專利名稱：壓接高度的測定技術的制作方法
技術領域：
本發明涉及把套筒形端子壓接到導線端頭 上的接方法，具體來說，涉及這種壓接連接的壓接高度的測定方法。
套筒形端子一般是用普通的壓接機壓接到導線端頭上的，這種壓接機有一個用于支承導電端子的砧座和一個可朝向或離開砧座運動以便完成壓接的沖模。在操作過程中，套筒形端子放在砧座上，把導線的一端插入該端子的套筒中，然后沖模壓向砧座直到壓接機的沖程極限為止，從而就把該套筒形端子壓接到導線端頭上。然后，使沖模縮回到起始點。
為了獲得滿意的壓接連接，必須嚴密地控制其“壓接高度”。端子的壓接高度就是對壓接后的套筒形端子的高度或最大垂直高度的量度。通常，如果不能把這種特定端子或導線組合體壓到的準確高度，將導致一種不能令人滿意的壓接連接。壓接高度的變化本身并不是壓接連接不良的原因，但是它卻可指示出另一種導致連接不好的其他因素。這些因素有使用了錯誤的端子或錯誤的導線尺寸，導線缺股，用錯了導線規格以及導線絕緣不正確的剝離。
由于這種不良的壓接連接的外觀經常還是很好的，所以很難區分出這種不良連接，以致要化許多時間查找故障。
因此需要一種在自動化壓接期間、通過準確測定壓接高度來檢測這種不良壓接連接的簡單的無損檢測方法。
本發明可測定例如用壓接機把套筒形端子壓接到導線上的這種電連接的壓接高度。把套筒形端子同欲壓接到套筒形端子上的元件放入該壓接設備內的壓接位置，再啟動該壓接設備，以使沖模組嚙合并把端子壓接到元件上去。在這個壓接步驟中，隨著加到端子上的壓力達到某一峰值然后回到零的同時，可以對這個力進行測定和監控。在壓力基本為零時，同時測定出該沖模組的兩個端子嚙合部分之間的距離，這個距離就是壓接高度。
圖1是體現本發明內容的壓接機立體視圖;
圖2是圖1壓接機的部分正視圖，示出一套壓接沖模組的松開狀態;
圖3是類似于圖2的視圖，示出壓接沖模組的壓合狀態;
圖4是體現本發明所使用的各種典型功能部件的電路框圖;
圖5示出了在把端子壓接到導線端頭上期間，沖頭位移對壓接力的關系曲線圖。
圖1中示出了一部壓接機10，它具有基座12和便于相對于基座12雙向往復運動的沖頭14。在本發明實施例中，壓接機10具有一套用于向沖頭14提供往復運動的飛輪和離合器裝置，該機已在于1970年12月29日頒發給Rider的美國專利3，550，239號中作了更充分的描述。然而，在本發明的實踐中也可采用其它類型的、可在某一沖程距離內作往復運動的壓接機。
基座12和沖頭14按以通常方式各裝配著壓接沖模組的互相配合的半個沖模。該套沖模組包括一個可拆卸地安裝到基座12上的砧座16和一個可拆卸地安裝在沖頭14上的凸模18，如圖1、2和3中所示。在圖1中示出了一個被壓接在一對引線22上的典型壓接套筒形端子20。
如圖1、2和3中所示，按普通方法用環氧樹脂或焊接方式把應變規24安裝到砧座16上。本實施例的應變規是由Micro-Measurementsdivision，MeasurementsGroupInc.(Raleigh，NorthCarolina27611)制造的CEA系列125UW型應變規。也可使用任何其它類似的應變規。應變規24檢測到的正比于垂直加在砧座16上應力的信號，由一對引線26傳送出來。產生該應力的力從沖頭14，經過套筒形端子20和被壓接的導線22被傳遞到砧座16。由于實際上由應變規感知的所有應力就是經端子20和導線22所傳遞的力的結果，所以引線26上的信號就可表征在壓接過程中施加在端子20上的力。
為了測出基座12相對于沖頭14的距離而安裝一個線性距離探測器30。在本例中的線性距離探測器30是一個型號為222C-0100的線性差動變壓器，它是由Robinson-Halpern公司(PlymoutyMeeting，Pennsylvania19462)制造的。檢測器30包括一個由合適的托架34牢固地裝配到基座12上的定子32和一個可在定子內豎直運動的電樞，如圖2和3所示。從定子32中向上伸出一推桿36，36的一端安裝到可動電樞，另一端借助于一合適的支架38和可調螺母40懸掛到沖頭14上。一對引線42將正比于電樞在定子內的垂直位置的信號傳送出來。當沖頭14相對于基座12進行往復運動時，推桿36相對于定子32也進行相似的運動。由于該電樞是固定到推桿36上的，所以引線42上的信號可表征出沖頭14相對于基座12的垂直方位。在圖2中可清楚地看出，砧座16有一個端子嚙合面44，而凸模沖頭18有一個端子嚙合面46。砧座16和凸模沖頭18的尺寸特性要嚴格控制，因此面44和46對于基座12和沖頭14的關系是已知的。由于面44距基座12的高度是已知的，所以引線42上所出現的信號可進一步相應地表征砧座16的端子嚙合面44與凸模沖頭18的端子嚙合面46之間的距離D，如圖2中所示。
從圖3可看到，當沖頭14往下作往復運動時，沖模組的兩個配合的半體16同18就嚙合、并壓接端子20。在此過程中，砧座16同凸模沖頭18互相嚙合，因此當沖頭14處于向下的最低位置時，該沖模組的端子嚙合部分44和46之間的距離E為最小。但是應當懂得，當達到這一位置時，壓接端子20和導線22的彈性就產生一向外的力趨向于使砧座16同凸模沖頭18分離。所以，如圖3所示，當沖頭14開始向上縮回時，壓接的端子20和導線22就膨脹，還多少產生一種對抗該沖模組的壓力。隨著沖頭14進一步縮回，這個膨脹還會繼續，直到壓接的端子20和導線22達到某一均衡狀態或膨脹極限為止，從而就不再有力作用到該沖模組上了。此時，兩個端子嚙合部分44和46之間的距離(圖3中示為F)就等于該壓接連接的壓接高度。進而，通過監控應變規引線26上的信號就可容易地識別這一時刻。當該信號表征的壓力為零時，端子20和導線22就達到了它們的彈性膨脹極限，從而沖模組的兩個半體的間距就是圖3中所示的F。由于推桿36是與沖頭14一道運動的，所以引線42上的信號將正比于沖頭14的位移。因此要確定這一信號同F所指示的距離的關系是容易的。完成這項工作的一個方法是放入一個已知壓接高度為F的壓接端子，然后輕輕地壓進沖頭14直到面44和46正好嚙合該壓接端子為止。再調節螺母40直到引線42上的信號被校驗到相當于已知距離F為止。通過這樣一種安排，該信號就會在某一距離F的一個合理正負容差范圍內正比于端子20被壓接在導線22上的壓接高度并代表這個高度;也就是說，該信號就會準確地表示從稍微大于F降到稍微小于F的壓接高度。
圖5示出曲線50，它繪出作用在端子上的壓力與沖頭位移的關系。隨著沖頭14向基座12運動，沖頭14到達端子嚙合面44和46輕輕與端子20嚙合的位置。該位置被用曲線50在X軸線的點52表示。隨著沖頭14的繼續運動，如曲線50所示，作用在端子20上的壓力不斷增強直到某一壓力峰值54為止，這時相應的沖頭位移以56示出。如圖3所示，該位置就是沖頭14向下到達最低位置，同時面44和46之間的距離被示為E。正如上面所述，此時端子20處于很大的壓力之下，并且它是彈性體;當該壓力撤去時，它將回脹一些。隨著沖頭14開始向上退離基座12，端子20上的壓力就逐漸降到零。
這種情況出現在X軸線上的點58處。曲線50在X軸線的這個點58能轉換成面44上方的垂直距離。這可以通過對引線42上的信號進行取樣、并將該信號轉換成某一距離來求得的。如上已述，只要該系統已校驗好，那么當加在該端子上的壓力如58所示時，引線42上的信號將代表實際的壓接高度F。
在操作過程中，為了保證壓接操作確實在試圖確定點58之前就已開始，應當監控該壓力。這樣就會防止出錯，即在沖頭14在經過點52之前零壓力過早地導致讀數為零的情況。這將在圖4所示的框圖中說明。
如圖4中所示，在70對出現在引線26上的、來自應變規24的信號進行監控以保證壓接操作確已開始。完成監控如下對某一已知的良好壓接建立壓力與距離或時間的關系，然后把這些參數同當時正在進行的壓接操作中所收到的壓力和距離信號進行比較的。在本實施例中，是通過連續監控該壓力，并使之與曲線50在Y軸上的某一預定值已進行比較。如果壓力變得大于P，則繼續監控，并使該壓力重復與零值比較。當該壓力信號基本降為零時，馬上在72把出現在引線42上的、來自線性差動變壓器30的距離信號轉換成壓接高度。這是通過簡單地使距離信號的電壓等于沖頭14和基座12之間的某一相應距離，然后減去該沖模組兩個半體16和18的長度而求得的。正如上述，當時線性差動變壓器30進行校驗時，可以對沖模組的兩個半體的長度乘上一個系數，使得變壓器30的電壓輸出直接相當于壓接高度F。無論如何，都要在74檢查其是否屬于高質量的壓接連接所容許的范圍內。參看圖4，在本實施例中，可預先把某一標準壓接高度存儲入存儲器76中，76可以是計算機的ROM或RAM或其它機械讀出裝置，這在工業中是熟知的。在74，將測得的壓接高度同該標準壓接高度比較，如果比較的結果表示壓力和壓接高度都落在某一預定時范圍內，則產生一通過信號，否則就產生一拒絕信號。這個通過/拒絕信號可被耦合到合適的設備以便自動地把具有不良端子的導線或電纜引導到某一拒收點，由操作人員進一步處理或干脆報廢。
在72，當把來自探測器30的距離信號變換成壓接高度時，可以有選擇地把它顯示在打印機、視頻監視器、或類似的輸出設備上，也可把它存儲入存儲器76中以便將來作為檢查追蹤或性能評價之用。
本發明的一個很主要優點是在完成連接的瞬間就能對壓接連接的質量進行測試。這就可在自動化制造過程中進行這種測試，從而可自動篩除那些測試不合格的壓接連接。另一優點是能夠把這種測試的結果存儲起來，以便萬一在機器錯誤動作或監控工具磨損時提供歷史性檢查追蹤。此外，這種歷史性數據可用來進行各種性能分析。
權利要求
1.在一種測定用壓接裝置壓接到元件(22)上的壓接端子(20)的壓接高度的方法中，該壓接裝置包括壓接機(10)，它具有一個基座(12)和一個可作相反、相對往復運動的沖頭(14)，所述基座(12)和沖頭(14)各帶有組成一個壓接沖模組(16、18)中的兩個互相配合的半體之一，所述測定方法包括以下步驟；(a)將端子(20)和元件(22)放在所述壓接機內的壓接裝置上；并(b)至少使所述基座(12)和所述沖頭(14)二者之一進行相對的運動，以使所述沖模組(16、18)嚙合而把所述端子(20)壓接到所述元件(22)上，所述方法的特征在于(c)在進行步驟(b)其期間，確定該壓接過程已經確實開始，然后隨著所述壓力從某一預定值退回到零而監控(在70)施加在所述端子(20)上的壓力，隨后所述壓力基本上達到零，與此同時確定(在72)所述沖模組(16、18)的兩個端子嚙合部分(44、46)之間的距離，該距離就是所述壓接高度(F)。
2.按照權利要求1的方法，其特征在于所述確定(在70)所述壓接過程已實際開始的過程包括隨著所述壓力達到某一期望值而監控施加在所述端子上的壓力。
3.按照權利要求2的方法，其特征在于其中壓接機包括用于產生表征施加在所述端子(20)上的所述壓力的壓力信號和表征所述沖模組(16、18)的端子嚙合部分(44、46)之間的所述距離的距離信號的裝置，其中步驟(c)的特征在于(C1)使所述壓力信號同某一代表零值的第一基準信號進行比較(在70)，并(C2)如果所述壓力信號基本上等于所述第一基準信號，則使所述距離信號同某一代表所期望的壓接高度的第二基準信號進行比較(72)，如果這兩個信號間的差值超過了某一預定值(74)，則產行拒絕信號。
4.按照權利要求3的方法，其特征在于所述壓接機(10)包括存儲器(76)，而步驟(C2)包括把所述壓力信號存儲入所述存儲器(76)中。
5.按照權利要求4的方法，其特征在于把所述距離信號變換成人工可讀形式的步驟(d)。
6.在一種用于將端子(20)壓接到元件(22)上的機器中包括一部具有基座(12)和可進行相反往復運動的沖頭(14)的壓接機，所述基座(12)和沖頭(14)各帶有沖模組(16、18)的兩個互相配合的半體中之一，用于測定被壓接在某一元件(22)上的端子(20)的壓接高度(F)的設備特征在于(a)用于在壓接期間測定和監控施加在所述端子(20)上的壓力的裝置以及(b)當所述測定的壓力基本為零時測定所述沖模組(16、18)的端子嚙合部分(44、46)之間的距離的測距裝置(30)。
7.按照權利要求6的壓接機，其特征在于所述測距裝置(30)包括一個具有定子的線性差動變壓器(32)、一個電樞和一產生表征所述定子和電樞的相對位置的第一信號的裝置，其中，所述定子和電樞二者之一安裝到所述基座(12)上而另一個是安裝到所述沖頭(14)上。
8.按照權利要求7的壓接機，其特征在于所述壓力裝置(24)用于在其所述壓接期間產生一表征施加在所述端子(20)上的壓力的所述第二信號、并連續地使所述第二信號同某一表征為零的基準信號進行比較、直到所述第二信號基本等于零為止。
9.按照權利要求8的壓接機，其特征在于所述壓力裝置(24)是一應變規(24)，而所述壓力機包括用于向操作人員傳遞所述距離信息的裝置(78)。
全文摘要
本發明旨在準確而自動地測定壓接在導線(22)上的端子(20)的壓接高度。壓接機包括往復運動的沖頭(14)和基座(12)，其各帶有組成沖模組(16、18)的兩個匹配的半體之一。用應變規測量加在端子(20)上的力，用線性探測器(30)在壓接過程中測量沖頭(14)的位置。隨著沖頭下降而開始壓接，監控應變規測得的壓力直到某一預定值為止。繼續監控直到該壓力基本為零止。此時線性探測器(30)所指示的沖頭位置轉換成壓接高度。
文檔編號G01B21/02GK1042454SQ8910830
公開日1990年5月23日 申請日期1989年11月3日 優先權日1988年11月4日
發明者邁克爾·安東尼·約曼斯 申請人:Amp公司