JP4234696B2 - Railcar head structure - Google Patents
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Description
本発明は、鉄道車両用先頭部構造に関し、詳しくは、所定形状に形成した複数の骨組ブロック同士を溶接して鉄道車両用先頭部構体の骨組を形成する鉄道車両用先頭部構造に関する。 The present invention relates to a railcar head structure, and more particularly to a railcar head structure in which a plurality of frame blocks formed in a predetermined shape are welded together to form a framework of a railcar head structure.
近年は、高速走行時の空気抵抗の低減やデザイン上の理由から先頭部分の外板形状を複雑な曲面で構成した鉄道車両が急増している。このような曲面形状を有する鉄道車両用先頭部構体は、周方向部材と長手方向骨部材との交差部を手作業により溶接して所定形状に形成した骨組ブロックに、あらかじめ所定形状に成形した外板を手作業で溶接して構体ブロックを形成し、これらの外端面同士を突き合わせて手作業で溶接することにより製造するようにしている。さらに、各骨部材の外板側に削り代を設けておき、外板溶接前に骨組ブロックの外板側を削正することにより、各骨組ブロックを製品形状に補正することも行われている(例えば、特許文献1参照。)。
一般に、前記各骨部材は、アーク溶接等の溶融接合によって行われているため、溶接時の熱で骨部材同士の接合部や各骨部材に熱歪みによる変形が発生してしまう。このため、従来は、各骨部材の外板側に設けた削り代を削正することにより、骨組ブロックに発生した変形が外板に影響を与えないようにしていた。 In general, since each bone member is formed by fusion bonding such as arc welding, deformation due to thermal strain occurs in the joint portion between the bone members and each bone member due to heat during welding. For this reason, conventionally, the cutting allowance provided on the outer plate side of each bone member is corrected so that the deformation generated in the skeleton block does not affect the outer plate.
しかし、溶接時の熱歪みによる変形が骨組ブロックの外端面にまで及んでいると、骨組ブロック同士を突き合わせて溶接する際に外端面間に隙間が生じることがある。このような隙間は、溶接時に溶接ビードによって埋めることが多いため、溶接の手間が掛かって製作工数が増加するだけだけでなく局部的な熱歪みが発生しやすく、また、骨組ブロック同士の接合精度が低下して車両の外観を損ねたりすることがあった。 However, if the deformation due to thermal distortion during welding reaches the outer end surfaces of the skeleton blocks, a gap may be generated between the outer end surfaces when the skeleton blocks are brought into contact with each other and welded. Such a gap is often filled with a weld bead during welding, which not only increases the number of manufacturing steps and increases the number of manufacturing steps, but also tends to cause local thermal distortion. May decrease and deteriorate the appearance of the vehicle.
そこで本発明は、骨組ブロック同士を接合する際の局部的な熱歪みや変形の発生を抑えて精度よく行うことができ、外観が良好な鉄道車両用先頭部を製造することができる鉄道車両用先頭部構造を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention can be performed with high accuracy by suppressing the occurrence of local thermal distortion and deformation at the time of joining the skeleton blocks, and can be used to manufacture a railcar top portion having a good appearance. It is intended to provide a head structure.
上記目的を達成するため、本発明の鉄道車両用先頭部構造は、複数の周方向骨部材と複数の長手方向骨部材との交差部を溶接して形成した複数の骨組ブロックを、各骨組ブロックの外端面同士を突き合わせて溶接することにより、鉄道車両用先頭部構体の骨組を形成する鉄道車両用先頭部構造において、前記骨組ブロックの外端面に、前記周方向骨部材と長手方向骨部材との溶接時に発生した歪みを削正するための削り代を突設し、該削り代を削り取って前記歪みを削正して、前記各骨組ブロックの外端面同士を突き合わせて溶接したことを特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the head structure for a railway vehicle according to the present invention includes a plurality of skeleton blocks formed by welding intersections of a plurality of circumferential bone members and a plurality of longitudinal bone members. In the railroad vehicle head portion structure that forms the framework of the railcar head portion structure by welding the outer end surfaces of each other, the circumferential bone member and the longitudinal bone member are formed on the outer end surface of the frame block. A cutting allowance for correcting distortion generated during welding is projected, and the cutting allowance is removed to correct the distortion, and the outer end surfaces of the respective skeleton blocks are butted together and welded. Yes.
本発明の鉄道車両用先頭部構造によれば、骨組ブロックの外端面同士を溶接する前に外端面に設けた削り代を削正して所定形状とすることにより、骨組ブロックの外端面同士を隙間無く突き合わせることができる。これにより、骨組ブロック同士の接合精度を向上させて外観が良好な鉄道車両用先頭部を製造することができる。また、溶接時に隙間を埋めるなどの作業が不要となるため、溶接時の作業性が向上して製作工数の低減も図れる。 According to the top structure for a railway vehicle of the present invention, the outer end surfaces of the skeleton blocks are made to have a predetermined shape by correcting the cutting allowance provided on the outer end surfaces before welding the outer end surfaces of the skeleton blocks. Can be matched without gaps. Thereby, the joining precision of frame blocks can be improved and the head part for rail vehicles with a favorable external appearance can be manufactured. In addition, since work such as filling a gap during welding is not necessary, workability during welding is improved and the number of manufacturing steps can be reduced.
図1は骨組ブロックの一形状例を示す斜視図、図2は隣接する骨組ブロックの外端面同士を突き合わせて溶接する状態を示す斜視図、図3は骨組ブロックの外端面同士を突き合わせる際の説明図、図4は鉄道車両用先頭部構体の一例を示す斜視図、図5は鉄道車両用先頭部構体の分割例を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an example of the shape of a skeleton block, FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the outer end surfaces of adjacent skeleton blocks are butted against each other, and FIG. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a railway vehicle head part structure, and FIG. 5 is a perspective view showing an example of division of the rail car head part structure.
まず、図4及び図5に示すように、本形態例に示す鉄道車両用先頭部構体11は、車体長手方向に4分割した上部構体ブロック12,13と側部構体ブロック14,15とを接合して形成したボンネットブロック16に先頭部カバー17を結合して形成される。
First, as shown in FIG. 4 and FIG. 5, the
各構体ブロックは、図1に示すように、複数の周方向骨部材21と複数の長手方向骨部材22との交差部23を溶接した骨組ブロック24に外板25を接合したものであって、骨組ブロック24の外周部分に位置する各骨部材21a,22aの外端面には、前記周方向骨部材21と長手方向骨部材22とを溶接するときの熱により発生した歪みを削正するための削り代26がそれぞれ設けられている。
As shown in FIG. 1, each structure block is obtained by joining an
削り代26は、各骨部材21a,22aの外周側部分を突出させたもので、その突出量は、各骨部材の長さやその形状、各骨部材の組み合わせ状態、溶接位置等の条件から推定される最大熱歪み量に応じて設定されるが、突出量が大きすぎると削正に手間が掛かるので、通常は数mm程度、例えば、2〜8mm程度が適当である。また、削り代26は、骨部材21a,22aの外側面全体を突出させるようにして形成することもできるが、熱歪みによる変形が製品構体に顕著に表れる外板25の接合側のみを突出させるようにしてもよい。
The
先頭部構体11は、まず、各骨部材21,22を治具等により所定位置に保持した状態で交差部23をそれぞれ溶接することによって各骨組ブロック24を所定形状に組み立て、完成した骨組ブロック24の外面側にあらかじめ所定形状に成形した外板25を溶接することにより、図1に示すような各構体ブロックをそれぞれ形成する。そして、図2に示すように、各構体ブロック、例えば隣接配置される上部構体ブロック12と側部構体ブロック14とを所定位置に配置して骨組ブロック24の外端面同士及び外板25の端縁同士をそれぞれ接合することによって製造される。
In the
そして、骨組ブロック24の外端面同士を接合する際には、図3に示すように、両骨組ブロック24の外端を構成する各骨部材22aの外面に突設されている削り代26を削り取って両骨組ブロック24の外端面を所定形状に削正した後、両外端面同士を突き合わせて溶接する。これにより、外端面間に隙間が発生することがなくなるので、溶接作業をスムーズかつ確実に行うことができ、骨組ブロック24同士の接合精度を向上させることができる。また、溶接ビードによって隙間を埋める作業がなくなるので、製作工数が減少するとともに、局部的な熱歪みの発生も抑えることができる。
Then, when joining the outer end surfaces of the
さらに、各骨部材21,22の外面側にも削り代27を設けておき、外板25を接合する前に、削り代27を削って骨組ブロック24の外面側を削正することにより、外板25の接合をより確実に行うことができ、変形や歪みのない良好な外観の先頭部構体11を製作することができる。
Further, a
なお、上記説明では、骨組ブロック24に外板25を接合して構体ブロックをそれぞれ形成してから骨組ブロック24同士、外板25同士を接合する手順を例を挙げたが、各骨組ブロック24のみを接合して先頭部構体11に対応した骨組を形成した後、その骨組の外側に骨組ブロック24の接合位置に関係なく形成した外板を接合する手順で行うこともできる。
In the above description, the procedure for joining the
また、各部材の接合は、一般的にはアーク溶接が用いられるが、各部材の材質や接合部の状態に応じて適宜な接合方法を採用することができ、例えば、レーザー溶接、電子ビーム溶接等の溶融接合やFSW(摩擦撹拌接合)、ロウ付けなどを採用することができるが、いずれの接合方法でも、接合時には各部材が加熱されることになるため、前述のような熱による歪みの発生は避けられない。 In addition, arc welding is generally used for joining each member, but an appropriate joining method can be employed according to the material of each member and the state of the joint, for example, laser welding, electron beam welding. Such as melt bonding, FSW (friction stir welding), brazing, etc. can be adopted, but in any bonding method, each member is heated at the time of bonding. Occurrence is inevitable.
さらに、先頭部構体11以外の構体、例えば屋根構体や側構体等は、機械加工によって所定形状に形成されているので、先頭部構体11を台枠や屋根構体等と接合する際には、これらと突き合わされて接合される外端面部分に設けた削り代26を削正することにより、これらと先頭部構体11とを確実に、かつ、変形や歪みがない状態で接合することができる。
Further, since structures other than the
11…鉄道車両用先頭部構体、12,13…上部構体ブロック、14,15…側部構体ブロック、16…ボンネットブロック、17…先頭部カバー、21…周方向骨部材、22…長手方向骨部材、23…交差部、24…骨組ブロック、25…外板、26,27…削り代
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