JP2008171567A - ボンド並びにボンドの接合方法 - Google Patents

ボンド並びにボンドの接合方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 車両用レールに対して高い接合強度で接合することができるボンド、並びにボンドを高い接合強度で車両用レールに接合できるボンドの接合方法を提供する。
【解決手段】 ハンダ１３を溶融して、レールボンドの端子２の接合面と、端子が接合されるレール６のレール頭部６Ａの外側の側面とに付着させる。そして、端子２をその傾斜面が上側に位置するように、ハンダが付着したレール頭部６Ａの外側の側面に付け、ハンダを加熱しながらレール頭部６Ａの外側の側面に対して、押圧手段８と、押圧調整ネジ９と、支柱１０と、固定ネジ１１と、クランプ１２とから構成されるクランプ装置７の押圧手段８によって端子２を押圧し圧着させる。このクランプ装置７の高さはレール６の高さよりも低くなっている。そして、ハンダを加熱しながら、傾斜面とレール頭部の側面との間に填入する。
【選択図】 図２

Description

本発明はボンド並びにボンドの接合方法に関する。詳しくは、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であると共に、端子の周縁部が車両用レールの側面と接合する平面側に向いた傾斜面を端子が有することによって、車両用レールに強固に接合しようとするボンド、並びにボンドの端子を車両用レールに対して押圧することによって、ボンドを強固に車両用レールに接合しようとするボンドの接合方法に係るものである。
鉄道車両が走るレールは、信号設備を制御するための信号電流を流す信号線として利用されており、また電車を走行させるための電車電流を変電所へ返すための電気線として利用されている。
また、鉄道のレールは、夏の暑さで熱膨張するため、レールとレールの継ぎ目は熱膨張する分だけ隙間があけられており、従ってレールとレールの継ぎ目にはボンドを接合して電気的な導通を行なっている。ボンドには、レールボンドと信号ボンドがあり、レールボンドは電車電流の帰線回路を作るのに用いられ、信号ボンドは軌道回路の信号電流を流すのに用いられる。
ここでボンドとは、束ねられた複数の銅線の両端が、端子（黄銅製の金具）で結束されているものであり、ボンドの各端子とレールとを金属的に接続することにより、継ぎ目を挟んだレールとレールを電気的に導通している。
図３（ａ）は、従来のボンドの概略正面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。従来のボンド１０１は、複数本束ねてある銅線１０２の先端に円筒状ボンド端子１０３が周面においてカシメ１０３Ａで固着され、この円筒状ボンド端子１０３は所定の長さを有し、かつ略中間に被溶接部１０３Ｂが形成されている。カシメ１０３Ａは、先端に対して反対側の部位周面で施されており、これによって、銅線１に負荷がかかってもこのカシメ１０３Ａによって溶接時に高い温度で熱影響を受けた被溶接部１０３Ｂに位置する銅線１０２Ａには直接力がかからないから、銅線１０２Ａの断線防止となる。
また、ボンドを接合する方法として様々な技術が提案されており、例えば特許文献１には、低温ボンド溶接用治具１０９に受皿型の端子１１０を保持させた後、クランプ工具１０５の両アームの基端部１０６Ａ及び基端部１０６Ｂを握って、支軸１０７により回動して両アームの先端部１０６Ｃ及び先端部１０６Ｄの間隔を広げて、レール１０４の側面に、低温ボンド溶接用治具１０９に保持させた受皿型の端子１１０を当接し、そして、基端部１０６Ａ及び基端部１０６Ｂの握りを放して、スプリング１０８により、低温ボンド溶接用治具１０９に保持させた受皿型の端子１１０をレール１０４の側面に安定に当接させ、受皿型の端子１１０とレール１０４の側面との間に溶融した合金ろう１１１を流し込んで、受皿型の端子１１０をレール１０４の側面にろう付けして接続する旨記載されている。図４は、ボンドをレールに接合する従来の接合方法を示す概略説明図である。
特開平１０−１２８５３２号公報
しかしながら、従来のボンドでは、溶着金属が車両用レールとの接触面において急冷されて発生した気泡を除去しにくく、発生した気泡によって溶着金属の接触面積が小さくなってボンドと車両用レールの接合強度が充分ではなかった。また従来の接合方法では、溶接金属が車両用レールとの接触面において急冷されて発生した気泡を除去しにくく、発生した気泡によって溶接金属の接触面積が小さくなり、ボンドを充分な接合強度で車両用レールに接合できていなかった。
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、車両用レールに対して高い接合強度で接合することができるボンド、並びにボンドを高い接合強度で車両用レールに接合できるボンドの接合方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明のボンドは、端子と本体とを有し、車両用レールの側面に対して前記端子が溶着材を介し押圧されて接合されるボンドであって、前記端子は、前記車両用レールの側面と接合する箇所が平面であると共に、前記端子の周縁部が前記平面側に向いた傾斜面を有する。
ここで、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であることによって、車両用レールの側面に対して端子が押圧された際に、気泡を外部へ排出（脱泡）しやすくなる。また、端子の周縁部が車両用レールの側面と接合する平面側に向いた傾斜面を有することによって、車両用レールの側面と傾斜面との間に、端子の内側から周縁部に向けて徐々に溶着材の量を多くすることができる。
また、上記の目的を達成するために、本発明のボンドの接合方法は、端子と本体とを有するボンドを車両用レールの側面に接合するボンドの接合方法において、前記端子を、同端子と前記車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、前記溶着材を加熱しながら、前記車両用レールに対して前記端子を押圧する工程とを備える。
ここで、溶着材を加熱しながら、車両用レールの側面に対して端子を押圧することによって、気泡を外部へ排出（脱泡）することができる。なお、「所定位置」とは、端子が車両用レールの側面と溶着材を介して接することができるような位置をいう。
本発明に係るボンドは、車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。
また、本発明に係るボンドの接合方法は、ボンドを車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。図１（ａ）は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略側面図であり、図１（ｂ）は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略正面図であり、図１（ｃ）は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略平面図である。本発明を適用したレールボンド１は、黄銅製の平板である端子２と、複数の軟銅線を撚って形成されている軟銅ヨリ線５と、この銅ヨリ線を端子に接続させている取付部４から構成されている。端子の側面には、車両用レールの側面と接合する端子の面側に向いた傾斜面３が形成されており、車両用レールの側面と接合する端子の面に対する傾斜面の傾斜角度αは４５°である。
また、端子が、車両用レールの側面と接合する箇所が平面であると共に、端子の周縁部が平面側に向いた傾斜面を有していれば、端子は黄銅製の平板でなくてもよく、例えばアルミ合金製の箱形であってもよい。
更に、端子が、車両用レールの側面と接合する箇所が平面であると共に、端子の周縁部が平面側に向いた傾斜面を有していれば、車両用レールの側面と接合する端子の面に対する傾斜面の傾斜角度αは４５°でなくてもよい。
また、端子が、車両用レールの側面と接合する箇所が平面であると共に、端子の周縁部が平面側に向いた傾斜面を有していれば、傾斜面３は端子の１辺だけでなく周縁部全体に形成されていてもよい。
また、端子が、車両用レールの側面と接合する箇所が平面であると共に、端子の周縁部が平面側に向いた傾斜面を有していれば、取付部を用いずに直接、軟銅ヨリ線を端子に接続させてもよい。
また、ここではレールボンドを例に挙げて本発明のボンドを説明したが、本発明のボンドは信号ボンドであってもよいことは勿論である。
図２は、本発明を適用したボンドの接合方法の一例を示す概略説明図である。溶着材として２５０〜４５０℃の溶融温度を有するハンダ１３を用い、これを酸素とプロパンガスを熱源とするバーナー（図示せず。）で溶融して、レールボンドの端子２の接合面と、端子が接合されるレール（車両用レール）６のレール頭部６Ａの外側の側面とに付着させる。
次に、押圧手段８と、押圧調整ネジ９と、支柱１０と、固定ネジ１１と、クランプ１２とから構成されるクランプ装置７のクランプ１２を、レール底部６Ｃに固定ネジ１１を締めて固定する。このクランプ装置７の高さはレール６の高さよりも低くなっている。そして、端子２をその傾斜面が上側に位置するように、ハンダが付着したレール頭部６Ａの外側の側面に付け、酸素とプロパンガスを熱源とするバーナー（図示せず。）でハンダを加熱しながらレール頭部６Ａの外側の側面に対して、クランプ装置７の押圧手段８によって端子２を押圧し圧着させる。そして、ハンダを酸素とプロパンガスを熱源とするバーナー（図示せず。）で加熱しながら、傾斜面とレール頭部の側面との間に填入する。
また、レール腹部６Ｂの側面に端子２を接合する場合には、押圧手段８に対して略垂直に延びた、支柱１０の略中央に位置する他の押圧手段（図示せず。）によって、同様にレール腹部６Ｂの側面に端子２を圧着させ、そして傾斜面とレール腹部の側面との間に溶融したハンダを填入する。
ここで、端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して端子を押圧する工程があれば、図２に示されているようなクランプ装置を必ずしも使用しなくてもよい。
また、端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して端子を押圧する工程があれば、溶着材としてどのような組成のハンダを用いてもよく、例えば２０〜２４％のカドミウムを含むハンダを用いれば、接合強度が増して好ましい。
更に、端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して端子を押圧する工程があれば、必ずしも酸素とプロパンガスを熱源とするバーナーで加熱しなくてもよく、例えば酸素とアセチレンガスを熱源とするバーナーで加熱してもよい。
また、本実施例では、レール底部をクランプで挟んで固定ネジによって固定して、その上方で端子を押圧し圧着させるクランプ装置を用いて接合する方法を例に挙げて説明しているが、端子を、端子と車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、溶着材を加熱しながら、車両用レールに対して端子を押圧する工程があれば、このようなレール底部を挟んだクランプ上方で端子を押圧し圧着させるクランプ装置を用いなくてもよく、例えば支柱と共に移動可能な押圧手段を有するクランプ装置を用いれば、枕木上に位置するレール側面に端子を接合する場合でも、枕木のない位置でレール底部をクランプで挟んで固定しておき、押圧手段を移動させて端子を押圧し圧着させることができる。
また、ここではレール頭部に端子を接合したレールボンドの接合方法を例に挙げて説明したが、レール腹部やレール底部に端子を接合する信号ボンドの接合方法であってもよいことは勿論である。
このようにして接合された端子の接合強度を測定すべく、接合された端子に油圧シリンダにて剪断荷重を加えて、端子が脱落したときの荷重を調べた。その結果、本発明を適用した接合方法によって接合したボンド端子の接合強度は１００〜１６０ｋＮであり、従来の接合方法によって接合したボンド端子の接合強度７５〜１００ｋＮに比べて高い接合強度を示した。
このように、本発明を適用したボンドは、車両用レールの側面と接合する端子の箇所が平面であると共に、端子の周縁部が車両用レールの側面と接合する平面側に向いた傾斜面を有しているので、車両用レールに接合する際に車両用レールの側面に対して端子が押圧されると、溶着材が車両用レールの側面で急冷されて発生する気泡を外部へ排出（脱泡）することができ、また、傾斜面と車両用レールの側面との間に溶着材を填入して端子の内側から周縁部に向けて徐々に溶着材の量を多くすることができ、よって、車両用レールに対して高い接合強度で接合することができる。
また、本発明を適用したボンドの接合方法は、溶着材を加熱しながら車両用レールの側面に対して端子を押圧するので、溶着材が車両用レールの側面で急冷されて発生する気泡を外部へ排出（脱泡）することができ、ボンドを車両用レールの側面に対して高い接合強度で接合することができる。
更に、本発明を適用したボンドの接合方法は、クランプ工具等の器具が車両用レールの高さを越えない範囲内に配置されているので、電車の往来がある時でも接合作業を休止することなく行なうことができ、従来のように車両用レールをまたいだクランプ工具を用いる接合方法に比べて接合作業を効率よく行なうことができる。
（ａ）は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略側面図であり、（ｂ）は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略正面図であり、（ｃ）は、本発明を適用したボンドの一例を示す概略平面図である。 本発明を適用したボンドの接合方法の一例を示す概略説明図である。 （ａ）は、従来のボンドの概略正面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。 ボンドをレールに接合する従来の接合方法を示す概略説明図である。
符号の説明
１ レールボンド
２ 端子
３ 傾斜面
４ 取付部
５ 軟銅ヨリ線
６ レール
６Ａ レール頭部
６Ｂ レール腹部
６Ｃ レール底部
７ クランプ装置
８ 押圧手段
９ 押圧調整ネジ
１０ 支柱
１１ 固定ネジ
１２ クランプ
１３ ハンダ
α レールの側面と接合する端子の面に対する傾斜面の傾斜角度

Claims (6)

  1. 端子と本体とを有し、車両用レールの側面に対して前記端子が溶着材を介し押圧されて接合されるボンドであって、
    前記端子は、前記車両用レールの側面と接合する箇所が平面であると共に、前記端子の周縁部が前記平面側に向いた傾斜面を有する
    ボンド。
  2. 前記車両用レールの側面と前記傾斜面との間に、溶着材が加熱されながら填入される
    請求項１に記載のボンド。
  3. 前記溶着材はハンダである
    請求項１または請求項２に記載のボンド。
  4. 端子と本体とを有するボンドを車両用レールの側面に接合するボンドの接合方法において、
    前記端子を、同端子と前記車両用レールの側面が溶着材を介して接するように所定位置に配置する工程と、
    前記溶着材を加熱しながら、前記車両用レールに対して前記端子を押圧する工程とを備える
    ことを特徴とするボンドの接合方法。
  5. 前記車両用レールの高さを越えない範囲内に配置される器具を用いて、前記端子を前記所定位置に配置する
    ことを特徴とする請求項４に記載のボンドの接合方法。
  6. 前記車両用レールの高さを越えない範囲内に配置される器具を用いて、前記端子を押圧する
    ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のボンドの接合方法。
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