圧着された電気接続部の圧着高さを決定するための方法およびデバイス

著者らは特許

H01R43/048 - 圧縮装置または圧縮方法(H01R43/042が優先)

の所有者の特許 JP2016528704:

タイコ・エレクトロニクス・コーポレイションTyco Electronics Corporation

 

端子圧着デバイスは、アンビル(114)とアンビルに向かって移動可能なラム(116)を含む圧着ツーリング(104)を含み、圧着ゾーンが、ワイヤ(112)と圧着ツーリングによってワイヤに連結されるように構成される端子(110)を受容するように構成されるアンビルとラムとの間に区画される。ワイヤと端子を介して送信される音響信号(158)を受信する超音波トランスデューサ(160)が、アンビルとラムの内の少なくとも一方に連結される。圧着品質モジュールが、超音波トランスデューサから信号を受信する。圧着品質モジュールは、前記超音波トランスデューサによって受信された音響信号に基づいて端子の圧着高さ(170)を決定する。
【選択図】図2

 

 

本明細書の主題は、概して圧着された電気接続部の圧着高さを決定するための方法およびシステムに関する。
端子は、典型的には、電気端子を支持するためのアンビルとその端子を圧着するためにアンビルへ向かっておよびそれから離れるように移動可能なラムを有する従来の圧着プレスによってワイヤに圧着される。動作中に、端子は、アンビル上に配置され、ワイヤの端部が端子のバレルのフルーレに挿入され、ラムがプレスのストロークに限界までアンビルに向かって移動され、それによって、端子をワイヤに圧着する。次に、ラムは、その開始点へ引き込まれる。
満足な圧着接続部を得るために、圧着された端子の圧着高さと他の特徴が密に制御されなければならない。端子の圧着高さは、圧着後の端子の所与の部分の高さ寸法即ち最大垂直寸法の尺度となる。通常、端子が特定の端子とワイヤの組合せに対して正確な圧着高さに圧着されない場合、満足できない圧着接続部となる。幾つかのシステムは、ラム変位測定に基づいて圧着高さを測定する。例えば、圧着プロセス中に正確に圧着高さを測定することによってそのような欠陥のある圧着された接続部を検出することの単純で非破壊的手段が、Yeomans氏に対する米国特許第4,856,186号明細書および第4,916,810号明細書に開示されている。
他方、それにも拘らず、多くの満足できない圧着された接続部は、「正しい」圧着高さを示す。圧着された端子の圧着高さの変動又は他の変動は、欠陥のある圧着接続部の原因にはなく且つそれ自体にもないが、寧ろ、不十分な接続を引き起こす他の一つの要因を示す。そのような要因は、間違った端子又はワイヤサイズの使用、ワイヤの撚線の欠落、間違ったワイヤタイプ、および絶縁体の不正確な剥離を含む。そのような欠陥のある圧着された接続部は、しばしば高品質の圧着された接続部の外観を有するので、タイムリーに修正動作が取られることができるようにこれらの欠陥を識別するのが困難である。圧着動作中に端子に課される圧着力を分析することによって、欠陥のある圧着された接続部を検出する単純な非破壊手段がStrong氏に対する米国特許第5,123,165号明細書および米国特許第5,197,186号明細書に開示されている。しかしながら、力測定に基づく圧着高さと不十分な品質の圧着の推定は、圧着力と圧着する機械の部品の位置の予期しない変化に起因して信頼できない。加えて、圧着高さの力に基づく推定は、力と位置のデータを解釈して推定された圧着高さを発現するためには複雑なコンピュータシステムを必要とする。
超音波モニタリングにおける新たな技術は、圧着品質モニタリングでの使用のために提案されている。例えば、米国特許第7,181,942号明細書は、破壊検査を介して望ましいと決定された先の圧着からの信号と信号を比較することによって圧着接続部を測定するための超音波デバイスおよび方法を記述している。
これらの問題に対する解決策は、本明細書で記述されるように、圧着品質の尺度として圧着された端子の圧着高さを決定するために超音波モニタリングを使用する圧着品質モニタリングシステムによって提供される。本システムは、アンビルと前記アンビルに向かって移動可能なラムを含む圧着ツーリングを含む端子圧着デバイスを備え、圧着ツーリングは圧着ゾーンを備え、前記圧着ゾーンは、ワイヤと前記圧着ツーリングによって前記ワイヤに圧着されるように構成される端子を受容するように構成される前記アンビルと前記ラムとの間に区画される。超音波トランスデューサは、前記アンビルと前記ラムの内の少なくとも一方に連結され、前記ワイヤと端子を介して送信される音響信号を受信する。圧着品質モジュールは、前記超音波トランスデューサからの信号を受信する。前記圧着品質モジュールは、前記超音波トランスデューサによって受信された前記音響信号に基づいて前記端子の圧着高さを決定する。
本発明は、ここで、添付の図面を参照して例として記載される。
例示的実施形態に係る端子圧着デバイスの斜視図である。
圧着動作中において圧着された端子を形成するために使用されるアンビルとラムに取り付けられた超音波トランスデューサを示す端子圧着デバイスの一部を示す。
端子圧着デバイスの制御モジュールの例示的実施形態を示す。
圧着動作中において圧着された端子を形成するために使用されるアンビルとラムに取り付けられた超音波トランスデューサを示す端子圧着デバイスの一部を示す。
図1は、例示的実施形態に従って形成された端子圧着デバイス100の斜視図である。端子圧着デバイス100は、端子をワイヤに圧着するために使用される。図示の実施形態では、端子圧着デバイス100は、アプリケータ102を有するベンチマシンである。或いは、端子圧着デバイス100は、リードメーカー又はハンドツールのような他のタイプの圧着マシンであってもよい。
端子圧着デバイス100は、プレス動作又は圧着動作中に端子を形成するために使用される圧着ツーリング104を含む。端子圧着デバイス100は、圧着ツーリング104間に区画される接続ゾーン即ち圧着ゾーン106を有する。電気コネクタ即ち電気端子110およびワイヤ112の端部は、圧着ツーリング104間の圧着ゾーン106内に存在する。一例示的実施形態では、圧着のために使用される圧着ツーリング104は、アンビル114とラム116を含む。アンビル114および/又はラム116は、圧着プロセス中に端子110の形状即ちプロファイルを画定する除去可能なダイを有することができる。図示の実施形態では、アンビル114は、アプリケータ102の固定部品であり、ラム116は、可動部品を表す。或いは、ラム116とアンビル114の両方が可動であってもよい。例えば、手持ち工具の場合、典型的には、圧着ツーリング104の両半分は、圧着操作中に互いに対して近接する。
端子圧着デバイス100は、端子110を圧着ゾーン106に供給するように配置されるフィーダデバイス118を含む。フィーダデバイス118は、端子110を圧着ゾーン106に配送するために機械的圧着ツーリング104に隣接して配置されることができる。端子110は、圧着ゾーン106における端子110の適切な配置と配向を確実なものとするために送給機構によって圧着ゾーン106に案内されることができる。ワイヤ112は、ワイヤフィーダ(図示せず)によって圧着ゾーン106へ配送される。
端子圧着デバイス100は、サイド供給型アプリケータおよび/又はエンド供給型アプリケータを使用して動作するように構成されることができる。サイド供給型アプリケータは、キャリアストリップに沿って並列に配置される端子を圧着するが、エンド供給型アプリケータは、キャリアストリップ上に端部同士が連続して配置される端子を圧着する。端子圧着デバイス100は、端子圧着デバイス100内で相互に交換可能であることができるサイド供給型アプリケータとエンド供給型アプリケータの両方を収容するように構成されることができる。
圧着動作中に、アプリケータ102のラム116は、端子圧着デバイス100の駆動機構120によって圧着ストロークを介して最初に固定アンビル114に向けて、且つ最終的にアンビル114から離れるように駆動される。このように、圧着ストロークは、下方に向かう成分と上方に向かう成分の両方を有する。端子110のワイヤ112への圧着は、圧着ストロークの下方へ向かう成分中に生じる。圧着動作中に、端子110は、圧着ゾーン106においてアンビル114上に装填され、ワイヤ112の端部は、端子110の圧着バレルの内側に供給される。次に、ラム116は、圧着ストロークに沿ってアンビル114に向かって下方へ駆動される。ラム116は、端子110の圧着バレルに係合し、ワイヤ112回りに圧着バレルの両端を内方に向かって変形する(例えば、折り曲げる又は丸める)。圧着ツーリング104は、ラム116とアンビル114との間で端子110を圧縮即ち挟むことによって端子110をワイヤ112上に圧着する。次に、ラム116は、上方位置へ戻る。ラム116が上方へ移動すると、ラム116は、端子110から解放即ち離れる。一例示的実施形態では、端子110および/又はワイヤ112の弾性によって、端子110を圧着ストロークの下方へ向かう部分の下死点から僅かに跳ね返らされる。端子110の弾性降伏即ちスプリングバックは、端子110が最終のサイズ即ち安定したサイズに達するまで、ラム116のストロークの戻りの一部即ち上方へ向かう部分に対してラム116に続く。そのような点で、端子110は、端子110の最下点と最上点との間で測定される特定の圧着高さを有する。
端子圧着デバイス100の動作は、制御モジュール130によって制御される。例えば、制御モジュール130は、駆動機構120の動作を制御してもよい。制御モジュール130は、フィーダデバイス118の動作を制御することができ、圧着ストロークのタイミングをフィーダデバイス118の供給ストロークのタイミングと同期する。一例示的実施形態では、制御モジュール130は、特定の圧着の圧着品質を決定する圧着品質モジュール132を含む。端子110は、もしその圧着品質が特定の仕様を満たさない場合、破棄されることができる。一例示的実施形態では、圧着品質モジュール132は、圧着品質の尺度として端子の圧着高さを決定する。圧着品質モジュール132は、圧着高さに加えて又はその代替として、圧着中の端子の力測定又は力プロファイルのような他の特徴に基づいて圧着品質を決定してもよい。
任意ではあるが、制御モジュール130は、ラム116とアンビル114との間の離間距離を決定することによって等で圧着高さを決定するために直線変位モジュール134を有していてもよい。例えば、較正後、直線変位モジュール134は、圧着高さを決定するために使用されることができる。直線変位モジュール134は、一つの品質制御チェックであり得る、一つの圧着の次の圧着との比較のために特定のときに(例えば、下死点で又はラム116が端子110から離れるときに)ラム116の位置を決定するために使用されることができる。直線変位モジュール134は、圧着ツーリングが移動中にあるときを決定するため、従って、直線変位モジュール134からの信号に基づいて他のモジュールを動作するために使用されることができる。
任意ではあるが、制御モジュール130は、圧着動作中に圧着ツーリング104によって端子に印加される力を決定するための力検出モジュール136を有することができる。圧着品質モジュール132は、圧着高さと測定された力に基づいて圧着品質を決定することができる。任意ではあるが、制御モジュール130は、ラム116および/又はアンビル114の相対位置を調節するための調節モジュール138を有することができる。そのような調節は、コンピュータ制御ポジショナーを使用して実行されることができる。ラム116および/又はアンビル114の位置の調節は、ラム116のアンビル114に対する下死点位置を変更できる。ラム116および/又はアンビル114の位置の調節は、端子の圧着高さを変更できる。これらの調節は、圧着品質モジュール132によって決定された圧着品質に基づいて行われることができる。
一例示的実施形態では、制御モジュール130は、超音波音響信号を送信し且つ受信するための超音波モジュール140を含む。超音波モジュール140は、圧着動作中に、端子110とワイヤ112を介して音響信号を送信させることができる。圧着品質モジュール132は、端子110およびワイヤ112を介して送信された音響信号に基づいて圧着品質を決定できる。圧着品質モジュール132は、端子110およびワイヤ112を介して送信された音響信号に基づいて端子110の圧着高さを決定できる。圧着品質モジュール132は、端子110およびワイヤ112を介して送信された音響信号に基づいて圧着された端子の形状を決定できる。超音波モジュール140によって、圧着動作中に端子110およびワイヤ112に加えて、ラム116および/又はアンビル114を介して音響信号が送信されることができる。例えば、幾つかの実施形態では、音響信号は、ラム116内のトランスデューサで発生されて、ラム116を介して、端子110を介して、ワイヤ112を介して且つアンビル114を介して送信され、次に、アンビル114内のトランスデューサで受信されることができる。幾つかの実施形態では、音響信号は、アンビル114内のトランスデューサで発生されて、アンビル114を介して、端子110を介して、ワイヤ112を介して且つラム116を介して送信され、ラム116中のトランスデューサで受信されることができる。幾つかの実施形態では、音響信号は、ラム116内のトランスデューサで発生され、ラム116を介して、端子110を介して、ワイヤ112を介して送信されて、次にラム116へ引き返され、次に、音響信号を発生したのと同じトランスデューサであってもよいラム116内のトランスデューサで受信される。幾つかの実施形態では、音響信号は、アンビル114内のトランスデューサで発生されて、アンビル114を介して、端子110を介して、ワイヤ112を介して送信され、次に、アンビル114へ引き返され、次に、音響信号を発生したトランスデューサと同じトランスデューサであってもよいアンビル114内のトランスデューサで受信される。
任意ではあるが、制御モジュール130は、制御モジュール130の中の一つ以上のモジュールを較正するための較正モジュール142を有することができる。例えば、この較正モジュール142は、高さ、距離、超音波周波数、本システム等で使用される材料係数等を決定するために使用されることができ、これらの決定は、較正を実行するため又は圧着高さ又は本システムの他の特徴を決定するためにアルゴリズムの実行において圧着品質モジュール132や他のモジュールによって使用されることができる。
任意ではあるが、これらのモジュールの任意の一つの機能は、一つ以上の他のモジュールに組み合われることができる。例えば、較正モジュールと圧着品質モジュールは、単一のモジュールに組み合わされる等が可能である。
図2は、圧着動作中に圧着を形成するために使用されるアンビル114とラム116を示す端子圧着デバイスの一部を示す。圧着ツーリング104は、図示の実施形態では、F‐圧着を形成するが、他の形状圧着ツーリングは、代替の実施形態では、他の形状を有する圧着を形成してもよい。
アンビル114は、端子110を支持するために使用される支持表面150を有する。図示の実施形態では、支持表面150は、平坦であり、水平であるが、支持表面150は、代替の実施形態では、他の形状および配向を有していてもよい。端子110は、ラム116が圧着ストロークを介して移動されると、支持表面150上に載る。
ラム116は、圧着プロセス中に端子110と係合する形成表面152を有する。形成表面152は、圧着プロセス中に端子バレルの側壁を内方へ押圧する。形成表面152は、圧着プロセス中に側壁をワイヤ112に対して圧力を掛ける。ラム116が端子110と接触しているときに、音響信号158は、形成表面152を横切って端子110とワイヤ112内に送信されることができる。音響信号158は、支持表面150を横切ってアンビル114内に送信されてもよい。音響信号158は、形成表面152と支持表面150で区画されるインターフェース(境界)で反射されることができる。
一例示的実施形態では、超音波モジュール140(図1に示される)は、超音波周波数範囲で音響信号158を送信するおよび/又は受信する一つ以上の超音波トランスデューサ160を含む。例示的実施形態では、超音波モジュール140は、超音波送信トランスデューサ162と超音波受信トランスデューサ164を含む。超音波送信トランスデューサ162は、ラム116に連結され、他方、超音波受信トランスデューサ164は、アンビル114に連結される。他の実施形態では、超音波受信トランスデューサ164は、ラム116に連結されてもよいおよび/又は超音波送信トランスデューサ162は、アンビル114に連結されてもよい。他の実施形態では、専用の送信トランスデューサおよび受信トランスデューサを有するよりも、むしろ、トランスデューサ162,164の何れか又は両方が音響信号158を送信および受信できてもよい。他の実施形態では、音響信号158を送信および受信できる一つのトランスデューサ162又は164のみが必要とされる。超音波トランスデューサ160は、圧着ツーリング104の外表面に連結されてもよい。或いは、超音波トランスデューサ160は、圧着ツーリング104内に埋め込まれてもよい。超音波トランスデューサ160は、圧着ツーリング104に超音波的に連結され、音響信号158が、超音波トランスデューサ160へ又はそれから又は圧着ツーリング104へ又はそれに送信されてもよい。超音波トランスデューサ160は、圧着ツーリング104を介して端子110とワイヤ112に超音波的に連結される。
一例示的実施形態では、超音波トランスデューサ160は、電気エネルギーを音響に変換する圧電トランスデューサである。これらの圧電トランスデューサは、電圧がそれらに印加されるとサイズを変化する。超音波モジュール140は超音波送信トランスデューサ162に連結された電気回路を含み、超音波送信トランスデューサ162にわたって交流電流を供給して非常に高い周波数で発振を引き起こして非常に高い周波数の音響波を生成する。超音波受信トランスデューサ164は、力が音響信号158からその超音波受信トランスデューサ164に印加されると、電圧を発生し、超音波受信トランスデューサ164で発生された電気信号は、超音波受信トランスデューサ164に連結された電気回路によって超音波モジュール140および/又は圧着品質モジュール132(図1に示される)へ送信される。磁歪トランスデューサのような圧電トランスデューサ以外の他のタイプの超音波トランスデューサ160が、代替の実施形態において使用されてもよい。
一例示的実施形態では、超音波モジュール140は、送信トランスデューサ162で超音波音響信号158を発生することによって、形成されたワイヤ112と端子110の圧着高さを決定するために使用される。音響信号158は、長尺状の音響波の形態で圧着ツーリング104および圧着された端子110とワイヤ112を介して移動するが、音響波は、いずれの方向に伝搬してもよい。超音波受信トランスデューサ164は、音響信号158を受信し、圧着品質モジュール132等によって、そのような信号を処理のために電気信号に変換する。そのようなプロセスは、一圧着サイクル当り約500回以上繰り返される。
超音波音響信号158がラム116を介して(例えば、距離Y1に沿って)、端子110とワイヤ112を介して(例えば、距離Y2に沿って)、およびアンビル114を介して(例えば、距離Y3に沿って)移動するのに要する時間Tは、超音波モジュール140および/又は圧着品質モジュール132で超音波信号発生と処理装置を使用して正確に測定されることができる。ラム116の距離とアンビル114の距離、即ちY1とY3は、圧着ツーリング104によって固定されているが、端子110とワイヤ112の距離Y2は、圧着プロセス中に変化する。音響信号158が距離Y1を移動するのに要する時間T1は、測定される即ち決定されることができ、ラム116の材料の音響送信係数の速度に基づく。音響信号158が距離Y2を移動するのに要する時間T2は、測定される即ち決定されることができ、端子110とワイヤ112の材料の音響送信係数の速度に基づく。音響信号158が距離Y3を移動するのに要する時間T3は、測定される即ち決定されることができ、アンビル114の材料の音響送信係数の速度に基づく。
信号を送信トランスデューサ162から受信トランスデューサ164に送信するための合計時間Tは、Y2距離における変化の結果として直接に変化する。Y2距離は、端子110の圧着高さ170の尺度である。圧着高さ170(例えば、Y2距離)は、圧着プロセス中に任意の点で測定されることができる。例えば、圧着高さ170は、圧着プロセス中に最小測定圧着高さ170に対応する、ラム116の下死点で測定されることができる。圧着高さ170は、ラム116が端子110から分離すると音響信号158が送信トランスデューサ162から受信トランスデューサ164に伝搬することを中止するので、ラム116の端子110からの分離の瞬間に測定されることができる。受信された最後の音響信号158は、一般的には、圧着された端子110の安定した圧着高さ即ち最終の圧着高さに対応する。
一例示的実施形態では、送信トランスデューサ162と形成表面152との間の距離Y1は、較正モジュール142を使用した較正プロセス中に測定されることができる。距離Y1は、マイクロメーターのようなツールを使用する等によって手作業で測定されてもよい。距離Y1は、超音波モジュール140を使用することによる等の他の手段によって測定されてもよい。例えば、Y1距離を介して信号を二回送信するために要する時間は、信号をトランスデューサ162から送信し、次に、エコー信号が形成表面152から跳ね返った後にトランスデューサ162に戻るのを待つことによって容易に測定されることができる。合計時間は、半分に分割されて一方の道を送信された時間T1を得る。そのようなプロセスは、較正プロセス中のような圧着プロセス開始に先立って実行されることができ、それによって、圧着表面は、形成表面152を介して音響信号158を端子110に送信するよりも強い信号を反射し得る。距離Y1は、ラム116の既知の材料を介して音響送信係数の速度を使用して時間T1に基づいて計算されることができる。
一例示的実施形態では、トランスデューサ162と支持表面150との間の距離Y3は、較正モジュール142を使用して較正プロセス中に測定されることができる。距離Y3は、マイクロメーターのようなツールを使用する等の手作業で測定されてもよい。距離Y3は、超音波モジュール140を使用することによって等の他の手段によって測定されてもよい。例えば、Y3距離を介して信号を二回送信するために要する時間は、トランスデューサ164から信号を送信し、次に、エコー信号が支持表面150から跳ね返った後にトランスデューサ164に戻るのを待つことによって容易に測定されることができる。合計時間は、半分に分割されて一方の道を送信された時間T3を得る。そのようなプロセスは、較正プロセス中のような圧着プロセス開始に先立って実行されることができ、それによって、圧着表面は、支持表面150を介して音響信号を端子110に送信するよりも強い信号を反射し得る。距離Y3は、アンビル114の既知の材料を介して音響送信係数の速度を使用して時間T3に基づいて計算されることができる。
ワイヤ112と端子110は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等のような様々なタイプの材料から製造されることができる。音響信号158が圧着されたワイヤと端子を通って移動する速度は、圧着高さ170(例えば、距離Y2)の正確な測定のために決定されることが必要である。一例示的実施形態では、ワイヤ112を介し且つ端子110を介して音響の速度を決定するために、テスト即ち較正圧着が実行され、較正圧着の圧着高さは、マイクロメーターのようなツールを使用して手作業の測定によって又はラム116のアンビル114に対する相対位置を決定するリニアエンコーダを使用して決定される。較正圧着中に、トランスデューサ162,164間に超音波信号を送信するために必要な合計時間が測定され且つ記録される。ラム116とアンビル114に対する圧着ツール送信時間T1とT3は、既知であり且つ一定である(例えば、上述の較正プロセスに基づいて知られる)。圧着ツール送信時間T1とT3は、合計時間Tから減算される。残りの時間T2は、音響信号158が圧着された端子内にある時間である。時間T2は、測定された較正圧着高さ170に対応し、且つ端子110とワイヤ112のために使用された特定の材料の音響送信係数の速度は、較正圧着高さ170と時間T2に基づいて計算されることができる。
同じ材料のワイヤと同じ材料の端子を使用する今後の圧着に対して、較正プロセス中に計算された音響送信係数の速度は、圧着プロセス中に実行された測定された時間T2に基づいて圧着高さ170を決定するために使用されることができる。音響送信係数の速度は、今後の圧着の距離Y2を計算するために定数として使用される。距離Y2が、圧着プロセス中に調節される又は変化されると、超音波音響信号158が送信トランスデューサ162から受信トランスデューサ164に通過するのに要する合計時間Tは、Y2と共に直接に変化する。音響送信係数定数(特定のワイヤおよび端子材料に対して)の速度が知られると、Y2距離を決定するプロセスは、各超音波音響信号158が合計送信時間の間に発生され且つ処理されるのと同じ速さで実行されることができる。圧着高さ170の即時測定は、圧着プロセス全体を通して計算されることができる。端子110とワイヤ112は、弾性降伏即ちスプリングバックを受ける。ラム116が下死点を通過した後、Y2距離は、端子110がスプリングバックするとより大きくなり始める。下死点を通過した点で、端子110とワイヤ112は、安定サイズに戻り、ラム116は、超音波音響信号158の送信を防止する端子110から分離する。その分離の点は、超音波処理装置を使用して決定されることができ、Y2距離は、最終の圧着高さ170に対応する、分離の点で計算されることができる。端子110は、分離の点で安定サイズに戻ったので、最終の収集されたY2測定値は、端子110とワイヤ112の最終の圧着高さ170に等しい。
図3は、制御モジュール130の例示的実施形態を示す。圧着品質モジュール132は、超音波モジュール140から信号を受信する。例えば、超音波音響信号158(図2に示される)の送信および受信に関連する信号は、圧着品質モジュール132に送信される。超音波モジュール140からの信号は、圧着された端子の圧着高さを決定する等のために分析される。例えば、圧着品質モジュール132は、超音波モジュール140からの信号に基づいて、圧着された端子を介して合計送信時間T又は送信時間T2を決定できる。送信時間に基づいて、圧着された端子の圧着高さは、圧着品質モジュール132によって決定されることができる。任意ではあるが、圧着品質モジュール132は、圧着高さを決定するために端子とワイヤのための音響送信係数の速度を使用できる。
音響送信係数の速度は、較正モジュール142によって決定されて圧着高さ較正において使用するために圧着品質モジュール132に送信されることができる。例えば、較正プロセス中に、端子とワイヤの特定の材料を介する音響送信係数の速度を決定するために、較正即ちテスト圧着の圧着高さが測定されて較正圧着プロセス中の音響信号の送信時間と照合されることができる。そのような音響送信係数の速度は、圧着高さ較正における今後の圧着に対して使用されることができる。他の手段又はプロセスが、音響送信係数の速度を決定するために使用されてもよい。例えば、音響送信係数の速度は、端子とワイヤの材料の材料特性に基づいて推定されることができる。そのような推定は、正確さは少ないが、それを得て使用するためにはより迅速である。他の代替の実施形態では、較正モジュール142は、圧着された端子の圧着高さ又は他の有意な特性を決定するために、圧着品質モジュール132によって使用されるアルゴリズムにおける使用のために他の定数又は係数を決定するために使用されることができる。
任意ではあるが、圧着品質モジュール132は、圧着プロセス中に圧着された端子で測定された力に関する力検出モジュール136から信号を受信できる。圧着品質モジュール132は、力測定に基づいて圧着された端子の圧着プロファイルを決定できる。圧着品質モジュール132は、力測定と圧着高さに基づいて圧着された端子の圧着プロファイルを決定できる。超音波モジュール140からの信号は、圧着品質モジュール132によって使用されて、どの力信号が圧着された端子の圧着品質の決定において使用されるかを決定できる。例えば、ラム116(図2に示される)と端子110(図2に示される)との間の分離の瞬間に、超音波音響信号158は、端子を介するラムからの送信を中止する。圧着品質モジュール132によって使用される力測定は分離の瞬間に中止し、超音波モジュール140によって決定される。
圧着品質モジュール132は、コントローラ180のような制御モジュール130の他の部品又は他のモジュールへデータを出力できる。コントローラ180は、それらの出力に基づいて端子圧着デバイス100の一つ以上の動作を制御できる。例えば、コントローラ180は、圧着品質モジュール132が特定の圧着に欠陥がある又は劣っていると決定するとそのような圧着を破棄させる。コントローラ180は、出力に基づいて、圧着高さを制御するためにラム116とアンビル114(両方は、図2に示されている)の相対位置を調節できる。その調節は、信号を調節モジュール138(図1に示される)へ送信することによって行われることができる。例えば、アンビル114は、所与の端子とワイヤの組合せに対する圧着高さを短くする又は長くするために上方へ又は下方へ調節されることができる。
図4は、圧着動作中に圧着を形成するために使用されるアンビル114とラム116を示す端子圧着デバイスの一部を示す。ラム116上に二つの超音波送信トランスデューサ162とアンビル114上に二つの超音波受信トランスデューサ164を有する複数の超音波トランスデューサ160が図4に示されている。任意の数の送信および受信トランスデューサ162,164は、圧着ツーリング104片の任意のものに設けられることができる。例えば、送信トランスデューサ162は、端子110の一方の側でラム116に連結されることができ、且つ受信トランスデューサ162は、端子110の他方の側でラム116に連結されることができ、対応する音響信号158は、決してアンビル114を通過しない。トランスデューサ160は、音響信号158の送信と受信の両方を行うように構成されることができる。加えて、端子110をワイヤ112に圧着するために使用される四つの片のような二つ以上の圧着ツーリング104の部品が、他の実施形態で使用されてもよい。
一例示的実施形態では、両受信トランスデューサ164は、両送信トランスデューサ162から超音波音響信号158を受信する。ツーリングダイの形状、従って、端子110とワイヤ112に基づいて、音響信号158は、受信トランスデューサ164への異なる移動時間を有していてもよい。圧着品質モジュール132(図1に示される)は、異なる受信トランスデューサ164で受信された音響信号に基づいて、任意の所与の時間に圧着された端子の形状を決定するために使用されることができる。他の実施形態では、単一の受信トランスデューサ164は、任意の数の送信トランスデューサ162を使用することによって圧着された端子の形状を決定するために使用されることができる。他の実施形態では、複数の受信トランスデューサ164は、単一の送信トランスデューサ162を使用することによって圧着された端子の形状を決定するために使用されることができる。
上記記載は、例示であり制限しないことを意図していることが理解されるべきである。例えば、上記実施形態(および/又はそれらの態様)は、互いに組み合わされて使用されることができる。加えて、多くの変更は、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示に特定の状況および材料を適合するために行われることができる。本明細書で記述された寸法、材料のタイプ、種々の部品の配向、および種々の部品の数および位置は、特定の実施形態のパラメータを定義することが意図されており、決して制限はせず、且つ単に例示的実施形態に過ぎない。請求項の精神と範囲内での多くの他の実施形態および変更は、上記記載を検討すれば当業者には自明である。従って、本発明の範囲は、そのような請求項が与えられる等価物の全範囲と共に添付の請求項を参照して決定されるべきである。



  1. アンビル(115)と、前記アンビルに向かって移動可能なラム(116)を備える圧着ツーリング(104)と、
    前記アンビルと前記ラムの内の少なくとも一方に連結される超音波トランスデューサ(160)と、
    前記超音波トランスデューサからの信号を受信する圧着品質モジュール(132)を備える端子圧着デバイス(100)であって、
    圧着ゾーン(106)が、ワイヤ(112)と前記圧着ツーリングによって前記ワイヤに圧着されるように構成される端子(110)を受容するように構成される、前記アンビルと前記ラムとの間に区画され、
    前記超音波トランスデューサは、前記ワイヤと端子を介して送信される音響信号(158)を受信し、
    前記圧着品質モジュールは、前記超音波トランスデューサによって受信された前記音響信号に基づいて前記端子の圧着高さ(170)を決定する、端子圧着デバイス(100)。

  2. 前記圧着高さ(170)は、前記ラム(116)が前記端子(110)から分離するときに決定される、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

  3. 前記圧着高さ(170)は、超音波送信トランスデューサ(162)から前記超音波受信トランスデューサ(164)への前記音響信号(158)の送信時間に基づいて決定される、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

  4. 前記圧着高さ(170)は、前記端子(110)と前記ワイヤ(112)の音響送信係数の速度に基づいて決定される、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

  5. 前記音響送信係数の速度は、較正モジュール(142)によって決定され、
    前記音響送信係数の速度は、前記端子と前記ワイヤの材料に特有である、
    請求項4に記載の端子圧着デバイス(100)。

  6. 前記アンビル(114)および前記ラム(116)の内の少なくとも一方に連結された超音波送信トランスデューサ(162)をさらに備え、
    前記超音波送信トランスデューサは、前記端子(110)と前記ワイヤ(112)を介して送信され且つ前記アンビルと前記ラムの内の少なくとも一方を介して送信される音響信号(158)を発生し、
    前記音響信号は、前記超音波受信トランスデューサで受信される、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

  7. 前記圧着品質モジュール(132)は、前記受信された音響信号(158)に基づいて圧着プロファイルを発生し、
    前記圧着品質モジュールは、前記圧着プロファイルの少なくとも一つのプロファイル特性に基づいて圧着品質を決定する、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

  8. 前記アンビル(114)と前記ラム(116)の内の少なくとも一方の位置を決定する直線変位モジュール(134)をさらに備え、
    前記圧着品質モジュールは、前記アンビルと前記ラムの内の少なくとも一方の位置に基づいて前記端子(110)の前記圧着高さ(170)を決定する、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

  9. 前記直線変位モジュール(134)は、前記端子の圧着高さ(170)に対応する、前記アンビル(114)と前記ラム(116)との間の分離距離を決定し、
    前記圧着品質モジュール(132)は、前記端子と前記ラムとの間の分離時を決定し、
    前記圧着品質モジュールは、前記分離時の前記圧着高さを決定する、
    請求項9に記載の端子圧着デバイス(100)。

  10. 前記圧着ツーリング(104)によって前記端子(110)に印加される力を決定する力検出モジュール(136)をさらに備え、
    前記圧着品質モジュール(132)は、前記圧着高さ(170)と前記力に基づいて圧着品質を決定する、
    請求項1に記載の端子圧着デバイス(100)。

 

 

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