JP2010073475A - Electric wire joint method and electric wire joint device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の電線の芯線を超音波接合で相互に接合する電線接合方法および電線接合装置に関する。 The present invention relates to an electric wire bonding method and an electric wire bonding apparatus for bonding core wires of a plurality of electric wires to each other by ultrasonic bonding.
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、複数の電線と、電線同士を電気的に接続したジョイント部などを備えている。 Various electronic devices are mounted on an automobile as a moving body. In the automobile, a wire harness is routed to transmit electric power from a power source such as a battery or a control signal from a control device to the electronic device. The wire harness described above includes a plurality of electric wires and a joint portion that electrically connects the electric wires.
前記電線は、それぞれ、導電性の芯線と、該芯線を被覆する絶縁性の被覆部とを備えている。前記ジョイント部は、前記電線の所定箇所の被覆部が除去されて、露出した芯線をジョイント端子などで加締めて構成されている。このため、ワイヤハーネスは、電線同士を電気的に接続するためにジョイント端子を用いている。 Each of the electric wires includes a conductive core wire and an insulating covering portion that covers the core wire. The joint portion is configured by caulking the exposed core wire with a joint terminal or the like after removing a covering portion at a predetermined portion of the electric wire. For this reason, the wire harness uses a joint terminal to electrically connect the electric wires.
前記ワイヤハーネスを構成する複数の電線は、少なくとも一部の電線の芯線同士が互いに接続される必要があった。そのため、電線を接合する際に、従来の電線接合方法では、芯線部の先端位置がずれたり、先端が揃わずに汚くなったりするといった問題があった。 As for the some electric wire which comprises the said wire harness, the core wires of at least one part electric wire needed to be mutually connected. Therefore, when joining electric wires, the conventional wire joining method has a problem that the tip position of the core wire portion is shifted or the tips are not aligned and become dirty.
本発明の出願人は、前述した問題を解決するために、電線同士を近づける方向に加圧した状態で、一方の電線に超音波振動エネルギーを付与することで、前記電線の芯線同士を接合することを提案している(特許文献1参照)。 In order to solve the above-described problem, the applicant of the present invention joins the core wires of the electric wires by applying ultrasonic vibration energy to one electric wire in a state where the electric wires are pressed in a direction in which the electric wires are brought closer to each other. This is proposed (see Patent Document 1).
特許文献1には、互いに接合する少数本の電線の芯線を受け具(アンビル)の受け溝に収容し、該受け溝内にチップを有する超音波ホーンを進入させて、チップを介して超音波エネルギーを付与することで、前述した芯線同士を接合する電線接続方法が示されている。 In Patent Document 1, a core wire of a small number of electric wires joined to each other is accommodated in a receiving groove of a receiving tool (anvil), an ultrasonic horn having a chip is inserted into the receiving groove, and ultrasonic waves are passed through the chip. The electric wire connection method which joins the core wires mentioned above by giving energy is shown.
この特許文献1の電線接続方法は、最初に、接合箇所に位置する複数本の電線の被覆部を除去し、先端を揃えた状態にする。そして、複数本の電線を複数組の少数本の電線に分割し、その少数本の電線の芯線を受け具の受け溝内に収容し、当該受け溝内に超音波ホーンを進入させる。それから、分割された組ごとに当該少数本の電線の芯線を前記超音波ホーンで仮接合し、複数組の仮接合電線を形成する。その後、前記複数組の仮接合電線の仮接合芯線を相互に前記超音波ホーンで本接合して、一組の本接合電線を形成する。
前述した特許文献1に示された電線接続方法では、電線の芯線の位置ずれを防止するために、受け具(アンビル)に溝を設けて、その受け溝(アンビルの溝)内に複数の電線の芯線を収容している。その際、溝内に収容された電線の芯線が横に並んで配置されたり、電線同士が離れて配置されたりすることがあった。その結果、電線の接合間の固着力不足が生じる場合があった。 In the electric wire connection method disclosed in Patent Document 1 described above, a groove is provided in a receiving tool (anvil) in order to prevent the displacement of the core wire of the electric wire, and a plurality of electric wires are formed in the receiving groove (anvil groove). The core wire is accommodated. At that time, the core wires of the electric wires accommodated in the grooves may be arranged side by side, or the electric wires may be arranged apart from each other. As a result, there may be a case where the adhesion force between the wires is insufficient.
また、前述した固着力不足を防止するために、チップとアンビルを互いに近づける方向に力をさらに加え電線同士が離れないようにすると、受け溝内において、電線の段切れ、芯線や素線切れ、ほつれ等がおこる恐れがあった。 In addition, in order to prevent the above-described lack of fixing force, when the force is further applied in the direction in which the tip and the anvil are brought closer to each other, the wires are not separated from each other in the receiving groove. There was a risk of fraying.
したがって、本発明の目的は、上記のような問題点に着目し、超音波接合による電線接合方法において、電線の芯線切れやほつれなどの不具合や、固着力低下に繋がる状態を回避することができる電線接合方法および電線接合装置を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to pay attention to the above-mentioned problems, and in the wire bonding method by ultrasonic bonding, it is possible to avoid problems such as wire breakage and fraying of the wire, and a state that leads to a decrease in fixing force. An object of the present invention is to provide a wire bonding method and a wire bonding apparatus.
前記課題を解決し目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の電線接合方法は、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のうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合方法において、前記溝の幅を、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さくなるように形成したことを特徴としている。 In order to solve the above problems and achieve the object, the wire joining method of the present invention according to claim 1 is provided in a groove provided in one of a tip vibrated by a driving source and an anvil facing the tip. The core wires of the plurality of electric wires are accommodated, the other is made to enter the groove, the chip is vibrated by the driving source, and the vibration is transmitted to the core wires of the plurality of electric wires, so that the core wires of the plurality of electric wires are connected to each other. In the wire joining method for joining together, the width of the groove is formed to be smaller than the sum of the outer diameters of the core wires of the plurality of wires.
請求項2に記載の本発明の電線接合装置は、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、前記チップと前記アンビルのうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合装置において、前記溝の幅が、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さく形成されていることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an electric wire joining apparatus according to the present invention, comprising: a chip vibrated by a driving source; and an anvil facing the chip; a plurality of grooves are provided in one of the chip and the anvil. The other wire is inserted into the groove, the chip is vibrated by the driving source, and the vibration is transmitted to the core wires of the plurality of wires. In the electric wire joining apparatus to be joined, the width of the groove is smaller than the sum of the outer diameters of the core wires of the plurality of electric wires.
以上説明したように請求項1記載の発明によれば、電線の芯線を収容する溝の幅を、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さくなるように形成している。このため、電線の芯線が、収容される溝において横に並んで配置されることなく、電線の固着力を強くすることができる。このため、電線の素線切れやほつれなどを防止することができる。 As described above, according to the first aspect of the present invention, the width of the groove that accommodates the core wire of the electric wire is formed to be smaller than the sum of the outer diameters of the core wires of the plurality of electric wires. For this reason, the fixing force of an electric wire can be strengthened, without the core wire of an electric wire being arrange | positioned side by side in the groove | channel accommodated. For this reason, it is possible to prevent the wires from being cut or frayed.
また、接合する複数の電線の芯線が溝内に収容されることで、その複数の電線の芯線が位置ずれすることなく、超音波による加圧力および加振力を確実に受けることができる。そのため、電線の接合が確実に行われ、電線接合の信頼性が向上する。 In addition, since the core wires of the plurality of electric wires to be joined are accommodated in the groove, the pressure force and the exciting force by the ultrasonic waves can be reliably received without the core wires of the plurality of electric wires being displaced. Therefore, the joining of the electric wires is reliably performed, and the reliability of the electric wire joining is improved.
さらに、溝の幅を複数の電線の芯線の外径の総和より小さく形成することで固着力の向上し、電線の接合力が強くなるので、所定の超音波振動エネルギーよりも小さいエネルギーで電線の芯線を接合することが可能となる。このため、超音波振動エネルギーを付与する側に設置された細い電線の段切れを防ぐことができる。また、芯線が加圧された際に加圧方向に強く引っ張られることがないので、電線の素線切れを防ぐことができる。 Furthermore, by forming the groove width to be smaller than the sum of the outer diameters of the core wires of the plurality of electric wires, the fixing force is improved and the electric wire joining force is increased, so that the electric wire has a smaller energy than the predetermined ultrasonic vibration energy. It becomes possible to join the core wires. For this reason, the disconnection of the thin electric wire installed on the side to which the ultrasonic vibration energy is applied can be prevented. Moreover, since the core wire is not pulled strongly in the pressurizing direction when it is pressurized, it is possible to prevent the wire from being cut off.
したがって、複数の電線の芯線の一部が互いに重なるように接合され、固着力低下に繋がる状態を回避することができる。また、チップとアンビルとが互いに近づく方向に力を強める必要がないので、電線の芯線切れやほつれなどの不具合を解消することができる。 Therefore, it is possible to avoid a state in which a part of the core wires of the plurality of electric wires are joined so as to overlap each other and lead to a decrease in fixing force. In addition, since it is not necessary to increase the force in the direction in which the tip and the anvil come closer to each other, it is possible to eliminate problems such as breakage of the core of the electric wire and fraying.
以下、本発明の一実施形態に係る電線接合方法および電線接合装置を、図1ないし図3を参照して説明する。図1などに示す電線接合装置10は、図1および図3に示すように、複数の電線の芯線同士を電気的に接続するために用いられる。
Hereinafter, a wire bonding method and a wire bonding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. An electric
電線1は、断面形状が丸型に形成されている。電線1は、図1に示すように、導電性の芯線2と、絶縁性の被覆部3と、を備えた被覆電線である。芯線2は、複数の素線8からなる。素線8は、断面丸型に形成され、かつ、銅、銅合金などの導電性の金属からなる。複数の素線8が撚り合わさって、芯線2が構成されている。図示例では、4本の電線2の芯線同士が互いに接合されることを示している。被覆部3は、絶縁性の合成樹脂からなり、前記芯線2を被覆している。 The electric wire 1 has a round cross-sectional shape. As illustrated in FIG. 1, the electric wire 1 is a covered electric wire including a conductive core wire 2 and an insulating covering portion 3. The core wire 2 includes a plurality of strands 8. The strand 8 is formed in a round cross section and is made of a conductive metal such as copper or a copper alloy. A plurality of strands 8 are twisted together to constitute the core wire 2. In the example of illustration, it has shown that the core wires of the four electric wires 2 are joined mutually. The covering portion 3 is made of an insulating synthetic resin and covers the core wire 2.
図1に示すように、接合する箇所に位置する電線1の被覆部3は、予め除去されて、先端を揃えた状態で、4本の芯線2が横に並んで配置されることなく、アンビル4の溝6内に収容され、安定に支持される。電線1の長手方向の中間部における被覆部3は、受け具5の受け溝7内に収容され、縦長に支持される。
As shown in FIG. 1, the covering portion 3 of the electric wire 1 located at the place to be joined is removed in advance, and the four core wires 2 are not arranged side by side with the tips aligned, and the
図1に示す電線接合装置10は、4本の電線1の芯線2を順に溝6に入れて、これら4本の電線1の芯線2を溝内で重ねる。そして、これら4本の電線1の芯線2を互いに近づける方向に加圧して、これら4本の電線1の芯線2に超音波振動エネルギーを付与することにより、芯線2同士を接合する。また、本明細書でいう超音波振動エネルギーとは、超音波接合装置10が電線1の芯線2を接合させる際に、該電線の芯線に与えるエネルギーを示している。超音波振動エネルギーとは、例えば、電源が発振器(図示せず)に印加する際の電力値(W:ワット数)に、前記電源が発振器に印加する時間を、かけて得られるエネルギーである。
The electric
電線接合装置10は、図1に示すように、チップ11と、このチップ11に相対するアンビル4と、ホーン12と、駆動源としての圧電振動子9と、受け具5と、を備えている。ホーン12の後方には、圧電振動子9が取り付けられ、ホーン12の先端部には、チップ11が取り付けられている。このため、圧電振動子9は、ホーン12などを介してチップ11を振動させる。このとき、チップ11は、チップ11とアンビル4とが互いに接離(相対)する方向に対し直交する矢印Bに沿って振動する。なお、接離とは、互いに近づいたり離れたりする方向である。チップ11とアンビル4は、互いの間に電線1の芯線2を挟むことができる。
As shown in FIG. 1, the
電線接合装置10は、アンビル4に設けられた溝6に接合する電線の芯線を収容し、チップ11がアンビル4の溝6に近づく方向にに加圧した状態で、発振器で圧電振動子9を振動させて、この振動をホーン12経由でチップ11に伝える。そして、電線接合装置10は、チップ11を矢印Bに沿って振動して、アンビル4の溝6に収容した芯線2に超音波振動エネルギー(振動又は超音波振動ともいう)を与えて、電線の芯線を接合する。
The electric
チップ11は、四角柱状に形成されており、図1に示すように、アンビル4の底面6aと相対する平坦な端面11aを備えている。チップ11の端面11aの幅は、幅6bよりも若干幅狭で形成されている。チップ11の端面11aは、アンビル4の溝6の底面6aと平行である。
The chip 11 is formed in a quadrangular prism shape, and includes a
アンビル4は、金属で構成されている。アンビル4は、図1ないし図3に示すように、接合する電線1の芯線2を収容するための溝6と、チップ11に相対する溝の底面6aを備えている。
The
図2に示すように、アンビル4の溝の幅6bは、電線1の芯線2の外径の総和より小さくなるように形成されている。すなわち、溝の幅6bは、電線1の芯線2が矢印A(電線1の長手方向に直交する方向と平行で、かつ、チップ11とアンビル4とを互いに近づける方向をなしている)方向に対し直交する方向に、形成されている。
As shown in FIG. 2, the
受け具5は、金属あるいは合成樹脂で構成され、接合する複数の電線1を収容する受け溝7を備えている。受け溝7の幅は、溝の幅6bより若干幅広く形成されている。
The receptacle 5 is made of metal or synthetic resin and includes a receptacle groove 7 that accommodates a plurality of electric wires 1 to be joined. The width of the receiving groove 7 is slightly wider than the
前述した構成の電線接合装置10を用いて、複数の電線1の芯線2を接合する際には、まず、接合する複数の電線1の芯線2をアンビル4の溝6に収容し、チップ11を矢印A方向に移動させ、アンビル4の溝6内に進入させる。そして、アンビル4の溝6に収容されている複数の電線1の芯線2をチップ11で矢印A方向に押圧する。この状態で、圧電振動子9を振動し、この振動をホーン12経由でチップ11に伝える。そして、電線接合装置10は、チップ4を前述した矢印B(矢印Aに直交し、電線1の長手方向と平行な方向)に沿って振動して、アンビル4の溝6に収容された複数の電線1の芯線2に超音波振動エネルギーを与えて、芯線2同士を接合する。
When joining the core wires 2 of the plurality of wires 1 using the
こうして、複数の電線1の芯線2は、チップ11の超音波接合(超音波溶接または超音波溶着ともいう)によって互いに接合される。つまり、チップ11の振動と加圧により、芯線2が互いに接触して、接合する。 Thus, the core wires 2 of the plurality of electric wires 1 are bonded to each other by ultrasonic bonding (also referred to as ultrasonic welding or ultrasonic welding) of the chips 11. That is, the core wires 2 come into contact with each other and are bonded by the vibration and pressurization of the chip 11.
本実施形態によれば、芯線2を収容するアンビル4の溝の幅6bが、複数の電線1の芯線2の外径の総和より小さくなるように形成されている。このため、接合する複数の電線1の芯線2が横に並んで配置されることがないので、芯線2の接合を確実に行うことができ、芯線2の固着力を強化させることができる。そのため、固着力不足による電線の素線のほつれや芯線切れを防ぐことができる。
According to this embodiment, the
また、電線1の芯線2が、アンビル4の溝6内に収容されることで、芯線2の位置決めが正確に行われ、チップ11による加圧力や加振力を安定して受けることができる。その結果、電線の接合が確実に行われ、電線の接合の信頼性が一層向上する。
Further, since the core wire 2 of the electric wire 1 is accommodated in the
さらに、芯線の横並びを防ぐことによって固着力を向上させることが出来るため、超音波エネルギーを、通常使用している所定の超音波振動エネルギーよりも小さくすることが可能である。このため、超音波振動エネルギーを付与する側に設置された細い電線の段切れを防止することができると共に、電力消費を抑えることが可能となる。 Further, since the fixing force can be improved by preventing the side-by-side arrangement of the core wires, the ultrasonic energy can be made smaller than the predetermined ultrasonic vibration energy that is normally used. For this reason, it is possible to prevent disconnection of a thin electric wire installed on the side to which ultrasonic vibration energy is applied, and to suppress power consumption.
前述した実施形態では、電線1の端末の芯線2を接合させる例を示したが、図3に示すように、電線1の中間の芯線2を接合させることも可能である。したがって、電線1の様々な箇所で接合することができる。なお、前述した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。 In the above-described embodiment, the example in which the core wire 2 at the end of the electric wire 1 is joined has been shown. However, as shown in FIG. 3, the intermediate core wire 2 of the electric wire 1 can be joined. Therefore, it can join at various places of the electric wire 1. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
さらに、前述の実施形態では、接合する電線を収容する溝をアンビル4に設けたが、チップ11に溝を設けてもよい。この場合には、チップ11の溝にアンビル4を進入させ、電線の芯線を接合する。すなわち、アンビル4、チップ11のいずれか一方に溝を設ければよい。
Furthermore, although the groove | channel which accommodates the electric wire to join in the above-mentioned embodiment was provided in the
また、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。 Further, the above-described embodiments are merely representative forms of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiments. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 電線
2 芯線
3 被覆部
4 アンビル
5 受け具
6 溝
6a 溝の底面
6b 溝の幅
7 受け溝
8 素線
9 圧電振動子(駆動源)
10 電線接合装置
11 チップ
11a 端面(チップの端面)
12 ホーン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electric wire 2 Core wire 3
10 Wire Joining Device 11
12 Horn
Claims (2)
前記溝の幅を、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さくなるように形成したことを特徴とする電線接合方法。 A core wire of a plurality of electric wires is accommodated in a groove provided in one of a chip vibrated by a driving source and an anvil facing the chip, and the other is caused to enter the groove, and the chip is vibrated by the driving source. In the wire joining method for joining the core wires of the plurality of wires to each other by transmitting the vibration to the core wires of the plurality of wires,
The wire joining method, wherein a width of the groove is formed to be smaller than a sum of outer diameters of core wires of the plurality of electric wires.
前記チップと前記アンビルのうち一方に設けられた溝内に複数の電線の芯線を収容し、他方を前記溝内に進入させて、前記駆動源によりチップを振動させて該振動を前記複数の電線の芯線に伝えることで、当該複数の電線の芯線同士を互いに接合する電線接合装置において、
前記溝の幅が、前記複数の電線の芯線の外径の総和より小さく形成されていることを特徴とする電線接合装置。 A chip vibrated by a drive source, and an anvil facing the chip,
A core wire of a plurality of electric wires is accommodated in a groove provided in one of the tip and the anvil, the other is inserted into the groove, and the tip is vibrated by the driving source to cause the vibration to the plurality of electric wires. In the wire joining device that joins the core wires of the plurality of electric wires to each other by transmitting to the core wire,
The wire joining apparatus, wherein a width of the groove is smaller than a sum of outer diameters of core wires of the plurality of electric wires.
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