(57)【要約】【課題】変形が少なく、且つ、製造に要する時間及びコストの低減を図ることができる鉄道車両台車用の構造物及びその製造方法を提供すること。【解決手段】台車枠１は、側梁２、バネ箱４、及び横梁６を備えている。側梁２、バネ箱４、及び横梁６の少なくとも一つは、レーザ溶接を用いて組み立てられている。また、側梁２と横梁６、及び側梁２とバネ箱４の少なくとも一方は、レーザ溶接を用いて接合されている。レーザ溶接を用いることにより、溶接部分を局所的に加熱溶融させることが可能となり、入熱の影響が及ぶ範囲を狭くすることができるため、側梁２、バネ箱４、及び横梁６の熱変形を抑制することが可能となる。これに伴い、熱変形による歪みを除去するための工程も不要となるため、製造に要する時間及びコストの低減を図ることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の側梁と、前記一対の側梁を連結する横梁と、前記一対の側梁それぞれの両端部に取り付けられるバネ箱とを備える、鉄道車両台車用の構造物であって、
前記一対の側梁、前記横梁、及び前記バネ箱の少なくとも一つが、レーザ溶接を用いて組み立てられたことを特徴とする鉄道車両台車用の構造物。
【請求項２】
前記側梁と前記横梁、及び前記側梁と前記バネ箱の少なくとも一方がレーザ溶接を用いて接合されたことを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項３】
前記各側梁は、断面コの字型の第１の部材と、当該第１の部材の両端を繋いで角筒状となす第２の部材とをレーザ溶接により接合してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項４】
前記バネ箱は、両端が開口した筒状の第３の部材と、当該第３の部材の一方の開口を覆う第４の部材とをレーザ溶接により接合してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項５】
前記第３の部材は、断面コの字型の第５の部材と、当該第５の部材の両端を繋いで角筒状となす第６の部材とをレーザ溶接により接合してなることを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項６】
前記第３の部材は、板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させて形成してなることを特徴とする請求項４に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項７】
前記横梁は、断面コの字型の第７の部材と、当該第７の部材の両端を繋いで角筒状となす第８の部材とをレーザ溶接により接合してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項８】
前記横梁は、板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させて形成してなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の鉄道車両台車用の構造物。
【請求項９】
一対の側梁と、前記一対の側梁を連結する横梁と、前記一対の側梁それぞれの両端部に取り付けられるバネ箱とを備える、鉄道車両台車用の構造物の製造方法であって、
前記一対の側梁、前記横梁、及び前記バネ箱の少なくとも一つを、レーザ溶接を用いて組み立てることを特徴とする鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１０】
前記側梁と前記横梁、及び前記側梁と前記バネ箱の少なくとも一方を、レーザ溶接を用いて接合することを特徴とする請求項９に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１１】
断面コの字型の第１の部材と、当該第１の部材の両端を繋いで角筒状となす第２の部材とを用意する工程と、
前記第１の部材と前記第２の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより前記側梁を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１２】
両端が開口した筒状の第３の部材と、当該第３の部材の一方の開口を覆う第４の部材とを用意する工程と、
前記第３の部材と前記第４の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより前記バネ箱を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９〜１１のいずれか一項に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１３】
断面コの字型の第５の部材と、当該第５の部材の両端を繋いで角筒状となす第６の部材とを用意する工程と、
前記第５の部材と前記第６の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより前記第３の部材を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１４】
板状部材を用意する工程と、
前記板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させることにより前記第３の部材を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１５】
断面コの字型の第７の部材と、当該第７の部材の両端を繋いで角筒状となす第８の部材とを用意する工程と、
前記第７の部材と前記第８の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより前記横梁を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【請求項１６】
板状部材を用意する工程と、
前記板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させることにより前記横梁を形成する工程と、
を含むことを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項に記載の鉄道車両台車用の構造物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両台車用の構造物及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両台車用の構造物においては、側梁、横梁、およびバネ箱といった各部品を形成する際あるいはこれらの部品同士を接合する際に、ＭＩＧ溶接等のアーク溶接を用いていた。なお、この従来技術は文献公知発明に係るものではないので、記載すべき先行技術文献情報はない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら従来の技術では、アーク溶接を用いるため、入熱により部品が大きく変形してしまうという問題があった。また、変形による歪みを除去するための熱処理工程が必要となり、鉄道車両台車用の構造物の製造にかかる時間及びコストが増大してしまうという問題も生じていた。
【０００４】
そこで本発明は、変形が少なく、且つ、製造に要する時間及びコストの低減を図ることができる鉄道車両台車用の構造物及びそ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】
【０００５】
本発明の鉄道車両台車用の構造物は、一対の側梁と、一対の側梁を連結する横梁と、一対の側梁それぞれの両端部に取り付けられるバネ箱とを備える、鉄道車両台車用の構造物であって、一対の側梁、横梁、及びバネ箱の少なくとも一つが、レーザ溶接を用いて組み立てられたことを特徴とする。
【０００６】
本発明の鉄道車両台車用の製造方法は、一対の側梁と、一対の側梁を連結する横梁と、一対の側梁それぞれの両端部に取り付けられるバネ箱とを備える、鉄道車両台車用の構造物の製造方法であって、一対の側梁、横梁、及びバネ箱の少なくとも一つを、レーザ溶接を用いて組み立てることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、部品を組み立てる際にレーザ溶接を用いる。そのため、溶接部分を局所的に加熱溶融させることが可能となり、入熱の影響が及ぶ範囲を狭くすることができる。よって、部品の熱変形を抑制することが可能となる。これに伴い、変形による歪みを除去するための工程も不要となるので、製造に要する時間及びコストの低減を図ることが可能となる。
【０００８】
また、本発明の構造物では、側梁と横梁、及び側梁とバネ箱の少なくとも一方がレーザ溶接を用いて接合されたことが好ましい。また、本発明の製造方法では、側梁と横梁、及び側梁とバネ箱の少なくとも一方を、レーザ溶接を用いて接合することが好ましい。この場合、部品同士の接合時に変形が生じることを抑制できる。
【０００９】
また、本発明の構造物では、各側梁は、断面コの字型の第１の部材と、当該第１の部材の両端を繋いで角筒状となす第２の部材とをレーザ溶接により接合してなることが好ましい。また、本発明の製造方法では、断面コの字型の第１の部材と、当該第１の部材の両端を繋いで角筒状となす第２の部材とを用意する工程と、第１の部材と第２の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより側梁を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合、変形の少ない側梁を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の構造物では、バネ箱は、両端が開口した筒状の第３の部材と、当該第３の部材の一方の開口を覆う第４の部材とをレーザ溶接により接合してなることが好ましい。また、本発明の製造方法では、両端が開口した筒状の第３の部材と、当該第３の部材の一方の開口を覆う第４の部材とを用意する工程と、第３の部材と第４の部材とをレーザ溶接を用いて接合することによりバネ箱を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合、変形の少ないバネ箱を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の構造物では、第３の部材は、断面コの字型の第５の部材と、当該第５の部材の両端を繋いで角筒状となす第６の部材とをレーザ溶接により接合してなることが好ましい。また、本発明の製造方法では、断面コの字型の第５の部材と、当該第５の部材の両端を繋いで角筒状となす第６の部材とを用意する工程と、第５の部材と第６の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより第３の部材を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合、バネ箱の構成要素である第３の部材の形成にもレーザ溶接を用いることとなるため、より変形の少ないバネ箱を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の構造物では、第３の部材は、板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させて形成してなることが好ましい。また、本発明の製造方法では、板状部材を用意する工程と、板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させることにより第３の部材を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合にも、レーザ溶接を用いて形成された第３の部材が得られるため、より変形の少ないバネ箱を得ることができる。
【００１３】
また、本発明の構造物では、横梁は、断面コの字型の第７の部材と、当該第７の部材の両端を繋いで角筒状となす第８の部材とをレーザ溶接により接合してなることが好ましい。また、本発明の製造方法では、断面コの字型の第７の部材と、当該第７の部材の両端を繋いで角筒状となす第８の部材とを用意する工程と、第７の部材と第８の部材とをレーザ溶接を用いて接合することにより横梁を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合、変形の少ない横梁を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の構造物では、横梁は、板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させて形成してなることが好ましい。また、本発明の製造方法では、板状部材を用意する工程と、板状部材の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させることにより横梁を形成する工程と、を含むことが好ましい。この場合にも、変形の少ない横梁を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、変形が少なく、且つ、製造に要する時間及びコストの低減を図ることが可能な鉄道車両台車用の構造物及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、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。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る鉄道車両台車用の構造物を概略的に示す斜視図である。図１に示されるように、本実施形態に係る鉄道車両台車用の構造物とは台車枠１であり、一対の側梁２と、４つのバネ箱４と、一対の横梁６と、一対の補強部８と、４つの支持部１０と、を備えている。図１において、ｘ軸は鉄道車両の幅方向を示し、ｙ軸は鉄道車両の長さ方向を示し、ｚ軸方向は鉄道車両の高さ方向を示す。
【００１８】
一対の側梁２は、ｙ軸方向に沿って延びるとともに、ｘ軸方向に対向配置されている。各側梁２は、角筒状を呈している。各側梁２の中央部分には、ｘ軸方向に貫通する２つの貫通孔３が形成されている。
【００１９】
各側梁２の両端部には、バネ箱４がそれぞれ接合されている。バネ箱４は、軸バネ（図示せず）を収容する部分である。バネ箱４は５つの面を有する箱体であって、ｚ軸の負方向側に開口している。
【００２０】
一対の側梁２の間には、一対の円筒状の横梁６が接合されている。横梁６はｘ軸方向に延びている。各横梁６の一端部は一方の側梁２の貫通孔３に挿通されており、各横梁６の他端部は他方の側梁２の貫通孔３に挿通されている。
【００２１】
横梁６と横梁６との間には、一対の角筒状の補強部８が接合されている。各補強部８の一端部は一方の横梁６の周面と接合されており、各補強部８の他端部は他方の横梁６の周面と接合されている。
【００２２】
各横梁６には、支持部１０が一対ずつ接合されている。支持部１０は、主電動機や歯車部材（ともに図示せず）を支持する部分である。支持部１０は、各横梁６の周面に、側梁２の端部に向かって突出するように設けられている。
【００２３】
続いて、上述の構成を有する台車枠１の製造方法について説明する。まず、側梁２、バネ箱４、及び横梁６をそれぞれ組み立てる。図２は側梁２の形成工程を示す図であり、図３はバネ箱４の形成工程を示す図であり、図４は横梁６の形成工程を示す図である。
【００２４】
側梁２を組み立てるにあたって、図２（ａ）に示されるように、部材１２（第１の部材）と部材１４（第２の部材）とを用意する。部材１２はプレス加工等により断面コの字型となっており、部材１４は略平板状を呈している。部材１２，１４は、一方向に延在している。
【００２５】
用意した断面コの字型の部材１２の両端を部材１４で繋ぎ、角筒状とする。より具体的には、部材１２の長手方向に沿った開口、すなわち図２（ａ）に示される開口１２ａを覆うように部材１４を配置し、レーザ溶接により部材１２，１４を接合する。なお、部材１２，１４の接合方法については後に詳しく述べる。接合後に２つの貫通孔３を穿つことにより、側梁２が形成されることとなる。
【００２６】
なお、側梁２は、図２（ｂ）に示されるような方法で形成されるとしてもよい。すなわち、断面コの字型の部材１５，１６を用意する。部材１５，１６は、側梁２を二分割した形状を呈している。用意した部材１５と部材１６とを、長手方向に沿って延びる端面が互いに対向するように配置し、レーザ溶接により接合する。接合後、２つの貫通孔３を穿設する。このような方法でも、側梁２を形成することができる。部材１５，１６の接合方法については後に詳しく述べる。
【００２７】
続いて、バネ箱４を組み立てる。バネ箱４を組み立てるにあたって、図３（ａ）に示されるように、部材１８（第４の部材）と、部材２０（第５の部材）と、部材２２（第６の部材）とを用意する。部材２０はプレス加工等により断面コの字型となっている。部材１８，２２はともに矩形平板状を呈しており、部材１８の中心部には貫通孔が設けられている。
【００２８】
用意した部材２０の両端を部材２２で繋ぎ、角筒状とする。より具体的には、部材２０の開口のうち両端の開口を除く開口、すなわち図３（ａ）に示される開口２０ａを覆うように部材２２を配置し、部材２０，２２をレーザ溶接により接合する。これにより、両端が開口した角筒状の部材２３（第３の部材）を得ることができる。部材２０，２２の接合方法については、後に詳しく述べる。
【００２９】
得られた角筒状の部材２３の一端の開口を覆うように部材１８を配置し、部材１８，２３をレーザ溶接により接合する。これにより、バネ箱４が形成されることとなる。部材１８，２３の接合方法については、後に詳しく述べる。
【００３０】
なお、本実施形態におけるバネ箱４は５つの面を有する箱体であるとしたが、バネ箱４は有底の円筒体であってもよい。この場合、バネ箱４は図３（ｂ）に示されるような方法で形成される。すなわち、部材２４（板状部材）と部材２５とを用意する。部材２４は矩形平板状を呈している。部材２５は円板状となっており、中心部に貫通孔が設けられている。用意した部材２４の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させる。これより、両端が開口した円筒状の部材２６（第３の部材）を得ることができる。得られた部材２６の一端の開口を覆うように部材２５を配置し、部材２５，２６をレーザ溶接により接合することにより、バネ箱４が形成される。部材２４の両端部の接合方法、及び部材２５，２６の接合方法については、後に詳しく述べる。
【００３１】
続いて、横梁６を組み立てる。横梁６を組み立てるにあたって、図４（ａ）に示されるように、部材２８（板状部材）を用意する。部材２８は矩形平板状を呈している。用意した部材２８の両端部をレーザ溶接により接合し、筒状に湾曲させる。これにより円筒状の横梁６を得ることができる。部材２８の両端部の接合方法については、後に詳しく述べる。
【００３２】
なお、本実施形態における横梁６は円筒状であるとしたが、横梁６は角筒状であってもよい。この場合、横梁６は図４（ｂ）に示されるような方法で形成される。すなわち、部材２９（第７の部材）と部材３０（第８の部材）とを用意する。部材２９，３０はともに断面コの字型となっている。続いて、用意した部材２９の両端を部材３０で繋ぐ。より具体的には、部材２９と部材３０とを、長手方向に沿って延びる端面が互いに対向するように配置し、レーザ溶接により接合する。これにより、角筒状の横梁６を得ることができる。部材２９，３０の接合方法については、後に詳しく述べる。
【００３３】
以上のようにして、側梁２、バネ箱４、及び横梁６が形成される。なお、本実施形態では側梁２、バネ箱４、横梁６の順で形成したが、順序はこれに限られず、また同時に行ってもよい。
【００３４】
続いて、側梁２、バネ箱４、及び横梁６を連結する。図５は側梁２及び横梁６の接合工程を示す図であり、図６は横梁６を側梁２に挿通した状態を示す断面図である。図７は側梁２及びバネ箱４の接合工程を示す図であり、図８は横梁６と補強部８、及び横梁６と支持部１０の接合工程を示す図である。
【００３５】
図５に示されるように、まず、側梁２及び横梁６を一対ずつ用意する。なお、横梁６は上述の方法で形成されたものであってもよいし、種々の公知の方法で形成されたパイプであってもよい。用意した各横梁６の一端部を一方の側梁２の貫通孔３に挿通し、他端部を他方の側梁２の貫通孔３に挿通する。図６は、挿通後の側梁２及び横梁６の断面である。側梁２は断面矩形状に形成された中空の部材であるから、横梁６は側梁２の壁部２ａ及び壁部２ｂと接合されることとなる。接合は、レーザ溶接により行われる。側梁２及び横梁６の接合方法については、後に詳しく述べる。
【００３６】
次にバネ箱４を４つ用意し、図７に示されるように、各バネ箱４を各側梁２の両端部に配置する。そして、レーザ溶接によりバネ箱４と側梁２とを接合する。側梁２及びバネ箱４の接合方法については、後に詳しく述べる。なお、側梁２には、バネ箱４を接合した後に横梁６を接合するとしてもよい。
【００３７】
以上のようにして、側梁２、バネ箱４、及び横梁６が連結される。補強部８については、次のようにして連結される。すなわち、図８（ａ）に示されるように、補強部８を、一端部が一方の横梁６の周面と対向し、他端部が他方の横梁６の周面と対向するように配置してから、補強部８と横梁６とをレーザ溶接により接合する。側梁２及び補強部８の接合方法については、後に詳しく述べる。なお、補強部８は、角筒状であるため、側梁２と同一の方法で形成することができる。
【００３８】
支持部１０については、次のようにして連結される。すなわち、図８（ｂ）に示されるように、支持部１０を横梁６の周面と当接するように配置する。当接後、レーザ溶接により支持部１０と側梁２とを接合する。側梁２及び支持部１０の接合方法については、後に詳しく述べる。このような工程を経て、台車枠１が製造される。
【００３９】
続いて、レーザ溶接による接合方法を図９〜１２を参照しつつ説明する。
【００４０】
図２（ａ）に示される部材１２，１４のように、２つの部材が略直交してＬ字型の角を形成している場合には、以下の第１〜第３の接合方法を用いることができる。
【００４１】
第１の接合方法は、図９（ａ）に示されるように、部材１２の端面と部材１４の側面とを面接触させ、当該接触部分に高出力のレーザ光Ｌを照射することにより、部材１２，１４を溶接する方法である。この方法によれば、部材１２，１４の突合せ部分にレーザ光Ｌを当てるだけでよいため、手間をかけずに接合を行うことができる。
【００４２】
第２の接合方法は、図９（ｂ）に示されるように、部材１２，１４の端部を切削して、接合される部分（以下、接合部分と呼ぶ）にV字型の開先加工を施したのち、当該部分にフィラーワイヤ（溶加材）１３を供給しながらレーザ光Ｌを照射する方法である。フィラーワイヤ１３としては、市販のものを用いる。この方法によれば、開先加工を施すことにより十分な溶込みを確保することができるので、十分な接合強度を得ることが可能となる。更にフィラーワイヤ１３を用いることにより、溶接部分の疲労強度を含む機械的特性を向上させることができる。
【００４３】
第３の接合方法では、図９（ｃ）に示されるように、まず、部材１２，１４の端部を切削し、接合部分にV字型の開先加工を施す。このときの開先加工深さは、第２の接合方法のそれと比べて浅くなっている。そのため、部材１２，１４端部の開先加工がなされていない部分は面接触することとなる。この面接触している部分にレーザ光Ｌを照射して、かかる部分を溶接する。その後、フィラーワイヤ１３を供給しながら、開先加工が施された部分にレーザ光Ｌを照射して溶接する。この方法によれば、部材１２，１４の厚さが大きい場合でも、より効率よく接合を行うことができる。
【００４４】
上述した第１〜第３の接合方法は、部材１２，１４の接合だけでなく、図３に示される部材２０，２２の接合、部材１８，２３の接合、部材２５，２６の接合にも適用することができる。また、図６に示される側梁２の壁部２ａと横梁６との接合にも適用することができる。
【００４５】
図２（ｂ）に示される部材１５，１６のように、２つの部材の端面を突き合わせて接合する場合には、以下の第４〜第７の接合方法が適用される。
【００４６】
第４の接合方法は、図１０（ａ）に示されるように、部材１５の端面と部材１６の端面とを面接触させ、当該接触部分にレーザ光Ｌを照射することにより、部材１５，１６を溶接する方法である。
【００４７】
第５の接合方法は、図１０（ｂ）に示されるように、接合部分にV字型の開先加工を施しておき、フィラーワイヤ１３を供給しながらレーザ光Ｌを照射することにより、部材１５，１６を溶接する方法である。
【００４８】
第６の接合方法では、図１１（ａ）に示されるように、接合部分にV字型の開先加工を施したのち、裏当材１７を取り付ける。裏当材１７を取り付けたのち、フィラーワイヤ１３を供給しながら接合部分にレーザ光Ｌを照射することにより、部材１５，１６とともに裏当材１７を溶接する。この方法によれば、割れ破断等の発生を抑制することができ、十分な接合強度を得ることが可能となる。なお、接合部分には開先加工が施されていなくてもよく、この場合には部材１５，１６の面接触部分に裏当材１７を取り付けたのち、接合部分にレーザ光Ｌを照射することとなる。
【００４９】
第７の接合方法では、図１１（ｂ）に示されるように、まず、接合部分にV字型の開先加工を施す。このときの開先加工深さは浅いため、部材１５，１６は部分的に面接触した状態となっている。次に、部材１５，１６の面接触部分にレーザ光Ｌを照射して溶接する。その後、フィラーワイヤ１３を供給しながらV字型の開先にレーザ光Ｌを照射して開先部分も溶接する。
【００５０】
上述した第４〜第７の接合方法は、部材１５，１６の接合だけでなく、図３に示される部材２４の両端部の接合、図４に示される部材２８の両端部の接合、部材２９，３０の接合にも適用することができる。
【００５１】
図７に示される側梁２及びバネ箱４のように、２つの部材が略直交してＴ字型を形成している場合には、以下の第８〜第１０の接合方法が適用される。
【００５２】
第８の接合方法は、図１２（ａ）に示されるように、側梁２の端面とバネ箱４の側面とを面接触させ、当該接触部分に高出力のレーザ光Ｌを照射することにより、側梁２とバネ箱４とを溶接する方法である。
【００５３】
第９の接合方法は、図１２（ｂ）に示されるように、側梁２の端部を切削してV字型の開先加工を施しておき、当該開先部分にフィラーワイヤ１３を供給しながらレーザ光Ｌを照射することにより、側梁２とバネ箱４とを溶接する方法である。
【００５４】
第１０の接合方法では、図１２（ｃ）に示されるように、まず、側梁２の端部を切削して、V字型の開先加工を施す。このときの開先加工深さは浅いため、側梁２の端面とバネ箱４の側面とは部分的に面接触した状態となっている。次に、この接触部分にレーザ光Ｌを照射して溶接する。その後、フィラーワイヤ１３を供給しながらV字型の開先にレーザ光Ｌを照射して溶接する。
【００５５】
上述した第８〜第１０の接合方法は、側梁２及びバネ箱４の接合だけでなく、図３に示される部材２４の両端部の接合、図８に示される側梁２及び補強部８の接合、側梁２及び支持部１０の接合にも適用することができる。また、図６に示される側梁２の壁部２ｂと横梁６との接合にも適用することができる。
【００５６】
第１〜第１０の接合方法では、溶接時のレーザ出力及び溶接速度を、被溶接物の厚さ等に応じて適宜決めることができる。例えば被溶接物の厚さが１２ｍｍである場合には、レーザ出力は約７．５ｋＷが好ましく、溶接速度は約１．２ｍ／ｍｉｎが好ましい。被溶接物の厚さが９ｍｍである場合には、レーザ出力は約５ｋＷが好ましく、溶接速度は約０．８ｍ／ｍｉｎが好ましい。また、レーザ出力中は、アシストガスとしてＡｒガスを噴出することが好ましい。レーザ光Ｌを出力する手段としては、種々の公知あるいは市販のレーザ加工装置を使用することができる。フィラーワイヤ１３の供給速度についても適宜決めることができるが、例えば１．０ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００５７】
また、溶接時には、レーザ光をウィービングさせたり、あるいはスポット径が大きいレーザ光を用いることで、レーザ光の照射範囲を拡大させるとしてもよい。これにより、例えば接合部分に隙間が生じている場合であっても、接合をより確実に行うことができる。なお、接合部分に隙間が生じている場合には、レーザ光の照射範囲を拡大させたうえで、フィラーワイヤを供給しながらレーザ光を照射する方法（第２〜３，５〜７，９〜１０の接合方法）を適用することが望ましい。
【００５８】
なお、レーザ溶接を行う部位としての開先面は、機械加工によって加工されていても、あるいはレーザ切断によって加工されていても構わない。いずれの場合においても、レーザ溶接を行う部位としての開先面は、表面粗さが小さく酸化が少ないように加工されることが望ましい。さらに、当該開先面の加工を行う際にレーザ加工装置を用いる場合には、レーザ溶接工程に使用するレーザ加工装置と同じものを用いることが望ましい。このようにすれば、装置の機械的な特性が一致するため、接合部分に生じる隙間の緩和を図ることが可能となる。
【００５９】
図９（ｂ）に示される第２の接合方法において、開先加工を施す場合、部材１２，１４の端部を切削するとしたが、端部の切削は部材１２，１４のいずれか一方に対して行うこととしてもよい。図９（ｃ）に示される第３の接合方法、図１０（ｂ）に示される第５の接合方法、図１１（ａ）に示される第６の接合方法、図１１（ｂ）に示される第７の接合方法においても同様である。また、第２〜３，５〜７，９〜１０の接合方法において、開先角度は例えば３０度程度とすることが好ましい。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態の台車枠１において、側梁２、バネ箱４、及び横梁６はレーザ溶接を用いてそれぞれ組み立てられている。また、側梁２と横梁６、及び側梁２とバネ箱４はレーザ溶接を用いて接合されている。レーザ溶接を用いることにより、溶接部分を局所的に加熱溶融させることが可能となり、入熱の影響が及ぶ範囲を狭くすることができる。その結果、側梁２、バネ箱４、及び横梁６の熱変形を抑制することが可能となる。これに伴い、熱変形による歪みを除去するための工程も不要となるので、製造に要する時間及びコストの低減を図ることが可能となる。
【００６１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、接合強度及び靭性をより向上させるために、溶接部分に化粧盛りを行うとしてもよいし、溶接部分を合金化するとしてもよい。また、側梁２、バネ箱４、及び横梁６の形成後、あるいはこれらの連結後、熱処理やレーザ光の照射を行うとしてもよい。熱処理やレーザ光の照射を行うことによって、熱歪みの緩和・除去が可能となるうえ、表面の平滑化も可能となるので、疲労強度のさらなる向上を図ることができる。
【００６３】
また、本実施形態では、側梁２、バネ箱４、及び横梁６をそれぞれレーザ溶接を用いて形成するとしたが、これらのいずれか少なくとも一つがレーザ溶接を用いて形成されていればよい。また、側梁２とバネ箱４、及び側梁２と横梁６をレーザ溶接を用いて接合するとしたが、側梁２とバネ箱４、及び側梁２と横梁６の少なくとも一方がレーザ溶接を用いて接合されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本実施形態に係る鉄道車両の台車枠を概略的に示す斜視図である。
【図２】側梁の形成工程を示す図である。
【図３】バネ箱の形成工程を示す図である。
【図４】横梁の形成工程を示す図である。
【図５】側梁及び横梁の接合工程を示す図である。
【図６】横梁を側梁に挿通した状態を示す断面図である。
【図７】側梁及びバネ箱の接合工程を示す図である。
【図８】側梁、補強部、及び支持部の接合工程を示す図である。
【図９】第１〜第３の接合方法を示す図である。
【図１０】第４〜第５の接合方法を示す図である。
【図１１】第６〜第７の接合方法を示す図である。
【図１２】第８〜第１０の接合方法を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…台車枠、２…側梁、４…バネ箱、６…横梁、８…補強部、１０…支持部、１２〜１６，１８，２０，２２〜２６，２８〜３０…部材、１３…フィラーワイヤ、１７…裏当材、Ｌ…レーザ光。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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