(57)【要約】  油圧式圧接工具の圧接ダイスは、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を形成する第２の部分とを備えている。圧接ダイスは、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するような非導電性の材料を備えている。
2010527804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油圧式圧接工具の圧接ダイスであって、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を形成する第２の部分とを備え、圧接ダイスは、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するような非導電性の材料から構成されることを特徴とする圧接ダイス。
【請求項２】
前記圧接ダイスは、前記第１の部分および前記第２の部分を形成するような一片の部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の圧接ダイス。
【請求項３】
前記一片の部材は、プラスチック材料または高分子材料を備えたことを特徴とする請求項２記載の圧接ダイス。
【請求項４】
前記一片の部材は、セラミック材料を備えたことを特徴とする請求項２記載の圧接ダイス。
【請求項５】
前記圧接ダイスは、当該圧接ダイスの大部分を形成するプラスチック材料または高分子材料を備えたことを特徴とする請求項１記載の圧接ダイス。
【請求項６】
前記圧接ダイスは、当該圧接ダイスの大部分を形成するセラミック材料を備えたことを特徴とする請求項１記載の圧接ダイス。
【請求項７】
前記圧接ダイスは、金属コア部材および前記金属コア部材上の絶縁部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の圧接ダイス。
【請求項８】
油圧式圧接工具および前記油圧式圧接工具のダイス取り付け領域を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の圧接ダイス。
【請求項９】
油圧式圧接工具の圧接ダイスの製造方法であって、
高分子材料を型の内部に射出する工程と、
油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を形成する第２の部分とを有し、永久的に変形することなく少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧縮力に耐えうるよう構成された圧接ダイスであって、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するよう構成された圧接ダイスを前記型内に形成する工程と、
を備えたことを特徴とする圧接ダイスの製造方法。
【請求項１０】
油圧式圧接工具の圧接ダイスの製造方法であって、
セラミック粉末を型の内部に挿入する工程と、
前記セラミック粉末を硬化して圧接ダイスの少なくとも一部分を形成する工程と、
を備え、
前記圧接ダイスは、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を形成する第２の部分とを有し、永久的に変形することなく少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧縮力に耐えうるよう構成され、前記圧接ダイスは、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するよう構成されることを特徴とする圧接ダイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧接ダイスに関し、とりわけ、圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するよう構成された圧接ダイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
結束工具の産業分野において圧接ダイスまたは成形ダイスの製造の際に金属を使用することは一般的に行われている。特に合金およびステンレス鋼が製造業者および使用者の両方に与える様々な利点により、このことは当業者にとって自明である。鋼を形作る製造工程はよく知られており、このような金属の材料特性はよく理解されており、原材料はすぐに手に入れることができる。例えば耐久性が長く、曲がることのないような圧接ダイスにおいて、４１４０鋼または１７−４ＰＨステンレス鋼のような金属を使用することがよく行われてきた。
【０００３】
使用の際に電気コネクターを導入するような圧接ダイスが非常によく知られている。例えば、ＢＵＲＮＤＹ（商標登録）のＵダイスは、寸法および許容範囲の公知のセットとなるよう製造される外側特性を有する半導体ダイスである。「Ｕ」形状の内側特性は、圧接を行うよう設計された形状に基づいて、特定の寸法および許容範囲となるよう製造される。例として、＃２ゲージコネクターを圧接するよう設計されたＵ形状のダイスは、５００，０００ミル（mil）の円形ゲージコネクターを圧接するよう設計されたダイスよりも小さい「ポケット」および特徴を有するよう設計される。設計特徴が同じである場合でも、内側特性は適用物に適合するよう設計される。他の形状のダイスは、一般的に知られた「Ｗ」ダイス、「Ｖ」ダイス等である。これらの設計の多くは、当業者である多くの製造業者により製造される。
【０００４】
しかしながら、「電流が流れている（live）」適用物に結束工具および圧接ダイスを使用するという傾向が最近増加しつつある。すなわち、導入されるコネクターおよび連結部が処理される際に、接続されたまたは取り出された電気回路を電流が流れている。このような現象の増加は、主に、連続的な電力の必要性による絶え間ない信頼性、および動力伝達システムまたは動力分散システムの修理またはアップグレードのために使用中に電気回路を取り外すことがないという願望に関連している。
【０００５】
コネクターが「電流が流れている（live）」状態で取り付けられた場合、様々な危険が顕在化し、このことにより様々な問題が引き起こされる。電流が流れているような取り付けの間に生じる主な現象の一つは、空気のイオン化が電気的なアークを引き起こす「アーク放電」である。このことは、低いポテンシャルである圧接工具およびダイスの組み合わせ体が高ポテンシャルである「電流が流れている」ラインに移動したときに発生する。このようなポテンシャルの差異は、アーク放電が軽減して２つの構成要素が同じポテンシャルになるまで、火花やアーク放電等を生成する。
【０００６】
このようなアーク放電は、「電流が流れている」ラインの取り付けにおける適切な訓練を受けたような使用者にとっても危険なものとなりうる。また、アーク放電は、最初に低ポテンシャルにあるような構成要素、および電気アークによって生じるような熱およびそれに続く溶解により圧接ダイスの特性が変化するような箇所に対して、大きな損害を与えうる。このことは、将来の使用の際に、ダイスのセットを使用不可の状態や使用に適さない状態にする。さらに、ダイスのセットが圧接工具のヘッドと永久的に融合した場合には、ダイスのセットおよび工具を使用不可の状態にし、使用者に大きなコストがかかることになる。
【０００７】
「電流が流れている」コネクターの取り付けに使用することができ、アーク放電や火花を生じさせないような圧接工具を提供することが望まれている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の一の態様によれば、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を含む第２の部分とを備えた油圧式圧接工具の圧接ダイスが提供される。圧接ダイスは、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するような非導電性の材料を有している。
【０００９】
本発明の他の態様によれば、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を含む第２の部分とを備えた油圧式圧接工具の圧接ダイスが提供される。圧接ダイスは、当該圧接ダイスの外表面の大部分において絶縁材料を有し、この圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するよう構成されている。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、油圧式圧接工具の圧接ダイスの製造方法であって、高分子材料を型の内部に射出する工程と、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を形成する第２の部分とを有する圧接ダイスを前記型内に形成する工程と、を備えた圧接ダイスの製造方法が提供される。圧接ダイスは、永久的に変形することなく少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧縮力に耐えうるよう構成されている。圧接ダイスは、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するよう構成されている。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、油圧式圧接工具の圧接ダイスの製造方法であって、セラミック粉末を型の内部に挿入する工程と、前記セラミック粉末を硬化して圧接ダイスの少なくとも一部分を形成する工程と、を備えている。圧接ダイスは、油圧式圧接工具のダイス取り付け領域に取り外し自在に接続された第１の部分と、コネクターを導電体上に圧接するよう設けられた圧接表面を形成する第２の部分とを備えている。圧接ダイスは、永久的に変形することなく少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧縮力に耐えうるよう構成されている。圧接ダイスは、当該圧接ダイスにアーク放電が発生することを防止するよう構成されている。
【００１２】
本発明における上記態様および他の特徴は、以下に示す添付図面を参照して以下の記載により説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の圧接工具の側面図である。
【図２】本発明の特徴を有する２つのダイスの斜視図である。
【図３】本発明の圧接ダイスを製造するのに使用される一の方法の方法ステップを示す図である。
【図４】本発明の特徴を有する圧接ダイスの他の実施形態の側面図である。
【図５】本発明の特徴を有する圧接ダイスの更に他の実施形態の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には、従来の圧接工具１０の側面図が示されている。この圧接工具１０は、単に、本発明の圧接ダイスを適用することができるような例示的な工具として記載されているに過ぎない。圧接ダイスは、例えば電池を用いずに作動される工具やダイス取り付け領域に油圧を用いない工具のような、様々なタイプの圧接工具に使用することができる。
【００１５】
概して、圧接工具１０は、フレーム１２と、作動ヘッド１４と、ポンプ１６と、モータ１８と、バッテリー２０と、流体タンク２２と、制御部２４とを備えている。他の実施形態では、圧接工具は、追加のまたは他の構成要素を備えていてもよい。フレーム１２は、ピストン式の油圧駆動による導管システムを形成する。作動ヘッド１４は、フレーム部分２８と、ピストン３０とを有している。フレーム部分２８は、フレーム１２の前端に固定的に接続されているが、回転することができるようになっている。ピストン３０は、フレーム部分２８に対して移動自在に接続されている。図示の例示的な実施形態では、フレーム部分２８およびピストン３０は、導電体受け領域３２において導電体圧接ダイスを移動可能に受けるよう構成されている。
【００１６】
ピストン３０は、矢印３４に示されるように前後に移動するようになっている。ピストン油圧駆動導管システムが、ポンプ１６とピストン３０の後端との間に接続されている。ピストン３０の後端に対してポンプ１６により供給された油圧油により、ピストン３０が前方に移動する。圧接工具１０は、好ましくは、公知のような、油圧油による圧力が解除されたときにピストン３０を後方の元の位置に戻すようなバネ（図示せず）を備えている。図示の例示的な実施形態では、ピストン３０は直径約２インチの後端を有している。しかしながら、他の実施形態では、ピストンの後端は、油圧油の接触表面として機能するような様々な適切な大きさまたは形状を有していてもよい。図示の例示的な実施形態では、ピストン３０はその後方位置および前方位置の間の距離３１を移動するようになっている。
【００１７】
フレーム１２はハンドル３６を形成している。バッテリー２０はハンドル３６の底部に取り外し自在に接続されている。しかしながら、他の実施形態では、フレーム１２は様々なタイプの適切な形状を備えていてもよい。さらに、バッテリー２０はフレーム上の様々な適切な位置に取り外し自在に取り付けられていてもよい。また、バッテリー２０は、圧接工具に固定的に取り付けられて取り外すことができないようになっていてもよい。バッテリー２０は、好ましくは、再充電可能なバッテリーである。ハンドル３６は、使用者が動作可能な２つの制御トリガー３８、３９を含んでいる。しかしながら、他の実施形態では、様々な適切なタイプの、使用者が動作可能な制御部が設けられていてもよい。制御トリガー３８、３９は、制御部２４に対して操作可能なように取り付けられている。
【００１８】
モータ１８は制御部２４およびバッテリー２０に取り付けられている。制御部２４は、好ましくは、プリント回路板を備えている。しかしながら、他の実施形態では、様々な適切なタイプの制御部が設けられていてもよい。モータ１８は制御部２４により制御される。モータ１８は、バッテリー２０の電圧に対応するような名目の電圧で動作するようになっている。モータ１８の出力シャフトは、減速ギアまたはギアボックスによりポンプ１６に接続されている。様々な適切なタイプの減速ギア組合せ体が設けられていてもよい。
【００１９】
図２には、本発明の特徴が組み込まれた一対の圧接ダイス４０が図示されている。本発明は、図面に示される例示的な実施形態を参照して記載されるが、本発明は様々な他の態様や実施形態により具現化することができるという点に留意されたい。さらに、各構成要素または材料について、様々な適切な大きさ、形状またはタイプのものを使用することができる。一対のダイス４０は、互いに対向する位置４２、４４において、フレーム部分２８およびピストン３０にそれぞれ取り外し可能なように取り付けられている。２つの位置４２、４４は、一対のダイス４０を圧接工具１０に取り外し可能なように取り付けるためのダイス取り付け領域を形成する。しかしながら、一対のダイス４０は、例えば電池を用いずに作動される工具や油圧を用いない工具のような、様々な適切なタイプの圧接工具に取り付けることができる。
【００２０】
この実施形態において、一対のダイス４０は互いに全く同じ構成となっている。しかしながら、他の実施形態では、一対のダイスは構成が異なるようになっていてもよい。概して、各ダイス４０は、第１の部分４６および第２の部分４８を備えている。第１の部分４６は、フレーム部分２８またはピストン３０にダイスを取り外し自在に取り付けるようになっている。フレーム部分２８およびピストン３０の各々は、ロックピンが設けられた、バネの負荷がかかった掛け金を有している。各ロックピンは、第１の部分４６の各脚５２内の開口５０内に突出している。
【００２１】
第２の部分４８は、コネクターを導電体上に圧接するよう構成された圧接表面５４を形成する。油圧駆動システムによりピストン３０が前方に移動すると、一対のダイス４０のうちの一方が他の圧接ダイスに向かって移動し、これらの間で電気コネクターを圧縮または圧接する。このことにより、コネクターは、コネクター内に設けられた１または複数の導電体上に圧縮または圧接される。表面５４の大きさおよび形状は、圧接されるコネクターおよび導電体の大きさに基づく様々なダイスに合うよう変化する。このため、ダイス４０は、圧接されるコネクターおよび導電体の大きさに基づいて選択される。
【００２２】
従来では、圧接ダイスは、例えば６、１２または１５トンの油圧工具のような、大きな圧縮力に耐えうるような金属合金または鋼から形成されていた。圧接ダイスは、数年以上繰り返し使用されるにあたり、１４，０００ｐｓｉ以上の圧縮力に耐えなければならない。上述のように、金属は、ダイスの材料として自然な選択であった。なぜならば、公知の金属の形成は、比較的低コストで行うことができ、圧縮ダイスが使用されたときの圧縮力に耐えうる性能を有しているからである。
【００２３】
しかしながら、上述のように、「電流が流れている（live）」（電圧が印加された（energized））導電体の状態下において圧接工具を使用することが望まれている。鋼製のダイスは、「電流が流れている」（電圧が印加された）導電体の状態の際にアーク放電の影響を受けやすい。本発明による解決方法では、高強度のプラスチック合成物またはセラミック材料の少なくとも一部が設けられた圧接ダイス４０が用いられる。これは、アーク放電による損害を受けないようにするためにほぼ非導電性であり、また、コネクターの取り付けの際に生じる圧縮力に耐えうるような適切な強さを有している。また、このことは、腐食、孔食、脆化等を生じさせるような外的環境の影響を受けないようなダイスを提供する。このような設計は、一貫性のある設計を確実に得るために、またコネクターの取り付けを確実に行うために、その製造において繰り返される。
【００２４】
熱可塑性物質の産業分野およびセラミックの産業分野において、特にＵ字形状のダイスのような圧縮ダイスが用いられるときに、主に圧縮の際に生じる大きな圧力に耐えうる非常に強い材料を用いることにより性能が向上する。
【００２５】
好ましい実施形態において、ダイス４０は、ＤＳＭ  ＡＫＵＬＯＮのガラス充填樹脂等のような高強度の熱可塑性物質によって、射出成形方法により製造される。これらの材料および製造方法は、ネット形状（net shape）が得られるという点で利点がある。ネット形状とは、型を成形するのに用いられる工程が、次の機械加工動作を必要としないような最終製品となることを意味する。このことにより、圧接ダイスのインデックスナンバーや他の文字のような特徴が、次の動作を必要とせずに成形の間においてダイスに直接的に書き込まれる。ほぼ非導電性の性質を有する原材料が加えられることにより、アーク放電による損害や危険性を除去するような設計となる。さらに、成果品は、適切な設計パラメータが維持され十分な製品寿命を有するときには、十分な圧接を提供する。好ましい実施形態において、ダイス４０は、永久的な変形を行うことなく、少なくとも１０，０００ｐｓｉの圧縮力に耐えうるようになっている。しかしながら、あるタイプの実施形態では、ダイス４０は、永久的な変形を行うことなく、少なくとも１４，０００ｐｓｉの圧縮力に耐えうるようになっており、繰り返し使用された場合でも、動作が失敗することなく、また良くない圧接を行うことなく、長い製品寿命を有することができる。
【００２６】
図３に、製造方法におけるいくつかの工程を示す図が示される。ブロック５６で示される工程では、材料が型の内部に射出される。上述のような例において、材料はプラスチックまたは高分子材料である。ブロック５８で示される工程では、圧接ダイス４０が型の内部に形成される。このような例において、工程５８は、型を加熱して少なくとも部分的に材料を最終形状に硬化させる工程を備えている。ある例示的な実施形態において、プラスチックまたは高分子材料は、一片の部材として完全な圧接ダイスを形成する。
【００２７】
他の実施の形態において、例えば電力冶金工程（power metallurgy process）で成形されたセラミック材料がネット形状を生じさせ、ほぼ非導電性の設計となるということが理解されよう。強く圧縮されても、セラミックの引っ張りに限界があることが理解されよう。また、設計において、ダイスが早期に破壊してしまうことを防止するために、基本的にいかなる引っ張り部材も取り除くという特徴を組み込まなければならない。このような例示的な実施形態において、図３のような図では、セラミック材料はブロック５６で示される工程において型に挿入され、その後、ブロック５８で示される工程において少なくとも部分的に型の内部で硬化される。
【００２８】
最後に、熱可塑性材料またはセラミックにより囲まれた、外側被覆した鋼の内部の「スケルトン（skeleton）」部材の組み合わせは、引っ張り強さの制限に関して熱可塑性材料またはセラミックの制限を軽減するような代替となる。このような例は図４に示される。ダイス６０はコア部材６２および外側被覆部材６４を備えている。外側被覆部材６４は、コア部材６２上に外側被覆された高分子材料、プラスチック材料またはセラミック材料であってもよい。このようなタイプの実施形態では、例えば鋼により構成されるコア部材６２は、型の中に配置され、外側被覆部材６４を形成する材料は、引き続き型に挿入されて少なくとも部分的に型の内部のコア部材上で硬化される。
【００２９】
図５は、異なる材料を備えた、このタイプの複数部材の圧接ダイスの他の例を示す。図５において、圧接ダイス７０は、コア部材７２および外側被覆部材７４を備えている。コア部材７２は、例えば鋼であってもよい。外側被覆部材７４は、コア部材７２上に外側被覆された高分子材料またはプラスチック材料、またはセラミック材料であってもよい。外側被覆部材７４は、コア部材７２を完全には覆っていない。この実施形態において、外側被覆部材７４は第２の部分４８を覆うが第１の部分４６は覆わない。このため、コア部材７２は、外側被覆部材が設けられていないような第１の部分４６を形成する。他の実施形態において、第２の部材の表面５４は外側被覆部材を有していないが、第２の部分が外側被覆部材を有していてもよい。
【００３０】
他の実施形態および方法におけるあるタイプにおいて、絶縁カバーが金属コア材料から離間して形成され、その後にこの金属コア材料に取り付けられるようになっていてもよい。このような取り付けは永久的なものまたは取り外し可能なものであってもよい。このため、絶縁カバーはコア部材上に外側被覆される必要はない。
【００３１】
上述のような記載は本発明を例示するに過ぎないということが理解されよう。本発明の範囲から外れることなく、当業者にとって様々な変更および修正を行うことが可能である。このため、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内で様々な代替、修正および変更を含むことを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
2010527804.tif 000008
2010527804.tif 000009