WO2014103807A1

WO2014103807A1 - 超音波接合装置

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Publication number: WO2014103807A1
Application number: PCT/JP2013/083792
Authority: WO
Inventors: 孝之曽根; 信宏川瀬; 秀輝櫻井; 啓一朗伊藤; 博行宇賀神
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-07-03
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: CN104937788A; JP2014127365A

Abstract

　前部に相手端子接続部（２）を有し、その後部に電線接合部（３）を有する端子（１）の電線接合部（３）を上面（１１ａ）に載せるアンビル（１０）と、アンビルの上方に配置された超音波ホーン（２０）と、超音波振動を付与する際にアンビルの上面に対して電線接合部（３）を押え付ける端子押え部材（５０）とを有し、端子押え部材（５０）にヒータ（６０）が設けられている。

Description

超音波接合装置

　本発明は、端子と電線を超音波接合により接合する超音波接合装置に関するものである。

　一般に超音波接合により端子と電線を接合するには、端子が上面に載置されるアンビルと、アンビルの上方に対向して配置され、アンビルとの間で端子と電線を挟み込み、その状態で電線の芯線に超音波振動を付与するホーンと、を備えた超音波接合装置を用いている。

　この種の超音波溶接装置を使用して端子と電線を接合する場合、まず図９（ａ）に示すように、アンビル３１０の上面３１１に端子３０１を載せる。この場合、端子３０１は一般的に、前部に相手端子と接続するための相手端子接続部３０２を有し、その後部に電線と接合するための電線接合部３０３を有し、その電線接合部３０３だけをアンビル３１０の上面３１１に載置する。そして、アンビル３１０に載せた電線接合部３０３の上に、電線Ｗの端末の絶縁被覆Ｗｂが除去されて露出した芯線Ｗａを載置する。

　次に図９（ｂ）に示すように、電線接合部３０３上の芯線Ｗａをホーン３２０の下面の押圧面３２１で押圧して、アンビル３１０との間で芯線Ｗａと電線接合部３０３を挟み付けるようにしながら、ホーン３２０から超音波振動を付与する。これにより、芯線Ｗａを構成する素線間や芯線Ｗａと電線接合部３０３の接触面などに超音波振動による摩擦熱を発生させる。それにより、最終的に全ての素線に熱軟化による変形が生じ、芯線Ｗａを一体化しながら、芯線Ｗａと電線接合部３０３とが接合する。

　ところで、超音波接合の際にアンビル３１０上で端子３０１が芯線Ｗａに追従して振動すると、接合エネルギーが削がれて、良好な接合ができないおそれがある。

　それを規制するために、図１０に示すように、アンビル３１０上に載せた電線接合部３０３の幅方向の両端部を端子押え部材３５０の押圧段部３５４でアンビル３１０に対して押え付け、その状態でホーン３２０により超音波振動を付与することが考えられている。なお、この場合の端子押え部材３５０の互いに対向する内側壁３５６は、平板状の電線接合部３０３の上で芯線Ｗａが変形した際のはみ出しを防止する規制壁の役割を果たすようになっている。

　このような端子押え部材を用いながら超音波接合する場合の類似例は、例えば特許文献１に記載されている。

日本国特開２００６－１１４３４３号公報

　ところで、本発明者は、超音波接合した端子と芯線との間の固着力を上げるための研究を行っている過程で、接合部位の周辺の温度環境の違いによって、端子と芯線との間の固着力に差が出ることを発見するに至った。一例として、環境温度が１０℃の場合と環境温度が３０℃の場合とで固着力に差が出るかどうかを実験してみた。超音波振動の投入エネルギーを同等に設定した条件で、それぞれ１０個のサンプルについて比べてみた。その結果、図１１に示すように、環境温度が３０℃で超音波接合した場合の方が、環境温度が１０℃で超音波接合した場合よりも固着力が高くなることが分かった。

　この結果から、例えば、超音波接合装置が設置された空間の温度条件が１０℃のときでも、環境温度を３０℃に上昇させて、超音波接合装置の部品温度を上げておけば、良い成績が得られることが分かる。しかし、超音波接合装置が設置された空間全体の温度を高めておくためには、相当なコストが伴い、現実的ではない。

　そこで、更に研究を進めて行く過程で次のことが分かってきた。即ち、超音波接合は、投入した超音波振動で発生する被接合部材間の摩擦熱で該部材間を接合するものであるが、接合に関わる周辺部品の温度が低い段階では、超音波振動で発生する被接合部材間の摩擦熱が周囲に逃げる割合が多くなり、摩擦熱の逃げにより投入エネルギーの接合に寄与する割合が減り、そのために固着力が低下するということが分かった。

　ところで、この種の超音波接合装置は、連鎖状に接続された端子のそれぞれに対して芯線を超音波接合する一連の工程を施して端子付き電線を製造するものである。このとき、端子付き電線の製造開始直後の１個目から１０数個目あたりまでの工程が完了するまでの間、端子を載せるアンビルやアンビルに対して端子を押え付ける端子押え部材が冷え込んでおり、それらの部品に熱が逃げる。そして、１０数個目あたりの工程になると、それまで冷えていた部品が徐々に温まって来て、固着力も高くなってくるものと考えられる。

　ところが、そのように部品の温度が徐々に上昇していく過程において、端子押え部材を使用して端子をアンビルに対して押え付ける場合、アンビルと端子押え部材の温度変化を観測してみると、端子押え部材により多くの熱が逃げているということが分かってきた。図１２は、製造開始直後の段階からアンビルと端子押え部材とがどのように温度変化するかを観測した結果を示している。

　この結果から分かるように、アンビルは短い時間（端子付き電線の製造開始から少ない回数）で温度が上昇しているのに対し、端子押え部材は温度の上昇が遅れる。従って、低い温度の端子押え部材には、接合に寄与する摩擦熱が逃げていることが推測される。このようにアンビルと端子押え部材の温度変化に違いが出るのは、その体積の違いによるところが大きい。以上のように、接合に寄与する摩擦熱が端子押え部材に多く逃げることが原因で、製造の初期の段階において端子と芯線の固着力が落ちる現象が生じることが分かった。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、端子押え部材の温度を上げておくことで、効率よく接合に寄与する摩擦熱の逃げを抑制することができ、その結果、製造を開始した初期段階から端子と芯線の固着力のアップを図ることのできる超音波接合装置を提供することにある。

　前述した目的を達成するために、本発明に係る超音波接合装置は、下記（１）、（２）を特徴としている。
（１）　前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、後部に電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部が上面に載せられるアンビルと、
　前記アンビルの上方に配置され、該アンビルの上面に載せられた前記電線接合部の上に載せられた前記芯線を上から押圧しながら前記芯線、及び前記芯線と前記電線接合部との接触部に超音波振動を付与することで、前記電線接合部と前記芯線とを接合する超音波ホーンと、
　前記超音波ホーンで超音波振動を付与する際に、前記アンビルの上面に対して前記電線接合部を押え付ける端子押え部材と、
　前記端子押え部材を昇温させるヒータと、
　を備えること。
（２）　上記（１）の構成の超音波接合装置であって、
　前記端子押さえ部材には、前記ヒータが設けられていること。

　上記（１）または（２）の構成の超音波接合装置によれば、端子付き電線の製造の初期段階で、端子押え部材を昇温させておくことにより、端子押え部材に対する摩擦熱の逃げを効率よく抑制することができる。その結果、端子と芯線の固着力アップを図ることができ、端子付き電線の歩留まりを向上させることができる。

　本発明によれば、端子押え部材の温度を上げておくことで、効率よく接合に寄与する摩擦熱の逃げを抑制することができ、その結果、製造を開始した初期段階から端子と芯線の固着力のアップを図ることができる。

　以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の要部概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の中の構成部品である端子押え部材の構成を示す斜視図である。図３（ａ）から図３（ｃ）は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の中の構成部品である端子押え部材の構成を示す図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は一部を断面で示す側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＩＩＩｃ矢視拡大図である。図４（ａ）から図４（ｄ）は、本発明の一実施形態の超音波接合装置を用いて端子と電線を接合する場合の工程説明図で、図４（ａ）はアンビルの上に端子の電線接合部を載せた状態を示す図、図４（ｂ）は端子押え部材で端子の電線接合部をアンビルに対して押え付けている状態を示す図、図４（ｃ）は電線の端末の芯線を電線接合部の上に載せた状態を示す図、図４（ｄ）は超音波ホーンを下降させて超音波ホーンで芯線を電線接合部に押し付けながら超音波振動を付与している状態を示す図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４（ｂ）に示した工程時の状態を示す図で、図５（ａ）は端子押え部材によって端子を押え付けている部分が分かるように示す平面図、図５（ｂ）は端子押え部材によって端子を押え付けている状態を示す正面図である。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、本発明の一実施形態の超音波接合装置によって端子と電線を接合した製品（接合構造）を示す図で、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は上から見た平面図である。図７は、本発明の一実施形態の超音波接合装置の効果を説明するための図表で、１０℃環境で端子押え部材を加熱しながら端子と芯線を接合した場合に、４０℃環境で端子と芯線を接合した場合と同じくらいの固着力アップが図れることを示す図表である。図８（ａ）から図８（ｃ）は、本発明の別の実施形態の説明図で、図８（ａ）は本実施形態の装置によって端子と電線を接合した製品（接合構造）を示す斜視図、図８（ｂ）及び図８（ｃ）はその製品を製造する途中の工程説明図で、図８（ｂ）はアンビル上に載置した端子をアンビルに対し押え付けるために端子押え部材を下降させようとしている状態を示す正面図、図８（ｃ）は端子押え部材によって端子を押え付けている状態を示す正面図である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、従来例の説明図で、図９（ａ）はアンビルと超音波ホーンで端子及び芯線を挟む様子を示す斜視図、図９（ｂ）は挟んだ状態で超音波接合を行う様子を示す斜視図である。図１０は、超音波接合の際にアンビルに対して端子の電線接合部を端子押え部材によって押え付けている状態を示す正面から見た断面図である。図１１は、環境温度の違いに応じて端子と芯線の固着力に違いが出ることを示す図表である。図１２は、端子と芯線を超音波接合する際の作業回数に応じたアンビルと端子押え部材の温度変化の違いを示す図表である。

　以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
　図１は本発明の一実施形態の超音波接合装置の要部概略構成を示す斜視図、図２は同装置の構成部品である端子押え部材の構成を示す斜視図、図３は端子押え部材の構成図で、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は一部を断面で示す側面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＩＩＩｃ矢視拡大図、図４（ａ）～図４（ｄ）は超音波接合装置を用いて端子と電線を接合する場合の工程説明図、図５（ａ）は端子押え部材によって端子を押え付けている部分が分かるように示す平面図、図５（ｂ）は端子押え部材によって端子を押え付けている状態を示す正面図である。

　図１に示すように、この実施形態の超音波接合装置は、定位置に固定されたアンビル１０と、アンビル１０の上方に昇降自在に装備された超音波ホーン２０と、超音波ホーン２０との干渉を避けるような形状を有して超音波ホーン２０とは別に独立して昇降自在に装備された端子押え部材５０とを有している。アンビル１０、超音波ホーン２０、端子押え部材５０は、いずれも金属製の部材である。

　また特に図示しないが、この超音波接合装置はその他に、超音波ホーン２０の昇降機構、超音波ホーン２０に超音波振動を付与する振動機構、端子押え部材５０の昇降機構、端子１の搬送機構、電線Ｗの搬送機構などを有している。また、この超音波接合装置を含む端子付き電線の製造装置には、電線Ｗの端末の絶縁被覆Ｗｂを剥いで芯線Ｗａを露出させるための機構などが設けられている。

　ここで、端子１は、図４（ａ）に示すように、前部に相手端子と接続するための角筒状の相手端子接続部（一般的なメス端子の場合は「ボックス部」とも言う）２を有し、後部に相手端子接続部２に連続して電線Ｗの端末の芯線Ｗａに接合するための電線接合部３を有している。

　この場合の電線接合部３は、単一の平板として構成されており、後述するように断面Ｕ字状のバレルタイプの電線接合部における底板に相当するものではない。相手端子接続部（ボックス部）２は、一枚の板材を折り曲げて合わせ部を係合あるいは溶接して角筒状に成形したもので、内部に弾性接触片を備えており、弾性接触片と相手端子接続部２の周壁内面との間で相手端子を弾性的に挟持し、それにより、相手端子と電気的接続が図られるように構成されている。

　また、電線Ｗは、多数本の素線を断面円形状に撚り合わせて構成した芯線Ｗａを、合成樹脂製の絶縁被覆Ｗｂで外装してなる。端末の絶縁被覆Ｗｂを端子１への接合に必要な所定長さにわたって皮剥ぎすることで、芯線Ｗａが露出している。

　図１に示すように、アンビル１０は、端子１の電線接合部３の左右幅寸法に対応した幅を有する凸部１１の上面１１ａを、端子１の電線接合部３の載置面としたブロック状の部材である。

　超音波ホーン２０は、アンビル１０の上方に昇降自在に配置されており、アンビル１０の上面１１ａに載せられた電線接合部３の上に載せられた電線Ｗの芯線Ｗａを上から押圧しながら、芯線Ｗａ及び芯線Ｗａと電線接合部３との接触部に超音波振動を付与して、電線接合部３と芯線Ｗａとを接合するものである。

　端子押え部材５０は、超音波ホーン２０で芯線Ｗａに超音波振動を付与する際に、アンビル１０の上面１１ａに対して端子１の電線接合部３を押え付けるものである。図１～図３（ｃ）に示すように、垂直に立った姿勢の厚板状の部材として構成されている。この端子押え部材５０は、板厚方向が端子１の前後方向に向かう姿勢で装備されており、板厚方向から見た下半部の形状が、下端に行くほど窄まった左右対称形状をなしている。

　端子押え部材５０の左右幅方向の中央には、上端より少し下がった位置から始まり下端まで延びる幅広のスリット部５２が設けられており、その上下に延びるスリット部５２により、端子押え部材５０の下半部が左右の脚部５１に分かれている。また、図１に示すように、超音波ホーン２０は、このスリット部５２の中で、端子押え部材５０に触れないように昇降できるようになっている。

　左右の脚部５１の下端には、アンビル１０の凸部１１の左右側面に沿って上下に延びる、互いに平行に対向した案内壁５３が設けられている。それら案内壁５３の上側には、内側にせり出した形で押圧段部５４が設けられている。

　左右の脚部５１に設けられた押圧段部５４は、端子押え部材５０が下降した際に、アンビル１０の凸部１１の上面１１ａに載った端子１の電線接合部３の幅方向（端子１の前後方向と直交する左右幅方向）の両端部３ａ（図４（ａ）から図５（ｂ）参照）をアンビル１０に対して押え付ける第１の押圧部に相当する部分である。これらの押圧段部５４は、電線接合部３の左右両端部の上面に僅かに掛かる押圧面５４ａを備えている。

　押圧段部５４の上側には、電線接合部３の上側空間の左右方向の幅を電線接合部３の左右幅寸法よりも小さく規制することで、芯線Ｗａが超音波振動に伴って熱軟化して変形したときに、電線接合部３の幅以上にはみ出さないように規制する規制壁５６が設けられている。各規制壁５６は、押圧段部５４の押圧面５４ａの内端から垂直上方に向かって延びている。

　また、これらの規制壁５６は、芯線Ｗａが変形した際に押圧しながら密着する可能性のある壁面である。規制壁５６の壁面には、芯線Ｗａが付着した場合にも剥がれやすくするための凹凸５６ａが設けられている。凹凸５６ａは上下方向に一定の断面で延びており、端子押え部材５０が上昇したときに芯線Ｗａが引っ掛からないようになっている。

　また、左右の脚部５１の下端には、左右の脚部５１を連結する連結バー５５が設けられている。この連結バー５５は、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部２に繋がる部分を、アンビル１０に対して押え付ける第２の押圧部に相当する部分である。電線接合部３の上面に押圧する連結バー５５の下端面５５ａは、押圧段部５４の押圧面５４ａと同じ平面として形成されている。

　従って、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、端子押え部材５０が下降した際には、コ字状の各辺に相当する、左右の押圧段部５４の押圧面５４ａと連結バー５５の下端面５５ａの３カ所が、電線接合部３の上面に押圧して、電線接合部３をアンビル１０に対して押え付ける。

　また、端子押え部材５０には、該部材５０を昇温させるためのヒータ６０が組み込まれている。この場合のヒータ６０は、棒状のカートリッジ式のもので、端子押え部材５０の左右幅方向の両端面に穿設した孔６１の中に挿入されている。ヒータ６０の設け方は任意であり、端子押え部材５０のどこに設けてもよいが、設置スペースに余裕のある場所に設けるのがよい。ヒータ６０の種類も任意に選定することができるが、速やかに端子押え部材５０の温度を上昇させることができる性能のものを採用するのが好ましい。

　また、ヒータ６０の他に熱電対などの温度センサを端子押え部材５０に組み込んでおき、その温度センサの測定値に基づいてヒータ６０の温度制御を行うようにしてもよい。また、ヒータ６０は、多数の端子１と電線Ｗを接合する初期の段階だけ作動するように設定しておいてもよい。

　次に上記構成の超音波接合装置を用いて端子１と電線Ｗを接合する工程と、それによって得られる端子１と電線Ｗの接合構造について説明する。

　この超音波接合装置を使用して端子１の電線接合部３に電線Ｗの端末の芯線Ｗａを接合する場合は、まず、図４（ａ）に示すように、端子１の電線接合部３をアンビル１０の凸部１１の上面１１ａに載せる。

　次に図４（ｂ）に示すように、端子押え部材５０を下降させる。そうすると、押圧段部（第１の押圧部）５４の押圧面５４ａが、電線接合部３の幅方向の両端部３ａを下向きに矢印Ａのように押圧し、アンビル１０に対して電線接合部３を押え付ける。同時に、連結バー（第２の押圧部）５５が、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部２に繋がる部分を下向きに押圧し、アンビル１０に対して電線接合部３を押え付ける。この状態で、連鎖状に端子１を繋いでいるキャリア９（図１参照）から端子１を切り離す。

　このとき、図５（ａ）に示すように、端子押え部材５０は、電線接合部３の上面の３箇所Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を、２つの押圧段部５４と１つの連結バー５５とで押圧する。

　次に図４（ｃ）に示すように、電線接合部３の上に電線Ｗの端末の芯線Ｗａを載せる。そして、その状態で、図４（ｄ）に示すように、その上に超音波ホーン２０を矢印Ｂのように下降させ、アンビル１０の上面に載せた電線接合部３の上に載せられた芯線Ｗａを上から押圧し、押圧力を加えながら超音波ホーン２０により超音波振動を芯線Ｗａに印加し、芯線Ｗａ及び芯線Ｗａと電線接合部３との接触部に超音波振動を付与することで、電線接合部３と芯線Ｗａとを接合する。

　接合後は、まず超音波ホーン２０を上昇させ、次いで端子押え部材５０を上昇させ、端子１の接合された電線Ｗをアンビル１０から取り上げて、排出部へ搬送する。以上の工程により１回分の端子と電線の接合工程を終了する。この接合工程が端子１と電線Ｗの組ごとに順番に次々と自動的に行われる。

　以上の接合工程では、超音波接合の段階において、端子押え部材５０によって、端子１の電線接合部３の幅方向の両端部と電線接合部３のうちの相手端子接続部２に繋がる部分をアンビル１０に対して押え付けている。このため、電線接合部３の追従した振動をできるだけ小さく押さえることができる。特に、端子押え部材５０の連結バー（第２の押圧部）５５によって、電線接合部３のうちの相手端子接続部２に繋がる部分をアンビル１０に対して押え付けている。このため、相手端子接続部２側への振動の伝搬を極力抑制することができる。従って、相手端子接続部２の共振による悪影響を無くして、超音波接合で接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上を図ることができる。

　また、電線Ｗの端末の芯線Ｗａの前側に連結バー５５が配置されることによって、芯線Ｗａの前端の位置決めを行うことができる。このため、できあがり製品の品質の安定を図ることができる。また、端子押え部材５０の規制壁５６が芯線Ｗａの変形時のはみ出しを抑制するので、できあがり製品の品質向上を図ることができる。特に、規制壁５６の壁面に凹凸５６ａを設けているので、芯線Ｗａが熱軟化して変形し規制壁５６に密着した際にも、規制壁５６と芯線Ｗａの付着を防止することができる。このため、作業をスムーズに進めることができる。

　また、端子押え部材５０が冷えている特に製造を開始した初期段階において、ヒータ６０によって端子押え部材５０を昇温させておくことにより、接合対象部位から端子押え部材５０への摩擦熱の逃げを効率よく抑制することができる。その結果として、端子１と芯線Ｗａの固着力のアップを図ることができ、端子付き電線の歩留まりを向上させることができる。

　図７は、環境温度が１０℃の状態、環境温度が４０℃の状態、環境温度が１０℃で端子押え部材５０をヒータ６０で加熱した状態でそれぞれ、製造を開始してから１０個の端子付き電線を製造した場合の、端子１と芯線Ｗａの固着力の違いを調べた結果を示す図表である。環境温度が１０℃の状態よりも環境温度が４０℃の状態で端子付き電線を製造した場合の方が固着力が高く安定することが分かる。そこで、環境温度が１０℃で端子押え部材５０をヒータ６０で加熱した状態で、端子付き電線を製造した場合を比べてみると、環境温度が４０℃の状態で端子付き電線を製造した場合とほぼ同等の成績が収められることが分かった。このように、端子押え部材５０を昇温させることにより、端子１と芯線Ｗａの固着力アップに貢献することができる。

　また、このように接合することにより、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すような端子と電線の接合構造が得られる。
　この接合構造は、端子１の電線接合部３の前後方向と直交する幅方向の両端部と、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合された部分Ｗｘより前側の相手端子接続部２に繋がる部分とに、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際にアンビルに対して電線接合部３を押え付けるための押え付け部材の押し付けスペースＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３が確保される。従って、これらのスペースＳ１１～１３が確保されていることにより、超音波ホーンとアンビルによって超音波接合する際に、アンビルに対して電線接合部３を確実に押え付けることができる。このため、相手端子接続部２に振動が伝搬しないようにすることができる。その結果、相手端子接続部２の共振による悪影響を無くすことができる。

　なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

　例えば、上記実施形態では、端子１の電線接合部３が一枚の平板として構成されている場合について説明した。図８（ａ）に示すように、前部に相手端子接続部１０２を有する端子１０１の後部に設けられた電線接合部１０３が、断面Ｕ字状のバレルタイプとして構成されている場合にも、本発明は適用することができる。図８（ａ）から図８（ｃ）を用いて本発明の他の実施形態について説明する。なお、先に説明した実施形態と共通の構成要素には同符号を付して説明を省略し、以下においては、先に説明した実施形態と異なる点のみを説明する。

　図８（ａ）に示すように、この場合の端子１０１の電線接合部１０３は、芯線接合部１０４と被覆加締部１０５とを有している。芯線接合部１０４と被覆加締部１０５は、相手端子接続部１０２から連続して延びる共通の底板１０６と、底板１０６の幅方向両側に起立して形成された側板１０７、１０８とでそれぞれ構成されている。

　このような形状の電線接合部１０３を備えた端子１０１に対して電線Ｗを接合する本実施形態の超音波接合装置は、芯線接合部１０４の底板１０６に対して電線Ｗの芯線Ｗａを超音波接合するように構成されている。

　即ち、図８（ｂ）に示すように、端子押え部材１５０は、左右の脚部１５１の下端に、端子押え部材１５０が下降したときに、アンビル１０の凸部１１の左右側面に沿って移動する互いに平行に対向した案内壁１５３を有する。さらに、端子押え部材１５０は、芯線接合部１０４の左右の側板１０７の上端（電線接合部１０３の前後方向と直交する幅方向の両端部に相当）に押圧して、側板１０７を介して電線接合部１０３をアンビル１０に対し押え付ける押圧段部（第１の押圧部）１５４と、左右の脚部１５１を連結する、電線接合部３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部１０２に繋がる底板１０６上の部分をアンビル１０に対して押え付ける連結バー（第２の押圧部）１５５と、を有している。

　押圧段部１５４には、芯線接合部１０４の側板１０７の上端に掛かる寸法だけ案内壁１５３から内方に突出しており、下向きの押圧面１５４ａによって側板１０７の上端を押圧できるようになっている。また、連結バー１５５の下面１５５ａは、芯線接合部１０４の側板１０７が途切れた位置の底板１０６の上面に押圧するように設けられている。

　このように構成された超音波接合装置を用いて端子１０１と電線Ｗを接合する場合について説明する。まず、図８（ｂ）に示すように、端子１０１の芯線接合部１０４をアンビル１０の凸部１１の上面１１ａに載せる。

　次に図８（ｃ）に示すように、端子押え部材１５０を下降させる。そうすると、押圧段部（第１の押圧部）１５４の押圧面１５４ａが、芯線接合部１０４の幅方向両端の側板１０７の上端を下向きに押圧し、アンビル１０に対して芯線接合部１０４を押え付ける。同時に、連結バー（第２の押圧部）１５５が、電線接合部１０３のうちの芯線Ｗａが接合される部分より前側の相手端子接続部１０２に繋がる底板１０６上の部分を下向きに押圧し、アンビル１０に対して電線接合部１０３を押え付ける。

　次に、芯線接合部１０４の底板１０６の上に電線Ｗの端末の芯線Ｗａを載せる。そしてその状態で、その上に超音波ホーン２０を下降させ、アンビル１０の上面に載せた芯線接合部１０４の底板１０６上に載せられた芯線Ｗａを上から押圧する。さらに、押圧力を加えながら超音波ホーン２０により超音波振動を芯線Ｗａに印加し、芯線Ｗａ及び芯線Ｗａと芯線接合部１０４との接触部に超音波振動を付与する。これにより、芯線接合部１０４と芯線Ｗａとを接合する。

　以上の工程において、端子押え部材１５０によって、端子１０１の電線接合部１０３の幅方向の両端部と、電線接合部１０３のうちの相手端子接続部１０２に繋がる底板１０６上の部分とをアンビル１０に対して押え付けている。このため、電線接合部１０３の追従した振動をできるだけ小さく押さえることができる。特に、端子押え部材１５０の連結バー（第２の押圧部）１５５によって、電線接合部１０３のうちの相手端子接続部１０２に繋がる部分をアンビル１０に対して押え付けている。このため、相手端子接続部１０２側への振動の伝搬を極力抑制することができる。従って、相手端子接続部１０２の共振による悪影響を無くして、超音波接合で接合した製品の歩留まりの向上と品質の向上を図ることができる。

　また、電線Ｗの端末の芯線Ｗａの前側に連結バー１５５が配置されることによって、芯線Ｗａの前端の位置決めを行うことができる。このため、できあがり製品の品質の安定を図ることができる。また、この場合の端子１０１の芯線接合部１０４には、予め芯線Ｗａの変形時のはみ出しを規制する側板１０７が設けられている。このため、できあがり製品の品質向上を図ることができる。

　また、本実施形態の場合も、端子押え部材１５０が冷えている特に製造を開始した初期段階において、ヒータ６０によって端子押え部材１５０を昇温させておくことにより、接合対象部位から端子押え部材１５０への摩擦熱の逃げを効率よく抑制することができる。その結果として、端子１０１と芯線Ｗａの固着力のアップを図ることができ、端子付き電線の歩留まりを向上させることができる。

　なお、アンビル１０にヒータを組み込んでおき、アンビル１０を昇温させるようにしておいてもよい。

　ここで、上述した本発明に係る超音波接合装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］、［２］に簡潔に纏めて列記する。

［１］　前部に相手端子と接続するための相手端子接続部（２）を有し、後部に電線（Ｗ）の端末の芯線（Ｗａ）に接合するための電線接合部（３）を有する端子（１）の前記電線接合部が上面に載せられるアンビル（１０）と、
　前記アンビルの上方に配置され、該アンビルの上面に載せられた前記電線接合部の上に載せられた前記芯線を上から押圧しながら前記芯線、及び前記芯線と前記電線接合部との接触部に超音波振動を付与することで、前記電線接合部と前記芯線とを接合する超音波ホーン（２０）と、
　前記超音波ホーンで超音波振動を付与する際に、前記アンビルの上面に対して前記電線接合部を押え付ける端子押え部材（５０）と、
　前記端子押え部材を昇温させるヒータ（６０）と、
　を備える超音波接合装置。
［２］　前記端子押さえ部材には、前記ヒータが設けられている［１］に記載の超音波接合装置。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、2012年12月26日出願の日本特許出願（特願2012－283568）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明によれば、端子押え部材の温度を上げておくことで、効率よく接合に寄与する摩擦熱の逃げを抑制することができ、その結果、製造を開始した初期段階から端子と芯線の固着力のアップを図ることができる。この効果を奏する本発明は、端子と電線を超音波接合により接合する超音波接合装置の分野において有用である。

　１　端子
　２　相手端子接続部
　３　電線接合部
　１０　アンビル
　１１ａ　上面
　２０　超音波ホーン
　２１　押圧面
　５０　端子押え部材
　６０　ヒータ
　１０１　端子
　１０２　相手端子接続部
　１０３　電線接合部
　Ｗ　電線
　Ｗａ　芯線

Claims

　前部に相手端子と接続するための相手端子接続部を有し、後部に電線の端末の芯線に接合するための電線接合部を有する端子の前記電線接合部が上面に載せられるアンビルと、
　前記アンビルの上方に配置され、該アンビルの上面に載せられた前記電線接合部の上に載せられた前記芯線を上から押圧しながら前記芯線、及び前記芯線と前記電線接合部との接触部に超音波振動を付与することで、前記電線接合部と前記芯線とを接合する超音波ホーンと、
　前記超音波ホーンで超音波振動を付与する際に、前記アンビルの上面に対して前記電線接合部を押え付ける端子押え部材と、
　前記端子押え部材を昇温させるヒータと、
　を備える超音波接合装置。
　前記端子押さえ部材には、前記ヒータが設けられている請求項１に記載の超音波接合装置。