JP2000336836A - Structure, and its manufacture - Google Patents

Structure, and its manufacture

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JP2000336836A
JP2000336836A JP2000055189A JP2000055189A JP2000336836A JP 2000336836 A JP2000336836 A JP 2000336836A JP 2000055189 A JP2000055189 A JP 2000055189A JP 2000055189 A JP2000055189 A JP 2000055189A JP 2000336836 A JP2000336836 A JP 2000336836A
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JP
Japan
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face plate
truss
face plates
face
ribs
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Application number
JP2000055189A
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Japanese (ja)
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Takeshi Kawasaki
健 川崎
Masakuni Esumi
昌邦 江角
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

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  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)
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  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light and highly rigid structure. SOLUTION: Two face plates 21, 22 are joined with each other through ribs 23A, 23B in a truss to form a hollow shape. An end part of one face plate 21 is in the vicinity of a top of a truss at an end part of the hollow shape. An end part of the other face plate 22b is projected from the end part of the face plate 21. The face plate 22b is friction-agitation joined from an upper part. Then, a connection member 30 is arranged between the face plates 21, and friction-agitation joined from an upper part. The load in the friction- agitation joining is sustained by the ribs 23A, 23B. The whole structure is of the truss-structure which is light in weight and high in rigidity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は中空形材による構造
体およびその製作方法に関するものである。例えば、鉄
道車両や建築物等に使用されるアルミニウム合金製の中
空の押し出し形材による構造体の製作に好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hollow structural member and a method for manufacturing the same. For example, it is suitable for manufacturing a structure using a hollow extruded member made of an aluminum alloy used for a railway vehicle, a building, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】摩擦攪拌接合方法は、接合部に挿入した
丸棒(回転工具という。)を回転させながら接合線に沿
って移動させ、接合部を発熱、軟化させ、塑性流動さ
せ、固相接合する方法である。回転工具は、接合部に挿
入する小径部と、外部に位置する大径部とからなる。小
径部と大径部は同軸である。小径部と大径部との境は接
合部に若干挿入されている。これは特開平9−3091
64号公報(EP0797043A2)に示されてい
る。この文献の図9には中空の押し出し形材の二面の接
合を一方の面から行うことが示されている。また、中空
形材の変形を防止する継ぎ手が示されている。
2. Description of the Related Art In a friction stir welding method, a round bar (referred to as a rotary tool) inserted into a joint is moved along a joining line while rotating, so that the joint is heated, softened, plastically fluidized, and solid-phased. It is a joining method. The rotary tool has a small diameter portion inserted into the joint and a large diameter portion located outside. The small diameter part and the large diameter part are coaxial. The boundary between the small diameter portion and the large diameter portion is slightly inserted into the joint. This is disclosed in JP-A-9-3091.
No. 64 (EP0797043A2). FIG. 9 of this document shows that the joining of two surfaces of a hollow extruded profile is performed from one surface. Also shown is a joint for preventing deformation of the hollow profile.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】摩擦攪拌接合がアーク
溶接と異なる点は、回転工具の挿入によって被接合部材
に大きな荷重が作用することである。この荷重は主とし
て回転工具の挿入方向(軸心の方向)に作用する。つま
り、回転工具の挿入力が被接合部材に作用する。
The difference between the friction stir welding and the arc welding is that a large load acts on the members to be joined by inserting a rotary tool. This load mainly acts in the insertion direction (the direction of the axis) of the rotary tool. That is, the insertion force of the rotating tool acts on the member to be joined.

【0004】中空の押し出し形材を摩擦攪拌接合する場
合、面板や二枚の平行な面板を接続するリブに対して前
記挿入力が作用し、中空形材が変形する。このことか
ら、継ぎ手部の変形を防止する構造が必要がある。
When a hollow extruded section is subjected to friction stir welding, the insertion force acts on a face plate or a rib connecting two parallel face plates, and the hollow section is deformed. For this reason, a structure for preventing deformation of the joint portion is required.

【0005】この変形防止手段が前記特開平9−309
164号公報(EP0797043A2)に示されてい
る。これは接合部に、二枚の面板を接合する垂直な板
(縦リブという。)を設けたものである。縦リブは回転
工具の軸心の延長線上にある。縦リブは二枚の面板を接
続するリブの一つである。縦リブには大きな荷重が集中
的に作用するために、板厚を大きくする必要がある。こ
のため、継ぎ手の軽量化には限界がある。
The means for preventing deformation is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-309.
No. 164 (EP0797043A2). This is provided with a vertical plate (referred to as a vertical rib) for joining two face plates at a joint portion. The vertical rib is on an extension of the axis of the rotary tool. The vertical rib is one of ribs connecting two face plates. Since a large load acts intensively on the vertical ribs, it is necessary to increase the plate thickness. For this reason, there is a limit in reducing the weight of the joint.

【0006】また、この縦リブを別の観点から検討す
る。中空形材に面外曲げ力が作用した場合、全体の剛性
に支配的な部位はリブであることが知られている。面外
曲げ力に対して剛性を向上させるためには、せん断力の
主応力方向である面板に対して45度の向きにリブを一
致して配置することが望ましい。しかし、二枚の面板に
垂直な縦リブは強度部材としてはほとんど寄与しない。
The vertical rib will be examined from another viewpoint. It is known that, when an out-of-plane bending force acts on a hollow profile, a portion that is dominant in overall rigidity is a rib. In order to improve the rigidity against the out-of-plane bending force, it is desirable to arrange the ribs in a direction of 45 degrees with respect to the face plate which is the main stress direction of the shearing force. However, a vertical rib perpendicular to the two face plates hardly contributes as a strength member.

【0007】以上より、縦リブは、構造体を強度部材と
して用いる際に剛性の向上にほとんど寄与しないにも関
わらず、摩擦攪拌接合時の挿入力を支持するために板厚
を大きくする必要があるので、継ぎ手の軽量化を困難に
している。本発明の目的は、軽量かつ高剛性な構造体を
提供することにある。
As described above, although the vertical ribs hardly contribute to the improvement of rigidity when the structure is used as a strength member, it is necessary to increase the plate thickness to support the insertion force during friction stir welding. This makes it difficult to reduce the weight of the joint. An object of the present invention is to provide a lightweight and highly rigid structure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、二枚の面板
の間を複数のリブでトラス状に接続しており、一方の面
板の端部は中空形材の端部の前記トラスの頂点の近傍に
あり、他方の面板の端部は前記一方の面板の端部よりも
突出させた2つの中空形材を準備し、前記突出させた面
板同士を前記一方の面板側から接合し、次に、一方の前
記中空形材の前記一方の面板の端部と他方の前記中空形
材の前記一方の面板の端部との間に接続材を配置し、前
記接続材の端部のそれぞれを前記一方の面板にそれぞれ
接合すること、によって達成できる。
The object of the present invention is to provide a truss-like connection between two face plates by a plurality of ribs, and the end of one of the face plates is a vertex of the truss at the end of the hollow profile. Are prepared, two ends of the other face plate are provided with two hollow profiles protruded from the end of the one face plate, and the protruded face plates are joined to each other from the one face plate side. A connecting member is disposed between an end of the one face plate of the one hollow profile and an end of the one face plate of the other hollow profile, and each of the ends of the connecting material is It can be achieved by bonding to the one face plate.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図1から図4
により説明する。以下の説明において、図1に記載のな
い符号を使用することがある。その場合は図1の右半分
の符号を参照されたい。
1 to 4 show an embodiment of the present invention.
This will be described below. In the following description, reference numerals not shown in FIG. 1 may be used. In that case, refer to the code in the right half of FIG.

【0010】車体200は、側面を構成する側構体20
1、屋根を構成する屋根構体202、床を構成する台枠
203、長手方向の端部を構成する妻構体204からな
る。側構体201、屋根構体202、台枠203は、そ
れぞれ複数の押し出し形材を接合して構成している。押
し出し形材の長手方向を車体の長手方向にしている。押
し出し形材はアルミニウム合金製の中空形材である。
The vehicle body 200 has a side structure 20 forming a side surface.
1, a roof structure 202 constituting a roof, an underframe 203 constituting a floor, and a wife structure 204 constituting an end in a longitudinal direction. The side structure 201, the roof structure 202, and the underframe 203 are each formed by joining a plurality of extruded members. The longitudinal direction of the extruded profile is set to the longitudinal direction of the vehicle body. The extruded profile is a hollow profile made of an aluminum alloy.

【0011】側構体201を構成する中空形材10、2
0の構成および接合方法について説明する。他の箇所、
他の構体も同様である。中空形材10、20は二枚の面
板11、12、21、22とトラス状に配置した複数の
リブ13、23からなる。二枚の面板11、12(2
1、22)は実質的に平行である。リブ13、23によ
るトラスのピッチは同一である。トラスはリブ13、2
3、面板11、12、21、22の板厚の中心線によっ
て構成される。頂点は面板11、12、21、22側に
ある。頂点を黒丸で示している。
The hollow members 10, 2 constituting the side structure 201
The configuration and the joining method of No. 0 will be described. Elsewhere,
The same applies to other structures. The hollow members 10 and 20 include two face plates 11, 12, 21 and 22 and a plurality of ribs 13 and 23 arranged in a truss shape. The two face plates 11, 12 (2
1, 22) are substantially parallel. The pitch of the truss by the ribs 13 and 23 is the same. Truss ribs 13,2
3, constituted by the center line of the thickness of the face plates 11, 12, 21, 22; The vertices are on the face plates 11, 12, 21, 22 side. The vertices are indicated by black circles.

【0012】車内側のトラスの頂点付近には機器を取り
付けるためのレール19、29を一体に設けている。レ
ール19、29はL状の2つの部材からなる。レールは
内装板や椅子等の機器の取り付け座になる。
Rails 19 and 29 for mounting equipment are integrally provided near the top of the truss inside the vehicle. The rails 19 and 29 are composed of two L-shaped members. The rails serve as seats for equipment such as interior boards and chairs.

【0013】車体の外面側に位置する面板12、22の
端部は車内側の面板11、21の端部よりも隣接する中
空形材20、10側に突出している。この突出した面板
を12b、22bと呼ぶ。面板12b、22bの端部同
士を突き合わせて摩擦攪拌接合している。面板12b、
22bの板厚は他の部分の面板12、22の板厚よりも
厚い。
The ends of the face plates 12 and 22 located on the outer surface side of the vehicle body project toward the adjacent hollow members 20 and 10 than the ends of the face plates 11 and 21 inside the vehicle. The protruding face plates are called 12b and 22b. The ends of the face plates 12b and 22b are abutted against each other to perform friction stir welding. Face plate 12b,
The plate thickness of 22b is larger than the plate thickness of the face plates 12 and 22 in other portions.

【0014】車内側の面板11の端部と面板21との端
部との間は接続材30を介して接合している。接続材3
0と面板11、21との突き合わせ部を摩擦攪拌接合し
ている。接続材30と面板11、21との接合部は、リ
ブ13、23、面板11、12、21、22によるトラ
スの頂点の近傍にある。中空形材10、20は面板1
2、22を下方にしてベッド240に載っている。面板
11、21側を上方にしている。上方から回転工具25
0を接合部に挿入して摩擦攪拌接合をする。車内側から
摩擦攪拌接合すると言える。
An end of the face plate 11 on the inside of the vehicle and an end of the face plate 21 are joined via a connecting member 30. Connection material 3
Butted portions of the face plate 11 and 21 are friction stir welded. The joint between the connecting member 30 and the face plates 11 and 21 is located near the top of the truss by the ribs 13 and 23 and the face plates 11, 12, 21 and 22. Hollow profiles 10 and 20 are face plates 1
2 and 22 are placed on the bed 240 with the lower side. The side of the face plates 11 and 21 faces upward. Rotating tool 25 from above
0 is inserted into the joint to perform friction stir welding. It can be said that friction stir welding is performed from the inside of the car.

【0015】面板12b、22bの端部には車内側(す
なわち面板11、21側)に突出する凸部16、26が
ある。面板11、21の端部(すなわち端部のトラスの
頂点)の近傍には車内側(すなわち面板の外面側)に突
出する凸部15、25がある。接続材30の端部には車
内側(すなわち面板11、21の外面側、中空形材の外
面側)に突出する凸部35、35がある。凸部15、2
5、35、16、26の高さ、幅は実質的に同一であ
る。なお、凸部15、突き合わせ面15bは図示してい
ないが、凸部25、突き合わせ面25bのように面板1
1の端部にある。
At the ends of the face plates 12b and 22b, there are protruding portions 16 and 26 projecting toward the inside of the vehicle (ie, toward the face plates 11 and 21). In the vicinity of the ends of the face plates 11 and 21 (that is, the vertices of the end trusses), there are convex portions 15 and 25 protruding inward of the vehicle (that is, the outer surface side of the face plates). At the end of the connecting member 30, there are convex portions 35, 35 protruding toward the inside of the vehicle (that is, the outer surfaces of the face plates 11, 21 and the outer surfaces of the hollow members). Convex part 15, 2
The heights and widths of 5, 35, 16, and 26 are substantially the same. Although the protrusions 15 and the butting surfaces 15b are not shown, the face plate 1 like the protrusions 25 and the butting surfaces 25b is not shown.
1 at the end.

【0016】凸部15、25、35、16、26の突き
合わせ面15b、25bは垂直である。これに対応する
接続材30の端部の突き合わせ面も垂直である。接続材
30の端部はトラスの頂点の近傍に突出させて設けた座
17、27に載っている。座17、27はリブ13A、
23Aから突き出している。垂直面15b、25bと座
17、27の上面とによって凹部を構成している。この
凹部は面板11、21に沿った面側および中空形材1
0、20の端部側に開口している。
The butting surfaces 15b, 25b of the projections 15, 25, 35, 16, 26 are vertical. The corresponding butting surface of the end of the connecting member 30 is also vertical. The end of the connecting member 30 rests on seats 17, 27 protruding near the apex of the truss. The seats 17 and 27 are ribs 13A,
It protrudes from 23A. The vertical surfaces 15b and 25b and the upper surfaces of the seats 17 and 27 form a recess. The recess is formed on the surface side along the face plates 11 and 21 and the hollow profile 1.
It is open on the end side of 0 and 20.

【0017】突き合わせ面15b、25bは面板11、
12、21、22に直交している。つまり、面板の法線
に沿っている。突き合わせ面15b、25bは中空形材
10、20の厚さ方向に沿っている。突き合わせ面15
b、25bの位置はトラスの頂点を通る法線よりも中空
形材10、20の他端側に位置している。突き合わせ面
15b、25bがトラスの頂点を通る法線上にある場合
であって、接続材30の幅が短い場合(許容誤差内であ
る。)、回転工具250の挿入位置は接続材30側に寄
るためである。この場合、端部のリブ13A、23Aの
荷重が過大になる可能性がある。2つの凸部15(2
5)、35の幅を検出して、その中心に回転工具250
の軸心を一致させる。
The butting surfaces 15b and 25b are
It is orthogonal to 12, 21, 22. That is, it is along the normal of the face plate. The butting surfaces 15b, 25b extend along the thickness direction of the hollow profiles 10, 20. Butt surface 15
The positions of b and 25b are located on the other end side of the hollow profiles 10 and 20 with respect to the normal passing through the vertex of the truss. When the butting surfaces 15b and 25b are on the normal passing through the vertex of the truss and the width of the connecting member 30 is short (within an allowable error), the insertion position of the rotary tool 250 is closer to the connecting member 30 side. That's why. In this case, the load on the ribs 13A and 23A at the ends may be excessive. Two convex portions 15 (2
5) The width of 35 is detected and the center of the rotary tool 250 is detected.
Align the axes.

【0018】接続材30の端部の下面(すなわち面板1
2b、22b側の面)は徐々に下面側に突出している。
端部が下面に突出しているのは接合ビードを厚くするた
めである。接続材30の板31(端部の上下の凸部を除
いた部分)は中空形材10、20の面板11、21の延
長線上にある。板31の板厚は面板11、21の板厚と
同一か又は厚い。接続材30は中空形材10、20と同
一材質の押し出し形材である。接続材30の長さは中空
形材10、20の長さと同一である。
The lower surface of the end of the connecting member 30 (that is, the face plate 1)
2b and 22b sides) gradually project toward the lower surface side.
The reason why the ends protrude from the lower surface is to increase the thickness of the joining bead. The plate 31 of the connecting member 30 (the portion excluding the upper and lower convex portions at the ends) is on an extension of the face plates 11 and 21 of the hollow members 10 and 20. The thickness of the plate 31 is equal to or greater than the thickness of the face plates 11 and 21. The connecting member 30 is an extruded member made of the same material as the hollow members 10 and 20. The length of the connecting member 30 is the same as the length of the hollow members 10 and 20.

【0019】面板11の端部から面板21の端部までの
距離P(中空形材10の端部のトラスの頂点から中空形
材20の端部のトラスの頂点までの距離)は他の位置の
トラスのピッチPと同一である。
The distance P from the end of the face plate 11 to the end of the face plate 21 (the distance from the top of the truss at the end of the hollow section 10 to the top of the truss at the end of the hollow section 20) is another position. Truss pitch P.

【0020】中空形材のトラスは、面板11、12、2
1、22側を頂点としたとき、2等辺3角形である。し
かし中空形材10、20の端部のトラスは2等辺3角形
ではない。中空形材10、20の端部のトラスを構成す
るリブ13Aが鉛直線に対して成す角度はθ1である。
前記端部のトラスを構成するリブ13Bが鉛直線に対し
て成す角度はθ2である。θ1<θ2である。このた
め、リブ13A(23A)は面板12(22)の途中に
接続している。リブ13Aと面板12との接続部と、リ
ブ23Aと面板22との接続部との間には摩擦攪拌接合
装置を挿入する空間が生じる。
The truss of the hollow profile is composed of face plates 11, 12, 2
When the vertices are on the 1, 22 side, it is an isosceles triangle. However, the trusses at the ends of the hollow members 10, 20 are not isosceles triangles. The angle formed by the rib 13A constituting the truss at the ends of the hollow members 10, 20 with respect to the vertical line is θ1.
The angle formed by the rib 13B constituting the end truss with respect to the vertical line is θ2. θ1 <θ2. Therefore, the rib 13A (23A) is connected in the middle of the face plate 12 (22). A space for inserting the friction stir welding apparatus is formed between the connection between the rib 13A and the face plate 12 and the connection between the rib 23A and the face plate 22.

【0021】リブ13A、23Aはリブ13B、23A
に比べて立っている(θ1が小さい)ので、リブ13
A、23Aの板厚はリブ13B、23Aの板厚よりも大
きい。リブ13B、23Bの板厚は他のリブ13の板厚
よりも大きい。リブ13A、13B、13と面板11、
12、21、22との接続部は円弧状である。また、接
続部の厚さは強度の観点から定めている。
The ribs 13A and 23A are ribs 13B and 23A.
(Θ1 is small), the rib 13
The plate thickness of A, 23A is larger than the plate thickness of ribs 13B, 23A. The plate thickness of the ribs 13B and 23B is larger than the plate thickness of the other ribs 13. Ribs 13A, 13B, 13 and face plate 11,
Connections with 12, 21, and 22 are arc-shaped. Further, the thickness of the connection portion is determined from the viewpoint of strength.

【0022】接続材30に接合する面板11、21の端
部(凸部15、25の端部)はリブ13A、13Bによ
るトラスの頂点を通る垂直な延長線上にある。図1、図
2において面板11、12、21、22、35は水平で
ある。
The ends of the face plates 11 and 21 (ends of the projections 15 and 25) to be joined to the connecting member 30 are on a vertical extension line passing through the vertices of the truss by the ribs 13A and 13B. 1 and 2, the face plates 11, 12, 21, 22, and 35 are horizontal.

【0023】この構造体の製作方法を説明する。中空形
材10、20はベッド240に載せられ、固定されてい
る。面板12b、22bの端部の突き合わせ部は接触し
ているか近接している。面板12、22の突き合わせ部
の凸部16、26を上方からアーク溶接によって仮止め
する。仮止め溶接は間欠的である。
A method of manufacturing this structure will be described. The hollow members 10 and 20 are placed on a bed 240 and fixed. The butted portions at the ends of the face plates 12b and 22b are in contact with or close to each other. The projections 16 and 26 of the butted portions of the face plates 12 and 22 are temporarily fixed by arc welding from above. Temporary welding is intermittent.

【0024】面板12b、22bの突き合わせ部が載る
ベッド240の上面は平らである。面板12b、22b
の突き合わせ部付近、リブ12A、22Bと面板12
b、22bとの交点付近、リブ12B、12Bと面板1
2、22との交点付近の三者は同一高さのベッド240
に載っている。この状態において、摩擦攪拌接合装置の
回転工具250を上方から凸部16、26の突き合わせ
部に挿入した状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪
拌接合する。回転工具250の軸心は鉛直方向(接合部
の法線に沿った方向)である。ただし、回転工具250
の進行方向に対しては軸心は公知のように傾斜してい
る。2つの凸部16、26の幅を検出してその中心に回
転工具250の軸心を位置させる。
The upper surface of the bed 240 on which the butted portions of the face plates 12b and 22b are placed is flat. Face plates 12b, 22b
Ribs 12A, 22B and face plate 12
b, near the intersection with 22b, ribs 12B, 12B and face plate 1
The three persons near the intersection with 2 and 22 are beds 240 of the same height.
It is listed in In this state, friction stir welding is performed by moving the rotary tool 250 of the friction stir welding apparatus along the welding line with the rotary tool 250 being inserted from above into the butted portions of the projections 16 and 26. The axis of the rotary tool 250 is in the vertical direction (the direction along the normal line of the joint). However, the rotary tool 250
The axis is inclined in a known manner with respect to the traveling direction. The width of the two convex portions 16 and 26 is detected, and the axis of the rotary tool 250 is positioned at the center.

【0025】回転工具250は大径部252とその先端
の小径部251とからなる。小径部251の先端は面板
12b、22bの下面の近傍に位置している。大径部2
52の下端は凸部16、26の頂と面板12b、22b
の車内側の面(面板11、21側の面)との間に位置し
ている。大径部252の径は2つの凸部16、26から
なる幅よりも小さい。小径部251はねじである。
The rotary tool 250 has a large diameter portion 252 and a small diameter portion 251 at the end thereof. The tip of the small diameter portion 251 is located near the lower surfaces of the face plates 12b and 22b. Large diameter part 2
The lower end of 52 is provided at the tops of the projections 16, 26 and the face plates 12b, 22b.
Of the vehicle (surfaces on the face plates 11 and 21 side). The diameter of the large diameter portion 252 is smaller than the width formed by the two convex portions 16 and 26. The small diameter portion 251 is a screw.

【0026】この摩擦攪拌接合によって、面板12b、
22bの突き合わせ部の隙間は埋められて、接合され
る。突き合わせ部の外面側(車外側)は平らに接合され
る。面板12b、22bの外面側には接合線の凹部はな
い。
By this friction stir welding, the face plate 12b,
The gap between the butting portions 22b is filled and joined. The outer surface side (outside of the vehicle) of the butted portion is flatly joined. There is no concave portion of the joining line on the outer surface side of the face plates 12b and 22b.

【0027】次に、面板11の座17と面板21の座2
7に接続材30を載せる。接続材30の端部は面板1
1、21の端部に接触するか近接している。次に、凸部
35、35と面板11、21の凸部15、25とをそれ
ぞれアーク溶接によって仮止めする。仮止め溶接は間欠
的である。
Next, the seat 17 of the face plate 11 and the seat 2 of the face plate 21
The connection member 30 is placed on the connection member 7. The end of the connecting member 30 is the face plate 1
Contacting or close to the ends of 1, 21. Next, the convex portions 35, 35 and the convex portions 15, 25 of the face plates 11, 21 are temporarily fixed by arc welding, respectively. Temporary welding is intermittent.

【0028】次に、摩擦攪拌接合装置の回転工具250
を上方から接続材30と面板11の突き合わせ部に挿入
した状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌接合す
る。2つの凸部15、35の幅を検出してその中心に回
転工具250の軸心を位置させる。回転工具250の軸
心は鉛直方向である。ただし、回転工具250の進行方
向に対しては軸心は公知のように傾斜している。
Next, the rotary tool 250 of the friction stir welding apparatus is used.
Is inserted along the joining line between the connecting member 30 and the face plate 11 from above, and is moved along the joining line to perform friction stir welding. The width of the two convex portions 15 and 35 is detected, and the axis of the rotary tool 250 is positioned at the center. The axis of the rotary tool 250 is vertical. However, the axis is inclined in a known manner with respect to the traveling direction of the rotary tool 250.

【0029】このため、回転工具250の軸心は2つの
リブ13A、23Bによるトラスの頂点またはその近傍
を通る鉛直線上にある。この偏芯に対しては、リブ13
A、13Bの板厚の増大、リブと面板とを接続する円弧
の形状、接続部の厚さ等によって対応する。
For this reason, the axis of the rotary tool 250 is on a vertical line passing through or near the vertex of the truss formed by the two ribs 13A and 23B. For this eccentricity, the rib 13
This is dealt with by increasing the plate thicknesses of A and 13B, the shape of the arc connecting the rib and the face plate, the thickness of the connection portion, and the like.

【0030】回転工具250の小径部251の先端は座
17の上面よりも深く挿入している。大径部252の下
端は凸部15、35の頂と面板11、31の車内側の面
(中空形材10の外面側の面)との間に位置している。
大径部252の径は2つの凸部15、35からなる幅よ
りも小さい。小径部251はねじである。
The tip of the small diameter portion 251 of the rotary tool 250 is inserted deeper than the upper surface of the seat 17. The lower end of the large diameter portion 252 is located between the tops of the protrusions 15 and 35 and the inner surface of the face plates 11 and 31 (the outer surface of the hollow profile 10).
The diameter of the large diameter portion 252 is smaller than the width formed by the two convex portions 15 and 35. The small diameter portion 251 is a screw.

【0031】次に、接続材30と面板21の突き合わせ
部の摩擦攪拌接合を前記のように行う。面板12b、2
2bの突き合わせ部の接合に用いた回転工具250を用
いて面板11、21と接続部材30の接合を行う。この
ため、面板11の接合を行い、次に面板21の接合を行
っている。2つの回転工具を用いれば、接続材30の両
端の接合を同時にできる。
Next, the friction stir welding of the butted portion of the connecting member 30 and the face plate 21 is performed as described above. Face plate 12b, 2
The face plates 11 and 21 and the connection member 30 are joined using the rotary tool 250 used for joining the butting portions of 2b. Therefore, the face plate 11 is joined, and then the face plate 21 is joined. If two rotating tools are used, both ends of the connecting member 30 can be joined at the same time.

【0032】これによれば、中空形材の両面の接合を片
面側から行うことができる。このため、一方の面を接合
した構造体を反転させる必要がない。したがって、安価
に、また高精度に製作できるものである。また、面板1
2b、22bの接合部の外面は平らに接合できる。凸部
16、26、15、25、35は構造体内や車内側にあ
り、平滑な面が要求される箇所(外面側、車外側)には
ない。また、外面側には回転工具によって切削されて生
じる凹部もない。このため、凸部の切削等を不要にで
き、車体を安価に製作できるものである。
According to this, the joining of both sides of the hollow profile can be performed from one side. For this reason, there is no need to invert the structure in which one surface is joined. Therefore, it can be manufactured at low cost and with high precision. Also, face plate 1
The outer surfaces of the joints 2b and 22b can be joined flat. The convex portions 16, 26, 15, 25, and 35 are located inside the structure or on the inside of the vehicle, and are not located at locations where a smooth surface is required (outer surface side, outer side of the vehicle). Further, there is no concave portion formed by cutting with the rotary tool on the outer surface side. For this reason, the cutting of the convex portion can be made unnecessary, and the vehicle body can be manufactured at low cost.

【0033】また、接続材30と面板11(21)との
接合の際の挿入力は、回転工具250の軸心に向けて配
置した2つのリブ13A、13B(23A、23B)に
よって支えられる。このため、リブ13A、13B(2
3A、23B)の曲がりを抑制できる。13A、13B
(23A、23B)の板厚を薄くでき、軽量にできるも
のである。もちろん面板11、21、31の曲がりも抑
制できる。リブ13A、13B(23A、23B)を支
えるベッド240は同一高さにあるので、面板12、2
2の曲がりも防止できる。
The insertion force at the time of joining the connecting member 30 and the face plate 11 (21) is supported by the two ribs 13A, 13B (23A, 23B) arranged toward the axis of the rotary tool 250. For this reason, the ribs 13A, 13B (2
3A, 23B) can be suppressed. 13A, 13B
(23A, 23B) can be made thinner and lighter. Of course, the bending of the face plates 11, 21, 31 can also be suppressed. Since the beds 240 supporting the ribs 13A, 13B (23A, 23B) are at the same height, the face plates 12, 2
2 can also be prevented.

【0034】また、接合後、構造体として用いる場合を
考えると、実質的にすべてをトラス構造で構成したこと
になる。中空形材10、20の接合部もトラス構造であ
る。このため、面外曲げ剛性が向上し、軽量にできるも
のである。
Considering the case where the structure is used after the joining, substantially all of the structure is constituted by the truss structure. The joint between the hollow members 10 and 20 also has a truss structure. Therefore, the out-of-plane bending rigidity is improved, and the weight can be reduced.

【0035】なお、接続材30、リブ13A、23Aの
間の面板12b、22b、リブ13A、23Aは実質的
にトラスを構成するので、この部分が特に弱いことはな
い。ただし、板厚は検討すべきである。
Since the face plates 12b, 22b and the ribs 13A, 23A between the connecting member 30, the ribs 13A, 23A substantially constitute a truss, this portion is not particularly weak. However, the thickness should be considered.

【0036】また、リブ13A、23Aの傾斜角θ1を
リブ13B、23Bの傾斜角θ2よりも大きくすること
ができる。これによれば、接続材30の幅が大きくな
り、その板厚を厚くする必要が生じ、重量が大きくな
る。しかし、摩擦攪拌接合装置の挿入の為に大きな開口
が必要な場合に利用できる。
The inclination angle θ1 of the ribs 13A and 23A can be made larger than the inclination angle θ2 of the ribs 13B and 23B. According to this, the width of the connection member 30 becomes large, and it becomes necessary to increase the thickness of the connection member 30, and the weight becomes large. However, it can be used when a large opening is required for insertion of the friction stir welding apparatus.

【0037】リブの傾斜角θ1、θ2を同一にして、2
等辺3角形にすることができる。これによればリブ13
A、13B(23A、23B)の板厚を同一にできる。
また、リブ13B、23Bの板厚を図1の場合よりも薄
くできよう。ただし、この2等辺3角形のトラスの大き
さを他の個所のトラスの大きさと同一にすれば、接続材
30の幅は大きくなる。
By making the inclination angles θ1 and θ2 of the rib the same, 2
It can be an equilateral triangle. According to this, the rib 13
A, 13B (23A, 23B) can have the same plate thickness.
Also, the plate thickness of the ribs 13B and 23B could be made smaller than in FIG. However, if the size of the isosceles triangular truss is made the same as the size of the truss at other places, the width of the connecting member 30 becomes large.

【0038】しかし、2つのリブ13A、13B(23
A、23B)の傾斜角θ1、θ2を図1の傾斜角θ1と
すれば、端部のトラスを小さい2等辺3角形にすること
ができる。この端部のトラスの底辺の大きさは他の個所
のトラスの底辺の大きさよりも小さい。これによれば、
リブ13B(23B)と面板12(22)との交点から
中空形材10(20)の端部までの距離を小さくでき
る。したがって、接続材30の幅を図1の接続材30の
幅と同様にできる。
However, the two ribs 13A and 13B (23
If the inclination angles θ1 and θ2 of A, 23B) are the inclination angles θ1 of FIG. 1, the truss at the end can be made a small isosceles triangle. The size of the base of the truss at this end is smaller than the size of the base of the truss at other places. According to this,
The distance from the intersection of the rib 13B (23B) and the face plate 12 (22) to the end of the hollow profile 10 (20) can be reduced. Therefore, the width of the connecting member 30 can be made similar to the width of the connecting member 30 in FIG.

【0039】接続材30の部分を含めて全てのトラスの
ピッチは同一である。端部のトラスを除き、トラスの大
きさは同一である。このため、中空形材の設計を標準化
できる。2つのリブ13A、13B(23A、23B)
による頂点は面板21、31よりも外面側にあってもよ
い。2つのリブ13A、13B(23A、23B)によ
るトラスの頂点よりも接続材30側に突き合わせ面15
b、25bを設置してもよい。ただし、これはリブ13
A(23A)の角度θ、板厚、荷重等によって、それが
適正である場合である。
The pitch of all the trusses including the connecting member 30 is the same. Except for the end truss, the size of the truss is the same. For this reason, the design of the hollow profile can be standardized. Two ribs 13A, 13B (23A, 23B)
May be located on the outer surface side of the face plates 21 and 31. Abutment surface 15 on the connecting member 30 side from the top of the truss by two ribs 13A, 13B (23A, 23B).
b, 25b may be installed. However, this is rib 13
This is a case where it is appropriate depending on the angle θ of A (23A), the plate thickness, the load, and the like.

【0040】また、2つのリブ13A、13B(23
A、23B)が成す角度の中間に向けた角度で回転工具
250を挿入してもよい。この場合の軸心はトラスの頂
点に向ける。
The two ribs 13A, 13B (23
A, 23B) may insert the rotary tool 250 at an angle toward the middle of the angle formed by the rotary tool 250. The axis in this case is directed to the top of the truss.

【0041】上記実施例では接続材30の接合は摩擦攪
拌接合で行っているが、アーク溶接で行ってもよい。ア
ーク溶接する場合は、接合時の荷重がないので、リブ1
3A、13B(23A、23B)を薄くできるであろ
う。また、接続材30の接合は間欠的に行うことができ
る。また、面板12b、22bの接合をアーク溶接で行
ってもよい。面板12b、22bをアーク溶接した場合
は、裏面に溶接ビードができるように溶接するので、溶
接後のビードの切削が必要である。
In the above embodiment, the joining of the connecting members 30 is performed by friction stir welding, but may be performed by arc welding. In the case of arc welding, there is no load at the time of joining.
3A, 13B (23A, 23B) could be made thinner. Further, the joining of the connecting members 30 can be performed intermittently. Further, the face plates 12b and 22b may be joined by arc welding. When the face plates 12b and 22b are arc-welded, the welding is performed so that a weld bead is formed on the back surface, so that it is necessary to cut the bead after welding.

【0042】上記実施例は面板11、12、21、22
が平行であったが、一方の面板が他方の面板に対して傾
斜している場合にも対応できるものである。リブ13
A、13B(23A、23B)の板厚において、面板1
1、21側の板厚を面板12、22側を厚くする。面板
11、21側を厚くするのは、接合時に高温になりやす
いからである。
In the above embodiment, the face plates 11, 12, 21, 22
Are parallel, but it is possible to cope with a case where one face plate is inclined with respect to the other face plate. Rib 13
A, 13B (23A, 23B) in the thickness, face plate 1
The plate thickness on the sides 1 and 21 is increased on the face plates 12 and 22 side. The reason for increasing the thickness of the face plates 11 and 21 is that the temperature tends to be high during joining.

【0043】図5は、接合部の面板の法線が傾斜してい
る場合である。中空形材20の一端は水平である。中空
形材10、20はベッド240に載っている。これは側
構体201の端部の接合線に生じ易い。この場合の回転
体の軸心は面板の法線に沿っている。この法線はトラス
の頂点の近傍を通る。矢印は回転工具250の位置と方
向を示す。
FIG. 5 shows a case where the normal of the face plate at the joint is inclined. One end of the hollow section 20 is horizontal. The hollow profiles 10, 20 rest on a bed 240. This is likely to occur at the joining line at the end of the side structure 201. In this case, the axis of the rotating body is along the normal of the face plate. This normal passes near the truss vertex. Arrows indicate the position and direction of the rotary tool 250.

【0044】図6は、接続材30を載せる座27の面を
傾斜面27bにしたものである。傾斜面は面板22bの
端部に向けて傾斜している。接続材30の端部も同様に
傾斜している。面板12b、22bを接合したとき、凸
部15、25間隔が小さくなる。傾斜面27bがあるの
で、接続材30を配置しやすい。
FIG. 6 shows a configuration in which the surface of the seat 27 on which the connecting member 30 is placed is formed as an inclined surface 27b. The inclined surface is inclined toward the end of the face plate 22b. The end of the connecting member 30 is also inclined. When the face plates 12b and 22b are joined, the interval between the protrusions 15 and 25 is reduced. Since there is the inclined surface 27b, it is easy to arrange the connecting member 30.

【0045】図7、図8の実施例を説明する。面板12
b、22bの長さは短い。面板12b、22bの厚さは
厚い。面板12b、22bを上方から摩擦攪拌接合後、
この面板を円弧状に上方から切削する。この円弧はリブ
13A、23Aに接するように切削する。これによって
応力集中による強度低下を防止できる。
The embodiment shown in FIGS. 7 and 8 will be described. Face plate 12
The lengths of b and 22b are short. The thickness of the face plates 12b and 22b is large. After friction stir welding of the face plates 12b and 22b from above,
This face plate is cut in an arc shape from above. This arc is cut so as to be in contact with the ribs 13A and 23A. As a result, a decrease in strength due to stress concentration can be prevented.

【0046】図9の実施例を説明する。中空形材10c
の端部のリブ13Cは面板11c、12cに直交(面板
の法線に沿っている)している。面板11cとリブ13
Cとの接続部には前記と同様に凹部と座17cがある。
17dは座17cに接続した突出片で、接続材30の端
部が載る。この接合部の突き合わせ面16bcはリブ1
3Cの板厚の範囲内にある。突き合わせ面16bcは面
板の法線に沿っている。面板11cの端部には凸部15
cある。このものでは摩擦攪拌接合時の挿入力をリブ1
3Cで支える。これは中空形材の端部にトラスを設ける
ことができない場合に実施する。
The embodiment shown in FIG. 9 will be described. Hollow profile 10c
Is perpendicular to the face plates 11c and 12c (along the normal to the face plates). Face plate 11c and rib 13
The connection portion with C has a concave portion and a seat 17c as described above.
Reference numeral 17d denotes a protruding piece connected to the seat 17c, on which an end of the connecting member 30 is placed. The butted surface 16bc of this joint is the rib 1
The thickness is within the range of 3C. The butting surface 16bc is along the normal of the face plate. A projection 15 is provided at the end of the face plate 11c.
c. In this method, the insertion force during friction stir welding is reduced by rib 1
Support with 3C. This is done when a truss cannot be provided at the end of the hollow profile.

【0047】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the language described in each claim or the language described in the section for solving the problem, and is easily replaced by those skilled in the art. It extends to a range.

【0048】[0048]

【発明の効果】本発明によれば、二枚の面板を接続する
2つのリブによるトラスの頂点の近傍を接合部として接
合材を介して接合するので、軽量かつ高剛性な構造体を
提供することができるものである。
According to the present invention, the truss is joined through the joining material by using the joint near the apex of the truss formed by the two ribs connecting the two face plates, thereby providing a lightweight and highly rigid structure. Is what you can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の接合部の要部の縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a main part of a joint according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例の接合部の縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a joint according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例の一組の中空形材の縦断面
図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a pair of hollow profiles according to an embodiment of the present invention.

【図4】鉄道車両の車体の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a vehicle body of a railway vehicle.

【図5】本発明の他の実施例の要部の縦断面図。FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a main part of another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例の要部の縦断面図。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part of another embodiment of the present invention.

【図7】本発明の他の実施例の要部の縦断面図。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a main part of another embodiment of the present invention.

【図8】図7の部材を接合した後の縦断面図。FIG. 8 is a longitudinal sectional view after joining the members of FIG. 7;

【図9】本発明の他の実施例の要部の縦断面図。FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a main part of another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、10c、20 中空形材 11、11c、12、12c、12b、21、22、2
2b 面板 13、13A、13B、23、23A、23B リブ 17 座 27 片 30 接続材 201 側構体 202 屋根構体 203 台枠 240 ベッド 250 回転工具
10, 10c, 20 Hollow profiles 11, 11c, 12, 12c, 12b, 21, 22, 2,
2b Face plate 13, 13A, 13B, 23, 23A, 23B Rib 17 Seat 27 Piece 30 Connecting material 201 Side structure 202 Roof structure 203 Underframe 240 Bed 250 Rotary tool

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // B23K 103:10 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) // B23K 103: 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 二枚の面板の間を複数のリブでトラス状
に接続しており、一方の面板の端部は中空形材の端部の
前記トラスの頂点の近傍にあり、他方の面板の端部は前
記一方の面板の端部よりも突出させた2つの中空形材を
準備し、 前記突出させた面板同士を前記一方の面板側から接合
し、 次に、一方の前記中空形材の前記一方の面板の端部と他
方の前記中空形材の前記一方の面板の端部との間に接続
材を配置し、 前記接続材の端部のそれぞれを前記一方の面板にそれぞ
れ接合すること、 を特徴とする構造体の製作方法。
1. A truss-like connection between two face plates by a plurality of ribs, wherein an end of one face plate is located near an apex of the truss at an end of a hollow profile, and the other face plate is provided. Prepare two hollow profiles protruding from the end of the one face plate, and join the protruded face plates from the one face plate side, and then one of the hollow profiles A connecting member is disposed between an end of the one face plate and an end of the one face plate of the other hollow profile, and each end of the connecting material is joined to the one face plate, respectively. A method of manufacturing a structure, comprising:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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