(57)【要約】【課題】ダブルスキンパネルを低コストで且つ簡易に製造することが可能なパネル製造方法及び鉄道車両構体を提供すること。【解決手段】電極板５０に載置した第１のフェースシート４２の上にコア４０を載置し、第１のフェースシート４２と突部４０ｃとを当接させる。そして、コア４０の上に第２のフェースシート４４を載置し、第２のフェースシート４４と突部４０ｃとを当接させる。その後、電極板５２を載置し、所望の圧力を加えて第１のフェースシート４２と第２のフェースシート４４とでコア４０を挟み、この状態で、電極板５０と電極板５２との間に所望の電圧を印加する。このとき、突部４０ｃを介して第１のフェースシート４２とコア４０との間に溶接電流が流れることとなり、第１のフェースシート４２とコア４０とが溶着する。また、突部４０ｃを介して第２のフェースシート４４とコア４０との間に溶接電流が流れることとなり、第２のフェースシート４４とコア４０とが溶着する。【選択図】　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波形のコアと、前記コアの一面側に接合された第１のフェースシートと、前記コアの他面側に接合された第２のフェースシートとからなるダブルスキン構造のパネルを製造する方法であって、
前記コアとして、前記第１のフェースシートあるいは前記第２のフェースシートに平行な方向に延びる第１部分と、前記第１のフェースシートあるいは前記第２のフェースシートに交差する方向に延びる第２部分とを含むと共に、前記第１部分に、前記第１部分と前記第２部分とで形成される角部が伸びる方向と交差する方向に所定間隔を有して突部を形成したコアを用意し、
前記第１のフェースシートと前記コアの前記突部を当接させた状態で前記第１のフェースシートと前記コアとを電気抵抗溶接し、前記第２のフェースシートと前記コアの前記突部を当接させた状態で前記第２のフェースシートと前記コアとを電気抵抗溶接することを特徴とするパネル製造方法。
【請求項２】
前記コア、前記第１のフェースシート及び前記第２のフェースシートがステンレス鋼からなることを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項３】
前記第１のフェースシートと前記コアの前記突部を当接させると共に前記第２のフェースシートと前記コアの前記突部を当接させ、前記第１のフェースシートと前記第２のフェースシートとで前記コアを挟んだ状態で電気抵抗溶接することを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項４】
前記第１のフェースシートと前記コアの第１部分とが当接すると共に前記第２のフェースシートと前記コアの第１部分とが当接するように、電気抵抗溶接することを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項５】
前記コアとして、前記突部が前記第１部分の両端に形成されているものを用いることを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項６】
前記コアとして、前記突部が前記第１部分と前記第２部分とで形成される前記角部が伸びる前記方向に連続して形成されているものを用いることを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項７】
前記コアとして、前記突部が前記第１部分と前記第２部分とで形成される前記角部が伸びる前記方向に断続して形成されているものを用いることを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項８】
前記コアとして、前記突部が前記第１部分と前記第２部分とで形成される前記角部が伸びる前記方向に千鳥状に形成されているものを用いることを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項９】
前記コアとして、前記突部の高さが当該コアの厚みの略半分に設定されているものを用いることを特徴とする請求項１に記載のパネル製造方法。
【請求項１０】
台枠、側構体、屋根構体及び妻構体を互いに接合して構成される鉄道車両構体であって、
前記側構体、前記屋根構体及び前記妻構体の少なくとも一つが、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のパネル製造方法によって製造されたダブルスキン構造のパネルを接合して成るものであることを特徴とする鉄道車両構体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パネル製造方法及び鉄道車両構体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄道車両構体に用いられるパネルとして、近年、ステンレス鋼から成るいわゆるダブルスキン構造のパネル（以下「ダブルスキンパネル」ともいう）が開発されている。このダブルスキンパネルは、ステンレス鋼製の波形コアと、このコアの表面にレーザ溶接により接合されたステンレス鋼製のフェースシートとから構成されており、軽量であり且つ剛性を有している。更に、ステンレス鋼特有の特性、即ち腐食に強く、外面の塗装が不要であり、メンテナンスの手間がかからない等の利点もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ステンレス鋼製ダブルスキンパネルを製造する場合、上述したように、レーザ溶接によりコアの表面にフェースシートを接合しているので、当該レーザ溶接に高精度の制御が求められると共に、コストがかかってしまうという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、ダブルスキンパネルを低コストで且つ簡易に製造することが可能なパネル製造方法及び鉄道車両構体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るパネル製造方法は、波形のコアと、コアの一面側に接合された第１のフェースシートと、コアの他面側に接合された第２のフェースシートとからなるダブルスキン構造のパネルを製造する方法であって、コアとして、第１のフェースシートあるいは第２のフェースシートに平行な方向に延びる第１部分と、第１のフェースシートあるいは第２のフェースシートに交差する方向に延びる第２部分とを含むと共に、第１部分に、第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向と交差する方向に所定間隔を有して突部を形成したコアを用意し、第１のフェースシートとコアの突部を当接させた状態で第１のフェースシートとコアとを電気抵抗溶接し、第２のフェースシートとコアの突部を当接させた状態で第２のフェースシートとコアとを電気抵抗溶接することを特徴としている。
【０００６】
本発明に係るパネル製造方法では、第１のフェースシートとコアとを電気抵抗溶接することが可能となると共に、第２のフェースシートとコアとを電気抵抗溶接することが可能となる。電気抵抗溶接は、レーザ溶接のような高精度の制御が不要であるので、ダブルスキン構造のパネルを低コストで且つ簡易に製造することができる。また、本発明では、それぞれのフェースシートとコアの突部を当接させた状態で電気抵抗溶接するので、突部に抵抗熱の発生が集中して当該突部が溶融することとなり、それぞれのフェースシートとコアとを確実に接合することができる。
【０００７】
また、本発明では、コアとして、第１部分に、第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向と交差する方向に所定間隔を有して突部を形成したものを用いているので、それぞれのフェースシートとコアの第１部分とを、第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向と交差する方向で複数箇所において当接させた状態で電気抵抗溶接することができ、それぞれのフェースシートの平面性を適切に確保することができる。
【０００８】
本発明によるパネル製造方法は、特に、コア、第１のフェースシート及び第２のフェースシートがステンレス鋼製である場合に有効である。
【０００９】
また、第１のフェースシートとコアの突部を当接させると共に第２のフェースシートとコアの突部を当接させ、第１のフェースシートと第２のフェースシートとでコアを挟んだ状態で電気抵抗溶接することが好ましい。この場合、第１のフェースシートとコアとの接合と、第２のフェースシートとコアとの接合とを一つの工程内で行うことができ、ダブルスキン構造のパネルをより一層低コストで且つ簡易に製造することができる。
【００１０】
また、第１のフェースシートとコアの第１部分とが当接すると共に第２のフェースシートとコアの第１部分とが当接するように、電気抵抗溶接することが好ましい。この場合、第１のフェースシートと第２のフェースシートとの間隔を所望の値に確実に管理することができる。
【００１１】
また、コアとして、突部が第１部分の両端に形成されているものを用いることが好ましい。この場合、第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向での突部の間隔が広がり、それぞれのフェースシートの平面性をより一層適切に確保することができる。また、コアをロールフォーミング加工にて成形する場合において、スプリングバックを抑制することが可能となる。
【００１２】
また、コアとして、突部が第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向に連続して形成されているものを用いることが好ましい。この場合には、それぞれのフェースシートとコアとの接合面積が広くなり、接合強度を向上することができる。
【００１３】
また、コアとして、突部が第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向に断続して形成されているものを用いることが好ましい。この場合には、電気抵抗溶接の際に供給される電流量が少なくてすみ、より一層低コストでダブルスキン構造のパネルを製造することができる。また、コアとして、突部が第１部分と第２部分とで形成される角部が伸びる方向に千鳥状に形成されているものを用いるようにしてもよい。
【００１４】
また、コアとして、突部の高さが当該コアの厚みの略半分に設定されているものを用いることが好ましい。この場合には、それぞれのフェースシートとコアとの接合強度を確保することができる。
【００１５】
本発明に係る鉄道車両構体は、台枠、側構体、屋根構体及び妻構体を互いに接合して構成される鉄道車両構体であって、側構体、屋根構体及び妻構体の少なくとも一つが、上記パネル製造方法によって製造されたダブルスキン構造のパネルを接合して成るものであることを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。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及び図２は、本発明によるステンレス鋼製ダブルスキンパネルを用いて構成された鉄道車両構体を示している。この構体１０は、台枠１２、側構体１４、屋根構体１６及び妻構体１８を互い接合して構成されている。
【００１８】
台枠１２は、鉄道車両の床部を構成するものであり、その側部に側構体１４が接合される。
【００１９】
側構体１４は、出入口の縦方向中心線を境界線にして複数のブロック１４Ａ，１４Ｂに分割されており、互いに隣合うブロック同士を接合することで構成されている。ブロックは、車両前部及び車両後部のブロック１４Ａと、出入口２８間のブロック１４Ｂの２種類あるが、いずれのブロック１４Ａ，１４Ｂも、基本的には、ステンレス鋼製ダブルスキンパネルから成る３種のパネルを接合した構造となっている。
【００２０】
図３は側構体１４における出入口間のブロック１４Ｂの構成を明示したものであるが、この図から、ブロック１４Ｂが、腰パネル２０、吹寄せパネル２２及び幕パネル２４と称される３種のパネルから構成されていることが理解されよう。ここで、腰パネル２０は台枠１２の側部から窓部２６の下縁位置までの間に位置し、吹寄せパネル２２は窓部２６の下縁位置から上縁位置までの間に位置するものである。また、幕パネル２４は吹寄せパネル２２の上側に位置し、屋根構体１６に接合されるものである。なお、図１及び図３において符号３０は出入口フレーム、符号３２は窓フレームであり、側構体の一部を構成している。
【００２１】
屋根構体１６は、側構体１４の各パネル２０，２２，２４と同様なダブルスキンパネルを組み合わせ接合して構成されている。屋根構体１６は、図２及び図３に示すように、車両長手方向（レール方向）に沿って複数に分割されたブロック１６Ａ，１６Ｂを接合したものであり、各ブロック１６Ａ，１６Ｂは、中央屋根パネル３４と、その両側に接合され且つ側構体１４の上縁に接合される側寄屋根パネル３６とから構成されている。
【００２２】
妻構体１８は車両の端部に配置される構体であり、ここでは、従来と同様にステンレス鋼製の骨組にステンレス鋼製の外板を溶接した構造とし、その詳細な説明及び図示は省略する。
【００２３】
前述したように、側構体１４及び屋根構体１６を構成する各パネル２０，２２，２４，３４，３６には、ステンレス鋼、好ましくはＳＵＳ３０４から成るダブルスキンパネルが用いられている。このダブルスキンパネルは、図４から理解されるように、コア４０と、当該コア４０をその両面から挟持する平坦な薄板状の第１及び第２のフェースシート４２，４４とから構成されている。
【００２４】
コア４０は、プレス加工やロールフォーミング加工等により波形形状（台形形状を交互に連続した形状）に成形されており、第１のフェースシート４２（「外板」に相当）あるいは第２のフェースシート４４（「内板」に相当）に平行な方向に延びる第１部分４０ａと、第１のフェースシート４２あるいは第２のフェースシート４４に交差する方向に延びる第２部分４０ｂとを含む。コア４０の第１部分４０ａは、フェースシート４２，４４に当接している。コア４０とフェースシート４２，４４との間の接合は電気抵抗溶接によっている。
【００２５】
このようなダブルスキンパネルを製造する場合は、まず、上述したコア４０、第１及び第２のフェースシート４２，４４を用意する。このとき、コア４０の第１部分４０ａには、図５（ｂ）に示されるように、第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向と交差する方向（図面に垂直な方向）に所定間隔を有して突部４０ｃを形成しておく。本実施形態においては、突部４０ｃは、コア４０の第１部分４０ａの両端に形成されている。この突部４０ｃは、コア４０をプレス加工やロールフォーミング加工等により波形形状に成形する工程において同時に形成することができる。
【００２６】
次に、図５（ａ）に示すように、第１のフェースシート４２を作業台の上に載置する。この作業台は、電気抵抗溶接が可能なように上面が銅製の電極板５０となっている。
【００２７】
次に、図５（ｂ）に示すように、第１のフェースシート４２の上にコア４０を載置し、第１のフェースシート４２とコア４０の突部４０ｃとを当接させる。そして、第１のフェースシート４２とコア４０との位置調整を行い、第１のフェースシート４２の端部とコア４０の端部とを図示しないシャコ万力等により固定してズレ止めを行う。
【００２８】
次に、図５（ｃ）に示すように、コア４０の上に第２のフェースシート４４を載置し、第２のフェースシート４４とコア４０の突部４０ｃとを当接させる。そして、図６（ａ）に示すように、第２のフェースシート４４の上に銅製の電極板５２を載置し、所望の圧力を加える。これにより、第１のフェースシート４２と第２のフェースシート４４とでコア４０を挟んだ状態となる。
【００２９】
次に、第１のフェースシート４２と第２のフェースシート４４とでコア４０を挟んだ状態で、作業台の電極板５０と電極板５２との間に所望の電圧を印加する。このとき、突部４０ｃを介して第１のフェースシート４２とコア４０との間に溶接電流が流れることとなり、当該突部４０ｃが融けて、第１のフェースシート４２とコア４０とが溶着する（図６（ｂ）を参照）。また、突部４０ｃを介して第２のフェースシート４４とコア４０との間に溶接電流が流れることとなり、当該突部４０ｃが溶けて、第２のフェースシート４４とコア４０とが溶着する（図６（ｂ）を参照）。本実施形態においては、図６（ｂ）にも示されるように、電気抵抗溶接を、第１のフェースシート４２とコア４０の第１部分４０ａとが当接すると共に第２のフェースシート４４とコア４０の第１部分４０ａとが当接するように実施する。
【００３０】
以上の工程により、図４に示すような構成のダブルスキンパネル（フェースシート−コア接合体）が製造されることとなる。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、第１のフェースシート４２とコア４０とを電気抵抗溶接することが可能となると共に、第２のフェースシート４４とコア４０とを電気抵抗溶接することが可能となる。電気抵抗溶接は、レーザ溶接のような高精度の制御が不要であるので、ダブルスキンパネルを低コストで且つ簡易に製造することができる。また、本実施形態では、それぞれのフェースシート４２，４４とコア４０の突部４０ｃを当接させた状態で電気抵抗溶接するので、突部４０ｃに抵抗熱の発生が集中して当該突部４０ｃが溶融することとなり、それぞれのフェースシート４２，４４とコア４０とを確実に接合することができる。
【００３２】
また、本実施形態では、コア４０として、第１部分４０ａに、第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向と交差する方向に所定間隔を有して突部４０ｃを形成したものを用いているので、それぞれのフェースシート４２，４４とコア４０の第１部分４０ａとを、第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向と交差する方向で複数箇所において当接させた状態で電気抵抗溶接することができ、それぞれのフェースシート４２，４４の平面性を適切に確保することができる。
【００３３】
また、本実施形態においては、第１のフェースシート４２とコア４０の突部４０ｃを当接させると共に第２のフェースシート４４とコア４０の突部４０ｃを当接させ、第１のフェースシート４２と第２のフェースシート４４とでコア４０を挟んだ状態で電気抵抗溶接している。これにより、第１のフェースシート４２とコア４０との接合と、第２のフェースシート４４とコア４０との接合とを一つの工程内で行うことができ、ダブルスキンパネルをより一層低コストで且つ簡易に製造することができる。
【００３４】
また、本実施形態においては、第１のフェースシート４２とコア４０の第１部分４０ａとが当接すると共に第２のフェースシート４４とコア４０の第１部分４０ａとが当接するように、電気抵抗溶接している。これにより、第１のフェースシート４２と第２のフェースシート４４との間隔を所望の値に確実に管理することができる。
【００３５】
また、本実施形態において、突部４０ｃは、コア４０の第１部分４０ａの両端に形成されている。これにより、第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向での突部４０ｃの間隔が広がり、それぞれのフェースシート４２，４４の平面性をより一層適切に確保することができる。また、コア４０をロールフォーミング加工にて成形する場合において、スプリングバックを抑制することが可能となる。
【００３６】
なお、突部４０ｃは、図７に示されるように、コア４０の第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向（図中、矢印Ａ方向）に連続して形成されていることが好ましい。この場合には、それぞれのフェースシート４２，４４とコア４０との接合面積が広くなり、接合強度を向上することができる。
【００３７】
また、突部４０ｃは、図８〜図１０に示されるように、コア４０の第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向（図中、矢印Ａ方向）に断続して形成されていることが好ましい。この場合には、電気抵抗溶接の際に供給する電流量が少なくてすみ、より一層低コストでダブルスキンパネルを製造することができる。
【００３８】
また、突部４０ｃは、図１１に示されるように、コア４０の第１部分４０ａと第２部分４０ｂとで形成される角部が伸びる方向（図中、矢印Ａ方向）に千鳥状に形成されていてもよい。
【００３９】
また、突部４０ｃの高さｄは、図１２に示されるように、コア４０の厚みｔの略半分（ｄ≒ｔ／２）に設定されることが好ましい。この場合には、それぞれのフェースシート４２，４４とコア４０との接合強度を確保することができる。
【００４０】
また、作業台の電極板５０と電極板５２との間に印加する電圧は、突部４０ｃの高さ、フェースシート４２，４４及びコア４０の材質、厚み等を考慮して適宜設定することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００４２】
ダブルスキンパネルのコア４０の形状等も上記の台形波形状に限定されるものではない。たとえば、図１３に示されるような矩形波形形状のものでもよく、また、図１４に示されるような台形波形状であってもよい。
【００４３】
また、上記パネル接合方法は鉄道車両構体に特に適しているが、船舶や航空機の外殻等を製造する場合や、その他のパネル構造体を製造する場合にも有効であり、用途によってはパネルの材料もステンレス鋼に限定されない。
【００４４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、ダブルスキンパネルを低コストで且つ簡易に製造することが可能なパネル製造方法及び鉄道車両構体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る鉄道車両構体の側面図である。
【図２】図１に示す鉄道車両構体の平面図である。
【図３】屋根構体と側構体の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】ダブルスキンパネルを示す側面図である。
【図５】本実施形態に係るダブルスキンパネルの製造手順を示す図である。
【図６】本実施形態に係るダブルスキンパネルの製造手順を示す図である。
【図７】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す斜視図である。
【図８】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す斜視図である。
【図９】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す斜視図である。
【図１０】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す平面図である。
【図１１】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す平面図である。
【図１２】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す側面図である。
【図１３】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す側面図である。
【図１４】ダブルスキンパネルに含まれるコアの一例を示す側面図である。
【符号の説明】
１０…鉄道車両構体、１２…台枠、１４…側構体、１６…屋根構体、１８…妻構体、２０…腰パネル、２２…吹寄せパネル、２４…幕パネル、３４…中央屋根パネル、３６…側寄屋根パネル、４０…コア、４０ａ…第１部分、４０ｂ…第２部分、４０ｃ…突部、４２…第１のフェースシート、４４…第２のフェースシート、５０，５２…電極板。
【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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【図１３】
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【図１４】
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