JP2008503354A - 圧着組立体の製造方法及び関連する装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】荷重負担部材（１０）が第１接続金具（１４’）の断面の重心からずれて位置するように荷重負担部材（１０）及び第１接続金具（１４’）を共に圧着する方法は、第１接続金具（１４’）の開口（１３）内に荷重負担部材（１０）を挿入する工程と、荷重負担部材（１０）と把持係合するよう開口（１３）の少なくとも一壁を変形するように、第１接続金具（１４’）に対して１個以上の変形工具（１２’，１２”）を前進させる工程とを具備する。結果として得られる、所定長さにわたる壁の変形の範囲は、荷重負担部材（１０）からの前記長さに沿った距離に依存して変化する。

Description

本発明は圧着組立体の製造方法及び関連する装置に関する。

圧着方法は、例えば電気絶縁体及び避雷器（surge arrester）等の製造に広く使用されている。

このような技術において、電気絶縁体を製造するために「中心圧着法」として知られた方法を使用することが公知である。

この従来技術の方法の一形態において、電気的に絶縁したガラスファイバロッドが開放開口を有する中空の筒状金属端部接続金具の中心に押し込まれる。開口は、ガラスファイバロッドの直径より若干大きい隙間を画定する。

次に、端部接続金具の金属壁が、硬化金属金型を使用してロッドに油圧で圧着すなわち押圧される。端部接続金具は、絶縁体ロッドへの強い接合の結果である。部品間の接合は、電力供給網における隣接する構造物間の長さにある頭上電力線の張力及び重量等の大きな力に耐えることができる。

図１は、ガラスファイバロッド１０、筒状金属端部接続金具１１、及び前述した中心圧着法の圧着金型１２を示す。ここで、金型１２は、端部接続金具１１を変形させるために矢印の半径方向に移動可能である。

しかし、例えば絶縁ロッドに中心からずれて端部接続金具を圧着する要求がある。

このような要求は一般に、避雷器の製造に生ずる。

避雷器は、電力供給網に接続された機器を、落雷により生ずる過電圧、開閉サージ、不適切な接続及び他の異常な状態又は誤動作によるダメージから保護するために使用される。

避雷器における能動素子は、非線形の電流−電圧関係を示すため、非線形抵抗とも称されるバリスタである。印加電圧が或る電圧（開閉電圧又は制限（clamping）電圧）より小さい場合、バリスタは基本的には絶縁体であり、バリスタを流れる漏れ電流は小さい。印加電圧が開閉電圧より大きい場合、バリスタの抵抗は降下し、バリスタを流れる電流を増やすことができる。すなわち、バリスタは、開閉電圧以下では高い抵抗を示し、開閉電圧以上ではほぼ導通状態になる。バリスタの電圧−電流の関係は、以下の数式で表わされる。

ここで、Ｉはバリスタを流れる電流であり、Ｖはバリスタ両端の電圧であり、Ｃはバリスタの寸法、組成及び製造方法の関数である定数であり、αはバリスタの非線形性の尺度である定数である。大きな非線形性を示す大きなαが望ましい。

避雷器は平行な構成で電力システムに取り付けられるのが一般的であり、デバイスの一方の端子は電力システムの位相導体に接続され、別の端子は接地又は中立に接続されている。通常のシステム電圧において、避雷器は電流（漏れ電流を除く）に対して抵抗性を示す。開閉電圧を超える過電圧状態になると、避雷器は導通状態になり、ダメージを伴うことなく保護される機器が許容できる値までシステム電圧を「クランピング」すなわち制限しながら、サージエネルギーを或る値に短絡する。

避雷器の機械的強度及び一体性は、単一のバリスタ素子、又は複数の細長の補強部材により２個の端部端子間に保持されたバリスタ素子の積層から避雷器のコアを組み立てることにより、達成することができる。補強部材の端部は、端部端子の凹部内に挿入される。端部端子の圧着は、（米国特許第５６８０２８９号明細書に開示されているように）凹部を変形させ、凹部の内部に補強部材をしっかりと保持するのに十分である。

図２は、一タイプの避雷器Ｓの構成部品を示す分解斜視図である。

図２において、組立後の避雷器Ｓの構成部品は、ほぼ矩形の端部接続金具Ｆの四隅に隣接して配置された各開口に各端部が受容された４個の細長のガラス強化ポリマロッドＲを具備する。

端部接続金具ＦはロッドＲに圧着される。

端部接続金具Ｆ間の空間には、前述のタイプのバリスタＶを画定する一連の筒状素子が位置する。避雷器Ｓの製造工程は、ロッドが圧着後の張力下にあるように行なわれる。張力は、端部接続金具Ｆがバリスタの構成部品を共に押圧するよう圧縮される際に生ずる。

これは、構造物内において端部接続金具Ｆ間で作動する１個以上のばねを有する避雷器Ｓにより達成される。（円盤状ばねに代表される）ばねは組立体の全長を長くする傾向がある。ロッドはこのような傾向に対して抵抗する。

加えて、バリスタＶの素子がロッドＲにより画定される籠内に収容されるので、避雷器Ｓは全体として良好な構造的一体性を有する。

しかし、後述するように、製造工程中の過度の圧着が、ガラスファイバ、荷重負担部材の基材を押しつぶし、製品の機械的性能を大きく損なう。

図３は、図２に示された避雷器と同様の設計の避雷器の製造中に筒状端部接続金具１６に米国特許第５６８０２８９号明細書記載の方法を実施した結果を示す。図３において、ガラスファイバロッド１０の円形アレーは、バリスタ素子１７の積層を支持する筒状端部接続金具１６の端面１４に形成された一連の開口１３内に挿入される。

米国特許第５６８０２８９号明細書によれば、端部接続金具１６の外部領域１８は、各開口１３で他の突出ロッド１０の挿入端に端部接続金具１６を圧着するために、図１の金型１２と同様の金型により変形させられる。

各領域１８における変形の範囲は、その長さに沿ってほぼ一様である。

変形領域１８を形成するために使用される隣接する金型間の間隙は、領域１８を互いに離間させる突条１９となる。

従って、図３の例は、図１の中心圧着と比較すると、中心からずれた圧着に関係する。中心からずれた圧着に公知の圧着装置を使用すると、開口内に挿入された絶縁ロッド１０の周囲に作用する把持すなわち圧着圧力を一様にすることは、図１の「中心」構造で装置を使用する場合よりもかなり困難になる。

この問題は、荷重負担部材に作用する接触圧力の（望ましくない）ピークとして現れる。これらのピークは、前述したガラスファイバ、荷重負担部材の基材の押しつぶしを引き起こす。

この問題は、図３の副組立体の製造中に端部接続金具１１の開口１３に受容されるロッド１０を中心からずれて圧着させる従来の２個の金型１２の拡大図である図４に概略的に示される。

図４に見えるように、各硬化金型１２は１個の接触面２８を有する。これにより、端部接続金具内へ金型を前進する際に、端部接続金具の金属の変形を生じさせる。

図示されているように各接触面２８は、係合する端部接続金具１１の周囲の一部とほぼ同じ形状であるので、端部接続金具の変形は、接触面により接触される周囲の長さにわたってほぼ変わらない。これにより、ロッド１０に作用する（図４において矢印で示されるような）非平衡の接触圧力となるので、前述の問題を引き起こす。

国際公開第０１／１５２９２号明細書は、円錐台状の支持筒を荷重負担部材１０の端部に圧着することにより、避雷器の製造においてこの問題を解決しようとする。これらの支持筒は、図１に典型的に示される中心圧着法を使用して適用することができる。避雷器の組立の際に、支持筒は端部接続金具の傾斜開口に受容される結果、荷重負担部材の張力は支持筒を開口内に駆動する。

しかし、避雷器の部品を配列するこの方法は、張力がかかっている間だけ機械的一体性を享受するに過ぎない。避雷器は、圧縮の際に分解する可能性がある。

また、各荷重負担部材の各端部で支持筒を個別に圧着する必要性により、製造作業の複雑さ及びコストが付加される。

荷重負担部材へ張力を加えるために圧力ねじを使用すること、及び荷重負担部材の端部にループを形成することを含む従来の他の避雷器製造方法は、受け入れ難いほどに複雑である。このため、コスト又は複雑さの観点で妥協することなく避雷器等の製品の機械的性能を改善する方法及び装置に対するニーズがある。

本発明の第一の側面によれば、第１接続金具の断面の重心からずれて位置する荷重負担部材及び第１接続金具を共に圧着する方法が提供される。この方法は、前記第１接続金具の壁で画定される開口内に荷重負担部材を挿入する工程と、接続金具の周囲を変形させる１個以上の変形工具を前進させ、荷重負担部材と把持係合するよう開口の壁を変形させる工程とを具備し、所定長にわたって接続金具の周囲の変形の範囲は、荷重負担部材からの前記長さに沿った距離に依存して変わる。

この方法は、避雷器の製造工程を含むがそれに限定されない種々の中心からずれた圧着に適用可能である。

曖昧さを避けるために、本明細書において「荷重負担部材」の用語は、端部接続金具内でロッドを保持するために、圧着を要する避雷器の図２のロッドＲ等の部材を指すために使用される。

避雷器が組み立てられる（すなわち端部接続金具がバリスタ素子を圧縮する）と、このようなロッドは張力下にある（ので荷重を負担する）。

しかし、本出願で特許請求された発明は、張力状態又は圧縮状態にある部材に限定されず、例えば外力により生ずる無荷重の部材をも包含する。逆に、多くの避雷器において細長のロッドは多くの時間、張力下にあるので、「荷重負担部材」の用語は単に便宜上使用される。

また、疑義を避けるために、開口の壁を参照して本明細書で使用される「長さ」の用語は、本発明に従って本明細書に画定された方法を実施する間、前記変形工具が接触する前記接続金具の外周上の長さを意味する。このため、筒状接続金具の場合には、長さは周方向に測定される。

しかし、変形の範囲の変化は、変形工具が接触する接続金具の周囲（外周）の距離のみに依存する必要はない。逆に、変形工具が接触する領域等の接続金具の形状又は輪郭等の他の変数が、この効果に影響を与える可能性がある。

荷重負担部材からの長さに依存して変形の範囲の変動を生じさせる工程は、従来技術の方法における荷重負担部材の周囲に作用する接触圧力よりも一様にするという利点がある。このため、本発明の方法は、ダメージは代表的には荷重負担部材に生じ始める圧着閾値を超えることなく、圧着を介して印加される平均圧力を増加させる。本発明の方法で使用可能な圧着閾値の増加結果により、これまで技法よりも中心からずれた圧着技法を使用してかなり強い圧着の形成が可能になる。

都合がよいことに、前記変形工具は前記接続金具と接触するための接触面を有する。この接触面は、変化する前記変化を生成するように輪郭が形成され、前記接続金具に対して整列する。

好適には、前記変形工具は荷重負担部材と接触するための接触面を有する。この接触面は、別の部分に対して突出する少なくとも１個の突起を有することにより、結果として得られる変形の範囲の前記変化を生じさせる。

本発明の方法の別の好適な側面において、接触面は少なくとも２個の突起を有し、これら突起は少なくとも１個の凹部により互いに分離されている。

本発明の方法のさらに別の変形例において、開口の壁は、接触面が接触可能な領域ではほぼ滑らかである。

或いは、開口の壁は、接触面が接触可能な領域で１個以上の突起を有する。

前述の各構造は、変形の範囲の前述の変動を提供する補助となるという利点がある。特に、（一般的にはそうであるように）第１接続金具が金属製の場合、この方法のこのような特徴により、可能な限り一様な把持力を提供する補助となる金属流れが可能になる。

好適には、本発明の方法は、
第１接続金具の対応する複数の開口に複数の荷重負担部材を挿入し、対応する複数の壁を画定する工程と、
１個以上の変形工具を前進させ、壁が前記荷重負担部材と把持係合するように前記周囲を変形させる工程とを具備し、
各変形工具により生ずる各所定長さにわたる前記周囲の変形の範囲が、荷重負担部材から最も近いところまでの前記長さに沿った距離に依存して変化する。

複数の荷重負担部材を挿入する工程と、荷重負担部材からの距離で変形の範囲の変動の原理に従って各荷重負担部材を圧着する工程とにより、実際の避雷器の製造で本発明の方法の使用が可能になる。しかし、本明細書で注意したように、最も広い形態において、本発明はこのようなデバイスの製造方法の使用に限定されない。

都合がよいことに、本発明の方法に従うと、各変形工具は押圧金型であるか又は押圧金型を有する。しかし、変形工具の別の形態が本発明の範囲内で可能である。

好適には、前記開口への挿入に続き、各荷重負担部材は前記第１接続金具から部分的に突出する。

この方法の側面は、避雷器の製造に適するという利点がある。

好適には、各所定距離にわたる各変形工具により生ずる変形の範囲は、必要に応じて前記荷重負担部材からの距離か、最も近い前記荷重負担部材からの距離に比例して増加する。

変形の範囲における変動のこの精密な配置は、荷重負担部材及び挿入される開口が各円形断面である場合、接触圧力ピークを均等にする傾向に特に適することが判明した。しかし、変形変動の他のパターンも本発明の範囲内で可能である。

本方法はさらに、前記荷重負担部材が挿入される第１接続金具の任意の面から前記変形工具の各々により生ずる変形の離間を生じさせる任意の改善を含む。

荷重負担部材が挿入される面から離間した位置での変形領域の終端を確保する工程は、ダメージが荷重負担部材の材料に生じ始める圧着閾値をさらに増加するという利点があると考えられている。

本発明の方法の好適な一実施形態において、複数の変形工具を前進させる工程を含み、変形工具は同時に前進する。

代替の配置において、変形工具が順次前進する。

変形工具が前進する精密な順序とは無関係に、本方法は、前記壁の変形を生じさせながら前記荷重負担部材に対してほぼ縦方向に１個以上の前記荷重負担部材を移動させる付加工程を任意に有する。

この工程は、荷重負担部材に誘導される応力の度合いの制御を許容することが判明した。これは、避雷器の製造中に有益である。

避雷器の製造において使用される際、本発明の方法は、第１接続金具から離れた端部で各荷重負担部材に別の接続金具を圧着する工程を有するのが有利である。

好適には、このような別の接続金具の固定は、本発明の方法の実施を通して生ずる可能性がある。しかし、これは必ずしもそのようになる必要はない。また、別の接続金具は、第１接続金具と同じ設計であるか、必要なら異なる設計であってもよい。

前述したものに加え、本発明は、避雷器の製造において本明細書で画定された方法を使用することにある。

本発明の第２の側面によれば、荷重負担部材と、荷重負担部材が第１接続金具の断面の重心からずれて位置するように共に圧着される第１接続金具とを具備する組立体が提供される。荷重負担部材は、前記接続金具の壁により画定される開口に受容される。接続金具の周囲は、荷重負担部材との前記壁の把持係合を生ずるよう変形される。所定長にわたるこのような変形の範囲は、荷重負担部材からの周囲の距離に依存して変わる。

このような組立体は、本発明の方法に従って製造することができる。組立体は、その方法に関連して本明細書に記載された利点を示す。

好適には、組立体は、複数の荷重負担部材と、１個以上の前記荷重負担部材が第１接続金具の断面の重心からずれて位置するように、共に圧着される第１接続金具とを具備する。各荷重負担部材は、前記接続金具の壁により画定される開口に受容される。接続金具の周囲は、画定される開口に受容される荷重負担部材と前記壁の各々との把持係合するよう変形されるので、所定長にわたるこのような変形の範囲は、荷重負担部材からの周囲の距離に依存して変わる。

より好適であっても、各荷重負担部材は細長であり、前記第１接続金具から突出する。

都合のよいことに、周囲の１個以上の所定長にわたり、前記変形工具の各々により生ずる変形の範囲は、必要に応じて前記荷重負担部材からの距離か、最も近い前記荷重負担部材からの距離に比例して増加する。

また、前記荷重負担部材が挿入される第１接続金具の面から周囲の変形が離間することが好ましい。

有利なことに、各荷重負担部材は細長であり、第１接続金具から離れた端部に圧着される別の接続金具を有する。

本発明の組立体の前述の特徴は、本明細書に規定された対応する方法に関連して説明された特徴に類似する利点につながる。

好適には、接続金具の横断面は規則正しい形である。しかし、本発明の方法は広い範囲の接続金具に適用できる。この結果、本発明の組立体は相応に多様性を有することができる。

特に好適な実施形態において、接続金具の横断面は、円形、矩形又は規則正しい多角形から選択される。

或いは、もちろん、接続金具の横断面は不規則であってもよい。

本明細書で使用されているように、「横断面」は、変形領域近傍の接続金具の断面をいう。本発明の範囲内で、組立体は不定断面の１個以上の接続金具を有してもよく、代表的には変形領域から離間した領域で例えばフランジ又は他の特徴を有してもよい。

本発明の好適な一実施形態において、少なくとも１個の開口は、有底の穴、側面が開いている横スロット又は側面が閉じている横スロットであるか、それらのいずれかを有する。

代表的には細長、筒状ロッドである荷重負担部材は２側面のいずれかから接続金具内に挿入できるので、このような配列は利点を有する。

しかし、少なくとも１個の前記開口は第１接続金具に孔を開ける。

開口のタイプの精密な選択は、組立体は部品を形成する部品の設計、及び製造条件に依存して決定される。異なるタイプの開口の組合せは、本発明に従って組立体の単一の接続金具形成部品で可能である。

選択された開口のタイプに関係なく、各開口は、鋭利な隅がほぼ無い口を有することが好適である。

換言すると、開口の口は、接続金具の端面と調和する「調和」領域を有利に有する。これは応力集中を軽減するので、圧着の信頼性を改善する。

好適には、各荷重負担部材は、ロッドを画定するようにマトリクス内に埋め込まれたファイバを有する。これは、避雷器の製造に使用される代表的な荷重負担部材である。

都合がよいことに、ファイバはＥガラス又はＥＣＲガラスからなる。また、マトリクスの材料は、１種類以上のビニルエステル、ポリエステル又はエポキシからなる。

本発明はさらに、本明細書に規定されたように、又は本明細書に規定された方法に従って製造されたように組立体を有する避雷器にある。

本発明の第３側面によれば、本明細書に規定された方法を実行するため、又は本明細書に規定された組立体又は避雷器を製造するための装置が提供される。この装置は、接続金具を固定するための冶具と、この冶具に固定され、各々が壁により画定されると共に各々に荷重負担部材が挿入された１個以上の開口を有する接続金具に向かって前進可能である１個以上の変形工具とを具備する。各変形工具は、前記荷重負担部材と把持係合するよう前記壁の各々を変形するために接続金具の周囲を変形することができ、その結果、所定長さにわたる周囲の変形の範囲は、前記周囲の周りの荷重負担部材からの距離又は前記荷重負担部材に最も近い距離に依存して変化する。

好適には、装置は、接続金具の周囲の変形が生ずる前に、荷重負担部材及び接続金具を共に押圧するためのクランプを有する。

また、各変形工具は、前記接続金具と接触するための接触面を有するのが好適である。この接触面は、前記変化する変形を生成するよう輪郭を形成するか、前記接続金具に対して整列する。

都合がよいことに、各変形工具は１個以上の接触面を有する。好適には、２個以上の接触面の各々は、冶具に固定された接続金具に対する角度の範囲をそれぞれ定める。

本発明による装置は、例えば本明細書に開示された原理に従った避雷器の自動化又は半自動化された製造を可能にするという利点がある。

冶具に固定された接続金具に対する異なる角度の範囲を定める２個以上の接触面の特徴は、関連する荷重負担部材から接続金具の周囲（筒状接続金具の外周）に沿って増加する距離と共に接続金具の変形の範囲を徐々に増加することを可能にするという利点がある。

好適には、複数の変形工具は、冶具に固定された接続金具の方へ同時に前進可能である。しかし、代替の配列において、複数の変形工具は冶具に固定された接続工具の方へ順次前進可能である。

本発明の装置は、１個以上の前記変形工具の前進を制御するためのコントローラを任意で有してもよい。

本発明の装置の特に好適な実施形態において、コントローラは、変形工具（典型的には押圧金具であるが必ずしも押圧金具には限定されない）の同時前進及び順次前進の間の選択を与えることをプログラム可能である。

また、本発明の装置は、１個以上のコントローラ、及びいくつかであるが全部ではない変形工具の同時前進を可能にするコントローラの一方又は両方を任意で有してもよい。

添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を限定目的でない実施例により説明する。

図５は、中心からずれた圧着を実行するために本発明に従った配置を示す図である。図５において、断面方形の端部接続金具１１Ｎが、側面変形金型１２Ｎ及び隅変形金型１２Ｏの形態の円環状アレーの変形工具により囲まれる。これらの変形金型は、避雷器絶縁ロッド１０の形態の筒状荷重負担部材を圧着するために移動可能である。ロッド１０は、端部接続金具１１Ｎの一端面１４Ｎの隅に形成された筒状開口１３内に挿入されて図示される。

金型１２Ｎ，１２Ｏは、図５に示される矢印の方向へ接続金具内に順次又はより好適には同時に（例えば油圧ラムにより印加される圧力下で）前進する際に、開口１３の壁を画定する接続金具の材料を不均一に変形させる。

特に、開口の壁の変形の範囲は、各開口及びロッドの組合せ１３，１０の対角中間点から測定して端部接続金具１１の外周の或る長さにわたって変化する。対角中間点は図５の鎖線２２で示される。

図示の実施形態において、変形の範囲は、各鎖線２２のいずれかの側に対する周囲に沿った短い距離にわたって徐々に増加する。これにより、従来技術の圧着技法を使用してできる場合よりも、各開口１３の壁の材料と各ロッド１０とのかなり大きな接触圧力が提供される。この結果、ロッド１０に作用する圧着力のピークは、より少なくより目立たない。このことは、ロッド１０の圧着閾値を超えることなく、より高い平均圧着力が可能であることを意味する。

周囲距離にわたって各鎖線２２のいずれかの側への変形の範囲が徐々に増加することは、金型１２Ｎ，１２Ｏの接触面の特定輪郭の使用を通して図５の例で達成される。

これらの輪郭は、図６の誇張した形態に見ることができる。図６は、１個の開口１３の壁に作用する３個の金型１２Ｎ，１２Ｏの接触面を示す。

図５及び図６から明白であるように、各金型１２Ｎは各横端で各接触面２６を有することにより、前進する際の各金型１２Ｎが２個の開口１３に同時に作用する。各金型１２Ｏは他方で１個の開口１３のみに作用する。

金型１２Ｏはそれぞれ、図５に示されるように滑らかな円弧状である接触面２７を有する。他方、金型１２Ｎの接触面２６は、凸部２６ａ及び凹部２６ｂをそれぞれ有する。

凸部２６ａ及び凹部２６ｂは、実施形態では接触面２６の平坦部により相互接続されて示されるが、他の実施形態では接触面２６の相互接続部は例えばエンボス及び凹部の一方又は両方により遮られてもよい。

いずれにせよ、各接触面２６が相対的な凸部及び相対的な凹部２６ａ，２６ｂを有することの効果は、各鎖線２２のいずれかの側に対して端部接続金具１１の周囲に沿った距離にわたった変形の範囲に前述の変化を生じさせることである。これは、凹部２６ｂよりも金型１２Ｎの前進移動の増加につき、端部接続金具１０の金属のより大きな変形量を生じさせる各凸部２６ａの結果である。

結果として得られる変形の変化は、図６の矢印で示されるように各ロッド１０の周囲の大部分にわたり均等に作用する圧着力を生じさせる。

図７及び図８は、本発明に従って製造された副組立体２０，２０Ｎをそれぞれ示す。図８の副組立体は、図５及び図６の装置の作業の結果である。

図７及び図８の各々において、複数の荷重負担部材３０，３０Ｎは、第１端部接続金具２１，２１Ｎの端面２４，２４Ｎの周りに形成された一連の開口２３，２３Ｎの１個に受容される。

開口２３，２３Ｎの壁は、実施形態において、内部に挿入される関連した荷重負担部材（すなわち避雷器ロッド）３０，３０Ｎと把持係合状態へ変形を受ける。

これは、変形の領域３１，３１Ｎという結果となる。前記領域３１，３１Ｎの各々における変形の範囲は、関連する荷重負担部材３０，３０Ｎの近傍のいずれかの側まで延びる接続金具の外部の所定長さにわたり変化する。

特に、変形量又は変形の範囲は、荷重負担部材３０，３０Ｎの近傍からの距離が増加しながら増加する。

符号３１ａ，３１ａＮでそれぞれ示されるように、本発明の好適な実施形態において、（図５及び図６の金型１２Ｏ等の）中央の金型は、図５及び図６の金型１２Ｎ等の金型により好適に生ずる各変形領域３１，３１Ｎによりいずれかの側で横並びする中央変形領域を生じさせる。

図示の実施形態において、各々の中央変形領域３１ａ，３１ａＮは基本的に一様な変形を示す。他方、領域３１，３１Ｎは、本発明の特徴である変形の変化を示す。

図７及び図８の実施形態において、荷重負担部材３０，３０Ｎは各端面２４，２４Ｎの重心からそれぞれずれているので、図７及び図８の組立体は、本明細書に規定された方法に従った中心からずれた圧着方法という結果を表わす。

図７及び図８の組立体において、各荷重負担部材は細長であり、必要に応じて端面２４，２４Ｎから突出する。これは、図示の実施形態において、組立体が各荷重負担部材の一端を構成し、その反対側の端部は設計者の任意で図示の設計又は異なる設計に類似してもよいためである。図７及び図８に示される荷重負担部材の残余の構成の精密な詳細は、関連する技術における熟練労働者には容易に想起されるであろう。

変形の各領域３１，３１Ｎは、接続金具２１，２１Ｎの面２４，２４Ｎから短い距離でそれぞれ終端する。これは、非変形帯３２，３２Ｎの存在という結果となる。注記したように、このような帯の存在は、荷重負担部材が（図示の好適実施形態のように）ガラスファイバのマトリクス材料から製造されると、荷重負担部材に対するダメージが生ずる圧着閾値が増加するという利点がある。

図７及び図８に示される各接続金具２１，２１Ｎの横断面は、規則正しい形状であることは自明である。しかし、不規則形状の端部接続金具の横断面も、本発明の範囲内で等しく可能である。

好適な実施形態の開口２３，２３Ｎは有底の穴である。しかし、注記したように、接続金具を穿孔する開口、側面が開いたスロット、側面が閉じたスロットに限定されないがこれらを含む他の形態の開口も、本発明の範囲内で可能である。

図７及び図８は、各開口２３，２３Ｎの口で円弧状又は「混合」領域２６，２６Ｎをそれぞれ付加的に示す。接続金具の端面を有する開口のこのような「混合」の目的は、圧着工程中で生じ得る応力集中を低減することである。

開口の精密な設計は、関連する技術の通常の技術者には容易に想起されるであろう。

本発明の従った、図７及び図８に示される組立体を組み込む避雷器の製造方法は、各荷重負担部材３０，３０Ｎを（必要に応じて）避雷器の２個の端部接続金具の各開口２３，２３Ｎ内に挿入する工程を具備する。これは、ロッド３０，３０Ｎにより画定される籠内の端部接続金具間に（図２の素子Ｖ等の）バリスタ素子の積層が細くされるように行なわれる。

バリスタ素子の積層は、避雷器組立体の縦方向の圧縮に抵抗する傾向のある１個以上の円盤状ばねを有する。このため、製造方法の次の段階は、円盤状ばねを圧縮するように避雷器の部品を圧縮する工程である。

その後、製造方法は、前述した技法に従って挿入された荷重負担部材３０，３０Ｎと把持係合するように開口壁を変形するように、各開口に対して複数の変形工具を前進させる工程を有する。

このような変形時において、避雷器は縦圧縮下にあるので、金型の作動の後、圧縮力の解放時に、円盤状ばねはロッド３０，３０Ｎを張力内に配置することにより、堅牢な強固な構造を形成する。

本発明の方法は、荷重負担部材３０，３０Ｎが突出する端部接続金具２１，２１Ｎの面２４，２４Ｎに隣接して変形領域３１，３１Ｎが延びないように変形工具を配置する工程を有する。

採用された方法の選択に依存して、変形工具は任意で同時に移動又は順次移動（又は、変形工具の集合体又はその一部を形成する金型に対して順次移動及び同時移動の組合せ）してもよい。変形工具の前進の正確な手順は、接続金具、荷重負担部材、及び圧着組立体２０，２０Ｎの最終使用の正確な設計に依存して決定してもよい。

１個以上の変形工具の縦方向の移動（すなわち、前記荷重負担部材３０，３０Ｎと平行な移動）は、本明細書に注記したように、関連する開口２３，２３Ｎ内で各荷重負担部材３０，３０Ｎの張力の程度にわたって制御する。このような工程はまた、接触圧力にわたって制御する。

本発明の方法を実行するため、図７及び図８に示されるような組立体を製造するための装置は、多様な形態をとってもよい。このような装置は本質的に、接続金具２１，２１Ｎ等の接続金具、必要なら例えば荷重負担部材を作り上げる部品の積層、及び冶具に固定された前記接続金具２１，２１Ｎの方へ移動可能であり、各荷重負担部材３０，３０Ｎの各開口内に挿入される１個以上の変形工具を固定するためのクランプ機構を有する。各変形工具は各開口２３，２３Ｎの各々の壁を変形させることができるので、所定長にわたった壁の変形の範囲は、本明細書で説明された方法で隣接する荷重負担部材３０，３０Ｎから前記長さに沿って距離に依存して変化する。

装置は、変形工具の前進を制御するために１個以上のコントローラを有してもよい。このようなコントローラは、装置設計者の任意で同時前進、順次前進、又は同時前進及び順次前進の組合せを提供してもよい。

図９、図１０及び図１１は、金型接触面上のいくつかの変動、及び本発明の範囲内で可能な端部接続金具の断面配列を示す。図９ないし図１１の配列は、本発明の利点が得られるように、図示される端部接続金具の金属の流れを達成又は強化する種々の方法を図示する。

図９において、端部接続金具４１は、挿入されたロッド４３及び開口４４の近傍に滑らかな（円弧状）外周４２を有する。

金型４７の接触面４６は、凹部５２，５３により互いに離間した凸部４８，４９，５１を有する。本実施形態の図示された凹部５２，５３は、ロッド４３と平行に延びている。

図９の矢印で示されるように、この設計の金型４７の接続金具４１への前進は、ロッド４３の周囲の大部分の周囲に作用するほぼ一様な圧着圧力という結果となる。

図１０の配列は、金型４７Ｎの接触面４６Ｎが目立った突起及び凹部の無い滑らかな円弧であるという点で、図９の配列とは異なる。

代わりに、端部接続金具４１Ｎの周囲４２Ｎには、図示された谷５７Ｎにより互いに離間した突起５４Ｎ，５６Ｎが形成される。

突起５４Ｎ，５６Ｎは端部接続金具４１Ｎ内の金属の貯蔵部を提供するので、金型４７Ｎの前進時に、貯蔵部は、図１０の矢印で示される接触力パターンを生じさせるよう流れる。

突起５４Ｎ，５６Ｎに代表される金属の貯蔵部が存在する結果、図１０の端部接続金具４１Ｎの外部（及び以下に説明する接続金具４１Ｏの外部）は、変形（圧着）工程の後の比較的滑らかに現れる。しかし、このような現れは、接続金具４１Ｎが本発明に従った変形を受けていないことをそれ自体が意味するものではない。

図１１は、端部接続金具４１Ｏの外周４２Ｏ及び金型４７Ｏの接触面４６Ｏの両方がそれぞれ突起を有する混成配置である。このため、接触面４６Ｏは凹部５２Ｏ，５３Ｏにより分離された突起４８Ｏ，４９Ｏ，５１Ｏを有し、外周４２Ｏは突起５４Ｏ，５６Ｏ及び中間の谷５７Ｏを有する。この配列はまた、図１１の矢印により示されるように非常に効率的な圧着力パターンという結果となる。

中心圧着を実行するための従来技術の装置の部分断面した概略平面図である。 １個の避雷器の公知の設計の分解図である。 従来技術の方法に従って製造された接続金具、避雷器の形成部品の斜視図である。 従来技術の中心からずれた技法の結果得られる圧着力の輪郭を示す図である。 本発明の方法に従った方形接続金具に中心からずれた圧着を実行するための装置の部分断面した概略平面図である。 ３個の押圧金型の接触面の輪郭を誇張した形で示す、図５の装置の部分拡大図である。 本発明による一組立体を示す斜視図である。 本発明による別の組立体を示す斜視図である。 種々の接続金具及び接触面輪郭を示す、図６と同様の図である。 種々の接続金具及び接触面輪郭を示す、図６と同様の図である。 種々の接続金具及び接触面輪郭を示す、図６と同様の図である。

符号の説明

１０，４３ ロッド（荷重負担部材）
１１，１１Ｎ，２１，２１Ｎ，４１，４１Ｎ，４１Ｏ 接続金具
１２’，１２”，１２Ｎ，１２Ｏ，４７，４７Ｎ，４７Ｏ 金型（変形工具）
１３，２３，２３Ｎ 開口
１４’ 第１接続金具
２０，２０Ｎ 組立体
２６，４６Ｏ 接触面
２６ａ，４８，４９，５１ 凸部
２６ｂ，５２，５３ 凹部
３０，３０Ｎ 荷重負担部材
４２Ｎ 周囲

Claims (44)

1. 荷重負担部材が第１接続金具の断面の重心からずれて位置する前記荷重負担部材及び前記第１接続金具を共に圧着する方法であって、
   前記第１接続金具の壁で画定される開口内に前記荷重負担部材を挿入する工程と、
   前記第１接続金具の周囲を変形させる１個以上の変形工具を前進させ、前記荷重負担部材と把持係合するよう前記開口の前記壁を変形させる工程とを具備し、
   所定の長さにわたって前記第１接続金具の周囲の変形の範囲は、前記荷重負担部材からの前記長さに沿った距離に依存して変わることを特徴とする圧着方法。
2. 前記変形工具の各々は、前記第１接続金具と接触するための接触面を有し、
   該接触面は、変化する前記変形を生成するように輪郭が形成されるか、前記第１接続金具に対して整列することを特徴とする請求項１記載の圧着方法。
3. 前記第１接続金具と接触するための前記接触面の各々は、別の部分に対して突出する少なくとも１個の突起を有することにより、変化する前記変形を生じさせることを特徴とする請求項２記載の圧着方法。
4. 前記接触面は少なくとも２個の突起を有し、
   該突起は少なくとも１個の凹部により互いに分離されていることを特徴とする請求項３記載の圧着方法。
5. 前記開口の前記壁は、前記接触面が接触可能な領域でほぼ円滑であることを特徴とする請求項３又は４記載の圧着方法。
6. 前記開口の前記壁は、前記接触面が接触可能な領域で１個以上の突起を有することを特徴とする請求項３又は４記載の圧着方法。
7. 前記第１接続金具の対応する複数の開口に複数の荷重負担部材を挿入し、対応する複数の壁を画定する工程と、
   １個以上の変形工具を前進させ、前記壁が前記荷重負担部材と把持係合するように前記周囲を変形させる工程とを具備し、
   前記変形工具の各々により生ずる所定長さの各々にわたる前記周囲の変形の範囲が、前記荷重負担部材から最も近いところまでの前記長さに沿った距離に依存して変化することを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項記載の圧着方法。
8. 前記変形工具の各々は押圧金型であるか押圧金型からなることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項記載の圧着方法。
9. 前記開口への挿入に続き、前記荷重負担部材の各々は前記第１接続金具から部分的に突出することを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項記載の圧着方法。
10. 前記所定距離にわたって、前記各変形工具により生ずる前記変形の範囲は、必要に応じて前記荷重負担部材からの距離か、最も近い前記荷重負担部材からの距離に比例して増加することを特徴とする請求項１ないし９のうちいずれか１項記載の圧着方法。
11. 前記荷重負担部材が挿入される前記第１接続金具の任意の面から前記変形工具の各々により生ずる変形を離間させる工程を具備することを特徴とする請求項１ないし１０のうちいずれか１項記載の圧着方法。
12. 同時に前進する複数の変形工具を前進させる工程を具備することを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の圧着方法。
13. 順次前進する複数の変形工具を前進させる工程を具備することを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の圧着方法。
14. 前記壁を変形させながら、前記荷重負担部材に対してほぼ縦方向に１個以上の前記変形工具を移動させる工程をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項記載の圧着方法。
15. 前記荷重負担部材の各々は細長であり、
    前記方法は、前記第１接続金具から離れた端部に前記各荷重負担部材で別の接続金具を圧着する工程を具備することを特徴とする請求項１ないし１４のうちいずれか１項記載の圧着方法。
16. 避雷器の製造における請求項１ないし１５のうちいずれか１項記載の圧着方法の使用。
17. 荷重負担部材が第１接続金具の断面の重心からずれて位置するように共に圧着される前記荷重負担部材及び前記第１接続金具を具備する組立体であって、
    前記荷重負担部材は、前記第１接続金具の壁で画定される開口内に受容され、
    前記第１接続金具の周囲は、前記壁が前記荷重負担部材と把持係合するよう変形され、
    所定の長さにわたる前記変形の範囲は、前記荷重負担部材からの前記周囲の距離に依存して変わることを特徴とする組立体。
18. １個以上の荷重負担部材が第１接続金具の断面の重心からずれて位置するように共に圧着される複数の前記荷重負担部材及び前記第１接続金具を具備する組立体であって、
    前記荷重負担部材の各々は、前記第１接続金具の壁で画定される開口内に受容され、
    前記第１接続金具の周囲は、前記壁の各々が前記開口内に受容された前記荷重負担部材と把持係合するよう変形され、
    所定の長さにわたる前記変形の範囲は、前記荷重負担部材からの前記周囲の距離に依存して変わることを特徴とする組立体。
19. 前記荷重負担部材の各々は細長であり、前記第１接続金具から突出することを特徴とする請求項１７又は１８記載の組立体。
20. 前記周囲の１以上の所定長さにわたる前記変形工具の各々により生ずる前記変形の範囲は、必要に応じて前記荷重負担部材からの距離か、最も近い前記荷重負担部材からの距離に比例して増加することを特徴とする請求項１７ないし１９のうちいずれか１項記載の組立体。
21. 前記周囲の前記変形は、前記荷重負担部材が挿入される前記第１接続金具の面から離間していることを特徴とする請求項１７ないし２０のうちいずれか１項記載の組立体。
22. 前記荷重負担部材の各々は細長であり、前記第１接続金具から離れた端部で前記各荷重負担部材に圧着される別の接続金具を具備することを特徴とする請求項１７ないし２１のうちいずれか１項記載の組立体。
23. 前記接続金具の横断面は規則正しい形状であることを特徴とする請求項１７ないし２２のうちいずれか１項記載の組立体。
24. 前記接続金具の横断面は、円形、三角形及び規則的な多角形からなるグループから選択されていることを特徴とする請求項１７ないし２３のうちいずれか１項記載の組立体。
25. 前記接続金具の横断面は不規則形状であることを特徴とする請求項１７ないし２４のうちいずれか１項記載の組立体。
26. 前記開口は、有底の穴であるか有底の穴を有することを特徴とする請求項１７ないし２５のうちいずれか１項記載の組立体。
27. 前記開口は、側面が開いたスロット又は側面が閉じたスロットであることを特徴とする請求項１７ないし２６のうちいずれか１項記載の組立体。
28. 少なくとも１個の前記開口は前記第１接続金具に孔を開けることを特徴とする請求項１７ないし２５のうちいずれか１項記載の組立体。
29. 少なくとも１個の前記開口は、鋭利な隅がほぼ無い口を有することを特徴とする請求項２６ないし２８のうちいずれか１項記載の組立体。
30. 前記荷重負担部材の各々は、ロッドを画定するようにマトリクス内に埋め込まれたファイバであるか、又はマトリクス内に埋め込まれたファイバを有することを特徴とする請求項１７ないし２９のうちいずれか１項記載の組立体。
31. 前記ファイバはＥガラス又はＥＣＲガラスであることを特徴とする請求項３０記載の組立体。
32. 前記マトリクスの材料は、ビニルエステル、ポリエステル又はエポキシからなるグループから選択されていることを特徴とする請求項３０又は３１記載の組立体。
33. 請求項１７ないし３２のうちいずれか１項記載の組立体を具備することを特徴とする避雷器。
34. 請求項１ないし１４のうちいずれか１項記載の方法を実行するため、又は請求項１６ないし３１のうちいずれか１項記載の組立体又は請求項３２記載の避雷器を製造するための装置であって、
    接続金具を固定するための冶具と、該冶具に固定され、各々が壁により画定されると共に各々に荷重負担部材が挿入された１個以上の開口を有する前記接続金具に向かって前進可能である１個以上の変形工具とを具備し、
    該変形工具の各々は、前記荷重負担部材と把持係合するよう前記壁の各々を変形するために前記接続金具の周囲を変形することができ、その結果、所定長さにわたる前記周囲の変形の範囲は、前記周囲の周りの前記荷重負担部材からの距離又は前記荷重負担部材に最も近い距離に依存して変化することを特徴とする装置。
35. 前記接続金具の前記周囲の変形が生ずる前に、前記荷重負担部材及び前記接続金具を共に押圧するためのクランプを有することを特徴とする請求項３４記載の装置。
36. 前記変形工具の各々は、前記接続金具と接触するための接触面を有し、
    該接触面は、前記変化する変形を生成するよう輪郭を形成するか、前記接続金具に対して整列することを特徴とする請求項３４又は３５記載の装置。
37. 前記変形工具の各々は、押圧金型であるか押圧金型を有することを特徴とする請求項３４ないし３６のうちいずれか１項記載の装置。
38. 前記接触面の各々は、前記冶具に固定された前記接続金具に対する角度の範囲をそれぞれ定めることを特徴とする請求項３６記載の装置。
39. 前記治具に固定された前記接続金具の方へ同時に前進可能な複数の前記変形工具を具備することを特徴とする請求項３４ないし３８のうちいずれか１項記載の装置。
40. 前記治具に固定された前記接続金具の方へ順次前進可能な複数の前記変形工具を具備することを特徴とする請求項３４ないし３８のうちいずれか１項記載の装置。
41. １個以上の前記変形工具の前進を制御するためのコントローラを具備することを特徴とする請求項３４ないし４０のうちいずれか１項記載の装置。
42. 添付図面の図５ないし図１１を参照して説明された方法。
43. 添付図面の図５ないし図１１を参照して説明された組立体。
44. 添付図面の図５ないし図１１を参照して説明された避雷器。

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