WO2011114710A1 - 超音波溶接方法及び溶接部 - Google Patents

超音波溶接方法及び溶接部 Download PDF

Info

Publication number
WO2011114710A1
WO2011114710A1 PCT/JP2011/001504 JP2011001504W WO2011114710A1 WO 2011114710 A1 WO2011114710 A1 WO 2011114710A1 JP 2011001504 W JP2011001504 W JP 2011001504W WO 2011114710 A1 WO2011114710 A1 WO 2011114710A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor
ultrasonic welding
conductors
pressing
anvil
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/001504
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鳥本幸宏
山口静
Original Assignee
古河電気工業株式会社
古河As株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 古河電気工業株式会社, 古河As株式会社 filed Critical 古河電気工業株式会社
Priority to US13/635,292 priority Critical patent/US9112286B2/en
Priority to EP11755901.3A priority patent/EP2549591B1/en
Publication of WO2011114710A1 publication Critical patent/WO2011114710A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/02—Soldered or welded connections
    • H01R4/021—Soldered or welded connections between two or more cables or wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B23K20/106—Features related to sonotrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
    • H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
    • H01R43/0207—Ultrasonic-, H.F.-, cold- or impact welding

Definitions

  • the present invention mainly relates to a method of welding conductors of a plurality of electric wires by ultrasonic welding.
  • Patent Document 2 points out that, when ultrasonic welding is performed by the method disclosed in Patent Document 1, there is a problem in connection strength and the conductor is separated.
  • Patent Document 2 discloses, as a connection method for solving this problem, a connection method in which exposed conductors are twisted together in the same direction, and the twisted portion is welded by ultrasonic welding. JP 2000-188018 A JP, 2005-322544, A
  • connection method of Patent Document 2 requires a process of twisting a conductor, there are the following problems. That is, when the operation of twisting a plurality of conductors in the same direction is a manual operation, there is a possibility that the process proceeds to the welding step without forgetting the twisting step and welding is performed as it is. In addition, when the twisting process is performed manually, it takes time and cost. On the other hand, although the structure which performs a twisting process with an apparatus is also considered, since such an apparatus is complex, cost increases.
  • the twisting process is manual work, foreign matter such as hand sebum or hand cream may be attached to the conductor.
  • the twisting process is a process performed by an apparatus, foreign substances such as rubber parts of the holding portion and metal powder may adhere to the conductor.
  • Ultrasonic welding diffuses and bonds metal atoms by applying high frequency vibration to the parts to be joined, so if foreign matter intervenes between the joining surfaces, the atomic diffusion is greatly inhibited to cause welding defects. The possibility arises.
  • ultrasonic welding is performed according to the connection method of Patent Document 2
  • the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to suppress the occurrence of separation caused when ultrasonic welding of the ends of a plurality of electric wires and the occurrence of insufficient welding strength. It is an object of the present invention to provide a method for ultrasonic welding of conductors.
  • this ultrasonic welding method is an ultrasonic welding method in which the conductors of a plurality of electric wires whose conductors are exposed by partially removing the insulating coating are connected to each other, the electric wire arranging step, the conductor moving step,
  • the method includes a first ultrasonic welding process and a second ultrasonic welding process.
  • the wire arrangement step the plurality of wires are arranged according to a predetermined arrangement.
  • the conductor moving step the relative position of the conductors is changed by pressing the conductor in a predetermined direction.
  • the first ultrasonic welding step ultrasonic welding is performed on the conductor pressed in the predetermined direction.
  • the second ultrasonic welding step pressing in the predetermined direction is released, and ultrasonic welding is performed on the conductor.
  • the relative position of the conductor can be changed only by pressing the conductor, it can be carried out easily and inexpensively as compared with the configuration in which the conductor is twisted by, for example, a manual operation or a special device. It can prevent. Furthermore, since it is not necessary for the operator to touch the conductor by hand or to hold the conductor with a special device, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the conductor.
  • the above-mentioned ultrasonic welding method is preferably performed as follows. That is, in the conductor moving step, by pressing the conductor, the conductors are arranged in the direction orthogonal to the pressing direction. In the first ultrasonic welding step, the ultrasonic welding is performed in the direction in which the conductors are arranged.
  • the conductors can be arranged in the direction orthogonal to the predetermined direction.
  • the welded portion in the first ultrasonic welding process can be elongated. Such an elongated weld portion is particularly preferable because it is easily deformed when the pressing force in the predetermined direction is released.
  • the wire arranging step preferably, a plurality of the wires are arranged in the pressing direction.
  • the relative position of the conductors can be easily changed by pressing the conductor in the predetermined direction.
  • the ultrasonic welding method includes a second conductor moving step of changing the relative position of the conductors by pressing the conductor in another direction after releasing the pressing in the predetermined direction on the conductor. Then, in the second ultrasonic welding step, ultrasonic welding is performed on the conductor pressed in the other direction.
  • the conductors can be largely deformed by pressing the conductors in another direction after releasing the pressing in the predetermined direction.
  • the positional relationship between the conductors is largely different between the first ultrasonic welding step and the second ultrasonic welding step, so that it is possible to form a welded portion which is less likely to be separated.
  • a welded portion in which the conductors of a plurality of electric wires having conductors exposed by partially removing the insulating coating are connected by ultrasonic welding, A formed weld is provided. That is, the conductor consists of a plurality of strands, and the strands are connected to strands in a plurality of adjacent directions.
  • FIG. 1A is a view of the electric wire 1 from the longitudinal direction
  • FIG. 1B is a side view of the electric wire 1.
  • the electric wire 1 is obtained by covering the conductor 2 with an insulating coating 3.
  • FIG. 1 has shown the state from which the insulation coating 3 of the edge part of the electric wire 1 was removed.
  • the internal conductor 2 can be exposed by peeling off the insulation coating 3 of the electric wire 1.
  • the conductor 2 is a bundle of a plurality of thin metallic wires.
  • each strand is geometrically restrained by the insulation coating 3.
  • the respective strands can move relatively to one another to some extent.
  • the strands are more easily moved relative to each other. Therefore, by applying an external force to the conductor 2 of the portion from which the insulating coating 3 is removed, the shape (the shape shown in FIG. 1A) when the conductor 2 is viewed from the longitudinal direction of the wire 1 is deformed to some extent be able to.
  • FIG. 2 is a schematic view for explaining the principle of general ultrasonic welding.
  • general ultrasonic welding first, the strand 9 is sandwiched between the sonotrod 100 and the anvil 101, and the strand 9 is pressed in the direction indicated by the arrow in the figure. Then, the sonotrode 100 is vibrated in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2 by an ultrasonic oscillator (not shown). On the other hand, the anvil 101 is not vibrated. As a result, the strands 9 adjacent to each other in the pressing direction are moved relative to each other. As a result, friction occurs in a portion where the strands 9 are in contact in the pressing direction (a portion surrounded by a thick solid circle in FIG. 2).
  • the oxide film on the metal surface is removed and the contact surface is smoothed. Then, as the contact surfaces from which the oxide film and the like are removed repeat relative reciprocation relative to each other, atomic diffusion occurs between the contact surfaces, and the metal is recrystallized to complete mechanical and electrical bonding. .
  • the ultrasonic welding machine 10 includes a sonotrode 11, a gliding jaw 12, an anvil plate 13 and an anvil 14.
  • the sonotrode 11 is configured to be capable of ultrasonic oscillation by an ultrasonic oscillator (not shown). Specifically, the sonotrode 11 vibrates in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
  • the upper surface of the sonotrode 11 is flat, and a plurality of electric wires 1 can be placed side by side on the upper surface.
  • the upper surface of the sonotrode 11 is hereinafter referred to as a "mounting surface".
  • FIG. 3 is the figure which looked at the ultrasonic welding machine 10 by the longitudinal direction of the electric wire 1 mounted on the mounting surface.
  • the anvil plate 13 is disposed on the side of the wire 1 placed on the mounting surface. Further, the anvil plate 13 is configured to be movable in a direction (vertical direction in FIG. 3) orthogonal to the mounting surface. By moving the anvil plate 13 up and down in this manner, interference with the anvil 14 (described later) moving up and down can be avoided.
  • the gliding jaws 12 are disposed on the opposite side of the anvil plate 13 across the wire 1 placed on the mounting surface.
  • the gliding jaw 12 is configured to be movable in a direction (horizontal direction in FIG. 3) parallel to the mounting surface and orthogonal to the longitudinal direction of the electric wire 1. That is, the gliding jaws 12 can be moved toward or away from the anvil plate 13.
  • the conductors 2 of the plurality of electric wires 1 placed on the mounting surface may be pinched between the gliding jaw 12 and the anvil plate 13. it can.
  • the anvil 14 is disposed above the sonotrode 11 and the anvil plate 13.
  • the anvil 14 is movable in a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electric wire 1 placed on the mounting surface (that is, movable in the vertical and horizontal directions in FIG. 3).
  • the lower surface (surface facing the mounting surface) of the anvil 14 is substantially parallel to the mounting surface and substantially planar.
  • the wire terminal processing step is performed. That is, as shown in FIG. 1 (b), the insulation coating 3 is stripped by a predetermined length from the ends of the plurality of wires 1 to be connected to expose the conductor 2 inside.
  • FIG. 4A is a schematic view of the electric wire 1 set on the mounting surface as viewed in the longitudinal direction of the electric wire 1.
  • FIG.4 (b) is a side view of the electric wire 1 of Fig.4 (a).
  • the four electric wires 1 are arranged so as to be in two stages, left and right, and two upper and lower stages.
  • the electric wire 1 having the conductor 2c and the electric wire 1 having the conductor 2d are arranged side by side and set, the electric wire 1 having the conductor 2a on the electric wire 1 having the conductor 2c, and the conductor 2d
  • the electric wire 1 having the conductor 2 b is set on the electric wire 1 having the electric wire 1.
  • the gliding jaw 12 and the anvil plate 13 it is comprised so that it can open with sufficient width
  • the conductor 2 can be opened with a sufficient width so that the conductor 2 can be overlapped in at least two upper and lower stages.
  • a conductor holding step of holding the conductors 2a, 2b, 2c, 2d from the left and right is performed. That is, the gliding jaws 12 are moved in the direction approaching the anvil plate 13, and the distance between the gliding jaws 12 and the anvil plate 13 is made to approach to about two conductors 2. Thus, the conductors 2a, 2b, 2c and 2d are held by the gliding jaws 12 and the anvil plate 13.
  • FIG. 5 (a) in order to better show the state of the conductor 2, the electric wire 1 is shown as a sectional view taken along the line AA in FIG. 5 (b).
  • FIG. 6 (a) FIG.
  • the conductors 2a, 2b, 2c and 2d By sandwiching the conductors 2a, 2b, 2c and 2d by the gliding jaw 12 and the anvil plate 13 as described above, the conductors 2a, 2b, 2c and 2d in the horizontal direction (left and right direction in FIG. 5A) Movement can be regulated.
  • a conductor pressing step of pressing the conductors 2a, 2b, 2c and 2d in the vertical direction is performed. That is, first, the anvil 14 is moved, and a part of the anvil 14 covers the top of the conductors 2a, 2b, 2c, 2d. In FIG. 5A, the anvil 14 is moved leftward (in a direction approaching the gliding jaw 12). Subsequently, the anvil 14 and the anvil plate 13 are moved to sandwich the conductors 2a, 2b, 2c, 2d of the electric wire 1 between the sonotrode 11 and the anvil 14. The situation at this time is shown in FIG. In FIG.
  • the anvil 14 and the anvil plate 13 are moved downward in the drawing (the direction in which the anvil 14 approaches the sonotrode 11). At this time, the amount of movement of the anvil 14 is appropriately adjusted so that an appropriate pressure for performing ultrasonic welding described later is applied to the conductors 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • an ultrasonic welding process is performed in which ultrasonic vibration is applied to the conductors 2a, 2b, 2c, 2d for welding. That is, while the conductor 2 is pressed by the sonotrode 11 and the anvil 14, the sonotrode 11 is ultrasonically vibrated. Thereby, conductor 2a, 2b, 2c, 2d can be welded.
  • Patent Document 2 discloses a method in which ultrasonic welding is performed after twisting the conductor 2 in order to eliminate the above-mentioned drawbacks.
  • connection by labor and cost increase, foreign matter contamination Problems such as defects may occur.
  • This ultrasonic welding method includes an electric wire end processing step, an electric wire disposing step, a conductor moving step, a first conductor pressing step, a first ultrasonic welding step, a second conductor pressing step, and a second ultrasonic welding. And a process.
  • the wire end processing step and the wire arranging step are performed in the same manner as the above-mentioned conventional ultrasonic welding method. Therefore, the description of the contents of these steps is omitted.
  • a conductor moving step is performed.
  • the gliding jaws 12 are moved in the direction approaching the anvil plate 13 to hold the conductors 2a, 2b, 2c and 2d, as in the conductor holding step in the conventional method.
  • the distance between the gliding jaw 12 and the anvil plate 13 is set to about two conductors 2 (the state of FIG. 5A).
  • the gliding jaw 12 is further moved from the state shown in FIG. 5 (a).
  • the conductors 2a and 2c are moved by the gliding jaw 12 It can be pressed in the direction to be moved to the right in FIG. 5 (a).
  • the conductors 2a and 2b placed on the mounting surface are arranged in the direction in which they are pressed by the gliding jaws 12.
  • the conductors 2c and 2d are also aligned in the direction in which they are pressed by the gliding jaws 12.
  • the conductors 2 can be moved relative to each other by pressing the conductors 2 by the gliding jaws 12.
  • the conductor 2a is pushed onto the conductor 2b and the conductor 2c is pushed between the conductor 2b and the conductor 2d.
  • the conductors 2a, 2b, 2c and 2d are arranged in this order from the top.
  • the portion of the insulation coating 3 of the electric wire 1 maintains the arrangement (two vertical rows and two horizontal rows) as set in the electric wire arranging step. .
  • a first conductor pressing step is performed.
  • This first conductor pressing step is equivalent to the conductor pressing step of the above-described conventional method. That is, first, the anvil 14 is moved, and a part of the anvil 14 covers the top of the conductors 2a, 2b, 2c, 2d. Subsequently, the anvil 14 and the anvil plate 13 are moved to sandwich the conductors 2a, 2b, 2c, 2d of the electric wire 1 between the sonotrode 11 and the anvil 14. At this time, the amount of movement of the anvil 14 is appropriately adjusted so that an appropriate pressure for performing the first ultrasonic welding described later is applied to the conductors 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • a first ultrasonic welding process is performed. That is, the sonotrode 11 is ultrasonically oscillated, and the wires contained in the conductor 2 are ultrasonically welded. Thereby, adjacent strands in the pressing direction of the anvil 14 are connected.
  • the weld formed by the first ultrasonic welding will be referred to as a temporary weld 20.
  • FIG. 8A the direction in which welding is performed in the temporary welding portion 20 is indicated by a thin solid line. That is, although the strands aligned on the solid line of the thin line are strongly connected, the connection of the strands aligned in the direction orthogonal to the solid line of the thin line is weak.
  • the insulation coating 3 of each wire 1 maintains the arrangement (two vertical rows and two horizontal rows) when set in the wire arrangement step. Therefore, the conductor 2 forcibly moved by the pressing of the gliding jaw 12 is subjected to a force to be pulled by the insulating coating 3 covering the conductor 2. In this state, when the sandwiching of the conductor 2 (provisionally welded portion 20) by the gliding jaw 12 is released, the conductors 2a, 2b, 2c and 2d receive the stress from the insulating coating 3 and are arranged the same as the insulating coating 3 Try to go back to 2 rows).
  • the temporary weld 20 is deformed by the force of the conductors 2a, 2b, 2c, 2d returning to their original positions. Specifically, as shown in FIG. 9A, the shape of the temporary weld 20 in the cross section AA is deformed so as to be substantially S-shaped.
  • the temporary welding part 20 is formed long and thin longitudinally.
  • the shape of the space formed by the sonotrode 11, the gliding jaw 12, the anvil plate 13 and the anvil 14 is longitudinally elongated as viewed in the longitudinal direction of the wire 1. It is rectangular.
  • the temporary welded portion 20 is unlikely to be deformed if the temporary welded portion 20 is formed so that the shape in the AA cross section in FIG. 8 is a scale. Therefore, in this case, even if the pressing by the gliding jaws 12 is released, it is considered that the temporary weld 20 hardly deforms.
  • the elongated temporary welds 20 are formed by vertically arranging the conductors 2a, 2b, 2c, 2d and performing ultrasonic welding in the arranged direction, the gliding jaws are formed. When the pressure by 12 is released, the temporary weld 20 is easily deformed.
  • a second conductor pressing step is performed. That is, from the state of FIG. 9, the anvil plate 13 is moved so as to cover the upper side of the temporary welding portion 20 (conductor 2). Subsequently, the anvil 14 and the anvil plate 13 are moved to sandwich the temporary weld 20 (conductor 2) between the sonotrode 11 and the anvil 14. At this time, the amount of movement of the anvil 14 is appropriately adjusted so as to apply an appropriate pressure for performing the second ultrasonic welding described later on the temporary welding portion 20 (conductor 2).
  • FIG. 10 by pressing the conductor 2 with the anvil 14 from the state of FIG. 9, the temporary welds 20 (within the space formed by the sonotrode 11, the gliding jaws 12, the anvil plate 13 and the anvil 14).
  • the conductor 2) can be pressed while being deformed into an S shape.
  • the second conductor pressing step can be considered to change the relative position of the conductors 2a, 2b, 2c and 2d by deforming the temporary weld portion 20, and thus is a second conductor moving step. It can also be said.
  • this second conductor pressing step (second conductor moving step) the conductor 2 is pressed in a direction different from the previous conductor moving step, so the conductors 2a, 2b, 2c, and 2c are different from the conductor moving step. 2d can be moved relative to one another.
  • a second ultrasonic welding process is performed. That is, by ultrasonically oscillating the sonotrode 11, ultrasonic welding is further performed on the temporary weld 20, and finally the weld 21 is formed.
  • the direction in which the strands connected in the second ultrasonic welding process are arranged is indicated by a dashed dotted line in the welded portion 21 of FIG.
  • the temporary weld 20 is deformed from the time when the first ultrasonic welding process is completed. That is, the relative positions of the conductors 2a, 2b, 2c, and 2d are changed between the time of performing the first ultrasonic welding process and the time of performing the second ultrasonic welding process. Therefore, when the second ultrasonic welding step is performed, the strands can be connected in a direction different from that of the first ultrasonic welding step. As a result, in comparison with the conventional configuration in which ultrasonic welding is performed only in one direction, the strands of the welding portion 21 can be less likely to be separated.
  • the manual operation is performed to change the relative position of the conductors 2a, 2b, 2c, 2d between the first ultrasonic welding step and the second ultrasonic welding step.
  • the conductor 2 provisionally welded portion
  • the conductor 2 using a dedicated device thereby, when changing the relative position of conductor 2a, 2b, 2c, 2d, it can prevent that a foreign material adheres to the said conductor 2.
  • the ultrasonic welding method of the present embodiment is an ultrasonic welding method in which the conductors 2 of a plurality of electric wires 1 in which the insulating coating 3 is partially removed to expose the conductors 2 are connected. And a wire moving step, a conductor moving step, a first ultrasonic welding step, and a second ultrasonic welding step.
  • the wire arrangement step the plurality of wires 1 are arranged according to a predetermined arrangement.
  • the conductor moving step the relative position of the conductors 2 is changed by pressing the conductor 2 in a predetermined direction by the gliding jaws 12.
  • the first ultrasonic welding step ultrasonic welding is performed on the conductor 2 in a state of being pressed by the gliding jaws 12.
  • the pressing by the gliding jaws 12 is released, and ultrasonic welding is performed on the conductor 2.
  • the relative position of the conductor 2 can be changed only by pressing the conductor 2, it can be performed easily and inexpensively as compared with a configuration in which the conductor 2 is twisted by, for example, a manual operation or a special device, It is possible to prevent twisting. Furthermore, since it is not necessary for the operator to touch the conductor 2 with the hand or to hold the conductor with a special device, it is possible to prevent foreign matter from adhering to the conductor 2.
  • the ultrasonic welding method of this embodiment is performed as follows. That is, in the conductor moving step, the conductor 2 is arranged in the direction orthogonal to the pressing direction by pressing the conductor 2 by the gliding jaws 12. In the first ultrasonic welding step, ultrasonic welding is performed in the direction in which the conductors 2 are aligned.
  • the conductors 2 can be arranged in the direction orthogonal to the pressing direction. Further, by performing ultrasonic welding in the direction in which the conductors 2 are lined up, the welded portion in the first ultrasonic welding step can be elongated. Such an elongated weld is particularly preferable because it is easily deformed when the pressing force is released.
  • a plurality of the electric wires 1 are arranged in the direction of pressing by the gliding jaws 12 in the electric wire arranging step.
  • this ultrasonic welding method is a second conductor pressing step in which the relative position of the conductors 2 is changed by pressing the conductor 2 in another direction by the anvil 14 after releasing the pressing by the gliding jaw 12 to the conductor 2 including. Then, in the second ultrasonic welding step, ultrasonic welding is performed on the conductor 2 in a state of being pressed in another direction.
  • the conductor 2 can be greatly deformed by pressing the conductor 2 in another direction by the anvil 14 after releasing the pressing by the gliding jaw 12.
  • the positional relationship between the conductors 2 is largely different between the first ultrasonic welding step and the second ultrasonic welding step, so that it is possible to form the welded portion 21 which is less likely to be separated.
  • a welded portion 21 formed by the ultrasonic welding method of the present invention is a welded portion in which the conductors 2 of a plurality of electric wires 1 in which the insulating coating 3 is partially removed to expose the conductor 2 are connected by ultrasonic welding. And are formed as follows. That is, the conductor 2 is composed of a plurality of strands, and the strands are connected to strands in a plurality of adjacent directions.
  • the present invention is not limited to this.
  • the number of electric wires 1 is not limited to four, and the method of the present invention can be applied if there are a plurality of electric wires 1.
  • the conductor 2a, the conductor 2b, the conductor 2c, and the conductor 2d are arranged in the order of pressing by the gliding jaw 12, but the conductors 2 are not necessarily arranged in this order.
  • the conductor 2b, the conductor 2a, the conductor 2c, and the conductor 2d may be arranged in this order.
  • the temporary welding portion 20 does not deform in the S-shape as described above, for example, deforms in a substantially C-shape.
  • the temporary welding portion 20 is deformed by releasing the pressing by the gliding jaws 12, so that the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • the conductor 2 is moved relatively by first pressing with the gliding jaw 12 and then the temporary welded portion 20 is deformed by pressing with the anvil 14, but the present invention is not limited to this.
  • the conductor 2 may be relatively moved by pressing with the anvil 14 (conductor moving step, first conductor pressing step), and the first ultrasonic welding step may be performed.
  • an elongated temporary weld is formed laterally.
  • the second conductor moving step when the conductor moving step is performed in this manner, thereafter, the pressing of the anvil 14 is released, and the temporary welding portion is deformed into an S shape by pressing with the gliding jaw 12 (second conductor moving step) Furthermore, the second ultrasonic welding step is performed by pressing again by the anvil 14 (second conductor pressing step).
  • the second conductor moving step and the second conductor pressing step may be separate steps.
  • the temporary welding portion 20 having a long shape when viewed in the longitudinal direction of the electric wire 1 is easily deformed in the second conductor moving step.
  • the distance by which the conductor is relatively moved by the pressing of the gliding jaw 12 is also limited.
  • the aspect ratio of the temporary welding portion 20 when viewed in the longitudinal direction of the electric wire 1 is about 2: 1 (or 1: 2).
  • the invention is not limited thereto, and it is preferable that the aspect ratio is in the range of 5: 1 to 1: 1 (or 1: 1 to 1: 5).
  • the shape of the temporary weld portion 20 is out of the range of the above aspect ratio, it is only necessary to be able to deform the shape in the second conductor moving step, so the shape of the temporary weld portion 20 is the above aspect ratio It is not necessarily limited within the scope.
  • the temporary welding portion 20 and the welding portion 21 have a substantially rectangular shape when viewed in the longitudinal direction of the electric wire 1 (more precisely, the sonotrode 11, the gliding jaw 12, the anvil
  • the shape of the space formed by the plate 13 and the anvil 14 is substantially square when viewed in the longitudinal direction of the wire 1).
  • the shapes of the temporary welding portion 20 and the welding portion 21 are not limited to this, and for example, the shape when viewed in the longitudinal direction of the electric wire 1 may be triangular, round, or hexagonal.
  • the shapes, the positional relationship, the number, and the like of the sonotrode 11, the gliding jaws 12, the anvil plate 13 and the anvil 14 are merely examples, and the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the temporary weld 20 and the weld 21 since it is necessary to change the relative position of the conductor 2, it is common for the temporary weld 20 and the weld 21 to have different shapes when viewed in the longitudinal direction of the electric wire 1.
  • the upper surface (mounting surface) of the sonotrode 11 and the lower surface of the anvil 14 are substantially planar in the description of the above embodiment, in an actual apparatus, they are rarely formed as completely smooth surfaces. Specifically, a slip is formed on the upper surface of the sonotrode 11 and the lower surface of the anvil 14 by forming a groove in a direction orthogonal to the vibration direction of the sonotrode 11 or the like when ultrasonically vibrating. It is general to have a shape that does not occur.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Connections Effected By Soldering, Adhesion, Or Permanent Deformation (AREA)

Abstract

　複数本の電線の端末を超音波溶接する際に発生するバラけや、溶接強度不足の発生を抑制することができる、導体の超音波溶接方法を提供する。　電線配置工程においては、複数の電線を所定の配置に従って配置する。導体移動工程においては、導体（２）をグライディングジョー（１２）によって所定方向に押圧することにより、導体（２）同士の相対位置を変化させる。第１超音波溶接工程においては、グライディングジョー（１２）によって押圧された状態の導体（２）に対して超音波溶接を行う。第２超音波溶接工程においては、グライディングジョー（１２）による押圧を解除して、導体（２）に対して超音波溶接を行う。

Description

超音波溶接方法及び溶接部
　本発明は、主として、複数の電線の導体同士を超音波溶接によって溶接する方法に関する。
　複数の電線の導体同士を電気的に接続する場合、絶縁被覆を除去して導体を露出させ、当該露出した導体同士をハンダ付けしたり、手作業などで導体を捻って撚り合わせる方法等が採用されている。特に近年は、作業が簡単かつ確実であるため、導体同士を超音波溶接により溶接する方法が広く採用されている（例えば特許文献１）。
　一方、特許文献２は、前記特許文献１に開示されている方法で超音波溶接を行うと、接続強度に問題があり、導体がバラけてしまうことを指摘している。特許文献２は、この問題を解決する接続方法として、露出した導体同士を同一方向に一緒に捻り、この捻った部分を超音波溶接により溶接する接続方法を開示している。
特開２０００－１８８０１８号公報 特開２００５－３２２５４４号公報
　しかしながら、特許文献２の接続方法は、導体を捻るという工程が必要となるため、以下のような問題点があった。即ち、複数の導体同士を同一方向に捻る作業が手作業である場合、捻り工程を忘れたまま溶接工程に進み、そのまま溶接してしまう可能性がある。また、捻り工程を手作業とした場合、手間とコストが掛かってしまう。一方、捻り工程を装置によって行う構成も考えられるが、このような装置は複雑であるため、コストが増大する。
　また、捻り工程が手作業であれば、手の皮脂やハンドクリーム等の異物が、導体に付着する可能性がある。一方、捻り工程が装置による処理であれば、保持部のゴム部品や金属粉等の異物が、導体に付着する可能性がある。超音波溶接は、接合される部分に高周波振動を与えることにより金属原子を拡散して接合するものであるため、接合面の間に異物が介在すると、原子拡散を大きく阻害して溶接不良になる可能性が生じる。このように、特許文献２の接続方法で超音波溶接を行った場合、捻り工程において導体に異物が付着してしまうことにより、溶接箇所に溶接不良が発生する可能性があった。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、複数本の電線の端末を超音波溶接する際に発生するバラけや、溶接強度不足の発生を抑制することができる、導体の超音波溶接方法を提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の第１の観点によれば、以下のような超音波溶接方法が提供される。即ち、この超音波溶接方法は、絶縁被覆を一部除去して導体を露出させた複数の電線の前記導体同士を接続する超音波溶接方法であって、電線配置工程と、導体移動工程と、第１超音波溶接工程と、第２超音波溶接工程と、を含む。前記電線配置工程においては、前記複数の電線を所定の配置に従って配置する。前記導体移動工程においては、前記導体を所定方向に押圧することにより、導体同士の相対位置を変化させる。前記第１超音波溶接工程においては、前記所定方向に押圧された状態の前記導体に対して超音波溶接を行う。前記第２超音波溶接工程においては、前記所定方向の押圧を解除して、前記導体に対して超音波溶接を行う。
　このように、導体を押圧して相対位置を変化させると、押圧力を解除したときに、復元力によって導体が元の位置に戻ろうとする。即ち、導体を押圧している時と、前記押圧を解除した時とでは、導体同士の相対位置が異なる。従って、導体を押圧した時に行う第１超音波溶接工程と、前記押圧を解除した時に行う第２超音波溶接工程と、では、異なる位置関係にある導体に対して超音波溶接を行うことができる。これにより、第１超音波溶接工程と第２超音波溶接工程で異なる方向に接続を形成することができるので、導体同士がバラけてしまうことを防止できる。また、導体を押圧するだけで導体の相対位置を変更することができるので、例えば手作業や特殊な装置によって導体を捻ったりする構成に比べて簡単かつ安価に行うことができるとともに、捻り忘れを防止できる。更に、作業者が手で導体を触れたり、特殊な装置で導体を把持したりする必要が無いので、導体に異物が付着してしまうことを防止できる。
　上記の超音波溶接方法は、以下のように行うことが好ましい。即ち、前記導体移動工程においては、前記導体を押圧することにより、その押圧方向とは直交する方向に当該導体を並べる。前記第１超音波溶接工程においては、前記導体が並んだ方向に前記超音波溶接を行う。
　このように、導体を所定方向に押圧することにより、前記所定方向とは直交する方向に導体を並べることができる。また、導体が並んだ方向に超音波溶接を行うことにより、第１超音波溶接工程における溶接部を、細長く形成できる。このように細長い溶接部は、前記所定方向の押圧力を解除したときに変形し易いため、特に好適である。
　上記の超音波溶接方法では、前記電線配置工程において、前記電線は、前記押圧する方向に複数並んでいることが好ましい。
　このように、所定方向に電線が複数並んでいる場合、当該所定方向に導体を押圧することで容易に導体同士の相対位置を変更することができる。
　上記の超音波溶接方法は、以下のように行うことが好ましい。即ち、この超音波溶接方法は、前記導体に対する前記所定方向の押圧を解除した後、前記導体を別の方向に押圧することにより導体同士の相対位置を変化させる第２導体移動工程を含む。そして、前記第２超音波溶接工程では、前記別の方向に押圧された状態の前記導体に対して超音波溶接を行う。
　このように、所定方向の押圧を解除した後、別の方向に導体を押圧することで、導体同士を大きく変形させることができる。これにより、第１超音波溶接工程と、第２超音波溶接工程と、では導体同士の位置関係が大きく異なる結果、よりバラけにくい溶接部を形成することができる。
　また、本発明の第２の観点によれば、絶縁被覆を一部除去して導体を露出させた複数の電線の前記導体同士を超音波溶接により接続した溶接部であって、以下のように形成された溶接部が提供される。即ち、前記導体は複数の素線からなり、前記素線は、隣接する複数の方向の素線と接続されている。
　このように、素線同士を複数の方向で接続することにより、バラけにくい溶接部を超音波溶接により形成することができる。
本発明の超音波溶接方法の処理対象となる電線の構成を示す図。 従来の超音波溶接方法の問題点を説明する図。 超音波溶接機の正面図。 電線配置工程を説明する図。 グライディングジョーを移動させた様子を説明する図。 従来の超音波溶接方法における超音波溶接工程を説明する図。 導体移動工程を説明する図。 第１超音波溶接工程を説明する図。 仮溶接部が変形する様子を説明する図。 第２超音波溶接工程を説明する図。
　　１　電線
　　２　導体
　　３　絶縁被覆
　１０　超音波溶接機
　１１　ソノトロード
　１２　グライディングジョー
　１３　アンビルプレート
　１４　アンビル
　２１　溶接部
　次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。まず、図１を参照して、本発明の超音波溶接方法による溶接の対象となる電線について説明する。図１（ａ）は電線１を長手方向から見た図、図１（ｂ）は電線１の側面図である。この電線１は、導体２を絶縁被覆３で覆ったものである。なお、図１は、電線１の端部の絶縁被覆３が除去された状態を示している。このように、電線１の絶縁被覆３を剥ぎ取ることにより、内部の導体２を露出させることができる。
　図１において図示は省略しているが、導体２は、複数の細い金属製の素線が束ねられたものである。絶縁被覆３内において、各素線は、絶縁被覆３によって形状的拘束を受けている。ただし、絶縁被覆３内において、各素線は互いにある程度相対移動可能である。また、絶縁被覆３を除去した部分（図１（ｂ）の左側端部）においては、絶縁被覆３による形状的拘束を受けなくなるため、前記素線同士がよりいっそう相対移動し易くなる。このため、絶縁被覆３を除去した部分の導体２に外力を加えることにより、当該導体２を電線１の長手方向から見たときの形状（図１（ａ）に示す形状）を、ある程度変形させることができる。
　また、上記のように絶縁被覆３を除去すると素線同士が相対移動し易くなるため、この絶縁被覆３を除去した部分に対して通常の超音波溶接を行っただけでは、素線同士がバラけ易いという問題がある。この点について、図２を参照して簡単に説明する。
　図２は、一般的な超音波溶接の原理を説明する模式図である。一般的な超音波溶接では、まず、ソノトロード１００とアンビル１０１によって素線９を挟み込み、図中の矢印で示す方向に素線９を押圧する。そして、図略の超音波発振器によって、ソノトロード１００を図２の紙面に垂直な方向に振動させる。一方、アンビル１０１は振動させない。これにより、押圧方向で隣接する素線９同士が相対移動させられる結果、前記押圧方向で素線９同士が接触している部分（図２中に太い実線の円で囲った部分）に摩擦が発生して、金属表面の酸化皮膜等が除去されるとともに接触面が平滑化される。そして、酸化皮膜等が除去された接触面同士が相対的に往復運動を繰り返す結果、前記接触面同士の間で原子拡散が起こり、金属が再結晶して機械的及び電気的な接合が完了する。
　一方、押圧方向に直交する方向で素線９同士が接触している部分（図２中に太い点線の円で囲った部分）では、素線９同士が殆ど相対移動しない。従って、図２中の点線の円で囲った部分では酸化皮膜等の除去や原子拡散が発生しにくく、このため押圧方向と直交する方向で隣接する素線９同士の接続強度が弱いという傾向がある。このため、図１（ａ）のように一方向のみで超音波溶接を行った場合、図２（ｂ）のように、素線同士がバラけ易いという問題があったのである。
　次に、本発明の超音波溶接方法で用いる超音波溶接機について、図３を参照して説明する。図３に示すように、この超音波溶接機１０は、ソノトロード１１と、グライディングジョー１２と、アンビルプレート１３と、アンビル１４と、を備えている。
　ソノトロード１１は、図略の超音波発振器によって超音波発振することが可能に構成されている。具体的には、ソノトロード１１は、図３の紙面に垂直な方向に振動する。また、ソノトロード１１の上面は平面状となっており、当該上面には、複数本の電線１を並べて載せることができるようになっている。このソノトロード１１の上面のことを、以下では「載置面」と呼ぶ。なお、図３は、載置面に載せた電線１の長手方向で超音波溶接機１０を見た図である。
　アンビルプレート１３は、載置面に載せられる電線１の側方に配置されている。また、アンビルプレート１３は、載置面と直交する方向（図３の上下方向）に移動することが可能に構成されている。このようにアンビルプレート１３を上下に移動させることで、同じく上下移動するアンビル１４（後述）との干渉を避けることができる。
　グライディングジョー１２は、載置面に載せられる電線１を挟んで、アンビルプレート１３の反対側に配置されている。また、グライディングジョー１２は、載置面に平行で、かつ電線１の長手方向に直交する方向（図３の左右方向）に移動することが可能に構成されている。即ち、グライディングジョー１２は、アンビルプレート１３に対して近づく又は遠ざかる方向に移動させることが可能である。以上の構成で、グライディングジョー１２をアンビルプレート１３に向かって移動させることにより、載置面に載せられた複数本の電線１の導体２を、グライディングジョー１２及びアンビルプレート１３の間で挟み込むことができる。
　アンビル１４は、ソノトロード１１及びアンビルプレート１３の上方に配置される。アンビル１４は、載置面に載せられる電線１の長手方向と直交する平面内で移動可能（即ち、図３の上下左右方向で移動可能）である。アンビル１４の下側の面（載置面に対向する面）は、前記載置面と略平行、かつ略平面状となっている。アンビル１４を下方（ソノトロード１１に近づく方向）に移動させることにより、載置面に載せられた複数本の電線１の導体を、アンビル１４及びソノトロード１１の間で押圧することができる。また、アンビル１４を図３の左右方向に移動させることにより、同じく左右方向に移動するグライディングジョー１２との干渉を避けることができる。
　次に、上記のように構成された超音波溶接機１０を用いた従来の超音波溶接方法について、以下に説明する。
　まず、電線端末処理工程を行う。即ち、図１（ｂ）に示すように、接続を行う複数の電線１の端部について、絶縁被覆３を所定の長さだけ剥ぎ取り、内部の導体２を露出させる。
　次に、複数の電線１を、ソノトロード１１の上面（載置面）上にセットする電線配置工程を行う。図４（ａ）は、載置面にセットした電線１を、当該電線１の長手方向で見た模式図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の電線１の側面図である。図４に示すように、この例では、４本の電線１を、左右２本、上下２段となるように配置している。より具体的には、導体２ｃを有する電線１と導体２ｄを有する電線１とを左右に並べてセットし、前記導体２ｃを有する電線１の上には導体２ａを有する電線１を、前記導体２ｄを有する電線１の上には導体２ｂを有する電線１を、それぞれセットしている。なお、グライディングジョー１２とアンビルプレート１３との間は、導体２が少なくとも左右２本並ぶことができるように、十分な幅を持って開くことができるように構成されている。また、ソノトロード１１とアンビル１４との間は、導体２を少なくとも上下２段に重ねることができるように、十分な幅を持って開くことができるように構成されている。
　続いて、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを左右から挟持する導体挟持工程を行う。即ち、グライディングジョー１２をアンビルプレート１３に近づける方向に移動させ、当該グライディングジョー１２とアンビルプレート１３との間の間隔が、導体２の２本分程度となるまで接近させる。このようにして、グライディングジョー１２及びアンビルプレート１３によって、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟持させる。このときの様子を、図５に示す。なお、図５（ａ）においては、導体２の様子をより良く示すため、電線１に関しては、図５（ｂ）のＡ－Ａ断面矢視図として図示している。なお、他の同種の図面（図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）及び図１０）においても、同様に、電線１に関しては断面矢視図となっている。上記のようにグライディングジョー１２及びアンビルプレート１３によって導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟持することにより、当該導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの水平方向（図５（ａ）の左右方向）への移動を規制することができる。
　次に、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを上下方向に押圧する導体押圧工程を行う。即ち、まず、アンビル１４を移動させて、当該アンビル１４の一部によって導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上を覆う。図５（ａ）では、アンビル１４を左方向（グライディングジョー１２に近づく方向）に移動させる。続いて、アンビル１４及びアンビルプレート１３を移動させ、ソノトロード１１とアンビル１４との間に、電線１の導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟み込む。この時の様子を、図６に示す。図６（ａ）では、アンビル１４及びアンビルプレート１３を、図面下向き（アンビル１４がソノトロード１１に近づく向き）に移動させている。このとき、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して、後述の超音波溶接を行うための適切な圧力を負荷するように、アンビル１４の移動量を適宜調節する。
　最後に、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに超音波振動を付与して溶接する超音波溶接工程を行う。即ち、ソノトロード１１及びアンビル１４により導体２を押圧しながら、ソノトロード１１を超音波振動させる。これにより、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを溶接することができる。
　ただし、このような従来の超音波溶接方法は、１方向にのみ超音波溶接を行うものである。従って、前述のように、素線同士がバラけ易いという欠点があったのである。この点、特許文献２は、上記の欠点を解消するために導体２を捻ってから超音波溶接を行う方法を開示しているが、前述のように、手間やコストの増大、異物混入による接続不良等の問題が発生し得る。
　次に、上記のような従来の方法の問題を解決した、本実施形態の超音波溶接方法について説明する。この超音波溶接方法は、電線端末処理工程と、電線配置工程と、導体移動工程と、第１導体押圧工程と、第１超音波溶接工程と、第２導体押圧工程と、第２超音波溶接工程と、を含んでいる。
　この超音波溶接方法においても、電線端末処理工程、及び電線配置工程は、上記従来の超音波溶接方法と同様に行う。従って、これらの工程の内容については説明を省略する。
　続いて、導体移動工程を行う。まず、上記従来の方法における導体挟持工程と同様に、グライディングジョー１２をアンビルプレート１３に近づける方向に移動させ、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟持させる。ただし、上記の従来の方法における導体挟持工程では、グライディングジョー１２とアンビルプレート１３との間の間隔は導体２の２本分程度（図５（ａ）の状態）としていたが、本実施形態の導体移動工程においては、図５（ａ）の状態から更にグライディングジョー１２を移動させる。
　このように、グライディングジョー１２を、図５（ａ）の状態から更にアンビルプレート１３に近づける方向（図５（ａ）の右方向）に移動させることにより、当該グライディングジョー１２によって導体２ａ，２ｃを図５（ａ）の右側に移動させる方向に押圧することができる。ここで、図５（ａ）に示すように、載置面上に載せられた導体２ａと導体２ｂは、グライディングジョー１２によって押圧される方向に並んでいる。同じく、導体２ｃと導体２ｄも、グライディングジョー１２によって押圧される方向に並んでいる。このように、グライディングジョー１２によって押圧される方向に導体２が並んでいるので、当該グライディングジョー１２によって導体２を押圧することにより、導体２同士を相対移動させることができる。例えば、図５（ａ）の状態からグライディングジョー１２によって導体２を押圧すると、導体２ａが導体２ｂの上に押し出され、導体２ｃが導体２ｂと導体２ｄとの間に押し込まれる。この場合、図７に示すように、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが、この順で上から並んで配置される。なお、このとき相対移動するのは導体２の先端部分のみであり、絶縁被覆３は、殆ど或いは全く相対移動しない。即ち、導体移動工程の後であっても、電線１のうち絶縁被覆３の部分は、電線配置工程でセットされたときの配置（縦２段、横２列）を保った状態となっている。
　続いて、第１導体押圧工程が行われる。この第１導体押圧工程は、上記従来の方法の導体押圧工程と同等である。即ち、まず、アンビル１４を移動させて、当該アンビル１４の一部によって導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの上を覆う。続いて、アンビル１４及びアンビルプレート１３を移動させ、ソノトロード１１とアンビル１４との間に、電線１の導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを挟み込む。このとき、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して、後述の第１の超音波溶接を行うための適切な圧力を負荷するように、アンビル１４の移動量を適宜調節する。
　この状態で、第１超音波溶接工程が行われる。即ち、ソノトロード１１を超音波発振し、導体２に含まれる素線同士を超音波溶接する。これにより、アンビル１４の押圧方向で隣接する素線同士が接続される。この第１の超音波溶接によって形成された溶接部を、仮溶接部２０と呼ぶこととする。図８（ａ）には、仮溶接部２０において溶接が行われた方向を、細線の実線で示す。即ち、この細線の実線上に並ぶ素線同士は強力に接続されているが、当該細線の実線と直交する方向に並んでいる素線同士の接続は弱いということになる。
　続いて、グライディングジョー１２による導体２（仮溶接部２０）の押圧を解除する。このときの様子を、図９に示す。即ち、グライディングジョー１２をアンビルプレート１３から遠ざける方向（図９（ａ）の左方向）に移動させることにより、グライディングジョー１２とアンビルプレート１３による導体２（仮溶接部２０）の挟持を解除する。これにより、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが図９（ａ）の左右方向で移動しないように規制していた力が解除される。
　ここで前述のように、各電線１の絶縁被覆３は、電線配置工程でセットされたときの配置（縦２段、横２列）を保っている。従って、グライディングジョー１２の押圧によって強制的に移動させられた導体２は、当該導体２を覆っている絶縁被覆３によって引っ張られるような力を受けている。この状態で、グライディングジョー１２による導体２（仮溶接部２０）の挟持を解除すると、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが絶縁被覆３からの応力を受け、絶縁被覆３と同じ配置（縦２段、横２列）に戻ろうとする。この導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが元の位置に戻ろうとする力によって、仮溶接部２０が変形する。具体的には、図９（ａ）に示すように、Ａ－Ａ断面における仮溶接部２０の形状が、略Ｓ字状となるように変形する。
　なお、図８（ａ）に示すように、仮溶接部２０は、縦に細長く形成されている。言い換えると、第１超音波溶接工程を行う時点において、ソノトロード１１、グライディングジョー１２、アンビルプレート１３及びアンビル１４によって形成される空間の形状が、電線１の長手方向で見たときに、縦に細長い長方形状となっている。ここで仮に、仮溶接部２０が、図８のＡ－Ａ断面における形状が寸胴となるように形成されていると、当該仮溶接部２０は変形しにくいと考えられる。従って、この場合、グライディングジョー１２による押圧を解除したとしても、仮溶接部２０は殆ど変形しないと考えられる。この点、本実施形態では、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを縦に一列に並べ、当該並んだ方向で超音波溶接を行うことにより、細長い仮溶接部２０を形成しているので、グライディングジョー１２による押圧を解除したときに仮溶接部２０が変形し易くなっている。
　次に、第２導体押圧工程が行われる。即ち、図９の状態から、仮溶接部２０（導体２）の上方を覆うようにアンビルプレート１３を移動させる。続いて、アンビル１４及びアンビルプレート１３を移動させ、ソノトロード１１とアンビル１４との間に、仮溶接部２０（導体２）を挟み込む。このとき、仮溶接部２０（導体２）に対して、後述の第２の超音波溶接を行うための適切な圧力を負荷するように、アンビル１４の移動量を適宜調節する。
　このときの様子を、図１０に示す。図１０に示すように、図９の状態からアンビル１４によって導体２を押圧することにより、ソノトロード１１、グライディングジョー１２、アンビルプレート１３及びアンビル１４によって形成される空間の内部に、仮溶接部２０（導体２）をＳ字状に変形させつつ押し込むことができる。
　なお、この第２導体押圧工程は、仮溶接部２０を変形させることにより、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの相対位置を変化させていると考えることができるので、第２導体移動工程であると言うこともできる。この第２導体押圧工程（第２導体移動工程）では、先の導体移動工程とは異なる方向に導体２を押圧しているので、前記導体移動工程とは異なる方向に導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを相対移動させることができる。
　最後に、第２超音波溶接工程を行う。即ち、ソノトロード１１を超音波発振させることにより、仮溶接部２０に対して更に超音波溶接を行い、最終的に溶接部２１を形成する。この第２超音波溶接工程によって接続された素線が並ぶ方向を、図１０の溶接部２１の中に、細線の一点鎖線で示す。
　前述のように、第２超音波溶接工程を行う時点では、第１超音波溶接工程が終了した時点から仮溶接部２０が変形している。即ち、第１超音波溶接工程を行う時点と、第２超音波溶接工程を行う時点とでは、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの相対位置が変化している。従って、第２超音波溶接工程を行うと、第１超音波溶接工程とは異なる方向で素線同士を接続することができる。これにより、１方向にのみ超音波溶接を行う従来の構成と比べて、溶接部２１の素線がバラけにくくすることができる。
　そして、上記のように第２の超音波溶接工程を行うことにより、最終的に、素線が複数の方向で隣接する他の素線と超音波溶接された溶接部２１を形成することができる。
　また、本実施形態の超音波溶接方法によれば、第１超音波溶接工程と第２超音波溶接工程との間で導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの相対位置を変化させるために、手作業で導体２（仮溶接部）を捻ったり、専用の装置を用いて導体２を捻ったりする必要が無い。これにより、導体２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの相対位置を変化させる際に、当該導体２に異物が付着してしまうことを防止できる。
　以上で説明したように、本実施形態の超音波溶接方法は、絶縁被覆３を一部除去して導体２を露出させた複数の電線１の前記導体２同士を接続する超音波溶接方法であって、電線配置工程と、導体移動工程と、第１超音波溶接工程と、第２超音波溶接工程と、を含んでいる。電線配置工程においては、複数の電線１を所定の配置に従って配置する。導体移動工程においては、導体２をグライディングジョー１２によって所定方向に押圧することにより、導体２同士の相対位置を変化させる。第１超音波溶接工程においては、グライディングジョー１２によって押圧された状態の導体２に対して超音波溶接を行う。第２超音波溶接工程においては、グライディングジョー１２による押圧を解除して、導体２に対して超音波溶接を行う。
　このように、導体２を押圧して相対位置を変化させると、押圧力を解除したときに、復元力によって導体２が元の位置に戻ろうとする。即ち、導体２を押圧している時と、前記押圧を解除した時とでは、導体２同士の相対位置が異なる。従って、導体２を押圧した時に行う第１超音波溶接工程と、前記押圧を解除した時に行う第２超音波溶接工程と、では、異なる位置関係にある導体２に対して超音波溶接を行うことができる。これにより、第１超音波溶接工程と第２超音波溶接工程で異なる方向に接続を形成することができるので、導体２の素線がバラけてしまうことを防止できる。また、導体２を押圧するだけで導体２の相対位置を変更することができるので、例えば手作業や特殊な装置によって導体２を捻ったりする構成に比べて簡単かつ安価に行うことができるとともに、捻り忘れを防止できる。更に、作業者が手で導体２を触れたり、特殊な装置で導体を把持したりする必要が無いので、導体２に異物が付着してしまうことを防止できる。
　また、本実施形態の超音波溶接方法は、以下のように行っている。即ち、導体移動工程においては、グライディングジョー１２によって導体２を押圧することにより、その押圧方向とは直交する方向に導体２を並べる。第１超音波溶接工程においては、導体２が並んだ方向に超音波溶接を行う。
　このように、導体２を所定方向に押圧することにより、前記押圧する方向とは直交する方向に導体２を並べることができる。また、導体２が並んだ方向に超音波溶接を行うことにより、第１超音波溶接工程における溶接部を、細長く形成できる。このように細長い溶接部は、前記押圧する力を解除したときに変形し易いため、特に好適である。
　また、本実施形態の超音波溶接方法では、電線配置工程において、電線１は、グライディングジョー１２によって押圧する方向に複数並んでいる。
　このように、グライディングジョー１２によって押圧する方向に電線１が複数並んでいる場合、当該押圧する方向に導体２を押圧することで容易に導体２同士の相対位置を変更することができる。
　また、本実施形態の超音波溶接方法は、以下のように行われる。即ち、この超音波溶接方法は、導体２に対するグライディングジョー１２による押圧を解除した後、アンビル１４によって導体２を別の方向に押圧することにより導体２同士の相対位置を変化させる第２導体押圧工程を含む。そして、第２超音波溶接工程では、別の方向に押圧された状態の導体２に対して超音波溶接を行う。
　このように、グライディングジョー１２による押圧を解除した後、アンビル１４によって別の方向に導体２を押圧することで、導体２を大きく変形させることができる。これにより、第１超音波溶接工程と、第２超音波溶接工程と、では導体２同士の位置関係が大きく異なる結果、よりバラけにくい溶接部２１を形成することができる。
　また、本発明の超音波溶接方法によって形成される溶接部２１は、絶縁被覆３を一部除去して導体２を露出させた複数の電線１の導体２同士を超音波溶接により接続した溶接部であって、以下のように形成されている。即ち、導体２は複数の素線からなり、前記素線は、隣接する複数の方向の素線と接続されている。
　このように、素線同士を複数の方向で接続することにより、バラけにくい溶接部を超音波溶接により形成することができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上記実施形態では、電線配置工程において、電線１を、横に２本、縦に２本で配置するものとしたが、これに限らない。そもそも、電線１は４本に限らず、複数本であれば本発明の方法を適用することができる。
　上記実施形態では、仮溶接部２０が略Ｓ字状に変形するものとして説明したが、必ずしもこのようにＳ字状とならなくても良い。要は、第１超音波溶接工程の後で、仮溶接部２０が変形することにより、第２超音波溶接工程で異なる方向に超音波溶接を行うことができれば良い。
　上記実施形態では、グライディングジョー１２によって押圧することにより、導体２ａ，導体２ｂ，導体２ｃ，導体２ｄの順で並ぶとして説明したが、必ずしもこの順で導体２が並ぶとは限らない。例えば、導体２ｂ，導体２ａ，導体２ｃ，導体２ｄの順で並ぶ可能性もある。この場合、グライディングジョー１２による押圧を解除した時には、仮溶接部２０は上記のようにＳ字状には変形せず、例えば略Ｃ字状に変形すると考えられる。このように、導体２が並ぶ順番が異なっていても、グライディングジョー１２による押圧を解除することにより仮溶接部２０が変形するので、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
　上記実施形態では、超音波溶接を２回に分けて行う例を示しているが、例えば３回でも同様の効果を得ることができる。要は、複数回の超音波溶接を、導体２の相対位置を変化させながら行うことができれば良い。
　上記実施形態では、最初にグライディングジョー１２で押圧することにより導体２を相対移動させ、次にアンビル１４で押圧することにより仮溶接部２０を変形する構成としたが、これに限らない。例えば、まずアンビル１４で押圧することにより導体２を相対移動させ（導体移動工程、第１導体押圧工程）、第１超音波溶接工程を行ってもよい。この場合、横に細長い仮溶接部が形成される。また、導体移動工程をこのように行った場合は、その後、アンビル１４の押圧を解除し、グライディングジョー１２で押圧することにより仮溶接部をＳ字状に変形させ（第２導体移動工程）、更にアンビル１４によって再び押圧して（第２導体押圧工程）、第２超音波溶接工程を行うことになる。このように、第２導体移動工程と第２導体押圧工程が別々の工程であっても良い。
　仮溶接部２０は、電線１の長手方向で見たときの形状が細長い方が、第２導体移動工程において変形させ易いため好適である。ただし、グライディングジョー１２の押圧によって導体を相対移動させる距離は限界もある。以上の点を考慮すれば、仮溶接部２０の形状としては、電線１の長手方向で見たときの縦横比が、２：１（又は１：２）程度であることが理想的である。ただしこれに限らず、前記縦横比が５：１～１：１（又は１：１～１：５）の範囲であれば良好である。もっとも、仮溶接部２０の形状が上記縦横比の範囲外であっても、第２導体移動工程においてその形状を変形させることができれば良いのであるから、仮溶接部２０の形状が上記縦横比の範囲内に限定される訳では無い。
　また、上記実施形態では、仮溶接部２０及び溶接部２１は、電線１の長手方向で見たときの形状が略四角形となっている（より正確に言うと、ソノトロード１１、グライディングジョー１２、アンビルプレート１３及びアンビル１４によって形成される空間の形状が、電線１の長手方向で見たときに略四角形となっている）。しかし、仮溶接部２０及び溶接部２１の形状はこれに限らず、例えば、電線１の長手方向で見たときの形状が三角形や丸型、六角形であっても良い。このように、ソノトロード１１、グライディングジョー１２、アンビルプレート１３及びアンビル１４の形状、配置関係、個数等は一例であって、上記実施形態に限るものではない。ただし、導体２の相対位置を変化させる必要があるので、仮溶接部２０と溶接部２１とでは、電線１の長手方向で見たときの形状が異なっていることが普通である。
　上記の超音波溶接方法の各工程は、必ずしも連続して行う必要はない。
　上記実施形態の説明では、ソノトロード１１の上面（載置面）及びアンビル１４の下面は略平面状としたが、実際の装置においては、完全な平滑面として形成されることは少ない。具体的には、ソノトロード１１の上面及びアンビル１４の下面には、ソノトロード１１の振動方向に対して直交する方向に溝を形成する等により、超音波振動させる際に導体２との間でスリップが発生しないような形状とすることが一般的である。

Claims (5)

  1. 　絶縁被覆を一部除去して導体を露出させた複数の電線の前記導体同士を接続する超音波溶接方法であって、
    　前記複数の電線を所定の配置に従って配置する電線配置工程と、
    　前記導体を所定方向に押圧することにより、導体同士の相対位置を変化させる導体移動工程と、
    　前記所定方向に押圧された状態の前記導体に対して超音波溶接を行う第１超音波溶接工程と、
    　前記所定方向の押圧を解除して、前記導体に対して超音波溶接を行う第２超音波溶接工程と、
    を含むことを特徴とする超音波溶接方法。
  2. 　請求項１に記載の超音波溶接方法であって、
    　前記導体移動工程においては、前記導体を押圧することにより、その押圧方向とは直交する方向に当該導体を並べ、
    　前記第１超音波溶接工程においては、前記導体が並んだ方向に前記超音波溶接を行うことを特徴とする超音波溶接方法。
  3. 　請求項２に記載の超音波溶接方法であって、
    　前記電線配置工程において、前記電線は、前記押圧する方向に複数並んでいることを特徴とする超音波溶接方法。
  4. 　請求項１に記載の超音波溶接方法であって、
    　前記導体に対する前記所定方向の押圧を解除した後、前記導体を別の方向に押圧することにより導体同士の相対位置を変化させる第２導体移動工程を含み、
    　前記第２超音波溶接工程では、前記別の方向に押圧された状態の前記導体に対して超音波溶接を行うことを特徴とする超音波溶接方法。
  5. 　絶縁被覆を一部除去して導体を露出させた複数の電線の前記導体同士を超音波溶接により接続した溶接部であって、
    　前記導体は複数の素線からなり、
    　前記素線は、隣接する複数の方向の素線と接続されていることを特徴とする溶接部。
PCT/JP2011/001504 2010-03-17 2011-03-15 超音波溶接方法及び溶接部 WO2011114710A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/635,292 US9112286B2 (en) 2010-03-17 2011-03-15 Ultrasonic welding method for conductors
EP11755901.3A EP2549591B1 (en) 2010-03-17 2011-03-15 Ultrasonic welding method and welding section

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010061047A JP5400676B2 (ja) 2010-03-17 2010-03-17 超音波溶接方法
JP2010-061047 2010-03-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011114710A1 true WO2011114710A1 (ja) 2011-09-22

Family

ID=44648822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/001504 WO2011114710A1 (ja) 2010-03-17 2011-03-15 超音波溶接方法及び溶接部

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9112286B2 (ja)
EP (1) EP2549591B1 (ja)
JP (1) JP5400676B2 (ja)
WO (1) WO2011114710A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140374466A1 (en) * 2013-06-19 2014-12-25 Branson Ultrasonics Corporation Method of ultrasonically welding multi-stranded malleable wires together
DE102013107637A1 (de) * 2013-07-18 2015-01-22 Schunk Sonosystems Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Knotens durch Schweißen
JP6574795B2 (ja) * 2017-01-12 2019-09-11 矢崎総業株式会社 端子付き電線の製造方法
JP6887203B2 (ja) * 2017-07-14 2021-06-16 古河電気工業株式会社 導体接続装置及び導体接続方法
JP6927909B2 (ja) * 2018-03-01 2021-09-01 矢崎総業株式会社 電線の導体の接合方法および電線
DE112019001906T5 (de) 2018-04-11 2021-04-01 Furukawa Automotive Systems Inc. Verbundener Leiter und Leiterverbindungsvorrichtung, Verfahren zum Herstellen eines verbundenen Leiters und Leiterverbindungsverfahren
US10960489B2 (en) * 2018-08-31 2021-03-30 TechSonic, Inc. Wire termination welder and method
JP2020047423A (ja) * 2018-09-18 2020-03-26 矢崎総業株式会社 電線の接合方法及び接合電線
JP6839688B2 (ja) * 2018-09-18 2021-03-10 矢崎総業株式会社 端子付き接合電線
US11621501B2 (en) * 2020-09-28 2023-04-04 Yazaki Corporation Terminal, wire harness, and electric wire with terminal

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188018A (ja) 1998-12-21 2000-07-04 Sumitomo Wiring Syst Ltd ワイヤハーネスにおける電線接続構造
JP2004095293A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Yazaki Corp 電線の超音波接合方法
JP2005322544A (ja) 2004-05-11 2005-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 絶縁電線の接続部及び絶縁電線の接続方法
JP2007149421A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Yazaki Corp 超音波接合方法及びその装置並びに電線束
JP2007185706A (ja) * 2006-01-16 2007-07-26 Yazaki Corp 超音波接合方法及び電線保持装置
JP2008507408A (ja) * 2004-07-23 2008-03-13 シュンク・ウルトラシャルテヒニーク・ゲーエムベーハー 溶接継手の製造方法及び溶接継手

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11114673A (ja) * 1997-10-13 1999-04-27 Yazaki Corp 電線の継ぎ足しジョイント方法
BRPI0415993B1 (pt) * 2003-10-29 2013-04-16 processo para a soldagem de condutores e processo para o controle de qualidade de condutores soldados.
DE102004033575B3 (de) * 2004-07-09 2006-04-13 Schunk Ultraschalltechnik Gmbh Anordnung zum Verschweißen von Werkstücken
DE102008045751B4 (de) * 2008-09-04 2020-01-30 Te Connectivity Germany Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Kompaktierschweißen
JP5437741B2 (ja) * 2009-08-24 2014-03-12 矢崎総業株式会社 超音波溶接装置及びその方法
JP2011222311A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Yazaki Corp 電線接続方法及びワイヤハーネス

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000188018A (ja) 1998-12-21 2000-07-04 Sumitomo Wiring Syst Ltd ワイヤハーネスにおける電線接続構造
JP2004095293A (ja) * 2002-08-30 2004-03-25 Yazaki Corp 電線の超音波接合方法
JP2005322544A (ja) 2004-05-11 2005-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 絶縁電線の接続部及び絶縁電線の接続方法
JP2008507408A (ja) * 2004-07-23 2008-03-13 シュンク・ウルトラシャルテヒニーク・ゲーエムベーハー 溶接継手の製造方法及び溶接継手
JP2007149421A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Yazaki Corp 超音波接合方法及びその装置並びに電線束
JP2007185706A (ja) * 2006-01-16 2007-07-26 Yazaki Corp 超音波接合方法及び電線保持装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2549591A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2549591A1 (en) 2013-01-23
EP2549591A4 (en) 2014-10-29
US9112286B2 (en) 2015-08-18
EP2549591B1 (en) 2015-09-16
US20130000949A1 (en) 2013-01-03
JP2011198506A (ja) 2011-10-06
JP5400676B2 (ja) 2014-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2011114710A1 (ja) 超音波溶接方法及び溶接部
CN110021865B (zh) 电线导体的超声波接合方法、接合装置以及电线
CN108701951B (zh) 超声波焊接治具、带端子的电线的制造方法以及带端子的电线
KR101505883B1 (ko) 전선 접속 방법
JP4778369B2 (ja) 電線接続方法
US10879661B2 (en) Ultrasonic bonding method of conductor of electric wire, ultrasonic bonding apparatus for conductor of electric wire and electric wire
JP6891730B2 (ja) 端子付電線の製造方法、端子付電線及び超音波接合装置
JP6574736B2 (ja) 端子付き電線の製造方法
US10714843B2 (en) Electric wire with terminal and method for manufacturing electric wire with terminal
JP5227227B2 (ja) 超音波接合方法及びその装置
US10404026B2 (en) Method for manufacturing terminal-equipped electrical wire and terminal-equipped electrical wire
JP7052915B2 (ja) 端子付き電線、及び端子付き電線の製造方法
EP3572177B1 (en) Method of bonding cables and welding machine
CN103081260A (zh) 电线端部接合方法
JP2005322544A (ja) 絶縁電線の接続部及び絶縁電線の接続方法
JP6128946B2 (ja) 電線と端子の接合構造及び接合方法
JP2017126520A (ja) 端子付電線および端子付電線の製造方法
JP6856418B2 (ja) 端子付き電線の製造方法及び製造システム
JP7057314B2 (ja) 超音波接合方法
JP5646928B2 (ja) 超音波振動子及び超音波振動子を用いた超音波溶着器
JP5474754B2 (ja) 電線の接合方法
JP2011018597A (ja) 超音波溶着方法、超音波溶着装置、及び、端子金具
JP2024041324A (ja) 電線の接合方法及び電線の接合構造
JP2017157465A (ja) 端子、該端子を有するケーブル接合体
JP2022012783A (ja) 超音波式の電線同士の接合装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11755901

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13635292

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011755901

Country of ref document: EP