(57)【要約】【課題】接合強度の向上を図ると共に接合強度のバラツキを抑えることが可能な電線の接続方法を提供する。【解決手段】複数の電線５１の被覆を除去して導体５２を露出させる準備工程と、準備工程により露出した導体５２同士を超音波溶接する溶接工程と、を有する電線５１の接続方法であって、準備工程後且つ溶接工程前に、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を捻る捻り工程を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電線の被覆を除去して導体を露出させる準備工程と、前記準備工程により露出した導体同士を超音波溶接する溶接工程と、を有する電線の接続方法であって、
前記準備工程後且つ前記溶接工程前に、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻る捻り工程を有する
ことを特徴とする電線の接続方法。
【請求項２】
前記捻り工程では、導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体同士を捻る
ことを特徴とする請求項１に記載の電線の接続方法。
【請求項３】
前記捻り工程では、導体密度が０．８以上０．９未満となるように導体同士を捻る
ことを特徴とする請求項２に記載の電線の接続方法。
【請求項４】
前記捻り工程では、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を少なくとも１回転捻る
ことを特徴とする請求項１に記載の電線の接続方法。
【請求項５】
前記捻り工程では、複数の電線の導体同士を接触させた後に導体部分のみを少なくとも２箇所保持したうえで、前記２箇所のうち少なくとも１箇所を電線長手方向を中心に回転させて、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻る
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電線の接続方法。
【請求項６】
前記捻り工程では、複数の電線の導体同士を接触させた後に少なくとも導体部分と被覆部分とを１箇所ずつ保持したうえで、少なくとも一方側を電線長手方向を中心に回転させて、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻る
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電線の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電線の接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数本の絶縁電線の被覆を剥ぎ取って導体を露出させ、露出した導体同士を超音波溶接により溶接して接続する電線の接続方法が知られている（例えば、特許文献１）。この電線の接続方法では、複数本の絶縁電線の導体同士を同一方向に捻ったうえで超音波溶接するため、接合強度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２２５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電線の接続方法では、導体同士を同一方向に１／４回転以上捻るため、接合強度を充分に向上させることができる。しかし、従来の電線の接続方法では、導体同士を同一方向に１／４回転以上捻るだけであるため、導体同士の密着度合いが区々となることがあり、接合強度について向上の余地を残すものであった。さらに、従来の電線の接続方法では、接合強度について向上の余地を残す電線と、そうでない電線とが存在してしまうことがあり、接合強度のバラツキについても大きくなってしまう可能性があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、接合強度の更なる向上を図ると共に接合強度のバラツキを抑えることが可能な電線の接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電線の接続方法は、複数の電線の被覆を除去して導体を露出させる準備工程と、準備工程により露出した導体同士を超音波溶接する溶接工程と、を有する電線の接続方法であって、準備工程後且つ溶接工程前に、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻る捻り工程を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の電線の接続方法によれば、準備工程後且つ溶接工程前に、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻る捻り工程を有するため、超音波溶接に先立って、導体密度（電線の長手方向に直行する導体の外接円に対する導体が占める割合）が向上することとなり、超音波溶接時には超音波振動エネルギが導体間に伝わり易くなる。この結果、導体同士の接合が好適に行われることとなり、接合強度を向上させることができる。さらには、超音波振動エネルギが伝わりやすくなることから、接合強度について向上の余地を残す電線が少なくなり、接合強度のバラツキについても抑えることができる。
【０００８】
また、本発明の電線の接続方法において、捻り工程では、導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体同士を捻ることが好ましい。
【０００９】
この電線の接続方法によれば、導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体同士を捻る。チャック間距離を一定に保つことなく導体同士を捻ると導体密度が例えば０．４程度になる。このため、チャック間距離を一定に保ちつつ導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体同士を捻ることで、チャック間距離を一定に保たない場合と比較して明確に密度を高めて、接合強度を明確に向上させることができる。
【００１０】
また、本発明の電線の接続方法において、捻り工程では、導体密度が０．８以上０．９未満となるように導体同士を捻ることが好ましい。
【００１１】
この電線の接続方法によれば、導体密度が０．８以上０．９未満となるように導体同士を捻るため、チャック間距離を一定に保たない場合と比較して明確に密度を高めて、接合強度を明確に向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の電線の接続方法において、捻り工程では、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を少なくとも１回転捻ることが好ましい。
【００１３】
この電線の接続方法によれば、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を少なくとも１回転捻る。ここで、１回転捻ると約０．６程度の導体密度となることが分かっており、接合強度を明確に向上させることができる。しかも、導体密度に着目して捻る必要がなく簡易に接合強度を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の電線の接続方法において、捻り工程では、複数の電線の導体同士を接触させた後に導体部分のみを少なくとも２箇所保持したうえで、２箇所のうち少なくとも１箇所を電線長手方向を中心に回転させて、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻ることが好ましい。
【００１５】
この電線の接続方法によれば、捻り工程では、導体同士を接触させた後に導体部分のみを少なくとも２箇所保持したうえで、２箇所のうち少なくとも１箇所を電線長手方向を中心に回転させる。このため、導体部分のみを回転させることとなる。ここで、導体部分と被覆部分とを保持して回転させると、両者間の距離が長くなって導体密度を所定量向上させるにあたり回転量が多くなってしまうが、導体部分のみを保持して回転させるため、導体密度を向上させるにあたり回転量を少なくすることができ、作業工数の増加を抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の電線の接続方法において、捻り工程では、複数の電線の導体同士を接触させた後に少なくとも導体部分と被覆部分とを１箇所ずつ保持したうえで、少なくとも一方側を電線長手方向を中心に回転させて、チャック間距離を一定に保ちつつ導体同士を捻ることが好ましい。
【００１７】
この電線の接続方法によれば、捻り工程では、導体同士を接触させた後に少なくとも導体部分と被覆部分とを１箇所ずつ保持したうえで、少なくとも一方側を電線長手方向を中心に回転させる。ここで、導体部分のみを保持した場合チャック間距離が短くなってしまう。このため、導体部分が損傷しないように回転量を過度に大きくすることができない。この結果、回転量の微妙なバラツキによって導体密度にもバラツキが発生してしまう可能性が高まる。しかし、導体部分と被覆部分とを保持するため、導体部分のみを保持する場合に比較して電線の長手方向に距離を確保でき、回転量についても大きくすることができる。これにより、回転量の微妙なバラツキによっても導体密度のバラツキは小さくなる。従って、所望の導体密度することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の電線の接続方法によれば、接合強度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】超音波溶接の一例を示す概略図である。
【図２】一般的な超音波溶接の様子を示す図であり、（ａ）は第１の工程を示し、（ｂ）は第２の工程を示し、（ｃ）は第３の工程を示している。
【図３】本実施形態に係る電線の接続方法を示す概略図であり、（ａ）は捻り工程で捻られる前の状態を示し、（ｂ）は捻り工程で捻られた後の状態を示している。
【図４】導体を保持して約１回転させた場合の導体密度を示す図であり、（ａ）はチャック間距離を一定としなかった場合を示し、（ｂ）はチャック間距離を一定とした場合を示している。
【図５】導体密度及び接合強度を示すグラフであり、（ａ）は導体密度を示し、（ｂ）は接合強度を示している。
【図６】バラツキを示す図である。
【図７】本実施形態に係る電線の第２の接続方法を示す概略図であり、（ａ）は捻り工程で捻られる前の状態を示し、（ｂ）は捻り工程で捻られた後の状態を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、超音波溶接の一例を示す概略図である。図１に示すように超音波溶接は超音波溶接機１を用いて行われる。超音波溶接機１は、概略的に電源１０と、振動子２０と、超音波溶接部３０とから構成されている。電源１０は、超音波溶接部３０における超音波溶接を実施するための交流電源である。振動子２０は、電源１０からの交流電流によって振動するものである。超音波溶接部３０は、ホーン３１とアンビル３２とを有し、複数の部材をホーン３１とアンビル３２とで挟み込み、ホーン３１が振動子２０によって振動させられることにより、複数の部材間に超音波振動エネルギを伝播させ、部材表面の酸化膜などを破壊、除去することで、溶接を行うものである。
【００２１】
図２は、一般的な超音波溶接の様子を示す図である。超音波溶接部３０は、ホーン３１及びアンビル３２に加えて、ギャザー３３を備えている。
【００２２】
超音波溶接を行う場合、作業者はまず複数の電線の被覆を剥ぎ取って導体を露出させる。その後、導体同士を隣接させた状態で、その導体部分をホーン３１とアンビル３２とギャザー３３とによって挟まれる空間４０に挿入する（図２（ａ）参照）。
【００２３】
次に、作業者は超音波溶接機１を操作する。超音波溶接機１は、作業者からの操作に応じて以下の動作を行うこととなる。まず、超音波溶接機１は、ギャザー３３をアンビル３２側に移動させる（図２（ｂ）参照）。これにより、導体は、左右方向（図２に示すＸ軸方向）への移動が規制された状態となる。次いで、超音波溶接機１は、アンビル３２の加圧部３２ａを移動させ、導体を上下方向（図２に示すＹ軸方向）に塞いだ状態とする。
【００２４】
その後、超音波溶接機１は、アンビル３２全体を下降させ（図２に示すＹ軸の負方向に移動させ）、加圧部３２ａとホーン３１とにより導体を上下方向に挟み込む（図２（ｃ）参照）。そして、超音波溶接機１は、振動子２０からの振動をホーン３１に伝えることにより、ホーン３１を奥行き方向（図２に示すＺ軸方向）に振動させる。これにより、超音波振動エネルギで導体表面の酸化膜など破壊、除去して複数の電線の導体同士が溶接されることとなる。
【００２５】
その後、アンビル３２とギャザー３３とが初期位置に戻り、作業者は超音波溶接された電線を取り出すこととなる。
【００２６】
ここで、特許文献１に記載の電線の接続方法によれば、複数本の絶縁電線の導体同士を同一方向に１／４回転以上捻ったうえで超音波溶接することとしている。特許文献１によれば、アンビル３２で加圧しながらホーン３１が振動することによって超音波溶接が行われるため、ホーン３１とアンビル３２とを結ぶＹ軸方向については接合強度が高く、Ｘ軸方向には接合強度が高くないと説明されている。また、特許文献１によれば、導体同士を同一方向に１／４回転以上捻ることで、各導体がＹ軸方向に接することとなって接合強度が高く溶接を行うことができると説明している。しかし、単に導体を捻っただけでは、導体の素線等がばらける可能性があり、素線同士の密着度合いが弱くなり、接合強度について向上の余地を残すものであった。
【００２７】
そこで、本実施形態に係る電線の接続方法では、以下の方法により接合強度の向上を図っている。具体的に本実施形態では、準備工程、捻り工程、及び溶接工程の３工程により、電線の導体を超音波接合する。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る電線の接続方法を示す概略図である。なお、図３では、２本の電線５１の接続方法を説明するが、電線５１の本数は２本に限らず３本以上であってもよい。
【００２９】
まず、作業者は、図３（ａ）に示すように、複数の電線５１の被覆を剥ぎ取って導体５２を露出させる（準備工程）。次に、作業者は、複数の電線５１の導体５２を接触させる。
【００３０】
その後、作業者は、チャック装置などの保持機能を有する装置や器材などにより、各電線５１の導体５２の集合体（以下導体部分という）の根本側Ａと先端側Ｂとの２箇所を保持する。この保持された２箇所の距離を本実施形態ではチャック間距離Ｌという。
【００３１】
次いで、作業者は、２箇所のうち少なくとも１箇所を電線長手方向を中心に回転させる。このとき、作業者は、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を同一方向に捻る（捻り工程）。これにより、図３（ｂ）に示すように、導体５２同士が捻られることとなる。
【００３２】
このとき、チャック間距離Ｌが一定とされているため、双方の導体５２が内側に圧縮されるように力が加わる。すなわち、導体密度（電線５１の長手方向に直行する導体の外接円に対する導体５２が占める割合）が向上することとなる。
【００３３】
次に、作業者は、図１及び図２を参照して説明したように、露出した導体部分を超音波溶接機１により超音波溶接する（溶接工程）。超音波溶接時には、導体密度が向上しているため、超音波振動エネルギが導体５２間に伝わり易くなる。この結果、導体５２同士の接合が好適に行われることとなり、接合強度を向上させることができる。
【００３４】
図４は、導体５２を保持して約１回転させた場合の導体密度を示す図である。なお、図４では０．７５ｓｑ（すなわち導体断面積が０．７５ｍｍ）のアルミニウム電線８本の導体５２同士を捻ったときの導体密度を示している。
【００３５】
図４（ａ）に示すように、チャック間距離Ｌを一定とせずに導体５２同士を捻った場合、導体５２の素線間の距離が大きくなっている。一方、図４（ｂ）に示すように、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を捻った場合、導体５２の素線間の距離が小さくなっている。
【００３６】
ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）において素線の大きさ及び数は同じであるが、外接円の半径が両者で異なっている。すなわち、図４（ａ）の例の場合、素線の総断面積をＣとすると導体密度はＣ／πＬ１２であるのに対し、図４（ｂ）の例の場合、導体密度はＣ／πＬ２２となる。そして両者の導体密度を計算すると、両者の導体密度には、約１．３３倍程度の違いが生じる。
【００３７】
図５は、導体密度及び接合強度を示すグラフである。なお、図５では図４と同様に、０．７５ｓｑのアルミニウム電線８本の導体同士を捻ったときの導体密度を示すと共に、電線８本のうち１本を評価用電線とした場合における評価用電線の接合強度を示している。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、チャック間距離Ｌを一定とせずに導体５２同士を捻った場合の導体密度は約０．４３となった。これに対し、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を捻った場合の導体密度は約０．５７となった。
【００３９】
また、図５（ｂ）に示すように、チャック間距離Ｌを一定とせずに導体５２同士を捻り、超音波溶接した場合、最小接合強度は約５８Ｎ（母材強度比は約６８％）となり、最大接合強度は約７９Ｎ（母材強度比は約９２％）となった。これに対し、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を捻り、超音波溶接した場合、最小接合強度は約７９Ｎ（母材強度比は約９３％）となり、最大接合強度は約８５Ｎ（母材強度比は約１００％）となった。
【００４０】
このように、チャック間距離Ｌが一定でない場合、平均接合強度は約６９Ｎとなり得るが、チャック間距離Ｌを一定とした場合、平均接合強度は約８２Ｎまで高められることとなる。これにより、超音波溶接に先立ってチャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を捻ると、導体密度が向上し超音波溶接後の接合強度が高まるといえる。
【００４１】
図６は、バラツキを示す図である。図６に示すように、チャック間距離Ｌが一定でない場合、バラツキ（接合強度の差）は２１Ｎとなっているが、チャック間距離Ｌを一定とした場合、バラツキは７Ｎに留まっている。これにより、バラツキが抑えられているといえる。
【００４２】
なお、捻り工程においては、導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体５２同士を捻るが望ましい。チャック間距離Ｌを一定に保つことなく導体５２同士を捻ると導体密度が例えば０．４程度になる。このため、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体５２同士を捻ることで、チャック間距離Ｌを一定に保たない場合と比較して明確に密度を高めて、接合強度を明確に向上させることができるからである。
【００４３】
また、捻り工程においては、導体密度が０．８以上０．９未満となるように導体５２同士を捻ることが一層望ましい。チャック間距離Ｌを一定に保たない場合と比較して明確に密度を高めて、接合強度を明確に向上させることができるからである。
【００４４】
図７は、本実施形態に係る電線５１の第２の接続方法を示す概略図である。なお、図７では、２本の電線５１の接続方法を説明するが、電線５１の本数は２本に限らず３本以上であってもよい。
【００４５】
まず、作業者は、図７（ａ）に示すように、複数の電線５１の被覆を剥ぎ取って導体５２を露出させる（準備工程）。次に、作業者は、複数の電線５１の導体５２を接触させる。
【００４６】
その後、作業者は、チャック装置などの保持機能を有する装置や器材などにより、被覆部分Ａと導体部分の先端側Ｂとの２箇所を保持する。次いで、作業者は、２箇所のうち少なくとも１箇所を電線長手方向を中心に回転させる。このとき、作業者は、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を同一方向に捻る（捻り工程）。これにより、図７（ｂ）に示すように、導体５２同士が捻られることとなる。
【００４７】
このとき、チャック間距離Ｌが一定とされているため、双方の導体５２が内側に圧縮されるように力が加わる。すなわち、導体密度が向上することとなる。特にチャック間距離Ｌが短いと捻る際の回転量を小さくしなければならず、回転量のバラツキによって導体密度にもバラツキが生じやすくなるが、図７に示す例の場合、チャック間距離Ｌが長くなるため、回転量の微妙なバラツキが生じても導体密度のバラツキを小さくすることができる。
【００４８】
なお、電線５１の接続方法は、図３及び図７に示したものに限らず、複数の電線５１を対向させて導体５２同士を保持し、捻るようにしてもよい。
【００４９】
このようにして、本実施形態に係る電線の接続方法によれば、準備工程後且つ溶接工程前に、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を捻る捻り工程を有するため、超音波溶接に先立って、導体密度（電線５１の長手方向に直行する導体の外接円に対する導体が占める割合）が向上することとなり、超音波溶接時には超音波振動エネルギが導体５２間に伝わり易くなる。この結果、導体５２同士の接合が好適に行われることとなり、接合強度を向上させることができる。さらには、超音波振動エネルギの伝播効率が向上することから、接合強度の弱い電線が少なくなり、接合強度のバラツキについても抑えることができる。
【００５０】
また、導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体５２同士を捻る。チャック間距離Ｌを一定に保つことなく導体５２同士を捻ると導体密度が例えば０．４程度になる。このため、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体密度が０．６以上１．０未満となるように導体５２同士を捻ることで、チャック間距離Ｌを一定に保たない場合と比較して明確に密度を高めて、接合強度を明確に向上させることができる。
【００５１】
また、導体密度が０．８以上０．９未満となるように導体５２同士を捻るため、チャック間距離Ｌを一定に保たない場合と比較して明確に密度を高めて、接合強度を明確に向上させることができる。
【００５２】
また、チャック間距離Ｌを一定に保ちつつ導体５２同士を少なくとも１回転捻る。ここで、１回転捻ると約０．６程度の導体密度となることが分かっており、接合強度を明確に向上させることができる。しかも、導体密度に着目して捻る必要がなく簡易に接合強度を向上させることができる。
【００５３】
また、捻り工程では、導体５２同士を接触させた後に導体部分のみを少なくとも２箇所保持したうえで、２箇所のうち少なくとも１箇所を電線５１の長手方向を中心に回転させる。このため、導体部分のみを回転させることとなる。ここで、導体部分と被覆部分とを保持して回転させると、両者間の距離が長くなって導体密度を所定量向上させるにあたり回転量が多くなってしまうが、導体部分のみを保持して回転させるため、導体密度を向上させるにあたり回転量を少なくすることができ、作業工数の増加を抑制することができる。
【００５４】
また、捻り工程では、導体５２同士を接触させた後に少なくとも導体部分と被覆部分とを１箇所ずつ保持したうえで、少なくとも一方側を電線５１の長手方向を中心に回転させる。ここで、導体部分のみを保持した場合チャック間距離Ｌが短くなってしまう。このため、導体部分が損傷しないように回転量を過度に大きくすることができない。この結果、回転量の微妙なバラツキによって導体密度にもバラツキが発生してしまう可能性が高まる。しかし、導体部分と被覆部分とを保持するため、導体部分のみを保持する場合に比較して電線５１の長手方向に距離を確保でき、回転量についても大きくすることができる。これにより、回転量の微妙なバラツキによっても導体密度のバラツキは小さくなる。従って、所望の導体密度することができる。
【００５５】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよい。例えば、上記実施形態ではアルミニウム電線５１同士の接続方法を例示したが、これに限らず、銅電線同士の接続、アルミニウム電線と銅電線との接続についても適用可能である。
【００５６】
また、上記実施形態では、０．７５ｓｑの電線５１の接続方法を例示したが、電線の導体断面積は０．７５ｓｑに限らず、他の大きさであってもよい。さらに、上記実施形態では、導体５２同士を捻る際に２箇所を保持したが、これに限らず、支え等を加えて３箇所以上で保持してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１…超音波溶接機
１０…電源
２０…振動子
３０…超音波溶接部
３１…ホーン
３２…アンビル
３２ａ…加圧部
３３…ギャザー
４０…空間
５１…電線
５２…導体
Ｌ…チャック間距離
【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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