JP2005074497A - Panel joining structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば長尺な中空パネルを摩擦攪拌溶接を利用して接合し、鉄道車両の構体などを構成するパネル接合構造に関し、2枚重ねして形成された長尺なパネルについて高精度な前処理を必要としないで行うことができるパネル接合構造に関する。 The present invention relates to a panel joint structure for joining, for example, long hollow panels using friction stir welding to form a structure of a railway vehicle and the like. The present invention relates to a panel bonding structure that can be performed without requiring pretreatment.
2枚の板からなる中空構造のパネルなどは、例えばアルミニウム合金製の鉄道車両構体や建築材に見ることができる。そうしたパネル同士をつなげる従来のパネル接合構造には、下記特許文献1として示した特開平11−207475号公報を挙げることができる。図4及び図5は、同特許文献1に記載されているパネル接合構造を示した断面図であり、パネルの端部同士を付き合わせて接合する場合の工程図である。
A panel having a hollow structure composed of two plates can be found, for example, in a railway vehicle structure or building material made of aluminum alloy. JP-A No. 11-207475 shown as
先ず、図4に示すように、中空型材(パネル)101の端には凹んだ角部103,104が形成され、中空型材(パネル)102の端部の突片105,106の先端が角部103,104にはめ合わされている。このとき、2つのパネル101,102の突き合わせ部分、すなわち回転工具50が押圧されることになる位置には支持板107が存在している。そこに回転工具50が回転を与えながら突き合わせ部分に当たられると、パネル101,102は突片105,106下方までが塑性流動状態になり、摩擦攪拌溶接され接合される。同様に、凸部52の径よりも大きく塑性流動状態になる。そして、接合においては、突片105,106と支持板107との接触部まで摩擦攪拌溶接される。そして、図5に示すように、支持板107の厚さの中心の延長線上に接合ビード110の幅の中心が位置するように接合された状態となる。
摩擦攪拌溶接は、MIG溶接やTIG溶接などに比べると、接合時の歪みが相当に少ないことと、接合による入熱量が少ないため接合部の強度が向上することにより接合方法として利用が増えつつある。しかし、MIG溶接やTIG溶接などに比べ、同溶接に必要となる接合部の加工精度より相当高度な前処理精度が要求されるという製作上の問題があった。つまり、従来のパネル接合構造では、接合する両パネルの突き当て部分を溶接ポイントとして連続溶接していたので、その突き当て部分を確実に溶接できるようにするため高精度な前処理を行わなければならなかった。更に、摩擦攪拌溶接の時に作用する回転工具50の押し付け荷重が大きいため、一方のパネル101に支持板107を有するような特別な構造でなければならず、従来から使用されているパネルとは異なるパネルを製造する必要があった。
Compared to MIG welding, TIG welding, and the like, friction stir welding is increasingly used as a joining method because the distortion at the time of joining is considerably less and the strength of the joined portion is improved because the amount of heat input by joining is small. . However, compared to MIG welding, TIG welding, and the like, there has been a manufacturing problem that preprocessing accuracy considerably higher than the processing accuracy of the joint portion required for the welding is required. In other words, in the conventional panel joint structure, the abutting portions of both panels to be joined are continuously welded as welding points. Therefore, in order to ensure that the abutting portions can be welded, high-precision pretreatment must be performed. did not become. Furthermore, since the pressing load of the
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、高精度な前処理を必要としないパネル接合構造を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a panel joint structure that does not require high-precision pretreatment in order to solve such problems.
本発明に係るパネル接合構造は、第1面板と第2面板とが山形に配置された斜めの継ぎ部材で連結されてなる中空状の長尺なパネルを、摩擦攪拌溶接を利用して幅方向に接合するものであり、前記パネルは、幅方向両端部の継ぎ部材が同じ方向に傾くようにして前記第1面板と第2面板とがずれたものであって、その幅方向端部の継ぎ部材から幅方向に突き出して形成された突出部を有し、そのパネル同士の突出部を上下に重ねて配置したその重なり部分を摩擦攪拌溶接によって接合するようにしたものであることを特徴とする。
そして、前記摩擦攪拌溶接は、スポット的に行われるようにしたものであることが望ましい。
また、パネル同士の接合部をシール剤や接着剤を塗布するようにしたものであることが望ましい。
更に、前記幅方向端部の継ぎ部材同士の間にできる空間に発泡タイプの遮音材や断熱材を充填するようにしたものであることが望ましい。
In the panel joint structure according to the present invention, a hollow long panel formed by connecting a first face plate and a second face plate with an oblique joint member arranged in a mountain shape, using a friction stir welding, in the width direction. The panel is formed by shifting the first face plate and the second face plate so that the joint members at both ends in the width direction are inclined in the same direction, and the joint at the end portions in the width direction. It has a protruding portion formed by protruding in the width direction from the member, and the overlapping portion in which the protruding portions of the panels are arranged one above the other is joined by friction stir welding. .
The friction stir welding is desirably performed in a spot manner.
In addition, it is desirable that a joint between the panels is applied with a sealant or an adhesive.
Further, it is desirable that a space formed between the joint members at the end portions in the width direction is filled with a foam type sound insulating material or a heat insulating material.
こうした本発明のパネル接合構造では、両パネルに形成された突出部の重なり部分を摩擦攪拌溶接するようにしたので、これまでのように高精度な前処理を行わなくても確実に溶接することができ、製作工程を単純化することができる。そして、接合部分の継ぎ部材、すなわち幅方向端部の継ぎ部材が近い距離で配置され、二重になって摩擦攪拌溶接時の荷重を受けるので、従来のように補強部を有する特殊な構造のパネルを製造することなく、従来からのパネルを使用することができる。
また、摩擦攪拌溶接をスポット的に行うことにより、入熱量を少なくして歪みを格段に抑えたパネル接合構造とすることができる。その際、シール剤や接着剤によって気密性を確保することができ、また、遮音材や断熱材を充填することで遮音性を高めることができる。
In such a panel joint structure according to the present invention, since the overlapping portions of the protrusions formed on both panels are friction stir welded, it is possible to reliably weld without performing high-precision pretreatment as before. And the manufacturing process can be simplified. And the joint member of the joint part, that is, the joint member at the end in the width direction is arranged at a short distance and doubles to receive the load at the time of friction stir welding. Conventional panels can be used without manufacturing the panels.
Further, by performing friction stir welding in a spot manner, it is possible to obtain a panel joint structure in which the amount of heat input is reduced and distortion is remarkably suppressed. In that case, airtightness can be ensured by a sealing agent or an adhesive, and sound insulation can be enhanced by filling a sound insulation material or a heat insulating material.
本発明は、第1面板と第2面板とが山形に配置された斜めの継ぎ部材で連結されてなる中空状の長尺なパネルを、摩擦攪拌溶接を利用して幅方向に接合するものであり、前記パネルは、幅方向両端部の継ぎ部材が同じ方向に傾くようにして第1面板と第2面板とがずれたものであって、その幅方向端部の継ぎ部材から幅方向に突き出して形成された突出部を有し、そのパネル同士の突出部を上下に重ねて配置したその重なり部分を摩擦攪拌溶接によって接合するようにしたので、高精度な前処理を必要としないパネル接合構造を提供することが可能になった。 The present invention joins, in the width direction, a hollow long panel in which a first face plate and a second face plate are connected by an oblique joint member arranged in a mountain shape using friction stir welding. And the panel is such that the first face plate and the second face plate are shifted so that the joint members at both ends in the width direction are inclined in the same direction, and protrudes in the width direction from the joint member at the end in the width direction. Panel joint structure that does not require high-precision pretreatment It became possible to provide.
次に、本発明に係るパネル接合構造の一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図1は、パネル同士を接合する接合構造を示した断面図であり、特に鉄道車両の構体を構成する場合におけるパネル接合構造を示したものである。このパネル1は、図面を貫く方向に長尺なアルミニウム型材であって、図面上側に記載された車体室内側の内側面板11と、図面下側に記載された車体外側の外側面板12とが、継ぎ部材である斜めのリブ材13,13…(図1では13a,13bと表示)によって連結さてなる中空構造をしている。そして、こうした複数のパネル1,1…が幅方向(図面横方向)に連結され、図3に示す断面のように鉄道車両構体2が構成される。すなわち、この中空構造断面を有するパネル1は、長尺な長方形形状をしたものであり、長手方向側部(幅方向端部)同士が接合され、図3に示すように箱形の鉄道車両構体を形成する。そうしたパネル1同士の具体的な接合構造が図1に示すものである。
Next, an embodiment of a panel bonding structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a joining structure for joining panels together, and particularly shows a panel joining structure in the case of constituting a structure of a railway vehicle. The
各々のパネル1,1…は、図示した向きに見る断面では、図面右側端部において図面下側の外側面板12が図面上側の内側面板11よりも長く、逆に図面左側端部においては、内側面板11が内側面板11よりも長い。すなわち、上下に内側面板11と外側面板とは左右幅方向にずれてリブ材13によって連結されている。そして、左右いずれも最端部のリブ材13aより内側面板11と外側面板12が幅方向に突き出している。本実施形態においてパネル1,1…を接合する場合には、この突出部11a,11b,12a,12bが上下に重なるようにはめ合わされ、その重なり合った部分に対して摩擦攪拌溶接が行われる。
Each of the
上下にずれた突出部11a,11bと突出部12a,12bは、図1の場合には一方を他方の内側に差し込むようにして重ねているが、その他にも図2に示すように互いを同じ上下方向にずらすようにしてもよい。そして、室内側および室外側を問わず、その外側に重ねられる突出部11a,12aの先端を突き当てるように、また、他方のパネル1にはその突出部11a,12aなどに対応した段部15が形成されている。こうしてパネル1,1同士がはめ合わされるとき、特に外側面板12が鉄道車両構体2の外形面、すなわち鉄道車両の外観をなす意匠面となるため、段差15と、そこに突き当てられた突出部12aとは、外側面板12,12が連続して面一になるように形成されている。そして、その接合部分には段差や凹みがないことが必要があるが、本実施形態では加工精度が要求されないことを目的としているため、突出部12aの突き当て部分にできる隙間はパテ埋めが行われる。一方、内側面板11,11も面一となるように突出部11bと段差15が形成されているが、室内を構成する化粧板によって覆われるため、必ずしも面一でなくてもよく、また接合部分に生じる多少の隙間は問題とならない。
The
図1に示すようにパネル1,1が突き合わされた後、回転工具50によって摩擦攪拌溶接が行われて一体に接合される。その際、本実施形態では、先端が突き当てられた突出部11a,12bの先端を連続溶接するのではなく、突出部11a,12aと突出部11b,12bの重なり部分を、しかも図に示すようにスポット的に溶接するようにしている。スポット的に溶接するようにしたのは、摩擦攪拌溶接時の入熱量を減らしてパネル1,1に歪みが生じるのを防止するためである。
As shown in FIG. 1, after the
内側面板11,11同士の接合部と外側面板12,12同士の接合部とは、上下に重なることなく左右にずれた位置にある。摩擦攪拌溶接を行う場合、回転工具50はパネル1,1に対して直交方向に押し付けられ、その押し付け荷重が大きいため、前記特許文献1などではその荷重位置に垂直なリブ材107などを設けて支えとしている。本実施形態では、例えば内側面板11,11を接合する場合、外側面板12,12側が台の上に載せられたパネル1,1に対して行われる。そして、その接合位置は、前述したように突出部11a,12aが重なった部分であり、そこは互いに近いリブ材13,13によって挟まれた中間位置にある。
The joint portion between the inner
図面上方から下方にかかる回転工具50の荷重は、主に図面左側のパネル1の山形に配置されたリブ材13a,13bによって支えられる。このとき本実施形態では、内側面板11と外側面板12とがずれていることにより、接合部分のリブ材13a,13aを近い距離で二重にすることができている。従って、回転工具50の荷重がより大きく作用する一方の接合部分のリブ材13aを、他方のリブ材13aがその回転工具50の荷重を受けて補助するようになっている。こうして内側面板11,11が接合した後、外側面板12,12の接合を行う場合も同様である。
The load of the
前述したようにこのパネル1,1…は、外側面板12,12が車体外形面をなすため、接合部の気密性が要求される。しかしながら、本実施形態では連続溶接することなくスポット的に溶接しているので、気密性を保つために接合部には、その突出部11b,12aの突き当て部分に沿ってシール剤や接着剤が塗布される。更に、リブ材13a,13aの間に空間ができるが、ここに発泡タイプの遮音材や断熱材を充填するようにして気密性を高めるようにしてもよい。
As described above, the
更に、図2に示すパネル同士を接合する接合構造では、前述したように上下にずれた突出部11a,11bと突出部12a,12bとが、図1の場合には一方を他方の内側に差し込むようにして重ねられているのに対し、互いを同じ上下方向にずらすようにしている。そして、突出部11a,12bの先端を段部15に突き当てるようにしてパネル1,1同士がはめ合わされ、少なくとも鉄道車両構体2の外形面になる外側面板12は、接合部分において段差や凹みがないように面一になるように形成されている。パネル1,1が突き合わされた後、回転工具50によって摩擦攪拌溶接が行われて一体に接合される。その際、入熱量を減らすため突出部11a,11b,12a,12bの重なり部分をスポット的に溶接する。スポット的に溶接した接合部の気密性を保つためシール剤や接着剤が塗布され、更にリブ材13a,13aの間に空間には発泡タイプの遮音材や断熱材を充填するようにして気密性を高めるようにしてもよい。
Further, in the joining structure for joining the panels shown in FIG. 2, the
よって、本実施形態のパネル接合構造によれば、両パネルの重なり部分を摩擦攪拌溶接するようにしたので、これまでのように高精度な前処理を行わなくても確実に溶接することができ、製作工程を単純にすることができるようになった。また、図1及び図2に示すパネル1,1…は、摩擦攪拌溶接を行うための特別なリブ材を設けることなく、MIG溶接やTIG溶接を行って接合していた従来のパネル構造と同じものを使って摩擦攪拌溶接するようにしたので、その点でコストをかけることなく摩擦攪拌溶接によるパネル接合構造を実現した。そして、連続溶接することなくスポット的に摩擦攪拌溶接するようにしたので、MIG溶接やTIG溶接などに比べて入熱量の少ない摩擦攪拌溶接の入熱量を更に少なくし、歪みを格段に抑えたパネル接合構造とすることができた。 Therefore, according to the panel joint structure of the present embodiment, since the overlapping portion of both panels is friction stir welded, it can be surely welded without performing highly accurate pretreatment as before. The production process can be simplified. 1 and 2 are the same as the conventional panel structure joined by MIG welding or TIG welding without providing a special rib material for friction stir welding. Since the friction stir welding was performed using an object, a panel joint structure by friction stir welding was realized without cost in that respect. And, since the friction stir welding is performed in a spot manner without continuous welding, the heat input of the friction stir welding, which has a smaller heat input compared to MIG welding or TIG welding, is further reduced, and the distortion is remarkably suppressed. A joining structure could be obtained.
また、スポット的に摩擦攪拌溶接するようにした本実施形態のパネル接合構造は、接合実績があり十分な強度上の信頼性があるものの気密性に劣る場合もあるが、その点はシール剤や接着剤によって気密性を確保することにより解決できる。また、その際、接合部に位置するリブ材13a,13aの間の空間に発泡タイプの遮音材や断熱材を充填することによって、遮音性と気密性を高めることができる。
In addition, the panel joint structure of this embodiment, which is spot-stirred by friction stir welding, may be inferior in hermeticity although it has a proven track record and has sufficient strength reliability. It can be solved by securing airtightness with an adhesive. At that time, the sound insulation and airtightness can be improved by filling the space between the
以上、本発明に係るパネル接合構造について一実施形態を説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では図3に示すように鉄道車両構体を構成する場合のパネル接合構造について説明したが、建物の外壁を構成する建築材に関するパネル接合構造であってもよい。
As mentioned above, although one embodiment was described about the panel junction structure concerning the present invention, the present invention is not limited to such an embodiment, and various changes are possible in the range which does not deviate from the meaning.
For example, in the above-described embodiment, the panel joint structure in the case where the railway vehicle structure is configured as illustrated in FIG. 3 has been described. However, the panel joint structure related to the building material that configures the outer wall of the building may be used.
1 パネル
11 内側面板
12 外側面板
13 リブ材
11a,11b,12a,12b 突出部
50 回転工具
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記パネルは、幅方向両端部の継ぎ部材が同じ方向に傾くようにして前記第1面板と第2面板とがずれたものであって、その幅方向端部の継ぎ部材から幅方向に突き出して形成された突出部を有し、そのパネル同士の突出部を上下に重ねて配置したその重なり部分を摩擦攪拌溶接によって接合するようにしたものであることを特徴とするパネル接合構造。 In a panel joining structure in which a hollow long panel formed by connecting a first face plate and a second face plate with diagonal joint members arranged in a mountain shape is joined in the width direction using friction stir welding,
In the panel, the first face plate and the second face plate are shifted so that the joint members at both ends in the width direction are inclined in the same direction, and project in the width direction from the joint members at the end portions in the width direction. A panel joining structure characterized by having a projecting portion formed and joining the overlapping portions, which are formed by overlapping the projecting portions of the panels vertically, by friction stir welding.
前記摩擦攪拌溶接は、スポット的に行われるようにしたものであることを特徴とするパネル接合構造。 In the panel joining structure according to claim 1,
The friction stir welding is performed in a spot manner.
パネル同士の接合部をシール剤や接着剤を塗布するようにしたものであることを特徴とするパネル接合構造。 In the panel joint structure according to claim 2,
A panel bonding structure characterized in that a sealing agent or an adhesive is applied to a bonding portion between panels.
前記幅方向端部の継ぎ部材同士の間にできる空間に発泡タイプの遮音材や断熱材を充填するようにしたものであることを特徴とするパネル接合構造。 In the panel joining structure according to claim 2 or claim 3,
A panel joining structure, wherein a space formed between the joint members at the end portions in the width direction is filled with a foam type sound insulating material or heat insulating material.
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