(57)【要約】【課題】撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線を、電気部品の端子内に確実に接合することができるレーザ溶接装置を提供する。【解決手段】  先端をなす辺に凹部が形成された板バネと、前記板バネと所定間隔離れて設けられた押さえ部と、前記撚り線にレーザビームを照射するレーザ照射ユニットとを備え、前記板バネは、前記撚り線の先端方向に凸状に撓んで前記撚り線を前記端子に押さえ付けると共に、前記撚り線を前記凹部内に揃えつつ前記撚り線の先端方向に移動するものであり、前記押さえ部は、前記板バネの移動する後方にて前記撚り線を前記端子に押さえ付けるものであり、前記レーザ照射ユニットは、前記板バネが先端方向に所定の距離移動した後、前記板バネと前記押さえ部との間にレーザビームを照射して前記撚り線と前記端子とを接合するものであるレーザ溶接装置。【選択図】図１
2015167975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線と電気部品の端子とをレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、
先端をなす辺に凹部が形成された板バネと、
前記板バネと所定間隔離れて設けられた押さえ部と、
前記撚り線にレーザビームを照射するレーザ照射ユニットとを備え、
前記板バネは、前記撚り線の先端方向に凸状に撓んで前記撚り線を前記端子に押さえ付けると共に、前記撚り線を前記凹部内に揃えつつ前記撚り線の先端方向に移動するものであり、
前記押さえ部は、前記板バネの移動する後方にて前記撚り線を前記端子に押さえ付けるものであり、
前記レーザ照射ユニットは、前記板バネが先端方向に所定の距離移動した後、前記板バネと前記押さえ部との間にレーザビームを照射して前記撚り線と前記端子とを接合するものである
ことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
前記板バネの移動する前方には、複数の突出部が設けられていて、該突出部は、前記板バネの移動に伴い、前記撚り線を間に通しつつ、前記撚り線の先端方向に移動するものである
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線を、電気部品の端子に接合するレーザ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーブルの一端に露出した芯線と電気部品の端子とをレーザ溶接で接合するレーザ溶接装置が、特許文献１に開示されている。特許文献１のレーザ溶接装置は、導線の先端部を端子上に導く第１保持部材と、前記導線を押さえ付ける第２保持部材とを備え、第２保持部材が押さえ付けた位置よりも先端側の芯線にレーザ光を照射して、芯線と端子とをレーザ溶接で接合する装置である。
【０００３】
また、端子部材に線を接合するレーザ溶接方法が、特許文献２に開示されている。特許文献２のレーザ溶接方法は、第１の治具及び第２の治具それぞれと端子部材によって線を挟んで保持しながら線を端子部材に当接させ、第１の治具と第２の治具との間に位置する線にレーザを照射する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２０１５７号公報
【特許文献２】特開２００７−３２６１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線（芯線）と電気部品の端子とをレーザ溶接で接合する場合、ケーブルの一端に露出した撚り線の広がりが、接合において問題になることがある。
例えば、特許文献１の技術では、導線を第２保持部材で押さえ付けてレーザ溶接しているが、導線が撚り線になると、露出した撚り線がばらけて広がってしまうことがあり、レーザ光を照射した際に、撚り線の一部が他の撚り線に密着せず、端子と未接合になることがある。このような未接合が発生すると、撚り線と端子と接合強度が得られなくなると共に、接合部の電気抵抗が高くなることがあり、電気的接続の信頼性において問題になることがある。
【０００６】
また、特許文献２の技術では、線と端子を２点で押さえ付けてレーザ溶接しているが、線が撚り線になると、撚り線がばらけて広がったまま接合されてしまうことがあり、撚り線の一部が端子からはみ出して、他の端子や配線に接触してしまうことがある。
【０００７】
そこで本発明では、撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線を、電気部品の端子内に確実に接合することができるレーザ溶接装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線と電気部品の端子とをレーザ溶接するレーザ溶接装置であって、先端をなす辺に凹部が形成された板バネと、前記板バネと所定間隔離れて設けられた押さえ部と、前記撚り線にレーザビームを照射するレーザ照射ユニットとを備え、前記板バネは、前記撚り線の先端方向に凸状に撓んで前記撚り線を前記端子に押さえ付けると共に、前記撚り線を前記凹部内に揃えつつ前記撚り線の先端方向に移動するものであり、前記押さえ部は、前記板バネの移動する後方にて前記撚り線を前記端子に押さえ付けるものであり、前記レーザ照射ユニットは、前記板バネが先端方向に所定の距離移動した後、前記板バネと前記押さえ部との間にレーザビームを照射して前記撚り線と前記端子とを接合するものである。
【０００９】
また、本発明のレーザ溶接装置は、前記板バネの移動する前方には、複数の突出部が設けられていて、該突出部は、前記板バネの移動に伴い、前記撚り線を間に通しつつ、前記撚り線の先端方向に移動するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のレーザ溶接装置によれば、撚り線ケーブルの一端に露出した撚り線が広がっていても、先端をなす辺に凹部を形成した板バネにより、広がった撚り線を揃えつつ端子に押さえ付けてレーザ溶接することができるので、撚り線を端子内に確実に接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態であるレーザ溶接装置の外観模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態における、押さえユニットの模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態における、板バネ部の上面模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態において、板バネ片と押さえ部が移動する前の初期状態の模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態において、板バネ片と押さえ部が移動中の中間状態の模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態において、板バネ片と押さえ部が移動後のレーザ照射状態の模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態における、押さえユニットの断面模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態に用いられる、揃え部の上面模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態において、揃え部、板バネ、押さえ部が移動中の中間状態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のレーザ溶接装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態であるレーザ溶接装置の外観模式図である。図１に示すように、本実施形態のレーザ溶接装置は、多芯の撚り線ケーブル（以下、単にケーブルと称することがある）４の一端に露出した撚り線を、レーザ溶接により、電気部品５の端子に接合するレーザ溶接装置であって、ベースユニット１、押さえユニット２、レーザ照射ユニット３を備えている。
【００１４】
図１に示すように、ベースユニット１は、ベース板１ａと、ベース板１ａを支持する脚部１ｂを備えている。そして、ベース板１ａ上に、ケーブル４と電気部品５を設置することができ、ケーブル４をベース板１ａ上にケーブル押さえ１ｃにより固定し、電気部品５をベース板１ａ上面に嵌め込んで固定できるようにしている。
また、ベース板１ａの上面には、図のＹ方向に延びる矩形断面状の溝部１ｄが形成されていて、溝部１ｄ内部には、図のＸ方向に延びる凸状のガイド１ｅが形成されている。
【００１５】
図２は、本実施形態における押さえユニット２の模式図を示していて、図２（ａ）には、押さえユニット２の中央部分を拡大した上面図、図２（ｂ）には、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。図１および図２に示すように、押さえユニット２は、フレーム２ａ、板バネ部２ｂ、固定ネジ２ｃを備えていて、フレーム２ａには、斜面２ａａ、押さえ部２ａｂ、窓部２ａｃが形成されている。
【００１６】
図１および図２（ｂ）に示すように、斜面２ａａは、フレーム２ａの長手方向、すなわち図１のＹ方向に長く、図１の−Ｘ方向に下る傾斜面を形成していて、板バネ部２ｂが固定ネジ２ｃにより固定されている。なお、後で説明するように、板バネ部２ｂは、撚り線を端子に押さえ付ける部材であり、斜面２ａａの傾斜角度を調整することにより、板バネ部２ｂが撚り線を押さえ付ける力を調整することができる。
また、図２に示すように、押さえ部２ａｂは、窓部２ａｃを挟んで斜面２ａａと対向する位置に形成されている。後で説明するように、押さえ部２ａｂは、板バネ部２ｂと同じく、撚り線を端子に押さえ付ける部材であり、移動する板バネ部２ｂの後方にて、板バネ部２ｂと所定間隔を保って、撚り線を端子に押さえ付けることができるようにしている。
また、図１および図２に示すように、窓部２ａｃは、斜面２ａａと押さえ部２ａｂとの間に形成された開口であり、レーザビームＬを、押さえユニット２を通過して撚り線に照射できるようにしている。また、図２に示すように、窓部２ａｃは、Ｘ方向の幅が、斜面２ａａと押さえ部２ａｂとの間隔、すなわち、板バネ部２ｂと押さえ部２ａｂの間隔を規定していて、この間隔を広くすると、板バネ部２ｂと押さえ部２ａｂが撚り線を端子に押さえ付ける間隔が広がり、撚り線を端子に密着させる効果が小さくなる。よって、窓部２ａｃのＸ方向の幅は、レーザビームＬを照射できる程度に狭くして、板バネ部２ｂと押さえ部２ａｂを狭間隔にして撚り線を押さえ付けることができるようにすることが好ましい。
【００１７】
図３は、板バネ部２ｂの上面模式図である。図３に示すように、板バネ部２ｂには、複数の板バネ片２ｂａが形成されていて、板バネ片２ｂａの先端２ｂｂのなす辺には、凹部２ｂｃが形成されている。凹部２ｂｃは、ばらけて広がった撚り線を揃える形状であり、ケーブル４の断面において撚り線が占める面積と略同面積の凹形状にすることが好ましい。そして、凹部２ｂｃの形状は、ケーブル４の断面において撚り線が占める形状により設定することが好ましく、撚り線が中心に略円状に配置されたケーブル４であれば、凹部２ｂｃの形状を、半円形状の形状にすることが好ましい。
【００１８】
また、板バネ部２ｂにおいて、板バネ片２ｂａを、複数のケーブル４を一括に押さえ付けられる一片の板バネ片にすると、板バネ片２ｂａが、複数のケーブル４に対して同じように変形してしまい、ケーブル４ごとに撚り線の広がり方が異なると、全てのケーブル４の撚り線を確実に揃えることが困難になることがある。したがって、板バネ部２ｂの板バネ片２ｂａは、複数のケーブルに対応して変形できるよう、複数の板バネ片２ｂａに形成することが好ましい。
【００１９】
また、板バネ部２ｂは、異なる厚さの板バネ部２ｂを用いることにより、撚り線を押さえ付ける力を調整することができる。
【００２０】
また、後で説明するように、撚り線にレーザビームＬを照射すると、レーザの一部が、撚り線を押さえ付ける板バネ部２ｂに反射し、板バネ部２ｂが発熱して、撚り線を押さえ付ける力が弱くなることがある。したがって、板バネ材２ｂは、レーザが反射されても発熱が抑えられるよう、レーザを吸収しにくい材料にすることが好ましく、例えば、ＹＡＧレーザを用いる場合には、ＹＡＧレーザの波長の光を吸収しにくい、リン青銅等を用いることが好ましい。
【００２１】
そして、図１および図２に示すように、板バネ部２ｂは、固定ネジ２ｃによりフレーム２ａの斜面２ａａに固定されると共に、板バネ片２ｂａの先端２ｂｂが、窓部２ａｃに突出して固定されていて、先端２ｂａが撚り線を端子に押さえ付けることができるようにしている。また、図３に示すように、板バネ部２ｂには、一方向に長いネジ孔２ｂｃが形成されていて、板バネ部２ｂを斜面２ａａに固定する際に、先端２ｂｂの突出量を調整できるようにしている。
【００２２】
また、図１示すように、押さえユニット２は、ベース板１ａ上において、フレーム２ａ裏面のガイド溝２ａｄをガイド１ｅに嵌合し、不図示の駆動手段により、押さえユニット２をベース板１ａに押し付けつつ、図１の＋Ｘ方向に移動できるようにしている。そして、板バネ部２ｂと押さえ部２ａｂを、撚り線に押し付けつつ移動できるようにしている。そして、押さえユニット２は、溝部１ｄのＸ方向の幅だけ移動でき、押さえユニット２の端面が溝部１ｄの端面に当たるまでの間隔内を、押さえユニット２を移動できるようにしている。
【００２３】
また、図１に示すように、レーザ照射ユニット３は、押さえユニット２の上方において、窓部２ａｃにレーザビームＬを照射できるように配置されている。レーザは、撚り線に照射することで、撚り線と端子とを溶接して接合できるものであればよく、ＹＡＧレーザ等を用いることができる、また、ビームの発振形態は、パルスと連続のいずれも用いることができる。
【００２４】
次に、本実施形態のレーザ溶接装置の動きについて、接合の手順を追いながら図を用いて説明する。
まず、図１に示すように、ベース板１ａ上に、ケーブル４と電気部品５を設置する。その際、ケーブル４は、ベース板１ａ上にケーブル押さえ１ｃにより固定し、電気部品５は、ベース板１ａ上面に嵌め込んで固定し、ケーブル４の一端に露出した撚り線は、電気部品５の端子上に配されるようにする。その後、押さえユニット２をベース板１ａ上に配置し、フレーム２ａ裏面のガイド溝２ａｄをガイド１ｅに嵌合し、ベース板１ａに対して押さえユニット２の位置を調整し、板バネ部２ｂの板バネ片２ｂａの先端２ｂｂとフレーム２ａの押さえ部２ａｂが、ケーブル４の一端に近い被覆部上に配されるようにする。
【００２５】
図４は、不図示の駆動手段により、上記の状態から、押さえユニット２をベース板１ａに押し付けた状態の模式図を示していて、板バネ片２ｂと押さえ部２ａｂが移動する前の初期状態の模式図を示している。なお、図４（ａ）は側面模式図、図４（ｂ）は上面模式図を示していて、図４（ｂ）では、ケーブル４の状態を分かりやすくするために、板バネ片２ｂと押さえ部２ａｂの下を透過して示している。
不図示の駆動手段により、押さえユニット２をベース板１ａに押し付けると、図４に示すように、板バネ片２ｂａがケーブル４の先端方向、すなわち、撚り線４ｂの先端方向に凸状に撓み、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂが、ケーブル４の被覆部４ａをベース板１ａに押さえ付けるようになる。
【００２６】
なお、図４に示す状態では、ケーブル４の一端に露出した撚り線４ｂは、電気部品５の端子５ａ上に配されているものの、ばらけて広がった状態になっている。この状態で撚り線４ｂと端子５ａをレーザ溶接で接合しようとしても、撚り線４ｂの一部が未接合になったり、撚り線４ｂの一部が端子５ａからはみ出して、他の端子５ａに接触してしまう可能性がある。
【００２７】
次に、図１に示す本実施形態のレーザ溶接装置において、不図示の駆動手段により、押さえユニット２をベース板１ａに押し付けた状態のまま、ガイド１ｅに沿って図のＸ方向に移動する。すなわち、図４に示す状態から、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂを、ケーブル４の先端方向に移動する。
【００２８】
図５は、図４の状態から、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂを、ケーブル４の先端方向に移動した状態の模式図を示していて、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂが移動中の中間状態の模式図を示している。なお、図５（ａ）は側面模式図、図５（ｂ）は上面模式図を示していて、図５（ｂ）では、図４（ｂ）と同様に、板バネ片２ｂと押さえ部２ａｂの下を透過して示している。
図１の本実施形態のレーザ溶接装置において、押さえユニット２を図のＸ方向に移動すると、図５に示すように、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂが、ケーブル４の先端方向に移動し、まず板バネ片２ｂａが、被覆部４ａ上から撚り線４ｂ上に移動しつつ、撚り線４ｂを端子５ａに押さえ付ける。そして、板バネ片２ｂａは、押さえ付けを維持したまま、撚り線４ｂ上を移動し、先端２ｂｂに形成された凹部２ｂｃ内に撚り線４ｂを揃えるようになる。そして、端子５ａ上に配されていた撚り線４ｂは、ばらけて広がった状態から揃えられて、端子上に配されるようになる。
【００２９】
次に、図５に示す状態から、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂを、ケーブル４の先端方向にさらに移動し、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂが、撚り線４ｂを端子５ａに押さえ付けるようにする。
【００３０】
図６は、図５の状態から、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂを、ケーブル４の先端方向に移動した状態の模式図を示していて、板バネ片と押さえ部が移動後のレーザ照射状態の模式図を示している。なお、図６（ａ）は側面模式図、図６（ｂ）は上面模式図を示していて、図６（ｂ）では、図４（ｂ）と同様に、板バネ片２ｂと押さえ部２ａｂの下を透過して示している。
図６に示すように、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂが、撚り線４ｂ上まで移動すると、板バネ片２ｂａと押さえ部２ａｂの間の撚り線４ｂは、端子５ａに密着して押さえ付けられるようになると共に、撚り線４ｂは、凹部２ｂｃ内に揃えられて、端子５ａ上に配されるようなる。この状態で、撚り線４ｂのレーザ照射位置Ｌ１にレーザ照射ユニット３からレーザビームＬを照射し、撚り線４ｂと端子５ｂを溶接して接合する。
【００３１】
接合が完了したら、押さえユニット２をベース板１ａから取り外した後、ケーブル押さえ１ｃの押えを開放して、接合されたケーブル４と電気部品５とを装置から取出し、接合は完了する。
【００３２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面に示す第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付している。
【００３３】
本実施形態は、第１実施形態と、押さえユニット２において構成が異なるものであり、以下、押さえユニット２の構成の違いについて説明する。
図７は、本実施形態における押さえユニット２の断面模式図を示している。図７に示すように、本実施形態では、斜面２ａａと板バネ部２ｂとの間に、揃え部２ｄが配されていて、揃え部２ｄの先端２ｄａは、窓部２ａｃに突出して配されている。
【００３４】
図８は、本実施形態に用いられる、揃え部２ｄの上面模式図を示している。図８に示すように、揃え部２ｄは、先端２ｄａに所定間隔にて突出部２ｄｂが矩形状に形成されていて、図８（ａ）に示すように、複数のケーブルに対応した仕切りを設けた形状や、図８（ｂ）に示すように、仕切りの無い形状の、いずれの形状も用いることができる。また、揃え部２ｄには、一方向に長いネジ孔２ｄｃが形成されていて、揃え部２ｄを斜面２ａａに固定する際に、先端２ｄａが窓部２ａｃに突出する量を調整することができる。
【００３５】
図９は、本実施形態において、揃え部２ｄ、板バネ２ｂ（板バネ片２ｂａ）、押さえ部２ａｄが移動中の中間状態の模式図を示したものである。図９に示すように、揃え部２ｄは板バネ２ｂの前方において、先端２ｄａに形成した突出部２ｄｂの間に、撚り線４ｂを通しつつ移動する。これにより、揃え部２ｄが撚り線４ｂを揃えた後、板バネ片２ｂａが撚り線４ｂを揃えることができるので、撚り線４ｂが大きく広がっている場合でも、より確実に撚り線４ｂを揃えて、端子５ａ上に配することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、技術的思想に基づいて、変形かつ変更可能である。
【００３７】
例えば、本発明の実施形態では、複数の板バネ片が形成された板バネにより、複数の撚り線を端子に押さえ付けているが、複数の撚り線ごとに板バネを設けて、撚り線を端子に押さえ付けるようにしてもよい。
【００３８】
また、本発明の実施形態では、押さえ部２ａｂがフレーム２ａの一部として設けられているが、押さえ部２ａｂは、フレーム２ａの別体として設けられていてもよく、板バネ部２ｂに伴って移動せずに、レーザビームＬを照射する直前に、撚り線４ｂを押さえ付けるようにしてもよい。
【００３９】
また、本発明の第２実施形態では、板バネの移動する前方に一つの揃え部を設けているが、板バネの移動する前方に複数の揃え部を設けてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  ベースユニット
１ａ  ベース板、    １ｂ  脚部、    １ｃ  ケーブル押さえ、
１ｄ  溝部、    １ｅ  ガイド
２  押さえユニット
２ａ  フレーム
２ａａ  斜面、    ２ａｂ  押さえ部、    ２ａｃ  窓部、
２ａｄ  ガイド溝
２ｂ  板バネ部
２ｂａ  板バネ片、    ２ｂａ  先端、    ２ｂｂ  凹部、
２ｂｃ  ネジ孔
２ｃ  固定ネジ
２ｄ  揃え部
２ｄａ  先端、    ２ｄｂ  突出部、    ２ｂｃ  ネジ孔
３  レーザ照射ユニット
４  撚り線ケーブル
４ａ  被覆部、    ４ｂ  撚り線（芯線）
５  電機部品
５ａ  端子
Ｌ  レーザビーム
Ｌ１  レーザ照射位置
【図１】
2015167975.tif 000003
【図２】
2015167975.tif 000004
【図３】
2015167975.tif 000005
【図４】
2015167975.tif 000006
【図５】
2015167975.tif 000007
【図６】
2015167975.tif 000008
【図７】
2015167975.tif 000009
【図８】
2015167975.tif 000010
【図９】
2015167975.tif 000011