JP2012227028A - ヒュージング方法及びヒュージング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】端子と導線との間から絶縁被膜が排出されたとき、正確なタイミングで電極への通電電流値を切換えることができ、ヒュージングに要する時間を短縮して作業効率を向上させることができるヒュージング方法及びヒュージング装置を提供する。
【解決手段】一対の電極６，７間に端子２と導線１とを挟持して加圧しつつ両電極６，７間に第１の電流値の電流を通電させ、この通電時に、両電極６，７間の電圧値が下降した後上昇に転じる電圧転換点を検知したとき、端子２と導線１とを両電極６，７で加圧しつつ第１の電流値よりも大とする第２の電流値の電流を両電極６，７間に通電させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、端子と絶縁被膜付き導線とを結合するヒュージング方法及びヒュージング装置に関する。

近年、端子と絶縁被膜付き導線とを接合するとき、端子と導線とを一対の電極で挟持し、電極に通電しつつ加圧することにより抵抗発熱で絶縁被膜を溶融排出して端子と導線とを導通状態に溶着させるヒュージング（熱カシメ）が採用される。ヒュージングは、ハンダを用いたろう付けと異なり、鉛を使用せずに端子と絶縁被膜付き導線とを接合することができるという利点がある。

ところで、ヒュージングにおいては、端子に導線を溶着させるために比較的大きな電流を電極に供給する必要があるが、電極への通電初期では、絶縁被膜が未溶融であるため両電極間の電気的抵抗が大きく、このときに比較的大きな電流を電極に供給すると、急激な高温発熱により絶縁被膜が飛散するおそれがある。

これを避けるために、導線の表面に設けられたエナメル等の絶縁被膜が溶融して両電極の加圧により端子と導線との間から排出されるまでは、比較的小さな電流で電極に通電し、絶縁被膜が排出されて端子と導線とが電気的に導通状態となった後には比較的大きな電流で電極に通電するというように、電極に給電する電流値が途中で切換えられる。

そして、電極への電流値の切換えについては、一般に、タイマが用いられることが知られている。この場合、タイマには、電極への通電開始から絶縁被膜が溶融して端子と導線との間から排出されるまでの予測時間が設定され、電極への通電開始から設定時間が経過するまでは比較的小さな電流を電極に供給し、タイマの設定時間が経過した時点で比較的大きな電流を電極に供給するようにしている。

しかし、実際には、電極への通電を開始してから、端子と導線との間から絶縁被膜が排出されるまでの時間は、電極の状態等により変動する。このため、このような変動する時間を考慮して余裕を持たせた長めの時間をタイマに設定しなければならず、ヒュージングに要する時間が長くなって作業効率が低下する不都合がある。

また、それ以外には、電極間の変位を検知することにより、端子と導線との間から絶縁被膜が排出されたことを判定し、この時点で電極への電流値の切換えを行うものが知られている（特許文献１参照）。このものでは、両電極の通電に伴って溶融した絶縁被膜が、両電極の加圧により端子と導線との間から押し出される際の電極間の変位を検知するので、前述したタイマを用いた方法に比べて早い時期に電流値の切換えを行うことができる。

しかし、溶融した絶縁被膜が端子と導線との間から押し出されたときの電極間の変位量は導線の断面視形状や絶縁被膜の厚み寸法等により一定ではなく、誤検知が生じるおそれがあるばかりか、電流値の切換え時期の判定結果にバラツキが生じるおそれもある。更に、絶縁被膜の厚み寸法が小さい場合には電極間の変位量も小さく（通常０．１mm程度）、この変位量を正確に検知することは困難であるため、電流値の切換え時期を精度良く判定することができない。

特許第３６８０７２８号公報

上記の点に鑑み、本発明は、端子と導線との間から絶縁被膜が排出されたとき、正確なタイミングで電極への通電電流値を切換えることができ、ヒュージングに要する時間を短縮して作業効率を向上させることができるヒュージング方法及びヒュージング装置を提供することを目的とする。

本発明は、端子と絶縁被膜付き導線とを結合するヒュージング方法であって、一対の電極間に前記端子と前記導線とを挟持して加圧しつつ両電極間に第１の電流値の電流を通電させる第１通電工程と、第１通電工程による通電時に、両電極間の電圧値が下降した後上昇に転じる電圧転換点を検知する電圧転換検知工程と、電圧転換検知工程により電圧転換点を検知したとき、前記端子と前記導線とを両電極で加圧しつつ前記第１の電流値よりも大とする第２の電流値の電流を両電極間に通電させる第２通電工程とを備えることを特徴とする。

また、本発明は、上記方法を実現するヒュージング装置であって、前記端子と前記導線とを挟持する一対の電極と、両電極間の前記端子と前記導線とを該電極を介して加圧する加圧手段と、前記端子と前記導線とを挟持した前記電極に給電する電源と、該電源による通電時に両電極間の電圧値が下降した後上昇に転じる電圧転換点を検知する電圧転換検知手段と、該電圧転換検知手段が電圧転換点を検知したとき、前記電源から前記電極に供給する電流を第１の電流値から該第１の電流値より大きい第２の電流値に切換える電流制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、先ず、両電極間への第１の電流値による通電（第１通電工程）により、導線の絶縁被覆を溶融させる。絶縁被覆が溶融すると、両電極の加圧により端子と導線との間から絶縁被覆が押し出され排出される。

第１の電流値による通電初期には、絶縁被覆が未溶融の状態で加熱されると両電極間の電圧値は緩やかに上昇し、絶縁被覆の溶融が進んで端子と導線との間から絶縁被覆が押し出され始めると両電極間の電圧値が緩やかな下降に転じる。溶融された絶縁被覆が端子と導線との間から排出されると、導線と端子とが導通状態となって導線を通して端子に電流が流れ、電極間の抵抗が低下するため、両電極間の電圧値が上昇に転じる（電圧転換点）。即ち、端子と導線との間からの絶縁被覆の排出完了時と同時期に、前記電圧転換点が生じる。

そして、このときの電圧転換点が前記電圧転換検知手段により検知されると（電圧転換検知工程）、電流制御手段により両電極間への第２の電流値による通電に切換えられる（第２通電工程）。第１の電流値よりも大とする第２の電流値の電流が両電極間に通電されることにより、端子と導線とを円滑に溶着させることができる。

以上のように、本発明においては、端子と導線との間からの絶縁被覆の排出完了時と同時期に生じる電圧転換点を検知して電極に給電する電流値を切換えるので、絶縁被覆の排出完了した時点で即座に電流値の切換えを行うことができる。これにより、ヒュージングに要する時間を可及的に短縮することができ、作業効率が向上する。また、前記電圧転換点を検知することで、導線の断面視形状や絶縁被膜の厚み寸法、或いは電極の状態等に影響を受けることなく、絶縁被覆が排出完了時と電流値の切換え時期とを正確に合致させることができる。

なお、第１通電工程により両電極間に通電される第１の電流値は一定であるため、両電極間の抵抗値と電圧値とは共に変化する。よって本発明においては、両電極間の電圧値の変化は両電極間の抵抗値の変化と同義とする。

本発明の実施形態において接合する導線と端子とを示す説明的平面図。 本実施形態の装置を模式的に示す説明図。 導線と端子の要部とを示す説明的断面図。 本実施形態の方法の要部を示すフローチャート。 本実施形態の装置の作動を示す説明図。 本実施形態における両電極間の電圧の変化を示す線図。

本発明の実施形態について、図示しないモータから延出されるコイル線である複数の平角導線１に端子２を接合する場合を挙げて説明する。図１に示すように、端子２は、平角導線１が挿通可能な筒状の導線接合部３と、導線接合部３に一体に連設された接続端子部４とを備えている。

本実施形態のヒュージング装置５は、図２に示すように、端子２の導線接合部３に下方から当接する下電極６と、端子２の導線接合部３に上方から当接する上電極７とを備えている。上電極７は、シリンダ等の加圧手段８に設けられ、上電極７と下電極６とで端子２の導線接合部３を挟んで加圧状態とする。上電極７と下電極６とは電源９に接続されて通電される。

また、ヒュージング装置５は、その作動を制御する制御手段１０を備えている。制御手段１０は、加圧手段８による加圧力を制御する加圧制御部１１と、上電極７の変位量（端子２の導線接合部３の潰れ寸法）を測定する変位測定部１２と、電源９による両電極６，７への通電動作を制御する電源制御部１３（電流制御手段）と、通電時に両電極６，７間の電圧値を測定する電圧測定部１４と、両電極６，７間の電圧値が下降した後上昇に転じる電圧転換点を検知する電圧転換検知部１５（電圧転換検知手段）とを機能として備えている。

各平角導線１は、図３（ａ）に示すように、断面視長方形状の銅製線材であり、その外表面にはエナメル等の絶縁被膜１６が設けられている。そして、各平角導線１は、その側面１２同士を密着させて横方向に整列され、図３（ｂ）に示すように、上面側の絶縁被膜１６が除去された後、図３（ｃ）に示すように、導線接合部３内に挿着される。

次に、本実施形態によるヒュージング方法について説明する。先ず、図２に示すように、整列させた複数の平角導線１を挿着した端子２の導線接合部３を、ヒュージング装置５の上電極７と下電極６との間に挟み込み、制御手段１０の加圧制御部１１により加圧手段８を作動させて加圧を開始する。

次いで、制御手段１０は、図４に示すように、ＳＴＥＰ１で電源制御部１３により電源９から両電極６，７に通電させる。このとき、電源制御部１３は上電極７と下電極６との間に、予め設定された第１の電流値（例えば６０００Ａ）による電流を通電させる（第１通電工程）。続いて、制御手段１０はＳＴＥＰ２に進み、電圧測定部１４により両電極６，７間の電圧値の測定を開始する。

図５（ａ）に示すように、各平角導線１は絶縁被膜１６を備えているので、通電初期における電流（図中破線矢印で示す）は、主に導線接合部３を流れる。そして、導線接合部３及び各平角導線１が上電極７と下電極６との間の抵抗により端子２が発熱すると、この温度上昇に伴って両電極６，７間の抵抗値が上昇し、図６に示すように、第１の電流値が一定であることにより電圧値が上昇する。

次いで、制御手段１０は、図４に示すように、ＳＴＥＰ３で電圧測定部１４により両電極６，７間の電圧値が下降したか否かを判断する。そして、端子２が発熱したことにより、各平角導線１の絶縁被膜１６の溶融が開始されると、図６に示すように、両電極６，７間の抵抗値が下降することにより電圧値が下降し始める。このときの電圧値の下降が検出されると、制御手段１０は図４のＳＴＥＰ４に進む。

制御手段１０はＳＴＥＰ４に進むと、電圧転換検知部１５により電圧転換点の監視を開始する（電圧転換検知工程）。各平角導線１の絶縁被膜１６の溶融が進むと、各平角導線１と端子２の導線接合部３との間から溶けた絶縁被膜１６が排出され、各平角導線１の電気的導通が確保される。これに伴って、図６に示すように、両電極６，７間の抵抗値の下降が停止して電圧値の下降が停止し、更に、各平角導線１が発熱し始めるために、抵抗値が緩やかに上昇し始めて電圧値が上昇に転じる（電圧転換点が生じる）。従って、各平角導線１と端子２の導線接合部３との間から溶けた絶縁被膜１６が排出されたとき、電圧転換点が生じる。

電圧転換検知部１５により、図４のＳＴＥＰ４において電圧転換点が検出されると、制御手段１０は各平角導線１と端子２の導線接合部３との間から溶けた絶縁被膜１６が排出されたとみなし、ＳＴＥＰ５に進む。そして、ＳＴＥＰ５においては、制御手段１０は電源制御部１３を介して第１の電流値よりも大とする第２の電流値（例えば１００００Ａ）の電流を両電極６，７間に通電させ（第２通電工程）、ＳＴＥＰ６に進む。このように、電圧転換点を検出した時点で電流値の切換えを行うので通電時間を短縮することができる。

ＳＴＥＰ６に進むと、制御手段１０は、変位測定部１２により上電極７の変位量の測定を開始する。この間、加圧手段８による加圧状態が維持されている。そして、制御手段１０は、ＳＴＥＰ７に進んで、変位測定部１２により測定された変位量が所定の変位量以上となったとき、ＳＴＥＰ８に進む。第２の電流値に切換えられたことにより、両電極６，７間に挟まれた各平角導線１と端子２の導線接合部３とが軟化し、図５（ｂ）に示すように、各平角導線１と端子２の導線接合部３とが共に潰れ変形し、ヒュージング（熱カシメ）が施される。ＳＴＥＰ７においては、ヒュージングが施されたことが変位測定部１２により測定された変位量によって検出される。

そして、ＳＴＥＰ８に進むと、制御手段１０は、電源制御部１３により両電極６，７へのの通電を停止させる。同時に、図示しないが、変位測定部１２による上電極７の変位量の測定及び両電極６，７間の電圧値を測定を停止させ、更に、加圧手段８による加圧を解除して両電極６，７を離反させる。

なお、本実施形態においては、筒状の導線接合部３を備える端子２を挙げて説明したが、図示しないが、上下に分割された導線接合部を備え、分割された導線接合部に各平角導線１を挟む端子であっても、本発明の方法を用いてヒュージングを施すことができる。

また、本実施形態においては、平角導線１を挙げて説明したが、断面視円形の丸導線であっても本発明を採用して同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、各平角導線１を導線接合部３内に挿着するに先立って各平角導線１の上面側の絶縁被膜１６を除去しているが、本発明のヒュージング方法はこれに限るものではなく、各平角導線１の上面側の絶縁被膜１６を除去することなく導線接合部３に挿着した場合でも同様の効果を得ることができる。

１…導線、２…端子、５…ヒュージング装置、６…下電極（電極）、７…上電極（電極）８…加圧手段、９…電源、１３…電源制御部（電流制御手段）、１５…電圧転換検知部（電圧転換検知手段）、１６…絶縁被膜。

Claims (2)

1. 端子と絶縁被膜付き導線とを結合するヒュージング方法であって、
   一対の電極間に前記端子と前記導線とを挟持して加圧しつつ両電極間に第１の電流値の電流を通電させる第１通電工程と、
   第１通電工程による通電時に、両電極間の電圧値が下降した後上昇に転じる電圧転換点を検知する電圧転換検知工程と、
   電圧転換検知工程により電圧転換点を検知したとき、前記端子と前記導線とを両電極で加圧しつつ前記第１の電流値よりも大とする第２の電流値の電流を両電極間に通電させる第２通電工程とを備えることを特徴とするヒュージング方法。
2. 端子と絶縁被膜付き導線とを結合するヒュージング装置であって、
   前記端子と前記導線とを挟持する一対の電極と、
   両電極間の前記端子と前記導線とを該電極を介して加圧する加圧手段と、
   前記端子と前記導線とを挟持した前記電極に給電する電源と、
   該電源による通電時に両電極間の電圧値が下降した後上昇に転じる電圧転換点を検知する電圧転換検知手段と、
   該電圧転換検知手段が電圧転換点を検知したとき、前記電源から前記電極に供給する電流を第１の電流値から該第１の電流値より大きい第２の電流値に切換える電流制御手段とを備えることを特徴とするヒュージング装置。

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