KR100193932B1 - 크림핑하는 동안 단자상에 부과된 힘을 측정하기 위한 장치 - Google Patents

크림핑하는 동안 단자상에 부과된 힘을 측정하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어상의 크림프되는 단자에 부과된 힘의 측정에 집중된다. 상기 크림핑 구조는 크림핑 바아에 의해서 단자상에 부과되는 크림핑 력에 비례하면서 편향되는 외팔보 부재를 포함한다. 상기 편향의 양은 외팔보 부재에 결합되고 휘트스톤 브릿지 형태로 전기적으로 상호 연결되는 4개의 스트레인 게이지에 의해서 감지된다. 휘트스톤 브릿지 출력은 단자상에 부과되는 실제의 힘으로 변환된다.

Description

크림핑하는 동안 단자상에 부과된 힘을 측정하기 위한 장치
제1도는 크림핑 바아가 램에 고정되는 방법을 도시하는 종래 기술의 단자 적용기의 부분 정면도.
제2도는 크림핑 바아가 램에 고정되는 방법을 도시하는 종래 기술의 단자 적용기의 부분 측면도.
제3도는 크림핑 바아가 본 발명에 따라 램에 고정되는 방법을 도시하는 단자 적용기의 부분 정면도.
제4도는 크림핑 바아가 본 발명에 따라 램에 고정되는 방법을 도시하는 단자 적용기의 부분 측면도.
제5도는 제4도의 화살표(5)로 표시된 부분의 동축척도.
제6도는 제5도의 스트레인 게이지의 전기적 상호연결을 도시하는 배선도.
제7도는 본 발명의 실시예 2를 도시하는 제4도와 유사한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
14,42 : 기부 14,44 : 램
16,46 : 크림핑 다이세트 18,48 : 앤빌
20,50 : 크림핑 바아 22,62 : 스크류 패스너
24,60 : 주요면 26 : 장착면
28,68 : 맞대기면 30 : 쇼울더(shoulder)
54 : 외팔보 부재 55 : 언더컷(undercut)
56 : 횡경사면 64 : 층
70,72,74,76 : 스트레인 게이지 80,82,90,92 : 교점
100 : 개구 102 : 로울링 부재
본 발명은 와이어상에 단자를 크림핑하는 것에 관한 것으로서, 특히 클림핑 작업동안 단자에 부가된 힘을 측정하는 것에 관한 것이다.
단자는 통상적으로, 종래의 프레스로서 작동되는 단자 적용기에 의해, 와이어상에 크림프된다. 이러한 프레스나 적용기 장치는 1965년 5월25일 시쯔(sitz)에게 허여되고 본원의 참조로 인용된 미합중국 특허 제3,184,950 호에 기재되어 있다. 이러한 적용기는 2개의 크림핑 다이 세트, 즉 와이어 도체상에 단자를 크림핑하기 위한 하나의 크림핑 다이 세트와 와이어의 절연부상에 단자의 스트레인 경감부를 크림핑하기 위한 다른 하나의 크림핑 다이세트를 포함한다. 상기 각각의 크림핑 다이세트는 크림핑 바아 또는 펀치와, 결합용 앤빌을 포함한다. 상기 앤빌은, 크림핑 바아가 램에 의해 이송되어 램과 함께 왕복 운동하여 각각의 앤빌과 크림핑 결합하는 동안 프레스의 기부에 대하여 통상 고정식으로 결합된다. 이런 형태의 적용기는 크림핑하는 동안 단자에 부가된 힘을 감지하거나 측정하는 설비가 없다. 반면에 1989년 8월 15일에 예오만스에게 허여되고 본원의 참조로 인용된 미합중국 특허 제 4,856,186 호는 크림핑 프레스가 단자에 가해진 힘을 감지할 수 있도록 크림핑 프레스나 단자 적용기는 여러 종류의 상이한 크림핑 다이세트를 수요할 수 있도록 배열되었기 때문에 스트레인 게이지가 각각의 앤빌에 필히 설치되어야 한다. 이러한 것은 물론 비경제적이며 다이세트의 변경시 마다 전기 접속의 재접속을 요구한다. 적용기의 기부사이에 스트레인 게이지를 설치하기 위한 시도들이 있었지만 그러나 그러한 노력들은 앤빌 밑 공간의 부족과 절연 크림핑력으로부터 와이어 크림핑력을 분리하는데 있어서의 어려움 때문에 성공적이지 못하였다.
본 발명은 센서 소자를 재접속할 필요없이 다이세트를 교환하고 절연 크림핑력을 배재하며 와이어 도체상에 단자를 크림핑하여 단자에 가해진 힘을 측정하기 위한 바람직한 센서 및 수단을 제공한다
본 발명은 와이어 도체상에 크림프된 단자에 부과된 힘을 측정하는 수단을 제공한다. 단자 적용기는 대향 상대 왕복운동을 위해 설치된 램 및 기부, 그리고 크림핑 다이 세트를 구비하고 있다. 다이세트의 앤빌은 기부에 부착되어 있고, 다이 세트의 크림핑 바아는 커플링 수단에 의해 램에 결합되어 있으며, 램으로부터 돌출한 외팔보 부재와, 크림핑 바아를 램에 고정하기 위한 패스너 수단을 포함한다. 상기 크림핑 바아는 453.6㎏(1000 pounds)의 힘으로 램의 장착면을 가압하는 주표면과 외팔보 부재와 맞대기 결합하는 맞대기면을 가져, 크림핑 작업시에 도체상에 단자의 크림핑에 의해서만 단자에 부과된 힘의 실제 양이 크림핑 바아를 통해 외팔보 부재로 전달된다. 외팔보 부재에 부과된 힘을 측정하기 위한 측정 수단이 제공되며, 상기 측정된 힘을 단자에 부과된 실제 힘으로 변환하기 위한 수단이 제공된다.
이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명을 기술하고자 한다.
제1도 및 제2도는 상기 미합중국 특허 3,184,950 호에 기재된 형태의 통상적인 종래의 단자 적용기(10)의 일부를 도시한다. 상기 적용기(10)는 기부(12)와, 상기 기부(12)로부터 왕복 운동하도록 설치된 램(12)을 포함한다. 와이어 도체상에 단자를 크림핑하기 위한 다이세트(16)가 도시되어 있으며, 이 다이세트(16)는 도시되지 않은 적절한 스크류 패스너에 의하여 기부(12) 고정되는 앤빌(18)과, 램(14)의 구멍을 통하여 나사 결합되는 스크류 패스너(22)를 포함한다. 크림핑 바아(20)는 스크류 패스너(22)에 의하여 램(14)에 고정되는 크림핑 바아 또는 펀치(20)를 가진다. 크림핑 바아(20)는 또한 램(14)에 설치된 쇼울더(30)와 서로 맞대기 결합하는 맞대기 면(28)을 가지고 있다. 크림핑 작업동안 크림핑 바아(20)와 앤비(18)의 결합에 의해 단자에 부과된 힘은 앤빌(18)을 통하여 기부(12)에 전달되어 크림핑 바아(20)를 통하여 스크류(22)에 의하여 쇼울더(30)와 장착면(26)으로 상향 전달된다. 스크류(22)는 통상 약간의 상향 전달력이 크림핑 바아(20)에서 장착면(26)으로 전환되도록 하는 상기 장착면에 대향하는 약 90㎏(2000 pounds)의 죔력을 발생하는 약 80㎏-㎝의 토오크(70 inch pounds)로 죄어진다. 상기 죔력은 작동되는 동안 크림핑 바아(20)의 축방향 운동을 방지한다. 이것은 폐쇄높이 조절 기구 및 부분 공급기구뿐만 아니라 절연성 크림핑 다이세트와 같은 많은 부분들을 생략했다는 점에서 종래 기술의 단자 적용기를 다소 간단화한 것이다. 그러나 본 명세는 다자를 와이어의 도체상에 크림핑할 때 단자에 부과된 힘을 측정하는데 집중되어있으며 따라서 본 명세는 오직 그러한 목적에 관한 구조에 한정된다. 원한다면, 상기 특허 제 3,184,950 호가 그러한 단자 적용기의 상세한 설명을 제공할 것이다
제3도 및 제4도는 제1도 및 제2도에 기재된 것과 비슷한 단자 적용기(40)의 일부를 도시하며 또한 크림핑 바아가 본 발명의 명세에 따라 램에 어떻게 결합되는가를 도시한다. 상기 적용기(40)는 기부(42) 및 종래 기술의 적용기(10)와 비슷한 방법으로 기부(42)로부터 상하로 왕복 운동할 수있게 설치된 램(44)을 포함한다. 도시된 다이세트(46)는 와이어 도체상에 단자를 크림핑하기 위한 것이다. 상기 다이세트(46)는 적절한 수단 및 크림핑 바아 또는 램(44)에 고정되는 펀치(50)에 의해 기부(42)를 포함한다. 램(44)은 장착면 및 제3도 및 제4도에서 도시된 것과 같이 장착면으로부터 밖으로 돌출한 외팔보 부재(54)를 포함한다. 언더컷(55)은 아래에서 설명될 목적을 위하여 외팔보 부재(54) 주위의 표면(52)에 제공된다. 외팔보 부재(54)는 장착면(52)에 수직한 횡경사면(56)을 포함한다.
주요면(60)을 가지고 있는 크림핑 바아(50)은 스크류(62)에 의해서 램(44)에 고정된다. 상기 스크류(62)는 주요면(60)에서 장착면(52)을 향해 약 90㎏(20000pounds)의 죔력을 발생하는 약 80㎏-㎝의 토오크(70 inch pounds)로 죄어진다. 본 예에 있어서 한층(64)으로된 물질이 주요면(60)과 장착면(64) 사이에 아래에서 설명될 목적을 위하여 배치된다. 크림핑 바아(50)는 앤빌(48)과의 결합을 위하여 그것의 한 끝에 다이홈(66)을 가지고 있다. 맞대기면은 크림핑 바아(50)의 반대쪽 끝에 설치되어 있으며, 제3도 및 제4도에 도시된 것과 같이 외팔보 부재의 횡경사면(56)과 맞대기 결합한다.
상기 외팔보 부재(54) 및 램(44)은 하나의 재료로부터 만들어지는 단일 구조이다. 네 개의 스트레인 게이지(70,72,74,76)는 일반적인 방법으로 외팔보 부재에 설치되며, 게이지(70) 및 게이지(72)는 횡경사면(56)의 반대편 면(78)에 위치하고, 그리고 게이지(74) 및 게이지(76)는 제5도에 잘 도시된 것과 같이 경사면(56)에 위치한다. 본 예에 있어서, 미합중국, 노스 캐롤라이나 랄리(North Carolina,Raleigh) 소재의 Measuremets Group Inc.에 의해서 제작된 스트레인 게에지 모델 번호 TK-06-S085N-350이 사용되었다. 그러나, 어떠한 적절한 스트레인 게이지도 본 발명의 실시에 있어서 바람직하게 사용될 수 있다.
제6도는 스트레인 게이지(70',72',74',76')와 각기 동일한 네 개의 스트레인 게이지(70,72,74,76)의 전기적 연결을 나타내는 구조 선도를 도시한 것이다. 상기 네 개의스트레인 게이지는 휘이트스톤 브릿지의 형태로 상호 연결되며 교점 80 및 82는 일정한 전원(84)에 연결되고 각기 마찰한다. 이것은 일반적인 방법으로 휘이트 스톤 브릿지를 통하여 조절된 전류를 공급한다. 전압 제어 장치(88)는 회로에서의 전압 변화를 감지하기 위하여 교점(90)과 교점(92)에 연결된다. 본 예에 있어서 상기 제어 장치(88)는 아나로그 디지털 전향기 및 1990년 4월 17에 예오만스에게 허여되고 본원의 참조로 인용된 미합중국 특허 제 4,916,810 호에 도시된 것과 비슷한 방법으로 상호 연결된 컴퓨터를 포함한다. 실시에 있어서, 도시되지 않은 단자와 조합된 와이어는 제3도 및 제4도에서 보듯이 앤빌(48)에 위치한다. 그리고 램(44)은 기부(42)를 향하여 하향 왕복한다. 크림핑 바아(50)가 단자를 접속할 때, 단자의 저항은 외팔보 부재(54)의 횡경사면(56)에 대향하여 맞대기면(68)을 압축하도록 하는 크림핑 바아(50)를 통하여 상향력을 발생한다. 이것은 제4도에 도시된 것과 같이 외팔보 부재(54)를 상향으로 편향시키며 그 양은 크림프되는 단장상에 부과되는 힘에 거의 비례한다. 언터컷(55)은 제4도에 도시된 것과 같이 외팔보 부재(54)의 뿌리를 횡경사면(56)으로부터 보다 멀리 이동시킴으로써 편향을 크게한다. 외팔보 부재(54)의 위로의 편향은 스트레인 게이지(70,72)의 약간의 압축과 다른 스트레인 게이지(74,76)에 대하여 약간의 인장을 일으킨다. 이는 계속하여 휘트스톤 브릿지 회로에서의 불균형을 일으키고 그 결과로 교점(90,92)에서의 전압 변화를 발생하며 상기 전압 변화는 외팔보 부재상에 부과되는 힘에 비례하고 크림프되는 단자상에 부과되는 힘을 나타낸다 상기 결과로 변화된 전압은 상기 장치(88)에 의해 제어되고 상기 특허 제 4,916,810 호에서 실시되는 방법에 의해 단자상에 부과된 실제힘으로 변환된다. 또한 원한다면 산업에서 공지된 어떤 적절한 수단도 상기 변환을 수행하는데 사용될 수 있다.
상기 외팔보 부재를 편향시키기 위하여, 상기 기술된 바와 같이 크림핑 바아(50)의 맞대기편(68)을 크림핑 작업에 따라 유한양으로 필히 상향 이동해야 한다. 그러나 상기 서술된 바와같이 상기 크림핑 바아(50)는 크림핑 작업동안 크림핑 바아에 측면 고정을 위하여 약 90㎏(20000pounds)의 힘으로 램(44)에 죄어진다. 상기 죔력은 램(44)에 보급된 크림핑 바아를 통하여 위로 편향되는 약간의 크림핑력을 발생하므로 외팔보 부재를 편향시키는 힘은 크림프되는 단자상에 부과된 힘과 동일하지 않다. 게다가, 상기 두 힘의 차이는 표면(60,52)의 상태 및 이물질의 존재에 영향을 받는다. 상기 두 힘의 차이를 최소화하고 높은 수준의 반복성을 제공하기 위하여, 두 표면(60,52)사이에 층(64)에 끼워진다. 상기 층(64)은 90㎏(20000pounds)의 죔력을 견딜 수 있는 충분한 탄성계수를 가지며 강(steel)과 약 0.1이하의 마찰계수를 가지는 것이면 어떤 재료든지 가능하다. 오일로된 층(62)은 조이는 압력에 의해서 간단하게 밖으로 세어 나왔다. 그러나, 약 0.04이하의 마찰계수를 가지고 있는 보통 테플론으로 공지된 폴리테트라플루오로에틸렌 층은 아주 양호한 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 명세는 층(64)의 포함없이 유리하게 사용될지 모르나, 층의 포함은 시스템을 더욱 민감하게 하며 크림핑 바아(50)에 의해 단자에 부과된 힘의 작은 변화에 빨리 응답한다. 게다가, 상기 층(64)은 생산 환경에서 계속되는 작업동안 크림핑 바아의 측면 고정을 위하여 크림핑 바아(50)를 램(44)에 조이기 위한 충분한 압축력을 가지고 있다.
주로 제4도와 동일한 요소들로 이루어진 제7도는 단자 적용기(40)의 변화된 부분을 도시한다. 제7도에 도시된 바와같이, 층(64)은 한 쌍의 홈으로 대치되며, 상기 홈은 장착면(52)에 설치되고 창작면을 횡으로 연장하며, 홈은 스크류(62)의 측면에 각각 위치한다. 제7도에 도시된 것과 같이 각각의 홈안에는 로울러(102)가 하나씩 배치된다. 상기 홈(100)은 제7도에 도시된 것과 같이 수직 방향에 약간의 구름 작용을 이루기 위하여 상기 홈(100)은 로울러의 직경보다 다소 적은 깊이와 다소 넓은 폭을 가진다. 이러한 구조를 가지고 상시 스크류(62)는 크림핑 바아(50)의 필요한 측면 고정을 제공하고, 동시에 상기 기수된 것과 같이 외팔보 부재를 편향시키기 위하여 크림핑 바아의 미소한 수직 운도을 제공하기 위하여 원하는 수준으로 조여진다. 이러한 구조에 있어서, 홈(100) 및 로울러의 어떠한 바람직한 번호도 사용될 수 있고 그리고 홈(100)은 장착면(52)이나 그렇지 않으면 주 표면(60)에 설치될 수 있다. 게다가, 상기 홈(100)과 로울러(102)는 볼이나 다른 로울링 부재를 포함하는 어떤 적절한 형태의 개구로 대치할 수 있다.
본 발명의 중요한 장점은 크림핑 바아의 측면 고정이 유지되는 동안 크림프되는 단자상에 부과된 힘을 쉽게 그리고 정확하게 측정할 수 있다는 것이다. 이것은 크림핑 다이 세트가 바뀔 때 전기 접속의 재접속의 필요나 각기 다른 프림핑 앤빌에 스트레인 게이지를 설치하는데 추가적인 비용이 필요없이 완성된다.

Claims (5)

  1. 크림핑 다이세트이 앤빌을 지지하느 기부와 대향 상대 왕복 운동을 위해 설치되어 상기 크림핑 다이세트의 크림핑 바아를 지지하는 램을 포함하며, 상기 크림핑 바아는 중면과 인접 맞대기면을 가지며, 크림핑 다이 세트에 의해 와이어 도체상에 단자를 크림핑하기 위한 단자 적용기에 있어서, 상기 도체상에 상기 단자를 크림핑함으로써만 단자상에 부과된 힘을 측정하기 위하여, 상기 크림핑 바아를 상기 램에 결합하기 위한 결합 수단과, 외팔보 부재상에 부관된 힘의 양을 측정하기 위한 측정 수단 및, 상기 측정된 힘을 상기 단자상에 부과된 상기 힘으로 변환하기 위한 수단을 포함하며, 상기 결합 수단은 상기 단자의 크림핑동안 상기 단자에 부과된 상기 힘의 실제 양이 상기 크림핑 바아를 통하여 상기 외팔보 부재에 전달되도록 하기 위하여, 상기 램으로부터 돌출한 외팔보 부재와, 상기 크림핑 바아를 상기 램에 고정함으로써 상기 크림핑 바아의 주요면이 상기 램에 대하여 크림핑 바아의 안정한 측면 고정을 위하여 충분한 힘으로 상기 램의 장착면을 향해 가압되도록 하고, 상기 맞대기면이 상기 외팔보 부재와 맞대기 결합되도록 하는 패스너 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 적용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 수단은 상기 단자의 크림핑 동안 상기 외팔보 부재의 압축력을 감지하도록 설치된 한쌍의 스트레인 게이지와 상기 외팔보 부재의 인장력을 감지하도록 설치된 한쌍의 스트레인 게이지를 포함하며, 상기 두쌍의 스트레인 게이지는 휘이트 스톤 브릿지의 형태로 전기적으로 상호 연결된 것을 특징으로 하는 단자 적용기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외팔보 부재는 상기 램의 장착면으로부터 돌출하고, 상기 장착면은 상기 외팔보 부재를 둘러싸는 인접부가 언터컷인 것을 특징으로 하는 단자 적용기.
  4. 제1항에 있어서, 약 0.04이하의 마찰계수를 갖는 표면을 가지며 상기 주표면과 상기 장착면 사이에 배치된 물질층을 포함하는 것을 특징으로 하는 단자 적용기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 패스너 수단을 지지하는 상기 주요면이나 상기 장착면에 형성된 적어도 두 개의 개구와, 상기 각각의 개구에 비직경을 가지는 로울링 부재를 포함하며 상기 각각의 개구의 깊이는 상기 비직경보다 작고 상기 각각의 개구의 넓이는 상기 비직경 보다 큰 것을 특징으로 하는 단자 적용기.
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