(57)【特許請求の範囲】
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【請求項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）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
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。
【０００８】
【図１】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。
【０００９】
【図２】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。
【００１０】
【図３】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。
【００１１】
【図４】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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