JP2011162086A - Structure body made of metal and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、その表面が外観面を形成する金属製の外板と、その外板の裏面に接合され外板を補強する金属製の補強部品と、を備える金属製構造体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a metal structure including a metal outer plate whose surface forms an external appearance surface, and a metal reinforcing component joined to the back surface of the outer plate to reinforce the outer plate, and a method for manufacturing the same. .
その表面が外観面を形成する金属製の外板と、その外板の裏面に接合され外板を補強する金属製の補強部品と、を備える金属製構造体としては、自動車のボディや鉄道車両構体が広く知られている。鉄道車両構体としては、外板と骨組みと外板補強部品とからなる構体や、外板と一体プレス成形内板とからなる構体や、いわゆるダブルスキンタイプの構体等が知られている。 As a metal structure including a metal outer plate whose surface forms an outer appearance surface and a metal reinforcing component joined to the back surface of the outer plate to reinforce the outer plate, an automobile body or a railway vehicle The structure is widely known. As a railway vehicle structure, a structure composed of an outer plate, a framework, and an outer plate reinforcing part, a structure composed of an outer plate and an integral press-molded inner plate, a so-called double skin type structure, and the like are known.
尚、本明細書において、鉄道車両構体とは、鉄道車両のボディを構成するものであって、主に鉄道車両ボディの側面を構成する側構体と、主に鉄道車両ボディの屋根を構成する屋根構体と、主に鉄道車両ボディの端面を構成する妻構体とを備えるものとして説明している。側構体、屋根構体、及び妻構体は、単数又は複数の外板を有しており、その外板に対して適宜補強部品が取り付けられるものである。 In the present specification, the railway vehicle structure constitutes the body of the railway vehicle, and mainly the side structure constituting the side surface of the railway vehicle body, and the roof mainly constituting the roof of the railway vehicle body. The structure is described as including a body structure and a wife structure that mainly constitutes an end face of the railway vehicle body. The side structure, the roof structure, and the wife structure have one or a plurality of outer plates, and reinforcing parts are appropriately attached to the outer plates.
そのような鉄道車両構体の一例として、下記特許文献1に記載の技術が開示されている。下記特許文献1に記載の技術は、屋根構体や側構体などを接合して組み立てられる鉄道車両構体に関するものであって、特に側構体などを構成する外板に骨組みをレーザ溶接する場合、表の仕上げ面に現れる溶接痕が目立たないようにした骨組み溶接に関するものである。 As an example of such a railway vehicle structure, a technique described in Patent Document 1 below is disclosed. The technology described in Patent Document 1 below relates to a railway vehicle structure that is assembled by joining a roof structure, a side structure, and the like. In particular, when a frame is laser-welded to an outer plate that constitutes a side structure, etc. The present invention relates to frame welding in which welding marks appearing on the finished surface are made inconspicuous.
下記特許文献1に記載の技術の背景には、外板に骨組みを一体に接合する際に、従来用いられてきたスポット溶接に代えて、レーザ溶接が用いられてきたことがある。具体的には、外板に骨組みを溶接接合するにあたってレーザ溶接を用いる場合には、低出力のレーザビームで行ったとしても、縦骨を溶接すれば鉄道車両構体の表側の仕上げ面に現れるレーザ溶接の溶接痕が目立ってしまうという背景がある。一般にステンレス鋼板である外板の表面には鉄道車両構体の車体長手方向、すなわち横方向にヘアライン仕上げが行われている。従って、そうした外板に横骨をレーザ溶接する場合、その溶接痕はヘアラインなどの仕上げ目の方向と一致するため目立たないが、縦骨をレーザ溶接してできる溶接痕は仕上げ目と交差する方向に現れるため微妙な膨らみであっても目立ってしまうものである。従って、外板に対して骨組みをレーザ溶接する場合、溶接痕が車体外観を悪くしてしまい、意匠の観点から好ましいものではなかった。 In the background of the technique described in Patent Document 1 below, laser welding has been used in place of spot welding that has been conventionally used when a framework is integrally joined to an outer plate. Specifically, when laser welding is used to weld the frame to the outer plate, even if it is performed with a low-power laser beam, the laser that appears on the finished surface on the front side of the railway vehicle structure if the vertical bone is welded There is a background that welding marks of welding are conspicuous. Generally, the surface of the outer plate, which is a stainless steel plate, is subjected to hairline finishing in the longitudinal direction of the vehicle body of the railway vehicle structure, that is, in the lateral direction. Therefore, when laser welding a horizontal bone to such an outer plate, the welding mark is inconspicuous because it matches the direction of the finish line such as a hairline, but the weld mark formed by laser welding of the vertical bone crosses the finish line. Even if it is a subtle bulge, it will stand out. Therefore, when the frame is laser welded to the outer plate, the weld marks deteriorate the appearance of the vehicle body, which is not preferable from the viewpoint of design.
そこで下記特許文献1では、車体外観を損なうことなく外板に骨組みをレーザ溶接した鉄道車両構体を提供することを目的として新たな技術を提案している。下記特許文献1に記載されている鉄道車両構体は、外板に骨組みを接合して構成された側構体と、その側構体に屋根構体、妻構体及び台枠が接合されてなるものであって、側構体は、外板の仕上げ面の裏面に縦横に骨部材が組まれた骨組みをレーザ溶接によって接合したものであり、所定の骨部材には外板との間にインナープレートが挟み込まれ、そのインナープレートは、仕上げ面側の仕上げ目と同方向にレーザビームを送って溶接が行われ、所定の骨部材がそのインナープレートに対してレーザ溶接されたものである。 Therefore, Patent Document 1 below proposes a new technique for the purpose of providing a railway vehicle structure in which a frame is laser welded to an outer plate without impairing the appearance of the vehicle body. The railway vehicle structure described in the following Patent Document 1 is a structure in which a frame structure is joined to an outer plate, and a roof structure, a wife structure, and a frame are joined to the side structure. The side structure is obtained by joining a frame in which a bone member is assembled vertically and horizontally to the back surface of the finished surface of the outer plate by laser welding, and an inner plate is sandwiched between the outer plate and a predetermined bone member, The inner plate is welded by sending a laser beam in the same direction as the finish on the finished surface side, and a predetermined bone member is laser welded to the inner plate.
上記従来の技術は、確かにそれ以前の鉄道車両構体に比べて、インナープレートを外板に対して仕上げ面の仕上げ目と同方向にレーザビームを送って溶接するので、仕上げ面に現れる溶接痕が目立たなくなっている。そのように溶接接合されたインナープレート上にレーザ溶接される骨部材の溶接方向が仕上げ目と異なる場合でも、仕上げ面に溶接痕が現れないため、車体外観を損なうことなく外板に骨組みをレーザ溶接した鉄道車両構体を提供することが可能になっている。従って、上記従来の技術はその限りにおいては優れた技術ともいえる。 The above conventional technology certainly welds the inner plate to the outer plate by sending a laser beam in the same direction as the finish of the finished surface, compared to the previous railway vehicle structure. Is not noticeable. Even if the welding direction of the bone member laser welded onto the welded inner plate is different from the finish, no weld marks appear on the finished surface, so the frame is lasered on the outer plate without deteriorating the appearance of the vehicle body. It is possible to provide a welded rail vehicle structure. Therefore, the conventional technique can be said to be an excellent technique as long as it is.
ところで、上記従来の技術では、インナープレートとして平板状の部材を用い、骨部材として、いわゆるハット材を用いている。ハット材とは、外板に当接されるフランジ部と、そのフランジ部と繋がっており外板から離隔するように形成されるチャネル部とを有するものである。より具体的には、断面が鍔付き帽子形状をなしており、断面がC字状のチャネル部と、断面がC字状のチャネル部の両端から外側に延びるフランジ部とを有するものである。従って、上記従来の技術においては、実質的に補強機能を担保する部材はハット材であって、インナープレートは外板との間の緩衝機能を果たしているに過ぎないものである。 By the way, in the said prior art, a flat member is used as an inner plate, and what is called a hat material is used as a bone member. The hat material has a flange portion that comes into contact with the outer plate and a channel portion that is connected to the flange portion and formed so as to be separated from the outer plate. More specifically, the cross-section has a hooked hat shape, and the cross-section has a C-shaped channel portion and flange portions extending outward from both ends of the C-shaped channel portion. Therefore, in the above conventional technique, the member that substantially guarantees the reinforcing function is a hat material, and the inner plate only performs a buffering function with the outer plate.
このように上記従来の技術は、外板と実質的に補強機能を担保するハット材との間に介在するインナープレートを必須の構成要件とするものであって、鉄道車両構体の軽量化には対応し難いものである。また、インナープレートの存在を是認したとしても、外板にインナープレートを溶接接合する工程と、その後インナープレートにハット材を溶接接合する工程との二工程が必ず必要であり、製造工程上も改善すべき点がある。 As described above, the above-described conventional technique has an inner plate interposed between the outer plate and the hat material that substantially guarantees the reinforcing function as an essential component, and for reducing the weight of the railway vehicle structure. It is difficult to deal with. In addition, even if the existence of the inner plate is approved, there are always two processes, the process of welding the inner plate to the outer plate and the process of welding the hat material to the inner plate, which also improves the manufacturing process. There is a point to be done.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、その表面が外観面を形成する金属製の外板と、外板の裏面に接合され外板を補強する金属製の補強部品とを備える金属製構造体であって、外板の表面側への外観上の影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化若しくは製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することにある。また、そのような金属製構造体を製造するための製造方法を提供することも本発明の目的である。 This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is the metal outer plate in which the surface forms an external appearance surface, and the metal made from the metal which reinforces an outer plate joined to the back surface of an outer plate. It is a metal structure provided with reinforcing parts, and can contribute to weight reduction or simplification of the manufacturing process while being able to reduce the influence on the appearance on the surface side of the outer plate as much as possible. The object is to provide a metal structure. It is also an object of the present invention to provide a manufacturing method for manufacturing such a metal structure.
上記課題を解決するために本発明に係る金属製構造体は、その表面が外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部品とを備える金属製構造体であって、前記補強部品は、前記外板に当接される第一補強部分と、前記第一補強部分を挟んで前記外板とは反対側に配置される第二補強部分とを有しており、前記第一補強部分と前記第二補強部分との間には空隙が形成されると共に、前記第一補強部分は前記第二補強部分と重なり合う領域で前記外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されており、前記第二補強部分には、前記第一補強部分が前記外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されている箇所に対応し、当該レーザ光を用いた溶接接合に起因するレーザ痕が形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a metal structure according to the present invention includes a metal outer plate whose surface forms an external appearance surface, and a metal reinforcement that is bonded to the back surface of the outer plate and reinforces the outer plate. A metal structure including a component, wherein the reinforcing component is disposed on a side opposite to the outer plate with a first reinforcing portion in contact with the outer plate and the first reinforcing portion interposed therebetween. A second reinforcing portion, a gap is formed between the first reinforcing portion and the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion overlaps with the second reinforcing portion in the region. It is welded and joined to the outer plate using a laser beam, and the second reinforcing portion corresponds to a location where the first reinforcing portion is welded and joined to the outer plate using a laser beam. In addition, a laser mark caused by welding joining using the laser beam is formed. To.
本発明に係る金属製構造体においては、補強部品を第一補強部分と第二補強部分とで構成している。第一補強部分は外板に当接されるものであり、第二補強部分は第一補強部分を挟んで外板とは反対側に配置されるものである。更に、前記第一補強部分と前記第二補強部分との間には空隙が形成されるように、第二補強部分は第一補強部分から離隔配置されている。従って、第一補強部分は外板と当接するために好適な形態となす一方で、第二補強部分が第一補強部分から離隔配置された態様全体で補強部品の強度を担わせることができ、結果として補強部品による補強強度を十分に確保しつつ外板との当接性を高めることができる。 In the metal structure according to the present invention, the reinforcing component is composed of the first reinforcing portion and the second reinforcing portion. The first reinforcing portion is in contact with the outer plate, and the second reinforcing portion is disposed on the opposite side of the outer plate with the first reinforcing portion interposed therebetween. Furthermore, the second reinforcing portion is spaced from the first reinforcing portion so that a gap is formed between the first reinforcing portion and the second reinforcing portion. Therefore, while the first reinforcing portion is in a suitable form for abutting the outer plate, the strength of the reinforcing component can be borne throughout the mode in which the second reinforcing portion is spaced from the first reinforcing portion, As a result, it is possible to enhance the contact property with the outer plate while sufficiently securing the reinforcing strength by the reinforcing component.
更に第一補強部分は第二補強部分と重なり合う領域で外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されており、第二補強部分には、第一補強部分が外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されている箇所に対応し、当該レーザ光を用いた溶接接合に起因するレーザ痕が形成されている。このレーザ痕は、第一補強部分を外板にレーザ光を用いて溶接接合する際に、第二補強部分が影響を受けた結果生じる溶融痕であり、孔が開いたままの場合もあり一度開いた孔が塞がって痕跡のみが残っている場合もある。従って、第一補強部分と第二補強部分とが一体的に構成されている場合には、第一補強部分と第二補強部分とが重なり合う領域外に接合のための部分を張り出させる必要が無くなり、補強部品の小型化及び軽量化を図ることができる。一方、第一補強部分と第二補強部分とを別体に構成した場合でも、第一補強部分と第二補強部分とを重ね合わせて溶接接合することができ、その溶接箇所は第一補強部分全体に広がるように形成できるので、外板の外観面側に溶接接合に起因する何らかの痕跡が生じたとしても違和感の無いように分散させることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化若しくは製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することができる。 Further, the first reinforcing portion is welded to the outer plate with a laser beam in a region overlapping with the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion emits a laser beam to the outer plate with respect to the second reinforcing portion. Corresponding to the locations that are welded and joined, laser marks are formed due to the welding and joining using the laser beam. This laser mark is a melt mark resulting from the influence of the second reinforcing part when the first reinforcing part is welded to the outer plate using laser light, and the hole may remain open once. In some cases, the open hole is blocked, leaving only traces. Therefore, when the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are integrally formed, it is necessary to project a portion for joining outside the region where the first reinforcing portion and the second reinforcing portion overlap. As a result, the reinforcing component can be reduced in size and weight. On the other hand, even when the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are configured separately, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion can be overlapped and welded, and the welded portion is the first reinforcing portion. Since it can form so that it may spread over the whole, even if some trace resulting from welding joining arises in the external surface side of an outer plate, it can be made to disperse | distribute so that it may not feel strange. Therefore, it is possible to provide a metal structure that can contribute to weight reduction or simplification of the manufacturing process while making it possible to reduce the influence on the surface side of the outer plate as much as possible.
また本発明に係る金属製構造体では、前記補強部品は、前記第一補強部分と前記第二補強部分とを繋ぐ第三補強部分を有し、前記第一補強部分と前記第二補強部分と前記第三補強部分とが一体化された部材として構成されていることも好ましい。 In the metal structure according to the present invention, the reinforcing component includes a third reinforcing portion that connects the first reinforcing portion and the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion and the second reinforcing portion It is also preferable that the third reinforcing portion is configured as an integrated member.
この好ましい態様では、補強部品を、第一補強部分と第二補強部分と第三補強部分とが一体化された部材として構成しているので、単一の部材としての補強部品を外板に当接させ溶接接合することで金属製構造体を構成することができ、金属製構造体を構成する際の製造工程の簡略化を図ることができる。また、第三補強部分によって第一補強部分と第二補強部分とを繋いでいるので、第三補強部分は第一補強部分と第二補強部分とを繋ぐ機能のみを担えばよく、第一補強部分と第二補強部分とが重なり合う領域外に接合のための部分を張り出させる必要が無くなり、補強部品の小型化及び軽量化を図ることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化及び製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することができる。 In this preferred embodiment, since the reinforcing component is configured as a member in which the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion are integrated, the reinforcing component as a single member is applied to the outer plate. The metal structure can be configured by contacting and welding, and the manufacturing process when the metal structure is configured can be simplified. Further, since the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are connected by the third reinforcing portion, the third reinforcing portion only has to have a function of connecting the first reinforcing portion and the second reinforcing portion. There is no need to project a portion for joining outside the region where the portion and the second reinforcing portion overlap, and the size and weight of the reinforcing component can be reduced. Therefore, it is possible to provide a metal structure capable of reducing the influence on the surface side of the outer plate as much as possible and contributing to the weight reduction and the simplification of the manufacturing process.
また本発明に係る金属製構造体では、前記補強部品は筒状の部材であって、前記第一補強部分の一端と前記第二補強部分の一端とを繋ぎ、前記第一補強部分の他端と前記第二補強部分の他端とを繋ぐ一対の前記第三補強部分を有し、前記第一補強部分と前記第二補強部分と前記第三補強部分とで筒状部分が構成されていることも好ましい。 In the metal structure according to the present invention, the reinforcing component is a cylindrical member, and connects one end of the first reinforcing portion and one end of the second reinforcing portion, and the other end of the first reinforcing portion. And the other end of the second reinforcing portion, and a pair of the third reinforcing portions, and a cylindrical portion is constituted by the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion. It is also preferable.
この好ましい態様では、補強部品を、第一補強部分と第二補強部分と第三補強部分とで筒状部分が構成されるように筒状の部材として構成しているので、簡易な構成で補強部品としての強度を確保することができる。また、第一補強部分は第二補強部分と重なり合う領域で外板に対して溶接接合されているので、筒状の補強部品の周辺部分で溶接接合するのではなく第一補強部分の内側全域に渡って溶接接合することが可能となり、金属製構造体の強度を十分に確保することが可能となる。 In this preferred embodiment, since the reinforcing component is configured as a cylindrical member so that the cylindrical portion is configured by the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion, the reinforcing component is reinforced with a simple configuration. The strength as a part can be secured. In addition, since the first reinforcing portion is welded to the outer plate in a region overlapping with the second reinforcing portion, the first reinforcing portion is not welded and joined at the peripheral portion of the cylindrical reinforcing part, but the entire area inside the first reinforcing portion. It becomes possible to carry out welding joining over, and it becomes possible to ensure sufficient strength of the metal structure.
また本発明に係る金属製構造体では、前記補強部品は、前記第一補強部分を構成する第一補強部品と前記第二補強部分を構成する第二補強部品とが別体を成し、前記第一補強部品と前記第二補強部品とが溶接接合されることで構成されていることも好ましい。 Further, in the metal structure according to the present invention, the reinforcing component includes a first reinforcing component that constitutes the first reinforcing portion and a second reinforcing component that constitutes the second reinforcing portion, It is also preferable that the first reinforcing component and the second reinforcing component are configured by welding.
この好ましい態様では、第一補強部分と第二補強部分とを別体に構成しつつ、第一補強部分と第二補強部分とを外板に取り付ける際には、第一補強部分と第二補強部分とを重ね合わせて溶接接合することができ、金属製構造体を構成する際の製造工程の簡略化を図ることができる。また、第一補強部分を外板に溶接接合する溶接箇所は第一補強部分全体に広がるように形成できるので、外板の外観面側に溶接接合に起因する何らかの痕跡が生じたとしても違和感の無いように分散させることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することができる。 In this preferred embodiment, when the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are configured separately, and the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are attached to the outer plate, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are provided. The portions can be overlapped and welded together to simplify the manufacturing process when forming the metal structure. In addition, since the welded portion where the first reinforcing portion is welded to the outer plate can be formed so as to spread over the entire first reinforcing portion, even if some trace due to the welded joint is generated on the outer surface side of the outer plate, it is uncomfortable. It can be dispersed so that there is no. Therefore, it is possible to provide a metal structure that can contribute to simplification of the manufacturing process while being able to reduce the influence on the surface side of the outer plate as much as possible.
また本発明に係る金属製構造体では、前記第一補強部品は平板状を成し、前記第二補強部品は、前記第一補強部品に当接されるフランジ部と、前記フランジ部と繋がっており前記第一補強部品から離隔するように形成されるチャネル部とを有しており、前記第一補強部品は、少なくとも前記チャネル部と重なり合う領域で、前記外板に対して溶接接合されていることも好ましい。 In the metal structure according to the present invention, the first reinforcing component has a flat plate shape, and the second reinforcing component is connected to the flange portion that is in contact with the first reinforcing component and the flange portion. And a channel portion formed so as to be separated from the first reinforcing component, and the first reinforcing component is welded to the outer plate at least in a region overlapping with the channel portion. It is also preferable.
この好ましい態様では、第一補強部品を平板状に形成しているので、外板との当接性をより高めることができる。また、平板状の第一補強部品とフランジ部及びチャネル部を有する第二補強部品とを重ね合わせ、チャネル部と重なり合う領域で第一補強部品を外板に溶接接合しているので、チャネル部と重なり合う第一補強部分全体において接合することができる。このように第一補強部品と外板とを、第一補強部品とチャネル部とが重なり合う領域で溶接接合することで、溶接領域を広げることによる補強強度のアップと、溶接接合の接合箇所の分散による外板表面側への溶接に起因する痕跡の影響の低減とを両立することができる。 In this preferable aspect, since the first reinforcing component is formed in a flat plate shape, the contact property with the outer plate can be further improved. In addition, since the flat plate-like first reinforcing component and the second reinforcing component having the flange portion and the channel portion are overlapped, and the first reinforcing component is welded to the outer plate in the region overlapping the channel portion, the channel portion and It can join in the whole overlapped 1st reinforcement part. In this way, the first reinforcing component and the outer plate are welded together in the region where the first reinforcing component and the channel portion overlap, so that the reinforcing strength is increased by widening the welding region, and the welded joints are dispersed. It is possible to achieve both the reduction of the influence of the trace caused by the welding to the outer plate surface side.
また本発明に係る金属製構造体では、前記第一補強部品は、前記フランジ部と重なり合う領域においても前記外板に対して溶接接合されており、前記フランジ部と前記第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、前記第一補強部品と前記外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置であることも好ましい。 In the metal structure according to the present invention, the first reinforcing component is welded to the outer plate even in a region overlapping the flange portion, and the flange portion and the first reinforcing component are welded. It is also preferable that the joined portion and the place where the first reinforcing component and the outer plate are welded are at the same position.
この好ましい態様では、フランジ部と第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品と外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置になるように溶接接合しているので、外板表面側へ溶接に起因する痕跡の数を減らすことができる。また、フランジ部と第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品と外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置になるように、同一の溶接工程で溶接接合しているので、別々に溶接接合する場合に比較して全体としてのエネルギーロスを低減することができる。 In this preferred embodiment, the portion where the flange portion and the first reinforcing component are welded and the portion where the first reinforcing component and the outer plate are welded are welded so that they are in the same position. Therefore, the number of traces resulting from welding to the outer plate surface side can be reduced. In addition, the weld joint is welded in the same welding process so that the location where the flange portion and the first reinforcement component are welded and the location where the first reinforcement component and the outer plate are weld-joined are in the same position. Therefore, the energy loss as a whole can be reduced as compared with the case where welding is performed separately.
また本発明に係る金属製構造体では、前記第一補強部品と前記チャネル部とが重なり合う領域において前記第一補強部品と前記外板とが溶接接合されている箇所と、前記第一補強部品と前記フランジ部と前記外板とが溶接接合されている箇所とは、同一直線上に位置するように配列されていることも好ましい。 Further, in the metal structure according to the present invention, in the region where the first reinforcement component and the channel portion overlap, the first reinforcement component and the outer plate are welded and joined, and the first reinforcement component It is also preferable that the flange part and the outer plate are arranged so as to be positioned on the same straight line as the place where the flange is welded.
この好ましい態様では、第一補強部品とチャネル部とが重なり合う領域において第一補強部品と外板とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品と前記フランジ部と外板とが溶接接合されている箇所とは、同一直線上に位置するように配列されているので、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、チャネル部に相当するものなのかフランジ部に相当するものなのかを判別し難くなる。従って、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、外板表面側からは一様な痕跡として認識させることができ、感覚的に美観を向上させることができる。 In this preferred embodiment, the first reinforcing component and the outer plate are welded in the region where the first reinforcing component and the channel portion overlap, and the first reinforcing component, the flange portion, and the outer plate are welded. Are located on the same straight line, so even if traces due to welding occur on the outer plate surface side, it corresponds to the channel part or the flange part. It becomes difficult to determine whether it is. Therefore, even if a trace due to welding occurs on the outer plate surface side, it can be recognized as a uniform trace from the outer plate surface side, and the aesthetic appearance can be improved sensuously.
また本発明に係る金属製構造体では、前記第一補強部品を前記外板に溶接接合した結果生じる溶接痕は点状の溶接痕であって、前記第一補強部品が配置されている領域において格子状に配置されるように形成されていることも好ましい。 Further, in the metal structure according to the present invention, the welding mark generated as a result of welding the first reinforcing component to the outer plate is a spot-like welding mark, and in the region where the first reinforcing component is disposed. It is also preferable that they are formed so as to be arranged in a lattice pattern.
この好ましい態様では、第一補強部分に形成されている溶接痕を、格子状に配置されるように形成しているので、第一補強部分と第二補強部分とを溶接接合する箇所や第一補強部分と外板とを溶接接合する箇所を格子状に配置することができる。従って、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、外板表面側からは縦に並んでいるようにも横に並んでいるようにも認識させることができ、感覚的に美観を向上させることができる。 In this preferred embodiment, since the welding marks formed on the first reinforcing portion are formed so as to be arranged in a grid pattern, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are welded and joined to the first reinforcing portion and the first reinforcing portion. The locations where the reinforcing portion and the outer plate are joined by welding can be arranged in a lattice shape. Therefore, even if a trace due to welding occurs on the outer plate surface side, it can be recognized from the outer plate surface side as being lined up vertically or side by side. Can be improved.
上記課題を解決するために本発明に係る金属製構造体の製造方法は、その表面が外観面を形成する金属製の外板と、前記外板の裏面に接合され前記外板を補強する金属製の補強部品とを備える金属製構造体の製造方法であって、前記外板と、前記外板に当接される第一補強部分及び前記第一補強部分を挟んで前記外板とは反対側に配置される第二補強部分を有する前記補強部品を準備する準備工程と、前記第一補強部分と前記第二補強部分との間に空隙が形成されるように保持し、前記第一補強部分を前記外板の裏面に当接させる配置工程と、前記第二補強部分を貫くようにレーザ光を照射し、前記第一補強部分を前記第二補強部分と重なり合う領域で前記外板に対して溶接接合し、前記第二補強部分に当該溶接接合に起因するレーザ痕を形成する溶接工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a metal structure manufacturing method according to the present invention includes a metal outer plate whose surface forms an appearance surface, and a metal that is bonded to the back surface of the outer plate and reinforces the outer plate. A method of manufacturing a metal structure including a reinforcing component made of metal, wherein the outer plate, a first reinforcing portion abutting on the outer plate, and the outer plate sandwiching the first reinforcing portion A preparatory step of preparing the reinforcing component having a second reinforcing portion disposed on the side, and holding the first reinforcing portion so that a gap is formed between the first reinforcing portion and the second reinforcing portion; An arrangement step of bringing the portion into contact with the back surface of the outer plate, and a laser beam is irradiated so as to penetrate the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion is overlapped with the second reinforcing portion with respect to the outer plate. Welded together to form a laser mark on the second reinforcing part due to the welded joint. Characterized in that it comprises a welding step of, a.
本発明に係る金属製構造体の製造方法においては、補強部品を第一補強部分と第二補強部分とで構成している。配置工程では、第一補強部分は外板に当接されるものであり、第二補強部分は第一補強部分を挟んで外板とは反対側に配置されるものである。配置工程では更に、第一補強部分と第二補強部分との間には空隙が形成されるように、第二補強部分は第一補強部分から離隔配置される。配置工程に続く溶接工程では、そのように配置した第一補強部品及び第二補強部品に対して、第二補強部分を貫くようにレーザ光を照射し、第一補強部分を第二補強部分と重なり合う領域で外板に対して溶接接合し、第二補強部分に当該溶接接合に起因するレーザ痕を形成するものである。従って、第一補強部分は外板と当接するために好適な形態となす一方で、第二補強部品が第一補強部品から離隔配置された態様全体で補強部品の強度を担わせることができ、結果として補強部品による補強強度を十分に確保しつつ外板との当接性を高めることができる。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, the reinforcing component is composed of a first reinforcing portion and a second reinforcing portion. In the arranging step, the first reinforcing portion is brought into contact with the outer plate, and the second reinforcing portion is arranged on the side opposite to the outer plate with the first reinforcing portion interposed therebetween. Further, in the arranging step, the second reinforcing part is spaced apart from the first reinforcing part so that a gap is formed between the first reinforcing part and the second reinforcing part. In the welding process subsequent to the arranging step, the first reinforcing part and the second reinforcing part arranged in such a manner are irradiated with laser light so as to penetrate the second reinforcing part, and the first reinforcing part is changed to the second reinforcing part. In the overlapping region, welding is performed on the outer plate, and laser marks resulting from the welding are formed in the second reinforcing portion. Therefore, while the first reinforcing portion is in a suitable form for contacting the outer plate, the second reinforcing component can bear the strength of the reinforcing component in the entire mode that is spaced from the first reinforcing component, As a result, it is possible to enhance the contact property with the outer plate while sufficiently securing the reinforcing strength by the reinforcing component.
更に第一補強部分は第二補強部分と重なり合う領域で外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されており、第二補強部分には、第一補強部分が外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されている箇所に対応し、当該溶接接合に起因するレーザ痕が形成されている。ここのレーザ痕は、第一補強部分を外板にレーザ光を用いて溶接接合する際に、第二補強部分が影響を受けた結果生じる溶融痕であり、孔が開いたままの場合もあり一度開いた孔が塞がって痕跡のみが残っている場合もある。従って、第一補強部分と第二補強部分とが一体的に構成されている場合には、第一補強部分と第二補強部分とが重なり合う領域外に接合のための部分を張り出させる必要が無くなり、補強部品の小型化及び軽量化を図ることができる。一方、第一補強部分と第二補強部分とを別体に構成した場合でも、第一補強部分と第二補強部分とを重ね合わせて溶接接合することができ、その溶接箇所は第一補強部分全体に広がるように形成できるので、外板の外観面側に溶接接合に起因する何らかの痕跡が生じたとしても違和感の無いように分散させることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化若しくは製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体の製造方法を提供することができる。 Further, the first reinforcing portion is welded to the outer plate with a laser beam in a region overlapping with the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion emits a laser beam to the outer plate with respect to the second reinforcing portion. Corresponding to the locations welded and joined, laser marks resulting from the welded joint are formed. The laser mark here is a melt mark resulting from the influence of the second reinforcing part when the first reinforcing part is welded to the outer plate using laser light, and the hole may remain open. In some cases, once the hole is closed, only traces remain. Therefore, when the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are integrally formed, it is necessary to project a portion for joining outside the region where the first reinforcing portion and the second reinforcing portion overlap. As a result, the reinforcing component can be reduced in size and weight. On the other hand, even when the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are configured separately, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion can be overlapped and welded, and the welded portion is the first reinforcing portion. Since it can form so that it may spread over the whole, even if some trace resulting from welding joining arises in the external surface side of an outer plate, it can be made to disperse | distribute so that there may be no discomfort. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a metal structure that can contribute to weight reduction or simplification of the manufacturing process while minimizing the influence on the surface side of the outer plate.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記溶接工程において、前記第一補強部分を前記外板に対してレーザ焦点深度の深いレーザ光によって溶接接合するものであって、当該溶接接合する際には前記第二補強部分にレーザ通過孔が形成されてレーザ光線が通過し、当該溶接接合が完了した際には前記第二補強部分に形成された前記レーザ通過孔が塞がれて前記レーザ痕が形成されることも好ましい。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, in the welding step, the first reinforcing portion is welded to the outer plate with a laser beam having a deep laser focal depth. When the welding is completed, a laser passage hole is formed in the second reinforcement portion and the laser beam passes. When the welding is completed, the laser passage hole formed in the second reinforcement portion is blocked. It is also preferable that the laser mark is formed.
この好ましい態様では、溶接工程においてレーザ焦点深度の深いレーザ光によって溶接接合するので、第一補強部品との間に空隙を設けて離隔配置されている第二補強部分側からレーザ光を照射し、第二補強部分にレーザ通過孔を形成させるようにしても、レーザ光のパワーが低減されずに第一補強部分まで到達する。従って、第一補強部分と外板とを確実に溶接接合することができる。また、溶接工程において溶接接合が完了してレーザ光の照射を停止すると、第二補強部分に形成されたレーザ通過孔は塞がれてレーザ痕となるように調整されているので、第二補強部分にレーザ通過孔が残ることなく第二補強部分の補強能力の低減を回避することができる。 In this preferred embodiment, since welding is performed by laser light having a deep laser focal depth in the welding process, laser light is irradiated from the second reinforcing portion side that is spaced apart from the first reinforcing component, Even if the laser passage hole is formed in the second reinforcing portion, the power of the laser beam reaches the first reinforcing portion without being reduced. Therefore, the first reinforcing portion and the outer plate can be reliably welded to each other. In addition, when the welding process is completed and the laser beam irradiation is stopped in the welding process, the laser passage hole formed in the second reinforcement portion is closed and adjusted so as to form a laser mark. It is possible to avoid a reduction in the reinforcing capability of the second reinforcing portion without leaving a laser passage hole in the portion.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記補強部品は、前記第一補強部分と前記第二補強部分とを繋ぐ第三補強部分を有し、前記第一補強部分と前記第二補強部分と前記第三補強部分とが一体化された部材として構成されており、前記配置工程において、前記第一補強部分を前記外板に当接させることで、前記第二補強部分が前記空隙を形成するように配置されることも好ましい。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, the reinforcing component has a third reinforcing portion that connects the first reinforcing portion and the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion and the second reinforcing portion. The reinforcing part and the third reinforcing part are configured as an integrated member, and in the arranging step, the second reinforcing part is brought into contact with the outer plate by bringing the first reinforcing part into contact with the outer plate. It is also preferable that they are arranged so as to form.
この好ましい態様では、補強部品を、第一補強部分と第二補強部分と第三補強部分とが一体化された部材として構成しているので、単一の部材としての補強部品を配置工程における一つの動作で外板に当接させ、続く溶接工程で溶接接合することで金属製構造体を構成することができ、金属製構造体を構成する際の製造工程の簡略化を図ることができる。また、第三補強部分によって第一補強部分と第二補強部分とを繋いでいるので、第三補強部分は第一補強部分と第二補強部分とを繋ぐ機能のみを担えばよく、第一補強部分と第二補強部分とが重なり合う領域外に接合のための部分を張り出させる必要が無くなり、補強部品の小型化及び軽量化を図ることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化及び製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することができる。 In this preferred embodiment, the reinforcing component is configured as a member in which the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion are integrated. The metal structure can be formed by abutting the outer plate with two operations and welding and joining in the subsequent welding process, and the manufacturing process for forming the metal structure can be simplified. Further, since the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are connected by the third reinforcing portion, the third reinforcing portion only has to have a function of connecting the first reinforcing portion and the second reinforcing portion. There is no need to project a portion for joining outside the region where the portion and the second reinforcing portion overlap, and the size and weight of the reinforcing component can be reduced. Therefore, it is possible to provide a metal structure capable of reducing the influence on the surface side of the outer plate as much as possible and contributing to the weight reduction and the simplification of the manufacturing process.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記補強部品は筒状の部材であって、前記第一補強部分の一端と前記第二補強部分の一端とを繋ぎ、前記第一補強部分の他端と前記第二補強部分の他端とを繋ぐ一対の前記第三補強部分を有し、前記第一補強部分と前記第二補強部分と前記第三補強部分とで筒状部分が構成されており、前記溶接工程において、前記第二補強部分を貫き前記第三補強部分に沿うようにレーザ光を照射し、前記筒状部分内において前記第一補強部分を前記外板に対して溶接接合することも好ましい。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, the reinforcing component is a tubular member, and connects the one end of the first reinforcing portion and one end of the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion. A pair of the third reinforcing portions connecting the other end of the second reinforcing portion and the other end of the second reinforcing portion, and the cylindrical portion is constituted by the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion. In the welding step, laser light is irradiated along the third reinforcement portion through the second reinforcement portion, and the first reinforcement portion is welded to the outer plate in the cylindrical portion. Bonding is also preferable.
この好ましい態様では、補強部品を、第一補強部分と第二補強部分と第三補強部分とで筒状部分が構成されるように筒状の部材として構成しているので、簡易な構成で補強部品としての強度を確保することができる。また、溶接工程では、第一補強部分を第二補強部分と重なり合う領域で外板に対して溶接接合しているので、筒状の補強部品の周辺部分で溶接接合するのではなく第一補強部分の内側全域に渡って溶接接合することが可能となり、金属製構造体の強度を十分に確保することが可能となる。 In this preferred embodiment, since the reinforcing component is configured as a cylindrical member so that the cylindrical portion is configured by the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion, the reinforcing component is reinforced with a simple configuration. The strength as a part can be secured. In the welding process, since the first reinforcing portion is welded to the outer plate in the region overlapping the second reinforcing portion, the first reinforcing portion is not welded and joined at the peripheral portion of the cylindrical reinforcing component. It becomes possible to weld and bond over the entire inner area of the metal, and it is possible to sufficiently ensure the strength of the metal structure.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記準備工程において、前記第一補強部分を構成する第一補強部品と、前記第二補強部分を構成する第二補強部品とを準備し、前記配置工程において、前記第一補強部品と前記第二補強部品とを重ね合わせて前記外板に当接させ、前記溶接工程において、前記第二補強部品を貫くようにレーザ光を照射し、前記第一補強部品と前記第二補強部品とを溶接接合すると共に、前記第一補強部品を前記外板に溶接接合することも好ましい。 Moreover, in the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, in the preparation step, a first reinforcement component that constitutes the first reinforcement portion and a second reinforcement component that constitutes the second reinforcement portion are prepared, In the arranging step, the first reinforcing component and the second reinforcing component are overlapped and brought into contact with the outer plate, and in the welding step, laser light is irradiated so as to penetrate the second reinforcing component, It is also preferable that the first reinforcing component and the second reinforcing component are welded and the first reinforcing component is welded to the outer plate.
この好ましい態様では、第一補強部分と第二補強部分とを別体に構成しつつ、配置工程及び溶接工程で第一補強部分と第二補強部分とを外板に取り付ける際には、第一補強部分と第二補強部分とを重ね合わせて溶接接合することができ、別々に溶接接合するのに比べて金属製構造体を構成する際の製造工程の簡略化を図ることができる。また、溶接工程において第一補強部分を外板に溶接接合する際に、溶接箇所は第一補強部分全体に広がるように形成できるので、外板の外観面側に溶接接合に起因する何らかの痕跡が生じたとしても違和感の無いように分散させることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することができる。 In this preferred embodiment, when the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are configured separately, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are attached to the outer plate in the arranging step and the welding step. The reinforcing portion and the second reinforcing portion can be overlapped and welded together, and the manufacturing process for forming the metal structure can be simplified as compared with welding and joining separately. In addition, when welding the first reinforcing portion to the outer plate in the welding process, the welded portion can be formed so as to spread over the entire first reinforcing portion, so there is some trace due to the welded joint on the outer surface side of the outer plate. Even if it occurs, it can be dispersed so that there is no sense of incongruity. Therefore, it is possible to provide a metal structure that can contribute to simplification of the manufacturing process while being able to reduce the influence on the surface side of the outer plate as much as possible.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記第一補強部品は平板状を成し、前記第二補強部品は、前記第一補強部品に当接されるフランジ部と、前記フランジ部と繋がっており前記第一補強部品から離隔するように形成されるチャネル部とを有するものであって、前記配置工程において、前記フランジ部が前記第一補強部品に当接するように重ね合わせて前記外板に当接させ、前記溶接工程において、前記チャネル部を貫くようにレーザ光を照射し、前記第一補強部品を前記外板に溶接接合することも好ましい。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, the first reinforcing component has a flat plate shape, and the second reinforcing component includes a flange portion that comes into contact with the first reinforcing component, and the flange portion. And a channel portion formed so as to be separated from the first reinforcing component, and in the arranging step, the flange portion is overlapped so as to be in contact with the first reinforcing component. It is also preferable that the first reinforcing component is welded to the outer plate by being brought into contact with the outer plate and irradiating a laser beam so as to penetrate the channel portion in the welding step.
この好ましい態様では、第一補強部品を平板状に形成しているので、外板との当接性をより高めることができる。また、配置工程において平板状の第一補強部品とフランジ部及びチャネル部を有する第二補強部品とを重ね合わせ、溶接工程ではチャネル部と重なり合う領域で第一補強部品を外板に溶接接合しているので、チャネル部と重なり合う第一補強部分全体において接合することができる。このように第一補強部品と外板とを、第一補強部品とチャネル部とが重なり合う領域で溶接接合することで、溶接領域を広げることによる補強強度のアップと、溶接接合の接合箇所の分散による外板表面側への溶接に起因する痕跡の影響の低減とを両立することができる。 In this preferable aspect, since the first reinforcing component is formed in a flat plate shape, the contact property with the outer plate can be further improved. In addition, the flat first reinforcing component and the second reinforcing component having the flange portion and the channel portion are overlapped in the arranging step, and in the welding step, the first reinforcing component is welded and joined to the outer plate in the region overlapping the channel portion. Therefore, it can join in the whole 1st reinforcement part which overlaps with a channel part. In this way, the first reinforcing component and the outer plate are welded together in the region where the first reinforcing component and the channel portion overlap, so that the reinforcing strength is increased by widening the welding region, and the welded joints are dispersed. It is possible to achieve both the reduction of the influence of the trace caused by the welding to the outer plate surface side.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記溶接工程において、前記第一補強部品と前記フランジ部とが重なり合う領域においてもレーザ光を照射し、前記フランジ部と前記第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、前記第一補強部品と前記外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置となるように、前記第一補強部品と前記第二補強部品とを溶接接合すると共に、前記第一補強部品を前記外板に溶接接合することも好ましい。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, in the welding step, laser light is irradiated even in a region where the first reinforcing component and the flange portion overlap, and the flange portion and the first reinforcing component are The first reinforcing component and the second reinforcing component are welded so that the location where the first reinforcing component and the outer plate are welded are located at the same position. In addition, it is also preferable that the first reinforcing component is welded to the outer plate.
この好ましい態様では、溶接工程において、フランジ部と第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品と外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置になるように溶接接合しているので、外板表面側へ溶接に起因する痕跡の数を減らすことができる。また、フランジ部と第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品と外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置になるように、同一の溶接工程で溶接接合しているので、別々に溶接接合する場合に比較して全体としてのエネルギーロスを低減することができる。 In this preferred embodiment, in the welding process, welding is performed so that the location where the flange portion and the first reinforcing component are welded and the location where the first reinforcing component and the outer plate are welded are in the same position. Since it has joined, the number of the traces resulting from welding to the outer-plate surface side can be reduced. In addition, the weld joint is welded in the same welding process so that the location where the flange portion and the first reinforcement component are welded and the location where the first reinforcement component and the outer plate are weld-joined are in the same position. Therefore, the energy loss as a whole can be reduced as compared with the case where welding is performed separately.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記溶接工程において、前記第一補強部品と前記チャネル部とが重なり合う領域において前記第一補強部品と前記外板とが溶接接合されている箇所と、前記第一補強部品と前記フランジ部と前記外板とが溶接接合されている箇所とは、同一直線上に位置するようにに配列されるようにレーザ光を照射することも好ましい。 In the metal structure manufacturing method according to the present invention, in the welding step, the first reinforcing component and the outer plate are welded and joined in a region where the first reinforcing component and the channel portion overlap. It is also preferable to irradiate the laser beam so that the first reinforcing component, the flange portion, and the portion where the outer plate is welded are arranged so as to be positioned on the same straight line.
この好ましい態様では、第一補強部品とチャネル部とが重なり合う領域において第一補強部品と外板とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品と前記フランジ部と外板とが溶接接合されている箇所とは、同一直線上に位置するように配列されるように溶接工程での溶接を調整しているので、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、チャネル部に相当するものなのかフランジ部に相当するものなのかを判別し難くなる。従って、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、外板表面側からは一様な痕跡として認識させることができ、感覚的に美観を向上させることができる。 In this preferred embodiment, the first reinforcing component and the outer plate are welded in the region where the first reinforcing component and the channel portion overlap, and the first reinforcing component, the flange portion, and the outer plate are welded. Since the welding in the welding process is adjusted so that it is arranged so that it is positioned on the same straight line, even if traces due to welding occur on the outer plate surface side, It is difficult to determine whether it corresponds to the flange portion. Therefore, even if a trace due to welding occurs on the outer plate surface side, it can be recognized as a uniform trace from the outer plate surface side, and the aesthetic appearance can be improved sensuously.
また本発明に係る金属製構造体の製造方法では、前記溶接工程において、レーザ光を用いるスポット溶接にて溶接接合するものであって、前記第一補強部品が配置されている領域において溶接痕が格子状に形成されるようにレーザ光を照射することも好ましい。 In the method for manufacturing a metal structure according to the present invention, in the welding step, welding welding is performed by spot welding using a laser beam, and a welding mark is formed in a region where the first reinforcing component is disposed. It is also preferable to irradiate the laser beam so that it is formed in a lattice shape.
この好ましい態様では、第二補強部分に形成されている溶接痕を、格子状に配置されるように溶接工程における溶接を調整しているので、第一補強部分と第二補強部分とを溶接接合する箇所や第一補強部分と外板とを溶接接合する箇所を格子状に配置することができる。従って、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、外板表面側からは縦に並んでいるようにも横に並んでいるようにも認識させることができ、感覚的に美観を向上させることができる。 In this preferred embodiment, since the welding in the welding process is adjusted so that the welding marks formed in the second reinforcing portion are arranged in a grid pattern, the first reinforcing portion and the second reinforcing portion are welded together. The place which welds and joins the location to perform and a 1st reinforcement part and an outer plate | board can be arrange | positioned at a grid | lattice form. Therefore, even if a trace due to welding occurs on the outer plate surface side, it can be recognized from the outer plate surface side as being lined up vertically or side by side. Can be improved.
本発明によれば、外板の表面側への外観上の影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化若しくは製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a metal structure that can contribute to weight reduction or simplification of a manufacturing process while being able to reduce the influence on the outer surface of the outer plate as much as possible. be able to.
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。本実施形態では、その表面が外観面を形成する金属製の外板と、その外板の裏面に接合され外板を補強する金属製の補強部品と、を備える金属製構造体の一例として鉄道車両構体について説明する。もっとも、金属製構造体は鉄道車両構体に限られるものではなく、自動車のボディや船舶のボディといったように、その表面が外観面を形成する金属製の外板と、その外板の裏面に接合され外板を補強する金属製の補強部品と、を備えるものであれば足りるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted. In the present embodiment, a railroad as an example of a metal structure including a metal outer plate whose surface forms an outer appearance surface and a metal reinforcing component joined to the back surface of the outer plate to reinforce the outer plate. The vehicle structure will be described. However, the metal structure is not limited to the railway vehicle structure, and it is bonded to the metal outer plate whose outer surface forms the exterior surface, such as an automobile body or a ship body, and the rear surface of the outer plate. And a metal reinforcing part that reinforces the outer plate is sufficient.
図1は、本実施形態に係る鉄道車両構体を示す斜視図である。図1に示すように、鉄道車両構体BDは、床構体FBと、屋根構体CBと、側構体SBと、妻構体EBとが互いに接合されて構成されている。床構体FBは、鉄道車両構体BDの床部を構成する部分である。屋根構体CBは、鉄道車両構体BDの屋根部を構成する部分である。側構体SBは、鉄道車両構体BDの側部を構成する部分であって、左右対称に一対設けられている。妻構体EBは、鉄道車両構体BDの端部を構成する部分であって、前方の端部と後方の端部とに一対設けられている。 FIG. 1 is a perspective view showing a railway vehicle structure according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the railway vehicle structure BD is configured by joining a floor structure FB, a roof structure CB, a side structure SB, and a wife structure EB. The floor structure FB is a part that constitutes a floor portion of the railway vehicle structure BD. The roof structure CB is a part that constitutes the roof portion of the railway vehicle structure BD. The side structures SB are parts that constitute the side portions of the railway vehicle structure BD, and a pair of side structures SB are provided symmetrically. The wife structure EB is a portion that constitutes an end portion of the railway vehicle structure BD, and is provided in a pair at a front end portion and a rear end portion.
側構体SBは、ドアユニットDUと、ドア上部パネルDUPと、側構体ブロックSBaと、側構体ブロックSBbと、窓ユニットWUaと、窓ユニットWUbとを有している。ドアユニットDUは、鉄道車両構体BDの出入り口を構成するユニットであって、片側に(一つの側構体SBにおいて)4個設けられている。ドア上部パネルDUPは、ドアユニットDUの上縁部よりも上側に位置し、屋根構体CBと接合される部分である。 The side structure SB includes a door unit DU, a door upper panel DUP, a side structure block SBa, a side structure block SBb, a window unit WUa, and a window unit WUb. The door unit DU is a unit that forms the entrance / exit of the railway vehicle structure BD, and four door units DU are provided on one side (in one side structure SB). The door upper panel DUP is a portion that is located above the upper edge of the door unit DU and is joined to the roof structure CB.
側構体ブロックSBaは、妻構体EBとドアユニットDUとの間に配置される部分であって、片側に(一つの側構体SBにおいて)2個設けられている。側構体ブロックSBaは、幕パネルUPaと、吹寄パネルMPaと、吹寄パネルMPbと、腰パネルLPaとを備えている。窓ユニットWUaは、側構体ブロックSBaに配置される窓を構成するユニットである。 The side structure block SBa is a portion arranged between the wife structure EB and the door unit DU, and two side structure blocks SBa are provided on one side (in one side structure SB). The side structure block SBa includes a curtain panel UPa, a blowing panel MPa, a blowing panel MPb, and a waist panel LPa. The window unit WUa is a unit that forms a window arranged in the side structure block SBa.
幕パネルUPaは、窓ユニットWUaの上縁部よりも上側に位置し、屋根構体CBと接合されるパネルである。吹寄パネルMPaは、妻構体EBと窓ユニットWUaとの間に配置されるパネルである。吹寄パネルMPbは、ドアユニットDUと窓ユニットWUaとの間に配置されるパネルである。腰パネルLPaは、窓ユニットWUaの下縁部よりも下側に位置し、床構体FBと接合されるパネルである。従って、窓ユニットWUaは、幕パネルUPaと、吹寄パネルMPaと、吹寄パネルMPbと、腰パネルLPaとによって囲まれている。 The curtain panel UPa is a panel that is located above the upper edge of the window unit WUa and is joined to the roof structure CB. The blowing panel MPa is a panel arranged between the wife structure EB and the window unit WUa. The blowing panel MPb is a panel disposed between the door unit DU and the window unit WUa. The waist panel LPa is a panel positioned below the lower edge of the window unit WUa and joined to the floor structure FB. Accordingly, the window unit WUa is surrounded by the curtain panel UPa, the blowing panel MPa, the blowing panel MPb, and the waist panel LPa.
側構体ブロックSBbは、ドアユニットDUとドアユニットDUとの間に配置される部分であって、片側に(一つの側構体SBにおいて)3個設けられている。側構体ブロックSBbは、幕パネルUPbと、吹寄パネルMPc,MPcと、腰パネルLPbとを備えている。窓ユニットWUbは、側構体ブロックSBbに配置される窓を構成するユニットである。 The side structure block SBb is a portion disposed between the door unit DU and the door unit DU, and three side structure blocks SBb are provided on one side (in one side structure SB). The side structure block SBb includes a curtain panel UPb, blowing panels MPc and MPc, and a waist panel LPb. The window unit WUb is a unit that forms a window arranged in the side structure block SBb.
幕パネルUPbは、窓ユニットWUbの上縁部よりも上側に位置し、屋根構体CBと接合されるパネルである。吹寄パネルMPcは、ドアユニットDUと窓ユニットWUbとの間に配置されるパネルである。腰パネルLPbは、窓ユニットWUbの下縁部よりも下側に位置し、床構体FBと接合されるパネルである。従って、窓ユニットWUbは、幕パネルUPbと、吹寄パネルMPc,MPcと、腰パネルLPbとによって囲まれている。 The curtain panel UPb is a panel that is positioned above the upper edge of the window unit WUb and is joined to the roof structure CB. The blowing panel MPc is a panel disposed between the door unit DU and the window unit WUb. The waist panel LPb is a panel positioned below the lower edge of the window unit WUb and joined to the floor structure FB. Accordingly, the window unit WUb is surrounded by the curtain panel UPb, the blowing panels MPc and MPc, and the waist panel LPb.
続いて、鉄道車両構体BDを構成する側構体ブロックSBaについて説明する。側構体ブロックSBaの説明にあたっては、その製造方法も併せて説明する。図2は、側構体ブロックSBa及び鉄道車両構体BDの製造方法を示すフロー図である。図2に示すように、側構体ブロックSBa及び鉄道車両構体BDの製造方法は、準備工程S01と、外板形成工程S02と、配置工程S03と、溶接工程S04と、構体形成工程S05とを備えている。 Next, the side structure block SBa constituting the railway vehicle structure BD will be described. In the description of the side structure block SBa, its manufacturing method will also be described. FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the side structure block SBa and the railway vehicle structure BD. As shown in FIG. 2, the manufacturing method of the side structure block SBa and the railway vehicle structure BD includes a preparation process S01, an outer plate formation process S02, an arrangement process S03, a welding process S04, and a structure formation process S05. ing.
準備工程S01では、床構体FB、屋根構体CB、側構体SB、及び妻構体EBをそれぞれ構成するための部材を準備する。側構体SBを例にとると、ドアユニットDUと、ドア上部パネルDUPと、側構体ブロックSBaと、側構体ブロックSBbと、窓ユニットWUaと、窓ユニットWUbとを構成するための部材を準備する。側構体ブロックSBbを構成する部材は、形状は若干異なるものの側構体ブロックSBbを構成する部材とほぼ同等なのでその説明を省略する。また、ドアユニットDU、ドア上部パネルDUP、窓ユニットWUa、及び窓ユニットWUbの構成は公知の構成であるので、それらの説明についても省略する。 In the preparation step S01, members for configuring the floor structure FB, the roof structure CB, the side structure SB, and the wife structure EB are prepared. Taking the side structure SB as an example, members for configuring the door unit DU, the door upper panel DUP, the side structure block SBa, the side structure block SBb, the window unit WUa, and the window unit WUb are prepared. . The members constituting the side structure block SBb are substantially the same as the members constituting the side structure block SBb, although the shapes thereof are slightly different, and the description thereof is omitted. Moreover, since the structure of the door unit DU, the door upper panel DUP, the window unit WUa, and the window unit WUb is a well-known structure, it abbreviate | omits also about those description.
上述したように側構体ブロックSBaは、幕パネルUPaと、吹寄パネルMPaと、吹寄パネルMPbと、腰パネルLPaとを備えている。側構体ブロックSBaを構成する部材として、幕パネルUPa、吹寄パネルMPa、吹寄パネルMPb、及び腰パネルLPaを構成する外板と、それら外板の裏側に設けられる補強部品を構成する部材とを準備する。 As described above, the side structure block SBa includes the curtain panel UPa, the blowing panel MPa, the blowing panel MPb, and the waist panel LPa. As members constituting the side structure block SBa, outer plates constituting the curtain panel UPa, the blowing panel MPa, the blowing panel MPb, and the waist panel LPa, and members constituting reinforcing parts provided on the back side of these outer plates prepare.
外板形成工程S02では、幕パネルUPa、吹寄パネルMPa、吹寄パネルMPb、及び腰パネルLPaを構成する外板を形成する。図3に、その外板8の平面図を示す。図3に示すように、外板8は、外板部材10と、外板部材12と、外板部材14と、外板部材16とを備えている。
In the outer plate forming step S02, outer plates constituting the curtain panel UPa, the blowing panel MPa, the blowing panel MPb, and the waist panel LPa are formed. FIG. 3 shows a plan view of the
外板部材10は、ステンレス製の板状部材であって、幕パネルUPaに対応するものである。外板部材12は、ステンレス製の板状部材であって、腰パネルLPaに対応するものである。外板部材14は、ステンレス製の板状部材であって、吹寄パネルMPaに対応するものである。外板部材16は、ステンレス製の板状部材であって、吹寄パネルMPbに対応するものである。
The
外板部材10と、外板部材12と、外板部材14と、外板部材16とを図3に示すような所定の位置に配置し、互いに溶接接合することで外板8を形成する。
The
図2に戻り、外板形成工程S02に続く配置工程S03では、外板8の裏面に取り付ける補強部品を配置する。図4及び図5に、補強部品の斜視図を示す。図4に示す補強部品20は、第一補強部品201(第一補強部分)と、第二補強部品202とを有している。第二補強部品202は、長手方向において第一補強部品201よりも短くなるように形成されている。
Returning to FIG. 2, in the disposing step S <b> 03 subsequent to the outer plate forming step S <b> 02, reinforcing parts to be attached to the back surface of the
第一補強部品201は、外板8に当接されるものであって、外板8に当接される当接面201aと、当接面201aとは反対側の裏面201bとを有している。第一補強部品201は、外板8に当接されて、更に第二補強部品202が当接される(図5参照)。
The first reinforcing
第二補強部品202は、第一補強部品201が外板8と当接される当接面201aとは反対側の裏面201bにおいて第一補強部品201に当接されるものである。第二補強部品202は、チャネル部を構成する第二補強部分202a及び一対の第三補強部分202c,202cと、一対のフランジ部202b,202b(本願発明の第三補強部分の一部として機能する)とを有している。
The second reinforcing
フランジ部202b,202bは、第一補強部品201に当接される部分である。チャネル部を構成する第二補強部分202aは、フランジ部202b,202bが第一補強部品201と当接しても、その第一補強部分201からは離隔するように形成されている。第二補強部分202aは、その両端から同じ方向に延びる第三補強部分202c,202cに繋がっており、その第三補強部分202c,202cを介してフランジ部202b,202bと繋がっている。第二補強部品202は、その断面が鍔付き帽子(ハット)形状を成している。従って、チャネル部を構成する第二補強部分202aと第三補強部分202c,202cとは、断面がC字状をなしている。フランジ部202b,202bは、断面C字状のチャネル部を構成する第三補強部分202c,202cの両端から互いに外側に延出するように形成されている。
The
第一補強部品201と第二補強部品202とは、互いの長手方向が沿うように配置し、第二補強部品202のフランジ部202b,202bを第一補強部品201の裏面201bに当接させる(図5参照)。
The
図2に戻り、配置工程S03に続く溶接工程S04では、図5に示すように配置した第一補強部品201と第二補強部品202とを外板8に溶接する。溶接工程S04において用いる溶接装置の一例を図6に示す。図6は、溶接工程S04において用いられるファイバーレーザ溶接装置FLAの構成を示す概略図である。
Returning to FIG. 2, in the welding step S <b> 04 following the arrangement step S <b> 03, the first reinforcing
ファイバーレーザ溶接装置FLAは、ファイバーレーザ発振器FBLと、光学ヘッドOPHとを備えており、光学ヘッドOPHからレーザ光LをワークW1及びワークW2に照射し、ワークW1とワークW2とを溶接接合するものである。 The fiber laser welding apparatus FLA includes a fiber laser oscillator FBL and an optical head OPH, which irradiates the workpiece W1 and the workpiece W2 with laser light L from the optical head OPH and welds and joins the workpiece W1 and the workpiece W2. It is.
ファイバーレーザ発振器FBLは、制御部FBLaと、ファイバーレーザ発振モジュールFBLbと、ビームコンバイナFBLcとを備えている。制御部FBLaは、ファイバーレーザ発振モジュールFBLbに電力を供給すると共に、ファイバーレーザ発振モジュールFBLbの挙動を制御する部分である。 The fiber laser oscillator FBL includes a control unit FBLa, a fiber laser oscillation module FBLb, and a beam combiner FBLc. The control unit FBLa supplies power to the fiber laser oscillation module FBLb and controls the behavior of the fiber laser oscillation module FBLb.
ファイバーレーザ発振モジュールFBLbは、複数個並列して設けられている。各ファイバーレーザ発振モジュールFBLbには、ダブルクラッドファイバーが用いられ,そのコアファイバーはYbがドーピングされレーザ媒質となっている。内部クラッド層に導入されたLD励起光がこのファイバー内を伝送することでコアファイバーが励起され,さらにこのファイバーの両端に埋め込まれた回折格子によりFBG(Fiber Bragg Grating)の原理で光が反射し往復することで増幅される。 A plurality of fiber laser oscillation modules FBLb are provided in parallel. Each fiber laser oscillation module FBLb uses a double clad fiber, and its core fiber is doped with Yb to form a laser medium. The LD excitation light introduced into the inner cladding layer is transmitted through the fiber to excite the core fiber, and the light is reflected on the principle of FBG (Fiber Bragg Grating) by the diffraction grating embedded at both ends of the fiber. Amplified by reciprocating.
並列接続された各ファイバーレーザ発振モジュールFBLbの出力は、複数本の光ファイバーFaによってビームコンバイナFBLcに集約され、1本の光ファイバーFbを介して光学ヘッドOPHに伝送される。光学ヘッドOPH内にはコリメーションレンズといった各種のレンズによって光学系が形成され、深いレーザ焦点深度のレーザ光Lが出力されるように構成されている。具体的には、ビーム品質として5mm・mrad程度のレーザ光Lが出力される。 The outputs of the fiber laser oscillation modules FBLb connected in parallel are aggregated to the beam combiner FBLc by a plurality of optical fibers Fa, and transmitted to the optical head OPH via the single optical fiber Fb. An optical system is formed in the optical head OPH by various lenses such as a collimation lens, and a laser beam L having a deep laser focal depth is output. Specifically, a laser beam L having a beam quality of about 5 mm · mrad is output.
図6に示すファイバーレーザ溶接装置FLAを用い、図5に示す第一補強部品201及び第二補強部品202を外板8に溶接すると、図7に示すような状態となる。具体的には、第二補強部品202の第二補強部分202aには、レーザ光Lを用いた溶接接合に起因するレーザ痕WTaが形成される。溶接痕WMaは、レーザ痕WTaの直下に形成されているため、第一補強部品201と外板8とが重なり合う部分であって、レーザ痕WTaが形成されている場所に対応する位置には、溶接痕WMaが形成されている。また、第二補強部品202のフランジ部202bと第一補強部品201とが重なり合う部分には、溶接痕WMbが形成されている。
When the first reinforcing
図8に、図7の矢印A方向から見た平面図を示す。図8に示すように、第二補強部分202aに形成されているレーザ痕WTaと、フランジ部202bに形成されている溶接痕WMbとは、全体として格子状を成すように形成されている。従って、格段のレーザ痕WTaと溶接痕WMbとは、同一直線上に位置するように配列されている。上述したように、レーザ痕WTaと同じ位置に溶接痕WMaが形成されているので、溶接痕WMaと溶接痕WMbとが同一直線上に位置するように形成されている。
FIG. 8 is a plan view seen from the direction of arrow A in FIG. As shown in FIG. 8, the laser mark WTa formed on the second reinforcing
図9に、図7の矢印B方向から見た側面図を示す。図9に示すように、溶接痕WMbは、外板8と第一補強部品201と第二補強部品202のフランジ部202bとを繋ぐように溶接接合した部位に生じる溶接痕である。また、溶接痕WMaは、外板8と第一補強部品201とを繋ぐように溶接接合した部位に生じる溶接痕である。本実施形態では、ファイバーレーザ溶接によって溶接接合しているので、溶接痕WMaが生じるように溶接する際には、第二補強部品202のチャネル部を構成する第二補強部分202aをレーザ光が貫通する。より具体的には、第二補強部分202aにレーザ光を照射することで、金属蒸気を発生させてキーホールを形成し、そのキーホールをレーザ光が通過することで第一補強部品201と外板8とを溶接接合する。この溶接接合が終了するとキーホールが閉塞されてレーザ痕WTaが形成される。もっとも、溶接接合が終了してもキーホールに相当する孔が残存するようにしても、第二補強部品202が担うべき強度が担保されるものであれば何ら問題がない。
FIG. 9 shows a side view seen from the direction of arrow B in FIG. As shown in FIG. 9, the welding mark WMb is a welding mark generated at a site where the
本実施形態では、外板8に当接される第一補強部分を構成するものとして第一補強部品201を用い、第一補強部分である第一補強部品201を挟んで外板8とは反対側に配置される第二補強部分202aをフランジ部として有する第二補強部品202を用いたけれども、第一補強部分と第二補強部分とが一体的に構成される補強部品を採用することも好ましい態様である。
In the present embodiment, the first reinforcing
図10及び図11に、第一補強部分と第二補強部分とを一体的に構成した補強部品30を示す。補強部品30は筒状の部品であって、第一補強部分302と、第二補強部分301と、第三補強部分303,304とを有している。第一補強部分302は、外板8に当接される平板状の部分である。第二補強部分301は、第一補強部分302を挟んで外板8とは反対側に離隔して配置される平板状の部分である。第三補強部分303は、第一補強部分302の一端側の辺と第二補強部分301の一端側の辺とを繋ぐ平板状の部分である。第三補強部分304は、第一補強部分302の他端側の辺と第二補強部分301の他端側の辺とを繋ぐ平板状の部分である。
10 and 11 show a reinforcing
図11に示すように、補強部品30の第一補強部分302を外板8に当接するように配置し、図6を参照しながら説明したファイバーレーザ溶接装置FLAを用い、第二補強部分301を貫通するようにレーザ光を照射し、第一補強部分302を外板8に対して溶接接合すると図12に示す状態となる。
As shown in FIG. 11, the first reinforcing
図12に示すように、第一補強部分302を外板8に溶接接合した溶接痕WMcに対応し、第二補強部分301にはレーザ痕WTbが形成される。
As shown in FIG. 12, a laser mark WTb is formed in the second reinforcing
図13に、図12の矢印C方向から見た側面図を示す。図13に示すように、溶接痕WMcは、外板8と第一補強部分302とを繋ぐように溶接接合した部位に生じる溶接痕である。本実施形態では、ファイバーレーザ溶接によって溶接接合しているので、溶接痕WMcが生じるように溶接する際には、第二補強部分301をレーザ光が貫通する。より具体的には、第二補強部分301にレーザ光を照射することで、金属蒸気を発生させてキーホールを形成し、そのキーホールをレーザ光が通過することで第一補強部分302と外板8とを溶接接合する。この溶接接合が終了するとキーホールが閉塞されてレーザ痕WTbが形成される。もっとも、溶接接合が終了してもキーホールに相当する孔が残存するようにしても、補強部品30が担うべき強度が担保されるものであれば何ら問題がない。
FIG. 13 shows a side view seen from the direction of arrow C in FIG. As shown in FIG. 13, the weld mark WMc is a weld mark generated at a site where the
続いて、より具体的に外板8に補強部品20等を配置する手順を、図14〜図16を参照しながら説明する。図14〜図16においては、外板8の裏面に補強部品20,22,24を取り付けて、側構体ブロックSBaを形成している。補強部品22は、上述した補強部品20を構成する第二補強部品202と、この第二補強部品202よりも長手方向の長さが長い第二補強部品222とを用い、第一補強部品201よりも長手方向の長さが長い第一補強部品221と組み合わせることで形成している。補強部品24は、上述した補強部品20を構成する第二補強部品202よりも長手方向の長さが長い第二補強部品242を用い、第一補強部品201よりも長手方向の長さが長い第一補強部品241と組み合わせることで形成している。
Next, a procedure for arranging the reinforcing
まず図14に示すように、外板8(図3参照)に、補強部品20を構成する第一補強部品201と第二補強部品202とを配置し、上述したようなファイバーレーザ溶接にて溶接接合する。更に外板8に、補強部品22を構成する第一補強部品221と第二補強部品202,222とを配置し、上述したようなファイバーレーザ溶接にて溶接接合する。外板8の外板部材10及び外板部材12に相当する領域(図3参照)には、補強部品22を取り付ける。外板8の外板部材16に相当する領域(図3参照)には、補強部品20を取り付ける。
First, as shown in FIG. 14, the first reinforcing
補強部品20,22は、鉄道車両構体BDの長手方向(図1参照)に沿うように、すなわち鉄道車両が走行するレールが延伸する方向に沿うように取り付けられる。補強部品20,22を外板8に取り付けるにあたっては、補強部品20を構成する第二補強部品202と、補強部品22を構成する第二補強部品222とが略同じ位置になるように取り付けるものとする。
The reinforcing
続いて図15に示すように、外板8に挟み板26,28を取り付ける。挟み板26,28は、第一補強部品201,221と略同一の厚みを有する板状部材である。挟み板26は、外板部材10に相当する領域(図3参照)の最下方に取り付けられた補強部品22と、外板部材12に相当する領域(図3参照)の最上方に取り付けられた補強部品22との間に配置され、レーザ溶接にて外板8に溶接接合される。挟み板26は、縦方向に配置される一方で、レーザ溶接は横方向に沿って適宜決められる間隔において溶接接合される。
Subsequently, as shown in FIG. 15, the
挟み板28は、補強部品20と補強部品20との間、補強部品20と補強部品22との間、補強部品22と補強部品22との間に配置され、レーザ溶接にて外板8に溶接接合される。挟み板28は、縦方向に配置される一方で、レーザ溶接は横方向に沿って適宜決められる間隔において溶接接合される。
The sandwiching
続いて図16に示すように、補強部品24を取り付ける。補強部品24は、補強部品20,22に対して、第一補強部品201,221が露出している部分に縦方向に沿って取り付けられる。また、挟み板26,28は、このように取り付けられる補強部品24に対応する位置に取り付けられるものである。補強部品24は、外板8に既に取り付けられている補強部品20,22及び挟み板26,28に対してレーザ溶接によって溶接接合される。
Subsequently, as shown in FIG. 16, the reinforcing
図2に戻り、構体形成工程S05では、上述したように形成した側構体ブロックSBa等を利用して側構体SBを組み立てる。最終的には、床構体FB、屋根構体CB、側構体SB、及び妻構体EBを用いて鉄道車両構体BDを組み立てる。 Returning to FIG. 2, in the structure forming step S05, the side structure SB is assembled using the side structure block SBa formed as described above. Finally, the railway vehicle structure BD is assembled using the floor structure FB, the roof structure CB, the side structure SB, and the wife structure EB.
上述した本実施形態においては、補強部品20を第一補強部分に相当する第一補強部品201と第二補強部分202aを有する第二補強部品202とで構成している。第一補強部品201は外板8に当接されるものであり、第二補強部分202aは第一補強部品201を挟んで外板8とは反対側に配置されるものである。更に、第一補強部品201と第二補強部分202aとの間には空隙が形成されるように、第二補強部分202aは第一補強部品201から離隔配置されている。従って、第一補強部品201は外板8と当接するために好適な形態である平板状となす一方で、第二補強部分202aが第一補強部品201から離隔配置された態様全体で補強部品20の強度を担わせることができ、結果として補強部品20による補強強度を十分に確保しつつ外板8との当接性を高めることができる。
In the present embodiment described above, the reinforcing
更に第一補強部品201は第二補強部分202aと重なり合う領域で外板8に対してレーザ光を用いて溶接接合されており、第二補強部分202aには、第一補強部品201が外板8に対してレーザ光を用いて溶接接合されている箇所に対応し、当該レーザ光を用いた溶接接合に起因するレーザ痕WTaが形成されている。このレーザ痕WTaは、第一補強部品201を外板8にレーザ光を用いて溶接接合する際に、第二補強部分202aが影響を受けた結果生じる溶融痕であり、キーホールといった孔が開いたままの場合もあり一度開いた孔が塞がって痕跡のみが残っている場合もある。
Further, the first reinforcing
従って、補強部品20のように第一補強部品201と第二補強部分202aとを別体に構成した場合には、第一補強部品201と第二補強部分202aとを重ね合わせて溶接接合することができ、その溶接箇所は第一補強部品201全体に広がるように形成できるので(図8等参照)、外板8の外観面側に溶接接合に起因する何らかの痕跡が生じたとしても違和感の無いように分散させることができる。また、第一補強部品201と第二補強部品202とを外板8に対して同時に溶接接合することができるので、別々に溶接接合することに比較して工程が簡略化される。
Therefore, when the first reinforcing
一方、図10〜図13を参照しながら説明した補強部品30のように、第一補強部分302と第二補強部分301とが一体的に構成されている場合には、第一補強部分302と第二補強部分301とが重なり合う領域外に接合のための部分を張り出させる必要が無くなり(補強部品20のようなフランジ部202bが不要となり)、補強部品30の小型化及び軽量化を図ることができる。従って、外板の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、軽量化若しくは製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体としての鉄道車両構体BDを提供することができる。
On the other hand, when the first reinforcing
図10〜図13を参照しながら説明した補強部品30のように、第一補強部分302と第二補強部分301と第三補強部分303,304とが一体化された部材として構成すれば、単一の部材としての補強部品30を外板8に当接させ溶接接合することで金属製構造体としての鉄道車両構体BDを構成することができ、金属製構造体を構成する際の製造工程の簡略化を図ることができる。また、第三補強部分303,304によって第一補強部分302と第二補強部分301とを繋いでいるので、第三補強部分303,304は第一補強部分302と第二補強部分301とを繋ぐ機能のみを担えばよく、第一補強部分302と第二補強部分301とが重なり合う領域外に接合のための部分を張り出させる必要が無くなり、補強部品30の小型化及び軽量化を図ることができる。
If the first reinforcing
図10〜図13に示したように、補強部品30は、第一補強部分302と第二補強部分301と第三補強部分303,304とで筒状部分が構成されるように筒状の部材として構成しているので、簡易な構成で補強部品としての強度を確保することができる。また、第一補強部分302は第二補強部分301と重なり合う領域で外板8に対して溶接接合されているので、筒状の補強部品30の周辺部分で溶接接合するのではなく第一補強部分302の内側全域に渡って溶接接合することが可能となり、金属製構造体としての鉄道車両構体BDの強度を十分に確保することが可能となる。
As shown in FIGS. 10 to 13, the reinforcing
一方、図4〜図9を参照しながら説明した補強部品20では、第一補強部分を構成する第一補強部品201と第二補強部分202aを含む第二補強部品202とを別体に構成しつつ、第一補強部品201と第二補強部品202とを外板に取り付ける際には、第一補強部品201と第二補強部品202とを重ね合わせて溶接接合することができ、金属製構造体である鉄道車両構体BDを構成する際の製造工程の簡略化を図ることができる。また、第一補強部品201を外板8に溶接接合する溶接箇所は第一補強部品201全体に広がるように形成できるので、外板8の外観面側に溶接接合に起因する何らかの痕跡が生じたとしても違和感の無いように分散させることができる。従って、外板8の表面側への影響を極力低減することを可能なものとしつつ、製造工程の簡略化に資することが可能な金属製構造体としての鉄道車両構体BDを提供することができる。
On the other hand, in the reinforcing
補強部品20では、第一補強部品201を平板状に形成しているので、外板8との当接性をより高めることができる。また、平板状の第一補強部品201と、フランジ部202b及び第二補強部分202a及び第三補強部分202cを含むチャネル部を有する第二補強部品202とを重ね合わせ、チャネル部を構成する第二補強部分202aと重なり合う領域で第一補強部品201を外板8に溶接接合している。従って、チャネル部を構成する第二補強部分202aと重なり合う第一補強部品201全体において接合することができる。このように第一補強部品201と外板8とを、第一補強部品201とチャネル部を構成する第二補強部分202aとが重なり合う領域で溶接接合することで、溶接領域を広げることによる補強強度のアップと、溶接接合の接合箇所の分散による外板表面側への溶接に起因する痕跡の影響の低減とを両立することができる。
In the
また補強部品20を採用した場合には、フランジ部202bと第一補強部品201とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品201と外板8とが溶接接合されている箇所とが同じ位置になるように溶接接合している(図9参照)。従って、外板表面側へ溶接に起因する痕跡の数を減らすことができる。また、フランジ部202bと第一補強部品201とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品201と外板8とが溶接接合されている箇所とが同じ位置になるように、同一の溶接工程で溶接接合しているので、別々に溶接接合する場合に比較して全体としてのエネルギーロスを低減することができる。
When the reinforcing
また補強部品20を採用した場合には、第一補強部品201とチャネル部を構成する第二補強部分202aとが重なり合う領域において、第一補強部品201と外板8とが溶接接合されている箇所と、第一補強部品201とフランジ部202bと外板8とが溶接接合されている箇所とは、同一直線上に位置するように配列されている(図8参照)。このように配列すると、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、チャネル部を構成する第二補強部分202aに相当するものなのかフランジ部202bに相当するものなのかを判別し難くなる。従って、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、外板表面側からは一様な痕跡として認識させることができ、感覚的に美観を向上させることができる。
Further, when the reinforcing
本実施形態では、第一補強部分を構成する第一補強部品201に形成されている溶接痕WMa,WMbや、第一補強部分302に形成されている溶接痕WMcを、格子状に配置されるように形成しているので、第一補強部分を構成する第一補強部品201と第二補強部分202aを含む第二補強部品202とを溶接接合する箇所や、第一補強部分を構成する第一補強部品201と外板8とを溶接接合する箇所や、第一補強部分302と外板8とを溶接接合する箇所を格子状に配置することができる。従って、外板表面側に溶接に起因する痕跡が生じたとしても、外板表面側からは縦に並んでいるようにも横に並んでいるようにも認識させることができ、感覚的に美観を向上させることができる。
In the present embodiment, the welding marks WMa and WMb formed on the first reinforcing
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples. In other words, those specific examples that have been appropriately modified by those skilled in the art are also included in the scope of the present invention as long as they have the characteristics of the present invention. For example, the elements included in each of the specific examples described above and their arrangement, materials, conditions, shapes, sizes, and the like are not limited to those illustrated, but can be changed as appropriate. Moreover, each element with which each embodiment mentioned above is provided can be combined as long as technically possible, and the combination of these is also included in the scope of the present invention as long as it includes the features of the present invention.
8:外板
10,12,14,16:外板部材
20,22,24:補強部品
26,28:挟み板
201:第一補強部品
201a:当接面
201b:裏面
202:第二補強部品
202a:第二補強部分(チャネル部)
202b:フランジ部
202c:第三補強部分(チャネル部)
BD:鉄道車両構体
CB:屋根構体
DU:ドアユニット
DUP:ドア上部パネル
EB:妻構体
FB:床構体
LPa,LPb:腰パネル
MPa,MPb,MPc:吹寄パネル
SB:側構体
SBa,SBb:側構体ブロック
UPa,UPb:幕パネル
WUa,WUb:窓ユニット
WMa,WMb:溶接痕
WTa:レーザ痕
FLA:ファイバーレーザ溶接装置
FBL:ファイバーレーザ発振器
FBLa:制御部
FBLb:ファイバーレーザ発振モジュール
FBLc:ビームコンバイナ
OPH:光学ヘッド
Fa,Fb:光ファイバー
L:レーザ光
W1,W2:ワーク
8:
202b:
BD: Railcar structure CB: Roof structure DU: Door unit DUP: Door upper panel EB: Wife structure FB: Floor structure LPa, LPb: Waist panel MPa, MPb, MPc: Air blow panel SB: Side structure SBa, SBb: Side Structure block UPa, UPb: curtain panel WUa, WUb: window unit WMa, WMb: welding mark WTa: laser mark FLA: fiber laser welding apparatus FBL: fiber laser oscillator FBLa: control unit FBLb: fiber laser oscillation module FBLc: beam combiner OPH : Optical head Fa, Fb: Optical fiber L: Laser light W1, W2: Workpiece
Claims (17)
前記補強部品は、前記外板に当接される第一補強部分と、前記第一補強部分を挟んで前記外板とは反対側に配置される第二補強部分とを有しており、
前記第一補強部分と前記第二補強部分との間には空隙が形成されると共に、前記第一補強部分は前記第二補強部分と重なり合う領域で前記外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されており、
前記第二補強部分には、前記第一補強部分が前記外板に対してレーザ光を用いて溶接接合されている箇所に対応し、当該レーザ光を用いた溶接接合に起因するレーザ痕が形成されていることを特徴とする金属製構造体。 A metal structure comprising a metal outer plate whose surface forms an appearance surface, and a metal reinforcing component joined to the back surface of the outer plate to reinforce the outer plate,
The reinforcing component has a first reinforcing portion that comes into contact with the outer plate, and a second reinforcing portion that is disposed on the opposite side of the outer plate across the first reinforcing portion,
A gap is formed between the first reinforcement portion and the second reinforcement portion, and the first reinforcement portion is welded to the outer plate using a laser beam in an area overlapping the second reinforcement portion. Are joined,
The second reinforcing portion corresponds to a portion where the first reinforcing portion is welded to the outer plate using a laser beam, and a laser mark is formed due to the welding connection using the laser beam. Metal structure characterized by being made.
前記第二補強部品は、前記第一補強部品に当接されるフランジ部と、前記フランジ部と繋がっており前記第一補強部品から離隔するように形成されるチャネル部とを有しており、
前記第一補強部品は、少なくとも前記チャネル部と重なり合う領域で、前記外板に対して溶接接合されていることを特徴とする請求項4に記載の金属製構造体。 The first reinforcing component has a flat plate shape,
The second reinforcing component has a flange portion that is in contact with the first reinforcing component, and a channel portion that is connected to the flange portion and formed so as to be separated from the first reinforcing component,
5. The metal structure according to claim 4, wherein the first reinforcing component is welded to the outer plate at least in a region overlapping with the channel portion.
前記フランジ部と前記第一補強部品とが溶接接合されている箇所と、前記第一補強部品と前記外板とが溶接接合されている箇所とが同じ位置であることを特徴とする請求項5に記載の金属製構造体。 The first reinforcing component is welded to the outer plate even in a region overlapping the flange portion,
6. The location where the flange portion and the first reinforcing component are welded and the location where the first reinforcing component and the outer plate are welded are the same position. Metal structure described in 2.
前記外板と、前記外板に当接される第一補強部分及び前記第一補強部分を挟んで前記外板とは反対側に配置される第二補強部分を有する前記補強部品を準備する準備工程と、
前記第一補強部分と前記第二補強部分との間に空隙が形成されるように保持し、前記第一補強部分を前記外板の裏面に当接させる配置工程と、
前記第二補強部分を貫くようにレーザ光を照射し、前記第一補強部分を前記第二補強部分と重なり合う領域で前記外板に対して溶接接合し、前記第二補強部分に当該溶接接合に起因するレーザ痕を形成する溶接工程と、を備えることを特徴とする製造方法。 It is a method for manufacturing a metal structure comprising a metal outer plate whose surface forms an outer appearance surface, and a metal reinforcing component joined to the back surface of the outer plate to reinforce the outer plate,
Preparation for preparing the reinforcing component having the outer plate, a first reinforcing portion that is in contact with the outer plate, and a second reinforcing portion that is disposed on the opposite side of the outer plate across the first reinforcing portion Process,
An arrangement step of holding the first reinforcing portion and the second reinforcing portion so as to form a gap and bringing the first reinforcing portion into contact with the back surface of the outer plate,
The laser beam is irradiated so as to penetrate the second reinforcing portion, the first reinforcing portion is welded to the outer plate in a region overlapping the second reinforcing portion, and the second reinforcing portion is welded to the welded joint. And a welding process for forming the resulting laser mark.
前記配置工程において、前記第一補強部分を前記外板に当接させることで、前記第二補強部分が前記空隙を形成するように配置されることを特徴とする請求項9又は10に記載の製造方法。 The reinforcing component has a third reinforcing portion that connects the first reinforcing portion and the second reinforcing portion, and the first reinforcing portion, the second reinforcing portion, and the third reinforcing portion are integrated. Configured as a member,
The said 2nd reinforcement part is arrange | positioned in the said arrangement | positioning process so that said 1st reinforcement part may be contact | abutted to the said outer plate, and the said space | gap may be formed. Production method.
前記溶接工程において、前記第二補強部分を貫き前記第三補強部分に沿うようにレーザ光を照射し、前記筒状部分内において前記第一補強部分を前記外板に対して溶接接合することを特徴とする請求項11に記載の製造方法。 The reinforcing component is a tubular member that connects one end of the first reinforcing portion and one end of the second reinforcing portion, and connects the other end of the first reinforcing portion and the other end of the second reinforcing portion. It has a pair of third reinforcing parts to be connected, and the first reinforcing part, the second reinforcing part, and the third reinforcing part constitute a cylindrical part,
In the welding step, irradiating the laser beam along the third reinforcing portion through the second reinforcing portion, and welding the first reinforcing portion to the outer plate in the cylindrical portion; The manufacturing method according to claim 11, wherein the manufacturing method is characterized.
前記配置工程において、前記第一補強部品と前記第二補強部品とを重ね合わせて前記外板に当接させ、
前記溶接工程において、前記第二補強部品を貫くようにレーザ光を照射し、前記第一補強部品と前記第二補強部品とを溶接接合すると共に、前記第一補強部品を前記外板に溶接接合することを特徴とする9又は10に記載の製造方法。 In the preparation step, a first reinforcement part that constitutes the first reinforcement part and a second reinforcement part that constitutes the second reinforcement part are prepared,
In the arranging step, the first reinforcing component and the second reinforcing component are overlapped and brought into contact with the outer plate,
In the welding step, laser light is irradiated so as to penetrate the second reinforcing component, the first reinforcing component and the second reinforcing component are welded and joined, and the first reinforcing component is welded and joined to the outer plate. The manufacturing method according to 9 or 10, wherein:
前記第二補強部品は、前記第一補強部品に当接されるフランジ部と、前記フランジ部と繋がっており前記第一補強部品から離隔するように形成されるチャネル部とを有するものであって、
前記配置工程において、前記フランジ部が前記第一補強部品に当接するように重ね合わせて前記外板に当接させ、
前記溶接工程において、前記チャネル部を貫くようにレーザ光を照射し、前記第一補強部品を前記外板に溶接接合することを特徴とする請求項13に記載の製造方法。 The first reinforcing component has a flat plate shape,
The second reinforcing component includes a flange portion that is in contact with the first reinforcing component, and a channel portion that is connected to the flange portion and is formed to be separated from the first reinforcing component. ,
In the arrangement step, the flange portion is overlapped so as to be in contact with the first reinforcing component and is in contact with the outer plate,
The manufacturing method according to claim 13, wherein in the welding step, laser light is irradiated so as to penetrate the channel portion, and the first reinforcing component is welded to the outer plate.
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