JP2899300B2 - 電気ハーネスの製造方法及び装置 - Google Patents

電気ハーネスの製造方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電線に成端された複数の端子が、コネクタ
ハウジングに所定ピッチで配置された電気ハーネスの製
造方法及び装置に関する。
（従来技術、発明が解決しようとする課題） 本発明は、電子回路、特に、接点が狭い間隔で配置さ
れている比較的高密度の電子回路を相互接続するのに広
く採用されているハーネスを製造する方法及び装置を提
供する。電子パッケージは0.050インチ（1.27mm）また
は0.100インチ（2.54mm）というような中心間隔で配置
された接点ピンまたはポストの形態に実施された接点を
採用することが多い。上記のような密度に対応するた
め、接点ピンまたはポストの中心と一致する位置に端子
を取付けるための通路を有するプラスチックハウジング
を利用することによって前記中心と直接適合するコネク
タが既に提案されている。多くの場合、使用される端子
は接点ピンまたはポストと係合するばね接触フィンガー
を有する前端と、電線に対して成端される後部とを含
む。コネクタは簡単なものは端子及び電線をそれぞれ１
本だけ含むものから、複雑なものは共通のハウジング内
に30本もの端子及び電線を含むものまである。このよう
なパッケージ密度の高さに鑑み、当然の結果として、極
めて細い可撓電線を使用しなければならない。なお、こ
こに使用する“細い”という表現は、0.025インチ（0.6
35mm）乃至0.075インチ（1.905mm）の外径を有する電線
を意味する。典型的には、このような電線は、多くの場
合、７本の銅素材をポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、
またはこれらと類似の特性を有する絶縁材を押出し成形
した外被で被覆したものである。電線は使用中または設
置の際に適当に曲げても折れないように可撓性を付与さ
れる。しかし、細く可撓性であるこの特性は、電線の、
特にハーネスに利用するための位置ぎめしたり成端した
りしなければならない剪断された自由端の取扱いを困難
にする。
（課題を解決するための手段、作用、効果） 1986年12月23日付米国特許出願第945,588号“種々の
寸法のコネクタを製造する装置及び方法”には、上記コ
ネクタと同様な特徴を有し、上記目的に使用されるコネ
クタが開示されている。上記出願のコネクタは、剪断さ
れた電線の自由端を成端のため１本ずつ送入するオペレ
ータに対してコネクタ及び端子を位置ぎめする機構によ
って成端される。このような作業においてオペレータを
助けるための適当な電線案内機構が利用される。このよ
うな作業及び細い可撓電線の取扱いに伴う生産性の制約
を体験したことが本発明の方法及び装置を開発するに至
った。
本発明にかかる方法においては、電線に成端された複
数の端子をコネクタハウジングの所定ピッチの端子通路
内に挿入保持して成る電気ハーネスの製造方法におい
て、前記複数の端子をダイス集合体により前記所定ピッ
チで配列し、前記ハウジングの前記端子通路に位置合わ
せして保持する工程と、前記複数の端子のピッチに合わ
せて複数の電線を前記複数の端子の近傍に略平行に案内
供給する工程と、前記複数の電線が前記複数の端子に成
端される前に前記ダイス集合体の頂面に当接するブレー
ドにより、前記複数の電線の径方向の移動を規制する工
程と、前記ブレードと相対移動可能なパンチにより前記
複数の電線を所定位置で剪断し且つ前記複数の端子に成
端する工程と、前記複数の電線に成端された前記複数の
端子を前記ハウジングの前記端子通路に挿入保持する工
程と、より成ることにある。
また、本発明にかかる製造装置においては、コネクタ
ハウジングに所定ピッチで形成された複数の端子通路
に、電線に成端された複数の端子を挿入保持して電気ハ
ーネスを製造する電気ハーネス製造装置において、前記
電線を剪断するための剪断刃を備えた前記所定ピッチの
複数の孔を有する電線供給手段と、該電線供給手段によ
り供給される複数の電線の下方に、前記複数の端子を整
列保持するダイス集合体と、前記電線供給手段から供給
される前記複数の電線を前記複数の端子に対して位置決
めする複数の溝を有するブレードと、前記複数の電線を
剪断する剪断刃を有すると共に前記複数の電線を前記複
数の端子に成端するパンチとからなるパンチ集合体とを
具備し、該パンチ集合体は、前記ダイス集合体に対して
相対移動可能であり前記パンチ集合体の前記ブレード
は、前記パンチに対して相対移動可能であると共に、前
記パンチが前記複数の電線を成端する前に前記ダイス集
合体の頂面に当接し、前記電線の径方向の移動を規制す
ることにある。
本発明では、コネクタ通路の中心間隔と一致する中心
間隔に、ダイス集合体に前記間隔で取付けた端子の近
傍、ただし該端子の上方へ一度に複数の電線を適当な長
さだけ供給する。電線剪断面、引込み自在にばね付勢さ
れた電線案内手段とを含む工具パンチを設けることによ
って電線の剪断、挿入、及び成端を行う。電線が下降し
てダイス集合体内の端子に挿入されるのと同時に移動し
て電線の整列を助けるようにばね付勢された電線クラン
プ機構を設ける。本発明にかかる方法では、先ず、電線
を適当な長さだけ送り込んだのち、工具を閉じて先ず工
具に近い電線部分をクランプし、電線案内手段がダイス
集合体内の端子の上方で電線を暖く保持する。次いで、
パンチ及びダイスを閉じ、電線供給手段の刃面とパンチ
手段の刃面との間で電線を剪断し、剪断された電線を下
降させ、各電線を対応の端子に挿入する。本発明ではま
た、工具パンチの一部に端子の一部を下向きクリンプす
ることによって電線保護及び口述する他の目的を達成す
るような面を設ける。以上の動作は、工具と、コネクタ
通路の中心間隔と同じ中心間隔で配置された端子及び電
線とを相対閉鎖することによって１ストロークで行われ
る。こうすることで、所定コネクタごとに複数の電線が
同時に成端され、剪断及び成端の前後及び途中に電線が
ほぼ固定的に保持される。従って、電線の剪断端もほぼ
固定されるから、オペレータの熟練を必要としたり、ハ
ーネス製造の生産性を制約することはない。
（実施例） 添付図面に沿って以下に本発明の実施例を説明する。
先ず、第２図にはそれぞれが電線40に対して適当に成
端される後述のような電気端子を内蔵するコネクタハウ
ジングを成す３個の電気ハーネスユニットを示した。電
線40は、その直径が約0.035インチ（0.889mm）と極めて
細いのが普通であり、第２図に示すように、一端でその
被覆を剥ぎ取って中心の導電芯42を突出させるか、被覆
されたままにするか、又は端子20などで成端する。電線
の長さ及び自由端の処理は、ハンダ付け、従来の圧着
（クリンプ）または圧接（絶縁被覆排除又はIDC）接続
のような種々の手段で行われる電線の追加接続に影響を
与える特定の使用目的に応じて異なる。上記特許出願第
945,588号に開示されているコネクタの場合、あらかじ
め截断されている電線の自由端を、この電線を端子のID
C構造内へ挿入する工具の閉鎖範囲内で、該端子の上方
に一本ずつ手作業で位置ぎめすることによって成端され
た。
第1A図−第1C図は、コネクタ10、端子20及び電線40の
詳細であり、第1A図及び第1B図の要素は実物の約２倍の
寸法に、第1C図の端子20は実物の約４倍に拡大してあ
る。個々のコネクタ10は、所期の絶縁及び誘電性を有す
る適当なエンジニアリング・プラスチックから成形され
たハウジング12を含む。ハウジング12は複数の端子を収
容できる寸法に製造されるのが普通であり、第1A図及び
第1B図に示す例は３個の端子を内蔵するように製造され
た実施例である。上記特許出願第945,588号に述べられ
ているように、コネクタハウジング12は、２個、４個、
６個、８個、場合によっては30個もの端子を別々の通路
に収容するようにし、それぞれ任意の寸法に成形するこ
とができる。前記通路は、第1A図及び第1B図に参照番号
14として示してあり、ハウジング12を貫通するように形
成されているから、第1B図に示すように端子20をハウジ
ング12内へ完全に挿入することができる。図示の実施例
では、ハウジング12の側壁に孔16,18が形成されてお
り、これらの孔16,18は工具内でハウジング12を割出す
のに利用されるだけでなく、端子20を先ず第1A図に示す
ように一部だけ挿入された位置にラッチし、次いで、第
1B図に示すように完全挿入位置にラッチする際にも利用
される。第1C図から明らかなように、各端子20は同じ金
属板から一体形成されたラッチ22を含み、その前端23が
ハウジング12内で孔16,18の面と係合して端子20をハウ
ジング12の通路14内に保持するように作用する。各端子
20は第1C図に端部だけを示したポスト26と電気接触する
第1C図に参照番号24で示す少なくとも１個のコンタクト
素子を含む。ポスト26は、電子回路によって使用される
電圧及び電流との関連から、例えば、真鍮のような導電
性金属で形成し、これに適当なめっきを施すのが普通で
ある。ポスト26は、プリント回路パスに接続されている
プリント回路板にハンダ付けなどで取付け、所定の中心
間隔で、典型例としては0.100インチ（2.54mm）の中心
間隔でプリント回路板から突出させるのが普通である。
端子20の接触域への挿入を容易にするため、このような
ポストまたはピンは、第1C図に示すように斜角を付ける
か、または丸みを与えることが多い。
第1C図に示す端子20は通路14内で端子20を半径方向に
安定させるため通路14に嵌入する部分28をも含む。端子
20はまた、端子と共通の材料金属から突出させた金属タ
ブ30を含み、この金属タブ30はハウジング12の背面15と
係合することによって通路14内への端子20の挿入を制限
する機能を果し、上記ラッチ22の前端23は孔18の背面と
係合して通路14からの端子引き抜きを制限する。個々の
端子20は、第1C図から明らかなように、電線40を端子構
造内へ挿入すると、電線40の導電素線との成端を達成す
るように寸法設定されたスロット34,36を含むIDC成端構
造を具備する。スロット34,36は、端子20を形成してい
る金属の縁端によって形成され、圧接技法に従って比較
的非可撓状態に保持される。それぞれのスロット34,36
は、第1A図及び第４図に示すように、符号37で示すテー
パに形成されており、電線を各スロットの中心にむかっ
て案内すると共に、圧接技法に従って電線の絶縁被覆を
剥ぎ取る作業を容易にする漏斗状入口を具備している。
各端子の端部には、第1A図の状態から第1C図の状態に変
形させると電線保持手段として作用する、一対の突起38
を設けてある。
コネクタ10は、第1B図及び第1C図に示すように、端子
20のコンタクト素子24、ポスト26を介して電線の両端に
接続されている回路要素間の接続及び遮断を行なう。実
施例では、通路14を、従って端子20をポスト26の中心間
隔と一致する中心間隔、典型的には0.100インチ（2.54m
m）間隔で配列する。本願において示すような端子につ
いては、米国特許第4,435,035号に詳しく開示されてい
る。本発明の方法及び装置に関しては、電気ハーネスユ
ニットを形成するため複数の電線40と併用される複数の
通路及び端子をコネクタ10に設けた。このハーネスユニ
ットは、既に述べた通り、第２図に示すような形態を取
ることができる。
第３図で、端子20は、電線40と、これを截断して端子
20内に配置するための工具との下方に位置ぎめされてい
る。第４図ては、３本の電線及び３個の端子を同時に成
端する場合の要素の相対位置などを詳細に示している。
電線40は、導電芯42及びこれを囲む絶縁被覆44から成
る。多くの場合、導電芯42は、撚り合わせ、錫メッキを
施した細い銅素線で作られる。
本発明の方法及び装置の要点として、端子20、具体的
には、その背面部分31をそれぞれがコネクタハウジング
内の通路14の間隔と一致する中心間隔で配列されたパタ
ーンに端子20を整列させ、保持するような幅及び深さを
有する適当な溝52を有するダイス集合体50内に位置ぎめ
して保持する。ダイス集合体50に設ける溝52の本数は、
所与のコネクタにおける端子数に合わせて、例えば、４
本、８本あるいは30本というように設定することができ
る。種々の端子20は、コネクタハウジングから端子20が
突出している第1A図に示す状態でコネクタを操作するこ
とによってダイス集合体50へ挿入される。ダイス集合体
50は、電線40及び挿入工具から離れた位置へ移動でき、
適当な手段によって第３図及び第４図に示す相対位置へ
駆動されるように構成することもできる。ダイス集合体
50への端子供給が手動で、あるいは適当な装置により自
動的になされるように構成することもできる。実際に
は、ダイス集合体50は、下方へ移動して端子20に電線を
装着するため上方に配置されている工具に対して水平及
び垂直方向に固定状態に保持される。第３図及び第４図
に示す上記工具の実施例は、電線挿入突起57及び端部に
形成された丸みを帯びた、または湾曲したクリンプ圧着
面58,59を有するパンチ56から成るパンチ集合体54を含
む。第３図・第４図及び第５図から明らかなように、パ
ンチ集合体54は、一連の溝65を形成し、電線40を案内し
て端子20の適当な部分と咬合させるブレード64から成る
電線案内構造を含む。第４図から明らかなように、ブレ
ード64の端部に斜角68を付けることにより、電線案内構
造が電線上にかぶさるのに伴なって漏斗効果または案内
効果が得られるようにする。
第３図に示すように、パンチ56は、クリンプ圧着面58
のほかに別の斜角面59をも含み、これらの斜角面は端子
20の各部を変形させる、即ち、クリンプする。斜角面58
は、電線保持手段38を第1C図に示すように、電線40の周
りに巻着させて緊密に囲ませ、電線保持を達成する。斜
角面59は金属タブ30を下向きに変形させ、電線の装着及
び成端に続いて通路14へ挿入するため端子20を開放す
る。第３図に示すように斜角面59に近くパンチ56の端部
近傍にブレード66が配置されており、このブレード66は
工具の電線剪断機構の一部を形成する刃面69を含む。電
線を剪断する有効な刃面を維持するため、ブレード66を
適当な態様でパンチ56に対して着脱できるようにする。
パンチ56及び案内ブレード構造64から成るパンチ集合
体54は、パンチ56がダイス集合体50と咬合するようにす
るため、第３図及び第４図で見て下方へ駆動されるよう
に相対移動自在とする。この駆動を行なうため、図示し
ないが、適当なラムを設けると共に、ダイス集合体50及
びパンチ集合体54の位置を整列させる適当な案内構造を
設ける必要がある。パンチ56と、ブレード64によって形
成される電線案内構造とは相対移動自在であり、ブレー
ド64は、図示しない手段により、常態において第４図に
示す位置に達するようにばね付勢されているが、工具が
駆動されて係合するとパンチ56に対して後退する。即
ち、ブレート64はダイス集合体50の頂面に当接して第６
図に示す位置まで後退し、パンチ56、電線挿入突起57及
びクリンプ圧着面58,59の作用を可能にする。
第３図に示すように、電線40を受けてこれを案内する
ための孔72を有する電線挿入案内手段70をも設けてあ
る。この電線案内手段70はパンチ56に取付けられた刃面
69と協働して電線40を剪断するように適当に研磨され、
硬化された刃面74を形成する薄い孔あきブレード76を含
む。図示しないが、装置の一部として、上述した中心間
隔を維持しながら、複数の電線40を電線案内手段70を通
して、端子20の上方の軸方向経路に沿って供給する電線
供給機構や、電線供給源としてのドラムまたはリールも
含まれる。電線供給機構として種々の電子制御電線供給
機構が市販されており、ハーネス構成に必要な電線長さ
を配分し、かつ測定するように電子制御される。
さらに、第３図に示すように、典型的にはＶまたはＵ
字面82を形成するように表面をえぐられ、ブレード84の
対応面86と対向して協働して電線を中心位置ぎめする上
方クランプ要素80を含む電線クランプ機構をも設けてあ
る。後述するようにクランプ機構のブレード84はバネ付
勢下に作用する。
次に、上述した本発明方法及び装置の作用について説
明すると、所与のサイクルはパンチ56及びダイス機構が
第３図及び第４図のような開放位置を占める状態から開
始され、これと同時に電線供給機構が作動する。電線40
は第３図の左から右へ供給され、数基の電線供給機構が
作動して所与のハーネス構成に必要な電線長を測定す
る。次いで、クランプ機構80−84が相対駆動されて個々
の電線40を第３図に示す位置にクランプし、さらに、こ
のサイクルの一部として、パンチ集合体54が下方へ駆動
される。この時点で引込み自在な電線案内機構のブレー
ド64が電線40を溝65内に集めて挿入して半径方向に移動
できないようにし、コネクタハウジング通路及び端子の
前記中心間隔で実質的に電線40を保持し、中心位置ぎめ
する。パンチ集合体54が下降するのに伴なって、刃面6
9,74が閉じて電線40を剪断する。第６図は、前記ブレー
ドが電線40を集め、ダイス集合体50と当接するパンチ56
に対し、ばね圧に抗して後退し始める状態まで下降した
パンチ集合体54を示す。複数の電線40の径方向の移動
は、複数の電線40が複数の端子20に成端される前に、ダ
イス集合体50の頂面に当接するブレード64により規制さ
れるので、複数の電線40が複数の端子20に成端される過
程において複数の電線40がダイス集合体50の頂面とブレ
ード64の各端子の間から外れることなく電線40を端子20
に対し確実に位置決めすることができる。次いで、パン
チ56は、第７図の位置まで下降駆動され、この位置にお
いてパンチ56から突出している電線挿入部57が端子20の
IDC部32に電線40を挿入し、面58,59が金属タブ30および
突起38を第1C図に示す状態に金属変形させる。
パンチ56が駆動されてダイス集合体50と咬合し、刃面
69,74が電線40を剪断し、剪断された電線40を成端のた
め下方へ移動できるように開放すると、ばね付勢されて
いる電線クランプ84も下方へ引込み、電線挿入作業中、
軸方向または半径方向に移動できないように電線端を保
持する。
以上の説明から明らかなように、本発明の方法は、先
ず電線40を適当な態様で供給したのち、電線40をクラン
プし、工具を閉じることにより、複数の電線40の後端を
一度に剪断し、これらの後端部を下方へ運び、その一部
をIDC端子に挿入するという工程を含む。IDC端子は自動
的に電線被覆を剥ぎ取り、電線40の素線を端子に対して
電気的に成端し、これと同時に端子の一部が変形または
クリンプされて電線保持などの機構を果す。次いで、工
具を開放し、成端されたコネクタをパンチ56及びダイス
集合体50から移動させ、端子をハウジング内へ移動させ
ることにより、ラッチ縁23がハウジング12に形成した孔
16の縁端面と係合して、それぞれの電線40と成端された
状態で各端子をハウジング内に係止する。ハーネスユニ
ット集合体を保管及び使用のため装置から取外し、次の
サイクルに備える。
図示しないが、上記相対往復運動を可能にするボルス
タ（bolster）のような補強具を周囲に配置し、これを
電線供給機構及び端子に対して固定することによりパン
チ56及びダイス集合体50を互いに正確な関係に保持する
ことも可能である。
以上に、本発明の方法及び装置を、圧着手段によって
電線40を保持した圧接型の端子に関して説明したが、方
法も装置も共に適当な変更を加えて別種の端子に応用す
ることができる。例えば、絶縁ピアシング（piercing）
が行なわれるような端子にも応用できる。ただし、上述
した狭い中心間隔を維持するのに比較的薄い壁が必要で
あることを考慮して、パンチ56及びダイス構造の作用力
が余り大きくてはいけない。工具については、当業者な
ら適当な取付け、ジグ工作及び注油と共に、材料及びそ
の組合わせも適正に選択しなければならないことを熟知
しているであろう。
（発明の効果） 請求項１に係る電気ハーネスの製造方法によれば、複
数の電線が複数の端子に成端される前にダイス集合体の
頂面に当接するブレードにより前記複数の電線の径方向
の移動を規制する工具を具備しているので、細い複数の
電線がブレードと相対移動可能なパンチにより複数の端
子に成端される過程において、前記電線がダイス集合体
の頂面とブレードの先端との間から外れることなく、前
記電線を端子に対し確実に位置決めすることができる。
又、請求項２に係る電気ハーネス製造装置によれば、
電線供給手段から供給される複数の電線を複数の端子に
対して位置決めする複数の溝を有するブレードと、前記
複数の電線を剪断する剪断刃を有すると共に前記複数の
電線を前記複数の端子に成端するパンチとからなるパン
チ集合体を具備し、該パンチ集合体の前記ブレードは、
前記パンチに対して相対移動可能であると共に、前記パ
ンチが前記複数の電線を成端する前に前記ダイス集合体
の頂面に当接し、前記電線の径方向の移動を規制するの
で、細い複数の電線がパンチによって複数の端子に成端
される過程において、前記電線がダイス集合体の頂面と
ブレードの先端との間から外れることなく、前記ブレー
ドにより前記端子に対して確実に位置決めされる。
【図面の簡単な説明】
第1A図は、成端前のコネクタを、使用に備えて端子を突
出させた状態で示す斜視図。 第1B図は、第1A図のコネクタを、端子を電線に対して成
端し、コネクタに挿入した状態で示す斜視図。 第1C図は、電線に対して成端された端子と係合するよう
に整列した接点ポスト端を示す斜視図。 第２図は、長さの異なる電線が本発明によりコネクタに
成端された３つのハーネス要素を示す平面図。 第３図は、電気端子、その上部に供給される電線および
閉じるべく準備している工具のパンチ部を示す側面図。 第４図は、本発明の工具を、成端前の電線と共に第３図
右側から見た立面図。 第５図は、本発明工具のパンチ部を詳細に示す断面図。 第６図は、第４図の工具を一部閉じた状態で示す立面
図。 第７図は、電線を剪断し、これを端子へ挿入するため完
全に閉じた状態にある第４図の工具の立面図。 10……コネクタ 12……ハウジング 14……端子通路 20……端子 40……電線 50……ダイス集合体 54……パンチ集合体 64……ブレード 56……パンチ 65……溝 69……剪断刃 70……電線供給手段 72……孔 74……剪断刃
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョシタ マリア ウィルソン アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 17112 ハリスバーグ ケンウッド ア ベニュー 5505 (56)参考文献 特開 昭60−189817（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01R 43/00 - 43/01 H01R 43/20 H01B 13/00 513

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電線に成端された複数の端子をコネクタハ
    ウジングの所定ピッチの端子通路内に挿入保持して成る
    電気ハーネスの製造方法において、 前記複数の端子をダイス集合体により前記所定ピッチで
    配列し、前記ハウジングの前記端子通路に位置合わせし
    て保持する工程と、 前記複数の端子のピッチに合わせて複数の電線を前記複
    数の端子の近傍に略平行に案内供給する工程と、 前記複数の電線が前記複数の端子に成端される前に前記
    ダイス集合体の頂面に当接するブレードにより、前記複
    数の電線の径方向の移動を規制する工程と、 前記ブレードと相対移動可能なパンチにより前記複数の
    電線を所定位置で剪断し且つ前記複数の端子に成端する
    工程と、 前記複数の電線に成端された前記複数の端子を前記ハウ
    ジングの前記端子通路に挿入保持する工程と、 より成ることを特徴とする電気ハーネスの製造方法。
  2. 【請求項２】コネクタハウジングに所定ピッチで形成さ
    れた複数の端子通路に、電線に成端された複数の端子を
    挿入保持して電気ハーネスを製造する電気ハーネス製造
    装置において、 前記電線を剪断するための剪断刃を備えた前記所定ピッ
    チの複数の孔を有する電線供給手段と、 該電線供給手段により供給される複数の電線の下方に、
    前記複数の端子を整列保持するダイス集合体と、 前記電線供給手段から供給される前記複数の電線を前記
    複数の端子に対して位置決めする複数の溝を有するブレ
    ードと、前記複数の電線を剪断する剪断刃を有すると共
    に前記複数の電線を前記複数の端子に成端するパンチと
    からなるパンチ集合体とを具備し、 該パンチ集合体は、前記ダイス集合体に対して相対移動
    可能であり、 前記パンチ集合体の前記ブレードは、前記パンチに対し
    て相対移動可能であると共に、前記パンチが前記複数の
    電線を成端する前に前記ダイス集合体の頂面に当接し、
    前記電線の径方向の移動を規制することを特徴とする電
    気ハーネス製造装置。
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