(57)【要約】【課題】超音波接合による電線接合方法において、電線芯線切れやほつれなどの不具合や、固着力低下に繋がる状態を回避することができる電線接合方法および電線接合装置を提供する。【解決手段】電線接合装置１０は、アンビル４と、受け具５と、チップ１１とを備えている。アンビル４には、複数の電線１の芯線２を収容する溝６が設けられている。その溝６の幅６ｂを電線１の芯線２の外径の総和より小さくなるように形成する。そして、その溝６に接合する複数の電線１の芯線２を収容し、チップ１１をアンビル４の溝６に進入させて、複数の電線１の芯線２を互いに近づける方向に加圧して、超音波振動エネルギーを付与することにより、複数の電線の芯線２を接合する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により振動されるチップと前記チップに相対するアンビルのうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合方法において、
前記溝の幅を、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さくなるように形成したことを特徴とする電線接合方法。
【請求項２】
駆動源により振動されるチップと、前記チップに相対するアンビルと、を備え、
前記チップと前記アンビルのうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合装置において、
前記溝の幅が、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さく形成されていることを特徴とする電線接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電線の芯線を超音波接合で相互に接合する電線接合方法および電線接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体としての自動車には、種々の電子機器が搭載される。前記自動車は、前記電子機器にバッテリなどの電源から電力や制御装置から制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスを配索している。前述したワイヤハーネスは、複数の電線と、電線同士を電気的に接続したジョイント部などを備えている。
【０００３】
前記電線は、それぞれ、導電性の芯線と、該芯線を被覆する絶縁性の被覆部とを備えている。前記ジョイント部は、前記電線の所定箇所の被覆部が除去されて、露出した芯線をジョイント端子などで加締めて構成されている。このため、ワイヤハーネスは、電線同士を電気的に接続するためにジョイント端子を用いている。
【０００４】
前記ワイヤハーネスを構成する複数の電線は、少なくとも一部の電線の芯線同士が互いに接続される必要があった。そのため、電線を接合する際に、従来の電線接合方法では、芯線部の先端位置がずれたり、先端が揃わずに汚くなったりするといった問題があった。
【０００５】
本発明の出願人は、前述した問題を解決するために、電線同士を近づける方向に加圧した状態で、一方の電線に超音波振動エネルギーを付与することで、前記電線の芯線同士を接合することを提案している（特許文献１参照）。
【０００６】
特許文献１には、互いに接合する少数本の電線の芯線を受け具（アンビル）の受け溝に収容し、該受け溝内にチップを有する超音波ホーンを進入させて、チップを介して超音波エネルギーを付与することで、前述した芯線同士を接合する電線接続方法が示されている。
【０００７】
この特許文献１の電線接続方法は、最初に、接合箇所に位置する複数本の電線の被覆部を除去し、先端を揃えた状態にする。そして、複数本の電線を複数組の少数本の電線に分割し、その少数本の電線の芯線を受け具の受け溝内に収容し、当該受け溝内に超音波ホーンを進入させる。それから、分割された組ごとに当該少数本の電線の芯線を前記超音波ホーンで仮接合し、複数組の仮接合電線を形成する。その後、前記複数組の仮接合電線の仮接合芯線を相互に前記超音波ホーンで本接合して、一組の本接合電線を形成する。
【特許文献１】特開２００７−１３４３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した特許文献１に示された電線接続方法では、電線の芯線の位置ずれを防止するために、受け具（アンビル）に溝を設けて、その受け溝（アンビルの溝）内に複数の電線の芯線を収容している。その際、溝内に収容された電線の芯線が横に並んで配置されたり、電線同士が離れて配置されたりすることがあった。その結果、電線の接合間の固着力不足が生じる場合があった。
【０００９】
また、前述した固着力不足を防止するために、チップとアンビルを互いに近づける方向に力をさらに加え電線同士が離れないようにすると、受け溝内において、電線の段切れ、芯線や素線切れ、ほつれ等がおこる恐れがあった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、超音波接合による電線接合方法において、電線の芯線切れやほつれなどの不具合や、固着力低下に繋がる状態を回避することができる電線接合方法および電線接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の電線接合方法は、駆動源により振動されるチップと前記チップに相対するアンビルのうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合方法において、前記溝の幅を、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さくなるように形成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の本発明の電線接合装置は、駆動源により振動されるチップと、前記チップに相対するアンビルと、を備え、前記チップと前記アンビルのうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合装置において、前記溝の幅が、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さく形成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電線の芯線を収容する溝の幅を、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さくなるように形成している。このため、電線の芯線が、収容される溝において横に並んで配置されることなく、電線の固着力を強くすることができる。このため、電線の素線切れやほつれなどを防止することができる。
【００１４】
また、接合する複数の電線の芯線が溝内に収容されることで、その複数の電線の芯線が位置ずれすることなく、超音波による加圧力および加振力を確実に受けることができる。そのため、電線の接合が確実に行われ、電線接合の信頼性が向上する。
【００１５】
さらに、溝の幅を複数の電線の芯線の外径の総和より小さく形成することで固着力の向上し、電線の接合力が強くなるので、所定の超音波振動エネルギーよりも小さいエネルギーで電線の芯線を接合することが可能となる。このため、超音波振動エネルギーを付与する側に設置された細い電線の段切れを防ぐことができる。また、芯線が加圧された際に加圧方向に強く引っ張られることがないので、電線の素線切れを防ぐことができる。
【００１６】
したがって、複数の電線の芯線の一部が互いに重なるように接合され、固着力低下に繋がる状態を回避することができる。また、チップとアンビルとが互いに近づく方向に力を強める必要がないので、電線の芯線切れやほつれなどの不具合を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態に係る電線接合方法および電線接合装置を、図１ないし図３を参照して説明する。図１などに示す電線接合装置１０は、図１および図３に示すように、複数の電線の芯線同士を電気的に接続するために用いられる。
【００１８】
電線１は、断面形状が丸型に形成されている。電線１は、図１に示すように、導電性の芯線２と、絶縁性の被覆部３と、を備えた被覆電線である。芯線２は、複数の素線８からなる。素線８は、断面丸型に形成され、かつ、銅、銅合金などの導電性の金属からなる。複数の素線８が撚り合わさって、芯線２が構成されている。図示例では、４本の電線２の芯線同士が互いに接合されることを示している。被覆部３は、絶縁性の合成樹脂からなり、前記芯線２を被覆している。
【００１９】
図１に示すように、接合する箇所に位置する電線１の被覆部３は、予め除去されて、先端を揃えた状態で、４本の芯線２が横に並んで配置されることなく、アンビル４の溝６内に収容され、安定に支持される。電線１の長手方向の中間部における被覆部３は、受け具５の受け溝７内に収容され、縦長に支持される。
【００２０】
図１に示す電線接合装置１０は、４本の電線１の芯線２を順に溝６に入れて、これら４本の電線１の芯線２を溝内で重ねる。そして、これら４本の電線１の芯線２を互いに近づける方向に加圧して、これら４本の電線１の芯線２に超音波振動エネルギーを付与することにより、芯線２同士を接合する。また、本明細書でいう超音波振動エネルギーとは、超音波接合装置１０が電線１の芯線２を接合させる際に、該電線の芯線に与えるエネルギーを示している。超音波振動エネルギーとは、例えば、電源が発振器（図示せず）に印加する際の電力値（Ｗ：ワット数）に、前記電源が発振器に印加する時間を、かけて得られるエネルギーである。
【００２１】
電線接合装置１０は、図１に示すように、チップ１１と、このチップ１１に相対するアンビル４と、ホーン１２と、駆動源としての圧電振動子９と、受け具５と、を備えている。ホーン１２の後方には、圧電振動子９が取り付けられ、ホーン１２の先端部には、チップ１１が取り付けられている。このため、圧電振動子９は、ホーン１２などを介してチップ１１を振動させる。このとき、チップ１１は、チップ１１とアンビル４とが互いに接離（相対）する方向に対し直交する矢印Ｂに沿って振動する。なお、接離とは、互いに近づいたり離れたりする方向である。チップ１１とアンビル４は、互いの間に電線１の芯線２を挟むことができる。
【００２２】
電線接合装置１０は、アンビル４に設けられた溝６に接合する電線の芯線を収容し、チップ１１がアンビル４の溝６に近づく方向にに加圧した状態で、発振器で圧電振動子９を振動させて、この振動をホーン１２経由でチップ１１に伝える。そして、電線接合装置１０は、チップ１１を矢印Ｂに沿って振動して、アンビル４の溝６に収容した芯線２に超音波振動エネルギー（振動又は超音波振動ともいう）を与えて、電線の芯線を接合する。
【００２３】
チップ１１は、四角柱状に形成されており、図１に示すように、アンビル４の底面６ａと相対する平坦な端面１１ａを備えている。チップ１１の端面１１ａの幅は、幅６ｂよりも若干幅狭で形成されている。チップ１１の端面１１ａは、アンビル４の溝６の底面６ａと平行である。
【００２４】
アンビル４は、金属で構成されている。アンビル４は、図１ないし図３に示すように、接合する電線１の芯線２を収容するための溝６と、チップ１１に相対する溝の底面６ａを備えている。
【００２５】
図２に示すように、アンビル４の溝の幅６ｂは、電線１の芯線２の外径の総和より小さくなるように形成されている。すなわち、溝の幅６ｂは、電線１の芯線２が矢印Ａ（電線１の長手方向に直交する方向と平行で、かつ、チップ１１とアンビル４とを互いに近づける方向をなしている）方向に対し直交する方向に、形成されている。
【００２６】
受け具５は、金属あるいは合成樹脂で構成され、接合する複数の電線１を収容する受け溝７を備えている。受け溝７の幅は、溝の幅６ｂより若干幅広く形成されている。
【００２７】
前述した構成の電線接合装置１０を用いて、複数の電線１の芯線２を接合する際には、まず、接合する複数の電線１の芯線２をアンビル４の溝６に収容し、チップ１１を矢印Ａ方向に移動させ、アンビル４の溝６内に進入させる。そして、アンビル４の溝６に収容されている複数の電線１の芯線２をチップ１１で矢印Ａ方向に押圧する。この状態で、圧電振動子９を振動し、この振動をホーン１２経由でチップ１１に伝える。そして、電線接合装置１０は、チップ４を前述した矢印Ｂ（矢印Ａに直交し、電線１の長手方向と平行な方向）に沿って振動して、アンビル４の溝６に収容された複数の電線１の芯線２に超音波振動エネルギーを与えて、芯線２同士を接合する。
【００２８】
こうして、複数の電線１の芯線２は、チップ１１の超音波接合（超音波溶接または超音波溶着ともいう）によって互いに接合される。つまり、チップ１１の振動と加圧により、芯線２が互いに接触して、接合する。
【００２９】
本実施形態によれば、芯線２を収容するアンビル４の溝の幅６ｂが、複数の電線１の芯線２の外径の総和より小さくなるように形成されている。このため、接合する複数の電線１の芯線２が横に並んで配置されることがないので、芯線２の接合を確実に行うことができ、芯線２の固着力を強化させることができる。そのため、固着力不足による電線の素線のほつれや芯線切れを防ぐことができる。
【００３０】
また、電線１の芯線２が、アンビル４の溝６内に収容されることで、芯線２の位置決めが正確に行われ、チップ１１による加圧力や加振力を安定して受けることができる。その結果、電線の接合が確実に行われ、電線の接合の信頼性が一層向上する。
【００３１】
さらに、芯線の横並びを防ぐことによって固着力を向上させることが出来るため、超音波エネルギーを、通常使用している所定の超音波振動エネルギーよりも小さくすることが可能である。このため、超音波振動エネルギーを付与する側に設置された細い電線の段切れを防止することができると共に、電力消費を抑えることが可能となる。
【００３２】
前述した実施形態では、電線１の端末の芯線２を接合させる例を示したが、図３に示すように、電線１の中間の芯線２を接合させることも可能である。したがって、電線１の様々な箇所で接合することができる。なお、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
【００３３】
さらに、前述の実施形態では、接合する電線を収容する溝をアンビル４に設けたが、チップ１１に溝を設けてもよい。この場合には、チップ１１の溝にアンビル４を進入させ、電線の芯線を接合する。すなわち、アンビル４、チップ１１のいずれか一方に溝を設ければよい。
【００３４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る電線接合装置斜視図である。
【図２】図１中のＩ−Ｉ線に沿ったアンビルの断面図である。
【図３】図１に示された電線接合装置の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    電線
２    芯線
３    被覆部
４    アンビル
５    受け具
６    溝
６ａ  溝の底面
６ｂ  溝の幅
７    受け溝
８    素線
９    圧電振動子（駆動源）
１０  電線接合装置
１１  チップ
１１ａ    端面（チップの端面）
１２  ホーン
【図１】
2010073475.tif 000003
【図２】
2010073475.tif 000004
【図３】
2010073475.tif 000005