CN108701951A - 超声波焊接治具、带端子的电线的制造方法以及带端子的电线 - Google Patents

超声波焊接治具、带端子的电线的制造方法以及带端子的电线 Download PDF

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Abstract

一种超声波焊接治具(30)，具备砧座(31)和焊接焊头(40)，砧座(31)接纳端子(20)的平板状的电线连接部(21)，焊接焊头(40)与砧座(31)对置地配置，并在对置面(42)设置有将电线(11)中的芯线(12)的横截面的一部分嵌入的嵌合槽(43)，超声波焊接治具(30)通过在将芯线(12)和电线连接部(21)夹压在焊接焊头(40)与砧座(31)之间的状态下使焊接焊头(40)沿着芯线(12)的轴线方向进行超声波振动，从而进行超声波焊接，在焊接焊头(40)的嵌合槽(43)的底面以在嵌合槽(43)的轴线方向隔开间隔的方式形成有多个防滑槽(45)，防滑槽(45)形成与嵌合槽(43)的轴线交叉的倾斜姿势。

Description

超声波焊接治具、带端子的电线的制造方法以及带端子的 电线
技术领域
通过本说明书公开的技术涉及超声波焊接治具、带端子的电线的制造方法以及带端子的电线。
背景技术
作为将电线中的由绞线构成的芯线的末端连接到汇流条的一个方法，已知采用超声波焊接的方法。具体地讲，使用由砧座和焊接焊头构成的超声波焊接治具，在被砧座接纳的汇流条上承载电线的芯线，通过一边利用焊接焊头按压芯线一边施加沿着轴线方向的超声波振动，从而将芯线超声波焊接到汇流条(参照下述专利文献1)。
在此，为了使超声波振动有效地作用于芯线，实现焊接焊头与芯线之间的防滑很重要。因此，以往采用如下结构：在焊接焊头中的芯线的按压面形成兼备定位并将芯线嵌入的圆弧状的嵌合槽，在该嵌合槽的底面以在嵌合槽的轴线方向上隔开间隔的方式形成有多个与嵌合槽的轴线正交的方向的防滑槽，从而寻求一种利用使防滑槽的槽缘啮入到构成芯线的线材的外周的、所谓的边缘效应来实现防滑的措施。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-4406号公报
发明内容
发明要求解决的课题
但是，在上述现有的期待边缘效应的防滑对策中，根据构成芯线的线材的方式(线径、硬度等)，也有可能不发挥充分的防滑功能。为了补充防滑功能，也考虑到将焊接焊头对芯线的加压力提高，但是当加压力提高时，则芯线以截面积变小的方式较大地变形(例如扁平化)，因此，变得容易断开，反而导致固着力变差的结果，所以不能简单地应对。
通过本说明书公开的技术是基于如上述的情况完成的，其目的在于抑制芯线的损伤并且适当地进行超声波焊接。
用于解决课题的方案
通过本说明书公开的超声波焊接治具，用于将具有芯线的电线的所述芯线通过超声波焊接固装于具有平板状的电线连接部的端子的所述电线连接部上，所述超声波焊接治具具备砧座和焊接焊头，所述砧座接纳所述端子的所述电线连接部，所述焊接焊头与所述砧座对置地配置，并在对置面设置有用于所述电线中的所述芯线的横截面的一部分嵌入的嵌合槽，所述超声波焊接治具通过在将所述芯线和所述电线连接部夹压在所述焊接焊头与所述砧座之间的状态下使所述焊接焊头沿着所述芯线的轴线方向进行超声波振动，从而进行超声波焊接，在所述焊接焊头的所述嵌合槽的底面以在所述嵌合槽的轴线方向隔开间隔的方式形成有多个防滑槽，所述防滑槽形成与所述嵌合槽的轴线交叉的倾斜姿势。
因为防滑槽以与嵌合槽的轴线交叉的倾斜姿势形成，所以防滑槽的槽缘会卡止于芯线的外周的较长区域，即使在抑制对芯线的加压力的方式中也可发挥较高的防滑功能。即，能在抑制芯线受到损伤的基础上适当地进行超声波焊接，结果能在焊接部分得到较高的固装力。
另外，也可以设为如下结构。
所述芯线由使多根线材绞合的绞线构成，所述防滑槽形成以与构成所述芯线的所述线材的绞合角度大致相等的角度交叉的姿势。
在电线的芯线是绞线的情况下，通过构成芯线的线材的较长区域卡止于防滑槽的槽缘，从而即使在抑制对芯线的加压力的方式中也可发挥较高的防滑功能。
所述防滑槽形成为具有所述芯线的所述线材能嵌合的宽度的大宽度。
因为构成电线的芯线的线材遍及较长区域嵌入到防滑槽，所以可发挥更高的防滑功能。
在所述焊接焊头的所述嵌合槽的底面除了形成有所述防滑槽之外，还形成有宽度比所述防滑槽的宽度窄的多个辅助槽，所述辅助槽形成与所述防滑槽正交的姿势。
通过辅助槽以正交姿势触碰于线材，从而辅助槽产生边缘效应，总体上可发挥进一步高的防滑功能。
在所述焊接焊头的所述嵌合槽的底面形成有滚花槽。
滚花槽中的朝向相互正交的两个方向的槽的槽缘分别卡止于芯线的外周的较长区域，从而发挥防滑功能。在芯线是绞线的情况下，朝向一个方向的槽作为卡止于线材的较长区域的防滑槽发挥作用，朝向另一方向的槽作为具有边缘效应的槽发挥作用。
通过本说明书公开的带端子的电线的制造方法使用上述记载的超声波焊接治具，将电线中的芯线超声波焊接到设置于端子上的平板状的电线连接部。
其他的带端子的电线的制造方法使用上述记载的超声波焊接治具，将电线中的由绞线构成的芯线超声波焊接到设置于端子上的平板状的电线连接部。
通过本说明书公开的带端子的电线，通过将具有芯线的电线的所述芯线超声波焊接到具有平板状的电线连接部的端子的所述电线连接部上而构成，在所述芯线中的焊接部的外表面以在所述焊接部的轴线方向隔开间隔的方式形成有多个突条，所述突条形成与所述芯线的轴线交叉的倾斜姿势。
另外，也可以是如下结构：所述芯线由使多根线材绞合的绞线构成，所述突条形成以与构成所述芯线的所述线材的绞合角度大致相等的角度交叉的姿势。
发明效果
根据通过本说明书公开的技术，能在抑制芯线受到损伤的基础上适当地进行超声波焊接。
附图说明
图1是进行实施方式1的超声波焊接前的状态的立体图。
图2是进行超声波焊接前的状态的主视图。
图3是进行超声波焊接前的状态的侧视图。
图4是示出包覆电线的末端的俯视图。
图5是焊接焊头上下反转的形态的立体图。
图6是焊接焊头的仰视图。
图7是图6的VII-VII线剖视图。
图8是图6的VIII-VIII线剖视图。
图9是超声波焊接的实施状态的主视图。
图10是超声波焊接的实施状态的侧视图。
图11是图10的XI-XI线剖视图。
图12是图9的XII-XII线剖视图。
图13是带端子的电线的立体图。
图14是带端子的电线的俯视图。
图15是带端子的电线的侧视图。
图16是实施方式2的焊接焊头上下反转的形态的立体图。
图17是焊接焊头的仰视图。
图18是图17的XVIII-XVIII线放大剖视图。
图19是实施方式3的焊接焊头上下反转的形态的立体图。
图20是焊接焊头的仰视图。
具体实施方式
<实施方式1>
基于图1至图15说明实施方式1。如图13所示，本实施方式的带端子的电线10是在包覆电线11(相当于电线)的末端用超声波焊接连接有汇流条20(相当于端子)的结构，适用于例如电动汽车所搭载的电池模块等布线部分。
如图2及图4所示，包覆电线11是芯线12的外周由合成树脂制的绝缘包覆层14覆盖的结构，该芯线12由使图示7根金属制的线材13绞合的绞线构成。在包覆电线11的末端，实施通过将绝缘包覆层14剥掉预定长度而使芯线12露出的末端处理。
详细地讲，如图4所示，芯线12通过直径a的7根线材13以绞合角度b绞合而形成。
汇流条20为金属板制，如图1所示，形成为俯视时呈长方形的平板状，该长方形具有比上述的包覆电线11中的露出的芯线12的长度大的短边长度。
在汇流条20的长度方向(沿着长边的方向)的中央部设定有电线连接部21，如后所述，包覆电线11中的芯线12的末端以沿着汇流条20的短边的方向承载于电线连接部21，并通过超声波焊接固装于电线连接部21。
如图1至图3所示，超声波焊接治具30构成为具备砧座31和在其上方对置地配置的焊接焊头40。
砧座31固定地设置，其上表面形成为接纳汇流条20的电线连接部21的接纳面32。在该接纳面32形成有滚花纹32A用于防滑。
焊接焊头40为在其下表面突出形成有对包覆电线11中的芯线12的末端进行按压的按压部41的形状，能通过未图示的驱动机构而向接近或离开砧座31的方向即上下方向移动，另外，如图10的箭头线所示，能够在沿着汇流条20的短边的方向上、即沿着芯线12的轴线方向进行超声波振动。
焊接焊头40的按压部41的下表面形成为按压面42，如图5至图8所示，在该按压面42遍及全长(图8的左右方向)形成有将芯线12的横截面的上部侧嵌入的嵌合槽43。嵌合槽43兼作芯线12的定位槽而形成，详细地讲，如图2所示，嵌合槽43形成为具有比芯线12的直径大一些的直径的圆弧形截面。
接着，如图6所示，在上述的嵌合槽43的底面以在该嵌合槽43的轴线方向上隔开预定间隔的方式形成有3个防滑槽45，防滑槽45形成与嵌合槽43的轴线交叉的倾斜姿势。防滑槽45呈圆弧形截面(参照图7)，以遍及嵌合槽43的底面的大致整个宽度的方式形成。
更详细地讲，如图6所示，嵌合槽43的槽宽A设定为与构成上述的包覆电线11的芯线12的线材13的直径a大致相等(A≒a)，并且嵌合槽43与轴线交叉的交叉角度B设定为与构成芯线12的线材13的绞合角度b大致相等(B≒b)。
另外，各嵌合槽43的间隔采用与线材13的直径a大致相等的尺寸。
接着，说明带端子的电线10的制造步骤的一个例子。
如图1至图3所示，从超声波焊接治具30中的焊接焊头40后退到上方位置的状态开始，汇流条20的电线连接部21承载于砧座31的接纳面32。接着，包覆电线11中的露出的芯线12的末端承载于已被砧座31接纳的汇流条20的电线连接部21上。
在汇流条20及包覆电线11的芯线12装配好后，焊接焊头40下降，如图9及图10所示，芯线12收纳定位于嵌合槽43，并且在汇流条20的电线连接部21上加压并按压。
伴随于此，以形成于砧座31的接纳面32上的滚花纹32A啮入到汇流条20的电线连接部21的下表面的方式进行作用，从而汇流条20在砧座31的接纳面32上以防滑的状态被接纳。
另一方面，包覆电线11的芯线12在焊接焊头40的按压面42的嵌合槽43内被压扁并且与其嵌合，同时，配置于芯线12的与嵌合槽43对置的面上的线材13中的每隔一根共3根线材13成为嵌入到在嵌合槽43的底面所形成的防滑槽45中的状态。
当如上所述实施焊接焊头40的加压动作时，接着焊接焊头40在图10的箭头线所示的方向进行超声波振动。在此，如上所述，构成芯线12的线材13中的3根线材13处于遍及长距离地嵌入到在嵌合槽43的底面所形成的防滑槽45中的状态，所以芯线12在焊接焊头40之间不产生滑动，而与焊接焊头40一体地沿着该芯线12的轴线方向进行超声波振动。
即，在以防滑的方式被砧座31的接纳面32接纳的汇流条20的电线连接部21上，包覆电线11的露出的芯线12以适度地被加压的状态沿着轴线方向有效地进行超声波振动。在这期间，在汇流条20的电线连接部21与芯线12的接合面上被除去氧化皮膜后，在接合面之间引起原子扩散并进行原子结合，由此包覆电线11的芯线12超声波焊接于汇流条20的电线连接部21上而固装。
在焊接工序结束后，停止焊接焊头40的超声波振动，并且使该焊接焊头40向上方后退，从而如图13至图15所示，可取出包覆电线11的芯线12通过超声波焊接固装于汇流条20的电线连接部21上而成的带端子的电线10。
在该带端子的电线10中，芯线12中的超声波焊接到汇流条20的电线连接部21上的部分(焊接部15)形成与在焊接焊头40的按压面42上所形成的嵌合槽43匹配的圆弧形截面的棒状，并且成为如下形状：在该焊接部15的外周面上，以与线材13的绞合角度b大致相等的角度与焊接部15的轴线交叉的倾斜姿势、且在焊接部15的轴线方向上隔开间隔地形成有3个突条16，且突条16形成与在嵌合槽43的底面上所形成的防滑槽45匹配的圆弧形截面。
如上，在本实施方式中，作为实现超声波焊接治具30中的焊接焊头40与包覆电线11的芯线12之间的防滑的结构而采用如下结构：在焊接焊头40的按压面42形成有将芯线12的横截面的一部分嵌入的圆弧形截面的嵌合槽43，并且在该嵌合槽43的底面，在以与线材13的绞合角度b大致相等的角度B与嵌合槽43的轴线交叉的倾斜姿势下，在该嵌合槽43的轴线方向隔开间隔地形成3个防滑槽45，且防滑槽45具有将各线材13嵌入的槽宽A。
因此，构成芯线12的线材13的较长区域会嵌入到防滑槽45，即使在抑制对芯线12的加压力的状态下也可发挥高防滑功能。即，能在抑制芯线12受到损伤的基础上适当地进行超声波焊接，结果能在焊接部分得到较高的固装力。
<实施方式2>
利用图16至图18说明实施方式2。在实施方式2中，对焊接焊头40X与包覆电线11的芯线12之间的防滑结构施加改进。即，在设置于焊接焊头40X的按压面42上的嵌合槽43的底面除了形成上述实施方式1所示的3个防滑槽45之外，还形成有宽度比防滑槽45的宽度窄的多个(图示15个)辅助槽47，辅助槽47形成与防滑槽45正交的姿势。如图18所示，辅助槽47形成为狭缝状。
在实施方式2中，成为如下方式：在伴随焊接焊头40X的加压动作使包覆电线11的芯线12在嵌合槽43内压扁并与其嵌合的情况下，除了构成芯线12的预定的线材13嵌入到防滑槽45之外，辅助槽47也以与该线材13形成直角的方式触碰线材13。
即，除了构成芯线12的线材13的较长区域嵌入到防滑槽45之外，还产生辅助槽47的槽缘啮入到线材13的所谓的边缘效应，总体上可发挥进一步高的防滑功能。
<实施方式3>
利用图19及图20说明实施方式3。在实施方式3中进一步示出其他的防滑结构，在设置于焊接焊头40Y的按压面42上的嵌合槽43的底面形成有滚花槽50。
该滚花槽50是将与上述实施方式2例示的辅助槽47同样的多个狭缝51呈格子状排列并切入而形成的。
详细地讲，滚花槽50将第1狭缝组52P和第2狭缝组52Q结合起来并按照上述形成为格子状，其中第1狭缝组52P是将多个狭缝51以预定间距排列设置而成的，该多个狭缝51形成以与线材13的绞合角度b(参照图4)大致相等的角度与嵌合槽43的轴线交叉的倾斜姿势，第2狭缝组52Q是将与该第1狭缝组52P的狭缝51正交的姿势的多个狭缝51以相同间距排列设置而成的。
在实施方式3中，在包覆电线11的芯线12在嵌合槽43内被压扁并且与其嵌合的情况下，构成芯线12的线材13的较长区域卡止于构成第1狭缝组52P的狭缝51的槽缘，并且产生与其正交的第2狭缝组52Q的狭缝51的槽缘啮入到线材13的边缘效应，由此能有效地发挥焊接焊头40Y与包覆电线11的芯线12之间的防滑功能。
<其他实施方式>
本说明书中公开的技术并不限定于通过上述记述及附图说明的实施方式，例如也包含下面的实施方式。
(1)作为端子，不限于上述实施方式例示的汇流条，也可以是在与对方端子等连接的端子连接部的后方设置有平板状的电线连接部的结构的端子。
(2)在上述实施方式中，例示了对在包覆电线的末端露出的芯线进行超声波焊接的情况，但是也能同样适用于对在包覆电线的长度方向的中途位置露出的芯线进行超声波焊接的情况。
(3)在上述实施方式中，例示了芯线通过使7根线材绞合而形成的结构，但是绞合的线材的根数可以是任意的多根。
(4)电线也包含不具备绝缘包覆层的裸绞线。
(5)在焊接焊头的嵌合槽的底面所形成的防滑槽的宽度在将构成芯线的线材大致紧密地嵌入的宽度作为最大的情况下，也可以设定为比其狭窄的任意的宽度尺寸。另外，防滑槽的数量、间隔也能够根据构成芯线的线材的直径等条件适当设定。
(6)电线的芯线不限于绞线，也可以是单芯线、将多根金属线材以直线状的原样状态捆扎的直线(straight-line)。关于单芯线、直线，只要防滑槽以形成与嵌合槽的轴线交叉的倾斜姿势的方式形成，则防滑槽的槽缘会卡止于芯线的外周的较长区域，可发挥较高的防滑功能。
附图标记说明
10：带端子的电线
11：包覆电线(电线)
12：芯线
13：线材
15：焊接部
16：突条
20：汇流条(端子)
21：电线连接部
30：超声波焊接治具
31：砧座
40、40X、40Y：焊接焊头
42：按压面(对置面)
43：嵌合槽
45：防滑槽
47：辅助槽
50：滚花槽
51：狭缝
a：(线材13的)直径
b：(线材13的)绞合角度
A：(防滑槽45的)槽宽
B：(防滑槽45的)交叉角度

Claims (9)

1.一种超声波焊接治具，用于将具有芯线的电线的所述芯线通过超声波焊接固装于具有平板状的电线连接部的端子的所述电线连接部上，
所述超声波焊接治具具备砧座和焊接焊头，所述砧座接纳所述端子的所述电线连接部，所述焊接焊头与所述砧座对置地配置，并在对置面设置有用于所述电线中的所述芯线的横截面的一部分嵌入的嵌合槽，
所述超声波焊接治具通过在将所述芯线和所述电线连接部夹压在所述焊接焊头与所述砧座之间的状态下使所述焊接焊头沿着所述芯线的轴线方向进行超声波振动，从而进行超声波焊接，
在所述焊接焊头的所述嵌合槽的底面以在所述嵌合槽的轴线方向隔开间隔的方式形成有多个防滑槽，所述防滑槽形成与所述嵌合槽的轴线交叉的倾斜姿势。
2.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其中，所述芯线由使多根线材绞合的绞线构成，所述防滑槽形成以与构成所述芯线的所述线材的绞合角度大致相等的角度交叉的姿势。
3.根据权利要求2所述的超声波焊接治具，其中，所述防滑槽形成为具有所述芯线的所述线材能嵌合的宽度的大宽度。
4.根据权利要求3所述的超声波焊接治具，其中，在所述焊接焊头的所述嵌合槽的底面除了形成有所述防滑槽之外，还形成有宽度比所述防滑槽的宽度窄的多个辅助槽，所述辅助槽形成与所述防滑槽正交的姿势。
5.根据权利要求1所述的超声波焊接治具，其中，在所述焊接焊头的所述嵌合槽的底面形成有滚花槽。
6.一种带端子的电线的制造方法，使用权利要求1或权利要求5所述的超声波焊接治具，将电线中的芯线超声波焊接到设置于端子上的平板状的电线连接部。
7.一种带端子的电线的制造方法，使用权利要求2至权利要求5中的任一项所述的超声波焊接治具，将电线中的由绞线构成的芯线超声波焊接到设置于端子上的平板状的电线连接部。
8.一种带端子的电线，通过将具有芯线的电线的所述芯线超声波焊接到具有平板状的电线连接部的端子的所述电线连接部上而构成，
在所述芯线中的焊接部的外表面以在所述焊接部的轴线方向隔开间隔的方式形成有多个突条，所述突条形成与所述芯线的轴线交叉的倾斜姿势。
9.根据权利要求8所述的带端子的电线，其中，所述芯线由使多根线材绞合的绞线构成，所述突条形成以与构成所述芯线的所述线材的绞合角度大致相等的角度交叉的姿势。
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