EP3664230A1 - Schweissverfahren zur herstellung einer elektrischen verbindung - Google Patents
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- EP3664230A1 EP3664230A1 EP19204057.4A EP19204057A EP3664230A1 EP 3664230 A1 EP3664230 A1 EP 3664230A1 EP 19204057 A EP19204057 A EP 19204057A EP 3664230 A1 EP3664230 A1 EP 3664230A1
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- H01R43/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors
- H01R43/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections
- H01R43/0221—Laser welding
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- H01R43/0263—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining, or repairing of line connectors or current collectors or for joining electric conductors for soldered or welded connections for positioning or holding parts during soldering or welding process
Definitions
- the invention relates to a method for establishing an electrical connection between at least one line and at least one connector of a workpiece.
- the connection piece is arranged on a workpiece surface and one end of the at least one line is pre-assembled with a contact piece adapted to the connection piece.
- the method comprises the steps: positioning the contact piece on the connection piece and welding the contact piece to the connection piece by means of laser radiation.
- the invention also relates to a system consisting of a workpiece carrier and a welding carrier and a device for carrying out the method according to the invention.
- Such a method is used to connect leads to switches, such as a miniature snap switch.
- the process should be capable of being automated, monitored, inexpensive and reliable.
- the connection of the conductors to the switch must be of high quality in order to ensure a safe electrical contact between the line and the switch.
- Conventional methods for producing electrical connections between lines and connecting pieces of workpieces are based on soldering or resistance welding.
- a method for producing an electrical connection between an electrical line and a connection piece of a workpiece by means of laser radiation is known from the prior art, in which the laser beam is directed onto the workpiece.
- Laser welding is carried out without contact and without the help of additives.
- the laser radiation is focused near the workpiece surface by means of optics.
- the position of the focus relative to the workpiece surface (above or below) is an important welding parameter and also defines the welding depth.
- the absorbed laser radiation heats the abutting surfaces of the parts to be welded (connecting piece and contact piece) and there is an extremely rapid rise in temperature beyond the melting temperature of metal, so that a melt forms.
- a problem with laser welding is the limited possibility of protecting the surrounding workpiece surface, for example adjacent connecting pieces on the workpiece surface, or the workpiece as an electronic component itself, from damage by the direct laser beam or diffuse scattered radiation (for example excessive heating).
- the invention has for its object to provide an improved method and system for establishing an electrical connection and an apparatus for performing the method.
- the object is achieved with the features of independent claims 1, 14 and 15.
- Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
- a straight line running along the laser radiation intersects a plane outside the workpiece that is predetermined by the workpiece surface. In other words, there is no intersection between the laser radiation and the workpiece surface.
- This welding geometry can be achieved by inclining the workpiece surface in the direction of a horizontal and thus in a direction facing away from the laser source.
- the use of a laser enables contact-free welding between the contact piece of the at least one line and the at least one connection piece of the workpiece, which does not require additives.
- the heat load on the workpiece which is designed, for example, in the form of an electronic component, is kept low by a short irradiation of the contact piece and the connecting piece and without direct action of the laser radiation on the material surface.
- the laser radiation generated by a laser source can be guided to the workpiece using mirror systems or optical fibers and then focused on the workpiece.
- the workpiece In a welding cell, the workpiece is usually arranged on the floor or on a welding support, with the laser radiation shining onto the workpiece surface from above (basic system). With vertical radiation onto the workpiece surface, a surface normal of the workpiece surface is aligned parallel to the laser radiation during welding.
- the laser radiation cuts a plane in the workpiece that is predetermined by the workpiece surface, namely on the workpiece surface at the position of the connecting piece. In this case, the workpiece absorbs a large part of the laser radiation and heats it. In this geometry, it is also difficult to protect the workpiece surface from diffuse laser scatter radiation.
- the laser radiation cuts a plane outside the workpiece that is predetermined by the workpiece surface, a surface normal of the workpiece surface points in a direction facing away from the laser source, that is to say no direct laser radiation hits the workpiece surface.
- the workpiece surface is thus facing away from the laser source Direction tilted. Due to this oblique alignment of the workpiece surface with respect to the laser radiation, the workpiece is optimally protected from damage by the laser beam during welding. This measure also minimizes the scattered radiation that arises. The minimization of scattered radiation is particularly desirable in order to protect surrounding workpieces during welding.
- an intersection angle between the laser radiation and the plane predetermined by the workpiece surface is between 1 ° and 20 °, further preferably between 5 ° and 15 °, further preferably 10 °.
- This arrangement represents a compromise between, on the one hand, the accessibility of the welding point between the contact piece and the connecting piece, while at the same time averting the workpiece surface as far as possible.
- the workpiece can be a miniature (snap) switch.
- Miniature switches or microswitches are small switching elements that can be found in numerous electrical devices and attachments. They are used to switch current between two river branches or to switch electrical consumers behind the switch on or off due to a mechanical load. Such switches represent an inexpensive solution for switching electrical components.
- a welding point between the connector and the contact piece can be determined using an image processing system.
- the image processing system enables a fully automatic control of the position of the contact piece and connection piece. Via an image processing system in the welding cell, the contact piece and the connecting piece can be searched for and compared with standard images. If the contact piece is correctly positioned on the connection piece, the Welding process will be started automatically. If the contact piece is not correctly positioned, the welding process is stopped. The check can be carried out separately for each welded joint.
- the welding point at which the laser starts the welding process is also determined via the image processing system. This can depend on the exact contact geometry.
- a welding movement can be controlled by the laser, the welding movement preferably being a straight movement or a circular movement.
- the control of the laser movement can alternatively be replaced by a control of the workpiece movement.
- the type of movement varies depending on the switch or contact geometry and can be automatically adjusted by the image processing system.
- the contact piece is preferably designed as a contact sleeve and / or the connecting piece is designed as a contact pin.
- the cross section of the sleeve opening can be adapted to the shape of the connector.
- the contact sleeve is preferably large enough to be able to accommodate the connecting piece and so small that an undesired slipping off of the contact sleeve is avoided.
- the contact piece can be positioned on the connection piece by plugging the contact sleeve onto the contact pin.
- the workpiece is inserted into a workpiece carrier before welding, the connecting piece being opposite one in an inserted state
- the surface of the workpiece carrier protrudes.
- the workpiece surface can lie essentially in one plane with the surface of the workpiece carrier.
- a workpiece carrier is a carrier on which one or more workpieces are fastened in order to transport them from a workpiece conveyor along a production line through several production stations.
- the workpiece carrier can be designed in such a way that it absorbs a large part of the workpiece and thus protects it against scattered radiation, while the alignment between laser radiation and workpiece surface remains unaffected.
- the workpiece carrier can have at least one guide groove for guiding the at least one line.
- the line is thus fixed during the procedure and protected against laser radiation.
- the fixed line also ensures that an undesired slipping of the contact piece from the connecting piece is reduced before welding.
- the at least one guide groove preferably extends in a direction essentially transversely to the laser radiation.
- the guide groove can be so deep that it completely takes up the line. In this arrangement, the line is optimally protected from the laser radiation.
- the workpiece surface is aligned (relative to the laser beam) during welding by the arrangement of the equipped workpiece carrier on a welding carrier with an obliquely designed welding carrier surface.
- the preconfigured workpiece carriers are oriented by the inclined surfaces of the welding carrier in the welding cell.
- the welding support can be part of the transport system that is loaded with the workpiece carriers and moved into the welding cell by means of a transfer system.
- the weld beam with angled training Welding carrier surface offers a particularly simple and reliable possibility of specifying the alignment of the workpieces in the welding cell.
- the welding support can have further means which enable the workpiece holder to be fixed.
- a welding carrier is preferably equipped with at least two workpiece carriers equipped, the arrangement of the workpiece carriers being mirrored to one another. This arrangement enables a high packing density of the work pieces.
- the welding support can have a depression in the middle, which provides additional cooling in this area and / or deflects the reflected laser radiation in a predetermined direction.
- the workpiece may have a second connector on the workpiece surface, one end of a second line being pre-assembled with a second contact piece adapted to the second connector, the second contact piece being positioned on the second connector, and the alignment between the laser radiation and the workpiece surface the two welds are the same.
- the first and the second contact piece are preferably arranged offset from one another in a direction substantially transverse to the direction of the laser radiation. This makes it possible to maintain the focal plane of the laser between the welding processes.
- the workpiece carrier preferably has a second guide groove for guiding the second line on the workpiece carrier, the second guide groove having an L shape. The lines can be routed parallel to each other and mainly across the direction of the laser radiation.
- the invention also relates to a system comprising a workpiece carrier and a welding carrier for establishing an electrical connection between at least one line and at least one connector of a workpiece by means of laser radiation.
- the workpiece carrier is designed to receive the workpiece and the welding carrier is designed to receive the workpiece carrier, a line running along the laser radiation intersecting a plane defined by the workpiece surface outside the workpiece in an inserted state. In an inserted state, the workpiece is inserted into the workpiece carrier and the workpiece carrier is arranged on the welding carrier.
- the invention also relates to a device for carrying out the method according to the invention.
- the device according to the invention comprises an assembly station for positioning the at least one line pre-assembled with an adapted contact piece on the at least one connecting piece of the workpiece and a laser welding station for welding the contact piece to the connecting piece by means of laser radiation.
- the system according to the invention and the device according to the invention for carrying out the method according to the invention can be continued with further features described in connection with the method according to the invention.
- the method according to the invention can be further developed with the features described in the context of the system according to the invention and the device according to the invention.
- FIG. 1 shows a workpiece 20 in the form of a switch with two contacts.
- the workpiece 20 has two connecting pieces 25a, 25b, which are arranged on a workpiece surface 21.
- the two connecting pieces 25a, 25b of the workpiece 20 are arranged in alignment on a line.
- the number and arrangement of the connecting pieces 25a, 25b on the workpiece surface 21 is purely exemplary and depends, among other things, on intended switch type.
- the connecting pieces 25a, 25b are designed as contact pins with a circular cross section. Methods for pressing contact pins into suitable receptacles (for example an embossed bead in the workpiece) of a workpiece 20 are known from the prior art.
- the workpiece 20 shown are already positioned contact pieces 15a, 15b.
- the lines 13a, 13b are assembled at one end with the contact pieces 15a, 15b. This is done, for example, by pressing / squeezing the contact piece 15a, 15b with the end of the line 13a, 13b which has been stripped beforehand.
- Different geometries for the contact pieces 15a, 15b are known, each of which depends on the arrangement of the connecting piece 25a, 25b on the workpiece 20 and the line routing.
- the contact pieces 15a, 15b are each designed as a contact sleeve, so that positioning on the connecting pieces 25a, 25b takes place in such a way that they are placed on the connecting pieces 25a, 25b and then crimped if necessary.
- the contact pieces 15a, 15b are adapted to the shape or the cross section of the connecting pieces 25a, 25b designed as contact pins. It is often desirable to route the lines 13a, 13b in the direction of the line of alignment of the connecting pieces.
- the contact piece 15a, 15b and the connecting piece 25a, 25b are used to establish an electrical connection between the line 13a, 13b and the connecting piece 25a, 25b of the workpiece 20 welded together by means of laser welding.
- There are contact pieces 15a, 15b and connecting piece 25a, 25b preferably of the same material, preferably of copper or brass. Excess material of the connection piece 25a, 25b or contact piece 15a, 15b essentially serves as the welding material. Laser welding is preferred for the production of an electrical connection, since only very short laser pulses are required and the thermal stress on the workpiece 20 is therefore relatively low.
- the laser radiation during laser welding cuts a plane outside the workpiece 20 that is predetermined by the workpiece surface 21. In other words, no direct laser radiation impinges directly on the workpiece 20 or the workpiece surface 21.
- the workpiece 20 is aligned laterally to the laser radiation on the one hand so that the laser beam passes the workpiece 20 up to the welding point between the connecting piece 25a, 25b and contact piece 15a, 15b.
- the workpiece surface 21 is tilted slightly with respect to the laser radiation, so that an intersection exists between a straight line running along the laser radiation and the area predetermined by the workpiece surface.
- a preferred cutting angle is preferably about 10 °.
- a surface normal of the workpiece surface 21 is then aligned in a direction facing away from the laser source.
- the laser radiation is directed, for example, from above onto the workpiece 20, the surface normal of the workpiece surface 21 then points in the direction of a bottom of the welding cell 50.
- the connecting piece 25a, 25b and the contact piece 15a, 15b form a high-quality connection which ensures reliable electrical contact between the line 13a, 13b and the workpiece 20.
- the workpiece 20 can be inserted into a workpiece carrier 30.
- the workpiece carrier 30 has a recess 31 for receiving the workpiece 20.
- Figure 2 shows the workpiece 20 and the workpiece carrier 30 shortly before insertion.
- the workpiece carrier 30 has guide grooves 31a, 31b, 31c, which are designed to receive the lines 13a and 13b.
- the number of guide grooves 13a, 13b, 13c in turn depends on the number of lines 13a, 13b used.
- the guide grooves 31a, 31b, 31c run essentially along the alignment line of the connecting pieces 25a, 25b.
- the guide groove 31b has an L shape.
- the workpiece 20 is shown from above in a state inserted into the workpiece carrier 3.
- the connection piece 25a, 25b protrudes from a surface of the workpiece carrier 30 (not recognizable in FIG Fig. 3 ).
- the workpiece surface 21 runs essentially in one plane with a surface of the workpiece carrier 30.
- the surface of the workpiece carrier 30 is slightly inclined toward the outside.
- the lines 13a and 13b are fixed in the guide grooves 31a, 31b of the workpiece carrier 30.
- the workpiece 20 is positioned in the welding cell 50 via a welding support 40 with an inclined welding support surface 42.
- FIGS Figures 4a and 4b show the system according to the invention of a workpiece carrier 30 and a welding carrier 40 in an inserted state for establishing an electrical connection.
- the workpiece holder 30 is designed to hold the workpiece 20 and the welding holder 40 is designed to hold the workpiece holder 30.
- the laser radiation, not shown, is usually from above.
- the workpiece surface 21 In order for the laser radiation or an extension of the laser radiation to cut a plane outside the workpiece 20 that is predetermined by the workpiece surface 21, the workpiece surface 21 must be tilted with respect to the vertically irradiated laser radiation. As in Figure 4 shown, this takes place via the obliquely designed welding carrier surfaces 42 on which the workpiece carriers 30 rest.
- the angle of the obliquely designed welding support surface 42 to the horizontal is preferably approximately 10 °. It follows from this that the workpiece surface 21 encloses an angle of approximately 80 ° to the horizontal in this position.
- a recess 41 is arranged in the center of the welding support 40, which ensures cooling after the welding process.
- a plurality of plastic blocks 44 are also arranged, which form a contact surface for the workpiece holder 30 and fix the workpiece holder 30 in the tilted position.
- FIG. 5 a four-fold weld carrier 40 is shown enlarged.
- the workpiece carriers 30 rest on the inclined welding carrier surface 40 and are therefore tilted by approximately 10 ° to the horizontal.
- the workpiece carriers 30 also lie against the centrally arranged plastic blocks 44 of the welding carrier 40. This is possible because the lines 13a, 13b are guided in the provided guide grooves 31a, 31b of the workpiece carrier 30.
- the workpiece 20 is thus arranged in a position in which the laser radiation can weld the contact piece 15a, 15b and the connecting piece 25a, 25b without irradiating directly onto the workpiece surface 21.
- An intersection angle between a straight line running along the laser radiation and a plane spanned by the workpiece surface is between 5 ° and 15 °, preferably around 10 °.
- the connecting pieces 25 to be welded can be easily reached from above.
- the device has a transport system 52 with which the workpieces 20 are transported to the individual stations 54, 52.
- the stations include several loading and unloading stations 54 (shown as manual work stations for loading).
- the cables or lines 13a, 13b pre-assembled with contact pieces 15a, 15b are first positioned on the connecting pieces 25a, 25b of the workpieces 20.
- sleeve-shaped contact pieces 15a, 15b can be plugged onto the connection pins of the workpiece 20, so that the workpiece has the configuration of Figure 3 reached.
- the equipment works fully automatically, but can be equipped as a manual workstation if required.
- the ends of the cables are assembled fully automatically with contact pieces 15a, 15b.
- the lines 13a, 13b with the contact piece 15a, 15b are arranged on the connecting piece 25a, 25b of the workpiece 20.
- the workpiece 20 is then inserted into the workpiece carrier 30 and transported by the transport system 52 to the assembly control.
- the assembled workpiece carrier is transported to the laser welding station 50, where the contact pieces 15a, 15b and connecting pieces 25a, 25b are fused together by means of a laser beam, so that the laser radiation cuts a plane outside the workpiece that is predetermined by the workpiece surface 21.
- the equipped workpiece carriers 30 are arranged on a welding carrier 40 with inclined welding carrier surfaces 42.
- Four equipped workpiece carriers 30 are preferably arranged on a welding carrier 40, the inclined welding carrier surface 42 preferably enclosing an angle of approximately 10 ° to the horizontal.
- the loaded workpiece carriers 30 are automatically held in position by means of additional plastic blocks 44. The oblique orientation on the basic system ensures that the workpieces are protected during automatic welding and are not damaged by the welding beam.
- the welding supports 40 are moved into the welding cell 50 by means of a transfer system.
- the corresponding laser program can be selected, for example, by reading out a date matrix code on the workpiece carrier.
- the contact piece 15a, 15b and the connecting piece 25a, 25b are searched for via an image processing system and compared with predefined images. This check is carried out separately for each loaded workpiece holder 30. If a workpiece 20 has a defect, it will not be welded at all.
- a welding point at which the laser starts the welding process is then determined fully automatically.
- the welding movement depends on the type of workpiece / switch and can either be a straight movement or a circular movement controlled by the laser.
- the workpiece carriers move back to the loading / unloading station 54 and are re-equipped.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zumindest einer Leitung und zumindest einem Anschlussstück eines Werkstücks. Das Anschlussstück ist an einer Werkstückoberfläche angeordnet und ein Ende der zumindest einen Leitung ist mit einem an das Anschlussstück angepassten Kontaktstück vorkonfektioniert. Das Verfahren umfasst die Schritte: Positionieren des Kontaktstücks am Anschlussstück und Verschweißen des Kontaktstücks mit dem Anschlussstück mittels Laserstrahlung. Die Erfindung betrifft außerdem ein System aus einem Werkstückträger und einem Schweißträger sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Ein solches Verfahren wird eingesetzt, um Leitungen an Schaltern, wie etwa einem Miniaturschnappschalter, anzuschließen. Das Verfahren soll automatisierungsfähig, überwachungsfähig, kostengünstig und prozesssicher sein. Die Verbindung der Leiter mit dem Schalter muss qualitativ hochwertig sein, um einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen Leitung und Schalter zu gewährleisten. Herkömmliche Verfahren zur Herstellung elektrischer Verbindungen zwischen Leitungen und Anschlussstücken von Werkstücken basieren auf Löten oder Widerstandsschweißen.
- Aus dem Stand der Technik ist ein Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen einer elektrischen Leitung und einem Anschlussstück eines Werkstücks mittels Laserstrahlung bekannt, bei denen der Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet wird. Das Laserverschweißen erfolgt berührungslos und ohne die Hilfe von Zusatzstoffen. Die Laserstrahlung wird dabei mittels einer Optik nahe der Werkstückoberfläche fokussiert. Die Lage des Fokus relativ zur Werkstückoberfläche (oberhalb oder unterhalb) ist ein wichtiger Schweißparameter und legt auch die Einschweißtiefe fest. Die absorbierte Laserstrahlung erwärmt die Stoßflächen der zu verschweißenden Teile (Anschlussstück und Kontaktstück) und es erfolgt ein extrem schneller Anstieg der Temperatur über die Schmelztemperatur von Metall hinaus, so dass sich eine Schmelze bildet. Bei einer Relativbewegung zwischen fokussiertem Laserstrahl und Werkstück schmilzt dieses durch dessen Energie auf. Ein Problem des Laserverschweißen ist die begrenzte Möglichkeit die umliegende Werkstückoberfläche, beispielsweise benachbarte Anschlussstücke auf der Werkstückoberfläche, oder das Werkstück als elektronisches Bauteil selbst, vor einer Beschädigung durch den direkten Laserstrahl oder diffuser Streustrahlung (beispielsweise zu hohe Erwärmung) zu schützen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie System zur Herstellung einer elektrischen Verbindung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzustellen. Ausgehend vom genannten Stand der Technik wird die Aufgabe gelöst mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1, 14 und 15. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Erfindungsgemäß schneidet eine entlang der Laserstrahlung verlaufende Gerade eine durch die Werkstückoberfläche vorgegebene Ebene außerhalb des Werkstücks. In anderen Worten gibt es keinen Schnittpunkt zwischen der Laserstrahlung und der Werkstückoberfläche. Diese Schweißgeometrie kann erreicht werden indem die Werkstückoberfläche in Richtung einer Horizontalen und damit in eine von der Laserquelle abgewandte Richtung geneigt wird.
- Durch die Verwendung eines Lasers ist ein kontaktfreies Verschweißen zwischen dem Kontaktstück der zumindest einen Leitung und dem zumindest einen Anschlussstück des Werkstücks möglich, die ohne Zuhilfenahme von Zusatzstoffen auskommt. Die Wärmebelastung des Werkstücks, das beispielsweise in Form eines elektronischen Bauteils ausgebildet ist, wird durch eine kurze Bestrahlung von Kontaktstück und Anschlussstück und ohne direkte Einwirkung der Laserstrahlung auf die Werkstoffoberfläche gering gehalten.
- Die von einer Laserquelle erzeugte Laserstrahlung kann mit Spiegelsystemen oder Lichtleitfasern zum Werkstück geleitet und dann auf das Werkstück fokussiert werden. In einer Schweißzelle ist das Werkstück in der Regel auf dem Boden oder auf einem Schweißträger angeordnet, wobei die Laserstrahlung von oben auf die Werkstückoberfläche einstrahlt (Grundsystem). Bei senkrechter Einstrahlung auf die Werkstückoberfläche ist eine Flächennormale der Werkstückoberfläche beim Verschweißen parallel zur Laserstrahlung ausgerichtet. In dieser Geometrie schneidet die Laserstrahlung eine durch die Werkstückoberfläche vorgegebene Ebene im Werkstück, nämlich auf der Werkstückoberfläche an der Position des Anschlussstücks. Das Werkstück absorbiert in diesem Fall einen Großteil der Laserstrahlung und erhitzt. In dieser Geometrie ist es ebenfalls schwierig die Werkstückoberfläche vor diffuser Laserstreustrahlung zu schützen.
- Schneidet die Laserstrahlung eine durch die Werkstückoberfläche vorgegebene Ebene außerhalb des Werkstücks, zeigt eine Flächennormale der Werkstückoberfläche in eine von der Laserquelle abgewandte Richtung, das heißt keine direkte Laserstrahlung trifft auf die Werkstückoberfläche. Die Werkstückoberfläche ist somit in eine von der Laserquelle abgewandte Richtung gekippt. Durch diese schräge Ausrichtung der Werkstückoberfläche bezüglich der Laserstrahlung, wird das Werkstück beim Verschweißen bestmöglich vor einer Beschädigung durch den Laserstrahl geschützt. Darüber hinaus wird durch diese Maßnahme die entstehende Streustrahlung minimiert. Die Minimierung der Streustrahlung ist insbesondere wünschenswert, um auch umliegende Werkstücke beim Verschweißen zu schützen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt ein Schnittwinkel zwischen der Laserstrahlung und der durch die Werkstückoberfläche vorgegebenen Ebene zwischen 1° und 20°, weiter vorzugsweise zwischen 5° und 15°, weiter vorzugsweise 10°. Diese Anordnung stellt einen Kompromiss zwischen einerseits der Erreichbarkeit des Schweißpunktes zwischen Kontaktstück und Anschlussstück bei gleichzeitig möglichst abgewandter Ausrichtung der Werkstückoberfläche dar.
- Bei dem Werkstück kann es sich um einen Miniatur-(Schnapp)Schalter handeln. Miniatur-Schalter (oder Mikroschalter) sind kleine Schaltelemente, die in zahlreichen elektrischen Geräten und Anbauteilen Platz finden. Sie werden verwendet, um durch eine mechanische Belastung Strom zwischen zwei Flusszweigen zu schalten oder elektrische Verbraucher hinter dem Schalter an- oder auszuschalten. Solche Schalter stellen eine kostengünstige Lösung zur Schaltung elektrischer Bauteile dar.
- Ein Schweißpunkt zwischen dem Anschlussstück und dem Kontaktstück kann anhand eines Bildverarbeitungssystems bestimmt werden. Das Bildverarbeitende System ermöglicht eine vollautomatische Kontrolle der Position von Kontaktstück und Anschlussstück. Über ein Bildverarbeitendes System in der Schweißzelle kann das Kontaktstück und das Anschlussstück gesucht und mit Vorgabebildern verglichen werden. Ist das Kontaktstück in richtiger Weise am Anschlussstück positioniert, kann der Schweißvorgang automatisch gestartet werden. Ist das Kontaktstück nicht richtig positioniert, wird der Schweißvorgang abgebrochen. Die Kontrolle kann für jede Schweißverbindung gesondert erfolgen. Über das Bildverarbeitende System wird zudem der Schweißpunkt ermittelt an dem der Laser den Schweißvorgang startet. Dieser kann von der genauen Kontaktgeometrie abhängen.
- Eine Schweißbewegung kann durch den Laser gesteuert werden, wobei vorzugsweise die Schweißbewegung eine gerade Bewegung oder eine Kreisbewegung ist. Die Steuerung der Laserbewegung kann alternativ durch eine Steuerung der Werkstückbewegung ersetzt werden. Bei einer Relativbewegung zwischen fokussiertem Laserstrahl und Werkstück schmilzt dieses durch dessen Energie auf. Die Bewegungsart ist je nach Schalter bzw. Kontaktgeometrie verschieden und kann durch das Bildverarbeitende System automatisch angepasst werden.
- Bevorzugt ist das Kontaktstück als Kontakthülse ausgebildet und/oder das Anschlussstück als Kontaktstift ausgebildet. Insbesondere kann der Querschnitt der Hülsenöffnung an die Gestalt des Anschlussstücks angepasst sein. Dazu ist die Kontakthülse vorzugsweise groß genug, um das Anschlussstück aufnehmen zu können und so klein, dass ein ungewolltes Abrutschen der Kontakthülse vermieden wird. Durch die Wahl der axialen Länge der Kontakthülse kann ein Abstand der Leitung vom Werkstück sowie der Schweißpunkt vorgegeben werden. Das Positionieren des Kontaktstücks am Anschlussstück kann durch Aufstecken der Kontakthülse auf den Kontaktstift erfolgen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Werkstück vor dem Verschweißen in einen Werkstückträger eingesetzt, wobei in einem eingesetzten Zustand das Anschlussstück gegenüber einer Oberfläche des Werkstückträgers hervorsteht. Die Werkstückoberfläche kann im Wesentlichen in einer Ebene mit der Oberfläche des Werkstückträgers liegen. Ein Werkstückträger ist ein Träger auf dem ein oder mehrere Werkstücke befestigt sind, um sie von einem Werkstückförderer entlang einer Fertigungslinie durch mehrere Fertigungsstationen zu transportieren. Der Werkstückträger kann so ausgebildet sein, dass er einen Großteil des Werkstücks in sich aufnimmt und so vor Streustrahlung schützt, während die Ausrichtung zwischen Laserstrahlung und Werkstückoberfläche unbeeinflusst bleibt.
- Der Werkstückträger kann zumindest eine Führungsnut zur Führung der zumindest einen Leitung aufweisen. Die Leitung ist somit während des Verfahrens fixiert und vor der Laserstrahlung geschützt. Die fixierte Leitung sorgt außerdem dafür, dass ein ungewolltes Abrutschen des Kontaktstücks vom Anschlussstück vor dem Verschweißen reduziert wird. Vorzugsweise erstreckt sich die zumindest eine Führungsnut in einer Richtung im Wesentlichen quer zu der Laserstrahlung. Die Führungsnut kann so tief sein, dass sie die Leitung vollständig aufnimmt. In dieser Anordnung ist die Leitung vor der Laserstrahlung bestmöglich geschützt.
- In einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Ausrichtung der Werkstückoberfläche (relativ zum Laserstrahl) beim Verschweißen durch die Anordnung des bestückten Werkstückträgers auf einem Schweißträger mit schräg ausgebildeter Schweißträgeroberfläche. In dieser Ausführungsform erfolgt die Orientierung der vorkonfigurierten Werkstückträger durch die schräg ausgebildeten Oberflächen des Schweißträgers in der Schweißzelle. Bei dem Schweißträger kann es sich um einen Teil des Transportsystems handeln, der mit den Werkstückträgern bestückt mittels eines Transfersystems in die Schweißzelle gefahren wird. Der Schweißträger mit schräg ausgebildeter Schweißträgeroberfläche bietet eine besonders einfache und zuverlässige Möglichkeit die Ausrichtung der Werkstücke in der Schweißzelle vorzugeben. Der Schweißträger kann weitere Mittel aufweisen, die eine Fixierung des Werkstückträgers ermöglichen.
- Vorzugsweise ist ein Schweißträger mit zumindest zwei bestückten Werkstückträgern bestückt, wobei die Anordnung der Werkstückträger zueinander gespiegelt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine hohe Packungsdichte der Werkstücke. Zudem kann der Schweißträger in der Mitte eine Vertiefung aufweisen, die für eine zusätzliche Kühlung in diesem Bereich sorgt und/oder die reflektierte Laserstrahlung in eine vorgegebene Richtung ablenkt.
- Das Werkstück kann auf der Werkstückoberfläche ein zweites Anschlussstück aufweisen, wobei ein Ende einer zweiten Leitung mit einem an das zweite Anschlussstück angepassten zweiten Kontaktstück vorkonfektioniert ist, das zweite Kontaktstück an dem zweiten Anschlussstück positioniert wird, und wobei die Ausrichtung zwischen der Laserstrahlung und der Werkstückoberfläche bei beiden Verschweißungen gleich ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine möglichst schnelle und effiziente Verfahrensdurchführung.
- Vorzugsweise sind das erste und das zweite Kontaktstück in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Richtung der Laserstrahlung versetzt voneinander angeordnet. Dies ermöglicht es, die Fokusebene des Lasers zwischen den Schweißvorgängen beizubehalten. Vorzugsweise weist der Werkstückträger eine zweite Führungsnut zur Führung der zweiten Leitung an dem Werkstückträger auf, wobei die zweite Führungsnut eine L-Form aufweist. Die Leitungen können so parallel zueinander und hauptsächlich quer zur Richtung der Laserstrahlung geführt werden.
- Die Erfindung betrifft außerdem ein System aus einem Werkstückträger und einem Schweißträger zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zumindest einer Leitung und zumindest einem Anschlussstück eines Werkstücks mittels Laserstrahlung. Dazu ist der Werkstückträger zur Aufnahme des Werkstücks ausgebildet und der Schweißträger zur Aufnahme des Werkstückträgers ausgebildet, wobei in einem eingesetzten Zustand eine entlang der Laserstrahlung verlaufende Gerade eine durch die Werkstückoberfläche vorgegebenen Ebene außerhalb des Werkstücks schneidet. In einem eingesetzten Zustand ist das Werkstück in den Werkstückträger eingesetzt und der Werkstückträger auf dem Schweißträger angeordnet.
- Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Bestückungsstation zum Positionieren der zumindest einen mit einem angepassten Kontaktstück vorkonfektionierten Leitung an dem zumindest einen Anschlussstück des Werkstücks und einer Laserschweißstation zum Verschweißen des Kontaktstücks mit den Anschlussstück mittels Laserstrahlung.
- Das erfindungsgemäße System und die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können mit weiteren im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebenen Merkmalen fortgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit den im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems und der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschriebenen Merkmalen weiter fortgebildet werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand vorteilhafter Ausführungsformen beispielhaft beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1:
- eine dreidimensionale Ansicht eines Werkstücks mit zwei Anschlussstücken und zwei vorkonfektionierten Leitungen, die mit ihren Kontaktstücken an den Anschlussstücken positioniert sind vor dem Verschweißen;
- Fig. 2:
- eine dreidimensionale Ansicht des Werkstücks aus
Fig. 1 kurz vor dem Einsetzen in einen Werkstückträger; - Fig. 3:
- dreidimensionale Ansicht eines bestückten Werkstückträgers;
- Fig. 4:
- schematische Ansicht eines Systems mit einem Schweißträgers und vier bestückten Werkstückträgern in einer Schweißzelle in einer dreidimensionalen Ansicht (a) und in seitlicher Draufsicht (b) ;
- Fig. 5:
- vergrößerte Ansicht des Schweißträgers aus
Fig. 4 ; - Fig. 6:
- Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- Zunächst wird gemäß der
Figuren 1 bis 3 eine Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemä0en Verfahren hergestellten Werkstücks 20 und ein Werkstückträger 30 beschrieben. In der Figur 1 ist ein Werkstück 20 in Form eines Schalters mit zwei Kontakten gezeigt. Das Werkstück 20 weist zwei Anschlussstücke 25a, 25b auf, welche an einer Werkstückoberfläche 21 angeordnet sind. Die zwei Anschlussstücke 25a, 25b des Werkstücks 20 sind fluchtend auf einer Linie angeordnet. Die Anzahl und Anordnung der Anschlussstücke 25a, 25b auf der Werkstückoberfläche 21 ist rein exemplarisch und hängt u.a. vom vorgesehenen Schaltertyp ab. Die Anschlussstücke 25a, 25b sind als Kontaktstifte mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet. Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zum Einpressen von Kontaktstiften in geeignete Aufnahmen (zum Beispiel eine eingeprägte Sicke im Werkstück) eines Werkstücks 20 bekannt. - An den Anschlussstücken 25a, 25b des in der
Figur 1 gezeigten Werkstücks 20 sind bereits Kontaktstücke 15a, 15b positioniert. Die Leitungen 13a, 13b sind an jeweils einem Enden mit den Kontaktstücken 15a, 15b konfektioniert. Dies geschieht beispielsweise durch Verpressen/Verquetschen des Kontaktstücks 15a, 15b mit dem vorab abisolierten Ende der Leitung 13a, 13b. Es sind unterschiedliche Geometrien für die Kontaktstücke 15a, 15b bekannt, die jeweils von der Anordnung des Anschlussstücks 25a, 25b auf dem Werkstück 20 und der Leitungsführung abhängen. Die Kontaktstücke 15a, 15b sind in diesem Ausführungsbeispiel jeweils als Kontakthülse ausgebildet, so dass eine Positionierung an den Anschlussstücken 25a, 25b derart geschieht, dass sie auf die Anschlussstücke 25a, 25b aufgesetzt werden und anschließend ggf. gekrimpt werden. Die Kontaktstücke 15a, 15b sind dabei an die Form bzw. den Querschnitt der als Kontaktstifte ausgebildeten Anschlussstücke 25a, 25b angepasst. Oft ist es wünschenswert, die Leitungen 13a, 13b in Richtung der Fluchtlinie der Anschlussstücke wegzuführen. - Nach dem Positionieren des zumindest einen Kontaktstücks 15a, 15b an dem zumindest einen Anschlussstück 25a, 25b am Werkstück 20 werden des Kontaktstück 15a, 15b und das Anschlussstück 25a, 25b zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Leitung 13a, 13b und dem Anschlussstück 25a, 25b des Werkstücks 20 miteinander verschweißt mittels Laserschwei-ßen. Dazu bestehen Kontaktstück 15a, 15b und Anschlussstück 25a, 25b vorzugsweise aus dem gleichen Material, vorzugsweise aus Kupfer oder Messing. Als Schweißmaterial dient dabei im Wesentlichen überschüssiges Material des Anschlussstücks 25a, 25b oder Kontaktstücks 15a, 15b. Das Laserschweißen wird für die Herstellung einer elektrischen Verbindung bevorzugt, da nur sehr kurze Laserpulse nötig sind und die Wärmebeanspruchung des Werkstücks 20 damit relativ gering ist.
- Erfindungsgemäß schneidet die Laserstrahlung beim Laserschweißen eine durch die Werkstückoberfläche 21 vorgegebene Ebene außerhalb des Werkstücks 20. In anderen Worten trifft keine direkte Laserstrahlung unmittelbar auf das Werkstück 20 bzw. die Werkstückoberfläche 21. Dies hat den Vorteil, dass der Schalter bzw. das Werkstück 20 beim Schweißen vor dem Laserstrahl geschützt ist und nicht beschädigt wird. Außerdem wird durch diese Maßnahme die entstehende Streustrahlung des Lasers minimiert. Um dies zu erreichen, wird das Werkstück 20 zum einen seitlich zur Laserstrahlung ausgerichtet, dass der Laserstrahl das Werkstück 20 bis auf den Schweißpunkt zwischen Anschlussstück 25a, 25b und Kontaktstück 15a, 15b passiert. Zum anderen wird die Werkstückoberfläche 21 leicht gegenüber der Laserstrahlung gekippt, so dass ein Schnittpunkt zwischen einer entlang der Laserstrahlung verlaufenden Geraden und der durch die Werkstückoberfläche vorgegebenen Fläche existiert. Ein bevorzugter Schnittwinkel beträgt vorzugsweise etwa 10°. Eine Flächennormale der Werkstückoberfläche 21 ist dann in eine von der Laserquelle abgewandte Richtung ausgerichtet. In einer Schweißzelle 50 wird die Laserstrahlung beispielsweise von oben auf das Werkstück 20 gerichtet, die Flächennormale der Werkstückoberfläche 21 zeigt dann in Richtung eines Bodens der Schweißzelle 50.
- Nach dem Verschweißen bilden das Anschlussstück 25a, 25b und das Kontaktstück 15a, 15b eine qualitativ hochwertige Verbindung, die einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen der Leitung 13a, 13b und dem Werkstück 20 gewährleistet.
- Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Werkstück 20 in einen Werkstückträger 30 eingesetzt sein. Der Werkstückträger 30 weist eine Ausnehmung 31 zur Aufnahme des Werkstücks 20 auf.
Figur 2 zeigt das Werkstück 20 und den Werkstückträger 30 kurz vor dem Einsetzen. Der Werkstückträger 30 weist Führungsnuten 31a, 31b, 31c auf, die zur Aufnahme der Leitungen 13a und 13b ausgebildet sind. Die Anzahl der Führungsnuten 13a, 13b, 13c hängt wiederum von der Anzahl der verwendeten Leitungen 13a, 13b ab. Die Führungsnuten 31a, 31b, 31c verlaufen im Wesentlichen entlang der Fluchtlinie der Anschlussstücke 25a, 25b. Die Führungsnut 31b weist eine L-Form auf. Beim Einstecken des Werkstücks 20 in den Werkstückträger 30 werden die Leitungen 13a, 13b in die Führungsnuten 31a, 31b gedrückt und somit fixiert. - In der
Figur 3 ist das Werkstück 20 in einem in den Werkstückträger 3 eingesetzten Zustand von oben gezeigt. In diesem eingesetzten Zustand steht das Anschlussstück 25a, 25b gegenüber einer Oberfläche des Werkstückträgers 30 hervor (nicht zu erkennen inFig. 3 ). Die Werkstückoberfläche 21 verläuft im Wesentlichen in einer Ebene mit einer Oberfläche des Werkstückträgers 30. Nach außen hin ist die Oberfläche des Werkstückträgers 30 leicht geneigt. Die Leitungen 13a und 13b sind in den Führungsnuten 31a, 31b des Werkstückträgers 30 fixiert. Die Positionierung des Werkstücks 20 in der Schweißzelle 50 erfolgt über einen Schweißträger 40 mit schräg ausgebildeter Schweißträgeroberfläche 42. Dies ist für einen Schweißträger mit vier Werkstückträgern 30 in denFiguren 4a und 4b dargestellt, wobei jeweils zwei Werkstückträger 30 nebeneinander angeordnet sind und zwei weitere Werkstückträger 30 dazu gespiegelt angeordnet sind.Figuren 4a und 4b zeigen das erfindungsgemäße System aus einem Werkstückträger 30 und einem Schweißträger 40 in einem eingesetzten Zustand zur Herstellung einer elektrischen Verbindung. Der Werkstückträger 30 ist zur Aufnahme des Werkstücks 20 ausgebildet und der Schweißträger 40 zur Aufnahme des Werkstückträgers 30 ausgebildet. Die nicht dargestellte Laserstrahlung erfolgt in der Regel von oben. Damit die Laserstrahlung oder eine Verlängerung der Laserstrahlung eine durch die Werkstückoberfläche 21 vorgegebene Ebene außerhalb des Werkstücks 20 schneidet, muss die Werkstückoberfläche 21 gegenüber der vertikal eingestrahlten Laserstrahlung gekippt sein. Wie inFigur 4 gezeigt, erfolgt dies über die schräg ausgebildeten Schweißträgeroberflächen 42 auf denen die Werkstückträger 30 aufliegen. Der Winkel der schräg ausgebildeten Schweißträgeroberfläche 42 zur Horizontalen beträgt vorzugsweise etwa 10°. Daraus folgt, dass die Werkstückoberfläche 21 in dieser Position einen Winkel von etwa 80° zur Horizontalen einschließt. Zudem ist in der Mitte des Schweißträgers 40 eine Vertiefung 41 angeordnet, die für eine Kühlung nach dem Schweißprozess sorgt. In der Mitte des Schweißträgers 40 sind zudem mehrere Kunststoffblöcke 44 angeordnet, die für die Werkstückträger 30 eine Anlagefläche bilden und die Werkstückträger 30 in der gekippten Position fixieren. - In
Figur 5 ist ein vierfach bestückter Schweißträger 40 in Vergrößerung gezeigt. Die Werkstückträger 30 liegen auf den schräg ausgebildeten Schweißträgeroberfläche 40 auf und sind daher um etwa 10° zur Horizontalen gekippt. Die Werkstückträger 30 liegen ebenfalls an den mittig angeordneten Kunststoffblöcken 44 des Schweißträgers 40 an. Dies ist möglich, da die Leitungen 13a, 13b in den vorgesehenen Führungsnuten 31a, 31b des Werkstückträgers 30 geführt werden. Das Werkstück 20 ist somit in einer Position angeordnet, in der die Laserstrahlung das Kontaktstück 15a, 15b und das Anschlussstück 25a, 25b verschweißen kann ohne direkt auf die Werkstückoberfläche 21 einzustrahlen. Ein Schnittwinkel zwischen einer entlang der Laserstrahlung verlaufenden Geraden und einer durch die Werkstückoberfläche aufgespannten Ebene liegt zwischen 5° und 15°, vorzugsweise bei etwa 10°. Wie in derFigur 5 zu erkennen sind die zu verschweißenden Anschlussstücke 25 in dieser Konfiguration von oben gut zu erreichen. - In
Figur 6 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gezeigt. Die Vorrichtung besitzt ein Transportsystem 52 mit dem die Werkstücke 20 zu den einzelnen Stationen 54, 52 transportiert werden. Die Stationen umfassen mehrere Be- und Entladestationen 54 (als Handarbeitsplätze zum Bestücken dargestellt). In den Be- und Entladestationen 54 werden die mit Kontaktstücken 15a, 15b vorkonfektionierten Kabel bzw. Leitungen 13a, 13b an den Anschlussstücken 25a, 25b der Werkstücke 20 zunächst positioniert. Dabei können hülsenförmige Kontaktstücke 15a, 15b auf die Anschluss-Pins des Werkstücks 20 aufgesteckt werden, sodass das Werkstück die Konfiguration vonFigur 3 erreicht. Die Bestückung funktioniert vollautomatisch, kann jedoch bei Bedarf als Handarbeitsplatz ausgestattet sein. Außerdem ist eine Steuereinheit 56 zur vollautomatischen Steuerung vorhanden, die auch die Steuerung der Bestückung übernimmt, falls die Bestückung nicht von Hand durchgeführt werden soll. - In einer nicht dargestellten Vorbereitungsstation werden die Enden der Kabel mit Kontaktstücken 15a, 15b vollautomatisch konfektioniert. In den Be- und Entladestationen 54 werden die Leitungen 13a, 13b mit dem Kontaktstück 15a, 15b auf dem Anschlussstück 25a, 25b des Werkstücks 20 angeordnet. Danach wird das Werkstück 20 in den Werkstückträger 30 eingesetzt und vom Transportsystem 52 zur Bestückungskontrolle transportiert. Nach der Bestückungskontrolle wird der bestückte Werkstückträger zur Laserschweißstation 50 transportiert, wo die Kontaktstücke 15a, 15b und Anschlussstücke 25a, 25b mittels eines Laserstrahls miteinander verschmolzen werden, so dass die Laserstrahlung eine durch die Werkstückoberfläche 21 vorgegebene Ebene außerhalb des Werkstücks schneidet.
- Dazu werden die bestückten Werkstückträger 30 auf einem Schweißträger 40 mit schräg ausgebildeten Schweißträgeroberflächen 42 angeordnet. Vorzugsweise werden vier bestückte Werkstückträger 30 auf einem Schweißträger 40 angeordnet, wobei die schräge Schweißträgeroberfläche 42 vorzugsweise einen Winkel von etwa 10° zur Horizontalen einschließt. Die bestückten Werkstückträger 30 werden über zusätzliche Kunststoffblöcke 44 automatisch in Position gehalten. Durch die schräge Ausrichtung auf dem Grundsystem ist gewährleistet, dass die Werkstücke beim automatisch durchgeführten Schweißen geschützt sind und durch den Schweißstrahl nicht beschädigt werden.
- Die Schweißträger 40 werden mittels eines Transfersystems in die Schweißzelle 50 gefahren. Das entsprechende Laserprogram kann beispielsweise durch Auslesen eines Date-Matrix-Codes auf dem Werkstückträger ausgewählt werden. In der Schweißzelle 50 wird über ein Bildverarbeitendes System das Kontaktstück 15a, 15b und das Anschlussstück 25a, 25b gesucht und mit Vorgabebildern verglichen. Diese Kontrolle erfolgt für jeden bestückten Werkstückträgern 30 separat. Falls ein Werkstück 20 einen Fehler aufweist, wird dieses gar nicht geschweißt.
- Es wird anschließend vollautomatisch ein Schweißpunkt ermittelt an dem der Laser den Schweißvorgang startet. Die Schweißbewegung ist abhängig von dem Werkstück-/Schaltertyp und kann einmal als gerade Bewegung oder als Kreisbewegung, welche durch den Laser gesteuert wird, ausgeführt werden. Nach dem Schweißen fahren die Werkstückträger wieder an die Be-/Entladestation 54 und werden neu bestückt.
Claims (15)
- Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zumindest einer Leitung (13a, 13b) und zumindest einem Anschlussstück (25a, 25b) eines Werkstücks (20), wobei das Anschlussstück (25a, 25b) an einer Werkstückoberfläche (21) angeordnet ist und wobei ein Ende der zumindest einen Leitung (13a, 13b) mit einem an das Anschlussstück (25a, 25b) angepassten Kontaktstück (15a, 15b) vorkonfektioniert ist, mit den Schritten:- Positionieren des Kontaktstücks (15a, 15b) am Anschlussstück (25a, 25b);- Verschweißen des Kontaktstücks (15a, 15b) mit dem Anschlussstück (25a, 25b) mittels Laserstrahlung, wobei eine entlang der Laserstrahlung verlaufende Gerade eine durch die Werkstückoberfläche (21) vorgegebenen Ebene außerhalb des Werkstücks (20) schneidet.
- Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Schnittwinkel zwischen der entlang der Laserstrahlung verlaufenden Geraden und der durch die Werkstückoberfläche (21) vorgegebenen Ebene zwischen 1° und 20°, vorzugsweise zwischen 5° und 15°, weiter vorzugsweise 10°, beträgt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkstück (20) ein Schalter, insbesondere ein Miniatur-Schalter, ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest ein Schweißpunkt zwischen dem Anschlussstück und dem Kontaktstück anhand eines Bildverarbeitungssystems bestimmt wird.
- Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Schweißbewegung durch den Laser gesteuert wird, vorzugsweise ist die Schweißbewegung eine gerade Bewegung oder eine Kreisbewegung.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Kontaktstück (15a, 15b) als Kontakthülse ausgebildet ist und/oder das Anschlussstück (25a, 25b) als Kontaktstift ausgebildet ist.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Positionieren des Kontaktstücks (15a, 15b) am Anschlussstück (25a, 25b) durch Aufstecken erfolgt.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (20) vor dem Verschweißen in einen Werkstückträger (30) eingesetzt wird, wobei in einem eingesetzten Zustand das Anschlussstück (25a, 25b) gegenüber einer Oberfläche des Werkstückträgers (30) hervorsteht.
- Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Werkstückträger (30) zumindest eine Führungsnut (31a, 31b) zur Führung der zumindest einen Leitung (13a, 13b) aufweist, wobei vorzugsweise die zumindest eine Führungsnut (31a, 31b) in einer Richtung im Wesentlichen quer zu der Laserstrahlung verläuft.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei die Ausrichtung der Werkstückoberfläche (21) beim Verschweißen durch die Anordnung des bestückten Werkstückträgers (30) auf einem Schweißträger (40) mit schräg ausgebildeter Schweißträgeroberfläche (42a, 42b) erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei zumindest zwei bestückte Werkstückträger (30) auf dem Schweißträger (40) angeordnet sind, wobei die Anordnung der bestückten Werkstückträger (30) zueinander gespiegelt ist, vorzugsweise weist der Schweißträger (40) in der Mitte eine Vertiefung (41) auf.
- Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (20) auf der Werkstückoberfläche (21) ein zweites Anschlussstück (25b) aufweist, wobei ein Ende einer zweiten Leitung (13b) mit einem an das zweite Anschlussstück (25b) angepassten zweiten Kontaktstück (15b) vorkonfektioniert ist, das zweite Kontaktstück (15b) an dem zweiten Anschlussstück (25b) positioniert wird, und wobei die Ausrichtung der Laserstrahlung zur Werkstückoberfläche bei ersten Verschweißen und zweiten Verschweißen gleich ist.
- Verfahren nach Anspruch 12, wobei das erste und zweite Kontaktstück (15a, 15b) in einer Richtung im Wesentlichen quer zur Laserstrahlung nebeneinander angeordnet sind und wobei eine zweite Führungsnut (31b) zur Führung der zweiten Leitung (13b) an dem Werkstückträger (30) vorgesehen ist, wobei die zweite Führungsnut (31b) eine L-Form aufweist.
- System aus einem Werkstückträger (30) und einem Schweißträger (40) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen zumindest einer Leitung (13a, 13b) und zumindest einem Anschlussstück (25a, 25b) eines Werkstücks (20) mittels Laserstrahlung, wobei der Werkstückträger (30) zur Aufnahme des Werkstücks (20) ausgebildet ist und der Schweißträger (40) zur Aufnahme des Werkstückträgers (30) ausgebildet ist, wobei in einem eingesetzten Zustand eine entlang der Laserstrahlung verlaufende Gerade eine durch die Werkstückoberfläche (21) vorgegebenen Ebene außerhalb des Werkstücks (20) schneidet.
- Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einer Bestückungsstation zum Positionieren der zumindest einen mit einem angepassten Kontaktstück vorkonfektionierten Leitung an dem zumindest einen Anschlussstück des Werkstücks und einer Laserschweißstation zum Verschweißen der konfektionierten Leitung mit dem Anschlussstück.
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