JP2014090623A - バスバー材料及びその曲げ加工用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 現在殆どのバスバーは、金属板をプレス機にて適宜形状に抜き、折曲させて製作している。しかし抜き残りが発生するこの方法では歩留まりが悪い。そこで、これを解消するため金属線を用いてバスバーとする方法もあり得るが、これに対して施すプレス加工、或いは曲げ加工は存外に困難であり、且つ、精度良く仕上げることも難しい。
【解決手段】 銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって、断面が正八角形であるものをバウバー材料とする。曲げ加工に関しては、この材料を９０度又は４５度に曲げるためのものであり、９０度又は４５度で交わる二つの直平面の交差部分に丸みを持たせ、且つ該二つの直平面及び該丸みを持った交差部分には、断面八角形であるバスバー材料を長手方向に嵌め込むための保持溝が刻設されているパンチとダイの組み合わせによりなる治具を用いる。

【選択図】 図２

Description

本発明は、新規なバスバー及びその曲げ加工用治具の構造に関するものである。

電源供給ラインに供せられる部材の一つであるバスバーは、電線に比して、放熱性が良いこと、表面積が大きいため表面電流の大きいシステムに向いていること、端子部分にプレスナットを備えているため作業性が良いこと、等々を理由に、極めて様々な分野において用いられている。

そして現在殆どのバスバーは、金属板をプレス機にて適宜形状に抜き、折曲させて製作している。しかし抜き残りが発生するこの方法では歩留まりが悪い。そこで本発明者らは、金属線を用いてバスバーを製作すれば、材料無駄というものが理論上は発生せず好適であると考え、更に研究を進めた。

金属線材をバスバーとして用いる場合、端子部形成のための部分的なプレス加工、空間的な規制に追従させるための曲げ加工、を施す必要がある。給電元部品と給電先部品とを、他の部品に触れないように迂回させ連結するわけであるが、この迂回方向は、基本的に９０度の繰り返しである。例えば、５０ｍｍ直進したのち９０度方向を変え右方向に５０ｍｍ進み、又９０度方向を変えて上方に４０ｍｍ進む、といったことになる。なお、やや特殊な場合として、４５度方向を変えることもある。

端子部の形成も同様であり、例えば一端をプレスして形成された端子部の平面を基準面とすると、線材が９０度曲げられた場合には、同様にこの基準面も９０度方向転換し、他の端子部の平面はこの基準面と同一であるか９０度回転させた平面となるようプレス加工することが基本となる。

特開２０１２−１７０１８４公報

ところが、実際には正確な曲げ加工も、正確なプレス加工もなかなか困難である。これを詳述すると、上述したように、バスバーは、曲げ加工・プレス加工も共に複数箇所で施されることが多い。
その際、最初の加工（曲げ加工、プレス加工のいずれも）は、特に困難ではない。二度目以降は、最初の加工を基準に正確な角度での加工が求められるが、線材を把持固定する際に、把持体（万力等）内で線材が僅かでも回転してしまうと、設計角度が得られない。

更に、曲げ加工に際しては治具が用いられるが、折曲点にある程度の丸み（アール）を持たせたとしても一般的な治具（稜線部分が丸みを帯びた高硬度金属）で９０度曲げた場合、外側の伸び・内側の縮みに伴う変形を上手く制御できないため折曲箇所が、いびつに変形してしまい美麗な仕上がりとならない。

そこで本発明者らは上記諸点に鑑み鋭意研究の結果、遂に本発明を完成させたものであり、その特徴とするところは、バスバー材料に関しては、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって断面が正八角形である点、曲げ加工用治具に関しては、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって断面が正八角形であるバスバー材料を９０度に曲げるためのものであり、９０度で交わる二つの直平面の交差部分に丸みを持たせ、且つ該二つの直平面及び該丸みを持った交差部分には、断面八角形であるバスバー材料を長手方向に嵌め込むための保持溝が刻設されているパンチとダイの組み合わせによりなるものである点にある。

即ち本発明は、バスバー材料として、断面が正八角形の棒材を用いることを最大の特徴とするものであると言える。
断面正八角形が理想的な形状である理由を以下述べる。
一般的に棒材に対する曲げ加工は、折曲加工を施す部分を避けた両側箇所で棒材を機材で把持し、折曲部分に治具をあてがった状態で、該機材或いは該治具を移動させる、という順序で行なう。
この曲げ加工が、一つの棒材について１回のみ施されるのであれば、棒材の断面形状がどのようなものであっても容易に対応できる。
しかし、バスバーに関しては複数回の曲げ加工が施されることは稀ではない。右に９０度曲げ、そこから５０ｍｍ離れた位置で今度は左に９０度曲げる、といった加工がなされることになる。この「二度目以降の曲げ加工」においては、前回の曲げ方向を正確に把握していないと、設計通りに製作できない。
ところが、断面が円形の棒材の場合、これを把持すること自体が容易ではない。何故なら、加工時に加えられる大きな力によって線材がその中心軸回りに回転してしまうのを阻止しにくいからである。わずかでも回転してしまうと、使い物にはならない。
これを防ぐには、線材の断面形状を多角形、それも対向する二辺が互いに平行であるような多角形とすれば解決できる。正方形、正六角形、正八角形などが該当する。より辺数の多い多角形でも良いとは言えるが現実には、機材にて把持し得る辺長さが小さくなるため回転阻止は次第に難しくなるので、正一二角形辺りが限界である。
次に、曲げ加工であるが、既述したようにバスバーにおいて施される加工は、９０度が基本である。この基本角度９０度の意味を、ＸＹＺ直交座標で述べると、挟角９０度で折曲された線材の折曲部分を原点に据え、折曲点を挟んで２方向に伸びる線材を軸上に配置した場合、以降の折曲によって方向を変えた線材も、常に３軸いずれかに平行となるようにする。これが「９０度折曲」である。
但し、バスバー配置において、時として９０度折曲では不都合な場合がある。多くは空間による制限が原因であるが、そうした場合、４５度折曲がなされる。ここでいう４５度折曲は、二度以上の折曲がある場合にしか存在しない概念であり、前回の折曲部分が構成する直平面に対して４５度となる方向に９０度折曲させることを意味する。折曲部分にのみ着目すると、挟角は９０度である。
一方、線材を把持し、曲げる、という作業において、把持する方向と曲げるために加える力の方向は、等しくするのが合理的である。機材構造はシンプルとなるし、精度維持も図りやすい。
以上を総合すると、バスバー材料として線材を選択する場合、その断面構造は「正八角形」であることが理想、と結論できる。

更に本発明者らは本発明を成す過程で、４５度折曲を勘案しない（即ち９０度折曲のみ）タイプのバスバー材料であれば、断面正方形であっても良い、という観点で、断面正方形線材について加工の実験を行なった。ところが折曲部分の変形がうまくコントロールできず、曲率半径の小さいカーブで折曲させることができなかった。この点についても、断面正八角形は好適であった。

次に、上記線材に対して曲げ加工を施す際に用いる治具についてであるが、本発明者らが当初用いた治具は、２平面の挟角９０度の稜線部分をアール取りした鋼塊であった。線材をこの鋼塊に押しつけるというイメージで曲げ加工を施したわけであるが、内側が縮み外側が伸びる宿命の曲げ加工において断面形状のひずみを極力なくしてゆくという制御がほとんど不可能であった。
そこで、この鋼塊の２平面に凹溝を刻設し、更にパンチとダイの組み合わせによるものとして加工実験をしたところ、劇的に状況が改善された。
即ち、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって断面が正八角形であるバスバー材料を９０度に曲げるためのものであり、９０度で交わる二つの直平面の交差部分に丸みを持たせ、且つ該二つの直平面及び該丸みを持った交差部分には、断面八角形であるバスバー材料を長手方向に嵌め込むための保持溝が刻設されているパンチとダイの組み合わせによりなる曲げ加工用治具である。

本発明は、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって断面が正八角形であるバスバー材料、及び、銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって断面が正八角形であるバスバー材料を９０度に曲げるためのものであり、９０度で交わる二つの直平面の交差部分に丸みを持たせ、且つ該二つの直平面及び該丸みを持った交差部分には、断面八角形であるバスバー材料を長手方向に嵌め込むための保持溝が刻設されているパンチとダイの組み合わせによりなる曲げ加工用治具であり、以下の如き効果を有する極めて高度な発明である。
（１） 線材を原料とするので、金属板を適宜形状に抜いていた従来のバスバーと異なり、歩留まりが良好である。
（２） 断面が正八角形であるので、一旦把持するとズレにくい。
（３） ９０度折曲させるための機材は、把持方向に曲げれば正確に折曲できることになり、曲げ角度の精度が高い。
（４） 治具には、断面正八角形の線材を保持するに適した保持溝が刻設されているので、作業が容易になると共に、パンチとダイの組み合わせによりなるため曲げ部分のひずみが出にくい。
（５） バスバー材料の断面が正八角形であるので、１種の治具で４５度折曲ができる。

本発明に係るバスバー材料の一例を示す斜視図である。 図１のバスバー材料に加工を施してバスバーとした状態の一例を示す斜視図である。 曲げ加工に用いる治具の一例を示す斜視図である。 （ａ）（ｂ）は、４５度折曲についての説明のためのいずれも斜視図である。 バスバー構造の他の例を示す斜視図である。

図１は、本発明に係るバスバー材料１（以下「本発明材料１」という）の一例を示す斜視図である。図より明らかなように、本発明材料１は、断面が正八角形である。材質は、本例では銅であるが、アルミニウム又は真鍮であっても良い。

次に、図１の本発明材料１に加工を施した状態を図２で示す。本例のバスバー１０は、プレス加工によって扁平となった端子２が両端に形成されており、又、中途の線材部分は図中ＡＢＣＤＥ５カ所で折曲された構造となっている。折曲角度はいずれも９０度である。

この５回の折曲は、それぞれ独立した作業によって施される。本例では、Ａ箇所での曲げ加工が完了して後にＢ箇所の加工をし、完了後続いてＣ、Ｄ、Ｅの加工を行なっている。そして曲げ加工の全てが完了した段階で両端のプレス加工を行なう。本例の加工では、プレス加工を施して扁平となった端子２、２は、正確に平行である。勿論この平行精度が確保できなければならないが、断面正八角形である本発明材料１の周面の、一対の対向面を基準に、曲げ加工、プレス加工を行なうものであるので、精度の高いものとなる。

次に、曲げ加工に用いた治具３の一例を図３に示す。この治具３は、パンチ３ａとダイ３ｂの組み合わせによりなるものであっていずれも、直交する二つの面３１、３２と、湾曲面３３、及びこれらに跨って刻設される保持溝３４とを有している。
保持溝３４は、底面が面３１（又は３２）に平行であり、パンチ３ａとダイ３ｂを合わせると、本発明材料１の断面形状となるよう、それぞれ正八角形を二等分した断面形状となっている。

治具３は、本発明材料１を９０度折曲させるものであるが、保持溝３４に嵌め込む本発明材料１の周面を選択することで、４５度折曲にも対応できる。
これを図４（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。
既に１カ所以上折曲された本発明材料１に折曲加工を施す状況を想定する。同図（ａ）で図示した本発明材料１は既にＰ部分で１回折曲されており、これに対して二度目の折曲を施す場合を想定する。
またこの折曲部分Ｐは、本発明材料１の周面（断面正八角形であるので、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏの四対の周面を持つ）の中、面Ｍに対して９０度折曲加工を施しているとする。
面Ｍに隣接する二面Ｌ、Ｎは、いずれも面Ｍを４５度回転させた面であり、今回の折曲加工をこれら二面Ｌ、Ｎのいずれかを基準に成した場合を、特に４５度折曲という。
従って、治具３の底面にＬ又はＮを当てて加工した場合には４５度折曲となる。これを同図（ｂ）にて示す。
即ち、本発明材料１と治具３とを用いれば、バスバー製作において想定される通常の曲げ加工がほぼ全て可能となる。

なお、詳述していないが、プレス加工によって形成される端子部は、本発明材料１の端部以外の中途箇所に設けられる場合もある。その一例を図５にて示す。本例の場合、両端部分にそれぞれ端子２が形成されており、その中程に中間端子４がプレス加工等によって形成されている（勿論治具３を用いた曲げ加工も複数箇所に対して施されている）。この中途部分におけるプレス加工も端部と同様、本発明材料の四対の周面いずれかの面に平行に設計される場合が殆どであるため、面角度の精度が出しやすい。

１ 本発明に係るバスバー材料
２ 端子
３ 治具
３ａ 治具のパンチ側
３ｂ 治具のダイ側
３１ 面
３２ 面
３３ 湾曲面
３４ 保持溝
４ 中間端子
１０ バスバー
Ａ バスバー折曲箇所
Ｂ バスバー折曲箇所
Ｃ バスバー折曲箇所
Ｄ バスバー折曲箇所
Ｅ バスバー折曲箇所
Ｌ 本発明材料表面
Ｍ 本発明材料表面
Ｎ 本発明材料表面
Ｏ 本発明材料表面
Ｐ 折曲部分

Claims (2)

1. 銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって、断面が正八角形であることを特徴とするバスバー材料。
2. 銅、アルミニウム又は真鍮製の棒材であって断面が正八角形であるバスバー材料を９０度又は４５度に曲げるためのものであり、９０度又は４５度で交わる二つの直平面の交差部分に丸みを持たせ、且つ該二つの直平面及び該丸みを持った交差部分には、断面八角形であるバスバー材料を長手方向に嵌め込むための保持溝が刻設されているパンチとダイの組み合わせによりなる曲げ加工用治具。

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