Joints and joining methods thereof between the flexible conductor and the connecting terminal

本発明は、フレキシブルな導線を接続するための要素に係り、特に、低電圧サーキット・ブレーカ及び接触器のための要素に係る。 また、本発明は、フレキシブルな導線を接続するための方法に係り、特に、一または二以上の編組線を接続端子に接続するための方法、特に、編組線を低電圧サーキット・ブレーカまたは接触器の可動接点の接続端子にレーザ溶接によって接続するための方法に係る。

エレクトリック・サーキット・ブレーカ及び接触器には、通常、可動接点と固定接点を機能的に接続するフレキシブルな導線が設けられる。 フレキシブルな導線と可動接点の接合部及びフレキシブルな導線と固定接点の接合部を形成するための従来の方法は、通常、ロウ付けプロセスに基づくものであった。

これらのプロセスは、比較的長い時間、溶接部の周りの比較的広い領域を高温度に曝す。 これは、導体（通常、銅で作られている）にアニ−リングを生じさせ、その結果、そのフレキシブルな導線の機械的性質の低下及び劣化をひき起こし、そのことは、不可避的に、サーキット・ブレーカまたは接触器の全体としての寿命の短縮を招き、複雑なメンテナンス作業、あるいは、時には機器の交換を必要にしている。

可動接点及び固定端子において溶接部の周りを取り囲む接続端子の部分もまた、熱によってアニ−リングされ、その結果、これらのコンポーネントの機械的特性の劣化がひき起こされる。

更に、これらのプロセスは、大きなエネルギーを消費し、コストが掛かり、且つ、適応性に乏しく、且つ大きくて扱いにくい。

しかしながら、不規則な形状を有する結合要素を取り扱うことから、工業的に実施することが可能であって且つこれらの方法に代わり得る方法を見付け出すことは困難である。 例えば、導線の編組線と可動接点の接続端子の間の接合部のケースにおいては、利用可能な最良の方法を用いて、使用に適した端子表面を使用することにより、接続部に十分な機械的な安定性及び必要な電気伝導性の双方を与える必要がある。 しかし、そのことは、編組線の形状特性の観点から、必ずしも常に容易ではない。 更に、フレキシブルな導線及び接続端子の寸法もまた、かなり大きくなることがあり、そのために、溶接システムは、適切なパワー・レベルを有していなければならない。

例えば、超音波溶接は、以上に挙げたアニ−リングに起因する欠点を備えていないが、その既知のパワーの限界の観点から、実際の使用には適していない。

以上の説明から、従来のロウ付け方法によって得られる接続の有効な代替手段となり得る、フレキシブルな導線とリジッドな要素を接続するためのシステムが、従来技術の中で必要となっていることが明らかである。 また、フレキシブルな導線、特に銅の編組線を接続端子に接続するための有効な方法が、従来技術の中で必要となっていることが明らかである。

本発明の狙いは、高い機械的な安定性及び高い電気の伝導性を有し、且つ効率良く製造することができる、フレキシブルな導線と接続端子の間の接合部を提供することにある。

この狙いの範囲内で、本発明の目的は、フレキシブルな導線を接続端子に接続するための方法であって、導体、および／または、接続端子の機械的特性を低下を招くことがない方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、フレキシブルな導線を接続端子に接続するための方法であって、高い電気の伝導性を確保することができる方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、低電圧サーキット・ブレーカまたは接触器の中の、銅の編組線と接続端子の間の接合部を提供することにある。

本発明の他の目的は、低電圧サーキット・ブレーカまたは接触器の中で、銅の編組線を接続端子に接合するための方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、シンプルであって、比較的少ないコストで且つ経済的に競争力のあるやり方で工業的に適用することができる、フレキシブルな導線を接続端子に接続するための方法、及び、フレキシブルな導線と接続端子の間の接合部を提供することにある。

また、本願発明は、近年広まっている低コストのロボット化されたハンドリング装置の利用に役立つ。 そのようなハンドリング装置は、今日、極めて重要と考えられている、現場でのフレキシビリティ及びプログラミング可能性に関し、新しい大きな優位性をもたしている。 これらの特徴は、例えば、同一の溶接ステーションを用いて、非常に異なった範囲に渡るコネクター及び端子を取り扱うことを可能にする。

この狙い及びこれらの目的、及び以下の説明及び添付図面から明らかになる目的は、本発明によって実現される。

本発明のフレキシブルな導線と接続端子の間の接合部は、下記の特徴を備える：
前記接続端子は、実質的に平行六面体の形状を備え、上面、下面、二つの側面及び端面を有し；
前記端面は、前記接続端子の全厚みを貫通し、実質的に平行六面体状に形成された一または二以上のスロットを有し；
少なくとも一つのフレキシブルな導線には、前記スロットの内壁に実質的に噛み合わされるように一つの端部が形成され；
前記端部は前記スロットの中に挿入され、且つ、前記フレキシブルな導線は前記上面、下面または端面の一つから実質的に直角に突出し；
少なくとも一つのレーザ溶接ビードが、前記フレキシブルな導線が突出していない二つ面の少なくとも一つの上で、前記スロット内の前記接続端子上を通る。

本発明の他のアスペクトは、フレキシブルな導線と接続端子の間に接合部を作るための方法であって、下記工程を備える：
接続端子及び少なくとも一つのフレキシブルな導線を準備する；
前記接続端子は、実質的に平行六面体の形状を備え、上面、下面、二つの側面及び端面を有し、且つ、前記端面上に、当該接続端子の全厚みを貫通し、実質的に平行六面体状に形成された一または二以上のスロットを有している；
前記導線には、前記スロットの内壁に実質的に噛み合わされるように一つの端部が形成されている；
前記端部を前記スロットの中に挿入して冷間で成形し、それによって、前記フレキシブルな導線が前記接続端子の前記上面、下面または端面の一つから実質的に直角に突出するようにする；
前記接続端子と前記フレキシブルな導線を互いに溶接するため、前記フレキシブルな導線が突出していない二つの面の少なくとも一つで、前記スロット上にレーザ溶接装置による溶接を施す。

事実、本発明による接合部及び本発明による方法を用いることによって、高い機械的安定性及び高い電気伝導性で特徴付けられる接続が実現されることが見出された。 レーザ溶接手段のユーザーは、更に、従来技術におけるアニールの問題を解消することが可能になり、その結果として、各部分の機械的特性を維持することができる。

本発明による方法の特徴は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することによって、より明確になるであろう。 ただし、これらは、説明のための例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１に示されている様に、接合部を構成する第一の要素は接続端子１である。 この接続端子は、実質的に平行六面体の形状を備え、上面１１、下面１２、二つの側面１３及び１４、及び一つの端面１５を備えている。 この接続端子は、その端面１５上に、当該接続端子の全厚みを貫通し、実質的に平行六面体に形成された一または二以上のスロット１５０を有している。 実際、この例においては、上記の端面１５は矩形波形状を有していると言うことができる。

接合部を構成する第二の要素はフレキシブルな導線２である。 この導線２は、前記スロットの内壁１５０に実質的に噛み合わされるように形成された一つの端部２１を有している。

図２に示されている様に、本発明による接合部は、上記スロット１５０の中に挿入された導体２の端部によって構成されている。 このケースでは、フレキシブルな導線２は接続端子１の下面１２から実質的に直角に突出している。

更に、図２に示されている様に、少なくとも一つのレーザ溶接ビード３が、接続端子１に沿って、スロット１５０上を、端面１５の上で、および／または、フレキシブルな導線が突出している面の反対側の面の上で通っている。 図２に示されたケースでは、端面１５の上及び上面１１の上の双方にレーザ溶接ビード３がある。

ここで“溶接ビード”と言う用語は、所定のライン上でレーザ溶接装置を走査することによって形成される溶着物を意味している。

好ましくは、図１及び２に概略的に示されているように、フレキシブルな導線２は、一または二以上の銅の編組線によって構成される。 後により明確に説明されるように、フレキシブルな導線２の端部２１の形状は、前記編組線を圧縮することによって都合良く得ることができる。

特に、接合部が比較的大きな場合、複数のレーザ溶接ビード３を設けることが好ましい。 このケースにおいて、端面１５の上、及び、例えば図２に示された例では、フレキシブルな導線２が突出する面１２（下面）の反対側の面１１（上面）の双方に前記ビード設けることが好ましい。

本発明による接合部は、例えば、低電圧サーキット・ブレーカ及び接触器に都合良く適用することができる。 前記サーキット・ブレーカ及び接触器は、最も概略的な形態において、少なくとも一つの可動接点、フレキシブルな導線、及び接続端子を備えている。

可動接点とフレキシブルな導線の間の接合部、及びフレキシブルな導線と接続端子の間の接合部は、本発明による接合部によって都合良く構成することができる。 前記サーキット・ブレーカ及び接触器は、本発明の更なるアスペクトを構成する。

本発明の更なるアスペクトは、フレキシブルな導線と接続端子の間に接合部を作るための方法に関係する。 以下において、その方法について詳細に説明する。

図１及び２に示されているように、本発明による方法は下記の工程を備える。 実質的に平行六面体の形状を備えた接続端子１を準備する。 この接続端子は、上面１１、下面１２、二つの側面１３及び１４、及び一つの端面１５を有している。 上記の端面１５上には、前記接続端子の全厚みを貫通し、実質的に平行六面体状に形成された一または二以上のスロット１５０が形成されている。 更に、フレキシブルな導線２を準備する。 この導線２は、前記スロットの内壁に実質的に噛み合うように形成された一つの端部２１を有している。

上記の端部２１は、スロット１５０の中に挿入されて冷間で成形され、それによって、フレキシブルな導線２が、上記接続端子の前記上面、下面または端面の一つから（例えば、下面１２から）実質的に直角に突出するように構成されている。

図２に示されているように、上記端面１５、および／または、下面１２は、レーザ溶接装置４０（概略的に示されている）によって溶接が施され、それによって、接続端子とフレキシブルな導線の間が溶接される。

先に説明したように、好ましくは、フレキシブルな導線は一または二以上の銅の編組線で構成され、且つ、その端部は前記編組線を圧縮することによって得られる。

上記の溶接アクションは、好ましくは、端面１５、および／または、上面１１または下面１２の上を、接続端子の側面１３及び１４に対して実質的に直角な方向に、レーザ溶接装置を走査することによって実施される。 いずれの場合においても、特に比較的大きな接合部の場合には、端面１５、及び上面１１または下面１２の双方の上を、接続端子の側面１３及び１４に対して実質的に直角な方向に、複数回、レーザ溶接装置を走査することが好ましい。

前記走査は、溶接作業中にレーザ溶接装置を溶接対象のコンポーネントに対して相対的に移動させることによって実施できることは、当業者にとって明らかである。 前記相対移動は、実際、溶接対象のコンポーネントを動かさずに、レーザ溶接装置を動かすことによって、あるいは、レーザ溶接装置を動かさずに、溶接対象のコンポーネントを動かすことによって、あるいは、両者を動かすことによって、実施することができる。

以下において詳細に記載されているレーザ・ビームの走査スピード、傾斜角度、その他の全ての機械的パラメータは、例えば、それらの化学的性質または厚さなどのような、溶接対象の要素の特性に応じて、選択及び調整することが可能である。 更に、熱影響領域を補償するため、及び一般的に最適な結果を得るため、上記のパラメータを、溶接作業の最中に適宜、コントロールあるいは変更することも可能である。

異なるタイプのレーザ溶接装置を使用することも可能ではあるが、例えばネオジウム・クリスタル・レーザなどのような固体レーザを使用することが大いに好ましい。 このケースでもまた、例えば、その周波数、パワー及び入射角、走査スピード及び入射角などのようなレーザの動作特性を、溶接対象の要素の特性に応じて、及び得ようとする結果に応じて、選択及び調整することが可能である。

実際、本発明による方法を使用することによって、機械的及び電気的性質に優れた接合部を得ることができることが見出された。 特に、ロウ付けプロセスに特有の銅のアニ−リングの問題が解消された。

実際、接続端子上にフレキシブルな導線を冷間成形によって挿入することによって得られる、極めて高い電気伝導性は、本発明による溶接プロセスの後においても維持される。 従って、本発明による方法によれば、ロウ付けプロセスの結果得られる接合部に特有の電気の伝導性の低下を避けることができる。

レーザ溶接は、電気の伝導の特性を確保することにより、システムを機械的に安定にし、且つ、動作条件において材料の熱膨張を防止する。

これに加えて、レーザ溶接装置を使用することにより、それぞれのコンポーネントの機械的性質に対して危険且つ有害な入熱を避けることが可能になる。

更に、本発明による方法は、自動化された製造サイクルに組み込むのに適しており、例えば、サーキット・ブレーカ、接触器、及びサーキット・ブレーカ及び接触器のコンポーネントを、効率良く且つ低コストで製造することを可能にする。

実際、本発明による接合部、及び、それを得るための方法は、意図された狙い及び目的を十分に達成することが見出された。

以上の接合部及び方法は、様々な変更及び変形が可能であり、その全てが、本発明の技術的範囲に含まれる。 全ての細部は、技術的に同等の他の要素で置き換えることが可能である。

実際、使用される材料、個別の形状及び寸法などは、要求及び技術水準に応じて何であっても良い。

本発明による接続端子及びフレキシブルな導線の概要を表す斜視図である。

本発明によるフレキシブルな導線と接続端子の間の接合部、及び前記接合部を実現するための本発明による方法の概要を表す斜視図である。

符号の説明

１・・・接続端子、２・・・フレキシブルな導線（導体）、３・・・レーザ溶接ビード、１１・・・上面、１２・・・下面、１３，１４・・・側面、１５・・・端面、２１・・・端部、４０・・・レーザ溶接装置、１５０・・・スロット。