(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器に接続される電気接触部と、前記電気接触部に連なりかつ素線が複数束ねられて構成された芯線を重ねる芯線溶接部と、を設けた端子金具を搭載するアンビルと、
前記アンビルに相対する位置に設けられ、前記アンビルとの間に前記芯線及び前記芯線溶接部を挟んで、前記芯線及び前記芯線溶接部を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与して、前記芯線と前記芯線溶接部とを互いに溶接するチップと、を備えた超音波溶接装置において、
前記芯線の端末に近接する位置に設けられ、かつ、前記芯線の端末が前記電気接触部に重なるまで移動することを防止させる芯線とびだし防止壁（ただし、前記芯線端末部の広がりを拘束するための溝部を有するものを除く）を備えた
ことを特徴とする超音波溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載の超音波溶接装置を用いた超音波溶接方法であって、
前記端子金具を前記アンビルに搭載する第１工程と、前記芯線溶接部に素線が複数束ねられて構成された芯線を重ねる第２工程と、
前記アンビルと前記チップとの間に前記芯線及び前記芯線溶接部を挟んで、前記芯線及び前記芯線溶接部を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与して、前記芯線と前記芯線溶接部とを互いに溶接する第３工程と、を行う超音波溶接方法において、
前記第２工程において、前記芯線の端末を、前記芯線とびだし防止壁に近接する位置に配置したことを特徴とする超音波溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波溶接装置及びその方法に係り、特に、端子金具に素線が複数束ねられて構成された芯線を超音波溶接するための超音波溶接装置及びその方法に関するものである。
【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の電力や制御装置からの制御信号などを伝えるためにワイヤハーネスが配策されている。前記ワイヤハーネスは、複数の電線と、この電線の端末に取り付けられた端子金具などを備えている。
【０００３】
前記電線はそれぞれ、導電性の素線が複数束ねられて構成された芯線と、前記芯線を被覆する絶縁性の被覆部と、を備えている。この電線の端末の被覆部を除去して露出した芯線が、前記端子金具に溶接されている。前記電線の芯線と前記端子金具との接続は、例えば超音波溶接装置（特許文献１参照。）を用いて行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、図３に示すような超音波溶接装置１０１が提案されている。同図に示すように、超音波溶接装置１０１は、前記電子機器に設けられた接続端子に接続される接続孔１３１ａが設けられた電気接触部１３１と、前記電気接触部１３１に連なり、かつ、素線が複数束ねられて構成された芯線１２１を重ねる芯線溶接部１３２と、を備えた端子金具１０３が搭載されるアンビル（図示しない）と、前記アンビルと相対するチップ１０７と、を備えている。前記チップ１０７は、図示しない振動子によって超音波振動が付与される。前記超音波溶接装置１０１は、前記チップ１０７を芯線１２１及び芯線溶接部１３２に向かって（矢印に示すように）移動させる。これにより、前記チップ１０７と前記アンビルとの間に芯線１２１及び芯線溶接部１３２が挟まれて、前記芯線１２１及び前記芯線溶接部１３２を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与して、前記芯線１２１と前記端子金具１０３とが互いに接続される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０５３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述した特許文献１に示された超音波溶接装置１０１においては、アンビルとチップ１０７との間に前記芯線１２１及び前記芯線溶接部１３２を挟んで、これら芯線１２１及び芯線溶接部１３２を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与した際に、前記芯線１２１の端末の一部が前記電気接触部１３１に重なるまで移動して（とびだして）しまう虞れがあった。このため、前記電子機器と端子金具１０３とを接続する際に、作業員が、前記電子機器の接続端子と端子金具１０３の接続孔１３１ａとを重ねて、とびだした芯線１２１の端末の一部を、ボルトの頭部と、電気接触部１３１との間に挟まれないように除けた後、前記ボルトを通してナットを螺合させなければならず、前記電子機器に、前記ワイヤハーネスを取り付ける取り付け作業に時間がかかってしまう、という問題があった。また、このように芯線１２１の一部がとびだした状態で、前記電子機器に取り付けられた前記ワイヤハーネスは、美観が損なわれるという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、電子機器に取り付ける際の取り付け作業性の向上を図ることができ、かつ、美観を損ねることを防止できるワイヤハーネスを製造する超音波溶接装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明の超音波溶接装置は、電子機器に接続される電気接触部と、前記電気接触部に連なりかつ素線が複数束ねられて構成された芯線を重ねる芯線溶接部と、を設けた端子金具を搭載するアンビルと、前記アンビルに相対する位置に設けられ、前記アンビルとの間に前記芯線及び前記芯線溶接部を挟んで、前記芯線及び前記芯線溶接部を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与して、前記芯線と前記芯線溶接部とを互いに溶接するチップと、を備えた超音波溶接装置において、前記芯線の端末に近接する位置に設けられ、かつ、前記芯線の端末が前記電気接触部に重なるまで移動することを防止させる芯線とびだし防止壁（ただし、前記芯線端末部の広がりを拘束するための溝部を有するものを除く）を備えたことを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載された発明の超音波溶接方法は、請求項１記載の超音波溶接装置を用いた超音波溶接方法であって、前記端子金具を前記アンビルに搭載する第１工程と、前記芯線溶接部に素線が複数束ねられて構成された芯線を重ねる第２工程と、前記アンビルと前記チップとの間に前記芯線及び前記芯線溶接部を挟んで、前記芯線及び前記芯線溶接部を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与して、前記芯線と前記芯線溶接部とを互いに溶接する第３工程と、を行う超音波溶接方法において、前記第２工程において、前記芯線の端末を、前記芯線とびだし防止壁に近接する位置に配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、超音波溶接装置が、前記芯線の端末に近接する位置に設けられ、かつ、前記芯線の端末が前記電気接触部に重なるまで移動することを防止させる芯線とびだし防止壁を備えているので、アンビルとチップとの間に芯線及び芯線溶接部を挟んで、これら芯線及び芯線溶接部を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動が付与された際に、前記芯線の端末の一部が前記電気接触部に重なるまで移動する（とびだす）ことなく、前記端子金具に溶接されることとなり、そのために、前記電子機器と端子金具とを接続する際に、作業員が、前記電子機器の接続端子と端子金具の接続孔とを重ねた後、ボルトを通してナットを螺合させることができるので、前記電子機器に取り付ける際の取り付け作業性を向上させたワイヤハーネスを製造する超音波溶接装置を提供することができる。
【００１１】
また、前記芯線の端末の一部が前記電気接触部に重なるまで移動する（とびだす）ことなく、端子金具に溶接された状態で、前記電子機器に取り付けられているので、美観を損ねることを防止されたワイヤハーネスを製造する超音波溶接装置を提供することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記第２工程において、前記芯線の端末を、当該芯線が前記電気接触部に重なるまで移動することを防止させる芯線とびだし防止壁に近接する位置に配置したので、アンビルとチップとの間に芯線及び芯線溶接部を挟んで、これら芯線及び芯線溶接部を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動が付与された際に、前記芯線の端末の一部が前記電気接触部に重なるまで移動する（とびだす）ことなく、前記端子金具に溶接されることとなり、そのために、前記電子機器と端子金具とを接続する際に、作業員が、前記電子機器の接続端子と端子金具の接続孔とを重ねた後、ボルトを通してナットを螺合させることができるので、前記電子機器に取り付ける際の取り付け作業性を向上させたワイヤハーネスを製造する超音波溶接方法を提供することができる。
【００１３】
また、前記芯線の端末の一部が前記電気接触部に重なるまで移動する（とびだす）ことなく、前記端子金具に溶接された状態で、前記電子機器に取り付けられたので、美観を損ねることを防止されたワイヤハーネスを製造する超音波溶接方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に示された超音波溶接装置の超音波溶接作業を説明するための説明図であり、図示しないアンビルに芯線を重ねた端子金具を搭載して、チップで加圧する様子を一部断面で示す側面図である。
【図２】図１に示された超音波溶接装置に端子金具を搭載した状態を示す上面図である。
【図３】従来の超音波溶接装置に芯線を重ねた端子金具を搭載して、チップで加圧する様子を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図２を参照して説明する。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の電力や制御装置からの制御信号などを伝えるためにワイヤハーネス１０が配策されている。前記ワイヤハーネス１０は、複数の電線２と、この電線２の端末に取り付けられた端子金具３と、を備えている。
【００１６】
前記超音波溶接装置１は、前記電線２と前記端子金具３とを互いに電気的に接続するために用いられる。前記電線２は、断面形状が丸形に形成されている。電線２は、銅、銅合金などの導電性の金属からなる素線が複数束ねられて構成された芯線２１と、絶縁性の被覆部２２と、を備えている。前記被覆部２２は、絶縁性の合成樹脂からなり、前記芯線２１を被覆している。この電線２の端末の被覆部２２を除去して露出した芯線２１と、前記端子金具３と、が互いに溶接される。
【００１７】
前記端子金具３は、所定の形状に打ち抜いた金属板材に曲げ加工を施して得られるものであり、前記電子機器の接続端子に接続される接続孔３１ａを設けた電気接触部３１と、前記芯線２１が溶接される芯線溶接部３２と、前記電気接触部３１と前記芯線溶接部３２との間に設けられた芯線移動部３３と、を一体に備えている。即ち、前記芯線溶接部３２は、電気接触部３１に連なっている。
【００１８】
前記芯線溶接部３２は、前記芯線２１を重ねる底壁部３４と、この底壁部３４の幅方向の両縁から立設し互いの間に前記芯線２１を位置付ける一対の立壁部３５と、を備えている。そして、前記芯線溶接部３２の、前記芯線移動部３３寄りの端部３２ａには、前記芯線２１の端末が重ねられる。
【００１９】
芯線移動部３３は、前記芯線２１及び前記芯線溶接部３２を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動を付与して、前記芯線２１と前記芯線溶接部３２とを互いに溶接する際に、前記芯線溶接部３２の前記芯線移動部３３寄りの前記端部３２ａに重ねられた前記芯線２１の端末が、前記芯線移動部３３の前記電気接触部３１寄りの端部まで移動する（とびだす）ことを許容する。
【００２０】
前記超音波溶接装置１は、芯線２１を芯線溶接部３２に重ねて、芯線２１及び芯線溶接部３２を互いに近づける方向に加圧した状態で、超音波振動を付与することにより、芯線２１と端子金具３とを互いに溶接する。前記超音波溶接装置１は、図１乃至図２に示すように、工場のフロア上などに設置される装置本体（図示しない）と、前記装置本体に固定されたアンビル（図示しない）と、前記アンビルに相対する位置に設けられたチップ（工具チップともいう）７と、プレス治具（図示しない）と、駆動源としての電圧振動子（図示しない）と、芯線とびだし防止壁５と、制御手段としての制御回路（図示しない）と、を備えている。
【００２１】
アンビルは、鉛直方向に沿って、後述するチップ７と相対する位置に設けられ、前記チップ７との間に前記芯線２１及び端子金具３を挟む。また、前記アンビルの前記チップ７と互いに相対する端面は、これらアンビルとチップ７とが互いに相対する方向に対して直交する方向に沿って平坦に形成されている。そして、アンビルの前記端面には、芯線２１を重ねた芯線溶接部３２（即ち、端子金具３）が搭載されており、この端子金具３の前記電気接触部３１の芯線移動部３３寄りの端部には、前記芯線２１の端末が前記電気接触部３１に重なるまで移動することを防止させる芯線とびだし防止壁５を位置付けている。
【００２２】
チップ７は、後述するプレス治具に取り付けられていて、前記チップ７は、このプレス治具によって、鉛直方向に沿ってスライド自在に移動する。
【００２３】
プレス治具は、例えば油圧シリンダ（図示しない）のピストンから構成されている。前記プレス治具は、前記装置本体に取り付けられている。このプレス治具によって、前記チップ７は、鉛直方向に沿ってスライド自在に設けられているので、前記プレス治具から力を受けると、前記アンビル及び前記チップ７は、互いに接離自在となっている。
【００２４】
圧電振動子は、図示しない電源などにより印加されて、例えば周波数が１０ｋＨｚから８０ｋＨｚで振動（超音波振動）する。前記圧電振動子は、前記チップ７のみに取り付けられている。この圧電振動子は、図示しない振動子によって前記チップ７を振動（超音波振動）させる。即ち、前記圧電振動子は、前記チップ７に超音波振動を付与する。なお、前記超音波振動とは、前記圧電振動子に電圧を印加して、この圧電振動子が振動などして、電気的なエネルギを機械的な振動に変換して得られる振動をいう。
【００２５】
芯線とびだし防止壁５は、板状に形成されている。芯線とびだし防止壁５は、前記アンビルのチップ７と互いに相対する前記端面に対して直交する方向に沿って設けられていて、前記装置本体に固定されている。また、前記芯線とびだし防止壁５は、前記電気接触部３１の芯線移動部３３寄りの端部に位置付けられているので、芯線２１の端末を、前記芯線溶接部３２の芯線移動部３３寄りの端部３２ａに重ねるとともに、前記芯線２１を前記アンビルの前記端面に搭載された端子金具３の底壁部３４に重ねて、一対の立壁部３５間に位置付けると、前記芯線２１の端末に近接する位置に設けられている。前記芯線とびだし防止壁５は、前記アンビルとチップ７との間に芯線２１及び端子金具３を挟んで、これら芯線２１及び端子金具３を互いに近付ける方向に加圧した状態で、前記超音波振動を付与した際に、前記端部３２ａに重ねられた前記芯線２１の端末が、前記電気接触部３１に重なるまで移動する（とびだす）ことを防止する。
【００２６】
制御回路は、前記圧電振動子と、前記プレス治具と接続して、これらの動作を制御することで、超音波溶接装置１全体の制御をつかさどる。
【００２７】
次に、前述した構成の超音波溶接装置１は、以下に示すように、電線２の芯線２１と端子金具３とを溶接する。まず、超音波溶接装置１のアンビルとチップ７とを互いに遠ざけて、端子金具３を、この端子金具３の電気接触部３１の芯線移動部３３寄りの端部に、芯線とびだし防止壁５が位置付けられる位置に配置するように、前記アンビルの前記端面に搭載する。次に、電線２の端末の被覆部２２を剥がして露出させた芯線２１の端末を、前記芯線溶接部３２の芯線移動部３３寄りの端部３２ａに重ねて、前記芯線２１を、前記アンビルの前記端面に搭載された端子金具３の底壁部３４に重ねて、一対の立壁部３５間に位置付ける。そして、プレス治具を鉛直方向の上から下に向かって移動させて、プレス治具に固定されたチップ７を一対の立壁部３５間に挿入させて、チップ７をアンビルに近づける方向に加圧させた状態で、圧電振動子を振動させて、この振動を、チップ７を介して芯線２１及び端子金具３に付与する。このように、アンビルとチップ７との間に芯線２１及び端子金具３を挟んで、超音波振動を付与すると、金属で構成された芯線２１及び端子金具３が、互いに重なり合って接触しているので、これら互いに重ねられた芯線２１及び端子金具３は、溶融しない状態で固相のまま互いに徐々に金属結合する。この際、超音波振動を付与された前記芯線２１の端末（の一部）は、前記芯線溶接部３２の前記芯線移動部３３寄りの端部３２ａから移動して、前記芯線とびだし防止壁５に密接する。こうして、芯線２１及び端子金具３は、いわゆる超音波溶接（超音波溶接ともいう）によって互いに溶接される。即ち、電線２と端子金具３とは電気的に接続される。
【００２８】
制御回路は、予め定められた加圧力でプレス治具に取り付けられたチップ７によって前記芯線２１及び端子金具３を互いに近づける方向に加圧して、予め定められた時間、圧電振動子を振動させたことを検出すると、圧電振動子の振動を停止させる。その後、制御回路は、プレス治具を上に向かって移動させて、プレス治具に取り付けられたチップ７を、アンビルから遠ざける。このように、チップ７とアンビルとを十分に遠ざけた後に、互いに溶接された芯線２１及び端子金具３を、前記アンビルの前記端面から取り出す。
【００２９】
上述した本発明によれば、超音波溶接装置１が、前記芯線２１の端末に近接する位置に設けられ、かつ、前記芯線２１の端末が前記電気接触部３１に重なるまで移動することを防止させる芯線とびだし防止壁５を備えているので、アンビルとチップ７との間に芯線２１及び芯線溶接部３２を挟んで、これら芯線２１及び芯線溶接部３２を互いに近づける方向に加圧した状態で超音波振動が付与された際に、前記芯線２１の端末の一部が前記電気接触部３１に重なるまで移動する（とびだす）ことなく、前記端子金具３に溶接されることとなり、そのために、前記電子機器と端子金具３とを接続する際に、作業員が、前記電子機器の接続端子と端子金具３の接続孔３１ａとを重ねた後、ボルトを通してナットを螺合させることができるので、前記電子機器に取り付ける際の取り付け作業性を向上させたワイヤハーネス１０を製造する超音波溶接装置１を提供することができる。
【００３０】
また、前記芯線２１の端末の一部が前記電気接触部３１に重なるまで移動する（とびだす）ことなく、端子金具３に溶接された状態で、前記電子機器に取り付けられているので、美観を損ねることを防止されたワイヤハーネス１０を製造する超音波溶接装置１を提供することができる。
【００３１】
なお、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。すなわち、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。
【符号の説明】
【００３２】
１  超音波溶接装置
２１  芯線
３  端子金具
３１  電気接触部
３２  芯線溶接部
５  芯線とびだし防止壁
７  チップ
【図１】
0005437741.tif 000002
【図２】
0005437741.tif 000003
【図３】
0005437741.tif 000004