JP4914239B2 - クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両を構成する部材を溶接する際に用いられるクランプ装置に関する。

レーザ溶接といった溶接の際にワークを拘束するクランプ装置として、下記特許文献１に記載されたものが知られている。下記特許文献１には、クランプシリンダにて進退駆動されることによりワークの溶接部位を加圧拘束するクランプ治具を設ける技術が記載されている。
特開２００６−７２３７号公報

ところで、鉄道車両を構成する部材は、鉄道車両の長手方向に比較的長尺の寸法を有する場合が多い。この場合、上記従来のクランプ装置を適用しようとすると、長尺の押さえプレートを形成せねばならず、実使用に耐えうるものを形成することは困難であった。

そこで本発明では、鉄道車両を構成する部材を的確に押さえて位置決めすることができるクランプ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者らは具体的な検討を行った。鉄道車両構体を構成する部材は、特に外板、外板補強材、開口部周辺部材、その他の補強材などで構成されている。鉄道車両を構成する部材の数や種類は、鉄道車両構体の場所によって、あるいは車種によって、部材の形状、寸法、板厚、材質、溶接形態が異なるため、非常に膨大な数・種類となる。これらの数、種類に対応するクランプ装置を用意することは非常に困難である。一方、溶接する箇所においては、溶接する材料同士を極力押さえつけて互いに密着させることが要求される。そこで、本発明者らはこのような検討の過程における知見に基づいて本発明をなしえたものである。

本発明に係るクランプ装置は、鉄道車両を構成する部材を溶接する際に用いられるクランプ装置であって、部材を押さえるための一対の押さえ部と、一対の押さえ部を部材に対して進退自在に移動させる昇降部と、一対の押さえ部が部材から後退するのに応じて、一対の押さえ部を互いに離隔させる離隔部と、を備える。

本発明によれば、一対の押さえ部は部材に対して進退自在であり、部材を押さえずに後退する場合には互いに離隔するので、一対の押さえ部が部材に当接する位置においては互いに近接させて設けることができる。また、例えば非溶接部が存在する場合には、押さえ部を後退させることで、溶接トーチの通過空間を確保することが可能となる。

また、本発明に係るクランプ装置では、昇降部は、部材に対して進退自在に構成される昇降棒を有し、離隔部は、昇降棒が延びる方向に対し傾斜した誘導溝と、当該誘導溝に沿って滑動可能な滑動輪と、を有し、押さえ部は、昇降部に対しては昇降棒が延びる方向と交わる方向に移動可能なように構成され、離隔部に対しては少なくとも昇降棒が延びる方向と交わる方向において拘束されている。

この好ましい態様によれば、離隔部が誘導溝に沿って滑動する滑動輪を有しており、誘導溝は昇降棒が延びる方向に対して傾斜しているので、昇降棒の進退に応じて離隔部は昇降棒から離れる方向に移動する。また、押さえ部は離隔部に対しては拘束されているものの、昇降部に対しては昇降棒が延びる方向と交わる方向に移動可能なように構成されているので、昇降棒の進退に応じて昇降棒が延びる方向と交わる方向にも移動することが可能となる。

本発明によれば、鉄道車両を構成する部材を的確に押さえて位置決めすることができる。従って、本発明に係るクランプ装置を用いて溶接することでより健全な溶接部を得ることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態であるクランプ装置を説明するのに先立って、このクランプ装置によって位置決めされて溶接される部材を用いる鉄道車両用構体について説明する。

図１は、鉄道車両用構体を概略的に示す斜視図である。なお、本願においては、鉄道車両用構体及びそれを構成する部材を説明する際に、図１に示す状態を基準に方向を示す用語を用いる。即ち、長手方向とは鉄道車両の進行方向と同方向であり、幅方向とは長手方向に直交する方向である。また、台枠に対して屋根構体が位置する方向が上であり、屋根構体に対して台枠が位置する方向が下である。

図１に示す鉄道車両用構体１０は、一対の妻構体１２、屋根構体１４、台枠１６、及び一対の側構体１８を備えている。

妻構体１２、屋根構体１４、台枠１６、及び側構体１８は、相互に接続されている。一
対の妻構体１２は、鉄道車両の長手方向における一端及び他端に設けられている。屋根構
体１４は、構体１０における屋根を構成しており、上記の長手方向に延びている。

構体１０における幅方向の両側には、一対の側構体１８が設けられている。側構体１８は、構体１０の側面を構成しており、長手方向に延在している。

側構体１８には、二つの第１の開口１８ａが、長手方向の一方側及び他方側に設けられている。また、側構体１８には、第１の開口１８ａの間に二つ以上の第２の開口１８ｂが設けられている。第１の開口１８ａ及び第２の開口１８ｂは、構体１０における窓用の開口とされている。また、これらの開口の間には、三つの第３の開口１８ｃが設けられている。第３の開口１８ｃは、構体１０における出入口用の開口とされている。

側構体１８の外板は、複数の区画に分割されている。側構体１８は、外板１８ｄ、外板１８ｅ、外板１８ｆ、外板１８ｇ、及び外板１８ｈによって構成されている。外板１８ｄ、外板１８ｅ、外板１８ｆ、外板１８ｇ、及び外板１８ｈの厚さは、１．５〜２．５ｍｍ程度の厚さとなっている。

本発明の実施の形態に係るクランプ装置は、この側構体１８を構成する外板１８ｄ、外板１８ｅ、外板１８ｆ、外板１８ｇ、及び外板１８ｈを相互に溶接する際に用いられるものである。また、本実施形態に係るクランプ装置はこの用途に限られず、外板と外板補強材、外板と窓枠といった部材同士の接合に用いることも好ましい。

本発明の実施形態であるクランプ装置について、図２を参照しながら説明する。図２は、クランプ装置２１を含む溶接装置２の斜視図である。

図２に示すように、溶接装置２は、定盤２０とクランプ装置２１とを備えている。定盤２０は、ワークとしての外板を載置するものである。以下の説明においては、外板１８ｅと外板１８ｈとを溶接することを例に説明する。尚、外板１８ｅには、窓枠部１８１，１８２が設けられ、それぞれ外板１８ｅよりも突出しているものとする。

クランプ装置２１は、ワークである外板１８ｅ及び外板１８ｈを挟んで定盤２０と反対側に設けられている。

クランプ装置２１は、定盤２０の長手方向（所定の方向）に延在する一対の梁２１１と、一対の梁２１１それぞれに取り付けられている複数の押さえ装置２１２とを備えている。一対の押さえ装置２１２は、一対の梁２１１それぞれに固定されている。一対の梁２１１の間には、溶接トーチＴが梁２１１の延びる方向に沿って移動可能なように配置されている。一対の梁２１１は、これら自体が車両長手方向及びこれに交差する方向に移動可能なように構成されている。本実施形態の場合、一対の梁２１１は車両長手方向に沿って配置されているので、一対の梁２１１はそれらが延びる方向及びこれに交差する方向に沿って移動可能なように構成されている。

図３に、クランプ装置２１を梁２１１が延びる方向から見た図を示す。図４に、クランプ装置２１の側面図を示し、図５にクランプ装置２１の平面図を示す。図３〜５に示すように、押さえ装置２１２は梁２１１に固定されており、シリンダ２１４と、昇降棒２１５（昇降部）と、押さえ部２１６と、支持部２１７と、離隔部２１８とを有している。図３中における向かって右側の押さえ部２１６は、ワークである外板１８ｈを押さえた状態を示し、図３中における向かって左側の押さえ部２１６は、上昇した状態を示している。

尚、図３では明示しないが、梁２１１はモータといった駆動手段や制御手段によって、車両長手方向に沿った任意の位置に移動することが可能となっている。

シリンダ２１４は、保持部２１３に対して複数（本実施形態の場合は５つ）取り付けられている。シリンダ２１４内には昇降棒２１５が挿入されており、シリンダ２１４内に充填された流体の作用により、昇降棒２１５がワークである外板１８ｅ，１８ｈに対して進退自在に構成されている。本実施形態の場合、シリンダ２１４としてはエアシリンダを用いている。

昇降棒２１５は、図示しない制御手段によって、それぞれ独立して昇降可能なように構成されている。昇降棒２１５の先端には支持部２１７が設けられている。支持部２１７は、基部２１７ａと、基部２１７ａに取り付けられた四つのローラ２１７ｂ，２１７ｃとを有している。支持部２１７は、押さえ部２１６を支持する部分である。

押さえ部２１６は、ベース部２１６ａと、ベース部２１６ａの先端に取り付けられた押さえ板２１６ｂとを有している。ベース部２１６ａには、溶接トーチＴが移動する方向に交わる方向に延びるガイド溝２１６ｄが設けられている。ガイド溝２１６ｄには、支持部２１７の基部２１７ａが挿入されている。基部２１７ａに取り付けられているローラ２１７ｂと２１７ｃとはベース部２１６ａを挟むように配置されている。従って、押さえ部２１６と支持部２１７とは、溶接トーチＴが移動する方向に交わる方向において相対的に移動可能なように構成されている。

離隔部２１８は、平板状の部材であってその長手方向において屈曲しており、その長手方向に延びるように誘導溝２１８ａが設けられている。離隔部２１８の屈曲した一方の部分は昇降棒２１５と略平行となり、屈曲した他方の部分は押さえ板２１６ｂから溶接トーチへ向かう方向において外側に広がるように形成されている。また、離隔部２１８の一端は支持部２１７の基部２１７ａに固定されている。

離隔部２１８の誘導溝２１８ａには、滑動輪２１１ｃが滑動可能なように配置されている。滑動輪２１１ｃは、基部２１１ａから外側に突出する突出部２１１ｂに設けられている。滑動輪２１１ｃは、突出部２１１ｂに自転可能な状態で取り付けられており、離隔部２１８は滑動輪２１１ｃにガイドされて上下に昇降する。

昇降棒２１５が上昇すると、誘導溝２１８ａの略垂直に構成されている部分を滑動輪２１１ｃが滑動するので、離隔部２１８は略垂直に上昇する。その後、誘導溝２１８ａの傾斜部分を滑動輪２１１ｃが滑動する位置まで上昇すると、離隔部２１８は溶接トーチＴからみて外側に移動しながら上昇する。

昇降棒２１５は、押さえ部２１６に対して、溶接トーチＴが移動する方向に交わる方向において相対的に移動可能なように構成されている。一方、離隔部２１８の先端は、押さえ部２１６に対して、少なくとも溶接トーチＴが移動する方向に交わる方向においては摺動しないように設けられている。従って、押さえ部２１６は互いに離隔するように上昇する。

上述したように、本実施形態に係るクランプ装置２１は、鉄道車両を構成する部材（外板）を溶接する際に用いられるクランプ装置であって、その部材を押さえるための一対の押さえ部２１６と、一対の押さえ部２１６を部材に対して進退自在に移動させる昇降部と、一対の押さえ部２１６が部材から後退するのに応じて、一対の押さえ部２１６を互いに離隔させる離隔部２１８と、を備える。

また、昇降部は、部材に対して進退自在に構成される昇降棒２１５を有し、離隔部２１８は、昇降棒２１５が延びる方向に対し傾斜した誘導溝と、当該誘導溝に沿って滑動可能な滑動輪２１１ｃと、を有し、押さえ部２１６は、昇降部に対しては昇降棒２１５が延びる方向と交わる方向に移動可能なように構成され、離隔部２１８に対しては少なくとも交わる方向において拘束されている。

従って、本実施形態によれば、一対の押さえ部２１６は部材に対して進退自在であり、部材を押さえずに後退する場合には互いに離隔するので、一対の押さえ部２１６が部材に当接する位置においては互いに近接させて設けることができる。また、例えば非溶接部が存在する場合には、押さえ部２１６を後退させることで、溶接トーチＴの通過空間を確保することが可能となる。

更に、離隔部２１８が誘導溝２１８ａに沿って滑動する滑動輪２１１ｃを有しており、誘導溝２１８ａは昇降棒２１５が延びる方向に対して傾斜しているので、昇降棒２１５の進退に応じて離隔部２１８は昇降棒２１５から離れる方向に移動する。また、押さえ部２１６は離隔部２１８に対しては拘束されているものの、昇降部に対しては昇降棒２１５が延びる方向と交わる方向に移動可能なように構成されているので、昇降棒２１５の進退に応じて昇降棒２１５が延びる方向と交わる方向にも移動することが可能となる。

鉄道車両用構体を概略的に示す斜視図である。 本実施形態のクランプ装置を含む溶接装置を示す斜視図である。 クランプ装置をレールの延びる方向から見た図である。 クランプ装置を説明するための図である。 クランプ装置を説明するための図である。

符号の説明

２…溶接装置、２０…定盤、２１…クランプ装置、２１１…梁、２１２…押さえ装置、Ｔ…溶接トーチ。

Claims (1)

1. 鉄道車両を構成する部材を溶接する際に用いられるクランプ装置であって、
   前記部材を押さえるための一対の押さえ部と、
   前記一対の押さえ部を前記部材に対して進退自在に移動させる昇降部と、
   前記一対の押さえ部が前記部材から後退するのに応じて、前記一対の押さえ部を互いに離隔させる離隔部と、
   を備え、
   前記昇降部は、前記部材に対して進退自在に構成される昇降棒を有し、
   前記離隔部は、前記昇降棒が延びる方向に対し傾斜した誘導溝と、当該誘導溝に沿って滑動可能な滑動輪と、を有し、
   前記押さえ部は、前記昇降部に対しては前記昇降棒が延びる方向と交わる方向に移動可能なように構成され、前記離隔部に対しては少なくとも前記交わる方向において拘束されている、
   クランプ装置。

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