JP5916646B2 - 圧着端子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用ワイヤハーネスの接続を担う圧着端子の製造方法および製造装置に関する。

自動車の車内配線にはワイヤハーネスが多用されている。ワイヤハーネスは、車内配線の仕様に合わせて複数の被覆電線を集合部品化したものである。各被覆電線の端末には、圧着端子として、たとえば圧着端子が圧着されている。圧着端子をワイヤハーネスの電線端末に接続する場合、電線端末の絶縁被覆層を皮剥ぎして芯線を露出させ、芯線露出部に圧着端子の芯線バレルを加締め圧着することにより、電線端末と圧着端子との電気的接続がなされる。そして、圧着端子との接続部から電線内への水分の浸入による芯線の腐食を防止するべく、圧着端子と電線端末との接続部が樹脂封止される（特許文献１、特許文献２）。

特開２００１−１６７８２１号公報 特開２０１２−０６９４４９号公報

しかし、圧着端子と電線端末との接続部を樹脂封止することがワイヤハーネスの製造単価を増加させる要因となっている。これは使用される樹脂そのものが高価であることに加え、樹脂モールド処理あるいはコーティング処理の工程で、樹脂の流し込みや硬化に時間を要することによる。

そこで、圧着端子の電線接続部（圧着部）をプレス成型により筒状に曲げ加工し、その筒状に曲げ加工した部分にできる板材両端の突き合わせ界面全体をレーザ溶接により接合し、さらには、筒状に曲げ加工した部分の一端側をレーザ溶接により接合し封止して封止部としたバレル部材とすることによって電線接続部を密閉構造にする試みがなされている。このバレル部材では、胴部と封止部との間に傾斜部が形成される。レーザ溶接は、レーザ光の照射位置を移動させることによって行うことができる。

しかし、バレル部材の両端突き合わせ界面は、バレル部材の胴部および傾斜部に形成されている。このため、バレル部材の両端突き合わせ界面の形状には段差や湾曲部がある場合があり、バレル部材の表面との距離を一定に保ちながらレーザ照射位置を移動させると、その移動軌跡が複雑となってしまう。レーザ照射位置の移動軌跡は、たとえばガルバノスキャナを用いることでＮＣ制御等によって調整できるものの、レーザ照射位置をバレル部材の表面形状に合わせて移動させることは難しく、この場合、溶接品質が低下するおそれがあった。

そこで、本発明の課題は、バレル部材に段差などがある場合であっても、レーザ照射位置の移動軌跡の複雑化を抑制しながら溶接品質の低下を防止することができる圧着端子の製造方法および製造装置を提供することにある。

上記課題を解決した本発明に係る圧着端子の製造方法は、被覆電線の導体部分に対する圧着接続を許容する圧着部を備える圧着端子の製造方法であって、金属製の板材における側辺同士を互いに並置して形成された筒体における長手方向の一端側の開口部を接合して封止した封止部を形成し、前記筒体の筒体部と前記封止部との間に傾斜部を形成することによって成形され、前記筒体部と前記傾斜部と前記封止部とを備えるバレル部材を設け、 レーザ照射手段によるレーザ光の照射位置を前記バレル部材の表面形状に沿って直線的に移動させながら、前記レーザ照射手段から前記筒体の側辺同士が並置された位置に対してレーザ照射して、前記バレル部材における側辺を溶接するものであり、前記バレル部材の側辺における前記傾斜部と前記筒体部との間の上接続部分が曲線形状であり、前記バレル部材の側辺における前記上接続部分の表面形状、および、前記封止部と前記傾斜部との間の下接続部分の表面形状が、溶接時の前記レーザ照射手段によるレーザ照射位置の移動軌跡に対して、前記レーザ照射手段の焦点深度内に含まれる形状に加工されていることを特徴とする。

また、下接続部分と上接続部分の両方がＲ形状であり、バレル部の表面形状が（８）式を満たす圧着端子の製造方法とすることができる。
ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］≦４λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（８）
ただし、
ｒ：上接続部分における曲率円の半径
θ：封止部と傾斜部とがなす角度
λ：レーザ波長
ｆ：レンズ焦点距離
Ｍ^２：エムスクエア値
Ｄ：入射ビーム径
さらに、下接続部分が角形状、上接続部分がＲ形状であり、バレル部の表面形状が（９）式を満たす圧着端子の製造方法とすることができる。
ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］≦８λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（９）
ただし、
ｒ：上接続部分における曲率円の半径
θ：封止部と傾斜部とがなす角度
λ：レーザ波長
ｆ：レンズ焦点距離
Ｍ^２：エムスクエア値
Ｄ：入射ビーム径

本発明に係る圧着端子の製造方法および製造装置においては、バレル部材における側辺の表面形状が、溶接時のレーザ照射手段によるレーザ照射位置の移動軌跡に対して、レーザ照射手段の焦点深度内に含まれる形状に加工されている。このため、バレル部材における側辺の表面形状が、溶接時のレーザ照射手段によるレーザ照射位置の移動軌跡に対して、レーザ照射手段の焦点深度内に含まれる範囲でレーザ照射位置の移動軌跡を単純化することができる。したがって、バレル部材に段差などがある場合であっても、レーザ照射位置の移動軌跡の複雑化を抑制しながら溶接品質の低下を防止することができる。

なお、本発明における「レーザ光の照射位置をバレル部材の表面形状に沿って移動させ」るとは、レーザ光の照射位置の移動軌跡をバレル部材の表面形状に完全に一致させることを意図するものはなく、ある程度バレル部材の表面形状に合わせレーザの照射位置を移動させることを意図するものである。したがって、たとえばバレル部材の表面形状が水平方向から傾斜方向に変化する場合には、レーザ光の照射位置の軌跡を水平方向から傾斜方向に変化させる程度の移動を含むものである。

本発明に係る圧着端子の製造方法および製造装置によれば、バレル部材に段差などがある場合であっても、レーザ照射位置の移動軌跡の複雑化を抑制しながら溶接品質の低下を防止することができる。

圧着端子にワイヤケーブルを接続する状態を示す斜視図である。 圧着端子の平面図である。 圧着端子の製造装置の構成を示す構成図である。 （ａ）は、銅条を示す平面図、（ｂ）は、一次プレス後の連鎖端子を示す平面図、（ｃ）は、二次プレス後の連鎖端子を示す平面図である。 レーザ溶接機の概略を示す正面図である。 クランプ装置の正面図である。 溶接前端子の溶接を行う状態の側面図である。 （ａ）は、バレル部の表面形状の説明図、（ｂ）は、Ｒ形状を角形状としたバレル部の表面形状の説明図である。 溶接深度の説明図である。 レーザ軌跡とバレル部の表面形状との関係を示す図である。 レーザ軌跡と他のバレル部の表面形状との関係を示す図である。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、圧着端子にワイヤケーブルを接続する状態を示す斜視図、図２は、圧着端子の平面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る製造方法で製造された圧着端子１０は、雌方圧着端子であり、ボックス部２０および圧着部３０を備えている。圧着端子１０の圧着部３０は、被覆電線５０の導体部分であるアルミニウム芯線５１に対する圧着接続を許容しており、圧着部３０には、被覆電線５０が圧着される。

圧着端子１０における圧着部３０には被覆電線５０が接続されている。被覆電線５０は、アルミニウム芯線５１を備えており、アルミニウム芯線５１が絶縁被覆５２で被覆されて構成されている。アルミニウム芯線５１は、アルミニウム素線を束ねて構成されている。さらに、被覆電線５０の被覆先端５０ａよりも前方は、絶縁被覆５２からアルミニウム芯線５１が露出した電線露出部５１ａとされている。アルミニウム芯線５１は、断面が０．７５ｍｍ^２となるように、アルミニウム合金線を撚って構成されている。

圧着端子１０におけるボックス部２０は、倒位の中空四角柱体の箱状に構成されている。ボックス部２０の内部には、弾性接触片２１が設けられている。弾性接触片２１は、長手方向Ｘの後方に向かって折り曲げられ、ボックス部２０に挿入される図示しない雄型端子の挿入タブに接触する。また、ボックス部２０は、底面部２２の長手方向Ｘと直交する幅方向Ｙの両側部に連設された側面部２３を重なり合うように折り曲げて、長手方向Ｘの先端側から見て略矩形状に構成している。

なお、本実施形態において、長手方向Ｘとは、図１に示すように、圧着部３０を圧着して接続する被覆電線５０の長手方向と一致する方向であり、幅方向Ｙは長手方向Ｘに対して略水平な平面上で交差する方向である。また、圧着部３０に対するボックス部２０の側を前方とし、逆に、ボックス部２０に対する圧着部３０の側を後方としている。さらに、ボックス部２０と圧着部３０とを連結する連結部４０には、後方に行くにしたがって上昇する傾斜からなる裏面側傾斜部４１が形成されている。

また、圧着端子１０における圧着前の圧着部３０は、圧着面３１および圧着面３１の幅方向Ｙの両側に延出したバレル構成片３２を丸めた端部３２ａ同士を突き合せし、図２に示すように、端部３２ａ同士を溶接して筒体として形成されている。また、圧着部３０の後方視形状は略Ｏ型とされている。なお、バレル構成片３２の長手方向Ｘの長さは、絶縁被覆５０の長手方向Ｘ前方側の先端である被覆先端５０ａから、長手方向Ｘの前方で露出する電線露出部５１ａの長手方向Ｘの露出長さより長く形成されている。

さらに、圧着部３０は、図１に示す絶縁被覆５０を圧着する被覆圧着筒状部３０ａと、その前方に配置されたアルミニウム芯線５１の電線露出部５１ａを圧着する電線圧着筒状部３０ｂとを備えている。また、電線圧着筒状部３０ｂのさらに前方には、封止部３０ｃが形成されている。封止部３０ｃは、前方端部を略平板状に押しつぶすように変形され、図２に示すように、その幅方向Ｙに溶接されて形成されている。さらに、電線圧着筒状封止部３０ｂと封止部３０ｃとの間には、前方に行くにしたがって低くなる傾斜部３０ｄが形成されている。圧着端子１０は、中空四角柱体のボックス部２０と後方視略Ｏ型の圧着部３０とを備えるクローズバレル形式の端子とされている。

圧着部３０における被覆圧着筒状部３０ａの内面には、幅方向Ｙの溝である被覆用係止溝３３ａが形成されている。被覆用係止溝３３ａは圧着面３１の全周にわたって連続する環状の溝を形成している。被覆用係止溝３３ａは、このような形状で形成されることにより、圧着状態において、絶縁被覆５０が食い込むようにされている。

また、電線圧着筒状部３０ｂの内面には、幅方向Ｙの溝である電線用係止溝３３ｂが、長手方向Ｘに所定間隔を隔てて３本形成されている。電線用係止溝３３ｂは、断面矩形凹に構成されているとともに、圧着面３１の周方向途中位置まで連続する環状の溝を形成している。電線用係止溝３３ｂがこのような形状とされることにより、圧着状態において、電線用係止溝３３ｂにアルミニウム芯線５１が食い込むこととなる。こうして、圧着部３０とアルミニウム芯線５１との導通性を向上している。

次に、本実施形態に係る圧着端子の製造装置および製造方法について説明する。図３は、本実施形態に係る圧着端子の製造装置の構成を示す構成図である。

図３に示すように、本実施形態に係る圧着端子の製造装置Ｍは、図中左側の送り方向上流側から順に配設された、巻出しローラ１と、加工手段であるプレス機２と、レーザ溶接機３と、レーザ加工性検査機４と、巻取りローラ５と、を備えている。さらには、これらの動作を制御する制御系６を備えている。

なお、以上のことから、本実施形態において、レーザ加工性検査機４は、必須の構成ではない。また、本実施形態では、プレス機２とレーザ溶接機３とを別体として設けた例を示しているが、本発明においては、これらが一体、すなわち、プレス機２にレーザ溶接機３が組み込まれている実施態様も包含する。

本実施形態に係る圧着端子の製造方法の概要を説明すると、図４（ａ）に示す銅条Ｃについて、プレス機２によってプレス加工を施すプレス工程、およびレーザ溶接機３によってレーザ溶接を施す溶接工程を経て、図１および図２に示す圧着端子１０を製造する。銅条Ｃは、表面が錫メッキ（Ｓｎメッキ）された黄銅等の銅合金条からなる金属製の加工前板材である。なお、金属製の加工前板材としては、銅条Ｃに代えて、鋼板やアルミニウム板など銅以外の金属を用いた板材や板条材を用いることもできる。

プレス工程では、図４（ｂ）に示すように、銅条Ｃに対して打ち抜き加工を施して最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１を形成する。最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１は、加工後に圧着端子１０となる複数の曲げ加工前圧着端子Ｔａ、並びに複数の曲げ加工前圧着端子Ｔａを接続し搬送時に支持される上キャリア部Ｃ１および下キャリア部Ｃ２によって構成されている。上キャリア部Ｃ１は、曲げ加工前圧着端子Ｔａの上部に配置された帯状の保持部材となる。また、下キャリア部Ｃ２は、板材となる曲げ加工前圧着端子Ｔａの下部に配置される。

さらに、プレス工程では、最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１における曲げ加工前圧着端子Ｔａについて、曲げ加工を施し、図４（ｃ）に示すように、バレル部材となるバレル部Ｔｖとコネクタ部Ｔｃとを備える溶接前圧着端子Ｔｂを形成する。バレル部Ｔｖは、バレル部Ｔｖの側辺同士が互いに並置されて形成された筒体、具体的には側辺同士が突き合わされた筒体となる。それから、バレル部Ｔｖにおける長手方向の一端側であるコネクタ部Ｔｃ側の端部を押圧して押し潰し、バレル部Ｔｖにおけるコネクタ部Ｔｃ側の開口部を閉塞して閉塞部とする。さらに、バレル部Ｔｖの端部を押し潰すことにより、コネクタ部Ｔｃ側に傾斜部Ｔｓを形成し、押し潰されずに残った筒状の部分を筒体部Ｔｐとする。また、傾斜部Ｔｓの先端部が封止部Ｔｆとなる。このときのバレル部Ｔｖの表面形状については、後に詳しく説明する。続いて、溶接工程において、レーザ溶接機３によって、筒体部Ｔｐの突き合わせ界面Ｔｄや封止部Ｔｆを溶接する。こうして、図１および図２に示す圧着端子１０を製造する。バレル部Ｔｖにおける突き合わせ部Ｔｄが配置された位置が、筒体の側辺同士が並置された位置となる。

製造装置Ｍにおける巻出しローラ１は、ロール状に巻回された被加工対象物である銅条Ｃを所定の速度で巻き出して供給する機構である。巻出しローラ１は、プレス機２によって成型される図４（ｂ）に示す曲げ加工前圧着端子Ｔａの間隔Ｌに相当する一定のピッチと、主としてプレス機２におけるプレス加工タイミングを加味して、銅条Ｃを連続的に送り出す。ただし、後述のように、プレス機２において、銅条Ｃはプレス加工のタイミングに合わせて間欠的に搬送される。そのため、図３で示すように、巻出しローラ１とプレス機２との間では、銅条Ｃに一定のたるみを持たせている。

プレス機２は、巻出しローラ１から送られる銅条Ｃを、図示しない送り機構により間欠的に搬送しながら、打ち抜きや曲げ加工等のプレス成型を施して連鎖端子Ｔ２を形成する装置である。

具体的には、ロール状から巻き出された図４（ａ）に示す銅条Ｃに対して、一次プレスとして、打ち抜き加工を施すことによって、図４（ｂ）に示す最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１が形成される。最終プレス加工前連鎖端子Ｔ１における上下キャリア部Ｃ１，Ｃ２には、搬送時に位置決めを行うため図示しないピンを挿入する送り穴Ｈが所定ピッチで複数（ここでは連鎖端子Ｔ２の位置に合わせて一つずつ）設けられている。

続いて、二次プレスとして、曲げ加工を施すことによって、図４（ｃ）に示す連鎖端子Ｔ２が形成される。この連鎖端子Ｔ２では、下キャリア部Ｃ２は溶接前圧着端子Ｔｂから切断除去されており、上キャリア部Ｃ１のみを有する状態となる。また、バレル部Ｔｖとコネクタ部Ｔｃとは、曲げ加工により、図１に示すように、それぞれ筒状と箱状に形成された状態となる。この状態において、バレル部Ｔｖには、筒状の曲げ加工した部分にできる突き合わせ界面Ｔｄが形成される。

レーザ溶接機３は、連鎖端子Ｔ２における曲げ加工によって形成された突き合わせ界面Ｔｄと封止部Ｔｆとを、レーザ溶接により接合して図１および図２に示す圧着部３０を密閉構造にする装置である。レーザ溶接機３の構成およびレーザ溶接機３によるレーザ溶接の方法については、後に詳しく説明する。

レーザ加工性検査機４は、レーザ溶接された圧着端子１０の加工性の検査を行う装置である。具体的には、レーザ溶接機３においてレーザ溶接された突き合わせ界面Ｔｄにおける溶接具合について、ＣＣＤカメラ等の撮像手段により、溶接位置の軸方向での位置ずれ量やビード幅が許容範囲内かを判定するものである。

巻取りローラ５は、巻出しローラ１と同様の速度で、連鎖端子Ｔ２の巻き取りを行う機構である。なお、巻取りローラ５においても、巻出しローラ１と同様に、前工程のレーザ溶接機３またはレーザ加工性検査機４において、連鎖端子Ｔ２がレーザ加工または検査処理のタイミングに合わせて間欠的に搬送されるため、図３で示すように、巻取りローラ５とレーザ加工性検査機４との間では、連鎖端子Ｔに一定のたるみを持たせて、間欠搬送と連続搬送との搬送タイミングの相違を吸収するようにしている。

なお、上述のように、説明の便宜上、レーザ溶接装置３とレーザ加工性検査機４とを別の装置として分けて構成する例を示しているが、レーザ溶接機３の中にレーザ加工性検査機４の機能を組み込むことも可能である。

制御系６は、プレス機２におけるプレス成型と、レーザ溶接機３におけるレーザ加工とを一連の工程として実施するために、主としてレーザ溶接機３の動作を制御するための構成である。

続いて、レーザ溶接機３の構成について説明する。図５は、レーザ溶接機の概略を示す正面図、図６は、クランプ装置の正面図である。図５および図６に示すように、レーザ溶接機３は、レーザ照射手段であるレーザ光源６１と、レーザ照射光学装置６２と、送り装置６３と、クランプ装置６４と、を有している。

レーザ光源６１は、約１．０８μｍの波長のファイバーレーザ光を照射する。ファイバーレーザはビーム品質に優れ、集光性が高いため、従来のレーザよりも加工領域におけるエネルギー密度の高いレーザ溶接を実現することができる。このため、高速で材料を加工することが可能であり、熱影響が少なく、アスペクト比の高い深溶け込み溶接が可能であるから溶接前圧着端子Ｔｂの強度低下や変形を抑制しつつ、突き合わせ界面Ｔｄを適切に封止することができる。ファイバーレーザは、連続発振、パルス発振、ＱＣＷ発振、又はパルス制御された連続発振によって照射されてもよい。ファイバーレーザはシングルモードまたはマルチモードファイバーレーザでも構わない。

なお、本発明では、ファイバーレーザ溶接に代えて、ＹＡＧレーザ、半導体レーザ、ディスクレーザ等のレーザビーム、および電子ビームを用いてもよい。

レーザ照射光学装置６２は、レーザ光源６１から出力されたレーザ光を溶接加工位置Ｐに導くための光学系である。レーザ照射光学装置６２は、ガルバノスキャナ６２Ｂおよび集光レンズ６２Ｃを有している。

ガルバノスキャナ６２Ｂは、いわゆる３Ｄガルバノスキャナであり、レーザ光源６１からのレーザ光を互いに直交する軸周りに互いに同期して角度制御される２つのミラー６２Ｘ，６２Ｙで順次反射させるとともに、これらのミラーに同期して制御されるＺ軸フォーカスシステム６２Ｚを通過させることにより、溶接加工位置Ｐに停止している溶接前圧着端子Ｔｂの突き合わせ界面Ｔｄにレーザ光ＬＢを掃引照射する。ガルバノスキャナ６２Ｂは、ガルバノ制御系６２Ｄにより駆動制御される。レーザ光ＬＢの水平面内における照射位置は、ミラー６２Ｘ，６２Ｙの角度を制御することにより、レーザ光ＬＢの掃引速度はミラー６２Ｘ，６２Ｙの回動速度を制御することにより、各々調節することができる。また、Ｚ軸フォーカスシステム６２Ｚを制御することにより、上下方向Ｚにおける照射位置を調節することができる。ガルバノスキャナ６２はレーザ照射位置移動手段を構成する。

集光レンズ６２Ｃは、ガルバノスキャナ６２Ｂからのレーザ光を溶接前圧着端子Ｔｂの突き合わせ界面Ｔｄの位置に集光させる光結合装置である。集光レンズ６２Ｃには、テレセントリックレンズまたはｆθレンズが用いられる。

送り装置６３は、連鎖端子Ｔ２を溶接前圧着端子Ｔｂの並んでいる間隔Ｌに相当する一定のピッチで間欠的に送ることにより、溶接前圧着端子Ｔｂを溶接加工位置Ｐに順次供給する装置である。送り装置６３は、溶接加工位置Ｐよりも上流側に配置され連鎖端子Ｔ２を送り出す上流側ローラ６３Ａおよび溶接加工位置Ｐよりも下流側に配置され連鎖端子Ｔ２を引張する下流側ローラ６３Ｂを備えている。

上流側ローラ６３Ａは、連鎖端子Ｔ２における上キャリア部Ｃ１の下面に接する送りローラ６３Ｃと、上面に接する押さえローラ６３Ｄとからなる。また、下流側ローラ６３Ｂは、連鎖端子Ｔ２における上キャリア部Ｃ１の下面に接する引張ローラ６３Ｅと、上面に接する押さえローラ６３Ｆとからなる。このうち、送りローラ６３Ｃおよび引張ローラ６３Ｅは、図示しない回転駆動機構により所定の速度で回転駆動される。送りローラ６３Ｃおよび引張ローラ６３Ｅの外周面には、周方向に等間隔に送り爪６３Ｇが突設されている。

送り爪６３Ｇは、上キャリア部Ｃ１の送り孔Ｈに係合する。送りローラ６３Ｃおよび引張ローラ６３Ｅが同一の方向に一定角度回転する毎に、上キャリア部Ｃ１の送り孔Ｈに係合している送り爪６３Ｆが連鎖端子Ｔ２を溶接前圧着端子Ｔｂの並んでいる間隔Ｌ分だけ移動させる。ここで、連鎖端子Ｔ２が下流側に移動する際の送りローラ６３Ｃおよび引張ローラ６３Ｅの回転方向を正回転方向といい、連鎖端子Ｔ２が上流側に移動する際の送りローラ６３Ｃおよび引張ローラ６３Ｅの回転方向を逆回転方向という。送りローラ６３Ｅおよび引張ローラ６３Ｅを備える送り位置決め機構は送り装置となり、溶接前圧着端子Ｔｂにおけるバレル部Ｔｖの長手方向に交差、ここでは直交する方向に連鎖端子Ｔ２、溶接前圧着端子Ｔｂ、および溶接後圧着端子Ｔｂ−０を搬送する。

クランプ装置６４は、溶接加工位置Ｐに供給された溶接前圧着端子Ｔｂの突き合わせ界面Ｔｄの隙間を解消する装置である。クランプ装置６４は、上クランプ治具６４Ａと下クランプ治具６４Ｂとを有し、両クランプ治具６４Ａ，６４Ｂで溶接前圧着端子Ｔｂのバレル部Ｔｖを上下から挟み込む。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、クランプ治具６４Ａ，６４Ｂには、両者を互いに突き合わせたときに円筒状になる半円筒状の凹部６４ａ，６４ｂが形成されている。両クランプ治具６４Ａ，６４Ｂで溶接前圧着端子Ｔｂのバレル部Ｔｖを上下から挟み込むことにより、両凹部６４ａ，６４ｂによりバレル部Ｔｖが全周に亘って押さえ込まれる。バレル部Ｔｖの突き合わせ界面Ｔｄに隙間が生じている場合でも、突き合わせ界面Ｔｄが強制的に圧接され、その隙間が解消される。上クランプ治具６４Ａには、突き合わせ界面Ｔｄへのレーザ光ＬＢの照射の邪魔にならないようにスリット６４ｃが形成されている。

次に、本実施形態に係る圧着端子の製造手順について説明する。図７は、圧着端子の製造工程の要部を説明する工程図である。

圧着端子を製造する際には、まず、図３に示すプレス機２によって、図４（ｃ）に示す連鎖端子Ｔ２をプレス加工によって製造する。続いて、レーザ溶接機３によってレーザ溶接を行う。レーザ溶接を行う際には、連鎖端子Ｔ２における加工対象となる溶接前圧着端子Ｔｂをレーザ加工位置まで搬送する。このとき、図５に示すように、溶接加工位置の下流側に位置する溶接後圧着端子Ｔｂ−０については、レーザ溶接が済んだ状態となっている。

加工対象となる溶接前圧着端子Ｔｂでは、図１に示すように、溶接前圧着端子Ｔｂの長手方向Ｘに対する溶接と、幅方向Ｙに対する溶接とを行う。いま、送り装置６３では、溶接前圧着端子Ｔｂの幅方向Ｙに溶接前圧着端子Ｔｂを搬送している。幅方向Ｙに対する溶接は、レーザ溶接機３におけるガルバノスキャナ６２Ｂによってレーザ照射位置を移動させて行うこともできるし、レーザ照射位置は固定したまま、送り装置６３を用いて溶接前圧着端子Ｔｂを移動させて行うこともできる。

幅方向Ｙに対する溶接が済んだら、長手方向Ｘに対する溶接を行う。長手方向Ｘに対する溶接を行う際には、レーザ光の照射位置が溶接前圧着端子Ｔｂにおける幅方向中央に位置しているバレル部Ｔｖにおける突き合わせ界面Ｔｄの端部の位置となるようにガルバノスキャナ６２Ｂを調整する。レーザ照射位置は固定したまま、送り装置６３を用いて溶接前圧着端子Ｔｂを移動させた場合は溶接前圧着端子Ｔｂの位置も調整する。溶接前圧着端子Ｔｂにおける幅方向中央位置は、溶接前圧着端子Ｔｂにおける突き合わせ界面Ｔｄに相当する位置である。

次に、クランプ装置６４によって溶接前圧着端子Ｔｂをクランプする。続いてガルバノスキャナ６２Ｂによってレーザ照射位置を移動させて、溶接前圧着端子Ｔｂにおける突き合わせ界面Ｔｄを溶接する。

ここで、溶接前圧着端子Ｔｂ−１における突き合わせ界面Ｔｄは、溶接前圧着端子Ｔｂ１のバレル部Ｔｖにおける封止部Ｔｆ、傾斜部Ｔｓ、および筒体部Ｔｐに形成されている。このうち、封止部Ｔｆおよび筒体部Ｔｐにおいては、ガルバノスキャナ６２Ｂにおけるミラー６２Ｘ，６２Ｙによって照射位置を調節レーザ光の掃引を行うことができる。また、傾斜部Ｔｓと封止部Ｔｆや傾斜部Ｔｓと筒体部Ｔｐとの接続部分あるいは傾斜部Ｔｓでは、ミラー６２Ｘ，６２ＹとともにＺ軸フォーカスシステム６２Ｚを用いて照射位置を調節してレーザ光の掃引を行う。突き合わせ界面Ｔｄの溶接については、後にさらに説明する。

突き合わせ界面Ｔｄの溶接が済んだら、クランプ装置６４による溶接前圧着端子Ｔｂ−１のクランプを解放し、連鎖端子Ｔ２を搬送して溶接前圧着端子Ｔｂ−２の溶接を行う。以後、同様の手順によって、連鎖端子Ｔ２における溶接前圧着端子Ｔｂを順次レーザ溶接加工していき、圧着端子１０を形成する。こうして、圧着端子１０の製造が終了する。

次に、バレル部Ｔｖの突き合わせ界面Ｔｄの溶接について説明する。突き合わせ界面Ｔｄの溶接が行われる溶接前圧着端子Ｔｂにおけるバレル部Ｔｖは、図７に示すように、封止部Ｔｆ、傾斜部Ｔｓ、および筒体部Ｔｐを備えている。突き合わせ界面Ｔｄの溶接は、レーザ光源移動機構６２によってレーザ光の照射位置を調整しながら行われる。

バレル部Ｔｖを側面視した場合の表面形状（以下、単に「表面形状」ともいう）は、図８（ａ）に示すように、封止部Ｔｆおよび筒体部Ｔｐでは略水平の直線形状であり、傾斜部Ｔｓは傾斜を有する直線形状である。また、封止部Ｔｆと傾斜部Ｔｓとの接続部分である下接続部分Ｔｊや傾斜部と傾斜部Ｔｓと筒体部Ｔｐとの接続部分である上接続部分Ｔｕでは曲線形状（Ｒ形状）である。

バレル部Ｔｖの突き合わせ界面Ｔｄの溶接を行うにあたり、レーザ光の照射位置がバレル部Ｔｖの表面形状に合わせた軌跡で移動するように照射位置の制御を行うのが理想的である。このため、バレル部Ｔｖが傾斜部Ｔｓなどの段差を伴う場合、段差形状に沿った軌跡で照射位置を移動させながら掃引を行うのが理想的となる。ところが、３次元方向へ照射位置を調整しながら掃引を行うにあたり、照射位置を段差形状に沿わせるのは困難である。特に、いわゆる３Ｄガルバノスキャナであるガルバノスキャナ６２Ｂを用いた場合、照射位置がＲ形状を伴う移動軌跡を描くための制御は非常に困難である。

そこで、段差を有するバレル部Ｔｖにおいて、照射位置の移動軌跡がバレル部Ｔｖの表面形状に沿って移動可能とするためには、図８（ｂ）に示すように、封止部Ｔｆと傾斜部Ｔｓとの接続位置および傾斜部Ｔｓと筒体部Ｔｐとの接続部をすべて角部と、バレル部Ｔｖの表面形状の全体を直線状とすることが考えられる。しかし、プレス機２においては、バレル部Ｔｖの表面形状の全体を直線状とする加工は困難である。

他方、レーザ溶接を行う際にあたり、レーザ光の照射位置の移動軌跡（以下「レーザ軌跡」という）とバレル部Ｔｖの表面形状とのギャップがレーザの焦点深度を外れると、溶接箇所によっては外観と品質とが異なる現象が生じる。逆に言うと、レーザ軌跡とバレル部Ｔｖの表面形状とのギャップがレーザの焦点深度内に収まると、外観と品質とがおおよそ一致することとなる。本実施形態においては、この点に着目し、バレル部Ｔｖの表面形状を、焦点深度内に収めることができる範囲で、レーザ軌跡の単純化を図っている。以下、下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である例と、下接続部分Ｔｊが角形状であり上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である例について説明する。

〔下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である例〕
いま、図９に示すレーザ光の焦点深度ｂは、下記（１）式によって求められる。また、レーザ光のスポット径ｄは、下記（２）式によって求められる。
ｂ＝πｄ^２／（２Ｍ^２λ） ・・・（１）
ｄ＝４λｆＭ^２／（πＤ） ・・・（２）
上記（１）（２）式において、
Ｄ：入射ビーム径
ｆ：レンズ焦点距離
λ：レーザ波長
Ｍ^２：エムスクエア値

上記（１）式に上記（２）式を代入すると、下記（３）式が得られる。
ｂ＝８λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（３）

焦点深度を中心とするレーザ軌跡とバレル部Ｔｖの表面形状とのギャップについて説明する。図１０に示すように、レーザ軌跡ＬＬとバレル部Ｔｖの表面形状ＶＬとのギャップをギャップＧとする。この場合、バレル部Ｔｖの表面形状における下接続部分Ｔｊにおける封止部Ｔｆと傾斜部Ｔｓとがなす角度を下角度θ（＞０）とし、上接続部分Ｔｕと下接続部分Ｔｊの曲率が同一であると仮定する。この仮定の下、上接続部分Ｔｕの曲率中心の座標を原点座標（０，０）とすると、レーザ軌跡ＬＬとバレル部Ｔｖの表面形状ＶＬの各点の座標は、図１０に示すようになる。

いま、ギャップＧの最大値は、ｘ座標が−ｒｔａｎ（θ／２）の点におけるｙ座標の差となり、（ｒ−ｙ）で表される。ここで、ｒは、上接続部分Ｔｕにおける曲率円の半径である。円の方程式は、（４）式で表されるので、ギャップＧの最大値（ｒ−ｙ）と、（４）式とから、下記（５）式を得ることができる。
ｘ^２＋ｙ^２＝ｒ^２ ・・・（４）
（−ｒｔａｎ（θ／２））^２＋ｙ^２＝ｒ^２ ・・・（５）

（５）式において、ｙについて解くと、下記（６）式を得ることができる。この（６）式から、ギャップＧは、下記（７）で表すことができる。
ｙ＝ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２ ・・・（６）
Ｇ＝ｒ−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２
＝ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］・・・（７）

こうして求めた上記（３）式と（７）とから、バレル部Ｔｖの表面形状をｙ座標とし、バレル部Ｔｖの表面形状がレーザ光の焦点深度ｂ内に収まる範囲は、下記（８）式で表すことができる。なお、下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である例では、下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕとで凸となる方向が異なっているため、（８）式における右辺はｂ／２である。
ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］≦４λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（８）

バレル部Ｔｖの表面形状が上記（８）式を満たすように端子要素Ｔｂをプレス加工することにより、レーザ溶接加工を行う際に、溶接の品質の低下を防止することができる。

〔下接続部分Ｔｊが角形状であり上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である例〕
バレル部Ｔｖについては、図１１に示すように、下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕのうち、下接続部分Ｔｊを角形状とし、上接続部分ＴｕをＲ形状とするプレス加工は比較的容易に行うことができる。このため、このような形状とすることを前提として、レーザ光の焦点深度ｂ内に収まるようにバレル部Ｔｖの表面形状を加工する。

下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である例では、下接続部分Ｔｊと上接続部分Ｔｕとで凸となる方向が異なっている。このため、バレル部Ｔｖの表面形状を焦点深度ｂ内に収めるために、上記（８）式において、その右辺を焦点深度ｂの半分（ｂ／２）としている。この点、下接続部分Ｔｊが角形状であり上接続部分Ｔｕの両方がＲ形状である場合には、下接続部分Ｔｊについての曲率を考慮する必要がない。したがって、バレル部Ｔｖの表面形状がレーザ光の焦点深度ｂ内に収まる範囲は、上記（８）式の右辺を焦点深度ｂとした下記（９）式で表すことができる。
ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］≦８λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（９）

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態においては、溶接前圧着端子Ｔｂの封止部Ｔｆの溶接を行った後に傾斜部Ｔｓおよび筒体部Ｔｐの溶接を行っている。これに対して、傾斜部Ｔｓおよび筒体部Ｔｐの溶接を行った後に封止部Ｔｆの溶接を行うこともできる。要は、長手方向Ｘおよび幅方向Ｙへの溶接を行うにあたり、長手方向Ｘの溶接を先に行って後に幅方向Ｙの溶接を行ってもよく、逆に幅方向Ｙの溶接を先に行って後に長手方向Ｘの溶接を行ってもよい。

また、上記実施形態では、上述したように、ボックス部２０と圧着部３０で構成する圧着端子１０で構成したが、圧着部３０を有する圧着端子であれば、上述の圧着端子１０におけるボックス部２０に挿入接続する挿入タブと圧着部３０とで構成する雄型圧着端子でもよく、また、圧着部３０のみで構成し、複数本のアルミニウム芯線５１を束ねて接続するための圧着端子であってもよい。

さらに、圧着端子１０は、銅合金によって構成しているが、アルミニウムまたはアルミニウム合金など、その他の金属によって構成することもできる。また、上記実施形態では、側辺同士を互いに並置する態様を突き合わせとしているが、突き合わせに限らず、たとえば重ね合わせなどとすることもできる。この場合、突き合わせ溶接ではなく、重ね合わせ溶接が施される。

他方、上記実施形態においては、レーザ照射手段としてレーザ光源６１から供給されたレーザ光をガルバノスキャナ６２Ｂから照射するものを用いているが、他のレーザ照射手段とすることもできる。レーザ加工ヘッドをレーザ加工ヘッド移動機構などに取り付けたものを用いることもできる。この場合、レーザ加工ヘッドを移動させることによってレーザ照射が移動させられる。

また、上記実施形態では、ガルバノスキャナ６２Ｂとして、いわゆる３Ｄガルバノスキャナを用いているが、ガルバノスキャナとしては、上下方向Ｚに対するレーザ照射位置の調整機構が設けられていないいわゆる２Ｄガルバノスキャナを用いることもできる。この場合、溶接前加工端子Ｔｂ−０を上下方向Ｚに移動させるための昇降機構などを用いることができる。

さらに、本発明は、防水や止水処理が必要な銅電線などのアルミニウム以外の金属製の電線にも適用することができる。また、電線径は０．７５ｍｍ^２に限定されることなく、それ以上それ以下の電線径にも対応可能である。さらに、材料の表面メッキはＳｎ以外の金属メッキでもよく、また下地メッキを施していてもよい。さらに、係止溝はなくてもよく、あるいは複数本あってもよい。この係止溝は、凹（溝）状であるが、凹状の係止溝に代えて凸状の突起を形成することもできる。これらの係止溝や突起の断面形状は菱形や平行四辺形、三角形、丸型などとすることもできる。

１…巻出しローラ
２…プレス機
３…レーザ溶接機
４…レーザ加工性検査機
５…巻取りローラ
６…制御系
１０…圧着端子
２０…ボックス部
２１…弾性接触片
２２…底面部
２３…側面部
３０…圧着部
３０ａ…被覆圧着筒状部
３０ｂ…電線圧着筒状部
３０ｃ…封止部
３０ｄ…傾斜部
３１…圧着面
３２…バレル構成片
３２ａ…端部
３３ａ…被覆用係止溝
３３ｂ…電線用係止溝
４０…連結部
４１…裏面側傾斜部
５０…被覆電線
５０ａ…被覆先端
５１…アルミニウム芯線
５１ａ…電線露出部
５２…絶縁被覆
６１…レーザ光源
６２…レーザ照射光学装置
６２Ｂ…ガルバノスキャナ
６２Ｃ…集光レンズ
６２Ｘ，６２Ｙ…ミラー
６２Ｚ…Ｚ軸フォーカスシステム
６３…送り装置
６３Ａ…上流側ローラ
６３Ｂ…下流側ローラ
６３Ｃ…送りローラ
６３Ｄ…押さえローラ
６３Ｅ…引張ローラ
６３Ｆ…押さえローラ
６３Ｇ…送り爪
６４…クランプ装置
６４Ａ…上クランプ治具
６４Ｂ…下クランプ治具
６４ａ，６４ｂ…凹部
Ｃ…銅条
Ｃ１…上キャリア部
Ｃ２…下キャリア部
Ｔ１…最終プレス加工前連鎖端子
Ｔ２…連鎖端子
Ｔａ…曲げ加工前圧着端子
Ｔｂ…溶接前圧着端子
Ｔｂ−０，Ｔｂ−１…溶接前圧着端子
Ｔｖ…バレル部
Ｔｃ…コネクタ部
Ｔｓ…傾斜部
Ｔｐ…圧着筒体部
Ｔｆ…封止部
Ｔｄ…突き合わせ界面
ＬＢ…レーザ光
Ｍ…製造装置
Ｈ…送り穴
Ｐ…溶接加工位置
Ｘ…幅方向
Ｙ…長手方向
Ｚ…上下方向

Claims (3)

1. 被覆電線の導体部分に対する圧着接続を許容する圧着部を備える圧着端子の製造方法であって、
   金属製の板材における側辺同士を互いに並置して形成された筒体における長手方向の一端側の開口部を接合して封止した封止部を形成し、前記筒体の筒体部と前記封止部との間に傾斜部を形成することによって成形され、前記筒体部と前記傾斜部と前記封止部とを備えるバレル部材を設け、
   レーザ照射手段によるレーザ光の照射位置を前記バレル部材の表面形状に沿って直線的に移動させながら、前記レーザ照射手段から前記筒体の側辺同士が並置された位置に対してレーザ照射して、前記バレル部材における側辺を溶接するものであり、
   前記バレル部材の側辺における前記傾斜部と前記筒体部との間の上接続部分が曲線形状であり、
   前記バレル部材の側辺における前記上接続部分の表面形状、および、前記封止部と前記傾斜部との間の下接続部分の表面形状が、溶接時の前記レーザ照射手段によるレーザ照射位置の移動軌跡に対して、前記レーザ照射手段の焦点深度内に含まれる形状に加工されていることを特徴とする圧着端子の製造方法。
2. 前記下接続部分と前記上接続部分の両方がＲ形状であり、前記バレル部の表面形状が（８）式を満たす請求項１に記載の圧着端子の製造方法。
   ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］≦４λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（８）
   ただし、
   ｒ：上接続部分における曲率円の半径
   θ：封止部と傾斜部とがなす角度
   λ：レーザ波長
   ｆ：レンズ焦点距離
   Ｍ^２：エムスクエア値
   Ｄ：入射ビーム径
3. 前記下接続部分が角形状、前記上接続部分がＲ形状であり、前記バレル部の表面形状が（９）式を満たす請求項１に記載の圧着端子の製造方法。
   ｒ［１−ｒ｛１−ｔａｎ^２（θ／２）｝^１／２］≦８λｆ^２Ｍ^２／πＤ^２ ・・・（９）
   ただし、
   ｒ：上接続部分における曲率円の半径
   θ：封止部と傾斜部とがなす角度
   λ：レーザ波長
   ｆ：レンズ焦点距離
   Ｍ^２：エムスクエア値
   Ｄ：入射ビーム径