用于将电缆与接触件连接的方法与流程

1.本发明涉及一种用于连接具有多个导电绞合线的电缆与接触件的方法，其中，在接触件上成形具有至少部分地被压接片包围的中央凹部的压接区域并且将所述多个导电绞合线的轴向端部插入该凹部中并且与压接片压紧以建立电连接。


背景技术：

2.在装配电缆时，通常在电缆的一端上安装接触件，如电缆接线柱或插针，借助该接触件在使用电缆时可以在电缆和电缆接头之间建立电连接。为了连接电缆与接触件，常常使用压接连接，通过该压接连接将电缆(或其电导体)压入接触件的压接区段中。为了在接触件和电缆之间建立运行可靠的、抗疲劳的和导电良好的连接，电缆和接触件也可以在压接之后进行焊接，例如借助于激光焊接。这种连接方法从de10358153a1或de102009056799a1中已知。
3.但这种连接方法在工艺技术方面是复杂的并且与困难相关联。首先，必须去除电缆的电绝缘层，以便露出电缆的电导体而不损坏导体。然后，必须将露出的导体区段设置在压接区段中并压紧在其中。在此应注意建立良好的电连接而不损坏电导体。在焊接期间可能出现焊接飞溅、氧化或粉末痕迹，这也可能损害电缆。如果使用由铝制成的电导体，则还存在如下问题：在铝的表面上快速形成电绝缘氧化层，这可能会损害导电性并且还可能在焊接时导致损害。


技术实现要素：

4.本发明的任务是在接触件和电缆之间建立连接期间提高工艺稳定性并改善这种连接的质量。
5.该任务通过以下方式解决：所述多个导电绞合线的轴向端部在插入凹部中之前借助夹紧工具进行固定，使得所述多个导电绞合线的所述轴向端部从夹紧工具沿轴向伸出一个长度并且借助切割工具在横向方向上剪断所述多个绞合线的从夹紧工具沿轴向伸出的端部，使得在绞合线的轴向端部上产生封闭的端面，将所述多个导电绞合线的轴向端部插入凹部中并且将所述多个绞合线与接触件焊接，其方式是：通过对准端面的辐射的辐射能量熔化设置在凹部中的、封闭的端面。
6.通过剪断绞合线，在电缆的轴向端部上产生封闭的端面，该端面一方面有助于电缆插入压接区域中并且另一方面也改善了压接之后的端面焊接。这两者都提高了连接过程的工艺稳定性和所建立的连接的质量。
7.如果封闭的端面在凹部中从压接区域的背离电缆的端部边缘沿轴向后移地设置，则可以改善端面焊接。
8.根据应用，所述多个绞合线的从夹紧工具沿轴向伸出的端部可以垂直于电缆的纵向轴线被剪断，使得端面垂直于电缆的纵向轴线定向，或者与电缆的纵向轴线成一定角度被剪断，从而端面与电缆的纵向轴线成一定角度定向。
9.倾斜端面具有某些优点。一方面，应基本上垂直地射到端面上的辐射、如激光束在偏离电缆纵向轴线的方向上定向。这可以增加焊接期间的安全性，因为辐射不会从焊接室的闸中逸出，电缆沿电缆的纵向方向插入该焊接室中。因此，也可以焊接这样的接触件，在其中辐射不能沿电缆的纵向方向通过接触件的功能部件。倾斜端面还改善了连接的抗拉强度以及导电性。
10.为了防止遮挡对设置在凹部中的端面的辐射，可以规定，在所述压接片中在端部边缘的区域中设置有缺口。
11.如果端部边缘与电缆的纵向轴线成一定角度倾斜并且端面以比端部边缘的角度更陡的角度倾斜，则也可防止遮挡。在此端面的一部分设置得比端面的其余部分更靠近端部边缘。因此，辐射可以接近端面的更大区域。
12.有利的是，在剪断之前，在径向方向上压紧、优选气密地压紧绞合线的轴向端部。由此产生的通过压紧被压实的在绞合线之间具有较少空腔的区域一方面可以改善导电性。另一方面，由于辐射的辐射能量可以更好地穿透到轴向端部中，因此也可以改善焊接。
13.在接触件的表面上常常存在涂层，如镍层。在压接之前，可以在压接区域中至少局部地去除接触件表面上的这种涂层，以改善电连接。在焊接之前，也可以在焊接区域中和/或在凹部中在端面之前的区域中至少局部地去除接触件表面上的这种涂层，以改善焊接质量。在一种特别有利的实施方式中，借助辐射去除涂层，该辐射也用于焊接。
附图说明
14.下面参考附图1a至8详细阐述本发明，这些附图示例性、示意性并且非限制性地示出本发明的有利实施方式。附图如下：
15.图1a和1b示出具有接触件和与之连接的电缆的电导体；
16.图2a至2f示出一种用于在接触件和电缆之间建立连接的方法；
17.图3a和3b示出在端面垂直于电缆纵向轴线的情况下剪断电缆绞合线的轴向端部；
18.图4a和4b示出在端面与电缆纵向轴线成一定角度倾斜的情况下剪断电缆绞合线的轴向端部；
19.图5示出用于焊接压接的电缆与接触件的焊接室的一种实施方式；
20.图6a及6b示出具有接触件和与之连接的电缆的电导体，且电缆具有倾斜端面；
21.图7a和7b示出具有接触件和与之连接的电缆的电导体，电缆具有倾斜端面，并且在端部边缘的区域中具有用于激光束的缺口；和
22.图8示出用于具有倾斜端面的电缆的焊接室的一种实施方式。
具体实施方式
23.图1a和1b示出根据本发明的完成组装的电导体。具有外部电绝缘层2的电缆1在轴向端部处被剥除绝缘层，即通过去除外部绝缘层，使得电缆1的电绞合线3露出。露出的绞合线3被插入到接触件5的压接区域6中。压接区域6在图1a中被剖开显示，以便示出绞合线3，压接区域6由压接片7形成，该压接片至少部分地包围凹部8，电绞合线3设置在该凹部8中。凹部8中的绞合线3与压接片7以已知方式借助压接工具压紧。在压紧之后，将绞合线3和接触件5在压接片7的区域中彼此焊接。焊接在绞合线3的设置在凹部8中的端面9上进行。为
此，绞合线3的端面9优选从压接区域6的背离电缆1的端部边缘10轴向后移地设置。焊接通过辐射能量、优选通过激光束进行，该激光束对准端面9，以便在端面9区域中熔化绞合线3。通过粘附力，绞合线的熔化的并且也完成的端面9能够形成凹面，如图1a所示。
24.在图1a和1b中，电缆1设有外绝缘层2，为了在电缆1的绞合线3和接触件5之间建立电连接，必须首先在电缆1的轴向端部区域中去除该外绝缘层，以露出绞合线3。当然，也可以使用没有绝缘层2的电缆1，由此也可以省略剥除绝缘层的步骤。同样，电缆可以已经在轴向端部上被剥除绝缘层，从而在该情况下也可以省略剥除绝缘层的步骤。
25.图2a至2f示出用于在电缆1的导电绞合线3和接触件5之间建立电连接的方法。
26.接触件5在一个轴向端部上具有压接片7，该压接片在图2a中已经向上弯曲。在另一轴向端部上构造有接触件5的功能部件，如接触插头、插针等。借助模具11和芯件12来形成压接区域6，即通过使压接片7以希望的方式围绕芯件12变形。在所示实施例中，压接区域6具有凹部8，该凹部具有锥形变细的入口区域，该入口区域过渡到圆柱形压紧区域中。电缆1的绞合线3经由入口区域被插入到凹部8中，在此该锥体形状便于插入。绞合线3的端面9设置在压接区域6的压紧区域中。凹部8当然也可具有任何其它适合的形状和几何结构。
27.压接片7在周向表面上变形后通常在压接片接头4处相互贴靠(图1b)。压接片7也可以这样成形，使得其在压接片接头4处的外周向表面上形成压接卡锁，这可以使压接片7更好地固定或者说保持在一起。
28.如果使用具有已经制成的压接区域6的接触件5，则当然也可以省略例如参照图2a和2b描述的成形压接区域6的步骤。因此，根据图2a和2b的步骤被视为可选的。
29.在图2c中，将绞合线3的轴向端部插入压接区域6的凹部8中，使得绞合线3的端面9在凹部8中从压接区域6的背离电缆1的端部边缘10轴向后移地设置。
30.在步骤图2d中，借助压接工具13以已知方式(通过箭头所示)将压接区域6的凹部8中的绞合线3与压接片7压紧。优选凹部比完成压紧的尺寸大0.2-0.5mm。由此，可以避免压接缺陷并且也可以降低压扁绞合线3的风险(压扁压接片7之间的单个绞合线3)。通过设置相对于电缆1的纵向轴线倾斜的压接片接头4(如图1b所示)也可以降低压扁风险。
31.然后，将电缆1连同压接的接触件5送入焊接室20中，在焊接室中焊接绞合线3与压接片7(图2e)。为此，将辐射、优选电磁辐射如激光束21对准端面9，优选基本上垂直地对准端面9，以便通过辐射能量在端面9区域中加热并且熔化绞合线3。优选不通过辐射主动加热压接片7。
32.通过辐射加热端面9优选这样进行，使得首先加热压紧的绞合线3的边缘区域并且然后加热压紧的绞合线3的内部区域。
33.图2f示出完成焊接的、由电缆1和接触件5组成的导体，图2f还示出通过绞合线的熔化的端面9的粘附力形成的完成的端面9的凹面。
34.在将绞合线3插入到压接区域6的凹部8中之前，根据本发明预处理绞合线3的轴向端部，如参照图3a和3b所描述的。
35.将绞合线3的轴向端部固定在夹紧工具33中，该夹紧工具例如是两个可相对于彼此运动的夹爪30、31的形式，在此绞合线3的轴向端部从夹紧工具33中露出地伸出一定的轴向长度l。借助切割工具32沿横向方向q(横向于绞合线3的纵向方向)剪断绞合线3的从夹紧工具33伸出的轴向端部。通过沿横向方向q剪断，不仅产生干净的端面9，而且也产生封闭的
切割面，因为绞合线3的端部在切割位置上通过剪断时的变形被压实或甚至被冷焊。完成的切割面形成绞合线3的端面9。切割工具32的切割刃34优选成钝角，因为这有助于形成封闭的端面9。切割刃32也可以根据需要构造成凹形的或凸形的，如图3a中虚线所示。
36.不仅可以通过夹紧工具33固定绞合线3，而且也可以在径向方向上压紧、优选气密地压紧绞合线3的轴向端部。在压紧时，绞合线3例如通过夹爪31、32在径向方向上被挤压在一起，以便减小压紧区域中的各个绞合线3之间的空腔。在气密压紧的情况下，压紧区域中的空腔被消除。这种压紧可以改善在绞合线3和接触件5之间的过渡处的导电性。为了压紧，相应的径向压力被施加到绞合线3上。
37.但这种压紧也可以设计为单独的工艺步骤。在此，在剪断之前，在单独的装置中借助夹紧工具压紧轴向端部。
38.有利的是，夹爪31、32具有非圆形、如椭圆形或蛋形的内部形状以用于压紧。特别是气密压紧在非圆形形状下更容易实现。
39.附加地，绞合线3的轴向端部在压紧时也可以在轴向方向上成形，优选根据压接区域6的形状进行成形。有利的是，在压紧时在轴向端部上形成圆柱形区域，该圆柱形区域过渡到锥形区域中并且随后可选地还过渡到圆形的入口区域中。这种沿轴向方向的形状可以有利地用于如图1a所示的压接区域6中。如果绞合线3的轴向端部与压接区域6类似地或者说反向相同地构造，则在压接时通过预成形只须施加较小的成形工。在气密压紧的情况下，绞合线3在圆柱形区域中、即在绞合线3的轴向端部上被气密地压紧。
40.但绞合线3的端部并非必须垂直于绞合线3或电缆1的纵向轴线被剪断，而是端面9也可以构造成与纵向轴线成一定角度α，如图4a和4b所示。
41.通过剪断产生的封闭端面9尤其是在绞合线3与压接片7的端面焊接时具有优势。一方面，绞合线3的轴向端部由此可以更简单且更可靠地插入凹部8中，因为没有单个的绞合线3能够弯曲。另一方面，端面9由此可以更好地借助辐射、优选激光束21加热。两者都导致更高的工艺稳定性。如果绞合线3的轴向端部还被附加地压紧，则端面区域可以更好地被加热以进行焊接。
42.但剪断也可以简单地结合到建立电连接的整个过程中。剪断只需要较短的时间并且可以在焊接前不久进行。当绞合线3由在环境大气中、如在环境空气中快速氧化的材料、如铝制成时，这是特别有利的。通过剪断产生裸露的、无氧化物的表面，这尤其是改善了焊接，而且也提高了所建立的电连接的质量。
43.图5示出用于借助于激光器22焊接绞合线3与接触件5的焊接室20的一种可能的实施方式，也可以使用任何其它适合的辐射源来产生辐射。将电缆1连同压接的接触件5经由闸23插入焊接室20中。闸23可以围绕电缆1闭合，以防止激光束21从焊接室20意外逸出。电缆1在焊接室20中也可以与电缆1的纵向轴线成一定角度弯曲，使得激光束21的方向偏离纵向轴线。为此可以在焊接室20中设置适合的装置25，以便例如通过提升电缆端部来弯曲电缆1。这也有助于防止激光束21通过闸23从焊接室20中意外逸出。如果绞合线3的端面9基本上垂直于电缆1的纵向轴线定向并且激光束21在焊接过程中应基本上垂直地射到端面9上，则这是特别有利的。
44.在焊接室20中也可以设有保持装置28，以便至少在焊接期间优选在压接区域6的区域中保持接触元件5。
45.激光束21可以由激光器22产生并通过窗口24耦入到焊接室20中。但激光器22也可以设置在焊接室20中。
46.激光器22根据需要包括已知的器件，以便将激光束21引导到某一区域、如端面9的不同位置上。
47.在焊接室20中还可以设有保护气体喷嘴27，以便在焊接时向焊接点供应保护气体。由此可以提高焊接接头的质量。
48.在焊接室20中，优选在焊接点附近，也可以设置抽吸装置26，以便抽吸焊接蒸汽和可能的保护气体。这可以提高焊接质量。
49.通过抽吸装置26和/或向焊接点供应保护气体可以产生气流，该气流可以减少不利的焊接效果，如氧化、焊接飞溅、粉末痕迹等。
50.图6a和6b示出一种实施方式，其中端面9不垂直于电缆1的纵向轴线定向，而是以偏离90
°
的角度定向。为了便于焊接，压接区域6的端部边缘10也可以以相似或相同的角度倾斜。
51.这种倾斜端面9的优点在于：应基本上垂直地射到端面9上的辐射、如激光束21自然在偏离电缆1纵向轴线的方向上定向。由此可以避免辐射通过焊接室20的闸23逸出，而电缆1不必在焊接室20中弯曲，如图7所示。
52.此外，倾斜的端面9允许加工这样的接触件5，其功能部件没有为辐射、如激光束21提供通道，例如在全插针的情况下。
53.此外，倾斜的端面9也提高了连接的抗拉强度和导电性。
54.通过倾斜的端部边缘10，辐射、如激光束21有可能无法到达压接区域6的凹部8中的端面9的特定区域，因为该区域被端部边缘10遮挡。为了防止这种情况，可以在压接片7中在端部边缘10的区域中设置缺口14，通过该缺口辐射也可以到达端面9的之前被遮挡的区域。这在图7a和7b中示出。
55.这种缺口14可以在压接之后通过切削加工、如铣削或磨削产生，或(例如在由金属板冲压接触件5时)已经预制在压接片7上。也可以用辐射、如激光束21烧去压接片7的干扰焊接的部分。为此例如可以以不同的功率产生辐射。在另一种替代方案中，可以不同地选择端部边缘10和端面9的角度。在辐射遮挡区域中，端面9可以设置得更靠近端部边缘10并且端面9可以比端部边缘10以更陡的角度设置。
56.图8示出具有激光器22作为示例性辐射源的焊接室20，在该焊接室中具有倾斜端面9的电缆1与接触件在端面被焊接。应基本上垂直地射到该端面上的激光束21指向不同于电缆1纵向轴线的方向并且因此不能从闸23中逸出。此外，在这种实施方式中，也不需要用于弯曲电缆1的装置25。
57.通常，接触件5由带材冲制而成并弯曲成希望的形状。带材常常在表面上具有保护涂层，如镍层。这种镍层不仅会减弱导电性，而且也会降低焊接质量。因此，有利的是，如果存在涂层，则在压接之前去除涂层，至少在接触件5的建立电连接的位置或进行焊接的位置处。涂层的(局部)去除可以通过机械、热或化学方式进行。为了机械去除涂层，例如可以用研磨刷来加工压接片7的内表面。为了化学去除，可以使用蚀刻棒或喷嘴。热去除可以借助于辐射、如借助于激光在预定区域中进行蒸发来实现。在一种有利的实施方式中，在压接之后并且在焊接之前直接在凹部8中的端面9前面在焊接站20中借助于激光束21去除压接片7
内侧上的涂层。
58.绞合线3和接触件5也可以首先在焊接室20内被压接。在这种实施方式中，也可以使用辐射、如激光束21以将接触件的涂层至少局部地在压接区域中去除。

技术特征：
1.一种用于将具有多个导电绞合线(3)的电缆(1)与接触件(5)连接的方法，其中，在接触件(5)上成形具有中央的凹部(8)的压接区域(6)，该凹部至少部分地被压接片(7)包围，并且将所述多个导电绞合线(3)的轴向端部插入该凹部(8)中并且与压接片(7)压紧以建立电连接，其特征在于，将所述多个导电绞合线(3)的所述轴向端部在插入凹部(8)中之前借助夹紧工具(33)进行固定，使得所述多个导电绞合线(3)的所述轴向端部从夹紧工具(33)沿轴向伸出一个长度(l)，并且借助切割工具(32)在横向方向上剪断所述多个绞合线(3)的从夹紧工具(33)沿轴向伸出的端部，使得在绞合线(3)的该轴向端部上产生封闭的端面(9)，将所述多个导电绞合线(3)的轴向端部插入凹部(8)中并且将所述多个绞合线(3)与接触件(5)焊接，其方式是通过对准端面(9)的辐射的辐射能量熔化设置在凹部(8)中的封闭的端面(9)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述封闭的端面(9)在凹部(8)中从压接区域(6)的背离电缆(1)的端部边缘(10)沿轴向后移地设置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多个绞合线(3)的从夹紧工具(33)沿轴向伸出的端部垂直于电缆(1)的纵向轴线剪断，使得端面(9)垂直于电缆(1)的纵向轴线定向。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多个绞合线(3)的从夹紧工具(33)沿轴向伸出的端部相对于电缆(1)的纵向轴线成一定角度(α)地剪断，使得端面(9)相对于电缆(1)的纵向轴线成一定角度(α)定向。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述压接片(7)中在端部边缘(10)的区域中设置缺口(14)，以防止遮挡对设置在凹部(8)中的端面(9)的辐射。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述端部边缘(10)相对于电缆(1)的纵向轴线成一个角度倾斜，并且端面(9)以比端部边缘(10)的角度更陡的角度倾斜。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将绞合线(3)的所述轴向端部在剪断之前在径向方向上压紧、优选气密地压紧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在压接之前，在压接区域(6)中至少局部地去除接触件(5)的表面上的涂层。9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在焊接之前，在焊接区域中和/或在凹部(8)中在端面(9)之前的区域中至少局部地去除接触件(5)表面上的涂层。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，通过辐射能量去除所述涂层。

技术总结
为了改善在建立接触件(5)和电缆(1)之间的连接时的工艺稳定性以及这种连接的质量，规定：电缆(1)的多个导电绞合线(3)的轴向端部在插入压接区域(6)的凹部(8)中之前借助夹紧工具(33)进行固定，使得所述多个导电绞合线的轴向端部从夹紧工具(33)沿轴向伸出一个长度(L)并且借助切割工具(32)在横向方向上剪断所述多个绞合线(3)的从夹紧工具沿轴向伸出的端部，使得在绞合线(3)的轴向端部上产生封闭的端面(9)，将所述多个导电绞合线(3)的轴向端部插入凹部(8)中并且将所述多个绞合线(3)与接触件(5)焊接，其方式是通过对准端面(9)的辐射的辐射能量熔化设置在凹部(8)中的封闭的端面(9)。(9)。(9)。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：科马斯控股股份公司
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/7/25