【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、車両構体の製作方法に係り、特に車両構体を構成する材料として素材をろう付けによって接合して積層パネルを用いたものに好適な車両構体の製作方法に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来の鉄道車両構体は、屋根部，側部，
台枠部および妻部の６面体より構成され、それぞれは溶接継手で接合されている。 前記構体を構成する素材としては、鋼の圧延材やアルミ合金の圧延材或いは押出し型材などが用いられており、その使用実績によって信頼性が実証されたものが多い。 【０００３】最近、鉄道車両は走行速度の向上を図るため、構体の軽量化が望まれており、該構体の主要部材にろう付アルミハニカムパネルを用いたものが開発されている。 この主の関連技術としては、例えば特開平３−９
０４６８号公報が挙げられる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】前記ろう付アルミハニカムパネルを車両構体の素材として用いる場合、前記パネルは溶接によって接合されるが、前記溶接による熱収縮の歪により、パネルを構成する素材間のろう付部に悪影響を及ぼす懸念がある。 溶接施工の健全性は溶接金属部の欠陥の発生と防止に加えて、これらことも考慮する必要がある。 【０００５】車両構体は、ろう付アルミハニカムパネルを小ブロックの組合せ溶接を経て大ブロックの組合せ溶接を行ない、最後に屋根ブロック，側ブロック，台枠ブロックおよび妻ブロックの六つの大ブロックを組み合わせて６面体を完成させる。 この製作手順において、それぞれの段階に応じた組立，拘束，溶接が施工されるので、各溶接状況に伴ってろう付アルミハニカムパネルへの熱影響，歪の発生等による健全性の変化を適時検査する必要がある。 従来の圧延材或いは押出し型材などによって製作される構体においては、接合部分の板厚を厚くして強度信頼性を確保したり、板部材と骨部材の組合せによって信頼性を確保するものであり、いずれも材料強度増すことによる対応で、軽量化の妨げとなっていた。 【０００６】本発明の目的とするところは、高い信頼性を有した積層パネルより成る車両構体を製作することができる車両構体の製作方法を提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的は、素材をろう付けによって接合した複数の積層パネルを溶接によって接合してなる車両構体の製作方法において、前記複数の積層パネルを溶接接合する工程と、前記溶接接合完了後の積層パネルの溶接部および該溶接部近傍を被破壊検査によって積層パネルの素材接合状況を検査する工程とによって、達成される。 【０００８】 【作用】複数の積層パネルを溶接した後に、該溶接部およびその近傍を被破壊検査によって検査し、積層パネル自体の素材間のろう付部および溶接接合部の各素材間の接合状況を確認することによって、溶接接合部の熱影響による欠陥を発見した場合には適切な補修を行なうことにより、車両構体としての高い信頼性を確保することができる。 【０００９】 【実施例】以下、本発明の実施例を図によって説明する。 図１は車両構体の基本的な製作手順と各段階における検査状況を示している。 同図において、１は車両構体１０を構成する基本的な材料であるろう付アルミハニカムパネル（以下単にハニカムパネルという）である。 該ハニカムパネル１は、二枚の面板２，３と、その間に設置される芯材４，強度部材（図示省略）および接合部材５から構成されており、面板２，３の間にハニカム形状に構成された芯材４，平板或いは型材よりなり補強材の役目を有した強度部材および該パネル外周部分に配置され他のパネルとの接合分の強度を確保するために設置される接合部材５をそれぞれ配置し、これらを一括してろう付することにより製作される。 各ハニカムパネル１
は、車両構体１０の形状に一致させた曲面形状に、パネル製作時に成形して構成される。 【００１０】このようにして製作されたハニカムパネル１は、面板２，３と芯材４および強度部材との接合状況および面板２，３と接合部材５との接合状況を検査されている。 すなわち、面板２，３と芯材１および強度部材との接合状況は、反発力検査，打音検査或いは超音波検査等によって行なわれる。 この時の基準としては、例えば全ての素材がアルミ合金製であって、面板２，３の板厚１mm，芯材４の板厚０．２mmの場合で、母材と同等以上の継手強さとするのが望ましい。 また、面板２，３と接合部材５との接合部については、超音波探傷（以下単にＵＴという）或いは放射線検査（以下単にＲＴという），浸透探傷（以下単にＰＴという）によって行ない、接合部材５の板厚を２mmとした場合で、基準値以下としほぼ無欠陥の状態とするのが望ましい。 【００１１】前記ハニカムパネル１を図１の（１）に示すように、各接合部材５を対向させ隣接して配置し、両者を拘束した状態で溶接することにより、所定の大きさの小ブロックＳＢを完成する。 この小ブロックＳＢの検査は、パネル溶接線をＲＴあるいはＰＴにて行ない、溶接線近傍をＵＴ或いは反発力検査或いは打音検査にて行なう。 前記パネル溶接線の検査においては、パネル素材すなわち面板２，３および接合部材５が各ハニカムパネル１，１間で、無欠陥で確実に接合されているかを確認する。 前記溶接線近傍の検査においては、ハニカムパネル１の面板２，３と接合部材５とのろう付部の溶接熱影響を確認する。 また、面板２，３と芯材４とのろう付部についても、溶接熱影響を確認する。 この検査結果により、欠陥を発見した場合には、その大きさおよび程度によって補修或いは廃棄を決定する。 【００１２】前記小ブロックＳＢは、具体的には複数のハニカムパネル１を車体の長手方向に対応する方向に並べて構成したり、或いは、側部，屋根部を複数に分割したブロックとして構成される。 【００１３】前記小ブロックＳＢの検査については、該被検査対象物が比較的小さく搬送作業すなわち取扱いが容易なことから、高精度の大型検査装置を用いて短時間に高精度の検査を自動的に行なうことができる。 【００１４】前記小ブロックＳＢを複数並べて大ブロックＲＢすなわち側ブロック１１，屋根ブロック１２，台枠ブロック１３および妻ブロック１４を製作する。 大ブロックＲＢの例として側ブロック１１を例として図１の（２）に示し説明する。 小ブロックＳＢとして車体長手方向にのびた幕部１１ａ，腰部１１ｂのブロックを製作しており、これらの小ブロックＳＢに対して吹き寄せ部１１ｃおよび出入り口部１１ｄを組合せて位置決めして拘束する。 この状態で小ブロックＳＢと前記各部材を溶接によって接合する。 このようにして構成された側ブロック１１の検査は、小ブロックＳＢ同士或いは前記他部材との間の溶接線をＲＴ或いはＰＴにて行ない、溶接線近傍についてはＵＴ，反発力検査或いは打音検査によって行なう。 これらの検査は、各小ブロックＳＢの溶接であり、溶接線長も長く接合するブロック間の開先の組立制度は前記小ブロックＳＢの溶接の場合よりも許容値を大きく取らざるを得ないので、この場合は入熱量も多くなり、十分な検査をしなければならない。 【００１５】この大ブロックＲＢの検査については、例えば側ブロック１１を溶接接合作業を行なう治具に移動式の検査装置を設置し、該検査装置を側ブロック１１の長手方向に順次移動させながら、自動的に検査を行なうことが効率向上の点から有利である。 【００１６】図１の（３）に示すように、前記大フロックＲＢすなわち側ブロック１１，屋根ブロック１２，台枠ブロック１３および妻ブロック１４を組合せ、位置決めを行なって拘束し溶接接合して構体１０を完成する。
構体組立時においては、妻ブロック１４を最終段階で接合することにより、検査機器および補助具の搬出入を妻開口部から行なうことも作業性向上の点から有利である。 【００１７】前記大ブロックＲＢ間の溶接線部の検査は、ＲＴ或いはＰＴによって行ない。 溶接線近傍の検査については、ＵＴ，反発力検査或いは打音検査によって行なう。 これらの検査は、前記小ブロック間の溶接よりもさらに条件が悪くなるため、厳密な検査が要求される。 【００１８】このようにして図１の（４）に示すように構体１０が完成し、この状態で該構体１０の気密検査を実施する。 この検査は、バキューム法によって行なわれる。 【００１９】次に、前記各段階で行なわれるＲＴ，Ｕ
Ｔ，反発力および打音検査，バキューム法について説明する。 図２によりＲＴを詳細に説明する。 同図において、小ブロックを構成するハニカムパネル１は自動溶接装置２３によって溶接される。 前記自動溶接装置３を構成する自走溶接装置２２には、放射線源２４が取付けられており、また、前記自走溶接装置２２に同期して移動する下方自走装置２５に放射線受線装置２６が設置されている。 溶接された溶接線２０の内部状態は、放射線源２４より発せられる放射線が該溶接線２０を透過し、下方自走装置２５の放射線受線装置２６により信号化され、画像装置２７により可視化される。 本画像を目視判定するほかコンピュータによる画像判定装置２９により、自動判定される。 不良箇所は、録画装置２８に記録されるほか不良マーキング装置３０によりマーキングし、補修作業等の効率化を図る。 【００２０】次に、図３によりＵＴを詳細に説明する。
同図において、ハニカムパネル１の面板２，３と接合部材５或いは面板２，３と強度部材のろう付部は、前記溶接接合の熱影響の影響を受けて欠陥を生じる可能性がある。 これらの接合部分の検査は、プローグ３５を溶接線近傍の前記各部材の接合部に対応させて移動させる。 プローグ３５の超音波による反射波を超音波探傷装置３６
により観察することにより、２種類の材料間のろう付部における剥離等の欠陥を検出するものである。 【００２１】次に、図４により反発力検査および打音検査を詳細に説明する。 ハニカムパネル１において、ろう付部が剥離した欠陥はその性質上、被検査の固有振動数が変化することにより、音や振動に対して間接的に検査を行なうことができる。 図において、ハニカムパネル１
の溶接線近傍の検査部位を振動センサ４８，反発センサ４９を組み込んだハンマ４７により小打し、その入力を一定として反発力を計測し正常部と比較して表示装置５
０に表示する。 また、振動周波数を分析して正常部と比較するなどして欠陥を検出するものである。 なお、概略的な検査の場合には、人間の五感にて判定できる程度の音声出力を発して、簡単、かつ、短時間に検査を行なえるようにすることもできる。 【００２２】次に、完成した構体の気密度を検査するバキューム法について図５により説明する。 高速で走行する鉄道車両は、トンネル内での圧力変動に耐え得る強度が必要であると共に気密度が要求される。 ハニカムパネル１を接合して構成した構体１０の溶接線２０は適切な長さの真空チャンバ５３により覆われ、外界と遮断させれる。 該真空チャンバ５３をセットした後、真空機５４
により内部を真空に減圧する。 一方、ハニカムパネル１
には製作する際の空気抜きのため芯材４に穴があり、この穴を利用して該ハニカムパネル１内部にヘリウム混合空気を充填封入する。 このようにして前記真空チャンバ５３内をヘリウム検知器５５によって監視することにより、欠陥の有無を確認することができる。 また、欠陥の位置を特定するため、溶接線２０の表面に発泡剤を塗布して発泡の位置から欠陥位置を特定することも可能である。 なお、この気密度検査については、大ブロックの接合部を中心に行なうが、大ブロック自体或いは小ブロックの状態でも行ない、構体完成後の検査部位を少なくすることにより、作業性を向上させることができる。 前記した検査法以外には、ハニカムパネル１の単体の検査法として該パネルの芯材の穴を利用して内部に気圧をかけ、面板のふくらみ変形を表面に縞模様を投影し、その変化により剥離を確認することも考えられる。 また、溶接部の検査法としては、次のような方法が考えられる。
すなわち、ハニカムパネル同士の接合部においては対向した接合部材により連続した空間ができる。 この空間の端部を閉鎖して、内部に空気或いは特定のガスを所定圧力で封入し、その洩れを機械的あるいは発泡剤の利用によって確認し検査する方法も考えられる。 【００２３】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、溶接部或いはその近傍部分の効果的に検査し欠陥を検出することができるため、高速車両に適した高信頼性の車両構体を製作することができる。 【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による車両構体の製作方法の一実施例を示した工程説明図である。 【図２】図１の車両構体製作時に用いられる放射線検査法を示す説明図である。 【図３】図１の車両構体製作時に用いられる超音波検査法を示す説明図である。 【図４】図１の車両構体製作時に用いられる反発検査法および打音検査法を示す説明図である。 【図５】図１の車両構体製作時に用いられるバキューム法を示す説明図である。 【符号の説明】 １…ハニカムパネル、１０…構体、１１…側ブロック、
ＳＢ…小ブロック、ＲＢ…大ブロック。 |
