JP2014143177A - 超音波接合装置及び端子と電線の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】相手端子接続部の共振を防止して、それによる悪影響を無くし、超音波接合した製品の品質向上を図る。
【解決手段】前部に相手端子接続部２を有し、その後部に電線接合部３を有する端子１の電線接合部３を上面１１ａに載せるアンビル１０と、アンビルの上方に配置された超音波ホーン２０と、超音波振動を付与する際にアンビルの上面に対して電線接合部３を押え付ける端子押え部材５０とを有し、端子押え部材が、電線接合部の幅方向両端部を押え付ける押圧段部（第１の押圧部）５４と、電線接合部のうちの芯線が接合される部分より前側の相手端子接続部に繋がる部分を押え付ける連結バー（第２の押圧部）とを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、端子と電線を超音波接合により接合する超音波接合装置、及び、端子と電線を超音波接合により接合した端子と電線の接合構造に関するものである。

一般に超音波接合により端子と電線を接合するには、端子を上面に載置するアンビルと、アンビルの上方に対向して配置され、アンビルとの間で端子と電線を挟み込み、その状態で電線の芯線に超音波振動を付与する超音波ホーンと、を備えた超音波接合装置を用いている。

この種の超音波溶接装置を使用して端子と電線を接合する場合、まず図１０（ａ）に示すように、アンビル３１０の上面３１１に端子３０１を載せる。この場合、端子３０１は一般的に、前部に相手端子と接続するための相手端子接続部３０２を有し、その後部に電線と接合するための電線接合部３０３を有するので、その電線接合部３０３だけをアンビル３１０の上面３１１に載置する。そして、アンビル３１０に載せた電線接合部３０３の上に、電線Ｗの端末の絶縁被覆Ｗｂを除去して露出させた芯線Ｗａを載置する。

次に図８（ｂ）に示すように、電線接合部３０３上の芯線Ｗａを超音波ホーン３２０の下面の押圧面３２１で押圧して、アンビル３１０との間で芯線Ｗａと電線接合部３０３を挟み付けるようにしながら、超音波ホーン３２０から超音波振動を付与することで、芯線Ｗａを構成する素線間や芯線Ｗａと電線接合部３０３の接触面などに超音波振動による摩擦熱を発生させる。それにより、最終的に全ての素線に熱軟化による変形を生じさせて、芯線Ｗａを一体化しながら、芯線Ｗａと電線接合部３０３とを接合している。

また、図１１に示すように、端子３１２の電線接続部３１３を、その幅方向の端部が中間部に比して上方に位置するように湾曲形状に形成し、それに合わせてアンビル３４０の上面３４１を湾曲形状に形成し、さらに超音波ホーン３３０の芯線Ｗａに接する押圧面３３２を電線接続部３１３の芯線Ｗａと接する内面３１３ａの形状に合わせて半円筒面状に形成し、超音波ホーン３３０と端子３１２との間の相対的な位置を変えながら複数回にわたって芯線Ｗａを電線接続部３１３に超音波溶接する方法も知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、超音波接合の際にアンビル３１０上で端子３０１が芯線Ｗａに追従して振動すると、接合エネルギーが削がれて、良好な接合ができないおそれがある。

それを規制するために、図１２に示すように、アンビル３１０上に載せた電線接合部３０３の幅方向の両端部を端子押え部材３５０の押圧段部３５４でアンビル３１０に対して押え付け、その状態で超音波ホーン３２０により超音波振動を付与することが考えられている。なお、この場合の端子押え部材３５０の互いに対向する内側壁３５６は、平板状の電線接合部３０３の上で芯線Ｗａが変形した際のはみ出しを防止する規制壁の役割を果たすようになっている。

このような端子押え部材を用いながら超音波接合する場合の類似例は、例えば特許文献２に記載されている。

特開２００９−２５９７０２号公報 特開２００６−１１４３４３号公報

ところが、端子押え部材３５０によって端子３０１の電線接合部３０３の幅方向の両端部をアンビル３１０に対して押え付けるだけでは、振動が相手端子接続部３０２側に大きく伝搬し、その結果として、相手端子接続部３０２に悪影響が及ぶことがあった。

例えば、相手端子接続部３０２が、相手端子であるオス端子を受け入れる角筒状のボックス部である場合には、ボックス部の内部にオス端子を弾性的に挟持する弾性接触片（板バネなど）が設けられている。また、ボックス部の周壁に係合箇所や溶接箇所が存在することもある。そうした部分が、振動の伝搬によってボックス部が共振を起こすことで、損傷を生じることがあり、超音波接合した製品の歩留まりを悪化させることがあった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、相手端子接続部の共振を防止して、それによる悪影響を無くし、超音波接合した製品の品質向上を図ることのできる超音波接合装置、及び、その超音波接合装置で製造した端子と電線の接合構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明に係る超音波接合装置は、下記（１）、（２）を特徴としている。
（１） 前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、その後部に連続して電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部を上面に載せるアンビルと、
前記アンビルの上方に配置され、該アンビルの上面に載せた前記電線接合部の上に載せられた前記芯線を上から押圧しながら前記芯線及び芯線と電線接合部との接触部に超音波振動を付与することで、前記電線接合部と芯線とを接合する超音波ホーンと、
前記超音波ホーンで超音波振動を付与する際に、前記アンビルの上面に対して前記電線接合部を押え付ける端子押え部材と、
を有する超音波接合装置であって、
前記端子押え部材が、
前記電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部をアンビルに対して押え付ける第１の押圧部と、前記電線接合部のうちの前記芯線が接合される部分より前側の前記相手端子接続部に繋がる部分をアンビルに対して押え付ける第２の押圧部と、を有すること。
（２） 上記（１）に記載の超音波接合装置において、
前記アンビルの上面が、前記電線接合部の下面と密着する平面とされ、
前記超音波ホーンの幅方向の寸法が、前記超音波ホーンの幅方向の両外側面と、該両外側面と対向し且つ超音波を付与して前記電線接合部と芯線とを接合する際に前記芯線の幅方向外方への逃げを規制する規制壁との間に微小隙間を確保し得る寸法に設定され、
前記超音波ホーンの前記芯線に接する押圧面が、平坦面または平坦面を基準にして上方に凹んだ凹湾曲面として形成され、
前記押圧面の幅方向の両端に、幅方向の外側上方に向けて傾斜する傾斜面が設けられていること。

上記（１）の構成の超音波接合装置によれば、端子押え部材の第２の押圧部が、電線接合部のうちの芯線が接合される部分より前側の相手端子接続部に繋がる部分をアンビルに対して押え付けるので、押え付けた部分より前側にある相手端子接続部に、超音波振動の付与時における振動が伝搬し難くなる。その結果、相手端子接続部の共振による悪影響を無くすことができて、超音波接合で接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上を図ることができる。
上記（２）の構成の超音波接合装置によれば、超音波ホーンの幅方向の両端に、芯線の逃げスペースを確保するための傾斜面が設けられているので、超音波接合時に、超音波ホーンの外側面と規制壁との間の微小隙間に芯線が逃げてバリが発生する際のバリの形状を尖った形ではなく、山なりの形にしてバリの高さを減じることができる。従って、バリが目立たなくなる上、超音波接合時に超音波ホーンとバリとが擦れる面積（超音波ホーンとバリとの接触面積）を減らすことができ、その結果、バリの引き千切れ等の異常を防ぐことができる。

前述した目的を達成するために、本発明に係る端子と電線の接合構造は、下記（３）を特徴としている。
（３） 前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、その後部に連続して電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部に対して電線の端末の芯線を超音波接合により接合した端子と電線の接合構造であって、
前記電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部と、前記電線接合部のうちの前記芯線が接合される部分より前側の前記相手端子接続部に繋がる部分とに、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際に前記アンビルに対して前記電線接合部を押え付けるための端子押え部材の押し付けスペースが確保されていること。

上記（３）の構成の端子と電線の接合構造によれば、端子の電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部と、電線接合部のうちの芯線が接合される部分より前側の相手端子接続部に繋がる部分とに端子押え部材の押し付けスペースが確保されているので、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際に、アンビルに対して電線接合部を確実に押え付けることができると共に、第２の押圧部で押え付けた部分より前側にある相手端子接続部に振動が伝搬しないようにすることができる。その結果、相手端子接続部の共振による悪影響が無くなり、超音波接合で接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上が図れる。

本発明によれば、相手端子接続部の共振による悪影響を無くすことができ、超音波接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上を図ることができる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の要部概略構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の中の構成部品である端子押え部材の構成を示す斜視図である。 図３（ａ）から図３（ｃ）は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の中の構成部品である端子押え部材の構成を示す図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は一部を断面で示す側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＩＩＩｃ矢視拡大図である。 図４（ａ）から図４（ｄ）は、本発明の一実施形態の超音波接合装置を用いて端子と電線を接合する場合の工程説明図で、図４（ａ）はアンビルの上に端子の電線接合部を載せた状態を示す図、図４（ｂ）は端子押え部材で端子の電線接合部をアンビルに対して押え付けている状態を示す図、図４（ｃ）は電線の端末の芯線を電線接合部の上に載せた状態を示す図、図４（ｄ）は超音波ホーンを下降させて超音波ホーンで芯線を電線接合部に押し付けながら超音波振動を付与している状態を示す図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示した工程時の状態を示す図で、図５（ａ）は端子押え部材によって端子を押え付けている部分が分かるように示す平面図、図５（ｂ）は端子押え部材によって端子を押え付けている状態を示す正面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の一実施形態の超音波接合装置によって端子と電線を接合した製品（接合構造）を示す図で、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は上から見た平面図である。 図７（ａ）から図７（ｃ）は、本発明の別の実施形態の説明図で、図７（ａ）は本実施形態の装置によって端子と電線を接合した製品（接合構造）を示す斜視図、図７（ｂ）及び図７（ｃ）はその製品を製造する途中の工程説明図で、図７（ｂ）はアンビル上に載置した端子をアンビルに対し押え付けるために端子押え部材を下降させようとしている状態を示す正面図、図７（ｃ）は端子押え部材によって端子を押え付けている状態を示す正面図である。 図８は、本発明のさらに別の実施形態の説明図で、超音波ホーンで芯線を電線接合部に超音波接合しようとしている状態を示す断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図８の実施形態の効果を説明するための図で、図９（ａ）は、図８の実施形態の装置で超音波接合した場合のバリの発生状況を模式的に示す断面図、図９（ｂ）は、比較例を示す断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、従来例の説明図で、図１０（ａ）はアンビルと超音波ホーンで端子及び芯線を挟む様子を示す斜視図、図１０（ｂ）は挟んだ状態で超音波接合を行う様子を示す斜視図である。 図１１は別の従来例の説明図である。 図１２は、超音波接合の際にアンビルに対して端子の電線接合部を端子押え部材によって押え付けている状態を示す正面から見た断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態の超音波接合装置の要部概略構成を示す斜視図、図２は同装置の構成部品である端子押え部材の構成を示す斜視図、図３（ａ）から図３（ｃ）は端子押え部材の構成図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は一部を断面で示す側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＩＩＩｃ矢視拡大図、図４（ａ）〜図４（ｄ）は超音波接合装置を用いて端子と電線を接合する場合の工程説明図、図５（ａ）は端子押え部材によって端子を押え付けている部分が分かるように示す平面図、図５（ｂ）は端子押え部材によって端子を押え付けている状態を示す正面図である。

図１に示すように、この実施形態の超音波接合装置は、定位置に固定されたアンビル１０と、アンビル１０の上方に昇降自在に装備された超音波ホーン２０と、超音波ホーン２０との干渉を避けるような形状を有して超音波ホーン２０とは別に独立して昇降自在に装備された端子押え部材５０とを有している。

また特に図示しないが、この超音波接合装置はその他に、超音波ホーン２０の昇降機構、超音波ホーン２０に超音波振動を付与する振動機構、端子押え部材５０の昇降機構、端子１の搬送機構、電線Ｗの搬送機構などを有している。また、この超音波接合装置を含む端子付き電線の製造装置には、電線Ｗの端末の絶縁被覆Ｗｂを剥いで芯線Ｗａを露出させるための機構などが設けられている。

ここで、端子１は、図４（ａ）に示すように、前部に相手端子と接続するための角筒状の相手端子接続部（一般的なメス端子の場合は「ボックス部」とも言う）２を有し、その後部に連続して電線Ｗの端末の芯線Ｗａに接合するための電線接合部３を有している。

この場合の電線接合部３は、単一の平板として構成されており、後述するように断面Ｕ字状のバレルタイプの電線接合部における底板に相当するものではない。相手端子接続部（ボックス部）２は、一枚の板材を折り曲げて合わせ部を係合あるいは溶接して角筒状に成形したもので、内部に弾性接触片を備えており、弾性接触片と相手端子接続部２の周壁内面との間で相手端子を弾性的に挟持し、それにより、相手端子と電気的接触を得るように構成されている。

また、電線Ｗは、多数本の素線を断面円形状に撚り合わせて構成した芯線Ｗａを、合成樹脂製の絶縁被覆Ｗｂで外装してなるものであり、端末の絶縁被覆Ｗｂを端子１への接合に必要な所定長さにわたって皮剥ぎすることで、芯線Ｗａを露出させている。

図１に示すように、アンビル１０は、端子１の電線接合部３の左右幅寸法に対応した幅を有する凸部１１の平坦な上面１１ａを、端子１の電線接合部３の下面が密着する載置面としたブロック状の部材である。

超音波ホーン２０は、アンビル１０の上方に昇降自在に配置されており、アンビル１０の上面１１ａに載せた電線接合部３の上に載せられた電線Ｗの芯線Ｗａを上から押圧面２１（下面）で押圧しながら、芯線Ｗａ及び芯線Ｗａと電線接合部３との接触部に超音波振動を付与して、電線接合部３と芯線Ｗａとを接合するものである。

端子押え部材５０は、超音波ホーン２０で芯線Ｗａに超音波振動を付与する際に、アンビル１０の上面１１ａに対して端子１の電線接合部３を押え付けるもので、図１〜図３（ｃ）に示すように、垂直に立った姿勢の厚板状の部材として構成されている。この端子押え部材５０は、板厚方向が端子１の前後方向に向かう姿勢で装備されており、板厚方向から見た下半部の形状が、下端に行くほど窄まった左右対称形状をなしている。

端子押え部材５０の左右幅方向の中央には、上端より少し下がった位置から始まり下端まで延びる幅広のスリット部５２が設けられており、その上下に延びるスリット部５２により、端子押え部材５０の下半部が左右の脚部５１に分かれている。また、図１に示すように、超音波ホーン２０は、このスリット部５２の中で、端子押え部材５０に触れないように昇降できるようになっている。

左右の脚部５１の下端には、アンビル１０の凸部１１の左右側面に沿って上下する互いに平行に対向した案内壁５３が設けられており、それら案内壁５３の上側に、内側にせり出した形で押圧段部５４が設けられている。

左右の脚部５１に設けられた押圧段部５４は、端子押え部材５０が下降した際に、アンビル１０の凸部１１の上面１１ａに載った端子１の電線接合部３の幅方向（端子１の前後方向と直交する左右幅方向）の両端部３ａ（図４（ａ）から図５（ｂ）参照）をアンビル１０に対して押え付ける第１の押圧部に相当する部分である。これらの押圧段部５４は、電線接合部３の左右両端部の上面に僅かに掛かる押圧面５４ａを備えている。

押圧段部５４の上側には、電線接合部３の上側空間の左右方向の幅を電線接合部３の左右幅寸法よりも小さく規制することで、芯線Ｗａが超音波振動に伴って熱軟化して変形したときに、電線接合部３の幅以上にはみ出さないように規制する規制壁５６が設けられている。各規制壁５６は、押圧段部５４の押圧面５４ａの内端から垂直上方に向かって延びている。

また、これらの規制壁５６は、芯線Ｗａが変形した際に押圧しながら密着する可能性のある壁面であるから、規制壁５６の壁面には、芯線Ｗａが付着した場合にも剥がれやすくするための凹凸５６ａが設けられている。凹凸５６ａは上下方向に一定の断面で延びており、端子押え部材５０が上昇したときに芯線Ｗａが引っ掛からないようになっている。

また、左右の脚部５１の下端には、左右の脚部５１を連結する連結バー５５が設けられている。この連結バー５５は、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部２に繋がる部分を、アンビル１０に対して押え付ける第２の押圧部に相当する部分であり、電線接合部３の上面に押圧する連結バー５５の下端面５５ａは、押圧段部５４の押圧面５４ａと同じ平面として形成されている。

従って、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、端子押え部材５０が下降した際には、左右の押圧段部５４の押圧面５４ａと連結バー５５の下端面５５ａの、コ字状の各辺に相当する３カ所が、電線接合部３の上面に押圧して、電線接合部３をアンビル１０に対して押え付ける。

また、端子押え部材５０には、該部材５０を昇温させるためのヒータ６０が組み込まれている。この場合のヒータ６０は、棒状のカートリッジ式のもので、端子押え部材５０の左右幅方向の両端面に穿設した孔６１の中に挿入されている。

次に上記構成の超音波接合装置を用いて端子１と電線Ｗを接合する工程と、それによって得られる端子１と電線Ｗの接合構造について説明する。

この超音波接合装置を使用して端子１の電線接合部３に電線Ｗの端末の芯線Ｗａを接合する場合は、まず、図４（ａ）に示すように、端子１の電線接合部３をアンビル１０の凸部１１の上面１１ａに載せる。

次に図４（ｂ）に示すように、端子押え部材５０を下降させる。そうすると、押圧段部（第１の押圧部）５４の押圧面５４ａが、電線接合部３の幅方向の両端部３ａを下向きに矢印Ａのように押圧し、アンビル１０に対して電線接合部３を押え付ける。同時に、連結バー（第２の押圧部）５５が、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部２に繋がる部分を下向きに押圧し、アンビル１０に対して電線接合部３を押え付ける。この状態で、連鎖状に端子１を繋いでいるキャリア９（図１参照）から端子１を切り離す。

このとき、図５（ａ）に示すように、端子押え部材５０は、電線接合部３の上面の３箇所Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を、２つの押圧段部５４と１つの連結バー５５とで押圧する。

次に図４（ｃ）に示すように、電線接合部３の上に電線Ｗの端末の芯線Ｗａを載せる。そして、その状態で、図４（ｄ）に示すように、その上に超音波ホーン２０を矢印Ｂのように下降させ、アンビル１０の上面に載せた電線接合部３の上に載せられた芯線Ｗａを上から押圧面２１により押圧し、押圧力を加えながら超音波ホーン２０により超音波振動を芯線Ｗａに印加し、芯線Ｗａ及び芯線Ｗａと電線接合部３との接触部に超音波振動を付与することで、電線接合部３と芯線Ｗａとを接合する。

接合後は、まず超音波ホーン２０を上昇させ、次いで端子押え部材５０を上昇させ、端子１の接合された電線Ｗをアンビル１０から取り上げて、排出部へ搬送する。以上の工程により１回の端子と電線の接合工程を終了する。この場合の工程は順番に自動的に行われ、これが端子１と電線Ｗの組ごとに次々に行われる。

以上の工程の実施に際しては、超音波接合の段階において、端子押え部材５０によって、端子１の電線接合部３の幅方向の両端部と電線接合部３のうちの相手端子接続部２に繋がる部分をアンビル１０に対して押え付けているので、電線接合部３の追従した振動をできるだけ小さく抑えることができる。特に、端子押え部材５０の連結バー（第２の押圧部）５５によって、電線接合部３のうちの相手端子接続部２に繋がる部分をアンビル１０に対して押え付けているので、相手端子接続部２側への振動の伝搬を極力抑制することができる。従って、相手端子接続部２の共振による悪影響を無くして、超音波接合で接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上を図ることができる。

また、電線Ｗの端末の芯線Ｗａの前側に連結バー５５が配置されることによって、芯線Ｗａの前端の位置決めを行うことができ、できあがり製品の品質の安定を図ることができる。また、端子押え部材５０の規制壁５６が芯線Ｗａの変形時のはみ出しを抑制するので、できあがり製品の品質向上を図ることができる。特に、規制壁５６の壁面に凹凸５６ａを設けているので、芯線Ｗａが熱軟化して変形し規制壁５６に密着した際にも、規制壁５６と芯線Ｗａの付着を防止することができ、作業をスムーズに進めることができる。

また、接合作業を連続して行う際に、端子押え部材５０が暖まらない最初の段階では、端子押え部材５０に接合対象部位からの摩擦熱が逃げることで接合後の固着力が高まらないことがあるが、そのような場合にヒータ６０によって端子押え部材５０を昇温させておくことによって、接合対象部位からの摩擦熱の逃げを防止して、接合部の固着力アップに貢献することができる。

また、このように接合することにより、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような端子と電線の接合構造が得られる。
この接合構造は、端子１の電線接合部３の前後方向と直交する幅方向の両端部と、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合された部分Ｗｘより前側の相手端子接続部２に繋がる部分とに、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際にアンビルに対して電線接合部３を押え付けるための押え付け部材の押し付けスペースＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３が確保されることになる。従って、これらのスペースＳ１１〜１３が確保されていることにより、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際に、アンビルに対して電線接合部３を確実に押え付けることができると共に、相手端子接続部２に振動が伝搬しないようにすることができ、その結果、相手端子接続部２の共振による悪影響を無くすことができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

例えば、上記実施形態では、端子１の電線接合部３が一枚の平板として構成されている場合について説明したが、図７（ａ）に示すように、前部に相手端子接続部１０２を有する端子１０１の後部に設けられた電線接合部１０３が、断面Ｕ字状のバレルタイプとして構成されている場合にも、本発明は適用することができる。図７（ａ）から図７（ｃ）を用いて本発明の他の実施形態について説明する。なお、先に説明した実施形態と共通の構成要素には同符号を付して説明を省略し、以下においては、先に説明した実施形態と異なる点のみを説明する。

図７（ａ）に示すように、この場合の端子１０１の電線接合部１０３は、芯線接合部１０４と被覆加締部１０５とを有しており、芯線接合部１０４と被覆加締部１０５は、相手端子接続部１０２から連続して延びる共通の底板１０６と、底板１０６の幅方向両側に起立して形成された側板１０７、１０８とでそれぞれ構成されている。

このような形状の電線接合部１０３を備えた端子１０１に対して電線Ｗを接合する本実施形態の超音波接合装置は、芯線接合部１０４の底板１０６に対して電線Ｗの芯線Ｗａを超音波接合するように構成されている。

即ち、図７（ｂ）に示すように、端子押え部材１５０は、左右の脚部１５１の下端に、端子押え部材１５０が下降したときに、アンビル１０の凸部１１の左右側面に沿って移動する互いに平行に対向した案内壁１５３を有すると共に、芯線接合部１０４の左右の側板１０７の上端（電線接合部１０３の前後方向と直交する幅方向の両端部に相当）に押圧して、側板１０７を介して電線接合部１０３をアンビル１０に対し押え付ける押圧段部（第１の押圧部）１５４と、左右の脚部１５１を連結し、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部１０２に繋がる底板１０６上の部分をアンビル１０に対して押え付ける連結バー（第２の押圧部）１５５と、を有している。

押圧段部１５４には、芯線接合部１０４の側板１０７の上端に掛かる寸法だけ案内壁１５３から内方に突出しており、下向きの押圧面１５４ａによって側板１０７の上端を押圧できるようになっている。また、連結バー１５５の下面１５５ａは、芯線接合部１０４の側板１０７が途切れた位置の底板１０６の上面に押圧するように設けられている。

このように構成された超音波接合装置を用いて端子１０１と電線Ｗを接合する場合は、まず、図７（ｂ）に示すように、端子１０１の芯線接合部１０４をアンビル１０の凸部１１の上面１１ａに載せる。

次に図７（ｃ）に示すように、端子押え部材１５０を下降させる。そうすると、押圧段部（第１の押圧部）１５４の押圧面１５４ａが、芯線接合部１０４の幅方向両端の側板１０７の上端を下向きに押圧し、アンビル１０に対して芯線接合部１０４を押え付ける。同時に、連結バー（第２の押圧部）１５５が、電線接合部１０３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部１０２に繋がる底板１０６上の部分を下向きに押圧し、アンビル１０に対して電線接合部１０３を押え付ける。

次に、芯線接合部１０４の底板１０６の上に電線Ｗの端末の芯線Ｗａを載せる。そしてその状態で、その上に超音波ホーン２０を下降させ、アンビル１０の上面に載せた芯線接合部１０４の底板１０６上に載せられた芯線Ｗａを上から押圧し、押圧力を加えながら超音波ホーン２０により超音波振動を芯線Ｗａに印加し、芯線Ｗａ及び芯線Ｗａと芯線接合部１０４との接触部に超音波振動を付与することで、芯線接合部１０４と芯線Ｗａとを接合する。

以上の工程において、端子押え部材１５０によって、端子１０１の電線接合部１０３の幅方向の両端部と、電線接合部１０３のうちの相手端子接続部１０２に繋がる底板１０６上の部分とをアンビル１０に対して押え付けているので、電線接合部１０３の追従した振動をできるだけ小さく抑えることができる。特に、端子押え部材１５０の連結バー（第２の押圧部）１５５によって、電線接合部１０３のうちの相手端子接続部１０２に繋がる部分をアンビル１０に対して押え付けているので、相手端子接続部１０２側への振動の伝搬を極力抑制することができる。従って、相手端子接続部１０２の共振による悪影響を無くして、超音波接合で接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上を図ることができる。

また、電線Ｗの端末の芯線Ｗａの前側に連結バー１５５が配置されることによって、芯線Ｗａの前端の位置決めを行うことができ、できあがり製品の品質の安定を図ることができる。また、この場合の端子１０１の芯線接合部１０４には、予め芯線Ｗａの変形時のはみ出しを規制する側板１０７が設けられているので、できあがり製品の品質向上を図ることができる。

次にさらに別の実施形態を説明する。
図８は、その実施形態の説明図で、超音波ホーンで芯線を電線接合部に超音波接合しようとしている状態を示す断面図である。

この実施形態では、接合対象の端子として、図１〜図６（ｂ）の実施形態で示した平板状の電線接合部３を有する端子１を採用している。従って、端子押え部材も、図１〜図６（ｂ）の実施形態で示した端子押え部材５０を採用している。また、アンビル１０凸部１１の上面１１ａは、電線接合部３の下面と密着する平面とされている。

また、超音波ホーン２０の幅方向の寸法は、超音波ホーン２０の幅方向の両外側面と、該両外側面と対向し且つ超音波を付与して電線接合部３と芯線Ｗａとを接合する際に、芯線Ｗａの幅方向外方への逃げを規制する規制壁５６との間に、超音波ホーン２０の動作を保証するための微小隙間δを確保し得る寸法に設定されている。

そして、超音波ホーン２０の芯線に接する押圧面２１が、平坦面または平坦面を基準にして上方に凹んだ凹湾曲面２２として形成され、その押圧面２１の幅方向の両端に、凸湾曲面状の傾斜面２３（例えば「Ｒ（アール）」）が設けられている。これら押圧面２１の両端の傾斜面２３は、幅方向の外側上方に向けて傾斜しており、超音波を付与して電線接合部３と芯線Ｗａとを接合する際に、自身の下側に、前記微小隙間δへ逃げる芯線Ｗａ（特に素線Ｗａ１）の逃げスペースを微小隙間δの手前で確保し、それにより、微小隙間δへ芯線Ｗａ（特に素線Ｗａ１）が逃げることにより形成されるバリの高さを減じる働きをなすものである。

ところで、一般的に、前記微小隙間δに対して素線Ｗａ１の径が大きめである場合、例えば、微小隙間δ＝０．１４ｍｍに対し素線Ｗａ１の径が０．４１ｍｍ（１６ｓｑ電線）の場合、素線Ｗａ１が微小隙間δに逃げ込んでほつれを起こすことはほとんどない。しかし、素線Ｗａ１の径が小さめである場合、例えば、微小隙間δ＝０．１４ｍｍに対し素線Ｗａ１の径が０．２６ｍｍ（８ｓｑ電線）の場合、素線Ｗａ１が微小隙間δに逃げ込んでほつれを起こす割合が大きくなる。

そこで、ほつれ対策として、素線Ｗａ１の径が小さい場合に、微小隙間δの値を小さくすることが考えられる。例えば、素線Ｗａ１の径が０．２６ｍｍに対し微小隙間δ＝０．１０ｍｍとする。しかし、そうすると、素線Ｗａ１が微小隙間δに逃げ込んでバリを発生する際に、バリの飛び出し量（バリの高さ）が大きくなり、超音波ホーン２０との擦れによりバリが千切れを起こす割合が大きくなる。

その対策として、この実施形態では、前述の傾斜面２３を、超音波ホーン２０の押圧面２１の両端に設けて、バリの飛び出し（バリの高さ）を減じるようにしている。この際、電線接合部３の上面から、超音波ホーン２０の傾斜面２３が外側面と交わる点（ホーン端）までの高さが、接合開始時における芯線Ｗａの幅方向両端の高さよりも大きくなるように、傾斜面２３の寸法を設定することが望ましい。そうすれば、微小隙間δへの芯線Ｗａの逃げを少なくすることができる。そのため、傾斜面２３を、例えばＲ（アール）で形成する場合は、Ｒ＝０．５ｍｍ以上に設定することが望ましい。

図９（ａ）及び図９（ｂ）は、図８の実施形態の効果を説明するための図で、図９（ａ）は、図８の実施形態の装置で超音波接合した場合のバリの発生状況を模式的に示す断面図、図９（ｂ）は、比較例を示す断面図である。

本実施形態の場合も比較例の場合も、超音波ホーン２０の外側壁と規制壁５６との間の微小隙間δの大きさは一定である。図９（ａ）に示す本実施形態では、超音波ホーン２０の押圧面２１の両端に傾斜面２３が形成され、一方、図９（ｂ）に示す比較例では、超音波ホーン２０の押圧面２１の両端に傾斜面２３は形成されておらず、凹湾曲面２２がホーン端部まで連続して形成されている。

この条件で超音波接合が実行されると、比較例の場合は、図９（ｂ）に示すように、芯線の溶融物Ｗａ２が微小隙間δに侵入して、幅Ｖａ２、高さＶｂ２のバリＢｒ２を発生する。しかし、本実施形態の場合は、微小隙間δの手前で、傾斜面２３の下側に芯線（溶融物Ｗａ２）の逃げスペースが確保されるため、微小隙間δに逃げ込んでバリＢｒ１を形成する溶融物Ｗａ２の量が少なくなり、結果的に、幅Ｖａ１（＞Ｖａ２）は大きくなるものの、飛び出し量つまり高さＶｂ１（＞Ｖｂ２）の小さいバリＢｒ１が発生する。

このように、本実施形態によれば、超音波ホーン２０の押圧面２１の幅方向の両端に、芯線Ｗａの逃げスペースを確保するための傾斜面２３が設けられているので、超音波接合時に、超音波ホーン２０の外側面と規制壁５６との間の微小隙間δに芯線Ｗａが逃げてバリが発生する際のバリＢｒ１の形状を、尖った形ではなく、山なりの形ににして、バリＢｒ１の高さを減じることができる。従って、バリＢｒ１が目立たなくなる上、超音波接合時に超音波ホーン２０とバリＢｒ１とが擦れる面積（超音波ホーンとバリとの接触面積）Ｓｘ１を、比較例の場合の接触面積Ｓｘ２よりも減らすことができ、その結果、バリＢｒ１の引き千切れ等の異常を防ぐことができる。

なお、この実施形態では、使用する端子が、図１〜図６（ｂ）の実施形態で示した平板状の電線接合部３を有する端子１であり、端子押え部材が、図１〜図６（ｂ）の実施形態で示した端子押え部材５０である場合を説明したが、図７（ａ）から図７（ｃ）に示すような、平坦な底板１０６と底板１０６の幅方向両端から起立する両側板１０７、１０８を有した断面Ｕ字状の電線接合部１０３を備えた端子１０１に対しても、図８に示す超音波ホーンを用いることで、同様の効果を発揮することができる。その場合、電線接合部１０３の両側板１０７、１０８が、芯線Ｗａのはみ出しを規制する規制壁の役割をなす。

ここで、上述した本発明に係る超音波接合装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下（１）〜（３）に簡潔に纏めて列記する。
（１） 前部に相手端子と接続するための相手端子接続部（２）を有し、その後部に連続して電線（Ｗ）の端末の芯線（Ｗａ）に接合するための電線接合部（３）を有する端子（１）の前記電線接合部を上面に載せるアンビル（１０）と、
前記アンビルの上方に配置され、該アンビルの上面に載せた前記電線接合部の上に載せられた前記芯線を上から押圧しながら前記芯線及び芯線と電線接合部との接触部に超音波振動を付与することで、前記電線接合部と芯線とを接合する超音波ホーン（２０）と、
前記超音波ホーンで超音波振動を付与する際に、前記アンビルの上面に対して前記電線接合部を押え付ける端子押え部材（５０）と、
を有する超音波接合装置であって、
前記端子押え部材が、
前記電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部をアンビルに対して押え付ける第１の押圧部（押圧段部５４）と、前記電線接合部のうちの前記芯線が接合される部分より前側の前記相手端子接続部に繋がる部分をアンビルに対して押え付ける第２の押圧部（連結バー５５）と、を有することを特徴とする超音波接合装置。
（２） 前記アンビルの上面が、前記電線接合部の下面と密着する平面とされ、
前記超音波ホーンの幅方向の寸法が、前記超音波ホーンの幅方向の両外側面と、該両外側面と対向し且つ超音波を付与して前記電線接合部と芯線とを接合する際に前記芯線の幅方向外方への逃げを規制する規制壁（５６）との間に微小隙間（δ）を確保し得る寸法に設定され、
前記超音波ホーンの前記芯線に接する押圧面が、平坦面または平坦面を基準にして上方に凹んだ凹湾曲面（２２）として形成され、
前記押圧面の幅方向の両端に、幅方向の外側上方に向けて傾斜する傾斜面（２３）が設けられていることを特徴とする（１）に記載の超音波接合装置。
（３） 前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、その後部に連続して電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部に対して電線の端末の芯線を超音波接合により接合した端子と電線の接合構造であって、
前記電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部と、前記電線接合部のうちの前記芯線が接合される部分より前側の前記相手端子接続部に繋がる部分とに、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際に前記アンビルに対して前記電線接合部を押え付けるための端子押え部材の押し付けスペースが確保されていることを特徴とする端子と電線の接合構造。

１ 端子
２ 相手端子接続部
３ 電線接合部
１０ アンビル
１１ａ 上面
２０ 超音波ホーン
２１ 押圧面
２２ 凹湾曲面
２３ 傾斜面
５０ 端子押え部材
５４ 押圧段部（第１の押圧部）
５５ 連結バー（第２の押圧部）
５６ 規制壁
１０１ 端子
１０２ 相手端子接続部
１０３ 電線接合部
１０７，１０８ 側板（規制壁）
１５０ 端子押え部材
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 押し付けスペース
Ｗ 電線
Ｗａ 芯線
Ｗａ１ 素線（芯線）
δ 微小隙間
Ｂｒ１ バリ
Ｖｂ１ バリの高さ

Claims (3)

1. 前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、その後部に連続して電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部を上面に載せるアンビルと、
   前記アンビルの上方に配置され、該アンビルの上面に載せた前記電線接合部の上に載せられた前記芯線を上から押圧しながら前記芯線及び芯線と電線接合部との接触部に超音波振動を付与することで、前記電線接合部と芯線とを接合する超音波ホーンと、
   前記超音波ホーンで超音波振動を付与する際に、前記アンビルの上面に対して前記電線接合部を押え付ける端子押え部材と、
   を有する超音波接合装置であって、
   前記端子押え部材が、
   前記電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部をアンビルに対して押え付ける第１の押圧部と、前記電線接合部のうちの前記芯線が接合される部分より前側の前記相手端子接続部に繋がる部分をアンビルに対して押え付ける第２の押圧部と、を有することを特徴とする超音波接合装置。
2. 前記アンビルの上面が、前記電線接合部の下面と密着する平面とされ、
   前記超音波ホーンの幅方向の寸法が、前記超音波ホーンの幅方向の両外側面と、該両外側面と対向し且つ超音波を付与して前記電線接合部と芯線とを接合する際に前記芯線の幅方向外方への逃げを規制する規制壁との間に微小隙間を確保し得る寸法に設定され、
   前記超音波ホーンの前記芯線に接する押圧面が、平坦面または平坦面を基準にして上方に凹んだ凹湾曲面として形成され、
   前記押圧面の幅方向の両端に、幅方向の外側上方に向けて傾斜する傾斜面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の超音波接合装置。
3. 前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、その後部に連続して電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部に対して電線の端末の芯線を超音波接合により接合した端子と電線の接合構造であって、
   前記電線接合部の前後方向と直交する幅方向の両端部と、前記電線接合部のうちの前記芯線が接合される部分より前側の前記相手端子接続部に繋がる部分とに、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際に前記アンビルに対して前記電線接合部を押え付けるための端子押え部材の押し付けスペースが確保されていることを特徴とする端子と電線の接合構造。
   

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