專利名稱：柔性導體和連接端子之間的裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種用于連接柔性導體的元件，特別是用于連接低壓電路斷路器和接觸器的柔性導體的元件。本發明還涉及一種方法，用于通過激光焊接，將柔性導體，尤其是一個或更多編織物，連接到接線端子，特別是低壓電路斷路器或接觸器的動觸頭的連接端子。
背景技術：
電路斷路器和接觸器通常具有柔性導體，用于連接動觸頭和靜觸頭。現有技術中用來將這種柔性導體與動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周圍的較大區域內產生較長時間的高溫。這會導致通常由銅制成的導線退火，使柔性導體的機械特性降低或變壞，不可避免地導致整個電路斷路器或接觸器的使用壽命縮短，使維護工作變得復雜，甚至導致需要更換設備。
在動觸頭和靜觸頭上的焊接區周圍的連接端子部分，也都受到這種由熱量導致的退火作用，結果導致這些部件的機械特性變壞。
另外，這些工藝需要密集的能量應用，費用高，幾乎沒有柔性而且體積較大。
然而，這些方法的能夠工業化執行的替代方法卻很難找到，因為連接不規則形狀的元件比較麻煩。例如，對于動觸點的導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械穩定性，還具有必要的導電性，由于編織物的形狀特點，這并非總是很容易做到。另外，柔性導體及連接端子的尺寸也可能較大，因此，焊接系統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，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，用于將柔性導體與剛性元件連接，能夠有效替代現有常規銅焊方法實現的連接。顯而易見的是，還需要一種有效方法，用于將柔性導體，尤其是銅編織物，連接到連接端子。
發明內容
本發明的目的在于提供一種柔性導體與連接端子之間的連接裝置(junction)，其具有高的機械穩定性和高的導電性并且能夠有效地制造。
在該目的范圍內，本發明的一個目的是提供用于將柔性導體連接到連接端子的方法，其不會引起導線和/或連接端子的機械性能的降低。
本發明的另一目的是提供一種用于將柔性導體連接到連接端子的方法，其能確保高的導電性。
本發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。
本發明的另一目的是提供一種用于將柔性導體連接到連接端子的方法，以及一種柔性導體與連接端子之間的連接裝置，其結構簡單便于工業應用，費用適度，在經濟上有競爭力。
本申請本身還適于使用當前普及的低成本自動化控制系統(robotized handling unit)，其能在迄今為止被認為最缺乏柔性的領域，在柔性和可編程性方面帶來很大的新優點。例如，這些特點使得可以用同樣的焊接配置來處理不同范圍的觸點和端子。
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，并且可通過柔性導體與連接端子之間的連接裝置來實現，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、兩個側表面、以及端表面；所述連接端子在所述端表面上具有一個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厚度；至少一個柔性導體，其一個端部的形狀與所述槽的內表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中；所述柔性導體大致以直角從上表面、下表面、端表面中之一伸出；至少一個激光焊道，其在所述槽處沿著沒有伸出所述柔性導體的兩個表面中的一個行進。
本發明的另一方面是一種方法，用于提供柔性導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、兩個側表面、以及端表面，所述連接端子在所述端表面上具有一個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厚度；提供至少一個柔性導體，其一個端部的形狀與所述槽的內表面大致匹配；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體的所述兩個表面中的至少一個，以在所述連接端子與所述柔性導體之間提供焊接連接。
實際上已經發現，通過使用根據本發明的連接裝置以及根據本發明的方法，可以提供高機械穩定性及高導電性的連接。另外，使用激光焊接裝置避免了現有技術中的退火問題，因而保留了單個部件的機械性能。
以下所作的說明及附圖僅作為非限定性實例，通過這些說明和附圖，本發明方法的特征將變得更加清楚。圖中圖1是根據本發明的連接端子和柔性導體的示意性透視圖；以及圖2是根據本發明的柔性導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明的方法的示意性透視圖。
具體實施例方式
參見圖1，構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，具有一個上表面11和一個下表面12、兩個側表面13和14、以及一個端表面15。連接端子在端表面15具有一個或更多個大致為平行六面體形狀的槽150，其穿過連接端子的整個厚度。實際上在該實例中，也可以說該端表面15的輪廓呈方波狀。
構成該連接裝置的第二元件是柔性導體2，其具有端部21，其形狀基本上與槽150的內壁相匹配。
參見圖2，示出了根據本發明的連接裝置是由導線2的端部21構成，該端部插入所述槽150中。在該例中柔性導體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處具有至少一個激光焊道3，其沿著端表面15和/或與伸出柔性導體的表面相對的表面行進。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。
術語“焊道(welding bead)”指激光裝置沿預定路線掃描時產生的熔融材料。
優選地，如圖1和2示意性示出的，柔性導體2由一個或更多銅編織物構成。下文將作更清楚的描述，柔性導體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，當連接裝置較大時，最好提供多個激光焊道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，在本實施例中，其與伸出柔性導體2的表面12相對應。
根據本發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，包括至少一個動觸頭、一個柔性導體、以及一個連接端子。動觸頭與柔性導體之間以及柔性導體與連接端子之間的這種連接裝置適于用本發明的連接裝置來制成。所述電路斷路器和接觸器構成了本發明的另一個方面。
本發明的再一個方面涉及一種用以在柔性導體與連接端子之間提供連接裝置的方法，下文將詳細描述。參見圖1和2，根據本發明的方法包括如下步驟。準備一個大致為平行六面體形的連接端子1，其具有一個上表面11、一個下表面12、兩個側表面13和14、以及一個端表面15；在端表面15上提供一個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厚度。另外，提供具有端部21的柔性導體2，柔性導體的形狀基本與所述槽的內壁相匹配。
將成形端部21插入槽150中并冷壓(cold-coined)，使柔性導體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進行焊接，以在連接端子與柔性導體之間提供焊連接。
如上所述，柔性導體最好由一個或更多銅編織物構成，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表面13和14垂直的方向掃描而進行。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，又在側表面11或12上，沿大致與連接端子的側表面垂直的方向進行多次掃描。
對本領域技術人員來說，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動來進行是顯而易見的。所述相對運動在實踐中可以通過使要焊接的部件保持不動而使焊接裝置移動，或者通過使焊接裝置保持不動而使要焊接的部件移動，或者通過使二者都移動來實現。
下文詳細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可以根據要焊接元件特點，例如它們的化學性質或它們的厚度來選擇或調整，但在焊接操作中，為補償受影響區的加熱并且通常為使結果最優，也可進行適當調節和改變。
雖然可以使用不同類型的激光裝置，但最為優選地是使用固態激光器，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以及要得到的結果而選擇和調整。
在實踐中已經發現，通過使用本發明的方法，能夠得到具有優良機械和電學特性的連接裝置。特別是，銅焊工藝中通常存在的銅退火問題得以避免。
在實踐中，通過將柔性導體冷壓在連接端子上，得到了極高的導電性，即便是在根據本發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連接裝置由于隨后經過銅焊過程而導致的導電性變壞。由于包括導電特性，激光焊接不再需要使裝置機械穩定的工作并能防止作業條件中材料的熱膨脹對導電性的影響。
而且，激光裝置的使用能夠避免使用加熱，加熱對各個部件的機械特性影響嚴重并且有害。
根據本發明的方法還適于插入到自動化生產循環中，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。
在實踐中已經發現，根據本發明的連接裝置以及獲得該連接裝置的方法完全能夠實現既定的意圖和目標。
這樣構思的連接裝置和方法容易進行各種修改和變通，所有這些均在本發明原理之內；而且所有細節均可用其它在技術上等同的元件來替換。
在實踐中，所用材料以及可能的形狀和尺寸根據需要及技術狀況可以是任意的。
權利要求
1.一種在柔性導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、兩個側表面、以及端表面；所述連接端子在所述端表面上具有一個或更多個大致呈平行六面體形狀的槽，其穿過所述連接端子的整個厚度；至少一個柔性導體，其一個端部的形狀與所述槽的內表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中；所述柔性導體大致以直角從所述上表面、下表面、和端表面中的一個伸出；以及至少一個激光焊道，其在所述槽處沿著沒有伸出所述柔性導體的兩個表面中的一個行進。
2.根據權利要求1所述的連接裝置，其特征在于，所述柔性導體由銅編織物構成。
3.根據權利要求2所述的連接裝置，其特征在于，所述柔性導體的端部通過壓擠所述編織物形成。
4.根據上述權利要求中的任一項所述的連接裝置，其特征在于，其包括多個激光焊道，其沿著柔性導體未從中伸出的至少一個表面行進。
5.一種低壓電路斷路器或接觸器，包括至少一個動觸頭、柔性導體、連接端子、所述動觸頭與所述柔性導體之間的第一連接裝置、所述柔性導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是根據權利要求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、兩個側表面、以及端表面，所述連接端子在所述端表面上具有一個或更多個大致呈平行六面體形狀的槽，其穿過所述連接端子的整個厚度；提供至少一個柔性導體，其一個端部的形狀與所述槽的內表面大致匹配；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伸出；以及在所述槽處用激光裝置焊接未伸出所述柔性導體的所述兩個表面中的至少一個，以在所述連接端子與所述柔性導體之間提供焊接連接。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述柔性導體由至少一個銅編織物構成。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述柔性導體的端部通過壓擠所述編織物形成。
9.根據權利要求6到8中任一項所述的方法，其特征在于，所述激光裝置在未伸出所述柔性導體的兩個表面中的至少一個上，沿大致與所述連接端子的側表面垂直的方向掃描。
10.根據權利要求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體的兩個表面中的至少一個上，沿大致與所述連接端子的側表面垂直的方向進行多次掃描。
11.根據權利要求6到10中任一項所述的方法，其特征在于，所述激光裝置由固態激光器構成。
12.一種在柔性導體和連接端子之間的連接裝置，通過根據權利要求6至11中的任一項所述的方法得到。
全文摘要
本發明涉及一種在柔性導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、兩個側表面、以及端表面，并且在所述端表面上具有一個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厚度；至少一個柔性導體，其一個端部的形狀與所述槽的內表面大致匹配；所述端部被插入所述槽中，并且所述柔性導體大致以直角從所述上表面、下表面、以及端表面之一伸出；至少一個激光焊道，其在所述槽處沿著沒有伸出所述柔性導體的兩個表面中的一個行進。
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 優先權日2002年4月12日
發明者馬西莫·毛拉, 費代里科·甘巴 申請人:阿布服務公司