JP4267899B2 - アルミニウム線状体の接続方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車その他の輸送機や各種機器などにおける電子部品間の電気接続などに使用されるアルミニウム(合金を含む。以下同様)線、棒などのアルミニウム線状体の接続方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種のアルミニウム線状体の接続方法としては、アルミニウム製のスリーブ内にアルミニウム線状体の端部を挿入し、スリーブを圧着(圧接)して縮径することによりスリーブとアルミニウム線状体とを接合し、スリーブを介してアルミニウム線状体を接続するようにした接続方法(例えば、特許文献1参照)、アルミニウム線状体の端部を突き合わせて軸線方向に加圧しながら通電し、この通電電流によるジュール熱を利用してアルミニウム線状体の突合せ端部を溶融させてバット溶接することによりアルミニウム線状体を接続する方法(例えば、特許文献2参照)などがある。
【0003】
【特許文献1】
特開平6−20727号公報(段落0002、図1)
【特許文献2】
特開2001−30081号公報(特許請求の範囲(請求項1)、図1)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記スリーブの圧着による接続方法では、アルミニウム線状体の表面に絶縁抵抗の大きい酸化皮膜が存在するため、この酸化皮膜を介して該スリーブとアルミニウム線状体とが接触する。このため、両者間の接触抵抗が著しく増大して接続部分が発熱したり、電流容量が低下したりする問題があり実用的ではない。
【0005】
一方、前記バット溶接による接続方法では、アルミニウム線状体同士が酸化皮膜を介して接続されることによる問題は解消されるが、アルミニウム線状体の母材に大電流を流して溶融させる必要があるため、その溶融のために与える熱量が大きくなり、従って、アルミニウム線状体を接続するために投下するエネルギが増大するほか、接続部分に生じた溶接ビードを削り取る必要があるため接続作業が煩雑になり、アルミニウム線状体の接続に要する費用が嵩むという問題があった。
【0006】
本発明は上記の課題を解決し、接続部分の発熱と電流容量の低下を抑え、また、接続に要するエネルギを低減させ、接続作業が容易で作業能率を高めることができるアルミニウム線状体の接続方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に記載されたアルミニウム線状体の接続方法は、アルミニウム製のスリーブの両端より接続すべきアルミニウム線状体の端部を挿入し、スリーブとアルミニウム線状体とを接合することにより、スリーブを介してスリーブの両端より挿入した一対のアルミニウム線状体を直列に接続するアルミニウム線状体の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、先端にプローブが突設された回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブに対し相対移動させ、回転子のプローブをスリーブとアルミニウム線状体とが接触する接合部に挿入し、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするものである。
【0008】
このような接続方法によると、プローブによる摩擦回転攪拌作用で前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の酸化皮膜が取り除かれて、両者がじかに接触し、両者間の接触抵抗の増大が抑えられて良好な電気的接続状態になる。従って、アルミニウム線状体の接続部分の発熱と電流容量の低下を抑えることができる。また、前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の加熱温度がアルミニウム母材の溶融温度まで上昇しないので、アルミニウム線状体の接続に要するエネルギを低減させることができる。更に、スリーブとアルミニウム線状体を接合する際、溶接ビードが発生せず、その削り取りが不要であり、また、溶接棒などの溶加材料材を用いる煩雑さもないため、アルミニウム線状体の接続作業が容易で作業能率を高めることができる。
【0009】
本発明の請求項2に記載されたアルミニウム線状体の接続方法は、請求項1記載の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、複数の前記スリーブをスリーブ把持ブロックに並列に配置し、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線を横切るように横方向にスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするものである。
【0010】
このような接続方法によると、各々にアルミニウム線状体が挿入された複数個のスリーブを並列に配置して、これらスリーブとアルミニウム線状体の接合部を順次速やかに摩擦攪拌接合することが可能になり、複数本のアルミニウム線状体を速やかに短時間で接続することができる。
【0011】
本発明の請求項3に記載されたアルミニウム線状体の接続方法は、請求項1記載の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線に沿ってスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするものである。
【0012】
このような接続方法によると、スリーブとアルミニウム線状体の接合部の長さが長くなるため、アルミニウム線状体をより確実に安定して接続することができ、より良好な電気的接続状態を得ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。図1は本発明に係るアルミニウム線状体の接続方法の第1実施形態を示す斜視図、図2は図1に示す接続方法において、回転子のプローブによりスリーブとアルミニウム線状体の接合部を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【0014】
図1、2により、第1実施形態によるアルミニウム線状体1の接続方法を説明すると、先ず、アルミニウム製の四角筒状のスリーブ3内に、その両端より接続すべき円形断面線材の導体であるアルミニウム線状体1の端部を挿入して端部同士を突き合わせる。このようなアルミニウム線状体1のスリーブ3内への挿入作業を他の2個のスリーブ3に対して同様に行う。
【0015】
次に、合成樹脂製のスリーブ把持ブロック5の横方向に所定間隔を隔てて並列に設けられた3個の角溝6に、前記3個のアルミニウム線状体1が挿入されたスリーブ3を嵌入し、スリーブ把持ブロック5に3個のスリーブ3を並列に配置して把持する。
【0016】
次に、先端にピン状の径小なプローブ8が突設された径大な回転子7を、例えば、図1において、左側に配置されたスリーブ3の一方のアルミニウム線状体1が挿入されている側(上方側)の所定部位、即ち、アルミニウム線状体1の突き合わせ端部から所定距離だけ一方のアルミニウム線状体1に沿って離れた個所で、且つ、該スリーブ3の左側外側縁部近傍の上方に位置させる。
【0017】
次に、回転子7を下げてそのプローブ8側の平坦面を前記スリーブ3の前記所定部位の外表面に押し付けながら、回転子7を2000〜5000rpmの高速度で回転させて、前記左側に配置されたスリーブ3の長さ方向軸線を横切るように、該スリーブ3に対し横方向のラインAに沿って右側に移動させ、回転子7のプローブ8を図2に示すように、左側のスリーブ3と一方のアルミニウム線状体1とが接触する接合部9に挿入する。
【0018】
これにより、前記接合部9を高速回転するプローブ8の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱で軟化させつつ、回転子7をラインAに沿って移動させることにより、軟化した接合部9のアルミニウム母材をプローブ8の移動方向の後方に塑性流動させ、熱伝導による急速な冷却固化により接合部9を摩擦攪拌接合する。
【0019】
このようにして、左側のスリーブ3の接合部9の摩擦攪拌接合が終了した後、回転子7をラインAに沿って中央のスリーブ3に向けて移動させ、プローブ8を中央のスリーブ3と一方のアルミニウム線状体1とが接触する接合部9に挿入する。そして、この接合部9を同様にしてプローブ8による摩擦回転攪拌作用により摩擦攪拌接合する。以下同様な操作により、右側のスリーブ3と一方のアルミニウム線状体1の接合部9も摩擦攪拌接合する。
【0020】
次に、前記回転子7を、図1において、左側に配置されたスリーブ3の他方のアルミニウム線状体1が挿入されている側(下方側)の前記所定部位の上方に移動させる。
【0021】
次に、その位置において、回転子7のプローブ8を前記スリーブ3の前記所定部位の外表面に押し付けながら、回転子7を同様に高速度で回転させて、前記左側に配置されたスリーブ3の長さ方向軸線を横切るように、該スリーブ3に対し横方向のラインB(ラインAに平行)に沿って右側に移動させ、回転子7のプローブ8を前記と同様に左側のスリーブ3と他方一方のアルミニウム線状体1とが接触する接合部9に挿入する。
【0022】
こうして、前記接合部9を高速回転するプローブ8の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱で軟化させつつ、回転子7をラインBに沿って移動させることにより、軟化した接合部9のアルミニウム母材をプローブ8の移動方向の後方に塑性流動させ、熱伝導による急速な冷却固化により接合部9を摩擦攪拌接合する。
【0023】
その後、回転子7をラインBに沿って中央のスリーブ3及び右側のスリーブ3の方に移動させ、同様にして中央及び右側のスリーブ3における各接合部9を順次摩擦攪拌接合することにより、3本のアルミニウム線状体1の接続を終了する。
【0024】
第1実施形態では3本のアルミニウム線状体1をそれぞれ接続するために用いる3個のスリーブ3において、一方のアルミニウム線状体1側における各接合部9の接合が終了した後、他方のアルミニウム線状体1側における各接合部9の接合を行うようにしたが、回転子7を2個用いて、それぞれ前記ラインA及びラインBに沿って移動させ、一方及び他方のアルミニウム線状体1側における各接合部9を同時に順次接合するようにしてもよい。
【0025】
また、各スリーブ3における両アルミニウム線状体1の突き合わせ端部がある部位のスリーブ3の外表面に、回転子7を押し付けながら、回転子7をスリーブ3の長さ方向軸線を横切るようにスリーブ3に対して横方向に移動させ、回転子7のプローブ8による摩擦回転攪拌作用により接合部9を摩擦攪拌接合するようにしてもよい。このようにすると、一個の回転子7を用いて、一方及び他方のアルミニウム線状体1側における接合部9を同時に順次接合することができる。
【0026】
更に、スリーブ3の数は単数、複数を問わないが、第1実施形態の接続方法を用いてアルミニウム線状体を接続すると、各々にアルミニウム線状体1が挿入された複数個のスリーブ3を並列に配置して、これらスリーブ3とアルミニウム線状体1の接合部9を順次速やかに摩擦攪拌接合することが可能になり、複数本のアルミニウム線状体1を速やかに短時間で接続することができる。
【0027】
図3は本発明に係るアルミニウム線状体1の接続方法の第2実施形態を示す斜視図、図4は図3に示す接続方法において、回転子7のプローブ8によりスリーブ3とアルミニウム線状体1の接合部10を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【0028】
図3、4により第2実施形態の接続方法によるアルミニウム線状体1の接続方法を説明すると、先ず、アルミニウム製の四角筒状のスリーブ3内に、その両端より接続すべき円形断面線材の導体であるアルミニウム線状体1の端部を挿入して端部同士を突き合わせる。
【0029】
次に、合成樹脂製のスリーブ把持ブロック5に設けられた角溝6に、アルミニウム線状体1が挿入されたスリーブ3を嵌入し、スリーブ把持ブロック5にスリーブ3を把持する。
【0030】
次に、先端にピン状の径小なプローブ8が突設された径大な回転子7を、例えば、図3において、スリーブ3の一方のアルミニウム線状体1が挿入されている側(上方側)の所定部位、即ち、スリーブ3の上方側外端縁部近傍にあって、一方のアルミニウム線状体1の中央部の上方に位置させる。
【0031】
次に、回転子7を下げてそのプローブ8側の平坦面を前記スリーブ3の前記所定部位の外表面に押し付けながら、回転子7を2000〜5000rpmの高速度で回転させて、前記スリーブ3の長さ方向軸線、即ち、縦方向のラインCに沿って、スリーブ3に対し下側、即ち、上方に位置する一方のアルミニウム線状体1側から下方に位置する他方のアルミニウム線状体1に向けて移動させ、回転子7のプローブ8を図4に示すように、スリーブ3と一方及び他方のアルミニウム線状体1とが接触する接合部10に挿入する。
【0032】
これにより、前記接合部10を高速回転するプローブ8の摩擦回転攪拌作用による摩擦熱で軟化させつつ、回転子7をラインCに沿って移動させることにより、軟化した接合部10のアルミニウム母材をプローブ8の移動方向の後方に塑性流動させ、熱伝導による急速な冷却固化により接合部9を摩擦攪拌接合する。このようにして回転子7をラインCに沿ってスリーブ3の下方側外端縁部まで移動させ、前記接合部10を摩擦攪拌接合することによりアルミニウム線状体1の接続を終了する。
【0033】
なお、第2実施形態においては、回転子7をスリーブ3の全長にわたり一方の端部側から他方の端部側に移動させて接合部10を接合するようにしたが、スリーブ3におけるアルミニウム線状体1の中央の突き合わせ端部を含み、且つ、所望の接続強度と電流容量を確保できる所定長さを有する部位における接合部10を摩擦攪拌接合するようにしてもよい。
【0034】
第2実施形態の接続方法を用いてアルミニウム線状体を接続すると、スリーブ3とアルミニウム線状体1の接合部10の長さが長くなるため、アルミニウム線状体1をより確実に安定して接続することができ、より良好な電気的接続状態を得ることができる。
【0035】
前記第1、第2実施形態によるアルミニウム線状体の接続方法では、スリーブ3に対して回転子7の方を移動させてスリーブ3とアルミニウム線状体1の接合部を摩擦攪拌接合するようにしたが、回転子7の方を固定し、回転子7に対してスリーブ3の方を移動させてスリーブ3とアルミニウム線状体1の接合部を摩擦攪拌接合するようにしてもよい。また、スリーブ3の形状は四角筒状に限定されるものではなく、アルミニウム線状体1の断面形状に合致する円筒状、楕円筒状、6角筒状などの形状でもよい。また、前記2実施形態では、スリーブ3として直線スリーブを用いて、その両端より接続すべきアルミニウム線状体1の端部を挿入して、アルミニウム線状体1を直線接続する方法であるが、枝分かれた分岐スリーブを用いて、その両端より接続すべきアルミニウム線状体1の端部を挿入して、アルミニウム線状体1を分岐接続する方法、又は、スリーブ3を電気、電子機器などに設けて、そのスリーブ3内に一端側からアルミニウム線状体1を挿入することにより、電気、電子機器などにアルミニウム線状体1を接続する方法などにも適用可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項1に記載されたアルミニウム線状体の接続方法によると、アルミニウム製のスリーブの両端より接続すべきアルミニウム線状体の端部を挿入し、スリーブとアルミニウム線状体とを接合することにより、スリーブを介してスリーブの両端より挿入した一対のアルミニウム線状体を直列に接続する方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、先端にプローブが突設された回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブに対し相対移動させ、回転子のプローブをスリーブとアルミニウム線状体とが接触する接合部に挿入し、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合するようにしたので、プローブによる摩擦回転攪拌作用で前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の酸化皮膜が取り除かれて、両者がじかに接触し、両者間の接触抵抗の増大が抑えられて良好な電気的接続状態になる。従って、アルミニウム線状体の接続部分の発熱と電流容量の低下を抑えることができる。
【0037】
また、前記接合部におけるスリーブとアルミニウム線状体の加熱温度がアルミニウム母材の溶融温度まで上昇しないので、アルミニウム線状体の接続に要するエネルギを低減させることができる。更に、スリーブとアルミニウム線状体を接合する際、溶接ビードが発生せず、その削り取りが不要であり、また、溶接棒などの溶加材料材を用いる煩雑さもないため、アルミニウム線状体の接続作業が容易で作業能率を高めることができる。
【0038】
本発明の請求項2に記載されたアルミニウム線状体の接続方法によると、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、複数の前記スリーブをスリーブ把持ブロックに並列に配置し、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線を横切るようにスリーブに対し横方向に相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合するようにしたので、各々にアルミニウム線状体が挿入された複数個のスリーブを並列に配置して、これらスリーブとアルミニウム線状体の接合部を順次速やかに摩擦攪拌接合することが可能になり、複数本のアルミニウム線状体を速やかに短時間で接続することができる。
【0039】
本発明の請求項3に記載されたアルミニウム線状体の接続方法によると、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線に沿ってスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合するようにしたので、スリーブとアルミニウム線状体の接合部の長さが長くなり、従って、アルミニウム線状体をより確実に安定して接続することができ、より良好な電気的接続状態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアルミニウム線状体の接続方法の第1実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1に示す接続方法において、回転子のプローブによりスリーブとアルミニウム線状体の接合部を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【図3】本発明に係るアルミニウム線状体の接続方法の第2実施形態を示す斜視図である。
【図4】図3に示す接続方法において、回転子のプローブによりスリーブとアルミニウム線状体の接合部を摩擦攪拌接合している状態を示す一部断面拡大正面図である。
【符号の説明】
1 アルミニウム線状体
3 スリーブ
5 スリーブ把持ブロック
6 角溝
7 回転子
8 プローブ
9 接合部
10 接合部
A ライン
B ライン
C ライン
Claims (3)
- アルミニウム製のスリーブの両端より接続すべきアルミニウム線状体の端部を挿入し、スリーブとアルミニウム線状体とを接合することにより、スリーブを介してスリーブの両端より挿入した一対のアルミニウム線状体を直列に接続するアルミニウム線状体の接続方法において、前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、先端にプローブが突設された回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブに対し相対移動させ、回転子のプローブをスリーブとアルミニウム線状体とが接触する接合部に挿入し、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とするアルミニウム線状体の接続方法。
- 前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、複数の前記スリーブをスリーブ把持ブロックに並列に配置し、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線を横切るように横方向にスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とする請求項1記載のアルミニウム線状体の接続方法。
- 前記スリーブ内にアルミニウム線状体を挿入した後、前記回転子をスリーブの外表面に押し付けながら回転させてスリーブの長さ方向軸線に沿ってスリーブに対し相対移動させ、プローブによる摩擦回転攪拌作用により前記接合部を摩擦攪拌接合することを特徴とする請求項1記載のアルミニウム線状体の接続方法。
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