TW201418086A - 鐵道車輛構造體用之曲面板、前頭車輛構造體、及鐵道車輛構造體用之曲面板之製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於使曲面板往車輛之安裝變容易、無需用於機械加工之複雜的治具或調整作業，且亦減少材料之浪費。鐵道車輛構造體用之曲面板6~8，具備：曲面形狀之板本體11、30、40，係具有面向車外之外面與面向車內之內面；以及複數個補強肋12~17、31~36、41~48，係從板本體11、30、40之內面11b、30b、40b朝向車內側突出；補強肋12~17、31~36、41~48，具有作為對板本體11、30、40之外面11a、30a、40a進行機械加工時之基準面而形成於同一平面上之加工基準面A1、A2、A3；補強肋12、15、31、35、42、43、48，具有作為安裝於車輛時之基準面而與軌道方向、枕木方向及垂直方向之任一者正交之安裝基準面X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2、X3、Y3、Z3。

Description

鐵道車輛構造體用之曲面板、前頭車輛構造體、及鐵道車輛構造體用之曲面板之製造方法

本發明係關於一種鐵道車輛構造體用之曲面板、前頭車輛構造體、及鐵道車輛構造體用之曲面板之製造方法。

高速鐵道車輛之前頭車輛，成為立體的流線形狀，係以將前頭車輛構造體之外板加工成既定之曲面形狀而形成。前頭車輛構造體之外板，有將金屬板藉由手工作業等進行彎曲加工而製作之情形，亦有將金屬素材藉由機械加工進行切削而製作之情形。在藉由彎曲加工製作外板之情形，由於外板成為三次元曲面，因此於外板不存在可成為基準之平面，而難以管理在進行將外板固定於車輛之骨架之作業時之安裝尺寸。另一方面，在藉由機械加工製作外板之情形，用於將金屬素材固定於機械加工機之定盤的加工基準面，對於金屬素材係為必需，但由於外板成為三次元曲面，因此，加工基準面，與在將外板安裝於車輛之骨架時為必需之安裝基準面一般係不一致，而無法利用作為安裝基準面。

在專利文獻1之曲面板之製作方法中，在經沖壓成形之曲面板之外周部的既定部位形成點標記(point mark)，在加工機之各起重器(jack)載置點標記並將各起重器之高度調整成基準高度，藉由機械加工切削曲面板之一面而形成肋(rib)，進一步地切削曲面板之另一面而將曲面板加工成既 定之形狀及厚度，最後修整(trimming)曲面板之外周部。

專利文獻1：日本特許第3717426號公報

然而，在專利文獻1之情形，於曲面板不具安裝基準面，且對於進行往車輛骨架之安裝作業時之安裝尺寸管理必需熟練。此外，於機械加工時，必須調整各起重器之高度以將加工對象之曲面板定位於既定之姿勢，而使起重器等之治具為必要，並且亦使高度調整作業為必要。進一步地，由於在曲面板之外周部設置點標記等而於最後修整外周部，因此將浪費被修整之部分之材料。

因此，本發明之目的在於使鐵道車輛構造體用之曲面板往車輛之安裝變容易、無需用於機械加工之複雜的治具或調整作業，且亦減少材料之浪費。

本發明之鐵道車輛構造體用之曲面板，具備：曲面形狀之板本體，係具有面向車外之外面與面向車內之內面；以及複數個補強肋，係從該板本體之內面朝向車內側突出；該複數個補強肋之至少2個，具有作為對該板本體之外面進行機械加工時之基準面並形成於同一平面上之加工基準面；該複數個補強肋之至少任一者，具有作為安裝於車輛時之基準面並與軌道方向、枕木方向及垂直方向之任一者正交之安裝基準面。

此外，本發明之鐵道車輛構造體用之曲面板之製造方法，係使用於鐵道車輛之前頭車輛之具有曲面形狀之外板的製造方法，具備有如下之步驟：藉由對金屬素材之上面進行機械加工，形成朝向上方突出之複數個補強肋，於該複數個補強肋之至少2個形成已形成於同一平面上之加 工基準面，於該複數個補強肋之至少任一者形成作為安裝於車輛時之基準面而與軌道方向、枕木方向及垂直方向之任一者正交之安裝基準面；將形成有該複數個補強肋之該金屬素材以上下顛倒之方式反轉，將該加工基準面設置於機械加工機之定盤；以及對該加工基準面已設置於該定盤之該金屬素材之上面藉由該機械加工機進行加工成曲面形狀而形成板本體。

根據上述之構成或方法，由於曲面板之複數個補強肋之至少 何者具有安裝基準面，因此能夠使將曲面板安裝於車輛骨架時之安裝尺寸管理變容易。此外，在對板本體之外面進行機械加工時，只要可將補強肋之加工基準面載置於機械加工機之定盤即可，因此亦可無需複雜的治具或調整作業。進一步地，由於加工基準面及安裝基準面設於補強肋，因此亦可無需於最後進行修整，且能夠減少材料之浪費或加工時間。此外，在構件之外部設有加工基準面或安裝基準面之情形，雖作為曲面板而將不使用之部分做修整之作業為必要，但根據上述之構成或方法，由於加工基準面、安裝基準面均設於補強肋，因此相較於將該等與補強肋各別地設置之情形，能夠簡化加工形狀、減少構造上多餘之部位，對於輕量化及省空間化亦能所有幫助。

由以上之說明可知，根據本發明，能夠使鐵道車輛構造體用 之曲面板往車輛之安裝變容易、無需用於機械加工之複雜的治具或調整作業、減少材料之浪費、簡化加工形狀，且能有助於減少構造上多餘之部位而輕量化及省空間化。

1‧‧‧鐵道車輛

2‧‧‧前頭車輛構造體

3‧‧‧骨架

4‧‧‧外板

6~8‧‧‧曲面板

11、30、40‧‧‧板本體

11a、30a、40a‧‧‧外面

11b、30b、40b‧‧‧內面

12~17、31~36、41~48‧‧‧補強肋

A1、A2、A3‧‧‧加工基準面

X1、X2、X3‧‧‧安裝基準面(軌道方向)

Y1、Y2、Y3‧‧‧安裝基準面(枕木方向)

Z1、Z2、Z3‧‧‧安裝基準面(垂直方向)

圖1，係表示實施形態之鐵道車輛之前頭車輛構造體的立體圖。

圖2，係從下方觀察圖1所示之前頭車輛構造體用之曲面板的仰視圖。

圖3，係從圖2之III箭視方向觀察的側視圖。

圖4，(A)係圖2之IVa-IVa線剖面圖，(B)係圖2之IVb-IVb線剖面圖，(C)係圖2之IVc-IVc線剖面圖。

圖5，(A)係圖2之Va-Va線剖面圖，(B)係圖2之Vb-Vb線剖面圖，(C)係圖2之Vc-Vc線剖面圖。

圖6，係表示圖2所示之曲面板往骨架固定之狀態的要部剖面圖。

圖7，係表示曲面板往骨架固定之狀態之變形例的要部剖面圖。

圖8，(A)~(D)係說明曲面板之製造順序的立體圖。

以下，參照圖式說明實施形態。

圖1，係表示實施形態之鐵道車輛1之前頭車輛構造體2的立體圖。如圖1所示，前頭車輛構造體2，具備有沿車體之輪廓構成之格子狀的骨架3、及從車外側固定於該骨架3的外板4。外板4，係具有立體的曲面之流線形狀，於其一部分之外面呈現有彎曲線5，彎曲線5以隨著往前方漸漸地降低彎曲度而消失之方式造形。外板4，於包含彎曲線5之前部的部分具有沿彎曲線5前後排列之3枚曲面板6~8。曲面板6~8分別係以機械加工金屬素材而形成，且於外板4之中曲面板6~8以外之主要部9係以彎曲加工金屬板而形成。而且，於外板4之主要部9之一部分形成有開口9a，於該開口9a嵌入曲面板6~8並熔接於骨架3。一般而言，於彎曲加工之情形，雖幾乎不浪費金屬材料而完成，但必需對複雜形狀之加工熟練。於機 械加工之情形，雖無需對加工熟練亦可形成複雜之形狀，但產生浪費經切削出之金屬材料。在本實施形態之情形，由於外板4之主要部9係彎曲加工而成，且對於形狀複雜的部分係使用經機械加工而成之曲面板6~8,因此可減少金屬材料之浪費、且無需熟練便能實現複雜形狀之精度佳之加工。

圖2，係從下方觀察圖1所示之前頭車輛構造體2用之曲面 板6~8的仰視圖。圖3，係從圖2之III箭視方向觀察的側視圖。圖4(A)係圖2之IVa-IVa線剖面圖，圖4(B)係圖2之IVb-IVb線剖面圖，圖4(C)係圖2之IVc-IVc線剖面圖。圖5(A)係圖2之Va-Va線剖面圖，圖5(B)係圖2之Vb-Vb線剖面圖，圖5(C)係圖2之Vc-Vc線剖面圖。在圖2~5中，軌道方向(車輛長邊方向)以X表示，枕木方向(車寬方向)以Y表示，垂直方向以Z表示。該等XYZ之相互正交之三方向，係作為將曲面板6~8往骨架3安裝時之定位之基準的方向。以下，個別地對曲面板6~8進行說明。

曲面板6，具備有：曲面形狀之板本體11，係具有面向車外 之外面11a與面向車內之內面11b；及複數個補強肋12~17，係從板本體11之內面11b朝向車內側突出。在板本體11之中補強肋12~17突出之部分呈曲面。補強肋12~17，以於正交之二方向(XY方向)延伸之方式配置。補強肋12、13，在俯視觀察下形成“”字形狀。“”字狀的補強肋12、13，以開口相互地朝向相同方向之方式配置。於該等補強肋12、13之開口側，在如覆蓋該開口般之區域以與補強肋12、13分離之方式形成有帶狀之補強肋14、15。亦即，帶狀之補強肋14、15，在俯視觀察下與“”字狀之補強肋12、13以不形成閉環形狀之方式留有間隙。其他之帶狀之補強肋16、17，在板本體11之外周部分之既定部位形成於與補強肋14、15正交之方向。

於補強肋12~17之突出方向之前端面，分別形成有以板本體 11之外面11a作為進行機械加工時之基準面而形成於同一平面99上之平坦的加工基準面A1。於補強肋12、13、15~17之加工基準面A1之既定部位，形成有用於在機械加工時定位且固定於定盤之定位固定孔19。於補強肋12、15之側面，形成有作為將曲面板6安裝於骨架3時之安裝尺寸之軌道方向之基準面而與軌道方向正交之安裝基準面X1。於補強肋12之其他之側面，形成有作為將曲面板6安裝於骨架3時之安裝尺寸之枕木方向之基準面而與枕木方向正交之安裝基準面Y1。於補強肋12之突出方向之前端面之一部分，形成有作為將曲面板6安裝於骨架3時之安裝尺寸之垂直方向之基準面而與垂直方向正交之安裝基準面Z1。該等安裝基準面X1、Y1、Z1，雖係與加工基準面A1為不同之面，但形成於具有加工基準面A1之補強肋12、15。此外，安裝基準面Z1，相對於與補強肋12之突出方向正交之方向傾斜。亦即，安裝基準面Z1與加工基準面A1之面的朝向不同。

曲面板7，具備有：曲面形狀之板本體30，係具有面向車外 之外面30a與面向車內之內面30b；複數個補強肋31~36，係從板本體30之內面30b朝向車內側突出。板本體30之中補強肋31~36突出之部分呈現曲面。補強肋31~36，以於正交之二方向(XY方向)延伸之方式配置。補強肋31、32，在俯視觀察下形成“”字形狀。“”字狀之補強肋31、32，以開口相互地相對向之方向配置。於該等補強肋31、32之開口側，在覆蓋該開口般之區域以與補強肋31、32分離之方式形成有帶狀之補強肋33、34。 其他之帶狀之補強肋35、36，在板本體30之外周部分之既定部位形成於與補強肋33、34平行之方向。

於補強肋31~36之突出方向之前端面，分別形成有以板本體 30之外面30a作為進行機械加工時之基準面而形成於同一平面99上之平坦的加工基準面A2。於補強肋31~36之加工基準面A2之既定部位，形成有用於在機械加工時定位於定盤之定位孔38。於補強肋31、36之側面，形成有作為將曲面板7安裝於骨架3時之安裝尺寸之軌道方向之基準面而與軌道方向正交之安裝基準面X2。於補強肋31之其他之側面，形成有作為將曲面板7安裝於骨架3時之安裝尺寸之枕木方向之基準面而與枕木方向正交之安裝基準面Y2。於補強肋31之突出方向之前端面之一部分，形成有作為將曲面板7安裝於骨架3時之安裝尺寸之垂直方向之基準面而與垂直方向正交之安裝基準面Z2。該等安裝基準面X2、Y2、Z2，雖係與加工基準面A2為不同之面，但形成於具有加工基準面A2之補強肋31、35、36。此外，安裝基準面Z2，相對於與補強肋31之突出方向正交之方向傾斜。亦即，安裝基準面Z2與加工基準面A2之面的朝向不同。

曲面板8，具備有：曲面形狀之板本體40，係具有面向車外 之外面40a與面向車內之內面40b；以及複數個補強肋41~48，係從板本體40之內面40b朝向車內側突出。板本體40之中補強肋41~48突出之部分呈現曲面。補強肋41、42，在俯視觀察下形成“”字形狀。“”字狀之補強肋41、42，以開口相互地朝向相同方向之方式配置。於該等補強肋41之開口側，在覆蓋該開口般之區域以與補強肋41分離之方式形成有帶狀之補強肋47。其他之帶狀之補強肋43~46，形成於板本體40之外周部分之既定部位。補強肋48，係角柱狀之肋。

於補強肋41~47之突出方向之前端面，分別形成有以板本體 40之外面40a作為進行機械加工時之基準面而形成於同一平面99上之平坦的加工基準面A3。於補強肋41~45之加工基準面A3之既定部位，形成有用於在機械加工時定位於定盤之定位孔50。於補強肋42、43、48之側面，形成有作為將曲面板8安裝於骨架3時之安裝尺寸之軌道方向之基準面而與軌道方向正交之安裝基準面X3。於補強肋48之其他之側面，形成有作為將曲面板8安裝於骨架3時之安裝尺寸之枕木方向之基準面而與枕木方向正交之安裝基準面Y3。於補強肋48之突出方向之前端面，形成有作為將曲面板8安裝於骨架3時之安裝尺寸之垂直方向之基準面而與垂直方向正交之安裝基準面Z3。於補強肋48，雖形成有安裝基準面X3、Y3、Z3，但未形成加工基準面A3。此外，安裝基準面Z3，相對於與補強肋48之突出方向正交之方向傾斜。亦即，安裝基準面Z3與加工基準面A3之面的朝向不同。

圖6，係表示圖2所示之曲面板6~8之往骨架3之固定狀態的要部剖面圖。如圖6所示，曲面板6~8，係藉由將板本體11之內面11b熔接於車體之骨架3之外端面而固定。藉此，補強肋13、31之位置與骨架3之位置無需相吻合，因而使補強肋13、31及骨架3之設計自由度變良好。此外，由於在骨架3之附近設有補強肋13、31，因此能夠抑制因熔接而造成之曲面板7之變形。但是，如圖7所示，骨架3之外端面，亦可熔接於曲面板6~8之補強肋12、13之加工基準面A1。藉此，能夠抑制因熔接而導致對板本體11之熱影響。

圖8(A)~(D)係說明曲面板7之製造順序的立體圖。在圖8(A)~(D)中，係說明曲面板6~8之中作為代表的曲面板7之製造順序。首先， 如圖8(A)所示，將厚度厚之矩形板即金屬素材70設置於機械加工機60之定盤61。接著，如圖8(B)所示，將該金屬素材70之上面藉由機械加工進行切削，而形成既定之內面30b之形狀並且形成補強肋31~36。此時，於補強肋31~36之突出方向之前端面，分別形成有形成於同一平面上之平坦的加工基準面A2，於加工基準面A2之既定部位形成有定位孔38。此外，於補強肋31、35、36之側面，形成有與軌道方向正交之安裝基準面X2，於補強肋31之其他之側面，形成有與枕木方向正交之安裝基準面Y2，於補強肋31之突出方向之前端面之一部分，形成有與垂直方向正交之安裝基準面Z2。 而且，在移往下一步驟之前，將殘存於補強肋31~36之間的切削屑用水洗掉。此時，內面30b之中由“”字狀之補強肋31、32所圍繞之區域之面傾斜，而且，“”字狀之補強肋31、32之開口57以朝向該傾斜之下方側之方式形成，因此，切削屑不滯留在由“”字狀之補強肋31、32所圍繞之區域而易於排出外部。

接著，如圖8(C)所示，將形成有該補強肋31~36之金屬素材 以上下顛倒之方式反轉，將加工基準面A2設置於定盤61。此時，將可從定盤出沒之銷或螺栓等之固定具(未圖示)***於定位孔38。然後，如圖8(D)所示，將加工基準面A2被設置於定盤61之金屬素材之上面藉由機械加工機而加工成曲面形狀並形成板本體30之外面30a，藉此完成曲面板7。另外，於該加工時，由於加工對象並不僅由外周部支持且由複數個補強肋31~36整體性地支持，因此亦可防止因來自機械加工時之加工工具之負載導致曲面板之中央部分彎曲、不牢固等而使加工精度降低之情況。

根據以上所說明之構成，由於曲面板6~8之補強肋12、15、 31、35、42、43、48具有安裝基準面X1、Y1、Z1、X2、Y2、Z2、X3、Y3、Z3，因此能夠使將曲面板6~8安裝於車輛之骨架3時之安裝尺寸管理變容易。此外，在對板本體11、30、40之外面11a、30a、40a進行機械加工時，只要將補強肋12~17、31~36、41~47之加工基準面A1~A3載置於機械加工機60之定盤61即可，因此亦可無需複雜之治具或調整作業。進一步地，加工基準面A1~A3及安裝基準面X1~Z1、X2~Z2、X3~Z3設於補強肋12~17、31~36、41~48，因此亦無需於最後進行修整，而能減少材料之浪費。此外，由於加工基準面A1~A3、安裝基準面X1~Z1、X2~Z2、X3~Z3均設於補強肋12~17、31~36、41~48，因此該等與設於各自之對象的情形相比，能簡化加工形狀、減少構造上多餘之部位，而能對輕量化及省空間化有所幫助。此外，於板本體11、30、40設有補強肋12~27、31~36、41~48，因此不僅除了板本體之剛性外，亦可使構造物整體剛性提高。

另外，本發明並不限定於上述之實施形態，在不脫離本發明 之趣旨之範圍內，可對其構成進行變更、追加或刪減。上述各實施形態亦可相互地任意組合，例如亦可將一實施形態中的一部分構成或方法應用於另一實施形態中。

如以上所述，本發明之鐵道車輛構造體用之曲面板、前頭車 輛構造體、及鐵道車輛構造體用之曲面板之製造方法，具有能夠使鐵道車輛構造體用之曲面板往車輛之安裝變容易、無需用於機械加工之複雜之治具或調整作業、減少材料之浪費、簡化加工形狀，且能減少構造上多餘之部位而對輕量化及省空間化有所幫助的優異效果，若將該效果之意義廣泛地應用於可發揮之鐵道車輛則係有所貢獻的。

6~8‧‧‧曲面板

11、30、40‧‧‧板本體

11a、30a、40a‧‧‧外面

11b、30b、40b‧‧‧內面

12~15、31、36‧‧‧補強肋

A1、A2、A3‧‧‧加工基準面

X1、X2、X3‧‧‧安裝基準面(軌道方向)

Z1、Z2‧‧‧安裝基準面(垂直方向)

Claims (7)

1. 一種鐵道車輛構造體用之曲面板，其特徵在於，具備：曲面形狀之板本體，係具有面向車外之外面與面向車內之內面；及複數個補強肋，係從該板本體之內面朝向車內側突出；該複數個補強肋之至少2個，具有作為對該板本體之外面進行機械加工時之基準面而形成於同一平面上之加工基準面；該複數個補強肋之至少任一者，具有作為安裝於車輛時之基準面而與軌道方向、枕木方向及垂直方向之任一者正交之安裝基準面。
2. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛構造體用之曲面板，其中，該加工基準面與該安裝基準面，係相互不同之面。
3. 如申請專利範圍第1或2項之鐵道車輛構造體用之曲面板，其中，該安裝基準面，包含該補強肋之突出方向之前端面；該前端面，相對於與該補強肋之突出方向正交之方向傾斜。
4. 如申請專利範圍第1項之鐵道車輛構造體用之曲面板，其中，該複數個補強肋之至少任一者，在俯視觀察下形成“”字形狀。
5. 一種前頭車輛構造體，其特徵在於，具備：外板，係使用申請專利範圍第1項之曲面板而形成；及骨架，係從車內側往該外板固定；該外板之至少一部分係利用機械加工而形成。
6. 如申請專利範圍第5項之前頭車輛構造體，其中，該骨架之端面，熔接於該曲面板之該補強肋之該加工基準面。
7. 一種鐵道車輛構造體用之曲面板之製造方法，係使用於鐵道車輛之 前頭車輛之具有曲面形狀之外板的製造方法，其特徵在於，具備有以下之步驟：藉由對金屬素材之上面進行機械加工，形成朝向上方突出之複數個補強肋，於該複數個補強肋之至少2個形成有形成於同一平面上之加工基準面，於該複數個補強肋之至少任一者形成有作為安裝於車輛時之基準面而與軌道方向、枕木方向及垂直方向之任一者正交之安裝基準面；將形成有該複數個補強肋之該金屬素材以上下顛倒之方式反轉，將該加工基準面設置於機械加工機之定盤；以及對該加工基準面已設置於該定盤之該金屬素材之上面，藉由該機械加工機進行加工成曲面形狀而形成板本體。