JP6046066B2 - 圧着端子付き電線の製造装置、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被覆電線の先端に圧着端子が圧着された圧着端子付き電線の製造装置、及び、その製造方法に関する。

自動車の車内配線にはワイヤハーネスが多用される。ワイヤハーネスは、車内配線の仕様に合わせて複数の被覆電線を集合部品化したものである。各被覆電線の端末には、接続用の端子（以下、圧着端子という。）が圧着されている。圧着端子をワイヤハーネスの電線端末に接続する場合、電線端末の絶縁被覆層を皮剥ぎして芯線を露出させ、芯線が露出した部分に圧着端子の芯線バレルを加締め圧着することにより、電線端末と圧着端子との電気的接続がなされる。そして、圧着端子との接続部から電線内への水分の浸入による芯線の腐食を防止するべく、圧着端子と電線端末との接続部が樹脂封止される（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

また、このような圧着端子は、例えば、ロール状に巻き取られた状態から搬送装置により供給される銅条Ｃに対して、プレス装置を用いて打ち抜きや曲げ加工等のプレス成型を行う。このプレス成型では、装置内で銅条Ｃを搬送するため搬送機構が保持するキャリアによって繋がった鎖状の連鎖端子を形成する。その上で、この連鎖端子を再びロール状に巻き取り、今度は樹脂封止装置において、端子形状に形成された圧着端子と電線端末との接続部が樹脂封止されるのが一般的である。

特開２００１−１６７８２１号 特開２０１２−０６９４４９号

しかし、圧着端子と電線端末との接続部を樹脂封止することがワイヤハーネスの製造単価を増加させる要因となっている。これは使用される樹脂そのものが高価であることに加え、樹脂モールド処理或いはコーティング処理の工程で、樹脂の流し込みや硬化に時間を要することによる。

そこで、圧着端子の圧着部をプレス成型により筒状に曲げ加工し、その筒状に曲げ加工した部分にできる板材両端の突き合わせ部全体と、当該筒状に曲げ加工した部分の先端を押し潰し板材同士を密着させ重ね合わせた重ね合わせ部とを、レーザ溶接により接合した圧着部を有する管状端子とする試みがなされている。このような管状端子は、次のような挿入工程と加締め圧着工程とを行うことによって、被覆電線と電気的に接続され、圧着端子として機能する。すなわち、挿入工程では、管状端子に、芯線が露出した被覆電線を挿入する。続いて、圧着工程において、管状端子を加締めることで、管状端子と被覆電線の先端部を圧着し、圧着部内部が密閉構造となる。つまり、被覆電線の先端部を封止することができる。このような挿入工程と加締め圧着工程とによって、被覆電線の先端部に圧着端子が圧着接続され、芯線の防食に優れた圧着端子付き電線を製造することができる。

上記の圧着工程によって、被覆電線の先端部を封止するためには、その前段の挿入工程において、被覆電線の端末位置が管状端子内部の所定の位置に達した時点で挿入を止めることが要求される。

本発明が解決しようとする課題は、被覆電線の先端部が確実に封止された圧着端子付き電線を製造可能な製造装置、及び、その製造方法を提供することを目的とする。

（第１の態様）
本発明の第１の態様によれば、被覆電線の部分であって芯線が露出した先端部および絶縁被覆された被覆部を含む先端側部分を所定の挿入方向から挿入可能な開口部を有する管状端子を、所定の位置に位置決めする端子用治具と、先端部の端末位置を外部に突出した状態で、被覆電線を挟持する電線用治具と、電線用治具を挿入方向に搬送して、電線用治具により挟持された被覆電線を開口部に誘導する搬送部と、挿入方向に誘導される被覆電線の端末位置が、管状端子の外部でかつ開口部手前の所定の原点位置に誘導されたことを検出する位置検出部と、搬送部の搬送動作を制御して、端末位置を原点位置から管状端子内部における所定の挿入位置に誘導することにより、被覆電線の先端側部分を管状端子に挿入する挿入制御部と、被覆電線の先端側部分が挿入された管状端子を加締め圧着する加締め圧着部と、を備え、電線用治具は、被覆電線の先端側部分を挟持する第１の挟持具と、第１の挟持具よりも挿入方向の後部側で被覆電線を挟持する第２の挟持具とを有し、第１の挟持具は、挿入制御部による制御によって、端末位置が原点位置と管状端子内部における前記所定の挿入位置との間にある状態で、かつ、前記第１の挟持具が前記管状端子に接触する前に、被覆電線を開放するように構成されていることを特徴とすることを特徴とする。

上記第１の態様によれば、原点位置を基準として管状端子内部における所定の挿入位置に端末位置を誘導することで、管状端子内部に挿入される被覆電線の挿入量が適切な値となるように正確に管理することができる。上記第１の態様によれば、適切な挿入量で被覆電線が挿入された管状端子を加締め圧着することで、被覆電線の先端部が確実に封止された圧着端子付き電線を製造することができる。
また、上記第１の態様によれば、芯線が露出した先端部および絶縁被覆された被覆部を含む先端側部分を第１の挟持具により挟持することで、当該先端部側部分にたるみが生じないようにすることができる。上記第１の態様によれば、このようなたるみが防止されることで、管状端子に挿入される被覆電線の挿入量をより正確に管理することができる。

（第２の態様）
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様において、位置検出部は、被覆電線の端末位置を撮像する撮像部を有し、撮像画像に基づいて、端末位置が所定の原点位置に誘導されたことを検出することを特徴とする。

上記第２の態様によれば、被覆電線の端末位置を撮像することで、撮像画像から端末位置を検出しながら、端末位置を誤差無く原点位置に誘導することができる。このような検出によって、端末位置を誤差無く原点位置に容易に誘導できるので、原点位置を基準として、管状端子内部に挿入される被覆電線の挿入量を正確に管理することが可能となる。

（第３の態様）
本発明の第３の態様によれば、上記第１又は第２の態様において、搬送部は、電力を回転力に変換するサーボモータを駆動力として、電線用治具を挿入方向に搬送し、挿入制御部は、サーボモータの回転数に基づいて端末位置を測定して、所定の挿入位置に端末位置を誘導することを特徴とする。

上記第３の態様によれば、サーボモータの回転数に基づいて容易且つ精度良く所定の挿入位置に端末位置を誘導することができる。これにより、上記第３の態様によれば、より正確な挿入量で被覆電線を管状端子に挿入することができる。

（他の態様）
また、本発明は、上記圧着端子付き電線の製造装置の態様に限らず、他の態様、すなわち圧着端子付き電線の製造方法によって実現することも可能である。

以上のような本発明によれば、管状端子内部に挿入される被覆電線の挿入量を正確に管理することで、被覆電線の先端部が確実に封止された圧着端子付き電線を製造することができる。

図１は、管状端子の概略を示す斜視図である。 図２は、圧着端子付き電線の製造装置の概略構成を示す図である。 図３は、被覆電線の先端部を管状端子に挿入する挿入工程を説明するための図である。 図４は、管状端子を加締め圧着する加締め圧着工程を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）の圧着端子付き電線の製造装置について、図面を参照して説明する。

（１）管状端子の概略構成
まず、圧着端子付き電線の製造装置に関する説明に先立ち、被覆電線の先端が圧着接続される管状端子の構成について説明する。図１は、管状端子Ｔの概略を示す斜視図である。管状端子Ｔは、板状部材を曲げ加工することで一体形成された管状部Ｔａ及びコネクタ部Ｔｂから構成される。なお、管状端子Ｔは、搬送機構が保持するキャリアによって繋がった鎖状の連鎖端子を形成していてもよい。すなわち、管状部Ｔａにキャリアが接続されていてもよい。

管状部Ｔａは、筒状に曲げ加工した板材両端を突き合わせた突き合わせ部Ｔｃをレーザ溶接などで接合したものである。なお、管状部Ｔａは、筒状に曲げ加工した板材両端を重ね合わせた部分をレーザ溶接などで接合してもよい。また、管状部Ｔａは、コネクタ部Ｔｂ側の端部に、筒状に曲げ加工した板材を押し潰し板材同士を密着させ重ね合わせた重ね合わせ部Ｔｄが形成され、この重ね合わせ部Ｔｄがレーザ溶接などによって封止されている。具体的に、重ね合わせ部Ｔｄは、板材が重なった部分の長手方向の中間を端子幅方向に溶接される。さらに、管状部Ｔａは、重ね合わせ部Ｔｄに対して長手方向Ｘの反対側に、被覆電線が挿入可能な開口部Ｔｅが形成されている。つまり、被覆電線は、管状部Ｔａの長手方向Ｘを挿入方向として挿入される。被覆電線を挿入する部分は、丸端子のようなクローズドバレルであってもよい。

また、コネクタ部Ｔｂは、管状部Ｔａを構成する板状部材を箱状に曲げ加工した部分であって、他の端子と電気的に接続されるコネクタとして機能する。コネクタ部Ｔｂは、コネクタとして機能すれば、その接続部分の形状がオス型コネクタ、メス型コネクタのどちらであってもよいことは勿論である。

上記の構成からなる管状端子Ｔは、以下に説明する圧着端子付き電線の製造装置により、被覆電線と圧着接続されることで圧着端子として機能する。

（２）圧着端子付き電線の製造装置
図２は、圧着端子付き電線の製造装置１（以下、製造装置１ともいう。）の概略構成を示す図である。製造装置１は、先端部Ｌ１で芯線Ｌ０が露出した被覆電線Ｌを、図２に示す挿入方向Ｘから密接管状端子Ｔ内部に挿入して加締め圧着するため、次のような構成を有する。すなわち、製造装置１は、端子用治具１１と、電線用治具１２と、搬送部１３と、位置検出部１４と、挿入制御部１５と、加締め圧着部１６と、を備える。

端子用治具１１は、例えば図２に示すように、管状端子Ｔの開口部Ｔｅを被覆電線Ｌの先端部Ｌ１側に臨ませた状態で管状端子Ｔのコネクタ部Ｔｂを把持することで、当該管状端子Ｔを位置決めする。ここで、後述するように管状部Ｔａが加締め圧着部１６によって被覆電線と加締め圧着されるため、端子用治具１１は、管状部Ｔａと一体形成されたコネクタ部Ｔｂを把持することが望ましい。なお、管状部Ｔａにキャリアが接続されている場合には、端子用治具１１は、当該キャリアを把持するのが良い。

電線用治具１２は、被覆電線Ｌを位置決めする位置決め手段であって、好ましくは、図２に示すように、第１の挟持具１２１と第２の挟持具１２２とから構成される。

具体的に、第１の挟持具１２１は、被覆電線Ｌの先端部Ｌ１側を挟持する。好ましくは後述する撮像部１４１が被覆電線Ｌの端末位置Ｌ２を撮像可能とするため、第１の挟持具１２１は、被覆電線Ｌの端末位置Ｌ２が外部に突出した状態で、被覆電線Ｌの先端部Ｌ１側を挟持することが好ましい。また、第２の挟持具１２２は、第１の挟持具１２１よりも挿入方向Ｘの後部側で被覆電線Ｌを挟持する。第１の挟持具１２１と被覆電線Ｌ、および第２の挟持具１２２と被覆電線Ｌとが滑らないように、第１の挟持具１２１および第２の挟持具１２２には、被覆電線Ｌの被覆との接触面に滑り止め樹脂などを塗ったり、リブを設けたりしておくとより良い。

搬送部１３は、電力を回転力に変換するサーボモータ１３１を有し、このサーボモータ１３１の駆動力によって電線用治具１２を挿入方向Ｘに搬送する。ここで、サーボモータ１３１の駆動力によって、電線用治具１２を構成する第１及び第２の挟持具１２１、１２２を両方とも同様の移動量で挿入方向Ｘに搬送することで、電線用治具１２により挟持される被覆電線Ｌがたわんだり、引っ張られたりすることなく、被覆電線Ｌを挿入方向Ｘに誘導することができる。また、サーボモータ１３１の回転数は、その値を用いることで搬送距離を算出することができる。このため、搬送部１３は、サーボモータ１３１の回転数を挿入制御部１５に通知する。挿入制御部１５に通知された回転数の実測値は、当該挿入制御部１５と通信可能に接続されたコンピュータ１５ａの内蔵メモリに蓄積される。

位置検出部１４は、例えば図３（Ａ）に示すように、挿入方向Ｘに誘導される被覆電線Ｌの端末位置Ｌ２が、管状端子Ｔ外部における所定の原点位置Ｘ０に誘導されたことを検出する。

具体的な検出手段として、位置検出部１４は、被覆電線Ｌの端末位置Ｌ２を撮像する撮像部１４１を有し、当該撮像画像に基づいて、端末位置Ｌ２が原点位置Ｘ０に誘導されたことを検出する。位置検出部１４は、撮像画像から端末位置Ｌ２を検出しながら、接触式センサ等を用いた場合と同様に、端末位置Ｌ２を誤差無く原点位置Ｘ０に誘導することができる。なお、位置検出部１４は、上述した端末位置Ｌ２を撮像する撮像部１４１を用いた検出処理に限定されず、例えば原点位置Ｘ０に接触式センサや非接触式センサを設置し、当該センサを用いて端末位置Ｌ２が原点位置Ｘ０に誘導されたことを検出してもよい。非接触式センサの方が芯線Ｌ０がばらけるおそれがないためより好ましい。

上述したように、位置検出部１４によって端末位置Ｌ２を誤差無く原点位置Ｘ０に容易に誘導できるので、原点位置Ｘ０を基準として、管状端子Ｔ内部に挿入される被覆電線Ｌの挿入量を正確に管理することが可能となる。

挿入制御部１５は、図３（Ｂ）に示すように、搬送部１３の搬送動作を制御することによって、原点位置Ｘ０から管状端子Ｔ内部の挿入位置Ｘ１まで、端末位置Ｌ２を誘導する。具体的に、挿入制御部１５は、コンピュータ１５ａの内蔵メモリに蓄積されたサーボモータ１３１の回転数の実測値に基づいて端末位置Ｌ２を測定して、当該測定結果に基づいて挿入位置Ｘ１まで端末位置Ｌ２を誘導し、搬送部１３の搬送動作を停止する。すなわち、挿入制御部１５は、原点位置Ｘ０から挿入位置Ｘ１まで端末位置Ｌ２を誘導するのに必要な挿入距離Ｄに相当するサーボモータ１３１の回転数をコンピュータ１５ａの内蔵メモリに予め記憶しておく。そして、挿入制御部１５は、サーボモータ１３１の回転数の実測値が、当該メモリに記憶された回転数になったとき、挿入位置Ｘ１に端末位置Ｌ２が誘導したと判断することができる。その他、サーボモータ１３１の代わりにステッピングモータを使用してもよい。また、電線用治具１２の移動距離を接触式測長器や非接触式測長器を用いて測定しても良い。

挿入制御部１５は、上述したように、原点位置Ｘ０を基準として挿入位置Ｘ１に端末位置Ｌ２を誘導することで、管状端子Ｔ内部に挿入される被覆電線Ｌの挿入量が適切な値となるように正確に管理することができる。

また、挿入制御部１５は、図３（Ｂ）に示すように、被覆電線Ｌを管状端子Ｔ内部に挿入する際に、端末位置Ｌ２が原点位置Ｘ０に誘導した後であって第１の挟持具１２１が管状端子Ｔに接触する前に、被覆電線Ｌを第１の挟持具１２１から開放する。このようにして、第１の挟持具１２１は、被覆電線Ｌの先端部Ｌ１にたわみが生じないようにすることができる。そして、たるみが防止されることで、芯線Ｌ０が確実に管状端子Ｔに挿入され、被覆電線Ｌの挿入量をより正確に管理することができる。

図２に示した加締め圧着部１６は、上述した挿入制御部１５によって正確な挿入量で被覆電線Ｌが挿入された管状端子Ｔを加締め圧着する。具体的には、加締め圧着部１６は、図４（Ａ）に示すように、鉛直方向Ｙで互いに対向する位置に設け、芯線Ｌ０が露出した被覆電線Ｌが挿入された管状部Ｔａ、すなわちワイヤバレルを加締め圧着する加締め圧着片１６１、１６２を有する。さらに、図２に示した加締め圧着部１６は、鉛直方向Ｙで互いに対向する位置に設け、芯線Ｌ０が絶縁被覆された被覆電線Ｌが挿入された管状部Ｔａを加締め圧着する加締め圧着片１６３、１６４を有する。

図２に示した加締め圧着部１６は、図４（Ａ）に示すように、圧着片１６１を固定した状態で圧着片１６２を鉛直方向Ｙに移動して、管状部Ｔａを鉛直方向Ｙに加圧することによって、押し潰しながら加締める。

また、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）に示す破断線Ａ−Ａ’から圧着片１６３、１６４を見た断面図である。圧着片１６３は、鉛直方向Ｙの下部に配置され、図４（Ｂ）に示すように、圧着片１６４と対向する部分が略半円状の凹部１６３ａとなっている。また、圧着片１６４は、鉛直方向Ｙの状部に配置され、図４（Ｂ）に示すように圧着片１６３と対向する部分が、略凹部１６３ａよりも内径が大きい半円状の凹部１６４ａとなっている。図２に示した加締め圧着部１６は、図４（Ａ）に示すようにして、圧着片１６３を固定した状態で、圧着片１６４を鉛直方向Ｙに移動し、被覆電線Ｌが挿入された管状端子Ｔを挟み込んで管状端子Ｔを加締める。このような圧着片１６４の動作により、加締め圧着部１６は、図４（Ｂ）の矢印に示すように、管状端子Ｔを内周方向に加圧することで加締める。

このようにして管状端子Ｔを加締めることで、図４（Ｃ）に示すように、管状端子Ｔが、芯線Ｌ０が露出した先端部Ｌ１から芯線Ｌ０が絶縁被覆された部分に亘る被覆電線Ｌと圧着接続され、圧着端子付き電線１００が完成する。完成した圧着端子付き電線１００は、適切な挿入量で被覆電線Ｌが管状端子Ｔに挿入された状態で圧着接続され、被覆電線Ｌの先端部Ｌ１が確実に封止されることとなる。

以上のようにして、製造装置１は、適切な挿入量で被覆電線Ｌが挿入された管状端子Ｔを加締め圧着することで、被覆電線Ｌの先端部Ｌ１が確実に封止された圧着端子付き電線を製造することができる。

１ 圧着端子付き電線の製造装置
１１ 端子用治具
１２ 電線用治具
１３ 搬送部
１４ 位置検出部
１５ 挿入制御部
１６ 加締め圧着部
Ｌ 被覆電線
Ｌ０ 芯線
Ｌ１ 先端部
Ｌ２ 端末位置
Ｔ 管状端子
Ｔｅ 開口部
Ｘ 挿入方向
Ｘ０ 原点位置
Ｘ１ 挿入位置

Claims (4)

1. 被覆電線の部分であって芯線が露出した先端部および絶縁被覆された被覆部を含む先端側部分を所定の挿入方向から挿入可能な開口部を有する管状端子を、所定の位置に位置決めする端子用治具と、
   前記先端部の端末位置を外部に突出した状態で、前記被覆電線を挟持する電線用治具と、
   前記電線用治具を前記挿入方向に搬送して、当該電線用治具により挟持された前記被覆電線を前記開口部に誘導する搬送部と、
   前記挿入方向に誘導される被覆電線の端末位置が、前記管状端子の外部でかつ前記開口部手前の所定の原点位置に誘導されたことを検出する位置検出部と、
   前記搬送部の搬送動作を制御して、前記端末位置を前記原点位置から前記管状端子内部における所定の挿入位置に誘導することにより、前記被覆電線の前記先端側部分を前記管状端子に挿入する挿入制御部と、
   前記被覆電線の前記先端側部分が挿入された管状端子を加締め圧着する加締め圧着部と、を備え、
   前記電線用治具は、前記被覆電線の前記先端側部分を挟持する第１の挟持具と、当該第１の挟持具よりも前記挿入方向の後部側で前記被覆電線を挟持する第２の挟持具とを有し、
   前記第１の挟持具は、前記挿入制御部による制御によって、前記端末位置が前記原点位置と前記管状端子内部における前記所定の挿入位置との間にある状態で、かつ、前記第１の挟持具が前記管状端子に接触する前に、前記被覆電線を開放するように構成されていることを特徴とすることを特徴とする圧着端子付き電線の製造装置。
2. 前記位置検出部は、前記被覆電線の端末位置を撮像する撮像部を有し、当該撮像画像に基づいて、当該端末位置が所定の原点位置に誘導されたことを検出することを特徴とする請求項１記載の圧着端子付き電線の製造装置。
3. 前記搬送部は、電力を回転力に変換するサーボモータを駆動力として、前記電線用治具を挿入方向に搬送し、
   前記挿入制御部は、前記サーボモータの回転数に基づいて前記端末位置を測定して、前記所定の挿入位置に前記端末位置を誘導することを特徴とする請求項１又は２記載の圧着端子付き電線の製造装置。
4. 被覆電線の部分であって芯線が露出した先端部および絶縁被覆された被覆部を含む先端側部分を所定の挿入方向から挿入可能な開口部を有する管状端子を、端子用治具で位置決めするステップと、
   前記先端部の端末位置を外部に突出した状態で、前記被覆電線を電線用治具により挟持するステップと、
   前記電線用治具を前記挿入方向に搬送して、当該電線用治具により挟持された前記被覆電線の先端部を前記開口部に誘導するステップと、
   前記挿入方向に誘導される前記被覆電線の端末位置が、前記管状端子の外部でかつ前記開口部手前の所定の原点位置に誘導されたことを検出するステップと、
   前記端末位置を前記原点位置から前記管状端子内部における所定の挿入位置に誘導することにより、前記被覆電線の前記先端側部分を前記管状端子に挿入するステップと、
   前記被覆電線の前記先端側部分が挿入された管状端子を加締め圧着するステップと、を有し、
   前記電線用治具により挟持するステップでは、第１の挟持具が、前記被覆電線の前記先端側部分を挟持し、第２の挟持具が、当該第１の挟持具よりも前記挿入方向の後部側で前記被覆電線を挟持し、
   前記被覆電線の前記先端側部分を前記管状端子に挿入するステップでは、前記端末位置が前記原点位置と前記管状端子内部における前記所定の挿入位置との間にある状態で、かつ、前記第１の挟持具が前記管状端子に接触する前に、前記被覆電線を前記第１の挟持具から開放することを特徴とすることを特徴とする圧着端子付き電線の製造方法。

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