同轴管弯头及其制造方法

专利名称：同轴管弯头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及适合广播电台和粒子加速器等高频率信号电力传送用的同轴管弯头和弯头用外侧导体管以及该外侧导体管的制造方法。
背景技术：
在广播电台的发射机与天线之间等的传送线路上在变更其布设路径时使用如图13所示的弯头。该弯头是在外侧导体管70内放置内侧导体80的双重结构，具备大致弯曲成90°的弯曲部71、81。为了形成该弯曲部71、81，外侧导体管70和内侧导体80都利用了银钎焊加工。
外侧导体管的弯曲部71是通过把端部大致切成45°的两根管子的切断面对接、进行银钎焊而构成的。内侧导体80由一端有实心部的第一导体管82、具有螺纹孔的接续组件83和在一端有实心部的同时在该实心部具有螺纹孔的第二导体管84构成。第一导体管82与接续组件83是通过银钎焊连接的。接续组件83与第二导体管84通过把螺钉90旋进螺纹孔连接的。
然后，内侧导体80通过绝缘隔板100在外侧导体管70内保持同轴状。与这种弯头类似的弯头也在实开平2-64201号公报中公开。
但上述的同轴管弯头有下面的差距。
①组装方法复杂，随操作者技术水平不同产生质量偏差。
为组装现有的弯头，需要「倾斜切断外侧导体管→铣削加工切断面→向结合面(切断面)涂布助焊剂→用焊枪进行银钎焊→酸洗→水洗」这样多的工序。特别是钎焊作业是用手工操作进行的，所以有时随操作者技术水平的不同而产生产品质量的偏差。而且银钎焊加工使用溶解焊料的腐蚀性助焊剂。钎焊作业完成后还必须除去残留的助焊剂(洗净)。这样银钎焊加工给操作者加了很多负担，是增加成本的加工法。
②部件个数多。
由于现有的弯头在外侧导体管上需要两个部件、在内侧导体上需要三个部件，所以部件个数多、招致伴随多部件生产的高成本。
③有时会降低材料的强度。
银钎焊加工是通过焊枪钎焊法进行的，这时的加热温度在低温银钎焊加工是约800℃左右。通常外侧导体管的材料是使用铜(铜合金)，由于有非常优良的热传导性，所以包括钎焊处的周边区域被加工到800℃左右。其结果是铜(铜合金)被退火、材料强度降低。具体说就是有时钎焊前的JIS3100H的材质级别是「1/2H」的，但在钎焊后材质级别成为「0」。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种部件个数少、不用钎焊加工就能组装的同轴管弯头。
另外，本发明的另一目的在于提供一种不用钎焊加工、能形成小圆弧半径弯曲部的同轴管弯头用外侧导体管及其制造方法。
本发明通过把外侧导体管弯曲部的纵剖面形状制成圆弧状来达到所述目的。
即本发明同轴管弯头，其内侧导体放置在外侧导体管内，具有把两者按规定角度弯曲的弯曲部，在所述外侧导体管弯曲部的纵剖面形状是圆弧状。
现有的弯头外侧导体管是利用由钎焊接合的管。这是由于用弯管机等弯曲金属管时保持金属管内中空而弯曲成圆弧状是困难的。本发明通过后述的外侧导体管制造方法能不损害中空状态把金属管弯曲成圆弧状。
在本发明弯头中的外侧导体管是从一端到另一端没有纵向接缝的连续结构。而现有的是把两个金属管用钎焊接合的，通过变成一个部件还能省略该接合操作。
弯曲部的角度没有特别限定。通常是利用90°的，但有时也偶尔利用135°的。弯曲部的角度是指在弯曲部前后的外侧导体管或内侧导体直线部轴线交叉的角度。
弯曲部的圆弧半径是外侧导体管的弯曲部中心轴的圆弧半径。通常，由于内侧导体与外侧导体管同轴配置，所以内侧导体的弯曲部的圆弧半径也与外侧导体管的圆弧半径相同。但在弯曲部两侧连续的直线部必须使外侧导体管与内侧导体同轴，而弯曲部自身也可不同轴。
外侧导体管的圆弧半径是在把外侧导体管的弯曲部与内侧导体的弯曲部同时制成圆弧状时，则如从后述的模拟结果可知的那样，在超过110mm时能得到规定的电气特性、而在110mm以下时电气特性降低。把外侧导体管的圆弧半径制成110mm以下时通过在内侧导体上形成一定的缺欠的改善而满足电气特性。
本发明用于弯头的外侧导体管是以相当于日本电子机械工业会标准EIAJ TT-3004 50Ω同轴管中规定的WX-20D、WX-39D、WX-77D的尺寸的管为对象的。即外侧导体管的外径是20～80mm左右的。一般来说外侧导体管的外径越大保持中空弯曲越困难。若是这些尺寸的外侧导体管就能构成满足规定电气特性的弯头。当然，本发明的对象也适用于所述外径范围以外的外侧导体管。
另一方面，内侧导体管弯曲部的纵剖面形状为确保弯头的电气特性制成部分有缺欠的圆弧状是合适的。作为弯曲角是90°时具体的缺欠形状，在把弯曲部两侧连续的直线部分作为垂直部和水平部时最好采用如下决定的形状(图2)。
把距圆弧中心O水平方向规定距离的点定为P、把距圆弧中心O在垂直方向规定距离的点定为Q，把以OP(OQ)为一边的正方形中圆弧中心O的对角点定为R。这时用通过对角点R与斜线OR正交的斜线X可以把内侧导体的弯曲部形成缺欠。缺欠的深度调整OP(OQ)的距离决定。
作为电气特性的指标使用日本广播协会「同轴管及挠性同轴管输电线试验方法规格书」BSS 01-2005(1982)的电压驻波比(VSWRVoltagestanding wave ratio)。根据该规格书可以求得在额定频率范围把弯头数是三个以下时的VSWR制成1.03以下。VSWR是把传送线上驻波的最大电压的绝对值用最小电压的绝对值除得到的值。
弯头的电气特性之一的同轴管特性阻抗Z0可用下式求得，例如可以使Z0＝50Ω决定外侧导体管的内径和内侧导体的外径。
公式1Z0=(138.1/ϵ)log10(a/b)...(Ω)]]>a内侧导体的外径b外侧导体管的内径ε外侧导体管和内侧导体间的介电常数内侧导体最好由两个构件构成。例如可举出把直线状导体和一端是弯曲部另一端是直线部的J形导体用螺钉等连接的情况。弯曲部的形成可使用弯曲机等公知的弯曲加工技术进行。在J形导体使用端部形成有实心部的、弯曲部在该实心部形成。通过作成两个构件而减少了构件个数，通过螺钉固定不用银钎焊加工就进行组装，能极大改善弯头的组装操作性。
本发明外侧导体管的制造方法其特点是具有下面的工序A～C。
A得到在外侧导体管内加入了低熔点材料填充物的工序。
B把该填充物装填在模具内的工序，该模具具有按规定角度形成的弯曲凹部和与弯曲凹部连接的直线凹部。
C使所述填充物从直线凹部向弯曲凹部移动，形成与弯曲凹部对应形状的工序。
D把从模具取出的填充物加热熔化低熔点材料，从外侧导体管内除去低熔点材料的工序。
在工序A向外侧导体管内加入低熔点材料的具体做法恰当的是把低熔点材料熔化、注入外侧导体管内。这样能把低熔点材料无间隙地填充在外侧导体管内。
在工序B填充物装填在模具的直线凹部。这是因为在该阶段填充物是直线状。
在工序C填充物从直线凹部向弯曲凹部的移动恰当的是从直线凹部的一端把活塞挤出棒压入、通过用该挤出棒按压填充物来进行。
在工序D后不能完全除去低熔点材料时，最好通过进行酸洗、水洗把残存的低熔点材料除去。这样把内面作的平滑、能得到电气特性优良的外侧导体管。
低熔点材料最好是比外侧导体管的材料熔点低、有适当的流动性，且把填充物在模具内成型时能充分确保外侧导体管中空且具有能从内部保持硬度的材料。
一般来说外侧导体管利用铜、铜合金、铝、铝合金。铜的熔点是1084.5℃、铝的熔点是660.4℃，所以若是熔点比这些温度低的材料可以作为低熔点材料利用。
但在低熔点材料的填充·除去时，外侧导体管被加热到低熔点材料的熔点以上而不足外侧导体管材料的熔点的温度。这时的加热温度最好是不使外侧导体管退火而降低强度的温度。考虑到铜不被退火的温度是600℃左右以下、铝不被退火的温度是450℃左右以下。综合考虑以上情况时作为低熔点材料的具体例，铅(熔点327.5℃)等低熔点金属最合适。另外高密度聚乙烯、聚乙烯、聚丙烯等塑料材料也期望能被利用。
根据该制造方法能得到没有接缝的外侧导体管。因此能省略钎焊加工，能消除随操作者技术不同的质量偏差。特别是由于用模具使外侧导体管弯曲，所以通过此时的加工硬化能提高材料强度。例如即使把弯曲前的JIS3100H的材质级别是「0」的作为材料时也能在弯曲后把材质级别提高到「1/2H」左右。


图1是本发明同轴管弯头的纵剖面图；图2是表示内侧导体缺欠方法的说明图；图3是表示本发明外侧同轴管的制造方法中填充物弯曲前状态的说明图；图4是表示本发明外侧同轴管的制造方法中填充物弯曲后状态的说明图；图5是表示内侧导体弯曲部是圆弧状的弯头的弯曲半径与VSWR关系的曲线图；图6是端部设有凸缘的本发明弯头的纵剖面图；图7是表示把470MHz内侧导体的弯曲部制成部分缺欠圆弧状弯头的缺欠量CL与VSWR关系的曲线图；图8是表示把510MHz的内侧导体的弯曲部制成部分缺欠圆弧状弯头的缺欠量CL与VSWR关系的曲线图；图9是表示把570MHz的内侧导体的弯曲部制成部分缺欠圆弧状弯头的缺欠量CL与VSWR关系的曲线图；图10是表示把630MHz的内侧导体的弯曲部制成部分缺欠圆弧状弯头的缺欠量CL与VSWR关系的曲线图；图11是表示把710MHz的内侧导体的弯曲部制成部分缺欠圆弧状弯头的缺欠量CL与VSWR关系的曲线图；图12是表示把770MHz的内侧导体的弯曲部制成部分缺欠圆弧状弯头的缺欠量CL与VSWR关系的曲线图；
图13是现有的同轴管弯头的纵剖面图；图14是本发明另一实施例同轴管弯头的纵剖面图。
具体实施例方式
下面说明本发明的实施例。
(结构)图1是本发明同轴管弯头的纵剖面图。这里以90°的弯头为例说明。该弯头是在外侧导体管10内通过绝缘隔板30把内侧导体20保持成同轴状的结构。
外侧导体管10由无接缝的铜管构成。两端开口、中间大致形成弯曲部12。在弯曲部12的前后连续着有作为与其他同轴管连接用的直线部分垂直部11和水平部13。
另一方面，内侧导体20是把J形导体21和直线导体22这两个构件用螺钉40连接而构成。这两个导体21、22都是由一端的中空部21A、22A和另一端的实心部21B、22B构成。把该两导体的实心部之间对接形成一体。此一体化是通过把螺钉40旋入而进行的。因此在J形导体21的实心部端面形成有螺纹孔21C，在直线导体的实心部22B形成有轴向贯通的螺纹孔22C。J形导体的实心部21B成为弯曲部21D，通过用弯曲机等给予规定径的弯曲来制作。
该弯曲部形成部分缺欠的圆弧状，这是为了确保电气特性。本例是把弯曲部的圆弧用斜平面切断的缺欠。如图2所示把距圆弧中心O水平方向规定距离的点定为P、把距圆弧中心O垂直方向规定距离的点定为Q，把以OP及OQ为一边的正方形中圆弧中心O的对角点定为R。这时用通过对角点R与斜线OR正交的斜线X把内侧导体的弯曲部形成有缺欠的形状。
另外，螺纹孔21C在缺欠面上露出也不要紧。但螺钉40的前端从缺欠面突出在电气特性上不理想。
在两导体21、22的实心部外周形成有嵌入绝缘隔板30的环状槽23。绝缘隔板30使用聚四氟乙烯。
在J形导体21和直线导体22的接合面上嵌入有防转的销24，防止直线导体22相对J形导体21旋转。
这里制作的是相当于日本电子机械工业会标准EIAJ TT-3004 50Ω同轴管WX-39D的弯头。各部的尺寸如下。
外侧导体管外径41.3mm内径38.8mm内侧导体外径16.9mm中空部内径14.9mm从水平部的开口部到水平部轴线与垂直部轴线交叉处的长度100mm从垂直部的开口部到垂直部轴线与水平部轴线交叉处的长度70mm弯曲部的圆弧半径30mm(组装方法)所述的同轴管弯头使用由图3、4所示的方法制造的外侧导体管组装。下面说明外侧导体管的制造方法。
首先准备直线状的铜管，以垂直竖立的状态在下方的开口部形成底部。从该铜管的上方开口部注入熔化铅、制作铜管内用铅填充的填充物60。
接着把该填充物装填在模具内。如图3所示，模具50具有从直线凹部51经过弯曲凹部52再与直线凹部53连接的凹部。弯曲凹部52的弯曲角度是90°。把填充物60装填在该模具一边的直线凹部51内。然后闭合模具50、把挤出棒54插入直线凹部51内。
接着如图4所示，向该挤出棒54加规定的压力、使填充物60从直线凹部51向弯曲凹部52移动。随着该移动填充物60形成了沿弯曲凹部52的弯曲。
把填充物60弯曲后从模具50中取出，加热到铅的熔点以上铜的熔点以下的温度，把铅熔化从铜管内除去。这时的加热温度定在400℃左右。用以上的工序能构成弯曲的外侧导体管。
有时即使把铅熔化也不能完全除去。于是对铜管实施酸洗、水洗，把残存的铅完全除去。
这样形成外侧导体管后把绝缘隔板安装在另外制作好的J形导体和直线导体上。然后把J形导体和直线导体从外侧导体管的两开口部插入把实心部的端面之间对接，通过旋入螺钉进行组装。
除使用了上述外侧导体管的同轴管弯头外，还制作了相当于日本电子机械工业会标准EIAJ TT-3004 50Ω同轴管WX-77D(内径76.9mm、圆弧半径50mm)和WX-20D(内径19.94mm、圆弧半径14mm)的同轴管弯头。能得到全都满足规定的电气性能、外观上也没有任何问题的外侧导体管。
如图5所示，作为室外用的弯头制成在弯头的端部设有凸缘110的结构。凸缘110固定在弯头外侧导体管10的各开口部。该凸缘110是环状板、外周有螺钉111贯通。在与弯头邻接的同轴管(未图示)上也设有与它同样的凸缘，弯头的凸缘110和邻接同轴管的凸缘通过中介板112用螺钉111和螺母113连接。在中介板112和凸缘110的接合面上嵌入衬垫114，防止向外侧导体管内部浸水。而且在相当于中介板112与凸缘110接合面的位置与内侧导体20间安装绝缘隔板115。
作为内侧导体20的端部形成有阳配合部116。在阳配合部116周方向上并列形成多个沿轴方向的槽117，向邻接同轴管的阴配合部(未图示)插入时通过阳配合部116外径的缩径使插入容易。本例的内侧导体20由共计三个构件构成。有防转销24、118的位置是构件的接合面。这三个构件全部由螺钉40形成一体。
这样本发明能在室内用·室外用的所有弯头上适用。
(试验例1)使用相当于日本电子机械工业会标准EIAJ TT-3004 50Ω同轴管WX-39D的弯头，通过模拟其电气特性进行评价。这里外侧导体管和内侧导体同轴、弯曲部都被形成圆弧状。各弯曲部的横剖面是外侧导体管和内侧导体都大致保持真圆形。即在弯曲部没设缺欠。
然后在使用弯曲半径不同的弯头时评价日本广播协会「同轴管及挠性同轴管给电线试验方法规格书」BSS 01-2005(1982)的VSWR如何变化。根据该BSS规格书能求出在额定频率范围连接三个以下弯头时的VSWR是1.03以下。VSWR在试料的一端连接电压驻波比测量计、在另一端连接标准负载电阻，从电压驻波比测量计发出行波进行测量。行波通过试料被分成反射波和通过标准负载电阻的通过波。通过把该反射波用电压驻波比测量计检测、演算可求出VSWR。通过行波和反射波的干涉产生驻波，反射波越少VSWR越接近1。试验以每个各弯曲半径在频率470～770MHz的范围以20MHz的间隔进行，从求得的所有VSWR中把最坏值作为其弯曲半径的VSWR值。试验结果表示在图6的曲线图中。
如从图6的曲线图明确可知，弯曲半径超过110mm时通过了BSS规格书的基准。但弯曲半径在110mm以下时得不到规定的电气特性。
(试验例2)下面根据试验例1的结果，为弯曲部的弯曲半径即使在110mm以下时也能得到规定的电气特性、对使内侧导体的弯曲部部分形成缺欠的频率与VSWR的关系进行评价。试验所用弯曲部的圆弧半径是30mm。缺欠的形状如图2中说明的那样，是把弯曲部的圆弧制成斜缺欠，缺欠的大小是OP(OQ)为26、25、24、23、21.2这五种。图7～图12表示在各频率各个缺欠的大小(各图中表示为CL)与VSWR的关系。
这些曲线图可明确表示，所有的频率中以CL是24mm时成绩最好、次之的是25mm时。CL是26、23mm时随频率的不同VSWR超过1.03、不理想。因此推定所有频率区域中缺欠合适的尺寸是CL为23.5～25mm左右。
图14是本发明另一实施例的同轴管弯头的纵剖面图。图14的同轴管弯头除以下几点外与图5的同轴管弯头相同，所以在相同或相当的部分附与相同的参照序号而不重复其说明。对比参照图5和图14，本实施例中不存在图5同轴管弯头中所用的中介板112。且阳配合部116、槽117与防转构件的销118一体化成一个构件。通过这种结构削减了部件个数、能用更便宜的成本制作。另外，在图5装置中在内导体通过销118使两个导体接触。该接触在导体尺寸不准时则接触不良，存在有以此为原因局部发热的问题。但通过本实施例这样的一体化，减少了接触点、能减少发热故障的危险性。通过削除中介板112更加减轻了重量(减轻10％)。
产业上利用的可能性如以上所说明，本发明同轴管弯头或弯头用外侧导体管能起到下面的效果。
①不利用银钎焊能容易组装或制造。随之消除了由操作者技术水平的不同而产生的质量偏差，且能防止材料退火引起的强度降低。
②能减少部件个数。
③通过所述的容易组装和削减部件个数，能谋求降低成本。
④特别是通过把内侧导体的弯曲部形成直线状局部地缺欠形状的弯头能可靠满足规定的电气特性。
本发明外侧同轴管的制造方法不利用银钎焊也能容易制造。另外由于是通过使用模具的塑性加工形成的弯曲部，所以也能谋求由加工硬化产生的材料强度的提高。
权利要求
1.一种同轴管弯头，其内侧导体(20)放置在外侧导体管(10)内、具有两者按规定角度弯曲的弯曲部(21D)，其特征在于，所述外侧导体管(10)弯曲部的纵剖面形状是圆弧状。
2.如权利要求1所述的同轴管弯头，其特征在于，圆弧的半径在110mm以下。
3.如权利要求1所述的同轴管弯头，其特征在于，所述内侧导体(20)的弯曲部(21D)的纵剖面形状是局部缺欠的圆弧状。
4.一种同轴管弯头用外侧导体管，其特征在于，弯曲部(21D)的纵剖面形状是圆弧状，其圆弧的半径在110mm以下。
5.一种外侧导体管的制造方法，其特征在于，包括得到在外侧导体管(10)内加入了低熔点材料填充物的工序；把该填充物装填在模具内的工序，该模具具有按规定角度形成的弯曲凹部和与弯曲凹部连接的直线凹部；使所述填充物从直线凹部向弯曲凹部移动，形成与弯曲凹部对应形状的工序；把从模具取出的填充物加热熔化低熔点材料，从外侧导体管(10)内除去低熔点材料的工序。
6.如权利要求5所述的外侧导体管的制造方法，其特征在于，低熔点材料是铅。
全文摘要
一种同轴管弯头。其内侧导体(20)放置在外侧导体管(10)内、具有将两者按规定角度弯曲的弯曲部(12、21D)的同轴管弯头。把外侧导体管(10)的弯曲部(12)的纵剖面形状制成圆弧状。内侧导体(20)的弯曲部(21D)的纵剖面形状最好是局部缺欠的圆弧状。该外侧导体管(10)的制造首先是把低熔点金属填充在直线状的外侧导体管内，在该状态在模具内弯曲。弯曲后通过加热把低熔点金属熔化除去，这样得到被弯曲的外侧导体管(10)。这样能得到部件个数少、不用钎焊就能组装的同轴管弯头。
文档编号H01R103/00GK1479950SQ01819971
公开日2004年3月3日 申请日期2001年11月13日 优先权日2000年11月14日
发明者
口直, 樋口直, 土崎良雄, 雄, 久, 高野丰久, 一, 长泽元一, 两马正雄, 播磨宏 申请人:住友电气工业株式会社, 小山耕嗣, 三和贸易株式会社