電子機器や自動車などの電子技術の急速な発展に伴い、ワイヤーハーネスの市場需要は拡大し続けています。同時に小型軽量化などの機能や品質への要求も高くなります。
ワイヤーハーネスの品質を確保するために必要な外観検査項目をご紹介します。また、新4Kデジタル顕微鏡システムを活用して、拡大観察、計測、検出、定量評価、作業効率の向上を実現する活用事例も紹介します。
重要性とニーズが同時に高まるワイヤーハーネス
ワイヤーハーネスは、ケーブルハーネスとも呼ばれ、電子機器を接続するために必要な複数の電気接続（電源、信号通信）配線を束ねた部品です。複数の接点を一体化したコネクタを使用することで、誤接続を防止しつつ接続を簡素化できます。自動車を例にとると、車内には500～1,500本のワイヤーハーネスが使用されており、このワイヤーハーネスは人間の血管や神経と同じ役割を果たしています。ワイヤーハーネスの欠陥や損傷は、製品の品質、性能、安全性に大きな影響を与えます。
近年、電気製品や電子機器は小型化、高密度化の傾向にあります。自動車分野においても、EV（電気自動車）、HEV（ハイブリッド自動車）、誘導技術による運転支援機能、自動運転などの技術が急速に発展しています。こうした背景から、ワイヤーハーネスの市場需要は拡大を続けています。製品の研究・開発・製造においても、多様化、小型化、軽量化、高機能化、高耐久性などの追求に着手し、新たな時代の様々なニーズに応えられるよう努めてまいります。こうしたニーズに応え、高品質な新製品や改良製品を迅速に提供するためには、研究開発時の評価や製造工程における外観検査において、より高い精度とスピードが求められます。
品質の鍵、電線端子接続と外観検査
ワイヤーハーネスの製造工程では、コネクター、ワイヤーチューブ、プロテクタ、ワイヤークランプ、締付クランプなどを組み付ける前に、ワイヤーハーネスの品質を決定する重要な工程である端子接続作業が行われます。ワイヤー。端子接続には「カシメ（カシメ）」「圧接」「溶接」という工程が用いられます。さまざまな接続方法を使用する場合、一度接続に異常が生じると、導通不良や芯線の抜けなどの不具合が発生する可能性があります。
ワイヤーハーネスの品質を検査する方法としては、断線やショートなどの異常がないかを検査する「ワイヤーハーネスチェッカー（導通検査装置）」を使用するなど、さまざまな方法があります。
しかし、各種試験後や故障発生時に、具体的な状態や原因を究明するには、顕微鏡や顕微鏡システムの拡大観察機能を利用して、端子接続部の目視検査や評価を行う必要があります。各種接続方法における外観検査項目は以下のとおりです。
圧着（カシメ）の外観検査項目
さまざまな端子の銅被覆導体の可塑性により、ケーブルとシースが圧着されます。生産ラインで工具や自動化装置を使用して、銅被覆導体を曲げて「かしめ」によって接続します。
【外観検査項目】
(1) 芯線の飛び出し
(2) 芯線突出長さ
(3) ベルマウスの量
(4)シース突出長さ
(5) 切断長さ
(6)-1は上に曲がります/(6)-2は下に曲がります
(7)回転
(8)シェイク
ヒント：圧着端子の圧着品質を判断する基準は「圧着高さ」です
端子圧着（かしめ）完了後、ケーブルとシースとの圧着点における銅被覆導体部の高さが「圧着高さ」となります。規定の圧着高さに従って圧着しないと、導通不良やケーブル抜けの原因となります。
クリンプハイトが指定よりも高いと、ワイヤーが張力によって緩む「アンダークリンプ」が発生します。規定値より低い場合は「過圧着」となり、銅被覆導体が芯線に食い込み、芯線の損傷の原因となります。
圧着高さは被覆と芯線の状態を推測するための基準にすぎません。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、圧着工程におけるさまざまな不良を総合的に検出するために、圧着端子断面の芯線状態を定量的に検出することが重要な技術となっています。 。
圧接の外観検査項目
被覆電線をスリットに押し込んで端子に接続します。電線を挿入すると、スリットに設けられた刃がシースに接触して貫通するため、導電性が生じ、シースを除去する必要がありません。
【外観検査項目】
(1) ワイヤーが長すぎる
(2) ワイヤー先端の隙間
(3) はんだ付けパッドの前後に導体がはみ出している
(4) 圧接中心ずれ
(5) 外カバーの欠陥
(6) 溶接シートの欠陥・変形
A：外カバー
B: 溶接シート
C：ワイヤー
溶接外観検査項目
代表的な端子形状とケーブルの取り回し方法は「錫溝型」と「丸穴型」に分けられます。前者は端子に電線を通し、後者は穴にケーブルを通します。
【外観検査項目】
(1) 芯線の飛び出し
(2) はんだの導電性が悪い（加熱不足）
(3) はんだブリッジ（過剰なはんだ）
ワイヤーハーネスの外観検査・評価の適用事例
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・評価はますます困難になっています。
キーエンスの超高精細4Kデジタル顕微鏡システムは、「高レベルの倍率観察・外観検査・評価を実現しながら、作業効率を大幅に向上させることができる」という。
フルサイズで立体物にフォーカスした深度合成
ワイヤーハーネスは立体物であるため、局所的な観察しかできず、対象物全体を網羅した総合的な観察・評価を行うことが困難です。
4Kデジタル顕微鏡システム「VHXシリーズ」は、「ナビゲーションリアルタイム合成」機能を利用することで、自動で深度合成を行い、対象物全体にピントを合わせた超高精細な4K画像を撮影することができ、正確な撮影や正確な撮影を容易に行うことができます。拡大観察、外観検査、評価を効率よく行えます。
ワイヤーハーネスの反り測定
測定には顕微鏡だけでなく、さまざまな測定器を使用する必要があります。測定プロセスは煩雑で、時間と労力がかかります。また、測定値を直接データとして記録することができず、作業効率や信頼性の点で課題があった。
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」のための多彩なツールを搭載しています。ワイヤーハーネスの角度や圧着端子の断面圧着高さなど、さまざまなデータを簡単な操作で測定できます。「VHXシリーズ」を使用すると、定量的な測定だけでなく、画像や数値、撮影条件などのデータを保存・管理することができ、作業効率が大幅に向上します。データ保存操作が完了した後も、アルバムから過去の画像を選択して、さまざまな場所やプロジェクトで追加の測定作業を行うことができます。
4Kデジタルマイクロスコープシステム「VHXシリーズ」によるワイヤーハーネスの反り角度の測定
「2D寸法測定」の多彩なツールを使えば、適切な角度をクリックするだけで簡単に定量測定が完了します。
金属表面の光沢に影響されない芯線のかしめ状態の観察
金属表面からの反射の影響を受けて観測される場合があります。
4Kデジタルマイクロスコープシステム「VHXシリーズ」は、金属表面の光沢による反射干渉を除去し、芯線のかしめ状態を正確に観察・把握できる「ハロー除去」「環状ハロー除去」機能を搭載しています。
ワイヤーハーネスのかしめ部分の拡大写真
ワイヤーハーネスのかしめなどの小さな立体物は、外観検査の際にピントを合わせるのが難しいと感じた経験はありませんか？そのため、小さな部品や細かい傷を観察することが非常に困難になります。
4Kデジタル顕微鏡システム「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6000倍まで自動倍率変換する「シームレスズーム」を実現します。手元のマウスやコントローラーで簡単な操作をするだけで、すぐにズーム観察が完了します。
立体物の効率的な観察を実現するオールラウンド観察システム
ワイヤーハーネスなどの立体製品の外観観察では、対象物の角度を変えたり固定したりする作業を繰り返し、角度ごとにピントを調整する必要があります。局所的にしかピントが合わないだけでなく、修正が難しく、観察できない角度もあります。
4Kデジタル顕微鏡システム「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」により、従来では不可能だったセンサーヘッドやステージの柔軟な動きをサポートします。いくつかの顕微鏡。。
調整装置により3軸（視野・回転軸・傾斜軸）を簡単に調整でき、さまざまな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視野を逸脱せず、ターゲットを中心に保ちます。立体物の外観観察の効率が大幅に向上します。
圧着端子の定量評価を可能にする3D形状解析
圧着端子の外観観察では、立体的な対象物を局所的に観察する必要があるだけでなく、異常の見逃しや人間の評価のずれなどの問題があります。3 次元のターゲットの場合、2 次元の寸法測定を通じてのみ評価できます。
4Kデジタルマイクロスコープシステム「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、3D形状の取得や3次元寸法測定、各断面の輪郭測定も可能です。ユーザーの熟練した操作を必要とせず、簡単な操作で三次元形状の解析・計測が完了します。圧着端子の外観評価の高度かつ定量的な実現と作業の効率化を同時に実現します。
かしめられたケーブル部分の自動測定
4Kデジタルマイクロスコープシステム「VHXシリーズ」は、豊富な測定ツールを利用して、撮影した断面画像から各種自動測定を簡単に行うことができます。
例えば、下図のように芯線圧着断面の芯線面積のみを自動測定することも可能です。これらの機能により、かしめ高さ測定や断面観察だけでは把握できないかしめ部の芯線状態を迅速かつ定量的に検出することができます。
市場のニーズに迅速に対応するための新しいツール
今後、ワイヤーハーネスの市場需要はさらに拡大すると考えられます。高まる市場の要件を満たすためには、迅速かつ正確な検出データに基づいて、新しい研究開発、品質向上モデル、製造プロセスを確立する必要があります。
投稿日時: 2023 年 12 月 26 日