JP5055802B2 - 溶接ｈ形鋼の溶接ビード整形装置 - Google Patents

Description

本発明は、フランジ材とウェブ材とを溶接した際に、その溶接部分に発生する溶接ビードを整形するための溶接Ｈ形鋼の溶接ビード整形装置に関する。

従来、図１２に示すように、溶接Ｈ形鋼３００は、２枚の上下フランジ材３０１，３０２と１枚のウェブ材３０３とが連続的に溶接点に供給されつつ、溶接点直前に配置された給電チップ２０１が上フランジ材３０１とウェブ材３０３の上部及び下フランジ材３０２とウェブ材３０３の下部に押し当てられて、当該給電チップ２０１から給電されて、ウェブ材３０３の上下端面部と各フランジ材３０１，３０２の幅中央部とが溶融加熱（高周波抵抗溶接）されるとともに溶接ピンチロール２０２によって加圧力を付加されて接合形成されていた。なお、給電チップ２０１は、高周波抵抗溶接電源２０３により電源が供給されている。一般的にこのような製造方法により溶接Ｈ形鋼（以下、単にＨ形鋼という。）は製造されていた。

この製造方法では、溶接工程において、図１３に示すように、フランジ材３０１，３０２とウェブ材３０３の溶接点３０４には溶接ビード３０５が生じる。この溶接ビード３０５をそのまま放置しておくと、Ｈ形鋼３００の外観が損なわれてしまう。また、溶接ビード３０５を放置しておくと、Ｈ形鋼３００に塗装を施す際、塗料を当該溶接ビード３０５の発生部分に十分に塗布できず、これにより、塗装後極めて短時間で当該部分に錆が発生するといった問題点がある。

これらの問題点を解消するため、これまでにいくつかの提案がなされている。例えば、特許文献１には、そのような技術が開示されている。
特開平７−９１５１号公報

前記特許文献１に開示の技術では、溶接装置の出側において、図１４に示すように、圧潰ローラ・ユニット２２０を固定配置し、各圧潰ローラ（整形ロール）２２１をそれぞれボルト２２２によって溶接点３０４に生じた溶接ビードに４０〜５０度の角度で押付けて、溶接ビード３０５を整形している。
しかしながら、溶接ビードが形成されている部分が未だ赤熱している状態ではウェブ材３０３とフランジ材３０１，３０２との接合部の機械的強度が著しく低いので、溶接直後のそのような部分に圧潰ローラ２２１を押し付けること、即ちウェブ材３０３とフランジ材３０１，３０２との接合部に破断させようとする外力を作用させることは、この接合部を破断し易くしてしまったり、Ｈ形鋼３００に寸法変化を生じさせたりしてしまう課題がある。

また、溶接時にウェブ材３０３及びフランジ材３０１，３０２の加熱温度差、投入電力の差等によって溶接後のＨ形鋼に変形（曲りや反り）或いは歪が生じることは周知のことであるが、このような変形が生じた場合、前述したように固定配置されているビード整形装置が相対的に位置変化するＨ形鋼を強制的に変形させてしまったり、或いはビード整形装置にそのようなＨ形鋼の変形力により過大な力が作用し、ビード整形装置が破損する課題がある。

また、このような場合には、圧潰ローラ２２１側にも負荷がかかってしまう課題がある。さらに、通材の停止等により溶接ビードが冷えて固くなってしまうと、圧潰ローラ２２１、例えばベアリング等の支持部材に過負荷がかかってしまう課題がある。図１５は、通材中と通材の停止中とで、圧潰ローラ２２１（例えばベアリング）にかかる負荷の違いを示す。図１５に示すように、通材を一旦停止すると、溶接ビードが冷えて固くなってしまう等の理由で、圧潰ローラ２２１（例えばベアリング）にかかる負荷が大きくなるのがわかる。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、最適な力で溶接ビードを整形することができるようにすることである。

前記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
フランジ材の表面とウェブ材とを溶着してＨ形鋼を製造するときに当該溶着部分に発生した溶接ビードに押し当てて当該溶接ビードを整形する整形ロールと、前記整形ロールの押し当て位置に対応して前記フランジ材の裏面に配置され、前記フランジ材を支える支えロールと、前記溶接ビードに前記整形ロールを押し当てる力を調整する押し当て力調整手段と、を備え、前記押し当て力調整手段は、前記整形ロールを支持する支持部及び前記支えロールを支持する支持部の少なくとも一方が回動自在に支持されるとともに弾性構造を含んで構成されており、回動自在に支持された支持部の一端に前記整形ロールまたは前記支えロールが回転自在に支持され、他端に前記弾性構造を介して当該他端の位置を調整する調整機構が設けられ、前記支持部を介して前記整形ロールまたは前記支えロールの位置が調整されるとともに、前記弾性構造の弾性力が前記支持部を介して前記溶接ビードに前記整形ロールを押し当てる力として伝達されることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明では、
前記弾性構造の弾性力を調整する弾性力調整手段を備えることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明では、
前記押し当て力調整手段は、前記押し当てる力の水平方向成分と垂直方向成分とを個別に調整することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、溶接ビードに整形ロールを押し当てる力を調整することができるので、最適な力で溶接ビードを整形することができる。
また、弾性構造といった簡単な構成で溶接ビードに整形ロールを押し当てる力を調整することができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、弾性構造の弾性力を調整することで、より最適な力で溶接ビードを整形することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、押し当てる力の水平方向成分と垂直方向成分とを個別に調整することで、最適な力で溶接ビードを整形することができる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施形態は、本発明を適用したビード整形装置である。
（構成）
図１及び図２は、ビード整形装置において溶接ビード３０５を整形する部分である整形ロール４１，５１，７１，８１や支えロール９１，１０１の配置を模式的に示す。
図１及び図２に示すように、ビード整形装置は、通材進行方向が図中矢印Ａ方向であるＨ形鋼に対して、第１及び第２の溶接ピンチロール１１，２１の出側に溶接ビードの整形のための複数の第１乃至第４の整形ロール４１，５１，７１，８１を備えている。また、第１乃至第４の整形ロール４１，５１，７１，８１に対応するように配置した第１及び第２の支えロール９１，１０１を備えている。

第１及び第２の整形ロール４１，５１は、第１のフランジ材である下フランジ材３０２とウェブ材３０３の下端面部（一端部）との溶接部に押し当てるように配置されている。第１の整形ロール４１は、Ｈ形鋼３００の通材進行方向に向かってウェブ材３０３の左側に配置されており、第２の整形ロール５１は、Ｈ形鋼３００の通材進行方向に向かってウェブ材３０３の右側に配置されている。第１及び第２の整形ロール４１，５１が押し当てられる部位に対応する下フランジ材３０２の裏面に、第１の支えロール９１が配置されている。

また、第３及び第４の整形ロール７１，８１は、Ｈ形鋼の通材進行方向で第１及び第２の整形ロール４１，５１の後方において、第２のフランジ材である上フランジ材３０１とウェブ材３０３の上端面部（他端部）との溶接部に押し当てるように配置されている。第３の整形ロール７１は、Ｈ形鋼３００の通材進行方向に向かってウェブ材３０３の左側に配置されており、第４の整形ロール８１は、Ｈ形鋼３００の通材進行方向に向かってウェブ材３０３の右側に配置されている。第３及び第４の整形ロール７１，８１が押し当てられる部位に対応する上フランジ材３０１の裏面に、第２の支えロール１０１が配置されている。

図３は、Ｈ形鋼３００の取り込み側からみたビード整形装置の構成を示す図であって、下フランジ３０２側の溶接ビード３０５を圧潰するための第１及び第２の整形ロール４１，５１及び第１の支えロール９１の配置を示す。
図３に示すように、下フランジ材３０２とウェブ材３０３との溶接部分に第１及び第２の整形ロール４１，５１を押し当てるとともに、当該ウェブ材３０３における第１及び第２の整形ロール４１，５１の押し当て部分に対応する裏面側に第１の支えロール９１を配置している。

ビード整形装置は、以上のような構成部の溶接ピンチロール１１、第１及び第２の整形ロール４１，５１、並びに第１の支えロール９１が一体的に、また溶接ピンチロール２１、第３及び第４の整形ロール７１，８１、並びに第２の支えロール１０１が一体的に、Ｈ形鋼３００の寸法に応じて垂直方向に移動可能に構成されている。

図４及び図５は、ビード整形装置１の具体的構成を示す。
図４及び図５に示すように、ビード整形装置１は、大別して、回転自在として第１及び第２の溶接ピンチロール１１，２１を備えている第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０と、第１乃至第４の整形ロール４１，５１，７１，８１を備えている第１及び第２の整形ロール機構３０，６０と、回転自在として第１及び第２の支えロール９１，１０１を備えている第１及び第２の支えロール機構９０，１００とを備えている。このビード整形装置１は、上下方向に延びるハウジングポスト１７１に対して昇降自在に支持されている。

第１の溶接ピンチロール機構１０は、Ｈ形鋼３００の下側に配置されており、第２の溶接ピンチロール機構２０は、第１の溶接ピンチロール機構１０とでＨ形鋼３００を挟むようにして、Ｈ形鋼３００の上側に配置されている。図４に示すように、第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０はそれぞれ、フレーム１２，２２におけるＨ形鋼３００の取り込み側に、軸受等からなる図示しない回転支持機構により各溶接ピンチロール１１，２１を回転自在に支持している。

図６は、Ｈ形鋼３００の取り出し側からみたビード整形装置の構成を示しており、第１及び２のシャフト１１０，１２０近傍の構成を示す。
図６に示すように、第１の溶接ピンチロール機構１０には、フレーム１２におけるＨ形鋼３００の通材進行方向側（Ｈ形鋼３００の排出側）に、一対の支持部（或いはブラケット部）１２ａ，１２ａにより第１のシャフト１１０が回転自在に取り付けられている。同様に、第２の溶接ピンチロール機構２０には、筐体２２のＨ形鋼３００の進行方向側に、一対の支持部２２ａ，２２ａにより第２のシャフト１２０が回転自在に取り付けられている。

第１のシャフト１１０は、一対の支持部１２ａ，１２ａにより支持されて、Ｈ形鋼３００の通材進行方向に対して垂直になるように配置されている。第１のシャフト１１０は、その中央が断面円形状の支持部（以下、中央支持部という。）１１２をなし、その両側が中央支持部１１２よりも大径の断面四角形状の支持部（以下、側方支持部という。）１１３，１１３をなしており、さらにその外側に断面円形状の支持部１１１からなっている。側方支持部１１３には、挿通孔１１３ａにピン１１５が挿通されている。

また、図６で、第２のシャフト１２０についても、第１のシャフト１１０と同様に構成されている。すなわち、第２のシャフト１２０は、前記一対の支持部２２ａ，２２ａにより支持されて、Ｈ形鋼３００の通材進行方向に対して垂直になるように配置されている。第２のシャフト１２０は、その中央が断面円形状の中央支持部１２２をなし、その両側が中央支持部１２２よりも大径の断面四角形状の側方支持部１２３，１２３をなしており、さらにその外側に断面円形状の支持部１２１からなっている。側方支持部１２３には、挿通孔１２３ａにピン１２５が挿通されている。

図６に示すように、第１及び第２のシャフト１１０，１２０はそれぞれ、第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０に対して取り付けられ、且つ回転自在に支持されている。
第１のシャフト１１０の側方支持部１１３,１１３にはピン１１５，１１５が貫通していて、側方支持部１１３，１１３上面から当該ピン１１５，１１５が突出しており、これにより、第１のシャフト１１０は、側方支持部１１３,１１３の上面で、ピン１１５，１１５により、水平方向で回転自在に、第１の整形ロール機構３０（図４、図５）の第１及び第２の支持アーム３１，３２をそれぞれ支持している。さらに、第１のシャフト１１０は、中央部１１２にて、第１の支えロール機構９０の本体部９２（図４、図５）を回転自在に支持している。

同様に、第２のシャフト１２０の側方支持部１２３,１２３にはピン１２５，１２５が貫通して、側方支持部１２３,１２３下面からピン１２５，１２５が突出しており、これにより、第２のシャフト１２０は、側方支持部１２３,１２３の下面で、ピン１２５，１２５により、水平方向で回転自在に、第２の整形ロール機構６０（図４、図５）の第３及び第４の支持アーム６１，６２をそれぞれ支持している。さらに、第２のシャフト１２０は、中央部１２２にて、第２の支えロール機構１００の本体部１０２（図４、図５）を回転自在に支持している。
このように、第１のシャフト１１０には、第１の整形ロール機構３０及び第１の支えロール機構９０が組み付けられ、第２のシャフト１２０には、第２の整形ロール機構６０及び第２の支えロール機構１００が組み付けられている。

図７は、第１の整形ロール機構３０の構成を示す。
図７に示すように、第１の整形ロール機構３０は、第１及び第２の支持アーム３１，３２、第１及び第２の整形ロール４１，５１、並びに幅調整機構１３０を備えている。
第１及び第２の支持アーム３１，３２はそれぞれ、Ｈ形鋼３００の左右それぞれに配置された略長手棒状体であり、略中央付近３１ａ，３２ａが前記ピン１１５，１１５により回転自在に支持されている。ここで、第１及び第２の支持アーム３１，３２の略中央付近３１ａ，３２ａに各ピン１１５，１１５を挿通して、当該各ピン１１５，１１５の端部に平板３５を掛け渡し、各ピン１１５，１１５にボルト３４，３４を螺合して平板３５を固定することで、支持アーム３１，３２はその上下方向の移動が制限されている（上下方向が固定されている）。
そして、第１の支持アーム３１は、一端３１ｂ側に第１の整形ロール４１を備えており、また、第２の支持アーム３２は、一端３２ｂ側に第２の整形ロール５１を備えている。

図８は、Ｈ形鋼３００の取り込み側からみたビード整形装置の構成を示しており、第１及び第２の整形ロール４１，５１近傍の構成を示す。
図８に示すように、第１の支持アーム３１（図７）の一端３１ｂにボルト４２によって支持ブロック４３が固定されており、当該支持ブロック４３に対して第１の整形ロール４１が回転自在に支持されている。例えば、第１の整形ロール４１は、下フランジ材３０２に対して略４５°の角度をなすようにして支持されている。第２の整形ロール５１についても同様に、第２の支持アーム３２（図７）の一端３２ｂにボルト５２によって支持ブロック５３が固定されており、当該支持ブロック５３に対して回転自在に支持されている。そして、第２の整形ロール５１は、下フランジ材３０２に対して略４５°の角度をなすようにして支持されている。なお、ボルト４２，５２により固定される支持ブロック４３，５３に回転自在に整形ロール４１，５１を取り付けることで、各支持アーム３１，３２に対して各整形ロール４１，５１を容易に脱着できる。

第１の整形ロール４１と第２の整形ロール５１とは、ウェブ材３０３を挟むようにして配置されており、互いにその離間距離が自在に変化できるように、水平方向で開閉できるようになされている。これは図７に示したように第１及び第２の支持アーム３１，３２をピン１１５，１１５で第１のシャフト１１０に取り付けることで実現されている。

図９は、Ｈ形鋼３００の取り出し側からみたビード整形装置の構成を示しており、支持アーム３１，３２，６１，６２の他端側からみた構成を示す。
この図９と図７にも示すように、第１及び第２の支持アーム３１，３２には、第１の整形ロール４１と第２の整形ロール５１との幅（距離）を調整するための幅調整機構１３０が設けられている。

幅調整機構１３０として、第１の支持アーム３１の他端部３１ｃと第２の支持アーム３２の他端部３２ｃとに１本のネジ（全ネジ）１３１を挿通して、第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端部３１ｃ，３２ｃの外側面から出た当該ネジ１３１の両端にナット（以下、外側ナットという。）１３２をそれぞれ取り付けるとともに、第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端部３１ｃ，３２ｃの内側面側にも外側ナット１３２とで当該他端部３１ｃ，３２ｃを挟み込むように、ナット（以下、内側ナットという。）１３３をそれぞれ取り付ける。

図１０は、第１の支持アーム３１の他端部３１ｃ近傍の構成を示す。
図１０に示すように、内側ナット１３３と他端部３１ｃとの間には、ネジ１３１が挿通された、２枚の平座金１３４，１３５と当該２枚の平座金１３４，１３５の間に配置された弾性部材であるバネ１３６とが取り付けられている。ここで、他端部３１ｃのネジ挿通孔３１ｄの直径Ｄ１は、ネジ１３１の直径ｄ１よりも多少大きい値になっている。なお、第２の支持アーム３２の他端部３２ｃ近傍の構成もこれと同様な構成になっている。

第１及び第２の支持アーム３１，３２がピン１１５，１１５によって水平方向で回転自在となるように支持されているので、以上のような構成の幅調整機構１３０において、外側ナット１３２及び内側ナット１３３を調整することで、第１の整形ロール４１と第２の整形ロール５１との間の距離を調整することができる。具体的には、外側ナット１３２と内側ナット１３３とを外方（ネジ１３１の端部側）に移動させていくと、第１の支持アーム３１の他端部３１ｃと第２の支持アーム３２の他端部３２ｃとの間の距離が長くなっていくことで、第１の整形ロール４１と第２の整形ロール５１との間の距離は短くなっていき、外側ナット１３２と内側ナット１３３とを内方（ネジ１３１の中間部位側）に移動させていくと、第１の支持アーム３１の他端部３１ｃと第２の支持アーム３２の他端部３２ｃとの間の距離が短くなっていくことで、第１の整形ロール４１と第２の整形ロール５１との間の距離は遠くなっていく。これにより、第１及び第２の整形ロール４１，５１は、Ｈ形鋼の溶接ビード部に対して接離可能となり、適当な力で溶接ビード部に押し付けられるようになる。

また、外側ナット１３２と内側ナット１３３と間の距離を調整することにより、当該押し付け力を変化させることができる。すなわち、支持アーム３１，３２を介してバネ１３６の弾性力が当該押し付け力として伝達されるようになっているから、外側ナット１３２と内側ナット１３３との間の距離を短くすると、バネ１３６が縮むことで（弾性力が大きくなることで）、第１及び第２の整形ロール４１，５１を溶接ビード部側に付勢する力が大きくなり、当該押し付け力が大きくなる。また、外側ナット１３２と内側ナット１３３と間の距離を長くすると、バネ１３６が伸びることで（弾性力が小さくなることで）、第１及び第２の整形ロール４１，５１を溶接ビード部側に付勢する力が小さくなり、当該押し付け力が小さくなる。このように、バネ１３６の弾性力により、第１及び第２の整形ロール４１，５１を溶接ビード部に押し付ける力が自動的に調整されるようになっている。ここでは、特に水平方向の押し付け力が自動的に調整される。

また、ピン１１５，１１５により第１のシャフト１１０に取り付けられることで、第１のシャフト１１０を一体的に回転する回転軸として、第１及び第２の整形ロール４１，５１が上下方向で回動可能とされている。これにより、第１の整形ロール機構３０は、第１及び第２の整形ロール４１，５１を、その間隔を所定間隔に維持しながらも、すなわち、適当な力で溶接ビード部に押し付けながら、上下方向に揺動可能に支持している。

第１の支えロール機構９０は、図４及び図５に示すように、本体部９２が第１のシャフト１１０の中央支持部１１２で回転自在に支持されており、その本体部９２の一端側に回転自在にした第１の支えロール９１を備えている。第１の支えロール９１は、図８に示すように、軸受等からなる回転支持機構９４を介して本体部９２に対して回転自在に支持されている。

本体部９２の他端部９２ａには、図４、図５及び図９に示すように、高さ調整機構１４０が設けられている。
高さ調整機構１４０では、本体部９２の他端部９２ａにネジ（全ネジ）１４１を挿通して、他端部９２ａから上側に出たネジ１４１の端部１４１ａを第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端の下側面３１ｄ，３２ｄに当接させている。そして、本体部９２の他端部９２ａを挟み込むように、２つのナット１４２，１４３を取り付ける。ここで、本体部９２の他端部９２ａの下側面側に配置されるナット１４２を下側ナット１４２といい、反対側（本体部９２の他端部９２ａの上側面側）に配置されているナット１４３を上側ナット１４３という。

図１１は、本体部９２の他端部９２ａ近傍の構成を示す。
図１１に示すように、上側ナット１４３と他端部９２ａとの間には、ネジ１４１が挿通された、２枚の平座金１４４，１４５と当該２枚の平座金１４４，１４５の間に配置された弾性部材であるバネ１４６とが取り付けられている。ここで、本体部９２の他端部９２ａのネジ挿通孔９２ｂの直径Ｄ２は、ネジ１４１の直径ｄ２よりも多少大きい値になっている。

本体部９２が第１のシャフト１１０に回転自在に支持されているので、以上のような構成の高さ調整機構１４０において、下側ナット１４２及び上側ナット１４３を調整することで、第１及び第２の整形ロール４１，５１と第１の支えロール９１との間の距離を調整することができる。具体的には、下側ナット１４２と上側ナット１４３とを下方（第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端から離れる方向）に移動させていくと、第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端と本体部９２の他端部９２ａとの間の距離が長くなっていく一方で、第１及び第２の整形ロール４１，５１と第１の支えロール９１との間の距離は短くなっていき、下側ナット１４２と上側ナット１４３とを上方（第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端に近づく方向）に移動させていくと、第１及び第２の支持アーム３１，３２の他端と本体部９２の他端部９２ａとの間の距離が短くなっていく一方で、第１及び第２の整形ロール４１，５１と第１の支えロール９１との間の距離は遠くなっていく。このように、第１及び第２の整形ロール４１，５１とで下フランジ材３０２を挟み込む方向に第１の支えロール９１を移動可能にしている。

また、下側ナット１４２と上側ナット１４３との間の距離を調整することにより、第１の支えロール９１と第１及び第２の整形ロール４１，５１とで下フランジ材３０２を挟み込む力、すなわち、溶接ビード部に対する第１及び第２の整形ロール４１，５１の垂直方向の押し付け力を変化させることができる。すなわち、下側ナット１４２と上側ナット１４３との間の距離を短くするほど、バネ１４６が縮んでいくので（弾性力が大きくなるので）、第１の支えロール９１を下フランジ材３０２に付勢する力が大きくなり、結果として、溶接ビード部に対する第１及び第２の整形ロール４１，５１の垂直方向の押し付け力が大きくなる。このように、本体部９２を介してバネ１４６の弾性力が当該押し付け力として伝達されるようになっており、バネ１４６の弾性力により、溶接ビード部に対する第１及び第２の整形ロール４１，５１の垂直方向の押し付け力が自動的に調整されるようになる。

またさらに、図４及び図５に示したように、第１の整形ロール機構３０の第１及び第２の整形ロール４１，５１が第１のシャフト１１０を回転軸として回転可能とされているので、第１の支えロール９１は、高さ調整機構１４０により第１及び第２の整形ロール４１，５１との間の距離を一定に保った状態で、当該第１及び第２の整形ロール４１，５１とともに上下方向に揺動可能な機構として実現されている。
また、図４及び図５のように、第１のシャフト１１０が第１の溶接ピンチロール機構１０に取り付けられていることから、第１のシャフト１１０に組み付けられている第１の整形ロール機構３０及び第１の支えロール機構９０は、第１の溶接ピンチロール機構１０とともに変位することになる。

以上、図４及び図５に示した第１のシャフト１１０に組み付けられた第１の整形ロール機構３０及び第１の支えロール機構９０について説明したが、第２のシャフト１２０に組み付けられている第２の整形ロール機構６０及び第２の支えロール機構１００も同様な構成として実現されている。なお、第２の整形ロール機構６０及び第２の支えロール機構１００はそれぞれ、第１の整形ロール機構３０及び第１の支えロール機構９０とＨ形鋼３００の搬送路について略対象的な構成をなしている。
すなわち、例えば、第３及び第４の支持アーム６１，６２にも、図９に示すように、第３の整形ロール７１と第４の整形ロール８１との幅（距離）を調整するための幅調整機構１５０が設けられている。

幅調整機構１５０として、第３の支持アーム６１の他端部６１ｃと第４の支持アーム６２の他端部６２ｃとに１本のネジ（全ネジ）１５１を挿通して、第１及び第２の支持アーム６１，６２の他端部６１ｃ，６２ｃの外側面から出た当該ネジ１５１の両端に外側ナット１５２をそれぞれ取り付けるとともに、第３及び第４の支持アーム６１，６２の他端部６１ｃ，６２ｃの内側面側にも外側ナット１５２とで当該他端部６１ｃ，３２ｃを挟み込むように、内側ナット１５３をそれぞれ取り付ける。そして、内側ナット１５３と他端部６１ｃとの間には、ネジ１５１が挿通された、２枚の平座金１５４，１５５と当該２枚の平座金１５４，１５５の間に配置された弾性部材であるバネ１５６とが取り付けられている。

第３及び第４の支持アーム６１，６２がピン１２５，１２５によって水平方向で回転自在となるように支持されているので、以上のような構成の幅調整機構１５０において、外側ナット１５２及び内側ナット１５３を調整することで、第３の整形ロール７１と第４の整形ロール８１との間の距離を調整することができる。具体的には、外側ナット１６２と内側ナット１６３とを外方（ネジ１５１の端部側）に移動させるほど、第３の支持アーム６１の他端部６１ｃと第４の支持アーム６２の他端部６２ｃとの間の距離が長くなっていくことで、第３の整形ロール７１と第４の整形ロール８１との間の距離は短くなる。これにより、第３及び第４の整形ロール７１，８１は、Ｈ形鋼の溶接ビード部に対して接離可能となり、適当な力で溶接ビード部に押し付けられるようになる。

また、外側ナット１５２と内側ナット１５３と間の距離を調整することにより、当該押し付け力を変化させることができる。すなわち、外側ナット１５２と内側ナット１５３と間の距離を短くするほど、バネ１５６が縮んでいくから、第３及び第４の整形ロール７１，８１を溶接ビード部側に付勢する力が大きくなっていき、当該押し付け力が大きくなる。このように、バネ１５６の弾性力により、第３及び第４の整形ロール７１，８１の溶接ビード部への押し付け力が自動的に調整されるようになっている。ここでは、特に水平方向の押し付け力が自動的に調整される。

また、第２の支えロール機構１００の本体部１０２の他端部１０２ａにも、図４、図５及び図９に示すように、高さ調整機構１６０が設けられている。
高さ調整機構１６０では、本体部１０２の他端部１０２ａにネジ（全ネジ）１６１を挿通して、他端部１０２ａから上側に出たネジ１６１の端部１６１ａを第３及び第４の支持アーム６１，６２の他端の下側面６１ｄ，６２ｄに当接させている。そして、本体部１０２の他端部１０２ａを挟み込むように、２つのナット１６１，１６２を取り付ける。ここで、本体部１０２の他端部１０２ａの上側面側に配置されるナット１６２を上側ナット１６２といい、反対側（本体部１０２の他端部１０２ａの下側面側）に配置されているナット１６３を下側ナット１６３という。そして、下側ナット１６３と他端部１０２ａとの間には、ネジ１６１が挿通された、２枚の平座金１６４，１６５と当該２枚の平座金１６４，１６５の間に配置された弾性部材であるバネ１６６とが取り付けられている。

本体部１０２が第２のシャフト１２０に回転自在に支持されているので、以上のような構成の高さ調整機構１６０において、上側ナット１６２及び下側ナット１６３を調整することで、第３及び第４の整形ロール７１，８１と第２の支えロール１０１との間の距離を調整することができる。具体的には、上側ナット１６２と下側ナット１６３とを上方（第３及び第４の支持アーム６１，６２の他端から離れる方向）に移動させるほど、第３及び第４の支持アーム６１，６２の他端と本体部１０２の他端部１０２ａとの間の距離が長くなっていく一方で、第３及び第４の整形ロール７１，８１と第２の支えロール１０１との間の距離は短くなっていく。このように、第３及び第４の整形ロール７１，８１とで上フランジ材３０１を挟み込む方向に第２の支えロール１０１を移動可能にしている。

そして、上側ナット１６２と下側ナット１６３と間の距離を調整することにより、第２の支えロール１０１と第３及び第４の整形ロール７１，８１とで上フランジ材３０１を挟み込む力、すなわち、溶接ビード部に対する第３及び第４の整形ロール７１，８１の垂直方向の押し付け力を変化させることができる。すなわち、上側ナット１６２と下側ナット１６３と間の距離を短くするほど、バネ１６６が縮んでいくから、第２の支えロール１０１を上フランジ材３０１に付勢する力が大きくなり、結果として、溶接ビード部に対する第３及び第４の整形ロール７１，８１の垂直方向の押し付け力が大きくなる。このように、バネ１６６の弾性力により、溶接ビード部に対する第３及び第４の整形ロール７１，８１の垂直方向の押し付け力が自動的に調整されるようになる。

またさらに、前述したように、第２の整形ロール機構６０の第３及び第４の整形ロール７１，８１が第２のシャフト１１０を回転軸として回転可能とされているので、第２の支えロール１０１は、高さ調整機構１６０により第３及び第４の整形ロール７１，８１との間の距離を一定に保った状態で、当該第３及び第４の整形ロール７１，８１とともに上下方向に揺動可能な機構として実現されている。
また、第２のシャフト１２０が第２の溶接ピンチロール機構２０に取り付けられていることから、第２のシャフト１２０に組み付けられている第２の整形ロール機構６０及び第２の支えロール機構１００は、第２の溶接ピンチロール機構２０とともに変位することになる。

（動作及び作用）
ビード整形装置は、Ｈ形鋼の溶接の際に次のように動作する。
先ず、図４及び図５でＨ形鋼３００が通板される前に、第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０はＨ形鋼３００の寸法等に応じて所定位置に移動し、第１乃至第４の整形ロール４１，５１，７１，８１及び第１及び第２の支えロール９１，１０１を所定位置に配置する。例えば、図５に位置Ｂから位置Ｃへの変化として示すように第２の整形ロール機構６０を搬送して第１の溶接ピンチロール機構１０に取り付けて、その後、第１の溶接ピンチロール機構１０が所定位置に移動する。このときの所定位置への移動は、図示しないレール１７２（図７）によって移動自在に支持されている第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０を、図示しない昇降機構が操作することで行う。

続いて、上下フランジ材３０１，３０２及びウェブ材３０３を通板しつつ、溶接を開始する。溶接するための構成としては、前記図１及び図２に示したような構成が挙げられる。すなわち、２枚の上下フランジ材３０１，３０２と１枚のウェブ材３０３とを連続的に溶接点に供給しつつ、溶接点直前に配置された給電チップ２０１を上フランジ材３０１とウェブ材３０３の上部及び下フランジ材３０２とウェブ材３０３の下部に押し当てて、当該給電チップ２０１から給電して、ウェブ材３０３の上下端面部と各フランジ材３０１，３０２の幅中央部とを溶融加熱（高周波抵抗溶接）すると共に溶接ピンチロール１１，２１によって加圧力を付加して接合する。

このとき、ビード整形装置では、第１の支えロール９１により下フランジ材３０２を下側で支えつつ、第１及び第２の整形ロール４１，５１で、ウェブ材３０３の下端部と下フランジ材３０２との溶接点に発生する溶接ビードを押し潰し、また、第２の支えロール１０１により上フランジ材３０１を上側で支えつつ、第３及び第４の整形ロール７１，８１で、ウェブ材３０３の上端部と上フランジ材３０１との溶接点に発生する溶接ビードを押し潰す。

また、溶接ビードへの各整形ロール４１，５１，７１，８１の水平方向及び垂直方向の押し付け力が幅調整機構１３０，１５０及び高さ調整機構１４０，１６０により自動的に調整されるようになっているので、溶接ビードの整形は、必要最小限の力で実現されるようになり、最適な力でなされるようになる。また、バネといった簡単な構成でそれを実現できる。なお、溶接ビードが未凝固な状態で整形することが好ましいことはいうまでもない。

このように、ビード整形装置１は動作するが、ビード整形装置１は、前述したように、第１の整形ロール４１と第２の整形ロール５１とが互いに距離を一定に保ちつつ上下方向に揺動することができるように構成されているとともに、第１の支えロール９１もこの第１及び第２の整形ロール４１，５１とともに上下方向に揺動できるように構成されている。そして、図示しないが、第１のシャフト１１０が左右方向に移動自在に支持されていることで、第１及び第２の整形ロール４１，５１並びに第１の支えロール９１が左右方向に揺動できるように構成されている。また、同様に、第３の整形ロール７１と第４の整形ロール８１とが互いに距離を一定に保ちつつ上下方向に揺動することができように構成されているとともに、第２の支えロール１０１もこの第３及び第４の整形ロール７１，８１とともに上下方向に揺動できるように構成されている。そして、第３及び第４の整形ロール７１，８１並びに第２の支えロール１０１も、図示しないが、左右方向に揺動できるように構成されている。

これにより、熱変形等によりＨ形鋼３００に曲りや反り等が生じて、Ｈ形鋼３００の鋼材位置が上下左右どちらかにずれても、各整形ロール４１，５１，７１，８１及び各支えロール９１，１０１がそのＨ形鋼３００に追従することができるので、すなわち、Ｈ形鋼３００の通材位置変化に、整形ロール４１，５１，７１，８１及び各支えロール９１，１０１を追求させる追従手段を備えることで、各整形ロール４１，５１，７１，８１を溶接ビード部に的確に当てることができるようになる。これにより、例えば、Ｈ形鋼３００の曲りや反り等の変形によりビード整形装置１がＨ形鋼３００を強制的に変形させてしまったり、ビード整形装置１に過大な力が作用し、ビード整形装置１が破損してしまったりすることを防止することができる。さらに、このような追従構造が簡単な構造により実現されている。

また、ビード整形装置１は、種々の寸法のＨ形鋼にも対応して、ビード整形することができる。ビード整形装置は、図４、図５及び図９に示したように、第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０が上下方向に移動可能にされている。そして、各整形ロール４１，５１，７１，８１及び各支えロール９１，１０１は、この１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０とともに移動するように組み付けられている。これにより、ビード整形装置は、Ｈ形鋼３００の寸法に合わせて第１及び第２の溶接ピンチロール機構１０，２０の第１及び第２の溶接ピンチロール１１，２１を配置すれば、同時に各整形ロール４１，５１，７１，８１及び各支えロール９１，１０１もそれに応じた位置に配置されることになるので、種々の寸法のＨ形鋼に対応してビード整形することができるようになる。

なお、前記実施形態の説明において、整形ロール４１，５１，７１，８１は、フランジ材の表面とウェブ材とを溶着してＨ形鋼を製造するときに当該溶着部分に発生した溶接ビードに押し当てて当該溶接ビードを整形する整形ロールを実現しており、支えロール９１，１０１は、前記整形ロールの押し当て位置に対応して前記フランジ材の裏面に配置され、前記フランジ材を支える支えロールを実現しており、幅調整機構１３０，１５０及び高さ調整機構１４０，１６０は、前記溶接ビードに整形ロールを押し当てる力を調整する押し当て力調整手段を実現している。

また、バネ１３６，１４６，１５６，１６６は、前記整形ロールを支持する支持部及び支えロールを支持する支持部の少なくとも一方に含む弾性構造を実現しており、これにより、前記弾性構造の弾性力が前記支持部を介して前記溶接ビードに整形ロールを押し当てる力として伝達されていることを実現している。なお、弾性構造をバネ以外のものによっても構成することもできる。
また、バネ１３６，１４６，１５６，１６６の長さを調整するためのネジ及びナットは、前記弾性構造の弾性力を調整する弾性力調整手段を実現している。

本発明のビード整形装置における溶接ビードを整形する部分の概略構成を示す側面図ある。 本発明のビード整形装置における溶接ビードを整形する部分の概略構成を示す図であって、前記図２とは反対側からみた側面図である。 第１及び第２の整形ロール及び第１の支えロールの位置関係を示す正面図である。 ビード整形装置を備えている設備の構成を示す側面図である。 ビード整形装置を備えている設備の構成を示す他の側面図である。 ビード整形装置の構成を示す図であって、ビード整形装置を背面から見た断面図である。 ビード整形装置の第１の整形ロール機構を示す平面図である。 ビード整形装置の第１及び第２の整形ロール並びに支えロールの構成を示す図であって、ビード整形装置を正面から見た断面図である。 ビード整形装置を示す背面図である。 第１の支持アームの他端部近傍の構成を示しており、幅調整機構の説明に使用した図である。 本体部の他端部近傍の構成を示しており、高さ調整機構の説明に使用した図である。 従来の溶接Ｈ形鋼の製造方法における溶接工程の模式的説明図である。 溶接Ｈ形鋼と、そのＨ形鋼に発生する溶接ビードとを示す図である。 従来の溶接ビード整形装置の構成を示す図である。 通材中と通材の停止中とで、圧潰ローラ（例えばベアリング）にかかる負荷の違いを示す特性図である。

符号の説明

１ ビード整形装置、１０，２０ 溶接ピンチロール機構、１１，２１ 溶接ピンチロール、３０，６０ 整形ロール機構、３１，３２，６１，６２ 支持アーム、４１，５１，７１，８１ 整形ロール、９０，１００ 支えロール機構、９１，１０１ 支えロール、１１０，１２０ シャフト、１１５，１２５ ピン、１３０，１５０ 幅調整機構、１４０，１６０ 高さ調整機構、１３６，１４６，１５６，１６６ バネ

Claims (3)

1. フランジ材の表面とウェブ材とを溶着してＨ形鋼を製造するときに当該溶着部分に発生した溶接ビードに押し当てて当該溶接ビードを整形する整形ロールと、
   前記整形ロールの押し当て位置に対応して前記フランジ材の裏面に配置され、前記フランジ材を支える支えロールと、
   前記溶接ビードに前記整形ロールを押し当てる力を調整する押し当て力調整手段と、を備え、
   前記押し当て力調整手段は、前記整形ロールを支持する支持部及び前記支えロールを支持する支持部の少なくとも一方が回動自在に支持されるとともに弾性構造を含んで構成されており、
   回動自在に支持された支持部の一端に前記整形ロールまたは前記支えロールが回転自在に支持され、他端に前記弾性構造を介して当該他端の位置を調整する調整機構が設けられ、
   前記支持部を介して前記整形ロールまたは前記支えロールの位置が調整されるとともに、前記弾性構造の弾性力が前記支持部を介して前記溶接ビードに前記整形ロールを押し当てる力として伝達されることを特徴とする溶接Ｈ形鋼の溶接ビード整形装置。
2. 前記弾性構造の弾性力を調整する弾性力調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の溶接Ｈ形鋼の溶接ビード整形装置。
3. 前記押し当て力調整手段は、前記押し当てる力の水平方向成分と垂直方向成分とを個別に調整することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接Ｈ形鋼の溶接ビード整形装置。

Images