特開 2025-21938 溶接歪防止装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025021938

(43)【公開日】2025-02-14

(54)【発明の名称】溶接歪防止装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20250206BHJP

   F16J 12/00 20060101ALI20250206BHJP

【ＦＩ】

B23K31/00 F

F16J12/00 D

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023126059

(22)【出願日】2023-08-02

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-12-17

(71)【出願人】

【識別番号】521475989

【氏名又は名称】川崎車両株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】粥川 真樹

(72)【発明者】

【氏名】矢野 忠寛

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 琢磨

(72)【発明者】

【氏名】久保田 浩貴

(72)【発明者】

【氏名】森下 悠佑

(72)【発明者】

【氏名】津田 卓哉

【テーマコード（参考）】

3J046

【Ｆターム（参考）】

3J046BA06

3J046BC15

3J046CA03

(57)【要約】

【課題】部材を液体により冷却することで溶接歪の発生を防止する溶接歪防止装置において、作業性を向上させ、作業時間を短縮させることができる、溶接歪防止装置を提供する。
【解決手段】溶接歪防止装置は、溶接時の部材の熱影響部に対して液体により冷却する溶接歪防止装置であって、内部空間に前記液体を貯留し、前記内部空間を開放する開口部と、前記液体の液面高さを視認可能な透明窓とを有する箱体と、前記内部空間に連通し、真空引き装置に接続される真空引きポートと、前記内部空間に連通し、前記内部空間に前記液体を供給させる給液ポートと、前記開口部の周縁部もしくは前記周縁部の外周側の位置に設けられたパッキンと、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接時の部材の熱影響部に対して液体により冷却する溶接歪防止装置であって、
内部空間に前記液体を貯留し、前記内部空間を開放する開口部と、前記液体の液面高さを視認可能な透明窓とを有する箱体と、前記内部空間に連通し、真空引き装置に接続される真空引きポートと、前記内部空間に連通し、前記内部空間に前記液体を供給させる給液ポートと、前記開口部の周縁部もしくは前記周縁部の外周側の位置に設けられたパッキンと、を備えた、溶接歪防止装置。

【請求項2】

前記真空引きポートは、前記箱体の鉛直方向上側に配置されている、請求項１に記載の溶接歪防止装置。

【請求項3】

前記内部空間に連通し、前記液体を前記内部空間から排出させる排液ポートをさらに備え、前記排液ポートは、前記内部空間に連通し且つ負圧を形成する負圧形成装置に接続されている、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項4】

前記箱体の前記開口部の前記周縁部は、前記箱体を前記部材にセットしたときに、前記部材の形状に沿う形状に形成されている、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項5】

前記箱体の前記開口部の前記周縁部の内周部には、前記部材に向けて前記開口端面から突出する突出部が設けられている、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項6】

前記部材は、鉄道車両の屋根板である、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項7】

前記箱体は、３Ｄプリンタにより製造される、請求項１または２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項8】

前記液体は、水である、請求項１または２に記載の溶接歪防止装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶接時の熱影響部を冷却して部材に生じる溶接歪を防止する溶接歪防止装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、簡易な冷却手段により、板材の突合せ溶接部から同板材に沿って導かれる溶接熱の伝導を阻止して、上記板材における残留変形の発生を防止できるようにした板材突合せ溶接変形防止治具が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１－０７１１２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、突合せ溶接部１を挟んだ近傍に沿い予め下部周縁を板材４上に流体密に密着するように接着剤１０あるいは仮溶接により底部開放型の殻体７，７が仮設される。殻体７，７においては内部に冷媒を流通させるので、板材溶接部１の両側に沿った冷却ラインが形成される態様が特許文献１に開示されている。あるいは、溶接すべき板材縁部の近傍に沿い予め底部開放型の殻体７が左右に対をなして配設され、各殻体７の下部周縁と板材４の表面との間に介在するパッキン１１が設けられる態様が特許文献１に開示されている。これらはいずれも底部開放型の殻体を、板材４上に流体密に密着させるものであるが、前者においては、各殻体７の下部周縁は、殻体密着手段として接着剤１０あるいは仮溶接により仮設しなければならない。また、後者においては板材４の表面に密着させる手段として、パッキン１１を重錘などの押圧手段を殻体上に設置しなければならない。従って、前者においては、前作業として接着剤塗布または仮溶接の作業が必要であり、後作業として接着剤除去または仮溶接のビード除去などの作業が必要である。後者においても、重錘の設置、重錘の取り外しなどの作業が必要であり、作業時間のロスにつながる。

【0005】

そこで本開示は、部材を液体により冷却することで、溶接時の熱影響により部材に生じる溶接歪の発生を防止する溶接歪防止装置において、作業性を向上させ、作業時間を短縮させることができる、溶接歪防止装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る溶接歪防止装置は、溶接時の部材の熱影響部に対して液体により冷却する溶接歪防止装置であって、内部空間に前記液体を貯留し、前記内部空間を開放する開口部と、前記液体の液面高さを視認可能な透明窓とを有する箱体と、前記内部空間に連通し、真空引き装置に接続される真空引きポートと、前記内部空間に連通し、前記内部空間に前記液体を供給させる給液ポートと、前記開口部の周縁部もしくは前記周縁部の外周側の位置に設けられたパッキンと、を備えている。

【発明の効果】

【0007】

上記構成の溶接歪防止装置によれば、内部空間を真空引き装置により負圧にすることにより箱体がパッキンを介して部材に固定された状態となる。そこに、給液ポートから液体を供給して内部空間に液体を貯留させれば、液体によって部材の溶接時の熱影響部に対して冷却を行えるので、作業者による簡易な作業によって冷却が可能となる。従って、溶接時に熱影響が及ぶ部材を冷却する際に、作業者の手間を軽減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る溶接歪防止装置の斜視図である。

【図2】図１の溶接歪防止装置の冷却中の断面図である。

【図3】図１の溶接歪防止装置の冷却中の斜視図である。

【図4】別の実施形態における溶接歪防止装置についての斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態に係る溶接歪防止装置について、添付図面を参照して説明する。図１に、実施形態に係る溶接歪防止装置１についての斜視図を示す。図２に、実施形態に係る溶接歪防止装置１について、幅方向Ｄ１の略中央の位置で、上下方向及び前後方向に延びた面に沿った溶接歪防止装置１の断面図を示す。以下、溶接歪防止装置１の幅方向をＤ１とし、水平面内で幅方向Ｄ１に直交する方向を前後方向Ｄ２とし、上下方向をＤ３とする。

【0010】

溶接歪防止装置１は、ワークにおける、溶接時の熱による熱影響部に対して冷却を行うことによって溶接歪の発生を防止するための装置である。溶接歪防止装置１は、箱体２を備えている。箱体２は、溶接部Ｐを溶接する時の熱による熱影響部Ｓについての冷却を行うために、ワーク（部材）Ｗのうちの熱影響部Ｓを上から覆うように、ワークＷ上に配置される。本実施形態においては、ワークＷは、鉄道車両の屋根板Ｗ１と、垂木Ｗ２と、アダプタＷ３とによって構成されている。アダプタＷ３は、垂木Ｗ２に対し溶接によって接続されている。垂木Ｗ２にアダプタＷ３を接続することにより、アダプタＷ３を介して屋根板Ｗ１に内装品を取り付けることができる。熱影響部Ｓは、アダプタＷ３が溶接によって垂木Ｗ２に接続されるときに、アダプタＷ３と垂木Ｗ２との間の溶接部Ｐで生じる溶接熱が屋根板Ｗ１上に伝播し、溶接熱により屋根板Ｗ１において歪が生じ得る部分のことを言うものとする。冷却の際には、ワークＷのうちの屋根板Ｗ１における熱影響部Ｓが、箱体２によって囲まれる。ここでは、熱影響部Ｓは、溶接熱により屋根板Ｗ１において歪が生じ得る部分のうち、箱体２によって覆われた部分のことをいうものとする。

【0011】

本実施形態においては、箱体２は、３Ｄプリンタを用い、樹脂によって製造される。箱体２が３Ｄプリンタを用いて製造されるので、それぞれの溶接部の冷却を行う部位に合わせて、それぞれの形状の箱体２を製造することができ、また、継ぎ目なしの箱体２を実現できる。これにより、冷却を行う部位ごとに合わせた形状の箱体２を容易に製造することができる。尚、箱体２の製造方法は３Ｄプリンタを用いなくても実現可能である。

【0012】

箱体２は、内側の内部空間３を画定するように構成されている。また、箱体２は、内部空間３を外部に開放する開口部４を有している。箱体２は、箱体本体部２ａを有し、開口部４から内側に凹んだ凹状に構成されている。開口部４は、箱体２の周縁部５によって画定されている。箱体２の周縁部５には、パッキン６が設けられている。パッキン６は、箱体２とワークＷとの間を封止するように、箱体２に取り付けられている。これにより、箱体２の開口部４から内部空間３に貯留された液体が外部に漏れることを抑えることができる。パッキン６は、箱体２とワークＷとの間を封止するために、柔軟な材料によって形成されている。本実施形態においては、例えば、パッキン６は、スポンジ体に接着のためのテープ面が形成されたスポンジテープによって形成されている。なお、本実施形態においては、パッキン６は、箱体２における開口部４の周縁部５に設けられるように構成されているが、パッキン６は、開口部４の周縁部５の外周側に位置していてもよい。つまり、パッキン６は、液体が内部空間３から漏れることを防ぐことができる位置に配置されていればよい。

【0013】

本実施形態においては、溶接歪防止装置１は、箱体本体部２ａとは別体の、内部空間３に貯留された液体の液面の高さを確認するための第１透明窓１８と、箱体本体部２ａとは別体の、内部空間３の状態を確認可能な第２透明窓１９とを有している。箱体本体部２ａは、内部空間３を開放する第１穴２ｂと、第１穴２ｂを画定する第１周縁部２ｃとを有している。第１透明窓１８は、第１周縁部２ｃの周囲に設けられた段差部に外側から嵌め込まれ、全周シールが施されている。これによって、第１透明窓１８が、第１穴２ｂを閉鎖するように、箱体本体部２ａに取り付けられている。第１透明窓１８は、外部から内部空間３に貯留された液体の液面の高さを視認可能とするように、透明な材料によって構成されている。第１透明窓１８は、箱体本体部２ａの側面２ｆに形成されると共に、上下方向Ｄ３に対し、箱体本体部２ａの略全体に亘って形成されている。

【0014】

また、箱体本体部２ａは、内部空間３を開放する第２穴２ｄと、第２穴２ｄを画定する第２周縁部２ｅとを有している。第２透明窓１９は、第２周縁部２ｅの周囲に設けられた段差部により外側から嵌め込まれ、全周シールが施されている。これによって、第２透明窓１９が、第２穴２ｄを閉鎖するように、箱体本体部２ａに取り付けられている。第２透明窓１９は、外部からワークＷの所望の位置及び液面を視認可能とするように、透明な材料によって構成されている。第２透明窓１９は、箱体本体部２ａの上面２ｇに形成されている。本実施形態においては、第２透明窓１９は、第１透明窓１８よりも面積が大きい。なお、第１透明窓１８においては、液面の高さを正確に確認可能とするように、第１透明窓１８に目盛が付されていてもよい。また、本実施形態では、第１透明窓１８及び第２透明窓１９は、板状に形成されている。本実施形態では、例えば、第１透明窓１８及び第２透明窓１９は、板状の透明樹脂、例えばポリカーボネートによって形成されている。

【0015】

箱体２は、第２透明窓１９の設けられた部分よりも前後方向Ｄ２の一方に向かって突出した突出部８を有している。突出部８は、幅方向Ｄ１の一部でのみ、前後方向Ｄ２の一方に向かって突出している。突出部８は、内側の突出部内空間３ｂを画定するように構成されている。突出部内空間３ｂは、内部空間３の一部として構成されている。つまり、内部空間３は、主空間３ａと、突出部内空間３ｂとを有している。

【0016】

溶接歪防止装置１は、真空引きポート１０を備えている。真空引きポート１０は突出部内空間３ｂに連通し、例えば真空ポンプといった真空引き装置に接続されている。真空引きポート１０は、空気を流通させることが可能な空気供給管１１を介して真空引き装置に接続されている。真空引き装置を作動させることにより、内部空間３から強制的に空気を排出させることができ、それによって、内部空間３を真空にすることができる。また、真空引き装置から排出される空気の量を調節することによって内部空間３の内部の圧力を調節することが可能に構成されている。尚、本実施形態では真空引き装置として、真空エジェクタを採用している。

【0017】

本実施形態においては、真空引きポート１０は、箱体２において突出部８の頂部に設けられ、箱体２の鉛直上向き方向となる側に配置されている。本実施形態では特に、真空引きポート１０は、箱体２において、内部空間３の最も高い位置に連通するように設けられている。

【0018】

溶接歪防止装置１は、内部空間３に連通する給液ポート１２を有している。給液ポート１２は、内部に液体を流通させることが可能な液体供給管１３に接続されている。液体供給管１３は、例えば、液体が貯留されたタンクに接続されている。また、液体供給管１３には、液体供給管１３の内部の液体の流量を調節することが可能な流量調節バルブ１４が設けられている。本実施形態においては、内部空間３に貯留する液体として水が用いられている。

【0019】

溶接歪防止装置１は、箱体２における下方の位置に配置される排液ポート１５を有している。排液ポート１５は、内部空間３に連通すると共に、内部空間３の内部に貯留された液体を外部へ排出可能に構成されている。排液ポート１５は、液体を流通させることが可能な液体排出管１６に接続されている。また、液体排出管１６は、負圧を形成する負圧形成装置に接続され、内部空間３に貯留された液体を内部空間３との差圧を利用して外部へ排出、あるいは貯留タンクに還流させることができる。尚、本実施形態の負圧形成装置は真空引き装置と同様、真空エジェクタを採用している。なお、これらの操作要領等は後述する。

【0020】

箱体２の箱体本体部２ａは、パッキン６がワークＷに押し当てられる向きに、箱体２における開口部４の周縁部５の内周部５ａから突出した突起１７を有している。周縁部５における内周部５ａからワークＷに向けられて突起１７が設けられているので、パッキン６の水平方向の内側に突起１７が位置する。つまり、箱体２における周縁部５において、パッキン６の幅方向Ｄ１及び前後方向Ｄ２の内側に突起１７が設けられている。パッキン６の内側に突起１７が配置されているので、真空引きの際にパッキン６が内部空間３側に引き込まれたときには、突起１７がパッキン６と当接することによってパッキン６が内側に移動するのを防ぐことができる。従って、箱体２の周縁部５とワークＷとの間に隙間が生じることを防ぐことができ、内部空間３の内部の真空が保たれ、溶接歪防止装置１の使用上の安定性が増加する。

【0021】

上記のように構成された溶接歪防止装置１が用いられて溶接部Ｐを溶接する時に屋根板Ｗ１に伝播するワークＷの熱影響部Ｓに対して冷却を行う。図３に、溶接歪防止装置１を用いて熱影響部Ｓの冷却が行われている状態の斜視図が示されている。冷却が行われる際には、ワークＷのうちの熱影響部Ｓをパッキン６が囲むように、溶接歪防止装置１をワークＷの屋根板Ｗ１上に載置する。その後、真空引きポート１０を通じて内部空間３の真空引きが行われる。その際、図３の矢印Ｄ４に示される方向に真空引きポート１０を通じて内部空間３から空気が排出される。そして、内部空間３の内部が真空になりパッキン６がワークＷにおける屋根板Ｗ１に密着しているのが確認できたら、流量調節バルブ１４を開く。そうすると、給液ポート１２を通じて大気圧との差圧により内部空間３に液体が供給される。その際、図３の矢印Ｄ６に示される方向に内部空間３に向けて液体が供給される。これにより、箱体２の内部空間３に液体を溜めることができる。

【0022】

箱体２は、第１透明窓１８及び第２透明窓１９を有しているので、給液ポート１２を通じて内部空間３に液体を貯留する際に、作業者は、内部空間３内部の液体の液面の位置を確認しながら液体の供給を行う。これにより、作業者は、内部空間３に適切な量の液体を貯留させることができる。

【0023】

箱体２が熱影響部Ｓを含む屋根板Ｗ１上に載置され、内部空間３の内部に液体が貯留されることにより、熱影響部Ｓの有する熱が液体に伝達される。従って、熱影響部Ｓの有する熱が液体によって奪われ、熱影響部Ｓの温度が低下する。これにより、熱影響部Ｓを含む屋根板Ｗ１に発生する溶接歪が生じることを防止することができる。

【0024】

溶接部Ｐによる熱影響部Ｓについての冷却が行われ、内部空間３の内部に貯留された液体が高温になった場合には、排液ポート１５に連通する負圧形成装置を作動させることにより内部空間３の内部の液体を排出することができる。その手順としては、内部空間３の真空状態を維持しつつ、排液ポート１５に連通する負圧形成装置を作動させ、真空引きポート１０の圧力よりも排液ポート１５の圧力が低圧となるように両ポートの圧力を調整すればよい。内部空間３の内部の液体の相当量が排出すれば、再度給液ポート１２から液体を内部空間３に供給することにより、内部空間３の内部の液体を入れ替えることができる。その際、図３の矢印Ｄ５に示される方向に排液ポート１５を通じて内部空間３から液体が排出され、図３の矢印Ｄ６に示される方向に給液ポート１２を通じて内部空間３へ液体が供給される。これによって内部空間３の内部に熱交換の行われていない低温の液体が供給され、低温の液体によって熱影響部Ｓの冷却が良好に行われる。

【0025】

本実施形態においては、箱体２は、第２透明窓１９を有し、第２透明窓１９が箱体２の上面２ｇにおいて、第１透明窓１８よりも大きな面積を有している。従って、作業者は、熱影響部Ｓの冷却を行っている間も、箱体２の上方から、箱体２によって周囲を囲まれた熱影響部Ｓの状態を確認しながら、熱影響部Ｓの冷却を行うことができる。

【0026】

上記実施形態によれば、箱体２の内部空間３を真空引きすることにより、内部空間３が負圧になる。そうすると、パッキン６がワークＷに押し付けられるように箱体２とワークＷとが密着する。内部空間３の内部の負圧によって箱体２がワークＷに対し固定された状態が確認できたら、内部空間３の内部に液体を導き、内部空間３に液体が貯留される。内部空間３内部の液体が熱影響部Ｓに接することになるので、熱影響部Ｓが冷却される。このとき、作業者は、箱体２がワークＷに固定された状態で給液ポート１２の流量調節バルブ１４の開動作を行うだけで内部空間３に液体を貯留させられる。従って、作業者は、簡易な作業によって熱影響部Ｓの冷却を行うことができる。

【0027】

箱体２をワークＷの屋根板Ｗ１上に載置し、内部空間３の内部に負圧を形成することにより、箱体２がワークＷの屋根板Ｗ１に吸着されて固定される。その後、箱体２の内部空間３に液体の供給を行うだけで熱影響部Ｓの冷却を行うことができるので、作業者は、箱体２をワークＷに取り付けるための余分な作業を行う必要がない。具体的には、作業者は、冷却水の容器を、接着剤による接着や仮付け溶接等によってワークに取り付ける作業を行う必要がない。また、作業者は、冷却を終えた後に、箱体２を屋根板Ｗ１から取り外すための余分な作業を行う必要がない。具体的には、作業者は、例えば接着剤を■がしたり、仮付け溶接部を削り落としたりするなどの、容器をワークから取り外すための余分な作業を行う必要がない。従って、作業者は、作業工程を減少させ、作業時間を短縮させることができる。

【0028】

また、本実施形態によれば、真空引きポート１０が箱体２の鉛直方向上側に配置されているので、真空引きポート１０に液体が入り込むのを防ぐことができる。従って、真空引きの際に、液体によって真空引きポート１０からの空気の排出が阻害されるのを防ぐことができる。

【0029】

また、本実施形態によれば、溶接歪防止装置１が、負圧形成装置によって形成された負圧により液体を内部空間３から排出する排液ポート１５を有しているので、排液ポート１５から内部空間３の内部の液体を排出することができる。そして、給液ポート１２から再度内部空間３に液体の供給を行うことで、内部空間３の液体の入れ替えを行うことができる。従って、ワークＷの熱影響部Ｓの冷却を継続的に行うことができる。また、液体が加熱されて高温になることを抑えることができ、液体の冷却機能が低下することを抑えることができる。さらに、排液ポート１５から排出された液体を貯留タンクに還流すれば、タンク一杯の液体さえあれば冷却作業を行うことができるので、経済的である。

【0030】

また、本実施形態によれば、ワークＷが鉄道車両の屋根板Ｗ１を含み、箱体２がワークＷの屋根板Ｗ１に密着した状態で熱影響部Ｓの冷却が行われている。溶接歪防止装置１は、箱体２における開口部４の周縁部５の全周に亘ってパッキン６が設けられているので、液体が箱体２から屋根板Ｗ１上に漏れ出し難い構造を有している。従って、作業者が鉄道車両の屋根上での作業のような高所作業を行う場合に、箱体２とワークＷとの間から漏れ出た液体によって作業者の足元が濡れることを防ぐことができる。これにより、作業者は、より安全に熱影響部Ｓの冷却の作業を行うことができる。

【0031】

また、本実施形態によれば、箱体２が３Ｄプリンタによって製造されるので、箱体２を継ぎ目なしの構造として製造することができる。従って、箱体２をワークＷにセットして液体を内部空間３に貯留させたときに、液体が箱体２から漏れ出すことを防ぐことができる。

【0032】

また、本実施形態によれば、内部空間３に貯留する液体として水が用いられているので、安価に溶接時のワークＷにおける熱影響部Ｓの冷却を行うことができる。さらに、排液ポート１５から排出された液体を貯留タンクに還流すれば、タンク一杯の液体さえあれば冷却作業を繰り返し行うことができるので、作業場近辺に水道設備がない場合であっても支障なく熱影響部Ｓの冷却を行える。このように本実施形態によれば熱影響部Ｓの冷却にかかるコストを少なく抑えることができる。

【0033】

なお、上記実施形態においては、ワークＷは、屋根板Ｗ１と、屋根板Ｗ１を支持する垂木Ｗ２と、垂木Ｗ２に取り付けられるアダプタＷ３とを有し、屋根板Ｗ１は、幅方向Ｄ１及び前後方向Ｄ２に沿ってほぼまっすぐに延び、それに合わせて、箱体２の開口部４の周縁部５及びパッキン６が幅方向Ｄ１及び前後方向Ｄ２に沿ってまっすぐに延びている。しかし、上記実施形態に限定されない。屋根板Ｗ１は凹凸を有する形状であってもよく、屋根板Ｗ１が凹凸を有する形状である場合には、箱体２の周縁部５は、屋根板Ｗ１の凹凸形状に合致させる凹凸形状を有していてもよい。つまり、箱体２の開口部４の周縁部５は、箱体２を屋根板Ｗ１にセットしたときに、屋根板Ｗ１の形状に沿う形状に形成されればよい。

【0034】

図４に、ワークＷの屋根板Ｗ１ａが凹凸形状を有している場合の、溶接歪防止装置１Ａ及びワークＷの斜視図を示す。図４に示されるように、ワークＷのうちの屋根板Ｗ１ａは、凹凸形状を有する板材である。本実施形態においては、屋根板Ｗ１ａの凹凸形状に合わせて、溶接歪防止装置１Ａにおける開口部４の周縁部５が凹凸形状を有するように、溶接歪防止装置１Ａが構成されており、それに伴い箱体２における前後方向Ｄ２の端面２０及び端面２１が、複数の凹部２２を有している。凹部２２は、上下方向の上方に向かって凹むように構成されている。また、本実施形態においては、それぞれの凹部２２は、幅方向Ｄ１の両端部において、内側に向かうにつれて上方に向かうようにテーパ状に形成されている。また、箱体２の前後方向Ｄ２の端面２０及び２１が凹部２２を有しているのに合わせ、パッキン６Ａが凹部２２に沿って上方に凹むように配置されている。

【0035】

箱体２の周縁部５がワークＷの凹凸形状に合致する凹凸形状を有しているので、ワークＷに凹凸がある場合でも、箱体２の開口部４の周縁部５がワークＷの形状に沿う形状に形成される。本実施形態においては、箱体２の開口部４の周縁部５が、ワークＷにおける屋根板Ｗ１ａの凹凸形状に沿う形状に形成されている。従って、ワークＷに対してパッキン６Ａを隙間なく密着させることができる。そのため、液体が開口部４から漏れ出るのを防ぐことができる。これにより、箱体２をワークＷに固定した状態で箱体２の内部空間３に対して液体の貯留が維持され、熱影響部Ｓの冷却を継続して行うことができる。

【0036】

本実施形態においては、垂木Ｗ２とアダプタＷ３との間の溶接部Ｐからの溶接熱が垂木Ｗ２から屋根板Ｗ１に伝播すると、屋根板Ｗ１に歪が生じる懸念がある。そのため、この熱影響部Ｓを冷却する必要がある。本実施形態においては、鉄道車両の屋根板に対する熱影響部Ｓについて冷却を行う場合に、溶接歪防止装置１Ａを用いることが例示的に示されている。鉄道車両の屋根板には、凹凸形状を有しているものがある。そのような凹凸形状を有する屋根板Ｗ１ａにおいて熱影響部Ｓの冷却が行われる場合には、屋根板Ｗ１ａの凹凸形状に合わせた形状の箱体２とすることで液体の漏れを抑えながら熱影響部Ｓの冷却を行うことが可能である。そのため、本実施形態の溶接歪防止装置１Ａは、凹凸のある鉄道車両の屋根板Ｗ１ａについての冷却を行う場合に好適である。

【0037】

なお、上記実施形態においては、箱体本体部２ａの上面２ｇに第２透明窓１９が設けられた構成について説明したが、上記実施形態に限定されない。熱影響部Ｓの状態を目視で確認する必要がなければ、第２透明窓１９は設けられなくてもよい。箱体本体部２ａの上面２ｇの全体が、箱体本体部２ａの他の部分と同様の樹脂によって形成されていてもよい。これとは逆に、箱体本体部２ａの上面の第２透明窓１９から液面高さが確認できれば、箱体２の側部に設けられる第１透明窓１８を設けなくてもよい。

【0038】

また、上記実施形態においては、真空引きポート１０が箱体２において内部空間３の最も高い位置に連通するように設けられ、真空引きポート１０が箱体２の最も高い位置に接続されている形態について説明した。しかしながら、上記実施形態に限定されない。真空引きポート１０は、内部空間３の最も高い位置以外の位置で内部空間３に連通するように箱体２に設けられてもよい。また、真空引きポート１０は、箱体２の最も高い位置に接続されていなくてもよい。真空引きポート１０を介して内部空間３の空気が外部に排出され、内部空間３についての真空引きが行われる際に、真空引きポート１０に液体が流入しなければよい。そのため、真空引きポート１０は、内部空間３において、液体が貯留されることが想定される空間よりも上方の位置に設けられることが望ましい。また、真空引きポート１０への液体の流入を防ぐのであれば、真空引きポート１０は、給液ポート１２よりも高い位置に設けられることが望ましい。

【0039】

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかし、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。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く、実施形態中の一部の構成は、その実施形態中の他の構成から分離して任意に抽出可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれる。

【0040】

以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。

【0041】

［項目１］
溶接時の部材の熱影響部に対して液体により冷却する溶接歪防止装置であって、
内部空間に前記液体を貯留し、前記内部空間を開放する開口部と、前記液体の液面高さを視認可能な透明窓とを有する箱体と、前記内部空間に連通し、真空引き装置に接続される真空引きポートと、前記内部空間に連通し、前記内部空間に前記液体を供給させる給液ポートと、前記開口部の周縁部もしくは前記周縁部の外周側の位置に設けられたパッキンと、を備えた、溶接歪防止装置。

【0042】

［項目２］
前記真空引きポートは、前記箱体の鉛直方向上側に配置されている、項目１に記載の溶接歪防止装置。

【0043】

［項目３］
前記内部空間に連通し、前記液体を前記内部空間から排出させる排液ポートをさらに備え、前記排液ポートは、前記内部空間に連通し且つ負圧を形成する負圧形成装置に接続されている、項目１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【0044】

［項目４］
前記箱体の前記開口部の前記周縁部は、前記箱体を前記部材にセットしたときに、前記部材の形状に沿う形状に形成されている、項目１乃至３のいずれかに記載の溶接歪防止装置。

【0045】

［項目５］
前記箱体の前記開口部の前記周縁部の内周部には、前記部材に向けて前記開口端面から突出する突出部が設けられている、項目１乃至４のいずれかに記載の溶接歪防止装置。

【0046】

［項目６］
前記部材は、鉄道車両の屋根板である、項目１乃至５のいずれかに記載の溶接歪防止装置。

【0047】

［項目７］
前記箱体は、３Ｄプリンタにより製造される、項目１乃至６のいずれかに記載の溶接歪防止装置。

【0048】

［項目８］
前記液体は、水である、項目１乃至７のいずれかに記載の溶接歪防止装置。

【符号の説明】

【0049】

１、１Ａ 溶接歪防止装置
２ 箱体
１８ 第１透明窓
３ 内部空間
４ 開口部
５ 周縁部
５ａ 内周部
６、６Ａ パッキン
１０ 真空引きポート
１２ 給液ポート
１５ 排液ポート
２２ 凹部
Ｓ 熱影響部
Ｐ 溶接部
Ｗ ワーク（部材）
Ｗ１ 屋根板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-11-07

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接時の部材の熱影響部に対して液体により冷却する溶接歪防止装置であって、
内部空間に前記液体を貯留し、前記内部空間を開放する開口部と、前記液体の液面高さを視認可能な透明窓とを有する箱体と、前記内部空間に連通し、真空引き装置に接続される真空引きポートと、前記内部空間に連通し、前記内部空間に前記液体を供給させる給液ポートと、前記開口部の周縁部もしくは前記周縁部の外周側の位置に設けられたパッキンと、を備えた、溶接歪防止装置。

【請求項2】

前記真空引きポートは、前記箱体の鉛直方向上側に配置されている、請求項１に記載の溶接歪防止装置。

【請求項3】

前記内部空間に連通し、前記液体を前記内部空間から排出させる排液ポートをさらに備え、前記排液ポートは、前記内部空間に連通し且つ負圧を形成する負圧形成装置に接続されている、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項4】

前記箱体の前記開口部の前記周縁部は、前記箱体を前記部材にセットしたときに、前記部材の形状に沿う形状に形成されている、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項5】

前記箱体の前記開口部の前記周縁部の内周部には、前記部材に向けて開口端面から突出する突出部が設けられている、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項6】

前記部材は、鉄道車両の屋根板である、請求項１又は２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項7】

前記箱体は、３Ｄプリンタにより製造される、請求項１または２に記載の溶接歪防止装置。

【請求項8】

前記液体は、水である、請求項１または２に記載の溶接歪防止装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0027】

箱体２をワークＷの屋根板Ｗ１上に載置し、内部空間３の内部に負圧を形成することにより、箱体２がワークＷの屋根板Ｗ１に吸着されて固定される。その後、箱体２の内部空間３に液体の供給を行うだけで熱影響部Ｓの冷却を行うことができるので、作業者は、箱体２をワークＷに取り付けるための余分な作業を行う必要がない。具体的には、作業者は、冷却水の容器を、接着剤による接着や仮付け溶接等によってワークに取り付ける作業を行う必要がない。また、作業者は、冷却を終えた後に、箱体２を屋根板Ｗ１から取り外すための余分な作業を行う必要がない。具体的には、作業者は、例えば接着剤を剥がしたり、仮付け溶接部を削り落としたりするなどの、容器をワークから取り外すための余分な作業を行う必要がない。従って、作業者は、作業工程を減少させ、作業時間を短縮させることができる。