JP5350533B2 - 線と接続要素の固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、接続要素に線を固定する装置および方法に関する。このような装置は上型と下型を含み、これらの型は、線と接続要素を上型と下型の間の所定領域でプレスするプレス面をそれぞれ有する。

このような装置および方法は、例えば、線と接続要素の間に取外し不能な連結部を得るために電気接続技術で使用される。この場合には、線と接続要素は、圧着力によって生じる塑性変形によって連結される。線と接続要素は、このような連結部によって電気的に接続することもでき、接続要素は、プラグなどのあらゆる所望の接続要素として設計可能である。

電線と接続要素の連結部は、クリンピングやスプライシングなどによって得ることができる。クリンピングでは、予成形された接続要素が一般に使用され、このような接続要素の寸法、特に長さが線の断面と一致するように設けられる。さらに、クリンピング工具は、線および接続要素の所定の変形をもたらし、所望の形状の圧着連結部を形成する所定の断面を有する。スプライシングでは、予成形された接続要素の代わりにエンドレステープが使用される。

圧着連結部は、最も単純な場合には、クリンピング工具によって形成される。しかし、特別な接触子を有する特別なケーブルの製造などで多数の圧着連結部を短時間で形成するためには自動化された装置が使用される。このような装置が図１に概略的に示されており、スタンプ式の下型と合わさる上型を含む。線と接続要素は、上型と下型のプレス面の間で移動し、上型または下型に加わる圧着力によって一緒にプレスされる。

圧着連結部の外形は、上型と下型のプレス面の形状によって定められるので、上型と下型のフランクすなわち側面の間には非常に小さいクリアランスが要求される。しかしながら、実際には圧着連結部の形成時に異なる種類の欠陥が生じうる。例えば、接続要素が、装置に到達する前に既に変形している場合がある。また、線と接続要素が、上型と下型の中心軸に対してずれていたり回転している場合がある。さらに、上型と下型が、互いに対してずれている場合もある。

これにより、線および／または接続要素の材料がプレス面の間の所定領域からはみ出して上型と下型のフランクすなわち側面の間に入るいわゆる欠陥のある圧着部が生じうる。このように誤って方向づけられた線および／または接続要素の材料は、上型と下型の中心軸に対して非対称に分布するので、欠陥のある圧着部によって圧着力が大きくなり、上型と下型の側面に大きなトルクが作用する。よって、上型と下型がずれて、高い機械的応力が生じうる。このような応力によって、上型と下型は変形あるいは場合によって破損するおそれがある。上型の２つの端面は、例えば、上型の一部が折れるまで応力によって曲がって分離するおそれがある。さらに、上型と下型の側面とプレス面は、機械的応力によって大きく変形し、プレス面に溝が生じうる。このように、欠陥のある圧着部によって、上型と下型の耐用寿命が短縮される。

従って、本発明の目的は、欠陥のある固定部が生じた場合に上型と下型が受ける損傷のおそれを低下させる、接続要素に線を固定する上述した装置および方法を提供することである。

上記の目的は、請求項１に記載の特徴部を有する装置、特に、上型と下型の間のプレス面の外側に設けられるとともに、線の一部および／または接続要素の一部を受け入れるように形成された少なくとも１つの切取り部が設けられた装置によって達成される。線および／または接続要素の誤って方向づけられた材料で、欠陥のある固定部のために上型と下型のプレス面の間の領域からはみ出した材料は、少なくとも１つの切取り部に受け入れられ、プレス面の間の領域からさらに離れるように移動することが防止される。

誤って方向づけられた材料が、切取り部によって全体としてプレス面の比較的近くに配置され、すなわち誤って方向づけられた材料の体積要素とプレス面の間隔が切取り部によって総体的に短縮されるので、切取り部に材料が受け入れられることによって、上型と下型の側面に作用する望ましくないトルクを生じさせるレバーアームが短縮される。よって、望ましくないトルクおよびトルクによって生じる上型と下型にかかる圧縮応力や引張応力が減少する。上型と下型に変形または損傷が生じうる荷重制限は、トルクの減少によってかなり高くなり、結果として上型と下型の耐用寿命が延長される。

さらに、上型と下型の間の切取り部は、欠陥のある固定部が生じた場合の圧縮応力や引張り応力が減少することで、上型と下型の側面とプレス面の両方における変形を減少させる効果を有する。例えば、プレス面における溝の形成が減少し、これにより、上型と下型の耐用寿命が延長される。従って、同じ上型と下型を用いて多数の固定部つまり圧着連結部を製造することができる。

本発明の有利な実施例は、従属項、詳細な説明および図面に記載されている。

境界面の１つと切取り部の少なくとも１つの端部との間隔は、切取り部の長さ、幅および深さよりも小さいことが有利である。換言すると、切取り部は、プレス面の１つに直接近接するように設けられ、プレス面の間の所定領域からはみ出した直後に線および／または接続要素の誤って方向づけられた材料を受け入れる。これにより、上型または下型の側面において、誤って方向づけられた材料が切取り部に受け入れられる前に力を及ぼす部分が減少する。上型と下型の側面にかかるトルクは、プレス面の近傍に切取り部を配置することによってさらに減少する。これは、誤って方向づけられる材料によって生じるレバーアームの長さが最小化されるからである。

切取り部は、誤って導かれる材料によって切取り部の領域において上型または下型にかかる力が、上型または下型の側面に垂直ではなく、むしろ接線方向すなわち実際の圧着力の方向とは反対方向にかかるように、アンダーカットまたは凹部として有利に設計される。これにより、上型と下型の側面にかかるトルクがさらに減少する。さらに、上型と下型が製造される材料に要求される端部強度が小さくなるように、切取り部が丸みのある端部を有することが有利である。これにより、上型と下型の製造が安価になる。

切取り部の深さは、切取り部の長さおよび幅よりも小さいことが好ましい。言い換えれば、切取り部はどちらかと言えば浅く形成され、線および／または接続要素の誤って方向づけられた材料が上型および／または下型の側面に沿って摺動して、側面に垂直方向の力ではなく接線方向の力がかかるようになっている。これにより、側面にかかるトルクをさらに減少させることができる。下型の側面に切取り部が設けられている場合には、この領域における切取り部が深い場合よりも浅い場合に、既にこの上部領域で小さい下型の幅の減少が低減される。よって、下型は、短く深い切取り部よりも浅く細長い切取り部を有するほうがより安定する。

どのような欠陥のある固定部が生じ、どの箇所でプレス面の間の領域から誤って方向づけられた材料がはみ出すかは予測不能なので、上型および／または下型のプレス面の外側に切取り部を少なくとももう１つ設けることが有利であり、少なくとも２つの切取り部をプレス面に対称に設けることが好ましい。複数の切取り部が設けられるとともに／または少なくとも２つの切取り部がプレス面に対して対称に配置されていれば、線と接続要素の固定部に欠陥がある場合に上型と下型のずれや損傷が生じるおそれがさらに小さくなる。

切取り部は、下型の側面に下型のアンダーカットとして形成されることが好ましい。誤って方向づけられた材料が下型の切取り部に入ると、さらに外側に配置される上型の切取り部に入るときよりも圧着方向に垂直な力が小さくなる。また、誤って方向づけられる材料は、装置の中心軸のより近くに配置されるため、上型と下型の側面にかかるトルクが全体として小さくなる。

代わりにまたは追加して、切取り部を上型の側面に設けることもできる。この場合には、上型の容積は下型よりも一般に大きいので、このような切取り部が装置の強度に与える影響が小さくなる。

本発明は、さらに、接続要素に線を固定する方法に関する。線と接続要素は、上型と下型の対応するプレス面の間の所定領域でプレスされる。線の一部および／または接続要素の一部は、プレス面の間の領域からはみ出した場合に、上型および／または下型の損傷を防止するように上型と下型の間のプレス面の外側に設けられた切取り部に受け入れられる。

本発明は、実施例および図面を参照して以下に説明される。

従来技術に係る接続要素に線を固定する装置の概略説明図である。 本発明に係る装置の概略説明図である。 図１の部分拡大図である。 図２の部分拡大図である。

図１は、従来技術に係る接続要素１５に線１３を固定する装置１１を示す。この装置は、スタンプ式の下型１９と合わさる上型１７を含む。上型１７と下型１９は、接続要素１５への線１３の固定によって得られる圧着連結部の形状を定めるプレス面２１，２３をそれぞれ有する。

線１３は、複数の線ストランド含みうる。接続要素１５は、一例としてストランド爪として示されており、ストランド爪に線を固定することによりいわゆるストランド圧着部が形成される。しかし、例えば、装置１１によって、接続要素と電線の間に絶縁材料が設けられた絶縁圧着部を形成することもできる。

上型１７は、矢印２５の方向の圧着力によって下型１９に向かって押される。これにより、線１３と接続要素１５は塑性変形し、取外し不能な永久連結部がこれらの間に得られる。

例えば、図１に示すように、右半分１５ａが下向きに不良に曲がっているときに線１３と接続要素１５の欠陥のある固定部が生じる。上型１７が下型１９に向かって押されると、連結要素１５の右半分が、結果的にプレス面２１，２３の間の所定領域の外側に位置する。図３ａに示すように、接続要素の部分１５ａは、上型と下型のそれぞれの側面２７，２９の間に入ってしまい、圧着連結部の形成に要求される側面２７，２９の間の非常に小さいクリアランスのために非常に大きな力が生じる。このような力によって、上型１７と下型１９の間にずれが生じうる。さらに、これによって生じる力およびトルクは、上型１７と下型１９において非常に高い機械的応力を生じさせ、このような機械的応力によって上型と下型は変形あるいは場合によって破損するおそれがある。

線１３と接続要素１５の欠陥のある固定部は、図１に示す曲がった接続要素１５だけでなく、上型１７と下型１９が共通の中心軸３１に対して互いにずれていることによっても生じうる。線１３および／または接続要素１５が、中心軸３１に対してずれている場合もある。

図２は、本発明に係る接続要素１５に線１３を固定する装置１１１を示しており、この装置１１１は、上述の難点を解決する改良された下型１１９を有する。図１と比較すると、下型１１９は、両側面１２９に切取り部１３３をそれぞれ有し、この切取り部に線１３および／または接続要素１５から離れて誤って方向づけられた材料が受け入れられる。２つの切取り部１３３は、アンダーカットとして設計され、両側面１２９に誤って方向づけられた材料を受け入れることができるように、中心軸３１あるいは下型１１９のプレス面に対して対称に設けられる。

下型１１９には、切取り部１３３によってプレス面１２２の下方でテーパがつけられており、下型１１９の幅は、テーパの領域よりもプレス面１２３の領域で広くなっている。切取り部１３３は、凹部として設計されており、誤って方向づけられた材料が切取り部１３３に入るのを容易にするように丸みのある端部１３５を有する。さらに、下型１１９が製造される材料に要求される端部強度は増加しない。

凹部状の切取り部１３３の深さは、対応する側面１２９に沿った長さに比べて実質的に小さい。誤って方向づけられた材料が切取り部１３３に入ってそこで広がると、下型１９９の側面１２９には垂直方向の力はかからず、接線方向の力のみがかかる。下型１１９と上型１７の間の切取り部１３３によって定まる容積は、好ましくは誤って方向づけられた材料を切取り部１３３に十分に受け入れることができるように選択される。２つの切取り部１３３によって定まる容積は、例えば、接続要素１５の体積に対応する。

誤って方向づけられた材料は、切取り部１３３に受け入れられるので、図１に示す下型１９を使用した場合に比べて、下型１１９と上型１７の側面１２９，２７にかかる力はそれぞれ小さくなる。これにより、上型１７と下型１１９の損傷のおそれが減少し、装置１１１全体の耐用寿命が延長される。

上型１７と下型１９，１１９の側面２７，２９，１２９にそれぞれ作用する力の減少は、図３ａ，図３ｂに示されている。これらの図は、図１，図２の部分拡大図であり、線１３と接続要素１５が所定領域でプレスされている。接続要素１５の材料は、所定領域からはみ出して上型１７および下型１９，１１９の側面２７，２９，１２９に沿って延びている。図３ａでは、誤って方向づけられた材料は、下型１９に切取り部１３３がないために図３ｂに比べて所定領域から平均して離れており、上型１７と下型１９の側面２７，２９に存在する比較的大きいレバーアーム３７によって力が加わる。従って、相当のトルクと機械的応力が上型１７と下型１９にかかる。

図３ｂでは、誤って方向づけられた材料は、本発明の下型１１９の切取り部１３３に受け入れられる。切取り部１３３の寸法は、好ましくは、受け入れた材料が、ほとんどの場合に側面２７，２９，１２９の１つと全面にわたって接触しないように選択される。よって、切取り部１３３に受け入れられる材料は、下型１１９の側面１２９または上型１７の側面２７に少しも力を及ぼさないか、非常に小さい力しか及ぼさず、結果的に生じるレバーアーム１３７は図３ａに示すレバーアーム３７に比べてかなり短縮される。

上型１７と下型１１９内の機械的応力は、短縮されたレバーアーム１３７によって減少する。よって、線１３の固定部に欠陥が生じた場合に、接続要素１５において上型１７および／または下型１１９が損傷するおそれが小さくなる。さらに、機械的応力の減少によって側面２７，１２９およびプレス面２１，１２３の変形が小さくなり、特に面２７，１２３に溝が形成されるおそれが小さくなる。従って、上型１７と下型１１９の耐用寿命は、切取り部１３３によって全体として延長され、上型１７および／または下型１１９を交換する必要なく、多数の圧着連結部を製造することができる。

１１，１１１…装置
１３…線
１５…接続要素
１５ａ…接続要素の部分
１７…上型
１９，１１９…下型
２１…上型のプレス面
２３，１２３…下型のプレス面
２５…圧着力の方向を示す矢印
２７…上型の側面
２９，１２９…下型の側面
３１…装置の中心軸
１３３…切取り部
１３５…端部
３７，１３７…レバーアーム

Claims (11)

1. 線（１３）と接続要素（１５）とを固定する固定装置（１１１）であって、この固定装置（１１１）は、上型（１７）と下型（１１９）とを有し、上型（１７）と下型と（１１９）は、上型（１７）と下型（１１９）の間の所定領域で線（１３）と接続要素（１５）とをプレスするプレス面（２１，１２３）をそれぞれ備えており、
   少なくとも１つの切取り部（１３３）が、上型（１７）と下型（１１９）の間のプレス面（２１，１２３）の外側に設けられているとともに、線（１３）の一部および／または接続要素（１５）の一部を受け入れるように設計されており、
   プレス面（２１，１２３）の１つと、切取り部（１３３）の少なくとも１つの端部（１３５）との間隔が、切取り部（１３３）の長さ、幅および深さよりも小さく、
   切取り部（１３３）は、凹部の形態で設けられており、かつ丸みのある端部（１３５）を有していることを特徴とする固定装置。
2. 切取り部（１３３）の深さは、該切取り部（１３３）の長さおよび幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の固定装置。
3. 少なくとも２つの切取り部が、プレス面（２１，１２３）に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の固定装置。
4. 切取り部（１３３）は、下型（１１９）の側面（１２９）に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固定装置。
5. 下型（１１９）は、プレス面（１２３）の外側に設けられた少なくとももう１つの切取り部（１３３）を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の固定装置。
6. 下型（１１９）は、プレス面（１２３）の下方にテーパを有し、下型（１１９）の幅は、前記テーパの領域よりもプレス面（１２３）の領域で広いことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の固定装置。
7. 切取り部（１３３）が、上型（１７）の側面（２７）に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の固定装置。
8. 上型（１１９）は、プレス面（２１）の外側に設けられた少なくとももう１つの切取り部（１３３）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の固定装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の固定装置（１１１）の下型（１１９）であって、
   下型（１１９）は、線（１３）と接続要素（１５）との固定時に、線（１３）の一部および／または接続要素（１５）の一部を受け入れるために、プレス面（１２３）の外側に設けられた少なくとも１つの切取り部（１３３）を有することを特徴とする下型。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の固定装置の上型（１７）であって、
    上型（１７）は、線（１３）と接続要素（１５）との固定時に、線（１３）の一部および／または接続要素（１５）の一部を受け入れるために、プレス面（２１）の外側に設けられた少なくとも１つの切取り部（１３３）を有することを特徴とする上型。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の固定装置によって接続要素（１５）に線（１３）を固定する固定方法であって、
    線（１３）と接続要素（１５）とは、上型（１７）と下型（１１９）のそれぞれのプレス面（２１，１２３）の間の所定領域でプレスされ、
    線（１３）の一部および／または接続要素（１５）の一部は、これらの部分がプレス面（２１，１２３）の間の領域からはみ出した場合に、上型（１７）および／または下型（１１９）の損傷を防止するように、上型（１７）と下型（１１９）の間のプレス面（２１，１２３）の外側に設けられた切取り部（１３３）に受け入れられることを特徴とする固定方法。

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