(57)【要約】  端子圧着デバイス（１００）は、アンビル（１１４）およびラム（１１６）を含む圧着工具（１０４）を備える。圧着領域（１０６）が、アンビルとラムとの間に画成される。圧着領域は、ワイヤ（１１２）および端子（１１０）を受けるように構成される。圧着工具は、圧着ストローク中に端子をワイヤに圧着する。端子圧着デバイスはまた、アンビルまたはラムの少なくとも一方により保持される少なくとも１つの超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサモジュールを備える。超音波トランスデューサは、圧着ストローク中に複数の超音波パルスを発生させ、端子を通して超音波パルスを方向付ける。超音波トランスデューサは、超音波パルスを受信し、受信された超音波パルスに基づいて超音波データを生成する。端子圧着工具はまた、超音波トランスデューサモジュールに通信可能に連結された圧着品質モジュール（１３２）を備える。圧着品質モジュールは、超音波データのコヒーレント処理を行って圧着品質を決定する。【選択図】図１
2017517122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンビル（１１４）およびラム（１１６）を含む圧着工具（１０４）であって、圧着領域（１０６）が、前記アンビル（１１４）と前記ラム（１１６）との間に画成され、ワイヤ（１１２）および端子（１１０）を受けるように構成され、前記圧着工具（１０４）が圧着ストローク中に前記端子（１１０）を前記ワイヤに圧着する圧着工具（１０４）と、
前記アンビル（１１４）または前記ラム（１１６）の少なくとも一方により保持される少なくとも１つの超音波トランスデューサ（１６０）を有する超音波トランスデューサモジュール（１４０）であって、前記超音波トランスデューサ（１６０）が前記圧着ストローク中に複数の超音波パルス（１５８）を発生させ、前記端子（１１０）を通して前記超音波パルスを方向付けし、前記超音波トランスデューサが前記超音波パルスを受信し、前記受信された超音波パルスに基づいて超音波データを生成する超音波トランスデューサモジュール（１４０）と、
前記超音波トランスデューサモジュール（１６０）に通信可能に連結された圧着品質モジュール（１３２）であって、前記超音波データのコヒーレント処理を行って圧着品質を決定する圧着品質モジュール（１３２）と、を備える、
端子圧着デバイス（１００）。
【請求項２】
前記圧着品質モジュール（１３２）が、前記ラム（１１６）が前記端子に最初に接触してから前記ラムが前記端子から解放されるまでの、前記圧着ストロークの圧着プロセスの略全体の間にコヒーレント処理を行う、
請求項１に記載の端子圧着デバイス。
【請求項３】
前記圧着品質モジュール（１３２）が、前記圧着ストロークの下死点よりも前の時間から前記圧着ストロークの下死点よりも後の時間までの前記圧着ストロークの圧着プロセス中にコヒーレント処理を行う、
請求項１に記載の端子圧着デバイス。
【請求項４】
前記超音波データが、前記超音波パルスに関連付けられたエネルギーを表す、請求項１に記載の端子圧着デバイス（１００）。
【請求項５】
前記圧着品質モジュール（１３２）が、コヒーレント処理を行って、前記圧着プロセス中に受信された最大エネルギーを決定し、前記最大エネルギーに基づいて圧着品質を決定する、
請求項４に記載の端子圧着デバイス（１００）。
【請求項６】
前記圧着品質モジュール（１３２）が、前記圧着ストロークに関連付けられた前記超音波データの少なくとも一部のエネルギーを積分することにより、コヒーレント処理を行う、
請求項３に記載の端子圧着デバイス（１００）。
【請求項７】
前記超音波トランスデューサ（１６０）が、前記圧着プロセス中に少なくとも３パルスの割合で前記複数の超音波パルス（１５８）を送達する、
請求項１に記載の端子圧着デバイス（１００）。
【請求項８】
前記圧着品質モジュール（１３２）が、いくつかのパルス（１５８）を比較して性能測定基準、前記性能測定基準に基づく前記圧着品質を決定し、
前記性能測定基準が、前記超音波データと期待データとの比較に基づく統計的尺度を含む、請求項１に記載の端子圧着デバイス（１００）。
【請求項９】
超音波品質モジュール（１３２）が、コヒーレント処理を行って、エネルギー曲線（１７２）下面積または性能測定基準の少なくとも一方に基づいて前記圧着の品質を決定する、
請求項８に記載の端子圧着デバイス（１００）。
【請求項１０】
前記超音波トランスデューサ（１６０）が、複数の周波数帯域にわたって超音波パルスを送信し、
前記圧着品質モジュール（１３２）が、前記周波数帯域の少なくとも１つにおける前記超音波データをフィルタリングして前記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、一般に、超音波トランスデューサを使用する端子圧着デバイスに関する。端子は、一般的に、電気端子を支持するためのアンビルと、端子を圧着するためにアンビル側へ、かつアンビルから離れて可動であるラムとを有する従来の圧着プレスを用いてワイヤに圧着される。動作中、端子がアンビル上に配置され、ワイヤの端部が端子のフェルールまたはバレルに挿入され、ラムがプレスのストロークの限界までアンビル側へ移動することにより、端子をワイヤ上に圧着する。その後、ラムはその開始点へ後退する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モニタリングの新しい技術が、圧着品質モニタリングにおける使用のために提案されている。例えば、米国特許第７，１８１，９４２号および第８，４９０，４６３号は、信号を、破壊試験により望ましいと決定された前の圧着からの信号と比較することにより圧着接続を測定するための超音波デバイスおよび方法について記載している。
【０００３】
そのような超音波モニタリングシステムには欠点がないわけではない。例えば、超音波モニタリングシステムは、一般的に、ラムがプレスのストロークの下限にあるときに超音波信号を送信することにより、圧着の品質を測定する。ストロークの下限でサンプリングされた超音波信号は圧着の品質の１つの指標となるが、圧着が完全に作られる前に生じ得る圧着内部の欠陥は、測定によって明らかにならない。欠陥は、不適切な端子またはワイヤサイズの使用、ワイヤの撚線の欠如、不適切なワイヤタイプの使用、絶縁体の誤った剥ぎ取りなどの要因により発生し得る。そのような欠陥のある圧着接続は高品質の圧着接続の外観を有することが多いため、適時に修正動作を行うことができるようにこのような欠陥を特定することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超音波モニタリングを使用して圧着品質を決定する圧着品質モニタリングシステムが依然として求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
問題は、請求項１に記載の端子圧着デバイスにより解決される。端子圧着デバイスは、アンビルおよびラムを含む圧着工具を備える。圧着領域が、アンビルとラムとの間に画成される。圧着領域は、ワイヤおよび端子を受けるように構成される。圧着工具は、圧着ストローク中に端子をワイヤに圧着する。端子圧着デバイスはまた、アンビルまたはラムの少なくとも一方により保持される少なくとも１つの超音波トランスデューサを有する超音波トランスデューサモジュールを備える。超音波トランスデューサは、圧着ストローク中に複数の超音波パルスを発生させ、端子を通して超音波パルスを方向付ける。超音波トランスデューサは、超音波パルスを受信し、受信された超音波パルスに基づいて超音波データを生成する。端子圧着工具はまた、超音波トランスデューサモジュールに通信可能に連結された圧着品質モジュールを備える。圧着品質モジュールは、超音波データのコヒーレント処理を行って圧着品質を決定する。
【０００６】
以下で、添付図面を参照しながら、本発明について例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な実施形態により形成された端子圧着デバイスの斜視図である。
【図２】実施形態による、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およびラムを示す、圧着工具の一部を示す図である。
【図３】実施形態による、図２に示す端子圧着デバイスにおいて端子およびワイヤが圧着領域に位置決めされた圧着工具の側面図である。
【図４】実施形態による、圧着ストローク中に取った超音波データのグラフである。
【図５】実施形態による、圧着ストロークを通して複数のパルスから受信された超音波データを示す、複数の超音波データ曲線を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、例示的な実施形態により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を使用して、端子をワイヤに圧着する。例示した実施形態では、端子圧着デバイス１００が、アプリケータ１０２を有するベンチ機械である。あるいは、端子圧着デバイス１００は、リードメーカまたは手工具などの別のタイプの圧着機械であってもよい。
【０００９】
端子圧着デバイス１００は、押圧または圧着動作中に端子を形成するために使用される圧着工具１０４を備える。例示的な実施形態では、圧着のために使用される圧着工具１０４は、アンビル１１４およびラム１１６を含む。端子圧着デバイス１００は、アンビル１１４とラム１１６との間に画成された終端領域または圧着領域１０６を有する。電気コネクタまたは端子１１０およびワイヤ１１２の端部が、圧着工具１０４間の圧着領域１０６に示される。圧着工具１０４は、圧着ストローク中に端子１１０をワイヤ１１２に圧着する。アンビル１１４および／またはラム１１６は、圧着プロセス中に端子１１０の形状または外形を画成する取外し可能な金型を有してもよい。例示した実施形態では、アンビル１１４がアプリケータ１０２の固定部品であり、ラム１１６が可動部品となる。あるいは、ラム１１６およびアンビル１１４の両方が可動であってもよい。例えば、手工具を用いて、圧着動作中、一般的に圧着工具１０４の両半部が互いに向かって閉鎖される。
【００１０】
端子圧着デバイス１００は、端子１１０を圧着領域１０６へ供給するように位置決めされたフィーダデバイス１１８を備える。フィーダデバイス１１８は、端子１１０を圧着領域１０６へ送達するために、機械圧着工具１０４に隣接して位置決めされてもよい。供給機構により端子１１０を圧着領域１０６へ案内して、圧着領域１０６における端子１１０の適切な配置および方向付けを確実にしてもよい。ワイヤ１１２は、ワイヤフィーダ（図示せず）により圧着領域１０６へ送達される。
【００１１】
端子圧着デバイス１００は、側部供給型アプリケータおよび／または端部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てもよい。側部供給型アプリケータは、キャリアストリップに沿って横並びに配置された端子を圧着し、端部供給型アプリケータは、キャリアストリップ上に端と端を縦につないで連続して配置された端子を圧着する。端子圧着デバイス１００は、端子圧着デバイス１００内で交換可能であり得る側部供給型アプリケータおよび端部供給型アプリケータの両方に対応するように構成されてもよい。
【００１２】
圧着工具１０４は、圧着ストローク中に端子１１０をワイヤ１１２に圧着する。圧着ストロークは、下向き成分および上向き成分の両方を有する。圧着ストローク中に、アプリケータ１０２のラム１１６が、端子圧着デバイス１００の駆動機構１２０により、圧着ストロークを通して、最初に固定アンビル１１４側へ、次いでアンビル１１４から離れて駆動される。ワイヤ１１２への端子１１０の圧着は圧着ストロークの下向き成分の期間中に行われ、いくつかの段階を含む。圧着ストロークは、上部または初期開始点に位置決めされたラム１１６から始まる。その後、圧着領域１０６において端子１１０がアンビル１１４上に装着され、ワイヤ１１２の端部が端子１１０の圧着バレル内に供給される。端子が装着された後、ラム１１６が圧着ストロークに沿ってアンビル１１４側へ下向きに駆動されると、接近段階（ｍｅｅｔｉｎｇ  ｐｈａｓｅ）が始まり、ラム１１６が端子１１０に接触すると終了する。圧着段階は、ラム１１６が端子１１０に接触した後に始まる。圧着段階中に、圧着工具１０４は、ラム１１６とアンビル１１４との間に端子１１０を圧縮する、または挟むことにより、端子１１０をワイヤ１１２に圧着する。ラム１１６は、圧着バレルの端部に係合し、ワイヤ１１２の周りでこの端部を内方へ変形させる（例えば、折り曲げる、または丸める）。
ラム１１６が下死点の遠地点に到達すると、後退段階が始まる。下死点に到達した後、ラム１１６は方向を変え、上向き位置へ戻る。言い換えると、後退段階は、ラム１１６がアンビル１１４から離れ始めた後に始まる。ラム１１６が上向きに移動すると、ラム１１６は最終的に端子１１０から解放または分離して、解放段階の開始を示す。例示的な実施形態では、端子１１０および／またはワイヤ１１２の弾力性により、端子１１０が、圧着ストロークの下向き部分の下死点からわずかに反発する。端子１１０の弾性降伏または跳ね返りは、端子１１０が最終の、または安定したサイズに到達するまで、ラム１１６のストロークの戻り部分または上向き部分の一部について、ラム１１６をなぞる。次いで、ラム１１６は初期開始点に戻ることができ、その後、圧着ストロークを繰り返して別の端子を別のワイヤに圧着することができる。
【００１３】
制御モジュール１３０は、端子圧着デバイス１００の動作を制御する。例えば、制御モジュール１３０は、駆動機構１２０の動作を制御することができる。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に同期させる。
【００１４】
制御モジュール１３０は、超音波信号を送信および／または受信するための超音波トランスデューサモジュール１４０を含み、かつ／またはこれと通信する。超音波トランスデューサモジュール１４０は、圧着ストローク中に端子１１０およびワイヤ１１２を通して送信される複数の超音波パルス１５８（図２および図３に示す）を発生させて、超音波トランスデューサモジュール１４０により受信される超音波パルスに基づいて超音波データを生成する。超音波トランスデューサモジュール１４０は、受信された超音波パルスをデジタル化および／または解析することができる。超音波トランスデューサモジュール１４０および／または制御モジュール１３０は、受信された超音波パルス１５８に基づいて圧着の品質を決定することができる。様々な実施形態において、制御モジュール１３０は複数のトランスデューサモジュール１４０を含む。
【００１５】
例示的な実施形態では、制御モジュール１３０および／または超音波トランスデューサモジュール１４０は、以下で説明する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。圧着品質モジュール１３２は超音波トランスデューサモジュール１４０に通信可能に連結されて、圧着ストローク中にトランスデューサモジュール１４０から生成された超音波データを、圧着品質モジュール１３２が受信するようにしてもよい。圧着品質モジュール１３２は、超音波トランスデューサモジュール１４０により生成された超音波データに基づいて圧着品質を決定する。圧着品質モジュール１３２は、超音波データのコヒーレント処理を行って圧着品質を決定することができる。
コヒーレント処理は、所与の圧着についての超音波データ複数の点の処理を伴う。コヒーレント処理は、多くの異なるパルスにわたるパルス間解析であって、パルス間のコヒーレンスが維持されるようにしてもよい。パルス間の関係を保つことによりコヒーレンスを維持して、パルスが互いに独立しないようにしてもよい。コヒーレント処理を使用して、最大エネルギーの決定、経時的なエネルギーの積分、または統計的性能測定基準の少なくとも１つを含む１つまたは複数の判別子を決定してもよい。例えば、統計的性能測定基準としては、平均、標準偏差、平均値などが挙げられる。圧着品質がある仕様を満たさない場合には、端子１１０を廃棄してもよい。
【００１６】
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およびラム１１６を示す、圧着工具１０４の一部を示す図である。図３は、端子１１０およびワイヤ１１２が圧着領域１０６に位置決めされた圧着工具１０４の側面図である。例示した実施形態では、圧着工具１０４はＦ圧着を形成するが、代替実施形態では、他の圧着工具により他の形状を有する圧着を形成してもよい。
【００１７】
アンビル１１４は、端子１１０を支持するために使用される支持面１５０を有する。例示した実施形態では、支持面１５０が平坦かつ水平である。しかしながら、代替実施形態では、支持面１５０は、他の形状および方向を有してもよい。ラム１１６が圧着ストロークを通して移動するときに、端子１１０は支持面１５０上に載置される。
【００１８】
ラム１１６は、圧着プロセス中に端子１１０に係合する形成面１５２を有する。ラム１１６がアンビル１１４側へ移動すると、形成面１５２は端子バレルの側壁を内方へ押圧して、圧着を形成する。言い換えると、圧着プロセス中、形成面１５２は側壁をワイヤ１１２に対して圧縮する。
【００１９】
例示的な実施形態では、超音波トランスデューサモジュール１４０（図１に示す）が全体を１６０で示す少なくとも１つの超音波トランスデューサを備え、この超音波トランスデューサは、超音波周波数帯域の超音波パルス１５８を送信および／または受信する。例示した実施形態では、超音波トランスデューサモジュール１４０は、超音波送信トランスデューサ１６２および超音波受信トランスデューサ１６４を含む。ラム１１６は超音波送信トランスデューサ１６２を保持することができ、アンビル１１４は超音波受信トランスデューサ１６４を保持することができ、またはこの逆も可能である。
例えば、一部の実施形態では、ラム１１６内の送信トランスデューサ１６２が超音波パルス１５８を発生させることができ、この超音波パルス１５８はその後、ラム１１６、端子１１０、およびワイヤ１１２を通り、次いでアンビル１１４を通って送信され、アンビル１１４において超音波パルス１５８は受信トランスデューサ１６４により受信される。他の実施形態では、超音波受信トランスデューサ１６４がラム１１６に連結されてもよく、かつ／または超音波送信トランスデューサ１６２がアンビル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のではなく、トランスデューサ１６２、１６４のいずれかまたは両方が超音波パルス１５８を送受信できるようにしてもよい。他の実施形態では、１つのトランスデューサ１６０のみが設けられ、超音波パルス１５８を送受信可能なエコーモードで動作し得る送信器／受信器またはトランシーバとして構成される。
【００２０】
超音波トランスデューサ１６０は、圧着工具１０４の外面に連結されてもよい。あるいは、超音波トランスデューサ１６０は、圧着工具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、圧着工具１０４に超音波連結され、超音波パルス１５８が、超音波トランスデューサ１６０へ、または超音波トランスデューサ１６０から、圧着工具１０４へ、または圧着工具１０４から送信されてもよい。超音波トランスデューサ１６０は、圧着工具１０４を介して端子１１０およびワイヤ１１２に超音波連結される。
【００２１】
例示的な実施形態では、超音波トランスデューサ１６０は、送信時に電気エネルギーを音響エネルギーに変換し、受信時に音響エネルギーを電気エネルギーに変換する圧電トランスデューサである。圧電トランスデューサは、電圧が加えられたときにサイズを変化させる。超音波トランスデューサモジュール１４０は、送信トランスデューサ１６２に連結された電気回路を備えて、送信トランスデューサ１６２にわたって刺激電圧を供給することにより、様々な周波数の振動が音波を発生させる。例えば、刺激電圧を送信トランスデューサ１６２に供給して、送信トランスデューサ１６２を様々な周波数で共振させてもよい。受信トランスデューサ１６４は、超音波パルス１５８から力が加えられたときに電圧を発生させ、受信トランスデューサ１６４で発生した電気信号が、受信トランスデューサ１６４に連結された電気回路により超音波トランスデューサモジュール１４０および／または圧着品質モジュール１３２（図１に示す）に送信される。その後、超音波トランスデューサモジュール１４０は、超音波パルス１５８に関連付けられたエネルギーの尺度を表す超音波データを生成する。磁歪トランスデューサなどの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を、代替実施形態で使用してもよい。
【００２２】
例示的な実施形態では、超音波トランスデューサモジュール１４０を使用して、受信トランスデューサ１６４で超音波パルス１５８により生成された超音波データのコヒーレント処理を行う。コヒーレント処理とは、圧着形成前、圧着形成中、圧着形成後の超音波データなどの複数のパルスまたはデータ点の信号データ処理を指す。コヒーレント処理は、ラム１１６が端子１１０に最初に接触してからラム１１６が端子１１０から解放されるまでの、圧着ストロークの圧着プロセスの略全体の間に行うことができる。
例えば、一実施形態では、圧着品質モジュール１３２が、後退段階よりも前の時間から後退段階よりも後の時間までの間にコヒーレント処理を行い、これらに時間の間に複数のパルスを取り囲む。送信トランスデューサ１６２は、圧着ストローク全体にわたって複数の超音波パルス１５８を送達する。例えば、送信トランスデューサ１６２は、圧着プロセス中に少なくとも３以上のパルスの割合で超音波パルス１５８を送達することができる。別の例として、送信トランスデューサ１６２は、１秒につき１０００パルス以上を送達することができる。超音波パルス１５８は、長手方向の音波の形で圧着工具１０４、端子１１０、およびワイヤ１１２を通って進むが、音波はいずれの方向に伝播してもよい。超音波受信トランスデューサ１６４は、超音波パルス１５８を受け、そのような信号を電気信号に変換して圧着品質モジュール１３２によりコヒーレント処理する。
【００２３】
圧着の欠陥は超音波データに影響を与える。欠陥は、不適切な端子またはワイヤサイズの使用、ワイヤの撚線の欠如、不適切なワイヤタイプ、絶縁体の誤った剥ぎ取りなどの様々な要因により発生し得る。例えば、ワイヤ１１２は、導電性の撚線の束を含み得る。撚線の１つまたは複数が端子１１０に完全に封入されていないことがあるため、空隙が生じる。空隙により、超音波パルス１５８が受信トランスデューサ１６４から離れて反射もしくは屈折し、または他の方法で、ワイヤ１１２および／または端子１１０への、かつこれらを通るエネルギー伝播の損失を生じさせるおそれがある。そのような空隙は、圧着段階中、より詳細には圧着段階の開始時などの様々な時間に、より明らかになり得る。圧着プロセス中に空隙をふさいでもよく、そのため空隙が後退段階で検出されることがない。したがって、完全に圧着された端子１１０で欠陥が明らかになることはない。コヒーレント処理を使用することにより、圧着プロセスの早い時期に、例えば、圧着段階中に欠陥を検出することができる。
【００２４】
図４は、圧着ストローク中に取った超音波データのグラフ１７０である。グラフ１７０は、超音波トランスデューサモジュール１４０（図２および図３に示す）からの超音波データを示す。グラフ１７０により表されるデータを圧着品質モジュール１３２（図１に示す）により使用して、圧着の品質を決定することができる。例示した実施形態では、グラフ１７０が曲線１７２を示し、この曲線１７２は、ｘ軸に沿ってプロットされた時間の関数としてｙ軸に沿ってプロットされた、超音波パルス１５８（図２および図３に示す）に関連付けられたエネルギーの尺度を表す。
【００２５】
曲線１７２は、端子圧着デバイス１００（図１に示す）が様々な圧着段階を通って移動するときに、超音波トランスデューサモジュール１４０により受信された超音波エネルギーの尺度を表す。領域１７４は接近段階を表し、これによりラム１１６（図１に示す）がアンビル１１４（図１に示す）側へ移動する。領域１７４により示されるように、ラム１１６（図１に示す）がピーク１７６により示すように端子１１０（図１に示す）に接触するまで、曲線１７２は略一定のままである。ピーク１７６は、領域１７８により示される圧着段階の開始を示す。曲線１７２がピーク１８０により示される略最大値に到達すると、圧着段階は終了する。ピーク１８０は、ラム１１６が下死点に到達したときの点を表す。領域１８３は、ラム１１６が端子１１０を解放する後退段階の終了を表す。ラム１１６が端子１１０を解放した後、領域１８５により示されるように解放段階が始まる。領域１８５では、ラム１１６が端子１１４に接触できなくなるため、曲線１７２が領域１７４と略同様の値を有することができる。
【００２６】
実施形態では、圧着品質モジュール１３２が圧着の品質を決定するために使用できる１つの判別子が、圧着が形成される様々な時間におけるエネルギーである。例えば、圧着品質モジュール１３２は、ラム１１６が下死点にある時間を決定し、そのような時間におけるエネルギー値を使用することができる。圧着品質モジュール１３２は、圧着ストローク中に受信された最大エネルギー値を決定し、そのような最大エネルギー値を下死点と等しくすることができる。大きいエネルギー値は、良好な圧着の標示となり得る。エネルギー伝送がより大きいことは、超音波パルス１５８を超音波トランスデューサモジュール１４０から離れて反射および／または屈折させる空隙または他の欠陥の存在が、ワイヤ１１２（図１に示す）と端子１１０との間においてより少ないことを示す。例えば、圧着品質モジュール１３２は、下死点のエネルギーを表すピーク１８０に関連付けられたエネルギーの量を決定することができる。下死点の大きいエネルギー値は、端子が完全に圧着されたときに、より多くの超音波エネルギーが端子１１０へ、かつ端子１１０を通って伝送されていることを示す。
【００２７】
加えて、圧着品質モジュール１３２は、ラム１１６が端子１１０に最初に接触してからラム１１６が端子１１０から解放されるまでの圧着ストローク圧着プロセスの略全体の間に、コヒーレント処理を行うことができる。判別子として、圧着品質モジュール１３２は、曲線１７２の１つまたは複数の周波数成分を決定し解析することができる。例えば、圧着品質モジュール１３２は、曲線１７２に基づいて高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行うことができる。別の判別子として、圧着品質モジュール１３２は、曲線１７２下面積を積分または推定することができる。例えば、例示した実施形態では、圧着品質モジュール１３２は、曲線１７２下面積を決定することができる。曲線１７２下面積を決定することにより、圧着品質モジュール１３２は、圧着形成前後の端子１１０の変化を検出することができる。このようにして、曲線１７２の積分により、圧着品質モジュール１３２は段階移行中に生じる変化を考慮に入れることができる。当技術分野で通常使用される任意の数値積分法を使用して、曲線１７２下面積を近似することができる（例えば、ルンゲ−クッタ近似、台形近似、シンプソン近似など）。
【００２８】
場合により、圧着品質モジュール１３２は、圧着ストロークに関連付けられた超音波データの少なくとも一部のエネルギーを積分することにより、コヒーレント処理を行ってもよい。曲線１７２の一部を積分することにより、圧着品質モジュール１３２は、圧着段階のすべてにおいては明らかになることのない欠陥を検出することができる。例えば、ワイヤ１１２の導電性繊維の撚線の欠如により、圧着段階中に端子１１０を通って伝送されるエネルギーの量が減少するおそれがある。これにより、領域１７８における曲線１７２下面積が、期待値よりも小さくなり得る。ある実施形態では、圧着品質モジュール１３２が、ピーク１７６とピーク１８０との間の領域でコヒーレント処理を行ってもよい。
【００２９】
超音波トランスデューサ１６０は、複数の周波数帯域にわたってパルスを送信することができる。その後、圧着品質モジュール１３２は、超音波トランスデューサ１６０から受信された超音波データの周波数の各々をフィルタリングして、データの特徴を比較することにより圧着品質を解析することができる。言い換えると、圧着品質モジュール１３２は、いくつかのパルスを正常なパルスのセットと比較して、圧着品質を決定することができる。超音波トランスデューサ１６０は、動作周波数を有してもよく、動作周波数近くの複数の周波数帯域における音響信号１５８を送信および／または受信するように構成されてもよい。例示的な実施形態では、超音波トランスデューサ１６０は、約１０メガヘルツ（ＭＨｚ）の動作周波数で動作する。
例えば、超音波トランスデューサ１６０は、７ＭＨｚ〜１３ＭＨｚで動作することができる。超音波データを、動作周波数近くでフィルタリングしてもよい。例えば、捕捉フィルタは、高周波数をフィルタリングして、圧着品質モジュール１３２が７ＭＨｚ〜１０ＭＨｚなどの低周波数を解析できるようにしてもよい。あるいは、捕捉フィルタが低周波数をフィルタリングして、圧着品質モジュール１３２が１０〜１３ＭＨｚの高周波数を解析できるようにしてもよい。超音波データのフィルタリングにより、ある周波数帯域でより明らかになる、ある欠陥を露出させることができる。例えば、撚線の欠如などのある欠陥は低周波数でより明らかになり、高周波数は他の欠陥をより明らかにする。別の選択肢として、超音波トランスデューサモジュール１６０は、所定の周波数の複数のパルスを送信し、その後、パルスの各々を個々に解析することができる。
【００３０】
図５は、圧着ストロークを通して複数のパルスから受信された超音波データを示す、複数の超音波データ曲線を示すグラフ１８１である。例示したように、グラフ１８１は、いくつかの圧着ストロークを通してプロットされた曲線のセット１８２を示す。セット１８２の曲線の各々は、前述した様々な周波数帯域の様々な周波数でサンプリングされてよい。例示したように、セット１８２の第１の曲線１８４は、欠点のない圧着からの超音波データを表す期待または理想データ曲線１８４ａを含む。実際のデータ曲線１８４ｂは、超音波トランスデューサ１６０（図２および図３に示す）から受信されたデータを表す。例示したグラフでは、曲線１８４ｂは、２本の撚線が欠如した圧着からのデータを示す。圧着品質モジュール１３２は、曲線のセット１８２からの超音波データを使用して、圧着品質を決定することができる。
【００３１】
圧着品質モジュール１３２は、統計的性能測定基準を別の判別子として決定して、圧着品質を決定してもよい。例えば、統計的解析を使用して、期待データ曲線１８４ａを実際のデータ曲線１８４ｂと比較してもよい。例えば、期待データ曲線１８４ａと実際のデータ曲線１８４ｂにおけるデータ間の分散を算出してもよい。性能測定基準は、セット１８２の複数の超音波データ曲線の統計的解析に基づいていてもよい。実施形態では、性能測定基準は、時間およびパルスにわたる曲線１８４ａ、１８４ｂ間の差の正規化合計であってもよい。例えば、式１を使用して性能測定基準を決定してもよい。
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【００３２】
式１のＡＶは、実際のデータ曲線１８４ｂを含む超音波データを表し、ＥＶは期待データ曲線１８４ａの超音波データを表し、ＶａｒＥＶは期待値の分散を表す。その後、セット１８２の曲線の各々についての超音波データを合計して、性能測定基準を決定することができる。
【００３３】
上記の説明は例示的なものであり、限定的なものではないことを理解されたい。例えば、前記実施形態（および／またはその態様）を互いに組み合わせて使用してもよい。加えて、多くの修正を行って、本発明の範囲から逸脱することなく特定の状況または材料を本発明の教示に適応させてもよい。本明細書に記載の様々な部品の寸法、材料の種類、方向、ならびに様々な部品の数および位置は、ある実施形態のパラメータを定義するものであり、決して限定するものではなく、例示的な実施形態に過ぎない。特許請求の範囲の精神および範囲の多くの他の実施形態および修正が、上記説明を考察すれば当業者に明らかになろう。したがって、本発明の範囲は、添付の請求の範囲が権利を有する均等物のすべての範囲とともに、この特許請求の範囲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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【図５】
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【国際調査報告】
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