JP2001071897A - 摩擦攪拌接合用中空形材 - Google Patents
摩擦攪拌接合用中空形材Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T30/00—Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance
Abstract
(57)【要約】
【課題】 中空形材等の寸法精度にとらわれずに、中空
形材を一方の面から良好な接合ができるようにする。 【解決手段】 中空形材１０、２０の面板の突出片１２
ｂ、２２ｂを上方から摩擦攪拌接合をする。次に接続材
３０を座１７、２７に載せ、上方から摩擦攪拌接合を行
う。座１７、２７は２つの面板１１、１２（２１、２
２）を接続するリブと面板１１（２１）との交点にあ
る。接続材３０と座１７、２７の接合は重ね接合であ
る。突き合わせ接合ではない。このため、中空形材１
０、２０の製作誤差、配置の誤差があっても、容易に接
合できるものである。
形材を一方の面から良好な接合ができるようにする。 【解決手段】 中空形材１０、２０の面板の突出片１２
ｂ、２２ｂを上方から摩擦攪拌接合をする。次に接続材
３０を座１７、２７に載せ、上方から摩擦攪拌接合を行
う。座１７、２７は２つの面板１１、１２（２１、２
２）を接続するリブと面板１１（２１）との交点にあ
る。接続材３０と座１７、２７の接合は重ね接合であ
る。突き合わせ接合ではない。このため、中空形材１
０、２０の製作誤差、配置の誤差があっても、容易に接
合できるものである。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平９−３０９
１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ２）の図９のよう
に、中空形材を一方の面から摩擦攪拌接合する場合を考
える。この場合は、２つの中空形材３１、３２の上面の
板３３、３３の間隔、およびこの部分に配置する継ぎ手
６０の幅の精度が重要である。上面の板３３、３３の間
隔が継ぎ手６０の幅よりも小さければ、継ぎ手６０を配
置できない。逆に、上面の３３、３３の間隔が継ぎ手６
０の幅よりも大きければ、摩擦攪拌接合が困難である。
すなわち、板３３と継ぎ手６０との突き合わせ部の隙間
が小さいことが重要である。
１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ２）の図９のよう
に、中空形材を一方の面から摩擦攪拌接合する場合を考
える。この場合は、２つの中空形材３１、３２の上面の
板３３、３３の間隔、およびこの部分に配置する継ぎ手
６０の幅の精度が重要である。上面の板３３、３３の間
隔が継ぎ手６０の幅よりも小さければ、継ぎ手６０を配
置できない。逆に、上面の３３、３３の間隔が継ぎ手６
０の幅よりも大きければ、摩擦攪拌接合が困難である。
すなわち、板３３と継ぎ手６０との突き合わせ部の隙間
が小さいことが重要である。
【０００４】しかし、中空型材３１、３２や継ぎ手６０
の押し出し加工の製作公差から突き合わせ部に大きな隙
間が発生しやすい。鉄道車両の車体の接合の場合のよう
に、多数の中空形材を並べて接合する場合には、これが
顕著になる。本発明の目的は、中空形材等の寸法精度に
とらわれずに、中空形材を一方の面から良好な接合がで
きるようにすることにある。
の押し出し加工の製作公差から突き合わせ部に大きな隙
間が発生しやすい。鉄道車両の車体の接合の場合のよう
に、多数の中空形材を並べて接合する場合には、これが
顕著になる。本発明の目的は、中空形材等の寸法精度に
とらわれずに、中空形材を一方の面から良好な接合がで
きるようにすることにある。
【０００５】
【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
突出しており、前記一方の面板の端部と該端部側の前記
リブとの接続部には、中空形材の厚さ方向および前記端
部の方向に開口した凹状の座があり、該座の幅の中央部
は前記トラスの頂点の近傍にあること、によって達成で
きる。
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
突出しており、前記一方の面板の端部と該端部側の前記
リブとの接続部には、中空形材の厚さ方向および前記端
部の方向に開口した凹状の座があり、該座の幅の中央部
は前記トラスの頂点の近傍にあること、によって達成で
きる。
【０００６】
【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
い部品番号を使用することがある。その場合はその部品
番号から１０を減算した部品番号が右半分の部品番号の
部品に相当する。図１は図２の要部拡大図、図２は図３
の要部拡大図、図３は図４の側構体の要部の縦断面図で
ある。
により説明する。以下の説明において、図１に記載のな
い部品番号を使用することがある。その場合はその部品
番号から１０を減算した部品番号が右半分の部品番号の
部品に相当する。図１は図２の要部拡大図、図２は図３
の要部拡大図、図３は図４の側構体の要部の縦断面図で
ある。
【０００７】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。側
構体２０１を構成する中空形材１０、２０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。
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。側
構体２０１を構成する中空形材１０、２０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。
【０００８】中空形材１０、２０は二枚の面板１１、１
２、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（２１、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、２３、面板１
１、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。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。
２、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（２１、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、２３、面板１
１、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。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。
【０００９】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。突き合わせ部
の隙間が小さくなるように突き合わせている。面板１２
ｂ、２２ｂの板厚は他の部分の面板１２、２２の板厚よ
りも厚い。
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。突き合わせ部
の隙間が小さくなるように突き合わせている。面板１２
ｂ、２２ｂの板厚は他の部分の面板１２、２２の板厚よ
りも厚い。
【００１０】中空形材１０、２０は面板１２、２２を下
方にしてベッド４０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２５０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。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。凸部１６、２６の幅高さは実質的に同一である。
方にしてベッド４０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２５０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。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。凸部１６、２６の幅高さは実質的に同一である。
【００１１】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の端部はトラスの頂点に設けた座２７（１７）に載っ
ている（重なっている。）。座２７（１７）は、リブ２
３Ａ（１３Ａ）とリブ２３Ｂ（１３Ｂ）との交点にあ
る。座２７（１７）の幅の中央に前記交点がある。つま
り、端部のトラスの頂点は座２７（１７）の幅の中央部
にある。座２７（１７）の幅は接続材３０の凸部３５の
幅と同様である。座２７（１７）は面板２１（１１）の
外面よりも凹んでいる。座２７（１７）は中空形材の厚
さ方向の外側、幅方向の端部側に開口している。面板２
１（１１）の端部２７ｂ（１７ｂ）は接続材３０とのア
ーク溶接用の開先として傾斜している。
部との間は接続材３０を介して接合している。接続材３
０の端部はトラスの頂点に設けた座２７（１７）に載っ
ている（重なっている。）。座２７（１７）は、リブ２
３Ａ（１３Ａ）とリブ２３Ｂ（１３Ｂ）との交点にあ
る。座２７（１７）の幅の中央に前記交点がある。つま
り、端部のトラスの頂点は座２７（１７）の幅の中央部
にある。座２７（１７）の幅は接続材３０の凸部３５の
幅と同様である。座２７（１７）は面板２１（１１）の
外面よりも凹んでいる。座２７（１７）は中空形材の厚
さ方向の外側、幅方向の端部側に開口している。面板２
１（１１）の端部２７ｂ（１７ｂ）は接続材３０とのア
ーク溶接用の開先として傾斜している。
【００１２】接続材３０は面板１１、２１の表面があた
かも連続しているようにすることを目的として配置して
いる。このため、座２７（１７）は面板２１（１１）の
外面に対して面板２１（１１）の板厚だけ凹んでいる。
接続材３０の両端３５を除いた中央は板３１であり、そ
の板厚は面板２１（１１）の板厚と実質的に同一であ
る。
かも連続しているようにすることを目的として配置して
いる。このため、座２７（１７）は面板２１（１１）の
外面に対して面板２１（１１）の板厚だけ凹んでいる。
接続材３０の両端３５を除いた中央は板３１であり、そ
の板厚は面板２１（１１）の板厚と実質的に同一であ
る。
【００１３】接続材３０の両端には上方に突出する凸部
３５がある。凸部の上面にはＶ字状の溝３６がある。溝
３６は凸部３５の幅の中心にある。凸部３５の幅は回転
工具２５０の大径部２５２の径よりも大きい。溝３６は
回転工具２５０を導くための位置検出用の対象物とな
る。レーザセンサで溝３６を検出し、回転工具２５０の
軸心が溝３６に一致するようにしている。溝３６の延長
線上すなわち回転工具２５０の軸心上に、２つのリブ１
３Ａ（２３Ａ）と１３Ｂ（２３Ｂ）の交点がある。
３５がある。凸部の上面にはＶ字状の溝３６がある。溝
３６は凸部３５の幅の中心にある。凸部３５の幅は回転
工具２５０の大径部２５２の径よりも大きい。溝３６は
回転工具２５０を導くための位置検出用の対象物とな
る。レーザセンサで溝３６を検出し、回転工具２５０の
軸心が溝３６に一致するようにしている。溝３６の延長
線上すなわち回転工具２５０の軸心上に、２つのリブ１
３Ａ（２３Ａ）と１３Ｂ（２３Ｂ）の交点がある。
【００１４】接続材３０と座１７、２７の重ね面は、平
面で起伏がなく、両者は接触している。接続材３０の幅
は二つの中空形材１０、２０の面板１１、２１の間隔よ
りも小さい。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。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。中
空形材のトラスは、面板１１、１２、２１、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１３
Ａ、２３Ａ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１３Ａ、２３Ｂが鉛直線
に対して成す角度はθ２である。θ１＜θ２である。
面で起伏がなく、両者は接触している。接続材３０の幅
は二つの中空形材１０、２０の面板１１、２１の間隔よ
りも小さい。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。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。中
空形材のトラスは、面板１１、１２、２１、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１３
Ａ、２３Ａ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１３Ａ、２３Ｂが鉛直線
に対して成す角度はθ２である。θ１＜θ２である。
【００１５】このため、リブ１３Ａ（２３Ａ）は面板１
２（２２）の途中に接続している。リブ１３Ａと面板１
２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。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１３Ａ、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。
２（２２）の途中に接続している。リブ１３Ａと面板１
２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。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１３Ａ、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。
【００１６】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。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１３
Ａ、２３Ａと面板１２ｂ、２２ｂとの交点付近、リブ１
３Ｂ、２３Ｂと面板１２、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。
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。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１３
Ａ、２３Ａと面板１２ｂ、２２ｂとの交点付近、リブ１
３Ｂ、２３Ｂと面板１２、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。
【００１７】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の突き合わせ部を前記センサで検
出して突き合わせ部の隙間の位置を求め、この隙間に回
転工具２５０の軸心を位置させる。
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の突き合わせ部を前記センサで検
出して突き合わせ部の隙間の位置を求め、この隙間に回
転工具２５０の軸心を位置させる。
【００１８】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。
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。
【００１９】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。凸部１６、２６の上面は回転工具２５０の大径部２
５２によって凹状になる。凹部の両側には未接合部があ
る。
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。凸部１６、２６の上面は回転工具２５０の大径部２
５２によって凹状になる。凹部の両側には未接合部があ
る。
【００２０】次に、面板１１、２１の座１７、２７に接
続材３０を載せる。接続材３０の端部は座２７の面で接
触している。次に、接続材３０の端部を面板１１、２１
に対して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。
続材３０を載せる。接続材３０の端部は座２７の面で接
触している。次に、接続材３０の端部を面板１１、２１
に対して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。
【００２１】次に、面板１２ｂ、２２ｂの突き合わせ部
の摩擦攪拌接合に用いた摩擦攪拌接合装置を用いて接続
材３０と座１７、２７との接合を行う。回転工具２５０
を上方から接続材３０と座２７を重ねた部分に挿入した
状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌接合する。
の摩擦攪拌接合に用いた摩擦攪拌接合装置を用いて接続
材３０と座１７、２７との接合を行う。回転工具２５０
を上方から接続材３０と座２７を重ねた部分に挿入した
状態で、接合線に沿って移動させ、摩擦攪拌接合する。
【００２２】凸部３５の幅は回転工具２５０の大径部２
５２の径よりも大きい。凸部３５の幅の中心に溝３６が
ある。回転工具２５０の回転軸心を溝３６に一致させ
る。このため、回転工具２５０の位置は、接続材３０の
端部に摩擦攪拌接合されない部分を有する内側の位置で
ある。また、回転工具２５０の小径部２５１の先端は座
１７、２７に深く挿入している。これによって、重ね接
合が行われる。大径部２５２の下端は非凸部の接続材３
０の上面と凸部３５の頂との間にある。
５２の径よりも大きい。凸部３５の幅の中心に溝３６が
ある。回転工具２５０の回転軸心を溝３６に一致させ
る。このため、回転工具２５０の位置は、接続材３０の
端部に摩擦攪拌接合されない部分を有する内側の位置で
ある。また、回転工具２５０の小径部２５１の先端は座
１７、２７に深く挿入している。これによって、重ね接
合が行われる。大径部２５２の下端は非凸部の接続材３
０の上面と凸部３５の頂との間にある。
【００２３】凸部３５の上面は回転工具２５０の大径部
２５２によって凹状になる。凹部の両側には未接合部が
ある。摩擦攪拌接合装置の前記センサは溝３６を検出し
て、溝３６に沿って回転工具２５０を移動させる。この
ため、面板１２ｂ、２２ｂの突き合わせ部を接合する際
の回転工具２５０とセンサとの位置関係をそのまま利用
できる。その他の回転工具と接合部との関係は前記のと
おりである。
２５２によって凹状になる。凹部の両側には未接合部が
ある。摩擦攪拌接合装置の前記センサは溝３６を検出し
て、溝３６に沿って回転工具２５０を移動させる。この
ため、面板１２ｂ、２２ｂの突き合わせ部を接合する際
の回転工具２５０とセンサとの位置関係をそのまま利用
できる。その他の回転工具と接合部との関係は前記のと
おりである。
【００２４】回転工具２５０の軸心は２つのリブ１３
Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、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。偏芯に対しては、リ
ブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）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、座１
７、２７の厚さ等によって対応する。接続材３０の接合
は座１７との接合を行い、次に座２７との接合を行う。
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。
Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、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。偏芯に対しては、リ
ブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）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、座１
７、２７の厚さ等によって対応する。接続材３０の接合
は座１７との接合を行い、次に座２７との接合を行う。
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。
【００２５】これによれば、接続材３０の接合は重ね接
合であり、突き合わせ接合ではない。このため、二つの
中空形材１０、２０の製作公差、二つの中空形材の配置
の間隔の公差により、二つの中空形材１０、２０の隙間
が変わっても接続材３０を接合できるものである。特
に、多数の中空形材を並べて一度の接合する場合は誤差
が大きくなる。この場合、重ね接合であるので、容易に
接合できるものである。また、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。
合であり、突き合わせ接合ではない。このため、二つの
中空形材１０、２０の製作公差、二つの中空形材の配置
の間隔の公差により、二つの中空形材１０、２０の隙間
が変わっても接続材３０を接合できるものである。特
に、多数の中空形材を並べて一度の接合する場合は誤差
が大きくなる。この場合、重ね接合であるので、容易に
接合できるものである。また、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。
【００２６】また、面板１２ｂ、２２ｂの接合部の外面
は平らに接合できる。凸部１６、２６、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、車外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。ま
た、接続材３０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（２
３Ａ、２３Ｂ）によって支えられる。このため、リブ１
３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、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、２
１、３０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、２２の曲がりも防止できる。
は平らに接合できる。凸部１６、２６、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、車外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。ま
た、接続材３０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（２
３Ａ、２３Ｂ）によって支えられる。このため、リブ１
３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、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、２
１、３０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、２２の曲がりも防止できる。
【００２７】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。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。
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。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。
【００２８】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。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１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の板厚を
同一にできる。また、リブ１３Ａ、２３Ａ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。
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。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１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３Ｂ）の板厚を
同一にできる。また、リブ１３Ａ、２３Ａ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。
【００２９】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。
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。
【００３０】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。また、２つのリブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３
Ｂ）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。
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。また、２つのリブ１３Ａ、１３Ｂ（２３Ａ、２３
Ｂ）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。
【００３１】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、アーク溶接との併用で行っても
よい。上記摩擦攪拌接合は重ね接合であるので、突き合
わせ接合に比べて、接合強度が弱い。このため、接続材
３０の端部と面板２１、３１との突き合わせ部をアーク
溶接する。アーク溶接の箇所は例えば強度が弱い領域で
ある。また、アーク溶接を補修用として使用することが
できる。
拌接合で行っているが、アーク溶接との併用で行っても
よい。上記摩擦攪拌接合は重ね接合であるので、突き合
わせ接合に比べて、接合強度が弱い。このため、接続材
３０の端部と面板２１、３１との突き合わせ部をアーク
溶接する。アーク溶接の箇所は例えば強度が弱い領域で
ある。また、アーク溶接を補修用として使用することが
できる。
【００３２】上記実施例では接続材３０の両端を摩擦攪
拌接合で接合しているが、一端を摩擦攪拌接合、他端を
アーク溶接で接合するようにしてもよい。アーク溶接の
方が歪みが大きいので、先に摩擦攪拌接合を行う。
拌接合で接合しているが、一端を摩擦攪拌接合、他端を
アーク溶接で接合するようにしてもよい。アーク溶接の
方が歪みが大きいので、先に摩擦攪拌接合を行う。
【００３３】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側よりも厚くする。
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。
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側よりも厚くする。
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。
【００３４】上記実施例では接合部の面板が水平であっ
たが、接合部の面板の法線が傾斜していても同様に接合
できる。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。
たが、接合部の面板の法線が傾斜していても同様に接合
できる。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。
【００３５】図５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に直交してい
る（面板の法線に沿っている。）。面板１１Ｃとリブ１
３Ｃとの接続部には前記と同様な凹部の座１７Ｃがあ
る。１７Ｃｂは座１７Ｃに接続した突出片で、接続材１
３０が載る。リブ１３Ｃの板厚の範囲内に回転工具２５
０の回転軸心、溝３６がある。このものでは摩擦攪拌接
合時の挿入力をリブで支える。突出片１７Ｃｂを含めた
座１７Ｃの幅の中央部にリブ１３Ｃの板厚の中心があ
る。突出片１７Ｃｂを含めた座１７Ｃの幅は凸部３５の
幅と同様である。他方の中空形材の端部のリブもこのよ
うにできる。
の端部のリブ１３Ｃは面板１１Ｃ、１２Ｃに直交してい
る（面板の法線に沿っている。）。面板１１Ｃとリブ１
３Ｃとの接続部には前記と同様な凹部の座１７Ｃがあ
る。１７Ｃｂは座１７Ｃに接続した突出片で、接続材１
３０が載る。リブ１３Ｃの板厚の範囲内に回転工具２５
０の回転軸心、溝３６がある。このものでは摩擦攪拌接
合時の挿入力をリブで支える。突出片１７Ｃｂを含めた
座１７Ｃの幅の中央部にリブ１３Ｃの板厚の中心があ
る。突出片１７Ｃｂを含めた座１７Ｃの幅は凸部３５の
幅と同様である。他方の中空形材の端部のリブもこのよ
うにできる。
【００３６】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。
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。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、重ね接合であるので、
中空形材の寸法精度等にとらわれることなく容易に接合
できるものである。
中空形材の寸法精度等にとらわれることなく容易に接合
できるものである。
【図１】本発明の一実施例の接合部の要部の縦断面図。
【図２】本発明の一実施例の接合部の縦断面図。
【図３】本発明の一実施例の一組の中空形材の縦断面
図。
図。
【図４】鉄道車両の車体の斜視図。
【図５】本発明の他の実施例の要部の縦断面図。
１０、１０Ｃ、２０ 中空形材 １１、１１Ｃ、１２、１１ｂ、１２Ｃ、２１、２２、２
２ｂ 面板 １３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３、２３Ａ、２３Ｂ
リブ １７、１７Ｃ、２７ 座 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
２ｂ 面板 １３、１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、２３、２３Ａ、２３Ｂ
リブ １７、１７Ｃ、２７ 座 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
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｅ０４Ｃ 3/06 Ｅ０４Ｃ 3/06 (72)発明者 江角 昌邦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 2E162 CB08 GA02 GB01 2E163 FB09 FB32 4E067 AA05 BG00 DA13 DA17 EA00 EB00
Claims (9)
- 【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し
ており、 前記一方の面板の端部と該端部側の前記リブとの接続部
には、中空形材の厚さ方向および前記端部の方向に開口
した凹状の座があり、 該座の幅の中央部は前記トラスの頂点の近傍にあるこ
と、 を特徴とする摩擦攪拌接合用中空形材。 - 【請求項２】 請求項１の摩擦攪拌接合用中空形材にお
いて、前記座の幅の中央部から中空型材の端部までの距
離は、前記中央部から前記一方の面板までの距離よりも
小さいこと、を特徴とする摩擦攪拌接合用中空形材。 - 【請求項３】 請求項１の摩擦攪拌接合用中空形材にお
いて、前記座から前記一方の面板への接続部は斜面であ
ること、を特徴とする摩擦攪拌接合用中空形材。 - 【請求項４】 二枚の面板の間を複数のリブで接続して
おり、 一方の面板の端部は中空形材の端部の前記リブとの接続
部の近傍にあり、 他方の面板の端部は前記一方の面板の端部よりも突出し
ており、 前記一方の面板の端部と該端部側の前記リブとの接続部
には、中空形材の厚さ方向および前記端部の方向に開口
した凹状の座があり、 該座の幅の中央部は前記端部の前記リブの板厚の延長線
上の近傍にあること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用中空形材。 - 【請求項５】 請求項４の摩擦攪拌接合用中空形材にお
いて、前記座の幅の中央部から中空型材の端部までの距
離は、前記中央部から前記一方の面板までの距離よりも
小さいこと、を特徴とする摩擦攪拌接合用中空形材。 - 【請求項６】 請求項４の摩擦攪拌接合用中空形材にお
いて、前記座から前記一方の面板への接続部は斜面であ
ること、を特徴とする摩擦攪拌接合用中空形材。 - 【請求項７】 板の幅方向の一端に、板の長手方向に沿
って溝を有すること、を特徴とする摩擦攪拌接合用形
材。 - 【請求項８】 請求項７の摩擦攪拌接合用形材におい
て、前記一端に板の厚さ方向の一方側に突出する凸部が
あり、 該凸部の幅方向の中央部に前記溝を有すること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用形材。 - 【請求項９】 請求項８の摩擦攪拌接合用形材におい
て、前記板の他端に前記一方側に突出する凸部があり、 該凸部の幅方向の中央部に溝を有すること、 を特徴とする摩擦攪拌接合用形材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25161499A JP3459206B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 摩擦攪拌接合用中空形材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25161499A JP3459206B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 摩擦攪拌接合用中空形材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001071897A true JP2001071897A (ja) | 2001-03-21 |
| JP3459206B2 JP3459206B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=17225452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25161499A Expired - Fee Related JP3459206B2 (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | 摩擦攪拌接合用中空形材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3459206B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6419144B2 (en) * | 1997-07-23 | 2002-07-16 | Hitachi, Ltd. | Method of forming structural body using friction stir welding, and structural body formed |
| US6659331B2 (en) | 2002-02-26 | 2003-12-09 | Applied Materials, Inc | Plasma-resistant, welded aluminum structures for use in semiconductor apparatus |
| JP2005329453A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 摩擦撹拌接合方法 |
| CN111098939A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-05 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种复合材料车体、复合材料铺层结构及铺层方法 |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25161499A patent/JP3459206B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| US6613447B2 (en) | 1997-07-23 | 2003-09-02 | Kinya Aota | Structural body formed by friction stir welding and having protrusion at the weld provided prior to the welding |
| US6619534B2 (en) | 1997-07-23 | 2003-09-16 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method using members which overlap and have protrusion at the weld location prior to the welding |
| US6659331B2 (en) | 2002-02-26 | 2003-12-09 | Applied Materials, Inc | Plasma-resistant, welded aluminum structures for use in semiconductor apparatus |
| US7055732B2 (en) | 2002-02-26 | 2006-06-06 | Applied Materials, Inc. | Semiconductor processing apparatus including plasma-resistant, welded aluminum structures |
| JP2005329453A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | 摩擦撹拌接合方法 |
| JP4509648B2 (ja) * | 2004-05-21 | 2010-07-21 | 住友軽金属工業株式会社 | 摩擦撹拌接合方法 |
| CN111098939A (zh) * | 2020-01-02 | 2020-05-05 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种复合材料车体、复合材料铺层结构及铺层方法 |
| CN111098939B (zh) * | 2020-01-02 | 2021-08-06 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种复合材料车体、复合材料铺层结构及铺层方法 |
| US11780507B2 (en) | 2020-01-02 | 2023-10-10 | Crrc Qingdao Sifang Co., Ltd. | Composite material vehicle body and composite material laying structure and laying method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3459206B2 (ja) | 2003-10-20 |
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