(57)【要約】【課題】摩擦圧接法により、特に、Ｗ／Ｈ用電線に適した電線導体と端子の接続方法を提供する。【解決手段】導体２端面を露出させた状態で電線１を固定し、電線１の導体２に接続される端子３の接合面と前記端面とを加圧接触させた状態で端子３を回転させ、所望の摩擦熱を確保したのち、端子３を停止させて導体２の端面と端子３の接合面とを接合する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体２端面を露出させた状態で電線１を固定し、前記電線１の導体２に接続される端子３の接合面と前記端面とを加圧接触させた状態で前記端子３を回転させ、所望の摩擦熱を確保したのち、前記端子３を停止させて前記導体２の端面と前記端子３の接合面とを接合することを特徴とする摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法。
【請求項２】
前記端子の停止若しくは前記端子の停止と相前後するタイミングで前記導体の端面と前記端子の接合面とを更に加圧することを特徴とする請求項１記載の摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法。
【請求項３】
前記端子の接合面に前記導体の側面に延びるリブを設け、該リブにより前記導体の端面を被覆することを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法。
【請求項４】
前記導体の端面を露出させた状態で前記電線及び前記導体をチャッキングした状態で固定する電線固定部を設け、該電線固定部の前記端子の接合面に対向する対向面に溶融付着保護部材を備え、該電線固定部の前記導体の側面に接触する部分を導電性材料で構成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦圧接法により電線導体と端子とを接続する方法に係わり、特に、Ｗ／Ｈ用電線等に適した電線導体と端子の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
端子と電線とを電気的に接続する技術として、圧接接続、加締め接続が汎用的に多様される。圧接接続としては、例えば、特開平１０−１２５４３７号公報に記載された「自動者用ワイヤーハーネス製造における電線の圧接」が知られている。この技術は、図５に示すように、圧接端子Ｔのスロットｔへ電線ａを圧接刃６０により押し込み、その際、電線を被覆している絶縁体を切断することにより、電線導体と圧接端子とを接触させ、これにより導通を得る接続方法である。
【０００３】
また、電線の端末に圧着端子を圧着する加締め接続としては、例えば、特開平１０−８９９０６号公報に記載された「端子加締め部の寸法測定方法および寸法測定装置」が知られている。この技術は、図６に示すように、電線ａの芯線ｂと端子金具ｃとの接続部分である端子加締め部ｄにおける高さＣＨ及び幅ＣＷを計測し、最適な圧着量で加締め接続する技術である。
【０００４】
上述の圧接接続及び加締め接続は、電線と端子と間に機械的な接触を保ち通電を行う構造であるが、機械的接触に係わる構造上の問題がある。すなわち、これら接続は、圧接刃又は加締め部が導体に接触した際に導体に傷がつき、これにより導体の強度が低下するという問題がある。また、機械的接触部分に接触抵抗が発生した場合、発熱により酸化皮膜が発生し、接続の信頼性を保てないという問題がある。そこで、接続部分の信頼性を高めるために、接続部分に対してハンダ処理又は金メッキ等の酸化皮膜からの保護処理が必要である。
【０００５】
機械的接触に係わる上述の問題を解決する接続方法として、摩擦圧接による接続方法が挙げられる。この技術としては、例えば、特開平７−１８３０５６号公報に記載の「ケーブル端子用端子の製造方法」が知られており、図７に示されるように、羽子板部１２と円柱状のケーブル端子部１４とを別々に成形し、双方の接合面を接合部１８の位置で加圧接触させながら回転させ、その際に発生する摩擦熱によって接合させるものである。このような棒（管）状金属材の摩擦圧接の方式自体は、構造部材の機械的な結合を供給溶材無しの溶接として、従来より公知の既存技術である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、摩擦圧接では、圧接接続及び加締め接続等機械的接触構造に係わる問題はないものの、従来の摩擦圧接をそのまま適用し難い場合もある。すなわち、摩擦圧接による接続は、接続部材を互いに加圧した状態で接触させ、相対的に回転させて摩擦熱を発生させている。ところが。素線を撚り合わせた構造を有するＷ／Ｈ（ワイヤーハーネス）用の電線は、導線の剛性が低く、摩擦圧接時の突合わせ圧力に導線が負けて挫屈（断線）する場合がある。
【０００７】
突き合わせ圧力に耐えるために、図７に示すように、スリーブタイプの端子電線受け部を設けて導線の剛性を確保することもできる。この構造では、端子電線受け部１５に電線導体部を挿入して接合するが、端子電線受け部と電線導体との接触面が電線導体の円周側面に及ぶ。そのため、回転時、電線導体の円周側面を介して回転力が伝わり、電線導体が絞り切れた状態となり、素線が破断し易い。
【０００８】
このように、従来の摩擦圧接を用いて電線と端子とを接続しようとする場合、特に、低剛性かつ撚り構造のＷ／Ｈ用電線にあっては、低剛性であるという理由から突き合わせ時に導体が挫屈し、また、撚り線構造であるという問題から回転時に導体が破断を招く。このため、従来の摩擦圧接をそのまま適用すると、導体の損傷を招き易く、接続部の電気的及び機械的信頼性が確保できないという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、摩擦圧接法により、特に、低剛性かつ撚り線構造を有するＷ／Ｈ用電線等に適した電線導体と端子の接続方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、導体端面を露出させた状態で電線を固定し、前記電線の導体に接続される端子の接合面と前記端面とを加圧接触させた状態で前記端子を回転させ、所望の摩擦熱を確保したのち、前記端子を停止させて前記導体の端面と前記端子の接合面とを接合することを特徴とする。
【００１１】
請求項１に記載の摩擦圧接による電線導体と端子の接続方法によれば、導体部が固定されるため、導体部分の剛性を向上させることができる。従って、摩擦圧接の際に、導体に突き合わせ圧力が加わっても導体が挫屈することがない。また、接続部を導体端面に限定しているため、摩擦圧接の際に加わる回転力が導体側面を介して伝わることがない、このため、端子を回転させた場合でも、導体を破断を招くことがない。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記端子の停止若しくは前記端子の停止と相前後するタイミングで前記導体の端面と前記端子の接合面とを更に加圧することを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法によれば、端子の停止若しくは相前後するタイミングで、アップセット加圧（更に加圧して接続部の接合を強固にする処理）を加えることによって、電線導体と端子との接合力を増大させることができ、効率的な摩擦圧接が可能になり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記端子の接合面に前記導体の側面に延びるリブを設け、該リブにより前記導体の端面を被覆することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法によれば、端子接合面側に導体端面の形状（Ｗ／Ｈ用撚り線等では円筒形）に応じたリブを形成して導体の端面をリブで拘束することにより、導体端部を補強することにより端部の剛性をも上げることができ、また、回転時に導体端面で素線がばらけてしまう事態を回避し、効率良い摩擦圧接を行うことができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、前記導体の端面を露出させた状態で前記電線及び前記導体をチャッキングした状態で固定する電線固定部を設け、該電線固定部の前記端子の接合面に対向する対向面に溶融付着保護部材を備え、該電線固定部の前記導体の側面に接触する部分を導電性材料で構成することを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の摩擦圧接法による電線導体と端子の接続方法によれば、電線及び導体をチャッキング固定する電線固定部に対し、導体端面と対向する対向面に、摩擦圧接時に生成する溶融物から保護するための溶融付着保護部材を設けている。また、電線固定部の電線導体の側面と接触する部分を、導電性部材で構成することにより、電線導体に蓄積された熱を外部に拡散することができる。このため導体素線の表面酸化、熱変形等を防止することができるとともに、導体に蓄積した熱が電線被覆に伝わり、電線被覆を溶かすこともない。さらに、摩擦圧接前に導体の予備加熱が必要な場合は、導電性部材を介して導体の加熱が可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は電線導体と端子の接続方法を説明するための概略構成図を示している。図１（ａ）において、１はＷ／Ｈ用撚り線等の電線、２は電線１の絶縁被覆を剥離露出する導体、３は導体２と接合させる端子、４は端子３の接合部に形成され、導体端面を覆うように形成されたリブ、５は電線１と導体２を固定・把持する電線固定治具（固定部）である。
【００１９】
電線固定治具５は、電線１の導体２の先端の接合部が僅かに露出するように電線１をチャッキングする、また、端子３と対向する対向面はセラミック等の溶融物付着保護部材７で構成され、導体２の側面と接触する胴部はアルミ、銅等の導電性部材８で構成されている。
【００２０】
６は端子３を固定して回転させる端子固定・回転部であり、導体２の端面に接合部のリブ４が正確に相対するように端子３を台座等に位置決め固定している。端子固定・回転部６は、導体２との接合面に荷重を掛けるように前進し（図中矢示Ｘ方向）、導体２の端部と接触加圧後に摩擦熱を発生するために回転する（図中矢示Ｙ方向）。端子固定・回転部６を前進・回転させるための駆動力は、例えば、回転駆動にあっては、主軸の図示しないサーボモータにより供給され、前進駆動にあっては、主軸と同期制御される従属軸の図示しないサーボモータの回転をボールネジ、減速機構等により減速させ回転運動を直進運動に変換して供給される。
【００２１】
さらに、図２を参照して電線１及び導体２について説明する。電線１は、導体２を被覆する絶縁被覆を剥いで電線１から導体２を露出させる。電線固定治具５は、電線１及び露出した導体２のうち先端部分の接合部２ａを除く電線保持部２ｂを保持し、接合部２ａが電線固定治具５から僅かに露出するようにセットしてチャッキング固定する。
【００２２】
電線１の導体２と端子３との関係をみると、図１（ｂ）に示されるように、導体２の端面２ａと端子３の接合部３ａに形成されたリブ４とが、互いに向き合うように、位置決めセンサ等を用いて固定される。
【００２３】
上述のようにして電線１を電線固定治具５にチャッキング固定し、端子３を端子・固定回転部６に固定し、それぞれ対向配置した状態で（図１（ａ））、圧接接続を開始する。まず、端子固定・回転部６を前進方向へ駆動して、導体２の端面２ａと端子３のリブ４面を完全に接触させ、更に、圧力センサ等を用いて所定の荷重が掛かるように駆動する。所定荷重を加えたのち、所定速度で端子３を回転させる。導体２の接合面２ａとリブ４とを加圧下で接触させ回転させることで、接合面２ａにのみ摩擦熱が発生する。摩擦熱が所定温度に達して接合面が溶融し始めた時点で回転軸のモータを停止させる。回転停止と同時、若しくは相前後するタイミングで更に加圧を増大させて（アップセット加圧）、接合部２ａにおける接合を完了する。これにより、電線１と端子３とを導体２の接合部２ａのみで接合させることができる（図３）。
【００２４】
なお、電線１と端子３とが接合された状態では、導体２の一部が露出しているため、導線２の露出部を被覆（カバー）する被覆処理を行う。被覆処理としては、図４に示すように、導線２の露出部分を樹脂９等でモールディング処理して固定した後、金属筒１０により完全被覆する。これにより、導体の剛性を高めるとともに、外部から密封保護して、破損、酸化劣化等を防止する。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、電線導体の端面を露出させた状態で電線導体を固定し、その端面と端子の接合面とを加圧接触させた状態で端子を回転させ、所望の摩擦熱を確保したのち、端子を停止させて電線導体の端面と端子の接合面とを溶着接合するように構成したので、導体を固定することで導体剛性を向上させることができ、突き合わせ圧力が加わった場合でも導体の挫屈を防止することができる。また、摩擦圧接による接続であるため、界面保護処理を要することなく、接続の信頼性を高めることができる。さらに、圧接接続及び加締め接続のように、接続部分の構造変形を伴わないため、接続部分の構造を簡易小型化することができる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、端子の停止若しくは端子の停止と相前後するタイミングで導体の端面と端子の接合面とを更に加圧して圧接するように構成したので、電線導体と端子との接合力を高めることができ、効率良く摩擦圧接することができ、製品歩留まりを向上させることができる。
【００２７】
請求項３の発明によれば、端子の接合面に導体の側面に延びるリブを設け、そのリブにより端面を被覆させて複数の電線導体端面のばらけを防止するように構成したので、導体としてＷ／Ｈ用の撚線を扱う場合などに、撚り線端面がばらけずに効率良く端子接合面と溶着接合させることができる。
【００２８】
請求項４の発明によれば、電線及び導体をチャッキングした状態で固定する固定部を設け、該固定部の端子の接合面と対向する面に溶融付着保護部材を備えて溶融物の付着を防止したので、溶融付着物による機械的、電気的悪影響を除去することができる。また、固定部の導体の側面に接触する部分に導電性部材を備えて溶着時の発熱拡散および溶着前余熱が必要な場合の熱伝導を高めるように構成したので、接合部の摩擦発熱が導体部に蓄積することなく接合面のみに効果的に作用させることができ、かつ、外部からの熱供給による予備加熱も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の接続方法を説明するための概略構成図。
【図２】図１に示す電線と端子との配置状態を示す図。
【図３】図１に示す電線と端子の接合状態を示す図。
【図４】図３に示す電線導体の露出部を被覆処理した状態を示す図。
【図５】従来の電線と端子の圧接接続を示す図。
【図６】従来の電線と端子の加締め接続を示す図。
【図７】従来の摩擦圧接接続を示す図。
【符号の説明】
１  電線
２  導体
３  端子
４  リブ
５  電線固定部（治具）
６  端子固定・回転部
７  溶融付着保護部材
８  導電性部材
９  モールド樹脂
１０  金属筒
【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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