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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verbinden eines Kabels, das bei verschiedenen Arten von Geräten eingesetzt wird, mit einem Verbindungsteil, wie einem Verbindungsanschluss.
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Stand der Technik
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Als ein Verfahren zum elektrischen Verbinden eines elektrischen Kabels, wie eines verdrillten Kabel, das eine Vielzahl von zusammengestellten Kernleitungen aufweist, mit einem Verbindungsteil, wie einem Verbindungsanschluss, ist ein Verfahren zum Verbinden eines Endes eines Leiters, der aus einem Mantel des Kabels freigelegt ist (zum Beispiel ein freigelegter Leiter, der durch Abziehen eines Isolationsmantels des Kabels erhalten wird), mit einer bestimmten, im Verbindungsteil definierten Verbindungsposition mittels eines druckbeaufschlagten Ultraschallverbindens bekannt.
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Für ein Ende des Leiters, das zuvor komprimiert wurde, um einem Aufbau des Verbindungsteils in der Verbindungsposition durch Pressformen zu entsprechen, ist es nötig, die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Ende des Leiters und dem Verbindungsteil des Verbindungsanschlusses sicherzustellen (d.h. eine verbesserte Verbindungfestigkeit oder eine Kurzschlusssicherung), indem ein Auftreten von Graten an der druckbeaufschlagten Ultraschallverbindung verhindert wird.
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Referenzliste
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Patentliteratur
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- PTL 1: JP 2006-172927 A
- PTL 2: JP 2004-095293 A
- PTL 3: JP 2009-277445 A
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Gegenstand der Erfindung
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Unter den zuvor erwähnten Umständen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein enges Anliegen der entsprechenden Kernleitungen an einem Ende des Leiters zu verbessern, wodurch verhindert wird, dass das Ende des Leiters in alle Richtung absteht, und ein Auftreten von Graten an einer druckbeaufschlagten Ultraschallverbindung zu verhindern, wodurch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Ende des Leiters und dem Verbindungsteils verbessert wird.
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Ein Kabelverbindungsverfahren gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden eines Leiters, der eine Vielzahl von Kernleitungen aufweist, eines elektrischen Kabels, mit einem Verbindungsteils, wobei das Verfahren aufweist:
Haftend in Kontakt Bringen der Kernleitungen, die benachbart zueinander an einem Umfangsteil in einer Nähe eines Endes des Leiters vorliegen und Verbinden des Endes des Leiters mit dem Verbindungsteil durch druckbeaufschlagte Ultraschalloszillationen.
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Nachdem die benachbarten Kernleitungen am Umfangsteil in der Umgebung des Ende des Leiters miteinander verbunden sind, ist es möglich, ein Abstehen der Kernleitungen am Ende des Leiters zu verhindern, wenn das Ende des Leiters durch druckbeaufschlagte Ultraschalloszillationen mit dem Verbindungsteil verbunden wird.
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Die benachbarten Kernleitungen können haftend miteinander in Kontakt gebracht werden, indem eine Metallhülse ringförmig in der Nähe des Endes des Leiters aufgebracht wird. Am Umfangsteil in der Nähe des Endes des Leiters, der mit der Metallhülse umgeben ist, sind folglich die Kernleitungen derart fest aneinander angebracht, dass der Kontaktwiderstand zwischen den Kernleitungen verringert ist. Zusätzlich ist aufgrund der umgebenden Anordnung der Metallhülse das Querschnittsgebiet der Nähe des Ende des Leiters erhöht, um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem relevanten Leiter und dem Verbindungsteil zu verbessern, sodass der Kontaktwiderstand zwischen dem Leiter und dem Verbindungsteil verringert ist.
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Alternativ kann der Umfangsteil in der Nähe des Endes angeschweißt werden, um die benachbarten Kernleitungen haftend miteinander zu verbinden. Konsequenterweise sind die Kernleitungen miteinander durch Schweißen derart verbunden, dass der Kontaktwiderstand zwischen den Kernleitungen verringert ist.
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Die Kabelverbindungsvorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Leiters, der eine Vielzahl von Kernleitungen aufweist, eines elektrischen Kabels, mit einem Verbindungsteil, wobei die Vorrichtung aufweist:
Eine Schweißeinheit, welche die Kernleitung, die benachbart zueinander in einem Umfangsteil in einer Nähe eines Endes des Leiters vorliegen, durch Schweißen miteinander in Kontakt zu bringen kann, und einen Kompressions- und Vibrations-Arm, der das Ende des Leitern, der die in Kontakt miteinander befindlichen Kernleitungen aufweist, durch druckbeaufschlagte Ultraschalloszillationen mit dem Verbindungsteil verbinden kann.
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Gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Kabelverbindungsverfahren und eine Kabelverbindungsvorrichtung bereitzustellen, die ein Auftreten von Graten am Ende des Leiters verhindern können, wodurch die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Ende des Leiters und dem Verbindungsteil verbessert wird.
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Kurz Beschreibung der Zeichnungen
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1A bis 1F sind Ansichten, die ein Verbindungsverfahren eines Leiters eines elektrischen Kabels gemäß einer ersten Ausführungsform erklären.
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2 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, wo ein Ende eines Leiters eines elektrischen Kabels in der ersten Ausführungsform gekrimpt wird.
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3A bis 3F sind Ansichten, die ein Verbindungsverfahren des Leiters des elektrischen Kabels gemäß einer zweiten Ausführungsform erklären.
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4A ist eine perspektivische Ansicht, die einen gekrimpten Zustand eines Leiters eines elektrischen Kabels gemäß einem konventionellen Beispiel zeigt, 4B ist eine perspektivische Ansicht, die ein Verfahren zum Verbinden eines Endes des Leiters des elektrischen Kabels mit einem Anschluss gemäß einem konventionellen Beispiel zeigt, und 4C ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand des Endes des Leiters gemäß dem konventionellen Beispiel zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 1A bis 1F beschrieben.
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Für ein elektrisches Kabel 1 mit einem Leiter 3, der eine Vielzahl von Kernleitungen 2 aufweist, ist ein Kabelverbindungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform ein Verfahren zum Verbinden des Leiters 3 mit einem Anschluss (d.h. einem verbundenen Teil) 4, das die Schritte des haftend in Kontakt miteinander Bringens der Kernleitungen 2 aufweist, die benachbart zueinander an einem Umfangsteil in der Nähe eines Endes der Leiters 3 befindlich sind, und des Verbindens des Leiters 3 mit dem Anschluss 4 durch Aufbringen einer druckbeaufschlagten Ultraschalloszillation am Ende des Leiters. In der ersten Ausführungsform sind die benachbarten Kernleitungen 2 haftend miteinander verbunden, nachdem der Leiter mit einer Metallhülse 5 in der Nähe des Endes Leiters umgeben ist.
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Als nächstes wird eine Kabelverbindungsvorrichtung 10 zum Ausführen des Kabelverbindungsverfahrens gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Die Kabelverbindungsvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung zum Verbinden des Leiters 3 des Kabels 1 mit dem Anschluss 4. Die Kabelverbindungvorrichtung 10 umfasst einen Prägestempel 11, der das Ende des Leiters 3 auf eine Breite gemäß einer Verbindungsbreite W des Anschlusses 4 in einem Zustand begrenzt, dass die benachbarten Kernleitungen 2 haftend miteinander verbunden werden, nachdem der Leiter 3 mit der Metallhülse 5 am Umfangsteil in der Nähe des Ende des Leiters 3 umgeben ist, eine Pressformmaschine 12, welche die Nähe des Endes des Leiters 3 mit seiner begrenzten Breite durch Aufbringen von Druck in der Richtung der Dicke des Endes des Leiters fixiert, und einen Kompression-und-Vibrations-Arm 13, der die Nähe des Endes des Leiters 3, der als ein Crimpteil dient, durch eine druckbeaufschlagte Ultraschalloszillation am Anschluss 4 verbindet.
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Die Metallhülse 5 ist aus dem gleichem Material hergestellt wie ein Material, das den Leiter 3 bildet, und ist in der Gestalt einer Hülse geformt. Ein Innendurchmesser der Metallhülse 5 ist so definiert, dass sie einem Durchmesser des Leiters 3 entspricht.
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Der Prägestempel 11 ist mit einer Leiterbreitenbegrenzungsnut 14 ausgebildet, wie in 1C gezeigt. Eine Breite der Leiterbreitenbegrenzungsnut 14 ist so definiert, dass sie äquivalent zu einer Verbindungsbreite W des Anschlusses 4 ist, wie 1F gezeigt. Nachdem das Ende des Leiters 3 passend in die Leiterbreitenbegrenzungsnot 14 eingeführt ist, wird die Breite des Endes des Leiters 3 so gehalten, dass sie mit der Verbindungsbreite W des Anschlusses 4 zusammenpasst.
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Die Pressformmaschine 12 drückt die Nähe des Endes Leiters 23 des Kabels 1, welches seine Breite durch den Prägestempel 11 begrenzt hat, in der Richtung der Dicke (d.h. einer mit einem Pfeil A dargestellten Richtung), um die obige Umgebung in eine Gestalt in Form einer bestimmten flachen Platte zu drücken.
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Im Zustand, in dem das Pressformende des Leiters 3 passend in einen kontaktierten Teil des Anschlusses 4 eingeführt ist, der am Formenstempel befestigt ist (nicht gezeigt), wie in 1E gezeigt, verbindet der Kompression-und-Vibrations-Arm 13 das Ende des Leiters 3 mittels Ultraschall mit dem kontaktierten Teil unter Druck. Es ist anzumerken, dass im Formstempel sein Abschnitt mit dem Anschluss 4 so gestaltet ist, dass sie der Gestalt des Anschlusses 4 entspricht. Somit wird eine hohe Haftung zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 sichergestellt, um eine bevorzugte Verbindungseigenschaft dazwischen herzustellen.
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Als nächstes wird das Verbindungsverfahren des Kabels 1 am Anschluss 4 der ersten Ausführungsform beschrieben.
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Als erstes wird der Leiter 3 aus dem Isolationsmantel des Kabels 1 durch Abziehen freigelegt, wie 1A gezeigt. Als nächstes werden, wie in 1B gezeigt, nachdem die Metallhülse 5 um den Umfangsteil der Nähe des Endes des Leiters 3 gepasst wurde, das vom Isolationsmantel des Kabels 1 freigelegt wurde, werden die benachbarten Kernleitungen 2 im relevanten Umfangsteil in einen wechselseitig-haftenden Zustand gebracht.
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Als nächstens wird, wie in 1C gezeigt, das Ende des Leiters 3, um den die Metallhülse 5 aufgebracht wurde, in die Leiterbreitenbegrenzungsnut 14 des Prägestempels 11 passend eingeführt, um das Ende des Leiters in einer der Verbindungsbreite W des Anschlusses 4 entsprechenden Breite zu begrenzen. In diesem Zustand bringt die Pressformmaschine 12 Druck am Ende des Leiters 3 in der Richtung der Dicke auf (d.h. in einer mit einem Pfeil A gezeigten Richtung). Dann wird das Ende des Leiters 3 in der Gestalt einer bestimmten flachen Platte geformt, wie in 1E gezeigt.
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Dann wird das Pressformende des Leiters 3 passend in den verbundenen Teil des Anschlusses 4 eingeführt und durch den Kompressions-und-Vibration-Arm 13 unter Druck mittels Ultraschall oszilliert, wie in 1E gezeigt. Folglich wird, wie in 1F gezeigt, das Ende des Leiters 3 mit dem verbundenen Teil des Anschlusses 4 verbunden, während die Breite des Endes durch die Breite des verbundenen Teils des Anschlusses 4 begrenzt ist. Auf diese Weise wird der Leiter 3 des Kabels 1 mit dem Anschluss 4 verbunden.
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Die Wirkung der ersten Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
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In einem konventionellen Beispiel, das ein Verfahren zum Verbinden eines Leiters eines Kabels mit einem Verbindungsanschluss betrifft, wie in den 4A und 4B gezeigt, wurde ein Verfahren angewandt, umfassend die Schritte:
Derartiges Pressformen eines Endes des Leiters 3, der aus dem Kabel 1 freigelegt wurde, in eine Platte, dass es der Breite W des verbundenen Teils des Verbindungsanschlusses 4 entspricht, danach passendes Einführen des geformten Endes in den verbundenen Teil, und Verbinden des eingeführten Endes mit dem Anschluss 4 durch durckbeaufschlagte Ultraschalloszillation unter Verwendung des Kompressions-und-Vibrations-Arms 13 (siehe PTL 1 bis 3)
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Bei dem Verfahren des konventionellen Beispiels wird, nachdem das Ende des Leiters 3 vor dem Verbindungsvorgang unter Verwendung einer druckbeaufschlagten Ultraschalloszillation in eine Platte druckgeformt wird, das Brechen des Leiters 3 beim druckbeaufschlagten Ultraschallverbinden des Leiters 3 verhindert.
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Allerdings gibt es, in dem Fall, dass das pressgeformte Ende des Leiters 3 zur Ultraschallverbindung zugeführt wird, eine Möglichkeit, das die Kernleitungen 2 am Ende des Leiters 3 abstehen, wie 4C gezeigt, was ein Auftreten von Graten am Ende des Leiters 3 bedingt. Aufgrund eines solchen Auftretens von Graten besteht die Befürchtung, dass die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Leiter 3 und dem Verbindungsanschluss 4 verringert ist, und ebenso ein elektrischer Kurzschluss aufgrund eines Nachgebens der Grate verursacht wird.
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In der ersten Ausführungsform sind deshalb benachbarte Kernleitungen 2 am Umfangsteil zeitweise miteinander verbunden, nachdem der Umfangsteil des Leiters 3 in der Nähe seines Endes mit der Metallhülse 5 umgeben ist. Dann wird das Ende des Leiters 3 in diesem Zustand gecrimpt, und hiernach wird das Ende des Leiters durch druckbeaufschlagte Ultraschalloszillation unter Verwendung des Kompressions-und-Vibrations-Arms 13 mit dem Anschluss 4 verbunden.
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Wenn die benachbarten Kernleitungen 2 am Umfangsteil in der Nähe des Endes des Leiters 3 vorab haftend miteinander verbunden werden, ist es möglich, ein Auseinanderstehen der Kernleitungen 2 am Ende des Leiters 3 zu verhindern, obwohl das Ende des Leiters 3 für das druckbeaufschlagte Ultraschallverbindungsverfahren zugeführt wird.
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Wiederum werden, nachdem die Metallhülse 5 ringförmig in der Nähe des Ende des Leiters 3 eingepasst wird, die Kernleitungen am Umfangsteil der Nähe des Ende des Leiters 3 fest aneinander angebracht, während der Kontaktwiderstand der Kernleitungen 2 verringert wird, sodass die elektrische Leistung des Leiters 3 verbessert wird.
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Ferner wird, wenn die Metallhülse 5 ringförmig aufgebracht wird, das Querschnittsgebiet der Nähe des Ende des Leiters 3 verglichen demjenigen des Endes des Leiters erhöht, der für das konventionelle Kabelverbindungsverfahren zugeführt wird, wie in 2 gezeigt. Als ein Ergebnis wird, wenn die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 erhöht wird, während der Kontaktwiderstand zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 verringert wird, die elektrische Verbindungsleistung zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 verbessert.
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Wie zuvor erwähnt wird, nachdem der Crimpteil des Leiters 3 nicht absteht, das Auftreten von Graten am Ende des Leiters 3 verhindert, obwohl das Ende des Leiters 3 durch die druckbeaufschlagte Ultraschalloszillation mit dem Leiter 3 verbunden wird, sodass die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 stabilisiert ist, was es ermöglicht, das Auftreten eines Kurzschluss zu verhindern.
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Somit wird die Qualität des Anschlusses 4, der den hieran befestigten Leiter 3 aufweist, stabilisiert, was einen nachträglichen Inspektionsbetrieb unnötig macht, sodass die Herstellungskosten gespart werden können.
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Zweite Ausführungsform
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Eine zweite Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 3A bis 3F beschrieben.
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Für das elektrische Kabel 1 mit dem Leiter 3, der die Vielzahl der Kernleitungen 2 umfasst, ist ein Kabelverbindungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform ein Verfahren zum Verbinden des Leiters 3 mit dem Anschluss 4. Bei diesem Verfahren sollen die Kernleitungen 2, die benachbart zueinander am Umfangsteil in der Nähe eines Endes des Leiters 3 vorgesehen sind, durch Schweißen haftend miteinander in Kontakt gebracht werden und nachfolgend das Ende des Leiters 3 durch die druckbeaufschlagte Ultraschalloszillation mit dem Anschluss 4 verbunden werden.
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Eine Kabelverbindungsvorrichtung 20 zum Durchführen des Kabelverbindungsverfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform wird beschrieben.
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Die Kabelverbindungsvorrichtung 20 ist eine Vorrichtung zum Verbinden des Leiters 3 des Kabels 1 mit dem Anschluss 4. Die Kabelverbindungsvorrichtung 20 umfasst eine Schweißeinheit 21, die die Kernleitungen, die am Umfangsteil der Nähe des Endes des Leiters 3 benachbart zueinander vorliegen, durch Schweißen haftend mit einander in Kontakt bringt, und einen Kompressions-und-Vibration-Arm 13, der das Ende des Leiters 3, an dem die Kernleitungen 2 anhaften, durch druckbeaufschlagte Ultraschalloszillationen am Anschluss 4 anbindet.
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Die Schweißeinheit 21 ist eine Hochfrequenzinduktions-Druck-Schweißeinheit, und umfasst ein Paar Erwärmungsarme 23 zum aneinander Anhaften der Kernleitung 2 am Umfangsteil des Leiters 3 durch Hochfrequenzinduktionserwärmung, während sie vom Kompressionsarm 2 einem Druck ausgesetzt werden. Der Erwärmungsarm 23 ist mit Einpass-Einführnuten 24 ausgebildet, in die der Leiter 3 des Kabels 1 passend eingeführt wird. Der Durchmesser der Einpass-Einführnuten 24 ist so vorgesehen, dass er dem Durchmesser des Leiters 2 entspricht.
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Als nächstes wird ein Verbindungsverfahren eines Kabels 1 am Anschluss 4 in der zweiten Ausführungsform beschrieben.
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Zuerst wird der Leiter 3 aus dem Isolationsmantel des Kabels 1 durch Abziehen dieses freigelegt, wie 3B gezeigt. Als nächstes wird, wie in 3A gezeigt, die Nähe des Endes des Leiters 3 passend zwischen die Einpass-Einführnuten 24 beider Erwärmungsarme 23 eingeführt. Als nächstes wird, wie in 3C gezeigt, der Umfangsteil in der Nähe des Endes des Leiters 3, der in die Einpass-Einführnuten 24 eingeführt ist, durch den Erwärmungsarm 23 bei einer hohen Frequenz induktionserwärmt, während er der durch den Kompressionsarm 22 druckbeaufschlagt wird. Folglich werden die Kernleitungen 2 am Umfangsteil miteinander verschweißt, wie mit dem verschweißten Teil 6 von 3D gezeigt.
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Dann wird das Ende des Leiters 3, wo die Kernleitungen 2 am Umfangsteil aneinander anhaften, passend in den Verbindungsteil des Anschlusses 4 eingeführt und durch den Kompression-und-Vibration-Arm 13 unter Druck mit Ultraschall oszilliert, wie 3E gezeigt. Folglich wird, wie in 3F gezeigt, das Ende des Leiters 3 mit dem verbundenen Teil des Anschlusses 4 verbunden, während die Breite des Endes durch die Breite W des verbundenen Teils des Anschlusses 4 begrenzt wird. Auf diese Weise wird der Leiter 3 des Kabels 1 mit dem Anschluss 4 verbunden.
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Nachdem die benachbarten Kernleitungen 2 am Umfangsteil in der Nähe des Endes des Leiters 3 temporär durch vorheriges Schweißen miteinander verbunden sind, ist es möglich, ein Abstehen der Kernleitungen 2 am Ende des Leiters 3 zu verhindern, obwohl das Ende des Leiters 3 für den das druckbeaufschlagte Ultraschallverbindungsverfahren zugeführt wird.
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Insbesondere wird, wenn die Kernleitungen 2 durch Schweißen miteinander verbunden werden und der Kontaktwiderstand unter den Kernleitungen 2 verringert wird, die elektrische Leistung des Leiters 3 verbessert.
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Zusätzlich wird, wenn der Leiter 3 im Crimpzustand mit dem Anwenden des Hochfrequenzinduktions-Druckschweißverfahrens beim Schweißverfahren befindlich ist, der Kontaktwiderstand zwischen dem Kernleitungen 2 weiter verringert und ein zusätzliches Crimpverfahren wird unnötig.
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Wie zuvor erwähnt wird, nachdem das Ende des Leiters 3 auch in der zweiten Ausführungsform nicht absteht, das Auftreten von Graten am Ende des Leiters 3 trotz des Verbindens des Ende des Leiters 3 mit dem Anschluss 4 durch eine druckbeaufschlagte Ultraschalloszillation verhindert, sodass die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 stabilisiert ist, was es ermöglicht, ein Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses zu verhindern.
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Somit wird die Qualität des Anschlusses 4 mit dem hieran angebundenen Leiter 3 stabilisiert, was einen nachträglichen Inspektionsbetrieb unnötig macht, sodass die Herstellungskosten gespart werden können.
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Insbesondere wird, nachdem die zweite Ausführungsform kein Crimpverfahren benötigt, die Anzahl der Verfahrensschritte zum Verbinden des Kabels 1 mit dem Anschluss 4 verringert, was zu einer Verringerung der betriebswirtschaftlichen Kosten und der Installationskosten für das Verbindungsverfahren des Kabels 1 führt.
