(57)【要約】【課題】装備や工程の煩雑化を抑えた上で超音波溶接を適正に行えるようにする。【解決手段】電線１１の芯線１２を端子２０に設けられた平板状の電線接続部２１に接続した端子付き電線１０の製造方法であって、アンビル３１と溶接ホーン４０とからなる超音波溶接治具３０を備え、端子２０の電線接続部２１をアンビル３１に載置したのち電線接続部２１上に電線１１の芯線１２を載せ、溶接ホーン４０で芯線１２を押圧しつつ同芯線１２の軸線方向に沿った高周波振動を加えることにより、芯線１２を電線接続部２１に超音波溶接するものにおいて、端子２０の電線接続部２１の上面に、電線１１の芯線１２が嵌る位置決め溝２３を予め形成しておき、芯線１２を位置決め溝２３に嵌めつつ電線接続部２１上に載せる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線を有する電線の前記芯線を端子に設けられた平板状の電線接続部に接続した端子付き電線の製造方法であって、
アンビルと溶接ホーンとからなる超音波溶接治具を備え、前記端子の前記電線接続部を前記アンビルに載置したのち前記電線接続部上に前記電線の前記芯線を載せ、前記溶接ホーンで前記芯線を押圧しつつ同芯線の軸線方向に沿った高周波振動を加えることにより、前記芯線を前記電線接続部に超音波溶接するものにおいて、
前記端子の前記電線接続部の上面に、前記電線の前記芯線が嵌る位置決め溝を予め形成しておき、前記芯線を前記位置決め溝に嵌めつつ前記電線接続部上に載せる端子付き電線の製造方法。
【請求項２】
前記位置決め溝は、前記位置決め溝の底壁が前記電線接続部の下面側に叩き出された形態で形成されているとともに、前記アンビルの上面には前記位置決め溝の前記底壁が嵌る凹溝が形成されており、前記位置決め溝の前記底壁を前記凹溝に嵌めつつ前記電線接続部を前記アンビル上に載置する請求項１に記載の端子付き電線の製造方法。
【請求項３】
芯線を有する電線の前記芯線が端子に設けられた平板状の電線接続部に超音波溶接された端子付き電線であって、
前記電線接続部の上面には位置決め溝が形成され、前記芯線の溶接部が前記位置決め溝内に嵌った形態で固着されている端子付き電線。
【請求項４】
前記位置決め溝の底壁は、前記電線接続部の下面側に膨出した形態で形成されている請求項３に記載の端子付き電線。
【請求項５】
前記位置決め溝は、前記電線接続部の上面が凹んだ形態で形成されている請求項３に記載の端子付き電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端子付き電線の製造方法及び端子付き電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
電線における芯線の端末をバスバーに接続する場合に、超音波溶接によるものが知られている。具体的には、アンビルと溶接ホーンとからなる超音波溶接治具を備え、アンビル上にバスバーを載置したのち同バスバー上に電線の芯線を載せ、溶接ホーンにより芯線を押さえつつ軸線方向に沿った高周波振動を加えることにより、芯線をバスバーに超音波溶接するようになっている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記先行技術では、溶接工程の前において電線の芯線をバスバー上の定位置に載せることが難しく、位置ずれがあると、溶接ホーンにより芯線を正規に押圧することができない事態を招き、ひいては溶接不良を招くおそれがあった。これを避けるには、別途位置決め部材を備えて、芯線を定位置に載せることも考えられるが、治具の装備が複雑となるばかりでなく、溶接作業の工程が増すという問題がある。
本明細書によって開示される技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、装備や工程の煩雑化を抑えた上で超音波溶接を適正に行えるようにするところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書によって開示される端子付き電線の製造方法は、芯線を有する電線の前記芯線を端子に設けられた平板状の電線接続部に接続した端子付き電線の製造方法であって、アンビルと溶接ホーンとからなる超音波溶接治具を備え、前記端子の前記電線接続部を前記アンビルに載置したのち前記電線接続部上に前記電線の前記芯線を載せ、前記溶接ホーンで前記芯線を押圧しつつ同芯線の軸線方向に沿った高周波振動を加えることにより、前記芯線を前記電線接続部に超音波溶接するものにおいて、前記端子の前記電線接続部の上面に、前記電線の前記芯線が嵌る位置決め溝を予め形成しておき、前記芯線を前記位置決め溝に嵌めつつ前記電線接続部上に載せる構成となっている。
【０００６】
アンビルに受けられた端子の電線接続部上に電線の芯線を載せるに当たり、芯線を位置決め溝に嵌めるだけで芯線を電線接続部の正規位置に簡単にかつ確実に載せることができる。そのため、溶接ホーンにより芯線を正規に加圧しかつ高周波振動させることができ、超音波溶接を適正に行うことができる。
【０００７】
また、前記位置決め溝は、前記位置決め溝の底壁が前記電線接続部の下面側に叩き出された形態で形成されているとともに、前記アンビルの上面には前記位置決め溝の前記底壁が嵌る凹溝が形成されており、前記位置決め溝の前記底壁を前記凹溝に嵌めつつ前記電線接続部を前記アンビル上に載置するようにしてもよい。
端子の電線接続部をアンビル上の正規位置に簡単にかつ確実に載置できる。
【０００８】
本明細書によって開示される端子付き電線は、芯線を有する電線の前記芯線が端子に設けられた平板状の電線接続部に超音波溶接された端子付き電線であって、前記電線接続部の上面には位置決め溝が形成され、前記芯線の溶接部が前記位置決め溝内に嵌った形態で固着されている。
溶接部の固着部分の構造を目視することで、芯線が適正に超音波溶接されているか否かが確認できる。
【０００９】
また、前記位置決め溝の底壁は、前記電線接続部の下面側に膨出した形態で形成されている構成であってもよい。
端子の電線接続部が比較的薄肉の場合に適用される。叩き出された底壁をアンビル上に載置する際の位置決めとして利用できる。
【００１０】
さらに、前記位置決め溝は、前記電線接続部の上面が凹んだ形態で形成されている構成であってもよい。
端子の電線接続部が比較的厚肉の場合に適用できる。
【発明の効果】
【００１１】
本明細書によって開示される技術によれば、装備や工程の煩雑化を抑えた上で超音波溶接を適正に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１に係る超音波溶接を行う前の状態の斜視図
【図２】超音波溶接を行う前の状態の正面図
【図３】超音波溶接を行う前の状態の側面図
【図４】アンビルの斜視図
【図５】アンビルの正面図
【図６】アンビルの平面図
【図７】超音波溶接の実施状態の斜視図
【図８】超音波溶接の実施状態の正面図
【図９】超音波溶接の実施状態の側面図
【図１０】端子付き電線の斜視図
【図１１】端子付き電線の平面図
【図１２】端子付き電線の側面図
【図１３】実施形態２に係る溶接ホーンの正面図
【図１４】実施形態３に係る溶接ホーンの正面図
【図１５】実施形態４に係るアンビル上にバスバーを載置した状態の斜視図
【図１６】超音波溶接を行う前の状態の正面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図１２に基づいて説明する。本実施形態に係る端子付き電線１０は、図１０に示すように、被覆電線１１（電線に相当）の端末に、バスバー２０（端子に相当）が超音波溶接で接続された構造であって、例えば電気自動車に搭載される電池モジュール等の配線部分に適用されるようになっている。
【００１４】
被覆電線１１は、図１に示すように、図示７本の金属製の素線１３を撚り合わせた撚り線からなる芯線１２の外周が、合成樹脂製の絶縁被覆１４で覆われた構造である。被覆電線１１の端末では、絶縁被覆１４が所定長さ剥ぎ取られることで芯線１２が露出された端末処理が施されている。
【００１５】
バスバー２０は、比較的薄肉の金属板製であって、図１に示すように、上記した被覆電線１１における露出した芯線１２の長さよりも大きい辺の長さを持った平面視正方形をなす平板状に形成されている。
バスバー２０における横辺２０Ａに沿った方向（図２の左右方向）の中央部には、電線接続部２１が設定され、後記するように、被覆電線１１における芯線１２の端末が、電線接続部２１に対してバスバー２０の縦辺２０Ｂに沿った向きで載せられて、超音波溶接により固着されるようになっている。
【００１６】
ここで、バスバー２０における電線接続部２１には、露出した芯線１２の全長を含む被覆電線１１の端末部が嵌る位置決め溝２３が、電線接続部２１の縦方向の全長に亘って形成されている。位置決め溝２３は詳細には、図２に示すように、被覆電線１１の直径と同じ径を持った円弧形断面をなし、底壁２４が電線接続部２１の下面側に叩き出されることで、電線接続部２１の下面側に膨出した形態で形成されている。
【００１７】
超音波溶接治具３０は、図１ないし図３に示すように、アンビル３１と、その上方に対向して配された溶接ホーン４０とを備えて構成されている。
アンビル３１は固定的に設けられ、図４ないし図６に示すように、その上面には、上記したバスバー２０よりも一回り小さい正方形をなす載置面３２が形成されている。この載置面３２には、バスバー２０に形成された位置決め溝２３における下面側に叩き出された底壁２４が緊密に嵌る凹溝３４が形成されている。凹溝３４の底面には、セレーション状をなす滑り止め溝３５が形成されている。
【００１８】
溶接ホーン４０は、図２に示すように、その下面に、被覆電線１１における芯線１２の端末を押圧する押圧部４１が突出形成された形状であって、押圧部４１の下面にはフラットな押圧面４２が形成されている。溶接ホーン４０は、図示しない駆動機構により、アンビル３１に接離する方向である上下方向に移動可能であり、また、図９の矢線に示すように、バスバー２０の縦辺２０Ｂに沿った方向、すなわち芯線１２の軸線方向に沿って高周波振動し得るようになっている。
【００１９】
続いて、端子付き電線１０の製造手順の一例を説明する。
図１ないし図３に示すように、超音波溶接治具３０における溶接ホーン４０が上方位置に後退している状態から、バスバー２０の電線接続部２１がアンビル３１の載置面３２に載せられる。詳細には、図２に示すように、位置決め溝２３における下面側に膨出した底壁２４が、凹溝３４に嵌められることで位置決めされて載置される。
【００２０】
次に、被覆電線１１における露出した芯線１２の端末が、アンビル３１の載置面３２上に位置決めされて載置されたバスバー２０の電線接続部２１上に載せられる。詳細には、図２及び図３に示すように、被覆電線１１の端末、すなわち露出した芯線１２から絶縁被覆１４の端末部に亘る長さ部分が、位置決め溝２３における手前の端縁（図３の左側の端縁）から所定寸法入った位置から奥縁に亘る領域に嵌められる。
【００２１】
これにより、図３に示すように、被覆電線１１における露出した芯線１２の少なくとも先端側の所定長さ部分が、位置決め溝２３に嵌って位置決めされた形態で、バスバー２０の電線接続部２１上における溶接ホーン４０の押圧面４２の直下に対応する正規位置に載せられることになる。
【００２２】
バスバー２０並びに被覆電線１１の芯線１２がセットされたら、図７ないし図９に示すように、溶接ホーン４０が下降され、押圧面４２が芯線１２をバスバー２０の電線接続部２１に形成された位置決め溝２３の溝底に向けて加圧するとともに、溶接ホーン４０が、図９の矢線に示す方向に高周波振動される。これに伴い、芯線１２が位置決め溝２３の溝底上に加圧されて押し付けられつつ、軸線方向に高周波振動される。
【００２３】
この間、バスバー２０の電線接続部２１に形成された位置決め溝２３の溝底と、被覆電線１１の芯線１２との接合面において酸化皮膜が除去されたのち、接合面間で原子拡散を惹起して原子結合されることにより、被覆電線１１の芯線１２が位置決め溝２３内に埋もれた形態を採りつつ、バスバー２０の電線接続部２１上に超音波溶接されて固着される。
【００２４】
溶接工程が終了したら、溶接ホーン４０の高周波振動を停止するとともに、同溶接ホーン４０を上方に後退させることで、図１０ないし図１２に示すように、被覆電線１１の芯線１２がバスバー２０の電線接続部２１上に超音波溶接により固着されてなる端子付き電線１０が取り出される。
この端子付き電線１０では、芯線１２におけるバスバー２０の電線接続部２１に超音波溶接された部分（溶接部１５）が、円弧形断面をなして位置決め溝２３内に完全に埋まった形態を採る。
【００２５】
以上のように本実施形態では、被覆電線１１の芯線１２を超音波溶接するべくバスバー２０電線接続部２１の上面に、芯線１２が嵌る位置決め溝２３を予め形成している。そのため、前工程においてアンビル３１に受けられたバスバー２０の電線接続部２１上に、被覆電線１１の芯線１２を載せるに当たり、芯線１２を位置決め溝２３に嵌めるだけで、芯線１２を電線接続部２１の正規位置に簡単にかつ確実に載せることができる。その結果、溶接ホーン４０により芯線１２を正規に加圧しかつ高周波振動させることができ、超音波溶接を適正に行うことができる。
【００２６】
製造された端子付き電線１０は、図１０に示すように、芯線１２におけるバスバー２０の電線接続部２１に超音波溶接された溶接部１５が、円弧形断面をなして位置決め溝２３内に完全に埋まった構造となるから、係る構造を目視することにより、芯線１２が正規に超音波溶接されたことが確認できる。
【００２７】
また本実施形態では、バスバー２０が比較的薄肉であることから、電線接続部２１に設けられた位置決め溝２３は、底壁２４が電線接続部２１の下面側に叩き出された形態で形成されている。これを受けて、アンビル３１の載置面３２には、位置決め溝２３の底壁２４が嵌る凹溝３４が形成されている。そのため、バスバー２０をアンビル３１の載置面３２に載置するに当たり、位置決め溝２３における下面側に叩き出された底壁２４を、凹溝３４に嵌めつつ載置することによって、バスバー２０の電線接続部２１をアンビル３１上の正規位置に簡単にかつ確実に載置することができる。
【００２８】
＜実施形態２＞
図１３に示す実施形態２では、溶接ホーン４０Ｘの形状に変更が加えられている。すなわち、溶接ホーン４０Ｘの押圧部４１の下面には、超音波溶接するべき被覆電線１１の芯線１２（図２参照）が嵌る円弧形断面をなす押圧溝４５が形成されている。
溶接工程では、溶接ホーン４０の押圧溝４５の天井面が、芯線１２をバスバー２０における電線接続部２１の位置決め溝２３（図２参照）の溝底に押し付けつつ、芯線１２を軸線方向に沿って高周波振動させることで、超音波溶接が行われる。
芯線１２が位置決め溝２３と押圧溝４５とで挟まれた形態でより確実に位置決めされるために、より適正に超音波溶接することができる。
【００２９】
＜実施形態３＞
実施形態３では、溶接ホーン４０Ｙの形状に別の変更が加えられている。すなわち、図１４に示すように、溶接ホーン４０Ｙの押圧部４１の下面に、円弧形断面をなす押圧突条４７が形成された形状であってもよい。
【００３０】
＜実施形態４＞
実施形態４を図１５及び図１６によって説明する。実施形態４では、被覆電線１１の芯線１２が超音波溶接により接続される「端子」として、比較的厚肉のバスバー５０が例示されている。
このバスバー５０では、中央部に設定された電線接続部５１に対し、被覆電線１１における露出した芯線１２の端末が嵌る位置決め溝５３が、圧潰等によって凹み形成されている。
【００３１】
超音波溶接治具３０Ｚは、図１６に示すように、アンビル３１Ｚと、その上方に対向して配された溶接ホーン４０とを備えて構成されている。アンビル３１Ｚの上面に設定された載置面３２Ｚには、滑り止め用にローレット目３７が形成されている。溶接ホーン４０は、実施形態１と同様に、フラットな押圧面４２を備えた形状である。
【００３２】
作用については上記実施形態１と同様であり、簡単に繰り返すと、バスバー５０の電線接続部５１がアンビル３１Ｚの載置面３２Ｚに載置されたのち、図１６に示すように、被覆電線１１における露出した芯線１２の端末が、位置決め溝５３に嵌められることで位置決めされて電線接続部５１上に載せられる。
続いて、溶接ホーン４０が下降され、押圧面４２が芯線１２を電線接続部５１に形成された位置決め溝５３の溝底に向けて加圧するとともに、溶接ホーン４０が高周波振動され、すなわち、芯線１２が位置決め溝５３の溝底上に加圧されて押し付けられつつ、軸線方向に高周波振動される。
その結果、被覆電線１１の芯線１２が位置決め溝５３内に埋もれた形態を採りつつ、バスバー５０の電線接続部５１上に超音波溶接されて固着される。
【００３３】
実施形態４でも同様に、溶接ホーン４０により被覆電線１１の芯線１２を正規に加圧しかつ高周波振動させることができ、超音波溶接を適正に行うことができる。特に、バスバー５０（電線接続部５１）が比較的厚肉の場合に適用して好都合である。
【００３４】
＜他の実施形態＞
本明細書で開示される技術は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も含まれる。
（１）端子としては上記実施形態に例示したバスバーに限らず、相手の端子等と接続される端子接続部の後方に平板状の電線接続部を設けた構造の端子であってもよい。
（２）上記実施形態では、被覆電線の端末において露出した芯線を超音波溶接する場合を例示したが、被覆電線の長さ方向の途中位置において露出した芯線を超音波溶接する場合にも、同様に適用可能である。
【００３５】
（３）電線には、絶縁被覆を備えない裸撚り線も含まれる。
（４）電線の芯線は、撚り線に限らず、単芯線や、複数の金属素線を直線状のまま束ねたストレート線であってもよい。
（５）実施形態４についても、溶接ホーンには、実施形態２または実施形態３に例示した溶接ホーンを適用してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０：端子付き電線
１１：被覆電線（電線）
１２：芯線
１５：溶接部
２０：バスバー（端子）
２１：電線接続部
２３：位置決め溝
２４：底壁
３０，３０Ｚ：超音波溶接治具
３１，３１Ｚ：アンビル
３２，３２Ｚ：載置面
３４：凹溝
４０，４０Ｘ，４０Ｙ：溶接ホーン
５０：バスバー（端子）
５１：電線接続部
５３：位置決め溝
【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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【図１６】
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