專利名稱：柔性導(dǎo)體和連接端子之間的裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于連接柔性導(dǎo)體的元件，特別是用于連接低壓電路斷路器和接觸器的柔性導(dǎo)體的元件。本發(fā)明還涉及一種方法，用于通過激光焊接，將柔性導(dǎo)體，尤其是一個(gè)或更多編織物，連接到接線端子，特別是低壓電路斷路器或接觸器的動(dòng)觸頭的連接端子。
背景技術(shù)：
電路斷路器和接觸器通常具有柔性導(dǎo)體，用于連接動(dòng)觸頭和靜觸頭?，F(xiàn)有技術(shù)中用來將這種柔性導(dǎo)體與動(dòng)觸頭以及與靜觸頭連接的方法一般是基于銅焊工藝。
這些工藝會在焊接區(qū)周圍的較大區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生較長時(shí)間的高溫。這會導(dǎo)致通常由銅制成的導(dǎo)線退火，使柔性導(dǎo)體的機(jī)械特性降低或變壞，不可避免地導(dǎo)致整個(gè)電路斷路器或接觸器的使用壽命縮短，使維護(hù)工作變得復(fù)雜，甚至導(dǎo)致需要更換設(shè)備。
在動(dòng)觸頭和靜觸頭上的焊接區(qū)周圍的連接端子部分，也都受到這種由熱量導(dǎo)致的退火作用，結(jié)果導(dǎo)致這些部件的機(jī)械特性變壞。
另外，這些工藝需要密集的能量應(yīng)用，費(fèi)用高，幾乎沒有柔性而且體積較大。
然而，這些方法的能夠工業(yè)化執(zhí)行的替代方法卻很難找到，因?yàn)檫B接不規(guī)則形狀的元件比較麻煩。例如，對于動(dòng)觸點(diǎn)的導(dǎo)電編織物和連接端子之間的連接裝置，必須以最有效的方式，通過使用連接端子的可用表面，使連接不但具有足夠的機(jī)械穩(wěn)定性，還具有必要的導(dǎo)電性，由于編織物的形狀特點(diǎn)，這并非總是很容易做到。另外，柔性導(dǎo)體及連接端子的尺寸也可能較大，因此，焊接系統(tǒng)必須具有足夠的功率水平。
例如，超聲焊接沒有上面提到的退火缺點(diǎn)，但是由于其公知的功率限制而不能采用。
通過以上描述，顯然需要一種裝置，用于將柔性導(dǎo)體與剛性元件連接，能夠有效替代現(xiàn)有常規(guī)銅焊方法實(shí)現(xiàn)的連接。顯而易見的是，還需要一種有效方法，用于將柔性導(dǎo)體，尤其是銅編織物，連接到連接端子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置(junction)，其具有高的機(jī)械穩(wěn)定性和高的導(dǎo)電性并且能夠有效地制造。
在該目的范圍內(nèi)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于將柔性導(dǎo)體連接到連接端子的方法，其不會引起導(dǎo)線和/或連接端子的機(jī)械性能的降低。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將柔性導(dǎo)體連接到連接端子的方法，其能確保高的導(dǎo)電性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種低壓電路斷路器或接觸器的銅編織物與連接端子之間的連接裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將低壓電路斷路器或接觸器的銅編織物連接到連接端子的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于將柔性導(dǎo)體連接到連接端子的方法，以及一種柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置，其結(jié)構(gòu)簡單便于工業(yè)應(yīng)用，費(fèi)用適度，在經(jīng)濟(jì)上有競爭力。
本申請本身還適于使用當(dāng)前普及的低成本自動(dòng)化控制系統(tǒng)(robotized handling unit)，其能在迄今為止被認(rèn)為最缺乏柔性的領(lǐng)域，在柔性和可編程性方面帶來很大的新優(yōu)點(diǎn)。例如，這些特點(diǎn)使得可以用同樣的焊接配置來處理不同范圍的觸點(diǎn)和端子。
通過以下描述以及附圖，該意圖以及這些目的等等，將會變得明顯，并且可通過柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置來實(shí)現(xiàn)，其特征在于，包括連接端子，大致呈平行六面體形，具有上表面和下表面、兩個(gè)側(cè)表面、以及端表面；所述連接端子在所述端表面上具有一個(gè)或更多大致呈平行六面體形的槽，其穿過所述連接端子的整個(gè)厚度；至少一個(gè)柔性導(dǎo)體，其一個(gè)端部的形狀與所述槽的內(nèi)表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中；所述柔性導(dǎo)體大致以直角從上表面、下表面、端表面中之一伸出；至少一個(gè)激光焊道，其在所述槽處沿著沒有伸出所述柔性導(dǎo)體的兩個(gè)表面中的一個(gè)行進(jìn)。
本發(fā)明的另一方面是一種方法，用于提供柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置，其特征在于，其包括如下步驟
提供連接端子，其大致呈平行六面體形狀，具有上表面和下表面、兩個(gè)側(cè)表面、以及端表面，所述連接端子在所述端表面上具有一個(gè)或更多大致呈平行六面體形狀的槽，其穿過所述連接端子的整個(gè)厚度；提供至少一個(gè)柔性導(dǎo)體，其一個(gè)端部的形狀與所述槽的內(nèi)表面大致匹配；將所述端部插入所述槽中并冷壓，從而使所述柔性導(dǎo)體大致以直角從所述連接端子的上表面、下表面、和端表面中之一伸出；在所述槽處用激光裝置焊接未伸出所述柔性導(dǎo)體的所述兩個(gè)表面中的至少一個(gè)，以在所述連接端子與所述柔性導(dǎo)體之間提供焊接連接。
實(shí)際上已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用根據(jù)本發(fā)明的連接裝置以及根據(jù)本發(fā)明的方法，可以提供高機(jī)械穩(wěn)定性及高導(dǎo)電性的連接。另外，使用激光焊接裝置避免了現(xiàn)有技術(shù)中的退火問題，因而保留了單個(gè)部件的機(jī)械性能。


以下所作的說明及附圖僅作為非限定性實(shí)例，通過這些說明和附圖，本發(fā)明方法的特征將變得更加清楚。圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的連接端子和柔性導(dǎo)體的示意性透視圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置以及用于提供所述連接裝置的本發(fā)明的方法的示意性透視圖。
具體實(shí)施例方式
參見圖1，構(gòu)成連接裝置的元件是連接端子1，其形成大致為平行六面體，具有一個(gè)上表面11和一個(gè)下表面12、兩個(gè)側(cè)表面13和14、以及一個(gè)端表面15。連接端子在端表面15具有一個(gè)或更多個(gè)大致為平行六面體形狀的槽150，其穿過連接端子的整個(gè)厚度。實(shí)際上在該實(shí)例中，也可以說該端表面15的輪廓呈方波狀。
構(gòu)成該連接裝置的第二元件是柔性導(dǎo)體2，其具有端部21，其形狀基本上與槽150的內(nèi)壁相匹配。
參見圖2，示出了根據(jù)本發(fā)明的連接裝置是由導(dǎo)線2的端部21構(gòu)成，該端部插入所述槽150中。在該例中柔性導(dǎo)體2基本上呈直角從連接端子1的下表面12伸出。
再來看圖2，沿連接端子1，在槽150處具有至少一個(gè)激光焊道3，其沿著端表面15和/或與伸出柔性導(dǎo)體的表面相對的表面行進(jìn)。在圖2的情況下，激光焊道3既位于端表面15上，又位于上表面11上。
術(shù)語“焊道(welding bead)”指激光裝置沿預(yù)定路線掃描時(shí)產(chǎn)生的熔融材料。
優(yōu)選地，如圖1和2示意性示出的，柔性導(dǎo)體2由一個(gè)或更多銅編織物構(gòu)成。下文將作更清楚的描述，柔性導(dǎo)體2的成形端部21可以方便地通過壓擠所述編織物而獲得。
尤其是，當(dāng)連接裝置較大時(shí)，最好提供多個(gè)激光焊道3；在這種情況下，能夠很方便地使所述焊道既位于端表面15上，又能如圖2所示，位于端表面11上，在本實(shí)施例中，其與伸出柔性導(dǎo)體2的表面12相對應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的連接裝置適用于，例如，低壓電路斷路器和接觸器中。所述電路斷路器和接觸器，其最簡單的形式，包括至少一個(gè)動(dòng)觸頭、一個(gè)柔性導(dǎo)體、以及一個(gè)連接端子。動(dòng)觸頭與柔性導(dǎo)體之間以及柔性導(dǎo)體與連接端子之間的這種連接裝置適于用本發(fā)明的連接裝置來制成。所述電路斷路器和接觸器構(gòu)成了本發(fā)明的另一個(gè)方面。
本發(fā)明的再一個(gè)方面涉及一種用以在柔性導(dǎo)體與連接端子之間提供連接裝置的方法，下文將詳細(xì)描述。參見圖1和2，根據(jù)本發(fā)明的方法包括如下步驟。準(zhǔn)備一個(gè)大致為平行六面體形的連接端子1，其具有一個(gè)上表面11、一個(gè)下表面12、兩個(gè)側(cè)表面13和14、以及一個(gè)端表面15；在端表面15上提供一個(gè)或更多大致為平行六面體形的槽150，其穿過所述連接端子的整個(gè)厚度。另外，提供具有端部21的柔性導(dǎo)體2，柔性導(dǎo)體的形狀基本與所述槽的內(nèi)壁相匹配。
將成形端部21插入槽150中并冷壓(cold-coined)，使柔性導(dǎo)體2大致以直角從連接端子的所述上表面、下表面、端表面中之一伸出，例如從下表面12伸出。
參見圖2，用激光裝置40(示意性示出)對端表面15和/或下表面12進(jìn)行焊接，以在連接端子與柔性導(dǎo)體之間提供焊連接。
如上所述，柔性導(dǎo)體最好由一個(gè)或更多銅編織物構(gòu)成，成形端部可以通過壓擠所述編織物得到。
焊接作用最好通過激光裝置在表面15和/或11或12上，沿大致與連接端子的側(cè)表面13和14垂直的方向掃描而進(jìn)行。在任何情況下，尤其是連接裝置較大的情況，最好使激光裝置既在端表面15上，又在側(cè)表面11或12上，沿大致與連接端子的側(cè)表面垂直的方向進(jìn)行多次掃描。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在焊接操作中所述掃描可以通過焊接裝置相對要焊接部件的相對運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行是顯而易見的。所述相對運(yùn)動(dòng)在實(shí)踐中可以通過使要焊接的部件保持不動(dòng)而使焊接裝置移動(dòng)，或者通過使焊接裝置保持不動(dòng)而使要焊接的部件移動(dòng)，或者通過使二者都移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。
下文詳細(xì)描述的激光光束的掃描速度、入射角度以及所有其它物理參數(shù)可以根據(jù)要焊接元件特點(diǎn)，例如它們的化學(xué)性質(zhì)或它們的厚度來選擇或調(diào)整，但在焊接操作中，為補(bǔ)償受影響區(qū)的加熱并且通常為使結(jié)果最優(yōu)，也可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)和改變。
雖然可以使用不同類型的激光裝置，但最為優(yōu)選地是使用固態(tài)激光器，例如釹(Nd)晶體激光器。而且在這種情況下，激光器的工作特性，例如其頻率、功率以及入射角度、掃描速度和入射角度，可以隨要焊接的元件的特點(diǎn)以及要得到的結(jié)果而選擇和調(diào)整。
在實(shí)踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的方法，能夠得到具有優(yōu)良機(jī)械和電學(xué)特性的連接裝置。特別是，銅焊工藝中通常存在的銅退火問題得以避免。
在實(shí)踐中，通過將柔性導(dǎo)體冷壓在連接端子上，得到了極高的導(dǎo)電性，即便是在根據(jù)本發(fā)明的焊接過程之后也仍然有保證，從而避免了被取代的常規(guī)連接裝置由于隨后經(jīng)過銅焊過程而導(dǎo)致的導(dǎo)電性變壞。由于包括導(dǎo)電特性，激光焊接不再需要使裝置機(jī)械穩(wěn)定的工作并能防止作業(yè)條件中材料的熱膨脹對導(dǎo)電性的影響。
而且，激光裝置的使用能夠避免使用加熱，加熱對各個(gè)部件的機(jī)械特性影響嚴(yán)重并且有害。
根據(jù)本發(fā)明的方法還適于插入到自動(dòng)化生產(chǎn)循環(huán)中，例如允許有效且相對低廉地獲得電路斷路器、接觸器、以及電路斷路器和接觸器的部件。
在實(shí)踐中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的連接裝置以及獲得該連接裝置的方法完全能夠?qū)崿F(xiàn)既定的意圖和目標(biāo)。
這樣構(gòu)思的連接裝置和方法容易進(jìn)行各種修改和變通，所有這些均在本發(fā)明原理之內(nèi)；而且所有細(xì)節(jié)均可用其它在技術(shù)上等同的元件來替換。
在實(shí)踐中，所用材料以及可能的形狀和尺寸根據(jù)需要及技術(shù)狀況可以是任意的。
權(quán)利要求
1.一種在柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置，其特征在于，所述連接裝置包括連接端子，大致呈平行六面體形狀，具有上表面和下表面、兩個(gè)側(cè)表面、以及端表面；所述連接端子在所述端表面上具有一個(gè)或更多個(gè)大致呈平行六面體形狀的槽，其穿過所述連接端子的整個(gè)厚度；至少一個(gè)柔性導(dǎo)體，其一個(gè)端部的形狀與所述槽的內(nèi)表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中；所述柔性導(dǎo)體大致以直角從所述上表面、下表面、和端表面中的一個(gè)伸出；以及至少一個(gè)激光焊道，其在所述槽處沿著沒有伸出所述柔性導(dǎo)體的兩個(gè)表面中的一個(gè)行進(jìn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述柔性導(dǎo)體由銅編織物構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接裝置，其特征在于，所述柔性導(dǎo)體的端部通過壓擠所述編織物形成。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接裝置，其特征在于，其包括多個(gè)激光焊道，其沿著柔性導(dǎo)體未從中伸出的至少一個(gè)表面行進(jìn)。
5.一種低壓電路斷路器或接觸器，包括至少一個(gè)動(dòng)觸頭、柔性導(dǎo)體、連接端子、所述動(dòng)觸頭與所述柔性導(dǎo)體之間的第一連接裝置、所述柔性導(dǎo)體與所述連接端子之間的第二連接裝置，其特征在于，所述第一連接裝置和所述第二連接裝置中的至少一個(gè)是根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一所述的連接裝置。
6.一種方法，用于提供柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置，其特征在于，包括如下步驟提供連接端子，其大致呈平行六面體形狀，具有上表面和下表面、兩個(gè)側(cè)表面、以及端表面，所述連接端子在所述端表面上具有一個(gè)或更多個(gè)大致呈平行六面體形狀的槽，其穿過所述連接端子的整個(gè)厚度；提供至少一個(gè)柔性導(dǎo)體，其一個(gè)端部的形狀與所述槽的內(nèi)表面大致匹配；將所述端部插入所述槽中并冷壓，從而使所述柔性導(dǎo)體大致以直角從所述連接端子的上表面、下表面、以及端表面中的一個(gè)伸出；以及在所述槽處用激光裝置焊接未伸出所述柔性導(dǎo)體的所述兩個(gè)表面中的至少一個(gè)，以在所述連接端子與所述柔性導(dǎo)體之間提供焊接連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述柔性導(dǎo)體由至少一個(gè)銅編織物構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述柔性導(dǎo)體的端部通過壓擠所述編織物形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述激光裝置在未伸出所述柔性導(dǎo)體的兩個(gè)表面中的至少一個(gè)上，沿大致與所述連接端子的側(cè)表面垂直的方向掃描。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述激光裝置在未伸出所述柔性導(dǎo)體的兩個(gè)表面中的至少一個(gè)上，沿大致與所述連接端子的側(cè)表面垂直的方向進(jìn)行多次掃描。
11.根據(jù)權(quán)利要求6到10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述激光裝置由固態(tài)激光器構(gòu)成。
12.一種在柔性導(dǎo)體和連接端子之間的連接裝置，通過根據(jù)權(quán)利要求6至11中的任一項(xiàng)所述的方法得到。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在柔性導(dǎo)體與連接端子之間的連接裝置，其特征在于，包括連接端子，大致呈平行六面體形，具有上表面和下表面、兩個(gè)側(cè)表面、以及端表面，并且在所述端表面上具有一個(gè)或更多大致呈平行六面體形的槽，其穿過所述連接端子的整個(gè)厚度；至少一個(gè)柔性導(dǎo)體，其一個(gè)端部的形狀與所述槽的內(nèi)表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中，并且所述柔性導(dǎo)體大致以直角從所述上表面、下表面、以及端表面之一伸出；至少一個(gè)激光焊道，其在所述槽處沿著沒有伸出所述柔性導(dǎo)體的兩個(gè)表面中的一個(gè)行進(jìn)。
文檔編號H01H71/08GK1647330SQ03808077
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月12日
發(fā)明者馬西莫·毛拉, 費(fèi)代里科·甘巴 申請人:阿布服務(wù)公司