JPH11321639A - 車両の構体ブロックの製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】治具上に構体ブロックを形成する複数の外板部
材を並列させ、これらを拘束して溶接した後、各外板部
材の各リブ上に骨部材を配置し、これらを拘束して溶接
することにより、製作を迅速かつ容易に行う。 【解決手段】車両の構体ブロック、例えば側構体を製作
するに当たっては、まず側構体の表面に一致させて形成
した治具１の支持面に、側構体を形成する多数の外板部
材２〜４を幅方向に並べて配置し、これらを拘束する。
次にこの各外板部材２〜４に対し、内側、すなわちリブ
１３を形成している側から、車体長手方向へ連続する溶
接１１を施し、各外板部材２〜４を接合する。続いて各
外板部材２〜４の内面に骨部材である側柱９を配置し、
これらを拘束する。そして各外板部材２〜４の各リブ１
３と側柱９とに溶接１１ａを施し、これらを接合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の構体ブロッ
クの製作方法に係り、特に押出し型材によって構成され
る車体に好適な車両の側構体ブロックの製作方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の鋼材によって構成される車両の構
体ブロック製作方法は、側窓等の開口部を予め構成した
薄板を治具上にセットし、該薄板外板の上に直接縦方向
および横方向の骨部材を載せ、前記薄外板と縦方向およ
び横方向の骨部材とを接合していた。なお、この種の製
作方法として関連するものには例えば特公昭６３−１２
０２７号等が挙げられる。

【０００３】一方、軽合金製押出し型材によって構成さ
れる車両構体においては、該型材自体に骨組を一体に形
成しているため、各部位に前記型材を車体長手方向ある
いは周方向に配置して互いに接合する構造となってい
た。なお、この種の構造として関連するものには例え
ば、社団法人日本鉄道車輌工業会昭和５３年９月１５日
発行「軽金属車輌委員会報告書 No.３ 昭和４９−昭
和５２年」第７０頁ないし第７２頁等が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち鋼
製の車両構体の場合は、薄外板の表面に歪が生じ易く、
車両構体完成後に前記歪の除去作業を行なう必要があっ
た。したがって、歪を除去するために多大な時間と労力
を必要としていた。また、車両構体製作時に前記歪が生
じないようにするために、薄外板に張力を与えた状態で
骨部材と接合することが考えられるが、張力付与のため
の装置が必要となり、かつ、薄外板の設置に多くの工数
を必要とすることが考えられる。

【０００５】一方、押出し型材によって構成される構体
にあっては、各押出し型材同士の接合が複雑になり作業
の自動化が図れないという問題があった。特に、従来の
軽合金製押出し型材は、互いの複合部を重ね合わせる構
造であり、該押出し型材の両面で接合のための溶接作業
を行なわなければならず、多大な時間と労力が必要であ
った。

【０００６】また、車両構体表面に歪を生じさせないた
めには押出し型材自体の板厚を厚くすることが考えられ
るが、軽合金製とは言え車両構体全体での重量が増大す
るという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、側構体の変形を防止し、
かつ、側構体を容易に製作できる車両の側構体ブロック
の製作方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第目的は、押出し型
材の一方の面に該押出し型材の押出し方向に沿ってリブ
を形成しており、複数の前記押出し型材をその幅方向に
並べるとともに該押出し型材のリブを有する面を治具と
は反対側に向けて該治具に配置し、次に、隣接した前記
押出し型材の端部同士を前記押出し型材のリブを有する
面側からの溶接によって接合し、次に、接合した前記各
押出し型材のリブ上に、複数の骨部材を前記リブを横切
る方向に配置して、前記各押出し型材のリブと前記複数
の骨部材を溶接によって接合し、次に、接合した前記押
出し型材に対して、該押出し型材の長手方向に間隔を置
いて複数の窓開口部を形成すること、によって達成でき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１お
よび図２によって説明する。同図において、１は側構
体，屋根構体の外表面に一致した部材支持面を有した治
具である。すなわち、前記部材支持面は側構体および屋
根構体の表面を構成する外板部材を支持し、その幅方向
断面形状は車両構体完成時の表面形状に一致した形状と
なっている。２，３，４，５は側構体を構成する外板部
材で、車体長手方向に引通して配置され、その内面には
長手方向に伸びたリブ１３が一体に形成された軽合金製
押出し型材から構成される。６，７，８は前記屋根構体
を構成する外板部材で、車体長手方向に引通して配置さ
れ、その内面には長手方向に伸びたリブが一体に形成さ
れた軽合金製押出し型材から構成される。９は前記外板
部材２，３，４，５の内面側すなわちリブ１３を形成し
ている側に配置される骨部材に相当する側柱である。該
側柱９の下端は長土台あるいは台枠の側梁に接合され
る。１０は前記外板部材６，７，８の内面側すなわちリ
ブを形成している側に配置されている骨部材に相当する
垂木である。

【００１０】次に、前記各部材の組立状況を側構体を例
に説明する。まず、前記部材支持面を側構体の外板表面
に一致させて構成した前記治具１の上に、側構体を構成
する外板部材２，３，４，５をその幅方向に並べて配置
する。該各外板部材２，３，４，５をそれぞれ位置決め
した後、これらを拘束する。前記拘束は前記外板部材
２，３，４，５の接合端部分を重点に行なう。このよう
に拘束した状態で、前記外板部材２，３，４，５を車体
長手方向に連続した溶接線１１を形成することにより接
合する。なお、前記外板部材２，３，４，５の溶接線１
１の溶接は、該外板部材２，３，４，５の内側なすわち
リブ１３を形成している側から行なわれ、隣合う接合端
が完全に溶着するように行なわれる。すなわち、溶接方
向の裏面にビードを出して溶接し、該ビード部は後で表
面を平滑に仕上げる。この時、前記溶接部に未溶着部や
ブローホール等の確認を行なうことができる。また、前
記外板部材２と外板部材３，外板部材３と外板部材４，
外板部材４と外板部材５の各接合部は、その溶接作業を
同時に行なうこともできる。すなわち、前記各外板部材
間の溶接線１１はすべて車体長手方向に並行に伸びてい
るため、自動化して同時に行なうことができる。前記外
板部材２，３，４，５の溶接接合作業が終了した時点
で、該外板の内面側すなわち上面に骨部材である側柱９
をその接合位置に載せる。この状態で、外板部材２，
３，４，５と側柱９を拘束し、該各外板部材２，３，
４，５の各リブ１３と側柱９とを溶接線１１ａを形成す
ることにより接合する。

【００１１】このような製作方法によれば、各外板部材
２，３，４，５の接合部分は車体長手方向に直線状に伸
びているため、容易に自動化でき、また、前述のように
複数の接合部分の溶接を同時に行なうことも可能であ
る。したがって、側構体すなわち構体ブロック製作時に
おける作業工数を低減でき、短時間に容易に構体ブロッ
クを製作することができる。

【００１２】また、前記外板部材２，３，４，５と側柱
９との接合は、リブ１３の上面を介して行なわれるた
め、溶接線１１ａを構成する際の溶接熱によって、外板
表面に生じる歪を低減できる。

【００１３】さらに、各外板部材２，３，４，５間の接
合および該外板部材を接合した外板と側柱９との接合
は、全て外板部材２，３，４，５の内側から行なえるた
め、同一の治具１上で前記各構成部材を移動あるいは反
転させることなく行なえる。したがって、前記外板の移
動，反転に伴う工数を削減でき、かつ、変形に伴う外板
表面の歪発生等の不具合も生じることがない。

【００１４】ところで、屋根構体の組立作業は、前記側
構体と同様に屋根構体の外板表面に一致した部材支持面
を有する治具上で行なわれる。したがって、屋根構体に
ついても同様な効果が達成できる。

【００１５】次に、前記側構体の窓開口部については、
外板部材４の該窓開口部に相当する箇所を切欠いて構成
する。前記窓開口部の加工は、後述する図５ないし図８
のように行なわれる。すなわち、外板部材４単体の時点
で窓開口部の縁に相当する位置に形成されているリブ１
３を所定の幅で切除する。前記リブ１３を切除する幅
は、窓開口部の周囲に窓ガラス等を設置するために必要
な幅および窓開口部の加工に伴う寸法公差を考慮したも
のとなっている。このリブ１３の切除作業と同時に、窓
開口部の形状に沿って断続的に切れ目３４をいれる。そ
して、前述のように他の外板部材２，３，５と接合し、
さらに、側柱９を接合して側構体が完成した時点で、前
記窓開口部の切れ目３４に沿って不要な部分を完全に除
去する。なお、前記切れ目３４の幅は外板部材４が他の
外板部材と接合される際、骨部材との接合時および側構
体，屋根構体，台枠相互の接合時の溶接入熱による変形
に耐え得るようその強度を考慮して決定する。また、窓
開口部の加工については、構体全体が完成した後に行な
っても良い。

【００１６】このように窓開口部縁のリブ１３を事前に
切除することにより、作業性の向上が図れる。また、窓
開口部の加工については、側構体あるいは車両構体全体
が完成した状態で行なうことにより、外板４と他の外板
との接合時，骨部材との接合時および側構体，屋根構
体，台枠相互の接合時における溶接入熱による影響を受
けにくく変形を防止できる。

【００１７】一方、前記側構体における窓開口部の加工
は、前記切れ目３４を設けることなく実行してもよい。
また、前述のように外板４の窓開口部の縁に相当する部
分のリブ１３を除去することにより、窓を構成する部材
例えば窓ガラスまたは窓枠等の設置が容易に行なえる。
さらに、窓部周囲のシールも容易に行なえる。

【００１８】次に、台枠上に設けられる床板部材１２に
ついて説明する。図２に示すように床板部材１２は、台
枠上部に設置され、その幅方向断面については円弧状す
なわち曲率を設けた構成となっている。該床板部材１２
を構成する床板１４も、その内面側すなわち客室内側に
リブ１３を一体に成形した軽合金製押出し型材で構成さ
れている。この床板１４は車体長手方向に引通して設置
され、その幅方向に複数並べて互に接合して床板部材１
２を構成している。また、床板１４のリブ１３を形成し
た面の反対側の面には、該床板部材１２自体を横梁１６
に固定するためのフランジ１５がそれぞれに形成されて
いる。

【００１９】このような床板１４をその幅方向に並べて
接合するための治具は、その部材支持面を床板部材１２
のリブ１３側の面に一致した曲面を有している。また、
該治具の部材支持面には、前記リブ１３を挿入可能な凹
部が形成されている。

【００２０】このような治具の部材支持面に、複数の床
板１４を、リブ１３が形成された面を下にして載せ、該
各床板１４の接合端を重点的に拘束した状態で溶接接合
する。そして、前記床板部材１２の上に台枠を構成する
横梁あるいは横梁と側梁を載せ拘束した状態で、双方を
接合する。このようにして台枠ブロックを構成すること
によって、該台枠ブロックについても、同一治具上で一
方向側からの溶接で製作できるため、作業性の向上が図
れる。

【００２１】なお、前述のようにして台枠ブロックを構
成する以外に、横梁に床板支持面を事前に構成してお
き、該横梁と側梁とを治具上で組立てた後、前記横梁上
面を治具として活用することも考えられる。

【００２２】ところで、前記構体ブロックおよび台枠ブ
ロックを構成する治具は、各ブロックの板部材表面形状
に一致した部材支持面を有しているため、各板部材相互
の曲率を精度よく対応させて接合することができる。し
たがって、車両構体の外表面を精度よく構成でき、見栄
えを向上できる。また、各板部材表面の寸法精度を保っ
た状態で、該板部材に骨部材を接合することになり、こ
の点からも車両構体表面の見栄えを向上できる。

【００２３】なお、前記構体ブロックと同様に妻構体に
ついても、リブを有する板部材によって構成すれば、同
様な効果が得られる。

【００２４】次に、本発明による車両構体の他の実施例
を図３によって説明する。図中、２０は車両構体の幅方
向中心線であり、同図は左側のみの断面を示している。
床板部材２１は複数の床板２１ａから構成され、その幅
方向端部には側梁２２が接合されている。前記床板２１
ａには客室床材２７を支持するためのフランジ２６およ
びリブ２５が一体に形成され、該床板２１ａは軽合金製
押出し型材である。側外板２３は複数の外板部材２３ａ
から構成され、該外板部材２３ａにもリブ２５が一体に
形成されている。屋根外板２４は複数の外板部材２４ａ
から構成され、該外板部材２４ａにもリブ２５が一体に
形成されている。

【００２５】ところで、前記床板２１ａ，外板部材２３
ａ，２４ａ同士の接合部Ｗは、それぞれの一方側から行
なわれる。該接合部Ｗについて、外板部材２３ａの場合
について図４により説明する。該外板部材２３ａの接合
端２９は、他の部分よりもその板厚が厚くなっており、
その端面には内側へ向けてＶ型の溶接開先が形成されて
いる。すなわち、前記接合端２９は外板部材２３ａのリ
ブ２５を設けた側から溶接接合する構成となっている。
なお、前記開先形状は、Ｖ型に限らずＵ型等他の形状と
してもよい。

【００２６】また、側梁２２における接合部Ｗ’および
側外板２３と屋根外板２４との接合部Ｗ”は重ね溶接に
よって接合される。すなわち、側構体，屋根構体および
台枠等の各ブロックの接合部に相当する部分について
は、重ね溶接によって接合する。

【００２７】前記車両構体は、客室を囲む外板部材２３
ａ，２４ａおよび床板２１ａがリブ２５を有しているた
め、車両が高速でトンネル内を通過する際に生じる圧力
変動に対して十分な剛性を確保できる。したがって、前
記外板部材２３ａ，２４ａおよび床板２１ａ自体の板厚
を薄くして、車両構体全体の軽量化を図ることもでき
る。

【００２８】次に、図５によって前記外板部材あるいは
床部材の窓開口部あるいは他の開口部の加工方法につい
て説明する。同図において、リブを有した板部材３１
は、ベッド３２の上に固定され、切削加工機３３によっ
て、リブの切除および切れ目３４が加工される。リブの
切削の際は図の如く、非開口部側のリブも切削される。
なお、リブの切除および切れ目３４は窓開口部あるいは
他の開口部の位置および形状に対応させて行なわれる。
また、切れ目３４は断続して形成され、つなぎ部３５を
形成している。このつなぎ部３５は、該板部材３１を他
の板部材あるいは骨部材と接合する際あるいは各構体ブ
ロックの接合時に生じる力によって、該板部材３１が変
形するのを防止するために必要な幅を有して形成され
る。

【００２９】次に、図６ないし図８は前記板部材３１を
治具３６上で接合する状況を段階的に示したものであ
る。図６において、各板部材３１は治具３６の部材支持
面上で、位置決めし拘束されている。該治具３６の両側
には自動溶接機３７が走行するためのレール３８が設け
られている。該自動溶接機３７によって前記複数の板部
材３１を接合する。次に、図７に示すように前記板部材
３１上に骨部材３９を載せて、両者を接合する。そし
て、図８に示すように前記骨部材３９の接合が完了した
時点で、前記窓開口部あるいは他の開口部を開口させ
る。以上を総合すると、次の効果がある。

【００３０】押出し型材同士の溶接を上方から行い、次
にこの溶接用の治具内で、押出し型材のリブと骨部材と
の溶接を上方から行っている。つまり、押出し型材同士
の溶接は車両の内面側から行い、次に、この内面側から
骨部材の溶接を行っているので、例えば押出し型材同士
の溶接を外面から行い、次にこのブロックを反転させて
内面に骨部材を溶接する方法に比べて、変形を防止して
正確なブロックを製作できると共に、作業が簡単にな
り、安価に製作できるものである。

【００３１】また、骨部材はリブに溶接しているので、
骨部材の溶接熱による歪が押出し型材の板部分（すなわ
ち、車両の外板）に及ぶことがない。また、リブへの溶
接であるので、溶接位置が間欠的になり、この点からも
車両の外板への溶接入熱が少なくなる。このため、特
に、外観が重要である側構体に用いた場合、歪取り作業
を不要にできるものである。

【００３２】また、全ての押出し型材のリブに交差する
ように骨部材を溶接しているので、該骨部材を溶接した
構体を車両の組立てのために搬送するに当って、該構体
の変形を少くできる。

【００３３】また、窓などの開口部を設けると、この部
分の押出し型材が弱い。しかし、開口部と開口部との間
に骨部材を配置して、開口部の部分およびその上下の部
分の合計３つの部分の押出し型材を１つの骨部材（側
柱）で連結しているので、強くでき、歪の発生を防止で
きるものである。更に、側柱は前記３つの部分の押出し
型材のリブにそれぞれ交差しているので、強固にでき、
歪の発生を防止できるものである。

【００３４】また、溶接前の押出し型材の段階で、不要
なリブを削除するので、切削装置を小型にできる。

【００３５】また、溶接前の押出し型材に対して、開口
部に切れ目３４を入れるようにしているので、切れ目３
４を入れる切断装置を小型にできる。複数の押出し型材
を溶接した後、切れ目３４の不連続部（つなぎ部３５）
を切断して開口部を作るようにしているので、この切断
器はポータブル等の小型のものを用いることができる。
従って、全体の切断装置を小型にできる。

【００３６】また、開口部はつなぎ部３５でつながって
いる。このため、押出し型材に大きな開口部が空いてい
ないので、押出し型材の搬送時の型材の変形を防止でき
るものである。

【００３７】また、図から明らかなように溶接によって
変形しやすい部分に不連続部（つなぎ部３５）を設けて
いるので、溶接時の変形を防止できる。このつなぎ部３
５は図から明らかなように溶接線に沿って設けた切れ目
３４の長さの中央部に設けるのが良い。

【００３８】さらに、窓を有する押出し型材は該押出し
型材の上端よりも下方に窓の上端を有し、押出し型材の
下端よりも上方に窓の下端を設けている。このため、押
出し型材を並べて長手方向に沿って連続溶接できる。つ
まり、窓があっても連続溶接ができる。一般に、溶接は
溶接の始端と終端に欠陥が発生しやすいが、連続溶接な
ので欠陥の発生を抑制できるものである。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、側構体の変形を防止
し、かつ、側構体を容易に製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による構体ブロック製作方法の一実施例
によって製作された構体の一部分を示す斜視図である。

【図２】図１に示した構体の全体を示す斜視図である。

【図３】本発明による他の実施例の構体の断面図てあ
る。

【図４】図３における外板部材接合部の拡大断面図であ
る。

【図５】板部材の加工状況を示す斜視図である。

【図６】構体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図で
ある。

【図７】構体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図で
ある。

【図８】構体ブロックの製作状況の一例を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１…治具、２，３，４…外板部材、９…側柱、１１，１
１ａ…溶接線、１３…リブ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 博之 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 菊本 清隆 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 渡辺 武征 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 高山 領一 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 奥野 澄生 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】押出し型材の一方の面に該押出し型材の押
   出し方向に沿ってリブを形成しており、複数の前記押出
   し型材をその幅方向に並べるとともに該押出し型材のリ
   ブを有する面を治具とは反対側に向けて該治具に配置
   し、 次に、隣接した前記押出し型材の端部同士を前記押出し
   型材のリブを有する面側からの溶接によって接合し、 次に、接合した前記各押出し型材のリブ上に、複数の骨
   部材を前記リブを横切る方向に配置して、前記各押出し
   型材のリブと前記複数の骨部材を溶接によって接合し、 次に、接合した前記押出し型材に対して、該押出し型材
   の長手方向に間隔を置いて複数の窓開口部を形成するこ
   と、 を特徴とする車両の側構体ブロックの製作方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両の側構体ブロックの
   製作方法において、 前記複数の押出し型材を溶接によって接合する前に、前
   記各押出し型材にその押出し方向に沿って設置される複
   数の窓開口部の縁に沿って切れ目を断続的に形成してお
   り、 前記複数の押出し型材を接合し、かつ、各押出し型材の
   リブに骨部材を接合した後に、前記押出し型材の切れ目
   の不連続部を切断して窓開口部を形成すること、 を特徴とする車両の側構体ブロックの製作方法。