JP2024030259A - オープントップコンテナの側壁補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コンテナ側壁の補強はり材を複数の部分はりの突合せ溶接とした場合、溶接線での亀裂発生を防止する。【解決手段】オープントップコンテナの側壁外面に、横方向に補強はり材を溶着。補強はり材は複数の部分はり材の端縁同士を突合せて接合。部分はり材の突合されたウェブ端縁は、一方が凹、他方が凸で嵌合い形状とし、嵌合い線に沿ってアーク溶接。嵌合い形状は、ウェブ幅方向の一直線でなく、屈曲線、湾曲線の組み合わせ。突合せ溶接部には、断面コ字状の裏当て金を配設し突合せ端縁同士の溶接下地とする。突合せ溶接部の内方では側壁に垂直に補強板を、フランジと平行に溶接する。補強板は、第１，第２の補強板を、ウェブ全幅を３等分する位置に配設する。これら端縁嵌合い形状、一対補強板にて突合せ溶接部を補強する。部分はり材両端部、突合せ溶接部に補強板を配置し、非溶接部に補強板は配設せず、１本の補強はり材でこれら溶接部と非溶接部との間に支持強度に差異を設け、全体の支持強度を高めた。【選択図】 図３

Description

この発明はオープントップコンテナの側壁補強構造、詳しくはトレーラに搭載され、産業廃棄物、例えば金属スクラップを搬送するオープントップコンテナにおけるその側壁補強構造に関する。

廃自動車や建築廃材などを破砕処理するスクラップ加工処理工場からは、多量のスクラップが排出される。これらのスクラップを工場外へ搬出する際には、グラップルまたはマグネット付きのラフテレーンクレーンやスクラップローダーを利用し、スクラップヤードから廃棄物搬送用のトレーラのオープントップコンテナに移載される。
従来のオープントップコンテナは、例えば特許文献１に示すように、それぞれ床、前壁、後壁、左右一対の側壁を有し、天井部分が開口された箱体で構成されている。
このうちの床は、前後方向に長い矩形状の床枠にさらに床枠の上に耐摩耗鋼板製で前後方向に長い矩形状の床板が溶接されたものである。

前壁は、それぞれが普通鋼製の下方配置のフロントレール、上方配置のフロントはり、左右一対のフロント側柱からなる略正方形の前枠に、耐摩耗鋼板製の前板が溶接され、前板の外面に、格子状の前板用補強板が溶接されている。
後壁は、それぞれが普通鋼製である下方配置のリアレール、上方配置のリアはり、左右一対のフロント側柱からなる略正方形の前枠に、耐摩耗鋼板製の後板が溶接され、後板の外面に、格子状の後板用補強板が溶接されている。
左右一対の側壁は、それぞれが普通鋼製からなる前後方向に長い矩形状の左右一対の側枠に、耐摩耗鋼板からなる左右一対の側板が溶接されて、各側板の外面に、複数の縦長な傾斜補強板（チャンネル材）が、前後方向に所定ピッチで平行に溶接されている。

特許第５８９８７６０号公報

しかしながら、従来のオープントップコンテナにあっては、一対の側壁は、その外面にて上下の端縁に補強用の断面コの字形状のチャンネル材であるアッパーフレームをそれぞれ横方向に延びて溶着していた。

コンテナでは、スクラップ全体を下向きに押圧しながら積載することから、床、前壁、後壁および左右一対の側壁の各中央部がスクラップにより外方へ向かって押されて膨み、塑性変形が生じやすかった。これらの床や壁の中央部の変形は、トレーラによるスクラップ搬送を長期間行うことで拡大し、その結果、各壁等の中央部の疲労による機械的強度も低下し、疲労破壊が発生していた。すなわち、これらの床や壁の中央部に微小なクラックが発生し、繰り返し応力を受けることで割れ目が徐々に大きくなっていた。特に、その溶接部への応力集中による亀裂がビードラインにそって発生していた。

そこで、発明者は鋭意研究の結果、側壁において最も大きな外力が作用する側壁補強材（補強はり材）の溶接部分にあっても亀裂が発生するため、この溶接部分を他の部分に比較してその強度を高めることが亀裂発生防止に有効であることを知見し、この発明を完成させた。

この発明は、補強はり材の構造上その強度が低いとされる溶接部分をさらに補強することで耐久性がさらに向上したオープントップコンテナの側壁補強構造を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、矩形の床板、床板の４辺縁にそれぞれ起立して設けられた前壁、後壁、および左右一対の側壁を有し、天井部分が開口してその内部空間にスクラップ等を積載するオープントップコンテナの側壁補強構造において、ウェブおよび左右一対のフランジからなる断面コの字形状の長尺の補強はり材が、そのフランジ端が上記側壁外面に溶接されることにより、側壁外面の横方向に延びて固着され、この補強はり材は、複数の部分はり材の端縁同士を突き合わせて接合され、各部分はり材のウェブ端縁はウェブを正面視して凹凸形状であって、突き合わされた部分はり材の端縁同士はその凹凸が嵌め合わされ、これらの部分はり材の嵌め合わされた端縁同士を溶接して上記補強はり材としたオープントップコンテナの側壁補強構造である。

オープントップコンテナは、４壁に囲まれ、その天井部分が開口しており、その内部空間に例えば金属スクラップを積載することができる。
なお、トラックタイプ、脱着コンテナタイプ、ウォーキングフロア、トレーラタイプが該当するコンテナとなる。
このオープントップコンテナにおいては、左右一対の側壁の外面にそれぞれ補強はり材（横方向に延びる長尺材）が溶接されている。
補強はり材は断面コの字形状の長尺材とされる。例えば矩形側壁の上端縁でその横辺と平行にその長さ方向の全長に亘り設けられている。
補強はり材の溶着した高さ位置は、例えば側壁上端、下端、中間部とすることができる。補強はり材は１本に限られず、上下２本とすることもできる。なお、側壁については垂直方向に延びるか、所定角度傾斜した縦補強材（または傾斜補強材）により同時に補強されている。
断面コの字でチャネル形状の補強はり材は、そのフランジ端が側壁外面に溶接されることにより側壁外面に固着されて、側壁外面に対して垂直に作用する外力を受けてこの外力に対して側壁を補強・支持する。

そして、この補強はり材は、複数の部分はり材の端縁同士を突き合わせて接合され、１本の溝形長尺材として形成されている。
各部分はり材は、そのウェブおよびフランジの端縁同士が突き合わされ、この突き合わせ端縁部分が溶接されて接合されている。このとき、部分はり材のウェブ端縁は、ウェブを正面視して凹凸形状であって、これらの凹凸が嵌め合わされている。突き合わされる端縁同士にて、いずれか一方を凹に、残りの他方を凸に、例えばあり溝とありとの如く、嵌め合い形状に構成する。
そして、この突き合わせ端縁同士を溶接して上記１本の補強はり材が構成されている。
複数の部分はり材は突き合わせ溶接で一体化し、１本の補強はり材として形成される。なお、その溶接線はウェブを正面視して非直線となる（幅方向に延びる１本の直線ではなく、屈曲した直線の組み合わせなど）。

オープントップコンテナは、自走するトラクタ（牽引車）に連結された廃棄物搬送用のトレーラ（被牽引車）に搭載される。
スクラップの種類は限定されない。例えば、廃自動車や建築廃材などの破砕物である。もちろん、オープントップコンテナによって輸送可能な積載物は限定されない。例えば、金属スクラップを除く他の産業廃棄物でもよい。
オープントップコンテナとは、床、前壁、後壁、左右一対の側壁を有し、天井部分が常時開口された金属製の箱体である。

床は、床板の下面に、横根太と縦根太とを互いに突合せ状態で格子状に溶接してある。
具体的には、隣接する横根太と縦根太とを溶接するとともに、これらの根太を床板の下面にそれぞれ溶接する。横根太と縦根太との断面形状は任意である。断面コの字状または断面矩形状である。
横根太および縦根太の本数は、一般的に複数である。
前壁は、前板の外面に前板用補強材を溶接してある。
後壁は、後板の外面に後板用補強材を溶接してある。後壁は、上記左右一対の側壁のうちの片方の側壁の後端に、上下方向に延びる回動軸を有したヒンジを介して開閉自在に設けてもよい。そうでない密閉式（固着式）でもよい。

これらの床板、前板、後板、左右一対の側板、横根太、縦根太、前板用補強材、後板用補強材および左右一対の側壁用の補強はり材は、例えば弾性限界点が１０００～２０００Ｎ／ｍｍ２で、ブリネル硬さが３００～７００ＨＢＷの耐磨耗鋼板によって形成されている。
耐摩耗鋼板は、鉄を主成分とし、これに炭素（Ｃ；０．２１重量％以上）、ケイ素（Ｓｉ：０．７０重量％以上）、マンガン（Ｍｎ：２．００重量％以上）、リン（Ｐ：０．０１５重量％以上）、イオウ（Ｓ：０．０１０重量％以上）、ニッケル（Ｎｉ：１．００重量％以上）、クロム（Ｃｒ：１２０重量％以上）、モリブデン（Ｍｏ：０．６０重量％以上）、ホウ素（Ｂ：０．００５重量％以上）が添加されたものである。

耐摩耗鋼板の弾性限界点（降伏点）は、１０００～２０００Ｎ／ｍｍ２である。１０００Ｎ／ｍｍ２未満では、弾性限界点が４００Ｎ／ｍｍ２程度の普通鋼と比べて、弾性変形能としてそれほど顕著な差異がない。また、２０００Ｎ／ｍｍ２を超えれば硬すぎて、コンテナにスクラップを投入した衝撃等で側壁が破損するおそれがある。特に、耐摩耗鋼板の弾性限界点（降伏点）は１０２５～１４０５Ｎ／ｍｍ２が好ましい。
耐摩耗鋼板としては、例えば新日鐵住金社製のアブレックス（旧新日鐵社製のウェルハード、旧住友金属社製のスミハード）、ＪＦＥスチール社製のエバーハード、スウェーデンスチール社製のハルドックス（スウェーデン鋼）などを使用することができる。
耐摩耗鋼板の耐摩耗性は、ブリネル硬さで３００～７００ＨＢＷである。３００ＨＢＷ未満では、１３０ＨＢＷ前後の普通鋼と比較して、耐摩耗性にそれほど顕著性がない。また、７００ＨＢＷを超えれば硬すぎて、コンテナにスクラップを投入した衝撃等で側壁が破損するおそれがある。特に、耐摩耗鋼板の耐摩耗性は、ブリネル硬さで４００～５００ＨＢＷが好ましい。
この場合の補強はり材（部分はり材）は、耐摩耗鋼板をプレス機による押圧曲げ加工で形成したチャンネル材（断面コの字材、溝形材）として構成されている。

請求項２に記載の発明は、上記補強はり材はその突き合わせ溶接部において、断面コの字状の裏当て金を有し、この裏当て金を上記突き合わせた端縁同士の溶接の下地として作用させるとともに、この突き合わせ溶接部の内方にて、補強板を上記部分はり材のフランジと平行に配置しその基端を側壁外面に、その先端を部分はり材のウェブ内面にそれぞれ当接させて設けた請求項１に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造である。
補強はり材は複数の部分はり材を突き合わせて接合される。補強はり材は複数の突き合わせ溶接部と隣合う溶接部と溶接部との間の非溶接部である中間部とで構成されていることとなる。
この場合において、各突き合わせ溶接部には、断面コの字形状の補強はり材の内部空間（側壁外面と左右のフランジとウェブとの間の断面矩形の空間）に、断面コの字形状で所定長さ（両方の部分はり材の端部を支持する長さ）の裏当て金が固着・内装されている。裏当て金の両フランジ端は内部空間にて側壁外面に溶接されている。また、そのウェブは上記突き合わせ溶接（アーク溶接など）の下地とされる。すなわち、嵌め合い構造とされ、この嵌め合い部が溶接で一体化されて接合される一対の部分はり部材に、裏当て金は溶着されている。
さらに、この突き合わせ溶接部における内部空間には、側壁外面に対して垂直な補強板が部分はり材のフランジと平行に所定長さで配置・固着されている。この補強板（スチフナ）は、側壁外面に基端部が、部分はり材のウェブにその先端部がそれぞれ溶着されており、補強はり材を補強するものとなる。
突き合わせ溶接部はスチフナでチャンネル材の内側から補強された構造である。この接合部分は完全溶け込み溶接とされ、部分はり材端部の開先（切り取り）により形成された溝（嵌め合い形状である凹凸状）に、この溝を溶接金属（溶融した母材と溶接材）で埋め込み、一体化してある。裏当て金は突き合わせ溶接の開先部の下地となる。
このように、突き合わせ溶接部において裏当て金、補強板によりその内部より補強した構造としたため、上記凹凸、波形ないし屈曲した溶接線を有する溶接部をさらに補強することとなる。なお、補強はり材、補強板、側壁を耐摩耗鋼板で構成した場合でも、裏当て金はＳＳ４００などの一般構造用圧延鋼材で対応することもできる。ＳＳ鋼材による場合、そのプレス機による折り曲げ加工が耐摩耗鋼材のそれよりも容易となる。
なお、補強はり材にあって、突き合わせ溶接部以外の中間部（非溶接部）には、補強板を配置しない場合も含まれる。
また、補強板は単数に限られず、複数枚設置することもできる。

請求項３に記載の発明は、上記補強はり材は、上記部分はり材同士が突き合わせ溶接された複数の突合せ接合部と、隣接する突合せ接合部の間の中間部とで構成され、この中間部には上記補強板が配置されていない請求項２に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造である。
オープントップコンテナの側壁を補強する補強はり材の突き合わせ溶接部における補強構造であって、コンテナ側壁に横方向に延びる補強はり材を溶着し、この補強はり材は耐摩耗鋼材をプレス曲げ加工した断面コの字形状のチャンネル材で構成することができる。
また、このチャンネル材である補強はり材は、複数の部分はり材を突き合わせ溶接で一体化してある。断面コの字形状の長尺材である補強はり材は、同一形状、同一長さの複数の部分はり材を長さ方向に突き合わせて接合して形成されている。よって、１本の補強はり材は、複数の突き合わせ溶接部と、これら突き合わせ溶接部の間の複数の中間部とで構成されていることとなる。
複数の突き合わせ溶接部を有する場合、隣接する溶接部同士の間の中間部であるチャンネル材（部分はり材）にあっては、その内部には補強板が配設されていない。突き合わせ溶接部は、上述のように、その内部空間には裏当て金および補強板を有している。各突き合わせ溶接部には、部分はり材の内部空間に補強板が配置・固着され、部分はり材の溶接部を支持することとしている。
以上の結果、側壁の外面で横方向の全長に亘り固着された１本の補強はり材にあっては、その長さ方向において突き合わせ溶接部（補強板あり）と補強板のない中間部とが交互に配設される構造となる。その結果として耐荷重（水平方向の外力）の支持強度は突き合わせ溶接部で基本的に支持されるが、中間部ではその弾性変形量が該溶接部のそれよりも大となり、外力の一部が弾性変形として吸収、消費される。
したがって、もし１の側壁にその上端、下端にそれぞれ２本の補強はり材を固着したとき、上側の補強はり材の突き合わせ溶接部とその下側に配置する補強はり材のそれとを横方向でずらして配置することもできる。この結果として、突き合わせ溶接部が上下のはり材で横方向の位置が異なる構成とし、側壁補強構造全体としてバランスのとれた配置を実現できる。外力支持構造として側壁全面での支持力の均等化に資することとなる。このような全面での支持により、作用する外力（圧力）を面全体で分散化した支持とすることにもつながる。

請求項４に記載の発明は、上記補強板は、第１の補強板および第２の補強板を有し、これらの第１の補強板および第２の補強板は、上記部分はり材のフランジと平行で、ウェブの全幅を３等分する位置にそれぞれ配設された請求項３に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造である。
突き合わされた部分はりの端縁同士はウェブを正面視して凹凸が嵌め合わされた形状、例えば波形端縁、屈曲端縁、非直線の端縁、折曲線（幅直線と軸直線との組み合わせ）端縁などで構成される。すなわち、接合する溶接線を、不定形の屈曲線、ギザギザ（ジグザグ）線、凹凸線、波形線などの非直線で構成することとなる。
この結果、突き合わせ溶接部では裏当て金、スチフナによる補強がなされ、外力に対する受圧面積、すなわち２本のスチフナ、波形などの溶接ラインによる受圧面積の増加がなされる。よって、溶接部への応力集中による溶接線に沿った亀裂発生を阻止することができる。
併せて、補強はり材の内部空間では２本のスチフナをそのウェブの幅の３等分位置に配置することで、作用する外力に対してバランスされた受圧支持を行うことができる。これら２枚の補強板は突き合わせ溶接部の内方空間にてフランジと平行に配置されている。

請求項１～４に記載の発明によれば、側壁補強はり材を部分はり材の突き合わせ溶接で形成したオープントップコンテナにおいて、その溶接部分の溶接線を１本の直線ではなく屈曲線、湾曲線で構成したため、その溶接線長さが大幅に増加し、溶接線での支持強度を増すことができ、亀裂発生を防止することができる。

すなわち、コンテナに多量のスクラップを積み込んだ場合には、床、前壁、後壁および左右一対の側壁の各中央部が多量のスクラップにより内方から押されて膨らもうとする。この場合、側壁あっては横方向に延びる補強はり材で補強されているが、補強はり材は複数の部分はり材を突き合わせて溶接してあるため、この溶接線に沿って亀裂が発生するおそれがある。この溶接線が単一の直線（ウェブ正面視）とならないよう、部分はり材の端縁同士を凹凸による嵌め合わせ構造としたため、溶接部分の面積が増加し、その外力による亀裂の発生を阻止することができる。
特に、例えば普通鋼より硬い耐摩耗鋼板で側壁および補強はり材を形成した場合、各側壁の中央部の変形は抑制される。しかも、耐摩耗鋼板は普通鋼に比べて弾性限界点が高いため、搬送先でスクラップを荷降ろしすれば、床および各壁への応力が取り除かれ、これらは塑性変形することなく、元の平坦な床や各壁に復元する。その結果、各壁等が多量のスクラップ投入による繰り返し応力を受けても、これらの中央部の機械的強度はほとんど低下せず、床、前壁、後壁および各側壁の疲労破壊が抑制される。

また、上記作用効果に加えて、請求項２に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造によれば、突き合わせ溶接部の内部空間には補強板を配置し、これを補強した。併せて突き合わせ溶接の溶接線（屈曲線、湾曲線など１本の直線ではない）を跨ぐように裏当て金を配置して溶接の下地としたため、これによっても補強がなされている。溶接部における溶接ラインが１本の直線ではなく凹凸、波形、ジグザグ形状としため、溶接部の面積増加、および補強板による全体としての突き合わせ溶接部での受圧面積の増加により、補強されることとなる。

また、請求項３に記載の発明によれば、補強はり材の突き合わせ溶接部と隣の突き合わせ溶接部との間（中間部）にはスチフナを取り付けていない。すなわち、この中間部にあっては断面コの字形状の部分はり材のみで側壁を支持する。一方、突き合わせ溶接部では、部分はり材に加えて補強板および裏当て金で側壁を支持することとなる。
この結果、上記作用効果に付加して、補強はり材はその長さ方向位置において支持強度に差異が生じている。中間部が弱く、突き合わせ溶接部が強くなる。側壁面に垂直に外力が作用したとき、前者における弾性変形量は大、後者は小となる。よって、補強はり材において中間部が弾性変形大となり、外力を変形により吸収する構造となる。

さらに、上記に加えて、請求項４に記載の発明によれば、突き合わせ溶接部における内部空間にあって例えば同じサイズの２枚の補強板を部分はり材のウェブの全幅を３等分する位置にそれぞれ平行に起立させて配置する。その結果、突き合わせ溶接部での支持強度が増大するとともに（１枚の補強板に比して）、ウェブ幅の３等分位置にて裏当て金、ひいては部分はり材をその内方から均等に支持することができる。これは、突き合わせ溶接の端縁が幅方向の一直線ではなく、折れ曲がり線で構成された場合の外力の作用に対して有効に作用することを意味する。

この発明の実施例１に係るオープントップコンテナの使用状態を示す斜視図である。 この発明の実施例１に係るオープントップコンテナの側壁補強構造を示す斜視図である。 この発明の実施例１に係る側壁に固着した補強はり材を示す斜視図である。 この発明の実施例１に係る側壁に固着した補強はり材を示す正面図（Ａ）およびその側面図（Ｂ）である。 この発明の実施例１に係る補強はり材の突き合わせ溶接部２を示す分解斜視図である。

以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、自走するトラクタに連結された廃棄物搬送用のコンテナセミトレーラに搭載されるオープントップコンテナを例とする。
なお、コンテナには、トラックタイプ、脱着コンテナタイプ、ウォーキングフロア、トレーラタイプなどがあり、この発明はこれらのいずれについても適用することができる。

図１～図５において示すように、この発明の実施例１に係るオープントップコンテナ１１にあっては、その左右一対の側壁１５，１６についてその外面に断面コの字形状の補強はり材２１を溶接により固着して側壁１５，１６の補強としている。
オープントップコンテナは、水平で矩形の床板１２と、床板１２の縦横の４辺縁にそれぞれ垂直に起立して設けられた前壁１３、後壁１４、および左右一対の側壁１５，１６とを有して構成されている。
また、オープントップコンテナ１１は、上記床板１２および４つの垂直壁により箱体を形成し、その天井部分が開口しており、その内部空間にスクラップ等を積載することができる。なお、後壁１４はヒンジにより垂直軸を中心として開閉するタイプに構成してあるが、非開閉式とすることもできる。
上記各板材は、それぞれ外面に補強材を固着することにより、その搭載したスクラップなどを上方から押し付けることで発生する水平方向の外力を受けることとしている。例えば床板１２にはその下面（裏面）に横根太と縦根太とを固着している。前壁１３および後壁１４についても同様にその外面に断面コの字の長尺材である補強材を固着してある。
前壁１３、後壁１４に比較すると大面積となる左右一対の側壁１５，１６にあっては、その矩形を構成する４辺に沿って断面コの字形状の側板用補強材（上下の補強はり材２１および左右の補強柱材で構成される矩形フレーム）を各側壁１５，１６の外面に、溶着してある。さらに、側壁１５，１６を形成する平面板は、２枚の板材に分割されて、これらを溶接で接合して１枚の側壁１５，１６としてそれぞれ構成されている。そして、これらの突き合わせ接合部分については、断面コの字形状の傾斜させた長尺材を当該位置の外面に固着してある。

以上の構成に係るオープントップコンテナにあっては、床板１２、前壁１３、後壁１４、一対の側壁１５，１６を、耐磨耗鋼板で形成してある。そして、これらを補強する各部材についても同じく耐摩耗鋼板で形成してある。
床板１２（フロアパネル）は、左右幅より前後方向長さが長い矩形状をした厚さ４．５ｍｍの耐摩耗鋼板（新日鐵住金社製ＡＢＲＥＸ４００）で、その下面に溶着した根太材（クロスメンバ）も耐摩耗鋼板（ＡＢＲＥＸ４００）製のチャンネル材である。
各根太およびフレーム類は、それぞれ所定サイズの耐摩耗鋼板をプレス成型して断面コの字形状の補強材として作製される。
コンテナの前側の壁部分を構成する前壁１３およびその補強用の枠材も同様に耐摩耗鋼板（ＡＢＲＥＸ４００）で形成されている。
後壁１４および補強枠についても同様に耐摩耗鋼板（ＡＢＲＥＸ４００）で構成されている。
さらに、左右一対の矩形の側壁１５，１６についても同じく耐摩耗鋼板（ＡＢＲＥＸ４００）で構成されている。

オープントップコンテナ１１の側壁１５，１６を補強する枠材としての補強はり材２１（上辺縁に固着したチャンネル材）についても側壁１５，１６と同様に耐摩耗鋼板（ＡＢＲＥＸ４００）を用いる。
この補強はり材２１について以下説明する。以下側壁１５についてのみ説明する。側壁１６は側壁１５と同じ構成とされる。
側壁１５の外面の上縁全長に亘り固着された断面コの字形の横方向に延びる長尺材である補強はり材２１は、上記耐摩耗鋼材（鋼板）をプレス機による押圧曲げ加工にてチャンネル材として形成してある。すなわち、ウェブおよびその両端から屈曲して立ち上がる一対のフランジで断面コの字形状の長尺材としてある。この各フランジ端（厚み幅の部分）が上記側壁１５外面に溶接で固着されている。

このチャンネル材で構成される補強はり材２１は、複数の部分はり材２２（同じサイズ、材質のチャンネル材からなる）に分割されている。補強はり材２１は、複数の部分はり材２２の長さ方向の端部同士を突き合わせて接合することにより、形成されている。各接合端同士を、突き合わせ溶接で一体化するものである。
したがって、補強はり材２１にあっては、部分はり材２２同士の突き合わせ溶接部２１Ａと、これら突き合わせ溶接部２１Ａと隣合う突き合わせ溶接部２１Ａとの間の中間部２１Ｂ（非突き合わせ溶接部）とで構成されている。その一端から他端に向かっては、端部、中間部２１Ｂ、突き合わせ溶接部２１Ａ、中間部２１Ｂ、突き合わせ溶接部２１Ａ、中間部２１Ｂ、・・・・端部の順に１本の補強はり材２１は、分割して構成されることとなる。
補強はり材２１の突き合わせ溶接部２１Ａには、その内部空間において後述する補強板２３，２４（スチフナ）が配置されているが、中間部２１Ｂのそれには補強板２３，２４は配置されていない。補強はり材２１で、その長さ方向において、補強板２３，２４は断続的に配置されている。

この突き合わせ溶接で接合される一対の部分はり材２２にあって、その突き合わせ端（長さ方向での一端）と、これに当接する他の部分はり材２２の一端とは、一方の端縁が凹で他方のそれが凸などの嵌め合い形状としてある。すなわち、断面コの字形状の部分はり材２２にあってその長さ方向の一端部同士を突き合わせた場合、その一方側のウェブ２２Ａの端縁と、他方側のウェブ２２Ｂの端縁とは、ウェブ２２Ａ，２２Ｂ同士を突き合わせたとき凹凸、ジグザグ、波形などで隙間のない嵌め合い形状となっている。一方の端縁が凹形状、他方のそれには凸形状が形成されており、これらが嵌め合わされることで、隙間のないウェブ２２Ａ，２２Ｂの突き合わせ部分となり（左右のフランジは直線で互いに突き合わせとされる）、この突き合わせ部分は幅方向の直線、長さ方向の直線、幅方向の直線、長さ方向の直線、幅方向の直線・・・が連続した形状となる。例えばありとあり溝との係合関係である。
この結果としてウェブ２２Ａ，２２Ｂの溶接線３１は幅方向に延びる一直線ではなく凹凸線を形成することとなる。凹凸線は、波形線、ジグザグ線、ありとあり溝との場合の境界線などを含む。要は、幅方向に一直線の突き合わせとはならず、屈曲線、湾曲線、曲線などを含むものとする。
この補強はり材２１は、複数の部分はり材２２の端縁同士を突き合わせて接合され、突き合わされた部分はり材２２の端縁同士はウェブ２２Ａ，２２Ｂを正面視して凹凸が嵌め合わされた形状、非直線の嵌め込み、この結果として溶接線３１が一直線ではなく所定の屈曲線、湾曲線となる。

図４，図５に示すように、これらの部分はり材２２の嵌め合わされた端縁同士は溶接することにより一体化して１本の補強はり材２１として形成される。
すなわち、上記補強はり材２１はその突き合わせ溶接部２１Ａにおいて、断面コの字状で所定長さの裏当て金２５を有し、この裏当て金２５を上記突き合わせた端縁同士の下方に当接させて配置してその溶接の下地として作用させる。
裏当て金２５は例えばＳＳ４００鋼材であって、その両フランジが側壁１５の外面に直接溶接され、そのウェブが部分はり材２２のウェブ裏面に当接して上記溶接の下地とされる。
さらに、この突き合わせ溶接部２１Ａにおいては、部分はり材２２のフランジに対して平行な第１の補強板２３および第２の補強板２４が溶接されて起立している。これらの補強板２３，２４（耐摩耗鋼板製のスチフナ）はいずれも同一幅、同一厚さ、同一長さの耐摩耗鋼板で形成され、補強はり材２１の突き合わせ溶接部２１Ａの内部空間でかつ裏当て金２５の内方で下端面が側壁１５外面に、上端面の一部が補強はり材２１のウェブに溶接されて固着されている。なお、部分はり材２２のウェブ２２Ａ，２２Ｂのスチフナ対応位置には一対の長孔２７が貫通している。これらの長孔２７（図４では４個が線対象位置）を介して各補強板２３，２４は部分はり材２２に溶接されることとなる。
これら補強板２３，２４の長さは裏当て金２５の長さより長く形成されている。また、これらの第１の補強板２３および第２の補強板２４は、上記部分はり材２２のフランジと平行であってかつそのウェブ２２Ａ，２２Ｂの全幅を３等分する位置にそれぞれ配設されている。

これらの溶接部での部分はり材２２の端縁同士の溶接は、例えばアーク溶接などで実施され、開先溝に溶接棒を母材ともに埋め込む完全溶け込み溶接とされる。したがって、溶接ライン３１（ビードライン）は、ウェブにあって嵌め合い線と同じく屈曲乃至湾曲したラインを構成することとなる。なお、このとき裏当て金２５は突き合わせ溶接の部分はり材２２の端縁の開先部の下地となる。
この結果、溶接部への応力集中による亀裂（溶接線３１にそって生じる直線状の亀裂）の発生を防止することが可能となる。
コンテナ１１へのスクラップ搭載時に発生する外力（均等荷重）がビーム（補強はり材２１）に作用すると、ビーム溶接部（弱い部分）にき裂が発生することを、上記突き合わせ溶接部２１Ａへの補強で防止することとなる。第１，第２の補強板２３，２４およびウェブ端縁の突き合わせ形状の変更による補強である（側壁１５自体の面剛性を高めている）。

上述のように、補強はり材２１にあっては、突き合わせ溶接部２１Ａと非溶接部とで形成され、突き合わせ溶接部２１Ａはその内部から２枚のスチフナ（帯板材）２３，２４で支持されるが、非溶接部（中間部２１Ｂ）の内部にはこのような補強板は設置していない。
したがって、側壁１５の上端部である補強はり材２１にあっては、スクラップ搭載時などに作用する水平方向の外力については、中間部２１Ｂ（非溶接部ないし補強板なし）ではその補強はり材２１が側壁１５とともに比較して大きく弾性変形することでその外力の一部を消費することとし、突き合わせ溶接部２１Ａにあっては裏当て金２５および補強板２３，２４さらには溶接ビード３１の面積が増大しているため、外力受圧面積が増大することでの支持強度の増大で、亀裂発生の防止を図ることができる。
なお、側壁１５には傾斜した補強材（耐摩耗鋼製の断面コの字状溝形材）が側壁１５面を所定角度（例えば垂直線に対して１５°）傾斜した複数本の傾斜補強材での支持を行っている。

図１、図２に示すように、この発明の実施例１に係るオープントップコンテナ１１は、エンジン搭載のトラクタに牽引される廃棄物搬送用のコンテナセミトレーラに搭載され、天井部分が開口してその内部空間にスクラップが搭載される金属製の矩形箱体である。
このコンテナ１１は、上述したように、フロアパネル（床板１２）、フロントパネル(前壁１３)、リアゲート（後壁１４）、左サイドパネル（左側壁１５）および右サイドパネル（右側壁１６）を備えている。コンテナのサイズは、前後長が１２．９ｍ、左右幅が２．５ｍ、高さが２．０～２．４５ｍである。

フロント、リアのサイドポスト、サイドロアレールおよびサイドアッパーレール２１からなる前後方向に長い矩形状のサイドフレームに、耐摩耗鋼板からなる各サイドパネル（側壁１５，１６）が溶接されている。各サイドパネルの外面には、５本の縦長な側板用補強材が、前後方向に所定ピッチで平行傾斜状態として溶接されている。
各サイドパネル１５，１６は、高さが１．８ｍ、長さが６ｍ、厚さが４．５ｍｍの耐摩耗鋼板（新日鐵住金社製ＡＢＲＥＸ４００）からなる前後２枚のフロントサイドパネル、リアサイドパネルを、それぞれコンテナの長さ方向（前後方向）に突き合わせ溶接してある。

左右一対のサイドパネル１５，１６の各上下の辺部の外面には、それぞれサイドアッパーレール（補強はり材２１）が溶接されている。各サイドアッパーレール２１および各サイドロアレールは、上述の断面コの字形状の耐摩耗鋼板製の長尺材を採用している。
また、左サイドパネル１５および右サイドパネル１６の各前後の辺部の外面には、それぞれ耐摩耗鋼板（新日鐵住金社製ＡＢＲＥＸ４００）からなるフロントサイドポストとリアサイドポストとが溶接されている。これらのフロントサイドポストおよびリアサイドポストは、溶接側が開口面となった断面コの字状の帯状カバーを縦長に配置した幅広の枠体である。

サイドパネル１５，１６における突き合わせ溶接部２１Ａの外面には、上下方向に対して１５°傾斜した補強用の側板用補強板が、各サイドパネルの上端から下端まで直線状に延びるように溶接されている。
各側板用補強板は、対応するフロントサイドパネル，リアサイドパネルとの溶接面が開口側となった断面コの字状の帯状カバーを傾斜配置した、新日鐵住金社製ＡＢＲＥＸ４００からなる枠体である。
左サイドパネル１５のうち、リアサイドポストによって被われた後端部は、リアゲートヒンジの支持部である。これにより、左サイドパネルのリアゲートヒンジの支持部が、外方に反らないように補強されるとともに、右サイドパネルの後端部も補強されている。

図１に示すように、スクラップ加工処理工場から排出されたスクラップを、マグネット付きのラフテレーンクレーンを使用し、自走式のトラクタに連結された廃棄物搬送用のコンテナセミトレーラに搭載されるとともに、リアゲートが閉蓋されて上方が開口したコンテナ１１に、その最大積載量まで投入する。

このとき、床板１２の一部を構成する各フロアパネル，クロスメンバおよびサブフレームと、前壁１３の一部を構成するフロントパネルおよび前板用補強板と、リアゲートの一部を構成するリアゲートパネルおよび後板用補強板と、左右一対の側壁１５，１６の一部を構成する各サイドパネルおよび対応する各側板用補強板との素材として、普通鋼より高強度な耐摩耗鋼板を採用した。
これにより、材料使用量が減少し、オープントップコンテナ１１の軽量化が図れて、その分だけスクラップの積載量を増大させることができるとともに、フロアパネル、フロントパネル、リアゲートおよび各サイドパネルの疲労破壊を防止することができる。

すなわち、コンテナ１１に多量のスクラップを積み込んだ際、フロアパネル、フロントパネル、リアゲートおよび左右一対の各サイドパネルの各中央部が、押圧された多量のスクラップにより内方から外方に向かって押されて膨らもうとする。しかしながら、これらは普通鋼より硬い耐摩耗鋼板からなるため、フロアパネルおよび各パネルの中央部の変形は抑制される。
また、上述したように、このスクラップ積載時の外力は補強はり材２１に対して作用し、その部分はり材２２の突き合わせ溶接部２１Ａにも大きな応力を生じさせることとなる。しかしながら、この溶接部にあっては上述の補強構造を新規に採用したため、また、その一部にあっては弾性変形能を増大させてあるため、溶接線３１に沿った亀裂が発生するおそれを解消することができた。

この発明に係るオープントップコンテナの側壁補強構造は、産業廃棄物であるスクラップ等を搬送するためのオープントップコンテナの側壁補強構造の技術として有用である。

１１ オープントップコンテナ、
１２ 床板、
１３ 前壁、
１４ 後壁、
１５ 左サイドパネル（側壁）、
１６ 右サイドパネル（側壁）、
２１ 補強はり材、
２１Ａ 突き合わせ溶接部、
２１Ｂ 中間部、
２２ 部分はり材、
２２Ａ，２２Ｂ ウェブ、
２３ 第１の補強板（スチフナ）、
２４ 第２の補強板（スチフナ）、
２５ 裏当て金、
３１ 溶接線。

請求項１に記載の発明は、矩形の床板、床板の４辺縁にそれぞれ起立して設けられた前壁、後壁、および左右一対の側壁を有し、天井部分が開口してその内部空間にスクラップ等を積載するオープントップコンテナの側壁補強構造において、ウェブおよび左右一対のフランジからなる断面コの字形状の長尺の補強はり材が、そのフランジ端が上記側壁外面に溶接されることにより、側壁外面の横方向に延びて固着され、この補強はり材は、複数の部分はり材の端縁同士を突き合わせて接合され、各部分はり材のウェブ端縁はウェブを正面視して凹凸形状であって、突き合わされた部分はり材の端縁同士はその凹凸が嵌め合わされ、これらの部分はり材の嵌め合わされた端縁同士を溶接して上記補強はり材とし、上記補強はり材はその突き合わせ溶接部において、断面コの字状の裏当て金を有し、この裏当て金を上記突き合わせた端縁同士の溶接の下地として作用させるとともに、この突き合わせ溶接部の内方にて、補強板を上記部分はり材のフランジと平行に配置し、その基端を上記側壁外面に、その先端を上記部分はり材のウェブ内面にそれぞれ当接させて設けたオープントップコンテナの側壁補強構造である。

補強はり材は複数の部分はり材を突き合わせて接合される。補強はり材は、複数の突き合わせ溶接部と、隣合う溶接部と溶接部との間の非溶接部である中間部とで構成されていることとなる。
この場合において、各突き合わせ溶接部には、断面コの字形状の補強はり材の内部空間（側壁外面と左右のフランジとウェブとの間の断面矩形の空間）に、断面コの字形状で所定長さ（両方の部分はり材の端部を支持する長さ）の裏当て金が固着・内装されている。裏当て金の両フランジ端は内部空間にて側壁外面に溶接されている。また、そのウェブは上記突き合わせ溶接（アーク溶接など）の下地とされる。すなわち、嵌め合い構造とされ、この嵌め合い部が溶接で一体化されて接合される一対の部分はり部材に、裏当て金は溶着されている。
さらに、この突き合わせ溶接部における内部空間には、側壁外面に対して垂直な補強板が部分はり材のフランジと平行に所定長さで配置・固着されている。この補強板（スチフナ）は、側壁外面に基端部が、部分はり材のウェブにその先端部がそれぞれ溶着されており、補強はり材を補強するものとなる。
突き合わせ溶接部はスチフナでチャンネル材の内側から補強された構造である。この接合部分は完全溶け込み溶接とされ、部分はり材端部の開先（切り取り）により形成された溝（嵌め合い形状である凹凸状）に、この溝を溶接金属（溶融した母材と溶接材）で埋め込み、一体化してある。裏当て金は突き合わせ溶接の開先部の下地となる。
このように、突き合わせ溶接部において裏当て金、補強板によりその内部より補強した構造としたため、上記凹凸、波形ないし屈曲した溶接線を有する溶接部をさらに補強することとなる。なお、補強はり材、補強板、側壁を耐摩耗鋼板で構成した場合でも、裏当て金はＳＳ４００などの一般構造用圧延鋼材で対応することもできる。ＳＳ鋼材による場合、そのプレス機による折り曲げ加工が耐摩耗鋼材のそれよりも容易となる。
なお、補強はり材にあって、突き合わせ溶接部以外の中間部（非溶接部）には、補強板を配置しない場合も含まれる。
また、補強板は単数に限られず、複数枚設置することもできる。

請求項２に記載の発明は、上記補強はり材は、上記部分はり材同士が突き合わせ溶接された突合せ接合部と、隣接する突合せ接合部との間の中間部とで構成され、この中間部には上記補強板が配置されていない請求項１に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造である。
オープントップコンテナの側壁を補強する補強はり材の突き合わせ溶接部における補強構造であって、コンテナ側壁に横方向に延びる補強はり材を溶着し、この補強はり材は耐摩耗鋼材をプレス曲げ加工した断面コの字形状のチャンネル材で構成することができる。
また、このチャンネル材である補強はり材は、複数の部分はり材を突き合わせ溶接で一体化してある。断面コの字形状の長尺材である補強はり材は、同一形状、同一長さの複数の部分はり材を長さ方向に突き合わせて接合して形成されている。よって、１本の補強はり材は、複数の突き合わせ溶接部と、これら突き合わせ溶接部の間の複数の中間部とで構成されていることとなる。
複数の突き合わせ溶接部を有する場合、隣接する溶接部同士の間の中間部であるチャンネル材（部分はり材）にあっては、その内部には補強板が配設されていない。突き合わせ溶接部は、上述のように、その内部空間には裏当て金および補強板を有している。各突き合わせ溶接部には、部分はり材の内部空間に補強板が配置・固着され、部分はり材の溶接部を支持することとしている。
以上の結果、側壁の外面で横方向の全長に亘り固着された１本の補強はり材にあっては、その長さ方向において突き合わせ溶接部（補強板あり）と補強板のない中間部とが交互に配設される構造となる。その結果として耐荷重（水平方向の外力）の支持強度は突き合わせ溶接部で基本的に支持されるが、中間部ではその弾性変形量が該溶接部のそれよりも大となり、外力の一部が弾性変形として吸収、消費される。
したがって、もし１の側壁にその上端、下端にそれぞれ２本の補強はり材を固着したとき、上側の補強はり材の突き合わせ溶接部とその下側に配置する補強はり材のそれとを横方向でずらして配置することもできる。この結果として、突き合わせ溶接部が上下のはり材で横方向の位置が異なる構成とし、側壁補強構造全体としてバランスのとれた配置を実現できる。外力支持構造として側壁全面での支持力の均等化に資することとなる。このような全面での支持により、作用する外力（圧力）を面全体で分散化した支持とすることにもつながる。

請求項３に記載の発明は、上記補強板は、第１の補強板および第２の補強板を有し、これらの第１の補強板および第２の補強板は、上記部分はり材のフランジと平行で、ウェブの全幅を３等分する位置にそれぞれ配設された請求項２に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造である。
突き合わされた部分はりの端縁同士はウェブを正面視して凹凸が嵌め合わされた形状、例えば波形端縁、屈曲端縁、非直線の端縁、折曲線（幅直線と軸直線との組み合わせ）端縁などで構成される。すなわち、接合する溶接線を、不定形の屈曲線、ギザギザ（ジグザグ）線、凹凸線、波形線などの非直線で構成することとなる。
この結果、突き合わせ溶接部では裏当て金、スチフナによる補強がなされ、外力に対する受圧面積、すなわち２本のスチフナ、波形などの溶接ラインによる受圧面積の増加がなされる。よって、溶接部への応力集中による溶接線に沿った亀裂発生を阻止することができる。
併せて、補強はり材の内部空間では２本のスチフナをそのウェブの幅の３等分位置に配置することで、作用する外力に対してバランスされた受圧支持を行うことができる。これら２枚の補強板は突き合わせ溶接部の内方空間にてフランジと平行に配置されている。

請求項１～３に記載の発明によれば、側壁の補強はり材を部分はり材の突き合わせ溶接で形成したオープントップコンテナにおいて、その溶接部分の溶接線を１本の直線ではなく屈曲線、湾曲線で構成したため、その溶接線長さが大幅に増加し、溶接線での支持強度を増すことができ、亀裂発生を防止することができる。

また、上記作用効果に加えて、請求項１に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造によれば、突き合わせ溶接部の内部空間には補強板を配置し、これを補強した。併せて突き合わせ溶接の溶接線（屈曲線、湾曲線など１本の直線ではない）を跨ぐように裏当て金を配置して溶接の下地としたため、これによっても補強がなされている。溶接部における溶接ラインが１本の直線ではなく凹凸、波形、ジグザグ形状としため、溶接部の面積増加、および補強板による全体としての突き合わせ溶接部での受圧面積の増加により、補強されることとなる。

また、請求項２に記載の発明によれば、補強はり材の突き合わせ溶接部と隣の突き合わせ溶接部との間（中間部）にはスチフナを取り付けていない。すなわち、この中間部にあっては断面コの字形状の部分はり材のみで側壁を支持する。一方、突き合わせ溶接部では、部分はり材に加えて補強板および裏当て金で側壁を支持することとなる。
この結果、上記作用効果に付加して、補強はり材はその長さ方向位置において支持強度に差異が生じている。中間部が弱く、突き合わせ溶接部が強くなる。側壁面に垂直に外力が作用したとき、前者における弾性変形量は大、後者は小となる。よって、補強はり材において中間部が弾性変形大となり、外力を変形により吸収する構造となる。

さらに、上記に加えて、請求項３に記載の発明によれば、突き合わせ溶接部における内部空間にあって例えば同じサイズの２枚の補強板を部分はり材のウェブの全幅を３等分する位置にそれぞれ平行に起立させて配置する。その結果、突き合わせ溶接部での支持強度が増大するとともに（１枚の補強板に比して）、ウェブ幅の３等分位置にて裏当て金、ひいては部分はり材をその内方から均等に支持することができる。これは、突き合わせ溶接の端縁が幅方向の一直線ではなく、折れ曲がり線で構成された場合の外力の作用に対して有効に作用することを意味する。

Claims (4)

1. 矩形の床板、床板の４辺縁にそれぞれ起立して設けられた前壁、後壁、および左右一対の側壁を有し、天井部分が開口してその内部空間にスクラップ等を積載するオープントップコンテナの側壁補強構造において、
   ウェブおよび左右一対のフランジからなる断面コの字形状の長尺の補強はり材が、そのフランジ端が上記側壁外面に溶接されることにより、側壁外面の横方向に延びて固着され、
   この補強はり材は、複数の部分はり材の端縁同士を突き合わせて接合され、
   各部分はり材のウェブ端縁はウェブを正面視して凹凸形状であって、突き合わされた部分はり材の端縁同士はその凹凸が嵌め合わされ、
   これらの部分はり材の嵌め合わされた端縁同士を溶接して上記補強はり材としたオープントップコンテナの側壁補強構造。
2. 上記補強はり材はその突き合わせ溶接部において、断面コの字状の裏当て金を有し、この裏当て金を上記突き合わせた端縁同士の溶接の下地として作用させるとともに、
   この突き合わせ溶接部の内方にて、補強板を上記部分はり材のフランジと平行に配置しその基端を側壁外面に、その先端を部分はり材のウェブ内面にそれぞれ当接させて設けた請求項１に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造。
3. 上記補強はり材は、上記部分はり材同士が突き合わせ溶接された突合せ接合部と、隣接する突合せ接合部との間の中間部とで構成され、
   この中間部には上記補強板が配置されていない請求項２に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造。
4. 上記補強板は、第１の補強板および第２の補強板を有し、これらの第１の補強板および第２の補強板は、上記部分はり材のフランジと平行で、ウェブの全幅を３等分する位置にそれぞれ配設された請求項３に記載のオープントップコンテナの側壁補強構造。

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