JP6311017B2 - 電気伝導体を電気接触部と接続させるための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気伝導体を電気接触部と接続させるための方法及び装置に関する。

例えば、車両の電気システムの電子的及び電気的な部品に関し、接触部と電気伝導体（ライン）との接続は、通常、機械的な圧入接続（ｆｏｒｃｅ−ｆｉｔｔｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）、すなわち圧着接続を介して生じる。圧着方法で、少なくとも２つの部品が、少なくとも１つの部品の塑性変形によって、互いに圧入接続される。通常、接触部は、押し込むこと（ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ）によってケーブルの素線と共に強制的に圧締されるフランク（圧着基部、脚部）を有する。ここで、材料接続は通常達成されない。従来技術によると、約２０％の圧締量（ｐｒｅｓｓｉｎｇ ｄｅｇｒｅｅ）を介して接触部において素線のハニカム状圧締を得ることが一般的である。さらに、フランクの支持は、起こり得る跳ね返りに対抗するように達成されるべきである。

そのような圧着接続の品質管理は、通常、いわゆる圧着力の監視によって行われ、圧着力の監視では、圧着又は屈曲のために加えられなければならない力が屈曲路に応じて測定される。通路上で統合された力は、行われた作業、圧着接続の質に関する測定として使用されている、ラインを有さない圧着接触部と、ラインを有する圧着接触部との間の作業差の圧着力の監視において生じる。約３０％の作業の差は、ケーブルのなくなった素線、接触部及びラインの不十分な圧締、そして、変更した圧着パラメータ（例えば、圧着高さ）を突き止めることを可能にする。

従来技術から周知の圧着方法には、２つの重大な欠点がある。非常に小さなライン断面（０．３５ｓｑ．ｍｍ未満）又は変形領域における接触部の大きなシート厚において、測定された作業差が非常に小さいので、圧着方法の十分な監視はもはや不可能である。例えば、ケーブルのなくなった素線は、もはや認識できない。しかしながら、ケーブルの個々の素線が圧着領域でなくなるとき、圧着における圧締量は減少し、伝導体と接触部との間の電気的な接触抵抗は無限になるように増加することができる。その結果、接続の電気的機能はもはやない。

変形可能な接触部の一般的な材料は、金属である。全ての金属は弾性特性を有するため、変形した圧着脚部の不十分な支持がこれらのフランクの望まない跳ね返り（ブリージング（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ））を生じさせる可能性がある。これは、変形した接触部と伝導体との間の接触の劣化、２つの部品間の電気抵抗の増化、そして、圧着接続の質の低下につながる可能性がある。

このような背景を鑑みると、一連の方法及び装置が、圧着方法を向上させるために、既に示唆されるか、あるいは、開発されてきた。

独国特許第１０３５８１５３Ａ１号明細書から、接続方法が周知であり、当該方法では、ケーブルが接触要素と一緒にまず圧着され、次いで、３つの個々の工程において後者と供にレーザ溶接される。圧着及びレーザ溶接は、２つの別々の装置において行われるので、別々の作業工程でも行われる。

独国特許出願公開第１０２００４０５３１２６Ａ１号明細書は、電気伝導体が接触要素と共に圧着され、かつ、同一の作業工程において溶接される装置を開示している。接触要素の圧着フラップ（ｃｒｉｍｐ ｆｌａｐｓ）は、特殊な圧着器具により圧締される。圧着接点は、電気伝導体のシースと接触要素の圧着フラップとの間で生成されるのに対して、伝導体端部と接触要素との間の異なる場所で行われる。溶接中、電流は、溶接電極を介して接続される伝導体の要素と、接触要素とを通って流れる。

独国特許第１９８４０２１４Ｃ２号明細書から、圧接のための方法が周知であり、その方法を用いて、ライン保持部のフラップ間のラインが固定される。このため、ラインはまずライン保持部内に配置され、そのフラップは、アンビル及び圧着ダイス（ｃｒｉｍｐ ｄｉｅ）の支援により、他のフラップの下で重なって圧締される。続いて、フラップが一緒に溶接される。

独国特許第１０００７２５８Ａ１号明細書は、モバイルケーブルコネクタを記載し、モバイルケーブルコネクタでは、配線束が傾斜した円筒状金属スリーブ内に挿入される。続いて、傾斜した挿入開口では、配線束は２つの電極を介してスリーブの側部と共に超音波溶接される。

独国特許第１０３５２４８２Ａ１号明細書は、異なるケーブルの素線が一緒に溶接される装置について記載している。また、当該装置は、ケーブルの電気的に絶縁された領域の圧着を可能にする。

独国特許第３０１７３６４Ａ１号明細書から、ケーブルの素線がまずフラットプラグと共に圧着される方法が周知である。ダイスタンプ（ｄｉｅ ｓｔａｍｐ）がフラットプラグの金属脚部を一緒に圧締する。ダイスタンプも超音波圧着素線及びフラットプラグそれぞれに使用できる。

独国特許出願公開第１０２００７０３２５８４Ｂ４号明細書から、圧着接続部及び溶接接続部を生成するための装置が周知である。ここで、接触要素の圧着は、まず、ケーブルの絶縁に近くで閉じられ、第２の工程において、絶縁されたケーブル端部は、接点と共に溶接される。

特開２０００２３１９４４号公報は、主題として、電気伝導体のための電気的な圧着接触要素を有する。圧着フランクは、照射開口を有する。圧着工程に続き、接触要素及び電気伝導体は、レーザビームを用いて照射開口を通って一緒に溶接され得る。

独国特許出願公開第１０２０１００３５４２４Ａ１号明細書から、電気伝導体を電気接触部を有する変形可能な脚部と接続させるための方法が周知である。脚部が接触部を圧入方法で圧締するように、脚部は屈曲ダイス（ｂｅｎｄｉｎｇ ｄｉｅ）を使用して変形可能である。接触部は、少なくとも脚部が互いに材料接続されるように作用する。この文献から、電気伝導体を電気接触部と接続させるための屈曲ダイスを有する装置も周知である。接触部は変形可能な脚部を有し、屈曲ダイスは、脚部が接触部と共に圧入して（ｆｏｒｃｅ−ｆｉｔｔｉｎｇｌｙ）伝導体を圧締し、脚部を変形するように構成され、当該装置は、レーザ溶接装置も更に備え、該レーザ溶接装置は、少なくとも脚部が相互に材料接続されるように、接触部において作用するように構成されている。

本発明の目的は、電気伝導体と電気接触部との間の安全な接続を構築すると同時に、従来技術の欠点を克服することである。

これらの目的は、請求項１に記載の方法及び請求項７に記載の装置により解決される。

本発明によると、電気伝導体を電気接触部と接続させるための方法が提案される。該接触部は、基部及びそれに接続された変形可能なフランクを有し、該フランクは、脚部が電気伝導体を接触部と圧入して圧締する（ｆｏｒｃｅ−ｆｉｔｔｉｎｇｌｙ ｐｒｅｓｓ）ように、屈曲ダイスにより、電気接触部の基部の少なくとも１つの部分に対する静止領域（ｒｅｓｔｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎ）及び屈曲ダイスにより変形可能である。

本発明に従った方法では、少なくとも屈曲ダイスの死点期間内で、静止領域と屈曲ダイスとの間に少なくとも部分的に配置された接触部は、電気伝導体の少なくとも１つの部品が基部及び／又は少なくとも１つのフランクと材料接続されるように、静止領域を介して作用するということを特徴としている。

いくつかの利点は、本発明に従った方法と共に達成され得る。接触部における効果が静止領域の側部に生じるので、当該方法のために通常使用される屈曲ダイスを変更する必要はない。標準的な接触部（標準的な接点）も変更を行わずに使用することができる。更に、維持しなければならない厳密な公差がないので、接触部の位置決めは問題とならない。屈曲ダイスの死点期間中、あるいは、その期間内に効果が生じるので、該効果は、実際の圧着プロセス中、中立的にサイクルタイムに生じることもできるか、あるいは、中立的にほぼサイクルタイムに生じることもできる。

当該方法の第１の有益な更なる発展によると、材料接続を起こす効果は静止領域における少なくとも１つの開口を介して生じる。当該方法の第２の有益な更なる発展によると、材料接続は、静止領域内の少なくとも１つの開口を貫通する少なくとも１つのレーザビームにより起こる。

既に上述したように、接触部における効果が静止領域の側部において生じ、屈曲ダイスによって接触部のフランクを変形させるとき、静止部に与えられる役割は全くないか、あまり重要ではない役割しかないので、１つの、あるいは、いくつかの開口は、静止部において比較的大きな直径を備えることができ、つまり、１つ又は複数の開口が使用されたレーザビームよりもかなり大きな直径を有する。これにより、本発明に従った方法は、静止部における接触部の溶接を防ぎ、良質のウィンドウ（ｑｕａｌｉｔｙ ｗｉｎｄｏｗ）は増加され得る。

当該方法の第３の有益な更なる発展によると、電気伝導体の少なくとも１つの部品が基部及び／又は少なくとも１つのフランクと材料接続されるように、電気伝導体は、接触部の基部内の少なくとも１つの開口を介して作用する。

接触部の基部における少なくとも１つの開口を介する効果と共に、材料接続を確立することができ、例えば、伝導体の少なくとも１つの部品と、基部及び／又は融解されるべき基部の材料を大量に有さない接触部の少なくとも１つのフランクとの間で、省エネで、比較的大きな材料強度（シート厚）を有する接触部と共に、確立することができる。

当該方法の本実施形態の有益な更なる発展によると、レーザビームが作用する領域は、基部内の開口の表面よりも大きな表面を有し、該表面は、その領域に作用しているときにレーザビームのビーム方向に対して垂直に測定される。

これにより、レーザビームが基部における開口の境界領域において基部の材料に照射され、それにより、材料接続は、伝導体の少なくとも１つの部品と基部の開口の境界との間において省エネで行われる。

長手方向の延伸に対して中央にある少なくとも部分的な領域において、長手方向の延伸と横方向の延伸とを有する接触部に対して、材料接続が起こる場合、更なる利点がある。

本発明は、電気伝導体を電気接触部と接続させるための装置も備え、該電気接触部は、基部と、それに接続された変形可能なフランクとを有し、該装置は、電気接触部の基部の少なくとも１つの部分に対する静止部と、電気伝導体を接触部と共に圧入して圧締するようにフランクを変形するよう構成された屈曲ダイスとを有し、かつ、少なくとも１つのレーザ溶接装置を有する。

装置では、少なくとも１つのレーザ溶接装置は、電気伝導体の少なくとも１つの部品が基部及び／又は少なくとも１つのフランクと材料接続されるように、静止領域と屈曲ダイスとの間に少なくとも部分的に配置された接触部における静止領域内の少なくとも１つの開口を介して作用するように構成されるということを特徴としている。

更なる発展の第１の利点によると、本発明の装置は、レーザビームの照射開始時間、レーザビームの照射継続時間、レーザビームのエネルギー密度、レーザビームのエネルギー密度の変化及び／又は屈曲ダイスの死点期間を制御するように構成されたコントローラを有する。

更なる発展の第２の利点によると、装置は、少なくとも２つのプランジャー（アンビル）を有し、これは事前に選択可能な基準に従って取り換え可能である。更なる発展の第３の利点によると、装置は開口及び／又は静止領域を洗浄するための洗浄装置を有する。

本発明の更なる特徴は、請求項、図及び図の説明から生じる。上述の特徴および特徴の組み合わせ、図の説明で言及する特徴および特徴の組み合わせ、及び／又は図だけに図示される特徴および特徴の組み合わせは、本発明の枠組みから逸脱することなく、明記した各組み合わせにおいてだけでなく、他の組み合せ又はそれら自体によっても利用可能である。

本発明は、以下で添付の図面を通して更に詳細に説明される。

本発明に従った接続方法の過程において、ａ）〜ｄ）の異なる４回において電気伝導体を電気接触部と接続させるための本発明に従った装置の概略断面図である。 変形したフランクと、ケーブルの圧入圧締された素線とを有する電気接触部を介した概略断面図である。 電気接触部の実施例の部分の概略平面図である。 断面図において示された装置の静止領域に配置された、ケーブルの圧入圧締された素線と、変形したフランクとを有する電気接触部の概略側面図である。

図の表示は単に概略的であり、実際の寸法とは異なる。図において、同一又は同様の要素は同じ参照番号が振られている。

以下で説明する実施形態の例は、本発明の好ましい実施形態を構成する。本発明がこれらの実施形態に限定されないということは、明白である。

図１に概略的に図示するように、本発明に従った方法では、電気伝導体１２を電気接触部１４と接続させるための装置１０を使用する。装置１０と共に使用されることができる電気接触部１４は、基部１６と、それに接続された変形可能なフランク１８とを有する。実施形態における接触部１４は、金属（例えば、銅）により作られ、かつ、対になって互いに対向するフランク１８を有する。伝導体１２の部品２０は、フランク１８間にゆるく挿入される。実施形態の例における電気伝導体１２は、部品２０としての複数の個々の伝導体又は素線を有するケーブルである。図４に図示するように、電気伝導体１２は、圧着工程のために、電気伝導体１２の端部領域で除去される電気絶縁シース４０を有する。実施形態の例において、素線２０は電気伝導体金属により作られる。素線２０は、しばしば、絶縁されたワイヤではないが、電気絶縁シースを有することもできる。しかしながら、当該方法は、複数の個々の伝導体を有する電気伝導体１２に限定されないが、代わりに、電気伝導体１２は１つ又は２つの個々の伝導体だけを部品２０として有することもできる。特に、図１の場合、永久接続は、接触部１４と伝導体１２の素線２０との間でまだ確立されていない。

装置１０は、特に、プランジャー（アンビル）２２を含み、その上には、プランジャー２２の静止領域２４にある基部１６の少なくとも１つの部分と共に、接触部１４がある。装置１０は、プランジャー２２の対応部品（ｃｏｕｎｔｅｒｐｉｅｃｅ）として構成される屈曲ダイス２６を更に含む。これは、プランジャー２２の少なくとも部分的な領域が屈曲ダイス２６の凹部２８に挿入されることを可能にする。プランジャー２２及び屈曲ダイス２６は、部品及び対応部品として一緒に正確に動作する。屈曲ダイス２６はまた、圧着機として指定され、かつ、通常金属で作られる。従って、通常、これは本発明に従った接続方法の頻繁に行われる反復後に取り換えられなければならない装着部である。同様のことがアンビル（プランジャー）２２に適用される。

屈曲ダイス２６は、それと共に電気接触部１４の変形可能なフランク１８が電気伝導体１２の全ての部品２０を接触部１４と共に圧入して圧締するように変形されることができるよう、構成される。屈曲ダイス２６は、特に、所定の、かつ、制御された方法で接触部１４のフランク１８を変形するように構成される。

方法は、特に、金属で作られ、かつ、曲げられ得る金属フラップ又は金属脚部の形態の側部フランク領域１８を有する、接触部１４に適用可能である。接触部１４のフランク１８は、対になって互いに対向して配置され得る。電気伝導体１２が、例えばケーブルの素線２０の形態でフランク１８間に配置される場合、電気伝導体１２は、それらの間でフランク１８の変形中に圧締され得る。

特に、屈曲ダイス２６は、このような押し込み又は圧締が特に効果的に行われることができるように構成される。それは、特に、接触部１４及び伝導体１２のための凹部２８を有し、接触部１４と屈曲ダイス２６との間の力は、凹部２８を限定する屈曲ダイス２６の壁領域の機械的な抵抗により接触部１４が変形される、ということを生じさせる。接触部１４又はそのフランク１８を機械的に接触する屈曲ダイスの少なくとも１つの側部又は表面は、接触部１４を機械的に接触するか、あるいは、そのフランク１８は、変形力により、変形されたフランク１８の特殊な端部形状が生じるように構成されるのが好ましい。例えば、屈曲ダイス２６の壁は、例えば半円状に適切に形付けられ得る。

接触部１４を伝導体１２と接続させるために、プランジャー２２及び屈曲ダイス２６は、プランジャー２２が凹部２８に正確に入るように、互いに向かって移動する。プランジャー２２は、伝導体１２と共にその上にある接触部１４を支持する。屈曲ダイス２６は、次いで、プランジャー２２に対して垂直に移動される（図１（ｂ）を参照）。

図１（ｃ）では、プランジャー２２が凹部２８に入るので、接触部１４のフランク１８は屈曲ダイス２６の下方側部と接触する。プランジャー２２及び屈曲ダイス２６を互いに向かって更に移動させる間、フランク１８によって力を逆向きにする。

プランジャー２２及び／又は屈曲ダイス２６に更に力が加えられれば、フランク１８の変形が起こる。変形の程度と同様に力の継続に応じて、フランク１８に生じる変形は塑性的性質である。屈曲ダイス２６の凹部２８の上方端部を適切に構成することにより、フランク１８は制御され、かつ、所定の方法で変形される。実施形態の例において、凹部２８の上方端部は、２つの半円状の湾曲を有し、フランク１８が実際に丸まるように、変形中に生じる。

図２において、方法の図１（ｄ）に従った場合に構成されるように、接触部１４は変形可能なフランク１８と共に図示される。接触部１４の対向する側部に形成されたフランク１８は、規定の力によって螺旋形状に曲げられ、かつ、中心で互いに交わる。接触部１４内に以前ゆるく配置した伝導体１２の素線２０は、接触部１４と共に圧入圧締される。これは、ある程度までフランク１８を選択的に押し込むことによって確立された圧締接触である。互いに、かつ、接触部１４と共に、素線２０を密接に並置することにより、このように圧締される全ての要素間で良好な電気接触が確立され得る。

単なる圧入圧締は、圧着又はフランジング（ｆｌａｎｇｉｎｇ）としても表される。しかし、フランク１８は、部分的に、素線２０との圧入接続が失われるように、部分的に開始位置の方向において弾性的に跳ね返ることもできる。これにより、伝導体１２と接触部１４との間に提供させることが可能な電気接触も、より不良となるか、あるいは、更に妨害され得る。

従って、本発明に従った方法は、電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０（例えば、素線、個々の伝導体）が、電気接触部１４の基部１６及び／又は少なくとも１つのフランク１８と材料接続されるように、少なくとも屈曲ダイス２６の下死点期間（ｌｏｗｅｒ ｄｅａｄ ｃｅｎｔｅｒ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ）（図１（ｄ））内に、プランジャー２２の静止領域２４と屈曲ダイス２６との間に少なくとも部分的に配置された接触部１４は、静止領域２４を介して作用する、という更なる工程として提供される。

屈曲ダイス２６の死点は、プランジャー２２が屈曲ダイス２６の凹部２８内に最も深く押し込まれる場合である。フランク１８は、次いで、可能な限り素線２０の周りで最大に変形され、かつ、閉じられる。下死点において、力がまだ接触部１４に加えられるので、フランク１８は、弾性的に跳ね返ることができない。従って、素線２０及び電気接触部１４は、屈曲ダイス２６の死点期間中又は死点で最大限の圧入接続を有する。

効果に関し、プランジャー又はアンビル２２が用いられることが好ましく、これは、少なくとも１つの開口３０を有する。少なくとも１つの開口３０を介して、接触部１４は、電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０（例えば、ケーブルの素線）が、接触部１４の基部１６及び／又は少なくとも１つのフランク１８と材料接続されるように、作用することができる。開口３０は、例えば、光アーク、超音波又は電流を接触部１４に印加して材料接続を確立することを可能にする。

しかし、特に、少なくとも１つの開口３０は、レーザ装置（レーザ溶接装置、溶接レーザ）３４のレーザビーム３２のための照射開口として適切である。接触部１４に容易に作用することができるように、電気接触部１４の基部１６への簡単なアクセスが開口３０によって作られる。屈曲ダイス２６によって取り囲まれながら、開口は接触部１４に材料接続を作り出すことを可能にする。圧入接続を生成する屈曲ダイス２６の特性は、この場合悪影響を及ぼさない。

好ましい実施形態によると、電気接触部１４は、本発明に従った方法で使用されることができ、基部１６内に少なくとも１つの開口３６を有する。そのような電気接触部１４の例は、図３において概略的に示される。

電気伝導体１４は、電気伝導体１４の少なくとも１つの部品２０が基部１６及び／又は少なくとも１つのフランク１８と材料接続されるように、接触部１４の開口３６を介して作用することができる。

本実施形態は、少なくとも基部１６の領域において比較的良好な物質力（シート厚）を有するより大きな電気接触部１４に対し特に有益である。電気接触部１４の基部１６内の開口３６を有さずに、基部１６の材料が電気伝導体１４の少なくとも１つの部品２０との材料接続に入ることができるように溶解するまで、比較的大きなエネルギーが基部１６に作用しなければならない。そのような場合における基部１６の材料の溶解は、短いサイクルタイムを可能にするか、あるいは、維持するように高エネルギー密度を必要とするか、あるいは、増大したサイクルタイムが受け入れられなければならないより低いエネルギー密度を必要とする。

電気接触部１４の基部（圧着基部）１６内の少なくとも1つの開口３６を介して、加えられるエネルギーは、電気伝導体１４の少なくとも１つの部品２０に直接的に作用することができ、この少なくとも１つの部品２０の溶解を生じさせることができる。電気伝導体１４の少なくとも１つの部品２０の溶解した材料は、次いで、電気接触部１４の基部１６及び／又は少なくとも1つのフランク１８との材料接続に入ることができる、例えば、基部１６又はフランク１８の材料の表面の溶解のみが必要とされ、例えばこれは、少なくとも１つの部品２０の温度によって達成され得る。

本発明に従ったちょうど記載された変化の更なる有益な実施形態に従って、材料結合が起きる領域は、基部１６内の少なくとも１つの開口３６の表面よりも大きな表面を有することができる。

例えば、そのような開口３６は、印加された溶接レーザビーム３２の直径よりも小さく、表面は、領域に当たるときのレーザビーム３２のビーム方向に対して垂直に測定され得る。

ここで、効果は電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０と、開口３６の境界領域との両方に生じる。これを介し、電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０の上の熱暴露が基部１６にも浸透するように、レーザビーム３２がまず電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０を溶解しないので、接着剤が生じる効果の期間は、減る。次いで、例えばそれは、下方のより低いレーザ強度と共に作用する。

本発明に従った方法の別の有益な更なる構成によると、長手方向の延伸及び横方向の延伸を有する接触部１４に対して、長手方向の延伸に関する中央にある少なくとも部分的な領域内で、材料接続は起こる。特に、中央の部分的領域は、接触部１４のフランク１８の長手方向延伸に対して中央に配置された領域である。

図３に概略的に示すように、接触部１４の寸法は、その長手方向の延伸によって、かつ、その横方向の延伸によって特徴づけられ得る。図２に概略的に示すように、そのような中央領域内において、ケーブルの素線２０は、フランク１８間で部分的に近接している。それ故、そこで起こる変形力は特に高く、フランク１８は弾性的に後退するのが好ましい。

同時に、曲がったフランク１８は基部１６に比較的近接して配置され得る。材料接続が長手方向の延伸に対して中央にある部分的領域内で少なくとも起こるように生じる効果で、電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０と、フランク１８の少なくとも１つの領域との間で、材料接続が（また）確立されることが比較的容易に達成され得る。そのような（追加的な）材料接続が、この点で特に効果的にフランク１８の跳ね返りを防ぐ。

図４には、変形したフランク１８と、断面図内に示されたプランジャー２２の静止領域２４に配置されたケーブル１２の圧入して圧締された素線２０と共に、電気接触部１４の概略的な側面図が示される。図４における実施例に示すように、材料接続はプランジャー２２内の開口３０を介して、電気接触部１４の基部１６に作用するレーザビーム装置３４から照射されたレーザビーム３２により、ケーブル１２の少なくとも１つの部品２０（本実施例において、少なくとも1つの素線）と、電気接触部１４の材料との間で達成され得る。図４で示した実施例において、電気接触部は、例えば、屈曲ダイス２６により、ケーブル１２又はそのシース４０の周りでしっかりと曲げられた電気接触部１４の２つのフランクによって構成され得るストレインリリーフ（ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌｉｅｆ）３８を更に有する。

本発明はまた、電気伝導体１２を電気接触部１４と接続させるための装置１０に関し、該電気接触部１４は、それに接続された変形可能なフランク１８及び基部１６を有する。装置は、電気伝導体１２が接触部１４と共に圧入して圧締されるように、電気接触部１４の基部１６の少なくとも1つの部分ための静止領域２４と、フランク１８を変形するように構成された屈曲ダイス２６とを有する。本発明に従った装置１０の前記特徴に関して、本発明に従った方法を行うのに適する装置１０に関する上記の記載が参照される。

更に、本発明に従った装置１０は、金属を溶解するのに適するレーザビーム３２を照射することができる少なくとも１つのレーザ装置３４を有する。少なくとも１つのレーザ装置３４は、電気伝導体１２の少なくとも１つの部品２０が基部１６及び／又は少なくとも１つのフランク１８に材料接続されるように、静止領域２４内の少なくとも１つの開口３０によって静止領域２４と屈曲ダイス２６との間に少なくとも部分的に配置された接触部１４に作用するように構成される。

少なくとも１つのレーザ装置３４は、屈曲ダイス２６の少なくとも下死点期間内のレーザビームが、静止領域２４内の少なくとも１つの開口３０を介して、静止領域２４と屈曲ダイス２６との間に少なくとも部分的に配置された接触部１４に作用するような有益な方法で構成され得る。

レーザ溶接は、材料接触を確立するための確固たる効果的な方法である。しばしば、短時間の溶接、例えば１〜２ｍｓの時間は、溶接した金属内に最適な接続を起こすのに十分である。レーザ源によって出射されたレーザ照射を、例えば、鏡、プリズム、ガラスファイバ又は他の光学部品を介して非常に容易に案内することができるので、レーザ源はまた、非常に柔軟かつ可変的に配置され得る。

レーザ装置３４は、レーザ装置によって出射されたレーザビーム３２がプランジャー２２の開口３０を介して照射されるように配置される。図３だけでなく図１の実施形態の例における、プランジャー２２の向かいのレーザ装置３４の空間的配置は、非常に概略的にのみ理解され得る。レーザビーム３２をプランジャー２２の開口３０を介した適切な方法で案内することができる限り、レーザ装置３４は、プランジャー２２の向かいに不規則に設置され得る。

これはまた、例えば、鏡、プリズム又は他の最適な要素などの特に図示されていないビーム偏向要素を介して達成され得る。レーザビーム３２を結合するのに他の可能性が考えられる。従って、レーザビーム３２は、例えばガラスファイバといった導光体（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅ）により開口３０を介して案内され得る。導光体は、次いで、例えば開口３０の部分的な領域か、あるいは、開口３０を全体的に通過する。プランジャー２２もいくつかの開口を有することができ、開口の各々は、別のレーザビーム３２に振り分けられ得る。また、レーザビーム３２は異なる開口を介して連続的に照射され得るということが規定され得る。レーザビーム３２はまた、複数の開口の中から選ばれた開口を介して照射され得る。特に、単一のレーザビーム３２は、いくつかの導光体にわたって分裂されることができ、個々の導光体は、いくつかの開口を介してプランジャー２２の中に流れ込む。

プランジャー２２内の開口３０の形状は、特段制限されておらず、例えば、円形の断面、楕円形の断面、正方形の断面、長方形の穴の形状及び／又はスリットの形状を有することができる。いくつかの開口３０が存在する場合、各開口３０の形状及び／又は直径は、異なってよい。開口３０の直径又は断面は、静止領域２４に対向する側部（レーザビームの入射点）でプランジャー２２の静止領域２４の側部よりも大きくてよく、例えば、円錐形にテーパー付けすることができる。静止表面２４の領域における開口３０の大きさは、特段制限されておらず、例えば、約０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲の直径といった任意の適切な大きさを有することができる。

装置１０はまた、アプリケーターとして設計される。しかし、屈曲ダイス２６及びプランジャー２２などのコア部品を備えるアプリケーターがレーザ装置３４から空間的に分離されることも別途規定され得る。特に、そのように設計されたアプリケーターは、２つの個々の装置を形成することができ、その組み合わせが装置１０につながる。

装置１０の第１の有益な更なる発展によると、これは、図示していないコントローラを有し、レーザビーム３２の照射開始時間、レーザビーム３２の照射継続時間、レーザビーム３２のエネルギー密度、溶接プロセス中のレーザビーム３２のエネルギー密度の変化及び／又は屈曲ダイス２６の死点期間を制御するように採用される。

大抵の場合、コントローラにより、レーザビーム３２の照射の開始時間及び継続時間は、レーザビーム３２が屈曲ダイス２６の下死点期間中か、あるいは、その期間内に独占的に発光されるように制御される。

しかし、レーザビーム３２の照射開始時間が屈曲ダイス２６の死点期間内にない場合、有益であるという考えられ得る配置（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ）がある。従って、レーザビーム３２の照射開始時間は、例えば、屈曲ダイス２６が死点に達する直前の時間に設定され、比較的大量の材料を溶解する要件での死点期間の延期を防ぐ。レーザビーム３２の照射が、例えば、屈曲ダイス２６の死点の直前に既に開始されている場合、電気接触部１４及び／又は電気伝導体１２の（第１の）融解／溶解は、屈曲ダイスの死点で起こる。従って、屈曲ダイス２６の最も短い起こりうる死点期間内におけるレーザビーム３２の任意の更なる照射は、単に、十分な強度の材料接続を確立するのに十分である。

また、屈曲ダイス２６がその死点を既に達成した後にだけ、レーザビーム３２のエネルギー密度だけでなく、電気接触部１４及び電気伝導体１２の材料及び／又は材料強度に応じて、レーザビーム３２の照射を開始するのが十分である。周囲環境に応じて、レーザビーム３２の照射はまた、屈曲ダイス２６の死点期間の一部の間だけで十分である。

レーザビーム３２のエネルギー密度は、例えば、レーザビーム３２のパルス変調により変更され得る。エネルギー密度を設定するための１つの可能性は、電気接触部１４及び電気伝導体１２の異なる材料及び／又は材料強度に関するレーザビーム３２の効果のできるだけ最適な継続時間（中立なサイクルタイム）を達成することができるのに有益である。

更に、コントローラがレーザビーム３２の照射継続時間に対して事前に選択可能な基準に従って、少なくとも１つのレーザビームのエネルギー密度を変化させるように構成される場合が有益であるという配置（ｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓ）が考えられ得る。

例えば、溶接プロセスの第１段階において、電気接触部１４の材料が電気伝導体１２の材料よりも高い溶解点を有する場合、より高いエネルギー密度を有するレーザビーム３２が使用されることができ、溶接プロセスの第２段階では、電気伝導体１２の材料を融解／溶解するのに十分なより低いエネルギー密度を有するレーザビーム３２が使用され得る。

同様に、例えば、比較的大きな材料強度と比較的薄い電気伝導体１２とを有する電気接触部１４が使用される場合、レーザビーム３２のエネルギー密度の変化は、有益であることができる。

十分な高エネルギー密度を有するレーザビーム３２がない場合、あるいは、十分に強い材料接続が最も短い死点期間内に形成することができないように、レーザビーム３２の照射が事前に選択可能なエネルギー密度で望まれない場合、屈曲ダイス２６の死点期間の長さはまた、コントローラにより有益な方法で延伸され得る。

逆に、技術的に可能な範囲内で、屈曲ダイス２６の死点期間は、コントローラを用いて必要に応じて短縮され得る。

第２の有益な更なる発展によると、装置１０は、事前に設定可能な基準に従って取り換え可能な少なくとも２つのプランジャー（アンビル）２２を有する。第３の有益な更なる構成によると、装置１０は、開口３０及び／又は静止領域２４を洗浄するための洗浄装置を有する。

例えば、電気接触部１４の屈曲したフランク１８にレーザビームが照射される溶接プロセスにより材料接続を形成するための方法及び装置と比較すると、本発明に従った方法及び装置１０は、レーザビーム３２のための大きな開口３０が可能であるという利点を有する。

これに関する背景として、例えば、レーザビームが屈曲ダイス２６における開口を介して照射される方法と共に、レーザビームのための開口は、屈曲ダイスの特性が必要なフランク１８の規定の屈曲に関して悪影響を及ぼさないように、比較的小さくなければならずない。

特に、屈曲ダイス２６の領域に大きすぎる開口が設けられる場合、圧着フランク１８の屈曲プロセス中（硬化中）に、屈曲ダイス２６の穴への圧着フランク材料の置き換えにつながる可能性がある（「こぶの形成（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｒｔｓ）」）。これにより、圧着フランク１８の反射挙動及び／又は吸水挙動が変化する可能性があり、かつ、それと共に溶接の質も変わる可能性がある。同様に、圧着プロセス中に、屈曲ダイス２６の領域に大きすぎる開口があると、開口の境界における圧着フランク１８の少なくとも１つの縁部が「挟まれる（ｇｅｔ ｃａｕｇｈｔ）」可能性があり、それにより、硬化の代わりに圧着フランク１８の圧迫が生じる。

最悪の場合、圧着フランク１８の溶接は、屈曲ダイス２６上で起こる可能性もある。しかし、「こぶの形成（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｒｔｓ）」を防ぐために、これは、追加的な接触変形（ｃｏｎｔａｃｔ ｖａｒｉａｎｔ）を形成する必要性に起因して部品の価格上昇につながってしまうだろう。しかし、穴を小さくすることは、電気接触部１４又はフランク１８を屈曲ダイス（圧着ダイス）２６に溶接する可能性を高めるだろう。

これとは対照的に、本発明に基づき、プランジャー２２の静止領域２４の開口３０の比較的大きな直径は、選択可能か、あるいは、存在し得る。電気接触部１４の基部１６において、材料の関連性のある屈曲は圧着プロセス中には起こらず、電気接触部１４の少なくとも２つのフランクに対して、電気接触部１４の基部１６は、常にプランジャー２２の静止領域２４上に正確に存在する。それ故、開口３０の大きな直径は、実際の圧着プロセス又は圧着プロセスの質に悪影響を及ぼすことなく選択され得る。

開口３０の大きな直径と共に、レーザビーム３２が電気接触部１４の基部１６に作用する領域の直径は、開口３０の直径よりもかなり小さい。これにより、上述の方法と比較すると、基部１６をプランジャー２２に溶接する危険性が大幅に軽減される。

それでもなお、本発明に従った方法及び装置と共に、溶接プロセスに起因して（例えば、蒸着又は噴霧によって）、材料の積層が開口３０の領域及び／又は静止領域２４で起こる可能性がある。従って、有益な更なる発展に従った装置１０は、事前に設定可能な基準に従って取り換え可能な少なくとも２つのプランジャー（アンビル）２２を有する。

取り換えは、自動的に起こることができ、例えば、本発明に従った事前に設定可能な数の圧着プロセスの後か、あるいは、静止領域２４の不純物及び／又は開口３０の不純物／削減がそれに適切なセンサにより決定される場合に起こり得る。

取り換えに関し、少なくとも２つのプランジャー２２が例えば、回転テーブルに載置される、かつ／あるいは、少なくとも２つのプランジャー２２の並進方向の摺動性（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｓｌｉｄａｂｉｌｉｔｙ）があってよい。

別の有益な更なる発展によると、装置１０は、開口３０及び／又は静止領域２４の洗浄のための洗浄装置を有することができる。そのような洗浄装置は、例えば、開口３０及び／又は静止領域２４を洗浄することができるスピンドル、ミーリングカッター又はブラシを有することができる。この洗浄手順はまた、自動で行われることができことは明らかであり、例えば、プランジャー２２を取り換えた後に行われ得る。

本発明に従った方法は、電気伝導体１２と、電気伝導体１２及び前記接触部１４の少なくとも１つの部品２０との間で特に強く、確実な、耐久性のある接続を生成することを可能にする。材料接続は、少なくとも基部１６の材料及び電気伝導体１２の材料を溶解することによって確立される。溶解した材料は再び凝固し、これは、特に密接な材料接続（結合）につながる。

材料接続するプロセスは、特に溶接プロセス中に行われる。レーザビーム３２のためのソースは、特に強烈なレーザビーム３２を発光する（溶接）レーザなどでよい。

更に、以前の独立したフランク１８を単一の金属部に溶解するように提供することができる。これに関し、例えば、その効果の性能又は継続を採用することができ、これが、材料結合を生じさせる。材料接続は、接触部１４のフランク１８とパワーケーブル１２の素線２０との間でも確立され得る。これにより、特に強い接触が確立され、電気抵抗を低く抑えることができる。

方法は、たとえ細いラインであっても接触部１４に確実に接続されるという利点を有する。より少ないワイヤ断面と共に、接触部１４との排他的な圧入圧締が通常十分ではない。追加的な材料接続は、電気接触の質的向上を可能にする。細いケーブルはまた、比較的大きな接触部１４と確実に接続され得る。結果的に、電気部品の重さを減らすことに全体的に寄与する、より細いワイヤを使用することも可能である。結合は、そのような接触部１４とワイヤとの間で確立されることもでき、従来技術によると、ワイヤ断面と接点の大きさの関係は好ましくない。

材料接続がレーザビーム３２によって生じる場合、それは、接触部１４及び／又は伝導体１２上へのレーザビーム３２の照射を特徴づける寸法を測定するように、本発明に従った方法及び装置と共に提供され得る。これらの寸法は、材料接続の質に対する測定を提供する。レーザ溶接パラメータを監視することは、確立した結合の質を決定することを可能にする。例えば、従来型圧着力の監視は、防止され得るか、あるいは、これは溶接パラメータを制御することによって補足され得る。既に述べたように、圧着力の監視は、大きなシート厚を有する断面及び／又は接触部１４がないワイヤが互いに接続されるときにしばしば失敗する。溶接パラメータの監視は、高品質の溶接接続が達成されたかどうかの判断を可能にする。圧着接続の質を確実にするような精巧な追加的技術測定は、もはや必要ない。達成された接続は、レーザ溶接パラメータの測定、評価及び監視により、十分に確保される。

好ましくは、測定変数（ｍｅａｓｕｒｅｄ ｖａｒｉａｂｌｅ）は溶接期間である。代替的に、あるいは、追加的に、レーザビーム３２の照射強度を測定してもよい。代替的に、あるいは、追加的に、最も高い照射効率を有する照射の波長を測定してもよく、それはレーザビーム３２が作用する範囲内で発光する。後者の場合、パラメータを、例えば、ヴィーンの変位則に従って決定することができ、ひいては溶接プロセスの品質管理を向上させる。

フランク１８の所定の変形が屈曲ダイス２６を介して達成された後に材料接続は起こる。圧入圧締を達成するために、フランク１８が屈曲スタンプ２６によって適切に変形される必要がある。そのような屈曲は、所定の変形として定義され得る。特に、所定の変形は、各圧着プロセスで達成される最大の変形に対応する。所定の変形は、屈曲フランク１８が互いに重なるよう、かつ／あるいは、互いに接触するように、互いに対向する曲がったフランク１８を構成することが好ましい。

これを通して、一方では、接触部１４と伝導体１２との間の圧入が最適であり、他方では、効果的な材料結合のための最良の条件が与えられることが確保される。例えば、フランク１８が互いに接触する場合、わずかな材料だけがフランク１８の材料接続を達成するように溶解されなければならないかもしれない。顕著な変形により、フランク材料が最小限の弾性特性だけを有するということも達成され得る。次いで、フランク１８の跳ね返りによる圧着接続の質の低下が防がれる。

本発明に従った装置は、溶接レーザビーム３２を特徴づける変数（ｖａｒｉａｂｌｅｓ）を測るように構成された測定装置を更に有することができる。そのような測定装置を介して、溶接プロセスの質は確保され、それとの材料接続が達成される。

本発明に従った装置は、レーザ溶接装置３４及び／又は接触部１４の位置決めを適切な方法で行うことができる位置決め装置も更に有する。特に、レーザ溶接装置３４及び接触部１４の相対的な配置は、互いに調整され得る。接触部１４の基部１６が少なくとも１つの開口３６を有する場合、接触部１４の位置は、少なくとも１つの開口３６が溶接レーザビーム３２に存在するように、位置決め装置を介して調整され得る。位置決め装置は、それ故、実質的にレーザビーム３２を開口３６に向けることを可能にする。従って、レーザビーム３２や、例えば、その素線２０が溶解され得るビアにおいて伝導体１２を直接的に作用させることができる。

圧着のプロセス、つまり、フランク１８を曲げることは、特定の期間にわたって起こる。既に圧着された接触部１４は、装置１０から除去され、次いで、新たに接続要素に導入される。圧着プロセスのサイクルに関する期間は、伝導体１２及び接触部１４を一緒に圧締するのに必要な期間によっても影響を受ける。レーザ溶接のプロセスは、圧着プロセスのサイクルタイムを増加させないか、あるいは、わずかに増加させるだけである。組み合わせられた圧着方法／溶接方法は、それ故、純粋な圧着方法と比べると中立的なサイクルタイムである。例えば、約１０〜１００の複数の圧着接続部が毎分製造され得るので、これはかなりの利点である。圧着接続は、追加的な溶接によって改善されるが、全体的な方法に要する期間は、増加しないか、あるいは、わずかに増加するだけである。

組み合わせられた圧着及び溶接方法の品質管理は、例えば、従来技術に従ったレーザ溶接パラメータを監視することにより起こる。圧入して生成された圧着接続の質は、変形中に起こる力が監視されるという事実により通常確実にされる。そのような圧着力の監視は、レーザ溶接パラメータの追加的監視により補足され得る。この追加的な品質管理の工程は、接触部１４と伝導体１２との間の十分な接続が実際に確立されるということを保証する。圧着力の監視だけは、これを特定の条件（例えば、伝導体１２及び接触部１４の好ましくない割合）の下で行うことができない。

圧着フランクの反射特性及び／又は吸水特性を一定かつ再生可能に維持するために、屈曲ダイス（圧着ダイス）の下方の電気接触部の正確な位置決めのための更なる努力に関する限り、レーザを用いて屈曲ダイス（圧着ダイス）による上方からの圧着接点（フランク）の一体的溶接による圧着プロセスは、有益である。

フランクの硬化中における、圧着ダイスの全てへの圧着フランク材料の置き換えにより、「こぶの形成（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｒｔｓ）」が起こる可能性がある。これにより、圧着フランクの反射挙動及び／又は吸水挙動が変化する可能性があり、かつ、溶接の質と共に変化する可能性がある。最悪の場合、圧着フランクの溶接は、屈曲ダイス上で起こる可能性もある。「こぶの形成（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｒｔｓ）」は、電気接触部の設計を変化させることにより防ぐことができるが、これは、追加的な接触変形の形成による部品価格の上昇と関連する。

また、圧着ダイス内の穴の削減は、ひいては接触部を圧着ダイスに溶接することにつながるだろう。

本発明によると、圧着溶接は、アンビル又はプランジャー２２によって下方から生じる。溶接プロセスを使用するワイヤ２０を含み、下方から一緒に圧着フランク１８を溶接することと共に、対応する溶接深さによる成功もありうる。

電気接触部１４の位置決めは、問題にはならない。より大きな開口３０をアンビル又はプランジャー２２に使用することができ、アンビル又はプランジャー２２により、電気接触部１４の溶接を防ぎ、良質のウィンドウを増やすことができる。標準的な接触部１４は依然使用され得る。

Claims (5)

1. 電気伝導体を、基部とそれに接続された変形可能なフランクとを有する電気接触部に接続させるための方法であって、
   前記電気接触部の前記基部の少なくとも１つの部分に対する静止領域及び前記屈曲ダイスを有する装置を用いて、前記フランクが前記電気接触部と共に前記電気伝導体を圧入して圧締するように、前記屈曲ダイスにより前記フランクを変形させるステップと、
   前記変形させるステップ中の少なくとも前記屈曲ダイスの下死点期間内で、前記電気伝導体の少なくとも１つの部品が前記基部及び／又は少なくとも１つのフランクに材料接続するように、前記静止領域と前記屈曲ダイスとの間に少なくとも部分的に配置された前記電気接触部が作用するステップであって、
   前記静止領域内の少なくとも1つの開口を貫通する少なくとも１つのレーザビームを照射することにより、前記材料接続を起こし、
   前記少なくとも１つのレーザビームの照射は、前記屈曲ダイスが前記下死点に達する前に開始され、少なくとも前記屈曲ダイスの前記下死点期間内で前記少なくとも１つのレーザビームが照射される、ステップと、
   を備える、方法。
2. 前記少なくとも１つの開口は、前記少なくとも１つのレーザビームより大きい直径を有する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記電気接触部の前記基部内の少なくとも１つの開口を介して前記レーザビームを照射することにより、前記電気伝導体の少なくとも１つの部品が前記基部及び／又は少なくとも１つのフランクに材料接続するように、作用する、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記レーザビームが作用する領域は、前記基部内の前記少なくとも１つの開口の表面よりも大きい、レーザのビーム方向に対して垂直な表面を有している、請求項３に記載の方法。
5. 前記材料接続は、電気接触部の少なくとも長手方向の延伸に関して中央にある部分的領域に、長手方向の延伸及び横方向の延伸を有する接触部に対して起こる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

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