JP7166781B2 - Conductor joining device and conductor joining method - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、車両などに配索される導体を導電可能に溶融接合する導体接合装置及び前記導体の導体接合方法に関する。
BACKGROUND OF THE
近年、自動車には、操作性や快適性を向上させる様々な電気機器が搭載されており、このような電気機器は、自動車に配索されるワイヤハーネスなどによって互いに電気的に接続され、信号の送受信や電力の供給が行われている。 In recent years, automobiles have been equipped with a variety of electrical devices that improve operability and comfort. Transmission and reception and power supply are performed.
このワイヤハーネスを構成する複数の被覆電線は、例えば絶縁被覆から露出させた導体の端部を互いに接合した接合導体によって導通可能としている。このような導体を導通可能に接合する導体接合装置が従来から提案されている。 A plurality of coated electric wires constituting this wire harness are made conductive by a joint conductor in which ends of conductors exposed from an insulating coating are jointed to each other, for example. Conventionally, there has been proposed a conductor joining apparatus for joining such conductors so as to be conductive.
例えば特許文献1には、幅方向に所定の間隔を隔てて対向配置された一対の規制部と、規制部同士の間において上下方向に対向配置されたアンビル及びホーンとで形成された導体配置空間に複数の導体を配置し、規制部で導体の幅方向への移動を規制しつつ、ホーンをアンビル側に移動させて導体を圧縮するとともに、ホーンを導体の挿入方向に沿って超音波振動させて導体同士を溶融接合させる導体接合装置が開示されており、この装置により導体同士が互いに電気的に接続可能な接合導体が製造できるとされている。
For example,
しかしながら、この特許文献1に開示された導体接合装置で製造された接合導体は、上下方向に沿って配置された導体同士は十分な接合強度を有するが、幅方向に沿って配置された導体同士は十分な接合強度を有さないといった問題があった。
However, in the joint conductors manufactured by the conductor joining apparatus disclosed in
この発明は、上述の問題に鑑み、導体同士の接合強度を向上させることができる導体接合装置及び導体接合方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a conductor bonding apparatus and a conductor bonding method capable of improving the bonding strength between conductors.
この発明は、複数の導体を超音波溶接して接合させる導体接合装置であって、前記導体と接触する接触面を有し、超音波振動するホーンと、前記接触面と当接するとともに、前記接触面に沿って相対移動可能に構成された一対の規制部と、前記ホーンとは別体で構成され、接続する前記複数の導体それぞれの本数や外径に対応するアンビルとが備えられ、一対の前記規制部は、互いに対向する規制面の対向方向に沿って移動可能に前記ホーンに対して固定され、前記アンビルは、前記接触面と対向する位置に配置できるように構成されるとともに、前記接触面と対向する位置において、前記接触面に対して接近又は離間する移動方向に相対移動するように構成され、一対の前記規制部において互いに対向する前記規制面の少なくとも一方に、対向する他の前記規制面に向けて突出する凸部と、該凸部の突出方向と逆方向に窪んだ凹部とが、前記対向方向及び前記移動方向に直交する直交方向に沿って連続する、波形状の波形規制部が形成され、前記アンビルにおける前記対向方向を向く主面には、前記規制部の前記凸部及び前記凹部に嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が前記直交方向に沿って備えられ、前記規制部は、互いに対向する前記規制面に前記アンビルを挟むように、前記アンビルに対して相対移動し、かつ、一対の前記規制部の少なくとも一方が他方に向けて移動するよう構成され、前記接触面と対向する位置に配置された前記アンビルは、前記接触面と前記一対の規制部とで、複数の前記導体を挿通させる配置空間を形成することを特徴とする。 The present invention relates to a conductor joining apparatus for joining a plurality of conductors by ultrasonic welding, comprising: a horn that has a contact surface that contacts the conductor and that is ultrasonically vibrated; A pair of regulating parts configured to be relatively movable along a surface, and an anvil configured separately from the horn and corresponding to the number and outer diameter of each of the plurality of conductors to be connected are provided. The regulating portion is fixed to the horn so as to be movable along the opposing direction of the regulating surfaces that face each other, and the anvil is configured to be arranged at a position facing the contact surface, and At a position facing the contact surface, it is configured to move relative to the contact surface in a direction of movement toward or away from the contact surface, and at least one of the regulating surfaces facing each other in the pair of regulating portions is configured to move at least one of the other regulating surfaces facing each other. A corrugated wavy regulation in which a convex portion protruding toward a regulating surface and a concave portion recessed in a direction opposite to the projection direction of the convex portion are continuous along an orthogonal direction orthogonal to the facing direction and the moving direction. a portion is formed, and a main surface of the anvil facing the opposite direction is provided with a fitting concave portion and a fitting convex portion that fit into the convex portion and the concave portion of the restricting portion along the orthogonal direction, The regulating portion is configured to move relative to the anvil so that the anvil is sandwiched between the regulating surfaces facing each other, and at least one of the pair of regulating portions moves toward the other ; The anvil arranged at a position facing the contact surface is characterized in that the contact surface and the pair of restricting portions form an arrangement space through which the plurality of conductors are inserted .
またこの発明は、導体と接触する接触面を有し、超音波振動するホーンと、前記接触面と当接するとともに所定の間隔を隔てて対向配置され、前記接触面に沿って相対移動する一対の規制部とで、形成された空間に複数の前記導体を配置する導体配置工程と、前記ホーンとは別体で構成され、接続する前記複数の導体それぞれの本数や外径に対応するアンビルを前記ホーンの接触面に対向する位置に配置し、かつ、前記接触面に対して所定間隔を隔てて配置された前記アンビルに対して、前記ホーン及び前記規制部が相対移動するとともに、前記一対の規制部において互いに対向する規制面に前記アンビルが挟まれるように一対の前記規制部の少なくとも一方が他方に相対移動し、前記規制部が前記アンビルを挟んで、前記アンビルと前記ホーンとで前記導体を圧縮する移動圧縮工程と、前記ホーンを超音波振動して、前記アンビルと前記ホーンとで圧縮された前記導体を超音波溶接する溶接工程とを有し、一対の前記規制部において互いに対向する前記規制面のそれぞれには、対向する他の前記規制部に向けて突出する凸部と、該凸部の突出方向と逆方向に窪んだ凹部とが、一対の前記規制面が対向する対向方向、及び、前記アンビルに対して前記ホーンが相対移動する移動方向に直交する直交方向に沿って連続する、波形状の波形規制部が形成され、前記アンビルにおける前記対向方向を向く主面には、前記凸部及び前記凹部に嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が備えられた導体接合方法であることを特徴とする。 Further, according to the present invention, there is provided a contact surface that contacts a conductor, a horn that vibrates ultrasonically, and a pair of horns that are in contact with the contact surface and opposed to each other at a predetermined distance, and move relative to each other along the contact surface. a conductor arranging step of arranging a plurality of the conductors in the space formed by the regulating portion ; The horn and the regulating portion are moved relative to the anvil, which is arranged at a position facing the contact surface of the horn and spaced apart from the contact surface by a predetermined distance, and the pair of regulating portions is moved. At least one of the pair of regulating portions moves relative to the other so that the anvil is sandwiched between the regulating surfaces facing each other at the portion, and the regulating portion sandwiches the anvil, and the conductor is held by the anvil and the horn. and a welding step of ultrasonically welding the conductor compressed by the anvil and the horn by ultrasonically vibrating the horn. Each of the regulating surfaces has a convex portion protruding toward the opposing regulating portion, and a concave portion recessed in a direction opposite to the direction in which the convex portion protrudes. Further, a wave-shaped wave restricting portion is formed continuously along an orthogonal direction orthogonal to a movement direction in which the horn relatively moves with respect to the anvil, and the main surface of the anvil facing the opposite direction has the above-described The conductor joining method is characterized in that a convex portion, a fitting concave portion that fits into the concave portion, and a fitting convex portion are provided.
前記導体は、導電性を有する素線を撚った撚線、あるいは単線で構成された導体、素線を束ねた導体などを含み、また、前記導体は導電性を有すればどのような材質で構成されていてもよく、銅や銅合金で構成された銅系導体や、アルミニウムやアルミニウム合金などで構成されたアルミニウム系導体で構成されるものを含む。 The conductor includes a stranded wire in which conductive wires are twisted, a conductor composed of a single wire, a conductor in which wires are bundled, and the like. and includes a copper-based conductor made of copper or a copper alloy, or an aluminum-based conductor made of aluminum or an aluminum alloy.
なお前記導体は、例えば撚線や素線の束を絶縁性の絶縁被覆で被覆させた被覆電線の一端において、外層を形成する前記絶縁被覆を切剥いで露出させた露出導体や、絶縁被覆で被覆されていない撚線導体や素線を束ねた導体束などを含む。 The conductor is, for example, an exposed conductor exposed by cutting off the insulating coating forming the outer layer at one end of a coated wire in which a bundle of stranded wires or wires is coated with an insulating insulating coating, or an insulating coating. Including uncoated stranded conductors and conductor bundles in which strands are bundled.
上述の複数の導体とは、同一又は異なる種類の導体で構成されたものを含む。具体的には、外径や材質が異なる導体であってもよく、また一部は撚線で一部は単線であってもよい。
また、上述の複数の導体には、例えば銅管や銅箔などで接合部分を囲繞した構成を含む。
The plurality of conductors mentioned above includes conductors of the same or different types. Specifically, conductors having different outer diameters and materials may be used, and some may be stranded wires and some may be single wires.
Moreover, the plurality of conductors described above includes, for example, a configuration in which a joint portion is surrounded by a copper tube, copper foil, or the like.
前記波形規制部は、前記直交方向に沿って少なくとも一つ以上の凸部及び凹部がそれぞれ一つ以上連続した構成をさす。なお、前記凸部と凹部とが一つ以上連続していれば、凸部と凹部の数が一致している必要はない。
なお、前記波形規制部は、前記規制面の全面に形成されている場合や、前記規制面の一部分に形成されている場合を含む。
The waveform restricting portion refers to a configuration in which at least one or more convex portions and one or more concave portions are continuous along the orthogonal direction. It should be noted that the number of protrusions and recesses need not be the same as long as one or more of the protrusions and recesses are continuous.
The waveform restricting portion may be formed on the entire restricting surface or may be formed on a part of the restricting surface.
上述の対向する他の前記規制面に向けて突出する凸部及び該凸部の突出方向と逆方向に窪んだ凹部とは、前記凸部と前記凹部とが相対的に外側に突出又は内側に窪んだ構成であればよい。 The protrusion projecting toward the other opposing regulation surface and the recess recessed in a direction opposite to the projecting direction of the protrusion are such that the protrusion and the recess relatively protrude outward or inward relative to each other. Any recessed configuration is acceptable.
前記波形状とは、前記凸部と前記凹部とで形成する波形が正弦波である場合や、矩形波である場合、矩形波の角部が角取された山部及び谷部で形成された波形である場合などを含む。 When the waveform formed by the convex portion and the concave portion is a sine wave, or when the waveform is a rectangular wave, the wave shape is formed by peaks and troughs in which the corners of the rectangular wave are chamfered. Including cases where it is a waveform.
この発明により、前記導体同士の接合強度を向上させることができる。
詳述すると、前記規制面に波形状の前記波形規制部が形成されるとともに、前記アンビルに前記波形規制部と嵌合可能に形成された嵌合凸部及び嵌合凹部が備えられることにより、前記アンビルに対して前記ホーンが相対移動することで、複数配置された前記導体が前記アンビルと前記ホーンに圧縮される。
According to this invention, the bonding strength between the conductors can be improved.
More specifically, the wavy wavy restricting portion is formed on the regulating surface, and the anvil is provided with a fitting convex portion and a fitting recess that are formed so as to be fittable with the wavy restricting portion. The plurality of conductors are compressed by the anvil and the horn by moving the horn relative to the anvil.
また、前記ホーンの相対移動に合わせて前記規制部が前記対向方向の内側へと移動するため、前記規制部が前記導体の対向方向の外側に対する移動を規制するとともに、前記導体を前記直交方向に向かうに伴って、前記対向方向に対して振幅する波形状に湾曲させることができる。 Further, since the restricting portion moves inward in the opposing direction in accordance with the relative movement of the horn, the restricting portion restricts the outward movement of the conductor in the opposing direction and moves the conductor in the orthogonal direction. It can be curved into a wave shape that oscillates in the opposite direction as it goes.
このように前記導体を前記対向方向に対して振幅する波形状に湾曲させることで、前記対向方向に沿って並んで配置された前記導体同士は、前記直交方向の一方側に沿うに伴い、前記直交方向と交差する方向に沿って互いに接触させることができるため、前記導体同士を確実に接触させることができる。このため、前記導体同士を超音波溶接で接合することで、前記対向方向に沿って配置された前記導体同士の接合強度も増大させることができ、前記接合導体の一体性を向上させることができる。
したがって、前記接合導体の導電性及び接合強度を向上させることができる。また、前記導体同士の接合強度が向上するため、製造された接合導体全体としての剛性も向上させることができる。
By bending the conductors in a wave shape that oscillates in the facing direction, the conductors arranged side by side along the facing direction are arranged along one side of the orthogonal direction to form the wave shape. Since the conductors can be brought into contact with each other along the direction crossing the orthogonal direction, the conductors can be reliably brought into contact with each other. Therefore, by joining the conductors together by ultrasonic welding, the joint strength between the conductors arranged along the facing direction can be increased, and the integrity of the joint conductors can be improved. .
Therefore, the electrical conductivity and bonding strength of the bonding conductor can be improved. Moreover, since the joint strength between the conductors is improved, the rigidity of the manufactured joint conductor as a whole can also be improved.
この発明の態様として、前記波形規制部は、正弦波状に形成されてもよい。
この発明により、前記ホーンと前記規制部と前記アンビルが形成する空間の対向方向の端部が円弧状に形成されるため、前記導体を前記直交方向に沿って円弧状に湾曲させた波形状とすることができる。これにより、前記対向方向に配置された導体同士を連続して接触させることができ、前記導体同士を確実に接触させることができるとともに、接合強度を増大させることができる。また、圧縮時及び超音波溶接時に接合導体において接合が弱くなる角部分が形成できることを防止できる。
As an aspect of the present invention, the waveform restricting portion may be formed in a sinusoidal shape.
According to the present invention, since the ends of the space formed by the horn, the restricting portion, and the anvil in the opposing direction are formed in an arcuate shape, the conductor is curved in an arcuate shape along the orthogonal direction. can do. As a result, the conductors arranged in the facing direction can be brought into continuous contact with each other, the conductors can be brought into contact with each other reliably, and the bonding strength can be increased. In addition, it is possible to prevent the formation of a corner portion that weakens the joint in the joint conductor during compression and ultrasonic welding.
さらにまた、前記波形規制部により、前記直交方向に沿って前記導体を滑らかな波形状に形成できるため、前記凸部が矩形状に形成された場合のように、前記凸部が前記導体に角あたりして前記導体が切断されることを防止でき、前記導体同士の導電性及び前記接合導体の剛性を確実に向上させることができる。 Furthermore, the corrugation regulating portion allows the conductor to be formed into a smooth corrugated shape along the orthogonal direction. It is possible to prevent the conductor from being cut by contact, and to reliably improve the conductivity between the conductors and the rigidity of the joint conductor.
またこの発明の態様として、前記波形規制部が、前記直交方向に沿って複数設けられてもよい。
この発明により、前記直交方向の一方側に向かうに伴って前記対向方向に対して振幅を周期的に繰り返す波形状に前記導体を湾曲させることができるため、前記対向方向に並んだ配置された前記導体同士を、周期的に前記直交方向と交差する方向に接触させることができ、前記導体同士のより確実に接触させることができる。
Moreover, as a mode of this invention, the said waveform control part may be provided in multiple numbers along the said orthogonal direction.
According to the present invention, since the conductor can be curved in a wave shape whose amplitude is periodically repeated in the opposite direction as it goes toward one side of the orthogonal direction, the conductors arranged in the opposite direction can be curved. The conductors can be periodically brought into contact with each other in the direction crossing the orthogonal direction, and the conductors can be brought into contact with each other more reliably.
これにより前記導体を超音波接合させることで、接合強度をより向上させることができる。したがって、前記導体の接合部位の一体性をより向上させることができ、前記接合導体の導電性をさらに向上させることができる。 Accordingly, the bonding strength can be further improved by ultrasonically bonding the conductors. Therefore, it is possible to further improve the integrity of the joint portion of the conductor, and further improve the conductivity of the joint conductor.
またこの発明の態様として、前記波形規制部は、一対の前記規制部において互いに対向する規制面の双方に形成され、前記規制面の一方に形成された前記波形規制部を第一波形規制部とし、他方に形成された前記波形規制部を第二波形規制部とし、前記第一波形規制部と前記第二波形規制部とが同じ波形で構成され、前記第一波形規制部における凸部が、前記第二波形規制部における凹部と対向するとともに、前記第一波形規制部における凹部が、前記第二波形規制部における凸部と対向してもよい。 Further, as an aspect of the present invention, the waveform restricting portion is formed on both of the restricting surfaces facing each other in the pair of restricting portions, and the waveform restricting portion formed on one of the restricting surfaces is the first waveform restricting portion. , the waveform restricting portion formed on the other side is defined as a second waveform restricting portion, the first waveform restricting portion and the second waveform restricting portion are configured with the same waveform, and the convex portion of the first waveform restricting portion is The concave portion of the first waveform restricting portion may face the convex portion of the second waveform restricting portion while facing the concave portion of the second waveform restricting portion.
この発明によると、前記第一波形規制部と前記第二波形規制部とが、半波長ずれて構成されているため、前記第一波形規制部及び前記第二波形規制部により湾曲された前記接合導体は、前記直交方向の一方側に向かうに伴い、前記対向方向に対して所定の幅を有した状態で、前記対向方向に振幅する波形状に形成される。このため、超音波溶接された前記接合導体の見かけの断面係数を向上させることができ、前記接合導体の剛性を向上させることができる。 According to this aspect of the invention, since the first waveform restricting portion and the second waveform restricting portion are configured to be shifted by half a wavelength, the bonding is curved by the first waveform restricting portion and the second waveform restricting portion. The conductor is formed in a wavy shape that oscillates in the opposing direction while having a predetermined width with respect to the opposing direction toward one side of the orthogonal direction. Therefore, the apparent section modulus of the ultrasonically welded joint conductor can be improved, and the rigidity of the joint conductor can be improved.
また、前記接合導体における前記対向方向に沿った側面同士の幅が所定の値となるため、前記直交方向における前記導体同士の接触面積及び接合強度の不均衡を抑制できる。したがって、前記接合導体の導電性及び接合強度を安定させることができる。 In addition, since the width of the side surfaces of the joint conductors along the facing direction is a predetermined value, it is possible to suppress imbalance in contact area and joint strength between the conductors in the orthogonal direction. Therefore, the conductivity and bonding strength of the bonding conductor can be stabilized.
またこの発明の態様として、前記規制部における前記規制面の前記直交方向の先端側に、前記直交方向に沿って平坦に形成された平坦部が設けられてもよい。
上述の平坦に形成されたとは、前記規制面に対して平行に形成された場合や、前記規制面に対して傾斜した場合を含む。すなわち、前記規制面の先端側において、前記対向面に意図的な凹凸形状を設けていない形状をさす。
Further, as an aspect of the present invention, a flat portion formed flat along the orthogonal direction may be provided on the front end side of the regulation surface of the regulation portion in the orthogonal direction.
The flatness described above includes the case of being formed parallel to the regulation surface and the case of being inclined with respect to the regulation surface. That is, on the tip side of the regulation surface, it means a shape in which the opposing surface is not intentionally uneven.
この発明により、前記接合導体の先端側を平面状に形成することができ、前記導体同士の接合が先端側から剥離されることを抑制できる。
詳述すると、前記接合導体における波形状に湾曲された湾曲部位は、湾曲方向と反対側へ意図しない外力が作用した場合に、前記導体同士の接合が剥離しやすくなる。また、前記接合導体の先端側が波形状に形成されている場合には、前記湾曲方向と反対側へ意図しない外力が波形状の先端部分に作用する恐れがある。
According to the present invention, the tip side of the joining conductor can be formed flat, and the joint between the conductors can be prevented from peeling off from the tip side.
More specifically, when an unintended external force acts in the direction opposite to the bending direction, the curved portion of the bonding conductor that is curved in a wavy shape is likely to separate from the bonding of the conductors. Moreover, when the tip side of the joint conductor is formed in a wave shape, there is a possibility that an unintended external force acts on the wave-like tip portion in the direction opposite to the bending direction.
これに対して、前記規制面における前記直交方向の先端側に平坦部が設けられることにより、前記接合導体の先端側を平面状に形成でき、前記接合導体における波形状に湾曲された湾曲部位に直接湾曲方向と反対側へ意図しない外力が作用することを防止できる。また、仮に接合導体の先端部位に意図しない外力が作用した場合であっても、平面上に形成された先端部位が前記外力を吸収できるため、前記導体同士の接合の剥離を抑制できる。 On the other hand, by providing a flat portion on the front end side of the regulation surface in the orthogonal direction, the front end side of the joint conductor can be formed flat, and the curved portion of the joint conductor curved in a wave shape can be flattened. It is possible to prevent an unintended external force from acting directly on the opposite side of the bending direction. Moreover, even if an unintended external force acts on the tip portion of the joint conductor, the tip portion formed on the plane can absorb the external force, so that the peeling of the joint between the conductors can be suppressed.
またこの発明の態様として、前記ホーンは、一対の前記規制部が対向する方向、又は、前記ホーンと前記アンビルとが対向する方向と交差する方向に沿って超音波振動してもよい。
上述の交差する方向とは、前記規制部が対向する前記対向方向及び前記ホーンと前記アンビルとが相対移動する前記移動方向に直交する直交方向に限らず、前記直交方向と交差する方向を含む。
Further, as an aspect of the present invention, the horn may be ultrasonically vibrated along a direction in which the pair of restricting portions face each other or in a direction crossing a direction in which the horn and the anvil face each other.
The crossing direction mentioned above is not limited to the facing direction in which the restricting portion faces and the orthogonal direction orthogonal to the moving direction in which the horn and the anvil relatively move, but also includes a direction crossing the orthogonal direction.
この発明により、前記導体を効率よく接合させることができる。
詳述すると、前記導体配置空間に配置された前記導体を前記ホーンと前記アンビルとの圧縮により、前記移動方向に並べられた前記導体同士の接触面には移動方向(圧縮する方向)に沿った外力が作用するため、前記超音波振動により金属表面の酸化皮膜などが確実に除去され、前記導体を構成する金属の原子間引力により、前記導体が溶接されるやすくなる。
According to this invention, the conductors can be joined efficiently.
More specifically, by compressing the conductors arranged in the conductor arrangement space between the horn and the anvil, the contact surfaces of the conductors arranged in the moving direction are compressed along the moving direction (compressing direction). Since the external force acts, the oxide film or the like on the surface of the metal is reliably removed by the ultrasonic vibration, and the conductor is easily welded by the interatomic attractive force of the metal forming the conductor.
また、前記波形規制部により、前記導体は前記直交方向に向かうに伴い、前記対向方向に振幅する波形状に形成されるため、前記対向方向に並んだ前記導体同士が前記直交方向と交差する方向に接触することとなる。 In addition, since the conductors are formed in a wave shape that oscillates in the opposite direction as the conductors are oriented in the orthogonal direction by the waveform restricting portion, the conductors arranged in the opposite direction are arranged in a direction intersecting the orthogonal direction. will come into contact with
したがって、前記直交方向と交差する方向に接触する、前記対向方向に並んで配置された前記導体同士も、前記直交方向または前記対向方向に振動する超音波振動により、金属表面の酸化皮膜などが確実に除去され、前記導体を構成する金属の原子間引力により、前記導体が溶接されるやすくなる。これにより、前記移動方向又は前記対向方向に並んだ前記導体を効率よく確実に接合できる。 Therefore, even the conductors arranged side by side in the opposing direction, which are in contact with each other in the direction intersecting the orthogonal direction, are reliably oxidized on the metal surfaces by the ultrasonic vibrations vibrating in the orthogonal direction or the opposing direction. The interatomic attraction of the metals that make up the conductor facilitates welding of the conductor. Thereby, the conductors arranged in the moving direction or the facing direction can be joined efficiently and reliably.
またこの発明の態様として、前記アンビルに対する前記ホーン及び前記規制部の相対移動と、一対の前記規制部の少なくとも一方の他方に対する移動とを同期させる制御部が備えられてもよい。
この発明によると、前記ホーン及び前記規制部の圧縮方向への移動と、前記規制部の対向方向への移動とを同期させることで、前記アンビルと前記ホーンとが前記導体を圧縮する前に前記アンビルと前記規制部とを当接させることができ、前記導体が前記アンビルと前記規制部との間に形成される隙間に噛み込むことを確実に防止できる。
Further, as an aspect of the present invention, a control section may be provided that synchronizes the relative movement of the horn and the restricting section with respect to the anvil and the movement of at least one of the pair of restricting sections relative to the other.
According to this invention, by synchronizing the movement of the horn and the restricting portion in the compression direction with the movement of the restricting portion in the opposing direction, the anvil and the horn compress the conductor before the conductor is compressed. The anvil and the restricting portion can be brought into contact with each other, and the conductor can be reliably prevented from being caught in a gap formed between the anvil and the restricting portion.
またこの発明の態様として、前記アンビルにおいて前記接触面と対向する対向接触面及び、前記接触面の少なくとも一方に、前記凸部及び前記凹部と同じ形状に形成された圧縮側凸部及び圧縮側凹部が、前記対向方向に沿って連続する、波形状の圧縮側波形部が設けられてもよい。 Further, as an aspect of the present invention, a compression-side protrusion and a compression-side recess formed in the same shape as the protrusion and the recess are formed on at least one of the contact surface facing the contact surface of the anvil and the contact surface. However, a wavy compression-side wavy portion may be provided that is continuous along the facing direction.
この発明により、前記直交方向の一方側に向かうに伴い、前記導体は前記移動方向に対して振幅する波形状に湾曲させることができるため、前記対向方向及び前記移動方向における前記導体同士のより確実に接触させることができるとともに、接合強度をより工場させることができる。したがって、前記接合導体の一体性をより向上させることができるとともに、前記接合導体の導電性及び接合強度をより向上させることができる。 According to the present invention, since the conductor can be curved in a wave shape that oscillates with respect to the moving direction as it moves toward one side of the orthogonal direction, the conductors can be more reliably connected to each other in the opposing direction and the moving direction. can be brought into contact with each other, and the bonding strength can be increased. Therefore, the integrity of the joint conductor can be further improved, and the electrical conductivity and joint strength of the joint conductor can be further improved.
この発明により、導体同士の接合強度を向上させることができる導体接合装置及び導体接合方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION By this invention, the conductor joining apparatus and conductor joining method which can improve the joint strength of conductors can be provided.
本発明である、接合導体100及び接合導体100を製造する導体接合装置1の一実施形態を以下図面と共に説明する。
図1は接合導体100の概略斜視図を示し、図2は接合導体100の説明図を示す。詳しくは、図2(a)は、接合導体100における接合部110の拡大平面図を示し、図2(b)は図2(a)におけるA-A断面図を示し、図2(c)は図2(a)におけるB-B断面図を示す。
An embodiment of a
FIG. 1 shows a schematic perspective view of the
図3は導体接合装置1の概略斜視図を示し、図4は導体接合装置1の概略分解斜視図を示し、図5は導体接合装置1を構成するホーン13の説明図を示し、図6は導体接合装置1を構成する規制部21の説明図を示し、図7は導体接合装置1を構成するアンビル30の説明図を示し、図8は導体接合装置1の構成を説明する説明図を示す。
3 shows a schematic perspective view of the
ここで、図3において、被覆電線200の長手方向を長手方向Xとし、被覆電線200の横幅方向であって長手方向Xと直交する方向を幅方向Yとし、図3の長手方向Xに沿って左側を+X方向とし、右側を-X方向とするとともに、幅方向Yに沿って左側を-Y方向とし、右側を+Y方向とする。
また、図3において、縦方向を上下方向Zとし、図3の上側を+Z方向(上方)、下側を-Z方向(下方)とする。
Here, in FIG. 3, the longitudinal direction of the
In FIG. 3, the vertical direction is the vertical direction Z, the upper side of FIG. 3 is the +Z direction (upward), and the lower side is the -Z direction (downward).
図5について詳述すると、図5(a)はホーン13の底面を拡大した拡大底面図を示し、図5(b)はホーン13を+Y側から視た拡大側面図を示し、図5(c)はホーン13を+X側から視た拡大正面図を示す。なお、図5(b)及び図5(c)ではホーン13の一部分のみを拡大して表示する。
5A shows an enlarged bottom view of the bottom surface of the
図6及び図7について詳述する。図6(a)は規制部21の上面を拡大した拡大平面図を示し、図6(b)は規制部21を+Y側から視た拡大側面図を示し、図6(c)は規制部21を+X側から視た拡大正面図を示す。なお、図6(a)及び図6(c)では規制部21の一部分のみを拡大して表示する。
図7(a)はアンビル30の平面図を示し、図7(b)はアンビル30に立設されたアンビル上部32を+Y側から視た拡大側面図を示す。
6 and 7 will be described in detail. 6A shows an enlarged plan view of the upper surface of the restricting
FIG. 7(a) shows a plan view of the
また、図8について詳述する。図8(a)は導体接合装置1において導体露出部220を接合する部位を+X方向から視た概略正面図を示し、図8(b)は図8(a)におけるC-C断面図を示す。
Also, FIG. 8 will be described in detail. FIG. 8(a) shows a schematic front view of the part where the exposed
接合導体100は、複数の被覆電線200の先端部分である導体露出部220を超音波溶接により接合させ、一体化した導体であり、例えばバッテリーなどの電気機器同士を電気的に接続するのに用いられている。
The
被覆電線200は、アルミニウム合金の素線を撚り合わせて形成された撚線導体を絶縁樹脂製の絶縁被覆210で被覆して構成されており、被覆電線200の先端側には絶縁被覆210を所定の長さ分剥いで撚線導体を露出させた導体露出部220が設けられている(図3参照)。
The covered
なお、撚線導体は導電性を有していれば、どのような素材であってもよく、例えば、アルミニウムや銅、銅合金などの素線を撚り合わせてもよい。また、導体露出部220は必ずしも撚線導体で構成されている必要はなく導電性を有する素線を束ねて構成されていてもよい。
The stranded conductor may be made of any material as long as it has electrical conductivity. For example, strands of aluminum, copper, copper alloy, or the like may be twisted together. Further, the exposed
この接合導体100は、長手方向Xに沿って複数本(本実施形態では9本)の被覆電線200を束ねるとともに、被覆電線200の先端側(-X側)において絶縁被覆210を剥いで露出させた導体露出部220を溶融接合させた構成であり、接合導体100の先端部分には、導体露出部220を溶融接合させた接合部110を有する。
The
接合部110は、図1及び図2に示すように、幅方向Yにおいて互いに対向する第一面121(左側(-Y側)に形成された面とする)及び第二面122(右側(Y側)に形成された面とする)と、上下方向Zにおいて互いに対向する第三面131(下側(-Z側)に形成された面とする)及び第四面132(上側(+Z側)に形成された面とする)とで断面矩形状に構成されており、接合部110の+X側の端部及び-X側の端部には、平面状に形成された平面部150が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
第一面121及び第二面122には、平面視で長手方向Xに沿って正弦波状に形成された波形部140が形成されている(図2(a)参照)。
この波形部140は、幅方向Yに沿って外側に突出している山部141と、幅方向Yに沿って内側に窪んでいる谷部142とが連続して構成されている。
The
The
この谷部142の底部に対する山部141の頂部の高さL1は、第一面121と第二面122との距離、すなわち、接合導体100における幅の長さL2の約0.20倍に構成されている。
The height L1 of the top of the
本実施形態において、高さL1は長さL2の0.20倍としているが、必ずしもこの値でなければならないわけでなく、適宜変更してもよい。なお、導電性及び剛性の観点から、0.5倍以下であることが好ましい。 In this embodiment, the height L1 is 0.20 times the length L2, but this value is not necessarily required and may be changed as appropriate. From the viewpoint of conductivity and rigidity, it is preferably 0.5 times or less.
また、この谷部142の底部に対する山部141の頂部の高さL1は、接合部110を構成する導体露出部220の最小径である径L3の約0.6倍となるように構成されている。
Also, the height L1 of the top of the peak 141 with respect to the bottom of the
本実施形態において、この高さL1は径L3の0.6倍としているが、必ずしもこの値でなければならないわけでなく、適宜変更してもよい。なお、導電性の観点から、素線の0.5倍以上であることが好ましく、より好ましくは撚線導体の外径の0.5倍以上であることが好ましい。また、本実施形態では導体露出部220の径は9本すべて同じとしているが、一部またはすべての導体露出部220の径が異なる構成でもよい。この場合、高さL1は導体露出部220の最小径である径L3の0.5倍以上であることが好ましい。
In this embodiment, the height L1 is 0.6 times the diameter L3, but this value is not necessarily required and may be changed as appropriate. From the viewpoint of conductivity, it is preferably 0.5 times or more that of the wire, and more preferably 0.5 times or more that of the outer diameter of the stranded conductor. Further, in the present embodiment, all nine conductor exposed
このように構成された波形部140のうち、第一面121に設けられた波形部140Lは、+X側から谷部142と山部141とが交互に連続して配置されるように4つ並んで設けられている。
Among the
一方で、波形部140のうち、第二面122に設けられた波形部140Rは、+X側から山部141と谷部142とが交互に連続して配置されるように4つ並んで設けられている。
On the other hand, among the
換言すると、第一面121に配置された谷部142及び山部141は、第二面122に配置された山部141及び谷部142と幅方向Yに沿って対向配置されている。すなわち、波形部140Lと波形部140Rとは互いに同形状の正弦波が半波長だけ長手方向Xに沿ってずれてそれぞれ第一面121及び第二面122とに設けられている。
In other words, the
このように構成された接合部110は、図2(b)及び図2(c)に示すように、-X側から+X側に向かうに伴い、断面形状が-Y側に突出する状態から+Y側へ突出する状態へと周期的に繰り返すこととなる。このため、接合部110の見かけの断面係数は向上することとなるため、接合部110の剛性が向上することとなる。 As shown in FIGS. 2B and 2C, the joint 110 configured in this way has a cross-sectional shape that protrudes from the -Y side to the +Y side as it goes from the -X side to the +X side. The state of protruding to the side is periodically repeated. Therefore, since the apparent section modulus of the joint 110 is improved, the rigidity of the joint 110 is improved.
また、接合導体100は後述するように、導体接合装置1により超音波溶接を行っているため、接合部110の断面における導体同士の界面には超音波接合部160が形成されている。
In addition, as will be described later, the
さらにまた、接合部110は、先端に配置された波形部140と長手方向Xの先端側端部の間に平面部150が備えられているとともに、基端に配置された波形部140と長手方向Xの基端側端部の間に平面部150が備えられている。
詳述すると、この平面部150は、図1及び図2(a)に示すように、-X側及び+X側に向かって平面状に突出して形成されている。換言すると、波形部140は接合導体100の先端から所定の間隔を隔てた位置に配置されていることとなる。
Furthermore, the joining
More specifically, as shown in FIGS. 1 and 2(a), the
次に、被覆電線200から露出した導体露出部220先端側を接合し接合導体100を製造する導体接合装置1について、図3乃至図8に基づいて説明する。
導体接合装置1は、図3に示すように、複数本の被覆電線200の先端側から露出する導体露出部220同士を超音波溶接(超音波金属接合)する装置であり、上下方向Zに昇降する超音波溶接具10と、超音波溶接具10の+X方向側に固定された一対の幅方向調整部20と、下降する超音波溶接具10とで導体露出部220を圧縮する複数のアンビル30と、超音波溶接具10及び幅方向調整部20の移動を制御する制御部40とで構成されている。
Next, a
As shown in FIG. 3, the
超音波溶接具10は、図示しない昇降用モータによって上下方向Zに沿って昇降する昇降部11と、昇降部11の中央部分から+X方向側に突出するホーン支持部12と、ホーン支持部12の+X方向側端面から下方に延びるホーン13とで構成されている。
なお、昇降用モータは制御部40により制御されている。
The
Note that the lifting motor is controlled by the
ホーン支持部12は、図3及び図4に示すように、昇降部11の中央部分から+X方向側に突出するとともに、ホーン13を昇降部11に支持するように構成されている。
なお、本実施形態において、ホーン支持部12は長手方向Xに沿って昇降部11から突出しているが、必ずしも長手方向Xに沿って突出している必要はなく、例えば幅方向Yに沿って突出するように構成されてもよい。すなわち、本実施形態において、ホーン支持部12の突出方向は、後述する規制部21の移動方向と直交するように構成されているが、規制部21の移動方向に沿うように構成されていてもよい。
As shown in FIGS. 3 and 4 , the
In this embodiment, the
ホーン13は、ホーン支持部12の+X方向側端面から下方に延び、図示しない超音波発振器と接続されることで長手方向Xに沿って超音波振動するように構成されている。
また、ホーン13の底面であるホーン側下面13aには、図5(a)に示すように、上方に窪ませて形成したホーン側凹部14と、下方に突出させて形成したホーン側凸部15が、長手方向X及び幅方向Yに沿って格子状に複数設けられている。すなわち、ホーン13の底面は長手方向X及び幅方向Yから視て凹凸形状となるように形成されている(図5(b)及び図5(c)参照)。
The
As shown in FIG. 5(a), the horn-side
詳述すると、ホーン側凹部14は、ホーン側下面13aから上方に窪ませて形成されたホーン長手方向谷部14a(図5(b)参照)と、ホーン側下面13aから上方に窪ませて形成されたホーン幅方向谷部14b(図5(c)参照)とで構成されており、これらの交差部分に形成される。
More specifically, the horn-
また、ホーン側凸部15は、長手方向Xに沿って形成されたホーン長手方向谷部14aの間において、ホーン側下面13aから下方に突出するホーン長手方向山部15a(図5(b)参照)と、幅方向Yに沿って形成されたホーン幅方向谷部14bの間において、ホーン側下面13aから下方に突出するホーン幅方向山部15b(図5(c)参照)とで構成されており、これらの交差部分に形成される。
Further, the horn-side
このホーン長手方向谷部14a及びホーン長手方向山部15aは、幅方向Yに沿ってそれぞれ等間隔に5列及び6列配列され、ホーン幅方向山部15b及びホーン幅方向谷部14bは長手方向Xに沿ってそれぞれ等間隔に23列及び24列配列されている(図5(a)参照)。このように配置されたホーン側凹部14及びホーン側凸部15は、底面視においてアヤメ形状となるように形成されている。
The horn
超音波溶接具10の+X方向側において、対向配置された一対の幅方向調整部20は、被覆電線200の幅方向Yへの移動を規制する規制部21と、規制部21を固定するとともに支持する固定支持部22と、規制部21を間接的に昇降部11に固定する固定部23と、固定部23に対して固定支持部22を移動可能に連結させる連結部24とで構成されている。
On the +X direction side of the
規制部21は、幅方向Yに沿って所定間隔を隔てて配置されており、図3及び図4に示すように、長手方向Xに沿った長さが対応するホーン13の長さと等しく、上下方向Zに沿った高さが導体露出部220の外径の3倍に比べて十分に長くなるように構成されており、対向する他の規制部21と対向するように規制面26が設けられている。
The restricting
なお、本実施形態において、規制部21の高さは、導体露出部220の外径の3倍に比べて十分な長さとしているが、導体露出部220の外径の3倍である必要はなく、超音波溶接される複数の導体露出部220が形成する電線束の総外径よりも十分に長く形成されていればよい。
In the present embodiment, the height of the restricting
規制部21の上端面には、ホーン側凹部14及びホーン側凸部15と噛み合って、規制部21の幅方向Yへの移動を補助する規制移動補助部25が形成されている。
A restriction
規制移動補助部25は、規制面26における上端側から上方にわずかに突出した移動補助部251と、移動補助部251の幅方向Yの外側において下方側に窪んで形成された上面凹部252とで構成されている。また、移動補助部251は上方に突出する複数の規制部側凸部253が長手方向Xに沿って並んでいる。
The restricting
この規制部側凸部253は、ホーン長手方向谷部14a及びホーン長手方向山部15aに比べて、高さが2分の1程度であり、規制部側凸部253三個で形成する幅がホーン長手方向山部15a(ホーン長手方向谷部14a)の幅よりもわずかに小さくなるように構成されており、ホーン長手方向谷部14a及びホーン長手方向山部15aに対応するように、長手方向Xに沿って等間隔に18個並んでいる。
The restricting portion-side
このように構成された規制部側凸部253は、ホーン13と規制部21とが噛み合った状態で、ホーン長手方向谷部14a及びホーン長手方向山部15aとの間にわずかな隙間を設けることにより超音波振動による長手方向X方向の振幅を吸収することができる。
The restricting portion-side
対となる規制部21の対向部分に設けられた規制面26には、図6(a)に示すように、平面視で正弦波状の波形規制部27と、波形規制部27の長手方向Xの両端に平坦に形成された平坦部28が設けられている。
As shown in FIG. 6(a), on the regulating
この波形規制部27は、対向する規制面26側に向けて所定の高さに突出した規制部側凸部271と、規制部側凸部271の突出方向とは反対方向に、規制部側凸部271の高さと同じ深さになるように窪ませた規制部側凹部272が交互に滑らかに連続して構成されている(図6(a)参照)。なお、波形規制部27は、長手方向Xに沿って4つずつ交互に連続して配置されている。
The
このように対向する規制面26にそれぞれ設けられた波形規制部27は、それぞれ規制部側凸部271及び規制部側凹部272が、対向する他の規制面26に設けられた規制部側凹部272及び規制部側凸部271に対向するように配置されている。
In this way, the
すなわち、+Y側の規制面26(以下、規制面26Rとする)における規制部側凸部271及び規制部側凹部272が形成する波形と、-Y側の規制面26(以下、規制面26Lとする)における規制部側凸部271及び規制部側凹部272が形成する波形とは、互いに半波長ずれて形成されている。
That is, the waveform formed by the restricting portion-side
本実施形態において、規制面26に形成された規制部側凸部271及び規制部側凹部272はそれぞれ4個ずつとしているが、この個数に限定するものではなく、導体接合装置1の使用方法や形状、大きさいこの個数は適宜調整することができる。
平坦部28は、波形規制部27の長手方向Xの両端側において、上下方向Z及び長手方向Xに沿って平坦状に形成された平面である。
In the present embodiment, there are four restricting-
The
このように構成された規制部21の外側は、図3及び図4に示すように、固定支持部22と嵌合されて固定されている。
連結部24は、図3及び図4に示すように、昇降部11に固定された固定部23を幅方向Yに沿って貫通するとともに、一端が固定支持部22に固定された棒状体であり、制御部40により制御されている図示しない幅方向移動用モータによって、幅方向Yに沿って移動可能に構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the outer side of the restricting
As shown in FIGS. 3 and 4, the connecting
すなわち、連結部24は固定支持部22と固定部23とを連結するとともに、固定部23に対して規制部21が固定された固定支持部22を幅方向Yに沿って移動可能に構成されている。
なお、固定部23は昇降部11に固定されているため、規制部21及び固定支持部22は昇降部11に対して間接的に固定されている。
That is, the connecting
Since the fixing
図示しない昇降用モータと幅方向移動用モータを制御する制御部40は、昇降用モータと幅方向移動用モータを同期させて駆動させることができる構成であり、超音波溶接具10を下降させるとともに、対向配置された規制部21を幅方向Yに沿って同時に移動させることができる。
なお、制御部40の制御により、規制部21は別個独立に幅方向Yに沿って移動させることもできる。
A
Note that the restricting
アンビル30は、導体接合装置1の基板上に設けられた直方体状の受け治具であり、後述するレール50に沿って移動可能に構成された可動基部31と、可動基部31に立設されたアンビル上部32とで構成されている。
The
アンビル上部32は、その幅方向Yに対する長さが、超音波溶接される複数の導体露出部220が形成する電線束の幅方向Yに対する長さよりもわずかに長くなるように構成されるとともに、その高さが規制部21の高さよりも高くなるように構成され、アンビル上部32の主面であるアンビル主面321が幅方向Yを向くように可動基部31の上部に立設されている。
The anvil
アンビル主面321には、長手方向Xに沿って連続して配置されたアンビル側波形部33が形成されている。このアンビル側波形部33は、アンビル主面321から幅方向Yの外側に向けて突出するアンビル側凸部331と、アンビル主面321の内側に窪ませたアンビル側凹部332とで構成されている。
The anvil
このアンビル側凸部331は規制部側凹部272と嵌合するように形成されており、アンビル側凹部332は規制部側凸部271と嵌合するように形成されている。すなわち、アンビル側波形部33の振幅が波形規制部27の振幅と等しくなる平面視正弦波状に形成されている。
The anvil-
このように構成されたアンビル側凸部331とアンビル側凹部332とを連続して配置させたアンビル側波形部33は、図7(a)に示すように、平面視で正弦波状に形成されており、長手方向Xに沿って4つ連続して並んでいる。
The anvil-side
また、アンビル側波形部33は、幅方向Yを向いたアンビル主面321の両面に設けられているが、+Y側に設けられたアンビル側波形部33(アンビル側波形部33R)と-Y側に設けられたアンビル側波形部33(アンビル側波形部33L)とは互いに半波長ずれて配置されている。すなわち、アンビル側波形部33Rは、+X側からアンビル側凹部332、アンビル側凸部331の順で設けられ、アンビル側波形部33Lは、+X側からアンビル側凸部331、アンビル側凹部332の順で設けられており、アンビル側波形部33Rとアンビル側波形部33Lとでは、アンビル側凸部331とアンビル側凹部332が互いに対向するように形成されている。
Further, the anvil-
さらに、アンビル側波形部33Lに設けられたアンビル側凸部331及びアンビル側凹部332は、規制面26Lに設けた規制部側凹部272及び規制部側凸部271と対向するようにアンビル30と規制部21Lとが配置されている。同様に、アンビル側波形部33Rに設けられたアンビル側凸部331及びアンビル側凹部332は、規制面26Rに設けた規制部側凹部272及び規制部側凸部271と対向するようにアンビル30と規制部21Rとが配置されている。
Further, the anvil-side
アンビル上部32の上面であるアンビル側上面322は、超音波溶接具10を下降させた場合においてホーン側下面13aとで導体露出部220を圧縮させる面であり、上下方向Zに沿って形成された凹凸のアンビル側凹凸部34が設けられている。
The anvil-side
また、アンビル側凹凸部34の先端側及び後端側には、アンビル側波形部33が形成する正弦波の約半波長の長さとなる平面状に形成された平坦部35が、長手方向Xに沿って備えられている。
In addition,
なお、本実施形態においては、アンビル上部32の幅方向Yの幅が異なるように構成されたアンビル30が3個設けられている(アンビル30a、30b、30c)。幅方向Yの幅は、アンビル30aが一番小さく、アンビル30cが一番大きくなるように形成されている。
このように複数設けられたアンビル30(アンビル30a、30b、30c)は、レール50に沿って移動可能に構成され、所望のアンビル30を超音波溶接具10の下方に配置させることができる。
In this embodiment, three
A plurality of anvils 30 (
また、本実施形態において、アンビル30は3個設けられているが、接続する被覆電線200に合わせて設ける個数を適宜調整でき、また各アンビル30におけるアンビル上部32の幅も適宜調整できる。
In addition, although three
このように構成された超音波溶接具10と幅方向調整部20は、図3及び図8に示すように、ホーン側凹部14及びホーン側凸部15に規制部側凸部253が緩く嵌合されることにより、規制部21がホーン側下面13aに沿って移動させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 8, in the
また、アンビル30は、レール50に沿って移動させることにより、ホーン側下面13aとアンビル側上面322とが対向するように配置することができる(図8(b)参照)。これにより、ホーン側下面13aとアンビル側上面322と一対の規制面26とで、複数本の導体露出部220を挿通させる配置空間Sを形成することができる(図8(a)参照)。
Further, the
このように超音波溶接具10に対して、規制部21が幅方向Yに沿って移動可能に幅方向調整部20を固定するとともに、ホーン13の下方にアンビル30を配置させた導体接合装置1は、導体露出部220を配置空間Sに挿通させた状態で、制御部40の制御により昇降用モータで超音波溶接具10及び幅方向調整部20を下方側に移動できるとともに、幅方向移動用モータにより規制部21を幅方向Yに沿って移動させることができる。
In this way, the
以下、導体接合装置1を用いた接合導体100の製造方法について、図9乃至図11に基づいて簡単に説明する。
ここで図9は、複数本(本実施形態では9本)の被覆電線200における導体露出部220を溶融接合させる導体接合方法のフローチャートを示し、図10は、導体露出部220(導体露出部220)を配置空間Sに挿通し、規制部21を幅方向Yに沿って移動させた状態を説明する説明図を示し、図11は、図8におけるα部のD-D断面図を用いて導体露出部220を接合させる導体接合方法を説明する説明図を示す。
A method for manufacturing the
Here, FIG. 9 shows a flowchart of a conductor joining method for melting and joining the exposed
詳述すると、図10(a)は導体露出部220を挿通させる前の規制部21及びアンビル30の拡大平面図を示し、図10(b)は導体露出部220を挿通させて規制部21を導体露出部220に向けて移動させた状態における規制部21及びアンビル30の拡大平面図を示し、図10(c)は図10(b)において圧縮された導体露出部220の概略平面図を示す。
10(a) is an enlarged plan view of the restricting
図11(a)は配置空間Sに導体露出部220を挿入した状態におけるD-D断面図を示し、図11(b)は配置空間Sに導体露出部220を挿入した状態で超音波溶接具10及び幅方向調整部20を下降させて圧縮した導体露出部220に対して超音波溶接をした状態におけるD-D断面図を示す。
なお、図11において、ホーン側凹部14及びホーン側凸部15の図示を省略している。
FIG. 11(a) shows a DD cross-sectional view with the conductor exposed
11, illustration of the horn-side
被覆電線200の端末部分に設けられた導体露出部220は、図9に示すように、配置空間Sに導体露出部220を配置する電線配置工程s1と、超音波溶接具10と幅方向調整部20とを下降する圧縮移動工程s2と、ホーン13とアンビル30とで導体露出部220を圧縮する導体圧縮工程s3と、圧縮された導体露出部220を超音波により溶融接合する超音波溶接工程s4とをこの順に行うことで導通可能に接続される。
なお、導体圧縮工程s3と超音波溶接工程s4とは同時に行うこともできる。
As shown in FIG. 9, the exposed
The conductor compression step s3 and the ultrasonic welding step s4 can be performed simultaneously.
以下、各工程について図10及び図11に基づいて詳述する。
あらかじめ、複数本(本実施形態では9本)の被覆電線200を用意して、被覆電線200の一端側(―X方向側)の絶縁被覆210を所定の長さ分だけ切り剥ぎ、絶縁被覆210に囲繞された撚線導体を露出させて導体露出部220を形成する。
Each step will be described in detail below with reference to FIGS. 10 and 11. FIG.
A plurality of (nine in this embodiment) coated
次に、接続する導体露出部220の本数や外径に適したアンビル30を選択し、アンビル側上面322がホーン側下面13aと対向配置するようにレール50に沿って移動させ、アンビル30を所定の位置に配置する。ここではアンビル30aを超音波溶接具10の下方側に配置することとする。
続いて、規制面26が所定の間隔となるまで規制部21を幅方向Yに沿って移動させるとともに、ホーン13が所定の高さとなるまで超音波溶接具10を上昇させて、配置空間Sを形成する。
Next, an
Subsequently, the regulating
この状態において、図10(a)に示すように、所定の間隔を隔てて対向配置された規制部21とホーン13とで形成された配置空間Sに、導体露出部220を配列させて、+X方向側から-X方向側に向けて挿入する(電線配置工程s1)。なお、本実施形態では、導体露出部220を上下方向Zに沿って3本、幅方向Yに沿って3本ずつ配置させた、計9本の導体露出部220を配置空間Sに挿通させて接合させる。
In this state, as shown in FIG. 10(a), the exposed
そして、制御部40の制御により、超音波溶接具10を下降させるとともに、超音波溶接具10の下降と同期させて規制部21を導体露出部220側へ幅方向Yに沿って移動させる。これにより、図10(b)及び図11(a)に示すように、規制面26がアンビル上部32の幅方向Y側の両側面と当接するとともに、導体露出部220がホーン側下面13a及びアンビル側上面322とで挟み込まれ、導体露出部220がホーン13により上方から押し付けられる。(圧縮移動工程s2)。
Under the control of the
この圧縮移動工程s2について詳述すると、導体露出部220がホーン側下面13aとアンビル側上面322と一対となる規制面26との間に形成される配置空間Sに配置された状態において、超音波溶接具10を下降させるとともに、規制部21をホーン側下面13aに沿って導体露出部220側へ移動させることにより、規制面26に設けられた波形規制部27と、アンビル主面321に設けられたアンビル側波形部33とが互いに嵌合することとなる。
More specifically, the compression movement step s2 will be described in detail. In a state in which the exposed
ここで、アンビル主面321の幅方向Yに対する幅は、導体露出部220の電線束が形成する幅よりもわずかに長くなるように構成されているため、波形規制部27とアンビル側波形部33と嵌合した状態において、導体露出部220が規制部21とアンビル上部32との間に噛み込まれることも防止できる。
Here, since the width of the anvil
また、導体露出部220が配置空間Sに配置された状態において、超音波溶接具10がさらに下降させることで、導体露出部220が上方から押されて幅方向Yに移動したとしても、規制面26により導体露出部220の幅方向Y方向への移動を規制できる。
In addition, even if the exposed
続けて、超音波溶接具10をさらに下方に下げることにより(導体圧縮工程s3)、導体露出部220がホーン13によって加圧されて変形し、幅方向Yに広がることとなるが、波形規制部27がアンビル上部32と嵌合していることにより、導体露出部220が規制面26に当接することとなる。
Subsequently, by further lowering the ultrasonic welding tool 10 (conductor compressing step s3), the exposed
そしてさらに導体露出部220がホーン13に加圧されることにより、図10(b)に示すように、導体露出部220が規制面26に設けられた波形規制部27に押し付けられることとなり、被覆電線200の側面に対応する箇所に長手方向Xに沿って連続する波形が形成されることとなる。
Further, when the exposed
このように、被覆電線200が配置空間Sにおいて配列された状態で、ホーン13をさらに下降することにより、導体露出部220を上下方向Zから圧縮させることができ(導体圧縮工程s3)、上下方向Zに配置された導体露出部220同士をより確実に接触させることができる。また、導体露出部220が規制面26に当接した状態で圧縮されるため、導体露出部220は、長手方向Xに沿って波形状に形成される。これにより、幅方向Yに沿って並列配置された導体露出部220同士が長手方向Xと交差する方向(幅方向Y)に接触させることができるとともに、圧縮によって導体露出部220同士の確実に接触させることができる。
In this manner, by further lowering the
このように導体露出部220同士を確実に接触させて接合し、確実な導電性の確保することは接合導体100の製造において重要な課題である。また例えば、近年車両の軽量化の要求に伴い、合金化された高強度の電線も接合する必要が出てきている。これらの高強度の材料は変形しづらく、導体露出部220同士をより確実に接触させることが困難である。
It is an important issue in manufacturing the
このように導体露出部220同士を確実に接触させて接合するため、例えば本実施形態における製造工程として、導体圧縮工程s3において、後述の超音波溶接工程s4の溶接時より弱い超音波振動を行い、材料の温度を上昇させて強度を低下させながら導体圧縮工程s3を実施しても良い。また例えば、導体圧縮工程s3の終了後であって、超音波溶接工程s4の直前に溶接時より弱い超音波振動を行うことによっても同じ目的は達成される。
In order to ensure that the exposed
導体露出部220の導体の総断面積をアンビル面幅で割ることから計算される金型内が導体にて100%充填される厚みを100%ハイトとすると、導体圧縮工程s3を行う際には、100%ハイトより低いハイトまで圧縮することが望ましい。
Assuming that the thickness at which the inside of the mold is 100% filled with the conductor calculated by dividing the total cross-sectional area of the conductors in the exposed
これにより、金型内に充填された導体露出部220には長手方向Xに伸びが発生し、導体露出部220表面に形成されている酸化膜が破られ、その後の溶接時での酸化膜の除去が効率的に行われる。100%以下であれば上記目的は達成されるが、95%以下70%以上が好ましい。より好ましくは90%から80%の間で行われる。圧縮が小さいと上記目的が達成されにくく、圧縮が大きすぎると電線の根本部分において断面積が小さくなり強度が弱くなるため好ましくない。
As a result, the exposed
この状態において、ホーン13を幅方向Yと交差する長手方向Xに沿って超音波振動させることで、導体露出部220同士が超音波溶接により互いに超音波金属接合される(超音波溶接工程s4)。超音波溶接工程s4では、制御部40で制御を行い、溶接時の上下方向Zでの下死点(停止点)を決めてもよい。これにより、導体露出部220の溶接時の温度の急上昇が抑制され、ホーン13への固着が抑制される。
In this state, the
また、溶接時の下死点に達してからも超音波振動は継続されても良い。これにより、溶接部は酸化膜が除去され、導体露出部220の表面の原子同士が接したまま、高温で維持される。これにより導通性および剛性がより向上する。なお、下死点のハイトは、前記導体圧縮工程s3で形成したハイトより小さいことが望まれ、導体露出部220の総断面積をアンビル面幅から計算される金型内が導体にて100%充填される100%ハイトより小さいことが望まれる。100%以下であれば上記目的は達成されるが、90%以下70%以上が好ましい。より好ましくは85%から80%の間で行われる。圧縮が小さいと上記目的が達成されにくく、圧縮が大きすぎると電線の根本部分において断面積が小さくなり弱強度となり好ましくない。
Further, the ultrasonic vibration may be continued even after reaching the bottom dead center during welding. As a result, the oxide film is removed from the welded portion, and the atoms on the surface of the exposed
なお、本実施形態に記載されるように、規制部21における規制面26に波形規制部27が形成されていない場合であっても、すなわち、製造させる接合導体100における接合部110の側面に波形状の波形部140が形成されない場合においても、導体露出部同士を確実に接触させて接合させることができ、接合導体の導電性を確実に確保することができる。
As described in the present embodiment, even if the wavy restricting
これにより、配置空間Sの内部において、長手方向Xに沿った波形状が形成されるように加圧された9本の導体露出部220が、長手方向X及び幅方向Yに沿って隣接する導体露出部220同士を確実に接触させた状態で、超音波溶接されることとなり、導通性及び剛性が向上した接合導体100を製造することができる(図11(b)参照)。
As a result, the nine exposed
このように、複数の導体露出部220を超音波溶接して接合させる導体接合装置1は、導体露出部220と接触するホーン側下面13aを有し、超音波振動する超音波溶接具10と、ホーン側下面13aと当接するとともに、ホーン側下面13aに沿って相対移動可能に構成された一対の規制部21と、ホーン側下面13aに対して接近又は離間する上下方向Zに相対移動するアンビル30とが備えられ、一対の規制部21において互いに対向する規制面26のそれぞれに、対向する他の規制面26に向けて突出する規制部側凸部271と、規制部側凸部271の突出方向と逆方向に窪んだ規制部側凹部272とが、一対の規制面26が対向する幅方向Y及び上下方向Zに直交する長手方向Xに沿って連続する、波形状の波形規制部27が形成され、アンビル30は、規制部側凸部271及び規制部側凹部272に嵌合するアンビル側凸部331及びアンビル側凹部332が備えられ、互いに対向する規制部21に挟まれるように、超音波溶接具10及び規制部21がアンビル30に対して相対移動し、かつ、一対の規制部21の少なくとも一方が他方に向けて移動することにより、導体露出部220同士の接合強度を向上させることができる。
In this way, the
詳述すると、規制面26に波形状の波形規制部27が形成されるとともに、アンビル30に波形規制部27と嵌合可能に形成されたアンビル側凸部331及びアンビル側凹部332が備えられることにより、アンビル30に対してホーン13が相対移動することで、複数配置された導体露出部220がアンビル30とホーン13に圧縮される。
More specifically, the restricting
また、ホーン13の相対移動に合わせて規制部21が幅方向Yの内側へと移動するため、規制部21が導体の幅方向Yの外側に対する移動を規制するとともに、導体露出部220を長手方向Xに向かうに伴って、幅方向Yに対して振幅する波形状に湾曲させることができる。
In addition, since the restricting
このように導体露出部220を幅方向Yに対して振幅する波形状に湾曲させることで、幅方向Yに沿って並んで配置された導体露出部220同士を長手方向Xと交差する方向に沿って互いに接触させることができ、導体露出部220同士を確実に接触させることができる。このため、導体露出部220同士を超音波溶接により接合することで、幅方向Yに沿って配置された導体露出部220同士の接合強度も増大させることができ、接合導体100の一体性を向上させることができる。
By curving the exposed
したがって、接合導体100の導電性及び接合強度を向上させることができる。また、導体露出部220同士の接合強度が向上するため、製造された接合導体100全体としての剛性も向上させることができる。
Therefore, the conductivity and bonding strength of the
また、波形規制部27は、正弦波状に形成されることにより、ホーン13と規制部21とアンビル30が形成する配置空間Sの幅方向Yの端部が円弧状に形成されるため、導体露出部220を長手方向Xに沿って円弧状に湾曲させた波形状とすることができる。これにより、幅方向Yに配置された導体露出部220同士を連続して接触させることができ、導体露出部220同士を確実に接触させるとともに、接合強度を増大させることができる。また、圧縮時及び超音波溶接時に接合導体100において接合が弱くなる角部分が形成できることを防止できる。
Further, since the
さらにまた、波形規制部27により、長手方向Xに沿って導体露出部220を滑らかな波形状に形成できるため、アンビル側凸部331が矩形状に形成された場合のように、アンビル側凸部331が導体露出部220に角あたりして導体露出部220が切断されることを防止でき、接合導体100の導電性及び剛性を確実に向上させることができる。
Furthermore, since the conductor exposed
さらにまた、波形規制部27が、長手方向Xに沿って複数設けられていることにより、長手方向Xの一方側に向かうに伴って幅方向Yに対して振幅を周期的に繰り返す波形状に導体露出部220を湾曲させることができるため、幅方向Yに並んだ配置された導体露出部220同士を、周期的に長手方向Xと交差する方向に接触させることができ、導体露出部220同士をより確実に接触させることができる。
Furthermore, since a plurality of
これにより導体露出部220を超音波接合させることで、接合強度をより向上させることができる。したがって、導体露出部220の接合部位の一体性をより向上させることができ、接合導体100の導電性をさらに向上させることができる。
Accordingly, the bonding strength can be further improved by ultrasonically bonding the exposed
また、波形規制部27は、一対の規制部21において互いに対向する規制面26(規制面26R,26L)の双方に形成され、規制面26Lに形成された波形規制部27を波形規制部27Lとし、規制面26Rに形成された波形規制部27を波形規制部27Rとし、波形規制部27Lと波形規制部27Rとが同じ波形で構成され、波形規制部27Lにおける規制部側凸部271が、波形規制部27Rにおける規制部側凹部272と対向させるとともに、波形規制部27Lにおける規制部側凹部272が、波形規制部27Rにおける規制部側凸部271と対向させることにより、すなわち、波形規制部27Lに形成された波形規制部27Lと規制面26Rに形成された波形規制部27Rとが半波長ずれて構成されているため、波形規制部27L及び波形規制部27Rにより湾曲された接合導体100は、長手方向Xの一方側に向かうに伴い、幅方向Yに対して所定の幅を有した状態で、幅方向Yに振幅する波形状に形成される。このため、超音波溶接された接合導体100の見かけの断面係数を向上させることができ、接合導体100の剛性を向上させることができる。
Further, the
また、接合導体100における幅方向Yに沿った側面同士(第一面121及び第二面122)の幅の長さ(長さL2)が所定の値となるため、長手方向Xにおける導体露出部220同士の接触面積及び接合強度の不均衡を抑制できる。したがって、接合導体100の導電性及び接合強度が安定させることができる。
In addition, since the width length (length L2) between the side surfaces (the
また、規制部21における規制面26の長手方向Xの先端側に、長手方向Xに沿って平坦に形成された平坦部28が設けられることにより、接合導体100の先端側を平面状に形成することができ、導体露出部220同士の接合が先端側から剥離されることを抑制できる。
A
詳述すると、接合導体100における波形状に湾曲された湾曲部位は、湾曲方向と反対側へ意図しない外力が作用した場合に、導体露出部220同士の接合が剥離しやすくなる。また、接合導体100の先端側が波形状に形成されている場合には、湾曲方向と反対側へ意図しない外力が波形状の先端部分に作用する恐れがある。
More specifically, when an unintended external force acts in the direction opposite to the bending direction, the curved portion of the
これに対して、規制面26における長手方向Xの先端側に平坦部28が設けられることにより、接合導体100の先端側を平面状に形成でき、接合導体100における波形状に湾曲された湾曲部位に直接湾曲方向と反対側へ意図しない外力が作用することを防止できる。また、仮に接合導体100の先端部位に意図しない外力が作用した場合であっても、平面上に形成された先端部位が外力を吸収できるため、導体露出部220同士の接合の剥離を抑制できる。
On the other hand, by providing the
また、超音波溶接具10は、超音波溶接具10とアンビル30とが対向する方向(上下方向Z)と交差する方向(長手方向X)に沿って超音波振動することにより、導体露出部220を効率よく接合させることができる。
In addition, the
詳述すると、配置空間Sに配置された導体露出部220を超音波溶接具10とアンビル30とがの圧縮により、上下方向Zに並べられた導体露出部220同士のホーン側下面13aには上下方向Z(圧縮する方向)に沿った外力が作用する。
More specifically, the exposed
また、超音波溶接具10とアンビル30とが導体露出部220を圧縮するため、導体露出部220は幅方向Yへと広がろうとするが、波形規制部27により、導体露出部220の幅方向Yへの移動は規制されるとともに、長手方向Xに向かうに伴い幅方向Yに湾曲するように配置される。これにより、幅方向Yに並んだ導体露出部220同士をより確実に接触させるとともに、ホーン側下面13aは長手方向Xと交差する方向に沿って形成されることとなる。
In addition, since the
この状態において、超音波溶接具10を長手方向Xに超音波振動させることで、導体露出部220において外力が作用している上下方向Zに配置された導体露出部220同士は超音波振動により、外力が作用している導体露出部220の金属表面の酸化皮膜などが確実に除去され、導体露出部220を構成する金属の原子間引力により、導体露出部220が溶接されるやすくなる。
In this state, by ultrasonically vibrating the
また、幅方向Yに並んだ導体露出部220同士も、湾曲されることにより長手方向Xと交差する方向に沿ってホーン側下面13aが形成されているため、超音波振動により、導体露出部220の金属表面の酸化皮膜などが確実に除去され、導体露出部220を構成する金属の原子間引力により、導体露出部220が溶接されるやすくなる。これにより、上下方向Z又は幅方向Yに並んだ導体露出部220を効率よく確実に接合できる。
In addition, since the exposed
なお、本実施形態では、ホーン13は長手方向Xに沿って超音波振動する構成としているが、長手方向Xに限らず、幅方向Yや長手方向Xと交差する方向に超音波振動する構成としてもよい。
また、本実施形態においてアンビル主面321が幅方向Yを向くとともに、規制部21が幅方向Yに沿って移動するように構成されているが、必ずしもこの構成である必要はなく、例えば、アンビル主面321が幅方向Yと直交する長手方向Xを向くとともに、規制部21が幅方向Yと直交する長手方向Xに沿って移動するように構成されていてもよい。さらには、アンビル主面321が幅方向Yと交差する方向に向くとともに、規制部21がアンビル主面321が向く方向に沿って移動するように構成されていてもよい。すなわち、ホーン13の超音波振動の方向と被覆電線200の長手方向が一致していてもよいし、交差していてもよい。
In the present embodiment, the
Further, in the present embodiment, the anvil
また、アンビル30に対する超音波溶接具10及び規制部21の相対移動と、一対の規制部21の少なくとも一方の他方に対する移動とを同期させる制御部40が備えられることにより、すなわち超音波溶接具10及び規制部21の圧縮方向への移動と、規制部21の幅方向Yへの移動とを同期させることができることにより、アンビル30と超音波溶接具10とが導体露出部220を圧縮する前にアンビル30と規制部21とを当接させることができ、導体露出部220がアンビル30と規制部21との間に形成される隙間に噛み込むことを確実に防止できる。
In addition, by providing the
この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
導体は、導体露出部220に対応し、
接触面は、ホーン側下面13aに対応し、
対向方向は、幅方向Yに対応し、
直交方向は、長手方向Xに対応し、
凸部は、規制部側凸部271に対応し、
凹部は、規制部側凹部272に対応し、
嵌合凸部は、アンビル側凸部331に対応し、
嵌合凹部は、アンビル側凹部332
第一波形規制部は、波形規制部27Rに対応し、
第二波形規制部は、波形規制部27Lに対応し、
対向接触面は、アンビル側上面322に対応し、
導体配置工程は、電線配置工程s1に対応し、
移動圧縮工程は、圧縮移動工程s2に対応するが、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。
In correspondence with the configuration of this invention and the above-described embodiments,
The conductor corresponds to the exposed
The contact surface corresponds to the horn-side
The facing direction corresponds to the width direction Y,
the orthogonal direction corresponds to the longitudinal direction X,
The convex portion corresponds to the regulating portion side
The concave portion corresponds to the restricting portion side
The fitting projection corresponds to the anvil-
The fitting recess is the anvil-
The first waveform regulation portion corresponds to the waveform regulation portion 27R,
The second waveform regulation portion corresponds to the waveform regulation portion 27L,
The opposing contact surface corresponds to the anvil-side
The conductor placement step corresponds to the wire placement step s1,
The moving compression step corresponds to the compression moving step s2, but
The present invention is not limited to the configurations of the above-described embodiments, and many embodiments can be obtained.
例えば、本実施形態において、導体露出部220は、導電性を有する素線を撚った撚線導体としているが、この形態に限定されず、例えば単線で構成された手もよいし、素線を束ねてもよい。また、導体露出部220は、アルミニウムやアルミニウム合金などで構成されたアルミニウム系に限定されず、例えば、銅や銅合金で構成されてもよい。すなわち、導電性を有すればどのような材質で構成されていればどのような材質でもよい。
For example, in the present embodiment, the exposed
また、導体露出部220は、絶縁性の絶縁被覆210で被覆させた被覆電線200の一端において、外層を形成する絶縁被覆210を切剥いで露出させているが、絶縁被覆210で被覆されていない導体や素線を束ねただけの導体であってもよい。
In addition, the conductor exposed
さらにまた、導体露出部220は、同一の導体としているが、それぞれ異なる種類の導体を複数用いても構わない。さらに言えば、上述の複数の導体露出部220には、例えば銅管や銅箔などで接合部分を囲繞した構成を用いても構わない。
Furthermore, although the same conductor is used for the exposed
また、波形規制部27は、対となる規制面26の双方にある場合のみならず、一方にのみ形成されていてもよい。また、規制面26の全面に形成されている場合の他、一部分に形成されていてもよい。
さらに、波形部140は、長手方向Xに沿って少なくとも山部141及び谷部142がそれぞれ一つ以上連続していればよく、例えば、少なくとも一つ以上の山部141と谷部142とが連続していれば、山部141と谷部142の数が一致している必要はない。
Moreover, the
Furthermore, the
また、本実施形態において、導体露出部220を挿入するための配置空間Sを形成するホーン側下面13a、アンビル側上面322、一対の規制面26のうち、規制面26にのみ波形状の波形規制部27を設けているが、例えば図12及び図13に示すように、ホーン13の底面部(波状底面部13bとする)及びアンビル側上面322を波形状に形成してもよい。
Further, in the present embodiment, among the horn-side
以下、波状底面部13b及びアンビル側上面322を波形状に形成した導体接合装置1xについて図12及び図13に基づいて簡単に説明する。
ここで、図12は導体接合装置1xの概略斜視図を示し、ホーン13は導体接合装置1xにおける図8(a)におけるC-C断面図に対応する断面図示のうち、波状底面部13b及びアンビル側上面322を拡大して図示している。
12 and 13, the
Here, FIG. 12 shows a schematic perspective view of the
図12及び図13に示すように、アンビル側上面322には、アンビル側凹凸部34の代わりに、圧縮側波形部37が設けられている。
なお、圧縮側波形部37が構成されたアンビル30をそれぞれアンビル30d、アンビル30e、アンビル30fとする(図12参照)。
As shown in FIGS. 12 and 13 , the anvil-side
The
この圧縮側波形部37は、平坦部35に比べて上方に向けて突出する圧縮側凸部371と、下方に向けて窪んだ圧縮側凹部372とで構成されており、長手方向Xに沿って4つ連続して並んで配置されている。すなわち、圧縮側凸部371と圧縮側凹部372とが長手方向Xに沿って連続して交互に配置されている。
The compression-side
一方、図13に示すように、ホーン13の底面側には、下方側に突出する波状底面部13bが設けられており、波状底面部13bには、上方側に向けて円弧状に窪んだ谷を形成するホーン幅方向谷部14cと、下方側に円弧上に突出するホーン幅方向山部15cが備えられている。
On the other hand, as shown in FIG. 13, the bottom surface of the
また、波状底面部13bに沿って幅方向Yに移動可能に形成された規制部21には、規制移動補助部25の代わりに移動用波形部29が形成されている。この移動用波形部29は、ホーン幅方向谷部14cに対して緩く嵌合できる移動補助用凸部291と、ホーン幅方向山部15cと緩く嵌合できる移動補助用凹部292とで構成されている。なお、移動補助用凸部291と移動補助用凹部292とは連続した側面視略正弦波状に形成されている。
Further, instead of the restricting
このように構成された導体接合装置1xは、幅方向Yのみならず上下方向Zに沿っても導体露出部220を波形状に形成した状態で超音波接合することができるため、幅方向Yに沿った第一面121及び第二面122のみならず上下方向Zに沿った第三面131及び第四面132も波形用に形成された接合導体100xを製造することができる。
With the
以下、接合導体100xについて図14~図16に基づき簡単に説明する。
ここで図14は接合導体100xの概略斜視図を示し、図15は接合導体100xの平面図(図15(a))及び側面図(図15(b))を示す。また、図16は、図15(a)におけるE-E断面図平面図(図16(a))、F-F断面図平面図(図16(b))、G-G断面図平面図(図16(c))、H-H断面図平面図(図16(d))を示す。
The
14 shows a schematic perspective view of the
図14及び図15に示すように、接合導体100xは第一面121及び第二面122のみならず第三面131及び第四面132(第三面131及び第四面132)に波形状の他方側波形部170が長手方向Xに沿って4つ連続して設けられており、側面視において正弦波状に形成されている。
より詳しくは、他方側波形部170は、第三面131及び第四面132に対して上下方向Zの外側に突出している他方側山部171と、第三面131及び第四面132に対して上下方向Zの内側に窪んだ他方側谷部172とで構成されており、他方側山部171と他方側谷部172とが連続して交互に配置されている。
As shown in FIGS. 14 and 15, the joining
More specifically, the other-
このように構成された接合導体100xは、図16に示すように、長手方向Xに沿って-Xから+Xに向けうに伴い、幅方向Yにおいて山部141が-Y側に突出している状態から(図16(a)参照)、山部141が突出していない状態となり(図16(b)参照)、続いて山部141が+Y側に突出している状態を経て(図16(c)参照)、山部141が突出していない状態となる(図16(d)参照)。
As shown in FIG. 16, the
同様に上下方向Zに対して、長手方向Xに沿って-Xから+Xに向けうに伴い、他方側山部171が側に突出している状態から(図16(b)参照)、他方側山部171が上方(+Z側)に突出する状態となり(図16(b)参照)、他方側山部171が突出していない状態を経て(図16(c)参照)、他方側山部171が下方(-Z側)に突出する状態となる(図16(d)参照)。
Similarly, along the longitudinal direction X from -X to +X with respect to the vertical direction Z, from the state in which the other-
すなわち、長手方向Xに沿って-Xから+Xに向けうに伴い、突出部分である山部141及び他方側山部171が螺旋状に突出することとなるため、接合導体100に比べてより見かけの断面係数が向上し、剛性を向上させることができる。
なお、ホーン13の底面部である波状底面部13bとアンビル側上面322にそれぞれホーン幅方向谷部14c及びホーン幅方向山部15cと、圧縮側波形部37とを設けた構成としているが、例えば、アンビル側上面322の一方にのみ圧縮側波形部37を設けた構成としてもよい。
That is, along the longitudinal direction X from -X to +X, the
The horn width
このように、直交断面において対向する第三面131及び第四面132における第三面131及び第四面132に、外側に向けて突出する他方側山部171と、内側に窪んだ規制部側凹部272とが、長手方向Xに沿って連続する、波形状の他方側波形部170が構成されることにより、長手方向Xに直交する、第一面121及び第二面122に加えて第三面131及び第四面132における導体露出部220同士を確実に接触させることができる。これにより、接合導体100の一体性をより向上させることができ、接合導体100の導電性及び接合強度をより向上させることができる。
In this way, in the
13a ホーン側下面
121 第一面
122 第二面
131 第三面
132 第四面
271 規制部側凸部
272 規制部側凹部
27r 波形規制部
27l 波形規制部
220 導体露出部
322 アンビル側上面
s1 電線配置構成
s2 圧縮移動工程
s3 導体圧縮工程
s4 超音波溶接工程
13a Horn-side
Claims (9)
前記導体と接触する接触面を有し、超音波振動するホーンと、
前記接触面と当接するとともに、前記接触面に沿って相対移動可能に構成された一対の規制部と、
前記ホーンとは別体で構成され、接続する前記複数の導体それぞれの本数や外径に対応するアンビルとが備えられ、
一対の前記規制部は、互いに対向する規制面の対向方向に沿って移動可能に前記ホーンに対して固定され、
前記アンビルは、前記接触面と対向する位置に配置できるように構成されるとともに、前記接触面と対向する位置において、前記接触面に対して接近又は離間する移動方向に相対移動するように構成され、
一対の前記規制部において互いに対向する前記規制面の少なくとも一方に、
対向する他の前記規制面に向けて突出する凸部と、該凸部の突出方向と逆方向に窪んだ凹部とが、前記対向方向及び前記移動方向に直交する直交方向に沿って連続する、波形状の波形規制部が形成され、
前記アンビルにおける前記対向方向を向く主面には、
前記規制部の前記凸部及び前記凹部に嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が前記直交方向に沿って備えられ、
前記規制部は、互いに対向する前記規制面に前記アンビルを挟むように、前記アンビルに対して相対移動し、かつ、一対の前記規制部の少なくとも一方が他方に向けて移動するよう構成され、
前記接触面と対向する位置に配置された前記アンビルは、前記接触面と前記一対の規制部とで、複数の前記導体を挿通させる配置空間を形成する
導体接合装置。 A conductor joining device for joining a plurality of conductors by ultrasonic welding,
a horn having a contact surface in contact with the conductor and vibrating ultrasonically;
a pair of restricting portions that abut against the contact surface and are configured to be relatively movable along the contact surface;
An anvil configured separately from the horn and corresponding to the number and outer diameter of each of the plurality of conductors to be connected is provided,
a pair of the regulating portions fixed to the horn so as to be movable along the opposing direction of the regulating surfaces facing each other;
The anvil is configured to be arranged at a position facing the contact surface, and is configured to move relative to the contact surface in a moving direction toward or away from the contact surface at a position facing the contact surface. ,
On at least one of the regulating surfaces facing each other in the pair of regulating portions,
a convex portion protruding toward the other opposing regulation surface and a concave portion recessed in a direction opposite to the projection direction of the convex portion are continuous along an orthogonal direction orthogonal to the facing direction and the moving direction; A wave-shaped wave restricting portion is formed,
On the main surface of the anvil facing the opposite direction,
A fitting concave portion and a fitting convex portion that fit into the convex portion and the concave portion of the restricting portion are provided along the orthogonal direction,
The restricting portion is configured to move relative to the anvil so that the anvil is sandwiched between the restricting surfaces facing each other, and at least one of the pair of restricting portions moves toward the other ;
The anvil arranged at a position facing the contact surface forms an arrangement space through which the plurality of conductors are inserted by the contact surface and the pair of restricting portions.
Conductor splicing equipment.
請求項1に記載の導体接合装置。 2. The conductor joining apparatus according to claim 1, wherein said waveform restricting portion is formed in a sinusoidal shape.
請求項1又は請求項2に記載の導体接合装置。 3. The conductor joining device according to claim 1, wherein a plurality of said waveform restricting portions are provided along said orthogonal direction.
規制面の一方に形成された波形規制部を第一波形規制部とし、
他方に形成された前記波形規制部を第二波形規制部とし、
前記第一波形規制部と前記第二波形規制部とが同じ波形で構成され、
前記第一波形規制部における凸部が、前記第二波形規制部における凹部と対向するとともに、前記第一波形規制部における凹部が、前記第二波形規制部における凸部と対向する
請求項1乃至請求項3のうちのいずれかに記載の導体接合装置。 the waveform restricting portions are formed on both opposing restricting surfaces of the pair of restricting portions;
The waveform restricting portion formed on one of the restricting surfaces is defined as a first waveform restricting portion,
The waveform restricting portion formed on the other side is defined as a second waveform restricting portion,
The first waveform regulating portion and the second waveform regulating portion are configured with the same waveform,
A convex portion of the first waveform restricting portion faces a concave portion of the second waveform restricting portion, and a concave portion of the first waveform restricting portion faces a convex portion of the second waveform restricting portion. 4. The conductor joining device according to claim 3.
請求項1乃至請求項4のうちのいずれかに記載の導体接合装置。 5. The conductor joint according to any one of claims 1 to 4, wherein a flat portion formed flat along the orthogonal direction is provided on the tip end side of the regulation surface of the regulation portion in the orthogonal direction. Device.
一対の前記規制部が対向する方向、又は、前記ホーンと前記アンビルとが対向する方向と交差する方向に沿って超音波振動する
請求項1乃至請求項5のうちのいずれかに記載の導体接合装置。 The horn
6. The conductor joint according to any one of claims 1 to 5, wherein the ultrasonic vibration is performed in a direction in which the pair of restricting portions face each other or in a direction crossing the direction in which the horn and the anvil face each other. Device.
請求項1乃至請求項6のうちのいずれかに記載の導体接合装置。 7. The apparatus according to any one of claims 1 to 6, further comprising a control section for synchronizing relative movement of said horn and said restricting section with respect to said anvil and movement of at least one of said pair of restricting sections with respect to the other. conductor splicing equipment.
請求項1乃至請求項7のうちのいずれかに記載の導体接合装置。 On at least one of the contact surface facing the contact surface of the anvil and the contact surface, a compression-side protrusion and a compression-side recess formed in the same shape as the protrusion and the recess are formed along the facing direction. 8. The conductor joining device according to claim 1, further comprising a wavy compression side wavy portion that is continuous with the wavy portion.
前記ホーンとは別体で構成され、接続する前記複数の導体それぞれの本数や外径に対応するアンビルを前記ホーンの接触面に対向する位置に配置し、かつ、前記接触面に対して所定間隔を隔てて配置された前記アンビルに対して、前記ホーン及び前記規制部が相対移動するとともに、前記一対の規制部において互いに対向する規制面に前記アンビルが挟まれるように一対の前記規制部の少なくとも一方が他方に相対移動し、前記規制部が前記アンビルを挟んで、前記アンビルと前記ホーンとで前記導体を圧縮する移動圧縮工程と、
前記ホーンを超音波振動して、前記アンビルと前記ホーンとで圧縮された前記導体を超音波溶接する溶接工程とを有し、
一対の前記規制部において互いに対向する前記規制面のそれぞれには、対向する他の前記規制部に向けて突出する凸部と、該凸部の突出方向と逆方向に窪んだ凹部とが、一対の前記規制面が対向する対向方向、及び、前記アンビルに対して前記ホーンが相対移動する移動方向に直交する直交方向に沿って連続する、波形状の波形規制部が形成され、
前記アンビルにおける前記対向方向を向く主面には、前記凸部及び前記凹部に嵌合する嵌合凹部及び嵌合凸部が備えられた
導体接合方法。 A horn that has a contact surface that contacts a conductor and that vibrates ultrasonically, and a pair of restrictors that are in contact with the contact surface and opposed to each other at a predetermined interval and move relatively along the contact surface, a conductor arranging step of arranging the plurality of conductors in the formed space;
An anvil that is separate from the horn and that corresponds to the number and outer diameter of each of the plurality of conductors to be connected is arranged at a position facing the contact surface of the horn and is spaced from the contact surface by a predetermined distance. At least one of the pair of regulating portions such that the horn and the regulating portion move relative to the anvils that are separated from each other, and the anvil is sandwiched between the mutually facing regulating surfaces of the pair of regulating portions. a moving compression step in which one of the conductors moves relative to the other, and the restricting portion sandwiches the anvil and compresses the conductor with the anvil and the horn;
a welding step of ultrasonically vibrating the horn to ultrasonically weld the conductor compressed by the anvil and the horn;
Each of the regulating surfaces facing each other in the pair of regulating portions has a pair of protrusions projecting toward the other opposing regulating portion and recesses recessed in a direction opposite to the projecting direction of the protrusions. a wavy wave-shaped regulating portion that is continuous along the opposing direction in which the regulating surfaces of and the orthogonal direction orthogonal to the movement direction in which the horn relatively moves with respect to the anvil,
A conductor joining method, wherein a main surface of the anvil facing the opposite direction is provided with the projection, a fitting recess that fits into the recess, and a fitting projection.
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