JP2010111296A - 鉄道車両用構体の製作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同じ形状の構体を多数製作する際の骨組の製作を効率よく行うことができるとともに、治具の再利用も可能な鉄道車両用構体の製作方法を提供する。
【解決手段】複数の第１骨部材（周方向骨部材）１２と複数の第２骨部材（長手方向骨部材）１３との交差部１４を溶接して骨組１１を形成し、その外側に外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作する際に、周方向骨部材に対応した周方向骨部材保持具２２を配置した骨組製作用治具２１を使用し、骨組製作用治具の周方向骨部材保持具の外側に対応する各周方向骨部材を配置し、保持部材２５により周方向骨部材を保持した状態で長手方向骨部材を周方向骨部材に組み付け、交差部を溶接して骨組を形成し、骨組に外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作した後、保持部材の保持状態を解除して鉄道車両用構体と骨組製作用治具とを分離する。
【選択図】図４

Description

本発明は、鉄道車両用構体の製作方法に関し、詳しくは、所定間隔で配置された複数の周方向骨部材と、所定間隔で配置された複数の長手方向骨部材の交差部を溶接して形成した骨組の外側に外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作する方法に関する。

近年は、高速走行時の空気抵抗の低減やデザイン上の理由から先頭部分の外板形状を複雑な曲面で構成した鉄道車両が急増している。このような曲面形状を有する鉄道車両用先頭部構体の製作方法として、周方向骨部材の反外板側に周方向治具を一体に設けた周方向部材を形成し、長手方向骨部材の反外板側に長手方向治具を一体に設けた長手方向部材を形成し、周方向治具を車体前後方向に所定間隔を存して組立台に複数配置するとともに、組立台又は周方向治具に長手方向治具を車体幅方向に所定間隔を存して複数配置し、両治具の配置により交差した周方向骨部材と長手方向骨部材との交差部を溶接し、両骨部材に外板を張り付けた後に、それぞれの治具からそれぞれの骨部材を切り離すことにより、少量の構体の製作コストの低減を図れる方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２２５０８号公報

特許文献１に記載された鉄道車両用先頭部構体の製作方法は、少量の構体を製作する際には効果的であるが、骨部材から切り離した治具を再利用することができないため、同じ形状の構体を多数製作する際には不経済となるという問題がある。特に、アルミニウム合金製構体を製作する際には、治具も同じアルミニウム合金製であるから、鋼製のものに比べて大きな問題となることがあった。

そこで本発明は、同じ形状の構体を多数製作する際の骨組の製作を効率よく行うことができるとともに、治具の再利用も可能な鉄道車両用構体の製作方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両用構体の製作方法は、互いに交差する方向に配置される複数の第１骨部材と複数の第２骨部材との交差部を溶接して骨組を形成した後、該骨組の外側に外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作する方法において、前記第１骨部材の内側面形状に対応した外側面形状をそれぞれ有する複数の第１骨部材保持具を前記第１骨部材の配置位置に対応させてそれぞれ配置した骨組製作用治具を使用し、該骨組製作用治具の前記第１骨部材保持具の外側に、各第１骨部材保持具に対応する各第１骨部材をそれぞれ配置し、前記第１骨部材保持具に設けた保持部材により前記第１骨部材をそれぞれ保持して複数の第１骨部材をあらかじめ設定された位置に固定した状態で、前記第２骨部材を前記第１骨部材に組み付けて両骨部材の交差部を溶接することにより前記骨組を形成し、該形成された骨組の外側に前記外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作した後、前記保持部材による前記第１骨部材の保持状態を解除して製作した前記鉄道車両用構体と前記骨組製作用治具とを分離することを特徴としている。

さらに、本発明の鉄道車両用構体の製作方法は、前記第１骨部材保持具は、板面が前記外板の内面に直交する方向に配置される板状の前記第１骨部材の前記板面と平行な方向の板面を有する板材によって形成され、前記保持部材は、前記第１骨部材保持具の両側面部に配置される一対のクランプ板と、該一対のクランプ板の基部を前記第１骨部材保持具の両側面に圧接させる締付具とを有し、該締付具によって前記一対のクランプ板の基部を前記第１骨部材保持具の両側面に圧接させることにより、第１骨部材保持具の外側に突出した一対のクランプ板の先端部の間で前記第１骨部材を挟持する保持部材であることを特徴としている。また、前記第１骨部材が前記鉄道車両用構体の周方向骨部材であり、前記第２骨部材が前記鉄道車両用構体の長手方向骨部材であることを特徴としている。

本発明の鉄道車両用構体の製作方法によれば、第１骨部材を保持部材によって第１骨部材保持具に保持した状態で第２骨部材を第１骨部材に組み付けて両骨部材の交差部を溶接するので、溶接作業を容易かつ確実に行うことができる。外板張り付け後には、保持部材の保持状態を解除することによって治具から構体を容易に取り外すことができ、構体を取り外した治具は、次の構体の製作に再利用することができる。また、アルミニウム合金製構体を製作する場合でも、治具は通常の鋼製とすることができる。

図は本発明の鉄道車両用構体の製作方法の一形態例を示すもので、図１は骨組製作用治具の斜視図、図２は保持部材による保持状態を示す断面図、図３は第１骨部材と第２骨部材との組み付け状態を示す斜視図、図４は骨組製作中の状態を示す説明図、図５は外板の図示を省略して骨組のみを示す構体の斜視図である。

まず、本形態例は、鉄道車両用先頭部構体として、高速鉄道車両の先頭部構体を複数の構体ブロックに分割して形成する例を示すものであって、一つの構体ブロックは、図５に示すような形状のアルミニウム合金製の骨組（骨組ブロック）１１と、該骨組１１の外側（図５において上側）に張り付けて溶接される外板（図示省略）とで形成されている。なお、本形態例では、骨組１１の状態を明確に説明するため、板材を曲げ加工して形成される外板の図示は省略している。

骨組１１は、鉄道車両を輪切りにする方向、即ち枕木方向に所定間隔で配置される複数の周方向骨部材（第１骨部材）１２と、鉄道車両の長手方向、即ちレール方向に所定間隔で配置される複数の長手方向骨部材（第２骨部材）１３とで形成されており、図１に示す骨組製作用治具２１を使用し、両骨部材１２，１３を骨組製作用治具２１の所定位置にそれぞれ配置して組み付けるとともに、両骨部材１２，１３が十字状、Ｔ字状に交差する交差部１４をそれぞれ溶接することにより製作される。両骨部材１２，１３は、骨組１１を形成したときに、板面が前記外板の内面に直交する方向に配置される板状のものであって、所定の厚さの板材、例えばアルミニウム合金の板材あるいは押出成形板から所定形状に板取りされたものが用いられる。

骨組製作用治具２１は、鋼板によって所定形状に形成されたものであって、前記複数の周方向骨部材１２に対応した周方向骨部材保持具（第１骨部材保持具）２２と、該周方向骨部材保持具２２を各周方向骨部材１２に対応した位置に立設状態でそれぞれ固定するための基台２３と、該基台２３上に立設した各周方向骨部材保持具２２を連結して所定状態に保持するための補強部材２４と、周方向骨部材保持具２２の所要位置に設けられた保持部材２５とを備えている。

周方向骨部材保持具２２は、前記周方向骨部材１２と同じ厚さ乃至僅かに薄い板材からなるもので、外側面（骨部材側、先端側）形状は、該周方向骨部材保持具２２でそれぞれ保持する前記周方向骨部材１２の内側面（反外板側、保持具側）形状に対応した形状に形成され、基台側は基台２３の上面に平行な直線状に形成されて基台２３の上面に溶接固定されている。また、周方向骨部材保持具２２及び基台２３には、溶接作業用及び軽量化を図るための開口部２６が複数箇所に設けられている。

保持部材２５は、周方向骨部材保持具２２の両側面部に配置される一対のクランプ板２７と、該一対のクランプ板２７の基部を周方向骨部材保持具２２の両側面に圧接させる締付具であるボルト２８とで形成されており、クランプ板２７は、該クランプ板２７の基部２７ａをボルト２８によって周方向骨部材保持具２２の両側面に圧接させたときに、先端部２７ｂが周方向骨部材保持具２２の外側面から突出する大きさに形成されている。また、周方向骨部材１２に当接するクランプ板２７は、アルミニウム合金製の厚板で形成されている。

周方向骨部材１２及び長手方向骨部材１３の交差部１４に対応する位置には、両骨部材１２，１３を所定位置に組み付けるためのスリット１２ａ，１３ａが相互に嵌合可能な状態でそれぞれ設けられている。周方向骨部材１２のスリット１２ａは外側が開口し、長手方向骨部材１３のスリット１３ａは内側が開口した状態で内外方向約１／２の深さにそれぞれ形成されている。

次に、骨組製作用治具２１を用いて構体ブロックを製作する手順を説明する。まず、図２に示すように、前記骨組製作用治具２１の各周方向骨部材保持具２２の外側面上に対応する周方向骨部材１２の内側面を当接させるとともに、前記クランプ板２７をボルト２８により締め付け、クランプ板２７の基部２７ａを周方向骨部材保持具２２の両側面に圧接させるとともに、周方向骨部材保持具２２の外側面から突出する先端部２７ｂの間に周方向骨部材１２を挟着して保持する。

次に、図３に示すように、骨組製作用治具２１に保持された周方向骨部材１２のスリットスリット１２ａに、所定位置の長手方向骨部材１３のスリット１３ａを外側から嵌合させることにより、周方向骨部材１２と長手方向骨部材１３とを所定の状態に組み付けて図４に示す状態とする。この状態で、両骨部材１２，１３の交差部１４をそれぞれ溶接することにより、所定形状の骨組１１を形成する。

形成された骨組１１は、骨組製作用治具２１に保持された状態のまま、交差部１４を溶接したときの熱で発生した歪みを、各骨部材１２，１３の外側にあらかじめ設けられている削り代を削正し、骨組１１の外側形状を外板の内面形状に対応した形状に補正する。そして、骨組１１の外側に、該骨組１１に対応する外板を配置し、前記開口部２６を利用して骨組１１の外側部分と外板の内面とを溶接し、骨組１１の外側に外板を張り付けて一体化することにより、所定形状の構体ブロックが完成する。その後、前記ボルト２８を緩めてクランプ板２７による周方向骨部材１２の保持状態を解除し、製作した構体ブロックと骨組製作用治具２１とを分離する。分離後の構体ブロックは次工程に搬送され、骨組製作用治具２１は、次に同じ形状の構体ブロックを製作する際に再利用される。

なお、本形態例では、高速鉄道車両の先頭部構体を複数の構体ブロックに分割して形成する例を挙げて説明したが、先頭部構体や他の部分の構体を一体に製作する場合にも適用することができる。また、第１骨部材保持具で第１骨部材を保持する保持部材は、他の構造を採用することが可能であり、例えば、前記クランプ板をクランプによって挟持するようにしてもよく、第１骨部材保持具の外側面に形成した凹溝に第１骨部材の内側面を挿入してボルトなどの抜け止め部材により保持して固定することもできる。

さらに、第２骨部材の位置を安定化させるため、第１骨部材保持具と同じような第２骨部材保持具を設けて第２骨部材を保持するようにしてもよく、治具に保持される骨部材が長手方向骨部材（第２骨部材）であってもよい。特に、本発明は、発熱量が多く、ワークの歪みが発生しやすいアーク溶接によって部材同士を接合するアルミニウム合金製構体の製作に最適である。

本発明の鉄道車両用構体の製作方法で使用する骨組製作用治具の一例を示す斜視図である。 保持部材による保持状態を示す断面図である。 第１骨部材と第２骨部材との組み付け状態を示す斜視図である。 骨組製作中の状態を示す説明図である。 外板の図示を省略して骨組のみを示す構体の斜視図である。

符号の説明

１１…骨組、１２…周方向骨部材（第１骨部材）、１２ａ…スリット、１３…長手方向骨部材（第２骨部材）、１３ａ…スリット、１４…交差部、２１…骨組製作用治具、２２…周方向骨部材保持具（第１骨部材保持具）、２３…基台、２４…補強部材、２５…保持部材、２６…開口部、２７…クランプ板、２７ａ…基部、２７ｂ…先端部、２８…ボルト

Claims (3)

1. 互いに交差する方向に配置される複数の第１骨部材と複数の第２骨部材との交差部を溶接して骨組を形成した後、該骨組の外側に外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作する方法において、前記第１骨部材の内側面形状に対応した外側面形状をそれぞれ有する複数の第１骨部材保持具を前記第１骨部材の配置位置に対応させてそれぞれ配置した骨組製作用治具を使用し、該骨組製作用治具の前記第１骨部材保持具の外側に、各第１骨部材保持具に対応する各第１骨部材をそれぞれ配置し、前記第１骨部材保持具に設けた保持部材により前記第１骨部材をそれぞれ保持して複数の第１骨部材をあらかじめ設定された位置に固定した状態で、前記第２骨部材を前記第１骨部材に組み付けて両骨部材の交差部を溶接することにより前記骨組を形成し、該形成された骨組の外側に前記外板を張り付けて鉄道車両用構体を製作した後、前記保持部材による前記第１骨部材の保持状態を解除して製作した前記鉄道車両用構体と前記骨組製作用治具とを分離することを特徴とする鉄道車両用構体の製作方法。
2. 前記第１骨部材保持具は、板面が前記外板の内面に直交する方向に形成された板状の前記第１骨部材の前記板面と平行な方向の板面を有する板材によって形成され、前記保持部材は、前記第１骨部材保持具の両側面部に配置される一対のクランプ板と、該一対のクランプ板の基部を前記第１骨部材保持具の両側面に圧接させる締付具とを有し、該締付具によって前記一対のクランプ板の基部を前記第１骨部材保持具の両側面に圧接させることにより、第１骨部材保持具の外側に突出した一対のクランプ板の先端部の間で前記第１骨部材を挟持する保持部材であることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用構体の製作方法。
3. 前記第１骨部材が前記鉄道車両用構体の周方向骨部材であり、前記第２骨部材が前記鉄道車両用構体の長手方向骨部材であることを特徴とする請求項１又は２記載の鉄道車両用構体の製作方法。

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