JPH0138690B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、移動体側に付帯される集電体を摺動
させる被摺動部材としてステンレス鋼等の耐摩耗
性材料よりなる硬質薄形帯材を用い、本体部材と
してアルミニウム合金等の高導電性材料よりなる
剛性型材を用いてなる複合金属結合形剛体トロリ
ーに関し、より具体的にはそのような複合金属結
合形剛体トロリーを被摺動部材に継目を形成せず
に長尺化できる、製造方法の提供に関する。

〔従来の技術・発明が解決しようとする課題〕

地下鉄、モノレール等の電化交通機関のための
給電用剛体トロリーとしては、一般に、第１図に
示すような第三軌条方式の鉄レール１１や、ある
いは第２図に示すように、アルミ架台２２に銅ト
ロリー線２１を添え、両者間をアルミイーヤ２
３，２３に挟み、ボルトナツト２４で締結した剛
体電車線が用いられてきた。

しかしながら、前者の鉄レール１１では、耐摩
耗性が大きく長寿命ではあるものの、重量が大で
支持碍子の強度や布設中の取り扱い性に問題があ
り、加えて導電率が小さいため通電容量にも大き
な制約がついてまわり、給電区間を小さくしなけ
ればならない等の問題があつた。

また、後者の剛体電車線では、アルミ架台を給
電母線として利用されるため通電容量を大幅に増
大できる利点があるものの、銅トロリー線の摩耗
による交換補修を余儀無くされ、而も銅トロリー
線とアルミ架台あるいはアルミイーヤとの異種金
属接触による腐食が進行し易い問題があり、それ
に加えて布設現地での組立に要する部品点数が多
くて工費が嵩み、而もボルトナツトの締め付け方
式にありがちな増し締め等のメンテナンス作業を
数多く必要とする問題があつた。

これらの問題に対し、耐摩耗性を向上させ而も
軽量化が可能で通電容量の増大化を図れ得るもの
として、集電体が摺動する部分をステンレス鋼等
の耐摩耗性材料による硬質薄形帯材とし、本体部
分にはアルミニウム合金等の剛性型材を用い、両
者を結合した所謂複合金属結合形剛体トロリーが
開発され実用化もなされていた。

かかる複合金属結合形剛体トロリーには、第３
図に示す如く、硬質薄形帯材３１を剛性型材３２
の側縁部にクランプや加締めにより機械的に結合
したものと、後述するように硬質薄形帯材を剛性
型材に冶金学的に結合したものとがあり、前者は
廉価な方法で製造できる反面、硬質薄形帯材と剛
性型材の異種金属部間に僅かな隙間が存在してこ
こで湿気や液体の侵入により異種金属接触腐食が
進行する可能性があり、両金属部間の電気的通電
性の面でも、電気抵抗の大きい硬質薄形帯材を用
いるにもかかわらず母線となる剛性型材に対する
接触が完全ではなくて必ずしも万全のものとはい
えなかつた。その点、後者のものでは、硬質薄形
帯材と剛性型材とが冶金学的に結合するため、異
種金属接触腐食の進行が殆どなく両部材間の電気
的結合も万全となる。

しかして、後者の複合金属結合形剛体トロリー
を製造する方法としては、スイスアルミニウム社
が提案した方法つまり、２枚の硬質薄形帯材を背
中合せにしてアルミ押出機の成形ダイスの中央を
仕切るように導入させ、アルミの押出成形ととも
に通過させ、もつて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（特開昭51−
18923号公報を参照されたい。）と本願出願人によ
つて先に提案した方法つまり、硬質薄形帯材と小
サイズの高導電性材料部材とをロール圧延機の導
入し、ロールの圧下による高導電性材料部材の塑
性変形に基づいて該材料部材と硬質薄形部材との
冶金学的結合を果たした小サイズの異種金属型材
を製造し、これを別途押出成形によりつくられた
剛性型材に溶接、ロー付け等の方法で一体に結合
して複合金属結合形剛体トロリーを得る方法（特
願昭55−10588号）とがあつた。（特開昭56−
108316号公報） 第４図ａは、上記前者の製造方法で得られた複
合金属結合形剛体トロリーの１本を示したもので
あり、その図から明らかなように押出成形された
剛性型材４２に結合する硬質薄形帯材４１の表面
が平面に限定される。これは２枚合わせの硬質薄
形帯材がその重ね合わせ方向からアルミの押出圧
が大きく加わるためである。このように、硬質薄
形帯材の表面が平面であると、或う意味では問題
がある。つまり、電車側に付属する集電体は布設
される剛体トロリーに対して直角に懸架する体勢
で付勢接触して剛体トロリーの長さ方向に摺動し
て行くが、当該集電体が電車の振動や剛体トロリ
ーの布設誤差等により剛体トロリーに対して斜め
に懸架接触することもあり、その場合集電体は被
摺動部材である硬質薄形帯材の平面に十分に接触
しないからである。

第４図ｂは、上記後者の製造方法で得られた複
合金属結合形剛体トロリーを示したもので、ロー
ル圧延機により製造された小サイズの異種金属結
合型材は、例えば円弧状の溝を持つロールに硬質
薄形帯材を接触通過させ、他方のロール側に高導
電性材料部材を接触させるように通過させ、そし
てそれら両ロールの圧下により高導電性材料部材
を塑性変形させることにより、硬質薄形帯材４３
はロールの円弧状溝の中に押し込まれて円弧状に
成形されるとともに、塑性変形された高導電性材
料部材４４の成形と当該硬質薄形帯材４３への冶
金学的結合が同時に図られる。高導電性材料部材
側に接するロールを凸ロールとすることで、図に
示すような凹溝４６が形成される。従つてその溝
４６に、別途製作された剛性型材４５の凸縁を嵌
合させ、溶接４７により結合一体化させることに
より、所定の複合金属結合形剛体トロリーが得ら
れる。

上記した後者の方法により得られた剛体トロリ
ーは、被摺動部材である硬質薄形帯材４３の表面
に円弧状の表面を形成できるため、集電体の摺動
において或る程度傾いた懸架接触を許容し、前述
した方法により得られる剛体トロリーの問題を改
善することができる。

ところが、そのように優れたものであつても問
題がない訳ではない。

即ち、従来では、剛性型材を母体としているこ
とで、取り扱い性や輸送面の便宜上、精々10ｍ程
度の定尺の複合金属結合形剛体トロリーとして製
造されており、その多数本を布設現場に搬入し、
現場では多数本の剛体トロリーを端末同士で突き
合わせて一連の長尺のものとし、突き合わせ端末
部間でボルトナツトによる締結や溶接により結合
していた。そのように多数の接続部を有する場合
に、硬質薄形帯材で形成される集電体の被摺動部
材に長さ方向で多数の継目が形成され、僅かな段
差があつても集電耐の離線、摩耗、火花による騒
音等の原因となつていた。

本発明は、以上の諸々の問題点に鑑み、特に前
述の改良された製造方法を応用することにより、
耐摩耗性に優れていて異種金属接触腐食が殆どな
く而も大容量化に対応できそして被摺動部分に継
目がなく集電性能の向上に資することの可能な複
合金属結合形剛体トロリーの長尺化製造方法の提
供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の長尺化製造
方法は、集電体の被摺動部材としてステンレス鋼
等の耐摩耗性材料よりなる硬質薄形帯材を用い、
本体部材としてアルミニウム合金等の高導電性材
料よりなる剛性型材を用いてなる複合金属結合形
剛体トロリーを長尺に製造する方法において、 剛性型材と同系の高導電性材料をそれ自身の塑
性変形によつて硬質薄形帯材の冶金学的に接合一
体化した小サイズの異種金属結合型材として製造
され且つドラム巻あるいはコイル巻された長尺の
異種金属結合型材と、多数本の単位長の剛性型材
とを用意して、これらを布設現場に搬入し、 ドラム巻あるいはコイル巻された長尺の異種金
属結合型材を繰り出し且つ直線的に矯正した延長
部分に対して、単位長の剛性型材を順次突き合わ
せながら組み合わせるとともに、異種金属結合型
材の高導電性材料部と剛性型材との間並びに剛性
型材の突き合わせ端末相互間を溶接、ロー付、機
械的圧入、加締めの中から選択された方法によつ
て接合することにある。

なお、剛性型材と異種金属結合型材の高導電性
材料部との間並びに剛性型材の突き合わせ端末相
互間における、上記諸々の接合手段のうち、溶接
やロー付けは、前述した製造方法と同様の方法で
よく、また、機械的圧入や加締めは、異種金属結
合型材の高導電性材料部と剛性型材との間で、一
方に凹溝を形成し他方に該凹溝に圧入される楔状
の突起を形成することや、一方の側に突起を形成
し他方の側に該突起を加締め込みにより把持する
変形可能なリブを突出することで行える。

〔実施例〕

第５図は、本発明の製造方法により得ようとす
る複合金属結合形剛体トロリーの最終的な姿の横
断面例である。一見すると、第４図ｂの製品と類
似しているが、最大の相違点は、第４図ｂのよう
に、硬質薄形帯材４３と高導電性材料部材４４と
からる異種金属結合型材が、押出により製造され
た剛性型材４５と同一の条長とし、製造工場にお
いて両型材を結合４７した10ｍ程度の単位長の複
合金属結合剛体トロリーとするのではなく、布設
現場において最終の而も被摺動面に継目のない複
合金属結合形剛体トロリーを製造することであ
る。

即ち、互いに冶金学的に結合しあつた硬質薄形
帯材５１と高導電性材料部材５２とからなる小サ
イズの異種金属結合型材を１給電区間に相当する
100ｍ程度の長尺に製造して、これを剛性型材に
結合する前に半製品の形で一旦ドラム巻あるいは
コイル状に巻装して長尺のままで布設現場に搬入
し、また、それとは別途製造される単位長の剛性
型材５３を多数本を布設現場に並行して搬入す
る。そして、それら搬入された長尺の異種金属結
合型材と多数本の剛性型材とを布設ルートに延設
して、長尺の複合金属結合形剛体トロリーを製造
し布設するものである。

以上の方法において、小サイズの異種金属結合
型材は、前述したロール圧延圧接方式等により製
造するが、その製造後の型材の姿は、ドラム等に
無理なく長尺に巻き取れるように、屈曲性の良い
形状、寸法とする必要がある。それには、縦横の
寸法が比較的小さい線状体とするか、アルミニウ
ム等の高導電性材料部材５２をステンレス鋼等の
硬質薄形帯材５１と同様に比較的薄形に板状の異
種金属結合型材として、所要胴径のドラムに巻き
付けられるようにすると良い。その場合、高導電
性材料部材５２には、特に硬質薄形帯材５１との
結合性、自己の塑性変形による加工性、導電率或
いは屈曲性の向上の観点から、アルミニウム合金
からなる剛性型材５３と同系の純アルミニウムを
採用することが望ましい。

なお、剛性型材５３は、周知のようにアルミ押
出機による押出型材として所定の長さに特定して
切断して得られるものであり、その横断面形状に
ついても曲げ剛性が得られ而も通電容量や支持碍
子への取り付け等の所要の条件を考慮するだけで
任意のもので良い。

第６図は、以上のようにして製造工場において
製造された半製品からなる長尺の小サイズ異種金
属結合型材と多数本の剛性型材６４とを搬入した
布設現場での長尺化製造且つ即布設例を示してお
り、例えばドラム６２に巻装された小サイズの異
種金属結合型材６１を該ドラム６２から繰り出し
且つ矯正ロール６３により巻癖を除去するととも
に直線状として駆動ロール６５及び６７に導くと
ともに、単位長の剛性型材６４を駆動ロール６５
に導入し、同駆動ロール６５の締め付けにより、
剛性型材６４と真つ直ぐに延びる異種金属結合型
材６１の高導電性材料部材５２との間の凹凸の嵌
合を行わせ、そのままの状態で前方に送り出し
て、組み合つた剛性型材６４と高導電性材料部と
の接合縁をMIG等の溶接トーチ６７により隅肉
溶接して異種金属結合型材６１と剛性型材６４と
の接合一体化を図り、それを前方の駆動ロール６
７に送り出してロールの締め付けにより押さえ付
けておく。

かかる状態において、新たな単位長の剛性型材
６４を駆動ロール６５に導入し前方の結合が済ん
だ剛性型材との端末同士の突き合わせを行うとと
もに、その駆動ロール６５の締め付けにより、剛
性型材６４と真つ直ぐに延びる異種金属結合型材
６１の高導電性材料部材５２との間の凹凸の嵌合
を行わせ、そのままの状態で組み合つた剛性型材
６４と高導電性材料部との接合縁をMIG等の溶
接トーチ６７により隅肉溶接して異種金属結合型
材６１と剛性型材６４との接合一体化を図り、以
下それらの作業を順次繰り返して行くことによ
り、多数本の単位長の剛性型材６４，６・・を長
尺の真つ直ぐに伸びた異種金属結合型材６１との
結合一体化を図り、１給電区間である100ｍ程度
の長尺な異種金属結合形剛体トロリー６８として
ガイドロール６９等により延線して行き、そして
布設ルートにおいて順次支持碍子を取り付けて布
設することにより、１給電区間（100ｍ）あたり
被摺動部に継目のない線路を構築するものであ
る。

なお、順次突き合わせ連設される多数本の単位
長の剛性型材６４の突き合わせ端末部間でも、所
定の結合を行うことは勿論であるが、その結合は
前後の剛性型材の突き合わせ部分７０を駆動ロー
ル６５と６７との間に位置させて溶接トーチ６６
により溶接して行うことができる。また、それ以
外に、ガイドロール６９により延設された部分で
別途行つても良い。

第７図ａ及び同図ｂは、本発明の製造方法によ
り得られる複合金属結合形剛体トロリーの他の二
様の横断面構造例を示したもので、前者の例では
異種金属結合型材として圧延圧接方式により線状
体として製造されたものを用いたものであり、一
方後者の例では押出方式（例えば、特開昭51−
18923号の方法）により製造された板状の異種金
属結合型材を用いたものであり、剛性型材もそれ
に対応して多少変形しているが、該剛性型材と異
種金属結合型材との接合方法は、前述した実施例
と同様に行われる。

このように、異種金属結合型材としては、形状
の変更は勿論、圧延圧接方式に限らずに集電体の
走行が安定している場合には押出方式により製造
されたものも適用可能である。

また、異種金属結合型材の硬質薄形帯材は、ス
テンレス鋼の他に鉄系の耐摩耗材料も適用可能で
あり、高導電性材料も、純アルミニウムの他にア
ルミニウム合金も適用可能である。剛性型材につ
いても、アルミニウム合金以外に通常の電気用ア
ルミニウムも適用可能である。さらに、剛性型材
と異種金属結合型材における高導電性材料部は、
同系統の金属であれば合金であるかどうかはこだ
わらない、同系統の金属であれば全く異種な例え
ば銅とアルミニウムのような顕著な異種金属接触
腐食は起こらないからである。

第８図は、本発明の製造方法により得られる複
合金属結合形剛体トロリーのさらに別な例であつ
て、異種金属結合型材と剛性型材の結合において
変形がなされている。

即ち、異種金属結合型材の高導電性材料部と剛
性型材とは、両部同士の凹凸嵌合部分相互の寸法
公差を適切に選んで、それれら凹凸部同士が圧入
しあうようにして緊密に結合させることで、両型
材の機械的結合強度を向上させ、そして、10ｍお
きにある剛性型材の端末突き合わせ部の開先部分
８１で両剛性型材の溶接を行うとともに、各剛性
型材の端末部とこの部分に上記のようにして結合
している異種金属結合型材の高導電性材料部との
接合縁を所要長さにわたつて溶接８２を行うこと
により、前後の剛性型材並びに該剛性型材と異種
金属型材との機械的且つ電気的な完全な結合を形
成するようにしている。

かかる例において、剛性型材と異種金属結合型
材との結合部分は、剛性型材の端末に限らず、該
型材の長さ方向の中間において形成しても良く、
要は前述した実施例のように全長に連続して溶接
するのではなく断続的に行うものであれば良い。

〔発明の効果〕

以上の説明によつて明らかとされた、本発明に
かかる複合金属結合形剛体トロリーの長尺化製造
方法によれば、被摺動部をステンレス鋼等の耐摩
耗材料よりなる硬質薄形帯材とし且つ本体をアル
ミニウム合金等の高導電性材料よりなる剛性型材
としてこれらを冶金学的に結合する複合金属結合
形剛体トロリーの持つ利点がそのまま生かされ、
そして、１つの給電区間の長尺の線路において集
電体が接触し且つ摺動する耐摩耗性の被摺動部分
で継目がなくなるため、集電体の摺動走行がスム
ーズでこの種剛体トロリーでは不可避的な離線や
スパーク等を大幅に少なくでき、集電体の摩耗寿
命も延長でき、摺動走行時の騒音も少なくできる
という、この種複合金属結合形剛体トロリーの問
題を十分に解決することができ、従つて、耐摩耗
性に優れていて異種金属接触腐食が殆どなく而も
大容量化に対応できそして被摺動部分に継目がな
く集電性能の向上に資することの可能な複合金属
結合形剛体トロリーの長尺化製造方法を提供する
という所期の目的は、十分に達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来実施されていた第三軌条方式の鉄
レールをを示す横断面説明図、第２図は同じく従
来実施されていた剛体電車線を示す横断面説明
図、第３図は従来提案されていた機械的結合によ
る複合金属結合形剛体トロリーを示す横断面説明
図、第４図ａは従来提案されていた冶金学的結合
による複合金属結合形剛体トロリーの１例を示す
横断面説明図、第４図ｂは本願出願人によつて先
に提案した冶金学的結合による複合金属結合形剛
体トロリーの１例を示す横断面説明図である。第
５図は本発明の製造方法により得られた複合金属
結合形剛体トロリーの１例を示す横断面説明図、
第６図は本発明にかかる複合金属結合形剛体トロ
リーの長尺化製造方法の一実施例を示す説明図、
第７図ａ及びｂは本発明の製造方法により得られ
た複合金属結合形剛体トロリーの他の二様の例を
示す横断面説明図、第８図は本発明の製造方法に
より得られた複合金属結合形剛体トロリーのさら
に他の例を示す説明図である。 図中、５１は異種金属結合型材としての硬質薄
形帯材、５２は異種金属結合型材としての高導電
性材料部、５３は剛性型材、６１は異種金属結合
型材、６２はドラム、６３は矯正ロール、６４は
剛性型材、６５及び６７は駆動ロール、６６は溶
接トーチ、６８は完成された複合金属結合形剛体
トロリー、６９はガイドロール、７０は剛性型材
同士の端末突き合わせ部、８１は剛性型材同士の
端末突き合わせ開先部、８２は溶接部である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 集電体の被摺動部材としてステンレス鋼等の
   耐摩耗性材料よりなる硬質薄形帯材を用い、本体
   部材としてアルミニウム合金等の高導電性材料よ
   りなる剛性型材を用いてなる複合金属結合形剛体
   トロリーを長尺に製造する方法において、 剛性型材と同系の高導電性材料をそれ自身の塑
   性変形によつて硬質薄形帯材に冶金学的に接合一
   体化した小サイズの異種金属結合型材として製造
   され且つドラム巻あるいはコイル巻された長尺の
   異種金属結合型材と、多数本の単位長の剛性型材
   とを用意して、これらを布設現場に搬入し、 ドラム巻あるいはコイル巻された長尺の異種金
   属結合型材を繰り出し且つ直線的に矯正した延長
   部分に対して、単位長の剛性型材を順次突き合わ
   せながら組み合わせるとともに、異種金属結合型
   材の高導電性材料部と剛性型材との間並びに剛性
   型材の突き合わせ端末相互間を溶接、ロー付、機
   機的圧入、加締めの中から選択された方法によつ
   て接合することを特徴とする複合金属結合形トロ
   リーの長尺化製造方法。