ワイヤーハーネス加工技術のポイント解説

電子機器、自動車などの電子技術の急速な発展とともに、ワイヤーハーネスの市場需要も拡大し続けているだけでなく、小型化、軽量化などの機能や品質の要求も高まっています。慧成園のワイヤーハーネスサプライヤーは、ワイヤーハーネスの品質を保証するために必要な外観検査項目をご紹介します。また、新型4Kデジタルマイクロスコープシステムを使用した拡大観察、測定、検査、定量評価、作業効率向上などの応用事例をご紹介します。

ワイヤーハーネスの重要性と需要が同時に高まっている ワイヤーハーネスは、ケーブルハーネスとも呼ばれ、電子機器の接続に必要な複数の電気的接続（電源、信号通信）配線を束ねて形成される部品である。複数の接点を持つコネクタを使用することで、接続の簡略化や誤接続の防止を図っている。例えば自動車では、1台の車両に500～1,500本ものワイヤーハーネスが使用されており、人間の血管や神経に相当する役割を担っている。ワイヤーハーネスの欠陥や断線は、製品の品質や性能、安全性に大きな影響を与える。近年、モーター製品や電子デバイスは小型化・高密度化の傾向にあり、自動車分野でもEV（電気自動車）、HEV（ハイブリッド車）、誘導技術を応用した運転支援機能、自動運転技術などが急速に発展している。このような背景の中、ワイヤーハーネスの市場ニーズは拡大し続けており、製品の研究開発・製造面においても、多品種化、小型化、軽量化、高機能化、高耐久化等を追求し、幅広いニーズに応えるべく、新たな時代を迎えております。これらのニーズに応え、高品質な新製品・改良品を迅速に提供するためには、研究開発の評価や製造工程の外観検査において、より高い精度とスピードが求められています。品質の決め手となる電線の端子接続と外観検査 ワイヤーハーネスの製造工程では、コネクタ、チューブ、ガード、クリップ、クランプなどの部品を組み付ける前に、電線の端子接続がハーネスの品質を左右する重要な工程となります。端子の接続には「圧着」「圧接」「はんだ付け」などがある。さまざまな接続方法を用いる場合、ひとたび接続に異常が生じると、導通不良や芯線外れなどの不具合につながる可能性がある。ワイヤーハーネスの品質チェックには、「ワイヤーハーネステスター（導電率テスター）」を使って断線や短絡などをチェックする方法などがありますが、各種検査後、各種検査後にワイヤーハーネスの品質をチェックすることが重要です。しかし、各種試験後や不具合発生時の正確な状態や原因を調べるためには、マイクロスコープや顕微鏡システムの拡大機能を用いて端子接続部の外観を検査・評価する必要がある。以下に接続方法ごとの検査項目を示す。圧着（継ぎ目）の外観は、各種端子の導体銅被覆の可塑性を利用してケーブルをシースに圧着して検査する。導体銅は、製造ライン上の工具または自動装置を使用して「継ぎ目」を通して曲げられる。

[外観検査項目］

圧着高さ」とは、圧着端子の品質を判断する基準で、端子を圧着した後、ケーブルとシースに巻かれた導体の銅部分の圧着部の高さを「圧着高さ」といいます。指定された圧着高さ通りにシームを作らないと、導電性が悪くなったり、ケーブルが外れたりすることがあります。

規定値より高い圧着高さは「過小圧着」となり、ワイヤーは張力で緩みます。圧着高さが規定値より低いと「過圧着」となり、導体の銅被覆が芯線に絞めつけられ、芯線が損傷します。圧着高さは、シースと芯線の状態を判断する基準に過ぎない。近年、ワイヤーハーネスの小型化や使用材料の多様化に伴い、収束工程におけるあらゆる不具合を総合的に検出するために、圧着端子部の定量的な芯線状態検査が重要な技術となっている。

圧接外観検査項目 シースを付けた電線を端子に接続するようにスリットに挿入する。電線を挿入すると、シースがスリットにはめ込まれたナイフの刃に接触して貫通し、導電性が生じるため、シースを剥く必要がない。[外観検査項目】 (1)電線の長さが長すぎる (2)電線の先端に隙間がある (3)圧着タブ前後の導体の突出 (4)圧着センターのオフセット (5)外筒の欠陥 (6)圧着タブの欠陥・変形 A：外筒 B：圧着タブ C：電線

端子の形状やケーブルの引き回し方を代表するはんだ付け検査項目の外観は、「スズ溝タイプ」と「丸穴タイプ」に分けられ、前者は端子から電線を通し、後者は穴からケーブルを通します。[外観検査項目】 （1）芯線の飛び出し （2）はんだの導通不良（加熱不足） （3）はんだブリッジ（はんだ過多）

ワイヤーハーネス外観検査・評価用途例 ワイヤーハーネスの小型化に伴い、拡大観察による外観検査・評価が難しくなっています。キーエンスの超精細4Kデジタルマイクロスコープは、高度な拡大観察・外観検査・評価を可能にし、作業効率を飛躍的に向上させます。4KデジタルマイクロスコープVHXシリーズは、「ナビゲーション付きリアルタイム合成」機能により、奥行き合成を自動で行うことができ、対象物全体を総合的に観察・評価することができます。4Kデジタルマイクロスコープ「VHXシリーズ」は、自動的に奥行き合成を行い、対象物全体をフォーカスした超高精細な4K画像を撮影することで、正しく効率的な拡大観察・外観検査・評価を容易に行うことができます。

ワイヤーハーネスの反りを測定する場合、マイクロスコープだけでなく様々な測定器を使用する必要があり、測定作業が煩雑で時間がかかる。また、測定値を直接データ化することができないため、作業効率や信頼性の面でも問題があった。4Kデジタルマイクロスコープシステム「VHXシリーズ」は、「2次元寸法測定」のための各種ツールを搭載し、ワイヤーハーネスの角度や圧着端子部の圧着高さなどを測定する、VHXシリーズ」は、ワイヤーハーネスの角度や圧着端子断面の圧着高さなど、さまざまなデータを簡単な操作で測定できる「2次元測定」用の各種ツールを搭載。VHXシリーズ」は、定量測定はもちろん、画像や数値、撮影条件などのデータを保存・管理できるため、作業効率を飛躍的に向上させることが可能です。データ保存後は、フォトアルバムから過去の画像を選択し、異なる場所やプロジェクトでの追加測定も可能です。

4KデジタルマイクロスコープVHXシリーズは、「ハレーション除去」「リングハレーション除去」機能を搭載し、金属表面の光沢による反射の影響を受けない芯線や、金属表面の光沢による反射の影響を受ける芯線の収束状態を正しく観察・把握することができます。4Kデジタルマイクロスコープ「VHXシリーズ」は、「ハレーション除去」「リングハレーション除去」機能を搭載し、金属表面の光沢による反射を除去し、芯線の継ぎ目の状態を正しく観察・把握することができます。

外観検査の際、ワイヤーハーネスの継ぎ目など、立体的で小さな対象物に正確にピントを合わせることが難しく、小さな部品や微細な傷の観察が困難になった経験はありませんか？4KデジタルマイクロスコープVHXシリーズは、電動レンズコンバーターと高解像度HRレンズを搭載し、20倍から6,000倍までの自動倍率変換が可能な「シームレスズーム」を実現しました。VHXシリーズは、手元のマウスやコントローラーを使った簡単な操作で、素早くズームイン・ズームアウトが可能です。

立体物を効率よく観察する全方位観察システム ワイヤーハーネスなど立体物の外観を観察する場合、対象物の角度を変えては固定し、角度を変えては固定を繰り返し、それぞれ別々にピントを合わせる必要があります。4KデジタルマイクロスコープVHXシリーズは、"全方位観察システム "と "高精度X・Y・Z電動ステージ "を活用することで、顕微鏡によっては、幅広い対象物を効率よく観察することが可能です。"VHXシリーズ "は、一部の顕微鏡では不可能なセンサーヘッドやステージのフレキシブルな動きに対応。視野軸、回転軸、傾斜軸の3軸を簡単に調整できる調整装置により、あらゆる角度からの観察が可能です。また、傾けたり回転させたりしても、観察対象が視野から飛び出すことなく、中心を維持するため、立体物の見え方の観察効率が飛躍的に向上します。

3次元形状解析による圧着端子の定量評価 圧着端子の外観観察では、エリアごとの3次元的な対象に着目する必要があるだけでなく、異常の見逃しや人による評価のズレなどの問題もあります。4Kデジタルマイクロスコープ「VHXシリーズ」は、鮮明な4K画像による拡大観察や2次元寸法測定だけでなく、3次元形状の取り込みや3次元寸法測定、各断面の輪郭測定も行います。熟練を必要としない簡単な操作で3次元形状の解析・測定が可能であると同時に、圧着端子の外観を高度かつ定量的に評価でき、作業効率も高い。

スリットケーブル断面の自動測定 4Kデジタルマイクロスコープ "VHXシリーズ "は、豊富な測定ツールを用いて、撮影した断面画像から様々な自動測定を行うことができます。例えば、下図のように芯線シーム部の芯線部分の面積のみを自動計測することも可能です。これらの機能により、圧着高さ測定や断面観察では把握できないシーム部の芯線状態を、迅速かつ定量的に検査することが可能となる。

市場の需要に迅速に対応するための新しいツール 将来的には、ワイヤーハーネスの市場需要が増加し、慧城源ワイヤーハーネスのサプライヤーは、市場の要求の高まりを満たすために、迅速かつ正確なテストデータに基づいている必要があり、新しい研究開発、品質向上モードと製造プロセスを確立する。

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