JP5725959B2 - 圧接装置及び圧接システム - Google Patents

Description

本発明は、圧接装置及び圧接システムに係り、特に、電線と、この電線を介して通信を行う複数の通信装置に設けられた圧接端子と、を圧接する圧接装置及び当該圧接装置を備えた圧接システムに関するものである。

乗用車、貨物車等の車両には、エアコンやワイパー、パワーウインドウなどを構成する多種多様な電子機器が搭載されている。これらの電子機器は、コンピュータなどで構成された電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）と電気的に接続されており、これら電子機器とＥＣＵとの間で電力や制御信号などが伝えられる。

従来、上述した電子機器を制御する電子制御システムとして、例えば、図７に示すようなものが提案されている（例えば特許文献１）。同図に示すように、電子制御システム１は、一つのＥＣＵ２と、通信装置としての複数の中継コネクタ３３と、各中継コネクタ３３にそれぞれ接続された図示しない複数の電子機器と、を備えている。これらＥＣＵ２及び中継コネクタ３３は、一つの第２ワイヤハーネス３２に共通接続されている。

第２ワイヤハーネス３２は、電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２及び信号線Ｌ３の３本の電線から構成されている。上記ＥＣＵ２及び複数の中継コネクタ３３は、これら１本ずつ設けられた電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２及び信号線Ｌ３にそれぞれ共通接続されている。

上記中継コネクタ３３は、信号線Ｌ３を介してＥＣＵ２との通信を行い、この通信に応じて当該中継コネクタ３３に接続されている図示しない電子機器の動作を制御する。なお、中継コネクタ３３には各々、中継コネクタ３３全体の制御を司る図示しないＣＰＵが内蔵されている。

このように、１本の信号線Ｌ３にＥＣＵ２と複数の中継コネクタ３３とを接続して通信を実現するために各中継コネクタ３３には、識別情報としてのＩＤが設定されている。そして、中継コネクタ３３は各々、信号に送信先のＩＤと自己のＩＤとを添付して信号の送信を行うと共に、自己のＩＤが添付された信号の受信を行っている。

上記ＩＤの設定がないと一つの信号線Ｌ１に接続されたＥＣＵ２と複数の中継コネクタ３３との信号の授受ができなくなるため、ＩＤの設定は必要不可欠なものである。従来、上記ＩＤの設定としては、例えば中継コネクタ３３のハウジング内に複数のＩＤ設定スイッチ群を内蔵したり、中継コネクタ３３内に設けられた図示しない不揮発性メモリなどに、製造時に個別に記憶するなどして行われる。

しかしながら、上述したＩＤの設定方法では、ＩＤ毎に製品管理が必要となる。また、外観が同じものだと中継コネクタ３３同士区別できないため誤接続され、正規の制御ができなくなり、製品不良になる危険性もある。そこで、例えば、中継コネクタ３３を図８（Ａ）に示すように構成することが考えられる。中継コネクタ３３は、基板３３ｃと、基板３３ｃに搭載されたコネクタ部３３ｄと、この基板３３ｃ上に搭載され、ＣＰＵを内蔵したＩＣチップ３３ｅと、を備えている。

このＩＣチップ３３ｅに、通信や電源供給用の端子とは別に複数のＩＤ設定用端子３３ｆを設け、図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、このＩＤ設定用端子３３ｆとグランド又は電源用の配線３３ｇとの接続数や接続位置を変更することによりＩＤを設定することが考えられる。この場合、配線３３ｇのパターンを見れば中継コネクタ３３同士を区別することはできるが、ＩＤ別に配線３３ｇのパターンが異なる基板３３ｃを用意する必要があり、ＩＤ毎に製品管理が必要となる、という問題は依然解決されていない。

特開２００８−２２５６７３号公報 特開平１０−６７４８号公報

そこで、本発明は、通信装置を識別情報毎に製品管理する必要をなくすことができる圧接装置及び圧接システムを提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、電線と、この電線を介して通信を行う複数の通信装置に設けられた圧接端子と、を圧接する圧接装置であって、前記圧接端子が搭載される端子搭載台と、前記端子搭載台に接離自在に設けられた圧接部材と、を備え、前記端子搭載台と前記圧接部材との間に前記電線を位置付けて前記圧接部材を前記端子搭載台に近づけることにより前記電線を前記圧接端子に圧接する圧接装置において、前記端子搭載台に設けられ、当該端子搭載台に搭載された前記圧接端子に電気的に接続される接続端子と、前記接続端子から識別情報を出力させる識別情報設定手段と、を備えたことを特徴とする圧接装置に存する。

請求項２記載の発明は、前記接続端子が、前記端子搭載台から前記圧接端子に向かって突出する接続ピンと、前記接続ピンを前記圧接端子に向かって付勢するバネと、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧接装置に存する。

請求項３記載の発明は、電線と、この電線を介して通信を行う複数の通信装置に設けられた圧接端子と、を圧接する圧接システムであって、前記複数の通信装置毎に設けられた複数の請求項１に記載の圧接装置を備え、前記複数の圧接装置が、互いに異なる識別情報をそれぞれの前記接続端子から出力することを特徴とする圧接システムに存する。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、通信装置に設けた圧接端子を搭載する端子搭載台に接続端子を設け、この接続端子から識別情報を出力させることにより、電線に通信装置の圧接端子を圧接するときに識別情報を設定することができる。このため、圧接前においては複数の通信装置は互いに共通のものを使用することができ、通信装置を識別情報毎に製品管理する必要をなくすことができる。

請求項２記載の発明によれば、接続端子が、端子接続台から圧接端子に向かって突出する接続ピンと、接続ピンを圧接端子に向かって付勢するバネと、から構成されているので、端子搭載台に搭載された圧接端子と接続端子とを確実に電気的に接続することができる。

請求項３記載の発明によれば、通信装置毎に圧接装置を設けることにより、識別情報の誤設定を防ぐことができる。

本発明の圧接装置を組み込んだ圧接システムの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示す圧接システムに第２ワイヤハーネス及び中継コネクタをセットした状態を示す斜視図である。 図１に示す圧接システムの側面図である。 （Ａ）は図１に示す圧接装置の斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）中Ｘ部の部分拡大図である。 （Ａ）は図４（Ａ）のＩ−Ｉ線部分断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す接続端子及びＩＤ設定装置を示す概略図である。 図１に示す圧接システムを用いた圧接手順を説明するための説明図である。 図１に示す圧接システムを用いて製造されたワイヤハーネス構造体を組み込んだ電子制御システムを示す構成図である。 従来の中継コネクタの一例を示す構成図である。

まず、本発明の圧接装置及び圧接システムについて説明する前に、この圧接装置及び圧接システムを用いて製造されたワイヤハーネス構造体について図７を参照して説明する。図７は、図１に示す圧接システムを用いて製造されたワイヤハーネス構造体を組み込んだ電子制御システム１を示す構成図である。

図７に示す電子制御システム１は、図示しない車両に搭載されている。この電子制御システム１は、複数の図示しない電子機器と、これら電子機器を制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵ）２と、複数の電子機器及びＥＣＵ２を通信可能に接続するためのワイヤハーネス構造体３と、を備えている。

上記電子機器は、ＥＣＵ２によって制御される各種装置であり、例えば、エアコン、ワイパー、パワーウインドウやドアスイッチなどの各種スイッチが挙げられる。上記ＥＣＵ２には、車載バッテリからの電源電圧Ｖ_Bが供給されている。上記ＥＣＵ２は、電子制御システム１全体の制御を司るマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２１と、後述するワイヤハーネス構造体３などに接続される外部コネクタ２２などから構成されている。

上記ＭＰＵ２１は、後述する通信装置としての中継コネクタ３３からスイッチのオン情報が入力されると、その操作スイッチに対応する電子機器のＩＤ及びその電子機器が接続される中継コネクタ３３のＩＤ（識別情報）を宛先情報として付加した制御信号を出力する。

上記外部コネクタ２２は、ＭＰＵ２１に接続されている。上記外部コネクタ２２は、後述する複数の中継コネクタ３３と多重通信を行うための所定の通信プロトコル（例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network））などに対応した通信インタフェースを内蔵している。また、外部コネクタ２２には、電源電圧Ｖ_Bの＋側が出力される電源端子、電源電圧Ｖ_Bの−側が出力されるグランド端子及び上記通信インタフェースに接続され、制御信号が出力される信号端子（何れも図示せず）が設けられている。

上記ワイヤハーネス構造体３は、複数の第１ワイヤハーネス３１と、第２ワイヤハーネス３２と、複数の中継コネクタ３３と、を備えている。

上記複数の第１ワイヤハーネス３１は各々、各電子機器と中継コネクタ３３とを接続する複数の電線から構成されていて、その一端には、中継コネクタ３３と接続されるコネクタ３１ａが設けられ、他端には電子機器と接続される図示しないコネクタが設けられている。

上記第２ワイヤハーネス３２は、上記外部コネクタ２２の電源端子に接続される電源線Ｌ１、グランド端子に接続されるグランド線Ｌ２、及び、信号端子に接続され各中継コネクタ３３宛の制御信号が多重（シリアル）伝送される信号線Ｌ３の３本の電線からなる。

この第２ワイヤハーネス３２の一端には、接続コネクタ３２ａが取り付けられていて、この接続コネクタ３２ａを外部コネクタ２２に接続すると、外部コネクタ２２の電源端子が電源線Ｌ１に接続され、グランド端子がグランド線Ｌ２に接続され、信号端子が信号線Ｌ３に接続される。また、第２ワイヤハーネス３２には、後述する複数の中継コネクタ３３が接続されている。

上記中継コネクタ３３は、上記第１ワイヤハーネス３１と第２ワイヤハーネス３２とを接続するコネクタである。この中継コネクタ３３は、合成樹脂により角筒型に形成されたアウタハウジング３３ａと、このアウタハウジング３３ａの筒長さ方向一方側の開口から外部に突出された３つの圧接端子３３ｂと、このアウタハウジング３３ａの筒長さ方向他方側の端部に設けたフード部（図示せず）内に収容された複数の雄タブ端子（図示せず）などで構成されている。

上記アウタハウジング３３ａは、その内部に図示しない樹脂封止体を収容している。樹脂封止体は、中継コネクタ３３全体の制御を司るＣＰＵが内蔵された図示しないチップと、上記圧接端子３３ｂ及び雄タブ端子の一端と、を互いにワイヤボンディングして接続した状態で、樹脂封止している。

上記３つの圧接端子３３ｂは、導電性の金属から構成されていて、一端が図示しない樹脂封止体に挿入され、他端がアウタハウジング３３ａから外部に突出している。また、これら圧接端子３３ｂの外部に突出された他端には、その突出方向に互いに間隔を空けて設けられた２つの圧接刃からなる圧接刃対が２対設けられている。この圧接端子３３ｂに設けた２つの圧接刃間に電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３を挿入すると、電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３の被覆部が切れて内部の芯線と圧接刃とが圧接される。上記雄タブ端子は、導電性の金属から構成されていて、アウタハウジング３３ａに設けた図示しないフード部にコネクタ３１ａが嵌合すると、コネクタ３１ａ内の雌型端子が電気的に接続される。

次に、上述した第２ワイヤハーネス３２と、この第２ワイヤハーネス３２を介して通信を行う複数の中継コネクタ３３に設けられた圧接端子３３ｂと、を圧接してワイヤハーネス構造体３を製造する本発明の圧接システムについて図１乃至図５を参照して以下説明する。図１は、本発明の圧接装置を組み込んだ圧接システムの一実施形態を示す斜視図である。図２は、図１に示す圧接システムに第２ワイヤハーネス３２及び中継コネクタ３３をセットした状態を示す斜視図である。図３は、図１に示す圧接システムの側面図である。図４（Ａ）は、図１に示す圧接装置の斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中Ｘ部の部分拡大図である。図５（Ａ）は図４（Ａ）のＩ−Ｉ線部分断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す接続端子及びＩＤ設定装置を示す概略図である。

図１及び図２に示すように、圧接システム４は、長尺状の平板で構成されたハウジング固定台５と、このハウジング固定台５に突設され、中継コネクタ３３のアウタハウジング３３ａやコネクタ３１ａを固定する複数の固定アーム対６と、ハウジング固定台５の幅方向の一方側にその長手方向に沿って複数並べて配置された圧接装置７と、を備えている。以下、図１及び図２中の矢印Ｘ方向をハウジング固定台５の長手方向、矢印Ｙ方向をハウジング固定台５の幅方向、矢印Ｚ方向をハウジング固定台５の厚さ方向とする。

上記ハウジング固定台５は、例えば工場のフロア上に配置されている。上記固定アーム対６は、長手方向Ｘに対向する一対の固定アーム６１、６２から構成されている。この固定アーム６１、６２は各々、ハウジング固定台５から突出した棒状のアーム本体６３と、このアーム本体６３の側面から互いに間隔を空けて突設された係止爪６４及び固定部６５と、を備えている。上記係止爪６４は、アーム本体６３のハウジング固定台５から離れた端部側面に突設されている。上記固定部６５は、ハウジング固定台５寄りのアーム本体６３側面から係止爪６４と同じ方向に突設されている。

上記固定アーム対６は、圧接装置７毎に３対づつ設けられている。これら３対の固定アーム対６は、互いに幅方向Ｙに並べて配置されている。圧接装置７側の二対の固定アーム対６を構成する固定アーム６１、６２においては、固定部６５及び係止爪６４が互いに近づく方向に突設されている。圧接装置７から離れた側の一対の固定アーム対６を構成する固定アーム６１、６２においては、固定部６５及び係止爪６４が圧接装置７に近づく方向に突設されている。

中継コネクタ３３のアウタハウジング３３ａと第１ワイヤハーネス３１の端末に設けたコネクタ３１ａとを互いに接続して、これらアウタハウジング３３ａ及びコネクタ３１ａを、圧接装置７側に配置された二対の固定アーム対６を構成する固定アーム６１と固定アーム６２との間、圧接装置７から離れて配置された一対の固定アーム対６と圧接装置７との間に挿入すると、図２に示すように、圧接装置７側の二対の固定アーム対６は各々、アーム本体６３間にアウタハウジング３３ａの長手方向Ｘを位置付ける。また、圧接装置７側の二対の固定アーム対６は各々、固定部６５と係止爪６４との間にアウタハウジング３３ａの厚さ方向Ｚを位置付ける。圧接装置７から離れた一対の固定アーム対６は、圧接装置７との間にアウタハウジング３３ａ及びコネクタ３１ａの幅方向Ｙを位置付ける。また、圧接装置７から離れた一対の固定アーム対６は、固定部６５と係止爪６４との間にコネクタ３１ａの厚さ方向Ｚを位置付ける。これにより、中継コネクタ３３のアウタハウジング３３ａ及び第１ワイヤハーネス３１の端末に設けたコネクタ３１ａが固定される。

上記圧接装置７は、第１ワイヤハーネス３１に接続される中継コネクタ３３毎に設けられている。上記圧接装置７は、コ字状に設けられた装置本体７１と、この装置本体７１に移動可能に取り付けられた圧接ブレード７２と、を備えている。装置本体７１は、圧接端子３３ｂが搭載される箱型の端子搭載台７１ａと、この端子搭載台７１ａに対して厚さ方向Ｚに離間して設けられ、後述する圧接ブレード７２を支持するブレード保持部７１ｂと、これら端子搭載台７１ａ及びブレード保持部７１ｂを連結する連結部７１ｃと、から構成されている。

端子搭載台７１ａの内部には、図５に示すように、端子搭載台７１ａに搭載された３つの圧接端子３３ｂにそれぞれ電気的に接続される３つの接続端子７３と、この接続端子７３からＩＤを出力させる識別情報設定手段としてのＩＤ設定装置７４と、が収容されている。上記接続端子７３は、端子搭載台７１ａから圧接端子３３ｂに向かって突出する接続ピン７３ａ（図３〜図５）と、接続ピン７３ａを圧接端子３３ｂに向かって付勢する図示しないバネと、から構成されている。上記接続ピン７３ａは、このバネによって、圧接ブレード７２に接離する方向に移動自在に支持される。上記端子搭載台７１ａには、接続ピン７３ａ用の孔が設けられていて、その孔から接続ピン７３ａの先端が端子搭載台７１ａ外部に突出している。

上記ＩＤ設定装置７４は、各圧接装置７毎に異なるＩＤを３つの接続端子７３から出力する。例えば、ノード０の中継コネクタ３３の圧接を行う圧接装置７に設けられたＩＤ設定装置７４は、３つの接続端子７３を全てＬレベルにして０００のＩＤを出力する。また、ノード１の中継コネクタ３３の圧接を行う圧接装置７に設けられたＩＤ設定装置７４は、３つの接続端子７３の一番右をＨレベル、残りをＬレベルにして００１のＩＤを出力する。

上記ブレード保持部７１ｂは、圧接ブレード７２を端子搭載台７１ａに接離自在に保持する。圧接ブレード７２には、３つの圧接端子３３ｂの並び方向（即ち長手方向ｘ）に沿って互いに間隔を空けて設けられた３つのブレード部７２ａ（図４）が突設されている。この３つのブレード部７２ａは、端子搭載台７１ａに近づけると、圧接端子３３ｂに設けられた２対の圧接刃対間に挿入され、これにより第２ワイヤハーネス３２を構成する電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３をそれぞれ圧接端子３３ｂの圧接刃に圧接する。

次に、上述した圧接システム４を用いたワイヤハーネス構造体３の製造手順について以下説明する。まず、中継コネクタ３３に第１ワイヤハーネス３１の端末に設けたコネクタ３１ａを接続しておく。そして、互いに接続された中継コネクタ３３及びコネクタ３１ａを固定アーム対６により固定する。すると、図６（Ａ）に示すように、中継コネクタ３３の圧接端子３３ｂが圧接装置７の端子搭載台７１ａに搭載され、圧接端子３３ｂと接続ピン７３ａとが接続される。また、第２ワイヤハーネス３２を構成する電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３を圧接刃の上に配置する。

次に、図６（Ｂ）に示すように、圧接ブレード７２を端子搭載台７１ａに近づける。これにより、圧接ブレード７２のブレード部７２ａが電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３を押して、これら電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３が圧接端子３３ｂに圧接される。この状態で、電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２間に電源電圧Ｖ_Bを印加する。電源電圧Ｖ_Bの印加により各中継コネクタ３３に内蔵されたＣＰＵが動作を開始する。

中継コネクタ３３内のＣＰＵは、例えば図示しない不揮発性のメモリに格納されたＩＤ設定済みフラグがオンされていなければ、このとき圧接端子３３ｂに入力されたＩＤを読み取ってこのＩＤを自己のＩＤとして設定するＩＤ設定動作を行い、その後ＩＤ設定済みフラグをオンする。一方、ＩＤ設定済みフラグがオフしていれば、ＩＤ設定動作を行うことなく通常の通信動作を行うようにプログラムが設けられている。

上述したように圧接システム４により圧接を行っているときは、ＩＤ設定済みフラグがオフの状態であるので、このとき中継コネクタ３３内のＣＰＵは、ＩＤ設定動作を行う。その後、図６（Ｃ）に示すように、圧接ブレード７２を端子搭載台７１ａから離して、アウタハウジング３３ａを固定アーム対６から外して、ワイヤハーネス構造体３を完成させる。

上述した圧接装置７によれば、中継コネクタ３３に設けた圧接端子３３ｂを搭載する端子搭載台７１ａに接続端子７３を設け、この接続端子７３からＩＤを出力させることにより、電源線Ｌ１、グランド線Ｌ２、信号線Ｌ３に中継コネクタ３３の圧接端子３３ｂを圧接するときにＩＤを設定することができる。このため、圧接前においては複数の中継コネクタ３３は互いに共通のものを使用することができ、中継コネクタ３３をＩＤ毎に製品管理する必要をなくすことができる。

また、上述した圧接装置７によれば、接続端子７３が、端子接続台７１ａから圧接端子３３ｂに向かって突出する接続ピン７３ａと、接続ピン７３ａを圧接端子３３ｂに向かって付勢する図示しないバネと、から構成されているので、端子搭載台７１ａに搭載された圧接端子３３ｂと接続端子７３とを確実に電気的に接続することができる。

また、上述した圧接システム４によれば、中継コネクタ３３毎に圧接装置７を設けることにより、ＩＤの誤設定を防ぐことができる。

なお、上述した圧接システム４によれば、中継コネクタ３３毎に圧接装置７を設けていたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、１つの圧接装置７を用いて順次、中継コネクタ３３を圧接するようにしてもよい。この場合、圧接装置７の接続端子７３から出力されるＩＤは中継コネクタ３３を圧接する毎に変わるようになる。

また、上述した実施形態によれば、中継コネクタ３３のアウタハウジング３３ａ内には図示しない樹脂封止体が収容されていて、この樹脂封止体内でＩＣチップと圧接端子３３ｂやタブ状端子とをワイヤボンディングして接続していたが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、中継コネクタ３３のアウタハウジング３３ａ内に基板を収容し、この基板上でＩＣチップと圧接端子３３ｂやタブ状端子とを接続するようにしてもよい。

また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

７ 圧接装置
３３ 中継コネクタ（通信装置）
３３ｂ 圧接端子
７１ａ 端子搭載台
７２ 圧接ブレード（圧接部材）
７３ 接続端子
７３ａ 接続ピン
７４ ＩＤ設定装置（識別情報設定手段）
Ｌ１ 電源線（電線）
Ｌ２ グランド線（電線）
Ｌ３ 信号線（電線）

Claims (3)

1. 電線と、この電線を介して通信を行う複数の通信装置に設けられた圧接端子と、を圧接する圧接装置であって、前記圧接端子が搭載される端子搭載台と、前記端子搭載台に接離自在に設けられた圧接部材と、を備え、前記端子搭載台と前記圧接部材との間に前記電線を位置付けて前記圧接部材を前記端子搭載台に近づけることにより前記電線を前記圧接端子に圧接する圧接装置において、
   前記端子搭載台に設けられ、当該端子搭載台に搭載された前記圧接端子に電気的に接続される接続端子と、
   前記接続端子から識別情報を出力させる識別情報設定手段と、
   を備えたことを特徴とする圧接装置。
2. 前記接続端子が、前記端子搭載台から前記圧接端子に向かって突出する接続ピンと、前記接続ピンを前記圧接端子に向かって付勢するバネと、から構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の圧接装置。
3. 電線と、この電線を介して通信を行う複数の通信装置に設けられた圧接端子と、を圧接する圧接システムであって、
   前記複数の通信装置毎に設けられた複数の請求項１に記載の圧接装置を備え、
   前記複数の圧接装置が、互いに異なる識別情報をそれぞれの前記接続端子から出力する
   ことを特徴とする圧接システム。

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