JP6887254B2 - 外板溶接用治具を用いた溶接方法及び外板溶接用治具を用いた鉄道車両用外板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外板溶接用治具を用いた溶接方法及び外板溶接用治具を用いた鉄道車両用外板の製造方法に関する。

鉄道車両構体を構成する外板は、複数の金属板を突き合わせ溶接によりつなぎ合わせることによって形成される。突き合わせ溶接は、例えば、平板状の裏当て部材上にて金属板の端部（突き合わせ端部）同士を突き合わせ、当該端部同士を溶接することによって実施される。

外板として例えばステンレス製の金属板が用いられる場合、その表面に対して塗装を施さないことがある。この場合、突き合わせ端部に形成された溶接部を目立たなくするために、表面側の当該溶接部に対して研磨処理が施される。研磨処理は、例えば特許文献１に記載されるようなベルト研磨装置を用いて実施される。

特開２０１３−１１９１３８号公報

上述したような突き合わせ溶接を実施した場合、突き合わせ端部に形成された溶接部が熱により凹んでしまうことがある。この場合、平板状の外板の溶接部に対して研磨処理を実施しにくくなり、溶接痕を完全に除去するのは困難である。加えて、研磨処理の際に、外板の表面における溶接部の周囲が過剰に研磨されるおそれがある。これにより、上記溶接痕の周囲に窪みなどが形成されてしまい、外板の美観が損なわれてしまう。

本発明は、かかる課題の解決のためになされたものであり、外板の美観を損なうことを抑制しつつ、その溶接痕を良好に除去できる外板溶接用治具及びそれを用いた溶接方法を提供することを目的とする。

本発明の一側面に係る外板溶接用治具は、一対の外板用金属板を突き合わせ溶接する際に用いる裏当て部材である外板溶接用治具であって、一対の外板用金属板が載置される載置面を有する板状の本体部を備えており、載置面は、一方の外板用金属板における突き合わせ端部が載置される第１面と、他方の外板用金属板における突き合わせ端部が載置される第２面とを有し、第１面と第２面とは山なりになるように構成され、且つ、第１面と第２面とによってなされる角部が鈍角を呈する。

この外板溶接用治具によれば、一対の外板用金属板が載置される載置面が有する第１面と第２面とは山なりになるように構成され、且つ、第１面と第２面とによってなされる角部が鈍角を呈している。このため、外板溶接用治具の載置面上に一対の外板用金属板における突き合わせ端部をそれぞれ載置したとき、少なくとも一方の突き合わせ端部を撓ませることができる。そして、突き合わせ端部において実際に溶接される部分を、外板用金属板において最も盛り上がった部分とすることができる。これにより、突き合わせ溶接後、一体化された外板用金属板において最も盛り上がった部分に溶接部を形成できる。この場合、研磨装置等にて溶接部のみを研磨しやすくなり、溶接痕を良好に除去できる。加えて、研磨装置が外板用金属板における溶接部以外の箇所に接触しにくくなるので、外板の表面に窪みなどが形成されにくくなる。したがって、上記外板溶接用治具を利用することによって、外板の美観を損なうことを抑制しつつ、その溶接痕を良好に除去できる。

また、角度θは、１７８°以上１７９．６°以下であってもよい。角度θが１７８°以上である場合、外板における溶接部及びその周囲の撓みを容易に修正できる。これにより、平板状の外板を良好に形成できる。また、角度θが１７９．６°以下である場合、突き合わせ端部を撓ませることができ、研磨装置等にて溶接部のみを確実に研磨できる。

また、本体部は、載置面の反対側に位置する底面を有しており、第１面と第２面とのそれぞれは、底面に対して傾斜面をなしており、第１面と底面とがなす角度θ１と、第２面と底面とがなす角度θ２とのそれぞれは、０．２°以上１°以下であってもよい。この場合、各外板用金属板の突き合わせ端部を撓ませることができるので、突き合わせ端部の変形量を平準化できる。これにより、突き合わせ端部の撓みを容易に修正できる。

また、角度θ１と角度θ２とのそれぞれは、０．５°以上０．９°以下であってもよい。この場合、外板における溶接部及びその周囲の撓みをより容易に修正できると共に、研磨装置等にて溶接部のみをより確実に研磨できる。

また、第１面と第２面とは、所定の直線に沿って互いに連続しており、且つ、当該直線に対して互いに線対称となる形状を呈してもよい。この場合、突き合わせ端部同士の変形量を平準化できる。

本発明の他の一側面に係る溶接方法は、上記外板溶接用治具を用いて一対の外板用金属板を突き合わせ溶接する溶接方法であって、第１面上に一方の外板用金属板の突き合わせ端部を載置すると共に、第２面上に他方の外板用金属板の突き合わせ端部を載置し、突き合わせ端部同士を突き合わせる突き合わせ工程と、突き合わせ端部同士を溶接することによって、角部に形成される溶接部を介して一対の外板用金属板を一体化する溶接工程と、一体化された外板用金属板において、溶接工程にて外板溶接用治具に接していない第１表面側から溶接部を研磨する研磨工程と、を備える。

この溶接方法によれば、突き合わせ工程にて第１面上に一方の外板用金属板の突き合わせ端部を載置すると共に、第２面上に他方の外板用金属板の突き合わせ端部を載置する。このため、突き合わせ端部において実際に溶接される部分である第１面と第２面とがなす角部を、外板用金属板において最も盛り上がった部分とすることができる。これにより、溶接工程にて、上記角部に溶接部を形成できる。この場合、研磨工程にて第１表面側から溶接部に研磨を施すことにより、当該溶接部のみを研磨しやすくなり、溶接痕を良好に除去できる。加えて、上記研磨工程にて外板用金属板における溶接部以外の箇所が研磨されにくくなるので、外板の表面に窪みなどが形成されにくくなる。したがって、外板の美観を損なうことを抑制しつつ、その溶接痕を良好に除去できる。

また、研磨工程では、一体化された外板用金属板を外板溶接用治具上に載置した状態にて、溶接部を研磨してもよい。この場合、研磨工程中、一体化された外板用金属板の撓みの修正が外板溶接用治具によって妨害される。これにより、研磨工程中に溶接部のみを良好に研磨できる。

また、上記溶接方法は、研磨工程後、一体化された外板用金属板における第１表面と反対側の第２表面に補強部材を取り付ける補強工程をさらに備えてもよい。この場合、補強された平板状の外板を提供できる。

本発明によれば、外板の美観を損なうことを抑制しつつ、その溶接痕を良好に除去できる外板溶接用治具及びそれを用いた溶接方法を提供できる。

図１（ａ）は、本実施形態に係る外板溶接用治具の概略斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った概略断面図である。 図２は、鉄道車両用外板が用いられる側構体の一部を示す概略図である。 図３は、本実施形態に係る溶接方法のフローチャートである。 図４（ａ）〜（ｃ）は、溶接方法を説明するための図である。 図５（ａ）は、溶接方法を説明するための図である。図５（ｂ）は、補強部材の概略側面図である。 図６は、突き合わせ工程Ｓ１、溶接工程Ｓ２、及び研磨工程Ｓ３に沿って金属板を一体化した状態を示す写真である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、比較例における溶接方法を説明するための図である。 図８は、比較例における溶接方法にて金属板を一体化した状態を示す写真である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一側面に係る外板溶接用治具及びそれを用いた溶接方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照しながら本実施形態に係る外板溶接用治具の構造について説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係る外板溶接用治具の概略斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線に沿った概略断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示される外板溶接用治具１は、一対の外板用金属板１２，１３（図２及び図４を参照）を突き合わせ溶接する際に用いる裏当て部材である。外板溶接用治具１は、底面３及び載置面４を有する板状の本体部２を備えている。外板溶接用治具１は、例えば銅板を加工することにより形成される。なお、後述する図２等に示される外板用金属板１２，１３は、例えば、一辺数ｍ、厚さ１．２ｍｍ〜２ｍｍ程度のステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０１Ｌ又はＳＵＳ３０４等）からなっている。なお、外板用金属板１２，１３のそれぞれは、ステンレス鋼板に限られず、例えばアルミ合金板又はマグネシウム合金板等の軽合金板でもよい。

底面３は、載置台等に接触する面であり、平坦面であって略長方形状を呈している。例えば、底面３の短辺の長さは、外板用金属板１２，１３の厚さの１０倍〜５００倍程度である。本実施形態では、底面３の短辺の長さは２００ｍｍ程度である。底面３の長辺の長さは、外板用金属板１２，１３に設けられる溶接部Ｗ（図２を参照）の長さに応じて設定される。例えば、底面３の長辺の長さは、外板用金属板１２，１３に設けられる溶接部Ｗの長さと同程度もしくは当該溶接部Ｗの長さよりも大きい。なお、平坦面とは、少なくとも段差が設けられていない滑らかな面である。また、底面３において短辺が延在する方向を本体部２の幅方向（以下では、単に「幅方向」と記載する）とし、底面３において長辺が延在する方向を本体部２の長さ方向（以下では、単に「長さ方向」と記載する）とする。加えて、幅方向及び長さ方向に直交する方向を、本体部２の厚さ方向（以下では、単に「厚さ方向」と記載する）とする。

載置面４は、一対の外板用金属板１２，１３（図２及び図４を参照）が載置される面であり、底面３の反対側に位置している。載置面４は、外板用金属板１２における突き合わせ端部２１（図４を参照）が載置される第１面４ａと、外板用金属板１３における突き合わせ端部２２（図４を参照）が載置される第２面４ｂとを有している。第１面４ａと第２面４ｂとは、それぞれ略長方形状を呈しており、且つ、山なりになるように構成されている。また、第１面４ａと第２面４ｂとは、互いに連続するように設けられている。より具体的には、第１面４ａと第２面４ｂとは、底面３の長手方向に沿って延在する中心線Ｃに沿って互いに連続している。第１面４ａと第２面４ｂとは、中心線Ｃに対して互いに線対称となる形状を呈している。このため、第１面４ａ及び第２面４ｂの幅方向における長さは、それぞれ底面３の短辺の長さの半分（すなわち、外板用金属板１２，１３の厚さの５倍〜２５０倍程度）である。

第１面４ａは、平坦面であって、底面３に対して傾斜面をなしている。具体的には、第１面４ａは幅方向において本体部２の中心から端部に向かって下降するように傾斜しており、厚さ方向における第１面４ａと底面３との間の距離は、本体部２の中心から端部に向かって徐々に短くなっている。第１面４ａと底面３とがなす角度θ１（より具体的には、第１面４ａと底面３に平行な仮想面Ｖとがなす角度θ１）は、例えば０．２°以上１°以下である。角度θ１は、０．５°以上０．９°以下であってもよい。幅方向において第１面４ａの第２面４ｂ側の端部における本体部２の厚さＴは、例えば２０ｍｍ程度である。また、幅方向において第１面４ａの第２面４ｂと反対側の端部における本体部２の厚さは、例えば１９ｍｍ程度である。本体部２の厚さＴと、第１面４ａの当該端部における本体部２の厚さは、第１面４ａの幅方向における長さに応じて変化し得る。

第２面４ｂは、平坦面であって傾斜面をなしている。第１面４ａと同様に、第２面４ｂは幅方向において本体部２の中心から端部に向かって下降するように傾斜しており、厚さ方向における第２面４ｂと底面３との間の距離は、本体部２の中心から端部に向かって徐々に短くなっている。第２面４ｂと底面３とがなす角度θ２（より具体的には、第２面４ｂと仮想面Ｖとがなす角度θ２）は、例えば０．２°以上１°以下である。角度θ２は、０．５°以上０．９°以下であってもよい。また、幅方向において第２面４ｂの第１面４ａと反対側の端部における本体部２の厚さは、例えば１９ｍｍ程度である。第２面４ｂの当該端部における本体部２の厚さは、第２面４ｂの幅方向における長さに応じて変化し得る。

上述したように、第１面４ａと第２面４ｂとは、山なりになるように構成されていると共に、それぞれ上述した傾斜面をなしている。このため、第１面４ａ及び第２面４ｂによってなされる角部５は、底面３の反対側に向かって突出している。また、角部５は鈍角を呈しており、角部５の角度θは、例えば１７８°以上１７９．６°以下である。角度θが１７８°以上であり、且つ、例えば第１面４ａ及び第２面４ｂの幅方向における長さが上記範囲内であることにより、外板溶接用治具１によって生じた各外板用金属板の撓みを容易に修正できる。また、角度θが１７９．６°以下であり、且つ、例えば第１面４ａ及び第２面４ｂの幅方向における長さが上記範囲内であることにより、各外板用金属板の突き合わせ端部を良好に撓ませることができる。角度θは１７８°以上１７９．６°以下であれば任意の値であってよいが、１７８．２°以上であり１７９°以下であることが好ましい。

次に、図２を参照しながら本実施形態に係る外板溶接用治具１を用いた溶接方法を適用して作製された鉄道車両用外板の一例について説明する。図２は、鉄道車両用外板が用いられた側構体の一部を示す概略図である。図２に示されるように、外板１１は、鉄道車両の側構体の一部を構成する部材であり、一対の外板用金属板１２，１３が溶接部Ｗ（詳細については、後述する）によって一体化されたものである。また外板１１の表面には、一又は複数の補強部材が取り付けられている。

外板用金属板１２は、例えばレーザ切断やプレス加工等によって切り出されたものである。外板用金属板１２の中心部には、例えば略矩形状に刳り抜かれた開口部１４が形成されている。この開口部１４には強化ガラス等が嵌め込まれ、鉄道車両の窓部として機能する。外板用金属板１２において、開口部１４よりも下側の領域が腰部１５ａに相当し、開口部１４よりも左右両側の領域が吹き寄せ部１５ｂに相当し、開口部１４よりも上側の領域が幕部１５ｃに相当する。車両前後方向において、幕部１５ｃの両端部は突出している。この突出した部分は、車両上下方向において約４００ｍｍの幅を有し、後述する図４に示される突き合わせ端部２１に相当する。なお、外板用金属板１２は、複数枚の金属板を一体化することによって形成されてもよい。

外板用金属板１３は、外板用金属板１２と同様に製造され、且つ、同様の形状を有している。このため、外板用金属板１３は、開口部１６と、腰部１７ａと、吹き寄せ部１７ｂと、幕部１７ｃとを有している。車両前後方向において、幕部１７ｃの両端部は突出している。この突出した部分は、後述する図４に示される突き合わせ端部２２に相当する。外板用金属板１３は、外板用金属板１２と同様に、複数枚の金属板を一体化することによって形成されてもよい。

溶接部Ｗは、母材である外板用金属板１２，１３と溶接ワイヤ等の溶加材とが一体化した部分であり、研磨処理が施される部分である。本実施形態では、溶接部Ｗは、幕部１５ｃにおいて外板用金属板１３側に突出した部分と、幕部１７ｃにおいて外板用金属板１２側に突出した部分との隣接部を接合している。溶接部Ｗによって一体化された幕部１５，１７ｃにおいて突出した部分は、側構体における出入口開口１８の出入口上部を形成する。出入口開口１８は、ドアが取り付けられる部分であり、その幅は例えば約１３００ｍｍ〜１３５０ｍｍである。

次に、図３〜図５を参照しながら本実施形態に係る外板溶接用治具１を用いて一対の外板用金属板１２，１３を突き合わせ溶接する溶接方法の一例を説明する。図３は、本実施形態に係る溶接方法のフローチャートである。図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）は、溶接方法を説明するための図である。図５（ｂ）は、補強部材の概略側面図である。

まず、図３及び図４（ａ）に示されるように、各外板用金属板１２，１３を外板溶接用治具１の載置面４上に載置することによって、外板用金属板１２，１３を突き合わせる（突き合わせ工程Ｓ１）。突き合わせ工程Ｓ１では、まず、第１面４ａ上に外板用金属板１２の突き合わせ端部２１を載置する。これにより、突き合わせ端部２１が第１面４ａの傾斜に沿って撓む。また、第２面４ｂ上に外板用金属板１３の突き合わせ端部２２を載置し、角部５上にて突き合わせ端部２１，２２を突き合わせる。これにより、突き合わせ端部２２が第２面４ｂの傾斜に沿って撓む。

突き合わせ工程Ｓ１では、外板用金属板１２の表面１２ａ及び外板用金属板１３の表面１３ａを露出させる。換言すると、外板用金属板１２，１３の表面１２ｂ，１３ｂ（第２表面）を外板溶接用治具１に接触させる。また、中心線Ｃ上においては、突き合わせ端部２１，２２のいずれも載置されないことが好ましい。例えば、突き合わせ端部２１，２２は、幅方向において所定の間隔（例えば、１ｍｍ程度）の隙間を空けて載置面４上に載置される。幅方向において、中心線Ｃと突き合わせ端部２１との間隔は、中心線Ｃと突き合わせ端部２２との間隔と同一または略同一であることが好ましい。なお、突き合わせ工程Ｓ１においては、突き合わせ端部２１，２２同士を突き合わせた後、各外板用金属板１２，１３は、移動しないように固定される。例えば、表面１２ａ，１３ａのそれぞれに載置された銅板と、外板溶接用治具１とによって、各外板用金属板１２，１３を挟持固定する。

次に、突き合わせ端部２１，２２同士を突き合わせ溶接する（溶接工程Ｓ２）。溶接工程Ｓ２では、例えばアーク溶接法（具体的には、ミグ溶接法又はティグ溶接法）が実施される。これにより、図４（ｂ）に示されるように角部５に溶接部Ｗを形成し、当該溶接部Ｗを介して外板用金属板１２，１３を一体化する。溶接工程Ｓ２では、突き合わせ端部２１，２２の撓み及び溶接中に添加された溶加材等に起因して、外板用金属板１２の表面１２ａ及び外板用金属板１３の表面１３ａから盛り上がった突出部ｗ１（溶接痕またはビードとも言う）が溶接部Ｗに形成される。突出部ｗ１は、一体化された外板用金属板１２，１３において最も盛り上がった箇所に形成される。

次に、溶接部Ｗを研磨する（研磨工程Ｓ３）。研磨工程Ｓ３では、一体化された外板用金属板１２，１３を外板溶接用治具１上に載置した状態にて、表面１２ａ，１３ａ側から溶接部Ｗの突出部ｗ１を研磨する。このため、突出部ｗ１は、突き合わせ工程Ｓ１及び溶接工程Ｓ２にて外板溶接用治具１に接しない表面１２ａ，１３ａ側から研磨される。例えば、研磨機（サンダー）又は研磨ベルト等の研磨装置を用いて、突出部ｗ１の研磨を実施する。このとき、突き合わせ端部２１，２２のそれぞれは上述したように撓んでいるので、突出部ｗ１のみを良好に研磨できる。特に、溶接部Ｗにおける外板用金属板１２，１３との境界付近を、精密な調整を行うことなく研磨できる。この研磨工程Ｓ３により、図４（ｃ）に示されるように、外板用金属板１２の表面１２ａ及び外板用金属板１３の表面１３ａと実質的に段差等が形成されていない表面ｗ２が、溶接部Ｗに形成される。なお、研磨工程Ｓ３は、手動で実施されてもよいし、自動で実施されてもよい。

図６は、突き合わせ工程Ｓ１、溶接工程Ｓ２、及び研磨工程Ｓ３に沿って実際に金属板を一体化した状態の写真である。図６において、破線で示した部分が溶接部である。図６に示されるように、一対の外板用金属板のそれぞれは、若干撓んでいる。研磨工程Ｓ３後において、溶接部の周囲には窪みなどが確認されなかった。これは、外板用金属板のそれぞれが撓んでいたことにより、研磨工程Ｓ３時に溶接部の突出部以外が偏って研磨されなかったためと推定できる。

図３に戻って、一体化された外板用金属板１２，１３に補強部材３１を取り付ける（補強工程Ｓ４）。補強部材３１は、断面ハット型を呈しており、チャネル部３２及びフランジ部３３，３４を有している。補強工程Ｓ４では、一体化された外板用金属板１２，１３における表面１２ｂ，１３ｂに補強部材３１を取り付ける。より具体的には、補強部材３１のフランジ部３３，３４を、少なくとも溶接部Ｗの周囲における外板用金属板１２の表面１２ｂ及び外板用金属板１３の表面１３ｂに取り付ける。例えば、スポット溶接等によって、外板用金属板１２，１３と、一又は複数の補強部材３１とを一体化する。本実施形態では、溶接部Ｗの延在方向と交差するように、補強部材３１を外板用金属板１２，１３に取り付ける。これにより、補強部材３１によって溶接部Ｗ及びその周辺において撓んでいる部分を修正し、表面１２ａ，１３ａ及び溶接部Ｗの表面ｗ２を、略連続した平坦面にできる。なお、複数の補強部材３１を取り付けることにより、後に形成される外板１１の強度が向上すると共に、表面１２ａ，１３ａ及び溶接部Ｗの表面ｗ２の平坦性が向上するため好ましい。

次に、外板１１を形成する（外板形成工程Ｓ５）。外板形成工程Ｓ５では、開口部１４の形成、及び開口部１４へのガラスの嵌め込み等を外板用金属板１２，１３に施すことにより、外板１１を形成する。

以下では、本実施形態に係る外板溶接用治具１を用いた溶接方法によって奏される作用効果を、図７に示される方法と比較しつつ説明する。図７（ａ）〜（ｃ）は、比較例における溶接方法を説明するための図である。

図７（ａ）〜（ｃ）に示されるように、比較例においては、平板形状を呈する裏当て部材４１を用いている。比較例では、このような裏当て部材４１を用いて、本実施形態における突き合わせ工程Ｓ１、溶接工程Ｓ２、及び研磨工程Ｓ３に準じた方法にて外板用金属板１２，１３を突き合わせ溶接し、且つ溶接部Ｗを研磨する。この場合、図７（ｃ）に示されるように、溶接部Ｗの周囲に窪み５１，５２が形成されることがある。これらの窪み５１，５２は、溶接部Ｗの突出部ｗ１を研磨中に、研磨装置の端部が外板用金属板１２，１３の表面１２ａ，１３ａに接してしまうことによって生じる。図８は、比較例における溶接方法にて金属板を一体化した状態の写真である。図８において、破線で示した部分が溶接部である。図８に示されるように、一体化された外板用金属板における溶接部の周囲には、凹みが形成されていた。

これに対して、本実施形態に係る外板溶接用治具１によれば、一対の外板用金属板１２，１３が載置される載置面４が有する第１面４ａと第２面４ｂとは山なりになるように構成され、且つ、第１面４ａと第２面４ｂとによってなされる角部５が鈍角を呈している。このような外板溶接用治具１を用いると、外板溶接用治具１の載置面４上に一対の外板用金属板１２，１３における突き合わせ端部２１，２２をそれぞれ載置したとき、突き合わせ端部２１，２２を撓ませることができる。そして、突き合わせ端部２１，２２において実際に溶接される部分を、外板用金属板１２，１３において最も盛り上がった部分とすることができる。これにより、外板溶接用治具１を用いて外板用金属板１２，１３を突き合わせ溶接した後、一体化された外板用金属板１２，１３において最も盛り上がった部分である角部５に溶接部Ｗを形成できる。この場合、研磨装置等にて溶接部Ｗの突出部ｗ１のみを研磨しやすくなり、溶接痕を良好に除去できる。加えて、研磨装置が外板用金属板１２，１３における溶接部Ｗ以外の箇所に接触しにくくなるので、外板１１の表面に窪みなどが形成されにくくなる。したがって、外板溶接用治具１を用いて突き合わせ溶接を実施することによって、外板１１の美観を損なうことを抑制しつつ、その溶接痕を良好に除去できる。

加えて、外板溶接用治具１を用いて溶接部Ｗにおける外板用金属板１２，１３との境界付近を、精密な調整を行うことなく研磨できる。これにより、突き合わせ溶接における作業性向上も実現できる。

また、角度θは、１７８°以上１７９．６°以下である。角度θが１７８°以上であるので、外板１１における溶接部Ｗ及びその周囲の撓みを容易に修正できる。これにより、平板状の外板１１を良好に形成できる。また、角度θが１７９．６°以下であるので、突き合わせ端部２１，２２を撓ませることができ、研磨装置等にて溶接部Ｗのみを確実に研磨できる。

また、本体部２は、載置面４の反対側に位置する底面３を有しており、第１面４ａと第２面４ｂとのそれぞれは、底面３に対して傾斜面をなしており、第１面４ａと底面３とがなす角度θ１と、第２面４ｂと底面３とがなす角度θ２とのそれぞれは、０．２°以上１°以下である。このため、各外板用金属板１２，１３の突き合わせ端部２１，２２を撓ませることができるので、突き合わせ端部２１，２２の変形量を平準化できる。これにより、突き合わせ端部２１，２２の撓みを容易に修正できる。

また、角度θ１と角度θ２とのそれぞれは、０．５°以上０．９°以下であってもよい。この場合、外板１１における溶接部Ｗ及びその周囲の撓みをより容易に修正できると共に、研磨装置等にて溶接部Ｗのみをより確実に研磨できる。

また、第１面４ａと第２面４ｂとは、中心線Ｃに沿って互いに連続しており、且つ、当該中心線Ｃに対して互いに線対称となる形状を呈している。このため、突き合わせ端部２１，２２同士の変形量を平準化できる。

また、研磨工程Ｓ３では、一体化された外板用金属板１２，１３を外板溶接用治具１上に載置した状態にて、溶接部Ｗを研磨している。このため、研磨工程Ｓ３中、一体化された外板用金属板１２，１３の撓みの修正が外板溶接用治具１によって妨害される。これにより、研磨工程Ｓ３中に溶接部Ｗのみを良好に研磨できる。

また、上記溶接方法は、研磨工程Ｓ３後、一体化された外板用金属板１２，１３の表面１２ｂ，１３ｂに補強部材３１を取り付ける補強工程Ｓ４を備えている。このため、補強された平板状の外板１１を提供できる。

本発明に係る外板溶接用治具及びそれを用いた溶接方法は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では第１面４ａ及び第２面４ｂの両方が、底面３に対する傾斜面をなしているが、これに限られない。例えば、第１面４ａ及び第２面４ｂの一方のみが、底面３に対する傾斜面をなしてもよい。この場合であっても、第１面４ａと第２面４ｂとによって角部５がなされるので、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。したがって本発明では、第１面４ａ及び第２面４ｂの一方のみが底面３に対する傾斜面をなす場合であっても、第１面４ａと第２面４ｂとは山なりになるように構成すると解釈してもよい。

また、上記実施形態では第１面４ａ及び第２面４ｂは、中心線Ｃに対して互いに線対称であるが、これに限られない。例えば、第１面４ａ及び第２面４ｂが所定の直線に沿って互いに連続している場合、第１面４ａ及び第２面４ｂは、当該直線に対して互いに線対称となる形状を呈してもよい。もしくは、第１面４ａ及び第２面４ｂは、中心線Ｃ以外の任意の線に対して線対称であってもよいし、線対称でなくてもよい。加えて、第１面４ａ及び第２面４ｂは、必ずしも互いに連続していなくてもよい。

また、上記実施形態では補強部材３１として断面ハット型を呈する部材が用いられているが、これに限られない。例えば、補強部材は板形状を呈してもよい。また、溶接部Ｗの延在方向に沿った補強部材を外板の表面に取り付けてもよい。

１…外板溶接用治具、２…本体部、３…底面、４…載置面、４ａ…第１面、４ｂ…第２面、５…角部、１１…外板、１２，１３…外板用金属板、１２ａ，１３ａ…表面、１２ｂ，１３ｂ…表面、２１，２２…突き合わせ端部、３１…補強部材、４１…裏当て部材、５１，５２…窪み、Ｖ…仮想面、Ｗ…溶接部、ｗ１…突出部、ｗ２…表面、θ，θ１，θ２…角度。

Claims (4)

1. 一対の外板用金属板を突き合わせ溶接する際に用いる裏当て部材である外板溶接用治具であって、一対の外板用金属板が載置される載置面を有する板状の本体部を備えており、前記載置面は、一方の前記外板用金属板における突き合わせ端部が載置される第１面と、他方の前記外板用金属板における突き合わせ端部が載置される第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とは山なりになるように構成され、且つ、前記第１面と前記第２面とによってなされる角部が鈍角を呈する前記外板溶接用治具を用いて一対の前記外板用金属板を突き合わせ溶接する溶接方法であって、
   前記第１面上に一方の前記外板用金属板の前記突き合わせ端部を載置すると共に、前記第２面上に他方の前記外板用金属板の前記突き合わせ端部を載置し、前記突き合わせ端部同士を突き合わせる突き合わせ工程と、
   前記突き合わせ端部同士を溶接することによって、前記角部に形成される溶接部を介して一対の前記外板用金属板を一体化する溶接工程と、
   一体化された前記外板用金属板において、前記溶接工程にて前記外板溶接用治具に接していない第１表面側から前記溶接部に含まれると共に前記第１表面から突出する突出部を研磨する研磨工程と、
   を備え、
   前記研磨工程では、一体化された前記外板用金属板を前記外板溶接用治具上に載置した状態にて、前記突出部を研磨する、
   溶接方法。
2. 前記研磨工程後、一体化された前記外板用金属板における前記第１表面と反対側の第２表面に補強部材を取り付ける補強工程をさらに備える、請求項１に記載の溶接方法。
3. 一対の外板用金属板を突き合わせ溶接する際に用いる裏当て部材である外板溶接用治具を用いた鉄道車両用外板の製造方法であって、前記外板溶接用治具は、一対の外板用金属板が載置される載置面を有する板状の本体部を備えており、前記載置面は、一方の前記外板用金属板における突き合わせ端部が載置される第１面と、他方の前記外板用金属板における突き合わせ端部が載置される第２面とを有し、前記第１面と前記第２面とは山なりになるように構成され、且つ、前記第１面と前記第２面とによってなされる角部が鈍角を呈しており、
   前記第１面上に一方の前記外板用金属板の前記突き合わせ端部を載置すると共に、前記第２面上に他方の前記外板用金属板の前記突き合わせ端部を載置し、前記突き合わせ端部同士を突き合わせる突き合わせ工程と、
   前記突き合わせ端部同士を溶接することによって、前記角部に形成される溶接部を介して一対の前記外板用金属板を一体化する溶接工程と、
   一体化された前記外板用金属板において、前記溶接工程にて前記外板溶接用治具に接していない第１表面側から前記溶接部に含まれると共に前記第１表面から突出する突出部を研磨する研磨工程と、
   を備え、
   前記研磨工程では、一体化された前記外板用金属板を前記外板溶接用治具上に載置した状態にて、前記突出部を研磨する、
   製造方法。
4. 前記研磨工程後、一体化された前記外板用金属板における前記第１表面と反対側の第２表面に補強部材を取り付ける補強工程をさらに備える、請求項３に記載の製造方法。

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