FR3065330A1 - Outil pour souder un conducteur electrique avec un dispositif de connexion - Google Patents

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Abstract

La présente invention se rapporte à un outil 100 pour souder un conducteur électrique 101 avec un dispositif de connexion 102. En particulier, elle se rapporte à un outil comprenant au moins une unité de déformation pour déformer plastiquement le dispositif de connexion 102 autour du conducteur électrique 101 avec au moins un module de déformation fixe 103 comprenant une enclume 107 et au moins un module de déformation mobile 104, mobile par rapport au module de déformation fixe 103. L'objet de la présente invention a pour objectif de rendre l'outil 100 moins énergivore et plus efficace. L'objet de la présente invention est atteint en faisant passer le courant électrique I seulement dans une partie de l'enclume 107a du module de déformation fixe 103 ou en faisant entrer et sortir le courant électrique I dans l'enclume 107 du module de déformation fixe 103.

Description

Titulaire(s) : TYCO ELECTRONICS FRANCE SAS Société par actions simplifiée.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : WOLFGANG NEUBECK - GRUNECKER.
OUTIL POUR SOUDER UN CONDUCTEUR ELECTRIQUE AVEC UN DISPOSITIF DE CONNEXION.
FR 3 065 330 - A1
Q/) La présente invention se rapporte à un outil 100 pour souder un conducteur électrique 101 avec un dispositif de connexion 102. En particulier, elle se rapporte à un outil comprenant au moins une unité de déformation pour déformer plastiquement le dispositif de connexion 102 autour du conducteur électrique 101 avec au moins un module de déformation fixe 103 comprenant une enclume 107 et au moins un module de déformation mobile 104, mobile par rapport au module de déformation fixe 103. L'objet de la présente invention a pour objectif de rendre l'outil 100 moins énergivore et plus efficace. L'objet de la présente invention est atteint en faisant passer le courant électrique I seulement dans une partie de l'enclume 107a du module de déformation fixe 103 ou en faisant entrer et sortir le courant électrique I dans l'enclume 107 du module de déformation fixe 103.
Figure FR3065330A1_D0001
Figure FR3065330A1_D0002
i
Outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion
La présente invention se rapporte à des outils pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion. En particulier, elle se rapporte à un outil comprenant au moins une unité de déformation pour déformer le dispositif de connexion plastiquement autour du conducteur électrique avec au moins un module de déformation fixe et au moins un module de déformation mobile par rapport au module de déformation fixe.
Un tel outil est déjà décrit dans la demande brevet EP 296188A1 où ledit outil comprend une unité de déformation composée d’un module fixe et d’un module mobile pour déformer un dispositif de connexion autour d’un conducteur électrique. De plus, une soudure est réalisée entre le dispositif de connexion et le connecteur électrique pour améliorer encore d’avantage le contact électrique entre le conducteur et le dispositif de connexion. La chaleur nécessaire pour créer la soudure est générée par effet Joule au niveau de la jonction du connecteur électrique et du dispositif de connexion. Cet outil permet d’obtenir des connections électriques fiables et stables, même lorsque les fils électriques à connecter sont de petites tailles et/ou en aluminium.
La demande brevet EP 296188A1 décrit deux alternatives. Dans la première alternative, le courant électrique pour créer l’effet Joule circule à travers le poinçon mobile et passe dans la surface supérieure du conducteur électrique et du dispositif de connexion à souder. Dans l’autre alternative, le courant électrique est emmené à travers le poinçon, puis passe à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion et sort par l’enclume du module fixe.
Cependant, il s’avère que l’outil connu consomme beaucoup d’électricité pour atteindre une température suffisamment élevée pour pouvoir réaliser la soudure et qu’il s’avère difficile de limiter le chauffage à la zone souhaitée, notamment afin de réduire l’impact de la chaleur sur une éventuelle isolation présente sur le conducteur électrique et/ou le dispositif de connexion.
L’objet de la présente invention a donc pour objectif de rendre l’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion moins énergivore et plus efficace.
Cet objectif est atteint en réalisant un outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion, comprenant au moins une unité de déformation pour déformer le dispositif de connexion plastiquement autour du conducteur électrique avec au moins un module de déformation fixe et au moins un module de déformation mobile par rapport au module de déformation, le module de déformation fixe comprenant au moins une enclume avec une zone de contact électrique sur laquelle le conducteur électrique et le dispositif de connexion sont prévus d’être posés et apte à faire circuler un courant électrique à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion de telle manière que le courant électrique puisse passer par une première partie électriquement conductrice de l’enclume qui est isolée électriquement du reste de l’enclume. L’objectif de l’invention est donc atteint en faisant passer le courant électrique seulement dans une partie de l’enclume. Il est ainsi possible de limiter la zone de chauffage avec plus de précision et à réduire le volume chauffée par effet de Joule ce qui améliore la durée de vie de l’enclume.
L’outil inventif peut être davantage amélioré grâce aux modes de réalisation suivants.
Selon une autre réalisation de l’invention, le module de déformation mobile peut comprendre au moins un poinçon, en particulier avec une première partie électriquement conductrice et isolée électriquement du reste du poinçon; la première partie du poinçon étant apte à faire circuler le courant électrique. Cette réalisation permet de mieux définir et réduire le volume du poinçon dans lequel passe le courant électrique vers l’enclume ou venant de l’enclume. Ainsi on limite la zone dans laquelle passe l’essentiel du courant électrique pour réaliser la soudure. Il est alors possible de limiter la zone de diffusion thermique avec plus de précision qu’avec I’ outil de l’état de l’art.
Selon une autre réalisation de l’invention, la partie conductrice du poinçon du module de déformation mobile et/ou de l’enclume peut comprendre partiellement ou complètement au moins un évidement et/ou au moins une fente et/ou au moins un interstice au niveau de l’interface entre la partie conductrice et son isolation. Cette réalisation permet d’améliorer la distribution de la chaleur dans l’outil. Elle permet notamment de rapprocher voire de concentrer la zone à la température la plus élevée à la zone de contact électrique et/ou à la jonction du connecteur électrique et du dispositif de connexion ce qui facilite la réalisation de la soudure.
Selon une autre réalisation, l’enclume peut comprendre une première partie conductrice qui est électriquement isolée d’une deuxième partie conductrice et dont la zone de contact électrique pour pouvoir réaliser la soudure se trouve seulement sur la première partie. Cette réalisation permet de faire entrer le courant électrique dans une partie seulement de l’enclume et de l’acheminer vers la zone de contact électrique où peuvent être posés le conducteur électrique et le dispositif de connexion pendant que la partie isolée de l’enclume isole la deuxième partie du courant électrique. En limitant la zone par où passe le courant électrique à la première partie de l’enclume, cette réalisation permet également d’éviter d’endommager une isolation, en plastique par exemple, susceptible de recouvrir le conducteur électrique et/ou le dispositif de connexion. En effet, cette réalisation permet de placer l’isolation hors de la zone de contact électrique se trouvant sur la première partie de l’enclume dans laquelle le courant est apte à circuler, et ainsi de réduire le risque que la chaleur puisse l’endommager.
Selon un autre mode de réalisation, l’interface isolatrice dans l’enclume peut comprendre un évidement et/ou une couche d’un matériau isolant, en particulier une couche de céramique ou de carbone amorphe de type diamant (aussi appelé « diamond like carbon » ou DLC en anglais). Ces structures permettent un bon isolement électrique et thermique.
L’objet de la présente invention est aussi obtenu grâce à un outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion, comprenant au moins une unité de déformation pour déformer le dispositif de connexion plastiquement autour du conducteur électrique avec au moins un module de déformation fixe et au moins un module de déformation mobile par rapport au module de déformation, le module de déformation fixe comprenant au moins une enclume avec une zone de contact électrique sur laquelle le conducteur électrique et le dispositif de connexion sont prévus d’être posés et apte à faire circuler un courant électrique à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion et/ou à travers la zone de contact électrique pour réaliser la soudure et à faire entrer et sortir le courant électrique par le module de déformation fixe.
L’objectif de l’invention est donc atteint en faisant entrer et sortir le courant électrique dans l’enclume du module fixe. Le courant électrique qui sert à chauffer par effet de Joule passe donc seulement dans la partie fixe du module de déformation, il n’y a plus besoin de le faire passer dans le poinçon dont la géométrie de contact est typiquement plus complexe que celle de l’enclume, et qui, en plus, correspond à un élément en mouvement. Un tel outil inventif permet ainsi de limiter le courant électrique nécessaire tout en chauffant le conducteur électrique et le dispositif de connexion pour assurer le soudage.
Selon une autre réalisation de l’invention, l’enclume peut comprendre une première partie conductrice qui est électriquement isolée d’une deuxième partie conductrice et dont la zone de contact électrique pour pouvoir réaliser la soudure se trouve au moins sur la première partie et la deuxième partie. Cette réalisation permet d’acheminer le courant électrique de la première partie de l’enclume à la deuxième partie de l’enclume en faisant circuler le courant électrique à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion posés sur la zone de contact électrique lors de l’utilisation de l’outil et qui sont alors chauffés par effet Joule, ce qui permet de réaliser la soudure.
Selon une autre réalisation de l’invention, la première partie conductrice de l’enclume peut être électriquement isolée de la deuxième partie par une interface isolatrice qui s’étend de la base de l’enclume à de la zone de contact électrique de l’enclume se trouvant à son sommet où la soudure est apte à être réalisée. Cette réalisation permet d’acheminer le courant électrique de la première partie de l’enclume à la deuxième partie de l’enclume en faisant circuler le courant électrique à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion. Ainsi, la diffusion thermique par effet Joule peut être concentrée au niveau du conducteur électrique et du dispositif de connexion. De plus, le courant électrique, une fois passé dans la zone de contact électrique, sort à nouveau par l’enclume.
Selon une autre alternative de l’invention, la première partie conductrice de l’enclume et une deuxième partie conductrice peuvent être reliées au niveau de la zone de contact électrique et avoir une interface isolatrice ailleurs. En particulier, les parties sont reliées seulement au niveau du sommet de l’enclume. Cette réalisation permet à l’outil inventif d’acheminer le courant électrique au sommet de l’enclume et ainsi à la zone de contact électrique où le conducteur électrique et le dispositif de connexion sont aptes à être soudés. Ainsi, la chaleur dissipée par effet Joule nécessaire à la soudure est concentrée au sommet de l’enclume, ce qui permet de limiter la zone chauffée par rapport à l’outil précédemment connu.
Dans ces variantes de l’invention, l’interface isolatrice dans l’enclume peut être un évidement et/ou une couche d’un matériau isolant, en particulier une couche de céramique ou de DLC.
Ces structures permettent un bon isolement électrique et thermique.
Selon une autre réalisation de l’invention qui se rapporte aux alternatives proposées, l’enclume peut être montée sur un plateau de fixation de l’outil et l’alimentation électrique de l’enclume est réalisée par la base de l’enclume et à travers le plateau de fixation. Cette réalisation permet de faire entrer un courant électrique par la base de l’enclume du module de déformation fixe ce qui permet un montage fiable et peu encombrant.
Selon une autre réalisation de l’invention qui se rapporte aux alternatives proposées, la fixation mécanique de l’enclume au plateau de fixation de l’outil peut aussi être réalisée par le contact électrique de l’alimentation électrique. Cette réalisation permet de simplifier la connexion électrique car elle est réalisée en même temps que la fixation de l'enclume au plateau de l’outil en utilisant par exemple deux vis conductrices sur lesquelles les câbles d'alimentation sont sertis.
Selon une autre réalisation de l’invention qui se rapporte aux alternatives proposées, l’enclume et le plateau de fixation sont isolés électriquement l’un par rapport à l’autre. En particulier, le plateau de fixation peut être pourvu d’un revêtement en céramique ou en carbone amorphe de type diamant (DLC).
Selon une autre réalisation de l’invention qui se rapporte aux alternatives proposées, l’enclume peut avoir au moins une partie extérieure recouverte d’un isolant électrique. Cette réalisation permet d’éviter des pertes de courant électrique qui circule dans l’enclume vers d’autres éléments avec lesquels l’enclume pourrait être en contact.
Selon une autre réalisation de l’invention qui se rapporte aux alternatives proposées, un dispositif de coupe de bande porteuse, positionnable à côté de l’enclume, peut avoir au moins une partie extérieure recouverte d’un isolant électrique. Cette réalisation permet réduire les pertes du courant électrique qui circule dans l’enclume vers le dispositif de coupe de bande porteuse.
La présente invention sera décrite à présent en se référant à des modes de réalisation spécifiques. II sera évident pour l’homme de l’art que des caractéristiques et des alternatives d’un quelconque mode de réalisation peuvent être combinées, indépendamment les unes des autres, avec des caractéristiques et des alternatives d’un quelconque autre mode de réalisation. Des exemples de réalisation des outils de la présente invention sont décrits en référence aux dessins annexés où les mêmes références désignent d’une figure à l’autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables.
La figure 1a illustre une coupe transversale schématique d’une unité de déformation conformément à un mode de réalisation selon la présente invention, la figure 1b illustre schématiquement un dispositif de connexion et un conducteur électrique, la figure 2a représente un poinçon d’une unité de déformation mobile conformément à un deuxième mode de réalisation selon la présente invention, la figure 2b montre un agrandissement de l’enclume utilisé dans la deuxième réalisation, la figure 3 illustre une coupe transversale schématique d’une enclume et d’une unité de déformation fixe conformément à un troisième mode de réalisation selon la présente invention et la figure 4 illustre une coupe transversale schématique d’une conformément à un quatrième mode de réalisation selon la présente invention.
Dans la figure 1a, un outil 100 pour souder un conducteur électrique 101 avec un dispositif de connexion 102 selon l’invention est représenté par une coupe transversale schématique. Le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 sont montrés dans la figure 1b.
Comme illustré sur la figure 1b, le conducteur électrique 101 a une partie pourvue d’une isolation 110 et une partie dépourvue d’isolation qui est placée au niveau du fût de sertissage 102c du dispositif de connexion 102. Le dispositif de connexion 102 comprend des ailes 102a et 102b qui s’étendent de part et d’autre du fût de sertissage 102c. Les ailes 102a et 102b vont être déformées de telles manières à entourer le conducteur électrique 101. De plus, il y a une zone de soudure 140 qui correspond à la zone où les ailes 102a et 102b du dispositif de connexion 102 sont soudées entre elles afin d’assurer le contact électrique entre le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102. Le dispositif de connexion 102 comprend également un deuxième jeu d’ailes 141a et 141b qui vont être déformées autour la partie pourvue de l’isolation 110.
Dans certains modes de réalisation, en particulier pour un conducteur électrique en cuivre de petite section, il peut aussi y avoir une zone de soudure directement entre le conducteur électrique en cuivre et le fût de sertissage du dispositif de connexion, en plus d’une soudure entre les ailes 102a et 102b du dispositif de connexion 102 afin de renforcer davantage le contact électrique.
L’outil 100 comprend un module de déformation fixe 103 et un module de déformation mobile104. Les modules de déformation sont utilisés pour déformer les ailes 102a et 102b mais également 141a et 141b du dispositif de connexion 102 autour du conducteur électrique 101 mais également pour réaliser la soudure.
Le module de déformation fixe 103 est monté sur un plateau de fixation 105 de façon statique et immobile alors que le module de déformation mobile 104 est amovible par rapport au module de déformation fixe 103, ce qui est indiqué par la double flèche 106.
Le module de déformation fixe 103 comprend une enclume 107. Lors de l’utilisation de l’outil 100, le dispositif de connexion 102 et le conducteur électrique 101 sont posés au sommet 130 de l’enclume 107 du module de déformation fixe 103.
Le module de déformation mobile 104 comprend un poinçon 109 qui peut être déplacé de manière à appuyer sur le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 afin de déformer plastiquement les ailes 102a et 102b du dispositif de connexion 102 autour du conducteur électrique 101 lors de l’utilisation de l’outil 100.
Le poinçon 109 comporte plusieurs parties, respectivement une première partie 109a, une deuxième partie 109b et une troisième partie 109c dont la première partie 109a et la deuxième partie 109b appuient sur le conducteur électrique 101, tandis que la troisième partie 109c appuie sur les ailes 141a et 141b au niveau de l’isolation 110 du conducteur électrique 101. Le poinçon 109 est configuré de manière à ce qu’un courant électrique I soit apte à le traverser.
Selon une variante, la première partie 109a électriquement conductrice du poinçon 109 est isolée électriquement du reste du poinçon 109. Pour réaliser ceci la deuxième partie 109b peut être électriquement isolante. Dans cette variante de la réalisation le poinçon 109 est configuré de telle manière qu’un courant électrique I soit apte à traverser la première partie conductrice 109a isolée du reste du poinçon 109. Lors de l’utilisation de l’outil, la première partie 109a du poinçon 109 appuie sur le conducteur électrique 101 au niveau de la zone de soudure 140. La troisième partie 109c appuie au niveau de l’isolation 110 du conducteur électrique 101. La deuxième partie 109b électriquement isolante appuie au niveau de la transition entre les ailes 102a/b et 141a/b.
L’enclume 107 du module de déformation fixe 103 selon l’invention est apte à faire circuler un courant électrique I à travers le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 lors de l’utilisation de l’outil 100. La particularité de cette réalisation de l’invention est que l’enclume 107 comprenne une première partie 107a électriquement conductrice qui est isolée électriquement du reste de l’enclume 107. L’enclume 107, et en particulier la première partie 107a, est fabriquée en un acier capable de résister à une température élevée, telle qu’une température de l’ordre de 280°C puisse être obtenue dans le connecteur électrique 101 à souder au dispositif de connexion 102. En utilisant par exemple un acier de type W360 SFP 57 HRC qui résiste à des températures d’environ 600 degrés Celsius, ce but peut être atteint.
La première partie conductrice 107a est isolée d’une deuxième partie 107b par une interface isolatrice 111, formant le reste de l’enclume selon l’invention. Sur la figure 1, l’interface isolatrice 111 s’étend de la base 131 au sommet 130 de l’enclume 107. L’interface isolatrice 111 est, par exemple, une couche de céramique. Dans une variante, la surface du sommet 130 de la deuxième partie 107b de l’enclume pourra également être recouverte d’un isolant ou la deuxième partie 107b est faite d’un matériau électriquement isolant. Ainsi, par rapport à l’outil connu dans l’état de l’art, le courant électrique I peut seulement circuler dans une partie limitée de l’enclume 107. Ainsi on peut également réduire le volume de l’enclume qui sera chauffé, ce qui prolonge la durée de vie de l’enclume. Au sommet 130 de l’enclume 107, au niveau de la première partie 107a, on forme une zone de contact électrique 108.
La base 131 de l’enclume 107 est fixée au plateau de fixation 105 à l’aide de vis 112a et 112b. Dans cette réalisation, la connexion électrique de l’enclume 107 avec un générateur de courant (qui n’est pas représenté sur la figure 1) est également réalisée par l’intermédiaire d’une des vis, ici la vis 112a, ce qui simplifie le design du module de déformation fixe 103. La vis 112a, qui sertit le câble d’alimentation électrique 113 du générateur de courant, est électriquement conductrice afin d’être capable acheminer le courant électrique dans l’enclume 107. Les vis 112a et 112b, ainsi que l’alimentation électrique 113, passent dans un évidement 120 à l’intérieur du bâti 121 sur lequel se trouve le plateau de fixation 105 de l’outil 100.
Dans la première réalisation de l’invention, l’enclume 107 est juxtaposée à un coupe bande porteuse 114 qui permet la découpe du conducteur électrique 101 d’un conducteur électrique voisin. Un élément isolant 114a est placé sur une surface extérieure du coupe bande porteuse 114 afin de l’isoler électriquement de l’enclume 107 pour prévenir des pertes de courant électrique circulant dans l’enclume 107 vers le coupe bande porteuse 114. Cet isolant 114a peut être fabriqué en céramique ou à partir d’un autre matériau qui soit électriquement isolant. Dans une autre réalisation, l’isolant 114a pourrait aussi être placé sur une surface extérieure de l’enclume 107.
L’enclume 107 est isolée électriquement par rapport au plateau de fixation 105. Ceci peut être réalisé en utilisant un plateau de fixation 105 isolant, par exemple fabriqué en céramique. Dans une autre réalisation, le plateau de fixation 105 peut être recouvert d’un isolant au moins sur la zone où l’enclume 107 et le plateau de fixation 105 sont en contact. Selon encore une autre réalisation des inserts isolants peuvent être introduits entre l’enclume 107 et le plateau de fixation 105.
Dans la suite, le fonctionnement de l’outil 100 est décrit plus en détail. Lorsque que le module de déformation fixe 103 et le module de déformation mobile 104 sont espacés l’un de l’autre, le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 à assembler l’un à l’autre sont placés au sommet 130 de l’enclume 107, de telle manière que la partie à souder du conducteur électrique 101 et la partie à souder du dispositif de connexion 102 soient posées sur la première partie conductrice 107a de l’enclume 107.
Le poinçon 109 du module de déformation mobile 104 est ensuite déplacé vers l’enclume 107 pour déformer les ailes 102a du dispositif de connexion 102 autour du conducteur électrique
101 et les ailes 141a et 141b. Dans cet état, la partie 109a du poinçon rentre en contact avec la partie à souder du conducteur électrique 101 et la partie à souder du dispositif de connexion
102 tandis que la troisième partie 109c du poinçon 109 appuie sur les ailes 141a et 141b au niveau de l’isolation 110 du connecteur électrique 101.
Pendant que l’enclume 107 et le poinçon 109 sont en contact avec le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102, on laisse circuler un courant électrique I par la première partie électriquement conductrice 107a de l’enclume 107. Le courant électrique I est acheminé à la zone de contact électrique 108 au sommet 130 de l’enclume 107 et circule ensuite à travers le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 et permet ainsi de les souder par la chaleur dissipée par effet Joule lorsqu’une température d’au moins 260° Celsius est atteinte au niveau de la zone de soudure à proximité de la zone de contact électrique 108. Puis, tel qu’illustré par les flèches 115, le courant électrique I sort par le poinçon 109. En limitant la surface par lequel le courant passe dans le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102, on peut réduire le risque d’un endommagement de l’isolation 110 du conducteur électrique.
Dans cette géométrie de l’enclume 107, l’essentiel du courant passe par la première partie 109a du poinçon. Cet effet est encore plus prononcé si la première partie 109a est isolée électriquement du reste du poinçon 109.
Dans une variante le courant pourra également passer dans l’autre sens ou un courant alternatif pourra également être appliqué.
En limitant le passage du courant électrique au poinçon 109 et d’une partie de l’enclume 107 seulement, cette première réalisation de l’invention permet d’améliorer le contrôle de la zone de ίο chauffage et de faciliter voire d’améliorer la soudure en comparaison avec l’outil connu de l’état de l’art.
Dans un exemple de la première réalisation de l’invention, avec un courant électrique d’environ 750A pour une tension appliqué de l’ordre de 1 à 2 V, la soudure peut être obtenue en approximativement 150 millisecondes.
Ensuite, l’alimentation en courant électrique est interrompue.
Le connecteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 soudés refroidissent ensuite pendant 200 à 300 millisecondes avant d’être libérés par le déplacement du poinçon 109 du module de déformation mobile 104 pour ouvrir l’outil 100.
La figure 2a représente un deuxième mode de réalisation de l’outil inventif 200. La figure 2b illustre un détail d’une partie de l’enclume 207.
L’outil 200 selon le deuxième mode réalisation comprend un module de déformation fixe 203 et un module de déformation mobile 204 ayant le même fonctionnement que le module de déformation fixe 103 et mobile 104 de la première réalisation mais un poinçon 209 et une enclume 207 avec une structure différente. Des éléments portant les mêmes numéros de référence que dans la première réalisation de l’invention illustrée dans la figure 1 ne vont pas être décrits à nouveau mais référence est faite à leurs descriptions ci-dessus.
Comme dans la première réalisation de l’invention, le poinçon 209 du module de déformation mobile 204 comprend plusieurs parties dont une première partie 209a électriquement conductrice. Selon une variante la première partie 209a peut être isolée du reste du poinçon 209, par exemple par une deuxième partie 109b électriquement isolante et une troisième partie 109c. Le poinçon 209 est donc également configuré de telle manière que le courant électrique I soit apte à traverser le poinçon 209.
Dans la deuxième réalisation selon l’invention, illustrée en figure 2a, et en comparaison avec le poinçon 109 de la première réalisation selon l’invention, la première partie 209a du poinçon 209 est pourvue d’un évidemment 216. De plus, la première partie conductrice 209a et la deuxième partie 109b, électriquement isolante dans la variante de réalisation, du poinçon 209 sont partiellement séparées par un interstice 217 ou une fente.
L’évidement 216 peut être de toute forme et traversant la première partie 209a en entier ou pas. De plus, il peut également y avoir plusieurs évidements de tailles et formes égales et/ou différentes. De même, au lieu d’avoir un interstice 217 entre la première partie 209a et la deuxième partie 109b isolante, selon des variantes, il peut y avoir plusieurs interstices de mêmes tailles et formes et/ou de tailles et formes différentes. Selon encore une autre variante, un évidement ou un interstice peuvent être présents. Par exemple, l’évidement 216 peut avoir une dimension de 5 millimètres sur 5 millimètres sur toute l’épaisseur du poinçon 209. Quant à l’interstice 217, elle peut mesurer 8 millimètres de haut sur 0,2 millimètres de profondeur.
L’utilisation de tels évidements 216 et/ou d’interstices 217 permet de rapprocher la zone la plus chaude vers la zone de contact électrique 108, donc vers la zone où l’on cherche à atteindre la température la plus élevée pour pouvoir réaliser la soudure. On cherche à avoir le point le plus chaud dans l’enclume 207 juste en-dessous du sommet de l’enclume 230. Ainsi après avoir coupé le courant, on obtient un refroidissement rapide du connecteur électrique 101 et du dispositif de connexion 102 soudés ensemble.
Le module de déformation fixe 203 comprend une enclume 207 qui a la même fonction et la même alimentation électrique que l’enclume 107 décrite dans la première réalisation de l’invention. De plus, l’enclume 207 est fabriquée à partir des mêmes matériaux ayant les mêmes propriétés que ceux cités dans la description de la première réalisation de l’enclume 107.
Comme dans la première réalisation, l’enclume 207 comprend une première partie conductrice 207a isolée électriquement d’une deuxième partie 207b. À la différence de l’enclume 107, l’interface isolatrice de l’enclume 207 comprend deux parties 211a et 211b. La première partie 207a et la deuxième partie 207b de l’enclume 207 sont isolées l’une de l’autre par un évidement 211a au niveau de la base 231 de l’enclume 207. Au niveau du sommet 230 de l’enclume 207, les deux parties 207a et 207b sont isolées électriquement par une interface isolante 211b, de préférence en céramique, mais qui pourrait aussi être en carbone de type diamant ou en un autre matériau électriquement isolant.
D’ailleurs, dans une variante de la deuxième réalisation selon l’invention, la première partie 207a de l’enclume 207 pourra également avoir un ou plusieurs évidements comme le poinçon 209 pour pouvoir déplacer le point de la zone la plus chaude vers la zone de contact électrique
108.
Dans une autre variante, le sommet 230b de la deuxième partie 207b peut également être recouverte d’un revêtement isolant en céramique ou en carbone de type diamant afin d’améliorer son isolation électrique à proximité de la zone de contact électrique 108 se trouvant sur la première partie 207a de l’enclume 207. Comme la deuxième partie 207b de l’enclume 217 peut être seulement chauffée par contact mécanique avec la première partie 207a de l’enclume 207 dans laquelle circule le courant électrique I, le revêtement isolant est moins sollicité thermiquement que s’il était réalisé directement sur la première partie 207a de l’enclume 207.
Comme dans la première réalisation de l’invention, le courant électrique I peut donc seulement circuler dans une partie limitée de l’enclume 207. La zone de soudure 140 (voir figure 1b) lors de l’utilisation peut donc être mieux contrôlée.
La partie 207a de l’enclume 207 est également isolée électriquement par rapport au plateau de fixation 205 par un revêtement isolant 250. De plus, le plateau de fixation 205 et ainsi le revêtement 250 est pourvu d’une tranchée 218 afin d’isoler encore plus les premières et deuxièmes parties 207a et 207b de l’enclume 207, chacune étant fixées respectivement d’un côté de la tranchée 218. Dans des variantes, le plateau de fixation 205 peut être fait d’un matériau isolant ou comprendre des inserts d’un matériau isolant comme dans la première réalisation de l’invention.
Le fonctionnement de l’outil 200 est similaire à celui de l’outil 100 de la première réalisation décrit plus en détail dans la description de la figure 1. Cependant, la géométrie particulière du poinçon 209 et de l’enclume 207 dans la deuxième réalisation permet de mieux contrôler la localisation de la zone de chauffage et de concentrer la chaleur vers la zone de contact électrique 108 et ainsi dans la zone de soudure 140 du conducteur électrique 101 et de dispositif de connexion 102 afin de faciliter la soudure.
La figure 3 représente schématiquement une partie d’un outil 300 selon un troisième mode de réalisation de l’outil inventif.
L’outil 300 comprend un module de déformation mobile qui n’est pas représenté sur la figure 3 et qui peut être similaire structurellement au module de déformation 104 ou au module de déformation 204 décrits dans les deux réalisations précédentes. Dans ce mode de réalisation le poinçon est de préférence, isolé de la masse pour éviter des pertes de courant par le poinçon. Des éléments portant les mêmes numéros de référence que dans les réalisations précédentes ne vont pas être décrits à nouveau mais référence est faite à leurs descriptions ci-dessus.
Le module de déformation fixe 303 comprend une enclume 307 apte à faire circuler un courant électrique I à travers le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102. L’enclume
307 comprend deux parties 307a et 307b électriquement conductrices et qui sont isolées électriquement l’une de l’autre par une interface 311 isolante. L’interface isolatrice 311 est, par exemple une couche de céramique, qui s’étend de la base 331 au sommet 330 de l’enclume 3O7.-L’enclume 307 est fabriquée à partir des mêmes matériaux ayant les mêmes propriétés que ceux cités dans la description de la première et de la deuxième réalisation de l’enclume 107, 207.
L’enclume 307 est fixée au plateau de fixation 105 à l’aide de vis 112a et 312b introduites dans l’évidement 120 dans le bâtie 121. Dans cette réalisation, la connexion électrique avec l’enclume 307 est réalisée pour la première et la deuxième partie 307a et 307b de l’enclume 307. On établit la connexion avec un générateur de courant (qui n’est pas représenté sur la figure 3) également par l’intermédiaire des vis 112a et 312b, ce qui simplifie le design du module de déformation fixe 303 comme dans les réalisations de la figure 1 et 2. Les vis 112a et 312b, qui sertissent les câbles d’alimentation électrique 113 du générateur de courant, sont donc conductrices afin d’être capable de faire entrer et sortir le courant électrique dans l’enclume 307.
Dans la suite, le fonctionnement de l’outil 300 est décrit plus en détail. La déformation plastique des ailes 102a et 102b et des ailes 141a et 141b du dispositif 102 autour du conducteur électrique 101, illustré dans la figure 1b, s’effectue de la même manière que dans la première et de la deuxième réalisation à l’aide du poinçon du module de déformation mobile.
A la différence des première et deuxième réalisations, le courant électrique I est acheminé dans la première partie 307a à partir de la base 331 au sommet 330 de l’enclume 307 et circule ensuite à travers le conducteur électrique 101 et le dispositif de connexion 102 puis, tel qu’illustré par les flèches 115, le courant électrique I rentre dans la deuxième partie 307b de l’enclume 307 et sort de la deuxième partie conductrice 307b à la base 331 de l’enclume 307.Selon des variantes le courant peut également passer dans l’autre sens ou un courant alternatif peut être utilisé.
La zone de contact électrique 108 se trouve donc sur la première 307a et la deuxième partie 307b de l’enclume 307.
Dans cette réalisation le courant électrique qui sert à chauffer le conducteur 101 et le dispositif de connexion 102 passe donc seulement dans la partie fixe du module de déformation 303.
Etant donné que dans cette troisième réalisation, le courant électrique I ne passe pas dans le poinçon du module de déformation fixe, dont la géométrie de contact est typiquement plus complexe que celle de l’enclume 307, et qui, en plus, correspond à un élément en mouvement, cette troisième réalisation permet ainsi de simplifier le montage électrique.
La figure 4 illustre une coupe transversale schématique d’une enclume 407 d’un outil 400 pour souder. La quatrième réalisation de l’invention représente une variante de l’outil 300 de la troisième réalisation avec une enclume 407 modifié par rapport à l’enclume 307 de la troisième réalisation.
La particularité de l’enclume 407 est qu’elle comprenne une première partie 407a électriquement conductrice et une deuxième partie conductrice 407b électriquement conductrice directement reliées sans interposition d’un isolant électrique en leur sommet 430 au niveau de la zone de contact électrique 108. D’ailleurs, la première et la deuxième partie 407a et 407b sont isolées électriquement l’une par rapport à l’autre par un évidement 416 au niveau de la base 431 de l’enclume 407. Comme dans l’outil 300 de la figure 3, l’enclume 407 peut être fixée à un plateau de fixation 105 et y être connectée électriquement. Selon une variante, au lieu d’utiliser un évidement 416 pour isoler les deux parties 407a et 407b au niveau de la base 431, on pourra également agencer un isolant, tel qu’une couche de céramique ou de carbone amorphe de type diamant.
Dans cette réalisation, le courant électrique 415 ne passe pas seulement par le conducteur 101 et le dispositif de connexion 102 au niveau de la zone de contact électrique 108 pour former la zone de soudure 140, comme dans l’outil 300 de la figure 3, mais également juste en dessous du sommet 430 de l’enclume 407.
Le fonctionnement de l’outil 400 reste néanmoins similaire à celui de l’outil 300 de la troisième réalisation décrit plus en détail dans la description de la figure 3. En effet, le courant électrique qui sert à chauffer la zone de soudure 140 passe également seulement dans la partie fixe du module de déformation. Etant donné que dans cette réalisation, le courant électrique I ne passe pas dans le poinçon dont la géométrie de contact est typiquement plus complexe que celle de l’enclume 407, et qui, en plus, correspond à un élément en mouvement, cette réalisation permet ainsi également de simplifier les besoins en alimentation électrique pour assurer le soudage.
Numéros de références des figures
100, 200, 300, 400 : outil
101 : conducteur électrique
102 : dispositif de connexion
102a, 102b : ailes du dispositif de connexion 102c : fût de sertissage du dispositif électrique
103, 203, 303, 403 : module de déformation fixe
104, 204, 304 : module de déformation mobile
105, 205: plateau de fixation
106: mouvement des modules de déformation
107, 207, 307, 407 : enclume
107a, 207a, 307a, 407a : première partie de l’enclume
107b, 207b, 307b, 407b : deuxième partie de l’enclume 108 : zone de contact électrique
109, 209 : poinçon
109a, 209a : première partie du poinçon
109b, 209b : deuxième partie du poinçon
109c, 209c : troisième partie du poinçon
110 : isolation
111,311 : interface isolatrice dans l’enclume
112a, 112b, 312b : vis
113 : câble d’alimentation électrique
114 : le dispositif de coupe de bande porteuse 114a : pièce isolante électriquement 115, 415 : courant électrique
120 : évidement dans le bâti
121 : bâti de l’outil
130, 230, 230b, 330, 430 : sommet de l’enclume
131,231, 331, 431 : base de l’enclume
140 : zone de soudure
141a, 141b : deuxième jeu d’ailes du dispositif de connexion
211a : évidement dans l’enclume
211 b : interface isolatrice dans l’enclume
216, 416 : évidement dans le poinçon
217 : interstice dans le poinçon
218 : tranchée
250 : revêtement isolant

Claims (15)

  1. Revendications
    1. Outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion, comprenant au moins une unité de déformation pour déformer le dispositif de connexion plastiquement autour du conducteur électrique avec au moins un module de déformation fixe (103, 203) et au moins un module de déformation mobile (104, 204) par rapport au module de déformation fixe (103, 203), le module de déformation fixe (103, 203) comprenant : au moins une enclume (107, 207) avec une zone de contact électrique (108) sur laquelle le conducteur électrique et le dispositif de connexion sont prévus d’être posés, l’enclume (107, 207) étant apte à faire circuler un courant électrique à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion de telle manière que le courant électrique puisse passer par une première partie (107a, 207a) électriquement conductrice de l’enclume (107, 207) qui est isolée électriquement du reste (107b, 207b) de l’enclume (107, 207).
  2. 2. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon la revendication 1, dont le module de déformation mobile (104, 204) comprend au moins un poinçon (109, 209), en particulier avec une première partie (109a, 209a) électriquement conductible et isolée électriquement du reste du poinçon (109, 209); la première partie du poinçon (109a, 209a) étant apte à faire circuler le courant électrique.
  3. 3. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon la revendication 1 ou 2, dont le module de déformation mobile (204) comprend au moins un poinçon (209) dont la première partie (209a) du poinçon (209) du module de déformation mobile (204) et/ou la première partie (207a) de l’enclume (207) comprend au moins un évidement (216) et/ou au moins une fente au niveau de l’interface entre la première partie (209a) et son isolation et/ou au moins une interstice (217) au niveau de l’interface entre la première partie (209a) et son isolation et/ou entre la première partie (207a) de l’enclume (207) et son isolation.
  4. 4. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon au moins une des revendications 1 à 3, dont l’enclume comprend une première partie (107a, 207a) conductrice qui est électriquement isolée d’une deuxième partie (107b, 207b) conductrice et dont la zone de contact électrique (108) pour pouvoir réaliser la soudure se trouve sur la première partie (107a, 207a), en particulier seulement sur la première partie (107a, 207a).
  5. 5. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon une des revendications 1à 4, dont l’interface isolatrice (111,211a, 211b) dans l’enclume (107, 207) est un évidement (221a) et/ou une couche d’un matériau isolant (111,211b).
  6. 6. Outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion, comprenant au moins une unité de déformation pour déformer le dispositif de connexion plastiquement autour du conducteur électrique avec au moins un module de déformation fixe (303) et au moins un module de déformation mobile (304) par rapport au module de déformation fixe (303), le module de déformation fixe (303) comprenant : au moins une enclume (307, 407) avec une zone de contact électrique (108) sur laquelle le conducteur électrique et le dispositif de connexion sont prévus d’être posés, l’enclume (307, 407) étant apte à faire circuler un courant électrique à travers le conducteur électrique et le dispositif de connexion et/ou à travers la zone de contact électrique (108) pour réaliser la soudure et à faire entrer et sortir le courant électrique par le module de déformation fixe (303).
  7. 7. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon la revendication 6, dont l’enclume (307, 407) comprend une première partie conductrice (307a, 407a) qui est électriquement isolée d’une deuxième partie conductrice (307b, 407b) et dont la zone de contact électrique (108) pour pouvoir réaliser la soudure se trouve au moins sur la partie première partie (307a, 407a) et la deuxième partie (307b, 407b).
  8. 8. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon la revendication 6 ou 7, dont la première partie conductrice (307a) de l’enclume (307) est électriquement isolée de la deuxième partie (307b) par une interface isolatrice (311) qui s’étend de la base (331) de l’enclume (307) à la zone de contact électrique (108) de l’enclume (307) se trouvant à son sommet (330).
  9. 9. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon la revendication 6, comprenant une première partie conductrice (407a) de l’enclume (407) et une deuxième partie conductrice (407b) reliées au niveau de la zone de contact électrique (108) et ayant une interface isolatrice (416) ailleurs.
  10. 10. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon une des revendications 6 à 9, dont l’interface isolatrice (311,416) est un évidement et/ou une couche d’un matériau isolant.
  11. 11. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon une des revendications 1 à 10, dont l’enclume (107, 207, 307, 407) est montée sur un plateau de fixation (105, 205) de l’outil et dont l’alimentation électrique (113) de l’enclume (107, 207, 307, 407) est réalisée parla base (131, 231, 331,431) de l’enclume (107, 207, 307, 407) et
    10 à travers le plateau de fixation (105, 205).
  12. 12. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon la revendication 11, dont la fixation mécanique de l’enclume (107, 207, 307, 407) au plateau de fixation (105, 205) de l’outil est aussi réalisé par l’alimentation électrique (113).
  13. 13. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon seulement au moins une des revendications 11 ou 12, dont l’enclume (107, 207, 307, 407) et le plateau de fixation (105, 205) sont isolés électriquement l’un par rapport à l’autre.
    20
  14. 14. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon seulement au moins une des revendications 1 à 13, dont l’enclume (107, 207, 307, 407) a au moins une partie extérieure recouverte d’un isolant électrique (114a).
  15. 15. L’outil pour souder un conducteur électrique avec un dispositif de connexion selon
    25 seulement au moins une des revendications 1 à 14, comprenant un dispositif de coupe de bande porteuse (114), positionné à côté de l’enclume (107, 207, 307, 407), et ayant au moins une partie extérieure recouverte d’un isolant électrique (114a).
    1/4
    109b
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