JP5723112B2 - 絶縁電線の接続構造及び接続方法 - Google Patents

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Description

本発明は、複数本の絶縁電線を撚り合わせて電気的に一体に接続する作業の際に、十分な接続強度を確保することができる絶縁電線の接続構造及び接続方法に関するものである。
従来、例えば絶縁被覆を有する絶縁電線同士を撚り合わせて電気的に接続する場合、接続すべき部分における絶縁被覆を所定長さ剥ぎ取って導体を露出せしめ、露出せしめた導体同士を半田付けしたり、単に手作業で一緒に捻って接続する等、種々の接続方法が採用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
例えば、特許文献１に記載の接続方法は、図１１に示すように、円柱状の物体にある広がりを持たせた入口１０１とある角度を持った２つの穴１０２を有し、それに回転軸１０３を取り付けた回転接続子１００を用い、２本のコードをその穴に挿入させてから回転軸を回転させることで、２本のコードを同時に回転させて撚り合わせ、接続するものである。
また、特許文献２に記載の接続方法は、図１２に示すように、２本のワイヤ２０３、２０４の間の相互連結スパイラル捩り接続を行う方法であって、両部材２０１、２０２の両者の中のキャビティ手段の中に横並びの関係でワイヤ２０３、２０４を位置させた後、２部材コネクタの２部材２０１、２０２の間で相互回転を行わせる工程を有する。キャビティ手段はワイヤ２０３、２０４がキャビティ手段に対して特定な方向にあるときキャビティ手段に横並びの関係でのみ導入され得るような形状を有するとともに、上記２部材２０１、２０２の相互回転はそれぞれのキャビティの内面に対する各ワイヤ２０３、２０４のジャミングを生じさせており、また相互回転の継続中のワイヤの間の相互間の長手方向運動を制御するためのワイヤ２０３、２０４のブレーキ作用と部材２０１、２０２の近接方向の力の両者を維持するようになっている。なお、図中符号２０３Ａ、２０４Ａはコネクタ内の収納部分を示す。
また、特に昨今では、作業が簡単かつ確実である、という観点から超音波接合がたびたび採用されている。例えば、図１３に記載の方法は、複数の絶縁電線３０１〜３０４の絶縁被覆を剥ぎ取って導体３０１Ａ〜３０４Ａを露出せしめた部分を、単に並行に並べて（並行に重ねる意味も含む）、この並行に並べた部分に超音波接合を施して導体３０１Ａ〜３０４Ａ同士の接続を行なっている。
このような方法で超音波接合を行うと、接続強度に問題があるものが出てくる。具体的には接続強度不足で導体が一部ばらけてしまう、という問題がある。
そこで、例えば特許文献３に記載のような絶縁電線の接続方法が提案されている。即ち、この絶縁電線の接続方法は、図１４、図１５に示すように、複数本の絶縁電線４０１〜４０４の絶縁被覆を各々所定長さ剥ぎ取って導体４０１Ａ〜４０４Ａを露出させ、露出させた導体４０１Ａ〜４０４Ａ同士を同一方向に一緒に捻り、この捻った部分を超音波接合により溶接して接続することを特徴とするものである。これにより、複数本の絶縁電線４０１〜４０４を電気的に接続する際に、超音波接合で導体４０１Ａ〜４０４Ａの接続を行っても、十分な接続強度を確保できる。
実開平６−８８０９２号公報 特表平５−５００２８８号公報 特開２００５−３２２５４４号公報
ところが、これらの接続方法にあっては、例えば、特許文献１に記載の方法では、コードが材質的に硬かったり、コードの本数が多いと、うまく撚り合わせることが難しいなどの不都合がある。また、引用文献２の方法では、撚り電線ではうまく接続するのが難しいなどの不都合がある。また、コードの本数や径に合わせてコネクタを用意するなどの措置も必要である。
さらに、引用文献３に記載の方法では、露出させた導体を撚るとき、導体部を治具などで保持する必要があるので、導体保持部では導体に対してダメージ、例えば傷や断線などを与える虞がある。また、電線本数が多いと或いは導体断面積が大きいと、保持部による導体ダメージが大きくなるため、うまく接続することができない場合もある。
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、接続すべき各導線の導体をまとめて撚り合わせる際に導体へのダメージが極力抑えられるとともに、接続すべき電線の本数が多い場合や導体断面積が大きい場合であっても導体へのダメージを最小限に抑えることができる絶縁電線の接続構造及び接続方法を提供することにある。
前述した目的を達成するために、本発明に係る絶縁電線の接続構造は、下記（１）を特徴としている。
（１）一部の被覆が除去されて露出した複数本の電線それぞれの導体部が撚り合わされ、一体に超音波接合された絶縁電線の接続構造であって、
露出した前記導体部を挟む両側の被覆部が互いに重なり合う状態で、複数本の前記電線それぞれの該被覆部が束ねられた結合被覆部と、
露出した前記導体部が折り返された状態で複数本の前記電線それぞれの該導体部が撚り合わされるとともに、
前記導体部の折り返された一部がループ導体部を形成し、前記ループ導体部を除く他部が一体に超音波接合された接合導体部と、
を備えること。
上記（１）に記載の絶縁電線の接続構造によれば、接続すべき各導線の導体部をまとめて撚り合わせる際に導体へのダメージが極力抑えられるとともに、接続すべき電線の本数が多い場合や導体断面積が大きい場合であっても導体へのダメージを最小限に抑えることができる、絶縁電線の接続構造を提供できる。
また、本発明に係るメータ装置の絶縁電線の接続方法は、下記（２）〜（４）を特徴としている。
（２） 複数本の電線のそれぞれの被覆の一部を除去して導体部を露出させる工程と、
露出した前記導体部を一部で折り返すとともに、露出した前記導体部を挟む両側の被覆部が互いに重なり合う状態で複数本の前記電線それぞれの該被覆部を束ねる工程と、
複数本の前記電線それぞれの折り返された前記導体部を撚り合わせる工程と、
前記導体部の折り返された一部を除く他部を一体に超音波接合する工程と、
を有すること。
（３） 上記（２）に記載の絶縁電線の接続方法において、
前記導体部を撚り合わせる工程にて、複数本の前記電線それぞれの前記導体部の折り返
された一部の内側に回転治具を挿通させ、該回転治具を回転することによって、前記導体部を撚り合わせる
こと。
（４） 上記（２）または（３）に記載の絶縁電線の接続方法において、
撚り合わされた前記導体部をフォーミング治具を用いて所定形状に加工する工程をさらに有し、
超音波接合する工程にて、所定形状に加工された前記導体部の折り返された一部を除く他部を一体に超音波接合する
こと。
上記（２）に記載の絶縁電線の接続方法によれば、接続すべき各導線の導体部をまとめて撚り合わせる際に導体へのダメージが極力抑えられるとともに、接続すべき電線の本数が多い場合や導体断面積が大きい場合であっても導体へのダメージを最小限に抑えることができる、絶縁電線の接続方法を提供できる。
上記（３）に記載の絶縁電線の接続方法によれば、回転治具によって容易に導体を撚り合わせることができる。
上記（４）に記載の絶縁電線の接続方法によれば、超音波接合を効果的に実施することができる。
本発明の絶縁電線の接続構造によれば、接続すべき各導線の導体部をまとめて撚り合わせる際に導体へのダメージが極力抑えられるとともに、接続すべき電線の本数が多い場合や導体断面積が大きい場合であっても導体へのダメージを最小限に抑えることができる。
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。
本発明の実施形態に係る絶縁電線の接続方法が適用された絶縁電線の接続構造を示す斜視図である。 （Ａ）はその絶縁電線の接続構造に用いる一方の電線、（Ｂ）はその被覆を剥いだ状態を示す説明図である。 （Ａ）はその絶縁電線の接続構造に用いる他方の電線、（Ｂ）はその被覆を剥いだ状態を示す説明図である。 その絶縁電線の接続構造の接続方法の一工程を示す工程図である。 その絶縁電線の接続構造の接続方法の一工程を示す工程図である。 その絶縁電線の接続構造の接続方法の一工程を示す工程図である。 その絶縁電線の接続構造の接続方法の一工程を示す工程図である。 その絶縁電線の接続構造の接続方法の一工程を示す工程図である。 その絶縁電線の接続構造の接続方法の一工程を示す工程図である。 図４に示す回転治具とは別の回転治具を用いて行う、撚り合わせ工程を示す工程図である。 従来の絶縁電線同士を電気的に撚り合わせて接続するための工具を示す断面図である。 従来の他の接続工具を用いてケーブルを撚り合わせる方法示す斜視図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は従来のさらに他の、電線の撚り合わせ方法を示す説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は従来のさらに他の、電線の撚り合わせ方法を示す説明図であって、撚り合わせる前の状態を示す正面図および側面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は図１４に示す、従来の電線の撚り合わせ方法における、撚り合わせ途中の状態を示す正面図および側面図である。
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る絶縁電線の接続構造１０を示すものであり、この絶縁電線の接続構造１０は、撚り合わせるべき複数本（本実施形態では２本であるが、特に２本に限定されるものではない）の電線２０、３０の中間部に位置する被覆をそれぞれ所定長だけ剥離させて除去して露出させた導体（以下、導体部と称する。図２及び図３参照。）２２、３２どうしを撚り合わせて、一体に超音波接合させた構成となっており、結合被覆部１１と、接合導体部１２と、ループ導体部１３と、を備えている。
結合被覆部１１は、それぞれ、接続すべき電線２０（３０）の各被覆のうち、露出された導体部２２（３２）を挟む両側の被覆部２１（３１）どうしが、互いに重なりあう状態で、複数本の電線２０、３０それぞれの被覆部２１、３１が束ねられた構成である。
接合導体部１２は、各導体部２２、３２が中央部の折り返し点で２つに折り返されているとともに、露出した導体部２２、３２が折り返された状態で他の電線２０（３０）の折り返された導体部２２（３２）と一体に撚り合わされ、かつ、導体部２２、３２の折り返された一部（後述するループ導体部１３）を除く他部が一体に超音波接合されて一体になっている。
ループ導体部１３は、各電線２０（３０）の互いに一体化された接合導体部１２の先端を、ループ状に一体形成させたものから構成されている。なお、本実施形態ではこのループ導体部１３を残しているが、接合導体部１２を形成した後であれば、この接合導体部１２が解けることがないので、このループ導体部１３を切除させてもよい。
次に、本実施形態に係る絶縁電線の接続構造１０の形成方法について、図２乃至図９を参照しながら説明する。
初めに、撚り合わせるべき複数本（本実施形態では２本）の電線２０、３０を用意し（図２（Ａ）及び図３（Ａ）参照）、この電線２０、３０のそれぞれの被覆を所定長（Ｌ）だけ剥離し、除去して導体部２２、３２を所定長（Ｌ）だけ露出させる（図２（Ｂ）及び図３（Ｂ）参照）。なお、ここで、各電線における導体部２２、３２を挟む両側の被覆部２１、３１の両側の縁部の部分を、「導体臨縁部２１Ａ（３１Ａ）」とよぶことにする。
このようにして、所定長（Ｌ）だけ露出させた各導体部２２、３２の中間部（Ｌ／２）を基準点として、各電線２０、３０を２つに折り曲げることで、各電線２０、３０の導体部２２、３２をループ状に形成する（図４参照）。但し、ここで言う「ループ状」とは、隙間を最小限に抑えた状態、別言すればスリット状の孔Ｓを（図４参照）有する状態、のことを指すものとする。
その折り曲げた各電線２０、３０の被覆部２１、３１を、図４に示すように、保持用治具４０でまとめて一体に固定、保持するとともに、各電線２０、３０の導体部２２、３２の、ループ状に折り返して形成した折返部Ｑの孔Ｓの内側に、まとめて貫通させる状態で、回転治具の貫通部５０を通す。
次に、図４に示すように、この回転治具によって、貫通部５０を回転させて各電線２０、３０の導体部２２、３２である折返部Ｑを複数回にわたり捩じることで、図５に示すように、双方の電線２０、３０の導体部２２、３２である折返部Ｑを一体に撚り合わせる。
この回転治具によって容易に導体部２２、３２を撚り合わせることができる。
このようにして、各電線２０、３０の導体部２２、３２である折返部Ｑが一体に捩じられて撚られ、最終的に貫通部５０を残した部分以外の領域が全て撚り合わされる。その結果、折返部Ｑの孔Ｓが先端部へ押しやられることで、孔Ｓが狭められ、その孔Ｓから回転治具の貫通部５０を引き抜くことでリング部Ｒが形成される（図６参照）。
次に、各電線２０、３０の導体部２２、３２である折返部Ｑは、図７に示すように、上下一対のフォーミング治具６０を用いて、加圧されて所定形状に加工される。この加工を行うことは必須ではないが、後述する超音波接合を効果的に実施することができる。
このようにして、撚られて加工された折返部Ｑは、図８に示すように、アンビル７１およびホーン７２を用いて、加圧させるとともに加振させることで、超音波接合させる。これにより、折返部Ｑから双方の電線の導体部２２、３２が完全に一体に溶着された状態となる、接合導体部１２が形成される。
なお、リング部Ｒは、この超音波接合作業まで残しておけば、つまり、この超音波接合作業によって、折返部Ｑから接合導体部１２を形成させた後であれば、導体部２２、３２が自然に解けることがなくなる。従って、切り捨てるようにしてもよいが、本実施形態では、図９に示すように、そのままループ導体部１３として残してある。
また、このようにして、超音波接合作業によって接合導体部１２が形成された後であれば、最終的には各電線２０、３０の被覆部２１、３１のうち特に導体臨縁部２１Ａ（３１Ａ）が自然に解けれることがない。従って、この導体臨縁部２１Ａ（３１Ａ）寄りをまとめて一体に固定、保持させてあった保持用治具４０は、最終的に取り外すことができる。
なお、本実施形態では、保持用治具４０とともに、回転治具の貫通部５０によって、各電線２０、３０の導体部２２、３２である折返部Ｑを一体に捩じって撚るようにして接合導体部１２を形成したが、例えば、図１０に示すような回転治具５０´を保持用治具４０とともに用いて、折返部Ｑを一体に捩じって撚るようにしてもよい。
従って、本実施形態の絶縁電線の接続構造１０の形成方法によれば、導体部分を保持治具に掛けるため、導体部２２、３２を保持した場合に受ける導体ダメージが非常に小さい。そのため、撚り合わせて本発明の接続構造１０を形成する際に、電線本数が多い場合や導体電面積が大きい場合であっても、本発明の接続構造方法が適用可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
１０ 絶縁電線の接続構造
１１ 結合被覆部
１２ 接合導体部
１３ ループ導体部
２０、３０ 電線
２１、３１ 被覆部
２１Ａ、３１Ａ 導体臨縁部
２２、３２ 導体部
４０ 保持用治具
５０ 回転治具の貫通部
５０´ 回転治具
６０ フォーミング治具
７１ アンビル
７２ ホーン
Ｑ 折返部
Ｒ リング部
Ｓ 孔

Claims (4)

  1. 一部の被覆が除去されて露出した複数本の電線それぞれの導体部が撚り合わされ、一体に超音波接合された絶縁電線の接続構造であって、
    露出した前記導体部を挟む両側の被覆部が互いに重なり合う状態で、複数本の前記電線それぞれの該被覆部が束ねられた結合被覆部と、
    露出した前記導体部が折り返された状態で複数本の前記電線それぞれの該導体部が撚り合わされるとともに、
    前記導体部の折り返された一部がループ導体部を形成し、
    前記ループ導体部を除く他部が一体に超音波接合された接合導体部と、
    を備えることを特徴とする絶縁電線の接続構造。
  2. 複数本の電線のそれぞれの被覆の一部を除去して導体部を露出させる工程と、
    露出した前記導体部を一部で折り返すとともに、露出した前記導体部を挟む両側の被覆部が互いに重なり合う状態で複数本の前記電線それぞれの該被覆部を束ねる工程と、
    複数本の前記電線それぞれの折り返された前記導体部を撚り合わせる工程と、
    前記導体部の折り返された一部を除く他部を一体に超音波接合する工程と、
    を有することを特徴とする絶縁電線の接続方法。
  3. 前記導体部を撚り合わせる工程にて、複数本の前記電線それぞれの前記導体部の折り返された一部の内側に回転治具を挿通させ、該回転治具を回転することによって、前記導体部を撚り合わせる
    ことを特徴とする請求項２に記載の絶縁電線の接続方法。
  4. 撚り合わされた前記導体部をフォーミング治具を用いて所定形状に加工する工程をさらに有し、
    超音波接合する工程にて、所定形状に加工された前記導体部の折り返された一部を除く他部を一体に超音波接合する
    ことを特徴とする請求項２または３に記載の絶縁電線の接続方法。
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