(57)【要約】【課題】  圧着開始から完了までの全ての期間の圧力波形を確実に取り込むようにし、また、常に最適な位置合わせが行えるようにして、検出精度を高める。【解決手段】  端子圧着装置のベース板１に受ける圧力を圧力センサ１０で検出し、正常に圧着できた時の圧力センサ１０の出力に基づいて所定時間間隔での圧力値の変化を示す基準波形を生成して保存する。そして、検査時には、圧力センサの出力波形と基準波形とを比較し、圧力センサ１０の出力波形と基準波形との差が所定値を超えたとき端子圧着不良信号を出力する。その際、出力波形の内の複数の特徴点に優先順位を設定し、それらの内から前記優先順位に従って選択した１点又は複数点で波形の位置合わせを行う。また、圧力センサの出力波形を端子圧着装置による端子圧着開始前から取得保存しておき、端子圧着開始から完了までの全期間の出力波形を比較対象として取得する。【選択図】        図１
2005131690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端子圧着時に端子圧着装置の所定箇所に発生する圧力を検出する圧力センサと、
前記端子圧着装置で正常に圧着できた時の前記圧力センサの出力の時間変化に基づいて基準波形を生成して保存する基準波形生成手段と、
検査時の前記圧力センサの出力波形と前記基準波形とを比較し、圧力センサの出力波形と基準波形との差が所定値を超えたとき端子圧着不良信号を出力する判定手段とを具えた端子圧着不良検出装置であって、
前記圧力センサの出力波形の内の複数の特徴点に優先順位を設定し、それらの内から前記優先順位に従って選択した１点又は複数点で波形の位置合わせを行うことを特徴とする端子圧着不良検出装置。
【請求項２】
前記圧力センサの出力波形を端子圧着装置による端子圧着開始前から取得保存しておき、端子圧着開始から完了までの全期間の出力波形を上記判定手段の比較対象とすることを特徴とする請求項１記載の端子圧着不良検出装置。
【請求項３】
前記基準波形の特定の特徴点を選択し、該特徴点を基準にして、複数本の仕切線を自動的に設定して出力波形を複数の領域に分け、それぞれの領域毎に面積を比較することにより、前記端子圧着不良信号を出力することを特徴とする請求項１又は２記載の端子圧着不良検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆を剥離した絶縁被覆電線の端末に、端子圧着装置により端子を圧着する際に、端子の圧着状態を監視して圧着不良を自動的に検出するための端子圧着不良検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
端子圧着装置は、所定の長さに切断され、被覆が一定長だけ剥離された被覆電線の端末に、所定形状の端子を装着して圧縮することにより端子を自動的に取り付ける。すなわち、所定の長さに切断され、端部被覆が一定長だけ剥離された被覆電線と、所定形状の端子とを端子圧着装置に送り込み、電線の端部に端子を装着してベース板上のアンビルに載置する。その状態で、上からクリンパーをアンビル上の端子に押し付けることにより端子を所定の形状に圧縮する。そのような動作を連続的に繰り返して、多量の端子付き電線を自動的に製造する。
【０００３】
そのような端子圧着装置においては、端子圧着時に、電線導体の一部が端子からはみ出した状態で圧着されたり（芯線はみだし）、導体に圧着されるべき部分が電線被覆の一部をも含めて圧着されたり（樹脂噛み）というような圧着不良が発生することがあり、そのような圧着不良が発生したら、それを検知して排除する必要がある。そこで、圧力センサにより端子圧着時の異常を検出して圧着状態を識別し、圧着不良を自動的に検知する技術が開発された。
【０００４】
それらの端子圧着不良検出装置は、圧着時に圧力センサ出力の時間的変化を波形として捉え、波形のピーク値や総面積を基準波形のものと比較して圧着状態の良否を判定するようにしている。また、波形を時間軸に沿って複数の領域に分割し、各領域の面積を基準波形の対応領域の面積と比較することにより圧着状態の良否を判定するようにしたものもある。さらに、基準波形を上下方向に一定値だけシフトして得られる範囲を公差とし、測定波形が、波形全域に渡ってその公差範囲内にあるか否かで圧着状態の良否を判定するようにしたものもある。
【０００５】
そのような端子圧着不良検出装置において、圧力波形の取り込み開始時期を決定する方法としては次のようなものがあった。（１）アプリケータを駆動するモータの回転軸に設けたロータリーエンコーダの出力信号に基づいて、アプリケータが端子圧着位置に達するタイミングを計り、そのタイミングで圧力センサから圧力波形の取り込みを開始するという方法。（２）アプリケータに設けた近接スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて、アプリケータが端子圧着位置に達するタイミングを計り、そのタイミングで圧力センサから圧力波形の取り込みを開始するという方法。（３）圧力センサ出力が一定値を超えたことにより圧力センサから圧力波形の取り込みを開始するという方法。
【０００６】
これらの内のいずれかの方法で圧力センサから圧力波形の取り込みを開始させ、取り込んだ波形を基準波形と比較して、端子の圧着状態を識別するようにしていた。その際、取り込み開始時点が必ずしも一定せず、取り込んだ波形に時間的ずれが生じてしまう。そこで、取り込んだ波形と基準波形とを位置合わせしてから波形を比較するようにしている。
【０００７】
取り込んだ波形と基準波形とを位置合わせするのに、従来は、図７に示すように、圧力センサから取り込んだ圧力波形の圧力が最大となる点Ｐを基準とし、点Ｐの圧力ＶＰから一定割合（例えば４０％）下のラインＶＱと波形とが点Ｐより前で交差する点Ｑを基準点として用いていた。そして、基準波形Ａと比較する際には、図８に示すように、基準波形Ａの基準点ＱＡと検出波形Ｂの基準点ＱＢの時間軸方向の位置が一致するように検出波形Ｂを時間軸方向にずらせて調整する。その状態で、基準波形Ａと比較する。
【０００８】
波形の比較は、図８に示すように、仕切線Ｓ１〜Ｓ４で複数の領域Ｔ１〜Ｔ３に分け、それぞれの領域Ｔ１〜Ｔ３毎に基準波形Ａと検出波形Ｂの面積を比較することにより行っている。その際、仕切線Ｓ１〜Ｓ４を引く位置は、技術者が経験則に基づいて、電線と端子の種類毎に設定していた。
【０００９】
なお、このような端子圧着不良検出装置に関連する従来の文献としては次のようなものがある。
【非特許文献１】佐藤哲夫著、「圧力センサを利用したハーネス品質管理の新手法」、メカトロニクス、技術調査会、１９９３年９月、Vol.１８、No.９、Ｐ５０−５３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の端子圧着不良検出装置において、圧力波形の取り込み開始時期を決定する方法として、（１），（２）のロータリーエンコーダや近接スイッチを用いる方法では、ロータリーエンコーダや近接スイッチが高価である上、調整が難しいという問題点があった。また、（３）の圧力センサ出力が一定値を超えたときに圧力波形の取り込みを開始するという方法では、圧力センサ出力が一定値を超えなければ圧力波形の取り込みを開始しないため、その前に現れる波形は取り込めず、誤検出が発生しやすいという問題点があった。
【００１１】
また、圧力センサから取り込んだ圧力波形の圧力が最大となる点の圧力から一定割合だけ下のラインと波形とが前記点より前で交差する点、１点だけを基準点として、取り込んだ波形と基準波形とを位置合わせするのでは、種々の電線と端子の組合せにおいて常に最適な位置合わせを行うことはできないという問題点があった。また、波形の比較を領域毎の面積で比較する場合、アイテム毎に異なる圧力波形の領域を適切に分割するのには高度の熟練を要し、現場の作業員では不可能であるという問題点があった。
【００１２】
本発明は、そのような問題点に鑑み、どのような電線と端子の組合せにおいても、常に最適な位置合わせを行うことができるようにすることを目的とするものである。また、圧着開始から完了までの全ての期間の圧力波形を確実に取り込むことができ、誤検出が発生しにくくなるようにすることを目的とするものである。さらに、波形の比較を領域毎の面積で比較する場合、熟練技術を要する波形領域の区分け作業を不要としながら、精度を高く圧着不良を検出できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の端子圧着不良検出装置は、端子圧着時に端子圧着装置の所定箇所に発生する圧力を検出する圧力センサと、前記端子圧着装置で正常に圧着できた時の前記圧力センサの出力の時間変化に基づいて基準波形を生成して保存する基準波形生成手段と、検査時の前記圧力センサの出力波形と前記基準波形とを比較し、圧力センサの出力波形と基準波形との差が所定値を超えたとき端子圧着不良信号を出力する判定手段とを具えた端子圧着不良検出装置であって、前記出力波形の内の複数の特徴点に優先順位を設定し、それらの内から前記優先順位に従って選択した１点又は複数点で波形の位置合わせを行うことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項２に記載の端子圧着不良検出装置は、前記圧力センサの出力波形を端子圧着装置による端子圧着開始前から取得保存しておき、端子圧着開始から完了までの全期間の出力波形を上記判定手段の比較対象とすることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３に記載の端子圧着不良検出装置は、前記基準波形の特定の特徴点を選択し、該特徴点を基準にして、複数本の仕切線を自動的に設定して出力波形を複数の領域に分け、それぞれの領域毎に面積を比較することにより、前記端子圧着不良信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の端子圧着不良検出装置は、次のような効果を奏する。
【００１７】
すなわち、請求項１に記載の端子圧着不良検出装置は、出力波形の内の複数の特徴点に優先順位を設定し、それらの内から前記優先順位に従って選択した１点又は複数点で波形の位置合わせを行うようにしたので、どのような電線と端子の組合せにおいても、常に最適な位置合わせを行うことができるようになる。
【００１８】
請求項２に記載の端子圧着不良検出装置は、圧力センサの出力波形を端子圧着装置による端子圧着開始前から取得保存しておき、端子圧着開始から完了までの全期間の出力波形を上記判定手段の比較対象にするようにした。その結果、圧着開始から完了までの全ての期間の圧力波形に基づいて端子圧着不良検出ができ、誤検出が発生しにくくなる。
【００１９】
請求項３に記載の端子圧着不良検出装置は、前記基準波形の特定の特徴点を選択し、該特徴点を基準にして、複数本の仕切線を自動的に設定して出力波形を複数の領域に分け、それぞれの領域毎に面積を比較することにより、前記端子圧着不良信号を出力するようにしたので、熟練技術を要する波形領域の区分け作業を不要としながら、高精度で圧着不良を検出できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例】
【００２１】
図１は、端子圧着装置に圧力センサを設けた状態を示す図である。図１において、１はベース板、２，２はアプリケータ、３，３はクリンパー、４はアンビル、５は被覆電線、６は電線導体、７は端子、８はワイヤバレル、９はインシュレーションバレル、１０は圧力センサ、１１はリード線である。
【００２２】
端子圧着装置では、所定の長さに切断され、端部被覆が一定長だけ剥離して電線導体６が露出された被覆電線５と、ワイヤバレル８とインシュレーションバレル９とを有する端子７とを送り込み、電線の端部に端子を装着してアンビル４の上に載置する。その状態で、上方のアプリケータ２を押し下げて、アプリケータ下端に設けたクリンパー３，３を、それぞれ、端子７のワイヤバレル８とインシュレーションバレル９に押し付けることによりそれらを所定の形状に圧縮する。
【００２３】
その結果、クリンパー３，３とアンビル４とにより、端子７のワイヤバレル８が電線導体６を包み込むように圧縮され、インシュレーションバレル９が、被覆電線５の絶縁被覆の端部を包み込むように圧縮されて、被覆電線５に端子７が強固に接続固定される。端子圧着装置は、そのような動作を連続的に繰り返して、端子付き電線を自動的に製造する。
【００２４】
そのような端子圧着装置のベース板１の下側に圧力センサ１０を設け、それからリード線１１を引き出している。圧力センサ１０としては、例えば、図２に示すような形状をしたピエゾセンサを用いることができる。ピエゾセンサは、圧電効果により、圧力に比例した電圧を出力する。本発明の端子圧着不良検出装置では、端子圧着時に、クリンパー３，３から、被覆電線５，端子７，アンビル４，ベース板１を介して圧力センサ１０に圧力を受ける。その圧力により発生する、圧力センサ１０の出力をデジタル処理して、予め記憶された正常時の基準波形と、検査時に出力された圧力波形とを比較することにより、良品か不良品かを判別し、不良品を確実に排除する。なお、圧力センサ１０の設置場所は、必ずしもベース板１の下側には限定されず、端子圧着時に圧着状態に応じた圧力が発生する箇所であれば、その他の場所にしてもよい。
【００２５】
図３は、本発明の一実施例のブロック図である。圧力センサ１０の出力をＡ−Ｄ変換器１２でデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１３に入力する。ＣＰＵ１３は、ＲＯＭ１４に格納されているプログラムによって動作し、ＲＡＭ１５に必要なデータを読み書きしながら処理を実行する。Ａ−Ｄ変換器１２から受けたデータは、ソフト的に構成されたノイズフィルタ１８を通してから処理される。
【００２６】
データ取得部１９は、Ａ−Ｄ変換器１２，ノイズフィルタ１８を介して送られてくる圧力センサ１０の出力を所定時間間隔でサンプリングして、常時、ＲＡＭ１５の所定のエリアに、圧着１回分が十分に含まれるだけのデータを、各圧力値を羅列した形で順次記録していく。そして、端子圧着装置による圧着が開始されて、図４に示すように圧力センサ１０の出力が一定値ＶＳを超えたとき、圧着が完了するまでの期間、圧力センサ１０の出力を前記エリアに記録した後、記録されている圧力データの中から、圧力センサ１０の出力が一定値ＶＳを超える以前のデータを含めて圧着１回分の波形データを取り込み、ＲＡＭ１５の取込みデータ保存エリアに保存する。
【００２７】
なお、圧着開始を感知する方法として、圧力センサ１０の出力が一定値ＶＳを超えたことを検知する代わりに、アプリケータ２に設けた近接スイッチのＯＮ／ＯＦＦ信号に基づいて感知する等の他の手段を採用することもできる。
【００２８】
そのようにしてＲＡＭ１５に保存された波形データは、位置合わせするため波形の特徴点の位置を求める。波形の特徴点としては、（１）波形の開始点と終了点（図５に示す圧力波形において、点Ｐ１と点Ｐ９）、（２）圧力値が最大となるピーク点（同、点Ｐ６）、（３）頂部フラット部分の前後端部（同、点Ｐ５と点Ｐ７）、（４）波形中の極大，極小点（同、点Ｐ２と点Ｐ３）、（５）圧力値がある一定値になる点（同、点Ｐ４と点Ｐ８）等が考えられる。
【００２９】
これらの特徴点は、次のようにして確定する。すなわち、取込みデータ保存エリアに保存されている圧力値のデータ列の内、最大圧力値を示す位置をピーク点とする。また、前記データ列において、前後の隣接、または近接するデータを順次比較していき、最初に立ち上がった点を波形の開始点とし、最後に立ち下がった点を波形の終了点とする。また、前記データ列において、ピーク点から前方に向かって隣接、または近接するデータを順次比較していき、圧力値が所定以上急激に立ち下がっている点を頂部フラット部分の前端部とし、ピーク点から後方に向かって隣接、または近接するデータを順次比較していき、圧力値が所定以上急激に立ち下がっている点を頂部フラット部分の後端部とする。また、前記データ列において、波形の開始点から前後の隣接、または近接するデータを後方に向かって順次比較していき、部分的に山や谷があったら、その位置を極大点又は極小点とする。また、圧力値がある一定値になる点は、前記圧力値のデータ列の内からその値を示す位置を探せばよい。
【００３０】
本発明の端子圧着不良検出装置では、それら特徴点を使って位置合わせを行う。ただし、現れる圧力波形は、電線と端子の種類に応じて変化し、すべての種類にそれらの特徴点が現れるとは限らない。そこで、現れた特徴点の内から１つ又は複数の特徴点を選択し、それらの位置が合うように波形の位置合わせを行う。
【００３１】
一つの特徴点を使って位置合わせを行う方法としては、次の二通りがある。一つ目は、優先順位が最も高い特徴点を使って位置合わせを行う方法である。すなわち、各特徴点に優先順位を設定して、位置合わせする二つの波形の両方において取得に成功した特徴点の内、最も優先順位の高い点を選択し、その特徴点の時間軸方向の位置（以下、「Ｘ座標」という）の差分をオフセットとして位置合わせを行う。その際、優先順位は、経験則に基づいて適宜設定すればよい。
【００３２】
一つの特徴点を使って位置合わせを行う二つ目の方法は、二つの波形の両方において取得に成功したすべての特徴点において、位置合わせをシュミレートし、その内、残りの特徴点の一致度が最も高い点を採用する。すなわち、位置合わせの基準とした点以外の残りの特徴点における両波形の圧力値の差分を求め、その差分の絶対値の平均値が最も小さくなる場合を採用する。
【００３３】
次に、複数の特徴点を使って位置合わせを行う方法は、各特徴点に優先順位を設定して、位置合わせする二つの波形の両方において取得に成功した特徴点の内、優先順位の高い点を複数個選択し、各点それぞれのＸ座標の差分を求める。二つの差分を優先度で按分した値をオフセットとして位置合わせを行う。
【００３４】
例えば、図５に示す波形Ａと波形Ｂにおいて、二つの特徴点を使って位置合わせを行う場合で説明すると、優先度１の特徴点を点Ｐ１とし、優先度２の特徴点を点Ｐ９とした場合、点Ｐ１の差分が＋５、点Ｐ９の差分が＋８のとき、（５×２＋８×１）÷３＝６で、オフセット値＋６として位置合わせを行う。また、いずれか一方の波形でも優先度１の特徴点Ｐ１が取得できなかった場合は、優先度２の特徴点Ｐ９の差分が＋８、優先度３の特徴点Ｐ６の差分が＋６のとき、（８×３＋６×２）÷５＝７．２で、四捨五入し、オフセット値＋７として位置合わせを行う。
【００３５】
圧着不良検出を行う前に、まず、基準波形を得るために、何回か圧着させて必要本数分の波形データを読み込ませる。その際に、上記方法により波形の位置合わせを行いながらデータが処理されていく。すなわち、正常に圧着した時の圧力センサ１０の出力を読み取った波形データを位置合わせした後、所定時間間隔でサンプリングして、基準波形生成部２０は、読み込ませた本数分の波形データを前記所定時間間隔毎に平均して、図６に波形Ａで示すような基準波形を得て、ＲＡＭ１５の所定のエリアに格納する。その、基準波形は、表示制御部２４により表示装置１６に表示される。
【００３６】
それと同時に、公差生成部２１は、サンプリングしたデータから前記所定時間間隔毎に標準偏差σを算出し、基準波形を挟んで−３σ〜＋３σを公差として設定する。なお、−３σ〜＋３σの範囲は、正規分布をとるデータの約９９．７％が入る範囲であり、エラーチェックをする際の公差設定に良く用いられる値であるが、本発明で用いる公差としては、必ずしもそれに限定されず、その他の数式で算出した値を用いることも可能である。
【００３７】
そして、検査段階に入ると、端子圧着装置での各回の圧着毎に、データ取得部１９は、Ａ−Ｄ変換器１２，ノイズフィルタ１８を介して、圧力センサ１０から圧力データを取得し、検出波形としてＲＡＭ１５の所定のエリアに格納する。その際、前述したように、常時、ＲＡＭ１５の所定のエリアに、圧着１回分が十分に含まれるだけのデータを、各圧力値を羅列した形で順次記録していき、端子圧着装置による圧着が開始されたとき、圧着が完了するまでの期間、圧力センサ１０の出力を前記エリアに記録した後、記録されている圧力データの中から、圧着開始が検知される以前のデータを含めて圧着１回分の波形データを取り込み、ＲＡＭ１５の取込みデータ保存エリアに格納する。
【００３８】
そして、図６に示すように、検出波形Ｂは、前述したような方法で基準波形と位置合わせされた後、表示制御部２４により表示装置１６に、基準波形Ａに重ねられた形で表示される。比較部２２は、ＲＡＭ１５に格納された検出波形と前記基準波形とを前記時間間隔毎に比較し、圧力センサの検出波形と基準波形との差が前記公差を超えているとき公差範囲外信号を出力する。判定部２３は、全サンプリング数に対する公差範囲外信号の出力割合が設定値を超えた時、出力部１７を介して端子圧着不良信号を出力する。そのように、圧着開始が検知される以前のデータを含めて圧着１回分の完全な波形データが比較されるため、従来の方法では見逃しがちであった圧着開始直後の微妙な波形の変化を捉えることができ、絶縁バレルの内折れ，外折れ、アプリケータのキャリア送り不良、キャリアカッタの不良等の検出が可能になる。
【００３９】
波形の比較方法として、図８に示したように、仕切線で波形を複数の領域に分け、それぞれの領域毎に基準波形Ａと検出波形Ｂの面積を比較することにより行ってもよい。その場合、アイテム毎に異なる圧力波形を仕切線Ｓ１〜Ｓ４で適切に分割するのには高度の熟練を要し、現場の作業員では不可能である。そこで、この端子圧着不良検出装置では、仕切線を自動的に引けるようにした。
【００４０】
図６は、圧力波形の領域分け説明図である。基準波形Ａにおいて、特定の特徴点、例えば、波形の立ち上がり点と圧力値が最大となる点とを選択する。そして、まず、取得したデータの最初の点Ｐ０から後方に向かって波形の立ち上がり点ＰＳを検索する。すなわち、順次隣接するデータの値を比較していき、一定値以上の伸びが所定回数以上連続した最初の点を点Ｐ０とする。次に、取得したデータの内、圧力値が最大となる点ＰＰを検索する。そして、それら２点を基準にして圧力波形の領域分けを行う。
【００４１】
例えば、点ＰＰから後方に向かって、圧力波形の立ち下がり点ＰＡを検索する。次に、点ＰＰから前方に向かって、圧力波形の立ち下がり点ＰＢを検索する。さらに、点ＰＰから前方に向かって、圧力波形の立ち上がり点ＰＣを検索する。そして、点ＰＳ，点ＰＡ，点ＰＢ，点ＰＣを通る垂線ＳＳ，ＳＡ，ＳＢ，ＳＣを引き、それらを仕切線として圧力波形の領域分けを行う。このようにすれば、波形の特徴点に基づいて適切な仕切線を自動的に引けるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】端子圧着装置に圧力センサを設けた状態を示す図である。
【図２】圧力センサの外観図である。
【図３】本発明の一実施例のブロック図である。
【図４】圧力波形の取り込み説明図である。
【図５】圧力波形の位置合わせ説明図である。
【図６】圧力波形の領域分け説明図である。
【図７】従来の位置合わせ基準点の決め方を説明するための図である。
【図８】従来の圧力波形の比較の仕方を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…ベース板
２…アプリケータ
３…クリンパー
４…アンビル
５…被覆電線
６…電線導体
７…端子
８…ワイヤバレル
９…インシュレーションバレル
１０…圧力センサ
１１…リード線
【図１】
2005131690.tif 000003
【図２】
2005131690.tif 000004
【図３】
2005131690.tif 000005
【図４】
2005131690.tif 000006
【図５】
2005131690.tif 000007
【図６】
2005131690.tif 000008
【図７】
2005131690.tif 000009
【図８】
2005131690.tif 000010