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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein
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Verbindungsverfahren und eine Verbindungsvorrichtung, die jeweils zum Verbinden von elektrischen Drähten, die bei verschiedensten Vorrichtungen eingesetzt werden, mit zu verbindenden Objekten, wie zum Beispiel Anschlüssen, sind.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Als Struktur, bei der ein elektrischer Leiter, wie zum Beispiel ein mehrdrahtiger Leiter, der aus einer Vielzahl von Kerndrähten ausgebildet ist, elektrisch mit einem zu verbindenden Abschnitt, zum Beispiel einem Anschluss, verbunden ist, ist eine Struktur bekannt, bei der ein Endabschnitt eines Leiters, der bei dem Endabschnitt des elektrischen Kabels freigelegt ist, über druckbeaufschlagtes Ultraschallfügen mit einem Anschluss bei einer festgelegten Verbindungsposition verbunden wird. Der Endabschnitt wird beispielsweise durch Abziehen einer äußeren Ummantelung (isolierende Ummantelung oder Abdeckabschnitt) des elektrischen Kabels freigelegt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Der Endabschnitt des oben beschriebenen Leiters wird im Voraus durch Druckformen in Übereinstimmung mit einer Form bei der Verbindungsposition eines zu verbindenden Abschnitts zusammengedrückt, um zu verhindern, dass beim Ultraschallschweißen ein sogenannter Grat erzeugt wird.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Aufribbeln bzw. Lösen des Endabschnitts des Leiters während des Ultraschallschweißens zu verhindern, dem Erzeugen eines Grats bei dem Endabschnitt vorzubeugen und die Verlässlichkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Leiter und einem zu verbindenden Objekt zu verbessern (d.h., die Verbindungsfestigkeit zu verbessern und die Leistungsfähigkeit zu verbessern, um das Auftreten eines Kurzschlusses zu vermeiden).
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verbindungsverfahren für ein elektrisches Kabel zum Verbinden eines Leiters eines elektrischen Kabels, der aus einer Vielzahl von Kerndrähten ausgebildet ist, mit einem zu verbindenden Abschnitt, einschließlich des Schritts des Verbindens eines Endabschnitts des Leiters mit dem zu verbindenden Abschnitt während des Klemmen bzw. Einklemmens eines Teils des Endabschnitts des Leiters durch Ultraschallschweißen.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Verbinden eines elektrischen Kabels zum Verbinden eines Leiters eines elektrischen Kabels, der aus einer Vielzahl von Kerndrähten ausgebildet ist, mit einem zu verbindenden Abschnitt, einschließlich einer Klemmeinheit, die eingerichtet ist, einen Teil eines Endabschnitts des Leiters zu klemmen, und einer Ultraschallschweißeinheit, die eingerichtet ist, den Endabschnitt des Leiters mit dem zu verbindenden Abschnitt durch Ultraschallschweißen in einem Zustand zu verbinden, in dem der Endabschnitt des Leiters durch die Klemmeinheit geklemmt ist und in einen Kontaktabschnitt eingeführt und dort platziert wird.
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Die Klemmvorrichtung kann ein Paar Klemmelemente sein, durch die der oben genannte Teil des Endabschnitts des Leiters geklemmt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dem Entstehen eines Grats bei dem Endabschnitt des Leiters vorzubeugen und die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung zwischen dem Endabschnitt des Leiters und einem zu verbindenden Objekt zu verbessern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1A ist eine schräge perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, bevor ein Leiter eines elektrischen Kabels bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geklemmt wird.
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1B ist eine schräge perspektivische Ansicht, die ein elektrisches Kabel zeigt, bei dem ein Leiter freigelegt ist.
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2A ist eine schräge perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Leiter des elektrischen Kabels der vorgenannten Ausführungsform geklemmt ist.
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2B ist eine schräge perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Leiter des elektrischen Kabels mit einem Anschluss über druckbeaufschlagtes Ultraschallfügen gefügt wird.
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3A ist eine schräge perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem ein Leiter eines elektrischen Kabels wie im Stand der Technik druckverbunden wird.
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3B ist eine schräge perspektivische Ansicht, die einen Vorgang zeigt, in dem ein Endabschnitt des Leiters des elektrischen Kabels mit einem Anschluss aus dem Stand der Technik verbunden wird.
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3C ist eine schräge perspektivische Ansicht, die einen Zustand zeigt, in dem der Endabschnitt des Leiters des elektrischen Kabels wie im Stand der Technik freigelegt ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ein Verbindungsverfahren für ein elektrisches Kabel 1 in der vorliegenden Ausführungsform, die in den 1A und 1B gezeigt ist, verbindet (fügt) einen Endabschnitt eines Leiters 3 mit einem Anschluss (d.h. einem zu verbindenden Abschnitt) 4 durch Ultraschallschweißen (druckbeaufschlagte Ultraschallschwingungen) in einem Zustand, in dem ein Teil des Endabschnitts des Leiters 3 des elektrischen Kabels 1 geklemmt ist, wobei der Leiter 3 aus einer Vielzahl von Kerndrähten 2 ausgebildet ist. Hier bedeutet der Teil des Endabschnitts des Leiters 3 mit anderen Worten einen äußeren Umfangsabschnitt bei dem Endabschnitt des Leiters 3 und dort herum oder einen Teil des Leiters 3 in der Längsrichtung bei dem äußeren Umfangsabschnitt des Endabschnitts des Leiters 3.
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Nun wird eine Verbindungsvorrichtung 10, die das Verbindungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform ausführt, beschrieben.
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Die Verbindungsvorrichtung 10 ist eine Vorrichtung zum Verbinden des Leiters 3 des elektrischen Kabels 1 mit dem Anschluss 4. Wie in 1A gezeigt, schließt die Verbindungsvorrichtung 10 ein Paar Klemmelemente 11 als Klemmmittel (Klemmvorrichtung) zum Klemmen eines Teils des Endabschnitts des Leiters 3 ein, der von dem elektrischen Kabel 1 freigelegt ist, und eine Sonotrode (Druck-Vibrations-Sonotrode) 12 als Ultraschallschweißmittel (Druck-Vibrationsvorrichtung) zum Verbinden (Fügen) des Endabschnitts des Leiters 3 mit dem zu verbindenden Abschnitt durch Ultraschallschweißen in einem Zustand, in dem der Endabschnitt des Leiters 3, dessen äußerer Umfangsabschnitt durch Klemmelemente eingeklemmt ist, bei dem zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 platziert ist.
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Die Klemmelemente 11 weisen jeweils eine Fläche auf, die dem Leiter 3 des elektrischen Kabels 1 zugewandt ist (mit anderen Worten dem Verbindungsklemmelement 11). Nuten (Einführnuten) 13 zum Aufnehmen (Einführen) des Leiters 3 sind in dieser Fläche ausgebildet. Der Durchmesser von jeder der Nuten 13 ist in Übereinstimmung mit dem Durchmesser des Leiters 3 eingestellt. Zudem können Nuten 14 zum Vorbeugen gegen ein Rutschen des Leiters 3 in der inneren Fläche der Nuten 13 ausgebildet sein. In diesem Fall sind die Nuten 14 in der inneren Fläche der Nut 13 in geeigneten Abständen und mit geeigneten Winkeln ausgebildet.
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In diesem Zustand, in dem der Endabschnitt des Leiters 3 des elektrischen Kabels 1 bei einem zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 platziert ist, der auf einer Unterlage 16 auf einer Werkbank 15 angeordnet ist, fügt die Ultraschallsonotrode 12 diesen Endabschnitt per Ultraschall mit dem zu verbindenden Abschnitt während des Druckbeaufschlagens des Endabschnitts.
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Die Unterlage 16 weist einen Kontaktabschnitt auf, der für einen Kontakt mit dem Anschluss 4 vorgesehen ist. Der Kontaktabschnitt der Unterlage 16 kann eine Form in Übereinstimmung mit der Form des Anschlusses 4 aufweisen. In diesem Fall wird eine feste Befestigung zwischen dem Anschluss 4 und dem Leiter 3 in dem elektrischen Kabel 1 sichergestellt, was in einem exzellenten Fügen resultiert.
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Der Verbindungsvorgang des elektrischen Kabels 1 mit dem Anschluss 4 wird unter Bezugnahme auf die 1A und 1B beschrieben.
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Wie in 1B gezeigt, wird als erstes der Leiter 3 außen durch Abziehen der äußeren Ummantelung (Isolationsummantelung oder Abdeckabschnitt) des elektrischen Kabels 1 freigelegt. Wie in 1A gezeigt, wird der freigelegte Endabschnitt des Leiters 3 bei dem zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 platziert, der in der Unterlage 16 auf der Werkbank 15 angeordnet ist. Mit anderen Worten wird der Endabschnitt des Leiters 3 in den zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 eingeführt und in dem zu verbindenden Abschnitt eingepasst.
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Als nächstes wird ein Paar Klemmelemente 11 unter dem Leiter 3 nahe der Werkbank 15, mit jeder der Nuten 13 geöffnet, geführt und dort platziert.
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Wie in 2A gezeigt, rückt (dreht) jedes der Klemmelemente 11 in die Richtung, die in Richtung des äußeren Umfang des Abschnitts des Leiters 3 (in Richtung des Pfeils A) zeigt. Das heißt, das Paar Klemmelemente 11 rückt (dreht), um jede der Nuten 13 zu schließen. Als Ergebnis ist der Endabschnitt des Leiters 3 teilweise durch das Paar Klemmelemente 11 (mit anderen Worten einem Paar der Nuten 13) teilweise eingeklemmt.
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Wie in 2A gezeigt, vibriert die Ultraschallsonotrode 12 danach den Endabschnitt des Leiters 3 (oder den Endabschnitt und den umgebenden Teil davon) während des Druckbeaufschlagens des Endabschnitts in der radialen Richtung des Leiters 3 (in Richtung des Pfeils B). Als Ergebnis wird der Endabschnitt des Leiters 3, wie in 2B gezeigt, mit dem zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 gefügt. Bei diesem Verbindungsvorgang wird die Ausdehnung des Endabschnitts des Leiters 3 in Richtung der Breite des Endabschnitts durch den zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 reguliert. Das heißt, die Breite des Endabschnitts des Leiters 3 wird in etwa gleich zu einer Breite W des zu verbindenden Abschnitts des Anschlusses 4, und zwar aufgrund der Druckbeaufschlagung der Ultraschallsonotrode 12. In diesem Fall wird der Verbundenheitsgrad der äußeren Umfangsfläche des Endabschnitts des Leiters 3 mit dem zu verbindenden Abschnitt des Anschlusses 4 verbessert. Wie oben beschrieben ist der Leiter 3 des elektrischen Kabels 1 mit dem Anschluss 4 verbunden.
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Es werden nachfolgend die Effekte der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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3A und
3B sind Zeichnungen, die ein Beispiel eines konventionellen Verfahrens zum Verbinden eines Leiters eines elektrischen Kabels mit einem Anschluss zeigen. Wie in jeder dieser Zeichnungen gezeigt, wird der Endabschnitt des Leiters
3 an der äußeren Ummantelung des elektrischen Kabels
1 freigelegt, wird auf die Breite des zu verbindenden Abschnitts des Anschlusses
4 eingestellt, um auf eine Plattenform druckverformt zu werden, und wird dann bei dem zu verbindenden Abschnitt platziert. Danach verbindet die Ultraschallsonotrode
12 den Endabschnitt, der mit dem Anschluss
4 druckverformt worden ist, über Ultraschallschweißen (es wird auf die veröffentlichte japanische Patentanmeldung
JP 2006-172927 A ,
JP 2004-95293 A und
JP 2009-277445 A Bezug genommen).
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Dieses konventionelle Verfahren beugt einem Bruch des Leiters 3 während des Fügens des Leiters 3 an den Anschluss 4 durch Druckverformen des Endabschnitts des Leiters 3 in Form einer flachen Platte vor dem Fügen durch ein Ultraschallschweißverfahren vor.
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Wenn jedoch der Endabschnitt des Leiters 3, der druckverformt worden ist, Ultraschallfügen ausgesetzt wird, können Kerndrähte 2 bei dem Endabschnitt aufgehen bzw. aufgeribbelt werden. In diesem Fall rutscht ein Teil der Kerndrähte 2, wie in 3C gezeigt, zu der Seite der Außenummantelung des Leiters 3, sodass eine Verformung, wie zum Beispiel eine Welligkeit, eine Biegung und Ähnliches in den Kerndrähten 2 erzeugt wird und ein Grat bei dem Endabschnitt des Leiters 3 erzeugt werden kann. Wenn dieser Grat erzeugt wird, kann eine Verminderung der Fügefestigkeit zwischen dem Anschluss 4 und dem Leiter 3 und ein elektrischer Kurzschluss (Kurzer), der durch Abfallen des Grats verursacht wird, ausgelöst werden.
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Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Teil des Endabschnitts des Leiters 3 im Voraus durch die Klemmelemente 11 geklemmt, wenn der Endabschnitt des Leiters 3 mit dem Anschluss 4 über Ultraschallschweißen der Ultraschallsonotrode 12 gefügt wird.
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Da ein Teil des Endabschnitts des Leiters 3 im Voraus durch die Klemmelemente 11 geklemmt wird, sind die Kerndrähten 2 bei dem vorgenannten Teil eng aneinander angebracht und schwer aufzuribbeln und die Kerndrähte 2 rutschen nicht zu der Seite der äußeren Ummantelung des Leiters 3. Dementsprechend kann einem Erzeugen eines durch die Verformung der Kerndrähte 2 verursachten Grats während des Verbindungsvorgangs über Ultraschallschweißen vorgebeugt werden.
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Der Kontaktbereich zwischen dem Leiter 3 und jeder der Nuten 13 erhöht sich, wenn Rutschstoppnuten 14 bei der inneren Fläche von jeder der Nuten 13 ausgebildet sind.
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Dementsprechend können die Kerndrähte 2 des Leiters 3 fest durch ein Paar der Klemmelemente 11 geklemmt werden. Als Ergebnis kann einem Aufribbeln der Kerndrähte 2 bei dem Endabschnitt des Leiters 3 zuverlässiger vorgebeugt werden.
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Wie oben beschrieben kann gemäß des Verbindungsverfahrens des Leiters 3 und der zugehörigen Verbindungsvorrichtung 10 dem Erzeugen eines Grats bei dem Endabschnitt des Leiters 3 während des Verbindungsvorgangs des Leiters 3 mit dem Anschluss 4 durch Ultraschallschweißen vorgebeugt werden.
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Dementsprechend wird eine Verbindungsfestigkeit zwischen dem Leiter 3 und dem Anschluss 4 haltbar gemacht, sodass dem Auftreten eines elektrischen Kurzschlusses vorgebeugt werden kann. Es ist somit möglich, die Qualität des Anschlusses 4, mit dem der Leiter 3 verbunden ist, zu festigen, die Notwendigkeit eines Inspektionsschritts während des Nachbearbeitens zu beseitigen und die Herstellungskosten zu reduzieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006172927 A [0029]
- JP 200495293 A [0029]
- JP 2009277445 A [0029]
