JP2003334669A - 超音波溶着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶着対象物が破損することを防止でき、かつ
溶着対象物を確実に溶着できる超音波溶着装置を提供す
る。 【解決手段】 超音波溶着装置１はチップ１４とアンビ
ル１５とを備えている。チップ１４とアンビル１５の間
に溶着対象物を挟む。チップ１４には凹部１７と第１の
溝１９が設けられている。凹部１７はチップ１４の端面
１６から凹である。凹部１７の内面１８は断面円弧状の
曲面である。第１の溝１９は凹部１７の内面１８から凹
である。アンビル１５には凸部２１と第２の溝２３が設
けられている。凸部２１はアンビル１５の端面２０から
凸である。凸部２１の表面２２は断面円弧状の曲面であ
る。第２の溝２３は凸部２１の表面２２から凹である。
チップ１４とアンビル１５とが近づくと内面１８と表面
２２とが合致（ぴったりと重なる）する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、複数の被
覆電線と、薄い導体層を有した導体薄膜シートなどの溶
着対象物を互いに溶着する超音波溶着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体としての自動車には、種々の電子
機器が搭載される。前記自動車は、前記電子機器にバッ
テリなどの電源から電力や制御装置から制御信号などを
伝えるためにワイヤハーネスを配索している。前述した
ワイヤハーネスは、複数の電線などを備えている。

【０００３】これらの電線には、それぞれの芯線に外部
からのノイズが侵入することを防止するために、シール
ド電線が用いられることがある。シールド電線は、導電
性を有する編組からなるシールド部を備えている。この
シールド部が、前記芯線内にノイズが侵入することを防
止する。

【０００４】ここで、近年、前述したワイヤハーネスの
低コスト化を図ることが望まれている。このために、前
記シールド部を備えない電線を複数本束ね、これらの複
数本の電線に薄膜の導体層を有する導体薄膜シートを巻
き付けて、ワイヤハーネスを構成することが提案されて
いる。このような構成にすることによって、低コスト化
とノイズの侵入防止とを図ることができる。

【０００５】また、このような構成においても、前記ノ
イズを取り出すために、前記導体層にアース電線または
端子などを取り付ける必要がある。アース電線は、導電
性の芯線と、絶縁性の被覆部とを備えている。芯線は、
複数の導線からなる。被覆部は絶縁性の合成樹脂からな
り、前記芯線を被覆している。

【０００６】前記導体層にアース電線などを取り付ける
ために、導体薄膜シートに孔を開けて、該孔に前述した
アース電線などの端部を通した後、ワッシャ、ボルト、
ナットなどを用いて導体薄膜シートとアース電線とを固
定することが考えられる。

【０００７】この場合、前記アース電線の被覆部の一部
を除去するなどの皮むき作業が必要となり、組み立てに
かかる工数が増加することが考えられる。また、ワッシ
ャ、ボルト、ナットなどの部品が必要になるので、部品
点数が増加する。したがって、コストが高騰することが
考えられる。さらに、前述したボルトとナットなどを締
め付ける際に、導体層が破損して、確実に前述したアー
ス電線を導体層に接続できないことが考えられる。この
ため、電線の芯線に侵入しようとするノイズを、外部に
逃がすことが困難となる。

【０００８】前述した課題を解決するために、本発明の
出願人は、導体薄膜シートとアース電線とを重ねて、こ
れらを近づける方向に加圧した状態で、超音波振動エネ
ルギを付与することを提案している。超音波振動エネル
ギを付与することにより、前記導体薄膜シートの導体層
とアース電線の芯線とを金属結合（接合）する。こうし
て、導体薄膜シートの導体層とアース電線とを電気的に
接続する。この方法では、周知の超音波溶着装置を用い
る。

【０００９】前記超音波溶着装置は、チップ（工具ホー
ンともいう）と、このチップに相対するアンビルと、を
備えている。超音波溶着装置は、前記チップとアンビル
との間に溶着対象物としての導体薄膜シートとアース電
線とを挟んで、これらを接合する。これらのチップとア
ンビルとして、例えば、図４２ないし図４４に示された
チップ１００とアンビル１０１とを用いている。

【００１０】図４２に示された例では、互いに相対する
チップ１００の端面１００ａとアンビル１０１の端面１
０１ａとを平坦に形成して、これらの端面１００ａ，１
０１ａ間に電線などを挟む。図４３及び図４４に示され
た例では、チップ１００に凹部１０２を設けアンビル１
０１の端面１０１ａを平坦に形成している。チップ１０
０の凹部１０２とアンビル１０１の端面１０１ａとの間
に電線などを挟む。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図４２ないし図４４に
例示されたチップ１００とアンビル１０１とを用いる
と、アンビル１０１の端面１０１ａが平坦であるため、
超音波振動エネルギを付与している間に、チップ１００
とアンビル１０１との間から特にアース電線の芯線を構
成する導線が抜け出る虞があった。抜け出た導線は、勿
論、導体薄膜シートの導体層に接合しない。

【００１２】導線が、前記チップ１００とアンビル１０
１との間から抜け出てしまうと、チップ１００とアンビ
ル１０１との間に挟まれた溶着対象物としての導線及び
導体薄膜シートにかかる圧力が高くなる。そして、チッ
プ１００とアンビル１０１との間に挟まれた導線及び導
体薄膜シートが破損する虞があって望ましくない。

【００１３】したがって、本発明の目的は、溶着対象物
が破損することを防止でき、かつ溶着対象物を確実に溶
着できる超音波溶着装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決し目的を
達成するために、請求項１に記載の本発明の超音波溶着
装置は、駆動源により振動されるチップと、前記チップ
に相対するアンビルと、を備え、前記チップとアンビル
との間に複数の溶着対象物を挟んで、前記駆動源により
チップを振動させて該振動を前記溶着対象物に伝えるこ
とで、前記溶着対象物を互いに溶着する超音波溶着装置
において、前記チップの前記アンビルに相対する端面と
前記アンビルの前記チップに相対する端面とのうち一方
から他方に向かって凸の凸部と、他方から凹でかつ前記
凸部と合致する凹部と、を備え、前記凸部の表面と前記
凹部の内面との間に溶着対象物を挟んで溶着することを
特徴としている。

【００１５】請求項２に記載の本発明の超音波溶着装置
は、請求項１に記載の超音波溶着装置において、凸部の
表面と凹部の内面との双方は、曲面に形成されているこ
とを特徴としている。

【００１６】請求項３に記載の本発明の超音波溶着装置
は、請求項１または請求項２に記載の超音波溶着装置に
おいて、前記凹部の内面から凹の第１の溝と、前記第１
の溝と相対しかつ該第１の溝と平行であるとともに前記
凸部の表面から凹の第２の溝と、を備えたことを特徴と
している。

【００１７】請求項４に記載の本発明の超音波溶着装置
は、請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載
の超音波溶着装置において、前記凸部の表面から凹の第
２の凹部と、前記凹部の内面から凸でかつ前記第２の凹
部に合致する第２の凸部を備えたことを特徴としてい
る。

【００１８】請求項５に記載の本発明の超音波溶着装置
は、請求項４に記載の超音波溶着装置において、前記第
２の凹部の内面と前記第２の凸部の表面との双方は、曲
面に形成されていることを特徴としている。

【００１９】請求項１に記載した本発明の超音波溶着装
置によれば、チップとアンビルが互いに合致する（ぴっ
たりあう）凸部と凹部とを備えている。凸部と凹部との
間に溶着対象物を挟んで溶着する。このため、溶着中に
溶着対象物がチップとアンビルとの間から抜け出ること
を防止できる。

【００２０】請求項２に記載した本発明の超音波溶着装
置によれば、凸部の表面と凹部の内面とが曲面である。
このため、溶着中に溶着対象物にかかる圧力のばらつき
を抑制できる。なお、凸部の表面と凹部の内面とが円弧
状の曲面であるのが望ましい。この場合、溶着中に溶着
対象物にかかる圧力のばらつきを確実に防止できる。

【００２１】請求項３に記載した本発明の超音波溶着装
置によれば、第１の溝が凹部の内面から凹であり、第２
の溝が凸部の表面から凹である。このため、溶着対象物
として被覆電線を溶着する際に、溶けた被覆部が溝内を
通る。そして、被覆部を、芯線と他の導体との間から確
実に除去できる。

【００２２】請求項４に記載した本発明の超音波溶着装
置によれば、さらに、互いに合致する（ぴったりあう）
第２の凸部と第２の凹部とを備えている。第２の凸部と
第２の凹部との間に溶着対象物を挟んで溶着する。この
ため、溶着中に溶着対象物がチップとアンビルとの間か
ら抜け出ることを防止できる。

【００２３】請求項５に記載した本発明の超音波溶着装
置によれば、第２の凸部の表面と第２の凹部の内面とが
曲面である。このため、溶着中に溶着対象物にかかる圧
力のばらつきを確実に抑制できる。なお、第２の凸部の
表面と第２の凹部の内面とが円弧状の曲面であるのが望
ましい。この場合、溶着中に溶着対象物にかかる圧力の
ばらつきをより一層確実に防止できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態に
かかる超音波溶着装置１を図１ないし図１６を参照して
説明する。図１などに示す超音波溶着装置１は、図１６
に示すワイヤハーネス２を組み立てるために用いられ
る。ワイヤハーネス２は、導体薄膜シート３と、被覆電
線４とを備えている。これらの導体薄膜シート３と被覆
電線４は、本明細書に記した溶着対象物に相当する。導
体薄膜シート３は、アルミニウム、アルミニウム合金、
銅、銅合金などの導電性の金属からなり、シート状に形
成されている。

【００２５】被覆電線４は、断面形状が丸形に形成され
ている。被覆電線４は、導電性の芯線５と、絶縁性の被
覆部６とを備えている。芯線５は、複数の導線７からな
る。導線７が撚り合わされて、芯線５が構成されてい
る。導線７は、銅、銅合金などの導電性の金属からな
る。図示例では、芯線５は、７本の導線７からなる。被
覆部６は、絶縁性の合成樹脂からなり、前記芯線５を被
覆している。

【００２６】また、前述したワイヤハーネス２は、前記
導体薄膜シート３と被覆電線４の芯線５とが互いに金属
結合した接合箇所Ｚを備えている。

【００２７】図１に示す超音波溶着装置１は、導体薄膜
シート３に被覆電線４を重ねて、これらを互いに近づけ
る方向に加圧して、これらの導体薄膜シート３及び被覆
電線４に超音波振動エネルギを付与することにより、芯
線５を導体薄膜シート３に接合する。超音波溶着装置１
は、ワイヤハーネス２を組み立てる。

【００２８】また、本明細書でいう超音波振動エネルギ
とは、超音波溶着装置１が溶着対象物を溶着させる際
に、該溶着対象物に与えるエネルギを示している。超音
波振動エネルギとは、例えば、後述の電源１０が発振器
１１に印加する際の電力値（Ｗ：ワット数）に、前記電
源１０が発振器１１に印加する時間を、かけて得られる
エネルギである。

【００２９】超音波溶着装置１は、図１に示すように、
電源１０と、発振器１１と、駆動源としての振動子１２
と、ホーン１３と、チップ１４（工具ホーンともいう）
と、このチップ１４に相対するアンビル１５などを備え
ている。電源１０は、前記発振器１１に印加する。

【００３０】発振器１１は、電源１０によって印加させ
ると振動子１２を振動させる。振動子１２には、ホーン
１３が取り付けられている。ホーン１３の先端部には、
チップ１４が取り付けられている。このため、振動子１
２は、ホーン１３などを介してチップ１４を振動させ
る。チップ１４とアンビル１５は、溶着対象物としての
導体薄膜シート３と被覆電線４を挟むことができる。な
お、チップ１４とアンビル１５との詳細構成は、後ほど
説明する。

【００３１】超音波溶着装置１は、チップ１４とアンビ
ル１５との間に互いに溶着する溶着対象物を挟み、これ
らのチップ１４とアンビル１５とを互いに近づける方向
に加圧した状態で、発振器１１で振動子１２を振動させ
てこの振動をホーン１３経由でチップ１４に伝える。そ
して、超音波溶着装置１は、チップ１４とアンビル１５
との間に挟んだ溶着対象物に超音波振動エネルギを与え
て該対象物を溶着させる。

【００３２】チップ１４は、図１ないし図７に示すよう
に、アンビル１５と相対する端面１６を備えている。端
面１６は、チップ１４とアンビル１５とが相対する方向
に対し直交に沿って平坦である。チップ１４は、更に、
前記端面１６から凹の凹部１７を備えている。

【００３３】凹部１７は、図１３に示すように、端面１
６のチップ１４とアンビル１５との間に挟む被覆電線４
の径方向の中央に設けられている。凹部１７は、端面１
６のチップ１４とアンビル１５との間に挟む被覆電線４
の長手方向の全長に亘って設けられている。凹部１７の
アンビル１５と相対する内面１８は、曲面に形成されて
いる。内面１８は、チップ１４の被覆電線４の長手方向
に交差する断面において、円弧状に形成されている。

【００３４】また、チップ１４は、複数の第１の溝１９
を備えている。第１の溝１９は、端面１６と凹部１７の
内面１８との双方から凹である。第１の溝１９は、チッ
プ１４とアンビル１５との間に挟む被覆電線４の径方向
に沿って直線状に形成されている。複数の第１の溝１９
は、チップ１４とアンビル１５との間に挟む被覆電線４
の長手方向に沿って、間隔をあけて配されている。複数
の第１の溝１９は、等間隔に配されている。第１の溝１
９は、チップ１４の両側面に開口している。

【００３５】アンビル１５は、図２、図８、図９、図１
１及び図１２に示すように、チップ１４と相対する端面
２０を備えている。端面２０は、チップ１４とアンビル
１５とが相対する方向に対し直交に沿って平坦である。
アンビル１５は、図８ないし図１２に示すように、更
に、前記端面２０から凸の凸部２１を備えている。

【００３６】凸部２１は、アンビル１５の端面２０から
チップ１４の端面１６に向かって突出している。凸部２
１は、凹部１７と相対する。凸部２１は、図１３に示す
ように、端面２０のチップ１４とアンビル１５との間に
挟む被覆電線４の径方向の中央に設けられている。凸部
２１は、端面２０のチップ１４とアンビル１５との間に
挟む被覆電線４の長手方向の全長に亘って設けられてい
る。

【００３７】凸部２１のチップ１４と相対する表面２２
は、曲面に形成されている。表面２２は、チップ１４の
被覆電線４の長手方向に交差する断面において、円弧状
に形成されている。凸部２１の表面２２は、チップ１４
とアンビル１５とが互いに近づくと、凹部１７の内面１
８と接触する。これらの表面２２と内面１８は、合致す
る（ぴったりとあう）。すなわち、凹部１７と凸部２１
とは、チップ１４とアンビル１５とが互いに近づくと合
致する。

【００３８】また、アンビル１５は、複数の第２の溝２
３を備えている。第２の溝２３は、端面２０と凸部２１
の表面２２との双方から凹である。第２の溝２３は、チ
ップ１４とアンビル１５との間に挟む被覆電線４の径方
向に沿って直線状に形成されている。複数の第２の溝２
３は、チップ１４とアンビル１５との間に挟む被覆電線
４の長手方向に沿って、間隔をあけて配されている。複
数の第２の溝２３は、等間隔に配されている。また、第
２の溝２３は、第１の溝１９と相対しかつ平行である。

【００３９】前述した構成の超音波溶着装置１を用い
て、導体薄膜シート３と被覆電線４の芯線とを接合し
て、ワイヤハーネス２を組み立てる際は、まず、チップ
１４とアンビル１５との間に導体薄膜シート３と被覆電
線４とを挟む。このとき、図１３に示すように、アンビ
ル１５の端面２０及び凸部２１に導体薄膜シート３を重
ね、該導体薄膜シート３に被覆電線４を重ねる。さら
に、被覆電線４にチップ１４の凹部１７を重ねる。被覆
電線４がチップ１４の凹部１７内に位置して、内面１８
と接触する。

【００４０】導体薄膜シート３と被覆電線４とが互いに
近づく方向（密着する方向）に、チップ１４とアンビル
１５とを加圧した状態で、発振器１１で振動子１２を振
動する。この振動は、ホーン１３を経由してチップ１４
に伝わる。チップ１４が、アンビル１５に対して振動す
る。すると、チップ１４とアンビル１５との間に位置す
る被覆電線４の被覆部６が溶ける。

【００４１】チップ１４とアンビル１５とが互いに近づ
く方向に加圧されているため、溶けた被覆部６が芯線５
と導体薄膜シート３との間から除去される。図１５に示
すように、溶けた被覆部６が第１の溝１９内などに侵入
するとともに、図１４及び図１５に示すように、芯線５
の各導線７が導体薄膜シート３に接触する。接触する
と、芯線５の各導線７と導体薄膜シート３とが溶融しな
い状態で固相のまま互いに金属結合する。その後、振動
子１２の振動を止める。

【００４２】こうして、導体薄膜シート３と芯線５の各
導線７は、いわゆる超音波溶着（超音波溶接または超音
波接合ともいう）によって互いに接合される。こうし
て、前述した構成のワイヤハーネス２が組み立てられ
る。

【００４３】本実施形態によれば、互いに合致する（ぴ
ったりあう）凸部２１と凹部１７とを備え、これらの凸
部２１と凹部１７との間に導体薄膜シート３と被覆電線
４を挟んで溶着する。このため、溶着中に特に被覆電線
４の芯線５を構成する導線７がチップ１４とアンビル１
５との間から抜け出ることを防止できる。このため、溶
着中に導線７や導体薄膜シート３などにかかる圧力が変
化（高く）なることを防止できる。したがって、導線７
や導体薄膜シート３などが破損することなく、導体薄膜
シート３に被覆電線４の芯線５の各導線７を確実に溶着
できる。

【００４４】また、凸部２１の表面２２と凹部１７の内
面１８とが曲面である。さらに、実施形態では、凸部２
１の表面２２と凹部１７の内面１８とが円弧状に形成さ
れている。このため、溶着中に導体薄膜シート３と各導
線７にかかる圧力のばらつきを抑制できる。したがっ
て、導体薄膜シート３と各導線７が破損することを確実
に防止でき、これらを確実に溶着できる。

【００４５】さらに、凹部１７の内面１８などから凹の
第１の溝１９を備えている。このため、導体薄膜シート
３と各導線７を溶着する際に、溶けた被覆部６などが第
１の溝１９内に侵入する。そして、被覆部６を、芯線５
と導体薄膜シート３との間から確実に除去できる。した
がって、被覆電線４を、被覆部６を除去することなく、
導体薄膜シート３に確実に接合できる。したがって、ワ
イヤハーネス２を組み立てる際にかかる手間を抑制で
き、ワイヤハーネス２の低コスト化を図ることができ
る。

【００４６】さらに、導体薄膜シート３と被覆電線４と
を超音波溶着で接合する。このため、導体薄膜シート３
と芯線５とを電気的に接続するために、被覆電線４と導
体薄膜シート３以外の部品などを用いる必要が生じな
い。したがって、ワイヤハーネス２の部品点数の増加を
抑制でき、ワイヤハーネス２のより一層の低コスト化を
図ることができる。

【００４７】また、前述した実施形態では、導体薄膜シ
ート３と被覆電線４とを接合している。しかしながら、
本発明では、導体薄膜シート３が導体層とこの導体層に
重なる絶縁層とを備えても良い。この場合、超音波溶着
を行うと、絶縁層は、第２の溝２３内などに侵入して、
芯線５と導体層との間から除去される。

【００４８】次に、本発明の発明者らは、前述した超音
波溶着装置１の効果を実際に確認した。比較例として、
前述した従来の技術で説明した図４４に例示したチップ
１００とアンビル１０１とを用いた。図４４に例示され
た比較例では、チップ１００の凹部１０２が逆Ｖ字状に
形成されているので、被覆電線４の芯線５の各導線７と
導体薄膜シート３との間の圧力が不安定となる。

【００４９】このため、チップ１００とアンビル１０１
とを近づける圧力を弱くすると、芯線５と導体薄膜シー
ト３が接合しないまたは接合状況が不十分となる。ま
た、芯線５と導体薄膜シート３が接合するまで、チップ
１００とアンビル１０１とを近づける圧力を強くする
と、芯線５を構成する導線７と導体薄膜シート３とのう
ち少なくとも一方が破損する。このように、図４４に例
示された比較例では、破損することなく導体薄膜シート
３と芯線５とを接合することが困難であった。

【００５０】一方、前述した実施形態に記載された本発
明のチップ１４とアンビル１５では、互いに合致する凹
部１７と凸部２１との間に被覆電線４と導体薄膜シート
３とを挟み、これら内面１８と表面２２が円弧状に形成
されている。このため、導線７間の導体薄膜シート３と
の接触圧力のばらつきを抑制でき、導体薄膜シート３と
各導線７とを良好な状況で接合できる。こうして、本発
明品では、導体薄膜シート３と被覆電線４とを破損する
ことなく確実に接合できることが明らかとなった。

【００５１】また、前述した第１の実施形態では、図１
７に示すように、第２の凸部２４と、第２の凹部２５と
を備えても良い。第２の凸部２４は、図１８ないし図２
０に示すように、チップ１４に設けられている。第２の
凸部２４は、凹部１７の内面１８からアンビル１５に向
かって突出している。

【００５２】第２の凸部２４は、凹部１７のチップ１４
とアンビル１５との間に挟む被覆電線４の径方向の中央
に設けられている。第２の凸部２４は、チップ１４の被
覆電線４の長手方向の全長に亘って設けられている。第
２の凸部２４の表面２６は、曲面である。図示例では、
表面２６は、被覆電線４の長手方向に交差する断面にお
いて円弧状に形成されている。また、第２の凸部２４
は、凹部１７内に収容されており、端面１６よりアンビ
ル１５に向かって突出していない。

【００５３】第２の凹部２５は、図２１ないし図２３に
示すように、アンビル１５に設けられている。第２の凹
部２５は、第２の凸部２４と相対する。第２の凹部２５
は、凸部２１の表面２２から凹に形成されている。第２
の凹部２５は、凸部２１のチップ１４とアンビル１５と
の間に挟む被覆電線４の径方向の中央に設けられてい
る。第２の凹部２５は、アンビル１５の被覆電線４の長
手方向の全長に亘って設けられている。

【００５４】第２の凹部２５の内面２７は、曲面であ
る。図示例では、内面２７は、被覆電線４の長手方向に
交差する断面において円弧状に形成されている。また、
チップ１４とアンビル１５とが近づくと、第２の凹部２
５の内面２７は、第２の凸部２４の表面２６に接触す
る。このとき、内面２７と表面２６即ち第２の凹部２５
と第２の凸部２４とは、合致する（ぴったりとあう）。
さらに、図１７ないし図２３に示した変形例では、前述
した第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。

【００５５】図１７ないし図２３に示した変形例におい
ても、凹部１７と凸部２１との間に導体薄膜シート３と
被覆電線４とを挟んで、これらを溶着する。そして、内
面１８と表面２２とが円弧状の曲面であるので、破損す
ることなく芯線５を構成する導線７と導体薄膜シート３
とを確実に接合できる。

【００５６】さらに、互いに合致する（ぴったりあう）
第２の凸部２４と第２の凹部２５とを備え、これらの表
面２６と内面２７とが円弧状の曲面である。このため、
溶着中に導体薄膜シート３と被覆電線４がチップ１４と
アンビル１５との間から抜け出ることを防止できるとと
もに、溶着中に特に各導線７と導体薄膜シート３との接
触圧力のばらつきを確実に抑制できる。したがって、破
損することなく、導体薄膜シート３に被覆電線４をより
確実に溶着できる。

【００５７】次に、本発明の第２の実施形態にかかる超
音波溶着装置１を図２４ないし図３４を参照して説明す
る。なお、前述した第１の実施形態と同一部分には、同
一符号を付して説明を省略する。

【００５８】本実施形態では、図２４ないし図２９に示
すようにチップ１４に凸部２１と第２の溝２３を設け、
図３０ないし図３４に示すようにアンビル１５に凹部１
７と第１の溝１９を設けている。凸部２１は、図２６に
示すように、チップ１４の端面１６からアンビル１５に
向かって突出している。凸部２１の表面２２は断面円弧
状の曲面である。第２の溝２３は、端面１６と凸部２１
の表面２２から凹である。第２の溝２３は、チップ１４
の両側面に開口している。

【００５９】凹部１７は、図２４に示すように、凸部２
１と相対する。凹部１７は、図３１、図３３及び図３４
に示すように、アンビル１５の端面２０から凹である。
凹部１７の内面１８は断面円弧状の曲面である。第２の
溝２３は、端面２０と凹部１７の内面１８から凹であ
る。表面２２と内面１８即ち凸部２１と凹部１７は、チ
ップ１４とアンビル１５とが互いに近づくと、接触する
とともに、合致する（ぴったりとあう）。

【００６０】本実施形態においても、アンビル１５に導
体薄膜シート３を重ね、該導体薄膜シート３に被覆電線
４を重ねるとともに、該被覆電線４にチップ１４を更に
重ねる。こうして、チップ１４とアンビル１５との間
に、導体薄膜シート３と被覆電線４とを挟む。チップ１
４とアンビル１５とを互いに近づける方向に加圧した状
態で、振動子１２などでチップ１４を振動させて、導体
薄膜シート３に被覆電線４の芯線５を接合する。

【００６１】本実施形態によれば、前述した第１の実施
形態と同様に、互いに合致する凸部２１と凹部１７を備
え、表面２２と内面１８が円弧状に曲面であるので、溶
着中に導体薄膜シート３と被覆電線４がチップ１４とア
ンビル１５との間から抜け出ることを防止できるととも
に、溶着中に特に各導線７と導体薄膜シート３との接触
圧力のばらつきを確実に抑制できる。したがって、破損
することなく、導体薄膜シート３に被覆電線４をより確
実に溶着できる。

【００６２】さらに、本実施形態においても、前述した
第１の実施形態と同様に、図３５に示すように、第２の
凹部２５と、第２の凸部２４とを備えていても良い。第
２の凹部２５は、図３５ないし図３８に示すように、チ
ップ１４に設けられている。第２の凹部２５は、凸部２
１の表面２２から凹である。第２の凹部２５は、凸部２
１の被覆電線４の径方向の中央に設けられている。第２
の凹部２５は、被覆電線４の長手方向に沿うチップ１４
の全長に亘って設けられている。第２の凹部２５の内面
２７は、断面円弧状の曲面である。

【００６３】第２の凸部２４は、図３９ないし図４１に
示すように、アンビル１５に設けられている。第２の凸
部２４は、凹部１７の内面１８から凸である。第２の凸
部２４は、凹部１７の被覆電線４の径方向の中央に設け
られている。第２の凸部２４は、被覆電線４の長手方向
に沿うアンビル１５の全長に亘って設けられている。第
２の凸部２４の表面２６は、断面円弧状の曲面である。
表面２６は、チップ１４とアンビル１５とが互いに近づ
くと、内面２７と接触するとともに、合致する（ぴった
りとあう）。即ち、第２の凹部２５と第２の凸部２４は
合致する。さらに、図３５ないし図４１に示した変形例
では、前述した第２の実施形態と同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。

【００６４】図３５ないし図４１に示した変形例におい
ても、凹部１７と凸部２１との間に導体薄膜シート３と
被覆電線４とを挟んで、これらを溶着する。そして、内
面１８と表面２２とが円弧状の曲面であるので、破損す
ることなく芯線５を構成する導線７と導体薄膜シート３
とを確実に接合できる。

【００６５】さらに、互いに合致する（ぴったりあう）
第２の凸部２４と第２の凹部２５とを備え、これらの表
面２６と内面２７とが円弧状の曲面である。このため、
溶着中に導体薄膜シート３と被覆電線４がチップ１４と
アンビル１５との間から抜け出ることを防止できるとと
もに、溶着中に特に各導線７と導体薄膜シート３との接
触圧力のばらつきを確実に抑制できる。したがって、破
損することなく、導体薄膜シート３に被覆電線４をより
確実に溶着できる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
本発明は、互いに合致する（ぴったりあう）凸部と凹部
とを備え、これらの凸部と凹部との間に溶着対象物を挟
んで溶着する。このため、溶着中に溶着対象物がチップ
とアンビルとの間から抜け出ることを防止できる。この
ため、溶着中に溶着対象物にかかる圧力が変化（高く）
なることを防止できる。したがって、溶着対象物が破損
することなく、溶着対象物を確実に溶着できる。

【００６７】請求項２に記載の本発明は、凸部の表面と
凹部の内面とが曲面である。このため、溶着中に溶着対
象物にかかる圧力のばらつきを抑制できる。したがっ
て、溶着対象物が破損することを確実に防止でき、溶着
対象物を確実に溶着できる。なお、凸部の表面と凹部の
内面とが円弧状の曲面である場合には、溶着中に溶着対
象物にかかる圧力のばらつきを確実に防止できる。した
がって、溶着対象物が破損することをより確実に防止で
き、溶着対象物をより確実に溶着できる。

【００６８】請求項３に記載の本発明は、第１の溝が凹
部の内面から凹であり、第２の溝が凸部の表面から凹で
ある。このため、溶着対象物として被覆電線を溶着する
際に、溶けて被覆部が溝内を通る。そして、被覆部を、
芯線と他の導体との間から確実に除去できる。したがっ
て、被覆電線を、被覆部を除去することなく、他の導体
と確実に接合できる。

【００６９】請求項４に記載の本発明は、互いに合致す
る（ぴったりあう）第２の凸部と第２の凹部とを備えて
いる。第２の凸部と第２の凹部との間に溶着対象物を挟
んで溶着する。このため、溶着中に溶着対象物がチップ
とアンビルとの間から抜け出ることを防止できる。この
ため、溶着中に溶着対象物にかかる圧力が変化（高く）
なることをより確実に防止できる。したがって、溶着対
象物が破損することなく、溶着対象物をより確実に溶着
できる。

【００７０】請求項５に記載の本発明は、第２の凸部の
表面と第２の凹部の内面とが曲面である。このため、溶
着中に溶着対象物にかかる圧力のばらつきを確実に抑制
できる。したがって、溶着対象物が破損することをより
一層確実に防止でき、溶着対象物をより一層確実に溶着
できる。なお、第２の凸部の表面と第２の凹部の内面と
が円弧状の曲面である場合には、溶着中に溶着対象物に
かかる圧力のばらつきをより一層確実に防止できる。し
たがって、溶着対象物が破損することをより確実に防止
でき、溶着対象物をより一層確実に溶着できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかる超音波溶着装
置の概略の構成を示す説明図である。

【図２】図１に示された超音波溶着装置のチップとアン
ビルとを拡大して示す説明図である。

【図３】図２中の矢印ＩＩＩ方向からみたチップの平面
図である。

【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

【図５】図３中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

【図６】図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。

【図７】図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図であ
る。

【図８】図２中の矢印ＶＩＩＩ方向からみたアンビルの
平面図である。

【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。

【図１０】図８中のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。

【図１１】図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図であ
る。

【図１２】図８中のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図で
ある。

【図１３】図２に示されたチップとアンビルとの間に導
体薄膜シートと被覆電線とを挟んだ状態を示す断面図で
ある。

【図１４】図１３に示された状態から導体薄膜シートと
被覆電線の芯線を接合した状態を示す断面図である。

【図１５】図１４に示された状態を示す他の断面図であ
る。

【図１６】図１に示された超音波溶着装置で組み立てら
れるワイヤハーネスの斜視図である。

【図１７】図２に示されたチップとアンビルの変形例を
示す説明図である。

【図１８】図１７中の矢印Ａ方向からみたチップの平面
図である。

【図１９】図１８中のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図２０】図１８中のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図２１】図１７中の矢印Ｂ方向からみたアンビルの平
面図である。

【図２２】図２１中のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

【図２３】図２１中のＦ−Ｆ線に沿った断面図である。

【図２４】本発明の第２の実施形態にかかる超音波溶着
装置のチップとアンビルとを示す説明図である。

【図２５】図２４中の矢印Ｇ方向からみたチップの平面
図である。

【図２６】図２５中のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。

【図２７】図２５中のＪ−Ｊ線に沿った断面図である。

【図２８】図２５中のＫ−Ｋ線に沿った断面図である。

【図２９】図２５中のＬ−Ｌ線に沿った断面図である。

【図３０】図２４中の矢印Ｈ方向からみたアンビルの平
面図である。

【図３１】図３０中のＭ−Ｍ線に沿った断面図である。

【図３２】図３０中のＮ−Ｎ線に沿った断面図である。

【図３３】図３０中のＯ−Ｏ線に沿った断面図である。

【図３４】図３０中のＰ−Ｐ線に沿った断面図である。

【図３５】図２４に示されたチップとアンビルの変形例
を示す説明図である。

【図３６】図３５中の矢印Ｑ方向からみたチップの平面
図である。

【図３７】図３６中のＳ−Ｓ線に沿った断面図である。

【図３８】図３６中のＴ−Ｔ線に沿った断面図である。

【図３９】図３５中の矢印Ｒ方向からみたアンビルの平
面図である。

【図４０】図３９中のＵ−Ｕ線に沿った断面図である。

【図４１】図３９中のＷ−Ｗ線に沿った断面図である。

【図４２】従来の超音波溶着装置のチップとアンビルと
を拡大して示す説明図である。

【図４３】従来の他の超音波溶着装置のチップとアンビ
ルとを拡大して示す説明図である。

【図４４】従来の更に他の超音波溶着装置のチップとア
ンビルとを拡大して示す説明図である。

【符号の説明】

１ 超音波溶着装置 ３ 導体薄膜シート（溶着対象物） ４ 被覆電線（溶着対象物） １２ 振動子（駆動源） １４ チップ １５ アンビル １６ 端面 １７ 凹部 １８ 内面 １９ 第１の溝 ２０ 端面 ２１ 凸部 ２２ 表面 ２３ 第２の溝 ２４ 第２の凸部 ２５ 第２の凹部 ２６ 表面 ２７ 内面

フロントページの続き (72)発明者 植松 隆 静岡県裾野市御宿1500 矢崎総業株式会社 内 Ｆターム(参考） 4E067 BF00 BF04 EA04 EC13 5E051 LA04 LB04 LB10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源により振動されるチップと、前記
   チップに相対するアンビルと、を備え、前記チップとア
   ンビルとの間に複数の溶着対象物を挟んで、前記駆動源
   によりチップを振動させて該振動を前記溶着対象物に伝
   えることで、前記溶着対象物を互いに溶着する超音波溶
   着装置において、 前記チップの前記アンビルに相対する端面と前記アンビ
   ルの前記チップに相対する端面とのうち一方から他方に
   向かって凸の凸部と、 他方から凹でかつ前記凸部と合致する凹部と、を備え、 前記凸部の表面と前記凹部の内面との間に溶着対象物を
   挟んで溶着することを特徴とする超音波溶着装置。
2. 【請求項２】 凸部の表面と凹部の内面との双方は、曲
   面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の超
   音波溶着装置。
3. 【請求項３】 前記凹部の内面から凹の第１の溝と、 前記第１の溝と相対しかつ該第１の溝と平行であるとと
   もに前記凸部の表面から凹の第２の溝と、 を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載
   の超音波溶着装置。
4. 【請求項４】 前記凸部の表面から凹の第２の凹部と、
   前記凹部の内面から凸でかつ前記第２の凹部に合致する
   第２の凸部を備えたことを特徴とする請求項１ないし請
   求項３のうちいずれか一項に記載の超音波溶着装置。
5. 【請求項５】 前記第２の凹部の内面と前記第２の凸部
   の表面との双方は、曲面に形成されていることを特徴と
   する請求項４記載の超音波溶着装置。