着プレス（２）に送るステップと、
   ｂ）ケーブル端部を圧着コンタクト（９）と接続するステップと
   を含む、圧着接続部を製造するための方法であって、
   ステップｂ）による圧着プロセス中に、グリッパ（４）が、圧着中のケーブルの長さ伸長の補償を行うために戻り動作（ｅ）時にケーブル（３）のケーブル軸線（ｘ）に沿って移動されることを特徴とする、方法。
2. ケーブル端部を圧着プレス（２）に送るために、グリッパ（４）が、アクチュエータを使ってケーブル軸線（ｘ）に沿って軸線方向に移動され、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するために、アクチュエータが、長さ伸長に対応して戻り動作（ｅ）を可能にするように設定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. それによって所定の保持モーメントがグリッパ（４）に加えられ得る電気モータ（５）が、グリッパ（４）の軸線方向移動のためのアクチュエータとして設けられ、戻り動作を可能にするために、電気モータの保持モーメントが低減されるように、電気モータ（５）が作動されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 圧着コンタクト（９）と圧着プレス（２）の可動プレス部材（６）との間の接触が、行程および／または時間検出によって決定され、または、圧着力が測定され、かつ、圧着コンタクト（９）とプレス部材（６）との間の接触が確かめられるとすぐ、または圧着力の所定の値が超過されるとすぐ、戻り動作（ｅ）が開始されるか、または許容されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. グリッパ（４）が、駆動装置またはアクチュエータの作動によってステップｂ）に従って能動的に移動されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
6. グリッパ（４）が、所定の補償行程を通して移動されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. グリッパ（４）が、ステップａ）による送り工程のための駆動力と比較して低減された駆動力で移動されることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の方法。
8. ケーブルの長さ伸長を補償するための戻り動作（ｅ）中のケーブル（３）の引張力が、測定されるか、または監視されることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。
9. − 圧着プレス（２）と、
   − ケーブル端部を圧着プレス（２）に送るためのグリッパ（４）を備える送りユニット（８）であり、グリッパ（４）が送り工程のためにケーブル軸線（ｘ）に沿って軸線方向に移動可能である、送りユニット（８）と
   を備える、圧着接続部を製造するための圧着装置であって、
   ケーブル軸線に対して垂直方向に移動可能である圧着プレスのプレス部材（６）がケーブル端部に押し当たって移動される圧着プロセス中に、グリッパ（４）が、少なくとも一部分において軸線方向（ｘ）に移動可能であるか、または移動性をもつことを特徴とする、圧着装置。
10. グリッパ（４）が、圧着プロセスの開始時に軸線方向に固定され、プレス部材（６）の第１の垂直移動の後においてのみ、軸線方向に移動性をもつか、または軸線方向に移動可能であるように構成されることを特徴とする、請求項９に記載の圧着装置。
11. ケーブル端部を圧着プロセスに送るための、および任意選択的にケーブル端部を剥離するための送りモードは別として、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するために、グリッパ（４）が軸線方向（ｘ）に移動性をもつかまたは移動可能である補償モードにおいて動作可能である、作動可能なグリッパ（４）を含むことを特徴とする、請求項９または１０に記載の圧着装置。
12. 送りユニット（８）が、グリッパ（４）の軸線方向移動のためのアクチュエータを備え、圧着装置（１）が、アクチュエータを作動させるための制御手段（１０）を備え、制御手段が、圧着中のケーブルの長さ伸長を補償するために、アクチュエータが長さ伸長に対応して戻り動作（ｅ）を可能にするようなものであることを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載の圧着装置。
13. 送りユニット（８）が、グリッパ（４）の軸線方向移動のための、それによって所定の保持モーメントがグリッパ（４）に加えられ得る電気モータ（５）を備え、電気モータが、それによって保持モーメントが一時的に低減され得るモータ制御装置（１０）を備えることを特徴とする、請求項９から１２のいずれか一項に記載の圧着装置。
14. 送りユニット（８）が、ピニオン（１３）およびラック（１４）を備えるリニア駆動装置として構成され、ピニオン（１３）が、好ましくはサーボモータ（５）を介して駆動可能であることを特徴とする、請求項９から１３のいずれか一項に記載の圧着装置。
15. 圧着装置（１）が、圧着力を検出するためのシステムを備えることを特徴とする、請求項９から１４のいずれか一項に記載の圧着装置。

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