专利名称：压接高度的测定技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及把套筒形端子压接到导线端头 上的接方法，具体来说，涉及这种压接连接的压接高度的测定方法。
套筒形端子一般是用普通的压接机压接到导线端头上的，这种压接机有一个用于支承导电端子的砧座和一个可朝向或离开砧座运动以便完成压接的冲模。在操作过程中，套筒形端子放在砧座上，把导线的一端插入该端子的套筒中，然后冲模压向砧座直到压接机的冲程极限为止，从而就把该套筒形端子压接到导线端头上。然后，使冲模缩回到起始点。
为了获得满意的压接连接，必须严密地控制其“压接高度”。端子的压接高度就是对压接后的套筒形端子的高度或最大垂直高度的量度。通常，如果不能把这种特定端子或导线组合体压到的准确高度，将导致一种不能令人满意的压接连接。压接高度的变化本身并不是压接连接不良的原因，但是它却可指示出另一种导致连接不好的其他因素。这些因素有使用了错误的端子或错误的导线尺寸，导线缺股，用错了导线规格以及导线绝缘不正确的剥离。
由于这种不良的压接连接的外观经常还是很好的，所以很难区分出这种不良连接，以致要化许多时间查找故障。
因此需要一种在自动化压接期间、通过准确测定压接高度来检测这种不良压接连接的简单的无损检测方法。
本发明可测定例如用压接机把套筒形端子压接到导线上的这种电连接的压接高度。把套筒形端子同欲压接到套筒形端子上的元件放入该压接设备内的压接位置，再启动该压接设备，以使冲模组啮合并把端子压接到元件上去。在这个压接步骤中，随着加到端子上的压力达到某一峰值然后回到零的同时，可以对这个力进行测定和监控。在压力基本为零时，同时测定出该冲模组的两个端子啮合部分之间的距离，这个距离就是压接高度。
图1是体现本发明内容的压接机立体视图;
图2是图1压接机的部分正视图，示出一套压接冲模组的松开状态;
图3是类似于图2的视图，示出压接冲模组的压合状态;
图4是体现本发明所使用的各种典型功能部件的电路框图;
图5示出了在把端子压接到导线端头上期间，冲头位移对压接力的关系曲线图。
图1中示出了一部压接机10，它具有基座12和便于相对于基座12双向往复运动的冲头14。在本发明实施例中，压接机10具有一套用于向冲头14提供往复运动的飞轮和离合器装置，该机已在于1970年12月29日颁发给Rider的美国专利3，550，239号中作了更充分的描述。然而，在本发明的实践中也可采用其它类型的、可在某一冲程距离内作往复运动的压接机。
基座12和冲头14按以通常方式各装配着压接冲模组的互相配合的半个冲模。该套冲模组包括一个可拆卸地安装到基座12上的砧座16和一个可拆卸地安装在冲头14上的凸模18，如图1、2和3中所示。在图1中示出了一个被压接在一对引线22上的典型压接套筒形端子20。
如图1、2和3中所示，按普通方法用环氧树脂或焊接方式把应变规24安装到砧座16上。本实施例的应变规是由Micro-Measurementsdivision，MeasurementsGroupInc.(Raleigh，NorthCarolina27611)制造的CEA系列125UW型应变规。也可使用任何其它类似的应变规。应变规24检测到的正比于垂直加在砧座16上应力的信号，由一对引线26传送出来。产生该应力的力从冲头14，经过套筒形端子20和被压接的导线22被传递到砧座16。由于实际上由应变规感知的所有应力就是经端子20和导线22所传递的力的结果，所以引线26上的信号就可表征在压接过程中施加在端子20上的力。
为了测出基座12相对于冲头14的距离而安装一个线性距离探测器30。在本例中的线性距离探测器30是一个型号为222C-0100的线性差动变压器，它是由Robinson-Halpern公司(PlymoutyMeeting，Pennsylvania19462)制造的。检测器30包括一个由合适的托架34牢固地装配到基座12上的定子32和一个可在定子内竖直运动的电枢，如图2和3所示。从定子32中向上伸出一推杆36，36的一端安装到可动电枢，另一端借助于一合适的支架38和可调螺母40悬挂到冲头14上。一对引线42将正比于电枢在定子内的垂直位置的信号传送出来。当冲头14相对于基座12进行往复运动时，推杆36相对于定子32也进行相似的运动。由于该电枢是固定到推杆36上的，所以引线42上的信号可表征出冲头14相对于基座12的垂直方位。在图2中可清楚地看出，砧座16有一个端子啮合面44，而凸模冲头18有一个端子啮合面46。砧座16和凸模冲头18的尺寸特性要严格控制，因此面44和46对于基座12和冲头14的关系是已知的。由于面44距基座12的高度是已知的，所以引线42上所出现的信号可进一步相应地表征砧座16的端子啮合面44与凸模冲头18的端子啮合面46之间的距离D，如图2中所示。
从图3可看到，当冲头14往下作往复运动时，冲模组的两个配合的半体16同18就啮合、并压接端子20。在此过程中，砧座16同凸模冲头18互相啮合，因此当冲头14处于向下的最低位置时，该冲模组的端子啮合部分44和46之间的距离E为最小。但是应当懂得，当达到这一位置时，压接端子20和导线22的弹性就产生一向外的力趋向于使砧座16同凸模冲头18分离。所以，如图3所示，当冲头14开始向上缩回时，压接的端子20和导线22就膨胀，还多少产生一种对抗该冲模组的压力。随着冲头14进一步缩回，这个膨胀还会继续，直到压接的端子20和导线22达到某一均衡状态或膨胀极限为止，从而就不再有力作用到该冲模组上了。此时，两个端子啮合部分44和46之间的距离(图3中示为F)就等于该压接连接的压接高度。进而，通过监控应变规引线26上的信号就可容易地识别这一时刻。当该信号表征的压力为零时，端子20和导线22就达到了它们的弹性膨胀极限，从而冲模组的两个半体的间距就是图3中所示的F。由于推杆36是与冲头14一道运动的，所以引线42上的信号将正比于冲头14的位移。因此要确定这一信号同F所指示的距离的关系是容易的。完成这项工作的一个方法是放入一个已知压接高度为F的压接端子，然后轻轻地压进冲头14直到面44和46正好啮合该压接端子为止。再调节螺母40直到引线42上的信号被校验到相当于已知距离F为止。通过这样一种安排，该信号就会在某一距离F的一个合理正负容差范围内正比于端子20被压接在导线22上的压接高度并代表这个高度;也就是说，该信号就会准确地表示从稍微大于F降到稍微小于F的压接高度。
图5示出曲线50，它绘出作用在端子上的压力与冲头位移的关系。随着冲头14向基座12运动，冲头14到达端子啮合面44和46轻轻与端子20啮合的位置。该位置被用曲线50在X轴线的点52表示。随着冲头14的继续运动，如曲线50所示，作用在端子20上的压力不断增强直到某一压力峰值54为止，这时相应的冲头位移以56示出。如图3所示，该位置就是冲头14向下到达最低位置，同时面44和46之间的距离被示为E。正如上面所述，此时端子20处于很大的压力之下，并且它是弹性体;当该压力撤去时，它将回胀一些。随着冲头14开始向上退离基座12，端子20上的压力就逐渐降到零。
这种情况出现在X轴线上的点58处。曲线50在X轴线的这个点58能转换成面44上方的垂直距离。这可以通过对引线42上的信号进行取样、并将该信号转换成某一距离来求得的。如上已述，只要该系统已校验好，那么当加在该端子上的压力如58所示时，引线42上的信号将代表实际的压接高度F。
在操作过程中，为了保证压接操作确实在试图确定点58之前就已开始，应当监控该压力。这样就会防止出错，即在冲头14在经过点52之前零压力过早地导致读数为零的情况。这将在图4所示的框图中说明。
如图4中所示，在70对出现在引线26上的、来自应变规24的信号进行监控以保证压接操作确已开始。完成监控如下对某一已知的良好压接建立压力与距离或时间的关系，然后把这些参数同当时正在进行的压接操作中所收到的压力和距离信号进行比较的。在本实施例中，是通过连续监控该压力，并使之与曲线50在Y轴上的某一预定值已进行比较。如果压力变得大于P，则继续监控，并使该压力重复与零值比较。当该压力信号基本降为零时，马上在72把出现在引线42上的、来自线性差动变压器30的距离信号转换成压接高度。这是通过简单地使距离信号的电压等于冲头14和基座12之间的某一相应距离，然后减去该冲模组两个半体16和18的长度而求得的。正如上述，当时线性差动变压器30进行校验时，可以对冲模组的两个半体的长度乘上一个系数，使得变压器30的电压输出直接相当于压接高度F。无论如何，都要在74检查其是否属于高质量的压接连接所容许的范围内。参看图4，在本实施例中，可预先把某一标准压接高度存储入存储器76中，76可以是计算机的ROM或RAM或其它机械读出装置，这在工业中是熟知的。在74，将测得的压接高度同该标准压接高度比较，如果比较的结果表示压力和压接高度都落在某一预定时范围内，则产生一通过信号，否则就产生一拒绝信号。这个通过/拒绝信号可被耦合到合适的设备以便自动地把具有不良端子的导线或电缆引导到某一拒收点，由操作人员进一步处理或干脆报废。
在72，当把来自探测器30的距离信号变换成压接高度时，可以有选择地把它显示在打印机、视频监视器、或类似的输出设备上，也可把它存储入存储器76中以便将来作为检查追踪或性能评价之用。
本发明的一个很主要优点是在完成连接的瞬间就能对压接连接的质量进行测试。这就可在自动化制造过程中进行这种测试，从而可自动筛除那些测试不合格的压接连接。另一优点是能够把这种测试的结果存储起来，以便万一在机器错误动作或监控工具磨损时提供历史性检查追踪。此外，这种历史性数据可用来进行各种性能分析。
权利要求
1.在一种测定用压接装置压接到元件(22)上的压接端子(20)的压接高度的方法中，该压接装置包括压接机(10)，它具有一个基座(12)和一个可作相反、相对往复运动的冲头(14)，所述基座(12)和冲头(14)各带有组成一个压接冲模组(16、18)中的两个互相配合的半体之一，所述测定方法包括以下步骤；(a)将端子(20)和元件(22)放在所述压接机内的压接装置上；并(b)至少使所述基座(12)和所述冲头(14)二者之一进行相对的运动，以使所述冲模组(16、18)啮合而把所述端子(20)压接到所述元件(22)上，所述方法的特征在于(c)在进行步骤(b)其期间，确定该压接过程已经确实开始，然后随着所述压力从某一预定值退回到零而监控(在70)施加在所述端子(20)上的压力，随后所述压力基本上达到零，与此同时确定(在72)所述冲模组(16、18)的两个端子啮合部分(44、46)之间的距离，该距离就是所述压接高度(F)。
2.按照权利要求1的方法，其特征在于所述确定(在70)所述压接过程已实际开始的过程包括随着所述压力达到某一期望值而监控施加在所述端子上的压力。
3.按照权利要求2的方法，其特征在于其中压接机包括用于产生表征施加在所述端子(20)上的所述压力的压力信号和表征所述冲模组(16、18)的端子啮合部分(44、46)之间的所述距离的距离信号的装置，其中步骤(c)的特征在于(C1)使所述压力信号同某一代表零值的第一基准信号进行比较(在70)，并(C2)如果所述压力信号基本上等于所述第一基准信号，则使所述距离信号同某一代表所期望的压接高度的第二基准信号进行比较(72)，如果这两个信号间的差值超过了某一预定值(74)，则产行拒绝信号。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于所述压接机(10)包括存储器(76)，而步骤(C2)包括把所述压力信号存储入所述存储器(76)中。
5.按照权利要求4的方法，其特征在于把所述距离信号变换成人工可读形式的步骤(d)。
6.在一种用于将端子(20)压接到元件(22)上的机器中包括一部具有基座(12)和可进行相反往复运动的冲头(14)的压接机，所述基座(12)和冲头(14)各带有冲模组(16、18)的两个互相配合的半体中之一，用于测定被压接在某一元件(22)上的端子(20)的压接高度(F)的设备特征在于(a)用于在压接期间测定和监控施加在所述端子(20)上的压力的装置以及(b)当所述测定的压力基本为零时测定所述冲模组(16、18)的端子啮合部分(44、46)之间的距离的测距装置(30)。
7.按照权利要求6的压接机，其特征在于所述测距装置(30)包括一个具有定子的线性差动变压器(32)、一个电枢和一产生表征所述定子和电枢的相对位置的第一信号的装置，其中，所述定子和电枢二者之一安装到所述基座(12)上而另一个是安装到所述冲头(14)上。
8.按照权利要求7的压接机，其特征在于所述压力装置(24)用于在其所述压接期间产生一表征施加在所述端子(20)上的压力的所述第二信号、并连续地使所述第二信号同某一表征为零的基准信号进行比较、直到所述第二信号基本等于零为止。
9.按照权利要求8的压接机，其特征在于所述压力装置(24)是一应变规(24)，而所述压力机包括用于向操作人员传递所述距离信息的装置(78)。
全文摘要
本发明旨在准确而自动地测定压接在导线(22)上的端子(20)的压接高度。压接机包括往复运动的冲头(14)和基座(12)，其各带有组成冲模组(16、18)的两个匹配的半体之一。用应变规测量加在端子(20)上的力，用线性探测器(30)在压接过程中测量冲头(14)的位置。随着冲头下降而开始压接，监控应变规测得的压力直到某一预定值为止。继续监控直到该压力基本为零止。此时线性探测器(30)所指示的冲头位置转换成压接高度。
文档编号G01B21/02GK1042454SQ8910830
公开日1990年5月23日 申请日期1989年11月3日 优先权日1988年11月4日
发明者迈克尔·安东尼·约曼斯 申请人:Amp公司