ES2275093T3 - Un elemento para conectar un conductor flexible y metodo para conectar un conductor flexible a un terminal de conexion. - Google Patents
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Abstract
Una unión entre al menos un conductor flexible (2) y un terminal de conexión (1), en la que: - el terminal de conexión (1) está conformado de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo y tiene una cara superior (11) y una cara inferior (12); dos caras laterales (13, 14) y una cara de extremo (16), teniendo dicho terminal de conexión, en dicha cara de extremo, al menos una ranura (150) conformada de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo, que se extiende a través de todo el grosor de dicho terminal de conexión (1); - una parte de extremo (21) del al menos único conductor flexible (2) está conformada con el fin de acoplar sustancialmente con las paredes interiores de dicha ranura (150), introduciéndose dicha parte de extremo (21) en dicha ranura (150); de modo que dicho conductor flexible (2) sobresalga sustancialmente en ángulos rectos de una de dichas caras superior (11), inferior (12) o de extremo (15) de dicho terminal de conexión (1); dicha parte de extremo (21) se aloja en dicha ranura (150); de modo que al menos dos caras adyacentes de dicha parte de extremo (21), que no sobresalen de dicha ranura (150), sean adecuadas para exponerse a una acción de soldadura de medios de láser (40), a lo largo de al menos una de las dos caras de dicho terminal de conexión (1), del que no sobresale dicho conductor flexible (2), caracterizada porque al menos un cordón de soldadura láser (3) se extiende de manera sustancialmente continua en dicha ranura (150), sustancialmente a lo largo de toda la longitud de dicho terminal de conexión (1), que incluye dicha ranura (150).
Description
Un elemento para conectar un conductor flexible
y método para conectar un conductor flexible a un terminal de
conexión.
La presente invención se refiere a un elemento
para conectar conductores flexibles, en particular para disyuntores
de circuito y contactores de bajo voltaje, y a un método para
conectar un conductor flexible, en particular una o más trenzas, a
un terminal de conexión, en particular a un terminal de conexión de
un contacto móvil de un disyuntor de circuito o contactor de bajo
voltaje, por soldadura láser.
Los disyuntores y contactores de circuito
eléctrico están provistos normalmente de un conductor flexible, que
conecta funcionalmente un contacto móvil y un contacto fijo. Los
métodos de los antecedentes de la invención para realizar las
uniones del conductor flexible con el contacto móvil y con el
contacto fijo se basan normalmente en procesos de broncesoldadura,
análogos al el método descrito en
US-A-4774394.
Estos procesos generan altas temperaturas
durante tiempos relativamente largos en una zona relativamente
grande alrededor de la región de soldadura. Esto produce recocido
del conductor, que es generalmente de cobre, con una reducción y
deterioro consiguientes de las características mecánicas del
conductor flexible, lo que da lugar inevitablemente a una reducción
en la vida útil de todo el circuito disyuntor o contactor,
requiriendo complicadas operaciones de mantenimiento o incluso la
sustitución de los dispositivos.
La parte del terminal de conexión que rodea la
región de soldadura, tanto en el contacto móvil como en el terminal
fijo, también se somete a la acción de recocido producida por el
calor, con un deterioro consiguiente de las propiedades mecánicas
de estos componentes.
Además, estos procesos requieren un uso muy
intensivo de energía y son caros, poco flexibles y voluminosos.
Sin embargo, es difícil hallar una alternativa a
estos métodos que se pueda realizar industrialmente, dado que se
trata de acoplar elementos que tienen una forma irregular. Por
ejemplo, en el caso de la unión entre las trenzas conductoras y el
terminal de conexión del contacto móvil, hay que dar a la conexión
una estabilidad mecánica suficiente y la conductividad eléctrica
necesaria usando de la mejor manera posible las superficies
utilizables del terminal, y esto no siempre es fácil en vista de las
características de forma de la trenza. Además, las dimensiones del
conductor flexible y del terminal de conexión también puede ser
relativamente grandes y consiguientemente el sistema de soldadura
debe tener un nivel de potencia adecuado.
La soldadura por ultrasonido, por ejemplo, no
tiene los inconvenientes de recocido citados anteriormente, pero no
es de uso práctico en vista de sus conocidos límites de
potencia.
Es evidente por la descripción anterior que en
la técnica anterior se necesitan sistemas para conectar conductores
flexibles con elementos rígidos que son una alternativa válida a las
conexiones obtenidas por medio de métodos de broncesoldadura
convencionales. También es evidente que en la técnica anterior se
necesita un método eficiente para conectar conductores flexibles,
en particular trenzas de cobre, a
terminales de conexión.
terminales de conexión.
La finalidad de la presente invención es
proporcionar una unión entre un conductor flexible y un terminal de
conexión que tiene alta estabilidad mecánica y alta conductividad
eléctrica y se puede fabricar eficientemente.
Dentro del alcance de esta finalidad, un objeto
de la presente invención es proporcionar un método para conectar un
conductor flexible a un terminal de conexión que no produce
degradación de las propiedades mecánicas del conductor y/o del
terminal de conexión.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un método para conectar un conductor flexible a un
terminal de conexión que asegura alta conductividad eléctrica.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una unión entre una trenza de cobre y un terminal de
conexión en un disyuntor de circuito o contactor de bajo
voltaje.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un método para conectar una trenza de cobre a un
terminal de conexión en un disyuntor de circuito o contactor de
bajo voltaje.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar un método para conectar un conductor flexible a un
terminal de conexión, y una unión entre un conductor flexible y un
terminal de conexión, que es simple de aplicar industrialmente, a
costos modestos y de manera económicamente competitiva.
Esta aplicación también se presta al uso de
unidades de manejo robotizado de bajo costo actualmente difundidas,
que introducen grandes ventajas nuevas en términos de flexibilidad y
programabilidad en un campo que hasta ahora se consideraba
sumamente inflexible. Estas características permiten, por ejemplo,
tratar con la misma estación de soldadura un rango muy diferente de
conectores y terminales.
Esta finalidad, estos objetos y otros que serán
más evidentes por la descripción que sigue y por los dibujos
acompañantes, se logran por medio de una unión entre un conductor
flexible y un terminal de conexión según la reivindicación 1.
Otro aspecto de la presente invención es un
método para realizar una unión entre un conductor flexible y un
terminal de conexión según la reivindicación 6.
De hecho, se ha hallado que, usando la unión
según la invención y el método según la invención, se obtienen
conexiones caracterizadas por alta estabilidad mecánica y alta
conductividad eléctrica.
Además, el usuario de medios de soldadura láser
evita los problemas de recocido de la técnica anterior, conservando
en consecuencia las propiedades mecánicas de las partes
individuales.
Las características de la unión y el método
según la presente invención serán más evidentes con referencia a la
descripción que sigue y a los dibujos acompañantes, dados
simplemente por medio de ejemplo no limitativo, y donde:
La figura 1 es una vista esquemática en
perspectiva de un terminal de conexión y de los conductores
flexibles según la presente invención.
Y la figura 2 es una vista esquemática en
perspectiva de una unión entre conductores flexibles y un terminal
de conexión según la invención, y de un método según la invención
para realizar dicha unión.
Con referencia a la figura 1, los elementos que
constituyen la unión son un terminal de conexión 1, que está
conformado de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo, con
una cara superior 11 y una cara inferior 12, dos caras laterales 13
y 14 y una cara de extremo 15. El terminal de conexión tiene, en la
cara de extremo 15, una o varias ranuras de forma sustancialmente
paralelepípeda 150, que se extienden a través de todo el grosor del
terminal de conexión. En la práctica, se puede afirmar que la cara
de extremo 15 tiene, en el ejemplo, un perfil de onda cuadrada.
Un segundo elemento que constituye la unión es
un conductor flexible 2, que tiene una parte de extremo 21
conformada con el fin de acoplar sustancialmente con las paredes
interiores de las ranuras 150.
Con referencia a la figura 2, se representa que
la unión según la invención está constituida por la parte de
extremo 21 del conductor 2 que se introduce en las ranuras 150. En
este caso, el conductor flexible 2 sobresale sustancialmente en
ángulos rectos de la cara inferior 12 del terminal de conexión
1.
De nuevo con referencia a la figura 2, al menos
un cordón de soldadura láser 3 se extiende a lo largo del terminal
de conexión 1 en las ranuras 150 a lo largo de la cara de extremo 15
y/o a lo largo de la cara que está enfrente de aquella de la que
sobresale el conductor flexible. En el caso de la figura 2 hay
cordones de soldadura láser 3 a lo largo de la cara de extremo 15 y
a lo largo de la cara superior 11.
El término "cordón de soldadura" designa el
material fundido generado por la exploración de medios de láser a
lo largo de líneas preestablecidas.
Preferiblemente, y como se representa
esquemáticamente en las figuras 1 y 2, el conductor flexible 2 está
constituido por una o más trenzas de cobre. Como se describe más
claramente a continuación, la parte de extremo conformada 21 del
conductor flexible 2 se puede obtener convenientemente comprimiendo
dicha trenza.
Especialmente cuando la unión es relativamente
grande, es preferible disponer múltiples cordones de soldadura
láser 3; en este caso, es conveniente hacer que dichos cordones se
extiendan a lo largo de la cara de extremo 15 y, por ejemplo y con
referencia a la figura 2, a lo largo de la cara 11, que en este caso
es la cara que está enfrente de la cara 12 de la que sobresalen los
conductores flexibles 2.
Las uniones según la invención se aplican
convenientemente por ejemplo en disyuntores de circuito y
contactores de bajo voltaje. Dichos disyuntores de circuito y
contactores, en su forma muy esquemática, incluyen al menos un
contacto móvil, un conductor flexible, y un terminal de conexión.
Las uniones entre el contacto móvil y el conductor flexible, y
entre el conductor flexible y el terminal de conexión, pueden estar
constituidas convenientemente por una unión según la presente
invención. Dichos disyuntores de circuito y contactores constituyen
otro aspecto de la presente invención.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a un método para realizar una unión entre un conductor flexible y
un terminal de conexión y se describe con detalle a continuación.
Con referencia a las figuras 1 y 2, el método según la invención
incluye los pasos siguientes. Un terminal de conexión 1 conformado
de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo se prepara con
una cara superior 11, una cara inferior 12, dos caras laterales 13
y 14 y una cara de extremo 15; una o más ranuras 150 conformadas de
forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo están dispuestas
en la cara de extremo 15 y se extienden a través de todo el grosor
de dicho terminal de conexión. Además, se ha previsto un conductor
flexible 2 que tiene una parte de extremo 21 conformada con el fin
de acoplar sustancialmente con las paredes interiores de dichas
ranuras.
La parte de extremo conformada 21 se introduce y
acuña en frío en las ranuras 150, de modo que el conductor flexible
2 sobresalga sustancialmente en ángulos rectos de una de dichas
caras superior, inferior o de extremo del terminal de conexión, por
ejemplo de la cara inferior 12.
Con referencia a la figura 2, la cara de extremo
15 y/o la cara inferior 12 se someten a la acción de soldadura de
medios de láser 40 (representados esquemáticamente) para realizar
una soldadura entre el terminal de conexión y el conductor
flexible.
Como se ha mencionado, el conductor flexible
está constituido preferiblemente por una o más trenzas de cobre, y
la parte de extremo conformada se obtiene comprimiendo dicha
trenza.
La acción de soldadura se realiza
preferiblemente en virtud de la exploración de medios de láser en
las caras 15 y/o 11 o 12, a lo largo de una dirección que es
sustancialmente perpendicular a las caras laterales 13 y 14 del
terminal de conexión. En cualquier caso, en particular para uniones
relativamente grandes, es preferible hacer que los medios de láser
realicen múltiples exploraciones tanto en la cara de extremo 15 como
en la cara 11 o 12, a lo largo de direcciones que son
sustancialmente perpendiculares a las caras laterales del terminal
de conexión.
Es evidente a los expertos en la técnica que
dicha exploración puede ser realizada por medio de un movimiento
relativo de los medios de láser con respecto a los componentes a
soldar durante la operación de soldadura. Dicho movimiento relativo
se puede realizar en la práctica manteniendo sin movimiento los
componentes a soldar y moviendo los medios de láser, o manteniendo
sin movimiento los medios de láser y moviendo los componentes a
soldar, o moviendo ambos.
La velocidad de exploración, el ángulo de
incidencia y todos los otros parámetros físicos del haz láser
descrito con más detalle a continuación pueden ser elegidos y
modulados según las características de los elementos a soldar, tal
como por ejemplo su naturaleza química o su grosor, pero también se
pueden controlar y cambiar apropiadamente durante las operaciones
de soldadura con el fin de compensar el calentamiento de las
regiones afectadas y en general con el fin de optimizar los
resultados.
Aunque es posible usar medios de láser de un
tipo diferente, es altamente preferible usar un láser de estado
sólido, por ejemplo un láser de cristal Nd. También en este caso,
las características operativas del láser, tal como por ejemplo su
frecuencia, potencia y ángulo de incidencia, velocidad de
exploración y ángulo de incidencia, pueden ser elegidas y moduladas
en función de las características de los elementos a soldar y de
los resultados a obtener. En la práctica, se ha hallado que usando
el método según la invención es posible obtener uniones excelentes
en términos de propiedades mecánicas y eléctricas. En particular, se
evitan los problemas de recocido del cobre típicos de los procesos
de broncesoldadura.
En la práctica, la conductividad eléctrica
sumamente alta dada acuñando en frío los conductores flexibles en
los terminales de conexión se salvaguarda incluso después del
proceso de soldadura según la invención, evitando así el deterioro
de la conductividad que es en cambio típico de las uniones
posteriormente sometidas al proceso de broncesoldadura. A la
soldadura láser le queda la tarea de estabilizar el sistema
mecánicamente y de evitar las expansiones térmicas de los
materiales en condiciones operativas que ponen en peligro las
características de conductividad eléctrica.
Además, el uso de medios de láser permite evitar
aplicaciones de calor que serían críticas y nocivas para las
características mecánicas de los componentes individuales.
El método según la invención es adecuado además
para introducirse en ciclos de producción automatizados, permitiendo
por ejemplo obtener disyuntores de circuito, contactores y
componentes de disyuntores de circuito y contactores eficientemente
y relativamente baratos.
En la práctica, se ha hallado que las uniones
según la invención, así como el método para obtenerlas, logran
completamente la finalidad y los objetos previstos. En la práctica,
los materiales usados, así como las formas y dimensiones
contingentes, pueden ser cualesquiera según los requisitos y el
estado de la técnica.
Claims (11)
1. Una unión entre al menos un conductor
flexible (2) y un terminal de conexión (1), en la que:
- -
- el terminal de conexión (1) está conformado de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo y tiene una cara superior (11) y una cara inferior (12); dos caras laterales (13, 14) y una cara de extremo (16), teniendo dicho terminal de conexión, en dicha cara de extremo, al menos una ranura (150) conformada de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo, que se extiende a través de todo el grosor de dicho terminal de conexión (1);
- -
- una parte de extremo (21) del al menos único conductor flexible (2) está conformada con el fin de acoplar sustancialmente con las paredes interiores de dicha ranura (150), introduciéndose dicha parte de extremo (21) en dicha ranura (150); de modo que dicho conductor flexible (2) sobresalga sustancialmente en ángulos rectos de una de dichas caras superior (11), inferior (12) o de extremo (15) de dicho terminal de conexión (1);
dicha parte de extremo (21) se aloja en dicha
ranura (150); de modo que al menos dos caras adyacentes de dicha
parte de extremo (21), que no sobresalen de dicha ranura (150), sean
adecuadas para exponerse a una acción de soldadura de medios de
láser (40), a lo largo de al menos una de las dos caras de dicho
terminal de conexión (1), del que no sobresale dicho conductor
flexible (2), caracterizada porque al menos un cordón de
soldadura láser (3) se extiende de manera sustancialmente continua
en dicha ranura (150), sustancialmente a lo largo de toda la
longitud de dicho terminal de conexión (1), que incluye dicha ranura
(150).
2. La unión según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho uno o varios conductores flexibles
(2) están constituidos por una trenza de cobre.
3. La unión según la reivindicación 2,
caracterizada porque la parte de extremo de dicho conductor
flexible (2) se conforma comprimiendo dicha trenza.
4. La unión según una o varias reivindicaciones
precedentes, caracterizada porque incluye una pluralidad de
cordones de soldadura láser (3) que se extienden a lo largo de al
menos una de las dos caras de las que el conductor flexible (2) no
sobresale.
5. La unión, según una o varias reivindicaciones
precedentes, caracterizada porque se usa en un disyuntor de
circuito o contactor de bajo voltaje como una primera unión entre al
menos un contacto móvil y un conductor flexible (2) de dicho
circuito disyuntor o contactor y/o como una segunda unión entre un
terminal de conexión y dicho conductor flexible de dicho circuito
disyuntor o contactor.
6. Un método para realizar una unión entre al
menos un conductor flexible (2) y un terminal de conexión (1),
incluyendo los pasos que consisten en:
- -
- proporcionar un terminal de conexión (1) que está conformado de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo con una cara superior (11) y una cara inferior (12), dos caras laterales (13, 14) y una cara de extremo (15), teniendo dicho terminal de conexión (1), en dicha cara de extremo (15), al menos una ranura (150) que está conformada de forma sustancialmente análoga a un paralelepípedo y se extiende a través de todo el grosor de dicho terminal de conexión;
- -
- proporcionar al menos un conductor flexible (2) en el que una parte de extremo (21) se conforma con el fin de acoplar sustancialmente con las paredes interiores de dichas ranuras (150);
- -
- insertar y acuñar en frío dicha parte de extremo conformada (21) en dichas ranuras (150), de modo que dicho conductor flexible (2) sobresalga sustancialmente en ángulos rectos de una de dichas caras superior (11), inferior (12) o de extremo (15) de dicho terminal de conexión (1);
- -
- acomodar dicha parte de extremo (21) en dicha ranura (150) de modo que al menos dos caras adyacentes de dicha parte de extremo (21), que no sobresalen de dicha ranura (150), sean adecuadas para exponerse a una acción de soldadura de medios de láser (40) a lo largo de al menos una de las dos caras de dicho terminal de conexión (1), del que dicho conductor flexible (2) no sobresale, caracterizado porque incluye además el paso de:
- -
- proporcionar al menos un cordón de soldadura láser (3) que se extiende de manera sustancialmente continua en dicha ranura (150) sustancialmente a lo largo de toda la longitud de dicho terminal de conexión (1) que incluye dicha ranura (150).
7. El método según la reivindicación 6,
caracterizado porque dicho conductor flexible (2) está
constituido por al menos una trenza de cobre.
8. El método según la reivindicación 7,
caracterizado porque la parte de extremo conformada (21) del
conductor flexible (2) se obtiene comprimiendo dicha trenza.
9. El método según una o más reivindicaciones 6
a 8, caracterizado porque dichos medios de láser (40)
exploran al menos una de las dos caras de las que el conductor
flexible (2) no sobresale, a lo largo de una dirección que es
sustancialmente perpendicular a las caras laterales de dicho
terminal de conexión (1).
10. El método según la reivindicación 9,
caracterizado porque dichos medios de láser (40) realizan
múltiples exploraciones en al menos una de las dos caras de las que
el conductor flexible (2) no sobresale, a lo largo de direcciones
que son sustancialmente perpendiculares a las caras laterales de
dicho terminal de conexión (1).
11. El método según una o varias
reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque dichos medios
de láser (40) están constituidos por un láser de estado sólido.
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