JP6295793B2 - 熱カシメ装置及び熱カシメ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱カシメ装置及び熱カシメ制御方法に関する。

従来より、端子と絶縁皮膜で被膜された絶縁皮膜電線の接合方法として、熱カシメ方法が知られている（特許文献１）。特許文献１では、絶縁皮膜電線が挿入された端子を一対の電極で加圧する。そして、加圧時の電極間抵抗の変化を検出して加熱電流を流し、端子と絶縁皮膜電線を接合させる。

特開２００３−０１０９７５号公報

しかしながら、特許文献１では、電極間抵抗の変化に応じて加熱電流を流すため、端子や絶縁皮膜の寸法を変更したり、熱カシメ中に端子の厚さが変化したりして、接合に必要な熱量が変化すると、適切な接合を実現できないおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、端子や絶縁皮膜の厚さに影響されずに、端子と絶縁皮膜電線とを適切に接合することができる熱カシメ装置を提供することである。

本発明の一態様に係わる熱カシメ装置は、複数の絶縁皮膜電線を束ねた結線束の中心の温度を測定し、測定した温度に応じて電極に印加する電流を制御する。一方の電極を固定し、他方の電極を移動させる場合、熱カシメ装置は、１対の電極の電極間距離を測定し、測定した電極間距離に応じて、温度測定部の位置を制御する。

本発明によれば、端子や絶縁皮膜の厚さに影響されずに、端子と絶縁皮膜電線とを適切に接合することができる。

図１（ａ）は、熱カシメ前の電極、端子及び絶縁皮膜電線との位置関係を示す概略正面図である。図１（ｂ）は、熱カシメ後の電極、端子及び絶縁皮膜電線との位置関係を示す概略正面図である。 図２は、本発明の第１実施形態に係わる熱カシメ装置の構成を示す概略側面図である。 図３（ａ）は、本発明の第１実施形態に係わる飛び出し防止壁を設置して熱カシメした場合を説明する概略側面図である。図３（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係わる飛び出し防止壁を設置せずに熱カシメした場合を説明する概略側面図である。 図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係わる温度センサの移動方法を説明する概略側面図である。 図５は、本発明の第１実施形態に係わる熱カシメ装置の一動作例を説明するフローチャートである。 図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係わる飛び出し防止壁の変形例を説明する概略側面図である。 図７は、本発明の第１実施形態に係わる飛び出し防止壁の他の変形例を説明する概略側面図である。 図８は、本発明の第１実施形態に係わる飛び出し防止壁のさらに他の変形例を説明する概略側面図である。 図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係わる飛び出し防止壁の変形例を説明する概略側面図である。 図１０は、本発明の第１実施形態に係わる温度センサの変形例を説明する概略側面図である。 図１１は、本発明の第２実施形態に係わる熱カシメ装置の構成を説明する概略側面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

［第１の実施形態］
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、第１実施形態に係わる熱カシメ装置は、絶縁皮膜で被覆された電線（以下、絶縁皮膜電線１０という）が挿入された筒状の端子２０をセットし、上部電極３０と下部電極３１で端子２０を挟持して熱カシメを行う。絶縁皮膜電線１０は、複数本束ねた結線束として端子２０に挿入される。上部電極３０と下部電極３１は、互いに対向する一対の電極である。また、下部電極３１は、支持台（図示せず）に固定されており、熱カシメ装置は上部電極３０を矢印Ａの方向にストロークする。

次に、図２を参照して、第１実施形態に係わる熱カシメ装置の構成を説明する。
熱カシメ装置は、上部電極３０や下部電極３１の他に、電極間距離センサ４０と、測定位置制御部５０と、温度センサ６０と、電流制御部７０と、飛び出し防止壁８０とを備える。なお、図２中の点線矢印は、電気や温度などの信号を表している。

電極間距離センサ４０は、上部電極３０と下部電極３１の距離（以下、電極間距離Ｄという）を測定するセンサであり、例えば、非接触で電極間距離Ｄを測定できるギャップセンサである。

測定位置制御部５０は、電極間距離センサ４０によって測定された電極間距離Ｄに応じて、後述する温度センサ６０及び飛び出し防止壁８０の位置を制御するものである。

温度センサ６０は、非接触で温度を測定するセンサであり、結線束のうち、もっとも絶縁皮膜が溶けにくい中心の温度Ｔを測定する。また、温度センサ６０の位置は、測定位置制御部５０によって、結線束の中心の温度Ｔを測定することができるように制御される。

電流制御部７０は、上部電極３０に印加する電流Ｉａを制御するものであり、温度センサ６０によって測定された温度に応じて電流Ｉａを増減する。また、電流制御部７０は、上部電極３０を矢印Ａの方向にストロークして、端子２０を加圧する。
なお、測定位置制御部５０及び電流制御部７０は、例えば、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段からなる一体型のコンピュータとして構成される。

飛び出し防止壁８０は、端子２０の、絶縁皮膜電線１０が挿入される入口側の反対側となる出口側に設置され、端子２０の開口より大きな面積を有する。飛び出し防止壁８０は、熱カシメによって絶縁皮膜電線１０が端子２０の出口側から飛び出るのを防止するものである。また、飛び出し防止壁８０には、円形状の貫通穴であるスリット８１が設けられており、温度センサ６０は、スリット８１を通して結線束の中心の温度Ｔを計測する。また、スリット８１の直径は、絶縁皮膜電線１０の外径より小さくなっている。これにより、スリット８１から絶縁皮膜電線１０が飛び出るのを防止することができる。なお、測定位置制御部５０は、端子２０の軸方向と平行となる結線束の中心線がスリット８１を通るように、飛び出し防止壁８０の位置を制御する。また、スリット８１は、円形状に限られるものではなく、絶縁皮膜電線１０の飛び出しを防止できるものであれば、どのような形状でもよい。

次に、図３（ａ）、（ｂ）を参照して、飛び出し防止壁８０を設置した場合と設置しない場合について説明する。なお、図３（ａ）、（ｂ）において、第１実施形態に係わる熱カシメ装置の構成のうち、一部の構成の図示を省略する。図３（ａ）に示すように、飛び出し防止壁８０を設置することにより絶縁皮膜電線１０の飛び出しを防止することができる。一方、図３（ｂ）に示すように、飛び出し防止壁８０を設置しない場合は、絶縁皮膜電線１０が端子２０の出口側から飛び出ることにより、絶縁皮膜電線１０の先端部分の向きにばらつきが生じてしまい、結線束の中心の温度Ｔを計測することが難しくなる場合がある。

次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照して、電流制御部７０が上部電極３０をストロークした際に測定位置制御部５０が行う温度センサ６０の位置制御方法について説明する。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、第１実施形態に係わる熱カシメ装置の構成のうち、一部の構成の図示を省略する。
図４（ａ）に示すように、ストローク前の温度センサ６０の位置は、端子２０の軸方向と平行となる結線束の中心線上であり、端子２０の軸方向と平行となる電極間距離Ｄの中心線上でもある。この位置を、Ｄ／２と呼ぶことにする。続いて、図４（ｂ）に示すように、熱カシメ装置がストローク距離Ｌだけ上部電極３０をストロークすると、電極間距離は、Ｄ−Ｌとなる。ストローク後に、結線束の中心の温度Ｔを計測するための温度センサ６０の位置は、（Ｄ−Ｌ）／２となり、展開すれば、Ｄ／２−Ｌ／２となる。すなわち、温度センサ６０は、ストローク前と比べてＬ／２だけ平行移動すれば、ストローク後の結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。換言すれば、温度センサ６０は、上部電極３０のストローク距離Ｌの半分だけ平行移動すれば、ストローク後の結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。また、測定位置制御部５０は、温度センサ６０の移動量と同じだけ飛び出し防止壁８０も移動させる。

次に、図５のフローチャートを参照して、第１実施形態に係わる熱カシメ装置の一動作例を説明する。この処理は、例えば、電極間に端子２０がセットされ、スイッチ（図示せず）が押されると開始する。

まず、ステップＳ１０１において、電流制御部７０は、上部電極３０をストロークして、端子２０を加圧する。

次に、ステップＳ１０２において、電流制御部７０は、端子２０と絶縁皮膜電線１０とを接合させるための電流Ｉａを上部電極３０に印加する。電流Ｉａは、結線束の中心の温度Ｔによって補正される電流であるが、初期の段階では予め設定された初期電流が電流Ｉａとして印加される。

次に、ステップＳ１０３において、温度センサ６０は、結線束の中心の温度Ｔを計測する。

次に、ステップＳ１０４において、電流制御部７０は、結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１より大きく、かつ、温度Ｔ２未満であるか否かを判定する。温度Ｔ１とは、絶縁皮膜が溶解するのに十分ではない温度である。温度Ｔ２とは、絶縁皮膜が硬化する温度である。結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１より大きく、かつ、温度Ｔ２未満であれば、端子２０と絶縁皮膜電線１０を接合させるのに適した温度であることを示す。結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１より大きく、かつ、温度Ｔ２未満である場合、ステップＳ１０６に処理が進む。一方、結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１以下である、または温度Ｔ２より大きい場合、ステップＳ１０５に処理が進む。

ステップＳ１０５において、電流制御部７０は、結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１より大きいか否かを判定する。結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１より小さい場合、ステップＳ１０２に処理が戻る。なお、このステップＳ１０５においては、結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ２以上であるか否かを判定することで代用することも可能である。

ステップＳ１０６において、電極間距離センサ４０は、電極間距離Ｄを計測する。

次に、ステップＳ１０７において、電流制御部７０は、電極間距離Ｄが予め設定した端子寸法値Ｃに到達したか否かを判定する。端子寸法値Ｃとは、端子２０の用途に応じて設定される値である。電極間距離Ｄが端子寸法値Ｃに到達した場合、電流制御部７０は加圧と電流Ｉａの印加を停止して熱カシメ処理を終了する。一方、電極間距離Ｄが端子寸法値Ｃに到達していない場合、ステップＳ１０８に処理が進む。

ステップＳ１０８において、電流制御部７０は、電流Ｉａを補正して、ステップＳ１０２に処理を戻す。電流Ｉａを補正する理由は、加圧が進むにしたがい端子２０の厚さが変化し、端子２０と絶縁皮膜電線１０とを接合させるための温度が変化するためである。次に、電流Ｉａの補正方法について説明する。ある時刻ｔにおける結線束の中心の温度ＴをＴ（ｔ）とし、時刻ｔよりΔｔだけ前における結線束の中心の温度ＴをＴ（ｔ−Δｔ）とすると、結線束の中心の温度Ｔの時間変化率である温度勾配は、（Ｔ（ｔ）−Ｔ（ｔ−Δｔ））／Δｔとして表される。電流制御部７０は、算出した温度勾配が小さくなるように電流Ｉａを補正する。これにより、電流制御部７０は、端子２０と絶縁皮膜電線１０とを接合させるための最適な温度を維持することができる。

なお、ステップＳ１０５において、結線束の中心の温度Ｔが温度Ｔ１より大きい場合、結線束の中心の温度Ｔは温度Ｔ２以上であることになる。この場合、絶縁皮膜が硬化するおそれがあるため、電流制御部７０は、加圧と電流Ｉａの印加を停止する。

以上説明したように、第１実施形態に係わる熱カシメ装置は、結線束のうち、もっとも絶縁皮膜が溶けにくい中心の温度Ｔを計測し、計測した温度Ｔに応じて、上部電極３０に印加する電流Ｉａを制御する。これにより、熱カシメ装置は、端子２０や絶縁皮膜の厚さに影響されずに、端子２０と絶縁皮膜電線１０とを適切に接合することができる。すなわち、熱カシメ装置は、接合に必要な熱量が不足して、絶縁皮膜が十分に溶解できないために発生する接合不良や、反対に接合に必要な熱量が過多となり絶縁皮膜が硬化することにより発生する接合不良を防ぐことができる。

また、第１実施形態に係わる熱カシメ装置は、下部電極３１を固定し、上部電極３０をストロークして端子２０を加圧しながら、電極間距離Ｄを計測する。上部電極３０のストロークによって、電極間距離Ｄは小さくなる。このように変化する電極間距離Ｄに応じて、熱カシメ装置は、温度センサ６０が結線束の中心の温度Ｔを計測できるように温度センサ６０の位置を制御する。これにより、熱カシメ装置は、ストロークによって結線束の中心位置が変化しても、結線束のうち、もっとも絶縁皮膜が溶けにくい中心の温度Ｔを計測することができる。また、熱カシメ装置は、電極間距離Ｄを計測しているため、端子２０の寸法を管理することができる。

第１実施形態に係わる熱カシメ装置が制御する温度センサ６０の移動量は、上部電極３０をストロークした移動量の半分である。このように温度センサ６０を移動させることにより、熱カシメ装置は、結線束のうち、もっとも絶縁皮膜が溶けにくい中心の温度Ｔを計測することができる。

また、第１実施形態に係わる熱カシメ装置は、端子２０の、絶縁皮膜電線１０が挿入される入口側の反対側となる出口側に設置され、端子２０の開口より大きな面積を有する飛び出し防止壁８０を備える。これにより、熱カシメ装置は、熱カシメによって絶縁皮膜電線１０が端子２０の出口側から飛び出るのを防止することができ、絶縁皮膜電線１０の先端部分の向きのばらつきを低減することができる。

また、第１実施形態に係わる熱カシメ装置は、結線束の中心の温度Ｔの時間変化率である温度勾配を算出し、算出した温度勾配が小さくなるように電流Ｉａを補正する。これにより、熱カシメ装置は、接合に最適な温度となるように結線束の中心の温度Ｔを制御することができ、端子２０や絶縁皮膜の厚さに影響されずに、端子２０と絶縁皮膜電線１０とを適切に接合することができる。

第１実施形態では、飛び出し防止壁８０にスリット８１を設けたが、飛び出し防止壁８０は様々な変形を適用することができる。以下、図６〜図９を参照して、飛び出し防止壁８０の変形例を説明する。なお、図６〜図９において、第１実施形態に係わる熱カシメ装置の構成のうち、一部の構成の図示を省略する。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、飛び出し防止壁８０にテーパー穴部８２を設けてもよい。テーパー穴部８２は、飛び出し防止壁８０の端子２０側に絶縁皮膜電線１０の外径よりも小さい直径Φのスリットを有し、このスリットから温度センサ６０側にかけて、温度センサ６０の測定視野よりも大きく拡開するテーパー状の穴部である。テーパー穴部８２の端子２０側のスリットの直径Φは、絶縁皮膜電線１０の外径よりも小さいため、熱カシメによる絶縁皮膜電線１０の飛び出しを防止することができ、絶縁皮膜電線１０の先端部分の向きのばらつきを低減することができる。また、テーパー穴部８２は、温度センサ６０の測定視野よりも大きく拡開するため、温度センサ６０はテーパー穴部８２を通して結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。

また、図７に示すように、飛び出し防止壁８０に絶縁皮膜電線１０を引き込むためのテーパー穴部８３を設けてもよい。テーパー穴部８３は、飛び出し防止壁８０の温度センサ６０側に絶縁皮膜電線１０の外径よりも少し大きなスリットを有し、このスリットから端子２０側にかけて拡開するテーパー状の穴部である。テーパー穴部８３のスリットは、絶縁皮膜電線１０の外径よりも少し大きいため、結線束の中心に位置する絶縁皮膜電線１０を引き込むことができる。これにより、温度センサ６０は、結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。

また、図８に示すように、飛び出し防止壁８０に接触式の温度センサ６１を挿入することができるスリット８４を設けてもよい。これにより、温度センサ６１は、結線束の中心と接触することができ、結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。

また、図９（ａ）に示すように、飛び出し防止壁８０に、複数のスリット８１を設け、それぞれのスリット８１を通して結線束の温度を計測してもよい。結線束の温度のうち、中心の温度Ｔがもっとも小さいため、各温度センサ６０が計測した温度のうちもっとも小さい温度を結線束の中心の温度Ｔとすることができる。また、図９（ｂ）に示すように、ストローク後でも、図９（ａ）と同様に各温度センサ６０が計測した温度のうちもっとも小さい温度を結線束の中心の温度Ｔとすることができる。このように、飛び出し防止壁８０に複数のスリット８１を設けて温度を計測することで、各温度センサ６０を動かすことなく、結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。

また、図１０に示すように、飛び出し防止壁８０を設けずに、接触式の温度センサ６１を用いて結線束の中心の温度Ｔを計測してもよい。温度センサ６１には温度計測用の電線１１が接続され、電線１１は結線束の中心部に挿入される。これにより、熱カシメによって端子２０の厚さが変化しても、温度センサ６１は、結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。また、温度センサ６１の移動は不要となる。さらに、熱カシメによって絶縁皮膜電線１０が飛び出しても、電線１１はその影響を受けないため、飛び出し防止壁８０は不要となる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図１１を参照して説明する。第２実施形態が、第１実施形態と相違する点は、下部電極３１を固定せずに、下部電極３１もストロークする点である。なお、図１１において、第２実施形態に係わる熱カシメ装置の構成のうち、一部の構成の図示を省略する。

図１１に示すように、上部電極３０を矢印Ａの方向にストロークするストローク距離Ｌと、下部電極３１を矢印Ｂの方向にストロークするストローク距離Ｌは同じとする。これにより、熱カシメ中でも結線束の中心は変化しないため、第２実施形態に係わる熱カシメ装置は、温度センサ６０を動かすことなく、結線束の中心の温度Ｔを計測することができる。なお、第１実施形態と同様に飛び出し防止壁８０を設置してもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

１０ 絶縁皮膜電線
１１ 電線
２０ 端子
３０ 上部電極
３１ 下部電極
４０ 電極間距離センサ（電極間距離測定部）
５０ 測定位置制御部
６０、６１ 温度センサ（温度測定部）
７０ 電流制御部
８０ 飛び出し防止壁（壁部）
８１、８４ スリット
８２、８３ テーパー穴部

Claims (10)

1. 複数の絶縁皮膜電線を束ねた結線束を端子に挿入し、この端子を１対の電極で挟んで加圧しながら通電する熱カシメ装置であって、
   一方の電極を固定し、他方の電極を移動させる場合であって、
   前記結線束の中心の温度を測定する温度測定部と、
   前記温度測定部によって測定された温度に応じて前記電極に印加する電流を制御する電流制御部と、
   前記１対の電極の電極間距離を測定する電極間距離測定部と、
   前記電極間距離測定部によって測定された電極間距離に応じて、前記温度測定部の位置を制御する測定位置制御部と
   を備えることを特徴とする熱カシメ装置。
2. 前記測定位置制御部が制御する温度測定部の移動量は、前記他方の電極の移動量の半分であることを特徴とする請求項１に記載の熱カシメ装置。
3. 複数の絶縁皮膜電線を束ねた結線束を端子に挿入し、この端子を１対の電極で挟んで加圧しながら通電する熱カシメ装置であって、
   前記１対の電極の両方を移動させる場合であって、
   前記結線束の中心の温度を測定する温度測定部と、
   前記温度測定部によって測定された温度に応じて前記電極に印加する電流を制御する電流制御部と、を備え、
   それぞれの電極の移動量は同じであることを特徴とする熱カシメ装置。
4. 前記端子の、前記結線束が挿入される入口側の反対側となる出口側に、前記端子の開口より大きな面積を有する壁部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱カシメ装置。
5. 前記壁部は、前記端子に対向する面に前記絶縁皮膜電線の外径より小さいスリットを有し、このスリットから反対側の面に向かって前記温度測定部の測定視野より大きく拡開するテーパー穴部を有することを特徴とする請求項４に記載の熱カシメ装置。
6. 前記壁部は、前記温度測定部に対向する面に前記絶縁皮膜電線の外径より大きなスリットを有し、このスリットから反対側の面に向かって拡開するテーパー穴部を有することを特徴とする請求項４に記載の熱カシメ装置。
7. 前記温度測定部は、接触式の温度センサであり、前記壁部に設けられたスリットに挿入されることを特徴とする請求項４に記載の熱カシメ装置。
8. 前記温度測定部は、電線と接続する接触式の温度センサであり、
   前記電線は、前記結線束が挿入される入口側の反対側となる出口側から前記結線束の中心に挿入されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱カシメ装置。
9. 前記電流制御部は、前記温度測定部によって測定された温度の時間変化率に応じて前記電極に印加する電流を制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱カシメ装置。
10. 複数の絶縁皮膜電線を束ねた結線束を端子に挿入し、
    前記端子を１対の電極で挟んで、一方の電極を固定し、他方の電極を移動させて加圧しながら通電し、
    前記１対の電極の電極間距離を測定し、
    温度測定部を用いて前記結線束の中心の温度を測定し、
    測定した温度に応じて前記電極に印加する電流を制御し、
    測定した電極間距離に応じて、前記温度測定部の位置を制御することを特徴とする熱カシメ制御方法。

Images