(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆電線の導体部分に対する圧着接続を許容する圧着部を備える圧着端子の製造方法であって、
銅含有率が７０％以上の銅合金からなる金属製の板材における側辺同士を互いに合わせて筒体を形成し、
合わせた前記側辺の周辺にレーザ照射手段からレーザ光を照射させることで、合わせた前記側辺を溶接し、
溶接後に前記側辺部分に形成された溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍになるように、レーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定することを特徴とする圧着端子の製造方法。
【請求項２】
前記レーザ照射手段のレーザ光源はファイバレーザであることを特徴とする請求項１記載の圧着端子の製造方法。
【請求項３】
溶接後に前記側辺部分に形成された溶接ビードの幅寸法を１７２μｍ〜２７３μｍになるように、レーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定することを特徴とする請求項１又は２記載の圧着端子の製造方法。
【請求項４】
レーザ光が照射される前記筒体の厚さを０．８ｍｍ以下に調製することを特徴とする請求項１又は２記載の圧着端子の製造方法。
【請求項５】
被覆電線の導体部分に対する圧着接続を許容する圧着部を備える圧着端子であって、
銅含有率が７０％以上の銅合金からなる金属製の板材における側辺同士を互いに合わされた合わせ部と、
レーザ照射手段から照射されるレーザ光を当てることで、前記合わせ部に形成された溶接ビード部と、を有し、
前記溶接ビード部の幅寸法が８０μｍ〜３９０μｍであることを特徴とする圧着端子。
【請求項６】
前記レーザ照射手段のレーザ光源はファイバレーザであることを特徴とする請求項５記載の圧着端子。
【請求項７】
前記溶接ビード部の幅寸法が１０１μｍ〜３６５μｍであることを特徴とする請求項５又は６記載の圧着端子。
【請求項８】
前記溶接ビード部の幅寸法が１７２μｍ〜２７３μｍであることを特徴とする請求項７記載の圧着端子。
【請求項９】
前記合わせ部の厚さが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の圧着端子。
【請求項１０】
前記合わせ部は、前記側辺を突き合わせることで形成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の圧着端子。
【請求項１１】
前記合わせ部は、前記側辺を重ね合わせることで形成されていることを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の圧着端子。
【請求項１２】
１又は複数の被覆電線を有するワイヤハーネスであって、
前記被覆電線の端部に、請求項６〜１１のいずれか１項記載の圧着端子が設けられていることを特徴とするワイヤハーネス。
【請求項１３】
前記被覆電線の導体部分がアルミニウム又はアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１２記載のワイヤハーネス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用ワイヤハーネスの接続を担う圧着端子の製造方法、圧着端子及びワイヤハーネスに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車内配線にはワイヤハーネスが多用されている。ワイヤハーネスは、車内配線の仕様に合わせて複数の被覆電線を集合部品化したものである。各被覆電線の端末には、たとえば圧着端子が圧着されている。圧着端子をワイヤハーネスの電線端末に接続する場合、電線端末の絶縁被覆層を皮剥ぎして芯線を露出させ、芯線露出部に圧着端子の芯線バレルを加締め圧着することにより、電線端末と圧着端子との電気的接続がなされる。そして、圧着端子との接続部から電線内への水分の浸入による芯線の腐食を防止するべく、圧着端子と電線端末との接続部が樹脂封止される（特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６７８２１号公報
【特許文献２】特開２０１２−０６９４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、圧着端子と電線端末との接続部を樹脂封止することがワイヤハーネスの製造単価を増加させる要因となっている。これは使用される樹脂そのものが高価であることに加え、樹脂モールド処理あるいはコーティング処理の工程で、樹脂の流し込みや硬化に時間を要することによる。【０００５】
そこで、圧着端子の電線接続部（圧着部）をプレス成型により筒状に曲げ加工し、その筒状に曲げ加工した部分にできる板材両端の突き合わせ界面全体をレーザ溶接により接合し、さらには、筒状に曲げ加工した部分の一端側をレーザ溶接により接合し封止して封止部としたバレル部材とすることによって電線接続部を密閉構造にする試みがなされている。【０００６】
しかし、レーザ溶接による溶接部の接合強度は、溶接部に照射されたレーザ光の強度と掃引速度とに主に左右される。両パラメータの値が適正範囲から外れた条件下でレーザ溶接が行われると、圧着部の溶接部の接合強度が不十分となる。このことが圧着端子を電線端末に圧着する際、その溶接部に割れが発生する原因となる。【０００７】
特に、電線の芯線と被覆を筒状のバレルで密閉にする構造では、芯線部分の圧着形状と被覆部分の圧着形状は大きく異なる。これは、芯線部分は電気的導通を安定させるために最適な圧着形状にし、被覆部分は端子と電線被覆の隙間から筒状のバレルの内部に水分が入らないための最適形状にしなければならないためである。そのため、電線と端子の圧着時において端子に複雑な力が働き、溶接部が割れてしまう可能性があった。【０００８】
また、量産性を考えると、例えば、一分間に４００個もの端子を溶接するため、高い端子位置決め精度と、それに追随する溶接精度が求められるが、板材両端を突き合わせた界面を溶接する際に、ある程度溶接痕（溶接ビード）に幅を持たせることで高品質なレーザ溶接が可能であることを見出した。つまり溶接ビードが狭いと、より高精度な位置決め精度が求められることになりプロセスウィンドウが狭くなってしまう。また溶接ビードが広すぎると、溶接部の過剰溶融等の諸所の溶接欠陥の原因となりうる。【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、溶接部に照射されるレーザ光の強度と掃引速度とを適正な値に制御して、被加工物を高品質にレーザ溶接することができる圧着端子の製造方法及び圧着端子を提供し、更には、当該圧着端子を備えたワイヤハーネスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る圧着端子の製造方法は、被覆電線の導体部分に対する圧着接続を許容する圧着部を備える圧着端子の製造方法であって、銅含有率が７０％以上の銅合金からなる金属製の板材における側辺同士を互いに合わせて筒体を形成し、合わせた前記側辺の周辺にレーザ照射手段からレーザ光を照射させることで、合わせた前記側辺を溶接し、溶接後に前記側辺部分に形成された溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍになるようにレーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定することを特徴とする。
【００１１】
本発明の圧着端子の製造方法において、前記レーザ照射手段のレーザ光源は、ファイバレーザであることが望ましい。【００１２】
また、前記溶接ビード部の幅寸法は、１０１μｍ〜３６５μｍであることが望ましく、更には１７２μｍ〜２７３μｍであることが望ましい。【００１３】
また、溶接後に前記側辺部分に形成される溶接ビードの幅寸法が１８０μｍ〜２７０μｍになるように、レーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定することが望ましい。【００１４】
また、レーザ光が照射される前記筒体の厚さを０．８ｍｍ以下に調製することが望ましい。【００１５】
また、上記課題を解決するために本発明に係る圧着端子は、被覆電線の導体部分に対する圧着接続を許容する圧着部を備える圧着端子であって、銅含有率が７０％以上の銅合金からなる金属製の板材における側辺同士を互いに合わされた合わせ部と、レーザ照射手段から照射されるレーザ光を当てることで、前記合わせ部に形成された溶接ビード部と、を有し、前記溶接ビード部の幅寸法が８０μｍ〜３９０μｍ、であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の圧着端子において、前記レーザ照射手段のレーザ光源は、ファイバレーザであることが望ましい。【００１７】
また、前記溶接ビード部の幅寸法は、１０１μｍ〜３６５μｍであることが望ましく、更には１７２μｍ〜２７３μｍであることが望ましい。【００１８】
また、前記合わせ部の厚さは０．８ｍｍ以下であることが望ましい。【００１９】
また、前記合わせ部は、前記側辺を突き合わせることにより、又は、前記側辺を重ね合わせることにより形成されている。【００２０】
また、本発明のワイヤハーネスは、１又は複数の被覆電線を有するワイヤハーネスであって、前記被覆電線の端部に、請求項６乃至１１のいずれか１項記載の圧着端子が設けられていることを特徴とする。【００２１】
本発明のワイヤハーネスにおいて、前記被覆電線の導体部分がアルミニウム又はアルミニウム合金からなることが望ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の圧着端子の製造方法によれば、被加工物を高品質にレーザ溶接して、高品質の圧着部を有する圧着端子を製造することができる。特に、溶接ビード幅を設定し、レーザ溶接後の溶接ビード幅を測定するという簡便な方法により、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】圧着端子にワイヤケーブルを接続する状態を示す斜視図である。
【図２】圧着端子の平面図である。
【図３】他の圧着端子の例を示す斜視図である。
【図４】端子製造装置の構成を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、銅条を示す平面図、（ｂ）は、一次プレス後の連鎖端子を示す平面図、（ｃ）は、二次プレス後の連鎖端子を示す平面図である。
【図６】圧着後の圧着端子の様子を示す断面図である。
【図７】溶接ビード幅を説明する圧着端子の平面図である。
【図８】圧着端子の圧着部の構造を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について説明する。図１は、圧着端子にワイヤケーブルを接続する状態を示す斜視図、図２は、圧着端子の平面図である。
【００２５】
［１．圧着端子の構成］
図１に示すように、本実施形態に係る製造方法で製造された圧着端子１０は、雌型圧着端子であり、ボックス部２０および圧着部３０を備えている。圧着端子１０の圧着部３０は、被覆電線５０の導体部分であるアルミニウム芯線５１に対する圧着接続を許容しており、圧着部３０には、被覆電線５０が圧着される。
【００２６】
なお、本実施形態ではボックス部２０を雄型端子等の挿入タブが挿入される雌型端子の例を示しているが、本発明は、ボックス部２０の細部の形状は特に限定されない。すなわち、他の態様として、雌型のボックス部２０に代えて例えば雄型端子の挿入タブを設けて形成することも可能である。
【００２７】
圧着端子１０における圧着部３０には被覆電線５０が接続されている。被覆電線５０は、アルミニウム芯線５１を備えており、アルミニウム芯線５１が絶縁被覆５２で被覆されて構成されている。アルミニウム芯線５１は、アルミニウム素線を束ねて構成されている。さらに、被覆電線５０の被覆先端５０ａよりも前方は、絶縁被覆５２からアルミニウム芯線５１が露出した電線露出部５１ａとされている。アルミニウム芯線５１は、断面が０．７５ｍｍ２となるように、アルミニウム合金線を撚って構成されている。
【００２８】
ここで、アルミニウム電線の芯線としては、例えば鉄（Ｆｅ）を約０．２質量％、銅（Ｃｕ）を約０．２質量％、マグネシウム（Ｍｇ）を約０．１質量％、シリコン（Ｓｉ）を約０．０４質量％、残部がアルミニウム（Ａｌ）および不可避不純物からなるアルミニウム芯線を用いることができる。他の合金組成として、Ｆｅを約１．０５質量％、Ｍｇを約０．１５質量％、Ｓｉを約０．０４質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のもの、あるいは、Ｆｅを約１．０質量％、Ｓｉを約０．０４質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のもの、Ｆｅを約０．２質量％、Ｍｇを約０．７質量％、Ｓｉを約０．７質量％、残部がＡｌおよび不可避不純物のものなどを用いることができる。これらは、さらにＴｉ、Ｚｒ、Ｓｎ、Ｍｎ等の合金元素を含んでいてもよい。このようなアルミニウム芯線を用い、例えば０．５〜２．５ｓｑ（ｍｍ２）、７〜１９本撚りの芯線にして用いることができる。
【００２９】
また、被覆電線５０には、アルミニウム電線に代えて、銅又は銅合金製の導体を絶縁被覆で被覆した銅電線を用いることも可能である。また、被覆電線５０の芯線は単線であってもよい。
【００３０】
また、芯線の被覆材としては、例えばＰＥ、ＰＰなどのポリオレフィンを主成分としたものやＰＶＣを主成分としたもの等を用いることができる。
【００３１】
圧着端子１０におけるボックス部２０は、倒位の中空四角柱体の箱状に構成されている。ボックス部２０の内部には、弾性接触片２１が設けられている。弾性接触片２１は、長手方向Ｘの後方に向かって折り曲げられ、ボックス部２０に挿入される図示しない雄型端子の挿入タブに接触する。また、ボックス部２０は、底面部２２の長手方向Ｘと直交する幅方向Ｙの両側部に連設された側面部２３を重なり合うように折り曲げて、長手方向Ｘの先端側から見て略矩形状に構成している。
【００３２】
なお、本実施形態において、長手方向Ｘとは、図１に示すように、圧着部３０を圧着して接続する被覆電線５０の長手方向と一致する方向であり、幅方向Ｙは長手方向Ｘに対して略水平な平面上で交差する方向である。また、圧着部３０に対するボックス部２０の側を前方とし、逆に、ボックス部２０に対する圧着部３０の側を後方としている。さらに、ボックス部２０と圧着部３０とを連結する連結部４０には、後方に行くにしたがって上昇する傾斜からなる裏面側傾斜部４１が形成されている。
【００３３】
また、圧着端子１０における圧着前の圧着部３０は、圧着面３１および圧着面３１の幅方向Ｙの両側に延出したバレル構成片３２を丸めた端部３２ａ同士を突き合せし、図２に示すように、端部３２ａ同士を溶接して筒体として形成されている。また、圧着部３０の後方視形状は略Ｏ型とされている。なお、バレル構成片３２の長手方向Ｘの長さは、絶縁被覆５０の長手方向Ｘ前方側の先端である被覆先端５２ａから、長手方向Ｘの前方で露出する電線露出部５１ａの長手方向Ｘの露出長さより長く形成されている。
【００３４】
さらに、圧着部３０は、図１に示す絶縁被覆５０を圧着する被覆圧着筒状部３０ａと、その前方に配置されたアルミニウム芯線５１の電線露出部５１ａを圧着する電線圧着筒状部３０ｂとを備えている。また、電線圧着筒状部３０ｂのさらに前方には、封止部３０ｃが形成されている。封止部３０ｃは、前方端部を板が重なるように変形され、図２に示すように、その幅方向Ｙに溶接されて形成されている。このとき、封止部は、圧着部３０ａの長手方向と垂直な断面から見た形状が、略Ｕ字状となるように形成されていてもよい。さらに、電線圧着筒状封止部３０ｂと封止部３０ｃとの間には、前方に行くにしたがって低くなる傾斜部３０ｄが形成されている。圧着端子１０は、中空四角柱体のボックス部２０と後方視略Ｏ型の圧着部３０とを備えるクローズバレル形式の端子とされている。
【００３５】
圧着部３０における被覆圧着筒状部３０ａの内面には、幅方向Ｙの溝である被覆用係止溝３３ａが、長手方向Ｘに所定間隔を隔てて３本形成されている。被覆用係止溝３３ａは、断面円弧状に構成され、長手方向に連続することで波状をなすとともに、圧着面３１の全周にわたって連続する環状の溝を形成している。被覆用係止溝３３ａは、このような形状で形成されることにより、圧着状態において、絶縁被覆５０が食い込むようにされている。
【００３６】
また、電線圧着筒状部３０ｂの内面には、幅方向Ｙの溝である電線用係止溝３３ｂが、長手方向Ｘに所定間隔を隔てて３本形成されている。電線用係止溝３３ｂは、断面矩形凹に構成されているとともに、圧着面３１の周方向途中位置まで連続する環状の溝を形成している。電線用係止溝３３ｂがこのような形状とされることにより、圧着状態において、電線用係止溝３３ｂにアルミニウム芯線５１が食い込むこととなる。こうして、圧着部３０とアルミニウム芯線５１との導通性を向上している。
【００３７】
なお、圧着端子１０は、図１及び図２に示した態様に限らず、図３に示す態様で構成することも可能である。すなわち、図３に示す圧着部３０における被覆圧着筒状部３０ａと、電線圧着筒状部３０ｂとが段違いになるように、その間に傾斜部Ｂを設けて構成したものである。この態様では、電線圧着筒状部３０ｂの内径が、被覆圧着筒状部３０ａの内径より小さく構成される。すなわち、図示しない被覆電線５０の絶縁被覆５２を覆う部分の径を大きく、アルミニウム芯線５１を覆う部分の径を小さくすることで、被覆電線５０の外径に合った圧着部３０を構成する。このような構成によれば、径の小さなアルミニウム芯線５１部分に対して、電線圧着筒状部３０ｂを圧着させた場合に、管の中心が内折れしたり、板材の肉が余ってしまうことで空隙が生じてしまう事態を防止し、結果としてより止水性が高く、電気特性も高い圧着端子を提供することが可能になる。
【００３８】
［２．圧着端子の製造方法（１サイクル溶接）］
続いて、本実施形態に係る圧着端子の製造方法について、図４を用いて当該製造方法を実施する装置を説明するとともに、図５を用いて圧着端子の製造手順を説明する。
【００３９】
［２−１．端子製造装置の構成］
以下、端子製造装置１００の各構成について説明する。
【００４０】
巻出しロール１１０は、ロール状に巻回された被加工対象物である銅条Ｃを所定の速度で巻き出して供給する機構である。巻出しロール１１０は、主としてプレス機１２０におけるプレス加工タイミングを考慮した速度で、銅条Ｃをロールから連続的に送り出す。
【００４１】
なお、後述のように、プレス機１２０において、銅条Ｃはプレス加工のタイミングに合わせて間欠的に搬送される。そのため、図４で示すように、巻出しロール１１０とプレス機１２０との間では、銅条Ｃに一定のたるみを持たせて、間欠搬送と連続搬送との搬送タイミングの相違を吸収するようにしている。
【００４２】
プレス機１２０は、巻出しロール１１０から供給される銅条Ｃを、図示しない送り機構により間欠的に搬送しながら、打ち抜きや曲げ加工等のプレス成型を施して連鎖端子Ｔを形成する装置である。連鎖端子Ｔの具体的な加工方法については、図５において後述する。
【００４３】
レーザ溶接機１３０は、連鎖端子Ｔの曲げ加工した部分にできる突き合わせ部Ｔｄを、レーザ溶接により接合して電線接続部を密閉構造にする装置である。レーザ溶接機１３０のレーザ溶接には、ファイバレーザ溶接が用いられている。ファイバレーザはビーム品質に優れ、集光性が高いため、従来のレーザよりも加工領域におけるエネルギー密度の高いレーザ溶接を実現することができる。このため、高速で材料を加工することが可能であり、熱影響が少なく、アスペクト比の高い深溶け込み溶接が可能であるから圧着部３０の強度低下や変形を抑制しつつ、２つの端部３２ａの間を適切に封止することができる。ファイバレーザは、連続発振、パルス発振、ＱＣＷ発振、又はパルス制御された連続発振によって照射されてもよい。ファイバレーザはシングルモードまたはマルチモードファイバレーザでも構わない。
【００４４】
レーザ加工性検査機１４０は、レーザ溶接された連鎖端子Ｔ２の加工性の検査を行う装置である。具体的には、レーザ溶接機１３０においてレーザ溶接された突き合わせ部Ｔｄにおける溶接具合について、ＣＣＤカメラ等の撮像手段により、溶接位置の軸方向での位置ずれ量やビード幅が許容範囲内かを判定するものである。
【００４５】
なお、プレス機２０とレーザ溶接機１３０との間の搬送路では、連鎖端子Ｔにたるみを持たせて搬送している。また、同様に、レーザ溶接機１３０とレーザ加工性検査機１４０との間の搬送路においても、連鎖端子Ｔにたるみを持たせて搬送している。これは、プレス機２０とレーザ溶接機１３０、レーザ溶接機１３０とレーザ加工性検査機１４０の処理タイミングにずれが生じるためであり、これを、工程間の連鎖端子Ｔのたるみによって吸収するためである。
【００４６】
巻取りロール１５０は、巻出しロール１０と同様の速度で、連鎖端子Ｔ２の巻き取りを行う機構である。なお、巻取りロール１５０においても、巻出しロール１０と同様に、前工程のレーザ溶接機１３０又はレーザ加工性検査機１４０において、連鎖端子Ｔ２がレーザ加工又は検査処理のタイミングに合わせて間欠的に搬送されるため、図４で示すように、巻取りロール１５０とレーザ加工性検査機１４０との間には、連鎖端子Ｔ２に一定のたるみを持たせて、間欠搬送と連続搬送との搬送タイミングの相違を吸収するようにしている。
【００４７】
なお、上述のように、説明の便宜上、レーザ溶接機１３０とレーザ加工性検査機１４０とを別の装置として分けて構成する例を示しているが、レーザ溶接機１３０の中にレーザ加工性検査機１４０の機能を組み込むことも可能である。すなわち、レーザ溶接機１３０内において、レーザ加工部が設けられた下流側であって連鎖端子Ｔ２の搬送路上に、画像検査カメラを設けることにより、実現可能である。
【００４８】
［２−２．圧着端子の製造方法］
本実施形態に係る圧着端子の製造方法の概要を説明すると、図５（ａ）に示す銅条Ｃについて、図４に示したプレス機２によってプレス加工を施すプレス工程、およびレーザ溶接機３によってレーザ溶接を施す溶接工程を経て、図１および図２に示す圧着端子１０を製造する。銅条Ｃは、銅（Ｃｕ）の含有量が７０％以上であって、表面が錫めっき（Ｓｎめっき）された黄銅等の銅合金条からなる金属製の加工前板材である。より具体的には、最適な基材として、古河電気工業製の銅合金ＦＡＳ−６８０（厚さ０．２５ｍｍ、）を用いる。ＦＡＳ−６８０の合金組成は、ニッケル（Ｎｉ）を２．０〜２．８質量％、シリコン（Ｓｉ）を０．４５〜０．６質量％、亜鉛（Ｚｎ）を０．４〜０．５５質量％、スズ（Ｓｎ）を０．１〜０．２５質量％、およびマグネシウム（Ｍｇ）を０．０５〜０．２質量％含有し、残部が銅（Ｃｕ）および不可避不純物である。
【００４９】
なお、金属製の加工前板材としては、銅条Ｃに代えて、鋼板やアルミニウム板など銅以外の金属を用いた板材や板条材を用いることもできる。圧着端子の導電性と強度を確保するために基本的に金属材料（アルミニウム、鋼、またはこれらを主成分とする合金等）の基材を用いることも可能である。なお、圧着端子の種々の特性を担保するために、圧着端子の一部あるいは全部にスズめっきや銀めっき等が施されていてもよい。
【００５０】
プレス工程では、図５（ｂ）に示すように、銅条Ｃに対して打ち抜き加工を施して最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１を形成する。最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１は、加工後に圧着端子１０となる複数の曲げ加工前圧着端子Ｔａ、並びに複数の曲げ加工前圧着端子Ｔａを接続し搬送時に支持される上キャリア部Ｃ１および下キャリア部Ｃ２によって構成されている。上キャリア部Ｃ１は、曲げ加工前圧着端子Ｔａの上部に配置された帯状の保持部材となる。また、下キャリア部Ｃ２は、板材となる曲げ加工前圧着端子Ｔａの下部に配置される。
【００５１】
さらに、プレス工程では、最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１における曲げ加工前圧着端子Ｔａについて、曲げ加工を施し、図５（ｃ）に示すように、バレル部材となるバレル部Ｔｖとコネクタ部Ｔｃとを備える溶接前圧着端子Ｔｂを形成する。バレル部Ｔｖは、バレル部Ｔｖの側辺同士が互いに並置されて形成された筒体、具体的には側辺同士が付き合わされた筒体となる。それから、バレル部Ｔｖにおける長手方向の一端側であるコネクタ部Ｔｃ側の端部を押圧して押し潰し、バレル部Ｔｖにおけるコネクタ部Ｔｃ側の開口部を閉塞して閉塞部とする。さらに、バレル部Ｔｖの端部を押し潰すことにより、コネクタ部Ｔｃ側に傾斜部Ｔｓを形成し、押し潰されずに残った筒状の部分を筒体部Ｔｐとする。また、傾斜部Ｔｓの先端部が封止部Ｔｆとなる。
【００５２】
次に、溶接前圧着端子Ｔｂを図示しないレーザ溶接機によって、筒体部Ｔｐの突き合わせ部Ｔｄや封止部Ｔｆを溶接加工することで、止水性を有する圧着端子を製造する。
【００５３】
なお、ここでは、筒体部Ｔｐの突き合わせ部を溶接加工する例を示しているが、突き合わせ部に限らず、重ね合わせ部の場合でもレーザ溶接により接合することが可能である。
【００５４】
また、筒体部Ｔｐの突き合わせ部や封止部Ｔｆを溶接加工した圧着端子は、電線圧着筒状部３０ｂのボックス部２０とは反対方向から被覆電線５０を挿入し、電線圧着筒状部３０ｂを図示しない圧着工具を用いて、電線圧着筒状部３０ｂとアルミニウム芯線５１を圧着する。
【００５５】
圧着後、電線圧着筒状部３０ｂの内面の電線用係止溝３３ｂにアルミニウム芯線５１が潰れて食い込み、圧着部が加締められる。加締められることにより、機械的強度と潰れた際に金属体の界面に新生面が生まれ、その新生面が接触することにより、確実な電気的接続を実現することになる。
【００５６】
なお、電線圧着筒状部３０ｂの内面と、アルミニウム芯線５１との電気的接続は、上記の電線用係止溝３３ｂを設けて行う手法に限られない。例えば、本出願人が特開２００３−２２３９４８号公報にて開示したように、電線圧着円筒部３０ｂを、受け型と押圧型とからなる押し込み刃型によってかしめることにより、図６に示すように、電線圧着筒状部３０ｂの表面に押し込んで凹みを設けることで、電線圧着筒状部３０ｂの内面とアルミニウム芯線５１とを電気的に接続することも可能である。
【００５７】
このとき、レーザ溶接した筒体部Ｔｐの突き合わせ部や封止部Ｔｆは、圧着する際の圧着力や、圧着後の機械的強度、電気的接続性を満足するようにレーザ溶接する必要がある。そこで、レーザ光の強度や掃引速度などといった溶接特性に関係するパラメータをいろいろ変化させながら検討をおこなった結果、レーザ溶接した後、突き合わせ部にできる溶接ビード幅を最適にコントロールすることによって、圧着する際の圧着力や、圧着後の機械的強度、電気的接続性を満足できることが確認できた。言い換えるとレーザ溶接後の溶接ビード幅のみを測定することで、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能となる。具体的には、溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍ、望ましくは１８０μｍ〜２７０μｍになるようにレーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定する。
【００５８】
すなわち、レーザ光を圧着部３０の筒体部Ｔｐの突き合わせ部や封止部Ｔｆに、その一端から他端にかけて照射させる。このようにレーザ照射を行うことにより、図７に示すような溶接ビード幅Ｄが８０μｍ〜３９０μｍ望ましくは１７２μｍ〜２７３μｍになるようにめっき溶接ビードを形成することが可能となる。さらに言うと、レーザ溶接により、板材を貫通溶接させることが好ましい。貫通溶接させることにより、板材の表面から裏面までしっかり溶接することができ、高品質な溶接を実現することができる。
【００５９】
これに対し、溶接ビード幅Ｄが８０μｍ未満の場合、未貫通溶接である可能性がある。未貫通溶接の部分があると、電線端末への圧着時に溶接部が破断する原因となる。また溶接ビードの幅寸法Ｄが３９０μｍより大であると、過剰入熱によるスパッタ増加、スパッタ増加による溶接部減肉の溶け落ち等による止水性能低下、電線挿入性低下等種々の影響が考えられる。
【００６０】
なお、本発明の別の製造方法として、図８に示すように、圧着部３０を構成する板材の曲げ方向における端部３２ａ同士を重ね合わせ、重ね合わせ部９５を形成した場合にも適用可能である。この場合、圧着部３０の外面側に形成される溶接ビードＢの幅寸法が８０μｍ〜３９０μｍ望ましくは１７２μｍ〜２７３μｍになるように、重ね合わせ部９５にレーザ光を照射しつつ掃引することにより貫通溶接が行われる。
【００６１】
また、端部３２ａ、３２ａを重ね合わせた場合にも適用可能であるが、重ね合わせたトータルの板厚を０．８ｍｍ以下とする必要がある。したがって、板厚０．５ｍｍの板材を使用して、端部を重ね合わせる場合には、端部の板厚をあらかじめ薄くなるよう加工しておく必要がある。加工は、テーパ形状でも段差にしておくことでも可能である。
【００６２】
以上のように、本実施形態の端子製造装置１００を用いた圧着端子１０の製造方法では、従来、圧着部３０を形成するに当たって、プレス加工とレーザ溶接とを２回繰り返す２サイクル溶接を行っていたのに対して、プレス加工とレーザ溶接とを１回のみ行う１サイクル溶接を実現させている。すなわち、まず、圧着部３０部分を筒状体に加工した後、被覆圧着筒状部３０ａ部分のレーザ溶接を行い、その上で、再度、圧着部３０ｂ、封止部３０ｃ及び傾斜部３０ｄを形成する潰し加工を行って当該部分にレーザ溶接を行うことが可能である。
【００６３】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されない。例えば、上述の説明では、圧着端子の圧着部を、アルミニウムやアルミニウム合金からなる電線導体に圧着接続する例を説明したが、アルミニウムやアルミニウム合金以外の金属、例えば、銅や銅合金等からなる電線導体に圧着接続しても、上記実施形態と略同等の作用及び効果を奏することができる。上述の構成の圧着部は、圧着状態において、水の浸入を防止できるため、例えば、これまで線間止水のためにシールなどが必要であった銅や銅合金等の芯線で構成する被覆電線を接続してもよい。
【実施例】
【００６４】
次に圧着端子の製造方法の実施例として、圧着端子に対するレーザ溶接の具体例を示す。【００６５】
［実施例１：銅合金を用いた例］
上述の通り、レーザ溶接後の溶接ビード幅のみを測定することで、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能になることを示すため、下記の表１に示すように、レーザ溶接におけるレーザ光の掃引速度を２０ｍｍ／ｓｅｃ〜４００ｍｍ／ｓｅｃまで変化させることにより、溶接性、溶接後の圧着性を調べた。レーザ光源にはファイバレーザを用いた。【００６６】
【表１】
0005598889.tif 000002
【００６７】
ここで、本実施例の条件は、次の通りである。板材には、上述した古河電気工業製の銅合金ＦＡＳ−６８０（厚さ０．２５ｍｍ）を用いた。レーザ光の波長は、１０８４ｎｍである。レーザ光の出力は、４００Ｗである。レーザ光のスポット径は、約２０μｍである。レーザ光のパワー密度は、９６ＭＷ／ｃｍ２である。レーザ光の掃引速度は、上述の通り２０ｍｍ／ｓｅｃ〜４００ｍｍ／ｓｅｃで適宜調整したものであり、表１中では、代表的なもののみを記した。【００６８】
表１の第２列目には「ビード幅」が示されている。このビード幅は、筒体部Ｔｐの突き合わせ部における板材の突き合わせ面とレーザの照射軸とが互いに一致しているときの溶接ビード幅（μｍ）である。【００６９】
「ビード幅」の欄の右隣の欄には「溶接性」が示されている。「溶接性」は、「◎」、「○」、「○’」、「△」、「×」で評価結果が示されている。
「◎」は、突き合わせ面に対してレーザの照射軸が少なくとも±６０μｍずれても溶接でき、且つその溶接断面が良好であったことを示している。
「○」は、突き合わせ面に対してレーザの照射軸が少なくとも±４０μｍずれても溶接でき、且つその溶接断面が良好であったことを示している。
「○’」は、突き合わせ面に対してレーザの照射軸が少なくとも±６０μｍずれても溶接できるが、溶接部の周辺における母材への熱影響が大きいことを示している。
「△」は、突き合わせ面に対してレーザの照射軸が少なくとも±２０μｍずれても溶接できことを示している。
「×」は、溶け込み不足のため貫通溶接できないか又は過剰溶融のため溶接部が溶け落ちたことを示している。【００７０】
「溶接性」の欄の右隣の欄には、「圧着性」が示されている。「圧着性」は、「○」、「△」、「×」で評価結果が示されている。この評価結果は、溶接後に、電線圧着筒状部３０ｂとアルミニウム芯線５１を圧着した場合に、圧着端子が圧着に耐えられたかについて評価した結果である。圧着後の外観検査を行い圧着に耐えられた場合を「○」で、圧着に耐えられなかった場合を「×」で、どちらとも評価できなかった場合を「△」で示した。今回の場合は、圧着後の外観検査でひびや割れがなかった場合を「○」、ひびや割れが確認できるが、電線の芯線もしくは被覆が確認できない場合には「△」、ひびや割れが確認でき、かつ電線の芯線もしくは被覆が割れ目から確認できるものを「×」とした。【００７１】
表１の評価結果によれば、溶接性が「◎」、「○」、「○’」、「△」と評価できたのは、溶接ビード幅が、８０μｍ〜３９０μｍの場合であった。特に、溶接ビード幅が、１７２μｍ〜２７３μｍの場合には、溶接断面においても問題がなく、「◎」評価となった。【００７２】
溶接ビード幅が２８６μｍ〜３９０μｍ（「○’」評価）及び４００μｍ（「×」評価）では、溶接は可能であるが、過剰入熱によるスパッタの増加と、溶接部の溶け落ち、溶接部内部ボイドの発生が確認された。また、溶接ビード幅が８０μｍ〜８９μｍ（「△」評価）では、溶接は可能であるが、溶接断面を観察すると、板材裏まで溶接ができていない未貫通溶接の領域が見られ、フォーカスの設定精度が限界に近いことがわかった。一方、溶接ビード幅が７６μｍ（「×」評価）以下では、未貫通溶接のため溶接不可、４００μｍ（「×」評価）以上では、溶接部が溶け落ちたため溶接不可となった。【００７３】
溶接後の電線圧着筒状部３０ｂとアルミニウム芯線５１との圧着については、溶接ビード幅が１０１μｍ〜３６５μｍの場合、電線圧着筒状部３０ｂとアルミニウム芯線５１との圧着を行っても、割れ等の問題は見られなかったので、圧着の評価は「○」となっている。また溶接ビード幅が８０μｍ〜９７μｍでは、未貫通溶接の領域が見られるものの一応溶接は可能であるので、圧着の評価は「△」とした。さらに溶接ビード幅が３９０μｍでは、溶接ビードの一部、具体的には電線挿入側の溶接ビードに溶け落ちが発生したため、圧着の評価は「△」とした。一方、溶接ビード幅が７６μｍ以下及び４００μｍ以上では、未貫通溶接又は溶接部の溶け落ちが発生したため、圧着の評価についても「×」とした。【００７４】
また、０．２５ｍｍ厚の板材を２枚重ねて溶接した場合の代表例として、レーザ光の出力を４００Ｗ、レーザ光のスポット径を約２０μｍ、レーザ掃引速度を１３０ｍｍ／ｓｅｃとした場合は、溶接ビード幅が２００μｍとなり、溶接性、圧着性の評価はそれぞれ「◎」、「○」となった。【００７５】
以上のように、溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍ、望ましくは１０１μｍ〜３６５μｍ、さらに望ましくは１７２μｍ〜２７３μｍになるようにレーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定する。このような範囲に溶接ビード幅を設定することで、レーザ溶接後の溶接ビード幅のみの測定により、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能となる。【００７６】
［実施例２：黄銅を用いた例］
続いて、レーザ溶接後の溶接ビード幅のみを測定することで、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能になることを示すため、実施例２として圧着端子を構成する板材に、黄銅を用いた実施例を示す。【００７７】
ここで、本実施例の条件は、次の通りである。板材には、七三黄銅であるＣ２６００（厚さ０．２５ｍｍ）を用いた。レーザ光源にはファイバレーザを用いた。レーザ光の波長は、１０８４ｎｍである。レーザ光の出力は、２５０Ｗ、３５０Ｗ、及び４００Ｗの３種類である。レーザ光のスポット径は、約６０μｍである。レーザ光のパワー密度は、１２ＭＷ／ｃｍ２である。レーザ光の掃引速度は、１００ｍｍ／ｓｅｃ、２００ｍｍ／ｓｅｃ、２５０ｍｍ／ｓｅｃ、３００ｍｍ／ｓｅｃ及び４００ｍｍ／ｓｅｃであるその結果を下記の表２に示す。【００７８】
【表２】
0005598889.tif 000003
【００７９】
表２によれば、実施例（１）〜（９）に示すように、溶接ビード幅が、８０μｍ以上の範囲においては、貫通溶接に問題はなく、良好な溶接結果が得られた。溶接性「○」の評価は、貫通溶接できており、溶接ボイドが少ないものである。一方で、溶接性「△」の評価は、未貫通溶接部があること、及び溶接ボイドが多いことの少なくとも一方に該当するものである。つまり、比較例（１）に示すように、ビード幅が８０μｍより細くなる７０μｍの場合には、貫通溶接が不十分であった。また、比較例（２）に示すように、ビード幅が２７１μｍの場合には、溶接ボイドが多く見られ、溶接品質が不良であった。以上より、溶接ビード幅を８０μｍ〜２７０μｍの範囲に設定することで、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能になることがわかる。つまり黄銅の場合には８０μｍ〜２７０μｍのビード幅の時に、溶接性、圧着性が良い。特に材料として黄銅を用いた場合には、実施例１で示した銅合金ＦＡＳ−６８０を用いた場合に対して、ビード幅がより小さい範囲、具体的には、８０μｍ以上１００μｍ以下の範囲においても、良好な溶接結果を得ることができる。【００８０】
［他の実施例］
他の実施例として、圧着端子の板材の板厚を変更した場合においても、溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍ、望ましくは１８０μｍ〜２７０μｍになるようにレーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定することで、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能となる。【００８１】
具体的には、実施例２において示した七三黄銅であるＣ２６００を板材に用いた場合に、実施例２では板厚が０．２５ｍｍであったところ、これ以外に、０．２ｍｍ、０．３ｍｍ、０．３８５ｍｍ、０．６４ｍｍ、０．８ｍｍで実験を行った。レーザ光源にはファイバレーザを用いた。【００８２】
その結果、下記の表３のとおりとなった。【００８３】
【表３】
0005598889.tif 000004
【００８４】
さらに異なる他の実施例として、圧着端子の板材に、以下の材料を用いた場合においても、溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍ、望ましくは１８０μｍ〜２７０μｍになるようにレーザ光のパワー密度とレーザ光の掃引速度を設定することで、圧着後でも信頼性を維持した圧着端子を保証することが可能となる。【００８５】
他の材料として、Ｆｅ入り銅合金（例えば、株式会社神戸製鋼製のＫＬＦ−５、ＫＬＦ１９４）、Ｃｒ入り銅合金（例えば、古河電気工業株式会社製のＥＦＴＥＣ−８，ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ）、コルソン系銅合金（例えば、古河電気工業製のＦＡＳ−６８０、三菱伸銅株式会社製のＭＡＸ２５１）、又はＮｉやＳｎを多く含有する銅合金（例えば、三菱電機メテックス株式会社製のＭＸ９６）、Ｍｇ入り銅合金（例えば、三菱伸銅株式会社製のＭＳＰ１）などを用いることも可能である。【００８６】
具体的には、下記の表４のとおりの結果となった。なお、この測定におけるレーザのスポット径は約２０μｍであり、板厚は０．２５ｍｍである。【００８７】
【表４】
0005598889.tif 000005
【００８８】
更なる他の実施例として、重ね合わせ溶接の場合の測定結果を下記の表５に示す。重ね合わせ溶接の場合も同様に、板材として、Ｆｅ入り銅合金、Ｃｒ入り銅合金、コルソン系銅合金、ＮｉやＳｎを多く含有する銅合金、Ｍｇ入り銅合金を用いることが可能である。なお、この測定におけるファイバレーザのスポット径は約２０μｍであり、溶接部の厚さは、板厚が０．２５ｍｍの板材を２枚重ねた厚さすなわち０．５ｍｍである。【００８９】
【表５】
0005598889.tif 000006
【００９０】
このように銅の含有量が７０％以上の銅合金に対して、溶接ビードの幅寸法を８０μｍ〜３９０μｍに設定しておくことで、溶接品質及び対圧着性の良い端子を提供することが可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０…圧着端子
２０…ボックス部
２１…弾性接触片
２２…底面部
２３…側面部
３０…圧着部
３０ａ…被覆圧着筒状部
３０ｂ…電線圧着筒状部
３０ｃ…封止部
３０ｄ…傾斜部
３１…圧着面
３２…バレル構成片
３２ａ…端部
３３ａ…被覆用係止溝
３３ｂ…電線用係止溝
４０…連結部
４１…裏面側傾斜部
５０…被覆電線
５０ａ…被覆先端
５１…アルミニウム芯線
５１ａ…電線露出部
５２…絶縁被覆
９５…重ね合わせ部
１００…端子製造装置
１１０…巻出しロール
１２０…プレス機
１３０…レーザ溶接機
１４０…レーザ加工性検査機
Ｃ…銅条
Ｃ１…上キャリア部
Ｃ２…下キャリア部
Ｔ１…最終プレス加工前連鎖端子
Ｔ２…連鎖端子
Ｔａ…曲げ加工前圧着端子
Ｔｂ…溶接前圧着端子
Ｔｃ…コネクタ部
Ｔｄ…突き合わせ界面
Ｔｖ…バレル部
Ｔｓ…傾斜部
Ｔｐ…筒体部
Ｔｆ…封止部
Ｍ…製造装置
Ｈ…送り穴
Ｘ…長手方向
Ｙ…幅方向
Ｚ…上下方向
Ｂ、Ｄ…溶接ビード幅
【要約】
溶接部に照射されるレーザ光の強度と掃引速度とを適正な値に制御して、被加工物を高品質にレーザ溶接することができる圧着端子の製造方法及び圧着端子を提供する。
金属板材を筒状に曲げ加工した部分を有する被加工物にレーザ光を掃引しつつ照射することにより、当該部分の曲げ方向における金属板材の端部同士の合わせ部をレーザ溶接して、当該部分を圧着部とする圧着端子を製造する。レーザ光を照射し、溶接部に形成される溶接ビードの幅寸法が８０μｍ〜３９０μｍ、望ましくは１７２μｍ〜２７３μｍとなる。【図１】
0005598889.tif 000007
【図２】
0005598889.tif 000008
【図３】
0005598889.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005598889.tif 000012
【図７】
0005598889.tif 000013
【図８】
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