JP6989560B2 - 端子付き電線の製造方法および電線の制振方法 - Google Patents

端子付き電線の製造方法および電線の制振方法 Download PDF

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Description

本発明は、端子付き電線の製造方法および電線の制振方法に関する。
一端に端子金具を備えた電線の他端に超音波接合処理あるいは超音波溶着処理を施す際に、端子金具と接合部分あるいは溶着部位との間に電線自身を所定形状に変形させてなる振動減衰部を形成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の溶着方法によれば、超音波溶着処理時に端子金具へ伝わる振動を振動減衰部で減衰させて端子への影響を抑えることができる。
特開2007−294154号公報
しかし、特許文献1に記載の溶着方法は、電線を柱状の治具に巻き付けて変形させるため、溶着後に電線に巻き癖がついてしまう。このため、溶着後に電線の形状を矯正する煩雑な作業を要していた。
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、煩雑な後作業を行うことなく一端に端子金具を接続した電線の他端に超音波接合処理を施して高品質な端子付き電線を製造することが可能な端子付き電線の製造方法および電線の制振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、本発明に係る端子付き電線の製造方法および電線の制振方法は、下記(1)〜()を特徴としている。
(1) 導体が外被で覆われた電線の一端に端子金具を接続し、
前記電線の中間部分における長さ方向の所定長さの範囲を前記所定長さの全域に亘って直線状に延びるように一対の板体によって挟持し、
前記電線の他端において露出された前記導体に対して超音波振動を付与して超音波接合処理を行
前記電線の前記外被が塑性変形するよりも弱く、かつ、前記板体による押さえ付けによって前記外被が硬くなり前記導体に対する前記外被の摩擦が増加する挟持力で前記電線を挟持する、
ことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
(2) 前記電線の他端に超音波振動を付与して超音波接合処理を行う際に、複数の前記一対の板体を、前記電線の中間部分における長さ方向に互いに間隔をあけて配置する、
ことを特徴とする上記(1)に記載の端子付き電線の製造方法。
) 導体が外被で覆われた電線の中間部分における長さ方向の所定長さの範囲を前記所定長さの全域に亘って直線状に延びるように一対の板体によって挟持し、
前記電線の端部において露出された前記導体に対して超音波振動を付与して超音波接合処理を行
前記電線の前記外被が塑性変形するよりも弱く、かつ、前記板体による押さえ付けによって前記外被が硬くなり前記導体に対する前記外被の摩擦が増加する挟持力で前記電線を挟持する、
ことを特徴とする電線の制振方法。
上記(1)の構成の端子付き電線の製造方法によれば、電線の他端において超音波振動が付与された際に、電線の導体を伝わる振動が一対の板体によって挟持された電線の中間部分で減衰され、端子金具が接続された一端への伝達が抑制される。したがって、電線の一端に接続された端子金具に対する振動による影響を抑えて、端子金具の製品不良を削減することができる。
しかも、電線を柱状の治具に巻き付けて変形させることによって振動を減衰させる方法と比べ、超音波接合処理後における煩雑な電線の矯正作業を行う必要なく、高品質な端子付き電線を製造することができる。
ところで、電線の他端において導体に付与された超音波振動は、縦波となって端子金具が接続された電線の一端側へ向かって伝わる。この電線に伝わる縦波には、振動が最大となる山と振動が最小となる節が生じ、この振動の山と節の位置は、電線の材質、太さ、素線の本数、導体が撚り線か否か、導体の撚りの程度などにより変化する。このように振動の山と節が変化する状態において、電線における振動の節を挟持しても減衰効果が十分に望めない。しかし、本発明では、電線の中間部分における所定長さの範囲を一対の板体によって挟持するので、電線の挟持範囲に振動の節が位置したとしても、この振動の節の両側を十分に挟持することができ、確実に振動を減衰させることができる。
また、電線の導体に対して超音波接合処理を行う際に付与する超音波振動の周波数は、ある周波数を中心に小刻みに変動している。したがって、本発明のように、一対の板体の面によって電線を挟持することで、周波数が小刻みに変動する振動に対しても、効果的に減衰させることができる。
また、一対の板体の面によって電線の中間部分における所定長さの範囲を挟持した場合では、一点で挟持した場合の集合と等価であることから、複数の周波数に対して振動を抑える効果を得ることもできる。
更に、上記(1)の構成の端子付き電線の製造方法によれば、電線の外被を塑性変形させることによる品質低下を抑えつつ、外被と導体との間に適度な摩擦力を生じさせて電線の導体を長さ方向に沿って振動する縦波として伝わる超音波振動を効果的に減衰させることができる。
上記(2)の構成の端子付き電線の製造方法によれば、電線の中間部分における長さ方向に間隔をあけた複数箇所において所定長さの範囲を一対の板体によって両側から挟持して押えることで、節が長さ方向に変動する振動を電線の長さ方向の複数箇所でより効果的に減衰させることができる。
上記()の構成の電線の制振方法によれば、電線の端部において超音波振動が付与された際に、電線の導体を伝わる振動が一対の板体によって挟持された電線の中間部分で減衰され、電線のもう一方の端部への伝達が抑制される。したがって、電線のもう一方の端部に部材が接続されている場合に、当該部材に対する振動による影響を抑えることができる。
しかも、電線を柱状の治具に巻き付けて変形させることによって振動を減衰させる方法と比べ、超音波接合処理後における煩雑な電線の矯正作業を行う必要ない。
本発明によれば、煩雑な後作業を行うことなく一端に端子金具を接続した電線の他端に超音波接合処理を施して高品質な端子付き電線を製造することが可能な端子付き電線の製造方法および電線の制振方法を提供できる。
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、本発明の実施形態に係る端子付き電線を示す斜視図である。 図2は、電線の一端に接続された端子金具の一部を示す断面図である。 図3は、本発明の実施形態に係る端子付き電線の製造方法を示す製造途中の端子付き電線の概略側面図である。 図4は、本発明の実施形態に係る端子付き電線の製造方法における製造途中の端子付き電線の概略側面図である。 図5は、本発明の実施形態に係る端子付き電線の製造方法における製造途中の端子付き電線の概略平面図である。 図6は、製造方法の他の例を示す製造途中の端子付き電線の概略側面図である。 図7は、製造方法の他の例を示す製造途中の端子付き電線の概略側面図である。
本発明に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る端子付き電線を示す斜視図である。
図1に示すように、端子付き電線10は、電線11と、電線11の一端に接続された端子金具12と、を備えている。
電線11は、導体21と、この導体21の周囲を覆う外被22とを有した絶縁電線である。導体21は、例えば、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性金属材料からなる素線を撚り合わせた撚線である。外被22は、可撓性および絶縁性を有する樹脂材料から形成されている。電線11は、その両端において、外被22が除去されて導体21の一部が露出されている。
そして、電線11は、一端に端子金具12が接続されており、他端において露出された導体21が超音波接合処理によって他の電線の露出された導体、バスバー、中継端子を含む端子などに接合される。なお、他端において露出された導体21の素線同士が超音波接合処理によって互いに接合されて一体化されるようにしてもよい。
端子金具12は、例えば、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性金属材料からなる板材を加工することで形成されている。端子金具12は、電線接続部31と、電気接続部32とを有している。
図2は、電線の一端に接続された端子金具の一部を示す断面図である。
図2に示すように、端子金具12の電線接続部31は、導体圧着部35と、被覆圧着部36とを有している。導体圧着部35は、一対の導体圧着片35aを有しており、被覆圧着部36は、一対の被覆圧着片36aを有している。電線接続部31では、導体圧着片35aを加締めることで電線11の導体21が導体圧着部35に圧着固定され、被覆圧着片36aを加締めることで電線11の外被22の部分が被覆圧着部36に圧着固定される。これにより、端子金具12と電線11とが接続され、端子金具12と電線11の導体21とが導通されている。
端子金具12の電気接続部32は、接続相手のオス端子に形成された図示しないピン状のタブが先端側から挿入される角筒状の箱部41を備えている。箱部41は、タブの挿入側と反対側の後端側が電線接続部31に連結部42を介して連設されている。
箱部41は、底板部43と、側板部44,45と、上板部46とを備えている。側板部44,45は、底板部43の両側縁から立ち上げられている。上板部46は、箱部41の上部を塞ぐように設けられている。上板部46には、箱部41の内方へ突出する接点47が形成されている。底板部43は、電線接続部31側である後端側が、連結部42となっている。底板部43は、バネ接点48を有している。バネ接点48は、底板部43の先端側に連設されて後端側へ折り返されている。バネ接点48は、箱部41の内方へ突出する押圧接点49を有している。
この電気接続部32には、箱部41に前方側からオス端子のタブが挿し込まれる。すると、タブが上板部46の接点47とバネ接点48の押圧接点49との間に入り込み、バネ接点48の弾性力によってタブの外面に接点47と押圧接点49が接触する。これにより、端子金具12とオス端子とが電気的に接続される。
ところで、上記の端子付き電線10において、一端に端子金具12が接続された電線11の他端で露出させた導体21に超音波接合処理を行う場合、その超音波振動が電線11を介して端子金具12に伝達される。すると、電線11の一端に接続された端子金具12では、バネ接点48が振動し、底板部43との連設部分に大きな負荷が付与されることがある。そして、このバネ接点48の底板部43との連設部分にダメージが付与されて品質低下を招くおそれがある。
このため、本実施形態に係る製造方法では、端子金具12へのダメージを抑制しつつ電線11の他端に超音波接合処理を行う。
次に、本実施形態に係る端子付き電線10の製造方法について説明する。
図3は、本実施形態に係る端子付き電線の製造方法を示す製造途中の端子付き電線の概略側面図である。図4は、本実施形態に係る端子付き電線の製造方法を示す製造途中の端子付き電線の概略側面図である。図5は、本実施形態に係る端子付き電線の製造方法を示す製造途中の端子付き電線の概略平面図である。なお、以下では2本の電線の導体を超音波接合装置60により接合する場合を例に説明する。
まず、電線11の両端の外被22の一部を除去して導体21を露出させ、電線11の一端に端子金具12を圧着固定する。具体的には、端子金具12の電線接続部31に電線11の一端を配置させ、電線接続部31の導体圧着片35aおよび被覆圧着片36aを加締める。これにより、電線11の導体21に導体圧着部35を圧着固定させ、電線11の外被22の部分に被覆圧着部36を圧着固定させる。また、他の電線13において、端部の外被52を除去して導体51を露出させる。なお、他の電線13についても、導体51は、銅、銅合金、アルミニウムまたはアルミニウム合金等の導電性金属材料からなる素線を撚り合わせた撚線であり、外被52は、可撓性および絶縁性を有する樹脂材料から形成されている。
次に、図3に示すように、電線11の他端で露出させた導体21と、他の電線13の端部で露出させた導体51とを超音波接合装置60に配置する。超音波接合装置60は、ホーン61と、アンビル62とを有している。ホーン61は、交流電流の給電によって超音波振動を発振する図示しない振動子を備え、この振動子によって振動される。露出させた導体21および導体51は、ホーン61とアンビル62との間に配置され、アンビル62からの荷重によってホーン61とアンビル62とで挟持される。なお、図3〜図5においては、電線11と他の電線13とが超音波接合装置60に対して反対方向に延伸しているが、電線11と他の電線13とが同じ方向に延伸していてもよい。
さらに、図4および図5に示すように、電線11の中間部分に挟持治具70を配置させる。挟持治具70は、ベース71と、固定部72と、可動部73と、駆動機構74とを備えている。固定部72および可動部73は、ベース71上において、互いに隙間をあけて対向位置に立設されている。固定部72は、ベース71に固定されており、可動部73は、固定部72に対して近接および離間する方向へ移動可能に支持されている。固定部72および可動部73は、それぞれの対向面にパッド72a,73aを有している。これらのパッド72a,73aとしては、例えば、硬質樹脂等の板体が用いられる。駆動機構74は、シリンダ74aと、ロッド74bとを備えている。本実施形態においては、駆動機構74は、エアの供給によりシリンダ74aに対してロッド74bが進退するエアシリンダにより構成されている。ロッド74bは、その端部が可動部73に連結されている。
そして、挟持治具70の可動部73と固定部72の各パッド72a,73aの間に電線11の中間部分を配置させ、その後、駆動機構74によって可動部73を固定部72に対して近接する方向へ移動させる。これにより、電線11の長さ方向における中間部分において、固定部72および可動部73のパッド72a,73aによって所定長さLの範囲を挟持する。この所定長さLの範囲とは、他端に付与されて電線11の導体21に伝達された超音波振動の節がパッド72a,73aによる挟持箇所に位置する際に、その節の両側を十分に挟持できる範囲である。つまり、所定長さLは、挟持箇所が節となる一点のみとならないような長さに設定される。なお、所定長さLを、節と節との間隔以上の長さとすると、電線11の長さ方向における中間部分のいかなる箇所を挟持した場合にも、超音波振動の山を含むことになるため効果的に振動を抑制できるが、節の両側を十分に挟持できる長さである限りこれより短くてもよい。
また、パッド72a,73aによる挟持力は、電線11の外被22が塑性変形する力よりも弱く、かつ、パッド72a,73aで挟持される外被22が硬くなって導体21に対する外被22の摩擦が増加する程度とする。
挟持治具70によって電線11を挟持したら、超音波接合装置60によって電線11の他端および他の電線13の端部において、導体21および導体51に対して超音波接合処理を行う。具体的には、超音波接合装置60のホーン61とアンビル62とによって導体21および導体51を挟持した状態で、振動子に交流電流を給電する。すると、振動子によってホーン61が超音波振動させられることにより、導体21および導体51に超音波振動エネルギが伝搬され、導体21および導体51の各素線の表面の酸化膜などが破壊、除去されて互いに接合される。
このとき、電線11の他端において導体21に付与された超音波振動は、縦波となって電線11の一端側へ向かって伝わる。しかし、この振動は、挟持治具70で挟持された電線11の中間部分において減衰され、端子金具12が接続された一端への伝達が抑制される。
このように、本実施形態に係る端子付き電線10の製造方法によれば、電線11の他端において超音波振動が付与された際に、電線11の導体21を伝わる振動が一対のパッド72a,73aによって挟持された電線11の中間部分で減衰され、端子金具12が接続された一端への伝達が抑制される。これにより、電線11の一端に接続された端子金具12に対する振動による影響を抑えて製品不良を削減することができる。
しかも、電線11を柱状の治具に巻き付けて変形させることで振動を減衰させる方法と比べ、超音波接合処理後における煩雑な後作業である電線11の矯正作業を行うことなく、高品質な端子付き電線10を製造することができる。
ところで、電線11の他端において導体21に付与された超音波振動は、縦波となって端子金具12が接続された電線11の一端側へ向かって伝わる。この電線11に伝わる縦波には、振動が最大となる山と振動が最小となる節が生じ、この振動の山と節の位置は、電線11の材質、太さ、素線の本数、導体21が撚り線か否か、導体21の撚りの程度などにより変化する。このように振動の山と節の位置が条件によって変化する場合に、電線11を挟持した位置が振動の節のみとなった場合には十分な減衰効果を望めない。しかし、本実施形態では、電線11の中間部分における所定長さLの範囲を一対のパッド72a,73aによって挟持するので、電線11の挟持範囲に振動の節が位置したとしても、この振動の節の両側を十分に挟持することができ、確実に振動を減衰させることができる。
また、電線11の導体21に対して超音波接合処理を行う際に付与する超音波振動の周波数は、ある周波数を中心に小刻みに変動している。したがって、本実施形態のように、一対のパッド72a,73aの面によって電線11を挟持することで、周波数が小刻みに変動する振動に対しても、効果的に減衰させることができる。
また、本実施形態のように、一対のパッド72a,73aの面によって電線11の中間部分における所定長さLの範囲を挟持すると、一点で挟持した場合の集合と等価であることから、複数の周波数に対しても振動を抑える効果が得られる。
また、本実施形態では、電線11の外被22が塑性変形するよりも弱く、かつ、パッド72a,73aによる押さえ付けによって外被22が硬くなって導体21に対する外被22の摩擦が増加する挟持力で電線11を挟持する。したがって、電線11の外被22を塑性変形させることによる品質低下を抑えつつ、外被22と導体21との間に適度な摩擦力を生じさせて電線11の導体21を長さ方向に沿って振動する縦波として伝わる超音波振動を効果的に減衰させることができる。また、所定長さLの範囲を挟持することにより、一点で挟持する場合と比較して、単位面積当たりに加えられる圧力が同じでも、挟持範囲全体では外被と導体との摩擦力を高めることができる。逆に、所定長さLの範囲を挟持する場合、一点で挟持する場合と同じ摩擦力を得るために必要となる圧力を低下させることができるので、外被の塑性変形を防ぐことができる。
なお、挟持治具70で可動部73を移動させる駆動機構74としては、エアシリンダに限らず、バネなどの弾性部材によって可動部73を固定部72へ付勢する機構、リンク機構やボールねじ機構によってモータ等の駆動力を可動部73へ伝達させて固定部72に対して可動部73を近接および離間する方向へ移動させる機構などでもよい。
また、電線11を挟持する固定部72および可動部73のパッド72a,73aは、硬質樹脂の板体に限らず、ウレタンなどの軟質素材や金属板等であってもよい。
ここで、電線11の導体21を伝わる超音波振動は主に縦波(疎密波)であるため、この振動を抑えるためには、横波に相当する電線11のバタつきを押さえつけるのではなく、電線11の表面をパッド72a,73aで挟むように固定するのが良い。なお、パッド72a,73aとして、ウレタンやゴム等の軟質素材を用いると、外径の異なる複数の電線を挟んだ場合にも、各電線を挟持し振動を減衰できるので好適である。一方、硬質樹脂や金属からなるパッド72a,73aを用いると、電線11を挟持した際により大きな面圧が得られるので、効率よく振動を減衰することができる。
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。
なお、上記の実施形態では、超音波接合処理によって導体21と他の導体51の導体同士を接合させて一体化させたが、超音波接合処理としては、この場合に限らない。例えば、超音波接合処理によって導体21の素線同士を接合させて一体化させてもよい。あるいは、超音波接合処理によって導体21に端子やバスバー等の部材を接合させてもよい。
ここで、電線11の他端で露出させた導体21の素線同士を接合させた端子付き電線10を説明する。図6は、製造方法の他の例を示す製造途中の端子付き電線の概略側面図である。
図6に示すように、製造方法の他の例では、電線11の他端で露出させた導体21のみを超音波接合装置60に配置する。そして、電線11の中間部分に挟持治具70を配置させる。そして、挟持治具70の可動部73と固定部72の各パッド72a,73aの間に電線11の中間部分を配置させ、その後、駆動機構74によって可動部73を固定部72に対して近接する方向へ移動させる。これにより、電線11の長さ方向における中間部分において、固定部72および可動部73のパッド72a,73aによって所定長さLの範囲を挟持する。挟持治具70によって電線11を挟持したら、超音波接合装置60によって電線11の他端において、導体21に対して超音波接合処理を行う。
このように、電線11の他端において露出させた導体21の素線同士を超音波接合する際にも、電線11の中間部分を挟持治具70で挟持することで、外被22を介して内部の導体21の振動を抑えて減衰させることができる。これにより、端子金具12が接続された一端への伝達を抑制し、電線11の一端に接続された端子金具12に対する振動による影響を抑えて製品不良を削減することができる。また、電線11の他端に端子金具12以外の部材が取り付けられている場合においても、当該部材に対する振動による影響を抑えることが可能である。
なお、電線11の中間部分における挟持治具70による挟持箇所は一か所に限らず複数箇所としてもよい。例えば、図7に示すように、電線11の他端に超音波振動を付与して超音波接合処理を行う際に、電線11の中間部分における長さ方向に間隔をあけた複数箇所に挟持治具70を設け、これらの挟持治具70によって電線11の長さ方向の所定長さLの範囲をパッド72a,73aによって両側から挟持して押えてもよい。
このように、電線11の中間部分における長さ方向に間隔をあけた複数箇所において、長さ方向の所定長さLの範囲をパッド72a,73aによって両側から挟持して押えれば、電線11の長さ方向に節が変動する振動を、電線11の長さ方向の複数箇所でより効果的に減衰させることができる。
ここで、上述した本発明の実施形態に係る端子付き電線の製造方法および電線の制振方法の特徴をそれぞれ以下[1]〜[4]に簡潔に纏めて列記する。
[1] 導体(21)が外被(22)で覆われた電線(11)の一端に端子金具(12)を接続し、
前記電線(11)の中間部分における長さ方向の所定長さ(L)の範囲を一対の板体(パッド72a,73a)によって挟持し、
前記電線(11)の他端において露出された前記導体(21)に対して超音波振動を付与して超音波接合処理を行う、
ことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
[2] 前記電線(11)の他端に超音波振動を付与して超音波接合処理を行う際に、複数の前記一対の板体(パッド72a,73a)を、前記電線(11)の中間部分における長さ方向に互いに間隔をあけて配置する、
ことを特徴とする上記[1]に記載の端子付き電線の製造方法。
[3] 前記電線(11)の前記外被(22)が塑性変形するよりも弱く、かつ、前記板体(パッド72a,73a)による押さえ付けによって前記外被(22)が硬くなり前記導体(21)に対する前記外被(22)の摩擦が増加する挟持力で前記電線(11)を挟持する、
ことを特徴とする上記[1]または[2]に記載の端子付き電線の製造方法。
[4] 導体(21)が外被(22)で覆われた電線(11)の中間部分における長さ方向の所定長さ(L)の範囲を一対の板体(パッド72a,73a)によって挟持し、
前記電線(11)の端部において露出された前記導体(21)に対して超音波振動を付与して超音波接合処理を行う、
ことを特徴とする電線の制振方法。
10 端子付き電線
11 電線
12 端子金具
21 導体
22 外被
72a,73a パッド(板体)
L 所定長さ

Claims (3)

  1. 導体が外被で覆われた電線の一端に端子金具を接続し、
    前記電線の中間部分における長さ方向の所定長さの範囲を前記所定長さの全域に亘って直線状に延びるように一対の板体によって挟持し、
    前記電線の他端において露出された前記導体に対して超音波振動を付与して超音波接合処理を行
    前記電線の前記外被が塑性変形するよりも弱く、かつ、前記板体による押さえ付けによって前記外被が硬くなり前記導体に対する前記外被の摩擦が増加する挟持力で前記電線を挟持する、
    ことを特徴とする端子付き電線の製造方法。
  2. 前記電線の他端に超音波振動を付与して超音波接合処理を行う際に、複数の前記一対の板体を、前記電線の中間部分における長さ方向に互いに間隔をあけて配置する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の端子付き電線の製造方法。
  3. 導体が外被で覆われた電線の中間部分における長さ方向の所定長さの範囲を前記所定長さの全域に亘って直線状に延びるように一対の板体によって挟持し、
    前記電線の端部において露出された前記導体に対して超音波振動を付与して超音波接合処理を行
    前記電線の前記外被が塑性変形するよりも弱く、かつ、前記板体による押さえ付けによって前記外被が硬くなり前記導体に対する前記外被の摩擦が増加する挟持力で前記電線を挟持する、
    ことを特徴とする電線の制振方法。
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