JPH07111180A - 圧着接続端子の圧着品質決定方法 - Google Patents
圧着接続端子の圧着品質決定方法Info
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Abstract
接続する際、圧着接続の品質を自動的に決定できる。 【構成】 反復運動するラム14により相互に移動するア
ンビル16とパンチ18間に連続的に圧着接続される端子20
とワイヤ22を供給する。この圧着装置10は圧着圧力を計
測する圧力センサ24および圧着高さを計測する高さ(ま
たは位置)センサ30を有する圧着接続される端子20から
計測した圧力および高さデータを対としてコンピュータ
等のデータ処理装置に入力し、そのメモリに記憶される
標準データ対とデータ処理装置で対比して圧着処理され
る端子20の圧着品質を即時に決定する。
Description
さらにその圧着の品質制御に関する。
び圧着を行うために前記アンビルとの間で往復運動する
ダイを有する従来の圧着装置により、端子がワイヤに圧
着接続される。その動作は、端子がアンビル上に置か
れ、ワイヤの端部が端子のフェルールまたはバレルに挿
入され、そしてプレスのストローク限界までダイがアン
ビルに向って動かされて端子がワイヤに圧着接続され
る。次にダイはその最初の位置まで戻される。
着された端子の圧着高さおよびその他の特性が精密に制
御されなければならない。端子の圧着高さは、圧着接続
後の端子の所定部分の高さまたは最大垂直寸法の尺度で
ある。通常、ある端子とワイヤの組合せにおいて、端子
が正しい圧着高さに圧着されていないと、満足のいく圧
着接続は得られない。一方、多くの不良圧着接続が正し
い圧着高さを示す。圧着された端子における圧着高さの
変動または他の物性の変動それ自体は不良圧着接続の原
因にはならず、むしろ不良接続を引き起こす他の要因を
示唆するものである。そのような要因には、誤った端子
およびワイヤサイズの使用、ワイヤのストランド欠損(m
issing strand)、誤ったワイヤタイプ、および絶縁の皮
むき不良などがある。このような不良圧着接続は、しば
しば高品質圧着接続のように見えるため、それらが不良
圧着接続であることを認識して時宜を得た適切な行動を
とることが困難である。
とによって前述のような不良圧着接続を検出する簡単な
非破壊手段が米国特許第4,856,186 号および第4,916,81
0 号に開示されており、それらは引用して本明細書に取
り込んである。
し、実際の圧着操作中に端子にかかる圧着力を分析する
ことによって不良圧着された端子を検出するための装置
および方法が望まれた。
の圧着品質を決定する方法を提供するものである。
ワイヤおよび端子を配置して前記圧着装置を駆動するこ
とと、前記ワイヤに前記端子を圧着接続中に異なる複数
位置で前記端子の圧着高さおよび圧力データを対にして
計測することと、既知の圧着接続に対応する複数の標準
データ対を得ることと、前記計測したデータ対と標準デ
ータ対に基づいて圧着接続された端子の品質を決定する
こととより成ることを特徴とするものである。
端子の変形量を、数個の異った変形量を与える変形を生
じさせるのに要する対応する量の圧力と共に測定して、
圧力値および端子変形値を有する複数の測定された圧力
および変形データエレメント対を得る。既知の品質の圧
着接続に対応する複数の標準データエレメント対を得
る。上記測定されたデータエレメント対を対応する上記
標準データエレメント対に相関させて圧着接続された端
子の圧着品質を決定する。
い実施例に基づいてさらに詳細に説明する。
該ベース12に対して往復運動するよう構成されたラム14
を有する。図1の例において、圧着装置10は、ラム12に
往復運動機能を持たせるためにはずみ車およびクラッチ
機構を有するタイプのものであるが、適切なラムストロ
ークを有する他のタイプの圧着装置も本発明の実施に使
用できることは言うまでもない。
り、圧着ダイセットの係合半部をたずさえている。この
ダイセットは、図1に示すように、ベースプレート17に
取り付けられたアンビル16およびラム14に取り外し自在
に取り付けられたパンチ18を備えている。ベースプレー
ト17は、このベースプレート17の直角運動を許容するよ
うにベース12に結合されている。図1において、典型的
端子20がワイヤに圧着接続される。
またはハンダ付によって通常の方法でアンビル16に取り
付けられている。一対のリード線26は、ラム12から圧着
接続中の端子20およびワイヤ22を介してアンビル16に伝
達されてこのアンビル16にかかっている応力に比例した
信号を伝達する。リード線26の信号は、圧着中に端子20
にかかる圧力を表示している。これについては前記米国
特許第4,856,186 号に詳細が述べられている。
ム14の変位を測定するように配されている。このセンサ
30は、適当なブラケット34によってベース12に堅く取り
付けられたスタータ32、そして図1の垂直方向にスター
タ内で可動なアーマチャーを有する。プッシュロッド36
がスタータ32から上方に突出しその一端が可動アーマチ
ャーに取り付けられ、他端が適当なブラケット38および
調節ナット40によってラム14に調節自在に取り付けられ
ている。一対のリード線42がスタータ内のアーマチャー
の垂直位置に比例した信号を伝達する。この信号は、前
記特許第4,856,186 号に詳細が示されているように、ア
ンビル16とパンチ18との間の垂直距離を表わす。リード
線26および42の信号をモニターすることによって、圧着
端子20の実際の圧着高さを正確に決定することができ
る。リード線42の信号はまた、アンビル16およびパンチ
18によって圧着された端子の変形量をも表わす。さら
に、端子20にかかるピーク圧力および圧着接続を完了さ
せるのに実行される作業量などの他のパラメーターも同
様に決定できる。
および42にそれら圧力およびラム変位を示す信号を発生
させ上述した方法および装置は例示に過ぎない。公知の
適切な装置をこれらの機能を発揮させるために使用する
こともできる。例えば、永久磁石をラムに関連付け、ホ
ー効果装置(hall effect clevice)をベースに取り付け
そしてセンサ30の代わりに磁石の相対位的位置を感知す
るようにしてもよい。圧力およびラム変位を感知し、そ
れらの信号を発生させる他の適する装置も本発明の実施
に使用できる。
図2に示す。アンビル16、パンチ18および可動ベースプ
レート17がワイヤ圧着機構を構成し、ひずみゲージ24お
よび直線距離センサ30がそれぞれ圧力センサおよびラム
位置センサを構成する。図2において、絶縁圧着機構50
が、ワイヤ圧着機構と同様にして制御できる他の機構の
例として示されている。その他の同様な機構も同じよう
にして制御できる。ワイヤ圧着機構の場合に、ベースプ
レート17を物理的に動かすあるいは調節する実際の調節
手段、または絶縁圧着機構の場合の他の調節装置は、そ
れぞれステッパーモーター52または54によって駆動され
る。データベースを記憶する記憶装置58およびオペレー
タコミュニケーションのための入出力装置60を有するコ
ンピュータ56がステッパーモーター52および54を駆動す
るように配される。これは、入出力装置60を介してのオ
ペレーター入力および圧力センサ24またはラム位置セン
サ30からの入力に応答して行われる。
号、および圧着ダイセット16,18の係合半部の相対的位
置を示すリード線42の信号はコンピュータ56によってモ
ニターされ、公知の方法で記憶装置58に記録される。こ
れらの信号はデータエレメントの対として記録され、圧
着サイクル中の時間の各離散インクリメントごとの一対
(例えば毎秒4000サンプルの割合)が、既知の品質の90
の圧力端子によるテストケースで首尾よく利用された。
これについては表1参照のこと。記録されたサンプルの
正確な数は、図3に示すような位置軸および圧力軸によ
り規定される作業曲線100 を形成するのに十分な数のサ
ンプルがそろえば、問題ではない。図3で、作業曲線10
0 より下の領域は圧着サイクル中に行った全作業量を表
わす。
のいずれかの値におけるインクリメンタルな変化を基に
サンプリングを行ってもよい。重要なことは、作業曲線
100 を適切に形成するのに十分な数のサンプルを得るこ
とである。
にある絶縁の影響を示すため、選択されたテストサンプ
ルのデータエレメント対の種々の組によるグラフを示し
ている。図4には、各々が3つの曲線から成る3つの群
に分かれた合計9つの独立した曲線が示されている。第
1の群の曲線70は既知の高品質圧着接続を示す。第2の
群の曲線72は41ストランドワイヤから4つのストランド
欠損を有する圧着接続を示し、第3の群の曲線74は圧着
接続内に絶縁の部分を有する圧着接続を示す。第3の群
の曲線74がこのように低いピーク圧力を有する理由は、
絶縁が滑剤の作用をし、それによってワイヤの個々のス
トランドが破断しそして圧着接続された端子からはがれ
るからである。
の圧着操作の作業曲線を表わしていると考えられるデー
タエレメント対の組のプロットである。この曲線の102
で示される部分(すなわち位置軸上の点E1とE2の間
の区間)は、端子20に係合しこれを変形し始める時点の
係合ダイ半部のパンチ18から生じる圧力を表わしてい
る。点E2を過ぎて点E3に至るまでに端子20の実際の
圧着が起り、曲線の104で示される部分がこれを表わし
ている。圧力は、パンチ18がアンビル16からはなれるこ
とによって係合を解除し始める点E3でピークに達す
る。曲線の106 で示される部分で表わされる前記係合の
解除は点E3から点E4まで続く。点E4では圧力がほ
ぼ0まで後退する。パンチ18が点E4から後退し、点E
1に近づく際にはデータエレメント対を集める必要がな
い。と言うのは、この間端子20には作業が行われないか
らである。
は端子の誤サイズ使用などの圧着接続における欠陥を表
わすのに最も重要な曲線100 の部分は104 の部分であ
る。部分104 は比較的鋭くかつ略直線的な圧力増加を示
している。
のピーク圧力の相の圧力値を有する部分104 を形成する
データエレメント対から一群のデータエレメント対を選
択する。選択された一群のデータエレメント対が部分10
4 の一般的直線性から相当はずれた2つの部分110 を含
んでいない限り、上記圧力値の範囲は重大ではない。こ
の一群のデータエレメント対を分析し、既知の高品質圧
着サイクル中に取った一群のデータエレメント対と比較
して圧着接続の品質を決定する。
乗(least squares)”法によって一群のデータエレメン
ト対に直線を合わせることである。ここで“最小二乗”
法は以下のように実施される。
いて、直線の勾配mおよび切片bは次のようにして与え
られる。
対に最もフィットする直線106 を形成すると、前記一群
のデータエレメント対の圧力の最小値と最大値の約平均
に等しい値の圧力に相当する点108 が直線106 上にみつ
かる。この点108 は圧力軸に関して65%の点として示さ
れる。次に点108 の位置軸上の点がみつかり、Pとして
示される。この点Pが、同様にしてみつけ出され、統計
的に処理された既知の高品質圧着端子に関する点P′と
比較され、点Pによって表わされた圧着品質に関する有
効な判定が行われる。
ワイヤとそれに圧着接続すべく関連付けられた端子を用
いることによって決定される。次に、プレス10内の圧着
位置に、各ワイヤと対応する端子とを置き、この時作業
曲線を表わすデータエレメント対を記録して標準圧力デ
ータエレメント対と位置データエレメント対の組を得
る。次に位置Pを、図3に関する説明のところで述べた
ようにして計算する。このような各圧着操作を行った
後、圧着接続の圧着品質を手操作で検査する。圧着接続
が高品質でない場合、対応するデータエレメント対は記
憶装置58から除かれる。適切な数の高品質圧着接続が形
成されると(本実施例の場合は5つ)、この5つのP値
の平均P′および標準偏差(standard deviation)を計算
する。
に、平均P′を決定することによって目盛決めされ、装
置計算された標準偏差と共にそれが記憶される。その
後、全ての圧着サイクルは、既知の高品質のこの記憶さ
れた標準と比較され、端子の圧着品質が決定される。
び42に現れる信号は、測定されたデータエレメント対と
して記憶装置58に記録される。曲線102 の部分104 を形
成しそして約35%と点E3におけるピーク圧力Fの約95
%との間の圧力値を有する測定されたデータエレメント
対から一群のデータエレンメト対を選択する。本実施例
において、直線が前記一群の測定されたデータエレメン
ト対に合わされ、そして、ポイントPが上記のように決
定される。この点Pが計算された平均P′と比較され、
そして点Pが平均P′の所定数の標準偏差内にない場
合、不合格信号がコンピュータ56によって発生され、入
出力装置60に表示される。本実施例において、3つの標
準偏差が使われた。点Pがこの範囲内にあるならば、対
応する圧着接続は、受け入れられる品質であると考えら
れる。
ないならば、前記一群の測定されたデータエレメント対
は、計算された平均P′にファクター組入され、そして
標準偏差に関連付けられて、次の比較が新しい平均P′
を包含するようにされる。これは温度変化、または動作
の比較的長い時間に亘る他の変化する条件のようなゆっ
くりと変化する環境条件に圧着装置10がさらされる場合
に有益である。そのような変化する条件下で、有効な状
態を維持するために、目盛決めは頻繁に更新されなけれ
ばならない。前記一群の測定されたデータエレメント対
の計算された平均P′へのファクター組入(factoring)
はあらゆる適当な方法で行い得る。例えば、平均P′お
よび標準偏差並びに再計算したそれらの変数を計算する
ために前に使用した。位置データエレメント対と標準圧
力の組と共に一群の測定されたデータエレメント対を組
として含ませることによって行い得る。
定されたデータエレメント対を一群の標準データエレメ
ント対と比較する上記方法は、優れた結果を提供する
が、既知の曲線を合わせることによる同様な方法も使用
できる。前記一群の測定されたデータエレメント対を一
群の標準データエレメント対と比較する他の適当な方法
も、本明細書によって当業者に明らかとなろう。そして
そのような方法は、本発明の精神および有効範囲の中に
あると考えられる。
た方法における重要な改良は、前記一群の測定されたデ
ータエレメント対と一群の標準データエレメント対との
比較にピーク圧力Fを含めることである。
平均P′を計算するのに使用されかつ上記のように圧着
装置10の目盛決め中に記憶装置58に記憶された既知の高
品質圧着端子の組について計算される。圧着サイクル
中、一群の測定されたデータエレメント対が選択される
と、曲線102 の点E3におけるピーク圧力Fも選択さ
れ、計算された平均F′と比較され、この圧力Fが平均
F′の特定の範囲内にない場合にはコンピュータ56によ
って不合格信号が発生され、入出力装置60に表示され
る。本実施例においてはF′の3つの標準偏差を使用し
たが、圧着接続内の絶縁のような特定の欠陥を検出する
のに他の範囲も使用できる。同様に、測定された圧力F
も平均F′にファクター組入することができ、それによ
って操作の比較的長い時間の間っとゆっくり変化する環
境条件下において有利にものとなる。
質決定方法では、圧着サイクルが完了した後直ちに圧着
接続からストランド欠損または絶縁の混入を検出でき、
次の圧着操作の前に不合格信号を自動的に発生させるこ
とができる。この機能は、各圧着接続が圧着を評価さ
れ、そして基準を満たさないものは自動的に抜き出され
る自動化された機械に一体化できる。このことは、製造
中、機械の運転速度に悪影響を与えずに達成し得る。
ロック図
位と圧着力の関係を示すグラフ
位と圧着力の関係を示すグラフ
Claims (1)
- 【請求項1】 圧着装置にワイヤおよび端子を配置して
前記圧着装置を駆動することと、 前記ワイヤに前記端子を圧着接続中に異なる複数位置で
前記端子の圧着高さおよび圧力データを対にして計測す
ることと、 既知の圧着接続に対応する複数の標準データ対を得るこ
とと、 前記計測したデータ対と標準データ対に基づいて圧着接
続された端子の品質を決定することとより成る圧着接続
端子の圧着品質決定方法。
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