JP6190752B2 - 鉄道車両用台車枠の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は鉄道車両用台車枠の製造方法に関する。

鉄道車両用台車枠は、車両の長手方向に沿って互いに平行に配された一対の側梁と、一対の側梁の間において、各側梁を接続するように車両の幅方向に沿って配された横梁とを備える。

横梁の構成要素として、金属パイプからなる横梁パイプを用いて軽量化を図った鉄道車両用台車枠が知られている。この場合、側梁と横梁パイプとは溶接にて連結される。また複数の横梁パイプを用いる場合、隣接する横梁パイプを例えば長尺部材である繋梁（「補強梁」とも称する。）で溶接にて連結することにより、鉄道車両用台車枠の補強が図られる。

以下、横梁パイプと繋梁との溶接方法を図８を用いて例示する。まず図８（ａ）に示すように、上板５１Ｙ及び下板５２Ｙと、上板５１Ｙ及び下板５２Ｙの間に配された一対の側板(不図示)とを有する長尺部材５Ｙを用意する。上板５１Ｙは長尺状の本体部５１０Ｙと、本体部５１０Ｙの長手方向一端から幅方向両側に向けて突出された裾基部５１１Ｙとを有する。長尺部材５Ｙの裾基部５１１Ｙが形成された長手方向一端の端辺Ｌ４を、横梁パイプ４の長手方向に沿って横梁パイプ４の側部４０と接触するように配置する（図８（ａ））。端辺Ｌ４と側部４０との間にビード（溶接部）５６を形成して横梁パイプ４と長尺部材５Ｙとを溶接する（図８（ｂ））。その後、本体部５１０Ｙに対する裾基部５１１Ｙの突出方向端部から横梁パイプ４の長手方向に沿ってさらに溶接を行い、ビード５６と連続するように新たな溶接部（追加ビード５７）を形成する（図８（ｃ））。その後、追加ビード５７を仕上げ、裾基部５１１Ｙの突出方向に向かって幅が漸減する形状の裾先端部５８を形成する（図８（ｄ））。これにより、裾基部５１１Ｙと裾先端部５８とからなる裾部５９を有する繋梁５Ａを形成する。裾部５９は、横梁パイプ４と繋梁５Ａとの溶接部分を補強する部位として用いられる。

横梁は上記した横梁パイプ４と繋梁５Ａの他に、横梁パイプの側部に溶接にて連結される歯車受や主電動機受等の複数の長尺部材をさらに備える場合がある。従って、歯車受及び主電動機受の横梁パイプとの各溶接部分においても上記した繋梁５Ａと同様に裾部を形成して、各溶接部分の補強が図られることがある。

特開２０１３−１３３０２３号公報

前記した鉄道車両用台車枠は、複数の横梁パイプに上記した複数の長尺部材を溶接で連結して製造される。このため、前記各長尺部材と各横梁パイプとの溶接部分に裾部を効率よく形成できれば、鉄道車両用台車枠の製造効率の向上が図れるので有利である。

本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、長尺部材と金属パイプとの溶接部分において、裾部を効率よく形成することが可能な鉄道車両用台車枠の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る鉄道車両用台車枠の製造方法は、第１方向に延びる本体部と、前記本体部の前記第１方向一端側から前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記本体部の両側より突出した一対の突出部とを有する長尺部材を用い、前記長尺部材の前記一端側における前記各突出部の端辺を、前記第２方向に延びる長尺状の金属パイプの長手方向の側部に沿って配置する配置ステップと、前記端辺を含む前記長尺部材の前記一端と前記金属パイプの前記側部とを溶接により連結する溶接ステップと、前記本体部の前記第１方向に沿った両側部と隣接する前記各突出部の側部を仕上げる仕上げステップとを備え、前記仕上げステップでは、前記本体部の前記両側部から前記各突出部の突出方向に向かって前記各突出部の前記第１方向における幅を漸減させることにより、前記本体部と連続し且つ仕上げ後の前記各突出部の突出方向末端を先端とする裾部を形成する。

上記一態様の製造方法によれば、長尺部材の本体部の第１方向に沿った両側部と隣接する前記各突出部の側部を仕上げることで、本体部と連続し且つ仕上げ後の各突出部の突出方向末端を先端とする裾部を形成するので、従来のように裾基部の端部に追加ビードを形成して裾部を形成する溶接工程が不要である。

また長尺部材の一対の突出部は、本体部の第１方向一端側から第１方向と直交する第２方向に沿って本体部より突出されているので、その突出方向に沿って長尺部材の第１方向一端側における端辺と、金属パイプの側部とを直線的に溶接できる。従って長尺部材と金属パイプとの溶接部分を比較的容易に形成することが可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、長尺部材と金属パイプとの溶接部分において、裾部を効率よく形成することが可能な鉄道車両用台車枠の製造方法を提供できる。

実施形態に係る鉄道車両用台車枠の構成を示す斜視図である。 鉄道車両用台車枠の部分構成を示す分解図である。 繋梁の構成を示す斜視図である。 長尺部材の構成を示す斜視図である。 鉄道車両用台車枠の製造工程のステップ図である。 鉄道車両用台車枠の製造工程の様子を上方から示した図である。（ａ）は配置ステップ、（ｂ）は溶接ステップ、（ｃ）は第１仕上げステップ、（ｄ）は第２仕上げステップをそれぞれ示す図である。 鉄道車両用台車枠の製造工程の様子を斜方から示した図である。（ａ）は配置ステップ、（ｂ）は溶接ステップ、（ｃ）は第１仕上げステップ、（ｄ）は第２仕上げステップをそれぞれ示す図である。 従来の鉄道車両用台車枠の製造工程の様子を上方から示した図である。（ａ）は配置ステップ、（ｂ）は溶接ステップ、（ｃ）は裾先端部形成ステップ、（ｄ）は仕上げステップをそれぞれ示す図である。

以下、本発明の実施形態を各図を参照して説明する。

図１と図２とに実施形態に係る鉄道車両台車（以下、「台車」と称する。）の構成を示す。鉄道車両用台車は、鉄道車両用台車枠１（以下、「台車枠１」と称する。）と、これに回転自在に軸支された一対の輪軸２とを備える。台車の上方には、不図示の車体が枕ばねを介して積載される。

台車枠１は互いに間隔をおいて並設された一対の側梁３と、一対の側梁３の間において、各側梁３を接続するように並設された横梁とを備える。横梁は、横梁パイプ４と、横梁パイプ４の間において各横梁パイプ４を接続するように配された繋梁５と、各横梁パイプ４の側部４０に配された歯車箱吊受６及び主電動機受７とを有する。

輪軸２は、車軸２０と、車軸２０に設けられた一対の車輪２１とを有する。各側梁３は車両の長手方向に沿って配され、その各長手方向両端付近において、一対の側梁３間で車両の幅方向に配された各車軸２０を回転自在に軸支する。

横梁パイプ４は金属パイプ（例えば鋼管）で構成され、その長手方向の両端付近において一対の側梁３と連結される。尚、横梁パイプ４の断面形状は円形に限定されず、多角形状や楕円状の断面形状であってもよい。

繋梁５は図３に示すように、互いに対向して配置された同一形状の上板５１及び下板５２と、上板５１及び下板５２の間において左右に対向して配置された一対の側板５３とを有してなる。

上板５１及び下板５２のそれぞれは、第１方向（前後方向：車両長手方向）に延びる長尺状の本体部５１０と、本体部５１０の第１方向両端から第１方向と直交する第２方向（左右方向：台車幅方向）に沿って本体部５１０の両側より突出された４つの裾部５１１（「板コバ」とも称する。）とを有する。本体部５１０の第１方向における両端辺と、各裾部５１１の端辺とは、第２方向に沿って直線状に連続する。これにより繋梁５は、本体部５１０の第１方向における両端辺と裾部５１１の各端辺とにわたり、第２方向に沿って延びる直線状の４つの端辺Ｌ１を有する。繋梁５において、端辺Ｌ１は横梁パイプ４の長手方向に沿って配置され、側部４０と溶接により連結される溶接線となる部位である。上板５１及び下板５２はそれぞれ金属板（例えば鋼板）を用いて一体的に構成される。

側板５３は短冊状の板体であって、上板５１及び下板５２の各長さよりも若干長さが短く、長手方向両端の形状が横梁パイプ４の側部４０と溶接できるように側部４０の外面に沿った形状（例えば円弧形状）である。側板５３は上板５１及び下板５２と同材料からなる金属板を用いて構成される。

繋梁５は、上板５１及び下板５２が対向して配置され、上板５１及び下板５２の間において、左右に対向して配置された一対の側板５３の上下方向両端が上板５１及び下板５２における各本体部５１０と溶接により連結されてなる。これにより繋梁５は全体として略角筒状に構成される。

尚、図３では繋梁５を単体で示しているが、一対の繋梁５の裾部５１１は台車枠１において、繋梁５を一対の横梁パイプ４の各側部４０と溶接により連結した状態で形成されている。

歯車箱吊受６及び主電動機受７はいずれも金属板により形成されている。歯車箱吊受６には歯車装置が連結される。主電動機受７には鉄道車両の主電動機が連結される。歯車箱吊受６及び主電動機受７は図２に示すように、それぞれ端辺Ｌ１と同様に直線状の端辺Ｌ２、Ｌ３を有している。台車枠１において、端辺Ｌ２、Ｌ３は一対の横梁パイプ４の長手方向に沿うように配置され、各横梁パイプ４の側部４０とそれぞれ溶接される。

次に、本実施形態に係る台車枠１の製造方法を図４〜図７を用いながら説明する。

まず、図４に示す構成の長尺部材５Ｘを用意する。長尺部材５Ｘは繋梁５の元となる部材であって、互いに対向して配置された同一形状の上板５１Ｘ及び下板５２Ｘと、上板５１Ｘ及び下板５２Ｘの間に左右に対向して配置された一対の側板５３とを有してなる。上板５１Ｘ及び下板５２Ｘは同一形状であるため、以下、代表して上板５１Ｘの構成について説明する。上板５１Ｘは、図３に示した裾部５１１を形成するための４つの突出部５１１Ｘを有する。突出部５１１Ｘは、一定幅を有する帯状領域と、本体部５１０に向かって幅を漸増させながら連なるＲ状領域とを有し、本体部５１０の第１方向における両端から第２方向の両側に突出されている。上板５１Ｘの端辺Ｌ１は、突出部５１１Ｘの端辺を含む長尺部材５Ｘの長手方向一端であって、本体部５１０の第１方向における両端辺と、これに直線状に連続する突出部５１１Ｘの端辺とにわたって延びている。尚、図示しないが、長尺部材５Ｘの端辺Ｌ１における端面は、開先を形成するために厚み方向に対して傾斜するように形成されている。

次に上記構成を有する長尺部材５Ｘを用い、図５に示す各ステップを順次経ることで、一対の横梁パイプ４と溶接により連結した一対の繋梁５を形成する。

具体的には、配置ステップとして、図６（ａ）と図７（ａ）とに示すように、横梁パイプ４をその長手方向が第２方向を向くように配置する。その後、第２方向に沿って長尺部材５Ｘの端辺Ｌ１を横梁パイプ４の側部４０に接するように配置する（図５のステップＳ１）。

次に溶接ステップとして、図６（ｂ）と図７（ｂ）とに示すように、長尺部材５Ｘの第１方向における一端と横梁パイプ４の側部４０とを溶接し、端辺Ｌ１と側部４０との間にビード５５を形成する。また図示しないが、同様の溶接方法で下板５２Ｘの端辺と側部４０との間にもビード５５を形成する。これにより長尺部材５Ｘと横梁パイプ４とを連結する（図５のステップＳ２）。このときの溶接方法としては、例えばＭＡＧ溶接等、公知のアーク溶接法を用いることができるが、この溶接方法に限定されない。

溶接ステップの実施後、図５の第１仕上げステップとして、図６（ｃ）と図７（ｃ）とに示すように、本体部５１０の第１方向に沿った一対の側部Ｍ１と隣接する各突出部５１１Ｘの側部を仕上げる（図５のステップＳ３）。これにより、本体部５１０から遠ざかるにつれて各突出部５１１Ｘの幅を大まかに漸減する。このときの仕上げ方法としては、例えばガウジングを実施することができる。ガウジングにより、アーク熱を利用して突出部５１１Ｘの金属を部分的に溶融し、溶融した金属を圧縮空気で飛ばして除去する。尚、図６（ｃ）と図７（ｃ）では、ガウジングにより突出部５１１Ｘの側部が仕上げられて形成された加工面Ｇ１の様子を模式的に示す。ガウジングによる仕上げは、不要な部分を少しずつ削り取って行うため、「はつり」とも言う。

第１仕上げステップの実施後、図５の第２仕上げステップとして、図６（ｄ）と図７（ｄ）とに示すように、各突出部５１１Ｘの加工面Ｇ１をさらに仕上げる（図５のステップＳ４）。この仕上げ方法としては、例えばグラインダを使用することができる。第２仕上げステップでは、第１仕上げステップの仕上げ処理をさらに進めることによって、本体部５１０の各側部Ｍ１から各突出部５１１Ｘの突出方向に向かって第１方向に沿った各突出部５１１Ｘの幅を漸減させる。これにより、仕上げ後の各突出部５１１Ｘの突出方向末端を先端Ｐ１とし、本体部５１０に対してＲ形状をなして連続する裾部５１１を形成する。グラインダによる仕上げも不要な部分を少しずつ削り取って行うため、ガウジングによる仕上げと同様、「はつり」とも言う。

尚、第１仕上げステップと第２仕上げステップとを実施することで、各突出部５１１Ｘは長手方向長さが若干短くなる程度に切削され、裾部５１１の先端Ｐ１が形成される。

次に、各ステップＳ１〜Ｓ４と同様の各ステップを長尺部材５Ｘの残余の突出部５１１Ｘについても同様に行い、他方の横梁パイプ４の側部４０と溶接により連結された各裾部５１１を形成する。これにより長尺部材５Ｘを用いて繋梁５を形成すると同時に、繋梁５を横梁パイプ４に溶接で連結することができる。

このように本実施形態の溶接方法によれば、ステップＳ３とステップＳ４とにおいて、例えば本体部５１０から遠ざかるにつれて突出部５１１Ｘの各幅を漸減させて仕上げることにより、追加ビード５７（図８（ｃ）参照）を形成しなくても突出部５１１Ｘの突出方向末端Ｃ１の近傍の位置に先端Ｐ１を有し、本体部５１０と連続する裾部５１１を効率よく形成することができる。従って図８（ｃ）と図８（ｄ）とに示したように、裾基部５１１Ｙの端部に追加ビード５７を形成して裾部５９を形成する溶接工程が不要であるため、工程の削減を図ることができる。

さらに長尺部材５Ｘでは各突出部５１１Ｘが本体部５１０の第１方向一端から本体部５１０の第２方向両側より突出されているので、ステップＳ２では突出部５１１Ｘの突出方向に沿って端辺Ｌ１と側部４０とを直線的に溶接できる。従って、横梁パイプ４と繋梁５との溶接を比較的容易且つ迅速に実施することが可能であり、場合によってはロボット溶接等を用いてステップＳ２の実施を自動化することも可能である。

また図８（ｃ）と図８（ｄ）とに示したように、従来は裾基部５１１Ｙの突出方向端部に形成した追加ビード５７を加工して裾先端部５８を形成し、裾基部５１１Ｙと裾先端部５８とで裾部５９を構成していたため、裾基部５１１Ｙと裾先端部５８とで材料及び構造が不均一になるおそれがあるが、本実施形態では長尺部材５Ｘで一体的に裾部５１１を構成するので、その材料及び構造を比較的均一にできる。これにより裾部５１１の強度の均一化を図ることができる。

次に上記とは別の長尺部材５Ｘを用意し、ステップＳ１〜Ｓ４と同様の各ステップを実施することにより、一対の横梁パイプ４の各側部４０に対して溶接により連結された他方の繋梁５を形成する。

さらにステップＳ１〜Ｓ４と同様の各ステップを実施することで、一対の横梁パイプ４の各側部４０に溶接により連結された各歯車箱吊受６及び各主電動機受７を形成する。

具体的には、第１方向に延びる本体部を有し、第１方向の一端側より第２方向に沿って本体部の両端より突出する各突出部（突出部５１１Ｘと同様のもの）を有する不図示の長尺部材（加工前の歯車箱吊受及び主電動機受）を用意する。一対の横梁パイプ４を各長手方向が第２方向に沿うように配置する。加工前の歯車箱吊受及び主電動機受の各第１方向一端側の端辺Ｌ２、Ｌ３（図２参照）を第２方向に沿って一対の横梁パイプ４の各側部４０と接するように配置する。端辺Ｌ２、Ｌ３を各側部４０と直線的に溶接し、端辺Ｌ２、Ｌ３と各側部４０との間にビード（図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すビード５５を参照）を形成する。加工前の歯車箱吊受及び主電動機受の各突出部に対して第１仕上げステップ及び第２仕上げステップを実施する。これにより仕上げ後の各突出部の突出方向末端を先端とし、歯車箱吊受６の本体部に対してＲ形状をなして連続する裾部６０と、これらと同様に主電動機受７の本体部に対してＲ形状をなして連続する裾部７０（図２参照）とをそれぞれ形成する。以上で各横梁パイプ４に溶接により連結された各歯車箱吊受６及び各主電動機受７を形成する。

その後、各横梁パイプ４の長手方向両端付近を各側梁３と溶接により連結することで、台車枠１が完成する。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲でその構成を変更、追加、又は削除することができる。前記各実施形態は互いに任意に組み合わせてもよく、例えば１つの実施形態中の一部の構成又は方法を他の実施形態に適用してもよい。

上記実施形態において台車枠１に配する横梁パイプ４及び繋梁５の本数はそれぞれ２本ずつとしたが、横梁パイプ４と繋梁５の各本数はこれ以外（例えば各１本や、各３本以上）であってもよい。

繋梁５において用いる側板５３は２枚としたが、１枚または３枚以上の側板５３を用いて繋梁５を構成してもよい。

図５に示した各ステップＳ１〜Ｓ４は、いずれかの横梁パイプ４と一対の繋梁５との各溶接部分と、いずれかの横梁パイプ４と歯車箱吊受６及び主電動機受７の各溶接部分との中から選ばれたいずれかの溶接部分に実施してもよい。また、横梁パイプ４に対してその他の長尺部材（例えばブレーキ受等）を溶接により連結する際に各ステップＳ１〜Ｓ４を実施してもよい。

以上のように、本発明に係る鉄道車両用台車枠の製造方法は、長尺部材と金属パイプとの溶接部分において、裾部を効率よく形成することが可能な優れた効果を有する。従って、この効果の意義を発揮できる鉄道車両用台車枠の製造方法として広く適用すると有益である。

Ｌ１〜Ｌ３ 端辺
１ 鉄道車両用台車枠
４ 横梁パイプ
５ 繋梁
５Ｘ 長尺部材
６ 歯車箱吊受
７ 主電動機受
５１、５１Ｘ 上板
５２、５２Ｘ 下板
５３ 側板
５１１ 裾部
５１０ 本体部
５１１Ｘ 突出部

Claims (2)

1. 第１方向に延びる本体部と、前記本体部の前記第１方向一端側から前記第１方向と直交する第２方向に沿って前記本体部の両側より突出した一対の突出部とを有する長尺部材を用い、前記長尺部材の前記一端側における前記各突出部の端辺を、前記第２方向に延びる長尺状の金属パイプの長手方向の側部に沿って配置する配置ステップと、
   前記端辺を含む前記長尺部材の前記一端と前記金属パイプの前記側部とを溶接により連結する溶接ステップと、
   前記本体部の前記第１方向に沿った両側部と隣接する前記各突出部の側部を仕上げる仕上げステップとを備え、
   前記仕上げステップでは、前記本体部の前記両側部から前記各突出部の突出方向に向かって前記各突出部の前記第１方向における幅を漸減させることにより、前記本体部と連続し且つ仕上げ後の前記各突出部の突出方向末端を先端とする裾部を形成する、鉄道車両用台車枠の製造方法。
2. 前記仕上げステップは、
   前記各突出部の一部をガウジングで仕上げる第１ステップと、
   前記第１ステップ後、前記各突出部の一部をグラインダで仕上げる第２ステップとを有する、請求項１に記載の鉄道車両用台車枠の製造方法。
   

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