(57)【要約】【課題】極細電線に端子を圧着した際に、電線圧着部の形状が安定化し、機械的性能及び電気的性能に優れた電線圧着部が得られる端子圧着装置を提供する。【解決手段】電線の芯線が載置される湾曲した基板部及び当該基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を有する端子金具を支持するアンビルと、前記アンビルとの間で前記端子金具の圧着片を押圧可能に配置され前記アンビルとの対向部に２つの円弧面からなるアーチ形状の加締め部３２が形成されたクリンパ１９とを備え、前記アンビルと前記クリンパ１９とにより前記圧着片を押圧し、前記端子金具に載置された前記芯線に前記圧着片を圧着する端子圧着装置において、前記クリンパ１９の前記加締め部３２の曲率半径Ｒが、成形される圧着部の設定幅Ｗに対して０．２５W≦R≦０．２７Wである。【選択図】図４
2008177033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線の芯線が載置される湾曲した基板部及び当該基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を有する端子金具を支持するアンビルと、前記アンビルとの間で前記端子金具の圧着片を押圧可能に配置され前記アンビルとの対向部に２つの円弧面からなるアーチ形状の加締め部が形成されたクリンパとを備え、前記アンビルと前記クリンパとにより前記圧着片を押圧し、前記端子金具に載置された前記芯線に前記圧着片を圧着する端子圧着装置において、
前記クリンパの前記加締め部の曲率半径Ｒが、成形される圧着部の設定幅Ｗに対して
０．２５W≦R≦０．２７W
であることを特徴とする端子圧着装置。
【請求項２】
断面積が０．０８〜０．１３ｍｍ２の前記芯線に前記端子金具を圧着することを特徴とする請求項１記載の端子圧着装置。
【請求項３】
銅合金製の前記芯線に前記端子金具を圧着することを特徴とする請求項１又は２記載の端子圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片（バレル）を有する端子金具を電線の芯線に圧着する端子圧着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電線の芯線に端子を圧着する端子圧着装置として、アンビルとクリンパとにより端子の圧着片を押圧して芯線に加締めるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の装置は、図８に示すように、端子金具６を保持するアンビル４と、該アンビル４の上方に配置されアンビル４との対向面に一対の加締め部２，２を有するクリンパ３とを備えている。そして、この装置は、アンビル４に支持された端子金具６上に芯線７を載置収容した状態で、クリンパ３を下降させて端子金具６の断面Ｕ字状の圧着片６ａ，６ａをアンビル４との間で押圧して、圧着片６ａ，６ａを芯線７に加締めるものである。
【０００４】
近年、電子機器の小型化に伴い、芯線の断面積が０．０８〜０．１３ｍｍ２のような極細電線が接続される端子金具が提案されている。この種の極細電線は、電線強度の点から、従来、材料として使用されていた軟銅、黄銅よりも硬い銅合金が採用される。しかし、上記従来技術は、このような細くて硬い極細電線を対称にしていないため、上記従来技術により極細電線に端子金具を圧着すると、端子金具の圧着片の食い込みや、電線圧着部の高さや幅にばらつきが生じる恐れがある。そして、この種のばらつきが生じると、圧着形状が不安定になり、固着力や電気性能が低下する恐れがある。また、極細電線の場合は、ばらつきによる接続性能への影響が特に大きい。
【０００５】
そこで、極細電線を対象にした端子圧着方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の方法は、端子金具の寸法と出来上がりの寸法（圧着部の高さ及び幅）を、電線のサイズダウンに伴い縮小し、製造することで、最適な範囲を導き出している。そして、高強度の芯線からなる極細電線の場合、その芯線に接触することなく加締めることで、その芯線は圧着しても十分な引っ張り強度が確保されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３７３７５５号公報（図１）
【特許文献２】特開２００６−４９１１７号公報（図３，図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記従来技術による極細電線の圧着技術では、製造上の端子金具の圧着片の食い込みや、圧着部の高さ（クリンプハイト）及び幅（クリンプワイド）にばらつきが生じた場合、圧着形状が不安定になり、固着力や電気性能が低下する恐れがある。
【０００８】
端子金具を極細電線に圧着した場合、端子金具の一方の圧着片の他方への乗り上げ、クリンプハイトが高いことに起因する接触面積の低下、一方の圧着片の底付き、クリンプハイトが低いことに起因する導体強度の低下等を生じてしまう。したがって、端子金具と電線との固着力を低下させ、機械的及び電気的性能の低下を招くという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、極細電線に端子を圧着した際に、電線圧着部の形状が安定化し、機械的性能及び電気的性能に優れた電線圧着部が得られる端子圧着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
（１）  電線の芯線が載置される湾曲した基板部及び当該基板部の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片を有する端子金具を支持するアンビルと、前記アンビルとの間で前記端子金具の圧着片を押圧可能に配置され前記アンビルとの対向部に２つの円弧面からなるアーチ形状の加締め部が形成されたクリンパとを備え、前記アンビルと前記クリンパとにより前記圧着片を押圧し、前記端子金具に載置された前記芯線に前記圧着片を圧着する端子圧着装置において、
前記クリンパの前記加締め部の曲率半径Ｒが、成形される圧着部の設定幅Ｗに対して
０．２５W≦R≦０．２７W
であることを特徴とする端子圧着装置。
【００１１】
（２）  断面積が０．０８〜０．１３ｍｍ２の前記芯線に前記端子金具を圧着することを特徴とする請求項１記載の端子圧着装置。
【００１２】
（３）  銅合金製の前記芯線に前記端子金具を圧着することを特徴とする請求項１又は２記載の端子圧着装置。
【００１３】
前記（１）の構成によれば、極細電線に圧着片を圧着した際に、電線圧着部の高さや幅が安定化し、電線圧着部の形状が安定化する。本願発明者はクリンパのアーチ形状の加締め部の曲率半径Ｒと、成形される圧着部の設定幅Ｗとの関係を種々検討した結果、
０．２５W≦R≦０．２７W
であることにより、電線圧着部の形状が安定化することが分かった。
【００１４】
そして、Ｒ≦０．２４Ｗではクリンパのアーチ形状が適正に形成されず、円弧面の境界部が鋭利な縁にならず面となり、押圧型として不良であることが分かった。
【００１５】
また、Ｒ≧０．２８Ｗでは圧着部において一方の圧着片が他方の圧着片に乗り上げる形状不良となり、機械的性能及び電気的性能の低下した圧着部となることが分かった。
【００１６】
なお、成形される圧着部の設定幅Ｗは、一対の円弧面からなる加締め部の曲率中心どうしを結ぶ線上の開口幅に等しい。
【００１７】
前記（１）の構成の端子圧着装置は、特に、断面積が０．０８〜０．１３ｍｍ２の芯線に端子金具を圧着する際に有効であり、電線圧着部の形状が安定化する。
【００１８】
また、前記（１）の構成の端子圧着装置は、特に、従来使用されていた軟銅や黄銅よりも硬度の高い銅合金製の芯線に端子金具を圧着する際に有効であり、電線圧着部の形状が安定化する。
【００１９】
例えば、本発明は、材料として錫（Ｓｎ）を成分とする銅合金等の銅合金製の芯線に端子金具を圧着する際に有効である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電線圧着部の高さや幅を設定通りに形成することができ、電線圧着部の形状が安定化するので、機械的特性及び電気的特性の低下のないこれらの特性に優れた電線圧着部を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明の一実施形態である端子圧着装置の正面図、図２は図１の圧着装置に用いるクリンパとアンビルとの外観斜視図、図３は図１の圧着装置の要部拡大図である。
【００２２】
図１、図２に示すように、本発明の第１実施形態である圧着装置１０は、フロア上などに設置されるベース１１と、駆動源１２と、端子金具４０と電線５０とを圧着接続する圧着用アプリケータ１３と、から構成されている。
【００２３】
ベース１１は、水平方向に沿って略平坦な平坦部１４を備えている。圧着用アプリケータ１３は、ベース１１に載置されて支持されている。
【００２４】
駆動源１２は、図示しないサーボモータと、駆動力を伝達する駆動軸１５と、シャンク１６の不図示の円板部に掛止されるフック１７と、からなる。サーボモータの回転運動は、ピストン・クランク機構を介して直線運動に変換されて、ラム１８を昇降動作させることができるようになっている。駆動源１２としては、サーボモータの代わりに、ダイレクトドライブ方式でシャンク１６に連結するピストンロッドを備えた油圧シリンダ等を用いてもよい。
【００２５】
圧着用アプリケータ１３は、クリンパ（端子圧着型）１９とアンビル２０とを備え、クリンパ１９の昇降動作により端子金具４０の圧着片４１を加締めて電線５０を圧着する構造になっている。
【００２６】
圧着用アプリケータ１３により加締められる端子金具４０としては、種々の形態の端子金具が適用可能であり、例えば、箱状の電気接触部を有する雌型の端子金具や、タブ状の電気接触部を有する雄型の端子金具や、双方の電線を繋ぐジョイント用の端子金具などが適用可能である。
【００２７】
端子金具４０は、導電性板母材を所定形状に打ち抜き加工してから、折り曲げ成形して形成されたものであり、電線５０の被覆部５１に圧着される被覆圧着部４２と、電線５０の被覆部５１を除去した芯線５２が載置される湾曲した基板部４３と、基板部４３の両側縁にそれぞれ立ち上げられた一対の圧着片４１と、角筒状の電気接触部４５と、を備えている。
【００２８】
端子金具４０は、一対の圧着片４１が、クリンパ１９の昇降動作により内向きに加締められて、電線５０の芯線５２に圧着されて電気的に接続される。
【００２９】
クリンパ１９の昇降動作は、サーボモータの回転運動を、ピストン・クランク機構により直線運動に変換し、クリンパ１９を保持するラム１８を上昇または下降させることにより行われる。ラム１８の昇降動作を制御する不図示の制御部では、ラム１８の加速、減速、圧着、待避等の制御を行う。
【００３０】
圧着用アプリケータ１３は、フレーム２１と、アンビル２０を有するホルダ２２と、フレーム２１に続くラム１８と、ラム１８に螺合して昇降動作するラムボルト２３と、ラムボルト２３が螺合するシャンク１６と、端子送りユニット２４と、から構成されている。
【００３１】
フレーム２１は、側方からみてコ字状に形成されており、ホルダ２２の取付部２５と、上方に延在する支柱部２６と、ラム支持部２７と、から構成されている。
【００３２】
フレーム２１は、ベース１１の平坦部１４に載置されており、不図示のボルトとナット等により締結固定されている。なお、フレーム２１をベース１１に一体的に固定してもよい。
【００３３】
ラム支持部２７は、ホルダ２２の取付部２５から上方に延在する支柱部２６の上端部に連結されている。ラム支持部２７には、ラム１８をガイドする空間が設けられており、ラム１８がスライド自在に嵌入できるようになっている
【００３４】
ホルダ２２には、端子金具４０が載置されるアンビル２０が埋設されている。ホルダ２２は、クリンパ１９とラム１８の下端面２８との双方に対向する平坦面２９を備えている。すなわち、平坦面２９は、昇降方向と接離方向との双方に対し略直交して形成されている。
【００３５】
アンビル２０は、ホルダ２２に収納保持された状態で、フレーム２１の取付部２５に装着される。アンビル２０は、その底板３０をホルダ２２の底壁に密着させた状態で保持されており、ぐらつかない状態で端子金具４０が載置されるようになっている。
【００３６】
アンビル２０は、端子金具４０の基板部４３に当接し、クリンパ１９の押圧力を受けた際に、端子金具４０の圧着片４１を所定の形状に加締めるようになっている。
【００３７】
そして、アンビル２０は、端子金具４０の基板部４３に当接する接触面に湾曲面３１が形成されている。
【００３８】
ラム１８は、方体状に形成されている。ラム１８は、鉛直方向に沿って昇降自在にラム支持部２７に支持されている。また、ラム１８は、その長手方向が昇降方向即ち鉛直方向に沿っている。ラム１８の下端面２８は、前記昇降方向に対し交差する方向に沿って平坦に形成されている。
【００３９】
ラム１８の下半部に、アンビル２０に対して対向するようにクリンパ１９が配置されている。クリンパ１９は、ラム１８がラム支持部２７に昇降自在に支持されることによって、アンビル２０に対し接離自在になっている。言い換えると、クリンパ１９がアンビル２０に接離するのと連動して、ラム１８が昇降動作するようになっている。
【００４０】
クリンパ１９は、方形板状をなしており、アンビル２０側の内面にアーチ形状の加締部３２が形成されている。加締部３２は、端子金具４１の圧着片４１を所定の形状に加締めることができるような湾曲状または円弧状に形成されている。
【００４１】
ラムボルト２３は、ラム１８の上端面３３のねじ孔に螺合して取付けられている。ラムボルト２３がラム１８に取り付けられることで、ラム１８は、昇降自在に動作するようになる。
【００４２】
シャンク１６は、中空の円柱状に形成されている。シャンク１６は、一方の側の円板部が駆動源１２のフック１７に結合され、他方の側のねじ部がラムボルト２３のねじ孔に螺合するようになっている。すなわち、シャンク１６は、駆動源１２の駆動力を、ラムボルト２３を介してラム１８に伝達して、クリンパ１９を昇降動作させる。
【００４３】
また、シャンク１６は、ラムボルト２３のねじ孔に対するねじ込み量が調整されることによって、ラムボルト２３との間の相対位置が変更可能にラムボルト２３に取付られている。ラムボルト２３のねじ孔に対するねじ込み量を調整して、シャンク１６のラムボルト２３に対する相対位置が変更されると、アンビル２０とクリンパ１９との間の間隔も変更される。
【００４４】
シャンク１６には、ねじ溝に螺合するナット３４が備わっており、シャンク１６がラムボルト２３のねじ孔にねじ込まれた際に、ナット３４を締結することによって、ラムボルト２３とシャンク１６とが互いに固定される。
【００４５】
端子送りユニット２４は、ラム１８の側部に備わる不図示のカムと、カムに当接して水平方向に移動する同じく不図示の連接棒と、連接棒を内部に収容するレバー支持部３５と、レバー支持部３５に嵌入されるクランク状のレバー３６と、レバー３６を回動自在に支持する枢軸３７と、レバー３６の先端部に備わる端子送り爪３８と、から構成されている。
【００４６】
端子送りユニット２４は、カムが駆動源１２の駆動力によって降下し、その際に連接棒の一側の端部がカムに当接して水平方向に押され、連接棒の他側の端部がレバー３６に当接して、枢軸３７を回動中心としてレバー３６が回動し、そして、不図示の連鎖帯の送り孔に引っかかった端子送り爪３８が連鎖帯を一端子毎に端子送り方向に送り出す。
【００４７】
図３に示すように、アンビル２０の湾曲面３１上に端子金具４０の基板部４３が載置され、基板部４３上に電線５０の芯線５２が載置される。そして、ラム１８が降下されることで、アンビル２０とクリンパ１９とによって、電線５０の芯線５２を中心にして圧着片４１で挟み込み、圧着片４１をクリンパ１９の加締部３２で加締める。
【００４８】
クリンパ１９は、アンビル２０に向かって開口したアーチ形状の加締め部３２を有し、上下方向に移動可能に設けられている。アンビル２０は、クリンパ１９の下方に配置され、クリンパ１９の加締め部３２内に侵入可能な形状に形成されている。アンビル２０の頂部面が圧着面として形成され、この圧着面には、端子金具４０が載置される湾曲面３１が設けられている。
【００４９】
そして、断面Ｕ字状の圧着片４１の内方に芯線５２が収容された端子金具４０を湾曲面３１に載置し、クリンパ１９を下降させて端子金具４０を上下方向にプレスすると、圧着片４１の両端部はその上端が凹部を形成する壁と摺接して壁に沿って徐々に上方に進みながら内側に押し曲げられてから折り曲げられて、芯線５２を包囲するとともに芯線５２に喰い込むように圧着し加締められる。
【００５０】
クリンパ１９の加締め部３２は、左右対称な一対の円弧面からなり、円弧面の境界部はアンビル方向に向かって突出している。また、加締め部３２の開口端側は、圧着片４１を円弧面に案内するための案内面となっている。
【００５１】
図４に示すように、加締め部３２は曲率半径がRの円弧面と、この円弧面に連続した案内面とからなり、加締め部３２の曲率半径Ｒと、圧着部の設定幅Ｗが下式の関係になるように形成されている。
０．２５W≦R≦０．２７W
ここで、成形される圧着部の設定幅Ｗは、一対の加締め部３２，３２の曲率中心Ｏ１，Ｏ２どうしを結ぶ線上の開口幅Ｗに等しい。
【００５２】
図５は端子金具４０の圧着片４１に芯線５２を圧着する工程を示したものである。圧着片４１に芯線５２を圧着する工程を説明すると、図５（ａ）に示すように、クリンパ１９とアンビル２０とによって端子金具４０の圧着片４１が折り曲げられ始め、図５（ｂ）に示すように、圧着片４１が更に折り曲げられ先端が下側に向き、図５（ｃ）に示すように、圧着片４１が更に折り曲げられ先端どうしが当接し、図５（ｄ）に示すように、圧着片４１が更に折り曲げられ先端が芯線５２に食い込んで加締められる。
【００５３】
クリンパ１９の加締め部３２の曲率半径Ｒと圧着部の設定幅Ｗとが上記の関係に設定されていることにより、図５（ｂ）に示す工程において、圧着片４１の先端が下方を向きやすい方向に押圧力が作用する。また、図５（ｄ）に示す工程においては、左右の圧着片４１の食い込みが均等になる。この結果、端子金具４０の電線圧着部が高さ及び幅を設定通りに形成され、安定した形状になる。
【００５４】
特に、芯線５２の断面積が０．０８〜０．１３ｍｍ２であり、銅合金のような従来の材料より硬い材料からなる極細電線を用いた場合には、電線圧着部の形状が安定化し、機械的性能や電気的性能の低下のない安定した性能の電線圧着部が得られる。
【００５５】
図６は加締め部３２の曲率半径Ｒと圧着部の設定幅Ｗとの関係を段階的に変更して圧着片４１に芯線５２を圧着した結果の状態を示したものである。ここで使用した芯線５２は、材料として錫（Ｓｎ）を成分（含有率：０．３％）とする銅合金が用いられ、芯線部の断面積が０．１３ｍｍ２の電線である。なお、芯線部の断面積が０．０８ｍｍ２の電線でも同様の結果となった。
【００５６】
図６（ａ）はＲ＝０．２４Ｗの関係となる加締め部３２により芯線５２を圧着した結果の状態であり、圧着部の高さが設定より高くなり圧着片４１と芯線５２の接触面積が設定より小さくなってしまい、更に圧着片４１の芯線５２への食い込みが不十分となり電線固着力が低下したものとなった。
【００５７】
図６（ｂ）はＲ＝０．２５Ｗの関係となる加締め部３２により芯線５２を圧着した結果の状態であり、電線圧着部が設定通りの高さと幅に形成された。
【００５８】
図６（ｃ）はＲ＝０．２６Ｗの関係となる加締め部３２により芯線５２を圧着した結果の状態であり、電線圧着部が設定通りの高さと幅に形成された。
【００５９】
図６（ｄ）はＲ＝０．２７Ｗの関係となる加締め部３２により芯線５２を圧着した結果の状態であり、電線圧着部が設定通りの高さと幅に形成された。
【００６０】
図６（ｅ）はＲ＝０．２８Ｗの関係となる加締め部３２により芯線５２を圧着した結果の状態であり、左右の圧着片４１の食い込みが均等にならず、圧着片４１の一方が他方に乗り上げて加締められ、また圧着部の高さが設定よりも低くなり、電線圧着部の機械的強度が低下してしまった。
【００６１】
図６の結果及び断面積が０．０８ｍｍ２の極細電線についての結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
2008177033.tif 000003
【００６３】
以上のことから、０．２５W≦R≦０．２７Wのアーチ形状の加締め部３２を有するクリンパ１９を用いると、電線圧着部の高さ及び幅が設定通りに形成され、機械的強度及び電気的特性の低下のない形状の安定化した電線圧着部が得られることが分かる。
【００６４】
また、Rが０．２４W以下のアーチ形状の加締め部３２を有するクリンパ１９を用いると、図７に示すように円弧面の境界部が鋭利な縁とならずに狭幅の面となり、アーチ形状が適正に形成されなくなってしまう。この結果、クリンパ１９による押圧不良が発生し、電線圧着部における圧着片４１と芯線５２の接触面積が小さくなるとともに圧着片４１への芯線５２の食い込みが不十分となって、電線圧着部の電線固着力が低くなることが分かる。
【００６５】
また、Ｒが０．２８Ｗ以上のアーチ形状の加締め部３２を有するクリンパ１９を用いると、電線圧着部の高さが設定よりも低くなり、電線圧着部の機械的強度が低下することが分かる。
【００６６】
以上のように上記実施形態の端子圧着装置１０によれば、電線圧着部の形状を安定させることができ、端子金具４０の圧着片４１と電線５０の芯線５２との圧着状態での接触面積及び接触荷重を安定させることができる。
【００６７】
すなわち、端子金具４０の一方の圧着片４１の他方への乗り上げ、クリンプハイトが高いことに起因する接触面積の低下、一方の圧着片４１の底付き、クリンプハイトが低いことに起因する芯線５２の強度低下等を防止することができる。
したがって、端子金具４０の各圧着片４１の均等かつ適度な電線５０への食い込みを容易に実現することができ、各圧着片４１と芯線５２との安定した圧着状態を得ることができる。これにより、実際にクリンパを作製することなく、圧着性能を的確に予測したクリンパ設計を可能とすることができ、機械的及び電気的性能の向上、設計・評価工数及びコストの削減を図ることができる。
【００６８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明の目的を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態に係る圧着装置の正面図である。
【図２】図１の圧着装置に用いるクリンパとアンビルとの外観斜視図である。
【図３】図１の圧着装置の要部拡大図である。
【図４】クリンパの要部拡大図である。
【図５】端子に電線を圧着する工程図である。
【図６】形状の異なるクリンパにより形成した圧着部の断面図である。
【図７】クリンパの要部拡大図である。
【図８】従来の圧着装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００７０】
３，１９  クリンパ
４，２０  アンビル
７，５０  電線
６，４０  端子金具
６ａ，４１  圧着片
５２  芯線
３２  加締め部
Ｒ  加締め部の曲率半径
Ｗ  圧着部の設定幅
【図１】
2008177033.tif 000004
【図２】
2008177033.tif 000005
【図３】
2008177033.tif 000006
【図４】
2008177033.tif 000007
【図５】
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【図６】
2008177033.tif 000009
【図７】
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【図８】
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