(57)【要約】【解決手段】  複数の束ね非剥ぎ取り絶縁ワイヤ４６のワイヤハーネス４２を製造する自動化ワイヤハーネス製造装置４０である。各ワイヤの非剥ぎ取り端部は、ワイヤハーネスの電気コネクターの一つに終端処理される。各コネクターは、絶縁ワイヤの端部にクリンプ、終端処理された複数のターミナルを収容するウェーハ５２を有する。該装置は、ワイヤハーネスの全ウェーハを保持するパレット５６を利用する。コンベア５８は、自動化連続製造工程を行うステーションを介してパレット及びウェーハを輸送する。第１ステーションは、ウェーハの予備整列キャビティにターミナルを挿入、係止するターミナル挿入器６４で、第２はゲージワイヤを選択、供給、測定、切断、配置、選択ワイヤの２端部を積載ウェーハアッセンブリの各ターミナルにクリンプする自動化ワイヤ積載器６６で、第３の超音波溶接機６８は、クリンプワイヤの非鉄コアをターミナルに付着させる。ウェーハを載せたパレット、クリンプターミナル及び終端処理ワイヤは、ワイヤマーカーステーション７０に輸送され、レーザーで同定プロセス用に各ワイヤをマークする。
2005510837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤハーネス製造装置（４０）であって、
積載プロセスの間に、ワイヤ（４６）を測定し、配置し、ワイヤハーネス（４２）のターミナル（５４）にクリンプするように構成、配置されたワイヤ積載ステーション（６６）と、
前記ワイヤと直接接触する先端部（１７２）と、前記溶接プロセスの間に前記ターミナルと直接接触するように対向する鉄床（２６０）とを有する超音波溶接ステーション（６８）であって、前記ターミナル及び前記ワイヤは、前記先端部及び前記鉄床の間に直接配置され、互いに直接接触する、前記超音波溶接ステーション（６８）と、
を備え、
前記先端部及び前記鉄床は、前記ワイヤの伝導コア（２７０）を前記ターミナルに付着させると共に、前記ワイヤを前記ターミナルに直接押し付けるように構成、配置されている、前記ワイヤハーネス製造装置。
【請求項２】
前記ワイヤ積載ステーション及び前記超音波溶接ステーションの間に前記ターミナルを移動するための輸送器（５８）を備える、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３】
前記ターミナルに着座する前記ワイヤハーネスの電気コネクター（４４）のウェーハ（５２）をインデックス付けし、保持するように構成、配置されたパレット（５６）を更に備え、
前記輸送器は、前記パレットを移動させる、請求項２に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項４】
前記ワイヤハーネスの複数のウェーハは、前記パレット内で並んで整列され、インデックスが付けられており、前記ウェーハは、前記複数のウェーハのうちの一つである、請求項３に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項５】
前記パレットは、前記輸送器の移動方向に細長く形成された長さ方向頂部表面（８０）を有し、
前記複数のウェーハは、前記パレットの前記頂部方面と接触する先導部分（９４）と、前記パレットから離れる方に突出する後部（９６）と、を各々有する、請求項４に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項６】
前記パレットは、前記頂部表面に設けられた長さ方向溝（９８）を有し、
前記複数のウェーハの各々一つは、前記先導部で前記ウェーハの底面（８２）から下方に突出するリブ（１００）を有し、該リブは、前記ウェーハに関して横方向に延在して前記ワイヤハーネス製造プロセスの間に前記パレットの前記溝内にピッタリと着座する、請求項５に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項７】
前記ウェーハの前記後部は、該ウェーハのターミナルキャビティ（１１４）と、該後部の底部表面を通って連通する溶接窓（２６２）を有する、請求項６に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項８】
前記超音波溶接ステーションの鉄床は、前記超音波溶接プロセスの間に前記ターミナルと係合するため、前記ウェーハの前記溶接窓を通って延在する、請求項７に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項９】
前記ワイヤハーネスの前記ワイヤの絶縁ジャケット（１７８）をマークするように構成、配置されたワイヤマーカーステーション（７０）を備える、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１０】
前記ワイヤマーカーステーションは、前記マーキングを形成するため前記ワイヤの絶縁ジャケットを脱色する二酸化炭素レーザー（３２８）を有する、請求項９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１１】
前記ワイヤハーネスの複数のワイヤのうち各々一つの反対側端部をマークするためのワイヤマーカーステーション（７０）を備え、該複数のワイヤ及び複数のウェーハアッセンブリが、前記パレットに固定され、前記ワイヤが複数のワイヤのうちの一つである、請求項４に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１２】
前記ワイヤマーカーステーションは、頂部表面（２８８）に複数の横方向溝（２８６）を形成したトレイ（２８４）を有し、前記トレイは、前記パレットに並んで整列され、前記複数のワイヤの端部の各々一つは、前記トレイの前記複数の溝の夫々一つ内に配置される、請求項１１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１３】
前記ワイヤローダーステーションは、一定張力下で少なくとも１つのワイヤドラム（１７６）から前記ワイヤを引っ張るように構成、配置されている、請求項１１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１４】
前記ワイヤは、周囲の絶縁ジャケット（１７８）と、溶接区分とを有し、前記ターミナル及び前記超音波溶接ステーションの先端部は、前記溶接区分で前記絶縁ジャケットと圧縮した状態で直接接触しており、該絶縁ジャケットは、前記溶接区分で前記ワイヤの伝導コアから離れる方に流れて前記超音波溶接プロセスの間に変位塊（２６９）を形成する、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１５】
前記ワイヤの伝導コアは、最小コラム強度を有する多重ストランドである、請求項１４に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１６】
前記ワイヤの前記絶縁ジャケットは、薄い壁を形成する、請求項１５に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１７】
前記鉄床は、前記ターミナル（５４）の底表面（２６４）と直接接触する上向き作業表面（２６８）を有し、
前記先端部及び前記鉄床の間で突出する前記溶接器の一対の耳部（２７４）であって、前記作業表面は、前記溶接プロセスの間に前記先端部及び前記ターミナルの間で前記伝導コアを捕捉するため事実上該一対の耳部の間に配置される、請求項１４に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１８】
前記鉄床は、前記ターミナルの底部表面（２６４）と直接接触する上方に面した作業表面（２６８）を有し、
前記先端部は、前記溶接プロセスの開始中に前記ワイヤの絶縁ジャケット（１７８）と直接接触する下方に面した作業表面（２６６）を有し、
前記ワイヤの溶接区分（１８６）における絶縁ジャケットは、前記溶接プロセスの後、変位塊（２６９）を形成する、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１９】
前記先端部の作業表面は、滑らかである、請求項１８に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２０】
前記鉄床の作業表面は、ぎざぎざが形成されている、請求項１９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２１】
前記鉄床に係合し、該鉄床を支持する支柱（２８２）と、
前記支柱に係合する、前記超音波溶接ステーションの一対の耳部と、
を備え、
前記一対の耳部（２７４）は、前記溶接プロセスの間、前記ワイヤを横方向で捕捉するため前記ターミナルの両側で前記超音波溶接を超えて上方に延在する、請求項１８に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２２】
前記先端部の作業表面は、滑らかである、請求項２１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２３】
前記鉄床の作業表面は、ぎざぎざが形成されている、請求項２１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２４】
前記一対の耳部は、前記支柱から脱着可能に構成され、配置されている、請求項２１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２５】
前記一対の耳部は、前記鉄床よりも柔らかい金属から作られている、請求項２４に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２６】
前記先端部及び前記鉄床は、硬化鋼鉄から作られている、請求項２５に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２７】
前記先端部及び前記鉄床は、窒化チタンで被服されている、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２８】
前記鉄床、前記一対の耳部及び前記先端部は、窒化チタンで被服されている、請求項２５に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項２９】
フレームと、
前記フレームに堅く係合された切断ブロック（１９６）と、
前記ワイヤを開放可能に把持するための一対の対向する把持器（２０６）を有するクリンプ装置（２０２）と、
前記対向する把持器の間を摺動し、これにより前記ワイヤを該把持器に対して移動させる、プランジャー（２１０）と、
を備え、
前記プランジャーは、前記ワイヤを切断するため前記切断ブロックに近いところを通過するように構成、配置された切断エッジ（２２５）を有する、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３０】
前記把持器は、前記フレームに枢動可能に係合されている、請求項２９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３１】
前記プランジャーの移動は、前記一対の対向する把持器の移動に対して略垂直である、請求項２９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３２】
前記一対の対向する把持器は、前記ワイヤが把持されたとき前記ワイヤと摺動接触する内側面（２０８）を有し、
前記プランジャーは、前記内側面に略垂直に配置され、該内側面の間に延在する、接触面（２１４）を有する、請求項３１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３３】
前記接触面は、前記ワイヤの溶接区分（１８６）で前記ワイヤの絶縁ジャケット（１７８）をインプリントするための突出インプリント部を形成する、請求項３２に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３４】
前記接触面は、前記ターミナルのクリンプ翼部（１３３）と係合するための凹状クリンプ象限部を有する、請求項３２に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３５】
前記クリンプ翼部は、前記ワイヤの末端溶接区分（１８６）に隣接して配置された前記ワイヤのクリンプ区分で前記絶縁ジャケットと係合する、請求項３４に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３６】
前記クリンプ装置を一つのクリンプ装置として含む２つのクリンプ装置（２０２、２０）を備え、
前記ワイヤは、末端部及び反対側切断端部を有し、
前記第１のクリンプ装置（２０２）の一対の把持器は、前記ワイヤの前記切断端部と係合し、前記第１のクリンプ装置の前記プランジャーは、前記ワイヤを、前記切断ブロックに対して移動させ、該ワイヤを切断して前記ターミナルに整列させ、前記プランジャーの更なる移動は、前記ワイヤを前記ターミナル内に配置し、
第２のクリンプ装置（２０４）の前記一対の把持器は、前記末端部が第２のターミナル（５４）への長さ方向の整列のため、前記切断ブロックと接触した後、前記ワイヤの反対側の末端部と係合する、請求項２９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３７】
前記ワイヤの前記末端部は、前記第２のクリンプ装置への係合のため前記切断ブロックに戻ってループ形成されるように前記フレームと係合される凹状ハウジング（１９４）に沿って案内される、請求項３６に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３８】
前記ワイヤ積載ステーションのカムカーム（２３４）は、前記プランジャーと回転車輪（２３２）との間を枢動式に係合され、前記車輪の回転運動を前記プランジャーの直線運動に変換する、請求項２９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項３９】
前記車輪は、１８０度よりも小さく回転する、請求項３８に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項４０】
前記車輪は、可逆電動モーター（２３３）を介して回転する、請求項３９に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項４１】
ワイヤハーネス（４２）を製造する方法であって、
細長いターミナルキャビティ（１１４）を有する、前記ワイヤハーネスの電気コネクターのウェーハを設け
前記ウェーハの前記ターミナルキャビティを輸送器（５８）を介してターミナル挿入ステーション（６４）へと整列させ、
細長いターミナル（５４）を前記ターミナル挿入ステーションを介して前記ターミナルキャビティへと長さ方向に挿入し、
挿入された前記ターミナルを前記輸送器を介してワイヤローダーステーション（６６）に整列させ、
前記ワイヤ積載ステーションの積載サイクルを、電気絶縁ワイヤ（４６）の端部を前記ターミナルに対して前記ターミナルキャビティへと横方向に積載するように開始する、各工程を備える、方法。
【請求項４２】
前記ワイヤを、前記積載サイクルの間に一定の張力で前記ワイヤ積載ステーションのポート（１９０）を通して供給する、工程を備える、請求項４１に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４３】
前記積載サイクルの間に前記ポートを通して供給されたワイヤの長さを測定し、
前記積載サイクルの間に及び前記ワイヤの前記端部を前記ターミナルに対して積載する前に、所定の長さで前記ワイヤを切断する、各工程を備える、請求項４２に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４４】
前記積載サイクルの間に前記ワイヤの電気絶縁ジャケット（１７８）に前記端部でぎざぎざを付ける工程を備える、請求項４１に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４５】
前記積載サイクルの間に前記ワイヤのクリンプ区分（１８４）で絶縁ジャケット（１７８）を横切って前記ターミナルの翼部（１３３）をクリンプする、工程を備える、請求項４２に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４６】
前記ターミナルを、前記輸送器を介して超音波溶接ステーション（６８）へと前進させ、
前記ワイヤの端部の溶接区分（１８６）を前記超音波溶接ステーションを介して前記ターミナルに超音波溶接する、各工程を備える、請求項４１に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４７】
前記絶縁ジャケットの絶縁ワイヤを剥ぎ取る工程が実行されない、請求項４６に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４８】
複数のワイヤ（４６）の末端部を前記ターミナルに対して前記ターミナルキャビティ内に横方向に挿入し、該ワイヤは、前記複数のワイヤのうちの一つであり、
前記複数のワイヤの端部を超音波溶接ステーション（６８）を介して前記ターミナルに超音波溶接する、工程を備える、請求項４１に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項４９】
様々なゲージ直径を有する複数のワイヤ（４６）を、略均一な張力負荷で前記ワイヤ積載スーションへと供給する、工程を備える、請求項４１に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項５０】
前記絶縁されたワイヤは、剥ぎ取られない、請求項４１に記載のワイヤハーネス（４２）の製造方法。
【請求項５１】
電気ワイヤ（４６）を電気コネクター（４４）に積載するためのワイヤ積載装置（６６）であって、
フレーム（１９２）と、
前記フレームに堅く係合された切断ブロック（１９６）と、
前記ワイヤを開放可能に把持するための一対の両側の把持器（２０６）を有するクリンプ装置（２０２）と、
前記両側の把持器の間を直線的に摺動し、これにより前記ワイヤを前記把持器に対して移動させる、プランジャー（２１０）と、
を備え、
前記プランジャーは、前記ワイヤを切断するための切断ブロックに近いところを通過するように構成、配置された切断エッジ（２２５）を有し、前記把持器は、前記フレームに枢動式に係合される、ワイヤ積載装置。
【請求項５２】
前記プランジャーの直線移動及び前記一対の両側把持器の枢動移動は、共通の仮想平面内で行われる、請求項５１に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５３】
前記一対の両側把持器は、前記ワイヤが把持器されたとき、前記ワイヤと摺動接触する内側面（２０８）を各々有し、
前記プランジャーは、前記内側面に略垂直で且つ該内側面の間に延在して配置された接触面（２１４）を有する、請求項５１に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５４】
前記接触面は、前記ワイヤの溶接区分（１８６）で前記ワイヤの絶縁ジャケット（１７８）をインプリントするための突出インプリント部（２２６）を形成する、請求項５３に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５５】
前記接触面は、前記ターミナルのクリンプ翼部（１３３）と係合するための凹状クリンプ象限部（２１５）を有する、請求項５３に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５６】
前記ワイヤは、端部（１８０）で、クリンプ区分（１８４）と該クリンプ区分から突出する溶接セグメント（１８６）とを有する、絶縁ジャケット（１７８）を有し、
前記ワイヤのワイヤ区分で前記絶縁ジャケットをインプリントするための前記プランジャーの接触面における突出インプリント部（２２６）と、
前記クリンプ区分で前記絶縁ジャケットに前記翼部をクリンプするため前記プランジャーの下方移動の間に前記ターミナルのクリンプ翼部（１３３）と係合する前記プランジャーの前記接触面の凹状クリンプ象限部（２１５）と、を備える、請求項５３に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５７】
前記クリンプ装置（２０２）がそのうちの一方である、２つのクリンプ装置を備え、
前記ワイヤは、末端部（１８０）と、反対側の切断端部（１８２）とを有し、
前記第１のクリンプ装置の前記一対の把持器は前記ワイヤの端部と係合し、該第１のクリンプ装置の前記プランジャーは、前記ワイヤを前記切断ブロックに対して移動させ、該ワイヤを切断して前記ターミナルに整列し、前記プランジャーの更なる移動は、前記ワイヤを前記ターミナルへと配置し、
前記末端部が第２のターミナル（５４）への長さ方向の整列のため前記切断ブロックと接触した後、前記第２のクリンプ装置の前記一対の把持器は、前記ワイヤの前記反対側末端部と係合する、請求項５１に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５８】
前記ワイヤの末端部は、前記ワイヤを、前記第２のクリンプ装置への係合のため前記切断ブロックに戻るようにループ形成するため前記フレームに係合される凹状ハウジング（１９４）に沿って案内される、請求項５７に記載のワイヤ積載装置。
【請求項５９】
前記ワイヤ積載ステーションのカムアーム（２３４）は、前記プランジャーと、前記車輪の回転運動を該プランジャーの直線運動に変換するための回転車輪（２３２）と、の間で枢動式に係合される、請求項５１に記載のワイヤ積載装置。
【請求項６０】
前記車輪は、１８０°より小さく回転する、請求項５９に記載のワイヤ積載装置。
【請求項６１】
前記車輪は、可逆電動モーター（２３３）を介して回転する、請求項６０に記載のワイヤ積載装置。
【請求項６２】
剥ぎ取られていない電気絶縁ワイヤ（４６）の非鉄コア（２７０）を非鉄ターミナル（５４）に溶接するための超音波溶接装置（６８）であって、
前記ワイヤと直接接触する先端部（２５８）と、溶接プロセスの間に前記ターミナルと直接接触する反対側にある鉄床（２６０）と、を備え、前記ターミナル及び前記ワイヤは、前記先端部及び前記鉄床の間に直接配置され、互いに直接接触し、
前記先端部及び前記鉄床は、前記ワイヤのコアを前記ターミナルに付着させる間に前記ワイヤを前記ターミナルに直接圧縮するように構成、配置されている、超音波溶接装置。
【請求項６３】
電気非伝導ウェーハ（５２）により形成された溶接窓（２６２）であって、該溶接窓は、前記ターミナルに着座する前記ウェーハのキャビティ（１１４）と連通し、該溶接窓は、前記キャビティから前記ウェーハの底面（８２）を通って延在し、
前記超音波溶接装置の鉄床は、前記超音波溶接の間に前記ターミナルと直接接触するため前記ウェーハの溶接窓を通って延在する、請求項６２に記載の超音波溶接装置。
【請求項６４】
前記超音波溶接装置の前記ターミナル及び前記先端部は、前記溶接区分で絶縁ジャケット（１７８）と初期圧縮した状態で直接接触し、前記絶縁ジャケットは、前記超音波溶接の間に前記ウェーハのキャビティ内に変位塊（２６９）を形成するため前記ワイヤの伝導コア（２７０）から流れ出す、請求項６２に記載の超音波溶接装置。
【請求項６５】
前記ワイヤの前記伝導コアは、最小コラム強度を有して多重により合わされている、請求項６４に記載の超音波溶接装置。
【請求項６６】
前記ワイヤの前記ジャケットは、薄い壁で形成されている、請求項６５に記載の超音波溶接装置。
【請求項６７】
前記鉄床は、前記ターミナルの底部表面（２６４）と直接接触する、上方に面してぎざぎざの付けられた作業表面（２６８）を有し、
前記先端部は、前記溶接プロセスの開始中に前記ワイヤの絶縁ジャケット（１７８）と直接接触する、下方に面した作業表面（２６６）を有する、請求項６２に記載の超音波溶接装置。
【請求項６８】
前記先端部の前記下方に面した作業表面は滑らかである、請求項６７に記載の超音波溶接装置。
【請求項６９】
前記鉄床は、前記作業表面の両側から上方に突出した一対の耳部（２７４）を有し、前記耳部は、前記溶接プロセスの間に前記先端部と前記ターミナルとの間で伝導コアを捕捉するため、前記ターミナルの底部表面を越えて上方に突出する、請求項６７に記載の超音波溶接装置。
【請求項７０】
前記一対の耳部と前記鉄床とは、硬化鋼鉄から作られ、前記鉄床は、前記一対の耳部よりも硬い、請求項６９に記載の超音波溶接装置。
【請求項７１】
前記鉄床と、前記一対の耳部と、前記先端部とは、窒化チタニウムで被覆されている、請求項７０に記載の超音波溶接装置。
【請求項７２】
前記絶縁ジャケットは、熱可塑性材料から作られている、請求項６９に記載の超音波溶接装置。
【請求項７３】
並んで整列された複数のワイヤ（４６）の各々の絶縁ジャケットをマークするためのワイヤマーカー（７０）であって、
前記絶縁ジャケットをマークするためのレーザー（３２８）と、
前記レーザーを支持する静止構造体（２９２）と、
前記複数のワイヤに関して長さ方向に前記静止構造体に沿って移動するように構成、配置された空気圧シリンダー（２９３）と、
前記空気圧シリンダーに係合される、支持部材剤（２９１）と、
前記空気圧シリンダーは、前記支持部材を垂直方向に前記複数のワイヤに向かって移動させる、ワイヤマーカー。
【請求項７４】
複数の溝（２８６）を有するトレイ（２８４）と、
前記トレイの上方に前記支持部材に係合される、くし装置（２９０）と、
を備え、
前記くし装置は、前記複数のワイヤの各々一つをマーキングのため前記複数の溝の各々一つへと整列、挿入するように構成、配置されている、請求項７３に記載のワイヤマーカー。
【請求項７５】
前記レーザーは、二酸化炭素レーザーである、請求項７３に記載のワイヤマーカー。
【請求項７６】
前記絶縁ジャケットは、部分的に二酸化チタンである、請求項７５に記載のワイヤマーカー。
【請求項７７】
前記絶縁ジャケットは、ポリエステル及びエチレンコポリマーである、請求項７３に記載のワイヤマーカー。
【請求項７８】
前記くし装置は、該くし装置のピン（３０２）に同心に配置されたスプリング（３０７）により下方に偏倚されたローラー（３０９）を有し、前記ローラーは、前記支持部材が前記静止構造体に沿って移動するとき、前記空気圧シリンダーが前記複数のワイヤを前記トレイの複数の溝に挿入するように延長されるとき、該複数のワイヤ上へと弾性的に下方に保持する、請求項７４に記載のワイヤマーカー。
【請求項７９】
電気ウェーハアッセンブリであって、
電気絶縁ウェーハであって、
開口（１７５）を形成するアパーチャ端面（９０）と、
反対側ワイヤ端面（９２）と、
前記アパーチャ端面と前記ワイヤ端面との間に長さ方向に延在する、第１及び第２の壁（１４６）と、
前記アパーチャ端面と前記ワイヤ端面との間に長さ方向に延在し、前記第１及び第２の壁の間に横方向に形成された細長いキャビティ（１１４）と、
前記第１及び第２の壁の下方に配置され、前記キャビティの反対側に面した、底面（８２）と、
前記底面の反対側に面し、前記キャビティの底部を形成する、キャビティ床（１５２）であって、前記第１及び第２の壁は該キャビティ床から上方に延在する、該キャビティ床（１５２）と、
前記キャビティと連通するため、前記底面と前記キャビティ床との間を延在する窓（２６２）と、
ウェーハのキャビティ内に着座した細長い電気ターミナル（５４）であって、該ターミナルは、前記窓を通って横方向に、前記キャビティから横方向上方に露出されている、前記ターミナルと、
を備える、電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８０】
前記第１及び第２の壁（１４６）は、第１及び第２の側部（１４８、１５０）の間を横方向に各々形成され、前記キャビティは、前記ｄ愛１の壁の前記第１の側部と前記第２の壁の前記第２の側部との間に形成され、
前記第１の壁の前記第１の側部から水平方向に突出し、前記キャビティ床から間隔を隔てている、前記ウェーハの棚部（１７６）と、
前記ベース部の上方移動を防止するため前記ウェーハの前記棚部と前記キャビティ床との間で部分的にピッタリと適合された前記ターミナルのベース部（１２６）と、
を備え、
前記ターミナルの前記ベース部は、前記窓を通って、前記キャビティを通って上方に、及び、前記棚部から離れる方に前記キャビティの長さ方向に露出されている、請求項７９に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８１】
前記底面から横方向下方に突出し、且つ、前記ウェーハを補強するため前記キャビティに垂直に延在する、前記ウェーハのリブ（１００）を備える、請求項８０に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８２】
前記リブは、前記棚部の下方に配置され、
前記底面の反対側に配置された、前記ウェーハの頂面（８４）と、
前記キャビティに垂直に配置されて該キャビティと連通する細長いクリアランス（３１１）と、
を備え、
前記クリアランスは、前記頂面により形成され、前記第１及び第２の壁を通って前記棚部へと横方向下方に延在する、請求項８１に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８３】
前記ウェーハは、２つの積み上げられたウェーハのうちの一つであり、一つのウェーハの前記底面は、隣接したウェーハの前記頂面と接触し、一つのウェーハの前記リブは、前記クリアランス内に突出すると共に、前記ウェーハを一緒にインデックス付けし且つ隣接したウェーハの前記棚部を補強するため該隣接したウェーハの該棚部と接触する、請求項８２に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８４】
前記底面の反対側に配置された頂面（８４）であって、前記キャビティは、前記頂面を通って横方向に連通する、前記頂面と、
前記ウェーハを補強するため、前記底面から横方向下方に突出し且つ前記キャビティに垂直に延在する、リブ（１００）と、
を備える、請求項７９に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８５】
前記キャビティに垂直に配置され且つ該キャビティと連通する、細長いクリアランス（３１１）であって、該クリアランスは前記頂面により形成され、前記第１及び第２の壁を通って横方向下方に交差して延在する、前記クリアランスを備え、
前記ターミナルは、前記キャビティ内に配置され且つ前記クリアランスに直接隣接した後方向のエッジ（１７０）を有する上方に突出したプレート（１４０）を持ち、
更に第２のウェーハ（５２）を備え、該第２のウェーハのリブ（１００）は、前記第１のウェーハの前記クリアランス内に延在し、且つ、該第１のウェーハに関する前記ターミナルの後方向移動を防止するため該ターミナルの後方エッジと接触する、請求項８４に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８６】
前記ターミナルは、前記ウェーハの前記アパーチャを通って、嵌合するコネクターのブレードを受け入れるように該ターミナルの長さ方向に延在する一対のプロング（１４２）を有する、調整フォーク部分（１３６）を有する、請求項７９に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８７】
前記ターミナルは、ワイヤ（４６）をクリンプするため前記調整フォーク部分の後方に係合されたクリンプ部（１３２）を有する、請求項８６に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８８】
前記調整フォーク部のストックの厚さは、前記クリンプ部のストックの厚さよりも厚い、請求項８７に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項８９】
前記キャビティ内で前記第１の壁から前記第２の壁に突出する、前記ウェーハの弾性アーム（１６２）と、
前記アームの末端部に一体に係合され、前記ウェーハに対して該アームの前方に配置され、前方停止面（１６８）を有する、拡大末端ヘッド（１６４）と、
前記キャｉｂティ内に配置された後部エッジ（３１２）を有する前記ターミナルのプレートと、
を備え、
前記末端ヘッドの前方停止面は、前記ウェーハのキャビティ内で前記ターミナルの後方移動を防止するため前記ターミナルのプレートの後部エッジと接触する、請求項７９に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９０】
前記プレートは、垂直に配置され、該プレート内に下方に延在するノッチ（１６６）を設け、
前記プレートの後部エッジは前記ノッチを部分的に形成し、
前記ウェーハの末端ヘッドは、前記ターミナルが該ウェーハのキャビティから上方に持ち上がることを防止するため前記ノッチ内に配置される、請求項８９に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９１】
前記キャビティ内で、前記第１の壁から前記第２の壁に突出する前記ウェーハの棚部（１７６）であって、該棚部は該第２の壁から間隔を隔てている、前記棚部と、
前記ベース部の上方運動を防止するため前記棚部と前記ウェーハのキャビティ床との間でピッタリと適合する前記ターミナルのベース部（１２６）と、
を備える、請求項９０に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９２】
前記棚部と前記アームとは、略等しい距離で前記キャビティ床から隔てられている、請求項９１に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９３】
前記棚部は、前記弾性アームに一体にその後方で係合され、前記プレートは、前記ベース部から垂直上方に突出する、請求項９１に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９４】
前記ターミナルのベース部は、前記窓を通って露出され、前記キャビティを通って上方に露出される、請求項９３に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９５】
前記窓は前記ウェーハの棚部の後方に配置される、請求項９４に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９６】
前記ターミナルは、嵌合するコネクターのブレードを弾性的に受け入れるため、前記アパーチャ端面に向かって前方に突出する一対のプロング（１４２）を有する、請求項７９に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９７】
前記一対のプロングの頂部プロングは、前記底面の反対側に配置された前記ウェーハの頂面（８４）の僅かに下方に配置された略水平頂部エッジを有し、前記キャビティは前記頂面を通って横方向に連通する、請求項９６に記載の電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９８】
複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ（４８）であって、
複数の電気絶縁ウェーハ（５２）を備え、
各ウェーハは、
アパーチャ（１７５）を形成するアパーチャ端面（９０）と、
反対側ワイヤ端面（９２）と、
前記端面の間に延在する底面（８２）と、
前記底面の反対側に配置され、前記端面の間で延在する頂面（８４）と、
前記端面の間を長さ方向に延在し、前記頂面を通って横方向上側に連通する、細長いキャビティ（１１４）と、
前記底面から下方に突出し、前記ウェーハの横方向に延在する、リブ（１００）と、
前記頂面から下方に突出し、前記ウェーハを横切って横方向に延在すると共に、前記キャビティと連通する、クリアランス（３１１）と、
複数のターミナル（５４）であって、各ターミナルは、前記複数のウェーハの各々一つの前記キャビティに着座される、前記複数のターミナルと、
を備え、
前記複数のウェーハの一つのウェーハの前記底面は、該複数のウェーハの次に隣接するウェーハの頂面と接触し、該複数のウェーハの一つのウェーハの前記リブは、該複数のウェーハの隣接するウェーハの前記クリアランスへとインデックス付けされている、複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項９９】
前記複数のウェーハを一緒に固定するため周囲ハウジング（５０）を備える、請求項９８に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１００】
ヒューズボックスアッセンブリを備える、請求項９８に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０１】
電気コネクターを備える、請求項９９に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０２】
溶接窓（２６２）が前記底面と前記キャビティのキャビティ床（１５２）との間を延在する、請求項９９に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０３】
前記ターミナルは、前記窓を通って下方に、前記キャビティを通って上方に露出される、請求項９９に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０４】
前記キャビティは、前記底面とは反対側に面するキャビティ床（１５２）と、両側の第１及び第２の側部とにより部分的に形成され、
前記第１の側部から前記キャビティ内に突出する前記ウェーハの棚部（１７６）を備え、
前記ターミナルは前記キャビティ床と前記棚部との間をピッタリと係合される、請求項９９に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０５】
前記第１の側部及び前記棚部から前記キャビティ内に突出し、前記第２の側部の近傍に配置された末端ヘッド（１６４）を有する前記ウェーハの弾性アーム（１６２）を備え、
前記ターミナルは、前記キャビティ床と前記棚部との間をピッタリと係合した水平ベース部（１２６）と、該ベース部に係合した垂直プレート（１４０）とを有し、前記プレートは、前記末端ヘッドに係合した後方エッジ表面（１７０）を有する、請求項１０４に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０６】
前記複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリの一つの前記リブは、該複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリの隣接した一つの前記ウェーハの前記棚部と接触する、請求項１０５に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０７】
前記複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリの一つの前記リブは、該複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリの次に隣接した一つの前記ターミナルの前記プレートの垂直後方エッジ（３１２）と接触する、請求項１０５に記載の複数の積み重ね電気ウェーハアッセンブリ。
【請求項１０８】
電気ターミナルストライプであって、
複数のターミナル（５４）を備え、該複数のターミナルの各ターミナルは、
一定のストック厚さを有するリセプタクル部（１３６）と、
前記リセプタクル部の前記ストック厚さよりも少ないストック厚さを有する、クリンプ部（１３２）と、
前記リセプタクルと前記クリンプ部との間で一体に係合されたベース部（１２６）であって、該ベース部は、第１の長さ方向エッジ（１２８）と第２の長さ方向エッジ(１３０)とを有し、これらのエッジの間に形成された、前記ベース部と、
前記複数のターミナルに間欠的に係合された複数のスラグ（１２５）であって、該複数の塊の各々は前記複数のターミナルの一つのターミナルの夫々の第１の長さ方向エッジと、該複数のターミナルの次に隣接するターミナル第２の長さ方向エッジとの間で係合される、電気ターミナルストライプ。
【請求項１０９】
前記複数のターミナルの各々の前記リセプタクル部は、嵌合するコネクターのブレードを受け入れるための一対のプロング（１４２）を有する、請求項１０８に記載の電気ターミナルストライプ。
【請求項１１０】
前記ベース部はメッキされている、請求項１０８に記載の電気ターミナルストライプ。
【請求項１１１】
電気ワイヤハーネス（４２）であって、
非鉄コア（２７０）と、その周囲の電気絶縁ジャケット（１７８）とを有する複数のワイヤ（４６）と、
前記複数のワイヤにより互いに電気的に係合された複数のコネクター（４４）であって、該複数のコネクターの各々は、ハウジング（５０）と該ハウジングにより保持されたウェーハアッセンブリ（４８）とを有する、前記複数のコネクターと、
を備え、
前記ウェーハアッセンブリは、
前記ハウジングを通って露出されたアパーチャ端面（９０）と、
前記ハウジングを通って露出された反対側のワイヤ端面（９２）と、
前記アパーチャと前記ワイヤ端面との間を延在する、頂面（８２）及び反対側底面（８４）と、
前記アパーチャ及び前記ワイヤ端面の間で長さ方向に延在し、これらを通して連通すると共に前記頂面を通って横方向に連通する、細長いキャビティ（１１４）と、
前記キャビティと前記底面を通して連通する溶接窓（２６２）と、
前記ウェーハの前記キャビティ内に着座された細長い電気ターミナル（５４）であって、該ターミナルは前記窓を介して前記底面を通って横方向に露出され、前記キャビティを介して前記頂面を通って横方向上方に露出される、前記電気ターミナルと、
を備え、前記複数のワイヤの各々は、前記複数のコネクターの少なくとも１つのウェーハの端面を通って延在し、各ターミナルは前記溶接窓の反対側で前記複数のワイヤの少なくとも１つに溶接される、電気ワイヤハーネス。
【請求項１１２】
前記ターミナルを前記ワイヤの非鉄コア（２７０）に係合すると共に、前記溶接窓の反対側に配置された、超音波溶接部（２７２）と、
前記超音波溶接部の回りに配置された前記ワイヤの絶縁ジャケット（１７８）の変位塊（２６９）と、
を備える、請求項１１１に記載の電気ワイヤハーネス。
【請求項１１３】
前記絶縁ジャケットは、熱可塑性である、請求項１１２に記載の電気ワイヤハーネス。
【請求項１１４】
渦状のターミナルキャリアストライプ（１１２）と、インデックス形成車輪（１４３）と、ヘッド（１１６）と、プッシャー（１２２）と、を有するターミナル挿入ステーション（６４）を備え、
前記車輪は、前記ターミナルを前記ヘッドに供給するように構成、配置され、該ヘッドは、該ターミナルを位置決めするため直線的に移動し、前記ターミナルキャリアストライプから前記ターミナルをせん断するように構成、配置され、前記プッシャーは、前記ヘッドの移動方向に略垂直な方向にせん断されたターミナルを前記ウェーハへと押すように構成、配置される、請求項１に記載のワイヤハーネス製造装置。
【請求項１１５】
ターミナル挿入装置（６４）であって、
並んで係合された複数のターミナルを有する、渦状のターミナルキャリアストライプ（１１２）と、
前記ターミナルキャリアストライプを前進させるように構成、配置されたインデックス車輪（１４３）と、
前記複数のターミナルを位置決めし、前記ターミナルストライプからせん断するため直線方向に移動するように構成、配置されたヘッド（１１６）と、
複数のせん断されたターミナルの各々を連続的に押し出す、プッシャー（１２２）と、
前記プッシャーが前記ターミナルを前記ウェーハ内に挿入している間に前記複数のせん断されたターミナルの連続したターミナルの各々を垂直位置に保持するように構成、配置されたターミナル案内バー（１３５）と、
を備える、ターミナル挿入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年７月２５日に出願された米国特許出願シリアルＮｏ．１０／２０５，２４５号、及び、２００１年１１月２４日に出願された米国特許出願シリアルＮｏ．０９／９９３，７９７号の部分継続出願である。
【０００２】
本発明は、電気コネクターに係り、より詳しくは、自動化電気ワイヤハーネス製造装置により形成されたワイヤハーネスで利用される電気コネクターに関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車及び他の用途のための電気ワイヤハーネスは、主要には手作業で組み立てられる。適切な度合いの手の介入へ寄与する形成領域は、ワイヤを測定し、該ワイヤを所定の長さに切断し、切断されたワイヤの各端部から絶縁ジャケットを剥ぎ取り、該ワイヤの剥ぎ取られた端部の近傍で絶縁ジャケットにターミナルをクリンプ取り付けし、該ワイヤの剥ぎ取り端部を該ターミナルに電気的に係合し、該ターミナルをコネクターハウジング内に挿入する、各工程を備える。製造プロセスの間の手の介入は、時間を費やし、オペレータのエラー、高い製造コスト、及び／又は、ワイヤハーネスの全体的品質の劣化へと導き得る。
【０００４】
多重ストランドコンダクター又はワイヤのコアをターミナルに電気的に係合するための既知の方法は、確実な電気伝導度を達成するため電気係合領域で絶縁ジャケットを除去することを必要としている。残念ながら、及び、より小さいゲージ多重ストランドワイヤに対しては特に真実であるが、この剥ぎ取りプロセスは、コンダクター／コアの損傷を生じさせかねず、かくして、多数の電気用途において、比較的弱く小さいゲージワイヤを使用することが禁じられる。その結果、より大きなゲージワイヤのための銅のコストが上昇し、ワイヤハーネスのバルク全体が大きくなり、ワイヤハーネスの重量が増大する。その上、大きなゲージワイヤ配線及び嵩張ったハーネスと連結して、ターミナル及びこれによるワイヤハーネスの末端部に取り付けられた電気コネクターハウジングも、引き続いて、そうでない場合で必要であるよりも、大きくなる。
【０００５】
ワイヤハーネスがしばしば、複数の別個のコネクターに回送された様々なワイヤゲージ及びワイヤ長さを有するワイヤを数十個含んでいるので、数百のワイヤでない場合には、ワイヤを同定する様々な手段及びかくして間違った終結端を防止する様々な手段、又は、単に乏しい終結端が利用されてきた。そのような手段の一つは、絶縁ジャケット１７８の特有の色又は色パターンを特有のゲージワイヤサイズへと割り当てている。この技術は、ワイヤハーネスの製造環境を制限し、扱いにくくし得る。ワイヤは、ワイヤのターミナルへの終結及びターミナルのコネクターハウジングへの挿入前に同定されなければならないからである。その上、ワイヤ、ターミナル及び／又はコネクターターミナルのキャビティは、適切な終結端を確保し、メンテナンス問題を援助するため同定されなけれならない。そのような同定は、典型的には、危険な環境で磨耗する傾向を有するワイヤの外側のインクプリントで処理されてきた。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ワイヤハーネスを製造することができる自動化ワイヤハーネス製造装置であり、自動化プロセスに部分的に独自なものとなっている。新規なワイヤハーネスは、一般に、複数の束ねられた、好ましくは剥ぎ取られていない絶縁ワイヤである。各ワイヤの剥ぎ取られていない各端部は、ワイヤハーネスの一連の電気コネクターのうち一つに電気的に係合されるのが好ましい。各コネクターは、絶縁ワイヤの端部に好ましくはクリンプされ、電気的終端処理された複数のターミナルを収容する一連の積み重ねウェーハを有する。
【０００７】
ワイヤハーネス製造装置は、一つのワイヤハーネスの全てのウェーハを保持するパレットを利用するのが好ましい。コンベアは、一連のステーションを介してパレット及びウェーハを輸送し、該ステーションは、一連の自動化連続製造工程を実行する。第１のステーションは、ウェーハの予め整列されたキャビティ内にターミナルを挿入、係止するターミナル挿入器である。次のステーションは、自動化ワイヤ積載器であり、これはゲージワイヤを選択し、それを供給し、測定し、切断し、配置し、各選択されたワイヤの２つの端部を積載されたウェーハアッセンブリの各ターミナルにクリンプする。第３のステーション、即ち、超音波溶接機は、クリンプされたワイヤの非鉄コアをターミナルに付着させる。積載ウェーハを載せたパレット、クリンプされたターミナル及び終端処理されたワイヤは、ワイヤマーカーステーションに輸送され、好ましくはレーザーを介して、同定プロセスのため各ワイヤをマークする。
【０００８】
ワイヤ積載ステーションの２つのクリンプ装置は、各ワイヤの各端部の絶縁ジャケットの回りでターミナルの一対の翼部をクリンプするのが好ましい。クリンプ装置は、幅広いワイヤゲージの任意の一つを有するワイヤを、コントローラを介して選択制御されたワイヤのゲージに依存して、予め確立されたくリンプ距離又は下方運動を介して夫々に共通に設計されたターミナルへと、積載するのが好ましい。各ワイヤの切断及び積載の間、各クリンプ装置の細長いピークは、各ワイヤの剥ぎ取られていない端部をインプリントし、次の超音波溶接ステーションで実行されるべき超音波溶接プロセスを援助する。
【０００９】
超音波溶接機は、剥ぎ取られておらず、インプリントされた、溶接されるべきワイヤ端部の頂部と接触する新規な先端部を有する。溶接機の独自の鉄床は、先端部に向かってウェーハの窓を通って上方に突出し、ウェーハ内に予め着座したターミナルの底部表面と係合する。ワイヤの端部はそれらの絶縁ジャケットが剥ぎ取られていないので、伝統的なワイヤハーネス製造プロセスのコスト高の工程が無くされる。更には、それらの絶縁ジャケットのより合わされたワイヤコア又はコンダクターを剥ぎ取る伝統的な方法は、コンダクターのストランドを引き裂き、電気接続を劣化させてしまうであろう。遙かに少ないストランドのより小さいゲージのワイヤは、典型的には、ストランドの損傷に対して余裕を持つことができず、かくして、より大きなゲージのワイヤが、しばしば、剥ぎ取りプロセスの間にストランドの損傷を可能にするため使用されていた。ワイヤはもはや絶縁ジャケットが剥ぎ取られないので、他の仕方で特定の用途で利用できないより小さいゲージの寄り合わされたワイヤの使用が可能となる。その上、伝統的には、より小さい断面のワイヤは、ワイヤの手動挿入のため必要となる強度を欠いていて、リードをコネクターに終端形成していた。これに対して、本発明では、ターミナルはコネクターに予め挿入されている。より小さいゲージワイヤの使用は、ワイヤのコストを削減し、ワイヤハーネスの全体的な重量及びバルクを減少させる。
【００１０】
溶接プロセスの間、超音波溶接機の先端部の下方運動は、ワイヤ端部をターミナルに押し付け、ワイヤが、ターミナルに対して横方向に所望の溶接位置から離れる方に移動する傾向を引き起こす。溶接機の鉄床即ち先端部は、この横方向のワイヤ移動を防止し、かくしてワイヤ端部を溶接位置に捕捉するため、ターミナルを超えて上方に突出し、該ターミナルの両側に形成された一対の耳部を持つのが好ましい。この捕捉技術及び剥ぎ取られていないワイヤの端部を超音波溶接する能力は、以前には達成できなかった、一連の小さいゲージのワイヤの単一ターミナルへの電気的係合を可能にする。同様に、耳部は、より大きい直径のワイヤのコンダクターストランドを捕捉し、有効に、以前には達成できなかった、より大きい範囲のワイヤゲージの溶接を可能にする。
【００１１】
ターミナルは、調整フォーク設計であるのが好ましく、ターミナルの反対側ワイヤクリンプ端部のところとりも調整フォーク端部においてより厚いのが好ましい。ターミナル厚の相違は、より大きいゲージ又はより多数のワイヤの受け取りのためターミナルのクリンプ部により形成された体積を最大にする一方でターミナルの嵌合端部への嵌合強度及び信頼性を提供する。即ち、ターミナルのクリンプ部は、より大きいワイヤ直径（又はより大きい範囲のワイヤゲージ）を取り扱うことができると共に、一つのターミナルへの多重ワイヤ接続のためより大きい数のワイヤを取り扱うこともできる。全体的な効果は、コンパクトな電気コネクター設計であり、これは、ワイヤハーネスの電気コネクターの全体的サイズ及び重量を最小にする。
【００１２】
ターミナルは、ワイヤに電気的に係合する前にウェーハに挿入されるので、ターミナルへのウェーハの一連の新規な係止特徴は、嵌合コネクターピンを受け取るとき、ターミナルを適所に保持するだけでなく、前述した、製造プロセスの残りの工程を経験するようにターミナルを適所に保持する。コネクターの最終的な組み立ての間、ウェーハは、互いに積み重ねられ、横方向リブを介してインデックスが付けられ、該リブは次の隣接するウェーハの直線クリアランスへとピッタリと適合する。リブは、製造プロセスの間にウェーハをパレットへとインデックス付けもし、強化することを援助し、又は、ターミナルへのウェーハの係止特徴を提供する。この特徴は、電気コネクターの嵌合及び取り外しに信頼性を追加する。
【００１３】
本発明の利点は、ワイヤハーネスのコネクター内で、とりわけ他の用途で利用することができる、高度に多機能なウェーハを含んでいる。本発明の別の利点は、ウェーハを用いて利用されるときコンパクトな設計を提供し、なおも大きなゲージのワイヤを受け取ることができるターミナルである。本発明更に他の利点は、最小の手労力で安価、コンパクト、及び、非常に信頼度が高く維持可能なワイヤハーネスを作るワイヤハーネス製造プロセスである。
【実施例】
【００１４】
本発明の現在のところ好ましい実施例は、次の詳細な説明及び添付図面において開示される。
図１乃至３に参照される、本発明の自動ワイヤハーネス製造装置４０は、図２に最も良く示されるように、新規なワイヤハーネス４２を形成する。ワイヤハーネス４２は、複数のコネクター４４を備え、これらのコネクターは、一連の束ねられた電気絶縁されたワイヤ４６により互いに電気的に相互接続されている。各々のコネクター４４は、コネクターハウジング５０内で互いに積み重ねられ、インデックスが付けられている。各ウェーハアッセンブリ４８の電気絶縁ウェーハ５２は、複数のターミナル５４を収容し、係止している。これらのターミナルは、間隔を隔てられ、ウェーハを介して互いに並んで整列される。ウェーハ５２は、電気絶縁特性を有し、射出成形プラスチックから作られるのが好ましい。一般には、少なくとも１つの絶縁ワイヤ４６の一方の端部は、特定のコネクター４４のウェーハアッセンブリ４８の各々のターミナル５４へと終端形成され、それと同じワイヤの他方の端部は、異なるコネクター４４の別のウェーハアッセンブリに係合され、これにより、コネクターを一緒に連結し、よって、ワイヤハーネス４２になる。代替例として、単一ウェーハ５２のターミナル５４を、変形されたターミナルにより、又は、同じウェーハ５２内のターミナルへと戻ってループ形成されたワイヤにより電気的に相互接続し、一種のバスバーとして機能させることができる。
【００１５】
図１及び図４に参照される、ハーネス製造装置４０は、インデックスが付けられ、輸送器又はコンベア５８に沿って移動する、パレット又はトレイ５６のプラットフォームから各々のワイヤハーネス４２を製造する。好ましくは、任意の一つのワイヤハーネス４２のウェーハアッセンブリ４８の全ては、製造プロセスを通して単一パレット５６を介して運搬されるのがよい。インデックス付けしたコンベア５６の移動は、プロセス全体内で特有の機能を実行する製造装置４０の各ステーションに隣接してウェーハアッセンブリ４８の各ターミナル５４を整列させるのに十分に正確である。
【００１６】
図１に示され、コンベア５８に沿って連続的に順番付けられたステーションは、空であるときのパレット５６を該コンベア５６に取り付けるためのパレットステーション６０と、空のウェーハ５２をパレット５６に手動で載せるためのウェーハ積載ステーション６２と、ターミナル５４をウェーハ５２へと自動挿入するためのターミナル挿入器と、ターミナル５４へのワイヤ４６の自動供給、測定、切断、配置及びかしめのためのワイヤ積載器６６と、ワイヤ４６の端部の夫々のターミナル５４への自動溶接部と、各ワイヤ４６を同定するためのワイヤ絶縁ジャケットの自動マーキング用のレーザーマーカー７０と、ウェーハアッセンブリ４８及び終端処理されたワイヤ４６をパレット５６から降ろすためのハーネスステーション７２と、パレットをコンベア５８から取り出し、空のパレットを第１のパレットステーション６０へと戻すための第２のパレットステーション７４と、を備えている。様々なステーション６４、６６、６８、７０、並びに、コンベア５８の進行は、コントローラ７５を介して自動的に制御される。代替設計として、パレット５６は、運搬装置又はコンベア５８の一体部分であってもよい。これは、第１及び第２のパレットステーション６０、７４を設ける必要性を無くす。
（パレット及びパレット積載ステーション）
図４を参照すると、パレット５６が、矢印７７の方向に移動するコンベア５８に沿って細長く延びている。パレット５６は、少なくとも１つのワイヤハーネス４２のためのウェーハ５２の全てを収容するのに十分に大きい。ウェーハは、ウェーハ積載ステーション６２でパレット５６内に平坦な構成で並んで配位されており、それにより、ターミナル挿入器６４で夫々のウェーハ５２内に後に挿入されるときのターミナル５４は、パレット５６の長さに略垂直に位置決めされている。
【００１７】
図４乃至図９を参照すると、ウェーハ５２がパレット５６上に手で搭載されるとき、ウェーハ５２の底面８２は、パレット５６の主要ボディ７６に設けられた頂部表面８０と直接接触する。ターミナル５４のワイヤ４６への音波溶接のためのアクセス（詳細が後述される）に適合するため、ウェーハ５２の一部分は、表部表面８０に略垂直に配置されたボディ７６の長さ方向前表面７８の上に張り出している。ウェーハ５２の頂面８４は、底面８２の反対側に配置され、両方の面は、第１及び反対側の第２の側部面８６、８８の間で横方向に亘り、コネクター又はブレード受け取り端部面９０及びウェーハ５２の反対側ワイヤ端面９２の間で長さ方向に亘っている。ウェーハ５２は、受け取り端面９０が設けられた先導部９４と、ワイヤ端面９２が設けられた後部９６との間で略分割されている。パレット５６のボディ７６を実質的に張り出しているのは、後部９６である。ウェーハ５２の更なる説明は、親の米国特許出願(現在継続中のＳ／Ｎ１０／２０５，２４５)で提供され、ここで参照したことにより、その内容が組み込まれる。これに加えて、ウェーハ５２の更なる説明、該ウェーハがウェーハアッセンブリ４８に如何に関連しているか、並びに、ウェーハアッセンブリ４８が全体としてコネクター４４に如何に関連しているか、が本明細書内で後述されよう。
【００１８】
ウェーハ５２は、図４の矢印９９により示されるように、略垂直方向からパレット５６へと積載されなければならず、それにより、ウェーハ５２の多機能リブ１００がパレット５６の頂部表面８０により画定されるインデックス溝９８へと的確に適合することができる。ウェーハ５２の先導部分９４における底部表面８２は、パレット５６の頂部表面８０に対して直接載置している。溝９８は、パレット５６に関して長さ方向に延在し、リブ１００は、第１及び第２の側部面８６、８８の間でウェーハ５６に関して横方向に延在し、後部分９６において、ウェーハ５２の先導部分９４の略近傍で下方に突出している。
【００１９】
図４、図１０及び図１１で参照される、パレット５６は、一連の蓋部又はキャップ１０２を有し、夫々のウェーハ５２に対して一つの蓋部を持ち、これらは、二つの機能を奏する。第１の機能は、次に隣接するウェーハ５２の第２の側面８８から離れて１つのウェーハの第１の側面８６を隔てて配置することであり、第２の機能は、ウェーハ５２が、自動製造プロセスの間にインデックス溝９８から上方に持ち上げることを防止することである。蓋部１０２は、開位置１０４から、ウェーハ５２が適所に固定即ち係止されるところの閉位置１０６までパレット５６の細長いボディ７６に対して略水平及び横方向に摺動するように構成、配置されている。
【００２０】
ウェーハ５２がウェーハ積載ステーション６２でパレット５６内に積載されるとき、蓋部１０２の全ては最初に開位置１０４にある。パレット５６内に積載されるべき最初のウェーハ５２は、前方移動コンベア５８に関してパレット５６の先導端部で配置されている。最初に積載されたウェーハ５２の第２の側面８８は、パレットボディ７６の停止部即ち上方突起ピン（図示せず）に対して当接される。このピンは、パレット５６に対して長さ方向にウェーハ５２を整列させ、かくして、ウェーハ５２がコンベア５８の運動に関して前方方向に移動することを防止している。各々の蓋部１０２は、閉位置１０６へと水平に摺動され、ウェーハ５２が、パレット５６の横方向に延びるインデックス溝９８から上方に持ち上がることを防止する。
【００２１】
パレット５６の各々の蓋部１０２は、溝９８からのウェーハ５２の上方運動を防止する、略平面で水平のカバープレート１０８と、ウェーハ５２を次に隣接するウェーハから分離する、細長い肩部即ちリップ１１０と、を有する。リップ１１０は、パレット５６の先導端部から離れて又はその反対側に略配置されているプレート１０８のエッジから下方に突出し、蓋部１０２の移動方向即ち移動軸１０１と長さ方向に共存する。最初のウェーハ５２がパレット５６内に積載され、各々の蓋部１０２が閉位置１０６へと移動された後、蓋部１１０は、最初のウェーハ５２がパレット５６に沿って長さ方向に移動して前方の停止部から離れることを防止する。第２の即ち隣接するウェーハ５２がパレット５６へと積載されたとき、隣接する、閉じた蓋部１０２の同じリップ部１１０は、第２のウェーハ５２がパレット５６内で遙か前方に配置されることを防止する停止部として機能する。第２の蓋部１０２が閉じられ、パレット内の追加のウェーハを積載するプロセスが繰り返される。この積載プロセスの間、ウェーハ５２の全ては空、即ち、ターミナル５４が存在しない。
【００２２】
図３６に参照される、パレット５６は、個々のターミナル５４を保持するためパレットの端部に示されているオプションの鋼鉄ツール挿入器１１１を備え、該ターミナルは、ウェーハ５２内で着座していないが、ワイヤハーネス４２のワイヤ４６への終端処理を必要としていない。これは、コネクター４４に設けられていない単一のリード線を使用するとき、及び、隣接する電気システムに直接嵌合するとき有利である。
【００２３】
パレット内に配置することができるウェーハ５６の様々な構成（即ち、様々な数のターミナルキャビティ）の故に、パレット内への手動選択及び配置は、それを自動化するよりもコスト効果が高いということが現在予想されている。しかし、コスト及び効率が別の方法で判った場合としても、パレット５６のウェーハ５２の積載の自動化を達成することができる。それにも拘わらず、パレット５６は、入ってくる構成部品又はウェーハを予測して構成され、かくして、その構成は、適切なウェーハがパレットの適切な位置に積載されることを確実にするであろう。予備構成は、パレット５６に関してウェーハ５２の軸方向即ち長さ方向の摺動を停止させるため必要である。蓋部が閉じられ、ウェーハがとかなり堅固に嵌合して係合したときでさえ、より小さいウェーハは、パレットが再構成されていない場合、軸方向になおも摺動することができる。パレット５６の蓋部１０２は、パレット５６内のウェーハ５２のサイズ及び配置を指示している。蓋部１０２は、異なるサイズ又は幅のウェーハを取り扱うため、パレットのボディ７６から取り外され、異なるサイズの蓋部と交換されるように構成、配置されている。
（ターミナル挿入器）
図１２〜図１６を参照すると、全ての必要となるウェーハ５２がパレット５６へと積載された状態が示されており、コンベア５８がターミナル挿入器又は挿入ステーション６４へと前方に、積載されたパレット５６を移動させる。ターミナル挿入器は、渦巻き状に巻かれたキャリアストリップ１１２から、予め形成された各々のターミナル５４を切断し、各ターミナル５４を、略水平仮想平面に沿って、各々要求されたターミナルスロット又はウェーハ５２により形成された細長いキャビティ１１４内へと挿入する。ターミナル挿入器６４の垂直移動ヘッド１１６は、ターミナル５４を位置決めし、保持し、キャリアストリップ１１２から離れるように個々にせん断する。ヘッド１１６の直線運動は、ギアボックス１２０を介してサーボモーター１１８の回転運動から導出され、又は、並進される。一旦、切断されたならば、挿入器６４の剛性のプッシャー１２２は、ターミナルをウェーハ５２のターミナルキャビティ１１４へと押し込む。プッシャー１２２は、ターミナル５４がそれらの各々のキャビティ１１４内で係止するように、十分な力を供給する空気圧シリンダー又はサーボモーター１２４を介して移動する。ターミナル及び該ターミナルがウェーハ５２内へと如何に係止するかに関する新規な特徴は、親の米国特許出願（現在継続中の米国特許出願Ｓ／Ｎ番号０９／９９３，７９７号）に部分的に記載されている。その内容は、ここで触れたことにより本明細書に組み込まれるが、本明細書で更に後述される。
【００２４】
図１２及び図１６に参照される、細長いターミナル５４は、ターミナルストリップ１１２を介して互いに係合されており、より詳しくは、ターミナル５４のベース部分１２６に一体に係合され、且つ、該ベース部分より介在された一連のストリップブランク部又はスラグ１２５を介して、互いに係合されている。ターミナル５４が、渦巻き状の形態内部で含まれるとき、各ベース部１２６は、一つのストリップブランクに係合される第１の長さ方向エッジ１２８を有し、該第１の長さ方向エッジは、次のストリップブランク部に一体に係合された第２の長さ方向エッジ１３０と略平行で反対側にある。或いは、換言すれば各ストリップブランク部１２５は、ターミナル挿入器６４により切断される前に、ターミナル５４の第１のエッジ１２８と、次に隣接するターミナル５４の第２のエッジ１３０との間を連続的に係合される。
【００２５】
細長いベース部１２６の一方の端部から長さ方向外側に延在するものは、ターミナル５４のクリンプ部１３２である。クリンプ部分は、ターミナル５４が予め形成されクリンプされていない状態にあるとき、ベース部１２６に略垂直に配置され、且つ、上方に延在する一対のクリンプ翼部１３３を有する。一方の翼部１３３は、第１のエッジ１２８から略上方に突出し、他方の翼部１３３は、第２のエッジ１３０から上方に延在する。翼部１３３は、ターミナルに沿って長さ方向に互いからオフセットされている。
【００２６】
ベース部１２６の反対側端部は、ベース部の残りのものに略共通平面内にある、事実上、剛性の支持不ラインプ１３４である。ターミナル５４のリセプタクル又は調整フォーク部１３６は、フラップ１３４から外側に略長さ方向に突出する。フォーク部１３６がベース部１２６に略平行に整列されているが、フォーク部１３６は、事実上仮想垂直平面内にあり、ベース部１２６のフラップ１３４で第２のエッジ１３０から上方に横方向に、フォーク部１３６の最上頂部エッジ１３８へと、突出する。調整フォーク部１３６の略垂直の細長いプレート１４０は、ターミナル５４に関して長さ方向に延在し、フラップ１３４における第２のエッジ１３０と、一対の細長い略平行プロング１４２との間で一体に係合される。プロング１４２の直接的な間にある空間は、スロット即ちレセプタクル１４４を形成し、これは、対となるコネクター（図示せず）の導電ピン又はブレードを受け入れる。最上プロング１４２には、ターミナル５４の最上頂部エッジ１３８が設けられている。
【００２７】
ターミナル挿入器６４に戻って参照すると、作動時には、コンベア５８は、コントローラ７５を介して、積載されたパレット５６及びウェーハ５２をターミナル挿入器６４へと移動する。コントローラ７５は、どのウェーハのどのキャビティ１１４が、ターミナル５４を受け入れるべきかの信号を発信し、かくして、夫々のキャビティ１１４は、ターミナル５４を受け入れるためのプランジャー１２２の前部に配置されている。この間、ヘッド１１６は、単一サイクルを実行しており、渦状に形成されたキャリアストリップ１１２は、サーボモーターを介して回転するプロング付きのインデックス車輪１４３を介して、一つのターミナル５４及び一つのキャリアストリップスラグ１２５を進められる。前述したように、各々のブランク１２５は、隣接するターミナル５４の間に横方向に係合される。ターミナル案内バー１３５は、高精度のアクチュエータ即ちサーボモーター１３７を介して下方に移動し、渦状に形成されたキャリアストリップ１１２の末端ターミナル５４と係合し、その垂直配位を維持する。ヘッド１１６は、下方に移動し、スラグ１２５の枢動穴を通って延在する下方に突出する枢動ピン１３９を備えたキャリアストリップ１１２を水平に位置決めする。ヘッド１１６の同じ下方移動では、キャリアストリップ１１２は、スラグ１２５と直接係合するスプリング負荷圧力パッド１４１を介して下方に保持される。ヘッド１１６の下方移動の最終工程として、ヘッド１１６の下方に突出したパンチ１４７は、スラグ１２５を、隣接するターミナルから切断し、該スラグを、ターミナル挿入器のせん断穴又はダイ（図示せず）を通して押す。スラグ１２５を、隣接するターミナル４のベース部１２６から離れるようにせん断することによって、ターミナルベース部１２６の第１及び第２のエッジ１２８、１３０が形成される。
【００２８】
かくして、渦状に形成されたキャリアストリップ１１２の自由端部のターミナル５４は自由とされ、水平プランジャー１２２の前方に配置される。ヘッド１１６は、プランジャー１２２が、ターミナル５４のクリンプ部分１３２と係合するとき、その初期位置に戻るように上方に移動し、該ターミナルをウェーハ５２へと挿入する。コントローラ７５を介して、コンベア５８は、ターミナル５４を受け入れるように指示された次のウェーハキャビティ１１４へと前方にインデックスを付け、これと共に、渦状に形成されたキャリアストリップ１１２が、次のターミナル切断のため同時に前進し、よって、当該サイクルが繰り返される。
【００２９】
図示していないが、ターミナル挿入器６４は、パレット５６のいずれの蓋位置が実際にウェーハ５２を内部に取り付けさせているかを検出することができる、自動検出機構を備えていてもよい。即ち、パレット５６に沿って、ウェーハ５２が挿入されていない場合には、ターミナル挿入器６４は、パレット５６のウェーハ位置をスキップし、次に移動する。これは、機械画像技術を用いてなすことができ、或いは、挿入力の検出器を用いてなすこともできる。挿入器６４がその挿入を開始しようとするとき、欠落したウェーハの特徴を係止することにより生成される一切の抵抗力を経験しないならば、それは、その位置でターミナルを挿入しない。
【００３０】
ターミナル５４の高さがターミナルキャビティ１１４の深さよりも僅かに小さいので、パレット５６の蓋部１０２は、ウェーハ５２とピッタリと係合するが、ターミナル５４の調整フォーク部１３６の頂部エッジ１３８の上方に僅かに間隔を隔てている。そのため、蓋部それ自身ではない、ウェーハ５２の属性は、パレット５６が製造プロセスをとして前進するときウェーハ５２内で垂直にターミナル５４を保持することに依存している。このクリアランスの故に、ターミナル５４は、ターミナル挿入プロセスの間に蓋部１０２と係合せず、即ち縄値、該蓋部から摩擦抵抗を受けない。そのような抵抗を受けるとしたならば、蓋部は、開位置１０４に向かって移動しかねず、かくして、ウェーハを解放し、又は、ターミナル５４それ自身に損傷を引き起こすおそれがあろう。
【００３１】
図５乃至９並びに１８乃至１９を参照すると、各ウェーハ５２の細長いターミナルキャビティ１１４は、壁１４６により分離される。各キャビティ１１４は、壁の第１の側部１４８と、次の隣接する壁１４５の第２の側部１５０と、該第１及び第２の側部１４８の間で横方向に亘るキャビティ床１５２と、により形成される。各キャビティは、ウェーハ５２の受け取り端面９０で終わる細溝１５４を有し、ウェーハ５２の端面９２で終わる連絡通路１５６と、を有する。細溝１５４は、ターミナル５４の略垂直調整フォーク部１３６をピッタリと保持し、連絡通路１５６は、ターミナル５４の略水平ベース及びクリンプ部１２６、１３２と、を保持する。このため、細溝１５４は、連絡通路１５６よりもかなり狭くなっている。
【００３２】
ウェーハ５２と、各ターミナル５４との間の多重係止属性は、長さ方向又は水平方向の係止特徴１５８と、ターミナル５４がターミナル挿入器６４を介してウェーハ５２内に最初に挿入されるときターミナルの嵌合特徴と係合する横方向又は垂直方向の係止特徴１６０と、を備える。長さ方向の係止特徴１５８は、ターミナル５４が、挿入後にバックしてウェーハ５２から出ることを防止し、横方向の係止特徴１６０は、ターミナル５２が、上方に持ち上がり、キャビティ１１４の連絡通路１５６から外れることを防止する。
【００３３】
長さ方向の係止特徴１５８は、弾性アーム１６２を有し、該圧力アームは、事実上、細溝１５４とキャビティ１１４の連絡通路１５６との間の第１の側部１４８から外側に一体に突出する。アーム１６２は、細溝１５４へと長さ方向に角度をなして突出し、第２の側部１５０に向かってそれを横切って横方向に突出する。ターミナル５４のウェーハ５４への挿入の間に、ターミナル５４の調整フォーク部１３６のプロング１４２は、アーム１６２の傾斜又は拡大末端ヘッド１６４と係合し、ヘッド１６４及びアーム１６２を第１の側部１４８の方に撓ませる。ヘッド１６４は、直接、プロング１４２の長さ方向側部に対して、及び、ターミナル５４のプレート１４０に対して、摺動する。この摺動は、ヘッドが、プレート１４０により運ばれ、且つ、図１９に最も良く示されるように、ターミナル５２のフォーク部１３６の頂部エッジ１３８を通って連通するノッチ１６６内に弾性的にスナップ式に係合するまで、続けられる。アーム１６２及びヘッド１６４は、キャビティ床１５２の僅かに上方に間隔を隔てており、それによりターミナル５４のベース部１２６の剛性フラップ１３４が、アーム１６２の下方で部分的に摺動することができるようにしている、
図１８乃至図１９を参照すると、ヘッド１６４は、ターミナルがキャビティ１１４から出て戻ることを防止するためノッチ１６６を部分的に形成する後方エッジ表面１７０と係合する前方停止面１６８を有する。ターミナル５４は、各プロング１４２の先端部１７２と、受け取り端面９０でウェーハ５２により運ばれる棚部１７４との間の接触を介してキャビティ１１５内へと遙か先に移動即ち挿入することを防止される。棚部１７４は、ウェーハ５２の受け取り端面９０により運ばれる傾斜ブレード又はピンアパーチャ１７５も形成する。これは、図９に最も良く示されるように細溝１５４と連通しており、図示しない嵌合コネクターのピンを受け入れる。
【００３４】
図６及び図１８を参照すると、横方向の係止特徴１６０は、第１の側部１４８から外側に、キャビティ１１４のデッキ１５２へと細溝１５４の近傍に一体に突出する棚部１７６を有する。棚部１７６及び弾性アーム１６２の両方は、キャビティ床１５２から上方に持ち上げられ、間隔を隔てられる。追加の剛性のために、棚部１７６は、横方向に、且つ、アーム１６２から外側且つ後方にも一体に突出する。棚部１７６は、キャイティ床１５２に略平行に配置され、それにより、ターミナル５４のキャビティ１１４への挿入は、ターミナル５４のベース部１２６の剛性フラップ１３４を、棚部１７６の下でピッタリと摺動させる。換言すれば、棚部１７６とキャビティ床１５２との間の間隔が、ターミナルのベース部１２６の厚さに略等しいので、該ターミナルは、デッキ１５２から上方に持ち上がることを防止される。
【００３５】
作動中には、ターミナル５４がウェーハ５２の予め指定されたキャビティ１１４内に係止された状態で、パレット５６は、コンベア５８及びコントローラ７５を介して次のプロセスへと進む。
（ワイヤローダー）
図１及び図１９乃至２７を参照すると、次のステージは、複数のドラム又は分配器１７６から一定の張力の下でワイヤ４６を引っ張るように構成及び配置されたワイヤローダー即ちローダーステーション６６である。ワイヤローダー６６は、各ワイヤを所定の長さへと測定し、ワイヤを切断し、それを配置し、超音波溶接を援助するためワイヤの各端部で絶縁ジャケット１７８を長さ方向に穿孔し、ワイヤ４６の各端部を夫々のターミナル５４へとクリンプする。ワイヤローダー６６の可撓性は、１２の異なるケーブル又はワイヤまで分配することができる。このとき、４つ以上の異なるゲージサイズは、０．１３平方ミリメートルから０．８０平方ミリメートルまでの範囲に及び、ケーブル又はワイヤは中実の即ちより合わされた伝導コアを有する。ワイヤローダー６６は、ワイヤ４６を、コントローラ７５内のプログラムソフトウェアに基づく予め確立された長さへと供給する。それは、ワイヤ４６を切断し、ウェーハアッセンブリ４８のターミナルキャビティ１１４の予め割り当てられた細溝１５６内にワイヤ４６を配置する。これらは、ターミナル５４が以前に配置されていたのと同じキャビティ１１４であり、それにより、ワイヤ４６は、実際に、ターミナル５４を有するウェーハキャビティ１１４内にのみ挿入される。これは、最終的に使用されようが、されまいが、電気コネクターのあらゆるキャビティ内にターミナルを典型的に配置する従来のプラクティスとは区別されるべきである。本プロセスの自動化能力は、ターミナルが最終的なワイヤハーネス４２のために必要とされないキャビティ１１４内にターミナル５４を積載する必要性を回避する。
【００３６】
ここで、図２０及び図２１を参照すると、各長さのワイヤ４６は、末端部１８０と、切断端部１８２と、を有する。端部１８０及び１８２の各々は、突出する末端溶接セグメント１８６へと長さ方向に延在するクリンプ区分１８４を有する。溶接セグメント１８６は、横断切断表面１８８が設けられ、該表面では、ワイヤ４６の導電コアが、露出され、絶縁ジャケット１７８から略中央に径方向内側に配置されている。
【００３７】
図２３に参照される、ケーブルトラック機構１８９は、１２のワイヤまでステージアップするように構成、配置され、ローダー６６の静止フレーム１９２に対して並んだ状態からワイヤを移動させ、要求時に供給するためワイヤの各々を整列する。
【００３８】
ワイヤ４６は、ローダー６６の静止フレーム１９２により担持された単一ポート１９０を通して供給され、ハウジング又はバスケット１９４の半円凹状表面内部で案内され、ワイヤ４６の末端部１８０の切断表面１８８がフレーム１９２に堅く係合される略垂直平面インデックス表面又はブロック１９６に対して押すまで、ワイヤを周囲に巻いている。インデックス表面１９６は、コンベア５８と長さ方向に協働して延在し、ワイヤ４６の切断端部１８２のための切断表面又は切断ブロックとしても機能する。その結果、ローダー６６のインデックス表面１９６は、これと同時に、端部１８０、１８２の両方のための切断表面１８８をウェーハキャビティ１１４の細溝１５６内部でターミナル５４のベース部１２６に垂直上方に長さ方向に整列させる。このとき、ワイヤ端部１８２のクリンプ区分１８４は、各々のターミナル５４のクリンプ部分１３２の上方で、長さ方向且つ垂直に整列され、溶接区分１８６は、同じターミナル５４のベース部１２６の上方に、長さ方向に且つ垂直に整列される。
【００３９】
ループを戻らされ、インデックス表面１９６に対して当接するワイヤ４６の反対側端部１８０は、パレット５６内に保持されたターミナルに長さ方向に整列されるが、まだ、それがクリンプされるところのターミナル５４の真上にはない。コンベア５８が端部１８０の直接下方に夫々のターミナル７４と整列するためコントローラ７５を介して前方または逆方向に移動するのは、端部１８２のクリンプ区分１８４の後段だけである。そのとき、端部１８０は、下がり、第２のターミナルにクリンプされる。
【００４０】
ウェーハ５２に対してワイヤ端部１８０、１８２の切断表面１８８は、垂直に整列され、切断ブロック１９６を介して、横方向係止特徴１６０の棚部１７４から離れる方に僅かに水平方向又は長さ方向に配置される。これは、ワイヤ４６の絶縁ジャケット１７８が棚部１７４内に流れ込むことを防止するため必要である。この流れ込みは、溶接プロセスの間、コネクター４４の最終的な組み立ての間にウェーハの積み重ね工程に干渉し得る。
【００４１】
動作中には、ワイヤ４６がポート１９０を通って供給されるとき、末端部１８０は、蹄鉄ハウジング１９４の凹状案内表面上へ乗り出す。一旦、ワイヤ４６の末端部１８０の切断表面１８８が切断ブロックのインデックス表面１９６と接触したならば、そうでない場合には遮断する蹄鉄ハウジング１９４は、機械的に上方に移動し、ワイヤの残りの長さがポート１９０を通って供給されることを可能にする。垂直移動クリンプ装置２０２は、切断端部１８２を把持し、これと同時に第２の垂直移動クリンプ装置２０２は、同じワイヤ４６の末端部１８０を把持する。好ましくは、コンベア５８は、ワイヤローダー６６のサイクルが開示する前にワイヤ４６の切断端部１８２を装填する準備をする際に第１のクリンプ装置２０２の下でターミナル５４を予備整列する。一旦、把持されたならば、切断端部１８２は、ターミナル内に装填され、クリンプ装置２０２によりクリンプされる。
【００４２】
切断端部１８２が装填され、クリンプされた後、コンベア５８は、ワイヤの末端部１８０を装填しクリンプするため第２のターミナル５４に第２のクリンプ装置２０４を整列させるように前進又は逆進のいずれかを実行する。端部１８０、１８２のいずれが夫々のターミナル５４に最初に整列され、かくして最初にクリンプされたとしても、容易に逆進することができることは明らかであろう。その上、設計上の代替例として、第２のクリンプ装置２０４は、代わりに静止コンベア５８に沿って移動するように構成、配列することができる。即ち、コンベアは、ワイヤ４６の第２の又は末端部１８０の装填前に移動する必要はなく、その代わりに、第２のクリンプ装置２０４が、クリンプされるべきターミナルへと移動することができる。しかし、設計上の簡略さ及びコストのため、コンベア５８の後方又は前方移動は、図１９に示されるように、好ましい代替例である。
【００４３】
両方のクリンプ装置２０２、２０４は、ほぼ同一であるが、互いに独立にコンベア５８と整合して作動する。装置２０２、２０４の各々は、両端側の一対の枢動式把持器２０６を持ち、該把持器の各々は、ワイヤ４６の夫々の端部１８０、１８２と横方向に係合するため互いに向かって内方に枢動するように構成、配列される内側面２０８を有する、各々の把持器は、把持器を閉位置で即ちワイヤに対して偏倚するため、ボールスプリングピン構成（図示せず）を有する。
【００４４】
図１９及び図２５乃至図２７を参照する。一旦、両端部１８０、１８２が把持され、又は、同時にそこにあると、コンベア５８は、予め決定されたターミナル５４がワイヤ４６の末端部１８０の下で整列されるように、パレット５６を前方又は逆方向に移動させる。クリンプ装置２０２の垂直移動ロッド又はプランジャー２１０は、下方に移動し、フレーム１９２に枢動式に係合された把持器２０６の内面２０８により保持された両垂直チャンネル２１２内に案内される。プランジャー２１０の詳細な多機能接触面２１４は、端部１８０の溶接及びクリンプ区分１８６、１８４のところで、絶縁ジャケット１７８と直接接触する。面２１４は、ジャケトン１７８と係合し、ワイヤ４６の端部１８０を下方に移動させ、かくして、ワイヤ４６を、ウェーハキャビティ１１４の細溝１５６の上方直ちに配置された把持器２０６の内面２０８に対して摺動させる。プランジャー２１０の連続的な下方運動は、ワイヤ４６を把持器２０６から解放し、端部１８０をターミナル５４内に直接配置する。更なる下方運動は、接触面２１４の凹状クリンプ象限部２１５をターミナル５４のクリンプ翼部１３３と係合させ、該翼部が互いに向かって折れ曲がり、ワイヤ４６のクリンプ区分１８４のところで絶縁ジャケット１７８の回りにしっかりと配置される。
【００４５】
図２２及び図２５乃至図２７に参照される、プランジャー２１０は、４側部形成された細長い中央区分２１６と、該中央区分の各側部から夫々の４方向に連続的に延在する第１、第２、第３及び第４の脚ブラケット２１８、２２０、２２２、２２４と、により形成された、略T字形状断面を有する。第１及び第２の脚部２１８、２２０は、中央区部２１６から両反対方向に突出し、該プランジャーを垂直に案内するため把持器２０６の夫々のチャンネル２１２内に至る。チャンネル２１２は、第１及び第２の脚部２１８、２２０の突出距離よりも深いのが好ましく、これにより把持器２０６が、より小さいゲージワイヤ４６を把持するため完全に内方に崩壊することを可能にする。第３及び第４の脚部２２２、２２４は、中央区分２１６から両反対方向に互いから突出し、第１及び第２の脚部２１８、２２０に略垂直に配置される。第３及び第４の脚部２２２、２２４の両方は、第１及び第２の脚部２１８、２２０の仮想平面に略垂直に配置された仮想平面内にあり、端部１８０、１８２のところでワイヤ４６の長さに略平行である。
【００４６】
第４の脚部２２４は、中央区分２１６から垂直切断エッジ２２５まで突出する。切断エッジ２２５は、インデックス表面又はカッターブロック１９６の上方に又はごく近接して整列されている。ワイヤ４６の切断工程は、プランジャー２１０の切断エッジ２２５が、その下方移動の間に切断ブロック１９６に非常に近接して通過し、これにより、ワイヤを引き裂く、はさみ効果を介して達成される。第４の脚部２２４の突出長さは、端部１８０、１８２の溶接セグメント１８６の長さに略等しい。
【００４７】
第４の脚部２２４の端部により保持される接触面２１５のインプリント部２２６は、溶接区分１８６のところでインプリント即ちスプリット２２９をジャケット１７８内に形成するように設計された、長さ方向リブ即ち細長いピーク部２２８を有する。ジャケット１７８を、端部１８０、１８２の切断面１８８を通して分割しないのが好ましいので、細長いピーク２２８は、第４の脚部２２４の端部即ち切断エッジ２２５までの全ての行程で延在していない。これは、ジャケット１７８が切断面１８８まで切断されることを防止する。他の仕方では、溶接プロセスの間、ジャケット１７８の溶解流れは、より少なくしか制御されず、ターミナル５４の望ましくない領域へとはみ出るおそれがあろう。この望ましくない領域は、例えば、コネクター４４の最終組み立ての間にウェーハアッセンブリ４８の積み上げを妨害するであろう棚部１７６の領域である。
【００４８】
接触面２１４のクリンプ象限部２１５は、インプリント部２２６の突出部に略垂直に配置されており、中央区分２１６、第１の脚部２１８及び第２の脚部２２０の端部により保持されている。クリンプ工程の間、ターミナル５４の２つの上方に突出するクリンプされていない翼部１３３の各々は、最初に、第１及び第２の脚部２１８、２２０の夫々の端部と係合する。クリンプ象限部２１５の凹状形状は、ワイヤ４６のクリンプ区分１８４のところで絶縁ジャケット１７８を保持するため翼部１３３を互いに向かって内方に強制的に曲げる。プランジャー２１０が下方に移動する距離は、クリンプ区分１８４上に印加され、クリンプされるワイヤ４６のゲージにより指令され、既知の、コントローラ７５を介して制御される力に直接影響を及ぼす。第１及び第２の脚部２１８、２２０は、プランジャー１１０の全垂直長さで延在する必要はないが、把持器２０６のチャンネル２１２内で曲がること無く高信頼性で案内されるのに十分遠くまで延在する必要がある。
【００４９】
かくして、ワイヤローダー６６の単一ストロークにおいて、４つの別々の作用が存在する。第１の作用は、与えられたウェーハアッセンブリ４８に対して所望の長さのワイヤ４６を測定し、分配することであり、第２の作用は、プランジャー２１０の切断エッジ２２５と切断ブロック１９６との間でワイヤ４６を切断することであり、第３の作用は、ワイヤの端部１８０、１８２をターミナルベース及びクリンプ部分１２６、１３２へと配置することであり、第４の作用は、プランジャー２１０のクリンプ象限部２１５を介してターミナル翼部１３３をクリンプすることである。図１９、図２３及び図２４を参照すると、４つの作用全ては、クリンプ装置２０２、２０４のプランジャー２１０を駆動するカム車輪機構２３０の単一ストローク即ちサイクルを介して達成される。車輪機構２３０の車輪２３２の回転は、車輪２３２及びプランジャー２１０の間に接続されたカムアーム２３４を枢動させ、該車輪の回転運動を該プランジャーの直線運動に変換する。車輪２３２の回転の度合いは、プランジャー２１０の垂直変位へと変換される。この変位は、クリンプされたワイヤのゲージに応じて自動的に調整される。いずれにしても、車輪２３２は、図２３に最も良く示されるように、可逆電動モーター２３３を介して１８０度未満で回転する。
【００５０】
単一のウェーハ用途のためのワイヤゲージの最大範囲を達成するために、ターミナル５４は、ゲージ又は厚さに関して変化する。即ち、ターミナル５４のクリンプ部１３２は、ターミナルの残りのものよりもかなり薄い。クリンプ部１３２のこのより薄い厚さは、ターミナル及び／又はウェーハキャビティ１１４の限定された空間内でより大きなゲージワイヤ４６のクリンプを可能にする。同様に、ターミナル５４の調整フォーク部１３６のより大きく要求された厚さは、電気接続の高信頼性で再現可能な嵌合のために必要となる強度を提供する。クリンプ部１３２内の大きい体積及びプランジャー２１０の垂直移動を細かく調整する能力を用いて、多重ワイヤ４６を、単一のターミナル５４へとクリンプすることができる。即ち、ワイヤローダー６６は、可変押圧制御を有し、ケーブル／ワイヤのサイズ及び数に基づくクリンプ高さに亘り動的な制御を有するという柔軟性を与える。勿論、より好ましくない設計は、各ワイヤゲージサイズのために別々のクリンプ装置を持つということになろう。この代替の設計では、車輪２３２は、単に、完全な回転、即ち、各ストロークに対して車輪２３２の３６０度の移動をなすことができるだけである。
（超音波溶接機）
ここで、図１、図２０及び図２８乃至図２９を参照する。一連の剥ぎ取られていない絶縁ワイヤ４６がループ形成され、各端部１９０、１２で、パレット５６内に配置された各々の所定のターミナル５４へとクリンプされた状態で、該パレットは、コンベア５８及びコントローラ７５を介して超音波溶接機又は超音波ステーション６８に移動する。超音波溶接機６８は、ターミナル５４の非鉄金属をワイヤ４６の非鉄金属又はコンダクターワイヤ２７０に連結するため超音波エネルギーを利用する。超音波溶接は、金属が加熱されて互いに溶解する従来の溶接ではなく、その代わりに機械的振動が、ターミナル及びワイヤコンダクタ及びコア２７０の接触表面を一緒に付着させるため使用される。この付着工程は、ワイヤ４６の絶縁ジャケット１７８と共に除去されるべき、表面酸化物等の汚染物質を生じさせる。この付着工程は、更に、接触表面を研磨させる。付着工程が継続するとき、接触表面は、親密となり、このとき、これらの表面の間で原子及び分子の結合が生じる。これにより、ターミナル５４及びワイヤ４６は、溶接と同様の効能で一緒に結合される。
【００５１】
好ましくは、溶接機６８は、コネチカット、ミルフォードのAMTECH（アメリカ技術社）の「ウルトラウェルド４０」の超音波溶接機である。このクラスの市販されている超音波溶接機は、配置された溶接機６８のマイクロプロセッサベースのサブコントローラ２５２と情報伝達するコントローラ７５を介してユーザー調整されるソリッドステート式の電源２５０と、該電源の電気エネルギーが機械的振動に変換される変換器と、該変換機の機械的振動が増幅される振幅ブースター２５４と、ワイヤハーネス製造装置４０のため特有に設計された新規な先端部２５８への振動を調整するホーン２５６の形態の出力ツールと、を備えている。
【００５２】
幾つかの因子が超音波の金属対金属の結合の効能を、総合的に決定する。このとき、主要な観点は、振動の振幅、印加された力及び適用時間である。印加されたパワー（P）は、振動の振幅（X）と、金属表面（P=FX）に垂直に印加される力（F）との積（P=FX）により定義され、印加されたエネルギー（E）は、印加されたパワー（P）と、印加時間（T）との積（E=PT）により定義される。これらの変数は、ワイヤ４６及びターミナル５４の金属に基づいて最も効率的な結合を達成するように予め決定されている。
【００５３】
超音波溶接機６８の作動前に、これらの作動値（即ち、振幅、力及びエネルギー）は、コントローラ７５又は溶接機のサブコントローラ２５２のいずれかに入力されなければならない。これらの値は、更に、多数の因子に依存して、前もって採取された経験的データから予め確立される。これらの因子は、ワイヤ又はコアゲージの厚さ、絶縁ジャケット１７８の厚さ、ターミナルベース部１２６の厚さ、及び、材料の種類を含んでいるが、これらに限定されるものではない。サブコントローラ２５２を介して制御されまたは監視される他のパラメータは、エネルギー２５３と、高さ予備測定の間に使用される力又はトリガー圧力２５５と、圧力２５７と、振幅２５９と、時間２６１と、パワー２６３と、予備高さ２６５と、高さ２６７と、を含んでいる。
【００５４】
オペレータは、時間２６１又は高さ２６７とは反対にエネルギー２５３を入力する。経験的データは、最終的な製品品質のより良好な制御が達成されることを示していたからである。高さ又は時間に対してより感度が低いほど、溶接は、ターミナル及びケーブルの条件に関してより感度が低くなる。例えば、与えられた高さに溶接されていないストランドを含むワイヤ４６は、全てのストランドが存在するときと同じほどには溶接品質を提供しない。
【００５５】
トリガー圧力２５５は、監視目的のため溶接の前に、予め定めた高さ２６５を測定するという目的のためターミナル５４上でワイヤ４６をコンパクトにするため使用される。この高さが、予め確立された高さ範囲と適合しない場合、警告表示が提供される。この場合、間違ったサイズのワイヤが使用され、ワイヤが失われ、ターミナルが誤位置決めされる等々と、仮定される。トリガー圧力２５５は、最終的な溶接圧力２５７の平方インチ当たり約１０ポンド内に設定されるべきである。予備高さが予め確立された範囲内にある場合、溶接機６８は、溶接プロセスを開始する。典型的な溶接に関して、当該プロセスは、約０．５秒を取る。
【００５６】
溶接圧力２５７に関して、エネルギー２５３及び振幅２５９と連係して使用されたとき良好な溶接を生成するため実際の圧力が要求される。サブコントローラ２５２上で設定される圧力２５７は、ワイヤ４６及びターミナル５４の組み合わせにホーンの先端２５８のクランプ力を提供する空気シリンダーに適用される。先端部及び溶接されるべき領域の間で力を発揮する溶接機６８の空気シリンダーのサイズを知ることにより、計算によって、実際の溶接領域にかかる平方インチ当たりのポンド単位の力を計算することができる。
【００５７】
振幅２５９は、ミクロン単位で読まれ、ターミナル及びワイヤと略同一平面で移動する。電気エネルギーが、溶接機６８のコンバータ２５１に印加される。溶接機では、結晶状材料がその自然の周波数で励起される。典型的な周波数は、約４０ｋHzである。微少振動が、音波設計式調整ブースター２５４を通して伝達され、ホーンに沿って伝達される。コンバータに印加される電圧が大きくなるほど、振幅がより大きくなる。
【００５８】
溶接機６８は、溶接プロセスを監視する一連の品質制御特徴を有する。これらの監視特徴は、一般に調整可能であり、かくして、却下又は順応しない部品の数を制御することができる。第１の監視特徴は、超音波エネルギーが作用している実際の時間を監視する時間特徴である。この特徴時間は、完全なサイクル時間ではないが、実際の溶接時間である。この時間は、非鉄材料の品質及び清浄度の良好な表示である。溶接時間が予め確立された期間を超えた場合、汚染物質が存在しそうであるという表示となる。酸化物又は他の汚染物質は、本質的に、つるつるとしたものであり、溶接を形成するのに必要となる適切な金属対金属間の摩擦を形成することができない。
【００５９】
第２の品質制御特徴は、時間に類似したパワーの特徴である。溶接上になされた仕事は、パワーと時間との積に等しいからである。そのため、最小パワーを受け取った溶接は、より高いレベルの汚染物質を含む可能性の高い非鉄金属を結合させる。
【００６０】
前述した予め定められた高さの特徴とは別として、最終的な高さ品質制御特徴は、溶接の最終的な高さを測定する。単一ワイヤに関する典型的な溶接手順の下では、最終的な高さにおける振動は、約０．１ミリメートルであるべきである。最終的な溶接の高さが、この範囲を超えた場合、それは、溶接下で余剰の汚染物質という可能性が最も高い警告表示となる。最終的な溶接高さがこの範囲より下がった場合、それは、ワイヤストランドが逃げ、溶接領域内に捕捉されず、かくして、高さの読み取り内には含まれなかったという警告表示となる。
【００６１】
溶接機６８の作動中には、クリンプされたワイヤ４６の溶接セグメント１８６と、ターミナル５４のベース部１２６とは、コンベア５８を介して、先端部２５８と、溶接機６８の静止鉄床２６０との間に直接配置される。先端部２５８は、上方からウェーハ５２のデッキ１５６内に延在し、溶接セグメント１８６においてワイヤ４６の絶縁ジャケット１７８上に下方へと押圧する。溶接機６８の鉄床２６０は、ウェーハ５２の後部９６の溶接窓２６２を通して上方に延在し、ターミナル５４のベース部１２６の平坦底部表面又は側部２６４と直接接触する。溶接窓は、底面８２と、ウェーハ５２のキャビティ床１５２とを通って延在し、キャビティ１１４のデッキ１５６と連通する。
【００６２】
溶接の準備中において、ワイヤ４６の溶接セグメント１８６における絶縁ジャケット１７８は、剥ぎ取られる必要はないが、溶接プロセスで援助するため、前述したように、インプリント又は長さ方向のスリット２２９を有する。鉄床２６０と溶接機６８の先端部２５８との独自の設計の故に、ワイヤ４６の電気コンダクター２７０は、ソリッドコア又は単一ストランドに限定されないが、多重ストランド形成されたコンダクターコア又は銅材料を用いて利用することができる。コンダクターコア２７０を覆う絶縁ジャケット１７８は、例えば、熱可塑性の、好ましくは、塩化ポリビニル又はポリエステル等の溶解可能材料を持つ。ターミナル５４は、非鉄であり、先端部２５８及び鉄床２６０の鋼鉄よりも実質的に柔らかい金属を持つのが好ましい。
【００６３】
図３０A乃至Dを参照すると、超音波溶接機６８の作動中に、先端部２５８は、溶接プロセスの間、静止鉄床２６０に対して下方に移動する。先端及び鉄床の両方は、互いに対面し又は反対側にある作業表面２６６、２６８を有するが、鉄床の作業表面２６８のみが、該先端が鉄床へと力を受けるときターミナル５４の底部表面２６４を把持するためギザギザが付けられている。先端部の作業表面２６６は、滑らかであり、絶縁ジャケット２７８を変位するため必要となる時間を減少させる。周波数は、１２ｋHzで、又は、４０ｋHZ若しくは別の周波数で固定されてもよく、或いは、周波数は、固定されなくてもよい。いずれにしても、予め確立された周波数は、調整フォーク形状のプロング１４２を始めとしたターミナルの一部分を損傷させ、ひび割れさせるおそれを引き起こす、共鳴周波数がターミナル５４内に形成されないようにしている。
【００６４】
先端部２５８の作業表面２６６は、ワイヤ４６の絶縁ジャケット１７８との強制的当接状態へと最初に移動される。ここで、絶縁ジャケットが形成されたワイヤは、ターミナル５４のベース部１２６の頂部表面又は側部２７７に対して挟持される。これと同時に、ベース部１２６の底部表面２６４は、コンベア５８に平行に配置された枢動軸２７３の回りに枢動する枢動プレート２７１により鉄床２６０の作業表面２６８に対して強制的に当接される。枢動プレート２７１は、パレット５６を上傾斜位置２７９から下傾斜位置即ち鉄床係合位置２７５へと移動させる空気圧シリンダー（図示せず）を介して作動される。図３０ｂに最も良く示されたように、予めスリット形成された絶縁ジャケット１７８は、先端部２５８の滑らかな作業表面２６６により更にくぼまされ又は変形される。この段階の作業では、マイクロプロセッサベースのコントローラ２５２は、これらの表面が、統計的に予め確立された所定の許容範囲内に配置されているか否かを直線可変変位変換器を介して決定する。許容範囲内に配置されていない場合、誤差が概算され、他の場合にはマイクロプロセッサのプログラムは、次の最終的な溶接工程へと移行する。
【００６５】
誤差が発生した場合、ソリッドステート電源２５０は、変換器／ブースター２５４を付勢する。そのとき、その機械的振動がホーン２５６を介して先端部２５８に到達する。かくして、絶縁ジャケット１７８は、先端部２５８の作業表面２６６と共にワイヤ４６に対して振動する。連続的な振動がある状態で、絶縁ジャケット１７８は、加熱し溶解し、かくして、図３０C及び３１に最も良く示されているように、先端部が振動し、鉄床２６０に向かって力を加えられ続けるとき、先端部２５８の作業表面２６６とベース部１２６の頂部表面２７７との直接的な間の領域から離れるように流れ出す。
【００６６】
図３１を参照すると、超音波溶接プロセスの終了時に、絶縁ジャケット１７８は、先端部２５８が配置されているところの超音波溶接２７２の径方向に両側部上に変位塊２６９を形成した。溶接２７２では、ワイヤ４６の銅製コンダクター２７０は、一方の側部で露出され、ターミナル５４のベース部１２６の頂部表面２３４に超音波溶接２７２により結合される。ウェーハ５２のキャビティ１１４のデッキ１５６は、溶解された絶縁ジャケットが、ウェーハキャビティ１１４の望ましくない領域内に流れ込み、コネクター４４の嵌合能力を崩壊させたり又はウェーハ５２の積み重ねを互いに妨げたりしないように、塊２６９を変位させるのに十分なほど大きくなければならない。換言すれば、変位塊２６９は、ワイヤ４６の初期の切断表面１８８のかなり前方に、流れるようにする必要もなければ、その位置に形成する必要もない。
【００６７】
図３０Dを参照すると、超音波溶接プロセスは、単一のターミナル５４に１より多くのワイヤ４６を溶接することができる。図示のように、好ましくは超薄い塩化ポリビニル絶縁ジャケット１７８を有する、２つ以上のワイヤ４６は、互いに及びターミナル５４に超音波溶接することができる。これらのワイヤ４６は、好ましくは、互いに略平行に配置された一対の耳部２７４を介して一緒に収集される。ターミナル５４のベース部１２６は、耳部２７４の間に延在しているので、該耳部は、ベース部１２６の幅よりも僅かに大きい距離で互いから間隔を隔てられている。多重ワイヤ溶接２７２を可能にするため、先端部２５８の幅は、２つの耳部２７４の間の距離とほとんど同程度である。このアイディアは、先端部２５８と耳部２７４との間の任意の距離は、ワイヤコンダクター２７０の単一ストランドの直径よりも小さい、ということである。これは、全てのストランドが先端部２５８の下に残り、かくして、溶接プロセスにさらされることを確実にしている。即ち、銅製のストランドの全ては、溶接先端部の下に捕捉され、溶接領域から離れて横方向に移動することができなくなる。
【００６８】
図３０A及び図３２A乃至３２Bに最も良く示されるように、細長い直線支柱２７６は、ホーンに一体に形成されるのが好ましく、夫々の端部で２つの直径方向両側の先端部２５８を設けている。支柱及びホーンの一体構成は、ホーンを通した溶接へのエネルギー及び振幅の首尾一貫した制御のために好ましい。代替例として、支柱２７６は、ねじ切りナット２７８を介してホーン２５６の端部に係合することができる。該ナットは、支柱２７６により保持された中央点孔２８０を通って延在するホーン２５６のねじ切り部分と係合する。かくして、支柱２７６は、ホーン２５６に同心に配置され、単一部品としての両者は、第１の先端部２５８が磨耗し又は損傷を受けるようになるとき第２の先端部２５８を利用するように１８０度回転することができる。各支柱２７６上に２つの先端部２５８を持つことは、先端部２５８を製造するコストを減少させ、超音波溶接機６８のメンテナンスを簡単にする。先端部２５８は、磨耗用の窒化チタンで被覆された硬化鋼鉄から作られるのが好ましい。窒化クロム等の他のハードコート材料も受容可能である。更に、先端部は、超音波溶接を達成する前にワイヤ４６に損傷を与えかねず、又は該ワイヤを通して切断するおそれがある鋭いエッジを一切無くしている。前述のように、先端部の作業表面２６６は、滑らかであり、かくして、先端部上のニュートラルなパターンとは反対に、より迅速な溶接を提供する。その上、滑らかな先端部は、先端ツールを作るためにより少ないマッチングで済む。ワイヤ４６のコンダクター２７０のストランドの全ての結合を確保するためには、先端部作業表面２６６は、ターミナル５４のベース部１２６の頂部表面２３４に略平行でなければならない（即ち、凹形状とは反対）。平行な形状は、溶接を横切って均一な圧力又は力を提供し、これにより、すべてのストランドを結合する。
【００６９】
図３３A乃至Cを参照すると、鉄床２６０は、細長い直線鉄床支柱２８２により保持される。先端部２５８と同様に、一対の鉄床２６０は、鉄床支柱２８２の夫々の端部上に直径方向に保持されている。各鉄床２６０は、前述したように、耳部２７４を支持している。耳部２７４は、鉄床２６０から脱着可能であるように構成及び配置されるのが好ましい。この構成を用いて、耳部２７４の一方又は両方が、壊れるべき場合には、交換又はメンテナンスは、鉄床２６０及び支柱２８２の全体には及ばず、これらの耳部に限定される。耳部２７４は、合わせくぎ又はピン（図示せず）により鉄床２６０に保持される。鉄床２６０は、磨耗の目的のため硬化鋼鉄から作られる。耳部２７４が側面力又はせん断応力にさらされるので、耳部の硬化鋼鉄は鉄床の材料よりも柔らかいが、耳部の材料は鉄床２６０の材料ほど壊れやすくはない。その上、耳部２７４は露出されず、鉄床２６０の磨耗に耐える必要もなく、このため耳部２７４が硬い必要はない。
【００７０】
本発明に係る方法論は、約２６ゲージの範囲で、小さいゲージワイヤ４６の取り扱いに対して大きな有用性を持っている。小さいゲージワイヤは、しばしば、ワイヤ４６を傷つけること無く裸にするのが非常に困難である。これは、標準的なコンダクター又はワイヤ４６を有するワイヤ４６に対して特に真実である。その結果、小さいゲージワイヤ４６の超音波溶接は、コスト高となり、困難性が増加する。しかし、本発明に係る方法は、ワイヤを予め裸にする必要はなく、これにより、小さい直径のワイヤ及び、０．４乃至０．２ミリメートルの絶縁厚さの範囲に亘る、薄いワイヤ及び極薄ワイヤを含む、小さい直径のワイヤを、ターミナル５４に節約して取り付けることができる。
【００７１】
高信頼性の超音波溶接２７２を保証するテストは、単純な引っ張りテストと称される。溶接の物理的強度は、結合が壊れたか否かを判定するため機械的な力の印加を介して実際にテストされる。引っ張りテストを適用したとき、ターミナル５４は一方の端部で保持され、ワイヤ４６は反対側端部から引っ張られる。溶接が保持する場合、これは、溶接が良好であり、電気を伝達するということを実証する。プラスチックは金属ターミナルに溶接を固定せず、それにより実質的な引っ張り強度が存在する場合には、知られているように非鉄金属が非鉄金属に溶接されるからである。
【００７２】
図示しないが、単一ウェーハを横切って一度に超音波溶接２７２の全てを形成することが可能である。しかし、各々のターミナル５４に対して各先端部２５８は、個々のワイヤ４６に必要な高さ及び圧力を検出することができなければならない。その上、各溶接２７２に対して必要となるエネルギーは、一方のワイヤから次のワイヤへと変化し、ワイヤ及び／又はターミナルの間の酸化又は汚染レベルを変える可能性がある。単一ステップにおける多重ターミナル結合のための別の可能性は、各々の圧力及び位置がカスタマイズされるように異なる先端サイズ又は先端寸法を使用することであろう。即ち、一つのターミナル５４に溶接される任意数のワイヤ又はワイヤゲージの任意の変化（即ち、２６乃至１８ゲージ）に対してカスタマイズ又は適合するためである。単一プロセスにおける多重ワイヤ結合のために、各先端部をカスタマイズすることができ、当該プロセスが完了するように、各々の個々の先端部２５８のためにフィードバックを提供することができる。他の仕方で、一方のターミナル５４から次のターミナルへと移行する単一先端部２５８が使用される場合、コントローラ７５の予め設定されたプログラミングが、各溶接２７２の間の変化を予想し又は処理することができる。
【００７３】
超音波溶接技術の利用は、２２ゲージよりも小さく、約２６ゲージの範囲に及ぶワイヤ直径を有するワイヤハーネス４２の組み付けを可能にする。これは、減少したワイヤハーネス４２のバンドルサイズ、減少した質量、減少したコストを生じさせ、更には、ワイヤの剥ぎ取り、剥ぎ取りが形成するストランドの破損又は切除の可能性を無くす。また、超薄い壁ワイヤ又はケーブルへの接続も可能となる。
【００７４】
図１を参照する。パレット５６内に保持されたウェーハ５２内に保持された全てのターミナル５４のために溶接プロセスが完了した状態で、コンベア５８は、コントローラ７５を介して、ワイヤマーカー７０として同定された、パレット５６を次のステーションへと移動させる。
（ワイヤマーカー）
図１及び図３４乃至３７を参照すると、コンベア５８は、パレット５６、ウェーハアッセンブリ４８及びループ形成され終端処理されたワイヤ４６を、ワイヤマーカー即ちマーカーステーション７０として同定された次のステーションへと運搬する。ワイヤマーカー７０は、ワイヤ４６の絶縁ジャケット１７８に同定マークを焼印する二酸化炭素レーザーであるのが好ましい。このレーザーマーキング技術は、ワイヤゲージサイズのアプローチ当たり一色の採用を可能にし、夫々のゲージサイズのため各々のカラーワイヤを持つ必要性を無くす。
【００７５】
印刷又はマーキングプロセスにおいて、異なる絶縁ジャケットプラスチック材料のため異なる色マーキングを使用することが可能である。例えば、暗いジャケット１７８上に明るいプリント、又は、明るいジャケット上の位プリントは、両方とも良好な視認性を与える。このプリント色は、実際には、ワイヤジャケット１７８の強烈な光による焼付け即ち露光に起因したジャケットの脱色の効果である。該色は、かくして、ジャケット１７８の材料及び／又は添加物だけに依存するものではなく、レーザーの種類にも依存する。例えば、二酸化チタンを含むジャケット材料は、二酸化炭素レーザーを含む様々なレーザーの種類の任意の一つのビームへの露光で脱色する。
【００７６】
印刷プロセスを完了するための時間は、印刷文字の数に依存し、典型的には、一つのワイヤ４６をマークするため１秒もかからない。レーザーワイヤマーカー７０は、ハーネス４２内の各ワイヤ４６の符号化を可能にする。該符号は、ワイヤが作られるとき確立する必要がある情報、ワイヤの詳細事項及びメンテナンスを援助するためのその使用法に転換され、若しくは、提供することができる。
【００７７】
レーザーワイヤマーカー７０の作動中には、パレット５６は、細長いワイヤトレイ２８４に並んで又は隣接して配置される。このトレイは、トレイ２８４の頂部表面２８８に形成された横方向に延びる一連の平行溝２８６を保持する。マーカー７０のくし装置２９０は、夫々の溝２８６の各々に亘って各ワイヤ４６を整列し配置する。ワイヤ４６がトレイ２８４の溝２８６内に配置されるように、各ワイヤアッセンブリ４８は、それ自身のくし装置２９０を持つのが好ましい。一連のくし装置２９０は、略水平支持部材２９１によりトレイ２９４と並んで該トレイの上方で支持される。支持部材２９１は、コントローラ７５により制御される空気圧又は空気シリンダー２９３により剛性静止構造体２９２から吊り下げられ、支持部材２９１及びくし装置２９０をトレイ２８に向かったり離れたりする方向に上下運動させるように構成、配置される。
【００７８】
くし装置２９０は、支持部材剤２９１に堅く係合された一連のC字形状の部材２９４を有する。上側及び下側アーム２９６、２９８は、片持ちされ、支持部材２９１から突出する。上側アーム２９６は、略垂直ねじ切り孔３００を設け、該孔は、ねじ切り孔３００を超えて下方に突出するボルト又はピンを受け取り、下側アーム２９８により保持されるねじ切り孔又は丸型案内通路３０４へと至る。中空ロッド３０６は、丸型案内通路３０４内に摺動可能に配置され、ピン３０２の下側端部を同心に受け取る。ロッド３０６は、垂直に配置された渦状スプリング３０７の端部と接触する。該スプリングは、ピン３０２の回りでアーム２９６、２９８の間を同心に配置される。スプリング３０７は、下側アーム２９８の下方の延長位置で中空ロッド３０６の底端部に係合されるローラー３０９を偏倚させるように機能する。
【００７９】
作動中には、支持部材２９１及び空気シリンダー２９３は、トレイの横方向に及びワイヤ４６の長さ方向に静止構造体２９２に沿って移動し、くし装置２９０の回転作用を形成する。支持部材２９１の事実上下方に配置された傾斜機構３２６は、レーザー３２８によりワイヤ４６をマークする前に、最初にワイヤ４６を整列させ、溝内に配置するため受け取りトレイ２８４に向かってパレット５６を傾斜させる。一連のスプリング負荷ピン又はフィン３２４が、支持部材２９１から下方に突出しており、ワイヤ４６をトレイの各々の溝に向かわせる。ローラー３０９は、その後、環状表面３０８と上側アーム２９６との間で圧縮されたスプリング３０７の弾性力によりワイヤ４６に対して偏倚される。スプリング負荷ローラー３０９の下方のベアリング力は、ワイヤを、レーザーによるマーキングのためトレイの溝内へとピッタリと横方向に落下させる。スプリング３０７は、ローラー３０９を下方向に偏倚させ、垂直変位の変動を形成して、異なるゲージのワイヤ４６の範囲を可能にする。
【００８０】
図１を参照すると、一旦、ワイヤ４６がマークされると、コンベア５８は、積載されたパレット５６を、ワイヤハーネスステーション７２へと前進させる。ウェーハアッセンブリ４８及び溶接ワイヤ４６は、ワイヤハーネスステーション７２でパレット５６から取り外され、空のパレット５６は、再使用及び可能となる再構成のため第２のパレットステーション７４に配置される。ワイヤハーネス４２の自動化プロセスは、このようにして完了し、ウェーハアッセンブリ４８は、コネクター４４及びワイヤハーネス４２の組み立てを完了するため、それらの各々のコネクターハウジング５０内に手動で積載される。
（ウェーハの追加の特徴）
ウェーハ５２の多数の特徴及び属性は、関連する限りでで説明され、ワイヤハーネス４２の全体的な自動製造プロセスで要求されている。しかし、前述した幾つかの属性及びウェーハについてまだ説明されていない要素は、多機能性であり、製造ウェーハロセスとは別に、製品それ自体に対して効果のある特徴を提供する。
【００８１】
例えば、図３、図５乃至９及び図１９乃至図２０を再び参照する。ウェーハ５２の射出成形プロセスの間、ウェーハリブ１００は、溶解したプラスチックのための流れ経路を提供し、次に、固体化されたウェーハ５２に剛性を追加する。その上、電気コネクター４４の最終的な組み立ての間に、積み重ね式ウェーハアッセンブリ４８の一つのリブ１００は、隣接する積み重ねウェーハアッセンブリ４８の横方向のクリアランス４１１へとピッタリと突出する。ウェーハが積み重ねられたとき、一つのウェーハ５２のリブ１００は、次に隣接するウェーハ５２の棚部１７６の上に全てに載置され、係止特徴１６０の強度を追加する。その上、ウェーハが積み重ねられたとき、リブ１００の前部表面３１０は、ターミナル５４の調整フォーク部１３６のプレート１４０の後部エッジ又は表面３１２に対して保持し、第３の係止特徴３１４を追加する。この第３の係止特徴は図１８及び図１９に最も良く示されるように、、ターミナル５４が、嵌合コネクターとの接続中にキャビティ１１４内で後方に移動することを防止する。
【００８２】
一旦、ウェーハアッセンブリ４８が互いに積み重ねられた場合、それらは、矢印３１５の方向に横方向に、コネクターハウジング５０により保持される側部開口３１６を通って摺動される。ハウジングそれ自身は、クリアランス即ち横方向の溝３１８を形成し、該溝は、底部ウェーハアッセンブリ４８のリブ１００を収容し、ウェーハをハウジング５０にインデックス付けする。図示していないが、ハウジング５０は、頂部ウェーハアッセンブリ４８のクリアランス３０８により受け入れられた溝３１８とは反対側に配置されたリブを有するのが好ましい。ウェーハアッセンブリ４８がハウジング５０内で適切にインデックスされた状態で、コネクター４４のキャップ３２０は、ウェーハアッセンブリ４８の長さ方向に、且つ、矢印３１５に略垂直に配置された矢印３２１の方向に摺動するように構成、配置されている。キャップ３２０は、該キャップがハウジング５０にスナップ式に係合し、かくして摺動開口３１６を密封し、ウェーハアッセンブリ４８をコネクターは５０内で固定するまで、ハウジング５０とのレイル式のインタフェース上で摺動する。
【００８３】
ウェーハ５２は、適切な積み重ね順序を確保するため互いに僅かに異なって設計されることもできる。例えば、ウェーハのプラスチックは、様々な色を持ち、及び／又は、隣接するウェーハの孔に適合する一つのウェーハに小さなタブ等の積み重ね順の表示特徴を備えていてもよい。
【００８４】
ウェーハアッセンブリ設計は、ワイヤハーネスに限定する必要はなく、様々な用途で利用することができる。例えば、ウェーハは、ヒューズボックスのレセプタクルとして利用することができる。それらは、多数行列を形成するように、互いの頂部に、及び、隣接して積み重ねることができる。ターミナル５４は、ウェーハの間に延在する二重体のヒューズに嵌合してもよい。
（ターミナルの追加の特徴）
図１６を参照すると、ターミナル５４の多数の特徴及び属性が、それらが関連し、ワイヤハーネス４２の全体的な自動製造プロセスで要求されるように記載されている。しかし、ターミナル５４について前述した幾つかの属性及びまだ説明されていない要素は、多機能であり、製造プロセスとは独立に、製品それ自体に有利となる特徴を提供する。
【００８５】
例えば、ターミナル５４の厚いストックの調整フォーク部１３６は、一般に使用されるより薄いストックのターミナルよりも低いバルク抵抗を有する。フラット又は調整フォーク部１３６のブランクスタイルの接点は、一般に使用されている「成形」接点よりも、精度が高く、安定しており、より安定した接点及びピンターミナルの係合力を生じさせる。クリンプ部１３２の薄いストックは、最大範囲のワイヤゲージ能力を提供する。ターミナル５４の製造中には、ターミナル５４の短距離前進は、多重ターミナルが、単一ダイのストロークで形成されることを可能にし、間欠的なブランク部１２５を備えるキャリアスルーのターミナルボディ構成は、材料の使用及びコストを減少させる。ベース部１２６の開放接点設計は、ポストスタンプのメッキを容易にする。
【００８６】
本明細書で開示された本発明の形態は、現在のところ好ましい実施例を含んでいるが、多数の他の形態が可能である。本明細書で本発明の全ての可能な均等物形態又は分岐に触れたとして本発明を限定するものではない。本明細書で使用された用語は、限定というよりも単に説明するためであり、様々な変更が、本発明の精神又は範囲から逸脱すること無くなし得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】図１は、本発明のワイヤハーネス製造装置の上面図である。
【図２】図２は、上記製造装置により製造された本発明のワイヤハーネスの斜視図である。
【図３】図３は、上記ワイヤハーネスの電気接続部の分解斜視図である。
【図４】図４は、製造装置のパレットの斜視図である。
【図５】図５は、電気コネクターのウェーハの斜視図である。
【図６】図６は、ウェーハの頂面図である。
【図７】図７は、ウェーハの底面図である。
【図８】図８は、ウェーハの側面図である。
【図９】図９は、ウェーハのブレード受け取り端面図である。
【図１０】図１０は、パレットの蓋部を開位置で示した該パレットの側断面図である。
【図１１】図１１は、蓋部を閉位置で示した該パレットの側断面図である。
【図１２】図１２は、ワイヤハーネス製造装置のターミナル挿入ステーションの前面図である。
【図１３】図１３は、ターミナル挿入ステーションの側面図である。
【図１４】図１４は、図１３から取られたターミナル挿入ステーションの拡大側面図である。
【図１５】図１５は、ターミナル挿入ステーションの頂面図である。
【００８８】
図１５Ａは、ターミナル挿入ステーションのヘッドの断面図である。
【図１６】図１６は、電気コネクターのターミナルの斜視図である。
【図１７】図１７は、内部の詳細事項を示すため一部が破断された電気コネクターのウェーハアッセンブリの斜視図である。
【図１８】図１８は、一緒に積み重ねられ、内部の詳細事項を示すため一部が取り外された電気コネクターの２つのウェーハアッセンブリの斜視図である。
【図１９】図１９は、ワイヤハーネス製造装置のワイヤ積載ステーションの斜視前面図である。
【図２０】図２０は、ワイヤ積載ステーションのフレーム、クリンプ装置及びハウジングの分解斜視図である。
【図２１】図２１は、電気コネクターワイヤの末端部の拡大斜視図である。
【図２２】図２２は、ワイヤ積載ステーションのクリンプ装置の拡大底面斜視図である。
【図２３】図２３は、ワイヤ積載ステーションの側面図である。
【図２４】図２４は、ワイヤ積載ステーションの前面図である。
【図２５】図２５は、ワイヤに係合された状態で示された、クリンプ装置の前面図である。
【図２６】図２６は、クリンプ装置の側面斜視図である。
【図２７】図２７は、内部の詳細事項を示すため一部が破断された状態のクリンプ装置の上面図である。
【図２８】図２８は、ワイヤハーネス製造装置の超音波溶接ステーションの斜視図である。
【図２９】図２９は、超音波溶接ステーションのサブコントローラの前面図である。
【図３０】図３０Ａは、ワイヤハーネス製造装置のパレット内に保持されたウェーハアッセンブリに亘って配位された超音波溶接ステーションの先端支柱の側面図である。
【００８９】
図３０Ｂは、ターミナルが端部にクリンプされ、ウェーハ及びパレットが詳細を示すため取り外された状態で、ワイヤの端部の溶接セグメントに亘って配位された先端支柱の側面図である。
【００９０】
図３０Ｃは、溶接を形成するためワイヤの溶接セグメントの絶縁ジャケットに亘って配位され、該絶縁ジャケットへと押し込まれた先端支柱の側面図であり、内部の詳細を示すためパレット及びウェーハの一部分が取り外された状態の図である。
【００９１】
図３０Ｄは、先端及び２つのワイヤ上に載っている超音波溶接ステーションの鉄床の拡大側断面図であり、ターミナルが周囲のウェーハ内に着座された状態を示す。
【図３１】図３１は、ターミナルに溶接された一連のワイヤを示すウェーハアッセンブリの頂面図である。
【図３２】図３２Ａは、超音波溶接ステーションの先端支柱の前面図である。
【００９２】
図３２Ｂは、超音波溶接ステーションの先端支柱の側面図である。
【図３３】図３３Ａは、鉄床の頂面図である。
【００９３】
図３３Ｂは、超音波溶接機の鉄床支柱の前面図である。
図３３Ｃは、鉄床支柱の側面図である。
【図３４】図３４は、ワイヤマーカーステーションの側面図である。
【図３５】図３５は、ワイヤマーカーステーションの前面図である。
【図３６】図３６は、ワイヤマーカーステーションのトレイに整列されたパレットの斜視図である。
【図３７】図３７は、ワイヤマーカーのくし装置の拡大斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図２５】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2005510837.tif 000031
【図２９】
2005510837.tif 000032
【図３０Ａ】
2005510837.tif 000033
【図３０Ｂ】
2005510837.tif 000034
【図３０Ｃ】
2005510837.tif 000035
【図３０Ｄ】
2005510837.tif 000036
【図３１】
2005510837.tif 000037
【図３２Ａ】
2005510837.tif 000038
【図３２Ｂ】
2005510837.tif 000039
【図３３Ａ】
2005510837.tif 000040
【図３３Ｂ】
2005510837.tif 000041
【図３３Ｃ】
2005510837.tif 000042
【図３４】
2005510837.tif 000043
【図３５】
2005510837.tif 000044
【図３６】
2005510837.tif 000045
【図３７】
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【国際調査報告】
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