(57)【要約】【課題】接続部分の発熱と電流容量の低下を抑え、また、接続に要するエネルギを低減させ、接続作業が容易で作業能率を高めることができるアルミニウム線状体の接続方法を提供する。【解決手段】アルミニウム製のスリーブ３内にアルミニウム線状体１を挿入し、スリーブ３とアルミニウム線状体１とを接合することにより、スリーブ３を介してアルミニウム線状体１を接続するアルミニウム線状体１の接続方法において、前記スリーブ３内にアルミニウム線状体１を挿入した後、先端にプローブ８が突設された回転子７をスリーブ３の外表面に押し付けながら回転させてスリーブ３に対し相対移動させ、回転子７のプローブ８をスリーブ３とアルミニウム線状体１とが接触する接合部９に挿入し、プローブ８による摩擦回転攪拌作用により前記接合部９を摩擦攪拌接合する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム製のスリーブ内にアルミニウム線状体を挿入し、スリーブとアルミニウム線状体とを接合することにより、スリーブを介してアルミニウム線状体を接続するアルミニウム線状体の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、先端にプローブが突設された回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブに対し相対移動させ、回転子のプローブをスリーブとアルミニウム線状体とが接触する接合部に挿入し、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするアルミニウム線状体の接続方法。
【請求項２】
前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線を横切るように横方向にスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とする請求項い記載のアルミニウム線状体の接続方法。
【請求項３】
前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線に沿ってスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とする請求項１記載のアルミニウム線状体の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車その他の輸送機や各種機器などにおける電子部品間の電気接続などに使用されるアルミニウム（合金を含む。以下同様）線、棒などのアルミニウム線状体の接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のアルミニウム線状体の接続方法としては、アルミニウム製のスリーブ内にアルミニウム線状体の端部を挿入し、スリーブを圧着（圧接）して縮径することによりスリーブとアルミニウム線状体とを接合し、スリーブを介してアルミニウム線状体を接続するようにした接続方法（例えば、特許文献１参照）、アルミニウム線状体の端部を突き合わせて軸線方向に加圧しながら通電し、この通電電流によるジュール熱を利用してアルミニウム線状体の突合せ端部を溶融させてバット溶接することによりアルミニウム線状体を接続する方法（例えば、特許文献２参照）などがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２０７２７号公報（段落０００２、図１）
【特許文献２】
特開２００１−３００８１号公報（特許請求の範囲（請求項１）、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記スリーブの圧着による接続方法では、アルミニウム線状体の表面に絶縁抵抗の大きい酸化皮膜が存在するため、この酸化皮膜を介して該スリーブとアルミニウム線状体とが接触する。このため、両者間の接触抵抗が著しく増大して接続部分が発熱したり、電流容量が低下したりする問題があり実用的ではない。
【０００５】
一方、前記バット溶接による接続方法では、アルミニウム線状体同士が酸化皮膜を介して接続されることによる問題は解消されるが、アルミニウム線状体の母材に大電流を流して溶融させる必要があるため、その溶融のために与える熱量が大きくなり、従って、アルミニウム線状体を接続するために投下するエネルギが増大するほか、接続部分に生じた溶接ビードを削り取る必要があるため接続作業が煩雑になり、アルミニウム線状体の接続に要する費用が嵩むという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決し、接続部分の発熱と電流容量の低下を抑え、また、接続に要するエネルギを低減させ、接続作業が容易で作業能率を高めることができるアルミニウム線状体の接続方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載されたアルミニウム線状体の接続方法は、アルミニウム製のスリーブ内にアルミニウム線状体を挿入し、スリーブとアルミニウム線状体とを接合することにより、スリーブを介してアルミニウム線状体を接続するアルミニウム線状体の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、先端にプローブが突設された回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブに対し相対移動させ、回転子のプローブをスリーブとアルミニウム線状体とが接触する接合部に挿入し、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするものである。
【０００８】
このような接続方法によると、プローブによる摩擦回転攪拌作用で前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の酸化皮膜が取り除かれて、両者がじかに接触し、両者間の接触抵抗の増大が抑えられて良好な電気的接続状態になる。従って、アルミニウム線状体の接続部分の発熱と電流容量の低下を抑えることができる。また、前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の加熱温度がアルミニウム母材の溶融温度まで上昇しないので、アルミニウム線状体の接続に要するエネルギを低減させることができる。更に、スリーブとアルミニウム線状体を接合する際、溶接ビードが発生せず、その削り取りが不要であり、また、溶接棒などの溶加材料材を用いる煩雑さもないため、アルミニウム線状体の接続作業が容易で作業能率を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に記載されたアルミニウム線状体の接続方法は、請求項１記載の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線を横切るようにスリーブに対し横方向に相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするものである。
【００１０】
このような接続方法によると、各々にアルミニウム線状体が挿入された複数個のスリーブを並列に配置して、これらスリーブとアルミニウム線状体の接合部を順次速やかに摩擦攪拌接合することが可能になり、複数本のアルミニウム線状体を速やかに短時間で接続することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載されたアルミニウム線状体の接続方法は、請求項１記載の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線に沿ってスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするものである。
【００１２】
このような接続方法によると、スリーブとアルミニウム線状体の接合部の長さが長くなるため、アルミニウム線状体をより確実に安定して接続することができ、より良好な電気的接続状態を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。図１は本発明に係るアルミニウム線状体の接続方法の第１実施形態を示す斜視図、図２は図１に示す接続方法において、回転子のプローブによりスリーブとアルミニウム線状体の接合部を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【００１４】
図１、２により、第１実施形態によるアルミニウム線状体１の接続方法を説明すると、先ず、アルミニウム製の四角筒状のスリーブ３内に、その両端より接続すべき円形断面線材の導体であるアルミニウム線状体１の端部を挿入して端部同士を突き合わせる。このようなアルミニウム線状体１のスリーブ３内への挿入作業を他の２個のスリーブ３に対して同様に行う。
【００１５】
次に、合成樹脂製のスリーブ把持ブロック５の横方向に所定間隔を隔てて並列に設けられた３個の角溝６に、前記３個のアルミニウム線状体１が挿入されたスリーブ３を嵌入し、スリーブ把持ブロック５に３個のスリーブ３を並列に配置して把持する。
【００１６】
次に、先端にピン状の径小なプローブ８が突設された径大な回転子７を、例えば、図１において、左側に配置されたスリーブ３の一方のアルミニウム線状体１が挿入されている側（上方側）の所定部位、即ち、アルミニウム線状体１の突き合わせ端部から所定距離だけ一方のアルミニウム線状体１に沿って離れた個所で、且つ、該スリーブ３の左側外側縁部近傍の上方に位置させる。
【００１７】
次に、回転子７を下げてそのプローブ８側の平坦面を前記スリーブ３の前記所定部位の外表面に押し付けながら、回転子７を２０００〜５０００ｒｐｍの高速度で回転させて、前記左側に配置されたスリーブ３の長さ方向軸線を横切るように、該スリーブ３に対し横方向のラインＡに沿って右側に移動させ、回転子７のプローブ８を図２に示すように、左側のスリーブ３と一方のアルミニウム線状体１とが接触する接合部９に挿入する。
【００１８】
これにより、前記接合部９を高速回転するプローブ８の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱で軟化させつつ、回転子７をラインＡに沿って移動させることにより、軟化した接合部９のアルミニウム母材をプローブ８の移動方向の後方に塑性流動させ、熱伝導による急速な冷却固化により接合部９を摩擦攪拌接合する。
【００１９】
このようにして、左側のスリーブ３の接合部９の摩擦攪拌接合が終了した後、回転子７をラインＡに沿って中央のスリーブ３に向けて移動させ、プローブ８を中央のスリーブ３と一方のアルミニウム線状体１とが接触する接合部９に挿入する。そして、この接合部９を同様にしてプローブ８による摩擦回転攪拌作用により摩擦攪拌接合する。以下同様な操作により、右側のスリーブ３と一方のアルミニウム線状体１の接合部９も摩擦攪拌接合する。
【００２０】
次に、前記回転子７を、図１において、左側に配置されたスリーブ３の他方のアルミニウム線状体１が挿入されている側（下方側）の前記所定部位の上方に移動させる。
【００２１】
次に、その位置において、回転子７のプローブ８を前記スリーブ３の前記所定部位の外表面に押し付けながら、回転子７を同様に高速度で回転させて、前記左側に配置されたスリーブ３の長さ方向軸線を横切るように、該スリーブ３に対し横方向のラインＢ（ラインＡに平行）に沿って右側に移動させ、回転子７のプローブ８を前記と同様に左側のスリーブ３と他方一方のアルミニウム線状体１とが接触する接合部９に挿入する。
【００２２】
こうして、前記接合部９を高速回転するプローブ８の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱で軟化させつつ、回転子７をラインＢに沿って移動させることにより、軟化した接合部９のアルミニウム母材をプローブ８の移動方向の後方に塑性流動させ、熱伝導による急速な冷却固化により接合部９を摩擦攪拌接合する。
【００２３】
その後、回転子７をラインＢに沿って中央のスリーブ３及び右側のスリーブ３の方に移動させ、同様にして中央及び右側のスリーブ３における各接合部９を順次摩擦攪拌接合することにより、３本のアルミニウム線状体１の接続を終了する。
【００２４】
第１実施形態では３本のアルミニウム線状体１をそれぞれ接続するために用いる３個のスリーブ３において、一方のアルミニウム線状体１側における各接合部９の接合が終了した後、他方のアルミニウム線状体１側における各接合部９の接合を行うようにしたが、回転子７を２個用いて、それぞれ前記ラインＡ及びラインＢに沿って移動させ、一方及び他方のアルミニウム線状体１側における各接合部９を同時に順次接合するようにしてもよい。
【００２５】
また、各スリーブ３における両アルミニウム線状体１の突き合わせ端部がある部位のスリーブ３の外表面に、回転子７を押し付けながら、回転子７をスリーブ３の長さ方向軸線を横切るようにスリーブ３に対して横方向に移動させ、回転子７のプローブ８による摩擦回転攪拌作用により接合部９を摩擦攪拌接合するようにしてもよい。このようにすると、一個の回転子７を用いて、一方及び他方のアルミニウム線状体１側における接合部９を同時に順次接合することができる。
【００２６】
更に、スリーブ３の数は単数、複数を問わないが、第１実施形態の接続方法を用いてアルミニウム線状体を接続すると、各々にアルミニウム線状体１が挿入された複数個のスリーブ３を並列に配置して、これらスリーブ３とアルミニウム線状体１の接合部９を順次速やかに摩擦攪拌接合することが可能になり、複数本のアルミニウム線状体１を速やかに短時間で接続することができる。
【００２７】
図３は本発明に係るアルミニウム線状体１の接続方法の第２実施形態を示す斜視図、図４は図３に示す接続方法において、回転子７のプローブ８によりスリーブ３とアルミニウム線状体１の接合部１０を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【００２８】
図３、４により第２実施形態の接続方法によるアルミニウム線状体１の接続方法を説明すると、先ず、アルミニウム製の四角筒状のスリーブ３内に、その両端より接続すべき円形断面線材の導体であるアルミニウム線状体１の端部を挿入して端部同士を突き合わせる。
【００２９】
次に、合成樹脂製のスリーブ把持ブロック５に設けられた角溝６に、アルミニウム線状体１が挿入されたスリーブ３を嵌入し、スリーブ把持ブロック５にスリーブ３を把持する。
【００３０】
次に、先端にピン状の径小なプローブ８が突設された径大な回転子７を、例えば、図３において、スリーブ３の一方のアルミニウム線状体１が挿入されている側（上方側）の所定部位、即ち、スリーブ３の上方側外端縁部近傍にあって、一方のアルミニウム線状体１の中央部の上方に位置させる。
【００３１】
次に、回転子７を下げてそのプローブ８側の平坦面を前記スリーブ３の前記所定部位の外表面に押し付けながら、回転子７を２０００〜５０００ｒｐｍの高速度で回転させて、前記スリーブ３の長さ方向軸線、即ち、縦方向のラインＣに沿って、スリーブ３に対し下側、即ち、上方に位置する一方のアルミニウム線状体１側から下方に位置する他方のアルミニウム線状体１に向けて移動させ、回転子７のプローブ８を図４に示すように、スリーブ３と一方及び他方のアルミニウム線状体１とが接触する接合部１０に挿入する。
【００３２】
これにより、前記接合部１０を高速回転するプローブ８の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱で軟化させつつ、回転子７をラインＣに沿って移動させることにより、軟化した接合部１０のアルミニウム母材をプローブ８の移動方向の後方に塑性流動させ、熱伝導による急速な冷却固化により接合部９を摩擦攪拌接合する。このようにして回転子７をラインＣに沿ってスリーブ３の下方側外端縁部まで移動させ、前記接合部１０を摩擦攪拌接合することによりアルミニウム線状体１の接続を終了する。
【００３３】
なお、第２実施形態においては、回転子７をスリーブ３の全長にわたり一方の端部側から他方の端部側に移動させて接合部１０を接合するようにしたが、スリーブ３におけるアルミニウム線状体１の中央の突き合わせ端部を含み、且つ、所望の接続強度と電流容量を確保できる所定長さを有する部位における接合部１０を摩擦攪拌接合するようにしてもよい。
【００３４】
第２実施形態の接続方法を用いてアルミニウム線状体を接続すると、スリーブ３とアルミニウム線状体１の接合部１０の長さが長くなるため、アルミニウム線状体１をより確実に安定して接続することができ、より良好な電気的接続状態を得ることができる。
【００３５】
前記第１、第２実施形態によるアルミニウム線状体の接続方法では、スリーブ３に対して回転子７の方を移動させてスリーブ３とアルミニウム線状体１の接合部を摩擦攪拌接合するようにしたが、回転子７の方を固定し、回転子７に対してスリーブ３の方を移動させてスリーブ３とアルミニウム線状体１の接合部を摩擦攪拌接合するようにしてもよい。また、スリーブ３の形状は四角筒状に限定されるものではなく、アルミニウム線状体１の断面形状に合致する円筒状、楕円筒状、６角筒状などの形状でもよい。また、前記２実施形態では、スリーブ３として直線スリーブを用いて、その両端より接続すべきアルミニウム線状体１の端部を挿入して、アルミニウム線状体１を直線接続する方法であるが、枝分かれた分岐スリーブを用いて、その両端より接続すべきアルミニウム線状体１の端部を挿入して、アルミニウム線状体１を分岐接続する方法、又は、スリーブ３を電気、電子機器などに設けて、そのスリーブ３内に一端側からアルミニウム線状体１を挿入することにより、電気、電子機器などにアルミニウム線状体１を接続する方法などにも適用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１に記載されたアルミニウム線状体の接続方法によると、アルミニウム製のスリーブ内にアルミニウム線状体を挿入し、スリーブとアルミニウム線状体とを接合することにより、スリーブを介してアルミニウム線状体を接続する方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、先端にプローブが突設された回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブに対し相対移動させ、回転子のプローブをスリーブとアルミニウム線状体とが接触する接合部に挿入し、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合するようにしたので、プローブによる摩擦回転攪拌作用で前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の酸化皮膜が取り除かれて、両者がじかに接触し、両者間の接触抵抗の増大が抑えられて良好な電気的接続状態になる。従って、アルミニウム線状体の接続部分の発熱と電流容量の低下を抑えることができる。
【００３７】
また、前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の加熱温度がアルミニウム母材の溶融温度まで上昇しないので、アルミニウム線状体の接続に要するエネルギを低減させることができる。更に、スリーブとアルミニウム線状体を接合する際、溶接ビードが発生せず、その削り取りが不要であり、また、溶接棒などの溶加材料材を用いる煩雑さもないため、アルミニウム線状体の接続作業が容易で作業能率を高めることができる。
【００３８】
本発明の請求項２に記載されたアルミニウム線状体の接続方法によると、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線を横切るようにスリーブに対し横方向に相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合するようにしたので、各々にアルミニウム線状体が挿入された複数個のスリーブを並列に配置して、これらスリーブとアルミニウム線状体の接合部を順次速やかに摩擦攪拌接合することが可能になり、複数本のアルミニウム線状体を速やかに短時間で接続することができる。
【００３９】
本発明の請求項３に記載されたアルミニウム線状体の接続方法によると、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線に沿ってスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合するようにしたので、スリーブとアルミニウム線状体の接合部の長さが長くなり、従って、アルミニウム線状体をより確実に安定して接続することができ、より良好な電気的接続状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム線状体の接続方法の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す接続方法において、回転子のプローブによりスリーブとアルミニウム線状体の接合部を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【図３】本発明に係るアルミニウム線状体の接続方法の第２実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３に示す接続方法において、回転子のプローブによりスリーブとアルミニウム線状体の接合部を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【符号の説明】
１    アルミニウム線状体
３    スリーブ
５    スリーブ把持ブロック
６    角溝
７    回転子
８    プローブ
９    接合部
１０  接合部
Ａ    ライン
Ｂ    ライン
Ｃ    ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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