JP2008503349A - 冷間ロール成形装置 - Google Patents

Abstract

単一の金属ストリップからシーム溶接による中空フランジ梁を製造するための冷間ロール成形圧延機は、成形ステーション（１）と、シーム・ガイドおよび溶接ステーション（２）と、整形ステーション（３）とを備えている。成形ステーションおよび整形ステーション（１，３）のいずれか一方または両方は、使用中にストリップの両サイドのうちのいずれか一方または両方を圧延するように構成された個別に支持されているサイド係合ロールの組（７，１２）を備えている。サイド係合ロール（７，１２）の組のうち隣接する横方向ペアは、前記ストリップが前記圧延機を通って移動する方向に直角な横断方向において選択的に互いに移動可能である。サイド係合ロールの組（７，１２）のうちの少なくとも一部が駆動される。成形ステーションおよび整形ステーション（１，３）内に間隔をおいて配置された駆動ロール（６）は、ストリップの両縁の間でストリップと係合する。

Description

本発明は、冷間ロール成形圧延機の改良に関する。
詳細には、本発明は、それには限定されないが、中空フランジ部材のための冷間ロール成形圧延機の態様に関する。

より詳細には、本発明は、二重溶接中空フランジ梁を連続生産するための冷間ロール成形圧延機の態様に関する。

平面ウェブおよびそれの両サイドに沿って延びる中空の三角形断面フランジを有する部品を形成するべく、軽量鋼ストリップの冷間成形により中空フランジ部材を製造することが知られている。米国特許第９９１６０３号および第３，３４２，００７号には、冷間成形法によるそのような梁の製造が記載されており、中空フランジの自由縁はウェブの縁に隣接して位置するもののウェブの縁に固定はされない。これらの中空フランジは、“オープン”フランジとして知られており、耐ねじれ性が不足している。

米国特許第３，６９８，２２４号に、冷間成形法による中空フランジ梁の製造が記載されており、シーム溶接鋼管は、鋼管を平らにすることにより隣り合って並ぶ一対のウェブを備えた中空フランジ梁を形成する整形工程に供される。

“オープン”フランジ梁の部品効率を改善するために、中空フランジの縁をウェブに固定してフランジのねじり剛性を改善することが提案されている。米国特許第６，４３６，５５２号、第６，１１５，９８６号、第６，３９７，５５０号および第５，６９２，３５３号には、冷間成形された薄形中空フランジ梁が記載されており、中空フランジの縁に沿って形成されたリップが、ファスナ、かしめ打抜き、スポット溶接などによってウェブの縁の中間に固定されている。

露国発明者証第８２７７２３号には、冷間成形された薄形中空フランジ梁が記述されており、中空フランジの自由縁は、荷重による局部的な潰れに対して中空フランジを支持するための構成、すなわち内側に折り込まれたリップとして形成されている。中空フランジの側壁は、隅肉溶接によってウェブの縁に溶接されて“クローズド”フランジを形成している。

冷間成形“クローズド”中空フランジ梁の製造コストを安くするために、インライン二重溶接法が考案されており、本発明の譲受人が権利相続人である米国特許第５，１６３，２２５号に記載されている。この二重溶接法はインライン式の高周波誘導溶接法または抵抗溶接法を初めて説明したものであり、中空フランジの自由縁を金属のストリップの面に溶接して形成される溶接シームは、このようにして形成された中空フランジ梁のウェブの縁に隣接する。この方法では、円形断面フランジを有する中空フランジ梁を溶接ステーションにおいて製造するように従来型のチューブ・ロール圧延機が構成され、その円形断面フランジが次に三角形断面に整形されることにより、“Dogbone”（登録商標）梁が形成される。

ウェブおよびフランジの幅ならびに金属ストリップの厚さは一般に比較的狭い範囲で十分であるとはいえ、従来型の圧延機の構造への適合は、梁サイズの範囲が制限されるだけではなく、直径が大きい極めて多数のロール・セットを必要とし、これにより梁サイズが異なるときに必要となるロールの交換のたびに非生産的な中断時間が相当生じる点で非効率的かつ資本集約的であると考えられる。また、溶接シームの安定性を維持することが困難であり、そのために不合格率が高く、歩留りに厳しい限界がある。

米国特許第５，４０３，９８６号には、オリジナルの“Dogbone”プロセスが抱えているいくつかの欠点に対処するための提案が記載されている。この文献には、圧延機の成形セクションの縦軸に対して傾斜した冷間成形圧延機を、間隔をおいて配置したタンデム圧延機構造が提案されている。各金属ストリップから別々に製造されたフランジは整形後、溶接に先立ってフランジの自由縁同士の間にウェブの縁が突き出るように第３の平面ウェブ・ストリップと一体にされる。溶接ステーションおよび成形ステーションは、米国特許第５，１６３，２２５号に記載されている溶接ステーションおよび成形ステーションとほぼ同じである。

本明細書に使用されているように、「ＥＲＷ」という表現は、部材に電流を生成するために接触または誘導コイル／インピーダのいずれかを使用した電気抵抗溶接または誘導溶接、および他の形式の電気抵抗溶接を意味している。
米国特許第９９１６０３号 米国特許第３，３４２，００７号 米国特許第３，６９８，２２４号 米国特許第６，４３６，５５２号 米国特許第６，１１５，９８６号 米国特許第６，３９７，５５０号 米国特許第５，６９２，３５３号 露国発明者証第８２７７２３号 米国特許第５，１６３，２２５号 米国特許第５，４０３，９８６号

本発明の目的は、シーム溶接による中空フランジ梁を製造するための従来技術による方法および装置の欠点の少なくともいくつかを克服または軽減することにある。

本発明の一態様によれば、単一の金属ストリップからシーム溶接による中空フランジ梁を製造するための冷間ロール成形圧延機であって、その圧延機は、
成形ステーションと、
シーム・ガイドおよび溶接ステーションと、
整形ステーションとを備え、前記成形ステーションおよび前記整形ステーションのいずれか一方または両方は、使用中に前記ストリップの両面を圧延するように構成された個別に支持されている面係合ロールの組を備え、前記面係合ロールの組のうち隣接する横方向ペアは、前記ストリップの移動方向に直角な横断方向において選択的に互いに移動可能であることを特徴とする圧延機が提供される。

前記面係合ロールの組の一部または全部は、アイドラー・ロールであることが適切である。
必要に応じて、前記面係合ロールの組の一部または全部は駆動ロールである。

前記成形ステーション内に間隔をおいて配置され、かつ、前記整形ステーション内に間隔をおいて配置される駆動ロールは、前記ストリップに形成された縁同士の間の前記ストリップの中央領域に係合することが好ましい。

前記駆動ロールの一部または全部は、必要に応じて、前記ストリップに形成された縁同士の間の前記ストリップの実質部分で前記ストリップに係合することも可能である。
あるいは、前記駆動ロールの一部または全部は、縁から間隔をおいた中央部分に隣接して前記ストリップに係合することも可能である。

さらに別の選択肢では、前記駆動ロールの一部または全部は、前記ストリップに形成された対向する縁に隣接して前記ストリップに係合することも可能である。
前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアは、それぞれのロール台フレームに取り付けることができる。

前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアは、必要に応じて、共通のロール台フレームに移動可能に取り付けることができる。
前記ロール台フレームは、圧延機ベッドに対して横断方向に選択的に移動可能であることが適切である。

前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアは、前記面係合ロールの組同士の間を金属ストリップが移動する方向に直角な横断面内で整列されてもよい。
前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアの各々は、前記面係合ロールの組同士の間を金属ストリップが移動する方向に直角で縦方向に間隔をおいた横断面内に配置されていることが好ましい。

前記サイド係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールは、必要に応じて、金属ストリップが前記サイド係合ロールの組を通って移動する方向に直角な横断面内に位置する傾斜軸に回転可能に取り付けられる。

前記面係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールは、金属ストリップが前記サイド係合ロールの組を通って移動する方向に直角な横断面内に位置する水平軸に回転可能に取り付けることもできる。

サイド係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールは垂直軸に回転可能に取り付けられることが適切である。
前記駆動ロールは、必要に応じて、圧延機ベッドに沿って前記面係合ロールの組と交互になっていてもよい。

前記面係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールの一部または全部は、金属ストリップが前記圧延機内を移動する方向に直角な平面内の選択的に角度調整可能な軸を中心に回転可能であることが適切である。

前記駆動ロールは、前記圧延機ベッドに沿って縦方向に間隔をおいたサイド係合ロールの組のうちのペア同士の間に配置されていることが好ましい。
前記シーム・ガイドおよび溶接ステーションは、少なくとも１つのシーム案内ロールを含むシーム案内ロール台を備え、その少なくとも１つのシーム案内ロールは、前記ストリップの移動方向に直角な横断面内に位置する傾斜回転軸に枢動可能に取り付けられた円周ショルダを有することが適切である。

前記少なくとも１つのシーム案内ロールは、必要に応じて、前記傾斜軸に沿って選択的に移動可能であってもよい。
前記シーム案内ロールの回転軸は、前記横断面内で選択的に角度調整可能であってもよい。

シーム・ガイドおよび溶接ステーションは、少なくとも１つのスクイズ・ロールを含む溶接箱台を備え、その少なくとも１つのスクイズ・ロールは、前記ストリップの移動方向に直角な横断面内に位置する傾斜回転軸に枢動可能に取り付けられることが好ましい。

前記少なくとも１つのスクイズ・ロールは、前記傾斜軸に沿って選択的に移動可能であることが適切である。
前記少なくとも１つのスクイズ・ロールの回転軸は、必要に応じて、前記横断面内で選択的に角度調整可能であってもよい。

前記成形ロールおよび／または前記整形ロールのうちの１つまたは複数は、それぞれ成形ロール台および／または整形ロール台に取り外し自在に固定可能な取付フレームを中心に回転可能に軸支されていることが好ましい。

前記成形ロールおよび／または前記整形ロールの１つまたは複数のセットは、必要に応じて、それぞれ成形ロール台および／または整形ロール台に取り外し自在に固定可能な取付フレームを中心に回転可能に軸支されてもよい。

前記取付フレームは、前記ストリップが前記取付フレームを通って移動する方向に直角な横断面内で調整可能であることが適切である。
前記シーム・ガイドおよび溶接ステーションは、
使用中、前記金属ストリップの輪郭付き縁領域の自由縁を誘導し、前記金属ストリップの表面上の前記自由縁から間隔をおいた所定の溶接軸に対して直線的に整列するように構成された少なくとも１つのシーム・ロールを回転可能に支持するシーム・ロール台と、
使用中、所定の温度にまで加熱されると前記表面上の同様に加熱された前記溶接軸に対して溶融係合するように前記自由縁を付勢する少なくとも一対のスクイズ・ロールを回転可能に支持する溶接箱台とを備え、前記一対のスクイズ・ロールは、使用中に協同して、前記自由縁と前記金属ストリップの前記表面の間の後続する溶接接合の入射軸に実質的に沿った所定の線形軌道を通して前記自由縁を誘導し、それにより、前記冷間成形された部材に付与されるエネルギーが前記表面上の前記所定の溶接軸に沿った近接効果によって集中することが好ましい。

前記自由縁および溶接領域に隣接する前記金属ストリップとスライド可能に係合する電気接触器によって前記自由縁および前記溶接領域に電流が誘導されることが適切である。
前記電流は、誘導コイルによって前記自由縁および溶接領域に誘導され、その誘導コイルは、それを通って前記金属ストリップが移動する方向に直角の平面内で前記金属ストリップを横断方向において取り囲むことが好ましい。

前記一対のスクイズ・ロールのうちの少なくとも一方は、それの間を前記金属ストリップが通って移動する方向に直角な平面内で角度調整可能であることが好ましい。
前記一対のスクイズ・ロールのうちの少なくとも一方は、その少なくとも一方のスクイズ・ロールの回転軸に直角な方向において、他方のスクイズ・ロールに対して調整可能であってもよい。

前記溶接箱は、それの間を金属ストリップ部材が通って移動する方向に直角な各平行軸の周りで回転可能なウェブ支持ロールを備えていることが適切である。
ウェブ支持ロールは、必要に応じて、前記一対のスクイズ・ロールのうちの一方として機能するべく輪郭付きの外縁を有してもよい。

装置は、複数のシーム・ロール台を備えることができる。
前記複数のシーム・ロール台のうちの少なくとも１つは、必要に応じて、円周ショルダをその上に有するシーム・ロールを備え、その円周ショルダは、使用中に前記金属ストリップの前記自由縁に当接する。

使用中に前記金属ストリップの前記自由縁を前記円周ショルダに当接するように付勢するための輪郭付き案内ロールが設けられていることが適切である。
その一端で支持されたロッド形インピーダは、必要に応じて、前記１つまたは複数のシーム・ロール台の上流において、前記金属ストリップの輪郭付き縁領域の中空内部へと延びる。

本発明の他の態様によれば、単一の金属ストリップから中空フランジ部材を冷間ロール成形する方法が提供される。その方法は、
金属ストリップの平らな中央領域に係合する従動ロールを用いて前記金属ストリップを冷間圧延機に駆動する工程と、
成形ロールを用いて前記ストリップの少なくとも１つの縁領域に沿って輪郭を形成する工程と、
所定の溶接領域に沿って前記少なくとも１つの縁領域の自由縁を前記ストリップの表面に連続的にＥＲＷ方法によりシーム溶接することにより、中空フランジを形成する工程と、
整形ロールを用いて前記中空フランジを整形することにより、所望の断面形状を有する整形中空フランジを形成する工程とを備える。

必要に応じて、前記成形ロールのうちの１つまたは複数を駆動してもよい。
それに加えて、あるいはそれに代わって、前記整形ロールのうちの１つまたは複数を駆動してもよい。

前記中空フランジの成形は、前記金属ストリップの移動方向に直角な横断面内の垂直と水平の間の角度で傾斜したピボット軸の周りで回転可能に支持された１つまたは複数の成形ロールを使用して行われることが適切である。

整形工程は、必要に応じて、前記金属ストリップの移動方向に直角な横断面内の垂直と水平の間の角度で傾斜したピボット軸の周りで回転可能に支持された１つまたは複数の整形ロールによって行われてもよい。

前記中空フランジの成形は、縦方向に間隔をおいた横断動作平面に取り付けられた複数の成形ロールによって行われてもよい。間隔をおいて設けられた前記動作平面は、互いに平行かつ前記金属ストリップの移動方向に直角である。

前記中空フランジを整形する工程は、縦方向に間隔をおいた横断動作平面内に取り付けられた複数の整形ロールによって行われてもよい。間隔をおいて設けられた前記動作平面は、互いに平行かつ前記金属ストリップの移動方向に直角である。

連続的にシーム溶接する工程に先立って、前記自由縁は、前記ストリップの前記表面上の所定の溶接軸に対して直線的に整列され、かつ、前記少なくとも１つの自由縁は、前記少なくとも１つの自由縁と前記表面の間の後続する溶接接合の入射軸に沿った所定の線形軌道を通して誘導され、それにより、前記少なくとも１つの自由縁の溶融に先立って、前記中空フランジ部材に付与されるエネルギーが前記表面上の前記所定の溶接軸に沿った近接効果によって集中することが好ましい。

前記少なくとも１つの自由縁は、必要に応じて、１つまたは複数のシーム・ロールを用いて前記溶接領域に対して整列され、その１つまたは複数のシーム・ロールは、前記少なくとも１つの自由縁に当接する円周ショルダをそれぞれ有する。

前記金属ストリップの少なくとも１つの自由縁は、輪郭付き案内ロールを用いて前記円周ショルダに当接するように付勢されてもよい。
前記少なくとも１つの自由縁が前記円周ショルダに当接するように付勢されるとき、前記金属ストリップは、前記溶接領域に隣接して対向する円筒状ロールの表面によって中央で支持されることが適切である。

前記少なくとも１つの自由縁は、調整可能に取り付けられたシーム・ロールを用いて、ストリップ表面に対して所定の角度でクロージャ領域に向かって誘導されてもよい。
前記金属ストリップの前記少なくとも１つの自由縁は、輪郭付きスクイズ・ロールを用いて前記所定の軌道を通って誘導され、その輪郭付きスクイズ・ロールは、輪郭付きスクイズ・ロールにあって間隔をおいて設けられたほぼ平行な接触面同士の間の前記金属ストリップの前記輪郭付き表面上に延びることが好ましい。

前記自由縁および前記所定の溶接領域には電気誘導コイルまたは接触器を用いて溶接エネルギーが付与され、前記コイルは、前記金属ストリップの縦軸にほぼ直角な平面内で前記金属ストリップのほぼ周囲を延びてもよい。

一端で支持された長尺状のロッド形誘導インピーダは、必要に応じて、前記輪郭付き表面の中空内部の空洞内を、前記少なくとも１つの自由縁が前記金属ストリップの前記表面に融合するクロージャ領域に隣接する領域まで延びてもよい。

本明細書において使用されているように、「正面図」という表現は、金属ストリップが移動する方向から見た図を意味している。
また、分かり易くするために、図面中、同様の特徴は同様の数字を用いて示している。

図１および図２において、冷間成形圧延機は、成形ステーション１、縁準備および溶接ステーション２、および整形ステーション３を備えている。分かり易くするために、成形ステーション１の上流側の従来のスリット・ストリップ圧延処理および送出ロール、並びに整形ステーション３の下流端のフライング・ソーおよびテークオフ・テーブル・アセンブリは省略している。

図１において、圧延機ベッド４は、従来型のエントリ・テーブル５、一連の駆動ロール台６、一連の成形ロール台７、サイド・ロール・アセンブリ８、シーム案内ロール台９、溶接コイル１０および溶接箱１１を支持している。

図２は、冷間成形圧延機の下流側部分を示したもので、圧延機ベッド４は、駆動ロール台６、整形ロール台１２およびタークス・ヘッド・ロール台１３を支持している。
図３は、図１に示す駆動ロール台６ａの正面図を示す。このロール台は、シーム案内ロール台９への投入に先立って成形ストリップを安定させるためのサイド・ロールを備えている点だけが他のロール台６と異なっている。

駆動ロール台６ａは、間隔をおいて配置された一対のフレーム２０を備えており、複数のロール・シャフト２１が軸支されている。ロール・シャフト２１の各々は、それぞれ円筒状の駆動ロール２２を支持している。ロール・シャフト２１は、従来型の駆動トレイン（図示せず）に接続されたドライブ・シャフト２４に対し、自在継手２３を介して接続されている。図面から分かるように、駆動ロール２２は、成形後の中空フランジ梁部材２６の中央ウェブ２５と係合しており、ウェブ上でのグリップが極めて良好であるため、圧延機の一切の成形ロールまたは整形ロールを駆動する必要がないことが分かっている。従来型の高さ調整機構２７は、上部ロール・シャフト２１に垂直方向の高さ調整を提供しており、上部ロール２２と下部ロール２２の間のニップを調整することによって金属ストリップの供給材料の厚さの違いに適応している。必要に応じて、特定の駆動ロールを、中空フランジの成形または整形を補助するような輪郭形状としてもよい。

ロール台６ａの上流側にはサイド・ロール・アセンブリが取り付けられており、そのサイド・ロール・アセンブリは、それぞれ取付ブラケット２９で支えられた一対のサイド・ロール２８を備えている。サイド・ロール２８は、部材２６の中空フランジ３０と係合し、シーム案内ロール台９への投入に先立って正確な横方向の位置を提供している。また、サイド・ロール２８は、ねじアジャスタ３１を使用して横方向の調整を実施することができるように構成され、ねじアジャスタ３２を使用して垂直方向の調整を実施することができるように構成されている。

図４は、典型的な非従動成形ロール台７の背面図を示したものであり、シャフト３７を使用して選択的に横方向に相対移動させるためにベース３６に調整可能に取り付けられた一対のフレーム３５が示されている。シャフト３７は、互いに逆ねじが切られた、それぞれスライド・ブロック３９，３９ａ内で係合する部分３８，３８ａを有している。フレーム３５は、それぞれ内部ストップ４０と外部ストップ４１の間でスライド可能に調整することができる。

上部成形ロール４２および下部成形ロール４３は、それぞれ取付ブラケット４４，４５で支えられている。上部取付ブラケット４４は、フレームにスライド可能に取り付けられており、ねじ４６を調整することによって垂直方向の調整が可能であり、それにより金属ストリップの供給材料の厚さの違い、またはロール・セット構成の違いに適応している。

図５は、ベース５０および支持フレーム５１を有するシーム案内ロール台９の背面図を示したものである。図面に示すように、支持フレームの下流側は、ウェブ２５の両サイドで中空フランジ領域３０を支えている一対の輪郭付き支持ロール５２である。ロール５２は、フレーム５１にスライド可能に取り付けられ、逆ねじが切られたねじ調整５４を使用して互いに横方向に移動させることができる下部ロール支持ブラケット５３内で、回転可能に軸支されている。下部ロール支持ブラケット５３の垂直方向の調整は、ねじアジャスタ５５を使用して達成される。シーム案内ロール５６は、上部ロール支持ブラケット５７に取り付けられている。上部ロール支持ブラケット５７は、逆ねじが切られたシャフト５９を有するアジャスタ５８によってフレーム５１上を横方向に相対移動し、かつ、アジャスタねじ６０によって垂直方向に移動するように取り付けられている。

シーム案内ロール５６は円周ショルダ６１を有しており、中空フランジ３０の自由縁６２は円周ショルダ６１に当接するように付勢される。シーム案内ロールは、アジャスタねじ６５を使用して個々の回転軸６４に沿って直線的に調整することができるスライド・ブロック６３内で、回転可能に軸支されている。また、必要に応じてスライド・ブロック６３を上部ロール支持ブラケットに枢動可能に取り付け、金属ストリップの供給材料が通って移動する方向に直角な横断面内で角度を調整することも可能である。

フレーム５１の前面には、一対のウェブ支持ロール６６，６７が取り付けられている。上部支持ロール６６は、図面の切欠き領域６９に示すように、フランジ３０の自由縁６２とウェブ２５の側面の間で係合している円周リム６８を有している。支持ロール６６の端面壁７０も、フランジ３０の自由縁６２に当接する働きをする。また、図面の切欠き領域６９には、同じく中空フランジ３０を支えている下部支持ロール６７の輪郭付きの端面壁７１が示されている。ウェブ支持ロール６６と６７の間の垂直方向の相対移動は、アジャスタねじ７２を使用して達成される。

図６は、図１に略図で示されている、シーム案内ロール台９と溶接箱１１の間の高周波電気誘導溶接装置１０を示したものである。
溶接装置１０は、中空フランジ部材７７が通過する際に中空フランジ部材７７を取り囲む銅板ループ７６の形態の誘導コイル・アセンブリ７５を備えている。ループ７６は、電気絶縁媒体８０によって分離された個々の銅板支持ブラケット７９によってその自由端７８で支えられている。コイル・アセンブリ７５は、アセンブリ７５に固着された銅管８１内を循環する水によって冷却されている。

コイル７６の領域の個々の中空フランジ３０の内部には、フェライト・ロッドが充填されたガラス繊維管（図示せず）を備えたインピーダンス・デバイス８２が配置されている。インピーダ８２は、それぞれ、中空フランジの自由縁と図５に示されているウェブの側面との間のギャップを介して個々のウェブの中空の内部へ展開しているブラケット８４（図１に示されている）によって支えられた長尺状のロッド８３によって支えられている。冷却水は、管８５を介してインピーダ８２を通って再循環しており、圧縮空気源は、管８６を介してインピーダ８２を通してポンプ供給されている。中空フランジの自由縁およびウェブの個々の面に沿った溶接シーム線が溶接装置１０によって溶融温度まで加熱されると、フランジの加熱された自由縁が、８７で概略的に示されている図１の溶接箱１１の中のスクイズ・ロール・セットによって、加熱された個々の溶接シーム線に接触するように付勢される。

図７は、図１に示されている４つのロール溶接箱１１の構成を示したものである。
溶接箱１１は、円筒状上部ロール９０および輪郭が施された縁９１ａを備えた円筒状下部ロール９１を備えている。ロール９０，９１の各々は、それぞれ回転軸９２，９３の周りに回転可能に軸支されている。それぞれ傾斜軸９５ａ，９５ｂの周りで回転することができる輪郭付きスクイズ・ロール９４ａ，９４ｂは、中空フランジ３０の加熱された自由縁６２ａ，６２ｂを、ウェブ２５の対向する境界に沿って、加熱された個々の溶接シーム線領域に付勢し、それらの間の融解によって連続的な溶接シームを生成するように適合されている。スクイズ・ロール９４ａ，９４ｂと、円筒状支持ロール９１の輪郭付きの個々の縁９１ａの間に画定されている空洞は、その形状が卵形であることに留意されたい。

自由縁６２ａ，６２ｂは、スクイズ・ロール９４ａ，９４ｂの個々の回転軸９５ａ，９５ｂに直角な直線的なやり方で、横方向の「掃引」アクションを伴うことなく個々の溶接線に向かって付勢されるため、安定した誘導「影」、つまり個々の自由縁６４ａ，６４ｂと、ウェブ２５の対向する境界の間の溶接シームの所望の位置に安定した通路が維持される。

円筒状ローラ９０は、垂直平面内を移動するよう、支持フレーム１００にスライド可能に取り付けられたロール・キャリッジ９８に結合された調整ねじ９６によって調整可能に取り付けられている。

スクイズ・ロール９４ａ，９４ｂは、それぞれ調整ねじ１０７によって個々のスライド軸１０５，１０６に沿ってスライド可能に調整することができるよう、それぞれスクイズ・ロール支持フレーム１０３，１０４のキャリッジ１０１，１０２にスライド可能に取り付けられている。スクイズ・ロール支持フレーム１０３，１０４は、ねじが切られたシャフト１０９によって支持フレーム１０３，１０４の取り付けを結合しているねじ１０８を使用して横方向に移動させることができ、かつ、ねじ１１０を使用して垂直方向に移動させることができるよう、調整可能に取り付けられている。ロール支持フレームは、溶接箱台１１を通って移動する中空フランジ部材が移動する方向に平行の個々の軸の周りにピボット運動することができるよう、フレーム１００に枢動可能に取り付けられていることが好ましい。

調整可能ロールの取り付けにより、寸法および断面形状が広範囲にわたって変化する中空フランジ部材を、溶接箱の中で、部材ウェブの縁に隣接するかあるいは部材ウェブの縁に正確に配置された溶接シーム線に向かって移動する中空フランジの自由縁が通る軌道全体にわたって極めて正確に制御しながら溶接することができる。

図８は、図７に示す溶接箱１１の中のロールの構成を略図で示したものであり、ウェブの縁に沿った溶接シームへの中空フランジの自由縁の誘導がより明確に示されている。
図面中、成形された中空フランジ３０およびそれらの個々の自由縁６２の位置は、仮想的に若干誇張して示されている。成形された部品をロールの組に接近させるべく、中空フランジ３０は、個別ローラ９１の輪郭付きの端部９１ａに向かって内側に付勢される。これは、図７に示す個々のスライド軸１０５，１０６に沿ったローラ９４ａ，９４ｂの移動に対応している。

重要なことには、自由縁６２で終端している中空フランジの外側の部分の約半分が矢印１１１で示す方向に付勢され、それにより自由縁６２に隣接しているフランジのほぼ平らな領域およびフランジの反対側の面の対応する部分が、１個の部分として共にロール９１に向かって駆動され、それによりウェブ２５の境界７９に隣接しているフランジの残りの部分の変形が、ロール９１の輪郭付きの縁９１ａの中で順応することが分かる。同様に、フランジ３０の自由縁６２は、溶接シームが形成されるウェブ２５の境界７９に対して直線の軌道を移動することが分かる。

図９は、図２に示す整形ロール台１２を示したものであり、図９ａは背面図、図９ｂは側面図、図９ｃは正面図である。
ロール台１２は、その外縁の周りに取り付けられたウェブ１２１によって補強されたアーチ形のプレート様フレーム１２０を備えている。フレーム１２０は、ベース・パッド１２２で支えられており、取扱いを容易にするためのリフティング・アイ１２３を備えている。トラック部材１２４，１２５は、アジャスタねじ１２７を使用して横方向に調整することができる整形ロール・キャリッジ１２６をスライド可能に設置している。フレーム１２０の中央開口１２８の周りには、それぞれロール取付ブラケット１３０をスライド可能に設置している整形ロール支持フレーム１２９が取り付けられている。整形ロール１３１は、ロール取付ブラケット１３０内で、回転可能に軸支されている。ロール取付ブラケット１３０は、梁１３３の中空フランジ１３３ａが通って移動する方向に直角な横断面内で整形ロール１３１を移動させるアジャスタねじ１３２を使用して、それぞれサポート・フレーム１２９内でスライド可能に調整することができる。整形ロール１３１は、図９ｂに１３４で示す横方向の共通取付平面内の個々の回転軸、および個々の回転軸に直角な方向の共通取付平面内で整形ロール１３１を移動させる個々のアジャスタねじ１２７を使用して取り付けられている。

フレーム１２０の反対側で、梁１３３の反対側の中空フランジ１３３ｂの周りに係合している３つの整形ロール１３１ａのセットが、開口１２８を介して見えている。
図９ｂおよび図９ｃから分かるように、整形ロール台の正面図は、ロール・キャリッジ１２６が左側に変位して、中空フランジ１３３ａから、それらの間のウェブの幅だけ間隔をおいた中空フランジ１３３ｂに適応している点を除き、実質的に全く同じである。

同様の特徴には同様の参照数字が使用されているが、前面の特徴に対する参照数字はプライム符号によって区別されている。
ロール台のこの構成によって提供される特定の利点は、整形ロールのためのロール台であれ、あるいは成形ロールのためのロール台であれ、中空フランジに可能な広範囲にわたる断面形状を備えた中空フランジ梁の広範囲にわたるサイズへのその適合性である。さらに、縦方向に間隔をおいた平面内の反対側のフランジのためのロール・セットの位置が、反対側の中空フランジを整形し、あるいは成形するための同じ平面内の隣接するロールのセットを妨害することなく、図面に示すような複数のロール・コンビネーションの計画を可能にしている。図面に示すような成形ロールの３つのロール・セットを使用することにより、従来の圧延機では強いられることになる制限を伴うことなく、間隔が接近している中空フランジ梁あるいは比較的深いフランジを圧延することができる。

図９に示す３つのロール整形セットを備えたロール台のさらに他の利点は、複数のロールのうちの１つを図面に示すような傾斜した回転軸を使用して動作させることにより、テーパが施された、直径が比較的小さい縁ロールを使用して、円筒状ロールの平らな側壁全体の成形速度の差に起因するフランジ面の「スクラッビング」を伴うことなく、なお垂直フランジ縁に深いサポート面を提供することができることである。

図９に示すロール台には、従来のロールの直径より２５〜３０％小さい直径のものを使用することができるため、ロール・セットのコストを実質的に節約することができると言える。さらに、ロールを調整することができるため、ロールを交換することなく、単純にウェブの幅を変更するだけで広範囲にわたるサイズの梁を圧延することができる。中空フランジの梁サイズまたは構成を変更するために、あるいは単なる保守の目的でロールを交換する必要がある場合、数分でロール・キャリッジ全体を交換することができ、また同様に、取付ロール・ブラケットの交換も迅速に実施することができる。

図１０は、図９に示す整形ロール台１２に類似した構成を有する両面タークス・ヘッド・ロール台１３を示したものである。
とりわけ図１０ｂを参照すると、タークス・ヘッド・ロール台１３は、それぞれ頂部補強ウェブ１４１および側面補強ウェブ１４２を備えたプレート様フレーム１４０を備えている。取付ベース１４３は、図２に示すように圧延機ベッドの上に取り付けるように構成されており、また、取扱いを容易にするためにリフティング・アイ１４４が提供されている。フレーム１４０の反対側の面には、中央開口１４６と整列したロール取付プレート１４５が取り付けられている。開口１４６の周りには、それぞれアジャスタねじ１４９を使用して軸方向に調整することができるロール取付ブラケット１４８をスライド可能に設置しているロール取付フレーム１４７が取り付けられている。ロール取付プレート１４５は、調整ねじ１５０を使用して軸方向に調整することができる。

ロール取付フレーム１４７は、面板１５１に取り付けられている。面板１５１は、ロール取付プレート１４５に回転可能に取り付けられており、調整ねじ１５２を使用することによりロール取付プレート１４５に対して少なくとも部分的に回転させることができる。タークス・ヘッド・フレーム１４０の前面の面板１５１と背面の面板１５１の間の相対的な回転調整により、梁をフライング・ソーなどへ前進させて所定の長さにする前に、アイドラー・ロール１５３，１５４，１５５および１５６によって、中空フランジ梁内のあらゆるねじれおよび軸方向変形を除去することができる。

本発明の意図および範囲から逸脱することなく、本発明の様々な態様に多くの改変および変形を加えることができることは、当業者には容易に明らかであろう。

冷間ロール成形圧延機の成形ステーションと縁準備および溶接ステーションの概略側面図。 冷間ロール成形圧延機の整形ステーションの概略側面図。 サイド・ロールに嵌合した従動ロール台の概略正面図。 成形ロール台の概略背面図。 シーム案内ロール台の概略背面図。 溶接装置の概略側面図。 溶接箱台の概略正面図。 溶接箱台内のスクイズ・ロールの動作を示す概略図。 整形ロール台の概略正面図、概略側面図および概略背面図。 タークス・ヘッド・ロール台の概略側面図および概略正面図。

Claims (48)

1. 単一の金属ストリップからシーム溶接による中空フランジ梁を製造するための冷間ロール成形圧延機であって、その圧延機は、
   成形ステーションと、
   シーム・ガイドおよび溶接ステーションと、
   整形ステーションとを備え、前記成形ステーションおよび前記整形ステーションのいずれか一方または両方は、使用中に前記ストリップの両サイドのうちのいずれか一方または両方を圧延するように構成された個別に支持されているサイド係合ロールの組を備え、前記サイド係合ロールの組のうち隣接する横方向ペアは、前記ストリップが前記圧延機を通って移動する方向に直角な横断方向において選択的に互いに移動可能であることを特徴とする圧延機。
2. 前記サイド係合ロールの組の一部または全部がアイドラー・ロールである、請求項１に記載の圧延機。
3. 前記サイド係合ロールの組の一部または全部が駆動ロールである、請求項１に記載の圧延機。
4. 前記成形ステーション内に間隔をおいて配置され、かつ、前記整形ステーション内に間隔をおいて配置される駆動ロールは、前記ストリップに形成された縁領域同士の間の前記ストリップの中央領域に係合する、請求項１に記載の圧延機。
5. 前記駆動ロールの一部または全部は、前記ストリップに形成された縁領域同士の間の前記ストリップの実質部分で前記ストリップに係合する、請求項１に記載の圧延機。
6. 前記駆動ロールの一部または全部は、縁から間隔をおいた中央部分に隣接して前記ストリップに係合する、請求項１に記載の圧延機。
7. 前記駆動ロールの一部または全部は、前記ストリップに形成された対向する縁に隣接して前記ストリップに係合する、請求項１に記載の圧延機。
8. 前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアは、それぞれのロール台フレームに取り付けられている、請求項１に記載の圧延機。
9. 前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアは、共通のロール台フレームに移動可能に取り付けられている、請求項１に記載の圧延機。
10. 前記ロール台フレームは、圧延機ベッドに対して横断方向に選択的に移動可能である、請求項１に記載の圧延機。
11. 前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアは、前記サイド係合ロールの組同士の間を金属ストリップが移動する方向に直角な横断面内で整列している、請求項１に記載の圧延機。
12. 前記サイド係合ロールの組のうちの横方向ペアの各々は、前記サイド係合ロールの組同士の間を金属ストリップが移動する方向に直角で縦方向に間隔をおいた横断面内に配置されている、請求項１に記載の圧延機。
13. 前記サイド係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールは、金属ストリップが前記サイド係合ロールの組を通って移動する方向に直角な横断面内に位置する傾斜軸に回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の圧延機。
14. 前記面係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールは、金属ストリップが前記サイド係合ロールの組を通って移動する方向に直角な横断面内に位置する水平軸に回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の圧延機。
15. サイド係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールは垂直軸に回転可能に取り付けられている、請求項１に記載の圧延機。
16. 前記駆動ロールは、圧延機ベッドに沿って前記サイド係合ロールの組と交互になっている、請求項１に記載の圧延機。
17. 前記面係合ロールの組のうちの少なくとも１つのサイド係合ロールの一部または全部は、金属ストリップが前記圧延機内を移動する方向に直角な平面内の選択的に角度調整可能な軸を中心に回転可能である、請求項１に記載の圧延機。
18. 前記駆動ロールは、前記圧延機ベッドに沿って縦方向に間隔をおいたサイド係合ロールの組のうちのペア同士の間に配置されている、請求項１に記載の圧延機。
19. 前記シーム・ガイドおよび溶接ステーションは、少なくとも１つのシーム案内ロールを含むシーム案内ロール台を備え、その少なくとも１つのシーム案内ロールは、前記ストリップの移動方向に直角な横断面内に位置する傾斜回転軸に枢動可能に取り付けられた円周ショルダを有し、前記ショルダは、使用中に前記金属ストリップの自由縁に当接する、請求項１に記載の圧延機。
20. 前記少なくとも１つのシーム案内ロールは、前記傾斜軸に沿って選択的に移動可能である、請求項１９に記載の圧延機。
21. 前記シーム案内ロールの回転軸は、前記横断面内で選択的に角度調整可能である、請求項１９に記載の圧延機。
22. 前記シーム・ガイドおよび溶接ステーションは、少なくとも１つのスクイズ・ロールを含む溶接箱台を備え、その少なくとも１つのスクイズ・ロールは、前記ストリップの移動方向に直角な横断面内に位置する傾斜回転軸に枢動可能に取り付けられている、請求項１に記載の圧延機。
23. 前記少なくとも１つのスクイズ・ロールは、前記傾斜軸に沿って選択的に移動可能である、請求項２２に記載の圧延機。
24. 前記少なくとも１つのスクイズ・ロールの回転軸は、前記横断面内で選択的に角度調整可能である、請求項２２に記載の圧延機。
25. 前記面係合ロールの組は、それぞれ成形ロール台および／または整形ロール台に取り外し自在に固定可能な取付フレームを中心に回転可能に軸支されている、請求項１に記載の圧延機。
26. 前記取付フレームは、前記ストリップが前記取付フレームを通って移動する方向に直角な横断面内で調整可能である、請求項２５に記載の圧延機。
27. 前記シーム・ガイドおよび溶接ステーションは、
    使用中、前記金属ストリップの輪郭付き縁領域の自由縁を誘導し、前記金属ストリップの表面上の前記自由縁から間隔をおいた所定の溶接軸に対して直線的に整列するように構成された少なくとも１つのシーム・ロールを回転可能に支持するシーム・ロール台と、
    使用中、所定の温度にまで加熱されると前記表面上の同様に加熱された前記溶接軸に対して溶融係合するように前記自由縁を付勢する少なくとも一対のスクイズ・ロールを回転可能に支持する溶接箱台とを備え、
    前記一対のスクイズ・ロールは、使用中に協同して、前記自由縁と前記金属ストリップの前記表面の間の後続する溶接接合の入射軸に実質的に沿った所定の線形軌道を通して前記自由縁を誘導し、それにより、前記冷間成形された部材に付与されるエネルギーが前記表面上の前記所定の溶接軸に沿った近接効果によって集中する、請求項１に記載の圧延機。
28. 前記自由縁および溶接領域に隣接する前記金属ストリップとスライド可能に係合する電気接触器によって前記自由縁および前記溶接領域に電流が誘導される、請求項２７に記載の圧延機。
29. 前記電流は、誘導コイルによって前記自由縁および溶接領域に誘導され、その誘導コイルは、それを通って前記金属ストリップが移動する方向に直角な平面内で前記金属ストリップを横断方向において取り囲む、請求項２７に記載の圧延機。
30. 前記一対のスクイズ・ロールのうちの少なくとも一方は、それの間を前記金属ストリップが通って移動する方向に直角な平面内で角度調整可能である、請求項２７に記載の圧延機。
31. 前記一対のスクイズ・ロールのうちの少なくとも一方は、その少なくとも一方のスクイズ・ロールの回転軸に直角な方向において、他方のスクイズ・ロールに対して調整可能である、請求項２７に記載の圧延機。
32. 前記溶接箱台は、それの間を金属ストリップ部材が通って移動する方向に直角な各平行軸の周りで回転可能なウェブ支持ロールを備える、請求項２７に記載の圧延機。
33. ウェブ支持ロールは、前記一対のスクイズ・ロールのうちの一方として機能するべく輪郭付きの外縁を有する、請求項２７に記載の圧延機。
34. 複数のシーム・ロール台を備える、請求項２７に記載の圧延機。
35. 使用中に前記金属ストリップの前記自由縁を前記円周ショルダに当接するように付勢するための輪郭付き案内ロールが設けられている、請求項２７に記載の圧延機。
36. その一方の端部で支持されたロッド形インピーダは、前記１つまたは複数のシーム・ロール台の上流において、前記金属ストリップの輪郭付き縁領域の中空内部へと延びている、請求項２７に記載の圧延機。
37. 単一の金属ストリップから中空フランジ部材を冷間ロール成形する方法であって、その方法は、
    金属ストリップの平らな中央領域に係合する従動ロールを用いて前記金属ストリップを冷間圧延機に駆動する工程と、
    成形ロールを用いて前記ストリップの少なくとも１つの縁領域に沿って輪郭を形成する工程と、
    所定の溶接領域に沿って前記少なくとも１つの縁領域の自由縁を前記ストリップの表面に連続的にＥＲＷ法によりシーム溶接することにより、中空フランジを形成する工程と、
    整形ロールを用いて前記中空フランジを整形することにより、所望の断面形状を有する整形中空フランジを形成する工程と
    を備えることを特徴とする方法。
38. 前記成形ロールのうちの１つまたは複数は、前記圧延機に前記ストリップを駆動する工程を補助するべく駆動される、請求項３７に記載の方法。
39. 前記整形ロールのうちの１つまたは複数が駆動される、請求項３７に記載の方法。
40. 前記中空フランジを整形する工程は、縦方向に間隔をおいた横断動作平面内に取り付けられた複数の整形ロールによって行われ、前記動作平面は、互いに平行かつ前記金属ストリップが前記圧延機内を移動する方向に直角である、請求項３７に記載の方法。
41. 前記連続的にシーム溶接する工程に先立って、前記自由縁は、前記ストリップの前記表面上の所定の溶接軸に対して直線的に整列され、かつ、前記少なくとも１つの自由縁は、前記少なくとも１つの自由縁と前記表面の間の後続する溶接接合の入射軸に沿った所定の線形軌道を通って誘導され、それにより、前記少なくとも１つの自由縁の溶融に先立って、前記中空フランジ部材に付与されるエネルギーが前記表面上の前記所定の溶接軸に沿った近接効果によって集中する、請求項３７に記載の方法。
42. 前記少なくとも１つの自由縁は、１つまたは複数のシーム・ロールを用いて前記溶接領域に対して整列され、その１つまたは複数のシーム・ロールは、前記少なくとも１つの自由縁に当接する円周ショルダをそれぞれ有する、請求項３７に記載の方法。
43. 前記金属ストリップの少なくとも１つの自由縁は、輪郭付き案内ロールを用いて前記円周ショルダに当接するように付勢される、請求項４２に記載の方法。
44. 前記少なくとも１つの自由縁が前記円周ショルダに当接するように付勢されるとき、前記金属ストリップは、前記溶接領域に隣接して対向する円筒状ロールの表面によって中央で支持される、請求項４２に記載の方法。
45. 少なくとも１つの自由縁は、調整可能に取り付けられたシーム・ロールを用いてストリップ表面に対して所定の角度でクロージャ領域に向かって誘導される、請求項４２に記載の方法。
46. 前記金属ストリップの前記少なくとも１つの自由縁は、輪郭付きスクイズ・ロールを用いて前記所定の軌道を通って誘導され、その輪郭付きスクイズ・ロールは、輪郭付きスクイズ・ロールにあって間隔をおいて設けられたほぼ平行な接触面同士の間の前記金属ストリップの前記輪郭付き表面上に延びる、請求項３７に記載の方法。
47. 前記自由縁および前記所定の溶接領域には電気誘導コイルを用いて溶接エネルギーが付与され、前記コイルは、前記金属ストリップの縦軸にほぼ直角な平面内で前記金属ストリップのほぼ周囲を延びる、請求項３７に記載の方法。
48. 一端で支持された長尺状のロッド形誘導インピーダは、前記輪郭付き表面の中空内部の空洞内を、前記少なくとも１つの自由縁が前記金属ストリップの前記表面に融合するクロージャ領域に隣接する領域まで延びている、請求項３７に記載の方法。

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