(57)【要約】【課題】複数本の電線のエッジ切れを防止し、複数本の電線を水平方向へ広がり易くし、接合強度を向上する。【解決手段】接合対象部材１４が共振器９と受台１３とで挟まれて加圧され、共振器９が振動子１２から伝達された音波振動又は超音波振動に共振する接合中において、共振器９が電線１６に接触することなく金属保護部材１７に接触し、金属保護部材１７の電線１６の側の振動方向の側の両端部が下方に凸状になった曲面部になっていることから電線１６のエッジ切れが防止でき、複数本の電線１６が水平方向へ広がり易く、振動エネルギーの分布が均一化され、接合部の強度が向上する。【選択図】図１
2016078093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とからなる接合構造体であって、多数本の電線が金属端子部材と金属保護部材とで挟まれた状態で、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とが互いに重ね合わされた積層体になっており、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とのそれぞれにおける相互に接触する部分が音波振動又は超音波振動により接合されたことを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
接合対象部材が多数本の電線が金属端子部材と金属保護部材とで挟まれた状態で、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とが互いに重ね合わされた積層体になっていると共に、上記金属端子部材の電線の側の両端部が下方に凸状になった曲面部になっており、この接合対象部材が共振器と受台とで挟まれて加圧され、共振器が共振器の一端部に取り付けられた振動子から伝達された音波振動又は超音波振動に共振し上記共振器と受台とで挟まれて加圧される方向に直交する横方向の振動が接合対象部材に付与され、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とのそれぞれにおける相互に接触する部分が上記加圧と上記横方向の振動による摩擦とを受けて単一な板状に変化して金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とが互いに接合されることを特徴とする音波接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数本の電線が金属端子部材と金属保護部材とで挟まれた積層体からなる接合構造体、当該接合体における金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とを音波振動又は超音波振動で相互に接合する音波又は超音波接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４のＡ図、Ｂ図を参照し、特許文献１の段落００１６、図２で開示された、金属端子２１と複数本の電線２２とを超音波振動で接合する方法について説明する。図４のＡ図、Ｂ図に示したように、金属端子２１の上面に複数本の電線２２を重ね合わせた積層体としての接合対象部材２３がアンビル２４と共振器２５の凹部２６とで挟まれて加圧される。その状態において、共振器２５が超音波振動することにより、金属端子２１と複数本の電線２２とが互いに接合される。尚、図４のＡ図、Ｂ図では、複数本の電線２２の金属端子２１と共振器２とから離れた部分が合成樹脂被膜２７で複数本の電線２２を一纏めとして被覆された被覆電線の構造を例示した。
【０００３】
しかしながら、図４のＡ図、Ｂ図に示された方法では、接合中に接合工具としての共振器２５が電線２２に接触して電線２２を下方に加圧し、電線２２の一部が図４のＢ図に示した共振器２５の角部２８で剪断されたエッジ切れを生じ、電線２２が傷つけられて切断されるという欠点があり、又、共振器２５が電線２２に触れると、その触れた部分から接合が始まり易く、電線２２が水平方向へ広がりにくいという欠点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−９２４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、共振器と複数本の電線との間に金属保護部材を介在させ、複数本の電線のエッジ切れを防止し、かつ、複数本の電線を水平方向へ広がり易くし、接合強度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の接合構造体は、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とからなる接合構造体であって、多数本の電線が金属端子部材と金属保護部材とで挟まれた状態で、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とが互いに重ね合わされた積層体になっており、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とのそれぞれにおける相互に接触する部分が音波振動又は超音波振動により接合されたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の音波又は超音波接合方法は、接合対象部材が多数本の電線が金属端子部材と金属保護部材とで挟まれた状態で、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とが互いに重ね合わされた積層体になっていると共に、上記金属端子部材の電線の側の両端部が下方に凸状になった曲面部になっており、この接合対象部材が共振器と受台とで挟まれて加圧され、共振器が共振器の一端部に取り付けられた振動子から伝達された音波振動又は超音波振動に共振し上記共振器と受台とで挟まれて加圧される方向に直交する横方向の振動が接合対象部材に付与され、金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とのそれぞれにおける相互に接触する部分が上記加圧と上記横方向の振動による振動エネルギーを受けて金属端子部材と多数本の電線と金属保護部材とが互いに接合されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、接合中に、共振器が電線に接触することなく金属保護部材に接触し、金属保護部材の電線の側の両端部が下方に凸状になった曲面部になっていることから電線のエッジ切れが防止でき、複数本の電線が水平方向へ広がり易く、振動エネルギーの分布が均一化され、接合部の強度が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】発明を実施するための形態に係る音波接合装置を示す正面図。
【図２】発明を実施するための形態に係る音波接合方法の要部を示す正面図。
【図３】発明を実施するための形態に係る接合対象部材の周りを図２の矢印Ｙ方向から見た状態を示した側面図。
【図４】Ａ図は特許文献１で開示された音波接合方法を示す正面図、Ｂ図はＡ図を矢印Ｙ方向より見た側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１を参照し、発明を実施するための形態に係る音波接合装置１の構造について説明する。図１に示した発明を実施するための形態に係る音波接合装置１の装置躯体２には、作業空間部３が設けられる。装置躯体２の作業空間部３よりも上部には、加圧機構４が設けられる。加圧機構４の出力部材５は、装置躯体２の上部から作業空間部３に配置される。出力部材５の作業空間部３に配置された下部は、加圧機構４の駆動によって、作業空間部３の内部を直線的に昇降する。出力部材５の作業空間部３に配置された下部には、支持具６が設けられる。
【００１１】
支持具６は前後及び下方に貫通する内部空間７の左右両側に支持部８を備えた構成である。支持具６には共振器９が設置される。共振器９は、一端から他端までの長さが振動子１２から伝達された音波振動の共振周波数の少なくとも１波長を有する直線的な棒状になっている。共振器９の長さ方向の両端部及び中央部には、最大振動振幅点が位置する。共振器９の長さ方向の中央部おける最大振動振幅点の位置する外面部には、接合ツール部１０が設けられる。共振器９の接合ツール部１０より長さ方向の両側に存在する最小振動振幅点に位置する外面部には、被支持部１１が設けられる。
【００１２】
共振器９の一端部には、振動子１２が取り付けられる。共振器９と振動子１２との間には、図示のされていないブースターを設けることも適用可能である。支持具６には共振器９の長さ方向が矢印Ｘで示した左右方向に向けられ、共振器９の被支持部１１以外の部分が支持具６に接触しないように内部空間７に配置され、被支持部１１が支持部８に支持されることにより、共振器９が支持具６に設置される。装置躯体２の作業空間部３よりも下部には、受台１３が設けられる。振動子１２としては音波振動又は超音波振動を発生する構成である。実験したところ、１５ｋＨｚの音波振動を発生する振動子１２を採用するのが、接合強度や接合時間等から最適であった。
【００１３】
図１において、音波接合装置１の動作について説明する。先ず、共振器９が支持具６に装着され、出力部材５が上昇位置に停止し、接合ツール部１０と受台１３とが接合対象部材１４の挿入可能な空間を残して上下方向で対向した状態になっている。その状態において、受台１３の上には、接合対象部材１４が搭載される。接合対象部材１４は、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とからなる態様であり、多数本の電線１６が金属端子部材１５と金属保護部材１７とで挟まれた状態で、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とが互いに重ね合わされた積層体になっている。接合対象部材１４が受台１３の上に搭載される場合は、金属端子部材１５又は金属保護部材１７の一方が受台１３の上に搭載される態様のいずれでも適用可能である。
【００１４】
例えば、金属端子部材１５及び多数本の電線１６並びに金属保護部材１７には、銅又は銅合金又はアルミニウム又はアルミニウム合金等の金属材料を採用した。電線１６としては、裸線又は被膜線のいずれでも適用可能である。被膜線は、上記裸線にアルミニウム被膜（アルミニウムメッキに同義語）又は銅被膜（銅メッキに同義語）或いは複数本の裸線に一纏めとして合成樹脂被膜の施された態様の何れでも適用可能である。
【００１５】
又、金属保護部材１７としては板状の金属部材を採用し、金属保護部材１７の電線１６の側の矢印Ｘで示す振動方向の両端部は下方に凸状になった曲面部１８になっている。又、図２に示したように、接合ツール部１０の振動方向の幅Ｈ１は、金属保護部材１７の上面の振動方向の幅Ｈ２によりも小さくなっている（Ｈ１≦Ｈ２）。そして、接合ツール部１０が金属保護部材１７の上面に接触した場合は、金属保護部材１７の上面の振動方向の両端部が接合ツール部１０と接触しないようになっている。
【００１６】
又、図３に示したように、多数本の電線１６の前後方向の両側には、はみ出し規制部材１９が配置される。はみ出し規制部材１９の前後方向の対向間隔は、金属保護部材１７の前後方向の幅よりも広くなっている。はみ出し規制部材１９としては、金属端子部材１５の上面に固定された態様、金属端子部材１５から上方に折り曲げられた態様のいずれでも適用可能である。
【００１７】
次に、図１において、加圧機構４が駆動し、出力部材５が下降するのに伴って、共振器９及び振動子１２が下降する。そして、図２に示したように、接合対象部材１４が接合ツール部１０と受台１３とで挟まれて加圧され、振動子１２が音波振動を発生し、共振器９が振動子１２から伝達された１５ｋＨｚの音波振動に共振し、接合ツール部１０が共振器９から伝達された振動に共振する。これによって、共振器９の最大振動振幅点における接合ツール部１０の矢印Ｘで示した横方向の振動が接合対象部材１４に伝達され、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とのそれぞれにおける相互に接触する部分が上記加圧と上記横方向の振動による振動エネルギーを受け、左右のはみ出し規制部材１９が多数本の電線１６と金属保護部材１７との前後方向へのはみ出しを防止し、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とが互いに接合される。
【００１８】
上記接合中にあっては、接合ツール部１０が電線１６に接触することなく金属保護部材１７に接触し、金属保護部材１７の電線１６の側の両端部が図３に示したように下方に凸状になった曲面部１８になっているので、電線１６のエッジ切れが防止でき、複数本の電線１６が図３に示した前後方向で水平方向へ広がり易く、振動エネルギーの分布が均一化され、接合部の強度が向上する。例えば、複数本の電線１６が丸い束になっている場合でも、その丸い束がはみ出し規制部材１９で受止められる範囲で長方形に広がり、当該丸い束の厚みが均一化され、振動エネルギーの分布が均一化される。
【００１９】
その後、図１に示したように、出力部材５が上昇し、接合ツール部１０が接合対象部材１４から離れ、接合対象部材１４が接合構造体となって受台１３の上に残される。この受台１３の上に残された接合構造体となった接合対象部材１４が受台１３から音波接合装置１の外部に取り出され、音波接合装置１による接合対象部材１４に対する１回の接合動作が終了する。
【００２０】
上記音波接合装置１の外部に取り出された接合構造体は、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とからなる態様であり、多数本の電線１６が金属端子部材１５と金属保護部材１７とで挟まれた状態で、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とが互いに重ね合わされた積層体になっており、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とのそれぞれにおける相互に接触する部分が音波振動又は超音波振動により接合された構成になっている。
【００２１】
以上により、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とからなる積層状の接合対象部材１４が共振器９と受台１３とで挟まれて加圧された状態において、共振器９が振動子１２から伝達された音波振動又は超音波振動に共振し、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とのそれぞれにおける相互に接触する部分が上記加圧と上記横方向の振動による振動エネルギーを受けて、金属端子部材１５と多数本の電線１６と金属保護部材１７とを接合した状態になる。
【００２２】
上記図１で示した音波接合方法を実験したところ、接合時間は数秒の短時間であることを確認できた。又、接合構造体となった接合対象部材１４を引張り強度試験したところ、金属保護部材１７の表面に融合した電線１６の一部が残る状態で、金属保護部材１７が電線１６から剥がれたことも確認できた。
【００２３】
図１で示した音波接合方法は、車載部品や家電製品の金属端子と金属線との接合に適用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１は音波接合装置、２は装置躯体、３は作業空間部、４は加圧機構、５は出力部材、６は支持具、７は内部空間、８は支持部、９は共振器、１０は接合ツール部、１１は被支持部、１２は振動子、１３は受台、１４は接合対象部材、１５は金属端子部材、１６は電線、１７は金属保護部材、１８は曲面部、１９ははみ出し規制部材、２０は欠番、２１は金属端子、２２は電線、２３は接合対象部材、２４はアンビル、２５は共振器、２６は凹部、２７は合成樹脂被膜、２８は角部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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