(57)【要約】      （修正有）【課題】溶接部の溶接強度と引っ張り強度とを共に向上できる超音波溶接装置を提供する。【解決手段】超音波ホーンのホーンチップ部４とアンビル３との間に複数の電線を配置し、この複数の電線に圧縮力と超音波振動を加えることによって複数の電線の溶融による溶接部を形成する電線の超音波溶接装置であって、ホーンチップ部４とアンビル３の双方の電線圧縮面４ａ、３ａには、凹凸１０が形成された溶接強度維持面６と、この溶接強度維持面６に隣接され、かつ、溶接強度維持面６より電線圧縮方向の反対側に後退する引っ張り強度維持面７と、この引っ張り強度維持面７に隣接され、かつ、引っ張り強度維持面７より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する電線径戻し面８とを設けた。【選択図】      図１
2004220933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波ホーンのホーンチップ部とアンビルとの間に複数の電線を配置し、この複数の電線に圧縮力と超音波振動を加えることによって複数の前記電線の溶融による溶接部を形成する電線の超音波溶接装置であって、
前記ホーンチップ部と前記アンビルのいずれか一方の電線圧縮面には、凹凸が形成された溶接強度維持面と、この溶接強度維持面に隣接され、かつ、溶接強度維持面より電線圧縮方向の反対側に後退する引っ張り強度維持面とを設けたことを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項２】
請求項１記載の電線の超音波溶接装置であって、
前記引っ張り強度維持面は、フラット面であることを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電線の超音波溶接装置であって、
前記ホーンチップ部と前記アンビルとの双方の前記電線圧縮面に、前記溶接強度維持面と前記引っ張り強度維持面をそれぞれ設けたことを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電線の超音波溶接装置であって、
前記引っ張り強度維持面は、前記溶接強度維持面と隣接する側から電線圧縮方向の反対側に徐々に後退するテーパ形状であることを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電線の超音波溶接装置であって、
前記引っ張り強度維持面は、前記溶接強度維持面より電線圧縮方向の反対側に一段後退するストレート形状であることを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電線の超音波溶接装置あって、
前記引っ張り強度維持面は、前記溶接強度維持面より電線引き出し側に配置したことを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項７】
請求項６記載の電線の超音波溶接装置であって、
前記電線圧縮面には、前記引っ張り強度維持面より電線引き出し側の位置で、かつ、前記引っ張り強度維持面より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する電線径戻し面を設けたことを特徴とする電線の超音波溶接装置。
【請求項８】
超音波ホーンのホーンチップ部とアンビルとの間に複数の電線を配置し、この複数の電線に圧縮力と超音波振動を加えることによって複数の前記電線の溶融による溶接部を形成する電線の超音波溶接方法であって、
前記ホーンチップ部と前記アンビルとの間に配置された複数の前記電線に対し、強い圧縮エリアと弱い圧縮エリアに分けて圧縮力を作用させたことを特徴とする電線の超音波溶接方法。
【請求項９】
請求項８記載の電線の超音波溶接方法であって、
電線引き出し側より遠い側を強い圧縮エリアとし、電線引き出し側に近い側を弱い圧縮エリアとしたことを特徴とする電線の超音波溶接方法。
【請求項１０】
請求項９記載の電線の超音波溶接方法であって、
弱い圧縮エリアより更に電線引き出し側には、弱い圧縮エリアより更に弱い圧縮力で、かつ、弱い圧縮エリアより遠ざかるにしたがって徐々に弱い圧縮力を作用させたことを特徴とする電線の超音波溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の電線を超音波溶接によって接続する電線の超音波溶接装置及び超音波溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
導電部材の間を超音波溶接することによって電気的に接続する技術が、例えば特開２００２−２１７２２９号公報（特許文献１）に示すように提案されている。特開２００２−２１７２２９号公報（特許文献１）に示す超音波溶接の溶接対象はワイヤと半導体チップであるが、複数の電線間を電気的に接続する場合にも、超音波溶接が用いられている。このような従来の超音波溶接装置を図１０〜図１５を用いて説明する。
【０００３】
図１０に示すように、超音波溶接装置１００は、超音波ホーン１０１とアンビル１０２を備え、超音波ホーン１０１の先端にはホーンチップ部１０３が固定されている。このホーンチップ部１０３とアンビル１０２との互いに対向する面が電線圧縮面１０３ａ、１０２ａとして形成されている。この各電線圧縮面１０３ａ、１０２ａには、超音波振動を電線に有効に伝達するための凹凸１０４が全域に形成されている。
【０００４】
次に、超音波溶接の手順を説明する。接続を行う複数の電線Ｗは、その接続箇所の絶縁外皮１１０を剥ぎ、芯線１１１を露出させてホーンチップ部１０３とアンビル１０２との間に配置させ、この複数の電線Ｗの芯線１１１をホーンチップ部１０３とアンビル１０２で挟持する。そして、ホーンチップ部１０３とアンビル１０２によって、この複数の電線Ｗの芯線１１１に圧縮力Ｆと超音波振動（Ｖ方向）を加える。このとき、超音波エネルギーによって電線Ｗの芯線１１１が溶融し、その部分に溶接部１０５（図１１〜図１３に示す）が形成される。
【０００５】
図１１（ａ）は４本の電線Ｗに反対方向から２本の電線Ｗを配置した６本の電線Ｗの各端部同士を溶接する前の状態であり、図１１（ｂ）は上記した方法によって形成された電線Ｗの溶接部１０５を示す斜視図である。図１２（ａ）は電線Ｗの一部の芯線１１１を露出させて、露出させた箇所に２本の電線Ｗを溶接する前の状態であり、図１２（ｂ）は上記した方法によって形成された電線Ｗの溶接部を示す斜視図である。図１３（ａ）は４本の電線Ｗの各端部同士を溶接する前の状態であり、図１３（ｂ）は上記した方法によって形成された電線Ｗの溶接部を示す斜視図である。
【０００６】
ところで、超音波溶接による溶接部１０５は、所定以上の溶接強度と引っ張り強度を有することが要求される。引っ張り強度は、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、通常一方の電線Ｗを固定し、他方の電線Ｗを所定の引っ張り力ｆで引っ張ることによって行われる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１７２２９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の超音波溶接装置１００及びその方法では、溶接部１０５の溶接強度と引っ張り強度とを共に満足させることができない。
【０００９】
つまり、溶接条件（圧縮力、振動の振幅、振動時間等）を強めると、溶接状態が強固になり溶接強度を高めることができる。しかし、電線圧縮面１０３ａ、１０２ａの凹凸１０４の凸部が他の箇所に較べて非常に強い力で芯線を圧縮するため、図１５に示すように、溶接部１０５の表面には電線圧縮面１０３ａ、１０２ａの凹凸１０４の凸部が食い込んだ溝部１１２が形成される。この溝部１１２の形成によって芯線１１１が劣化（芯線１１１のＵ字状の塑性変形、芯線１１１の縮径等）し、引っ張り強度が弱くなる。特に、芯線１１１を構成する素線１１１ａの径が細いものは、凸部の食い込みによる影響が大きく、引っ張り強度の低下につながり易い。
【００１０】
これとは反対に、溶接条件（圧縮力、振動の振幅、振動時間等）を弱めると、電線圧縮面１０３ａ、１０２ａの凹凸１０４の凸部においても芯線を圧縮する力がそれほど強くならないため、凸部の食い込みによる溝部１１２がほとんど形成されず、引っ張り強度は維持される。しかし、溶接部１０５の溶接状態が強固にならず、溶接強度が弱くなる可能性がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、溶接部の溶接強度と引っ張り強度とを共に向上させることができる電線の超音波溶接装置及び超音波溶接方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、超音波ホーンのホーンチップ部とアンビルとの間に複数の電線を配置し、この複数の電線に圧縮力と超音波振動を加えることによって複数の前記電線の溶融による溶接部を形成する電線の超音波溶接装置であって、前記ホーンチップ部と前記アンビルのいずれか一方の電線圧縮面には、凹凸が形成された溶接強度維持面と、この溶接強度維持面に隣接され、かつ、溶接強度維持面より電線圧縮方向の反対側に後退する引っ張り強度維持面とを設けたことを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００１３】
この電線の超音波溶接装置では、溶接強度維持面で圧縮された電線のエリアは、強い圧縮力を受けることから溶接状態が強固になり、引っ張り強度維持面で圧縮された電線のエリアは、溶接強度維持面の対応エリアと比較して圧縮力が弱いため、溶接強度維持面よりも溶接強度が弱いが、電線の劣化がほとんど発生せず、引っ張り強度が維持される。したがって、溶接部に溶接強度が高い箇所と引っ張り強度が高い箇所が形成される。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の電線の超音波溶接装置であって、前記引っ張り強度維持面は、フラット面であることを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００１５】
この電線の超音波溶接装置では、請求項１の発明の作用に加え、引っ張り強度維持面で圧縮された電線のエリアは、凹凸の凸部が食い込むことによる電線の変形が発生しない。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の電線の超音波溶接装置であって、前記ホーンチップ部と前記アンビルとの双方の前記電線圧縮面に、前記溶接強度維持面と前記引っ張り強度維持面をそれぞれ設けたことを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００１７】
この電線の超音波溶接装置では、請求項１又は請求項２の発明の作用に加え、更に効率よく溶接部が形成される。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電線の超音波溶接装置であって、前記引っ張り強度維持面は、前記溶接強度維持面と隣接する側から電線圧縮方向の反対側に徐々に後退するテーパ形状であることを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００１９】
この電線の超音波溶接装置では、請求項１乃至請求項３の発明の作用に加え、溶接強度維持面に対応するエリアから引っ張り強度維持面に対応するエリアに対して、徐々に圧縮力が減少する。
【００２０】
請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電線の超音波溶接装置であって、前記引っ張り強度維持面は、前記溶接強度維持面より電線圧縮方向の反対側に一段後退するストレート形状であることを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００２１】
この電線の超音波溶接装置では、請求項１乃至請求項３の発明と同様の作用に加え、引っ張り強度維持面の引っ張り強度だけではなく、溶接強度も維持される。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の電線の超音波溶接装置であって、前記引っ張り強度維持面は、前記溶接強度維持面より電線引き出し側に配置したことを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００２３】
この電線の超音波溶接装置では、請求項１乃至請求項５の発明の作用に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が弱く引っ張り強度が維持されているエリアの順に配列される。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６記載の電線の超音波溶接装置であって、前記電線圧縮面には、前記引っ張り強度維持面より電線引き出し側の位置で、かつ、前記引っ張り強度維持面より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する電線径戻し面を設けたことを特徴とする電線の超音波溶接装置である。
【００２５】
この電線の超音波溶接装置では、請求項６の発明の作用に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が弱いエリア、溶接状態が非常に弱いエリアの順に配列される。つまり、溶接部から通常の芯線径に徐々に戻すことができる。
【００２６】
請求項８の発明は、超音波ホーンのホーンチップ部とアンビルとの間に複数の電線を配置し、この複数の電線に圧縮力と超音波振動を加えることによって複数の前記電線の溶融による溶接部を形成する電線の超音波溶接方法であって、前記ホーンチップ部と前記アンビルとの間に配置された複数の前記電線に対し、強い圧縮エリアと弱い圧縮エリアに分けて圧縮力を作用させたことを特徴とする電線の超音波溶接方法である。
【００２７】
この電線の超音波溶接方法では、溶接部に溶接強度が高い箇所と引っ張り強度が高い箇所が形成される。
【００２８】
請求項９の発明は、請求項８記載の電線の超音波溶接方法であって、電線引き出し側より遠い側を強い圧縮エリアとし、電線引き出し側に近い側を弱い圧縮エリアとしたことを特徴とする電線の超音波溶接方法である。
【００２９】
この電線の超音波溶接方法では、請求項８の発明の作用に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が弱いエリアの順に配列される。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項９記載の電線の超音波溶接方法であって、弱い圧縮エリアより更に電線引き出し側には、弱い圧縮エリアより更に弱い圧縮力で、かつ、弱い圧縮エリアより遠ざかるにしたがって徐々に弱い圧縮力を作用させたことを特徴とする電線の超音波溶接方法である。
【００３１】
この電線の超音波溶接方法では、請求項９の発明の作用に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が普通のエリア、溶接状態が弱いエリアの順に配列される。つまり、溶接部から通常の芯線径に徐々に戻すことができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
＜第１実施形態＞
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示し、図１は超音波溶接装置１の要部斜視図、図２はホーンチップ部４とアンビル３の電線圧縮面４ａ、３ａ付近の拡大側面図、図３は超音波溶接によって作成された電線Ｗの溶接部１３を示す斜視図、図４は図３のＡ−Ａ線の断面模式図、図５（ａ）は図４のＢ１−Ｂ１線の断面模式図、図５（ｂ）は図４のＢ２−Ｂ２線の断面模式図、図５（ｃ）は図４のＢ３−Ｂ３線の断面模式図である。
【００３４】
図１に示すように、超音波溶接装置１は、上方に配置された超音波ホーン２と超音波ホーン２の下方に配置されたアンビル３とを備えている。超音波ホーン２は、その先端にホーンチップ部４を有し、このホーンチップ部４は、アンビル３に圧接する溶接位置と、アンビル３の上方に離間する待機位置との間で変移可能に設けられている。溶接位置では、所定の圧縮力Ｆでアンビル３に圧接することができるようになっている。また、超音波ホーン２による超音波の振動方向は、ホーンチップ部４とアンビル３間に挟持される電線Ｗの軸方向（図１のＶ矢印方向）に設定されている。
【００３５】
アンビル３は、左右の側壁部５に囲まれた上面を有し、この上面とホーンチップ部４の下面とが対向配置されている。この互いに対向するホーンチップ部４の下面とアンビル３の上面が電線圧縮面４ａ、３ａとして形成されている。
【００３６】
図２に詳しく示すように、電線圧縮面４ａ、３ａは、それぞれ溶接強度維持面６と、この溶接強度維持面６に隣接され、かつ、溶接強度維持面６より電線圧縮方向の反対側（ホーンチップ部４の電線圧縮面４ａでは上方側、アンビル３の電線圧縮面３ａでは下方側）に後退する引っ張り強度維持面７と、この引っ張り強度維持面７と隣接し、かつ、引っ張り強度維持面７と隣接する側より連続して形成された電線径戻し面８とから構成されている。溶接強度維持面６と引っ張り強度維持面７と電線径戻し面８は、電線引き出し方向Ｓに向かってこの順序で配置されている。
【００３７】
各溶接強度維持面６には、セレーション溝を切ることによって凹凸１０が形成されている。セレーション溝によって形成される凸部（特に、符号を付さず）と凹部（特に、符号を付さず）は、電線Ｗの軸方向に沿って交互に配置され、この交互に配置された各凸部と各凹部は、電線Ｗの軸方向と直交方向にそれぞれ延設されている。なお、凹凸１０は、ローレット溝等を形成することによって形成しても良い。
【００３８】
各引っ張り強度維持面７は、凹凸が形成されていないフラットな面であり、かつ、溶接強度維持面６より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退するストレートなテーパ面に形成されている。
【００３９】
各電線径戻し面８は、凹凸が形成されていないフラットな面であり、かつ、引っ張り強度維持面７より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する曲面状のテーパ面に形成されている。
【００４０】
次に、超音波溶接の手順を説明する。４本の電線Ｗの各端部同士を超音波溶接する場合を例に説明する。
【００４１】
図１に示すように、最初に、４本の電線Ｗの端部側の絶縁外皮１１をそれぞれ剥ぎ、芯線１２をそれぞれ露出させる。芯線１２は多数の素線１２ａの集合体である。そして、アンビル３の電線圧縮面３ａの上に４本の電線Ｗの芯線１２を集めた状態で載置する。次に、超音波ホーン２のホーンチップ部４を待機位置から溶接位置に変移させ、ホーンチップ部４とアンビル３によって４本の電線Ｗの芯線１２を挟持する。次に、ホーンチップ部４とアンビル３の間に挟持した芯線１２に圧縮力Ｆと超音波振動（Ｖ方向）を所定時間加える。このとき、ホーンチップ部４とアンビル３に挟持された４本の電線Ｗの芯線１２には、各電線圧縮面４ａ、３ａを介して超音波が伝達され、超音波エネルギーが作用する。この超音波エネルギーによって電線Ｗの芯線１２が溶融し、溶融部分の冷却によって、図３に示す溶接部１３が形成される。これによって、４本の電線Ｗ間が電気的に接続される。
【００４２】
双方の溶接強度維持面６間で圧縮された芯線１２のエリアＬ１には強い圧縮力が作用し、かつ、凹凸１０によって超音波振動が有効に伝達されることから高い超音波エネルギーが加えられる。このため、このエリアＬ１は、図４（Ｌ１の範囲）及び図５（ａ）に示すように、溶接状態が強固になり、溶接強度の高いエリアとなる。また、溶接強度維持面６に対応するエリアＬ１の表面には、図３、図４に示すように、凹凸１０の凸部が食い込むことによる溝１５が形成される。
【００４３】
これに対し、双方の引っ張り強度維持面７間で圧縮された芯線１２のエリアＬ２には、溶接強度維持面６の対応エリアと比較すると弱い圧縮力が作用することから、弱い超音波エネルギーが加えられる。このため、このエリアＬ２は、図４（Ｌ２の範囲）及び図５（ｂ）に示すように、溶接状態が弱く、芯線１２の損傷が少ないことから引っ張り強度の高いエリアとなる。
【００４４】
そして、双方の電線径戻し面８間で圧縮された芯線１２のエリアＬ３には、引っ張り強度維持面７と比較すると更に弱い圧縮力が作用することから、非常に弱い超音波エネルギーが加えられる。このため、このエリアＬ３では、図４（Ｌ３の範囲）及び図５（ｃ）に示すように、溶接状態が非常に弱く、芯線１２の素線１２ａの形状がほぼ保たれた通常の芯線径に近い状態である。
【００４５】
以上により、溶接部１３に溶接強度が高い箇所と引っ張り強度が高い箇所が形成されるため、溶接部１３の溶接強度と引っ張り強度とを共に向上させることができる。
【００４６】
このように、上記した第１実施形態では、引っ張り強度維持面７はフラット面であるので、引っ張り強度維持面７で圧縮された芯線１２のエリアＬ２は、図４に示すように、凹凸の凸部が食い込むことによる芯線１２の変形が発生しないため引っ張り強度が維持される。特に、従来例では、芯線１２を構成する素線１２ａの径が細いものについて引っ張り強度を上げることができなかったが、本発明では、引っ張り強度維持面７において凸部による食い込みがなく、素線１２ａの径が細いものについても有効に引っ張り強度を向上させることができる。
【００４７】
また、上記第１実施形態では、引っ張り強度維持面７は、溶接強度維持面６と隣接する側より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退するストレートなテーパ形状であるため、溶接強度維持面６に対応するエリアＬ１から引っ張り強度維持面７に対応するエリアＬ２に対して徐々に圧縮力が減少する。したがって、溶接部１３には溶接状態が極端に切り替わる箇所が発生しない。
【００４８】
更に、上記第１実施形態では、電線圧縮面４ａ、３ａには溶接強度維持面６と引っ張り強度維持面７と共に、引っ張り強度維持面７より電線引き出し側に配置し、かつ、引っ張り強度維持面７より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する電線径戻し面８を設けたため、溶接部１３では、図４に示すように、電線引き出し方向Ｓに向かって溶接状態が強いエリアＬ１、溶接状態が弱いエリアＬ２、溶接状態が非常に弱いエリアＬ３の順に配列される。つまり、溶接部１３から通常の芯線径に徐々に戻すことができる。したがって、溶接部１３と溶接されない箇所との境界の芯線径が極端に変化することを防止することができる。
【００４９】
なお、上記した第１実施形態では、ホーンチップ部４とアンビル３との双方の電線圧縮面４ａ、３ａに溶接強度維持面６、引っ張り強度維持面７及び電線径戻し面８をそれぞれ設けたが、いずれか一方の電線圧縮面４ａ、３ａにのみ溶接強度維持面６、引っ張り強度維持面７及び電線径戻し面８を設けても良い。
【００５０】
また、電線径戻し面８は、引っ張り強度維持面７より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する曲面状のテーパ面に形成されているが、ストレート形状のテーパ面に形成しても良い。
【００５１】
次に、上記した第１実施形態の変形例を示す。
【００５２】
図６は超音波溶接装置２１の要部斜視図、図７はホーンチップ部２４とアンビル２３の電線圧縮面２４ａ、２３ａ付近の拡大側面図、図８は超音波溶接によって作成された電線Ｗの溶接部３３を示す斜視図である。
【００５３】
この変形例では、図６に示すように、超音波溶接装置２１は、上方に配置された超音波ホーン２２と超音波ホーン２２の下方に配置されたアンビル２３とを備えている。超音波ホーン２２は、その先端にホーンチップ部２４を有し、このホーンチップ部２４は、アンビル２３に圧接する溶接位置とアンビル２３の上方に離間する待機位置との間で変移可能に設けられている。溶接位置では、所定の圧縮力Ｆでアンビル２３に圧接することができるようになっている。また、超音波ホーン２２による超音波の振動方向は、ホーンチップ部２４とアンビル２３間に挟持される電線Ｗの軸方向（図１のＶ矢印方向）に設定されている。
【００５４】
アンビル２３は、左右の側壁部２５に囲まれた上面を有し、この上面とホーンチップ部２４の下面とが対向配置されている。この互いに対向するホーンチップ部２４の下面とアンビル２３の上面が電線圧縮面２４ａ、２３ａとして形成されている。
【００５５】
図７に詳しく示すように、電線圧縮面２４ａ、２３ａは、それぞれ溶接強度維持面２６と、この溶接強度維持面２６の両側に隣接して形成され、かつ、溶接強度維持面２６より電線圧縮方向の反対側（ホーンチップ部２４の電線圧縮面２４ａでは上方側、アンビル２３の電線圧縮面２３ａでは下方側）に後退する引っ張り強度維持面２７、２７と、この引っ張り強度維持面２７、２７と隣接し、かつ、引っ張り強度維持面２７、２７と隣接する側より連続して形成された電線径戻し面２８、２８とから構成されている。溶接強度維持面２６と引っ張り強度維持面２７、２７と電線径戻し面２８、２８は、電線引き出し方向Ｓから電線の先端方向Ｔに向かって、電線径戻し面２８、引っ張り強度維持面２７、溶接強度維持面２６、引っ張り強度維持面２７、電線径戻し面２８の順序で配置されている。
【００５６】
各溶接強度維持面２６には、セレーション溝を切ることによって凹凸３０が形成されている。セレーション溝によって形成される凸部（特に、符号を付さず）と凹部（特に、符号を付さず）は、電線Ｗの軸方向に沿って交互に配置され、この交互に配置された各凸部と各凹部は、電線Ｗの軸方向と直交方向にそれぞれ延設されている。なお、凹凸３０は、ローレット溝等を形成することによって形成しても良い。
【００５７】
各電線径戻し面２８、２８は、凹凸が形成されていないフラットな面であり、かつ、引っ張り強度維持面２７、２７より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する曲面状のテーパ面に形成されている。
【００５８】
次に、超音波溶接の手順を説明する。５本の電線Ｗの各端部同士を超音波溶接する場合を例に説明する。
【００５９】
図６に示すように、最初に、５本の電線Ｗの端部側の絶縁外皮１１をそれぞれ剥ぎ、芯線１２をそれぞれ露出させる。芯線１２は多数の素線１２ａの集合体である。そして、アンビル２３の電線圧縮面２３ａの上に４本の電線Ｗの芯線１２を集めた状態で載置し、４本の電線Ｗと反対方向から１本の電線Ｗを載置する。次に、上記した第１実施形態と同様に、超音波ホーン２２のホーンチップ部２４を待機位置から溶接位置に変移させ、ホーンチップ部２４とアンビル２３によって５本の電線Ｗの芯線１２を挟持する。次に、ホーンチップ部２４とアンビル２３の間に挟持した芯線１２に圧縮力Ｆと超音波振動（Ｖ方向）を所定時間加える。このとき、ホーンチップ部２４とアンビル２３に挟持された５本の電線Ｗの芯線１２には、各電線圧縮面２４ａ、２３ａを介して超音波が伝達され、超音波エネルギーが作用する。この超音波エネルギーによって電線Ｗの芯線１２が溶融し、溶融部分の冷却によって、図８に示す溶接部３３が形成される。これによって、５本の電線Ｗ間が電気的に接続される。
【００６０】
双方の溶接強度維持面２６間で圧縮された芯線１２のエリアＬ１には、強い圧縮力が作用し、かつ、凹凸３０によって超音波振動が有効に伝達されることから高い超音波エネルギーが加えられる。このため、このエリアＬ１は溶接状態が強固になり、溶接強度の高いエリアとなる。また、溶接強度維持面２６に対応するエリアＬ１の表面には、図８に示すように、凹凸３０の凸部が食い込むことによる溝３５が形成される。
【００６１】
これに対し、双方の引っ張り強度維持面２７、２７間で圧縮された芯線１２のエリアＬ２、Ｌ２には、溶接強度維持面２６の対応エリアと比較すると弱い圧縮力が作用することから、弱い超音波エネルギーが加えられる。このため、このエリアＬ２、Ｌ２は溶接状態が弱く、芯線１２の損傷が少ないことから引っ張り強度の高いエリアとなる。
【００６２】
そして、双方の電線径戻し面２８、２８間で圧縮された芯線１２のエリアＬ３、Ｌ３には引っ張り強度維持面２７、２７と比較すると更に弱い圧縮力が作用することから、非常に弱い超音波エネルギーが加えられる。このため、このエリアＬ３、Ｌ３では、溶接状態が非常に弱く、芯線１２の素線１２ａの形状がほぼ保たれた通常の芯線径に近い状態である。
【００６３】
以上により、溶接部３３に溶接強度が高い箇所と引っ張り強度が高い箇所が形成されるため、溶接部３３の溶接強度と引っ張り強度とを共に向上させることができる。
【００６４】
このように、上記した第１実施形態の変形例では、第１実施形態と同様の効果が得られる他、溶接強度維持面２６の電線引き出し側及び電線の先端側に引っ張り強度維持面２７と電線径戻し面２８が設けられているため、形成された溶接部３３の両側と溶接されない箇所との境界の芯線径が極端に変化することが防止され、溶接部３３には溶接状態が極端に切り替わる箇所が発生しない。また、電線引き出し側及び電線の先端側の両方向から電線Ｗを供給しても、有効に溶接することができ、溶接部の自由度が向上する。
【００６５】
なお、上記した第１実施形態の変形例では、ホーンチップ部２４とアンビル２３との双方の電線圧縮面２４ａ、２３ａに溶接強度維持面２６、引っ張り強度維持面２７及び電線径戻し面２８をそれぞれ設けたが、いずれか一方の電線圧縮面２４ａ、２３ａにのみ溶接強度維持面２６、引っ張り強度維持面２７及び電線径戻し面２８を設けても良い。
【００６６】
また、電線径戻し面２８は、引っ張り強度維持面２７より電線圧縮方向の反対側に徐々に後退する曲面状のテーパ面に形成されているが、ストレート形状のテーパ面に形成しても良い。
【００６７】
＜第２実施形態＞
図９は本発明の第２実施形態を示し、ホーンチップ部４とアンビル３の電線圧縮面４ａ、３ａ付近の拡大側面図である。この第２実施形態を上記第１実施形態と比較すると、電線圧縮面４ａ、３ａに形成された引っ張り強度維持面７ａは、溶接強度維持面６より電線圧縮方向の反対側に一段後退するストレート形状に設けられている。他の構成は、上記第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６８】
この第２実施形態においても、上記第１実施形態と略同様の作用・効果を得ることができ、形成された溶接部と溶接されない箇所との境界の芯線径が極端に変化することが防止され、溶接部には溶接状態が極端に切り替わる箇所が発生しない。また、電線圧縮面４ａ、３ａに電線径戻し面８が形成されている場合には、引っ張り強度維持面７ａがストレート形状であっても、形成された溶接部は充分に引っ張り強度を維持することができる。更に、引っ張り強度維持面７ａがストレート形状であることから、引っ張り強度維持面がテーパ状に形成されている場合と比較して、溶接強度も維持される。
【００６９】
なお、上記した第１実施形態の変形例と同様に、溶接強度維持面６の電線引き出し側及び電線の先端側に引っ張り強度維持面と電線径戻し面を設けても良い。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、溶接強度維持面で圧縮された電線のエリアは、強い圧縮力を受けることから溶接状態が強固になり、引っ張り強度維持面で圧縮された電線のエリアは、溶接強度維持面の対応エリアに比較して弱い圧縮力しか作用せずに溶接強度が弱く、電線の劣化がほとんど発生しない。したがって、溶接部に溶接強度が高い箇所と引っ張り強度が高い箇所が形成されるため、溶接部の溶接強度と引っ張り強度とを共に向上させることができる。
【００７１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、引っ張り強度維持面で圧縮された電線のエリアは、凹凸の凸部が食い込むことによる電線の変形が発生しないため、引っ張り強度の更に向上する。
【００７２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明と同様の効果に加え、更に効率よく溶接部を形成することができる。
【００７３】
請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３の発明の効果に加え、溶接強度維持面に対応するエリアから引っ張り強度維持面に対応するエリアに対して徐々に圧縮力が減少する。したがって、溶接部には溶接状態が極端に切り替わる箇所が発生しない。
【００７４】
請求項５の発明によれば、請求項１乃至請求項３の発明と同様の効果に加え、引っ張り強度維持面がストレート形状であるため、引っ張り強度維持面の引っ張り強度だけではなく、溶接強度も維持される。
【００７５】
請求項６の発明によれば、請求項１乃至請求項５の発明の効果に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が強くないエリアの順に配列される。したがって、溶接部と溶接されない箇所との境界の芯線径が極端に変化することを防止することができる。
【００７６】
請求項７の発明によれば、請求項６の発明の効果に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が弱いエリア、溶接状態が非常に弱いエリアの順に配列される。つまり、溶接部から通常の芯線径に徐々に戻すことができるため、溶接部から溶接されな箇所との境界の芯線径が変化することを有効に防止することができる。
【００７７】
請求項８の発明によれば、溶接部に溶接強度が高い箇所と引っ張り強度が高い箇所が形成されるため、溶接部の溶接強度と引っ張り強度とを共に向上させることができる。
【００７８】
請求項９の発明によれば、請求項８の発明の効果に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が弱いエリアの順に配列される。したがって、溶接部と溶接されない箇所との境界の芯線径が極端に変化することを防止することができる。
【００７９】
請求項１０の発明によれば、請求項９の発明の効果に加え、溶接部は、電線引き出し方向に向かって溶接状態が強いエリア、溶接状態が普通のエリア、溶接状態が弱いエリアの順に配列される。つまり、溶接部から通常の芯線径に徐々に戻すことができるため、溶接部から溶接されな箇所との境界の芯線径が変化することを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、超音波溶接装置の要部斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、ホーンチップ部とアンビルの電線圧縮面付近の拡大側面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、超音波溶接によって作製された電線の溶接部を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、図３のＡ−Ａ線の断面模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は図４のＢ１−Ｂ１線の断面模式図、図５（ｂ）は図４のＢ２−Ｂ２線の断面模式図、図５（ｃ）は図４のＢ３−Ｂ３線の断面模式図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例を示し、超音波溶接装置の要部斜視図である。
【図７】本発明の第１実施形態の変形例を示し、ホーンチップ部とアンビルの電線圧縮面付近の拡大側面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の変形例を示し、超音波溶接によって作製された電線の溶接部を示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態を示し、ホーンチップ部とアンビルの電線圧縮面付近の拡大側面図である。
【図１０】従来例を示し、超音波溶接装置の要部斜視図である。
【図１１】従来例を示し、図１１（ａ）は４本の電線Ｗに反対方向から２本の電線Ｗを配置した６本の電線Ｗの各端部同士を溶接する前の状態であり、図１１（ｂ）は超音波溶接によって形成された電線Ｗの溶接部を示す斜視図である。
【図１２】従来例を示し、図１２（ａ）は電線Ｗの一部の芯線を露出させて、露出させた箇所に２本の電線Ｗを溶接する前の状態であり、図１２（ｂ）は超音波溶接によって形成された電線Ｗの溶接部を示す斜視図である。
【図１３】従来例を示し、図１３（ａ）は４本の電線Ｗの各端部同士を溶接する前の状態であり、図１３（ｂ）は超音波溶接によって形成された電線Ｗの溶接部を示す斜視図である。
【図１４】従来例を示し、（ａ）〜（ｃ）は各種溶接形態における電線の溶接部の引っ張り試験の状態を示す斜視図である。
【図１５】従来例を示し、溶接部の断面模式図である。
【符号の説明】
１  超音波溶接装置
２  超音波ホーン
３  アンビル
３ａ  電線圧縮面
４  ホーンチップ部
４ａ  電線圧縮面
６  溶接強度維持面
７、７ａ  引っ張り強度維持面
８  電線径戻し面
１０  凹凸
１３  溶接部
Ｗ  撚り電線（電線）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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