JP5971983B2 - 鉄道車両の屋根の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の屋根を製造する方法に関する。

鉄道車両では、その長手方向に沿って延びる長尺材が様々な箇所に使用されている。この長尺材には、ロールフォーミングなどによってそれぞれ形成した複数の分割された部分を互いに溶接することによって形成した長尺材が使用されている。

特開２００９−５６９９９号公報

鉄道車両の屋根については、長尺材と同様に、鉄道車両の長手方向に屋根を複数の区画に分割した各部分をロールフォーミングによってそれぞれ形成した後、形成後の各部分を互いに接合することによって屋根を形成していた。

しかしながら、分割して形成された各部分にはそれぞれ様々な歪みが生じることがあり、また、そうした歪みの制御は難しいため、各部分を狙い通りの形状に形成することは困難であった。その結果、各部分同士の接合にあたって、接合箇所への微調整が必要であり、製造効率が悪かった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、これまでに比べて製造効率を飛躍的に向上させることが可能な鉄道車両の屋根の製造方法を提供する。

上記目的を達成するため、本発明によれば、
鉄道車両の屋根の製造方法であって、
屋根を長手方向において少なくとも３つ以上に分割し、
第１屋根部分を構成する第１平板材料と、第２屋根部分を構成する第２平板材料とを溶接する第１溶接工程と、
その溶接した第１平板材料及び第２平板材料の、少なくとも前記第１平板材料に塑性加工を施す第１塑性工程と、
を備える鉄道車両の屋根の製造方法が提供される。

こうした鉄道車両の屋根の製造方法によれば、第１塑性工程において、第１溶接工程で溶接された第１平板材料及び第２平板材料の、少なくとも第１平板材料に塑性加工が施される。第１溶接工程時には第１及び第２平板材料のいずれにも塑性加工が施されていないので、第１溶接工程は塑性加工の歪みの影響を受けない。従って、第１溶接工程では歪みのない第１及び第２平板材料が使用されるので、当該第１及び第２平板材料同士を簡単に精度良く溶接することができる。これまでに比べて製造効率を飛躍的に向上させることができる。しかも、塑性加工の歪みの影響を受けないので、第１及び第２平板材料が相互に異なる材料から形成される場合又は相互に異なる厚さで形成される場合であっても、第１及び第２平板材料同士を容易に溶接することができる。

また、本発明に係る製造方法は、
前記第１溶接工程の後に、前記第２平板材料と、第３屋根部分を構成する第３平板材料とを溶接する第２溶接工程と、
前記第２溶接工程及び前記第１塑性工程の後に、前記第２溶接工程で溶接した第２平板材料及び第３平板材料の、少なくとも前記第２平板材料に塑性加工を施す第２塑性工程と、
をさらに備えることが好ましい。

こうした鉄道車両の屋根の製造方法によれば、前述と同様に、第２塑性工程において、第２溶接工程で溶接された第２平板材料及び第３平板材料の、少なくとも第２平板材料に塑性加工が施される。第２溶接工程時には第２及び第３平板材料のいずれにも塑性加工が施されていないので、第２溶接工程は塑性加工の歪みの影響を受けない。従って、第２溶接工程では歪みのない第２及び第３平板材料が使用されるので、当該第２及び第３平板材料同士を簡単に精度良く溶接することができる。これまでに比べて製造効率を飛躍的に向上させることができる。しかも、塑性加工の歪みの影響を受けないので、第２及び第３平板材料が相互に異なる材料から形成される場合又は相互に異なる厚さで形成される場合であっても、第２及び第３平板材料同士を容易に溶接することができる。

また、本発明に係る鉄道車両の屋根の製造方法では、
前記第１溶接工程と前記第２溶接工程とを行う溶接装置が配置されると共に、前記第１塑性工程と前記第２塑性工程とを行う塑性加工装置が配置され、
前記第１平板材料、前記第２平板材料、及び前記第３平板材料と、前記溶接装置及び前記塑性加工装置とが相対的に移動することで、前記第１溶接工程、前記第１塑性工程、前記第２溶接工程及び前記第２塑性工程が実行されることが好ましい。

こうした鉄道車両の屋根の製造方法は、溶接工程を行う溶接装置と、塑性工程を行う塑性加工装置と、が配置された製造設備において実施される。この製造設備では、平板材料と溶接装置及び塑性加工装置とが相対的に移動することによって溶接工程及び塑性工程が実行される。こうして一組の溶接装置及び塑性加工装置によって平板材料の溶接と塑性加工とを順繰りに実行することができるので、製造設備をコンパクトにすることができる一方で、鉄道車両のような長尺物にも対応することができる。

以上のように、本発明によれば、これまでに比べて製造効率を向上させることが可能な鉄道車両の屋根の製造方法を提供することができる。

一具体例に係る鉄道車両構体の構造を概略的に示す斜視図である。 一具体例に係る屋根構体の構造を概略的に示す平面図である。 鉄道車両の屋根の製造方法を説明するための平面図である。 鉄道車両の屋根の製造方法を説明するための平面図である。 鉄道車両の屋根の製造方法を説明するための平面図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。図１は、一具体例に係る鉄道車両構体ＢＤの構造を概略的に示す斜視図である。この鉄道車両構体ＢＤは、鉄道車両の長手方向に延びつつ水平面に沿って広がる床構体ＦＢと、床構体ＦＢに対向する屋根構体ＣＢと、を備えている。床構体ＦＢ及び屋根構体ＣＢは、鉛直面に沿って相互に平行に広がる一対の側構体ＳＢ、ＳＢと、同様に鉛直面に沿って相互に平行に広がる一対の妻構体ＥＢ、ＥＢと、によって相互に接合されている。

床構体ＦＢは、鉄道車両構体ＢＤの床部を構成する部分であり、屋根構体ＣＢは、鉄道車両構体ＢＤの屋根部を構成する部分である。側構体ＳＢは、鉄道車両本体ＢＤの側部を構成する部分であり、長手方向に直交する鉄道車両構体ＢＤの短手方向に対称に配置されている。妻構体ＥＢは、鉄道車両本体ＢＤの端部を構成する部分であり、車両構体ＢＤの一端すなわち前端と他端すなわち後端とに配置されている。床構体ＦＢ、屋根構体ＣＢ、側構体ＳＢ及び妻構体ＥＢが鉄道車両構体ＢＤの内部空間を形成する。

側構体ＳＢは、ドアユニットＤＵと、ドア上部パネルＤＰと、側構体ブロックＳＢ１と、側構体ブロックＳＢ２と、窓ユニットＷＵ１と、窓ユニットＷＵ２と、を備えている。ドアユニットＤＵは、鉄道車両構体ＢＤの出入り口を構成するユニットであって、一方の側構体ＳＢに４つ配置されている。ドア上部パネルＤＰは、ドアユニットＤＵの上縁部と屋根構体ＣＢの側縁部との間に配置されて、屋根構体ＣＢの側縁部に接合されている。

側構体ブロックＳＢ１は、妻構体ＥＢとドアユニットＤＵとの間に配置される部分であって、一方の側構体ＳＢの前端及び後端に２つ配置されている。側構体ブロックＳＢ１は、上側の幕パネルＵＰ１と、一対の吹寄パネルＭＰ１、ＭＰ２と、下側の腰パネルＬＰ１と、を備えている。これら幕パネルＵＰ１、吹寄パネルＭＰ１、ＭＰ２及び腰パネルＬＰ１が窓ユニットＷＵ１を取り囲んでおり、窓ユニットＷＵ１が、側構体ブロックＳＢ１に配置される窓を構成する。

幕パネルＵＰ１は、窓ユニットＷＵ１の上縁部と屋根構体ＣＢとの間に配置されて、屋根構体ＣＢの側縁部に接合されている。吹寄パネルＭＰ１は、妻構体ＥＢと窓ユニットＷＵ１との間に配置される。吹寄パネルＭＰ１、ＭＰ２は、ドアユニットＤＵと窓ユニットＷＵ１との間に配置される。腰パネルＭＰ１は、窓ユニットＷＵ１の下縁部と床構体ＦＢとの間に配置され、床構体ＦＢの側縁部に接合されている。

側構体ブロックＳＢ２は、ドアユニットＤＵ、ＤＵ同士の間に配置される部分であって、一方の側構体ＳＢに３つ配置されている。側構体ブロックＳＢ２は、上側の幕パネルＵＰ２と、一対の吹寄パネルＭＰ３、ＭＰ３と、下側の腰パネルＬＰ２と、を備えている。これら幕パネルＵＰ２、吹寄パネルＭＰ３、ＭＰ３及び腰パネルＬＰ２が窓ユニットＷＵ２を取り囲んでおり、窓ユニットＷＵ２が、側構体ブロックＳＢ２に配置される窓を構成する。

幕パネルＵＰ２は、窓ユニットＷＵ２の上縁部と屋根構体ＣＢとの間に配置されて、屋根構体ＣＢの側縁部に接合されている。吹寄パネルＭＰ３は、妻構体ＥＢと窓ユニットＷＵ２との間に配置される。腰パネルＭＰ１は、窓ユニットＷＵ２の下縁部と床構体ＦＢとの間に配置され、床構体ＦＢの側縁部に接合されている。なお、床構体ＦＢの底面は、車輪やモータなどの各構成部品を組み込んだ例えば２つの台車（図示せず）によって支持されている。

図１の鉄道車両構体ＢＤにおいて、水平面に沿って鉄道車両構体ＢＤの長手方向にｘ軸が設定され、水平面に沿ってこのｘ軸に直交する鉄道車両構体ＢＤの短手方向にｙ軸が設定される。また、水平面に直交する鉛直方向にｚ軸が設定される。言い替えれば、ｘ軸は、鉄道車両構体ＢＤの進行方向に沿って延び、ｙ軸は、レールの各枕木が延在する方向に沿って延び、及び、ｚ軸は鉄道車両構体ＢＤの高さ方向に延びる。

図２は、一具体例に係る屋根構体ＣＢの構造を概略的に示す平面図である。屋根構体ＣＢは、長手方向（ｘ軸方向）において３つの部分に分割されている。具体的には、鉄道車両構体ＢＤの前端に区画される前端側セクションＳＳ１と、鉄道車両構体ＢＤの後端に区画される後端側セクションＳＳ２と、前端側及び後端側セクションＳＳ１、ＳＳ２の間に区画される中央セクションＣＳと、に分割されている。中央セクションＣＳには、鉄道車両構体ＢＤの内部空間用の空調装置ＡＣが搭載されている。

屋根構体ＣＢは主板Ｐから形成されている。主板Ｐの前端側セクションＳＳ１の前縁及び両側縁、並びに、主板Ｐの後端側セクションＳＳ２の後縁及び両側縁は、鉄道車両の一対の妻構体ＥＢ、ＥＢの上縁及び一対の側構体ＳＢ、ＳＢの上縁にそれぞれ接合されている。主板Ｐは、屋根構体ＣＢの短手方向における中心位置から短手方向の側縁部に向かうにつれて高さを減少させる湾曲面から形成されてよい。

主板Ｐは、屋根構体ＣＢの長手方向において少なくとも３つ以上に分割された複数の屋根部分ＣＰから形成されている。本実施形態では、主板Ｐは、前端側及び後端側セクションＳＳ１、ＳＳ２において、例えば、長手方向に３つ以上に分割された複数の第１〜第ｎ屋根部分ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３…ＣＰｎからそれぞれ形成されている。屋根部分ＣＰ同士は例えば溶接加工によって接合される。分割された屋根部分ＣＰの数ｎは、屋根構体ＣＢの長手方向における主板Ｐの長さに応じて適宜設定されることが好ましい。

屋根部分ＣＰはそれぞれ、屋根構体ＣＢの短手方向の側縁部同士の間で延びており、短手方向の一方の側縁部から他方の側縁部にわたって長手方向に均等な長さを有している。相互に隣接する屋根部分ＣＰ、ＣＰ同士は、屋根構体ＣＢの長手方向に規定される端縁部で相互に接合されている。屋根部分ＣＰは、相互に同一の材料から形成されて同一の厚さを有してよいものの、相互に異なる材料から形成されてもよく、相互に異なる厚さで形成されてもよい。

主板Ｐの外表面には、当該主板Ｐの外表面から突出する複数の凸部（図示せず）が形成される。例えば屋根構体ＣＢの長手方向に間隔を空けて複数の凸部が一列に配列されると同時に、この一列の配列が、鉄道車両構体ＢＤの短手方向に間隔を空けて複数配置されていてよい。こうした湾曲面や凸部は、後述するように、金属板に塑性加工すなわちプレス加工を施すことによって同時に形成されてよい。

次に、屋根構体ＣＢの主板Ｐの製造方法を説明する。図３〜図５は、主板Ｐの製造方法を概略的に説明するための模式的な平面図である。主板Ｐの製造にあたって使用される製造設備ＭＦは、屋根部分の溶接工程を実行する溶接装置ＷＤと、屋根部分の塑性加工工程を実行する塑性加工装置ＰＤと、備えている。本実施形態では、溶接装置ＷＤ及び塑性加工装置ＰＤは１直線上に配列されており、屋根部分ＣＰを形成する平板材料ＦＰが、溶接装置ＷＤ及び塑性加工装置ＰＤとの相対的な移動によって製造設備ＭＦ内で順番に送られる。

主板Ｐの製造にあたって、図３に示すように、前述の屋根部分ＣＰをそれぞれ構成する平板材料ＦＰが用意される。各平板材料ＦＰは、例えば平坦な表裏面を有する平板から形成されてよい。また、相互に隣接する平板材料ＦＰ、ＦＰは、相互に同一の又は異なる材料から形成されてよく、相互に同一の又は異なる厚さで形成されてよい。この材料には例えば金属材料が使用される。ここでは、第１〜第ｎ平板材料ＦＰ１〜ＦＰｎが製造設備ＭＦに向かって順番に配列されている。

まず、図３において矢印Ａの方向に溶接装置ＷＤに向かって、相互に溶接されていない複数の平板材料ＦＰが順番に送られる。すなわち、溶接装置ＷＤ及び塑性加工装置ＰＤと複数の平板材料ＦＰが相対的に移動する。こうして図４に示すように、溶接装置ＷＤにおいてその端縁部同士を溶接する第１溶接工程が実行される。第１溶接工程後、矢印Ａの方向に、溶接された第１及び第２平板材料ＦＰ１、ＦＰ２は塑性加工装置ＰＤに送られる。同時に、溶接された第１及び第２平板材料ＦＰ１、ＦＰ２とともに第３平板材料ＦＰ３が溶接装置ＷＤに送られる。

図５に示すように、塑性加工装置ＰＤでは、少なくとも第１平板材料ＦＰ１に塑性加工を施す第１塑性工程が実行される。塑性加工すなわちプレス加工によって少なくとも第１平板材料ＦＰ１の加工領域に前述の湾曲面と凸部とが同時に確立される。その一方で、溶接装置ＷＤでは、相互に隣接する第２平板材料ＦＰ２の端縁部と第３平板材料ＦＰ３の端縁部とを溶接する第２溶接工程が実行される。ここで、第１塑性工程と第２溶接工程とは、相互に同時に実行されなくてもよく又は相互に同時に実行されてもよい。

前述の第１塑性工程及び第２溶接工程後、矢印Ａの方向に、相互にそれぞれ溶接された平板材料ＦＰが塑性加工装置ＰＤに送られる。その後、塑性加工装置ＰＤでは、少なくとも第２平板材料ＦＰ２に塑性加工を施す第２塑性工程が実行される。その後、相互にそれぞれ溶接された第１〜第３平板材料ＦＰ１〜ＦＰ３が塑性加工装置ＰＤに送られ、第３平板材料ＦＰ３に塑性加工を施す第３塑性工程が実行される。その後、同様に、平板材料ＦＰの溶接と塑性加工とが繰り返されることによって主板Ｐが製造される。

以上のような主板Ｐの製造方法において、第１塑性工程では、第１平板材料ＦＰ１に加えて第２平板材料ＦＰ２の一部に塑性加工が施されてもよい。同様に、第２塑性工程では、第２平板材料ＦＰ２に加えて第３平板材料ＦＰ３の一部に塑性加工が施されてもよい。ただし、第３平板材料ＦＰ３との溶接前の第２平板材料ＦＰ２においては第３平板材料ＦＰ３との溶接領域に塑性加工は施されない。同様に、その後の平板材料ＦＰとの溶接前の第３平板材料ＦＰ３においてはその後の平板材料ＦＰとの溶接領域に塑性加工は施されない。

以上のような製造方法によれば、溶接によって相互に接合された後の第１〜第３平板材料ＦＰ１〜ＦＰ３の少なくともそれぞれに塑性加工が施されるので、溶接にあたって塑性加工の歪みの影響を受けない。言い替えれば、溶接時には歪みのない平板材料ＦＰを使用することができるので、当該平板材料ＦＰ、ＦＰ同士を簡単に精度良く溶接することができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、これまでに比べて製造効率を飛躍的に向上させることができる。

しかも、例えば異なる材料から塑性加工によって形成された２つの平板材料を溶接する場合、材料の相違からも歪みの相違が生じ、塑性加工後の溶接は極めて困難である。その一方で、本実施形態の製造方法では、塑性加工前の平板材料を使用することによって塑性加工の歪みの影響を全く受けないので、平板材料ＦＰが溶接対象の平板材料ＦＰと異なる材料から形成される場合又は異なる厚さで形成される場合であっても、平板材料ＦＰ、ＦＰ同士を容易に溶接することができる。

さらに、溶接工程を行う溶接装置ＷＤと、塑性工程を行う塑性加工装置ＰＤと、が配置された製造設備ＭＦによって実施される。平板材料ＦＰと溶接装置ＷＤ及び塑性加工装置ＰＤとが相対的に移動することによって溶接工程及び塑性工程が実行される。こうして一組の溶接装置ＷＤ及び塑性加工装置ＰＤによって平板材料ＦＰの溶接と塑性加工とを順繰りに実行することができるので、製造設備ＭＦをコンパクトにすることができる一方で、鉄道車両構体ＢＤのような長尺物にも対応することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかしながら、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。また、上述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

Ｐ 屋根（主板）
ＣＰ１ 第１屋根部分
ＣＰ２ 第２屋根部分
ＣＰ３ 第３屋根部分
ＦＰ２ 第２平板材料
ＦＰ１ 第１平板材料
ＦＰ３ 第３平板材料
ＷＤ 溶接装置
ＰＤ 塑性加工装置

Claims (3)

1. 鉄道車両の屋根の製造方法であって、
   屋根を長手方向において少なくとも３つ以上に分割し、
   第１屋根部分を構成する第１平板材料と、第２屋根部分を構成する第２平板材料とを溶接する第１溶接工程と、
   前記第１溶接工程で溶接した第１平板材料及び第２平板材料の前記第１平板材料に塑性加工を施す第１塑性工程と、
   前記第１溶接工程の後に、前記第２平板材料と、第３屋根部分を構成する第３平板材料とを溶接する第２溶接工程と、
   前記第２溶接工程及び前記第１塑性工程の後に、前記第２溶接工程で溶接した第２平板材料及び第３平板材料の前記第２平板材料に塑性加工を施す第２塑性工程と、
   を備えることを特徴とする鉄道車両の屋根の製造方法。
2. 前記第１溶接工程と前記第２溶接工程とを行う溶接装置が配置されると共に、前記第１塑性工程と前記第２塑性工程とを行う塑性加工装置が配置され、
   前記第１平板材料、前記第２平板材料、及び前記第３平板材料と、前記溶接装置及び前記塑性加工装置とが相対的に移動することで、前記第１溶接工程、前記第１塑性工程、前記第２溶接工程及び前記第２塑性工程が実行されることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の屋根の製造方法。
3. 前記第２平板材料は、前記第１平板材料とは異なる材料から形成される、又は、前記第１平板材料とは異なる厚さで形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の屋根の製造方法。

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