JPH11329658A - 被覆電線の摩擦溶接方法及び摩擦溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の被覆電線を端子用口金で束ねる場合
に、個々の被覆を剥がすことなく、束ねられた複数の被
覆電線の導通接続を行うことのできる被覆電線の摩擦溶
接方法及び摩擦溶接装置を提供する。 【解決手段】 複数本束ねられた被覆電線１０ａを端子
用口金１２の圧着部１２ａに挿入し、被覆電線１０ａ及
び端子用口金１２の先端部分が端子用口金１２のリング
１２ｂに対して角度θになるようにカットしカット面１
０ｂを形成する。高速で回転する溶接ヘッド２２の先端
の電磁チャック２０に保持された金属チップ１８を前記
カット面１０ｂに押圧し、両者の摩擦熱により被覆電線
１０ａ及び端子用口金１２の先端部分を溶融させた後冷
却させる。その結果、金属チップ１８と被覆電線１０ａ
及び端子用口金１２の先端部分が一体化し、金属チップ
１８を介して、各被覆電線１０ａの導通が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被覆電線の摩擦溶
接方法及び摩擦溶接装置、特に、複数の被覆電線を端子
用口金で束ねる場合に、個々の被覆を剥がすことなく、
束ねられた複数の被覆電線の導通接続を行うことのでき
る被覆電線の摩擦溶接方法及び摩擦溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ等の回転電機のステータに
は、複数のコイルが巻回されている。この場合、回転電
機の性能を向上させるために、ステータのスロットに挿
入されるコイルの占績率はできるだけ高めることが望ま
しい。スロットに挿入されるコイルは所定線径を有する
単線材によって構成されてもよいが、溝状の細いスロッ
トに効率的に高密度でコイルを挿入するためには、複数
の細線を束ねることによって、電線として柔軟性を有す
る複線材を用いる方がコイルのスロットへの挿入作業が
容易になる。また、複線材を用いた方が、任意のスロッ
トから他のスロットに電線が渡る場合に、ステータの表
面に電線を密着させることが可能になるので、ステータ
からコイルエンド部分が大きく突出することを防止可能
になり、ステータの小型化、すなわち回転電機の小型化
を行うことができる。

【０００３】このような、ステータ等に使用された複線
材の端部は、電力供給源等の端子に接続する必要がある
ため、複線材の端部は、金属製の端子口金に接続する必
要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複線材
を構成する細い電線は表面にエナメル等の絶縁物質がコ
ーティングされた被覆電線である。そのため、端子口金
に被覆電線を挿入する時には、挿入部分のみ被覆を剥ぎ
取らなければならない。従来、この剥ぎ取り作業は、個
々の被覆電線に対して行う必要があり、手間のかかる作
業性が極端に悪い工程であった。また、剥ぎ取りミス等
があると、その被覆電線は他の電線と導通しないため複
線材の品質低下（導通不良）を招くという問題があっ
た。

【０００５】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、複数の被覆電線を端子用口金
で束ねる場合に、個々の被覆を剥がすことなく、束ねら
れた複数の被覆電線の導通接続を行うことのできる被覆
電線の摩擦溶接方法及び摩擦溶接装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、第１の発明は、表面に絶縁物質が被覆され
た被覆電線を所定本数束ねて金属の端子用口金に挿入す
るステップと、束ねられた被覆電線の端面を電線挿入方
向に対して斜めにカットするステップと、斜めにカット
された被覆電線の端面に高速回転する金属チップを所定
圧力で押し当てて、被覆電線の端面または金属チップの
少なくとも一方を溶融させるステップと、被覆電線の端
面及び金属チップを冷却して溶融部分を硬化させるステ
ップと、を含むことを特徴とする。

【０００７】この構成によれば、高速で回転する金属チ
ップを被覆電線の端面に押圧することによって、被覆電
線の端面または金属チップの少なくとも一方が溶融す
る。その後、溶融部分を冷却することにより金属チップ
と被覆電線の端面とは、硬化し一体化し、被覆電線は前
記金属チップを介して端面部分で導通する。従って、個
々の被覆を剥がすことなく、束ねられた複数の被覆電線
の導通接続を容易に行うことができる。また、溶融部分
の被覆物質は摩擦熱によって焼却されてしまうため導通
不良の原因になることはない。

【０００８】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、表面に絶縁物質が被覆された被覆電線を所定本
数束ねて金属の端子用口金に挿入する挿入手段と、束ね
られた被覆電線の端面を電線挿入方向に対して斜めにカ
ットする端面処理手段と、斜めにカットした被覆電線の
端面と同等の大きさの金属チップを吸着及び開放可能に
保持する保持手段と、前記保持手段を所定回転数で回転
させながら前記被覆電線の端面に押圧し、被覆電線の端
面または金属チップの少なくとも一方を溶融させるチッ
プ押圧手段と、前記被覆電線の端面と押圧された金属チ
ップとを冷却し両者を一体化する冷却手段と、を含むこ
とを特徴とする。

【０００９】ここで、保持手段とは、例えばマグネット
である。この構成によれば、保持手段によって、保持さ
れた金属チップが高速で回転され被覆電線の端面に押圧
されると、金属チップの少なくとも一方が溶融する。そ
の後、溶融部分が冷却され、被覆電線の端面と金属チッ
プとが一体化を開始すると、被覆電線の端面と金属チッ
プとの結合力が保持手段の吸着力より大きくなった時点
で、金属チップが保持手段から開放され、被覆電線の端
面と金属チップとの溶接接続が完了する。従って、個々
の被覆を剥がすことなく、束ねられた複数の被覆電線の
導通接続を容易に行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。

【００１１】図１は、被覆電線の摩擦溶接手順を示す説
明図であり、準備段階の部分である。本実施形態で使用
する被覆電線は、モータ等の回転電機のステータに使用
する電線であり、表面が絶縁物質、例えばエナメルでコ
ーティングされた銅細線で、線径はφ０．７ｍｍ〜２．
０ｍｍ程度である。この被覆電線１０ａを図１（ａ）に
示すように、所定本数、例えば、４２本束ねて、複線材
１０を形成する。そして、この複線材１０を図１（ｂ）
に示すように金属製の端子用口金１２の圧着部１２ａに
挿入する。この端子用口金１２は、銅等の金属で形成さ
れ、先端には、複線材１０を接続する端子台等にネジ等
の固定手段で固定するためのリング１２ｂを有してい
る。また、圧着部１２ａは環状を呈し、束ねられた複線
材１０を包み込むことができるようになっている。

【００１２】この時点では、図１（ｃ）に示すように各
被覆電線１０ａの先端位置をそろえる必要はない。少な
くとも、全ての被覆電線１０ａの先端が圧着部１２ａの
先端部分に達するか先端部分から突出するように挿入さ
れれば十分である。続いて、図１（ｃ）に示すように圧
着部１２ａをカシメ機１４（ヘッドの部分のみ図示）で
かしめる。この時、被覆電線１０ａの被覆はついたまま
なので、各被覆電線１０ａは互いに導通していない。次
に、図１（ｄ）に示すように、グライディングカッター
等の切断手段によって、圧着部１２ａの先端（リング１
２ｂ側）を被覆電線１０ａの先端と共に斜めにカットす
る端面処理を行う。この端面処理は、被覆電線１０ａの
先端を揃えると共に、図１（ｄ）に示すように、カット
面１０ｂの縦断面とリング１２ｂの角度θが鈍角を呈す
るように行う。この状態で、摩擦溶接接合の準備が完了
する。

【００１３】続いて、図２（ａ）に示すように、固定治
具、例えば開閉型のチャック１６で圧着部１２ａの後端
を保持し、図１（ｄ）の状態を維持する。この状態で、
前記カット面１０ｂに、金属チップ１８を接近させる。
この金属チップ１８は、例えば鉄等で形成され、前記カ
ット面１０ｂ及び圧着部１２ａの端面を覆う大きさの略
円盤形状を呈した薄片である。この金属チップ１８は、
先端部に永久磁石や電磁石等のマグネットで構成される
電磁チャック２０を有する溶接ヘッド２２によって、支
持されている。前記溶接ヘッド２２は、モータ等の回転
駆動手段に接続され、高速回転、例えば、２０００〜３
０００ｒｐｍ等で回転する。また、前記電磁チャック２
０は、前記溶接ヘッド２２の回転時及び溶接ヘッド２２
が回転しながら金属チップ１８をカット面１０ｂに接触
させても前記金属チップ１８を固定保持できる程度の保
持力を有しているものとする。また、前記溶接ヘッド２
２は所定の圧力、例えば数十キロで金属チップ１８をカ
ット面１０ｂ及び圧着部１２ａに押圧させる加圧手段、
例えばエアシリンダや油圧シリンダに接続されている。
なお、前記カット面１０ｂは、リング１２ｂに対して、
鈍角（角度θ）を有しているため、金属チップ１８をカ
ット面１０ｂに押圧させる場合に、リング１２ｂ等が干
渉することはない。また、チャック１６によって金属チ
ップ１８の後端部が固定されているので、金属チップ１
８を押圧しても端子用口金１２等が動いてしまうことは
ない。

【００１４】前記金属チップ１８が高速で回転しながら
カット面１０ｂ及び圧着部１２ａの先端に押圧すると、
金属チップ１８とカット面１０ｂ及び圧着部１２ａとの
間で摩擦熱が発生する。この摩擦熱が被覆電線１０ａ及
び圧着部１２ａを構成する銅の融点に達すると、前記カ
ット面１０ｂ及び圧着部１２ａが溶融を始める。溶融が
図示しないセンサによって確認されたら（金属チップ１
８の押圧時間で溶融を判断してもよい）、溶融部分１０
ｃを冷却するためにエアブローノズル等を接近させて、
溶融部分を冷却する。図２（ｂ）に示すように、溶融部
分１０ｃの硬化が始まり金属チップ１８とカット面１０
ｂ及び圧着部１２ａが一体化（溶接状態）すると、前記
電磁チャック２０の保持力を金属チップ１８とカット面
１０ｂ及び圧着部１２ａの結合力が上回り、金属チップ
１８が電磁チャック２０から開放される。さらに、溶融
部分１０ｃの冷却が進むと、完全に金属チップ１８とカ
ット面１０ｂ及び圧着部１２ａの溶接が完了する。

【００１５】この状態で、各被覆電線１０ａは金属チッ
プ１８を介して相互に導通を得ることができる。また、
溶融部分１０ｃのエナメル（各被覆電線１０ａの先端部
分のエナメル）は摩擦熱によって焼却されているので導
通の妨げになることは無い。

【００１６】このように、高速回転する金属チップ１８
を押圧し摩擦熱を発生させることによって、各被覆電線
１０ａの被覆を個々に剥がすことなく、束ねられた複数
の被覆電線１０ａの導通接続を容易に行うことができ
る。また、各被覆電線１０ａは金属チップ１８によって
溶接結合されるので、被覆電線１０ａの相互の結合力も
増強することができる。

【００１７】図３には、本実施形態の摩擦溶接方法を実
現するための摩擦溶接装置２４の概念図が示されてい
る。コラム２６に支持されたヘッド２８は上下及び左右
（紙面表裏方向）に移動可能で、ベット３０上に配置さ
れたワーク保持テーブル３２の任意の位置に対面するこ
とができる。ヘッド２８は、前述したように圧着部１２
ａの先端を被覆電線１０ａの先端と共に斜めにカットす
るグライディングカッター３４及び電磁チャック２０を
有する溶接ヘッド２２等を有する。前記ヘッド２８は、
旋回タイプでもスライドタイプでもよい。図３は、旋回
タイプを示している。また、グライディングカッター３
４及び溶接ヘッド２２を回転駆動するモータは、独立し
て設けても、共用してもよい（図３の場合共用すると、
グライディングカッター３４と溶接ヘッド２２の回転方
向が逆になる）。

【００１８】一方、前記ワーク保持テーブル３２上に
は、カシメ機１４のヘッド部やチャック１６が配置さ
れ、端子用口金１２の保持固定を行っている。また、こ
のワーク保持テーブル３２の近傍には、図示しないエア
ブローノズル等も配置されている。また、図４に示すよ
うに、被覆電線１０ａを端子用口金１２に挿入するため
のガイド機能や保持した端子用口金１２をカシメる機能
や被覆電線１０ａや端子用口金１２を保持した状態で任
意の方向に旋回する（最終的には、垂直方向から接近す
るグライディングカッター３４及び溶接ヘッド２２に対
して、カット面１０ｂを形成できる角度に旋回）できる
ようなアームチャック３６を用いれば、被覆電線１０ａ
の供給から摩擦溶接完了までの作業をシンプルな構成で
迅速に行うこともできる。このような構成で、前述した
手順により作業を行えば、被覆電線１０ａの供給から摩
擦溶接完了までの作業を全自動で容易に行うことができ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、各被覆電線の被覆を個
々に剥がすことなく、束ねられた複数の被覆電線の導通
接続を容易に行うことができる。また、各被覆電線は金
属チップによって溶接結合されるので、被覆電線の相互
の結合力も増強することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の摩擦溶接方法の溶接準備
段階を説明する説明図である。

【図２】 本発明の実施形態の摩擦溶接方法の溶接段階
を説明する説明図である。

【図３】 本発明の実施形態の摩擦溶接装置の概念図で
ある。

【図４】 本発明の実施形態の摩擦溶接装置の被覆電線
及び端子用口金を保持固定するアームチャックの概念図
である。

【符号の説明】

１０ 複線材、１０ａ 被覆電線、１０ｂ カット面、
１０ｃ 溶融部分、１２ 端子用口金、１２ａ 圧着
部、１２ｂ リング、１６ チャック、１８ 金属チッ
プ、２０ 電磁チャック、２２ 溶接ヘッド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に絶縁物質が被覆された被覆電線を
   所定本数束ねて金属の端子用口金に挿入するステップ
   と、 束ねられた被覆電線の端面を電線挿入方向に対して斜め
   にカットするステップと、 斜めにカットされた被覆電線の端面に高速回転する金属
   チップを所定圧力で押し当てて、被覆電線の端面または
   金属チップの少なくとも一方を溶融させるステップと、 被覆電線の端面及び金属チップを冷却して溶融部分を硬
   化させるステップと、 を含むことを特徴とする被覆電線の摩擦溶接方法。
2. 【請求項２】 表面に絶縁物質が被覆された被覆電線を
   所定本数束ねて金属の端子用口金に挿入する挿入手段
   と、 束ねられた被覆電線の端面を電線挿入方向に対して斜め
   にカットする端面処理手段と、 斜めにカットした被覆電線の端面と同等の大きさの金属
   チップを吸着及び開放可能に保持する保持手段と、 前記保持手段を所定回転数で回転させながら前記被覆電
   線の端面に押圧し、被覆電線の端面または金属チップの
   少なくとも一方を溶融させるチップ押圧手段と、 前記被覆電線の端面と押圧された金属チップとを冷却し
   両者を一体化する冷却手段と、 を含むことを特徴とする被覆電線の摩擦溶接装置。