JPS6138048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、接触移動給電として有用なる複合金
属結合形の改良された剛体トロリーならびにその
優れた製造方法の提供に関する。

従来地下鉄、モノレール等の電動交通機関にお
いて使用される給電用剛体トロリーとしては、鉄
系レールが多用されてきたが、摩耗が少なく長寿
命である利点はあるにしても導電率が小さい為、
年々容量増大することあいまつて大サイズ化し、
このことから重量が大きくなるばかりで支持碍子
をがんじようのものとするなど支持構造物に大掛
かりのものが必要で、かつまた給電（フイードイ
ン）部を数多く設ける難点が生じてきた。

近年こうした点に鑑み、軽量化、導電率上昇化
によく適応し得るものとして、アルミニウムまた
はその合金を主体として型材を構成し、そしてこ
の型材の集電体接触面側にはステンレスなどの薄
型帯材を金属的に結合させたいわゆる耐摩耗性タ
イプの複合金属結合形剛体トロリーが開発されか
つ実用化されるに至つた。

このような複合金属結合形剛体トロリーは、ア
ルミニウム系の型材で通電容量がまかなわれ、そ
して薄い帯材を介して集電体に給電させることに
より、その耐摩耗性とともに大容量の集電を可能
にしたものであるこてから、型材と帯材の確実な
金属間結合に最大の努力が払われている。

しかして、従来開発されてきた複合金属結合形
剛体トロリーには実用的なものとして、 (1) アルミニウム金属によつて型材を製作し、そ
してこの型材にステンレス帯材を機械的手段に
よつて結合させたもの、 (2) ステンレス帯材をアルミニウム押出装置を通
過させ、アルミニウム金属押出成形とともに当
該帯材に押出接合一体化させたもの、 の２つの方法によつて製造され、そして提供さ
れている。

しかしながら、この２つの方法には製品的にか
つ製造的に欠点がある。

すなわち、(1)の機械的結合による剛体トロリー
は型材と帯材を緊密に結合し合うことは不可能に
近く、両金属間に湿気や液体が侵入して異種金属
による腐食を生ずる問題があり、そして何よりも
集電時の振動などによる物理的応力によつて両金
属の電気的結合が脅かされる欠点がある。これが
為に両金属間に導電性コンパウンドを介在させそ
して多数の結合鋲を用いるなどの特殊な方法が採
用されており、その製造において多大なる時間と
複雑な作業を費やしている。

一方、後者の(2)の押出成形製造方法において
は、両金属間に冶金学的結合が得られ、申し分な
いが、製造上において硬質の帯材が成形ダイスに
接触して損傷させる問題があり、工業的規模で生
産することができなかつた。

従来この製造上の対策として、２枚の帯材を背
中合せにして成形ダイスの中央を仕切るよう通過
させ、そして２本の複合金属結合形剛体トロリー
を同時に押出製造する方法が提案されている。
（特開昭51―18923号公報参照） 上記方法によれば、帯材とダイスとの接触を防
止できて効率よく生産できる利点がある。

しかし、当該方法によれば特殊の押出設備を要
するもので、押出時の管理が困難でかつ、２枚の
帯材はアルミニウムの押出成形時において相当大
きな圧力を受ける為に、その形状が平板のものに
限られ、弧状などに曲成したものは押出成形圧に
耐えない。

帯材は集電体の接触面とすることから、そのよ
うな平面形状に限られることは明らかに不利であ
る。

すなわち、集電用面は剛体トロリー布設時に生
じやすい傾き、あるいは車輛のカーブ走行におい
て生じやすい集電体の傾き等を避けることは不可
能であり、これが為、当該帯板の平面部以外で接
触することがあり、そのようなカーブ走行セクシ
ヨンなどの車輛の走行によつて集電体の傾きを大
きくするセクシヨンでは、必要な接触面は平面で
あるよりも曲面の方がよく、従つて帯材には種々
の形状が要求されるのである。

このことから曲面を形成したものを得るには、
(1)の機械的手段のものによらなければならなかつ
た。上記せるように曲げ剛性を要するこの種剛体
トロリーの複合金属結合形としては、製造上なら
びに製品上の両面から確立したものを得るに至つ
ていない。

一方、トロリー線のような電車線においても、
近年軽量化かつ耐摩耗化の傾向にあり、このこと
から本体にアルミニウム金属を用い、かつパンタ
グラフ摺接面にステンレスの如き耐摩耗性を有す
る薄形帯材を用いたものが考えられており、そし
て両金属の結合を前提とした製造方法として、小
サイズのアルミニウム金属素材にステンレスの薄
形帯材を添わせつつ、圧延圧接ロールに供給し、
そして当該アルミニウム金属素材の圧延そ変形に
おいて両金属の結合と成形を同時に行なう方法が
考えられている。

この方法によれば、両金属のち密な結合ととも
にロールの圧延においてステンレス薄形帯板を曲
成成形することができ、製品的価値からしても非
常に有効である。

しかし、この方法はトロリー線の如き小サイズ
の曲げ剛性の小さい複合金属結合型材には有効で
あるが、剛体トロリーのものには、不適格であ
り、大サイズのアルミニウム金属本体を圧延そ性
変形させ、そして金属間結合を得ることは、ロー
ル径、ロール圧を非常に大きくする結果を招き、
設備を大型化するなど、近年のように設備面積に
制約を受ける傾向にある中で不利益を被る難点が
あり、採用でき得ない面があつた。

本発明は、上記せる実情に鑑み、剛性大なるア
ルミニウム金属の如き本体と、この本体の集電体
接触面にステンレスの如く硬質薄形帯材とを結合
させる複合金属形剛体トロリーにおいて、両金属
の金属間結合に確実なものが得られるとともに、
当該硬質薄形帯材の成形表面を任意に形成できた
改良された複合金属結合形剛体トロリーの提供を
目的とし、そして２つめの目的として、設備を大
型化、かつ複雑化することなく簡単な設備を用い
て、硬質薄形帯材の剛性大なる剛体型材との金属
間結合を確実にして平形あるいは曲成形の表面を
形成することができ、そして何よりも任意の形状
の複合金属結合形剛体トロリーを製造できる優れ
た製造方法を提供せんとするにある。

すなわち本発明の要旨とするところは、一つに
はアルミニウム系の如き軽量で、かつ高導電率を
保有する剛性成形型材と、鉄系の如く耐摩耗性を
有し、かつ通電できる硬質薄形帯材との間が当設
硬質薄形帯材に金属的に結合せられて、第３の高
導電率金属材が設けられているとともに、この高
導電率金属材と前記剛性成形型材とにおいて溶接
接合せられることにより電気的かつ機械的に金属
結合をなし得ることを特徴とする複合金属形剛体
トロリーにある。

またその二つには、当該複合金属結合形剛体ト
ロリーを製造する方法において、まず長尺の硬質
薄形帯材においてアルミニウム系の軟質金属を小
サイズ化して長尺作出した軟質金属素材を添わ
せ、これを延圧成形ロールを用いて当該軟質金属
素材をそ性変形せしめることにより互いに金属間
結合した小サイズの異種金属複合型材を製作し、
この次に当該異種金属複合型材を、あらかじめ押
出成形された大サイズの剛性成形型材側面に副わ
せるとともに、その長手方向の合せ部において連
続溶接することにより両型材を接合一体化せしめ
ることを特徴とする複合金属結合型剛体トロリー
の製造方法にある。

以下図面に従い、さらに詳細に説明する。

第１図乃至第３図は、本発明複合金属結合形剛
体トロリーの製造状況を示すもので、第１図にお
いて小サイズの異種金属複合型材の製造過程を示
し、第２図において大サイズの剛性成形型材の製
造過程を示し、さらに第３図において小サイズの
異種金属複合型材と、大サイズの剛性成型型材の
組合せ一体化作業状況を示す。

本発明において、まず小サイズの異種金属複合
型材が製造される。

第１図において、１はあらかじめステンレス等
の鉄系金属を圧延等によつて所定寸法の薄形に成
形された長尺の硬質薄形帯材、２はあらかじめア
ルミニウムもしくはその合金を押出成形加工等に
よつて例えば小サイズな平角状に成形された軟質
金属素材をそれぞれ示し、帯材１及び素材２は並
行して引き出された後、最終過程で対向し合う片
面１ａと２ａを回転ブラシなどの研磨装置３及び
４によつて表面の酸化膜その他の附着物を研磨除
去して清浄化表面１ｂと２ｂを形成し、続いて加
熱装置５と６によつてそれぞれ所要温度に加熱さ
れ、これに続いて圧延成形ロール７と８間に供給
され、ロール７とロール８間の所定の圧延におい
て変形されて後異種金属複合型材１０を連続的に
製造して行く。

上記圧延成形ロール７と８は、いずれも溝型ロ
ールであつて、ロール７は中央部に弓形状凹曲面
７ａを有し、他方のロール８は台形状凹型面８ａ
を有しており、そして扁平形状の硬質薄形帯材１
が凹曲面７ａ側にかつ軟質金属素材２が凹型面８
ａ側に位置し、ロール７と８の圧延により、所定
温度（軟化に近い温度）に加熱された軟質金属素
材２がそ性変形を起こして凹型面８ａによつて３
方の面が成形され、そして圧延引き出し方向に延
びるとともに、硬質薄形帯材１は素材２のそ性変
形圧において薄幅と所定温度の加熱の条件におい
て凹レンズ状に押圧変形されて凹曲面７ａによつ
て所定圧力を受けつつ成形されながら素材２の延
び出し方向に引き出される。

そして素材１と素材２は、その素材のそ性変形
において、帯材１の凹曲面１a′に強固な圧接力を
生じることにより、強力なる金属結合を生じさ
せ、ち密に結合した異種金属複合型材１０として
引き出される。

型材１０は一方の面に硬質薄形帯成形体１′に
よる円弧面１１を形成し、かつこれと対立し合う
面において軟質金属成形体２′による平型面１２
及びその両側に勾配面１３，１３をそれぞれ形成
したもので、一方の幅を比較的小さく、かつ他方
の幅を大きくして全体的に略々平角状もしくは、
だ円形状の如きにサイズのものとして製作され
る。

このように製造された異種金属複合型材は長尺
のしかも任意の長さのものが得られ、必要に応
じ、ドラムに巻取られる。

本発明は、また上記小サイズの異種金属複合型
材１０とは別個に、その製造の前後を問わずに独
立して大サイズの剛性成形型材が製造される。

第２図において、２０がアルミニウム若しくは
その合金の押出機３０をもつて、所定形状に押出
成形された大サイズ剛性成形型材を示し、通常用
いられる異形材製造用アルミニウム押出機３０の
成型ダイスによつて、ほぼＩ字型形状にそれ自身
で充分なる曲げ剛性を有する如きに成形された例
であつて、一方の側面に平型面２１とその両側に
勾配面２２，２２をそれぞれ形成してある。

このように剛性成形型材は、押出製造する為、
長尺でしかも任意のものが得られ、必要に応じ、
所定長さに切断選定される。このように製造され
た小サイズの異種金属複合型材１０と大サイズの
剛性成形型材２０は、第３図及び第４図に示すよ
うに型材１０におけるアルミニウム系軟質金属成
形体２′の平型面２１と型材２０の平型面２１と
を互いに面接触する位置に保持して長さ方向に実
質平行に揃べられ、そして連続自動溶接機４０に
供給し、この溶接機４０において両型材１０と２
０の両側勾配面１３，１３と２２，２２で形成し
合う両脇の開先部５０，５０にアルミニウム金属
による溶接を長さ方向に連続して行ないながら引
き出される。

第５図は溶接完了後の製品完成状況を示してお
り、１０は小サイズ異種金属複合型材、２０は大
サイズ剛性成形型材、６０，６０は両型材１０と
２０間を金属的接合せしめる溶接肉盛部をそれぞ
れ示し、ステンレスの如き耐摩耗性円弧面１１を
一方に設け、そしてこの円弧面１１を設けた成形
体１′に金属間結合７０をしてアルミニウム成形
体２′が続き、さらに成形体２′に溶接肉盛部６
０，６０′を介して電気的かつ機械的な接合８０
をして剛性を保有したアルミニウム成形型材２０
を続けた複合金属結合形剛体トロリー９０を構成
したものである。

かようにして製造された剛体トロリー９０によ
れば型材１０の一方に形成された座形部９１を造
営材などに取付けられる支持用碍子の把持金具に
被嵌させて支持し、そして型材１０にボンド線な
どを用いて給電（フイードイン）せしめることに
より、接合部８０→溶接肉盛部６０→成形体２′
→金属間結合部７０を介して硬質薄形帯成形体
１′を通電せしめ、この表面の円弧面１１を移動
車輛に取付けられた集電装置のシユー１００が弾
圧接触せしめることにより、そのシユー１００よ
り集電を行なうことができるものである。

従つて本発明によれば、電気的かつ機械的に確
固たる溶接接合と圧延圧接による強固なる結合に
よつてステンレス等の薄型帯とアルミニウム若し
くはその合金の本体を連絡し合い為に湿気を含む
悪環境下においても異種金属腐食が殆んど生ずる
ことなく使用でき、かつ、またシユーの摺動によ
つて生ずる長さ方向への引きずり作用あるいは微
細な振動において影響される結合強度の低下も何
ら見られない。

そして何よりも、硬質薄形帯成形体によつて提
供される耐摩耗円弧面が得られたから、正規に摺
接していた集電シユー１００が、車輛のカーブ走
行によつてあるいは支持碍子の取付状態によつて
形成される相対的にずれた集電シユー１００′に
て摺接しても、依然として耐摩耗性円弧面１１上
で集電することができるものであり、あらゆる集
電状況においても耐摩耗性を維持する剛体トロリ
ーを得ることができたものである。

さらに本発明の剛体トロリーは比重の大きいそ
して電気的低抗の大きいステンレスの如き金属は
その通電方向非常に薄くできていて無視できる重
さであつて、その殆んどを比重の小さい高導電性
アルミニウムまたはその合金で設けられるから、
全体として大容量比を実現し、かつ非常に軽量で
あり、支持碍子等の支持要素をコンパクトかつ簡
素にし、そして布設占有空間を縮小できる。

しかして硬質薄形帯材１の材質としては、ステ
ンレスに限ることはなく、鉄、鋼あるいは特殊な
例として耐摩耗性銅合金なども考えられる。

しかし、最良の金属としては鋼とりわけステン
レス等の不銹鋼であり、例えばSUS３０４が適当
である。

またアルミニウム系軟質金属素材２ならびにア
ルミニウム系剛性成形型材２０は、特に前者は純
アルミニウム金属が望ましく、他方後者は、高導
電率を保持するアルミニウム合金が望ましい。

何故ならば、軟質金属素材２は摺動供与部と剛
体トロリー本体との確実なる通電とそ性変形によ
る金属的結合を要するものであつて、また剛性成
形型材２０は、本質的に剛体トロリーの曲げ剛性
を担うものであるとともに高導電率を保有する為
である。

しかして軟質金属素材２と剛性成形型材２０を
同系の金属すなわちアルミニウム系であることに
より、その接合も同系のアルミニウム金属の溶接
で実施できる特長がある。

しかしこれらの材料の選定も上記に限定される
ことなく、布設条件、使用条件において選択する
ことができるもので、アルミニウムならびにその
合金あるいはこの金属系と電気材料として同様に
用いられる電気銅ならびにその合金その他の高導
電率を保有する金属を用いることができ、特に後
者の金属は本体の軽量化の主旨からすれば、小サ
イズの軟質金属素材２において適用されるもので
ある。

本発明の製造方法によれば上述せるように種々
の点で優れた複合金属結合形剛体トロリーを提供
するばかりか、さらに全体の形状とりわけ断面形
状において任意のものが得られる特徴を有する。

第６図イ，ロは、その任意形状に仕上げられた
二様の断面部を示すものであつて、いずれの例も
断面音叉形状の如く押出成形された剛性成形型材
２０′を用いている。

そしてイの実施例では、その型材２０′の２又
端に異種金属複合型材１０′を位置させ、両者を
溶接６０′，６０′によつて接合一体化させてお
り、両型材１０′と２０′において中空１１０を設
けたものであり、この例において型材１０′は上
述した異種金属複合型材１０と同様に表面円弧面
１１を呈する硬質薄形帯成形体１′と、軟質金属
成形体２′とからなる小サイズの金属間結合成形
体である。

またロの実施例では、前記同様型材２０′の二
又状端部に異種金属複合型材１０″を位置させ、
両者を溶接６０″，６０″によつて接合一体化させ
ており、両型材１０″と２０′において中空１１
０′を設けたものであるが、この例において、型
材１０″は前例とは違つて、表面を平面１１′とす
る変形しない硬質薄形帯材１″と、軟質金属成形
体２″とからなる小サイズの金属間結合成形体で
ある。

上記平面１１′からなる異種金属複合型材を製
作するには、一方に平型ロールをまた他方に溝型
ロールをそれぞれ用いた圧延成形ロールによつて
容易に得られるものである。

尚、前記二様の実施例において、剛性成形型材
２０′が、一方では両脇にＶ字形溝１２０，１２
０を設けているのに対し、他方では両脇に突堤１
２０′，１２０′を設けているが、これらの溝ある
いは突堤は支持用碍子の把持金具に対する被把持
部として利用される。

以上本発明によれば、上記せる三様の実施例か
ら明らかな如く、一方の長手側面に硬質の金属帯
を添着一体化せしめるアルミニウム系金属を剛性
主体とした複合金属結合形剛体トロリーにおい
て、当該金属帯となる部と剛性主体部とを全く別
個に製作でき、そして前者の部分を薄形帯材と小
サイズの軟質金属素材とともに圧延成形ロールを
用いて異種金属複合型材を連続製造するものであ
るから、成形ロールの選択によつて任意の形状に
仕上げることができ、また剛性主体を押出成形に
より任意形状の異形の型材を連続製造することが
できるものであることから、集電体接触面にその
本体の形状の大小にかかわらず、平面、曲面等の
多種類の形状を容易に得ることができ、かつまた
本体は当該接触面の形状にとらわれず、充実形あ
るいは溝形あるいは中空形など特殊な形状のみに
限定されることのない剛性体を希望に応じて得る
ことができるものとなつたのである。

そして何よりも、このような特殊の形状にとら
われない容易に連続製造された両型材を長手方向
連続溶接するのみで金属的結合に充分なる剛体ト
ロリーを一挙に得ることができることとなつたも
のであり、従つて製造設備としてはそれ程大型化
することのない簡単な設備の圧延設備と、単一材
料の押出設備と、溶接設備とを要するのみでよ
く、特殊な設備と大型設備を要せずに、優れた金
属結合の任意形状の複合金属形剛体トロリーを効
率よく生産でき、そして剥離を生じ得ない電気的
かつ機械的に信頼性を充分確保された種々の容
量、寸法、形態の軽量形剛体トロリーを提供する
ものであり、その産業界に及ぼす影響は甚大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、本発明複合剛体トロリー
の製造方法の製造過程を示す実施例にして、第１
図は小サイズの異種金属複合型材の製造状況を示
し、イは全体の製造過程を示す説明図、ロはイＡ
―Ａ断面説明図、ハは同イＢ―Ｂ断面説明図、第
２図は、大サイズの剛性成形型材の製造状況を示
し、イは押出状況を示す説明図、ロはイＣ―Ｃ断
面説明図、第３図は、小サイズの異種金属複合型
材と大サイズの剛性成形型材との溶接接合状況を
示す説明図である。第４図は、完成前の剛体トロ
リーを示す第３図Ｄ―Ｄ断面説明図、第５図は、
完成した剛体トロリーの一実施例を示す第３図Ｅ
―Ｅ断面説明図である。第６図イ，ロは本発明複
合金属結合形剛体トロリーの他の二様の実施例を
示す断面的説明図である。 １：硬質薄形帯材、２：小サイズ軟質金属素
材、７，８：圧延成形ロール、１０，１０′，１
０″：小サイズの異種金属複合型材、２０，２
０′：大サイズの剛性成形型材、３０：押出機、
４０：溶接機、６０，６０′，６０″：溶接部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウム系の如き軽量でかつ高導電率を
   保有する剛性成形型材と、この剛性成形型材の側
   面長さ方向に金属的に一体結合せられて連続付設
   される鉄系の如く耐摩耗性を有し、かつ通電でき
   る硬質薄形帯材とからなる複合金属結合形の剛体
   トロリーにおいて、上記剛性成形型材と硬質薄形
   帯材との間が、当該硬質薄形帯材に金属的に結合
   せられてなる第３の高導電率金属材が設けられる
   とともに、この高導電率金属材と前記剛性成形型
   材とにおいて、溶接接合せられることにより電気
   的かつ機械的に金属結合をなし得ることを特徴と
   する複合金属結合形剛体トロリー。 ２ アルミニウム系の如き軽量で、かつ高導電率
   を保有する剛性成形型材と、この剛性成形型材の
   側面長さ方向に金属的に一体結合せられて連属付
   設される鉄系の如く耐摩耗性を有し、かつ通電で
   きる硬質薄形帯材とからなる複合金属結合形の剛
   体トロリーを製造する方法において、まず長尺の
   硬質薄形帯材においてアルミニウム系の如く高導
   電率を保有する軟質金属を小サイズ化して長尺作
   出した軟質金属素材を添わせ、これを圧延成形ロ
   ールを用いて当該軟質金属素材をそ性変形せしめ
   ることにより互いに金属間結合した小サイズの異
   種金属複合型材を製作し、この次に当該異種金属
   複合型材を、これとは別にあらかじめ押出成形さ
   れた大サイズの剛性成形型材側面に副わせるとと
   もに、その長手方向の合せ部において連続溶接す
   ることにより、両型材を接合一体化せしめること
   を特徴とする複合金属結合形剛体トロリーの製造
   方法。