JP2022012784A - 電線同士の接合方法及び接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々に異なる接合条件下でも、電線の接合部の接合強度を必要なものとすることができ、安定した接合ができる電線同士の接合方法及び接合装置を提供する。【解決手段】複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部を接合するための電線同士の接合方法は、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の外周を覆う絶縁被覆を除去する絶縁被覆除去工程と、絶縁被覆が除去された複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の素線４の撚りを解す撚り解し工程と、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３を、その径方向側部から圧縮する圧力を与えながら、超音波振動を付与する超音波接合により、接合し、接合部を形成する接合工程と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、電線同士の接合方法及び接合装置に関するものである。

従来から、例えば自動車業界では、自動車に搭載される複数の電子機器から引き出される電線における先端部の導電線同士を接合し、その接合して集約した導体を自動車のボディパネル等に取り付けることで、接地することがなされている。こうした電線同士の接合方法としては、導電線の酸化皮膜等の表面の不純物を飛散させ、超音波振動により、導電線の金属部分を強固に接合することができる超音波接合が多く採用されている。

例えば、特許文献１に開示された従来の電線同士の接合方法では、電線における先端部の導電線を、その表面を粗面化してから超音波接合により接合することで、接合部の接合強度をより強固にすることを図っている。

特開２０１６－２０１３１３号公報

この特許文献１に開示された従来の電線同士の接合方法では、接合させる導電線が、略同径の単線（特に細い単線）同士である場合等には有効である。しかしながら、自動車等で用いられる電線の導電線は、曲げ易さ等を考慮して、複数の素線を撚ったものが多く使用されており、また、その径も様々な大きさで、撚り方も様々である。さらに、複数本の電線における先端部の導電線を接合するに際しては、作業効率を図るため、接合部の接合強度をより強固にするための電線における先端部の導電線同士の配置までは考慮しないのが通常である。このように、多くの理由で接合条件がバラつくため、様々に異なる接合条件下でも、電線の接合部の接合強度を必要なものとすることができ、安定した接合ができる電線同士の接合方法及び接合装置は、特許文献１に開示された従来技術を含め、未だ見聞されない。

本発明の目的は、様々に異なる接合条件下でも、電線の接合部の接合強度を必要なものとすることができ、安定した接合ができる電線同士の接合方法及び接合装置を提供することにある。

本願発明の電線同士の接合方法は、複数本の電線における先端部を接合するための電線同士の接合方法であって、前記複数本の電線における先端部の導電線の外周を覆う絶縁被覆を除去する絶縁被覆除去工程と、前記絶縁被覆が除去された前記複数本の電線のうち、少なくとも１本の電線における先端部の導電線の素線の撚りを解す撚り解し工程と、前記複数本の電線における先端部の導電線を、その径方向側部から圧縮する圧力を与えながら、超音波振動を付与する超音波接合により、接合し、接合部を形成する接合工程と、を有することを特徴とする。

このような本願発明の電線同士の接合方法によれば、様々に異なる接合条件下でも、電線の接合部の接合強度を必要なものとすることができ、安定した接合ができる。

本発明の第１実施形態に係る電線同士の接合方法のフロー図である。 第１実施形態に係る電線同士の接合方法の絶縁被覆除去工程において、（ａ）は、絶縁被覆除去前の電線を示す平面図であり、（ｂ）は、絶縁被覆除去後の電線を示す平面図である。 第１実施形態に係る電線同士の接合方法の撚り解し工程において、（ａ）は、撚り解し前の電線を示す平面図であり、（ｂ）は、撚り解し後の電線を示す平面図である。 第１実施形態に係る電線同士の接合方法の接合工程において、複数本の電線における先端部の導電線を超音波接合装置内にセットした状態を示す側面図である。 第１実施形態に係る電線同士の接合方法の接合工程において、複数本の電線における先端部の導電線を超音波接合装置内にセット後、アンビルを閉じて接合を行っている状態を示す側面図である。 第１実施形態に係る電線同士の接合方法の接合工程において、複数本の電線における先端部の導電線の超音波接合装置内での接合が完了した状態を示す側面図である。 第１実施形態に係る電線同士の接合方法において、複数本の電線における先端部の導電線の接合が完了した状態を示す平面図である。 比較例の電線同士の接合方法の接合工程において、複数本の電線における先端部の導電線を超音波接合装置内にセットした状態を示す側面図である。 比較例の電線同士の接合方法の接合工程において、複数本の電線における先端部の導電線を超音波接合装置内にセット後、アンビルを閉じて接合を行っている状態を示す側面図である。 比較例の電線同士の接合方法の接合工程において、複数本の電線における先端部の導電線の超音波接合装置内での接合が完了した状態を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る電線同士の接合方法のフロー図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１～図７に基づいて説明する。図１は、本実施形態の電線同士の接合方法のフロー図であり、図２～図７は、本実施形態の電線同士の接合方法を説明するための説明図である。

本実施形態の電線同士の接合方法では、図１の絶縁被覆除去工程Ｓ１において、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、複数本（ここでは一例として２本）の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３を覆う絶縁被覆２を切り取り除去する。なお、絶縁被覆２を除去するには、導電線３の表面まで切り込みを入れ、絶縁被覆２の切りカスを外側へ抜き取る絶縁被覆除去用の治具や装置が用いられる。

続いて、図１の撚り解し工程Ｓ２において、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、絶縁被覆２が除去された複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の素線４，・・・の撚りを解す。なお、導電線３の素線４，・・・の撚りを解すには、例えば、導電線３の素線４，・・・の表面を把持して撚り方向の逆向きに回転させて撚りを解す撚り解し用の治具や装置が用いられる。

続いて、図１の接合工程Ｓ３において、図４に示すように、素線４，・・・の撚りを解した複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３を、ホーン５１、アンビル５２、及びグライディングジョー５３，５３からなる超音波接合装置５内にセットする。そして、図５に示すように、超音波接合装置５のアンビル５２を閉じ、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）の径方向側部から白抜き矢印で示すように圧力を与えながら、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）の軸方向に超音波を与え、振動させると、図５に示すように、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の素線４，・・・が変位し、略均等な密度で圧着され、接合された接合部６が形成される。なお、図７に示すように、接合部６の表面及び裏面には、ホーン５１及びアルビル５２における表面のローレット状の突起の痕が、しっかりと転写される。また、本実施形態の電線同士の接合方法は、作業員による手作業で行ってもよいし、後述する一例を挙げた電線同士の接合装置等により自動で行ってもよい。また、超音波接合装置５で複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）の径方向側部から圧力を与える際は、ホーン５１側から与えてもよい。

以上の本実施形態の電線同士の接合方法によれば、様々に異なる接合条件下でも、電線１（１Ａ，１Ｂ）の接合部６の接合強度を必要なものとすることができ、安定した接合ができる。例えば、図４及び図５に示すように、径が大きい電線１Ａの導電線３と、これよりも径が小さい電線１Ｂの導電線３とは、配置を考慮したとしても、後述の比較例で説明するように、本実施形態のように、撚り解し工程Ｓ２がなければ、電線１（１Ａ，１Ｂ）の接合部６の接合強度を必要なものとすることができず、安定した接合ができない接合条件下にある。また、万一、複数本の電線１の配置がよければ、接合部６の接合強度を必要なものとすることができ、安定した接合ができる場合もある。しかしながら、このような場合も含め、電線１の本数の多さ、径の大きさの違い、導電線３の素線４，・・・の撚り方が様々であること等を考慮すると、いずれにせよ、接合条件は様々であり、複数本の電線１の配置を考慮することは効率的ではない。すなわち、本実施形態の電線同士の接合方法では、このような接合条件のバラつきを無視して、効率的に実施することもできる。

上記した本実施形態の電線同士の接合方法の作用効果の有効性を説明するため、図８～図１０に示す比較例の電線同士の接合方法と比較する。比較例の電線同士の接合方法も、上記した第１実施形態の電線同士の接合方法と同様に、絶縁被覆除去工程Ｓ１と、接合工程Ｓ３と、を有している。比較例の電線同士の接合方法では、撚り解し工程Ｓ３を有しないことが、上記した第１実施形態の電線同士の接合方法と相違している。以下、相違点について詳しく説明する。なお、比較例において、上記した第１実施形態と略同様の構成については同一符号を付して説明を省略又は簡略する。

この比較例の電線同士の接合方法では、図８～図１０に示すように、撚り解し工程Ｓ３を有しないため、電線１Ａ，１Ｂの導電線３は撚られたままなので、上記した第１実施形態の電線同士の接合方法と区別し易いように、電線１Ａ，１Ｂの端面は素線４，・・・は省略し、それぞれドットを付けて表示した。接合工程Ｓ３において、図８に示すように、素線４，・・・の撚られたままの複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３を、ホーン５１、アンビル５２、及びグライディングジョー５３，５３からなる超音波接合装置５内にセットする。図８及び図９に示すように、左側の電線１Ａの導電線３の方が、右側の電線１Ｂの導電線３の径よりも３倍近く大きく、いずれの導電線３も撚られたままであるので、いずれも一塊の剛性を有している。そして、図９に示すように、超音波接合装置５のアンビル５２を閉じ、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）の径方向側部から白抜き矢印で示すように圧力を与えながら、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）の軸方向に超音波を与え、振動させても、右側の電線１Ｂの導電線３の表面には、アンビル５２の先端部が接していないので、力のバラつきがある接合が行われる。それ故に、図１０に示すように、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３が変形し、圧着され、接合された状態においても、密度にバラつきがある接合部６０が形成される。すなわち、接合部６０の電線１Ｂにおける先端部の導電線３が変形した部分６０ａは、特に他の部分よりも密度が小さく、電線１（１Ａ，１Ｂ）の接合部６０の接合強度を必要なものとすることができず、安定した接合ができていない状態である。

次に、本発明の第１実施形態に係る電線同士の接合方法を適用した電線同士の接合装置の一例を説明する。

本例の電線同士の接合装置は、図示は省略したが、絶縁被覆除去装置（絶縁被覆除去手段）と、撚り解し装置（撚り解し手段）と、接合装置（接合手段）と、を備えている。

絶縁被覆除去装置は、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の外周を覆う絶縁被覆２を除去する絶縁被覆除去工程Ｓ１を自動で行う。

撚り解し装置は、絶縁被覆除去装置により絶縁被覆２が除去された複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の素線４，・・・の撚りを解す撚り解し工程Ｓ２を自動で行う。

接合装置は、撚り解し装置により撚りが解された複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３を、その径方向側部から圧縮する圧力を与えながら、超音波振動を付与する超音波接合により、接合し、接合部６を形成する接合工程Ｓ３を自動で行う。

なお、絶縁被覆除去装置と、撚り解し装置と、接合装置と、をベルトコンベア等の搬送手段で繋ぎ、中央演算処理装置（制御部）により制御して、全体をオートメーション化してもよい。

本例の電線同士の接合装置によれば、上記した第１実施形態の電線同士の接合方法を自動的に行うことができる。

次に、本発明の第２実施形態を図１１に基づいて説明する。図１１は、本実施形態の電線同士の接合方法のフロー図である。本実施形態の電線同士の接合方法も、上記した第１実施形態の電線同士の接合方法と同様に、接合工程Ｓ３を有する。本実施形態の電線同士の接合方法では、絶縁被覆除去工程Ｓ１と、撚り解し工程Ｓ２と、を同時に行う絶縁被覆除去・撚り解し工程Ｓ１０を有することが、第１実施形態の電線同士の接合方法と相違している。以下、相違点について詳しく説明する。なお、本実施形態において、上記した第１実施形態と略同様の構成については同一符号を付して説明を省略又は簡略する。

本実施形態の電線同士の接合方法では、絶縁被覆除去・撚り解し工程Ｓ１０において、導電線３の表面まで切り込みを入れ、絶縁被覆２の切りカスを外側へ抜き取りながら、表面を把持して撚り方向の逆向きに回転させたり、櫛状で絶縁被覆２の切りカスを外側へ抜き取りながら、素線４，・・・を解したりする、絶縁被覆２を除去するのと、導電線３の素線４，・・・の撚りを解すのと、を同時に行える治具や装置が用いて、絶縁被覆除去工程Ｓ１と、撚り解し工程Ｓ２と、が同時に行われる。よって、本実施形態の電線同士の接合方法では、絶縁被覆除去工程Ｓ１と、撚り解し工程Ｓ２と、を同時に行われるので、第１実施形態の電線同士の接合方法に比して、より一層時間効率がよく製品を製造することができる。

次に、本発明の第２実施形態に係る電線同士の接合方法を適用した電線同士の接合装置の一例を説明する。本例の電線同士の接合装置では、図示は省略したが、絶縁被覆除去装置による絶縁被覆除去処理と、撚り解し装置による撚り解し処理と、を同時に行える絶縁被覆除去・撚り解し装置（手段絶縁被覆除去・撚り解し手段）を備えていることが、第１実施形態の電線同士の接合方法を適用した電線同士の接合装置と相違している。以下、相違点について詳しく説明する。なお、本例において、上記した第１実施形態を適用した例と略同様の構成については同一符号を付して説明を省略又は簡略する。

本例の電線同士の接合装置では、複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の外周を覆う絶縁被覆２を除去する絶縁被覆除去工程Ｓ１を行う絶縁被覆除去装置と、絶縁被覆２が除去された複数本の電線１（１Ａ，１Ｂ）における先端部の導電線３の素線４，・・・の撚りを解す撚り解し工程Ｓ２を行う撚り解し装置と、に代えて、絶縁被覆除去装置による絶縁被覆除去処理と、撚り解し装置による撚り解し処理と、を同時に行える、絶縁被覆除去・撚り解し工程Ｓ１０を自動で行う絶縁被覆除去・撚り解し装置を備えている。よって、第１実施形態の電線同士の接合方法を適用した電線同士の接合装置に比して、より一層時間効率がよく製品を製造することができ、且つ、省スペースで、より低コストで製造することができる。なお、本例の電線同士の接合装置でも、絶縁被覆除去・撚り解し装置と、接合装置と、をベルトコンベア等の搬送手段で繋ぎ、中央演算処理装置（制御部）により制御して、全体をオートメーション化してもよい。

以上、図面を参照して、本発明を実施するための形態を第１実施形態及び第２実施形態に基づいて詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、上記した第１実施形態及び第２実施形態では、複数の電線１（１Ａ，１Ｂ）の導電線３を、いずれも複数の素線４，・・・からなるものとしたが、これに限定されず、素線４が１本の単線の電線を混ぜて実施してもよい。

Ｓ１ 絶縁被覆除去工程
Ｓ２ 撚り解し工程
Ｓ３ 接合工程
Ｓ１０ 絶縁被覆除去・撚り解し工程
１，１Ａ，１Ｂ 電線
２ 絶縁被覆
３ 導電線
４ 素線
６ 接合部

Claims (5)

1. 複数本の電線における先端部を接合するための電線同士の接合方法であって、
   前記複数本の電線における先端部の導電線の外周を覆う絶縁被覆を除去する絶縁被覆除去工程と、
   前記絶縁被覆が除去された前記複数本の電線のうち、少なくとも１本の電線における先端部の導電線の素線の撚りを解す撚り解し工程と、
   前記複数本の電線における先端部の導電線を、その径方向側部から圧縮する圧力を与えながら、超音波振動を付与する超音波接合により、接合し、接合部を形成する接合工程と、を有することを特徴とする電線同士の接合方法。
2. 前記絶縁被覆除去工程と、前記撚り解し工程と、を同時に行う絶縁被覆除去・撚り解し工程を有することを特徴とする請求項１に記載の電線同士の接合方法。
3. 前記撚り解し工程において、前記複数本の電線のうち、導電線の素線が撚り線となっている全ての電線における先端部の導電線の素線の撚りを解すことを特徴とする請求項１又は２に記載の電線同士の接合方法。
4. 複数本の電線における先端部を接合するための電線同士の接合装置であって、
   前記複数本の電線における先端部の導電線の外周を覆う絶縁被覆を除去する処理が可能な絶縁被覆除去手段と、
   前記絶縁被覆除去手段により前記絶縁被覆が除去された前記複数本の電線のうち、少なくとも１本の電線における先端部の導電線の素線の撚りを解す処理が可能な撚り解し手段と、
   前記撚り解し手段より素線の撚りが解されなかったものも含めた前記複数本の電線における先端部の導電線を、その径方向側部から圧縮する圧力を与えながら、超音波振動を付与する超音波接合により、接合し、接合部を形成する処理が可能な接合手段と、を備えていることを特徴とする電線同士の接合装置。
5. 前記絶縁被覆除去手段による絶縁被覆除去処理と、前記撚り解し手段による撚り解し処理と、を同時に行える絶縁被覆除去・撚り解し手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電線同士の接合装置。

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