(57)【要約】【課題】部材の無駄を抑えつつ溶接部の仕上がりの均一性を維持できる鉄道車両構体の製造方法を提供する。【解決手段】この鉄道車両構体の製造方法では、接合工程において、突き合わせ部分Ｐの端部を延長させる突出片２１，２２，２３を外板に設けている。この方法によれば、溶接完了後に突出片２１，２２，２３を外板から除去することにより、外板の突き合わせ部分Ｐが一定の出力でレーザの走査がなされる連続溶接部Ｗの中間部Ｗｂのみで溶接された状態となるので、仕上がりの均一性を維持できる。また、突出片２１，２２，２３上において、始端部Ｗａ及び終端部Ｗｃが中間部Ｗｂの延長線Ｌ上から反れた状態となるように形成するので、溶接部を直線状に延長させる場合と比べて突出片２１，２２，２３の長さを短くできる。したがって、部材の無駄を抑えられる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板同士の突き合わせ部分にレーザ溶接による連続溶接部を形成する接合工程を含む鉄道車両構体の製造方法であって、
前記接合工程において、前記外板の少なくとも一方に前記突き合わせ部分の端部を延長させる突出片を設け、前記連続溶接部の始端部及び終端部の少なくとも一方が前記突出片上において前記連続溶接部の中間部の延長線上から反れた状態となるように前記連続溶接部を形成した後、前記突出片を除去することを特徴とする鉄道車両構体の製造方法。
【請求項２】
前記突き合わせ部分は、車両の窓部の両側及び上側を囲む吹寄せ板と、前記窓部の下側に配置される腰板との突き合わせ部分であることを特徴とする請求項１記載の鉄道車両構体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接を用いた鉄道車両構体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の側構体や妻構体といった各構体の製造工程には、ステンレス鋼などからなる外板同士を突き合わせ溶接によって接合する工程が含まれている。近年では、スポット溶接などに代わって、入熱量の少ないレーザ溶接が外板同士の接合方法として着目されており、外板の変形を抑えつつ強固な接合が実現されている。
【０００３】
レーザ溶接を用いて外板同士の突き合わせ溶接を行う場合、溶接線の始端部及び終端部ではレーザ発振の開始や停止を伴うため、一定の出力でレーザの走査がなされる中間部と比較して溶接部の仕上がりの均一性を維持しにくいという問題がある。また、レーザ照射時間のばらつきにより、照射時間が長すぎると溶接部の仕上がりの悪化のほか、部材の下に配置された定盤を傷めてしまうおそれがあり、照射時間が短すぎると接合強度が不十分となるおそれがある。
【０００４】
従来の溶接端の処理方法としては、例えば特許文献１に記載の接合継手のように、溶接線の終端部にスポット溶接などを施すことによって応力の緩和を図り、溶接部の疲労強度の向上を図ったものがある。また、例えば特許文献２に記載の構造体の製作方法のように、外板の縁から溶接線に沿って突出する突出片を設け、この突出片上に溶接線の端部を位置させたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０７１９０号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１の方法では、溶接線の終端部に改めてスポット溶接を施しているので、結局のところ溶接部の端部と中間部との仕上がりの均一性を保つのは困難と考えられる。また、上述した特許文献２の方法では、突出片上において溶接線を直線状に延長しているので、突出片の長さを十分に確保する必要が生じる。突出片は溶接完了後に切断等によって除去されるため、突出片の長さが長くなるほど部材の無駄が増加するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、部材の無駄を抑えつつ溶接部の仕上がりの均一性を維持できる鉄道車両構体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題の解決のため、本発明に係る鉄道車両構体の製造方法は、外板同士の突き合わせ部分にレーザ溶接による連続溶接部を形成する接合工程を含む鉄道車両構体の製造方法であって、接合工程において、外板の少なくとも一方に突き合わせ部分の端部を延長させる突出片を設け、連続溶接部の始端部及び終端部の少なくとも一方が突出片上において連続溶接部の中間部の延長線上から反れた状態となるように連続溶接部を形成した後、突出片を除去することを特徴としている。
【０００９】
この鉄道車両構体の製造方法では、突き合わせ部分の端部を延長させる突出片を外板に設け、レーザ発振の開始や停止を伴う溶接の始端部及び終端部の少なくとも一方を突出片上に形成する。この方法によれば、溶接完了後に突出片を除去することにより、外板同士の突き合わせ部分が一定の出力でレーザの走査がなされる溶接部の中間部のみで溶接された状態となるので、仕上がりの均一性を維持できる。また、突出片上において、始端部及び終端部が中間部の延長線上から反れた状態となるように形成するので、溶接部を直線状に延長させる場合と比べて突出片の長さを短くできる。したがって、部材の無駄を抑えられる。
【００１０】
また、突き合わせ部分は、車両の窓部の両側及び上側を囲む吹寄せ板と、窓部の下側に配置される腰板との突き合わせ部分であることが好ましい。この場合、外板同士の突き合わせ部分の長さが短くなり、連続溶接部の長さが短くて済む。また、連続溶接部も上記方法によって仕上がりの均一性が維持されている。したがって、側構体の見栄えを向上できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部材の無駄を抑えつつ溶接部の仕上がりの均一性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る鉄道車両構体の製造方法を適用して形成される鉄道車両構体の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示した鉄道車両構体の側構体の構成を示す図である。
【図３】側構体の形成に用いる外板の一例を示す図である。
【図４】吹寄せ板及び腰板を突き合わせた状態を示す図である。
【図５】連続溶接部の始端部の形成の様子を示す図である。
【図６】連続溶接部の終端部の形成の様子を示す図である。
【図７】突出片を除去した後の吹寄せ板及び腰板の接合体を示す図である。
【図８】突出片の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る鉄道車両構体の製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る鉄道車両構体の製造方法を適用して形成される鉄道車両構体の一例を示す斜視図である。同図に示すように、鉄道車両構体１は、床構体２と、側構体３と、屋根構体４と、妻構体５とを備え、これらの各構体が相互に接合されることにより、乗客を収容する空間を内部に有する箱型形状をなしている。
【００１５】
床構体２は、車両の床部を構成する構体として鉄道車両構体１の底部に配置されている。側構体３及び妻構体５は、車両の側部を構成する構体として、床構体２の左右の縁部及び前後の縁部に立設されている。側構体３には、乗客・乗員が乗り降りするためのドア部６が等間隔に複数（例えば３箇所）設けられている。
【００１６】
また、ドア部６，６間と側構体３の両端部とには、窓部７が設けられている。妻構体５には、乗員・乗客が車両間を行き来するための出入口部８が設けられている。屋根構体４は、車両の屋根部を構成する構体として配置されている。屋根構体４の上部には、車内の温度を調整するためのエアコンディショナーやパンタグラフなどが設置される。
【００１７】
図２は、側構体３の形成に用いる外板の一例を示す図である。同図に示すように、側構体３は、吹寄せ板１１と、腰板１２と、ドア上板１３とによって構成されている。吹寄せ板１１は、ドア部６，６間の長さを有し、幕板を兼ねて窓部７の両側及び上側を囲うように配置されている。また、腰板１２は、吹寄せ板１１と同様にドア部６，６間の長さを有し、窓部７の下側に配置されている。腰板１２の上辺端部１２ａは、レーザ溶接によって形成された連続溶接部Ｗによって吹寄せ板１１の下辺端部１１ａに接合され、これにより、窓部７が設置される窓開口部１４が形成されている。
【００１８】
一方、ドア上板１３は、ドア部６の幅と同等の長さを有し、ドア部６の上側に配置されている。ドア上板１３の外側辺端部１３ａは、レーザ溶接によって形成された連続溶接部Ｖによって吹寄せ板１１の外側辺端部１１ｂに接合され、これにより、ドア部６が設置されるドア開口部１５が形成されている。
【００１９】
続いて、上述した鉄道車両構体１の製造方法について説明する。この製造方法は、外板同士の突き合わせ部分にレーザ溶接による連続溶接部を形成する接合工程に関するものであり、側構体３における外板同士の接合に限られず、例えば妻構体５における外板同士の接合などにも適用が可能であるが、ここでは、吹寄せ板１１と腰板１２との接合を例示する。
【００２０】
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、吹寄せ板１１と、腰板１２とを用意する。接合前の吹寄せ板１１には、第１の突出片２１及び第２の突出片２２が設けられている。また、接合前の腰板１２には、第３の突出片２３が設けられている。第１の突出片２１は、吹寄せ板１１の外側辺端部１１ｂと下辺端部１１ａとが交わる角部から下辺端部１１ａに沿って吹寄せ板１１の側方に突出している。
【００２１】
一方、第２の突出片２２は、例えば斜辺が緩やかに湾曲した略直角三角形状をなしている。第２の突出片２２は、斜辺が吹寄せ板１１の内側辺端部１１ｃ側を向き、かつ底辺が下辺端部１１ａに沿った状態で、内側辺端部１１ｃと下辺端部１１ａとが交わる角部から吹寄せ板１１の内方に突出している。また、第３の突出片２３は、腰板１２の外側辺端部１２ｂと上辺端部１２ａとが交わる角部から上辺端部１２ａに沿って腰板１２の側方に突出している。
【００２２】
次に、図４に示すように、吹寄せ板１１の下辺端部１１ａと、腰板１２の上辺端部１２ａとを所定の定盤（不図示）上で突き合わせる。このとき、吹寄せ板１１の第１の突出片２１が腰板１２の第３の突出片２３に当接し、さらに、吹寄せ板１１の第２の突出片２２が腰板１２の上辺端部１２ａに当接する。したがって、吹寄せ板１１と腰板１２との突き合わせ部分Ｐの一端には、第１の突出片２１及び第３の突出片２３の長さの分だけ延長部分Ｐａが形成され、突き合わせ部分Ｐの他端には、第２の突出片２２の長さの分だけ延長部分Ｐｂが形成される。
【００２３】
吹寄せ板１１と腰板１２とを突き合わせた後、図５に示すように、第１の突出片２１の上方にレーザ溶接ヘッド３１を配置する。このとき、レーザ溶接ヘッド３１の初期位置は、吹寄せ板１１と腰板１２との突き合わせ部分Ｐから第１の突出片２１側に外れた位置に設定する。次に、レーザ照射及びレーザ溶接ヘッド３１の走査を開始し、レーザの照射位置を突き合わせ部分Ｐの一方の延長部分Ｐａに向けて走査する。
【００２４】
そして、レーザの照射位置が延長部分Ｐａに到達した後、レーザ溶接ヘッド３１の走査方向を変え、レーザの照射位置を突き合わせ部分Ｐに沿って走査する。これにより、レーザ照射によって形成される連続溶接部Ｗの始端部Ｗａは、第１の突出片２１上において、連続溶接部Ｗの中間部Ｗｂ（突き合わせ部分Ｐに沿って形成される溶接部分）の延長線Ｌ上から反れた状態となる。なお、始端部Ｗａは、直線状に形成してもよく、湾曲状に形成してもよい。
【００２５】
この後、突き合わせ部分Ｐに沿ってレーザ溶接ヘッド３１の走査を継続し、レーザの照射位置が突き合わせ部分Ｐの他方の延長部分Ｐｂに到達した後、レーザ溶接ヘッド３１の走査方向を変える。そして、図６に示すように、第２の突出片２２の斜辺方向に沿って走査した後、レーザ照射及びレーザ溶接ヘッド３１の走査を停止する。これにより、連続溶接部Ｗの終端部Ｗｃは、第２の突出片２２上において、連続溶接部Ｗの中間部Ｗｂの延長線Ｌ上から反れた状態となる。
【００２６】
レーザ溶接の完了後、第１の突出片２１、第２の突出片２２、及び第３の突出片２３を切断等によって除去すると、吹寄せ板１１と腰板１２との接合工程が完了し、図７に示すように、窓開口部１４が形成された接合体１６が得られる。この接合体１６にドア上板１３を接合し、ドア部６及び窓部７を取り付けることで、図２に示した側構体３が完成する。
【００２７】
以上説明したように、この鉄道車両構体の製造方法では、例えば吹寄せ板１１と腰板１２との接合工程において、突き合わせ部分Ｐの端部を延長させる突出片２１，２２，２３を吹寄せ板１１及び腰板１２に設けることにより、レーザ発振の開始や停止を伴う連続溶接部Ｗの始端部Ｗａ及び終端部Ｗｃを突出片２１，２２，２３上に形成する。
【００２８】
この方法によれば、溶接完了後に突出片２１，２２，２３を吹寄せ板１１及び腰板１２から除去することにより、吹寄せ板１１及び腰板１２の突き合わせ部分Ｐは、一定の出力でレーザの走査がなされる連続溶接部Ｗの中間部Ｗｂのみで溶接された状態となるので、仕上がりの均一性を維持できる。また、突出片２１，２２，２３上において、始端部Ｗａ及び終端部Ｗｃが中間部Ｗｂの延長線Ｌ上から反れた状態となるように形成するので、溶接部を直線状に延長させる場合と比べて突出片２１，２２，２３の長さを短くできる。したがって、部材の無駄を抑えられる。
【００２９】
上述した方法を、車両の窓部７の両側及び上側を囲む吹寄せ板１１と、窓部７の下側に配置される腰板１２との突き合わせ部分Ｐの接合に適用すると、外板同士の突き合わせ部分Ｐの長さが短くなり、吹寄せ板１１と腰板１２との接合体１６において連続溶接部Ｗの長さが短くて済む。また、連続溶接部Ｗも上記方法によって仕上がりの均一性が維持されている。したがって、側構体３の見栄えを向上できる。
【００３０】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば上述した実施形態では、吹寄せ板１１に第２の突出片２２を設けているが、図８に示すように、吹寄せ板１１の内側辺端部１１ｃと下辺端部１１ａとが交わる角部から吹寄せ板１１の内方に突出する略台形状の突出片４１と、腰板１２の上辺端部１２ａから吹寄せ板１１側に突出する略直角三角形状の突出片４２とを、吹寄せ板１１と腰板１２との突き合わせによって当接させ、これにより、略長方形状の第２の突出片４３を形成するようにしてもよい。
【００３１】
この場合であっても、レーザの照射位置が突き合わせ部分Ｐの他方の延長部分Ｐｂに到達した後、レーザ溶接ヘッド３１の走査方向を突出片４１，４２の当接部分に沿って変えることで、第２の突出片４３上において、連続溶接部Ｗの終端部Ｗｃを中間部Ｗｂの延長線Ｌ上から反れた状態とすることができる。
【００３２】
なお、連続溶接部の始端部Ｗａ及び終端部Ｗｃの中間部Ｗｂに対する角度、レーザ出力、レーザ溶接ヘッド３１の走査速度などは、接合対象である外板の寸法や突出片の寸法等に応じて適宜変更可能である。また、連続溶接部Ｗの始端部Ｗａ及び終端部Ｗｃのいずれか一方にのみ突出片を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１…鉄道車両構体、７…窓部、１１…吹寄せ板（外板）、１２…腰板（外板）、２１…第１の突出片、２２，４３…第２の突出片、２３…第３の突出片、Ｌ…延長線、Ｗ…連続溶接部、Ｗａ…始端部、Ｗｂ…中間部、Ｗｃ…終端部、Ｐ…突き合わせ部分、Ｐａ，Ｐｂ…延長部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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