JPH06270797A - 車両構体製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、構体を構成する部材すなわちハニカ
ムパネルの拘束或いは位置決め作業の簡略化を図り、効
率良く車両構体を製作することができる車両構体製作方
法を提供することにある。 【構成】複数のハニカムパネル１を仮付け溶接すること
により、側構体２０、屋根構体３０、台枠４０等の構体
ブロックを製作し、これらのブロックを仮付け溶接によ
って組立て筒状の構体１０を製作する。この構体１０に
対して本溶接を行なった後、妻構体を接合して構体を完
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両構体製作方法に係
り、特に構体を成す部材を溶接により接合して車両構体
を製作する車両構体製作方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両構体製作方法としては、ま
ず、骨部材を組合せた骨組に外板を接合して側構体，屋
根構体および妻構体を製作する。次に、前記側構体，屋
根構体および妻構体を位置決めして配置し、これらを溶
接して５面体を構成する。予め側梁，横梁，枕梁等の部
材を組合せて構成した台枠に、前記５面体溶接によって
接合することにより車両構体を製作していた。このよう
な製作方法に関するものとしては、例えば、特公昭６０
−１３８６０号公報に記載された方法が挙げられる。

【０００３】近年、鉄道車両は高速化のために車体の軽
量化が望まれており、構体を構成する部材としてアルミ
ニウム製中空押出し型材或いはろう付けアルミハニカム
パネル材を用いるものが考えられている。これらの構体
構造においては、中空押出し型材或いはろう付けアルミ
ハニカムパネル材自体が高い面外剛性を有するため、骨
部材を少なくして、更なる軽量化を図っている。このよ
うな車両構体に関しては、例えば特開平２−２４６８６
３号公報或いは特開平３−９０４６８号公報等が挙げら
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記中空押出し型材或
いはろう付けアルミハニカムパネル材を用いて構体を構
成する場合、これらはそれ自体が比較的高い剛性を有す
ることから、溶接時の歪によって構体ブロックに変形が
生じ、各構体ブロック間の合わせ作業に多大な労力と時
間を要していた。一方、前記構体ブロックにおける変形
を防止するために、各構成部材を治具内で拘束して溶接
しようとした場合には、拘束のための作業が非常に煩雑
となり、多大な時間と労力を要していた。

【０００５】本発明の目的とするところは、構体構成部
材を溶接によって接合する際の拘束或いは位置合わせ作
業を簡略化し、効率良く車両構体を製作できる車両構体
製作方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的は、車体形状に
一致した支持面を有する治具上に複数のパネルを位置決
めして配置し、前記複数のパネルを仮付け溶接により接
合して構体ブロックを製作し、前記構体ブロックを複数
組み合わせて仮付け溶接により筒状構体を製作し、前記
筒状構体の各パネル接合部を順次本溶接し、該筒状構体
に妻構体を接合することにより、達成される。

【０００７】

【作用】治具上で複数のパネルを仮付け溶接によって接
合して構体ブロックを製作することにより、該構体ブロ
ックの溶接による変形を最小限に抑えることができるた
め、構体ブロック間の合わせ作業が容易に行える。ま
た、前記構体ブロックは仮付け溶接によって組立てられ
るため、該溶接作業に伴う拘束を大掛かりに行う必要が
なく作業性を向上させることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による一実施例を図１ないし図
１１によって詳細に説明する。図において、構体１０は
複数の構体ブロックすなわち側構体２０，屋根構体３
０，台枠４０および妻構体５０から構成されている。前
記構体ブロックを基本的に構成する構成部材は、ろう付
けアルミハニカムパネル１（以下単に、ハニカムパネル
という。）である。該ハニカムパネル１は、図２に示す
ように二枚の面板２，３の間に、ハニカム状の空隙を形
成してリボン状の薄板を配置してなるコア４を設置し、
これらをろう付けすることによって構成される。該ハニ
カムパネル１の外周には、コ字型断面形状の押出し型材
からなる縁材５が前記面板２，３の間に配置され、外面
板２，３およびコア４とろう付けされている。また、前
記ハニカムパネル１には、骨部材６の役割をなす所定の
板厚を有した平板が前記面板２，３の間で両側から前記
コア４により挾まれるように配置されており、これらは
相互にろう付けによって接合されている。このハニカム
パネル１は、前記骨部材６を内蔵した状態で、全体が前
記構体１０の外周形状に一致するようにその全体を曲面
形状に成形されている。なお、前記骨部材６としては前
記平板以外にＩ字型，ロ字型等を必要強度により選定
し、ハニカムパネル全体形状に合わせて成形して用い
る。このようにハニカムパネル１は、車体断面形状にあ
わせて数種類の曲面形状のものが製作される。前記各ハ
ニカムパネル１の外周端面には、個々の外形寸法精度の
確保と溶接開先７を形成するために、切削加工が行われ
る。

【０００９】次に、前記ハニカムパネル１を用いて構体
１０を製作する状況について説明する。構体１０を製作
する前作業として、まず、構体ブロックを製作するが、
側構体２０を例に説明する。図３に示すのが側構体製作
用の治具６０であり、側構体２０の室内側断面形状に支
持面を形成した複数の断面形状板６１を幅方向に渡し、
該複数の断面形状板６１を長手方向に配置される複数の
つなぎ板６２によって接合し、これらを基本枠組みに設
置して構成されている。前記つなぎ板６２もその端面
は、ハニカムパネル１を受ける支持面をなしている。な
お、前記断面形状板６１およびつなぎ板６２は、それぞ
れの支持面がハニカムパネル１の接合位置すなわち溶接
線７に一致するように考慮されて配置されている。ま
た、この治具６０には、各隣接したハニカムパネル１の
仮付け溶接時に、溶接線７の近傍を拘束するための拘束
治具６３が着脱自在に設置される構成となっている。

【００１０】側構体２０の製作手順を図３，図４，図５
により説明する。まず、外周端面を加工したハニカムパ
ネル１を前記治具６０の上面に位置決めして順次並べ
る。なお、位置決めにあたっては、治具６０の端部或い
は側構体の窓，出入台等の開口部に合わせて配置された
位置決め突起にハニカムパネル１の外周部を当てること
によって行われる。各ハニカムパネル１の配置が完了し
た状態で、前記拘束治具６３により溶接しようとする隣
接したハニカムパネル１を拘束し、図５に示す接合面す
なわち溶接線を仮付け溶接する。仮付け溶接部２３は、
長さを約５０ｍｍ程度とし、少なくとも隣接したハニカ
ムパネル１間で二箇所設ける。図５に示す全ての溶接線
７における仮付け溶接が終了した状態で、側構体２０の
構体ブロックができあがる。

【００１１】屋根構体３０も、前記側構体２０と同様に
治具上にハニカムパネル１を配置し、拘束治具にて拘束
して仮付け溶接することにより製作される。なお、屋根
構体３０については、治具へのハニカムパネル１の配置
を該治具の端部に設置した位置決め突起を基準に順次配
置することにより、行われる。

【００１２】台枠４０は、図６に示すように車体幅方向
両側に配置される側梁４１の間に、横梁４２，枕梁（図
示省略）を配置し、かつ、前記側梁４１の端部に端梁
（図示省略）を配置しており、前記横梁４２の間および
該横梁４２と枕梁の間にハニカムパネル製の床板４３を
設置した構成となっている。前記側梁４１，横梁４２お
よび端梁は、アルミ合金製押出し型材である。前記床板
４３と横梁４２との接合部は、図７に示すように横梁間
にハニカムパネル製床板４３を嵌め込むことにより構成
され、気密溶接部４４および裏面の隅肉溶接部４５を溶
接することにより台枠４０ができあがる。前記横梁４２
およびハニカムパネル製床板４３の溶接接合作業は、室
内側の気密溶接部４４を車外側の隅肉溶接部４５に先行
して実施する方が望ましい。

【００１３】次に、前記ハニカムパネル１を用いて仮付
け溶接により組立た側構体２０，屋根構体３０，台枠４
０を筒状構体に組立る方法およびその設備について図１
および図８により説明する。図１は、回転装置８０の上
に構体回転組立治具８１を介して筒状の構体１０を回転
可能に支持した状況を示す。構体組立回転治具８１は２
分割できる構造となっており、台枠および側構体に対応
する下側部分と側構体および屋根構体に対応する上側部
分とからなる。構体組立回転治具８１の下側部分は、該
治具の上側部分と接合しない状態で、台枠４０および側
構体２０を支え、かつ、該両側の側構体２０の上部に屋
根構体３０を仮付け溶接により接合して筒状の構体１０
を組み立てる際の治具を兼ねるものである。そして、前
記構体組立回転治具８１の下側部分に支えられた状態で
組み立てられた構体１０に、構体組立回転治具８１の上
側部分をかぶせ、各治具を互いに接合して該構体１０を
回転可能な状態に支持する。前記構体組立回転治具８１
は、その外周面をほぼ真円に形成されており、内周面を
筒状の構体１０の幅方向断面における外周表面形状に一
致させた形状となっており、構体断面形状の保持および
拘束を兼ねあわせた治具となっている。

【００１４】次に、図８によって筒状の構体１０の溶接
状況すなわち前記ハニカムパネル１同士の接合部および
各構体ブロック間の接合部を本溶接によって接合する状
況を説明する。まず、溶接装置は、構体１０の外表面に
おける接合部溶接用として、門型をなし車体長手方向に
移動可能に構成された走行装置８２と、該走行装置８２
に対して車体幅方向に移動可能に設置された溶接装置８
３からなる。前記走行装置８２および溶接装置８３は、
数値制御によって自動的に作業を行なうものである。ま
た、構体１０の内面側のハニカムパネル１同士および各
構体ブロック間の接合は、構体１０の内部にその長手方
向を車体長手方向に伸ばして配置される走行用レール８
４と、該走行用レール８４に沿って車体長手方向に移動
できるとともに上下，左右方向および溶接角度を調節可
能に前記走行レール８４に設置された溶接装置８５によ
って行なわれる。該溶接装置８５は、前記各接合部分の
本溶接を行なうものであり、その制御は数値制御によっ
て自動溶接を行なう。なお、前記溶接装置８３および溶
接装置８５の溶接方法は、ＭＩＧ溶接，自動ＴＩＧ溶接
或いはレ−ザ−溶接のいずれも使用できるものである。

【００１５】溶接作業方法は、構体１０の車体長手方向
における溶接の場合、回転装置８０によって構体回転組
立治具８１で支持した筒状構体１０を、作業を実行しよ
うとする溶接線の開先がほぼ上方を向くような状態で固
定し、溶接装置８３を車体長手方向に移動させながら下
向きで溶接を行う。構体１０の内面についても同様に、
接合部の溶接線の開先がほぼ上方を向くような状態で、
溶接装置８５によって下向きで溶接を行なう。構体１０
の断面方向の溶接は、溶接装置８３について上下方向の
制御を行なうとともに、この上下方向の制御に同期させ
て回転装置８０を制御することにより、該構体１０を回
転させながら溶接を行う。構体１０の内面における接合
部分も同様に、溶接装置８５の上下および角度の制御を
行なうとともに、該溶接装置８５の制御に同期させて回
転装置８０を制御することにより、該構体１０を回転さ
せながら溶接を行う。なお、前記構体１０の外周表面お
よび内面の溶接を同時に行なうと、作業効率を向上させ
ることができる。この場合、基本的に車体長手方向に伸
びる溶接線を車体幅方向すなわち車体周方向に伸びる溶
接線に対して先行して行なう。また、前記構体１０の外
周表面および内面の溶接は、基本的に外周表面を内面に
先行して行なう方が、構体１０の外周表面に発生する歪
を抑制する観点等から有利である。

【００１６】前述ようにして完成した筒状の構体１０に
対して、艤装作業を効率的に行なうための艤装構造につ
いて、図９および図１０により説明する。図９は前記溶
接作業が完了した構体１０に、内部艤装品を支持するた
めの艤装用レ−ル７０を取付けた筒状の構体１０を示す
ものである。図１０は、前記艤装用レール７０の取付構
造を示したものである。同図において、艤装用レ−ル７
０は、図９に示すように車体断面方向すなわち周方向の
所定位置に、車体長手方向に引き通して取り付けられ
る。該艤装用レール７０は、断面形状が略Ｃ型をなして
おり、その溝内に頭部を嵌合し移動可能なボルトを介し
て艤装品を支持するものである。したがって、艤装品は
車体長手方向について寸法調整が可能である。前記艤装
用レール７０は、室内に設置される天井板、蛍光灯、ダ
クト、内張板、仕切、個室等の艤装品を取付けるために
供するものであって、その取付位置は前記各艤装品をユ
ニットとして構成し、複数の艤装用レールに跨って支持
されるように考慮して決定される。なお、必要に応じて
複数の前記艤装用レール７０間に車体周方向に跨るよう
に別の支持固定具を設置し、該支持固定具を介して例え
ば仕切壁部材等の大型艤装品を取付てもよい。

【００１７】前記艤装用レ−ル７０に、艤装部品を前記
ボルトを用いた締結或いは、ユニット化した艤装品の一
端を引っかけ、かつ、他端を前記ボルト等の手段によっ
て固定する等の方法で艤装するものである。前記艤装用
レ−ル７０自体の構体１０への取付構造は、ハニカムパ
ネル１の内部に予めろう付けされている骨部材６の部位
に接着剤７２と、ねじ，ハックボルト或いはブラインド
リベット等の締結具７１とを併用したリベットボンド法
により取付ける。これにより、強固な締結となり、艤装
部材の締結にも耐えることができる。艤装用レール７０
は、前記筒状の構体１０が完成した状態で、構体１０の
内部に設置される前記走行レール８４を用いて、該艤装
用レール専用の自動取付装置を用いて自動的に行なう。
すなわち、接合面に接着剤７２を塗布した艤装用レール
７０を構体１０の内面の所定位置に位置決めし、下穴加
工を行なうとともに締結具７１の締結作業を自動的に行
なう。なお、この艤装用レール７０の取付作業は各構体
ブロックが完成した状態で、実施しても良い。但し、該
艤装用レール７０に対して直交する溶接線については、
設置以前に本溶接を行なう必要がある。

【００１８】このようにして完成した筒状の構体１０に
対して図１１に示すように妻構体５０を取付ける。すな
わち、構体組立の最終工程で妻構体５０を取付る。取付
け方法は、位置決めの後、ア−ク溶接にて取付けるもの
である。前記妻構体５０は、筒状の構体１０の車体長手
方向端面を完全に覆う形状となっているが、前記筒状の
構体１０を回転させながら行なう溶接作業における強度
を確保するために、妻構体をリング状の外周部分と貫通
路等の開口部を形成した中間部分とに分割して構成し、
仮付け溶接によって筒状の構体を製作した状態で前記リ
ング状の外周部妻部材を設置することも考えられる。

【００１９】このように構体１０を、ハニカムパネル１
を仮付け溶接によって構体ブロックおよび筒状の構体を
製作することにより、各接合部分の溶接入熱による変形
が非常に少ないため、各ハニカムパネル１或いは各構体
ブロック間の位置決めおよび拘束を比較的簡単に行なう
ことができ、作業性の向上が図れる。また、溶接部にお
ける開先精度を確保できるとともに、構体ブロック間で
本溶接による接合を行なわないため、収縮，変形による
全体組立誤差が発生しない。構体ブロック自体の両面溶
接のための反転作業を行なう必要もなくなり、該構体ブ
ロック自体の精度向上を図ることができる。筒状の構体
１０を本溶接する際においては、各ハニカムパネル１同
士或いは各構体ブロック同士で互いに変形を抑制するた
め、最終的に構体１０の歪を低減することができる。

【００２０】また、筒状の構体１０を構体回転組立治具
８１を介して回転装置８０によって回転させ、本溶接部
分を下向き溶接でしかも自動的に連続溶接することがで
きるため、溶接部の強度信頼性を十分確保することがで
きる。さらに、筒状の構体１０に艤装用レール７０を取
付けることにより、該艤装用レール７０の設置位置が溶
接の熱変形による影響を受けることがなく、ユニット化
した艤装品の取付けが、容易に、かつ、正確に行なえ
る。また、構体１０を筒状に構成した状態で、溶接作業
および艤装用レール７０の取付け作業を行なうため、走
行レール８４を設置するだけで簡単に自動化が行なえ
る。前記艤装用レール７０は、その設置位置の寸法精度
を確保することができるため、ユニット化した艤装品を
構体１０に取付ける際に、両者の位置関係の誤差が少な
いため、構体内部で隣接した艤装品間での合わせ作業を
行なう必要がなく、艤装作業を効率良く行なうことがで
きる。したがって、従来行なっていた構体完成後の内部
艤装品を設置するためのタップ立て作業を廃止すること
ができる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、構
体構成部材を溶接によって接合する際の拘束或いは位置
合わせ作業を簡略化し、効率良く車両構体を製作するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の構体組立状況を示した
斜視図である。

【図２】本発明の構体製作方法によって製作される構体
の一例をなすハニカムパネル結合部を示した断面図であ
る。

【図３】本発明の一実施例の製作方法に用いられる側構
体組立治具を示した斜視図である。

【図４】図３の治具によって組み立てられた側構体を示
した斜視図である。

【図５】図４の側構体の正面図である。

【図６】本発明の構体製作方法によって製作される構体
の台枠の一例を示した斜視図である。

【図７】図６の台枠における床板と横梁との結合部を示
した断面図である。

【図８】本発明の一実施例における構体の本溶接状況を
示す正面図である。

【図９】本発明の一実施例における艤装用レールを設置
した構体を示す正面図である。

【図１０】図９に示した構体の艤装用レールの取付け構
造を示した断面図である。

【図１１】本発明の一実施例における構体の妻構体取付
状況を示した斜視図である。

【符号の説明】

１…ハニカムパネル、１０…構体、２０…側構体、３０
…屋根構体、４０…台枠、８０…回転装置、８１…構体
組立回転治具。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車体形状に一致した支持面を有する治具上
   に複数のパネルを位置決めして配置し、前記複数のパネ
   ルを仮付け溶接により接合して構体ブロックを製作し、
   前記構体ブロックを複数組み合わせて仮付け溶接により
   筒状構体を製作し、前記筒状構体の各パネル接合部を順
   次本溶接し、該筒状構体に妻構体を接合することを特徴
   とした車両構体製作方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の車両構体製作方法におい
   て、側構体，屋根構体をなす前記複数の構体ブロックと
   予め製作された台枠とを組合せて前記筒状構体を仮付け
   溶接によって製作することを特徴とした車両構体製作方
   法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の車両構体製作方法におい
   て、前記筒状構体の本溶接は、該筒状構体の車体長手方
   向に伸びた溶接部を先行して行うことを特徴とした車両
   構体製作方法。
4. 【請求項４】請求項１に記載の車両構体製作方法におい
   て、前記筒状構体に、本溶接終了後に艤装品取付具を取
   付けることを特徴とした車両構体製作方法。