JP2000502833A - フラットケーブルと製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フラット電気ケーブルとフラット電気ケーブルの組立方法とを提供する。フラットケーブルは、互いに平行に長手方向に突出するリブ（２５）を有する上部層を含み、平行に隣接し合う連続した継目（５０）は上部層（２０）と下部の絶縁体層（３０）との間に形成される。上部層（２０）と下部層（３０）との間の導体（４０）は、継目（５０）に隣接し、パターン（３５）は、下部の絶縁体層（３０）の表面に形成されている。本発明は、自動車のクロックスプリングに組み込まれる如く様々な用途に用いられ得るフラット電気ケーブルを提供すべく、銅の導体と超音波で溶接されて継目とを有する上部及び下部のポリエステル層を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 題名 「フラットケーブルと製造方法」 発明の背景 本発明は、フラットケーブル及びフラットケーブルの製造方法、特に、接着剤 の残留分のない露出導線を有する電気ケーブルに関する。 ２つの絶縁体層に挟まれた導線を有するフラット電気ケーブルは、公知技術で ある。上部層の第１面に付着された接着剤を有する上部絶縁体層と、下部層の第 １面に付着された接着剤を有する絶縁体材料の下部層と、を有するフラット導線 ケーブルは、公知技術である。導線又は導線の素線は、上部及び下部の絶縁体層 の間に配置されており、かつ３つの層の全ては、共に接着材により固着されてい る。しかし乍ら、層の接合に接着材を使用すると、接着材を加熱した際に接着剤 が自由に流動し、導体が浮き上がり導体間に隙間が生じて配置が一致しなくなっ たり平行でなくなったりするという不都合が生ずる。乾燥させてからフラットケ ーブルを部品に取り付けようとした際においては、導線は不適切な位置に位置づ けられているが故、部品の伝導リードと位置合わせすることができないのである 。部品がケーブルに取り付けられてしまった場合には、そのフラットケーブルは 使いものにはならず、処分せざるを得ないのである。更に、ケーブルを部品に接 続すべくケーブルを剥 離して導線を露出させたときには、導線は、導線の伝導特性を低下させる接着剤 の残留分を有している。絶縁体層の断片が生じた場合には、絶縁体層上に接着材 が存在するが故に、断片を再利用することができなくなるのである。 超音波溶接の如く多層を接合する他の接合技術は、公知技術である。一般に、 超音波溶接は、プランジモード(plunge mode)で熱可塑性材料をスポット溶接す るために使用される。連続溶接や剪断モード(shear mode)を使用する超音波溶接 は、金属を溶接するためのみに知られていた。従って、超音波を用いて熱可塑性 材料を溶接する公知の方法では、連続溶接された継目を設けることができず、従 って、継目は大きい引張強度を有するものではなかった。電気ケーブルの分野に おいては、大きい引張強度を有する継目を必要とされており、従前の溶接技術で は、充分ではなかった。従って、接着材を使用せずに接合され、かつ連続的な継 目が設けられたフラット電気ケーブルを提供することが、本発明の目的である。 本発明のもう一つの目的は、接着材を使用せずに接合され、かつ連続的な継目 が設けられたフラットケーブルの組立方法を提供することである。 本発明の更なる目的は、接着剤の残留分のない露出導線を有するフラットケー ブルを提供することである。 本発明のもう一つの目的は、ケーブルの１つの表面にパターンを有し、もう１ 方の表面に対する摩擦力を低減させ ることができるフラットケーブルを提供することである。 本発明の更なる目的は、廃棄物材料を再利用することができ、フラットケーブ ルを迅速にかつ安価で生産できる方法を提供するフラットケーブルの組立方法を 提供することである。 本発明の更なる目的は、絶縁体層の間に適切な接合が形成されたことを確認す る視覚システムによりテストすることができるフラットケーブルの製造方法を提 供することである。 本発明のもう一つの目的は、研削装置を用いずに導線を露出させることができ るフラットケーブルを提供することである。 発明の概要 この発明の主な目的は、上部絶縁体層、上部層に接続された下部絶縁体層、所 定の間隔を置いて平行に配置された連続した継目に沿って上部層に連結された下 部絶緑体層及び継目に平行に隣接して設けられた導線の個々の素線から成る中間 層から成り、導線は接着剤の残留分を有しないフラット電気ケーブル提供するこ とである。上部層は、フラットケーブルの長手方向に沿って互いに平行に延びる 複数の突出面を含む。下部層は、平面状であり、下部層の大部分の表面に形成さ れたパターンを含む。上部及び下部の絶縁体層は、ポリエステルであってもよい 。導線は、銅であってもよい。継目は、超音波で溶接される得る。導線は、 フラットケーブルの端部において、上部及び下部の絶縁体層から露出している。 ケーブルは、上部及び下部の絶縁体層が接合されてない非接合領域を除いて設け られている連続した継目を含む。ケーブルは、導線を露出せしめるウィンドウ部 を上部及び下部の絶縁体層が含む非接合領域を除いて設けられている連続した継 目を含む。 本発明のもう一つの実施例においては、フラット電気ケーブルは、リブ面と、 超音波で接合されて所定の間隔を置いて平行に配置された連続した継目に沿って 上部層に連結するポリエステルの下部層と、上部層と下部層との間の継目に平行 に隣接して設けられている銅からなる導線の個々の素線と、から成ることとして もよい。下部層は、露出表面の大部分に沿ってパターンを有することとしてもよ い。 本発明のもう一つの実施例においては、クロックスプリングは、ステアリング ホイール内のエアバッグを、ステアリングカラムを介して衝突センサへ電気的に 接続すべく設けられており、クロックスプリングは、内部チャンバを有するハウ ジングと、上部絶縁層、所定の間隔を置いて平行に配置された連続した継目に沿 って上部層に連結する下部絶縁体層及び継目に平行に隣接して設けられている導 線の個々の素線からなる中間層を含むフラット電気ケーブルと、からなり、導線 は接着剤の残留分を有さず、フラット電気ケーブルはクロックスプリングのチャ ンバに設けられている。 フラット電気ケーブルの組立方法は、絶縁材料からなる上部層及び下部層と導 線からなる中間層とを、回転ホーンと回転アンビルとの間に同時に送り込むステ ップから成り、回転ホーンは、剪断モードで動作し、導線に平行に隣接する継目 に沿って上部層及び下部層を超音波で接合する。回転ホーンは、全波ホーンであ ってもよい。回転アンビルは、絶縁体層間で向きを定められた導線の配置に応じ た一連の溝及び突出部を含み、絶縁体層は、継目を形成すべく回転ホーンの溶接 面と突出部との間で圧縮される。絶縁体層はポリエステル材料であり、導線は銅 であってもよい。回転ホーンは、パターンを有する溶接面を含む。回転アンビル は、絶縁物材料を導線に超音波で溶接しないようにすべく形成されている。この 組立方法は、フラット電気ケーブルに非接合部を設けるべく超音波溶接動作を周 期的に停止せしめる付加ステップを含むこととしてもよい。更に、この組立方法 は、フラットケーブルを個々の長さに切断し、ケーブルの端部を剥離せしめるス テップを含むこととしてもよい。ケーブルの末端の剥離は、導線の幅だけ露出せ しめるべく上部及び下部の絶縁体層を除去するための回転研削装置に端部を挿入 して、絶縁体層から突出する導線を残してケーブルの余分な端部を除去すること によって為すこととしてもよい。ケーブルの端部の剥離は、露出させる導線を残 して上部及び下部の絶縁体層を除去し、フラットケーブルの端部から導線を突出 せしめるようにして為すことと してもよい。フラット電気ケーブルを組み立てる更なる方法は、リールから導線 の素線を引き出し、導線の個々の素線を払拭し、導線の素線を分離せしめ、導線 の素線を直線状にし、導線を接合領域へ導き、接合領域に絶縁物材料からなる上 部層及び下部層を引き出し、同時に上部及び下部の絶縁体層及びその間に設けら れる導線の素線を回転ホーンと回転アンビルとの間に挿入し、上部及び下部の層 を超音波接合し、導線に対して平行に隣接する継目を形成し、フラットケーブル の長手方向にスリットを入れ、リール上に完成したフラット電気ケーブルアセン ブリを巻き取るステップを含む。本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、以下の 好ましい実施例の詳細な説明において後述する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明のフラットケーブルの斜視図である。 図２は、フラットケーブルを接合する好ましい装置の側面図である。 図３は、図２の接合領域の拡大図である。 図４は、本発明の組立装置の側面図と処理を示す。 好ましい実施例の詳細な説明 本発明の装置は、本発明の好ましい実施例である完成フラット導線ケーブル１ ０を示す図１を参照すると最も良く理解できる。フラットケーブル１０は、絶縁 材料から形成される上部層２０と下部層３０とを有する。好ましい実施例におい ては、０．０２５４ｍｍ（０．００１インチ）の 厚さを有するようなポリエステル製の絶縁体が用いられる。しかし乍ら、より薄 い絶縁体材料の場合は、継ぎ目が狭くできるようなより強い結合物を設けて用い ることとしても良い。上部及び下部層２０、３０の中間には、導体４０が設けら れている。導体４０は、ケーブル１０の長手方向に沿って互いに平行に設けられ ている金属材料の個々の素線で作られている。好ましい実施例においては、導線 は非常に柔らかい硬度定格を有するアニールされた銅から形成される。しかし、 銅被覆鋼の如き他のいかなる導線を用いてもよい。導線４０は、継目５０によっ て分離されている。継目５０は、上部層２０と下部絶縁体層３０との間における 連続した接合部により形成されている。所定の間隔を置いて平行に配置された複 数の継目５０は、ケーブル１０の長手方向に沿って連続的に延びている。 好ましい実施例においては、複数の導線４０の間は、継目５０から成る。換言 すれば、継目５０の各々の幅は、隣接する導線４０の間の間隔にほぼ等しい。導 線４０は、平行な導線４０の素線間におけるあらゆる短絡を防止すべく、継目５ ０と上部及び下部の絶縁体層２０，３０との間において、窪みに閉塞又は包囲さ れている。 好ましい実施例においては、継目５０は超音波で接合されており、これについ ては更に以下において後述する。 ケーブル１０は、絶縁体の上部層２０において導線４０の上側に突出面２５又 はリブを含む。突出面２５には、ケ ーブル１０の上側表面２０に沿って、リブの付いたテクスチャが設けられており 、上部層２０の表面積を減少せしめて、上部層２０がもう１方の表面に対して擦 れる際に生ずる摩擦力を小さくするのである。フラットケーブル１０をスプール に巻き取る実施例においては、下部層３０と擦れ合うフラットケーブル１０の上 部層２０の表面から発せられるノイズは、リブ２５により減少する。更に、好ま しい実施例においては、フラットケーブル１０の下部層３０に付着するパターン ３５を有する。下部層３０の多数の外側突出部の表面積を小さくすることにより 、もう１方の表面に対して擦れ合う下部層３０から生ずる摩擦力とノイズとを更 に減らすことができるのである。 フラットケーブル２０を組み立てる好ましい方法においては、上部及び下部の 層２０，３０の接合は、複数の継目５０のみで行われ、上部層２０又は下部層３ ０の接合は、導線４０に対しては行われない。このような配列においては、導線 ４０は、継目５０の側部の各々により拘束され、導線４０の長手方向に沿った領 域に接合されてない上部及び下部の層２０，３０により形成される区画内に遊挿 されている。この配置は、ケーブル１０の端部を除去し、かつ導線４０を露出せ しめる際には、導線４０と上部又は下部の層２０，３０との間が接合されていな いので、露出操作を単純化することできるという利点がある。従って、導線４０ 上には残留物がなく、伝導率を所望のレベルにする為の導線の払 拭を必要としない。フラットケーブル２０の外縁部１５も接合されており、超音 波溶接により為された如き連続した継目を有する。この外縁部１５は、図４に示 される如きスリッティングステーション８９を経たフラットケーブル１０を切断 することにより為されるとしてもよい。 好ましい実施例においては、継目５０は連続しており、ケーブル１０の長手方 向の全体に沿って延びている。本発明のフラット電気ケーブル１０は、好ましく は自動車内の衝突センサにステアリングカラム（steering column）を介して自 動車ステアリングホイールのエアバッグを電気的に接続する自動車クロックスプ リング（clock spring）において使用される。このクロックスプリングにおいて は、フラットリボン型ケーブルがクロックスプリングハウジングの内部チャンバ の周囲に巻きつけられており、一般的には、ほぼ６０９．６ｍｍ（２フィート） の長さを有する。後述する工程においては、フラットケーブルは３０４．８ｍ（ １０００フィート）以上のスプールにおいて連続的に形成される。ケーブルのス プールは、この後、長さ６０９．６ｍｍ（２フィート）に切断され、長さ６０９ ．６ｍｍ（２フィート）のケーブルの端部は除去される。本発明の好ましい実施 例においては、継目５０が連続となるように、継目の全長は、ケーブルのスプー ルの全長に等しい。代替の実施例においては、継目はケーブル１０の分離領域に おいては非連続的であってもよい。従って、ケーブル１０の 長手方向の大部分は、使用する所望の長さを有し、かつ部品を取り付けるケーブ ルの端部を除いて連続した継目５０を有する。例えば、ケーブル１０の長手方向 に沿って、６０９．６ｍｍ（２フィート）間隔で、狭非接合分離領域が、形成さ れることとしてもよい。非接合領域は、フラットケーブルが切断又は分離される ケーブルの長手方向の場所に位置づけられる。非接合領域は、ケーブルの長さ６ ０９．６ｍｍ（２フィート）毎に形成されて、フラットケーブル１０の長さ６０ ９．６ｍｍ（２フィート）の端部は、小領域、例えば接合されていない２５．４ ｍｍ（１インチ）の領域を有する。このようにして、導線５０を露出せしめるた めのケーブルの末端の処理が容易になされ得る。非接合領域を有すると、導線４ ０を露出せしめる為の上部及び下部の層を切除又は切断の処理を容易にする。完 全に連続した継目を有する上述した如き実施例においては、絶縁体の層を除去し て導線を露出せしめるべく、又は、導線の間から絶縁体層を削除せしめるべく、 所望の長さのフラットケーブルを、研削装置に挿入せねばならない。ケーブルに 沿って所定の間隔で非接合領域を形成する方法は、更に以下に述べる。 本発明の代替の実施例として、絶縁材料と導線との間に多重層を設けることと してもよい。付加される層は、接地線、接地平面、ドレイン線、又はクロストー クを低減せしめる為の付加層を含む。 本発明のフラットケーブルの組立方法は、図２〜４を参照することにより最も 理解することができる。本発明の好ましい実施例の所定の接合処理に関しては、 図２及び３を参照して議論し、処理全体に関しては、図４を参照して議論する。 図２においては、溶接表面６５を有する回転ホーン６０が示されている。回転ホ ーン６０近傍には、回転アンビル７０が設けられている。回転アンビル７０は軸 ７１を中心に回転し、回転ホーン６０は軸６１を中心に回転する。回転ホーン６ ０には、回転ホーン６０及び回転アンビル７０との間に挿入されるフラットケー ブルを接合する超音波接合部が設けられている。好ましい実施例においては、２ ５．４ｍｍ（１インチ）以上の接合表面６５を設けるべく、チタンからなる全波 回転ホーンが用いられる。好ましい実施例において、接合表面６５は、幅７６． ２ｍｍ（３インチ）である。最大フィート数のフラットケーブル１０を生産すべ く、幅７６．２ｍｍ（３インチ）の接合表面６５が選ばれる。最終用途における 好ましい実施例においては、ケーブル１０の幅はほぼ１２．４ｍｍ（０．５イン チ）であり、幅７６．２ｍｍ（３インチ）の溶接表面６５は、６本のケーブルを 並べて同時に組み立た後、分離することができるのである。７６．２ｍｍ（３イ ンチ）の接合表面６５には、回転ホーン６０の均一な振幅レベルを犠牲にするこ となく最大幅を設けることができ、超音波接合強度を維持することができる。好 ましい実施例においては、 全波ホーン６０は、剪断モードにより、即ち矢印６７の水平方向に超音波接合す る。剪断モードを有する全波ホーンを使用することにより、フラットケーブル１ ０の連続した継目５０を形成する連続した接合を為すことができる。超音波圧接 合技術においては周知の如く、回転ホーン６０は、回転ホーン６０を通過する波 を生ぜしめ、回転ホーン６０を矢印６７の方向に振動又は震動せしめる電圧を生 成するコンバータとブースタとに取り付けられている。好ましい実施例において は、ホーンはほぼ２０ｋＨｚで振動する。 図２の拡大図である図３は、回転ホーン６０の溶接面６５と回転アンビル７０ と間におけるの接合領域を示す。回転アンビル７０は溝７２を位置付ける複数の 銅を含み、かつ溝７２の間には突起部７４が散在する。フラットケーブルは、上 部の絶縁層２０は回転アンビル７０に隣接し、下部層３０は回転ホーン６０に隣 接するように、ギャップ６８において回転ホーンの接合表面６５と回転アンビル ７０との間に送り込まれる。回転アンビル７０の溝７２及び突出部７４は、フラ ットケーブルに求められる所定の導線の配置と間隔とに応じて設計されかつ配向 されている。図３に示す実施例においては、６つの溝７２からなる群から理解で きるように、回転アンビル７０は、６つの導線を有するフラットケーブルを形成 するように設計されている。回転ホーン７０は、フラットケーブルの１バッチが 、組立処理中に後で分離され得るように並んで同時に形成されるべ く、設計されている。幅広突出部７５には、個々のフラットケーブルに分離でき るように幅広い間隔が設けられている。好ましい実施例においては、アンビルと 回転ホーンの接合面６５とは、各々６つの導線を有する６つのケーブルの個々を 同時に並べて製造できるように設計されている。好ましい実施例においては、回 転ホーンの溶接面と回転アンビル７０との全接合面は、幅７６．２ｍｍ（３イン チ）である。個々のフラットケーブルの各々は、幅がほぼ１２．４ｍｍ（０．５ インチ）であるが故に、６つの個々のケーブルは、同時に形成することができ、 個々のフラットケーブルを形成すべく、後で分離することができる。従って、好 ましい実施例においては、回転アンビル７０は、各々６つの導線を有する個々の フラットケーブルを形成する６つの溝７２を有する分離領域を６つだけ形成する 為に、５つの幅広突出領域７５を有している。溝７２は、フラットケーブル内に 接合される導線の幅よりもわずかに大きい幅を有する。好ましい実施例において は、溝７２の幅は、１．１４３ｍｍ（．０４５インチ）である。導線の間隔は、 突出部７４の幅によって決定される。導線の間隔は、突出部７４の幅によって決 定される。好ましい実施例においては、全ての突起部７４は、ほぼ０．８５８５ ２ｍｍ（．０３３８インチ）の同じ幅を有する。しかし、全てのこれらの大きさ は、所望のケーブルの全体的な設計及び要求により変更することができる。好ま しい実施例においては、回転ア ンビル７０は、異なる間隔の導線を有するフラットケーブルを組み立てるべく、 異なる間隔の溝７２及び突起部７４を有する他の回転アンビルに交換することも できる。 回転アンビル７０の突起部７４の間隙に応じて間隔を置いて配置され、かつ上 部及び下部の絶縁層の間に配置された導線を有する上部及び下部の絶縁層は、接 合アセンブリが行われる回転アンビル７０と回転ホーン６０との間に送り込まれ る。突起部７４と溶接面６５との間のギャップ６８の高さは、絶縁体の２つの層 を合せた高さよりもわずかに小さい。従って、回転ホーンの溶接面６５と回転ア ンビル７０との間に上部及び下部の絶縁体が挿入されると、絶縁層は、突起部７ ４と溶接面６５との間で圧縮される。フラットケーブルの導線４０は、溝７２に 対応して間隔を置いて配置される。導線４０は、溶接面６５の上で溝７２の各々 の空間を満たす。溝７２は、導線が上部及び下部の絶縁層２０，３０に溶接され るのを防止すべく所定の深さを有する。溝７２の深さが増加するにつれて、導線 と絶緑層２０，３０との間が溶接されないように、溶接面６５に対してフラット ケーブルの下部層３０に配置するのに必要な張力は減少する。好ましい実施例に おいては、溝７２は、０．１０１６ｍｍ（．００４インチ）の深さを有する。 好ましい実施例においては、絶縁層２０,３０及び導線４０は、毎秒１０１． ６ｍｍ（４インチ）の速度でギャップ６８を経て送り込まれる。回転ホーン６０ の振動により、 溶接面６５において摩擦熱が生ずる。活性化した溶接面６５に対して突起部７４ が絶縁層を圧縮する位置において、接合が行われる。突起部７４と溶接面６５と の間における圧縮力により、上部及び下部の絶縁層間の接合はこの境界のみで行 われる。突起部７４は、フラットケーブル１０の絶縁層２０の上側の形状を形作 るようにも為される。溝７２はフラットケーブルの突出領域２５を形成し、突起 部７４は押し込まれた継目５０を形成する。更に、回転ホーンの溶接面６５は、 絶縁体の下部層３０に焼き付けられたパターンを含む。好ましい実施例において は、溶接面６５上のパターンには、９０°の刻みが付けられている（９０°knur al）。 このようにして、導線が位置する溝領域７２においては、上部及び下部の絶縁 体間の接合がないことを理解することができる。フラットケーブルを部品に取り 付けるべく導線を露出せしめる工程においては、導線に付着している絶縁体材料 がないが故に、導線を容易に露出せしめることができるのである。突起部７４が 位置する所定の領域でのみ、本発明による接合が行われ、導線に接合する接着材 がないという点で、本発明は従来技術よりも勝るものである。 図４を参照することにより、フラットケーブルの全ての組立方法を理解するこ とができる。動作は、多数の導線リール８１が設けられている右側から始まる。 好ましい実施例において、銅が導線として使われ，これらの銅のリール は、トーピドウ・ワイヤー社（ペンシルバニア州ピッツフィールド）（Torpedo Wire Company(Pittsfield，Pa)）から購入することができる。導線は、導線リー ル８１から引き出されてから、同一平面に導体を運び金属導体を洗浄して伝導率 を低下せしめ得るいかなる残留物も除去する為の払拭領域８２を経て送り込まれ る。その後、導線は、ワイヤー分離モジュール８３を経て送り込まれる。その後 、導線ワイヤーは、導線の位置を調整する一連の溝付ローラである導線直線化モ ジュール８４を経て送り込まれる。導線は、それから導線ガイド８５により最終 的な配向に位置を調整される。導線ガイド８５は、回転アンビル７０の溝７２に 対応する間隔で設けられている溝を含む。本方法は、接着剤を使用するものでな く、液体接着剤の如き接着剤は絶縁体層に存在しないが故に、導体は導線ガイド ８５に応じて絶縁層上に位置づけられた状態となる。更に、回転アンビル７０上 の溝７２も、導線４０の間隔を維持すべく作用する。上部絶縁体リール８６及び 下部絶縁体リール８７は、張力制御手段を含み、かつ回転ホーン６０と回転アン ビル７０との間に導線ワイヤーと共に送り込む。回転アンビル７０は、上部及び 下部の絶縁体材料と導線ワイヤーの配列とを調整せしめる回転アンビル７０のエ ッジに沿ったガイドを含む。好ましい実施例においては、上部及び下部の絶縁体 材料は、プラスチック・サプライヤ社（イリノイ州シカゴハイツ）（Plastic Su ppliers，Inc.(Chicago He ights，IL)）から購入する透明なポリエステルである。 回転ホーン６０は、音波制御及び電源供給源８８により制御される。好ましい 実施例においては、電力供給源は、20kHzで2,000ワットを供給する高性能高周波 定振幅電源アムテック920ＭＡ（Amtech 920 MA）（アムテック社、コネティカッ ト州ミルフォード）（Amtech，Inc.，Milford，Conn.）である。好ましい実施例 においては、コントローラは、組立処理の速度を増減する速度制御装置を含む。 電力供給は、処理を遅くしたときに、パワーを減らすためのエンコーダも含む。 処理工程に送り込む種々のリールを交換する必要が生じたときに、リールをより 容易に交換できるようにすべく、処理を減速することは望ましいことである。エ ンコーダ及び速度制御装置の機能は、この処理を可能にすべく調整される。代替 の実施例においては、コントローラは、連続モード又は非連続モードで接合する かの設定及び接合せしめる時間間隔の設定をする連続モード調節装置を含む。上 述した如く、分離されるフラットケーブルの所望の長さの端部において非接合領 域を設けることは望ましいことである。フラットケーブルの特定の間隔で非接合 領域を設けるべく、連続モードの機能に予め定められた時間で超音波溶接を「オ フ」する機能と、連続接合を再開する「オン」位置へ戻す超音波接合の自動スイ ッチングと、を設けることとしてもよい。好ましい実施例におけるコントローラ は、回転ホーンの接合特性を制御する振幅を変更す る振幅調節装置をも含む。フラットケーブルを形成する更なる代替の方法として 、所定の間隔でウインドウ部を有する絶縁体層に、接合中においても導体を露出 せしめる予剥離領域を設けることとしてもよい。 回転ホーン６０の近傍には、ホーン６０の溶接面６５を冷却する冷却機械が設 けられている。接合領域の近傍に、継目５０において接合されていることと接合 の特性とをテストする手段を設けることとしてもよい。好ましい実施例において は、継目５０をテストするために視覚システムを用いてもよい。好ましい実施例 においては、絶縁体として使用されるポリエステルは透明でありかつ回転ホーン はパターンを含むが故に、接合される継目は透明でない。従って、視覚システム は、溶接に成功したフラットケーブル１０の型がついた接合継目５０の透明度を テストするようにプログラムされることとしてもよい。ケーブルが接合されてお らず、継目は透明のままであり、光は歪むことなく継目５０を通過する場合には 、接合テスト手段は、組立処理を停止せしめるようにプログラムされてもよい。 代替の実施例において上述した如く、このようなシステムは、接合領域及び非接 合領域をテストし記録するようにプログラムされてもよい。 接合されたフラットケーブルは、最大幅のケーブルを使用可能なフラットケー ブルのサブグループの所望の幅に分離するケーブル分離部８９を通って牽引され る。フラット リボンケーブルは、幅３インチのセグメントで接合され、その後６本の導線を各 々に有する幅０．５インチケーブルの６本に分離される。その後、個別に継がれ たフラットケーブルは、牽引ローラー９０を通って移動せしめられる。牽引ロー ラー９０は、全組立て工程を通過する絶縁体層及び導線ワイヤーを牽引する。最 後に、個々のフラットケーブルは、巻取リール９１により受け取られる。フラッ トリボンケーブルを有するリールは、その後、クロックスプリングの如き部品に 取付ける為に導線を露出せしめるべく、フラットリボンケーブルが使用され、フ ラットリボンケーブルを所望の長さに切断しかつ処理された端部を有する所定の 領域まで搬送せしめることができる。代替の実施例においては、組立て処理は、 フラットケーブルを所望の長さに切断する処理と導線を露出せしめる処理とを組 み込むことができた。 剥離処理は、露出した導線を除いて上部及び下部の絶縁体層を研削すべく、回 転研磨機械にフラットケーブルの端部を挿入する処理を含む。その後、露出した 導線から超えた余剰領域は、電気コネクタの如き部品に設けられハンダ付けされ るように、裸の露出した導線をフラットケーブルの端部から突出せしめるべく整 えられる。ケーブル端部を除去する代替の方法においては、複数の間隔を置いて 隣接して配置されたナイフの刃で、絶縁体層を貫き、かつ導線間から絶縁体層を 除去することとしてもよい。本発明は、 剥離処理を容易にし、かつ絶縁体層を接合し絶縁体層との間に設けられる導線を 有するフラットケーブルを提供する。導線は絶縁体層に接合されていないが故に 、絶縁層をより容易に剥離することができかつ導線表面から除去することができ る。従って、剥離処理の後においては、フラットケーブルには、いかなる接着剤 の残留分をも有しない突出導線が残される。更に、好ましい実施例においては、 剥離された導線は、いかなる絶縁体の残留物をも有しない。導線の伝導率を低下 させるいかなる残留物も有することのない露出した導線を有し、金属表面に導線 を取付ける面を清浄にして所望のハンダ付け処理を成功させるフラットケーブル を提供する。 図５は、導線４０を露出せしめるべく端部が剥離された後におけるフラット電 気ケーブル１０を示す本発明の代替の実施例である。図１に示したフラットケー ブル１０は、上述した接合処理した後の状態におけるケーブル１０を表したもの である。接合処理をした後のケーブル１０は、上部及び下部の絶縁層２０，３０ により囲まれる導線を有する。フラットケーブル１０を使用して部品を取り付け るには、導線４０を露出せねばならない。上述した如く、導線は、ケーブル端部 の一部で、上部及び下部の絶縁層を除去すべくケーブルを剥離して露出される。 上述した如く、非接合領域を設ける上述の処理に加えて、研削したりナイフで絶 縁層を切断する如き処理を行うこととしてもよい。図５は、 端部において露出した導線４０の配列を有するケーブルに剥離処理が為された後 におけるフラットケーブル１０を示す。導線４０は、絶縁体の上部及び下部の層 ２０，３０の間から突出し、上部層２０のリブ２５により導線４０の上面が囲ま れ、導線４０の側面の各々に継目５０を有する。上述した本発明で開示される利 点によれば、導線４０は、いかなる接着剤の残留分も有しない。ケーブル１０の 端部を除去した後には、導線を清浄にする如き更なる処理を必要としない。上述 した接合方法により、接着剤を使用することがなく、導線は清浄でかつ金属材料 の伝導率を低下させる残留物を有しない。図５に示す如く、剥離処理と導線４０ の露出処理の後、フラットケーブルは、導線の配列をコネクタにハンダ付けする か、又は導線を電気コネクタに挿入するかして、部品に取り付けられる。本発明 は、迅速かつ容易に生産することができ、かつより容易に除去でき部品に取り付 けることのできる完成したケーブルを提供するのと同じだけコストを低減するこ とができるケーブル１０を提供する。 ここで記載されている好ましい本実施例を多様に変更及び修正し得ることは、 当業者にとって明らかであることが理解できる。このような変更及び修正は、本 発明の精神及び範囲から逸脱することなく、かつ付随する利点を減ずることなく 為すことができる。従って、このような変更及び修正が、添付した請求項により カバーされるように意図し ている。

【手続補正書】 【提出日】１９９９年３月２５日（１９９９．３．２５） 【補正内容】 (１) 発明の詳細な説明の欄 明細書第３頁第１６行「継目」を「継目（すなわち接合部）」に訂正する。 (２) 請求の範囲の欄 別紙添付のとおり （別紙） 「 請求の範囲 １．上部絶縁体層と、 所定の間隔を置いて平行に配置され、超音波接合された連続する継目に沿って前記 上部絶縁層に連結された下部絶縁体層と、 前記継目に隣接して平行に設けられている個々の素線の導体から成る中間層と からなり、前記継目が前記導体を電気的に絶縁しており、且つ前 記導体上には接 着剤の残留分を有しないことを特徴とするフラット電気ケーブル。 ２．前記上部層は、該フラットケーブルの長手方向に沿って互いに平行に延びる 複数の突出面を含むことを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル。 ３．該下部層は平面であり、かつ前記下部層の表面の大部分に形成されるパター ンを含むことを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル。 ４．前記上部及び下部の絶縁体層はポリエステルであることを特徴とする請求項 １記載のフラット電気ケーブル。 ５．前記導体は銅であることを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル 。６ ．前記導体は、前記フラットケーブルの端部において前記上部及び下部絶縁体 層から露出していることを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル。７ ．前記ケーブルは、前記上部及び下部絶縁体層が連結さ れていない非接合領域を除いて連続した継目を含むことを特徴とする請求項１記 載のフラット電気ケーブル。８ ．前記ケーブルは、前記導体が露出するウインドウを前記上部及び下部絶縁体 層が含む非接合領域を除いて連続した継目を含むことを特徴とする請求項１記載 のフラット電気ケーブル。９ ．リブが設けられた表面を有するポリエステルの上部層と、 超音波で接合されて所定の間隔を置いて平行に配置された連続する継目に沿っ て前記上部層に連結されたポリエステルの下部層と、 前記上部及び下部層の間において継目に平行に隣接して設けられた個々の素線 の導体 と、 からなり、前記継目が前記導体を電気的に絶縁していることを特徴とするフラ ット電気ケーブル。１０ ．前記下部層は、露出した大部分の表面に沿ってパターンを含むことを特徴 とする請求項９記載のフラット電気ケーブル。１１ ．車輌のステアリングホイール内のエアバッグをステアリングコラムを介し てクラッシュセンサに電気的に接続するクロックスプリングであって、 内部チャンバを有するハウジングと、 上部の絶縁体層と、所定の間隔を置いて平行に配置され、超音波接合された連 続する継目に沿って該上部層に連結さ れた下部の絶縁体層と、前記継目に平行に隣接する個々の素線の導体からなる中 間層とを含み、前記継目が前記導体を電気的に絶縁しており、且つ前記導体には 接着剤の残留分を有しないフラット電気ケーブルであって、クロックスプリング の前記チャンバ内に設けられたフラット電気ケーブルと、 からなることを特徴とするクロックスプリング。１２．ホ ーンと回転アンビルとの間に絶縁体材料の上部及び下部層と導体の中間 層とを同時に送り込み、前記回転アンビルと前記ホーンとの間に前記絶縁体層及 び前記導体が送り込まれている間において、前記回転アンビルが回転し、定位置 を維持している ステップと、 前記導体に平行に隣接する継目に沿って前記上部及び下部層を合わせて超音波 接合するステップと、 からなり、前記継目が前記導体を電気的に絶縁していることを特徴とするフラ ット電気ケーブルの組立方法。１３ ．前記ホーンは全波ホーンであることを特徴とする請求項１２記載の方法。１４ ．前記回転アンビルは前記絶縁体層の間で配向される導体の配置に応じた一 連の溝及び突起部を含み、前記継目を形成するホーンの溶接面と前記突出部との 間で前記絶縁体層は圧縮されることを特徴とする請求項１２記載の方法。１５ ．前記絶縁体層はポリエステル材料であり、前記導体は銅であることを特徴 とする請求項１２記載の方法。１６ ．前記ホーンはパターンを有する溶接面を含むことを特徴とする請求項１２ 記載の方法。１７ ．前記回転アンビルは、前記絶縁体材料が前記導体に超音波溶接されないよ うに形成されていることを特徴とする請求項１２記載の方法。１８ ．該フラット電気ケーブルに非接合部を設けるべく超音波溶接動作を周期的 に停止せしめる付加ステップを含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。１９ ．該フラットケーブルを個々の長さに切断し、ケーブルの端部を剥離せしめ るステップを更に含むことを特徴とする請求項１２記載の方法。２０ ．前記ケーブルの端部の剥離は、前記導体を露出せしめるべく前記上部及び 下部絶縁体層を除去し、かつ前記フラットケーブルの端部から前記導体を突出せ しめて為されることを特徴とする請求項１２記載の方法。２１ ．前記ケーブルの端部は、前記導体の幅だけ露出せしめるべく前記上部及び 下部絶縁体層を除去する回転研削機械に前記端部を挿入することにより剥離せし められ、 突出する導体を残すべく前記ケーブルの余剰端部を除去せしめることを特徴と する請求項１９記載の方法。２２ ．組立てられたケーブルに接合された継目が存在することを検査するステッ プを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。２３ ．リールから導体の素線を引き出し、 前記導体の個々の素線を払拭し、 前記導体の素線を分離せしめ、 前記導体の素線を直線状にし、 前記導体を接合領域に導き、 絶縁体材料の上部及び下部層を前記接合領域に引き出し、 該上部及び下部絶縁体層と中間層となる前記導体の素線とをホーンと回転アン ビルとの間に同時に挿入せしめ、 該上部及び下部層を超音波接合して、前記導体に平行に隣接する継目を形成せ しめ、 フラットケーブルの長手方向にスリットを入れ、 完成したフラット電気ケーブルアセンブリをリールに巻き取るステップを含む ことを特徴とするフラット電気ケーブルの組立方法。」

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．上部の絶縁体層と、 所定の間隔を置いて平行に配置された連続する継目に沿って該上部層に連結さ れた下部の絶縁体層と、 前記継目に隣接して平行に設けられている導線の個々の素線から成る中間層で あって、前記導線上には接着剤の残留分を有しない中間層と、からなることを特 徴とするフラット電気ケーブル。 ２．前記上部層は、該フラットケーブルの長手方向に沿って互いに平行に延びる 複数の突出面を含むことを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル。 ３．該下部層は平面であり、かつ前記下部層の表面の大部分に形成されるパター ンを含むことを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル。 ４．前記上部及び下部の絶縁体層はポリエステルであることを特徴とする請求項 １記載のフラット電気ケーブル。 ５．前記導線は銅であることを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル 。 ６．前記継目は超音波溶接されていることを特徴とする請求項１記載のフラット 電気ケーブル。 ７．前記導線は、前記フラットケーブルの端部において前記上部及び下部の絶縁 体層から露出していることを特徴とする請求項１記載のフラット電気ケーブル。 ８．前記ケーブルは、前記上部及び下部の絶縁体層が連結 されていない非接合領域を除いて連続した継目を含むことを特徴とする請求項１ 記載のフラット電気ケーブル。 ９．前記ケーブルは、前記導線が露出するウインドウを前記上部及び下部の絶縁 体層が含む非接合領域を除いて連続した継目を含むことを特徴とする請求項１記 載のフラット電気ケーブル。 １０．リブが設けられた表面を有するポリエステルの上部層と、 超音波で接合されて所定の間隔を置いて平行に配置された連続する継目に沿っ て前記上部層に連結されたポリエステルの下部層と、 前記上部及び下部層の間において継目に平行に隣接して設けられた銅の導線の 素線と、からなることを特徴とするフラット電気ケーブル。 １１．前記下部層は、露出した大部分の表面に沿ってパターンを含むことを特徴 とする請求項１０記載のフラット電気ケーブル。 １２．車輌のステアリングホイール内のエアバッグをステアリングコラムを介し てクラッシュセンサに電気的に接続するクロックスプリングであって、 内部チャンバを有するハウジングと、 上部の絶縁体層と、所定の間隔を置いて平行に配置された連続する継目に沿っ て該上部層に連結された下部の絶縁体層と、前記継目に平行に隣接する導線の個 々の素線から 成る中間層であって前記導線には接着剤の残留分を有しない中間層と、を含むフ ラット電気ケーブルであって、クロックスプリングの前記チャンバ内に設けられ たフラット電気ケーブルと、からなることを特徴とするクロックスプリング。 １３．回転ホーンと回転アンビルとの間に絶縁体材料の上部及び下部層と導線の 中間層とを同時に送り込み、前記回転ホーンを剪断モードで動作せしめるステッ プと、 前記導線に平行に隣接する継目に沿って前記上部及び下部層を合わせて超音波 接合するステップと、からなるフラット電気ケーブルの組立方法。 １４．前記回転ホーンは全波ホーンであることを特徴とする請求項１３記載の方 法。 １５．前記回転アンビルは前記絶縁体層の間で配向される導線の配置に応じた一 連の溝及び突起部を含み、前記継目を形成する回転ホーンの溶接面と前記突出部 との間で前記絶縁体層は圧縮されることを特徴とする請求項１３記載の方法。 １６．前記絶縁体層はポリエステル材料であり、前記導線は銅であることを特徴 とする請求項１３記載の方法。 １７．前記回転ホーンはパターンを有する溶接面を含むことを特徴とする請求項 １３記載の方法。 １８．前記回転アンビルは、前記絶縁体材料が前記導線に超音波溶接されないよ うに形成されていることを特徴とす る請求項１３記載の方法。 １９．該フラット電気ケーブルに非接合部を設けるべく超音波溶接動作を周期的 に停止せしめる付加ステップを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。 ２０．該フラットケーブルを個々の長さに切断し、ケーブルの端部を剥離せしめ るステップを更に含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。 ２１．前記ケーブルの端部の剥離は、前記導線を露出せしめるべく前記上部及び 下部の絶縁体層を除去し、かつ前記フラットケーブルの端部から前記導線を突出 せしめて為されることを特徴とする請求項２０記載の方法。 ２２．前記ケーブルの端部は、前記導線の幅だけ露出せしめるべく前記上部及び 下部の絶縁体層を除去する回転研削機械に前記端部を挿入することにより剥離せ しめられ、 突出する導線を残すべく前記ケーブルの余剰端部を除去せしめることを特徴と する請求項２０記載の方法。 ２３．組立てられたケーブルに接合された継目が存在することを検査するステッ プを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。 ２４．リールから導線の素線を引き出し、 前記導線の個々の素線を払拭し、 前記導線の素線を分離せしめ、 前記導線の素線を直線状にし、 前記導線を接合領域に導き、 絶縁体材料の上部及び下部層を前記接合領域に引き出し、 該上部及び下部の絶縁体層と中間層となる前記導線の素線とを回転ホーンと回 転アンビルとの間に同時に挿入せしめ、 該上部及び下部の層を超音波接合して、前記導線に平行に隣接する継目を形成 せしめ、 フラットケーブルの長手方向にスリットを入れ、 完成したフラット電気ケーブルアセンブリをリールに巻き取るステップを含む ことを特徴とするフラット電気ケーブルの組立方法。