KR102436587B1 - 전기 커넥터의 암단자를 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핀형의 숫단자가 삽입되어 결합할 수 있는 테이퍼진 관형의 수용부로서 복수의 절편으로 이루어진 측벽을 갖는 수용부를 구비한 전기 커넥터의 암단자를 제조하는 방법에 관한 것이며, 수용부를 테이퍼지게 가공할 때 수용부의 각 절편을 개별적이고 순차적으로 벤딩함으로써 암단자의 치수 정밀성이 향상된다.

Description

전기 커넥터의 암단자를 제조하는 방법{Method of making a female terminal for electrical connectors}

본 발명은 전기 커넥터의 암단자(female terminal)를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 테이퍼진 관형(pipe type)의 암단자를 제조하는 방법에 관한 것이다.

전기 커넥터(connector)는 전기 기구와 전선(케이블), 또는 전선(케이블)과 전선(케이블)을 연결하여 전기 회로를 구성하기 위한 접속 기구이고, 일반적으로 커넥터에는 상호 착탈 가능하게 결합되는 암단자 또는 숫단자가 구비되어 있다.

도 1과 도 2는 종래의 전기 커넥터의 단자의 예를 도시한 것인데, 숫단자(male terminal)(4)는 핀 형상이고, 암단자(1)는 숫단자(4)가 삽입될 수 있는 관(pipe) 형상의 수용부(5)를 가지며, 수용부(5)의 측벽은 선단부에서 기단부 쪽으로 연장된 복수의 슬릿(slit)(2)에 의해 복수의 절편(3)으로 분할되어 있다. 수용부(5)는 선단부로 갈수록 직경이 좁아지는 테이퍼(taper) 형태이다. 수용부(5)의 선단부의 내경은 숫단자(4)의 외경보다 작고, 따라서, 숫단자(4)가 암단자(1)의 수용부에 삽입되면 숫단자(4)에 의해 암단자 수용부(5)의 선단부의 직경이 확대되게 하는 힘을 받고, 암단자 수용부(5)의 절편들(3)이 탄성 복귀력에 의해 중심을 향하여 수축되려 하면서 숫단자(4)의 외측면을 파지하게 된다.

이러한 암단자의 수용부를 테이퍼 형상으로 만드는 방법으로서는 수용부를 길이 방향으로 절개하여 복수의 슬릿들을 형성하고, 이 슬릿들에 의해 구획된 절편들을 벤딩(bending)하는 방법이 있다.

도 3과 도 4는 종래의 벤딩 방법을 보여준다.

도 3은 테이퍼진 벤딩 로울러(7)를 구비하고 있는 로울러형(roller type) 벤딩지그(6)를 이용하여 벤딩하는 것으로서, 관형의 수용부(5)를 갖는 암단자를 암단자 고정장치(미도시)에 고정하여 회전시키면서 벤딩지그(6)의 벤딩 로울러(7)를 수용부(5)에 접촉시켜 절편들(3)을 가압하면, 테이퍼진 벤딩 로울러(7)의 경사에 대응하도록 절편들(3)이 일괄적으로 벤딩되어 수용부(5)가 테이퍼 형상으로 된다. 도 3에서 화살표는 이동 방향 또는 회전 방향을 나타낸다.

도 4는 입구에서 안으로 들어갈수록 좁아지는 테이퍼진 벤딩 홀(9)을 구비하고 있는 홀형(hole type) 벤딩지그(8)를 이용하여 벤딩하는 것으로서, 관형의 수용부(5)를 갖는 암단자를 암단자 고정장치(미도시)에 고정하고, 벤딩지그(8)를 암단자에 접근시켜 암단자의 수용부(5)를 벤딩지그의 벤딩 홀(9)에 삽입함으로써 암단자 수용부(5)의 절편들(3)을 일괄적으로 벤딩한다. 도 4에서 홀형 벤딩지그(8)는 그 종단면이 도시되었으며 화살표는 이동 방향을 나타낸다.

그러나, 종래기술에서와 같이 수용부의 절편들을 한꺼번에 벤딩하는 경우, 절편을 구성하는 재료의 물성 편차, 절편 치수의 편차 등으로 인해 절편을 동일한 치수로 벤딩하기 곤란한 경우가 발생한다.

그 결과, 숫단자의 삽입/이탈력이 불균일하고, 전기 통전 시 온도상승으로 화재 등의 위험이 있으며, 암단자에 와이어링 하네스(harness) 작업 시에 암단자가 다른 부품에 걸려 변형되는 등의 문제가 발생한다.

예를 들면, 통상적으로 암단자의 수용부는 도전성이 우수한 순동으로 제작하는데, 순동 소재의 롯트(LOT)별 기계적 성질의 차이로 인해 벤딩으로 인한 스프링백(spring back)의 정도 차이가 발생되어 수용부 선단부의 내경 치수가 일률적이지 못해 치수 정밀성이 저하되는 문제가 있다. 수용부 선단부의 내경이 너무 클 경우 숫단자가 암단자 수용부의 내부에서 유동되거나 단자들 사이의 접촉 불량이 생겨 통전 불량 및 스파크가 발생될 수 있다. 그리고 상기 선단부 내경이 너무 작은 경우에는 숫단자의 삽입 및 인출 시 많은 힘이 요구되어 소비자 불편이 초래된다.

본 발명은 암단자의 치수 정밀성을 향상시킬 수 있는 테이퍼진 관형의 암단자를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 핀형의 숫단자가 삽입되어 결합할 수 있는 테이퍼진 관형의 수용부로서 복수의 절편으로 이루어진 측벽을 갖는 수용부를 구비한 전기 커넥터의 암단자를 제조할 때, 수용부의 각 절편을 개별적이고 순차적으로 벤딩함으로써 수용부가 테이퍼 형상을 갖도록 하는 암단자 제조 방법을 제공한다.

본 발명에 따라 전기 커넥터의 암단자를 제조하는 방법은 중심축선 방향으로 핀형 숫단자가 삽입될 수 있도록 한 쪽이 개방된 중공부를 가지며, 길이 방향으로 형성된 복수의 슬릿에 의해 분리된 복수의 절편으로 이루어진 측벽을 갖는 관형의 수용부; 및 전기 배선을 연결할 수 있도록 상기 수용부의 후단에서 동축 방향으로 연장된 기단부를 갖는 암단자 반제품을 제작하여 준비하는 암단자 반제품 준비 단계; 상기 수용부의 중심축을 기준으로 상기 암단자 반제품을 회전시킬 수 있는 회전 부재를 구비한 암단자 고정장치에 상기 암단자 반제품의 기단부를 고정하는 암단자 반제품 고정 단계; 및 핀형 벤딩지그의 벤딩핀으로 상기 암단자 반제품의 절편들을 개별적이고 순차적으로 벤딩하여 상기 수용부가 테이퍼진 형상을 갖도록 하는 테이퍼 형성 단계를 포함하며,

상기 테이퍼 형성 단계는 상기 암단자 고정장치의 상기 회전부재로 상기 암단자 반제품을 정해진 각도만큼 회전시킴으로써 상기 핀형 벤딩지그의 벤딩 핀의 선단의 중심과 벤딩 대상인 대상절편의 원주방향 중심선이 일치하도록 정렬시키는 대상절편 정렬 단계; 상기 핀형 벤딩지그를 상기 암단자 반제품 쪽으로 전진시켜 상기 벤딩 핀을 대상절편에 접촉시키고 상기 벤딩 핀으로 상기 대상절편을 가압하여 상기 대상절편을 상기 수용부의 상기 중심축선 쪽으로 벤딩하는 대상절편 벤딩 단계; 상기 대상절편의 벤딩된 정도를 측정하는 대상절편 벤딩 측정 단계; 및 상기 핀형 벤딩지그를 후진시켜 상기 벤딩 핀을 상기 대상절편으로부터 분리하는 벤딩지그 분리 단계를 포함한다.

암단자 반제품은 도전체 환봉을 절삭 가공하여 중공부를 갖는 관체로 만든 후, 상기 관체의 측벽에 복수의 슬릿을 형성함으로써 제작한 것일 수 있다.

대상절편 벤딩 측정 단계에서 벤딩된 정도의 측정은 비전 검사시스템을 사용하여 행할 수도 있다.

대상 절편의 길이는 L이라면, 대상절편 벤딩 단계에서 벤딩 핀이 대상절편과 접촉하는 접촉부위(C1)가 대상절편의 선단부로부터 L/2 이상의 거리만큼 떨어져 있는 것이 바람직하다.

절편의 개수가 n일 때는, 대상절편 정렬 단계에서, 회전 부재는 암단자 반제품을 360°/n 회전시킬 수도 있다.

본 발명에 따르면 벤딩지그를 사용하여 암단자의 수용부의 각 절편을 개별적이고 순차적으로 벤딩함으로써 암단자의 치수 정밀성이 향상된다.

도 1은 종래 전기 커넥터의 암단자와 숫단자의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 도 1의 암단자와 숫단자가 결합된 상태의 종단면도이다.
도 3는 종래의 암단자 벤딩 방법의 예를 개념적으로 도시한 것이다.
도 4는 종래의 암단자 벤딩 방법의 예를 개념적으로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 암단자의 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따라 제조된 암단자의 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 암단자 벤딩 방법의 예를 개념적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 암단자 제조 방법의 흐름도의 예이다.

본 발명에서 암단자 수용부의 각 절편을 벤딩할 때, 벤딩 핀을 구비하고 있는 핀형(pin type) 벤딩지그를 이용할 수 있다.

도 5와 도 6은 본 발명에 따라 제조된 암단자(10)의 예를 도시한 것이다.

도 5의 암단자(10)는 관형의 수용부(11)와 수용부(11)의 후단에서 동축 방향으로 연장된 기단부(17)를 갖는다. 수용부(11)는 중공부(15)와 측벽을 갖는데, 중공부(15)는 중심축 방향으로 핀형 숫단자가 삽입될 수 있도록 한 쪽이 개방되어 있으며, 측벽은 길이 방향으로 형성된 복수의 슬릿(12)에 의해 분리된 복수의 절편(13)으로 이루어진다. 그리고 수용부(11)는 기단부(17) 쪽에서 수용부 선단부(16)를 향하여 점차 내경이 축소되는 테이퍼 형상을 갖는다.

기단부(17)는 연결부(18)와 플랜지부(19)를 가질 수 있으며, 연결부(18)에는 전선(케이블) 접속될 수 있고, 플랜지부(19)는 연결부(18)와 수용부(11)의 사이에 구비될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 암단자(10)는 회전 시 중심이 되는 중심축(X1)을 갖는다. 또한 수용부(11)의 측벽을 이루는 각 절편(13)은 원주방향 중심선(P1)을 갖는다.

수용부 측벽에 있는 슬릿(12)은 소정의 길이(L)를 갖는다. 본 발명에 따른 절편 벤딩 작업 시에 핀형 밴딩지그(20)의 벤딩 핀(21)이 절편(13)과 접촉점(C1)에서 접촉하고, 수용부의 선단부(16)에서 상기 접촉점(C1)까지의 거리(D)는 슬릿 길이(L)의 1/2 이상인 것이 바람직하다. 접촉점(C1)까지의 거리(D)가 슬릿 길이(L)의 1/2이 안 될 경우는, 핀형 벤딩지그(20)의 벤딩핀(21)으로 절편(13)을 가압하여 벤딩할 때, 절편(13)이 길이방향으로 활 모양으로 휠 수도 있다.

도 7은 본 발명에 따른 암단자 제조 방법의 예를 개념적으로 도시한 것이고, 이 방법은 도 8에 나타낸 바와 같은 단계들을 포함할 수 있는데, 이들 각 단계에 대해 설명한다.

암단자 반제품 준비 단계(S110)

중심축(X1) 방향으로 핀형 숫단자가 삽입될 수 있도록 한 쪽이 개방된 중공부(15)를 가지며, 길이 방향으로 형성된 복수의 슬릿(12)에 의해 분리된 복수의 절편(13)으로 이루어진 측벽을 갖는 관형의 수용부(11); 및 전기 배선을 연결할 수 있도록 수용부(11)의 후단에서 동축 방향으로 연장된 기단부(17)를 갖는 암단자 반제품(semi finished product)을 제작하여 준비하는 단계이다.

여기서 '암단자 반제품'이란 암단자 수용부(11)의 측벽을 이루는 절편들(13)이 벤딩되기 전인 상태, 즉 수용부(11)에 대해 테이퍼링 가공을 하기 전인 상태의 암단자(11)를 말한다.

수용부(11)는 구리 환봉을 CNC(computer numerical control) 복합기로 절삭 가공하여 중공부(15)를 형성하고, 중공부(15)의 둘레를 이루는 측벽을 슬릿팅(slitting)하여 생긴 절편(12)을 벤딩함으로서 제조할 수도 있다.

수용부(11)는 주석, 금, 은, 니켈 등으로 도금될 수도 있다.

암단자 반제품 고정 단계(S120)

수용부(11)의 중심축(X1)을 기준으로 암단자 반제품을 회전시킬 수 있는 회전 부재를 구비한 암단자 고정장치(미도시)에 암단자 반제품의 기단부(17)를 고정하는 단계이다.

암단자 고정장치는 일정한 각도만큼씩 간헐적으로 회전하는 인덱싱(indexing) 회전 부재를 구비하거나, 제어부의 제어에 의해 일정한 각도만큼 간헐적으로 회전할 수 있는 컴퓨터 수치제어(CNC) 회전부재를 구비하는 게 바람직하다.

테이퍼 형성 단계(S130)

핀형 벤딩지그(2)의 벤딩핀(21)으로 상기 암단자 반제품의 절편들(13)을 개별적이고 순차적으로 벤딩하여 상기 수용부(11)가 테이퍼진 형상을 갖도록 하는 단계다.

각 절편(13)을 벤딩하는 작업은 벤딩 핀(21)이 구비된 핀형 벤딩지그(20)를 사용하여 암단자 수용부(11)의 각 절편(13)을 가압하여 수행하는데, 이를 위해 벤딩지그(20)의 벤딩 핀이(21) 수용부(11)의 반경방향 외측에서 암단자 반제품을 향하여 전진하고 그로부터 후진할 수 있도록 벤딩지그(20)를 배치한다.

테이퍼 형성 단계에서는 세부적으로 각 절편(13)에 대해 개별적으로 대상절편 정렬 단계(S131), 대상절편 벤딩 단계(S132), 대상절편 벤딩 측정 단계(S133), 벤딩지그 분리 단계(S134)를 수행하는데, 이하에서는 이들 각 세부 단계들에 대해 설명한다.

대상절편 정렬 단계(S131)

암단자 고정장치의 회전부재로 암단자 반제품을 정해진 각도만큼 회전시킴으로써 핀형 벤딩지그(20)의 벤딩 핀(21)의 선단의 중심과 벤딩 대상인 대상절편(13)의 원주방향 중심선(P1)이 일치하도록 정렬시키는 단계이다.

대상절편 벤딩 단계(S132)

핀형 벤딩지그(20)를 상기 암단자 반제품 쪽으로 전진시켜 벤딩 핀(21)을 대상절편(13)에 접촉시키고 벤딩 핀(21)으로 대상 절편(13)을 가압하여 대상절편(13)을 수용부(11)의 중심축(X1) 쪽으로 벤딩하는 단계이다.

벤딩 핀(21)을 대상 절편(13)에 접촉시킬 때, 벤딩 핀(21)이 절편(13)과 접촉하는 접촉점(C1)은 절편의 원주방향 중심선(P1) 상에 있도록 하는 것이 바람직하다. 접촉점(C!)이 중심선(P1)에서 벗어나 있으면 벤딩을 할 때 벤딩 치수의 정확성이 저하되거나 절편(13)이 뒤틀리는 왜곡이 발생할 수 있다.

대상절편 벤딩 측정 단계(S133)

대상절편(13)의 벤딩된 정도를 측정하는 단계이다. 측정의 결과 벤딩의 정도가 공차 범위 내에 들지 못할 경우에는 벤딩 핀(21)으로 대상 절편(13)을 벤딩하는 작업을 반복할 수 있다. 측정은 비전검사시스템(Vision Inspection System)(30)을 사용해서 할 수도 있다.

벤딩지그 분리 단계(S134)

핀형 벤딩지그(20)를 암단자 반제품으로부터 후진시켜 벤딩 핀(21)을 대상절편(13)으로부터 분리하는 단계이다.

본 발명에서는 모든 절편들에 대해 개별적이고 순차적으로 벤딩 작업을 수행한 후에 절편 전제의 치수를 확인하고, 필요하면 일부 또는 전체 절편들에 대한 벤딩 절차를 반복할 수도 있다. 치수 확인은 비전검사시스템을 사용하여 행할 수도 있다.

10: 암단자 11: 수용부
12: 슬릿 13: 절편
15: 중공부 16: 선단부
17: 기단부 18: 연결부
19: 플랜지부
20: 핀형 벤딩지그 21: 벤딩핀
30: 비전검사시스템
X1: 중심축
P1: 절편의 원주방향 중심선
C1: 절편 접촉점

Claims (5)

1. 전기 커넥터의 암단자(10)를 제조하는 방법으로서,
   중심축(X1) 방향으로 핀형 숫단자가 삽입될 수 있도록 한 쪽이 개방된 중공부(15)를 가지며, 길이 방향으로 형성된 복수의 슬릿(12)에 의해 분리된 복수의 절편(13)으로 이루어진 측벽을 갖는 관형의 수용부(11); 및 전기 배선을 연결할 수 있도록 상기 수용부(11)의 후단에서 동축 방향으로 연장된 기단부(17)를 갖는 암단자 반제품을 제작하여 준비하되, 상기 암단자 반제품은 도전체 환봉을 절삭 가공하여 중공부(15)를 갖는 관체로 만든 후에 상기 관체의 측벽에 상기 복수의 슬릿(12)을 형성한 것인 암단자 반제품 준비 단계;
   상기 수용부(11)의 중심축(X1)을 기준으로 상기 암단자 반제품을 회전시킬 수 있는 회전 부재를 구비한 암단자 고정장치에 상기 암단자 반제품의 기단부(17)를 고정하는 암단자 반제품 고정 단계; 및
   핀형 벤딩지그(20)의 벤딩핀(21)으로 상기 암단자 반제품의 절편들(13)을 개별적이고 순차적으로 벤딩하여 상기 수용부(11)가 테이퍼진 형상을 갖도록 하는 테이퍼 형성 단계를 포함하며,
   상기 테이퍼 형성 단계는
   상기 암단자 고정장치의 상기 회전부재로 상기 암단자 반제품을 정해진 각도만큼 회전시킴으로써 상기 핀형 벤딩지그(20)의 벤딩 핀(21)의 선단의 중심과 벤딩 대상인 대상절편(13)의 원주방향 중심선(P1)이 일치하도록 정렬시키는 대상절편 정렬 단계; 상기 핀형 벤딩지그(20)를 상기 암단자 반제품 쪽으로 전진시켜 상기 벤딩핀(21)을 대상절편(13)에 접촉시키고 상기 벤딩 핀(21)으로 상기 대상절편(13)을 가압하여 상기 대상절편(13)을 상기 수용부(11)의 상기 중심축(X1) 쪽으로 벤딩하는 대상절편 벤딩 단계;
   상기 대상절편(13)의 벤딩된 정도를 측정하는 대상절편 벤딩 측정 단계; 및 상기 핀형 벤딩지그(20)를 후진시켜 상기 벤딩 핀(21)을 상기 대상절편(13)으로부터 분리하는 벤딩지그 분리 단계를 포함하는,
   암단자 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 대상절편 벤딩 측정 단계에서 벤딩된 정도의 측정은 비전 검사시스템(30)을 사용하여 행하는, 암단자 제조 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 대상 절편(13)의 길이는 L이고, 상기 대상절편 벤딩 단계에서 상기 벤딩 핀(21)이 상기 대상절편(13)과 접촉하는 접촉부위(C1)가 상기 대상절편(13)의 선단부(16)로부터 L/2 이상의 거리만큼 떨어져 있는, 암단자 제조 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 절편(13)의 개수가 n일 때, 상기 대상절편 정렬 단계에서, 상기 회전 부재는 상기 암단자 반제품을 360°/n 회전시키는, 암단자 제조 방법.
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