説明

ワイヤ取付具の幾何学的データを決定するための方法および装置

【課題】ワイヤ取付具の幾何学的データを自動的に決定することができる方法および装置を作り出すための解決法を提供する。
【解決手段】ワイヤ取付具の非接触走査のためのこの方法において、ワイヤ取付具は、第1距離センサ14によって、かつ第2距離センサ15によって走査される。第1距離センサ14は、ワイヤ取付具を、この場合はクリンプコンタクト1の導体クリンプ3を、複数回、下から非接触的に走査する目的を果たす。第2距離センサ15は、クリンプコンタクト1の導体クリンプ3を、上から非接触的に走査する目的を果たす。関連するx、y軸を備える測定値から、ワイヤ取付具の幾何学的データが決定される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、独立特許請求項の定義に記載のワイヤ取付具の表面が走査され、それからワイヤ取付具の幾何学的データが決定されるワイヤ取付具の幾何学的データを決定するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【0002】
欧州特許出願第05110077.4号明細書から、クリンプコンタクトの高さを測定するための装置が知られていた。その詳細は、図1から3に示されている。
【0003】
図1から3は、例えばクリンプコンタクト1としてのワイヤ取付具の高さの機械的手段による測定を図示する。ワイヤ2にプレスされるクリンプコンタクト1は、導体クリンプ3と絶縁体クリンプ4とを含み、導体クリンプ3はワイヤ導体5を囲み、絶縁体クリンプ4はワイヤ絶縁体6を囲む。クリンピング動作では、導体クリンプ3および絶縁体クリンプ4は、クリンピングダイおよびクリンピングアンビルによって、可塑的に変形され、図示された形状にプレスされる。垂直に移動可能な測定装置の上部部分に連結された第1ブレード7は、導体クリンプ3の上側と接触する。測定装置の下部部分に連結されたポイント8は、導体クリンプ3の下側と接触する。ブレード7の位置を、線形測定装置によって測定することができる。ポイント8の位置を、線形測定装置によって測定することができる。2つの位置の間の差が、図2および3に示されたクリンプコンタクト1の高さHに対応する。
【0004】
図3は、クリンプコンタクト1の高さの測定に関連するコンタクトポイントをもつ導体クリンプ3の断面を示す。導体クリンプ3の上側において、第1ポイント9および第2ポイント10で、ブレード7が導体クリンプ3に連結される。クリンプ3の下側において、第3ポイント11で、ポイント8が第3ポイント11に連結される。クリンピング動作の間に、クリンピングダイとクリンピングアンビルの間に必要とされる遊びの結果、導体クリンプ3の下側に存在するようになるバリが12で示される。クリンプの高さHは、第1ポイント9および第2ポイント10によって画定される導体クリンプ3の上側と、第3ポイント11によって画定される下側との間の距離から決定される。
【特許文献1】欧州特許出願第05110077.4号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
この装置における不利な点は、2mmより小さい導体クリンプの長さを有する小さいクリンプコンタクトによって、この測定装置の機械側および高さの中心合わせが一定量の空間を占めるために、クリンプの高さを測定することができないことである。さらに、望ましい精度を保証できるために、機械的測定装置を、非常に細かく、非常に精密に作らなければならないので、このことが、製造コストに否定的な影響を与える。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここで、本発明は対応策を提供することを説明する。請求項1で特徴づけられた本発明は、知られている装置の不利な点を回避し、ワイヤ取付具の幾何学的データをそれによって自動的に決定することができる方法および装置を作り出すための解決法を提供する。
【0007】
本発明の有利なさらなる発展が、従属請求項に説明されている。
【0008】
本発明によって達成された利点は、主に、ワイヤ取付具の表面が非接触的に、したがって摩耗なく走査可能であるという点にみられる。また、有利な点は、ワイヤ取付具を大きな範囲にわたって検査できることである。したがって、ワイヤ取付具をその全体において評価できる。本発明による方法によって、ワイヤ取付具のサーフェスモデルが作り出される。これから、距離、断面積などのさらなるデータを、導き出すことができる。ワイヤ取付具に対して、さらなる機械的中心合わせ装置はもはや必要ない。測定プロセスの間のワイヤ取付具の不正確な中心合わせによる測定エラーは、最初から取り除かれている。本発明による方法によって、小さいワイヤ取付具の幾何学的データを決定することができ、大きいワイヤ取付具のものも同様である。さらに、ワイヤ取付具を処理する工具の摩耗を、ワイヤ取付具の外れていく幾何学データから迅速に検出することができる。
【0009】
本発明による方法によって、また本発明による装置によって、ワイヤ取付具の表面が走査され、それからワイヤ取付具の幾何学的データが決定され、複数の非接触距離測定によって、ワイヤ取付具のサーフェスモデルが作り出され、それからワイヤ取付具の幾何学的データが決定される。この方法は、手動の仕事場、半自動機械、完全自動機械に適している。
【0010】
完全自動機械の場合、本発明による装置によれば、ワイヤ取付具を、製造の間も、本発明による方法に従う任意抽出ベースで測定することができる。
【0011】
本発明は、添付の図に関連して、より詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
図4は、ワイヤ取付具の非接触走査のための測定装置を示す。第1距離センサ14および第2距離センサ15が、U字形ハウジング13上に配置される。第1距離センサ14は、ワイヤ取付具を、示された例ではクリンプコンタクト1を、下から非接触的に走査する目的を果たす。第2距離センサ15は、ワイヤ取付具を、この場合は導体クリンプ3を、上から非接触的に走査する目的を果たす。
【0013】
ハウジング13は、ハウジング13を、z駆動装置23によってz方向に動かす第1線形ユニット、例えば第1線形スライド33上に配置される。ワイヤ2はグリッパ24によってZ方向の一定の位置に保持される。距離センサ14、15によって与えられる距離を測定するためのZ方向におけるワイヤ取付具3の最適位置を、第1線形スライド22によって設定することができる。第1線形スライド22は、第1線形スライド22をy駆動装置26によってy方向に動かす第2線形ユニット、例えば第2線形スライド25上に配置される。第2線形スライド25は、第2線形スライド25をx駆動装置28によってx方向に動かす第3線形ユニット、例えば第3線形スライド27上に配置される。xおよびy駆動装置26、28によって、図5および6に示されるように距離センサ14、15は、一定の走査パターンに従ってワイヤ取付具3に対して動かされる。さらに、以下にさらに説明されるように各距離測定のところで、それぞれのxおよびy座標は、例えば線形スライドの線形エンコーダによって、あるいはそれぞれxおよびy駆動装置のシャフトエンコーダによって登録される。
【0014】
例えば距離センサ14、15として、示された例では、ワイヤ取付具の表面、この場合は導体クリンプの表面の、測定物体からの距離を決定する距離センサが提供される。送信器16は、測定物体の表面に当たる焦点を合わされたポイント光ビームまたはポイントレーザビーム17を生成する。受信器18では、測定物体によって拡散的に反射された光ビーム17.1が、受光素子、例えば位置検知形装置(PSD)素子または電荷結合装置(CCD)素子上に焦点を結ぶ。三角測量による距離測定は、相似三角形の比較に基づく。受信器によって検出された変位から、受光素子上の光パッチの位置は、走査された測定物体からの距離に依存するので、測定物体の距離を推定できる。受光素子の出力信号は、光パッチの位置に応じて変わる。
【0015】
図5および6は、第2距離センサ15の光ビーム18が、一定の走査パターンAMに従ってワイヤ取付具に対してどのように動かされるかを示す。第1距離センサ14の光ビーム17が、ワイヤ取付具、この場合はワイヤクリンプ3の下側で同じ走査パターンAMに従って動かされる。図5は、ワイヤの長手方向軸に垂直に走る走査パターンAMを示す。図6は、ワイヤの長手方向軸に平行に走る走査パターンAMを示す。走査パターンAMを生成するために、ワイヤ2が、ワイヤ取付具またはハウジング13と共に動かされ、あるいはハウジング13およびワイヤ2が、ワイヤ取付具と共に動かされる。走査パターンAMが、曲線をもってもよい。
【0016】
図7に示すように、距離測定Z1およびZ2は、以下のように走査パターンAMに沿って行われる。光ビーム17および18は、座標x1、y1をもつ第1測定点に動かされる。x方向への移動を、例えばハウジング13または線形ユニット27によって行うことができ、y方向への移動を、グリッパ24によって行うことができる。ハウジング13および/または線形ユニット27、25あるいはグリッパ24が、xおよびy方向への移動を行うこともできる。座標x1、y1をもつ第1測定点のところで、それぞれの送信器のワイヤ取付具の表面からの距離または測定値M1が決定される。距離測定Z1の測定値M1Z1によって与えられる距離および距離測定Z2の測定値M1Z2によって与えられる距離が、第1測定点の座標x1、y1と共にテーブルに保存される。それから、光ビーム17、18が、座標x2、y2をもつ第2測定点に動かされ、測定値M2Z1および測定値M2Z2が決定され、第2測定点の座標x2、y2と共にテーブルに保存される。さらなる距離測定Z1、Z2が、同様に行われる。
【0017】
距離を、例えば距離センサからワイヤ取付具の表面まで絶対的に測定することができる。距離を、一定の参照点に対して割り当てることもできる。例えば、第1測定点を、参照点として使用し、他の測定点の距離を、その参照点に関連させることができる。測定された距離をz座標に変換することもでき、x、y座標と共にテーブルに保存することができる。各距離センサの距離測定の測定値が、1つの同じ座標ゼロポイントに関連されることが重要である。
【0018】
2つの距離センサ14、15の距離を決定するために、知られている厚さのプレートを、グリッパ24によって距離センサ14、15の間に持ち込み、距離測定を行うことができる。センサ距離、またはセンサからセンサへの距離は、1つのセンサからプレートまでの測定された距離と、他のセンサからプレートまでの距離と、プレートの厚さとの和である。座標ゼロポイントを、例えば1つの距離センサに置き、他の距離センサのz座標を、その距離センサの離間距離から決定することができる。
【0019】
距離測定Z1、Z2の数は、測定物体またはワイヤ取付具の表面の複雑さに応じて決定される。図7は、第1センサ14の距離測定Z1および第2センサ15の距離測定Z2を空間的に示す。すべての併せた測定値は、ワイヤ取付具、この場合は導体クリンプ3の表面の3次元のイメージをもたらす。
【0020】
測定物体、またはワイヤ取付具の表面の複雑さに応じて、2つより多いセンサ、例えばワイヤ取付具を側部から走査するセンサも提供することができる。
【0021】
図8は、幾何学的データ、例えば、ワイヤ取付具の高さHまたはワイヤクリンプの高さが表面のイメージからどのように決定されるかを示す。最小値MZ1minおよび最大値MZ2maxが、それぞれ距離測定Z1およびZ2の測定値からの計算によって決定される。
【0022】
理論的には、これらの最大値MZ2maxおよび最小値MZ1minは、理論的には互いに平行に走る線形回帰線R1、R21、R22上にある。この場合、MZ1minの値の回帰線R1は、他の2つの回帰線R21、R22の正確に中央下側にある。
【0023】
実際には、最適な状況(新しいクリンプダイ、新しいクリンプアンビル、均質なコンタクト材料、正確な、剥がされた長さ、測定エラーなし)下では、これらのMZ2maxおよびMZ1minの値は、互いの実質的に平行に走る、これらの値によって形成された線形回帰線R21、R22、R1に比較的近くにある。この場合、MZ1minの値の回帰線R1は、他の2つの回帰線R21、R22の正確に中央下側にある。次に、クリンプの高さHは、下の回帰線R1の点から、一方上の回帰線R21の2つの点と他方の上の回帰線R22の1つの点、あるいはその反対によって形成される上のレベルE2への最短距離である。
【0024】
クリンプの高さHを計算するさらなる方法は、高さHが表面の間の距離である、2つの平行な表面を使用することである。表面が、評価に関連した測定点、この場合は導体クリンプのゾーンだけを考慮するように、表面の範囲および出発位置が選択される。それらは、同じ寸法でなくてもよく、したがって例えば、y方向の表面F1は、(バリ12なしで)表面F2より小さいが、x方向では同じ寸法である。
【0025】
図9aおよび図9bは、測定された表面のイメージ、この場合は、導体クリンプおよびクリンプアンビルによって形成されたワイヤクリンプ3のワイヤモデルを示す。ワイヤモデルは、テーブルに保存された距離測定のZ1、Z2の測定値から、あるいはz座標および関連するx、y座標から作り出される。
【0026】
図9aは、形状が導体クリンプによって決定される、導体クリンプ3の約2ミリメートル掛ける2ミリメートルのカットアウトのワイヤモデルを示す。
【0027】
図9bは、形状がクリンプアンビルによって決定される、ワイヤクリンプ3の同じカットアウトのワイヤモデルを示す。左側に許容バリ12を明瞭に見ることができる。しかし、バリ12の距離測定値Z1は、表面F1の外側にあり、したがって評価されない。
【0028】
図10aは、図9aのMZ2max値から形成される線Z22(太線)およびそれから計算される回帰線R22(点線)を示す。
【0029】
回帰線の決定は一般に知られており、以下のようにまとめることができる。回帰線は、その直線からのデータ対(z、x)の距離の平方が最小化される点の群を形成する測定値を通って走る直線である。図10aの回帰線は式
z(x):=ax+b
に従い、この式でaは直線の傾きで、bはz軸の軸切片である。
【0030】
線Z22および回帰線R22は、hの後からvの前まで、上述の導体クリンプのカットアウトを延びる。x軸上に、前記カットアウトの2ミリメートルが表され、z軸上に、距離測定Z2の測定値が表される。回帰線R1およびR2は、回帰線R22と同様に決定される。
【0031】
図10aは、クリンプコンタクト1、したがって導体クリンプ3も、空間的に背面hに向かって少し(約1.8°)垂れ下がっていることを示す。さらに、例えば、ワイヤの長手方向軸のクリンプコンタクト1の捩れを、決定することができる。捩れを、例えば、回帰線R22および回帰線R21の1つの点で与えられる表面の位置から決定することができる。
【0032】
図10bは、図9aのワイヤモデル上の、回帰線R22によって、かつ回帰線R21の1つの点によってトレースされた面E2を示す。回帰線R1の1つの点で面E2に平行に位置する面E1を通して、2つの面E1、E2の間の距離として、クリンプの高さHを決定することができる。
【0033】
しかし、実際には、測定されるべきワイヤ取付具、この場合は測定されるべき導体クリンプ3は、例えば、ランダムな孤立した凸凹または測定偏差のために、理想的な形状から外れる。これらの影響を考慮しまたはそれらを低減するために、適切な最適化方法を使用することができる。面E2は、図10bに示すように、これらの侵入または外れの深さが、必要な測定精度よりも相当に小さいならば、所々で少しワイヤモデルに侵入してもよく、あるいは、少し回帰線から外れてもよい。したがって、クリンプの高さは、z方向に少し修正された面の間の距離に対応する。
【0034】
図11は、ワイヤ取付具またはワイヤ絶縁体6の上に適合させられたスリーブ20の非接触走査のための測定装置を示す。スリーブ20の代わりに、密封要素、ブラシまたは同様の取付具を提供することができる。剥がされたワイヤ導体5も走査することができる。上述の方法と同じ方法で、ワイヤ取付具の走査および測定値の評価が行われる。この場合、回帰線はもはや平らな面にはなく、円筒形表面にある。回帰線から、ワイヤ取付具、この場合はスリーブ20の直径を決定することができる。
【0035】
図12は、エレクトロ溶接または超音波溶接によって、剥がされたワイヤ導体5が連結されるいくつかのワイヤ2からなるワイヤハーネス21を示す。この目的のために、幅BR、高さHOおよび長さLAの寸法に、断面または体積の圧縮が必要となる。寸法は、製造の間、できるだけ正確に維持されなければならない。寸法の妥当性確認を、測定装置によって、また上述の本発明による方法の手段によって、製造の間も行うことができる。距離測定を、90°ずらせて置かれた2対のセンサで行うことができる。この場合、正確な評価のために、2対のセンサの逐次走査が有利である。ワイヤハーネス21が走査され、それからそれを90°回転させて、もう一度、走査する、上で説明された1対のセンサだけも考えられる。1回目の測定の後で、ワイヤハーネス21を回転させる代わりに、センサ対を90°回転することもできる。
【0036】
図13は、第1距離センサ14がz方向に移動可能であり、かつ第2距離センサ15がz方向に移動可能である、図4による測定装置の変形形態を示す。第1距離センサ14のハウジング29は、第1下部線形ユニット、例えば、z1駆動装置31によってハウジング29をz方向に動かす第1下部線形スライド30に配置される。第2距離センサ15のハウジング32は、第1上部線形ユニット、例えば、z2駆動装置34によってハウジング32をz方向に動かす第1上部線形スライド33に配置される。第1下部線形スライドは、また第1上部線形スライドも同様に、線形エンコーダを備えており、各z駆動装置はシャフトエンコーダを備えており、それぞれの距離センサのz方向における正確な位置は、線形エンコーダまたはシャフトエンコーダによって決定される。
【0037】
図4による距離測定の場合とは違って、この変形形態では、距離測定は、それぞれz方向の線形エンコーダによって行われ、各距離測定で、それぞれの距離センサは、距離センサによって測定された同じ距離、ワイヤ取付具の表面の方に動かされる。前のように、距離測定のx、y座標および距離測定の測定値、すなわち、それぞれ、線形エンコーダによって、またはシャフトエンコーダによって測定されたワイヤ取付具の表面への距離は、テーブルに保存される。
【0038】
ポイントレーザビームで三角測量を行う前述の距離センサの代わりに、ラインレーザビームで三角測量を行う距離センサを使用することができる。この距離センサは、ラインレンズから、レーザラインを測定物体の表面、この場合はワイヤ取付具の表面に投射する。レンズは、レーザラインの拡散的反射された光のイメージを受光素子のマトリックス上に形成する。距離センサは、ラインポイントからセンサおよびライン内のポイントの関連する位置、すなわち、次に第3線形スライド27のx座標に関連して設定されるセンサの座標ゼロポイント上のポイントのx座標までの距離を意味する距離情報を、線形イメージから決定する。測定値および座標のテーブルへの保存、ならびにテーブルの評価が上で説明したように行われる。
【0039】
ポイントレーザビームと比べて、ラインセンサビームをもつセンサは、より効率的に走査し、したがってより速い。図5または図6による走査パターンAMをライン毎に処理することができる。1つのラインがその上で1つの測定を行って、それから次のラインが1つの測定を行った。
【0040】
距離を測定するための他のセンサ、例えば、レーダの原理で作動するセンサも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】ワイヤ取付具の高さの機械的手段による測定を表す図である。
【図2】ワイヤ取付具の高さの機械的手段による測定を表す図である。
【図3】ワイヤ取付具の高さの機械的手段による測定を表す図である。
【図4】ワイヤ取付具の非接触走査用の測定装置の図である。
【図5】様々な走査パターンの図である。
【図6】様々な走査パターンの図である。
【図7】走査パターンに沿った距離の測定の図である。
【図8】ワイヤ取付具の高さの決定の図である。
【図9a】導体クリンプのサーフェスモデルの図である。
【図9b】導体クリンプのワイヤモデルの図である。
【図10a】測定値から決定された回帰線の図である。
【図10b】回帰線がその上でトレースされる面の図である。
【図11】ワイヤ取付具として予測されるスリーブの非接触走査の図である。
【図12】非接触で走査可能な連結を備えるワイヤハーネスの図である。
【図13】測定装置の変形実施形態の図である。
【符号の説明】
【0042】
1 クリンプコンタクト
2 ワイヤ
3 導体クリンプ
4 絶縁体クリンプ
5 ワイヤ導体
6 ワイヤ絶縁体
7 ブレード
8 ポイント
9 第1ポイント
10 第2ポイント
11 第3ポイント
12 バリ
13 U字形ハウジング
14 第1距離センサ
15 第2距離センサ
16 送信器
17 ポイント光ビームまたはポイントレーザビーム
17.1 光ビーム
18 受信器
20 スリーブ
21 ワイヤハーネス
22 第1線形スライド
23 Z駆動装置
24 グリッパ
25 第2線形スライド
26 Y駆動装置
27 第3線形スライド
28 X駆動装置
29、32 ハウジング
30 第1下部線形スライド
31 Z1駆動装置
33 第1上部線形スライド
E1、E2 面
F1、F2 表面
R1、R21、R22 回帰線
X、X1、X2、Y、Y1、Y2、Z、Z1、Z2 座標
M1Z1、M1Z2、M2Z1、M2Z2、M1 測定値
MZ1min、MZ2max 数値
BR 幅
LA 長さ
HO 高さ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ワイヤ取付具の表面が走査され、それからワイヤ取付具の幾何学的データが決定される、ワイヤ取付具の幾何学的データを決定するための方法であって、複数の非接触距離測定(Z1、Z2)によって、ワイヤ取付具(3)のサーフェスモデルが作り出され、それからワイヤ取付具(3)の幾何学的データが決定されることを特徴とする、方法。
【請求項2】
非接触距離測定(Z1、Z2)が、一定の走査パターン(AM)に従って行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
非接触距離測定(Z1、Z2)の測定値が、三角測量(AM)によって決定されることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
距離測定(Z1、Z2)が、ワイヤ取付具(3)のいくつかの側で行われることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
非接触距離測定(Z1、Z2)の測定値から、回帰線(R1、R21、R22)が計算され、回帰線(R1、R21、R22)によって、ワイヤ取付具(3)の幾何学的データ(H)が決定されることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
非接触距離測定(Z1、Z2)の各測定値に対して、距離測定(Z1、Z2)の座標(x、y)が決定され、測定値と共に電子テーブルに保存されることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に従って維持される電子テーブル。
【請求項7】
ワイヤ取付具の表面が装置の中で走査可能であるワイヤ取付具の幾何学的データを決定するための装置であって、表面を走査するように、距離センサ(14、15)が提供され、その距離センサによってワイヤ取付具(3)の表面からの距離を非接触的に決定することができ、かつ線形ユニット(22、25、27、30、33)および/またはグリッパ(24)によって距離測定を行うように、距離センサが少なくとも2つの軸(x、y、z)の方向に移動可能であることを特徴とする、装置。

【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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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9a】
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【図9b】
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【図10a】
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【図10b】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【公開番号】特開2007−248463(P2007−248463A)
【公開日】平成19年9月27日(2007.9.27)
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願2007−58149(P2007−58149)
【出願日】平成19年3月8日(2007.3.8)
【出願人】(503231561)コマツクス・ホールデイング・アー・ゲー (8)
【Fターム(参考)】