JP5562625B2

JP5562625B2 - 端子圧着機の電線位置検知装置

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Publication number: JP5562625B2
Application number: JP2009280229A
Authority: JP
Inventors: 順生山本
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2009-12-10
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2029-12-10
Also published as: JP2011124060A

Description

本発明は、例えば手動で電線を圧着機のアンビルとクリンパとの間に供給し、電線の芯線部を電線位置決め板に当接させて位置決めした際の芯線部の位置ずれを検知する端子圧着機の電線位置検知装置に関するものである。

図６は、従来の端子圧着機の電線位置決め機構の一形態を示すものである（特許文献１参照）。

この端子圧着機の電線位置決め機構は、端子６１をクリンパ６２の下方でアンビル６３の上にセットし、電線６４を端子６１の上にセットし、電線６４の端末の芯線部（導体）６４ａの先端を電線位置決め板６５に突き当てて位置決めし、その状態でスイッチ（図示せず）を押してクリンパ６２を下降させて、アンビル６３との間で電線６４の端末を端子６１に圧着接続するものである。

芯線部６４ａは前側のクリンパ６２ａで端子６１の前側の一対の圧着片６６に圧着接続され、芯線部６４ａに続く絶縁被覆部６４ｂは後側のクリンパ６２ｂで端子６１の後側の一対の圧着片６７に圧着固定される。電線位置決め板６５は前側の圧着片６６とその前側の電気接触部（本例では雌型の電気接触部）６８との間に配置される。

上記以外の端子圧着機の電線位置決め機構としては、例えば特許文献２に、電線位置決め板に芯線突き当て位置のセンタマークを設け、電線位置決め板を端子圧着機のフレームに上下方向回動自在に軸支して、端子と電線位置決め板との干渉を防止したものが記載され、特許文献３には、クリンパの上昇に伴って電線位置決め板を上向きに回動させて、次にセットされる端子との干渉を防ぐことが記載されている。

また、特許文献４には、端子圧着機ではないが、端子圧着前に電線の端末を皮剥きして芯線部を露出させた際に、光センサの発光器と受光器との間に芯線部を位置させて、皮剥きの良否を検査することが記載されている。

また、特許文献５には、端子圧着用の一対の圧着ダイスの間に光センサの光路を設定し、一対の圧着ダイスの閉じが不完全である場合に光路が形成され、一対の圧着ダイスが完全に閉じて圧着が完了した際に光路が遮断されることが記載されている。

特開平９−１６１９３８号公報（図１）特開平１０−２２３３４７号公報（図１）特開２００７−３１１０６２号公報（図１）特開昭５９−１２３４１３号公報（図４）特開２００７−２２７２１８号公報（図４）

上記従来の図６の端子圧着機の電線位置決め機構にあっては、特に手動で電線６４を端子６１に圧着する際に、作業者の感覚の相違やヒューマンエラーによって、電線６４の芯線部６４ａの先端と電線位置決め板６５との間に隙間があいたり、芯線部６４ａがアンビル６３上で例えば端子６１の各一対の圧着片６６，６７との隙間の範囲で上下左右に位置ずれしたりして、圧着精度（圧着品質）が低下するという問題があった。

本発明は、上記した点に鑑み、手動等で電線を端子に圧着する際に、電線の芯線部の先端と電線位置決め板との間に隙間があいたり、芯線部がアンビル上で上下左右に位置ずれしたりすることを確実に検知して、端子との圧着品質を高めることのできる端子圧着機の電線位置検知装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る端子圧着機の電線位置検知装置は、端子を配置するアンビルと昇降可能なクリンパと、該アンビル上にセットする電線の芯線部の先端を突き当てる電線位置決め板とを備える端子圧着機において、該電線位置決め板に固定されたバックグラウンド基準設定用のリフレクタと、該リフレクタ又は該リフレクタよりも手前の前記芯線部にレーザビームを照射して各反射光を受光するレーザ測長センサとを備えることを特徴とする。

上記構成により、リフレクタにレーザビームを照射してその反射光でレーザ測長センサからリフレクタまでの距離（バックグラウンド基準）が三角法で計測され、電線の露出した芯線部を位置決め板に当接させた状態で、芯線部の先端部分にレーザビームを照射してその反射光でバックグラウンド基準に対するレーザ測長センサから芯線部までの距離が同様に計測される。レーザビームの反射角はリフレクタよりも芯線部における方が大きい。

芯線部の先端が電線位置決め板に当接していない（離れている）場合、レーザビームは芯線部に当たらずに芯線部の先端を通過してリフレクタに当たって反射するから、電線の位置決め不良が検知される。また、芯線部が正規よりも上下に位置ずれしている場合は、レーザビームが芯線部の径方向中央ではなく上端部又は下端部に当たって正規の場合よりも芯線部までの距離が長く計測されるから、電線の位置決め不良が検知される。また、芯線部が正規よりも左右に位置ずれしている場合は、レーザビームは芯線部の径方向中央に当たるものの、正規の場合よりも芯線部までの距離が長く計測されるから、電線の位置決め不良が検知される。

請求項２に係る端子圧着機の電線位置検知装置は、請求項１記載の端子圧着機の電線位置検知装置において、前記レーザ測長センサがレーザセンサアンプに接続され、該レーザセンサアンプが制御リレーに接続され、該制御リレーが圧着可能ランプと圧着機駆動スイッチとに接続されたことを特徴とする。

上記構成により、レーザセンサアンプで三角法による距離の算出と基準値に対する良否判定とが行われ、芯線部までの距離が基準値を満たす場合、制御リレーを介して圧着可能ランプが点灯すると共に端子圧着機の駆動回路が圧着機駆動スイッチを介して接続され、圧着が可能となる。芯線部までの距離が基準値を満たさない場合は、制御リレーが作動せず、圧着可能ランプが点灯しないと共に、圧着機駆動スイッチを押しても端子圧着機の駆動回路が接続されず、圧着が不能となる。

請求項１記載の発明によれば、リフレクタでバックグラウンド基準を正確に規定することで、端子圧着機の複雑な形状部分にレーザビームが当たって乱反射することに伴う誤検知を防ぐことができ、また、レーザ測長センサを用いて電線の芯線部までの距離を計測することで、電線の芯線部の先端と電線位置決め板との間に隙間があいたり、芯線部がアンビル上で上下左右に位置ずれしたりすることを確実に検知することができ、これらにより、端子と電線の圧着品質を高めることができる。

請求項２記載の発明によれば、電線の芯線部の先端と電線位置決め板との間に隙間があいたり、芯線部がアンビル上で上下左右に位置ずれした場合に、作業者がスイッチを押しても端子圧着機が作動しないので、圧着不良を確実に防止することができる。

本発明に係る端子圧着機の電線位置検知装置の一実施形態を示す正面図である。同じく端子圧着機の電線位置検知装置を示す要部拡大斜視図である。同じく端子圧着機の電線位置検知装置の接続回路形態を示す説明図である。電線位置決め板に突き当てた電線の芯線部にレーザビームを照射する状態の平面図である。（ａ）は電線の芯線部が上下に位置ずれした場合の検知例、（ｂ）は芯線部が左右に位置ずれした場合の検知例をそれぞれ示す説明図である。従来の端子圧着機において電線を位置決めして圧着する状態を示す斜視図である。

図１〜図３は、本発明に係る端子圧着機の電線位置検知装置の一実施形態を示すものである。

図１の如く、この端子圧着機の電線位置検知装置は、端子圧着機１のアプリケータ２を載せるフレーム基台３の上にセット台４を介して配置されたレーザ測長センサ５と、アプリケータ２のアンビル６の側方で電線位置決め板７に固定されたリフレクタ（反射部材）８とを備えるものである。

アプリケータ２は既存のものであり、フレーム９に沿って昇降自在なラム１０と、ラム１０に固定されたクリンパ１１と、クリンパ１１の下側に対向してブロック１２内で上向きにばね付勢されたアンビル６と、ラム１０の動きに連動して横連鎖端子１３をアンビル６上に駒送りする端子送り機構１４とを備えている。

ラム１０の上端のシャンク１５が駆動側装置（図示せず）のフック１６に着脱自在に係合し、駆動側装置は、フレームにＡＣ電源のモータとクランク軸とトグルリンク、又は垂直な油圧シリンダを備えて、ラム１０を昇降駆動する。端子の種類に応じた着脱可能なアプリケータ２と固定式の駆動側装置とで端子圧着機１が構成される。

図１，図２の如く、電線位置検知装置のレーザ測長センサ５は、ケース１９の透光性樹脂で封止された下側の投光口１７と上側の受光口１８とを有し、ケース内に投光部と受光部（図示せず）とを有している。本例ではアプリケータ２の右側に隣接してレーザ測長センサ５が配置され、電線２０を境にアプリケータ２の左側にリフレクタ８が配置され、リフレクタ８は電線２０の外径よりも大きな寸法で立体矩形状に形成され、リフレクタ８の高さ方向中央部が電線２０と同じ高さに位置している。

レーザ測長センサ５の下側の投光口１７から水平なレーザビーム（レーザ光線）２３がリフレクタ８又は電線２０の芯線部２１に照射され、リフレクタ８又は芯線部２１からの反射光（拡散された反射光の一部）２４，２５が上側の受光口１８に傾斜状に入射される。反射光２４，２５は受光部の受光素子（図示せず）に入射され、受光部から図３のレーザセンサアンプ２６に入力されて、レーザ測長センサ５からリフレクタ８又は芯線部２１までの距離が三角法（ピタゴラスの定理）で演算され、芯線部２１までの距離が基準値を満たしているか否かが判定される。

リフレクタ８はバックグラウンド基準を決めるためのもので、バックグラウンド基準に対してレーザ測長センサ５から芯線部２１までの距離が正確に計測される。バックグラウンド基準や芯線部２１までの距離の基準値（公差を有する）はレーザビーム２３を照射しながらレーザセンサアンプ２６（図３）のセットボタン２７等を操作して予めレーザセンサアンプ２６に入力される。レーザセンサアンプ２６はトランジスタを用いた増幅回路や演算回路等を内蔵する。

リフレクタ８を用いない場合は、レーザビーム２３がアプリケータ２の複雑な形状部分に照射されて回帰反射が安定せず乱反射してしまうので、誤検知の恐れがあるが、リフレクタ８を用いることで誤差のない正確な距離計測が可能となる。リフレクタ８としては光の反射性の良好な白色の樹脂材や金属材等が好ましい。

レーザ測長センサ５に対してリフレクタ８は芯線部２１よりも遠く離れているので、リフレクタ８に対するレーザビーム２３の反射光２４の反射角度は、芯線部２１に対するレーザビーム２３の反射光２５の反射角度よりも小さい（芯線部２１に対する反射光２５の反射角度は、リフレクタ８に対する反射光２４の反射角度よりも大きい）。

レーザ測長センサ５の受光素子としては、二次元のＣＭＯＳ式のものが受光量の低下や対象物の色むら等に対処できる点で好ましい。ＣＭＯＳの受光素子（図示せず）は複数並列に配置され、反射光２４，２５の反射角度に応じて受光する受光素子が変化するようになっている。レーザ測長センサ５のケース１９内で受光口１８と受光素子との間や投光口１７と投光部本体との間にレンズ（図示せず）が配置されている。

図２，図４の如く、アンビル６上の端子２８（図２）の上に電線２０をセットし、電線位置決め板７に芯線部２１の先端を突き当てることで、電線２０の位置決めが行われる。芯線部２１は端子２８の前側の左右一対の圧着片２８ａの間に位置し（芯線部２１の先端部分２１ａは前側の一対の圧着片２８ａから前方に突出している）、芯線部２１に続く絶縁被覆部２２は端子２８の後側の左右一対の圧着片２８ｂの間に位置し、芯線部２１と絶縁被覆部２２とで成る電線２０の端末部は端子２８で支持され、端子２８はアンビル６で支持される。電線位置決め板７の前側には端子２８の雄型又は雌型の電気接触部（図示せず）が位置し、電気接触部と前側の一対の圧着片２８ａとの間に電線位置決め板７が位置する。

図４の如く、レーザ測長センサ５からのレーザビーム２３は芯線部２１の先端部分２１ａ（前側の圧着片２８ａから前方に突出した部分）に照射される。このレーザビーム２３と電線位置決め板７との間の距離Ｌ１は、電線２０の径にもよるが例えば０．５ｍｍ程度である。この距離Ｌ１は芯線部２１の先端２１ａ'の位置基準の許容公差内のものである。レーザビーム２３の径はこの距離Ｌ１よりも小さく、レーザ測長センサ５の種類にもよるが例えば０．３ｍｍ程度である。

芯線部２１の先端部分２１ａに当たったレーザビーム２３は、図１，図２の如くリフレクタ８におけるよりも大きな反射角で反射して受光部（符号１８で代用）に入光し、図３のレーザセンサアンプ２６で芯線部２１までの距離が基準値の公差範囲にあるか否かが判定され、基準値を満たす場合に、図３の制御リレー２９を経て圧着可能ランプ３０とフットスイッチ（圧着機駆動スイッチ）３１とに通電され、ランプ３０が点灯し、作業者がフットスイッチ３１を踏むことで、圧着機１のラム１０が下降してラム先端のクリンパ１１と下側のアンビル６との間で端子２８に電線２０が圧着接続される。

図４で芯線部２１の先端２１ａ'が電線位置決め板７から基準距離よりも離れている（隙間があいている）場合は、レーザビーム２３が芯線先端２１ａ'を通過してリフレクタ８（図２）に反射することで、電線２０の位置ずれが検知され、図３のランプ３０が点灯せず、フットスイッチ３１を踏んでも、圧着機１が作動しない。

図３で、符号３１はＤＣ２４Ｖ電源、３２は、電源３１とレーザセンサアンプ２６及び制御リレー２９を接続する電源回路、３３は、レーザ測長センサ５とレーザセンサアンプ２６と制御リレー２９とランプ３０とフットスイッチ３１とを接続する制御回路、３４はアンプ２６の閾値表示部、３５は同じく実測値表示部をそれぞれ示している。

芯線部２１からの反射光２５を受けたレーザ測長センサ５の受光素子の出力がレーザセンサアンプ２６に送られて、三角法で演算処理されて芯線部２１までの距離が算出され、その距離が閾値（基準値）と比較され、基準値を満たす場合に制御リレー２９を介して圧着可能ランプ３０が点灯し、同時に制御リレー２９を介してフットスイッチ３１と圧着機１のモータ（図示せず）とが接続され、フットスイッチ３１を踏むことで圧着機１が作動する。基準値を満たさない場合は、制御リレー２９が作動せず、圧着可能ランプ３０が点灯せず、制御リレー２９を介してフットスイッチ３１と圧着機１のモータとが遮断され、フットスイッチ３１を踏んでも圧着機１が作動しない。

図２の如く、横長矩形状の垂直な電線位置決め板７の後面７ａの右端寄りに電線２０の芯線部２１の先端が当接され、電線位置決め板７の後面７ａの左端寄りに矩形状のリフレクタ８の前面が接着やねじ締め等で固定され、電線位置決め板７はブラケット３６でアプリケータ２のラム１０を案内する左側の固定ガイド部３７の下端にねじ締め３８で固定されている。電線２０の突き当て基準となる電線位置決め板７にリフレクタ８を固定したことで、芯線部２１に対するリフレクタ８のバックグラウンド基準のばらつきが発生せず、芯線部２１までの距離が正確に計測される。

本例の電線位置決め板７は固定式であるが、従来の特許文献２，３の例のように、電線位置決め板７を回動式とした場合でも、電線位置決め板７にリフレクタ８を固定することは可能である。

図２で符号３９は、クリンパ１１の後方に近接して配置された逆Ｖ字状の既存の電線押さえ、２８は端子（図１の横連鎖端子１３の端子本体部）をそれぞれ示す。端子２８はガイド板４０に沿ってアンビル６の上にセットされる。クリンパ１１は電線位置決め板７の後方に近接して下降する。クリンパ１１は前側の芯線圧着用のクリンパと後側の絶縁被覆圧着用のクリンパとで構成されている。明細書で前後左右の方向は説明の便宜上のものである。作業者が電線２０を手で持った状態で、クリンパ１１で端子２８を圧着すると同時にアンビル６が上向き付勢ばね（図示せず）に抗して少し下降し、横連鎖端子１３の連鎖帯（図示せず）がアンビル６に隣接するブロック１２のエッジ部分（図示せず）で切断される。これらの構成作用は公知である。

本発明においては、図１〜図３の如く、圧着機１の電線位置決め検知装置としてレーザ測長センサ５を用いたことで、電線位置決め板７への芯線部２１の突き当て有無（芯線部２１の前後方向の位置ずれ）のみならず、芯線部２１の上下左右の位置ずれをも計測可能である。

すなわち、図５（ａ）の如く、芯線部２１が実線の正規位置に対して鎖線のように下方に位置ずれした場合、レーザ測長センサ５（図２）の発光部（符号１７で代用）からのレーザビーム２３は一定（水平）であるので、正規位置の芯線部２１の高さ方向中央の右端に当たって斜め上向きに反射した反射光２５に対し、下方に位置ずれした芯線部２１の上端部にレーザビーム２３が当たる（照射される）ことで、レーザ測長センサ５から芯線部２１まで距離がＬ２寸法分長くなり、ビーム２５'の反射角度が減少し、三角法で演算されたこの寸法（測長実測値から基準長さを引いた値）Ｌ２が予めレーザセンサアンプ２６（図３）に入力された上下方向の位置ずれ基準値に対して適正か否かがレーザセンサアンプ２６で判定され、基準値を満たす場合に、図３のランプ３０が点灯してフットスイッチ３１を踏むことで圧着機１が作動し、基準値を満たさない場合は、図３のランプ３０が点灯せず、フットスイッチ３１を踏んでも圧着機１が作動しない。

これは、図５（ａ）で芯線部２１が基準位置に対して上方に位置ずれした場合でも同様であり、上方に位置ずれした芯線部２１の下端部にレーザビーム２３が当たることで、レーザ測長センサ５から芯線部２１まで距離が長くなり（ビーム２５'の反射角度が減少し）、基準値との照合で上記同様の判定がなされる。

また、図５（ｂ）の如く、芯線部２１が実線の正規位置に対して鎖線のように左方に位置ずれした場合、レーザ測長センサ５の発光部からのレーザビーム２３は一定（水平）であるので、正規位置の芯線部２１の高さ方向中央の右端に当たって斜め上向きに反射した反射光２５に対し、左方に位置ずれした芯線部２１の右端にレーザビーム２３が当たる（照射される）ことで、レーザ測長センサ５から芯線部２１まで距離がＬ３寸法分長くなり（ビーム２５"の反射角度が減少し）、三角法で演算されたこの寸法（測長実測値から基準長さを引いた値）Ｌ３が予めレーザセンサアンプ２６（図３）に入力された左右方向の位置ずれ基準値に対して適正か否かがレーザセンサアンプ２６で判定され、基準値を満たす場合に、図３のランプ３０が点灯してフットスイッチ３１を踏むことで圧着機１が作動し、基準値を満たさない場合に、ランプ３０が点灯せず、フットスイッチ３１を踏んでも圧着機１が作動しない。

これは、図５（ｂ）で芯線部２１が基準位置に対して右方に位置ずれした場合でも同様であり、右方に位置ずれした芯線部２１の右端にレーザビーム２３が当たることで、レーザ測長センサ５から芯線部２１まで距離が短くなり（ビーム２５"の反射角度が増加し）、基準値との照合で上記同様の判定がなされる。

図５（ａ）の芯線部２１の上下方向の位置ずれと、図５（ｂ）の芯線部２１の左右方向の位置ずれとは同時に起こり得るものであり、さらに、図５（ａ）（ｂ）の芯線部２１の位置ずれと図４の芯線部先端２１ａ'の位置ずれとも同時に起こり得るものであり、それらの場合でも、上記同様の判定がレーザセンサアンプ２６で同時に行われて、芯線部２１の位置ずれ不良の場合に、位置ずれがあることがランプ３０で報知され、作業者は再度電線２０をセットし直して、芯線部２１の位置ずれを修正することで、端子２８と電線２０の圧着の信頼性を高めることができる。

なお、上記実施形態においては、手動式（端子２８の供給は自動で電線２０の供給と圧着駆動は手動）の圧着機１に電線位置検知装置（レーザ測長センサ５とリフレクタ８とレーザセンサアンプ２６等とで構成される）を適用した場合について説明したが、自動式（端子２８と電線２０の供給及び圧着駆動が自動）の圧着機に上記同様の電線位置検知装置を適用することも可能である。この場合も、芯線部２１の位置ずれ判定と同時に圧着機１を停止可能である。

また、上記した本発明の構成は、端子圧着機の電線位置検知装置としてのみならず、端子圧着機の電線位置検知方法等としても有効なものである。

本発明に係る端子圧着機の電線位置検知装置は、例えば手動式の端子圧着機において、作業者が電線をセットした際の電線の芯線部の位置ずれを検知して、位置ずれの大きな場合に電線への端子の圧着を行わせないことで、端子と電線の圧着接続の信頼性を高めるために利用することができる。

１端子圧着機
５レーザ測長センサ
６アンビル
７電線位置決め板
８リフレクタ
１１クリンパ
２０電線
２１芯線部
２１ａ先端部分
２３レーザビーム
２４，２５反射光
２６レーザセンサアンプ
２８端子
２９制御リレー
３０圧着可能ランプ
３１フットスイッチ（圧着機駆動スイッチ）

Claims

端子を配置するアンビルと昇降可能なクリンパと、該アンビル上にセットする電線の芯線部の先端を突き当てる電線位置決め板とを備える端子圧着機において、該電線位置決め板に固定されたバックグラウンド基準設定用のリフレクタと、該リフレクタ又は該リフレクタよりも手前の前記芯線部の先端部分にレーザビームを照射して各反射光を受光するレーザ測長センサとを備えることを特徴とする端子圧着機の電線位置検知装置。
前記レーザ測長センサがレーザセンサアンプに接続され、該レーザセンサアンプが制御リレーに接続され、該制御リレーが圧着可能ランプと圧着機駆動スイッチとに接続されたことを特徴とする請求項１記載の端子圧着機の電線位置検知装置。