JP2007185706A - 超音波接合方法及び電線保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の芯線を互いに接合するとき接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる超音波接合方法を提供する。
【解決手段】複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして芯線１１を露出させる。複数の芯線１１のうち２本を一対の型２３、２４間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与する。これにより２本の芯線１１同士を接合する。その後、接合された２本の電線の芯線１１からなる接合芯線束１２に他の電線の芯線１１を１本ずつ重ねる。１本ずつ重ねる毎に接合芯線束１２及び接合芯線束１２に重ねた他の電線の芯線１１を一対の型２３、２４に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して、接合芯線束１２に他の電線の芯線１１を１本ずつ接合する。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波接合方法及び電線保持装置に係り、特に、複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして露出された芯線同士を超音波接合する超音波接合方法及び複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして露出させた芯線を互いに相対する一対の型間に挟んだ状態で芯線に超音波振動を付与する超音波接合装置の周囲に設置され、芯線が一対の型間に挟まれるように電線を保持する電線保持装置に関するものである。

上述した従来の超音波接合方法としては、例えば、撚り線を構成する複数の芯線同士を接合する特許文献１及び２の超音波接合方法を適用したものが考えられる。

つまり、超音波接合方法は、図１４に示すように、まず複数の電線１００それぞれの被覆の一部を剥がして芯線１０１を露出させる（図１４（ａ））。次に、この複数の電線１００の芯線１０１全部を、互いに相対する一対の型２０１及び２０２間と、一対の型２０３及び２０４間とに挟む（図１４（ｂ））。上記型２０１には超音波振動子３００が取り付けられている。

次に、一対の型２０１を動かして複数の芯線１０１を加圧する。そして、芯線１０１を加圧しつつ超音波振動子３００を超音波振動させて、型２０１を介して複数の芯線１０１に対して超音波振動を付与する（図１４（ｃ））。これにより各芯線１０１間が超音波接合される（図１４（ｄ））。また、複数の芯線１０１を複数のブロックに分類して、各ブロック毎に超音波接合した後、全てのブロックを超音波接合する方法もある。
特開２００４−９５２９３号公報 特開２００２−３６９３２９号公報

しかしながら上述した従来の超音波接合方法では、複数の芯線１０１に対して一度に超音波振動を付与して接合している。このため、図１４（ｃ）及び（ｄ）に示すように、超音波振動子３００が設けられた型２０１側にある芯線１０１は良好な接合状態となるが、型２０１と相対する型２０２側にある芯線１０１には超音波振動が付与されにくく接合状態が弱いという問題があった。

そこで、型２０２側にある芯線１０１の接合状態を良好にするために強い超音波振動を付与すると、超音波振動子３００が設けられた型２０１側にある芯線１０１が接合過多になり、芯線にダメージが加わり、素線切れになってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、複数の芯線を互いに接合するとき接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる超音波接合方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして芯線を露出させ、前記複数の電線のうち２本の電線の芯線を一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記２本の電線の芯線同士を接合し、前記接合された２本の電線の芯線からなる第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎に前記第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を前記一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に前記超音波振動を付与して前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を１本ずつ接合することを特徴とする超音波接合方法に存する。

請求項１記載の発明によれば、複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして芯線を露出させる。複数の電線の芯線のうち２本の電線の芯線を一対の型間に挟んだ状態で一対の型の一方に超音波振動を付与する。これにより２本の芯線同士を接合する。その後、接合された２本の電線の芯線からなる第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねる。１本ずつ重ねる毎に第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を一対の型間に挟む。さらに、挟んだ状態で一対の型の一方に超音波振動を付与することにより第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ接合する。従って、第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ接合することにより、全ての芯線を互いに均一に接合することができる。しかも、複数の芯線を一度に接合するときの超音波振動エネルギーに比べて芯線を一本ずつ重ねて接合するときの超音波振動のエネルギーは少なくてすむ。このため、超音波振動のエネルギーコントロールやモニターが容易となると共に接合済の芯線への超音波振動によるダメージも抑えられる。

請求項２記載の発明は、前記複数の電線のうち２本の電線が前記複数の電線の芯線のうち芯線太さの最も太い２本であり、前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を電線太さの太い順に１本ずつ重ねることを特徴とする請求項１記載の超音波接合方法に存する。

請求項２記載の発明によれば、複数の電線の芯線のうち２本の電線が複数の電線の芯線のうち芯線太さの最も太い２本である。第１接合芯線束に他の電線の芯線を電線太さの太い順に１本ずつ重ねる。従って、第１接合芯線束に他の電線の芯線を電線太さの太い順に１本ずつ重ねることにより、芯線太さが細い芯線ほど超音波振動の付与回数を少なくすることができる。

請求項３記載の発明は、前記複数の電線の芯線全てを接合して得られた第２接合芯線束の中央から外側に向かうに従って芯線太さが太くなるように前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を１本ずつ重ねることを特徴とする請求項１記載の超音波接合方法に存する。

請求項３記載の発明によれば、複数の電線の芯線全てを接合して得られた第２接合芯線束の中央から外側に向かうに従って芯線太さが太くなるように第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねる。従って、芯線太さの細い芯線を頑丈な芯線太さの太い芯線で囲むことができ、外部から力が加わっても細い芯線に直接力が加わることがなく細い芯線が破断することがない。

請求項４記載の発明は、前記複数の電線の芯線全ての接合が終了した後、該複数の電線の芯線全てを接合して得られた第２接合芯線束を前記一対の型間に挟んだ状態で前記他の電線の芯線を１本ずつ重ねる毎に付与した超音波振動よりも大きなエネルギーの超音波振動を付与することを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の超音波接合方法に存する。

請求項４記載の発明によれば、複数の電線の芯線全ての接合が終了した後、複数の電線の芯線全てを接合して得られた第２接合芯線束を一対の型間に挟んだ状態で他の電線の芯線を１本ずつ重ねる毎に付与した超音波振動よりも大きなエネルギーの超音波振動を付与する。従って、１本ずつ重ねた芯線に超音波振動を付与するときには素線切れを防止するために小さいエネルギーの超音波振動を付与することができる。そして、複数の電線の芯線全ての接合が終了した後、大きいエネルギーの超音波振動が付与され確実に芯線同士を接合することができる。

請求項５記載の発明は、互いに接合された複数の電線の芯線からなる接合ブロックを複数形成し、該複数の接合ブロック同士を一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記複数の接合ブロック同士を接合する超音波接合方法において、前記接合ブロックが、当該接合ブロックを構成する電線のうち２本の電線の芯線を前記一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記２本の電線の芯線同士を接合し、前記接合された２本の電線の芯線からなる第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎にこれら前記第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた前記他の電線の芯線を前記一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を１本ずつ接合することにより形成されたことを特徴とする超音波接合方法に存する。

請求項５記載の発明によれば、互いに接合された複数の電線の芯線からなる接合ブロックを複数形成する。この複数の接合ブロック同士を一対の型間に挟んだ状態で一対の型の一方に超音波振動を付与して複数の接合ブロック同士を接合する。上記接合ブロックが、その接合ブロックを構成する電線のうち２本の電線の芯線を一対の型間に挟んだ状態で一対の型の一方に超音波振動を付与して２本の電線の芯線同士を接合し、接合された２本の電線の芯線からなる第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎にこれら第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を一対の型間に挟んだ状態で一対の型の一方に超音波振動を付与して第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ接合することにより形成された。従って、第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ接合することにより、全ての芯線を互いに均一に接合することができる。しかも、複数の芯線を一度に接合するときの超音波振動エネルギーに比べて芯線を一本ずつ重ねて接合するときの超音波振動のエネルギーは少なくてすむ。このため、超音波振動のエネルギーコントロールやモニターが容易となると共に接合済の芯線への超音波振動によるダメージも抑えられる。

請求項６記載の発明は、前記重ねた１本の電線の芯線が前記一対の型の一方に接するように前記第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を前記一対の型間に挟むことを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載の超音波接合方法に存する。

請求項６記載の発明によれば、重ねた１本の電線の芯線が一対の型の一方に接するように第１接合芯線束及び第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を一対の型間に挟む。従って、重ねた１本の電線の芯線が超音波振動が付与される一対の型の一方に接することにより、接合済の芯線への超音波振動によるダメージも抑えられ、全ての芯線を互いにより均一に接合することができる。

請求項７記載の発明は、前記重ねた１本の電線の芯線の芯線太さが太くなるに従って大きいエネルギーの超音波振動を付与することを特徴とする請求項１〜６何れか１項記載の超音波接合方法に存する。

請求項７記載の発明によれば、重ねた１本の電線の芯線の芯線太さが太くなるに従って大きいエネルギーの超音波振動を付与するので、細い芯線に過大なエネルギーを持つ超音波振動が付与されて芯線切れを起こすことを防止できる。また、太い芯線にエネルギーの小さな超音波振動が付与されて接合不足なることを防止できる。

請求項８記載の発明は、複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして露出させた芯線を互いに相対する一対の型間に挟んだ状態で前記芯線に超音波振動を付与する超音波接合装置の周囲に設置され、前記芯線が一対の型間に挟まれるように前記電線を保持する電線保持装置であって、前記電線を保持する保持部と、該保持部内に電線を挿入する挿入口とを備え、前記保持部の少なくとも一部は弾性部材からなり前記電線を挿入口から挿入する毎に変形して前記保持部内に挿入された複数の電線を密着させる方向に付勢することを特徴とする電線保持装置に存する。

請求項８記載の発明によれば、保持部は弾性部材からなり電線を挿入口から挿入する毎に変形して前記保持部内に挿入された複数の電線を密着させる方向に付勢する。従って、電線を１本１本挿入する毎に保持部を調整しなくても電線を確実に保持することができる。

以上説明したように請求項１及び５記載の発明によれば、第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ接合することにより、全ての芯線を互いに均一に接合することができるので、接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。しかも、複数の芯線を一度に接合するときの超音波振動エネルギーに比べて芯線を一本ずつ重ねて接合するときの超音波振動のエネルギーは少なくてすむ。このため、超音波振動のエネルギーコントロールやモニターが容易となると共に接合済の芯線への超音波振動によるダメージも抑えられ、確実に素線切れを防止することができる。

請求項２記載の発明によれば、第１接合芯線束に他の電線の芯線を電線太さの太い順に１本ずつ重ねることにより、芯線太さが細い芯線ほど超音波振動の付与回数を少なくすることができるので、より一層確実に素線切れを防止することができる。

請求項３記載の発明によれば、芯線太さの細い芯線を頑丈な芯線太さの太い芯線で囲むことができ、外部から力が加わっても細い芯線に直接力が加わることがなく細い芯線が破断することがないので、より確実に素線切れを防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、１本ずつ重ねた芯線に超音波振動を付与するときには素線切れを防止するために小さいエネルギーの超音波振動を付与することができる。そして、複数の電線の芯線全ての接合が終了した後、大きいエネルギーの超音波振動が付与され確実に芯線同士を接合することができるので、より一層確実に接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。

請求項６記載の発明によれば、重ねた１本の電線の芯線が超音波振動が付与される一対の型の一方に接することにより、接合済の芯線への超音波振動によるダメージも抑えられ、全ての芯線を互いにより均一に接合することができるので、より一層確実に接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。

請求項７記載の発明によれば、細い芯線に過大なエネルギーを持つ超音波振動が付与されて芯線切れを起こすことを防止できる。また、太い芯線にエネルギーの小さな超音波振動が付与されて接合不足なることを防止できる。

請求項８記載の発明によれば、電線を１本１本挿入する毎に保持部を調整しなくても電線を確実に保持することができるので、作業性が良く品質が向上する。

第１実施形態
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の超音波接合方法に用いられる超音波接合装置の正面図である。図２及び図３は第１実施形態における本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。図４は図２及び図３に示す手順で接合された芯線１１の正面図である。図５は他の実施形態で接合された芯線１１の正面図である。

まず、本発明の超音波接合方法に用いられる超音波接合装置２０について説明する。図１に示すように、超音波接合装置２０は、複数の電線１０（図６参照）それぞれの一部の被覆を剥がして露出した芯線１１を図面左右方向Ｙ３から挟む箱型の一対の型２１、２２と、左右方向Ｙ３と直交する上下方向Ｙ４から芯線１１を挟む略箱型の一対の型２３、２４とを備えている。

上述した型２１は、左右方向Ｙ３に移動する。型２３は、上下方向Ｙ４に移動する。また、上述した型２１〜２４のうち一つの型２３には、超音波振動発生手段としての圧電振動子３１が取り付けられている。圧電振動子３１の超音波振動により、型２３は左右方向Ｙ３または上下方向Ｙ４に沿って振動する。上述した圧電振動子３１は、制御回路３０によりその振動が制御されている。

上述した型２１は、型２４の上面２４Ｕに沿って左右方向Ｙ３に移動可能に設けられている。型２２は、型２４の右側面２４Ｒに沿って上下方向Ｙ４に移動可能に設けられている。型２３は、例えば型２２に設けられた左右方向Ｙ３に貫通する貫通孔に挿入することにより、型２２に対して左右方向Ｙ３に移動可能に設けると共に型２２に対して上下方向Ｙ４に固定される。また、超音波接合装置２０は、型２２の右側面２２Ｒと当接して型２２の左右方向Ｙ３の移動を固定する固定手段２５と、型２４の下面２４Ｄと当接して型２４の上下方向Ｙ４の移動を固定する固定手段２６とを備えている。

上述した型２３の上面２３Ｕは移動手段である例えば油圧シリンダ２８内のピストン２８ａに固定されている。型２３は、ピストン２８ａから力を受けると、この型２３に固定された型２２と共に型２４の右側面２４Ｒに沿って上下方向Ｙ４に移動する。また、上述した型２１の左側面２１Ｌは移動手段である例えば油圧シリンダ２９内のピストン２９ａに固定されている。型２１は、ピストン２９ａから力を受けると、型２４の上側面２４Ｕに沿って左右方向Ｙ３に移動する。

また、３０は、制御回路（＝制御手段）であって、この制御回路３０により油圧シリンダ２８、２９及び圧電振動子３１が制御されている。超音波接合装置２０は、型２１の左右方向Ｙ３における移動量を検出する変位センサ３３と、型２３の上下方向Ｙ４における移動量を検出する変位センサ３４を備えている。

上記変位センサ３３は、例えば型２１の左側面２１Ｌに固定され型２１と共に移動する可動鉄心３３ａと、可動鉄心３３ａに巻かれたコイル３３ｂと、このコイル３３ｂに生じる可動鉄心３３ａの移動量に応じた誘導電圧から型２１の左右方向Ｙ３の移動量を検出する検出回路３３ｃとを備える。また、変位センサ３４は、例えば型２３の上面２３Ｕに固定され型２３と共に移動する可動鉄心３４ａと、可動鉄心３４ａに巻かれたコイル３４ｂと、このコイル３４ｂに生じる可動鉄心３４ａの移動量に応じた誘導電圧から型２３の上下方向Ｙ４の移動量を検出する検出回路３４ｃとを備えている。これら変位センサ３３、３４の検出結果は各々制御回路３０に供給されている。なお、変位センサ３３、３４としては上述した接触式変位センサだけでなく非接触式などの従来公知の別の変位センサを用いても良い。

上述した構成の超音波接合装置２０を用いた超音波接合方法の手順について以下説明する。第１実施形態では、例えば芯線太さがＲ１（図２参照）で全て等しい１６本の電線１０を接合する場合について説明する。超音波接合装置２０の初めの状態は、図１に示すように、型２１及び型２２間の下側は型２４によって塞がれているが、上側は開放されている。型２２は固定手段２５によって、型２４は固定手段２６によって各々固定されている。まず、１６本の電線１０それぞれの一部の被覆を剥がして芯線１１を露出させる。芯線太さとは芯線１１の径のことを言う。

次に、制御回路３０は、型２１の左右方向Ｙ３の移動量を検出する変位センサ３３の検出結果に基づいて、型２１−型２２間距離を求める。制御回路３０は、型２１−型２２間距離が所定距離Ｗ１（図２（ａ）参照）になるように油圧シリンダ２９を制御する。なお、上記Ｗ１は芯線太さＲ１の断面円状の芯線１１を断面略矩形状に加圧整形したときの左右方向Ｙ３の幅に相当する。

次に、１６本の電線１０のうち２本の電線１０の芯線を上側から型２１及び型２２間に挿入した後、上下方向Ｙ４に積層した状態で型２４上に搭載する。次に、型２３を右から左に移動して、型２１及び型２２間の上側を塞ぐ。これにより、図２（ａ）に示すように、２本の電線１０の芯線１１は、左右方向Ｙ３が一対の型２１−型２２間に挟まれ、上下方向Ｙ４が一対の型２３−型２４間に挟まれる。

次に、制御回路３０が、油圧シリンダ２８を制御して２本の電線１０の芯線１１同士が互いに密着する圧力をこれら２本の電線１０の芯線１１に加える。詳しくは、油圧シリンダ２８のピストン２８ａを上から下に向かって駆動させる。このピストン２８ａの駆動力を受けると、上述した型２３はこの型２３に固定された型２２と共に型２４の右側面２４Ｒに沿って上から下に移動する。また、制御回路３０は、型２３の上下方向Ｙ４の移動量を各々検出する変位センサ３４の検出結果に基づいて、型２３−型２４間距離を求める。制御回路３０は、型２３−型２４間距離が予め定めた距離２×Ｗ２（図２（ｂ）参照）となるように油圧シリンダ２８を制御する。なお、上記Ｗ２は芯線太さＲ１の断面円状の芯線１１を断面略矩形状に加圧整形したときの上下方向Ｙ４の幅に相当する。

これにより、２本の電線１０の芯線１１には型２３、２４によって上下方向Ｙ４に縮む圧力が加えられる。この圧力により２本の芯線１１の左右方向Ｙ３が延び、上下方向Ｙ４が縮むように変形する。芯線１１の左右方向Ｙ３が延びた結果、型２１−型２２間距離である所定距離Ｗ１を越えると、２本の芯線１１には型２１、２２によって左右方向Ｙ３に縮む圧力が加えられる。この圧力により断面丸状の芯線は断面矩形状に変形する。

同時に制御回路３０は、圧電振動子３１を制御して超音波振動させる。これにより、一対の型２３、２４の一方である型２３に超音波振動が付与される。即ち、型２３を介して２本の電線１０の芯線１１に超音波振動が付与され、２本の電線１０の芯線１１同士が接合される。次に、制御回路３０は圧電振動子３１を制御して超音波振動を止めると共に油圧シリンダ２８を制御して２本の芯線１１に対する加圧も止める。

その後、型２３を左から右に移動して、再び型２１−型２２間の上側を開放させる。そして、接合された２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２（＝第１接合芯線束）の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本重ねた後、型２３を右から左に移動して、型２１−型２２間の上側を塞ぐ。これにより、図２（ｂ）に示すように、接合芯線束１２及びこの接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１の上下方向Ｙ４が一対の型２３、２４間に挟まれる。また、接合芯線束１２及び接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１の左右方向Ｙ３が一対の型２１−型２２間に挟まれる。

次に、制御回路３０が、油圧シリンダ２８を制御して一対の型２３、２４間に挟まれた芯線１１同士が互いに密着する圧力をこれら芯線１１に加える。詳しくは、油圧シリンダ２８のピストン２８ａを上から下に向かって駆動させる。このピストン２８ａの駆動力を受けると、上述した型２３はこの型２３に固定された型２２と共に型２４の右側面２４Ｒに沿って上から下に移動する。また、制御回路３０は、型２３の上下方向Ｙ４の移動量を各々検出する変位センサ３４の検出結果に基づいて、型２３−型２４間距離を求める。制御回路３０は、型２３−型２４間距離が予め定めた距離３×Ｗ２（図２（ｃ）参照）となるように油圧シリンダ２８を制御する。

同様に重ねた１本の断面円状の芯線１１は断面矩形状に整形される。同時に制御回路３０が、圧電振動子３１を制御して超音波振動させる。これにより、一対の型２３、２４の一方である型２３に超音波振動が付与される。即ち、型２３を介して接合芯線束１２及び該接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１に超音波振動が付与され、重ねた１本の芯線１１が接合芯線束１２に接合される。このとき一対の型２３−型２４間に挟まれた芯線１１のうち重ねた１本の芯線１１のみが型２３と接している。このため、すでに接合された芯線１１に付与される超音波エネルギーは新たに重ねた１本の芯線１１に付与される超音波エネルギーよりも少ない。次に、制御回路３０は圧電振動子３１を制御して超音波振動を止めると共に油圧シリンダ２８を制御して２本の芯線１１に対する加圧も止める。

同様に、接合された２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎に接合芯線束１２及びこの接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１を一対の型２３、２４間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合していく（図２（ｃ）〜（ｆ）参照）。詳しい重ね方としては、接合芯線束１２の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ積層し、その積層高さが所定長さ（本実施形態では４×Ｗ２）に達すると、接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に他の電線１０の芯線１１の１本を重ねる（図２（ｄ）参照）。そして、この接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に重ねた芯線１１の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねることを繰り返す（図２（ｅ）及び（ｆ）参照）。

なお、接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に他の電線１０の芯線１１を重ねるとき、制御回路３０は、型２１の左右方向Ｙ３の移動量を検出する変位センサ３３の検出結果に基づいて、型２１−型２２間距離を求め、型２１−型２２間距離が所定距離２×Ｗ１（図２（ｆ）参照）になるように油圧シリンダ２９を制御する。その後、同様に接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に他の電線１０の芯線１１を重ねる毎に、制御回路３０は、型２１−型２２間距離を３×Ｗ１、４×Ｗ１と離していく。この結果、図４に示すように、１６本の電線１０の芯線１１全てを接合した接合芯線束１３（第２接合芯線束）が得られる。

そして、図３に示すように、接合芯線束１３の上下方向Ｙ４を型２３、２４間に挟み、左右方向Ｙ３を型２１、２２間に挟む。この状態で制御回路３０が圧電振動子３１を制御して、型２３に超音波振動を付与して、接合芯線束１３に超音波振動を付与する。このとき、制御回路３０は、他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねる毎に付与する超音波振動よりも大きいエネルギーを持つ超音波振動を付与する。具体的には、圧電振動子３１の振動周波数、振幅及び油圧シリンダ２８による加圧を他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねたときよりも大きくする。

上述した超音波接合方法によれば、図２に示すように、１６本の電線１０それぞれの一部の被覆を剥がして芯線１１を露出させている。そして、１６本の電線１０のうち２本の電線１０の芯線１１を一対の型２３、２４間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して２本の電線１０の芯線１１同士を接合する（図２（ａ））。その後、接合された２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎に接合芯線束１２及び該接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１を一対の型２３、２４間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合している（図２（ｂ）〜（ｆ））。

このように接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合することにより、全ての芯線１１を互いに均一に接合することができるので、接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。しかも、複数の芯線１１を一度に接合するときの超音波振動エネルギーに比べて芯線１１を一本ずつ重ねて接合するときの超音波振動のエネルギーは少なくてすむ。このため、超音波振動のエネルギーコントロールやモニターが容易となると共に接合済の芯線１１への超音波振動によるダメージも抑えられ、確実に素線切れを防止することができる。

また、上述した第１実施形態によれば、重ねた１本の電線１０の芯線１１が型２３に接するように接合芯線束１２及び接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１を一対の型２３、２４間に挟んでいる。つまり、超音波振動が付与される型２３に重ねた１本の電線１０の芯線１１を接することにより、接合済の芯線１１への超音波振動によるダメージも抑えられ、全ての芯線１１を互いにより均一に接合することができ、より一層確実に接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。

また、上述した第１実施形態によれば、１６本の電線１０の芯線１１全ての接合が終了した後、該１６本の電線１０の芯線１１全てを接合して得られた接合芯線束１３を一対の型２３、２４間に挟んだ状態で他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねる毎に付与した超音波振動よりも大きなエネルギーの超音波振動を付与している。これにより、１本ずつ重ねた芯線１１に超音波振動を付与するときには素線切れを防止するために小さいエネルギーの超音波振動を付与することができる。そして、全部の接合が終了した後大きいエネルギーの超音波振動が付与され確実に芯線１１同士を接合することができるので、より一層確実に接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。

次に、上述した超音波接合装置２０の周囲に配置され、芯線１１が型２１〜２４間に挟まれるように電線１０を保持する電線保持装置５０の構成について説明する。図６に示すように、電線保持装置５０は、左右方向Ｙ３に互いに離間した２対の支持柱５１ａ、５１ｂと、２対の支持柱５１ａ、５１ｂによって支持される板状の支持台５２ａ、５２ｂとを備えている。この支持台５２ａ、５２ｂには左右方向Ｙ３略中央に前後方向に沿った挿入口５３ａ、５３ｂが設けられている。

この支持台５２ａ、５２ｂによって帯状の弾性部材５４ａ、５４ｂが支持されている。具体的には図７に示すように、帯状の弾性部材５４ａ、５４ｂを支持台５２ａ、５２ｂの下面側で挿入口５３ａ、５３ｂを中心としてたるませる。その状態で、帯状弾性部材５４ａ、５４ｂの左右方向Ｙ３両端を支持台５２ａ、５２ｂに設けた貫通孔に通して支持台５２ａ、５２ｂの上面側に配置させて固定している。これにより、支持台５２ａ、５２ｂの下側の帯状の弾性部材５４ａ、５４ｂと、この帯状の弾性部材５４ａ、５４ｂと相対する支持台５２ａ、５２ｂとで電線１０を保持する保持部５５を構成している。

支持柱５１ａ、５２ｂは２枚の支持板５６Ｕ、５６Ｄ上に形成されている。支持板５６Ｕは互いに交差する一対の調整棒５７によって支持板５６Ｄに連結されている。支持板５６Ｄは例えば工場のフロア上に置かれる。この一対の調整棒５７の交差角度を変えることにより、支持板５６Ｄに対する支持板５６Ｕの上下方向Ｙ４位置が調整可能となっている。即ち、保持部５５の上下方向Ｙ４位置が調整可能となっている。

上述した電線保持装置５０を用いた超音波接合方法について以下説明する。まず、図６（ａ）に示すように、挿入口５３ａ、５３ｂから１本の電線１０を保持部５５内に挿入する。電線１０は保持部５５を構成する弾性部材５４ａ、５４ｂと支持台５２ａ、５２ｂとの間に挟まれて保持される。その後、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、電線１０を挿入口５３ａ、５３ｂから１本ずつ保持部５５内に挿入する。１本ずつ電線１０が挿入され、保持部５５内に挿入される電線１０数が増加する毎に弾性部材５４ａ、５４ｂが変形して保持部５５内に挿入された複数の電線を密着させる方向に付勢する。これにより、電線１０を１本１本挿入する毎に保持部５５の大きさを調整しなくても電線１０を確実に保持することができる。

また、上述した電線保持装置５０では、保持部５５内に挿入する電線１０の本数やサイズに依存して、保持部５５内に挿入された複数電線１０の中心と支持台５２ａ、５２ｂとの上下方向Ｙ４位置がズレてくる。具体的には、図７（ａ）及び（ｂ）を比較しても明らかなように、保持部５５内に挿入される電線１０の本数が増えるほど、またサイズが大きくなるほど、複数電線１０の中心Ｃが支持台５２ａ、５２ｂから離れていく。これにより、複数の電線１０の中心と、これら複数の電線１０の芯線１１の全てを接合して得た接合芯線束１３の中心との上下方向Ｙ４位置がずれてしまい、素線切れや一部の芯線１１だけが引っ込んでしまい接合力が低下するという問題があった。

そこで、本実施形態では、接合させる電線１０の数、サイズに応じて調整棒５７の交差角度を調整して保持部５５の上下方向Ｙ４位置を調整し、複数の電線１０と接合芯線束１３の中心との上下方向Ｙ４位置がずれないようにしている。具体的には図８に示すように、電線１０の数やサイズが大きいほど保持部５５の位置を高くしている。

なお、上述した第１実施形態では、初め接合芯線束１２に対して図４に記載した順番に芯線１１を１本ずつ重ねていったが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、図５（ａ）及び（ｂ）に示すような順番で残りの芯線１１を１本ずつ重ねていってもよい。

第２実施形態
上述した第１実施形態では、全て同じ芯線太さの芯線１１同士を接合していたが、第２実施形態では、芯線太さが異なる芯線１１同士を接合する場合について以下説明する。図９（ａ）〜（ｆ）は第２実施形態のおける本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。

第２実施形態で用いられる超音波接合装置２０は第１実施形態ですでに説明した図１と同様の構成であるためここではその詳細な説明を省略する。第２実施形態では例えば芯線太さがＲ１の芯線１１を８本、芯線太さがＲ１／４（＜Ｒ１）の芯線１１を１０本、計１８本の電線１０の芯線１１を接合する場合について説明する。

まず、上述した第１実施形態と同様の手順で、１８本の電線１０のうち芯線太さの最も太い２本を一対の型２３、２４間及び一対の型２１、２２間に挟む。１８本の電線１０のうち芯線太さが最も太いのは芯線太さＲ１の電線１０である。従って、８本の芯線太さＲ１の電線１０のうち２本の電線１０の芯線１１を一対の型２３、２４間及び一対の型２１、２２間に挟む。次に、制御回路３０により圧電振動子３１を制御して超音波振動させると、型２３に超音波振動が付与される。これにより芯線太さＲ１の２本の電線１０の芯線１１が接合される。

その後、接合された２本の電線１０の芯線からなる接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を芯線太さの太い順に１本ずつ重ねる。第２実施形態では、芯線太さＲ１の８本の電線１０の芯線１１から先に接合して、その後芯線太さＲ１／４の１０本の電線１０の芯線１１を接合する。詳しい重ね方としては、図２について第１実施形態で説明したのと同様に、接合芯線束１２の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ積層する。その積層高さが所定高さ（第２実施形態では３・Ｗ２（図９（ａ）参照））に達すると、接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に他の電線１０の芯線１１の１本を重ねる。そして、この接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に重ねた芯線１１の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねることを繰り返す。この結果、芯線太さＲ１の８本の電線１０の芯線１１を全て接合すると、図９（ａ）に示すような接合芯線束が得られる。

同様に、１０本の芯線太さＲ１／４の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねて接合していく（図９（ａ）〜（ｆ）参照）。この結果、図１１に示すように、芯線太さＲ１の８本の電線１０の芯線１１、芯線太さＲ１／４の１０本の電線１０の芯線１１からなる計１８本全てを接合した接合芯線束１３が得られる。

そして、図１０に示すように、接合芯線束１３の上下方向Ｙ４を型２３、２４間に挟み、左右方向Ｙ３を型２１、２２間に挟む。この状態で制御回路３０が圧電振動子３１を制御して、型２３に超音波振動を付与して、接合芯線束１３に超音波振動を付与する。このとき、制御回路３０は、他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねる毎に付与した超音波振動よりも大きいエネルギーを持つ超音波振動を付与する。具体的には、圧電振動子３１の振動周波数、振幅及び油圧シリンダ２８による加圧を他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねたときよりも大きくする。

なお、制御回路３０は、芯線太さＲ１の芯線１１を接合するときに圧電振動子３１が発生する超音波エネルギーを芯線太さＲ１／４の芯線１１を接合するときの圧電振動子３１が発生する超音波エネルギーよりも大きくなるように圧電振動子３１が発生する超音波振動のエネルギーを制御している。具体的は、制御回路３０は、芯線太さＲ１の芯線１１を接合するときの圧電振動子３１の振動周波数、振幅及び油圧シリンダ２８による加圧を芯線太さＲ１／４の芯線１１を接合するときの圧電振動子３１の振動周波数、振幅及び油圧シリンダ２８による加圧より大きくしている。

上述した第２実施形態によれば、複数の電線１０の芯線１１のうち芯線太さの最も太い２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を電線太さの太い順に１本ずつ重ねている。これにより、芯線太さが細い芯線１１ほど超音波振動の付与回数を少なくすることができ、より一層確実に素線切れを防止することができる。

また、上述した第２実施形態によれば、１本ずつ重ねた芯線１１の芯線太さが太いものほど、大きいエネルギーを持つ超音波振動を付与している。これにより、芯線太さの細い芯線１１に過大なエネルギーを持つ超音波振動が付与されて芯線切れを起こすことを防止できる。また、太い芯線１１にエネルギーの小さな超音波振動が付与されて接合不足なることを防止できる。

ところで、芯線太さの細い接合済の芯線１１上に芯線太さの太い芯線１１を重ねて、その重ねた芯線１１の芯線太さに合わせたエネルギーの超音波振動を付与すると、芯線太さの細い接合済の芯線１１に過多な超音波振動が付与され素線切れを起こしてしまうことがある。第２実施形態では、接合された２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ積層し、その積層高さが所定高さに達すると、接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に他の電線１０の芯線１１を１本重ね、その接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に重ねた１本の芯線の型２３側に他の電線１０の芯線１１を重ねることを繰り返している。これにより、芯線太さが太い順に電線１０の芯線１１を重ねて行けば、芯線太さが近い芯線１１同士を重ねて接合することができる。つまり、重ねられた接合済の芯線１１と重ねた１本の芯線１１と同じがほぼ同じ芯線太さとすることができる。このため、上述したように重ねた１本の芯線１１の合わせたエネルギーを持つ超音波振動を付与しても重ねられた接合済の芯線１１に過多な超音波振動エネルギーが加えられることなく、素線切れを防止することができる。

また、上述した第２実施形態によれば、複数の電線１０の芯線１１全ての接合を終了した後、複数の電線１０の芯線１１全てを接合して得た接合芯線束１３を一対の型２３、２４に挟んだ状態で他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねる毎に付与した超音波振動よりも大きなエネルギーの超音波振動を付与している。これにより、１本ずつ重ねた芯線１１に超音波振動を付与するときには素線切れを防止するために小さいエネルギーの超音波振動を付与することができる。そして、複数の電線１０の芯線１１全ての接合が終了した後、大きいエネルギーの超音波振動が付与され確実に芯線１１同士を接合することができるので、より一層確実に接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。

なお、上述した第２実施形態によれば、複数の芯線１１に２種類の芯線太さＲ１、Ｒ１／４しかなかったが、本発明はこれに限ったものではない。例えば、２種類以上芯線太さが含まれていても、太い順に重ねるものであればよい。

また、上述した第２実施形態によれば、接合された２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２の型２３側に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ積層し、その積層高さが所定高さに達すると、接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に他の電線１０の芯線１１を１本重ね、その接合芯線束１２の左右方向Ｙ３右側に重ねた芯線１１の型２３側に他の電線１０の芯線を１本ずつ積層することを繰り返しているが、本発明はこれに限ったものではない。つまり、本発明は、他の電線１０の芯線１１を芯線太さが太い順に重ねればよく、重ね方はどんな方法であっても芯線太さが細い芯線１１ほど超音波振動の付与回数を少なくすることができ、より一層確実に素線切れを防止することができるという効果を得ることができる。

第３実施形態
上述した第１及び第２実施形態では、接合すべき全ての芯線１１を１本ずつ重ねて接合していたが、互いに接合された複数の電線１０の芯線１１からなる接合ブロックを複数形成し、該複数の接合ブロック同士を一対の方２３、２４間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して、複数の接合ブロック同士を接合する。

例えば、図１２に示すように、芯線太さＲ１の８本の電線１０の芯線１１からなる接合ブロックＡ、芯線太さＲ１／４の４本の電線１０の芯線１１からなる接合ブロックＢ及び芯線太さＲ１／４の６本の電線１０の芯線１１からなる接合ブロックＣを形成する。各接合ブロックＡ、Ｂ及びＣは、上述した第１及び第２実施形態で説明したように、各接合ブロックＡ、Ｂ、Ｃを構成する電線１０の芯線１１のうち２本を一対の型２３、２４型間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して２本の電線１０の芯線１１同士を接合し、接合された２本の電線１０の芯線１１からなる接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合することにより形成する。

その後、接合ブロックＡ、Ｂ及びＣを互いに重ねて一対の型２３、２４間に挟んだ状態で型２３に超音波振動を付与して接合ブロックＡ、Ｂ、Ｃ同士を接合する。この場合も第１及び第２実施形態と同様に、第１接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合しているので、全ての芯線１１を互いに均一に接合することができ、接合不足による接合力不足や、接合過多による素線切れを防止することができる。しかも、複数の芯線１１を一度に接合するときの超音波振動エネルギーに比べて芯線１１を一本ずつ重ねて接合するときの超音波振動のエネルギーは少なくてすむ。このため、超音波振動のエネルギーコントロールやモニターが容易となると共に接合済の芯線１１への超音波振動によるダメージも抑えられ、確実に素線切れを防止することができる。

第４実施形態
また、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の電線１０の芯線１１全てを接合して得られた接合芯線束１３の中心から外側に向かうに従って芯線太さが太くなるように接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ重ねることも考えられる。これによれば、芯線太さの細い芯線１１を頑丈な芯線太さの太い芯線１１で囲むことができ、外部から力が加わっても細い芯線１１に直接力が加わることがなく細い芯線１１が破断することがない。

なお、上述した第１〜第４実施形態では、重ねた１本の芯線１１が型２３の一方に接するように接合芯線束１２及びこの接合芯線束１２に重ねた他の電線１０の芯線１１を一対の型２３、２４間に挟んでいたが、本発明はこれに限ったものではない。本発明は、接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合すればよく、例えば重ねた１本の芯線１１が型２４に接するよう重ねてもよい。

また、上述した第２実施形態では、複数種類の芯線太さの電線１０の芯線１１を接合するとき芯線太さの太い順に接合していたが、本発明はこれに限ったものではない。つまり、接合芯線束１２に他の電線１０の芯線１１を１本ずつ接合すればよく、芯線太さを考慮しないでランダムに接合していってもよい。

前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の超音波接合方法を用いた超音波接合装置の正面図である。 第１実施形態における本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。 第１実施形態における本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。 図２及び図３に示す手順で接合された芯線の正面図である。 他の実施形態で接合された芯線の正面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の電線保持装置の一実施の形態を示す背面斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は図６（ａ）及び（ｄ）に示す電線保持装置の部分背面図である。 図６に示す電線保持装置の調整棒による保持部の上下方向位置の調整について説明するための説明図である。 第２実施形態における本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。 第２実施形態における本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。 図９及び図１０に示す手順で接合された芯線の正面図である。 第３実施形態における本発明の超音波接合方法の手順を説明するための説明図である。 第４実施形態における本発明の超音波接合方法で接合された芯線の照明図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ従来の電線の超音波接合方法を説明するための説明図である。

符号の説明

１０ 電線
１１ 芯線
１２ 接合芯線束（第１接合芯線束）
１３ 接合芯線束（第２接合芯線束）
２３ 型（一対の型）
２４ 型（一対の型）
３０ 電線保持装置
５５ 保持部
５３ａ 挿入口
５３ｂ 挿入口

Claims (8)

1. 複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして芯線を露出させ、
   前記複数の電線のうち２本の電線の芯線を一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記２本の電線の芯線同士を接合し、
   前記接合された２本の電線の芯線からなる第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎に前記第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を前記一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に前記超音波振動を付与して前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を１本ずつ接合することを特徴とする超音波接合方法。
2. 前記複数の電線のうち２本の電線が前記複数の電線の芯線のうち芯線太さの最も太い２本であり、
   前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を電線太さの太い順に１本ずつ重ねることを特徴とする請求項１記載の超音波接合方法。
3. 前記複数の電線の芯線全てを接合して得られた第２接合芯線束の中央から外側に向かうに従って芯線太さが太くなるように前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を１本ずつ重ねることを特徴とする請求項１記載の超音波接合方法。
4. 前記複数の電線の芯線全ての接合が終了した後、該複数の電線の芯線全てを接合して得られた第２接合芯線束を前記一対の型間に挟んだ状態で前記他の電線の芯線を１本ずつ重ねる毎に付与した超音波振動よりも大きなエネルギーの超音波振動を付与することを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載の超音波接合方法。
5. 互いに接合された複数の電線の芯線からなる接合ブロックを複数形成し、該複数の接合ブロック同士を一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記複数の接合ブロック同士を接合する超音波接合方法において、
   前記接合ブロックが、当該接合ブロックを構成する電線のうち２本の電線の芯線を前記一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記２本の電線の芯線同士を接合し、前記接合された２本の電線の芯線からなる第１接合芯線束に他の電線の芯線を１本ずつ重ねて、１本ずつ重ねる毎にこれら前記第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた前記他の電線の芯線を前記一対の型間に挟んだ状態で前記一対の型の一方に超音波振動を付与して前記第１接合芯線束に前記他の電線の芯線を１本ずつ接合することにより形成されたことを特徴とする超音波接合方法。
6. 前記重ねた１本の電線の芯線が前記一対の型の一方に接するように前記第１接合芯線束及び該第１接合芯線束に重ねた他の電線の芯線を前記一対の型間に挟むことを特徴とする請求項１〜５何れか１項記載の超音波接合方法。
7. 前記重ねた１本の電線の芯線の芯線太さが太くなるに従って大きいエネルギーの超音波振動を付与することを特徴とする請求項１〜６何れか１項記載の超音波接合方法。
8. 複数の電線それぞれの一部の被覆を剥がして露出させた芯線を互いに相対する一対の型間に挟んだ状態で前記芯線に超音波振動を付与する超音波接合装置の周囲に設置され、前記芯線が一対の型間に挟まれるように前記電線を保持する電線保持装置であって、
   前記電線を保持する保持部と、
   該保持部内に電線を挿入する挿入口とを備え、
   前記保持部の少なくとも一部は弾性部材からなり前記電線を挿入口から挿入する毎に変形して前記保持部内に挿入された複数の電線を密着させる方向に付勢することを特徴とする電線保持装置。

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