ローラの溶接個所の開先
【課題】切削加工時に発生した切粉等の異物が、ルート部の溝に侵入し、かかる異物が製品使用時に悪影響を及ぼすことのないローラの溶接個所の開先の提供。
【解決手段】ローラ（１０）のオス側（１）とメス側（２）との溶接個所の開先（３）において、ルート部の溝（４）はローラ半径方向へ延在する領域（５）とローラ軸方向へ延在する領域（６）を有しており、ルート部の溝（４）におけるローラ軸方向へ延在する領域（６）がローラ内部の中空部分（１０Ｅ）に連続していることを特徴としている。
【解決手段】ローラ（１０）のオス側（１）とメス側（２）との溶接個所の開先（３）において、ルート部の溝（４）はローラ半径方向へ延在する領域（５）とローラ軸方向へ延在する領域（６）を有しており、ルート部の溝（４）におけるローラ軸方向へ延在する領域（６）がローラ内部の中空部分（１０Ｅ）に連続していることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接個所の開先、例えば、ブルドーザや油圧ショベル等の無限軌道式建設機械で用いられるローラにおける溶接個所の開先に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５のフローチャートは、無限軌道式建設機械で用いられるローラの製造工程を示す。
図５において第１工程Ｓ１では、ローラの鍛造素材を製造しており、製造された鍛造素材は図６において符号Ｆで示されている。図６において、２点鎖線は、後述する機械加工により成形されるべき形状を示している。また、図６における符号Ｆｆは、ローラの両端部に形成されたフランジ状の部分（フランジ部）を示している。
図５の第２工程Ｓ２では、鍛造素材Ｆに、図６の２点鎖線に沿って、例えば旋盤のバイトＢによって端面加工（荒加工）を行う。係る端面加工を行なっている状態が、図７で示されている。図７では、端部Ｆｅ（フランジ部Ｆｆとは反対側の端部：図７では右側端部）が荒加工されている状態が示されている。
【０００３】
図５の第３工程Ｓ３では、工程Ｓ２で端面加工が為された２つの鍛造素材Ｆを、図８に示すように、加工面が接するようにセットして、溶接（例えば、炭酸ガス溶接）する。溶接個所は、図８における溝部Ｃであり、係る溝部Ｃが溶接開先を構成している。
図８において、符号Ｗは溶接ビードを示している。そして符号１０Ｗは、二つの鍛造素材Ｆを溶接接合したワーク（ローラ）を示している。
【０００４】
図５の第４工程Ｓ４では、工程Ｓ３で溶接接合されたローラを熱処理（例えば水焼入れ）している。そして、図５の第５工程Ｓ５では、熱処理されたローラからスケール等を除去する。
なお、工程Ｓ４、Ｓ５の詳細については、図示を省略している。
【０００５】
図５の第６工程Ｓ６では、工程Ｓ５でスケール等が除去されたローラ１０Ｗに対して、機械加工を行なっている。係る機械加工は、例えば図８および図９で示すように、旋盤等のバイトＢ２によるローラ１０Wの内周面を２点鎖線で示すように行なわれる切削加工および／又は研削加工である。
図９において、符号Gは、機械加工の際に発生した切粉を示す。
工程Ｓ６および図９で示す機械加工が終了すれば、ローラ１０Ｊが完成する。
【０００６】
図１０は、図９における溶接個所（Ａ部）を拡大して示している。図１０に示すように、２つの鍛造素材を突き合わせて溶接し（工程Ｓ３：図８）、熱処理を施すと（工程Ｓ４）、溶接端部の内周側には軸方向に熱歪による隙間δが生じる。そして、工程Ｓ６で機械加工を行なう際に発生した切粉Ｇが、当該隙間δに入り込んでしまう。
機械加工の際にローラ１０Ｗを回転するので、遠心力が切粉Ｇに作用し、当該切粉Gは、隙間δ内の奥部（ローラ半径方向外側の部分）へ、さらに押し込まれてしまう。
【０００７】
図示は省略しているが、図５の第６工程Ｓ６の後で、ローラの内周側１０Ｅを、例えば圧縮空気の噴射等によって切粉Ｇ等を吹き飛ばして清浄化を図っている。
しかし、そのように清浄化を図ったとしても、上記隙間δに入り込んだ切粉Ｇは、当該隙間δ内にそのまま残留してしまう。
【０００８】
図１１は、完成したローラ１０Ｊ（ローラアッセンブリ）にローラーシャフト２０を挿通した状態を示している。
ローラ１０Ｊを建設機械に装着して使用する際に、上述したように上記隙間δに切粉Ｇが残留していると、図１１で示すように、建設機械の使用中等に切粉Ｇが隙間δから出て、シャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してしまう。そして、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してしまうと、建設機械の走行中に、シャフト２０とブッシュ３０との間に侵入した切粉Ｇが発熱の原因となる。
【０００９】
図１１に示すように、ローラ１０Ｊの軸方向の両端部（図１１では左右両端部）には、フローティングシール４０が介装されており、ローラ１０Ｊの中央の内部空間１０Ｅはエンジンオイル等の潤滑油で満たされている。
ここで、ローラ１０Ｊの軸方向の端部に介装されたフローティングシール４０は熱に弱いため、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してシャフト２０とブッシュ３０との境界領域が発熱すると、フローティングシール４０が劣化してシール性が低下し、潤滑油が外部に漏洩してしまう恐れがある。
【００１０】
さらに、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してしまうと、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間において、いわゆる「噛んだ」状態となり、ローラの回転を阻害し、あるいは、シャフト２０の偏摩耗を生じる恐れが存在する。
【００１１】
ここで、図９〜図１１では同一形状の２つの鍛造素材Ｆを溶接しているが、図１２で示すように、二つの鍛造素材Ｆは、その接合部が相手側に突出しているオス１と、オス側１の突出している部分を受け入れるメス２とに分かれている場合もある。
図１２で示すように、オス１とメス２に分かれているローラ１１Jの溶接個所の開先Ｃにおいては、ルート部の溝１４は、ローラ１１Ｊの半径方向（図１２では上下方向）へ延在する領域１５と、ローラ１１Ｊの軸方向（図１２では左右方向）へ延在する領域１６とを有している。そして、ローラ１１Ｊの半径方向へ延在する領域１５は、ローラ１１Ｊの内部空間１１Ｅに連続している。
そのため、図１２で示すローラ１１Ｊの溶接開先Ｃにおいても、図９〜図１１の場合と同ように、半径方向へ延在する領域１５に隙間δが生じ、係る隙間δに機械加工の際に発生した切粉G（図１２では図示せず）が侵入して、上述したと同様の問題が発生する。
【００１２】
その他の従来技術として、各社の建設機械に共用できる建設機械用ローラ部品の構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、そのような従来技術（特許文献１）では、建設機械用ローラの建設機械製造各社での共用化を目的としており、溶接個所のルート部の溝に切粉等の異物が侵入することに起因する上述した問題に対処するものではない。
【００１３】
また、突合せ溶接機における鋼板の溶接方法および突合せ溶接機も提案されている（特許文献２参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献２）は、突合せ溶接機における鋼板の溶接方法および突合せ溶接機を提案するものであり、溶接個所のルート部の溝に切粉等の異物が侵入することに起因する上述した問題を何ら解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２３０９０７号公報
【特許文献２】特開平６−２１０４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、切削加工時に発生した切粉等の異物が、溶接個所におけるルート部の溝に侵入して、発熱その他の問題を生じて製品使用時に悪影響を及ぼすことを防止することができるローラの溶接個所の開先の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のローラの溶接個所の開先は、ローラ（１０）のオス側（１）とメス側（２）との溶接個所の開先（３）において、ルート部の溝（４）はローラ半径方向へ延在する領域（５）とローラ軸方向へ延在する領域（６）を有しており、ルート部の溝（４）におけるローラ軸方向へ延在する領域（６）がローラ内部の中空部分（１０Ｅ）に連続していることを特徴としている（請求項１）。
【００１７】
本発明において、前記ルート部の溝（４）におけるローラ半径方向へ延在する領域（５）が溶接部（Ｗ）に連続しているのが好ましい（請求項２）。
【００１８】
また、前記ローラ（１０）のオス側（１）がメス側（２）に対して嵌合（すきまばめ、中間ばめ、しまりばめ）されているのが好ましい（請求項３）。
【００１９】
さらに、前記ローラ（１０）が建設機械の下部走行体で使用されるローラであるのが好ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【００２０】
上述した構成を具備する本発明によれば、ローラ（１０）の溶接個所の開先（３）におけるルート部の溝（４）がローラ軸方向へ延在する領域（６）を有しており、当該ローラ軸方向へ延在する領域（６）がローラ内部の中空部分（１０Ｅ）に連続している。
すなわち、ルート部の溝（４）における中空部分（１０Ｅ）に連続している領域（６）は、ローラ（１０）の軸方向に延在しており、ローラ（１０）の回転により切粉（G）等の異物に遠心力が作用する方向（ローラ１０の半径方向）とは直交している。
【００２１】
そのため、ローラ（１０）の溶接後、熱処理を行なった後に機械加工を行ない、機械加工により生じた切粉等の異物がローラの中空部分（１０Ｅ）に存在している場合において、機械加工により生じた切粉等の異物に遠心力が作用しても、ルート部の溝（４）における中空部分（１０Ｅ）に連続している領域（６）に押し込まれてしまう可能性が極めて低くなる。
そして、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝（４）に侵入することが防止され、製造されたローラ（１０）が使用される際に、ルート部の溝（４）に侵入した切粉（G）等の異物がルート部の溝（４）から出て、ローラ（１０）とシャフト（２０）との間に侵入するという不都合が防止される。
【００２２】
また本発明によれば、切粉（G）等の異物がローラ（１０）とシャフト（２０）との間に侵入することが防止されるので、ローラ（１０）とシャフト（２０）との間における発熱と、当該発熱に伴うシール（例えばフローティングシール４０：図１１参照）の劣化や、潤滑材の漏洩等も防止される。
さらに、シャフト（２０）の偏摩耗の問題も防止される。
【００２３】
本発明において、ローラ（１０）のオス側（１）がメス側（２）に嵌合され（請求項３）、特にしまりばめされているのであれば、ルート部の溝（４）の断面積が非常に小さくなるため、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝（４）に侵入し難くなって、好適である。
特に、ルート部の溝（４）におけるローラ半径方向へ延在する領域（５）については、溶接に際して完全に溶け込んで、当該領域（５）における溝自体が消滅してしまう可能性が高くなる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、ローラ（１０）のオス側（１）およびメス側（２）の溶接個所（接合部分）の形状を、従来の形状に比較して大幅に変更する必要がなく、既存の溶接設備や溶接手順の大幅な変更は不必要である。
そのため、従来のローラの溶接個所の開先を変更して、本発明を実施することが極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接個所の開先を有するローラアッセンブリの断面図である。
【図２】図１における溶接個所の開先の拡大断面図である。
【図３】実施形態におけるオス側の鍛造素材における端部の拡大断面図である。
【図４】実施形態におけるメス側の鍛造素材における端部の断面図である。
【図５】ローラの製造工程を説明するフローチャートである。
【図６】図５における鍛造素材の製造工程を説明する図である。
【図７】図５における鍛造素材端部の切削加工を説明する図である。
【図８】図５における接合部の溶接工程を説明する図である。
【図９】図５における機械加工工程を説明する図である。
【図１０】溶接部の隙間に切粉が侵入した状態を示す図である
【図１１】従来技術に係る溶接個所の開先を有するローラアッセンブリを示す図である。
【図１２】従来技術において、図９〜図１１とは異なる形状の溶接個所の開先を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面の図１〜図４を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る溶接個所の開先を備えたローラ１０（ローラアッセンブリ）を示しており、ローラ１０にはシャフト２０が挿入されている。
図１において、ローラ１０は、オス側の鍛造素材（オス部材）１の端部１ｅ（図１における右側の端部）と、メス側の鍛造部材（メス部材）２の端部２ｅ（図１における左側の端部）とが、溶接Ｗによって一体化されている。
【００２７】
オス部材１は、溶接に際して接合される端部の一部が他方（メス部材２）へ突出している部分を有する側の部材であり、メス部材２は、オス部材１における当該突出している部分を受け入れる側の部材である。
また、オス部材１の端部１ｅは、オス部材１のフランジ部１ｆと反対側の端部であり、メス部材２の端部２ｅはメス部材２のフランジ部２ｆと反対側の端部である。
【００２８】
ローラ１０の機械加工された内周面１０ｉには、１対のブッシュ３０が介装され、ローラ１０の軸方向の両端部には、フローティングシール４０が介装されている。なお、図１において、ローラ１０、シャフト２０、ブッシュ３０、フローティングシール４０の配置は、図１１で示すのと同様である。
図１において、ローラ１０の中央部で、オス型１の内周１ｉ、メス型２の内周２ｉおよびシャフト２０によって囲まれたローラ内部の中空部分が、符号１０Ｅで示されている。
【００２９】
図１において、溶接接合個所は符号Ａで示されており、図２では係る溶接接合個所Ａが拡大して示されている。溶接接合個所Ａ部は、オス部材１とメス部材２との溶接接合の開先３を含んでいる。
溶接接合する前のオス部材１とメス部材２について、それぞれ図３、図４を参照して説明する。
【００３０】
図３で示す端部１０１は、図１におけるフランジ部１ｆとは反対側の端部である。
図３において、端面１０１は、ローラ半径方向（図３では上下方向：以下「半径方向」と記載する）に延在している。端面１０１の半径方向外側には、端面１０１に連続して、ローラ軸方向（図３では左右方向：以下「軸方向」と記載する）に延在する第１の円柱状外周面１０３が形成されている。
端面１０１とオス部材１の内周面１ｉとの境界部分には、面取り加工１０２が施されている。
【００３１】
第１の円柱状外周面１０３において、端面１０１とは反対側（図３では左側）の端部には、隅角のアール部１０４を介して、円環面１０５が形成されており、円環面１０５は半径方向外側に延在している。ここで、隅角のアール部１０４に代えて、面取り（図示せず）を施してもよい。
第１の円環面１０５における半径方向外側の端部には、円環面１０５に連続して、第２の円柱状外周面１０６が軸方向に延在して形成されている。
【００３２】
第２の円柱状の外周面１０６における第１の円環面１０５とは反対側（図３では左側）の端部には、第２の円柱状の外周面１０６に連続して、円錐面１０７が形成されている。
円錐面１０７は、半径方向外側にいくにしたがって第２の円柱状外周面１０６から遠ざかるように（図３における左上方へ延在するように）、形成されている。
【００３３】
円錐面１０７における半径方向外側には、第３の円柱状外周面１０８が連続して形成されている。
第３の円柱状外周面１０８における円錐面１０７とは反対側（図３の左側）の端部には、隅角のアール部１０９を介して、半径方向外側に延在する第２の円環面１１０が形成されている。
第２の円環面１１０は、オス部材１の外周面１ｏと直交している。
【００３４】
図４において、メス部材２は端面２０５を有している。そして端面２０５は、図１で示すフランジ部２ｆとは反対側に形成されている。
端面２０５の半径方向（図４では上下方向：以下「半径方向」）内側（図４では下側）には、隅角のアール部２０４を介して、ローラ軸方向（図４の左右方向：以下「軸方向」）に延在する円筒状の内周面２０３が形成されている。
隅角のアール部２０４は、オス部材１の隅角のアール部１０４（図３参照）よりも大きな曲率半径を有している。
ここで、端面２０５と内周面２０３との境界部分には、隅角のアール部２０４に代えて、面取りを施してもよい。その場合、図３における第１の円柱状外周面１０３と円環面１０５との境界部もアール部１０４に代えて図示しない面取りが施され、図４における端面２０５と内周面２０３との境界部の面取りは、図３における第１の円柱状外周面１０３と円環面１０５との境界部の面取りよりも大きく設定される。
【００３５】
図４の内周面２０３における端面２０５とは反対側（図４では右側）の端部には、内周面２０３に連続して第１の円錐面２０２が形成され、第１の円錐面２０２は半径方向内側にいくにしたがって内周面２０３から遠ざかるように延在している（図４では左下方向に延在している）。
そして第１の円錐面２０２は、メス部材２の内周面２ｉに連続している。
【００３６】
端面２０５のローラ半径方向外側（図４では上側）には、端面２０５に連続して、軸方向に延在する第１の円柱状外周面２０６が形成されている。
第１の円柱状外周面２０６における端面２０５とは反対側（図４では右側）の端部には、第１の円柱状外周面２０６に連続して、第２の円錐面２０７が形成されている。第２の円錐面２０７は、半径方向外側にいくにしたがって第１の円柱状の外周面２０６から遠ざかるように延在している（図４では右上方へ延在している）。
【００３７】
第２の円錐面２０７における半径方向外側（図４では右上側）には、第２の円錐面２０７に連続して、第２の円柱状外周面２０８が形成されている。
第２の円柱状外周面２０８は軸方向へ延在しており、第２の円錐面２０７とは反対側（図４では右側）の端部には、隅角のアール部２０９を介して、半径方向外側に延在する円環面２１０が形成されている。
円環面２１０は、メス部材２の外周面２ｏと直交している。
【００３８】
図２において、ローラ１０のオス部材１とメス部材２を溶接接合した溶接個所の開先３と、開先３から延在するルート部の溝４が示されている。
明確には示されていないが、図２では、溶接に先立ち、オス部材１の円柱状の外周面１０３（図３参照）が、メス部材２の内周面２０３（図４参照）に嵌合されている。
ただし、オス部材１の円柱状の外周面１０３をメス部材２の内周面２０３に嵌合するに際しては、締代（しめしろ）の有無については特定しない。
【００３９】
図２〜図４を参照すれば、溶接個所の開先３（図２）は、オス部材１の第２の円柱状外周面１０６（図３）と、オス部材の円錐面１０７（図３）と、メス部材２の第１の円柱状外周面２０６（図４）と、メス部材の第２の円錐面２０７（図４）とによって構成されている。
【００４０】
溶接個所の開先３（図２）には、ルート部の溝４が連なっている。ルート部の溝４は、半径方向へ延在する領域５と、軸方向へ延在する領域６とを有している。
半径方向へ延在する領域５は溶接部（溶接ビード）Ｗに連続しており、軸方向へ延在する領域６がローラ内部の中空部分１０Ｅに連続している。
【００４１】
ローラ半径方向へ延在する領域５（図２）は、オス部材１における第１の円環面１０５（図３）と、メス部材２における端面２０５（図４）とが接合している領域である。
ローラ軸方向へ延在する領域６（図２）は、オス部材１における第１の円柱状外周面１０３（図３）が、メス部材２の内周面２０３（図４）に嵌合（すきまばめ、中間ばめ、しまりばめ）されている領域である。
なお、図２において、領域５と領域６とを接続する領域７は、オス部材１における隅角のアール部１０４（図３）とメス部材２における隅角のアール部２０４（図３）が重なり合う領域である。
【００４２】
図示の実施形態によれば、図２で示すように、ルート部の溝４における軸方向へ延在する領域６が、ローラ内部の中空部分１０Ｅに連続している。そのため機械加工により生じた切粉等の異物が中空部分１０Ｅに存在しても、ローラ１０の回転により当該異物に作用する遠心力がローラ１０の半径方向に作用するのに対して、ルート部の溝４における中空部分に連続している領域６は軸方向に延在しており、異物に遠心力が作用する方向と直交している。
したがって、遠心力が作用した異物が、ルート部の溝４における中空部分１０Ｅに連続している領域６に押し込まれてしまう可能性は、極めて低い。
その結果、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝４へ侵入してしまうことが防止され、製造されたローラ１０が使用される際に、異物がローラ１０とシャフト２０との間に侵入することに起因する不具合が防止される。
【００４３】
図１〜図４の実施形態において、オス部材１がメス部材２に対して嵌合（特にしまりばめ）されていれば、溶接加工（図５のＳ３）および熱処理（図５のＳ４）を施した後、ルート部の溝４が非常に小さくなるため、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝４に侵入し難くなって、好適である。
特に、ルート部の溝４における半径方向へ延在する領域５については、溶接に際して完全に溶け込んで、当該領域５における溝自体が消滅してしまう可能性が高くなる。
なお、オス部材１がメス部材２に中間ばめあるいはしまりばめされている場合においても、ルート部の溝４が非常に小さくなるという効果が期待できる。
【００４４】
さらに、図示の実施形態によれば、オス部材１およびメス部材２の溶接個所（接合部分）の形状を、従来の形状に比較して大幅に変更する必要がないので、既存の溶接設備や溶接手順の大幅な変更が不要になる。
そのため、コスト面その他の観点からも、本発明を実施することが極めて容易になる。
【００４５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
本発明は、溶接後熱処理を行う製品全てに適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・オス部材
２・・・メス部材
３・・・開先
４・・・ルート部の溝
５・・・ローラ半径方向へ延在する領域
６・・・ローラ軸方向へ延在する領域
７・・・領域５と領域６とを接続する領域
１０・・・ローラ
２０・・・シャフト
３０・・・ブッシュ
４０・・・フローティングシール
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接個所の開先、例えば、ブルドーザや油圧ショベル等の無限軌道式建設機械で用いられるローラにおける溶接個所の開先に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５のフローチャートは、無限軌道式建設機械で用いられるローラの製造工程を示す。
図５において第１工程Ｓ１では、ローラの鍛造素材を製造しており、製造された鍛造素材は図６において符号Ｆで示されている。図６において、２点鎖線は、後述する機械加工により成形されるべき形状を示している。また、図６における符号Ｆｆは、ローラの両端部に形成されたフランジ状の部分（フランジ部）を示している。
図５の第２工程Ｓ２では、鍛造素材Ｆに、図６の２点鎖線に沿って、例えば旋盤のバイトＢによって端面加工（荒加工）を行う。係る端面加工を行なっている状態が、図７で示されている。図７では、端部Ｆｅ（フランジ部Ｆｆとは反対側の端部：図７では右側端部）が荒加工されている状態が示されている。
【０００３】
図５の第３工程Ｓ３では、工程Ｓ２で端面加工が為された２つの鍛造素材Ｆを、図８に示すように、加工面が接するようにセットして、溶接（例えば、炭酸ガス溶接）する。溶接個所は、図８における溝部Ｃであり、係る溝部Ｃが溶接開先を構成している。
図８において、符号Ｗは溶接ビードを示している。そして符号１０Ｗは、二つの鍛造素材Ｆを溶接接合したワーク（ローラ）を示している。
【０００４】
図５の第４工程Ｓ４では、工程Ｓ３で溶接接合されたローラを熱処理（例えば水焼入れ）している。そして、図５の第５工程Ｓ５では、熱処理されたローラからスケール等を除去する。
なお、工程Ｓ４、Ｓ５の詳細については、図示を省略している。
【０００５】
図５の第６工程Ｓ６では、工程Ｓ５でスケール等が除去されたローラ１０Ｗに対して、機械加工を行なっている。係る機械加工は、例えば図８および図９で示すように、旋盤等のバイトＢ２によるローラ１０Wの内周面を２点鎖線で示すように行なわれる切削加工および／又は研削加工である。
図９において、符号Gは、機械加工の際に発生した切粉を示す。
工程Ｓ６および図９で示す機械加工が終了すれば、ローラ１０Ｊが完成する。
【０００６】
図１０は、図９における溶接個所（Ａ部）を拡大して示している。図１０に示すように、２つの鍛造素材を突き合わせて溶接し（工程Ｓ３：図８）、熱処理を施すと（工程Ｓ４）、溶接端部の内周側には軸方向に熱歪による隙間δが生じる。そして、工程Ｓ６で機械加工を行なう際に発生した切粉Ｇが、当該隙間δに入り込んでしまう。
機械加工の際にローラ１０Ｗを回転するので、遠心力が切粉Ｇに作用し、当該切粉Gは、隙間δ内の奥部（ローラ半径方向外側の部分）へ、さらに押し込まれてしまう。
【０００７】
図示は省略しているが、図５の第６工程Ｓ６の後で、ローラの内周側１０Ｅを、例えば圧縮空気の噴射等によって切粉Ｇ等を吹き飛ばして清浄化を図っている。
しかし、そのように清浄化を図ったとしても、上記隙間δに入り込んだ切粉Ｇは、当該隙間δ内にそのまま残留してしまう。
【０００８】
図１１は、完成したローラ１０Ｊ（ローラアッセンブリ）にローラーシャフト２０を挿通した状態を示している。
ローラ１０Ｊを建設機械に装着して使用する際に、上述したように上記隙間δに切粉Ｇが残留していると、図１１で示すように、建設機械の使用中等に切粉Ｇが隙間δから出て、シャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してしまう。そして、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してしまうと、建設機械の走行中に、シャフト２０とブッシュ３０との間に侵入した切粉Ｇが発熱の原因となる。
【０００９】
図１１に示すように、ローラ１０Ｊの軸方向の両端部（図１１では左右両端部）には、フローティングシール４０が介装されており、ローラ１０Ｊの中央の内部空間１０Ｅはエンジンオイル等の潤滑油で満たされている。
ここで、ローラ１０Ｊの軸方向の端部に介装されたフローティングシール４０は熱に弱いため、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してシャフト２０とブッシュ３０との境界領域が発熱すると、フローティングシール４０が劣化してシール性が低下し、潤滑油が外部に漏洩してしまう恐れがある。
【００１０】
さらに、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間に侵入してしまうと、切粉Ｇがシャフト２０とブッシュ３０との間において、いわゆる「噛んだ」状態となり、ローラの回転を阻害し、あるいは、シャフト２０の偏摩耗を生じる恐れが存在する。
【００１１】
ここで、図９〜図１１では同一形状の２つの鍛造素材Ｆを溶接しているが、図１２で示すように、二つの鍛造素材Ｆは、その接合部が相手側に突出しているオス１と、オス側１の突出している部分を受け入れるメス２とに分かれている場合もある。
図１２で示すように、オス１とメス２に分かれているローラ１１Jの溶接個所の開先Ｃにおいては、ルート部の溝１４は、ローラ１１Ｊの半径方向（図１２では上下方向）へ延在する領域１５と、ローラ１１Ｊの軸方向（図１２では左右方向）へ延在する領域１６とを有している。そして、ローラ１１Ｊの半径方向へ延在する領域１５は、ローラ１１Ｊの内部空間１１Ｅに連続している。
そのため、図１２で示すローラ１１Ｊの溶接開先Ｃにおいても、図９〜図１１の場合と同ように、半径方向へ延在する領域１５に隙間δが生じ、係る隙間δに機械加工の際に発生した切粉G（図１２では図示せず）が侵入して、上述したと同様の問題が発生する。
【００１２】
その他の従来技術として、各社の建設機械に共用できる建設機械用ローラ部品の構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかし、そのような従来技術（特許文献１）では、建設機械用ローラの建設機械製造各社での共用化を目的としており、溶接個所のルート部の溝に切粉等の異物が侵入することに起因する上述した問題に対処するものではない。
【００１３】
また、突合せ溶接機における鋼板の溶接方法および突合せ溶接機も提案されている（特許文献２参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献２）は、突合せ溶接機における鋼板の溶接方法および突合せ溶接機を提案するものであり、溶接個所のルート部の溝に切粉等の異物が侵入することに起因する上述した問題を何ら解決するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２３０９０７号公報
【特許文献２】特開平６−２１０４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、切削加工時に発生した切粉等の異物が、溶接個所におけるルート部の溝に侵入して、発熱その他の問題を生じて製品使用時に悪影響を及ぼすことを防止することができるローラの溶接個所の開先の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のローラの溶接個所の開先は、ローラ（１０）のオス側（１）とメス側（２）との溶接個所の開先（３）において、ルート部の溝（４）はローラ半径方向へ延在する領域（５）とローラ軸方向へ延在する領域（６）を有しており、ルート部の溝（４）におけるローラ軸方向へ延在する領域（６）がローラ内部の中空部分（１０Ｅ）に連続していることを特徴としている（請求項１）。
【００１７】
本発明において、前記ルート部の溝（４）におけるローラ半径方向へ延在する領域（５）が溶接部（Ｗ）に連続しているのが好ましい（請求項２）。
【００１８】
また、前記ローラ（１０）のオス側（１）がメス側（２）に対して嵌合（すきまばめ、中間ばめ、しまりばめ）されているのが好ましい（請求項３）。
【００１９】
さらに、前記ローラ（１０）が建設機械の下部走行体で使用されるローラであるのが好ましい（請求項４）。
【発明の効果】
【００２０】
上述した構成を具備する本発明によれば、ローラ（１０）の溶接個所の開先（３）におけるルート部の溝（４）がローラ軸方向へ延在する領域（６）を有しており、当該ローラ軸方向へ延在する領域（６）がローラ内部の中空部分（１０Ｅ）に連続している。
すなわち、ルート部の溝（４）における中空部分（１０Ｅ）に連続している領域（６）は、ローラ（１０）の軸方向に延在しており、ローラ（１０）の回転により切粉（G）等の異物に遠心力が作用する方向（ローラ１０の半径方向）とは直交している。
【００２１】
そのため、ローラ（１０）の溶接後、熱処理を行なった後に機械加工を行ない、機械加工により生じた切粉等の異物がローラの中空部分（１０Ｅ）に存在している場合において、機械加工により生じた切粉等の異物に遠心力が作用しても、ルート部の溝（４）における中空部分（１０Ｅ）に連続している領域（６）に押し込まれてしまう可能性が極めて低くなる。
そして、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝（４）に侵入することが防止され、製造されたローラ（１０）が使用される際に、ルート部の溝（４）に侵入した切粉（G）等の異物がルート部の溝（４）から出て、ローラ（１０）とシャフト（２０）との間に侵入するという不都合が防止される。
【００２２】
また本発明によれば、切粉（G）等の異物がローラ（１０）とシャフト（２０）との間に侵入することが防止されるので、ローラ（１０）とシャフト（２０）との間における発熱と、当該発熱に伴うシール（例えばフローティングシール４０：図１１参照）の劣化や、潤滑材の漏洩等も防止される。
さらに、シャフト（２０）の偏摩耗の問題も防止される。
【００２３】
本発明において、ローラ（１０）のオス側（１）がメス側（２）に嵌合され（請求項３）、特にしまりばめされているのであれば、ルート部の溝（４）の断面積が非常に小さくなるため、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝（４）に侵入し難くなって、好適である。
特に、ルート部の溝（４）におけるローラ半径方向へ延在する領域（５）については、溶接に際して完全に溶け込んで、当該領域（５）における溝自体が消滅してしまう可能性が高くなる。
【００２４】
さらに、本発明によれば、ローラ（１０）のオス側（１）およびメス側（２）の溶接個所（接合部分）の形状を、従来の形状に比較して大幅に変更する必要がなく、既存の溶接設備や溶接手順の大幅な変更は不必要である。
そのため、従来のローラの溶接個所の開先を変更して、本発明を実施することが極めて容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接個所の開先を有するローラアッセンブリの断面図である。
【図２】図１における溶接個所の開先の拡大断面図である。
【図３】実施形態におけるオス側の鍛造素材における端部の拡大断面図である。
【図４】実施形態におけるメス側の鍛造素材における端部の断面図である。
【図５】ローラの製造工程を説明するフローチャートである。
【図６】図５における鍛造素材の製造工程を説明する図である。
【図７】図５における鍛造素材端部の切削加工を説明する図である。
【図８】図５における接合部の溶接工程を説明する図である。
【図９】図５における機械加工工程を説明する図である。
【図１０】溶接部の隙間に切粉が侵入した状態を示す図である
【図１１】従来技術に係る溶接個所の開先を有するローラアッセンブリを示す図である。
【図１２】従来技術において、図９〜図１１とは異なる形状の溶接個所の開先を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面の図１〜図４を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る溶接個所の開先を備えたローラ１０（ローラアッセンブリ）を示しており、ローラ１０にはシャフト２０が挿入されている。
図１において、ローラ１０は、オス側の鍛造素材（オス部材）１の端部１ｅ（図１における右側の端部）と、メス側の鍛造部材（メス部材）２の端部２ｅ（図１における左側の端部）とが、溶接Ｗによって一体化されている。
【００２７】
オス部材１は、溶接に際して接合される端部の一部が他方（メス部材２）へ突出している部分を有する側の部材であり、メス部材２は、オス部材１における当該突出している部分を受け入れる側の部材である。
また、オス部材１の端部１ｅは、オス部材１のフランジ部１ｆと反対側の端部であり、メス部材２の端部２ｅはメス部材２のフランジ部２ｆと反対側の端部である。
【００２８】
ローラ１０の機械加工された内周面１０ｉには、１対のブッシュ３０が介装され、ローラ１０の軸方向の両端部には、フローティングシール４０が介装されている。なお、図１において、ローラ１０、シャフト２０、ブッシュ３０、フローティングシール４０の配置は、図１１で示すのと同様である。
図１において、ローラ１０の中央部で、オス型１の内周１ｉ、メス型２の内周２ｉおよびシャフト２０によって囲まれたローラ内部の中空部分が、符号１０Ｅで示されている。
【００２９】
図１において、溶接接合個所は符号Ａで示されており、図２では係る溶接接合個所Ａが拡大して示されている。溶接接合個所Ａ部は、オス部材１とメス部材２との溶接接合の開先３を含んでいる。
溶接接合する前のオス部材１とメス部材２について、それぞれ図３、図４を参照して説明する。
【００３０】
図３で示す端部１０１は、図１におけるフランジ部１ｆとは反対側の端部である。
図３において、端面１０１は、ローラ半径方向（図３では上下方向：以下「半径方向」と記載する）に延在している。端面１０１の半径方向外側には、端面１０１に連続して、ローラ軸方向（図３では左右方向：以下「軸方向」と記載する）に延在する第１の円柱状外周面１０３が形成されている。
端面１０１とオス部材１の内周面１ｉとの境界部分には、面取り加工１０２が施されている。
【００３１】
第１の円柱状外周面１０３において、端面１０１とは反対側（図３では左側）の端部には、隅角のアール部１０４を介して、円環面１０５が形成されており、円環面１０５は半径方向外側に延在している。ここで、隅角のアール部１０４に代えて、面取り（図示せず）を施してもよい。
第１の円環面１０５における半径方向外側の端部には、円環面１０５に連続して、第２の円柱状外周面１０６が軸方向に延在して形成されている。
【００３２】
第２の円柱状の外周面１０６における第１の円環面１０５とは反対側（図３では左側）の端部には、第２の円柱状の外周面１０６に連続して、円錐面１０７が形成されている。
円錐面１０７は、半径方向外側にいくにしたがって第２の円柱状外周面１０６から遠ざかるように（図３における左上方へ延在するように）、形成されている。
【００３３】
円錐面１０７における半径方向外側には、第３の円柱状外周面１０８が連続して形成されている。
第３の円柱状外周面１０８における円錐面１０７とは反対側（図３の左側）の端部には、隅角のアール部１０９を介して、半径方向外側に延在する第２の円環面１１０が形成されている。
第２の円環面１１０は、オス部材１の外周面１ｏと直交している。
【００３４】
図４において、メス部材２は端面２０５を有している。そして端面２０５は、図１で示すフランジ部２ｆとは反対側に形成されている。
端面２０５の半径方向（図４では上下方向：以下「半径方向」）内側（図４では下側）には、隅角のアール部２０４を介して、ローラ軸方向（図４の左右方向：以下「軸方向」）に延在する円筒状の内周面２０３が形成されている。
隅角のアール部２０４は、オス部材１の隅角のアール部１０４（図３参照）よりも大きな曲率半径を有している。
ここで、端面２０５と内周面２０３との境界部分には、隅角のアール部２０４に代えて、面取りを施してもよい。その場合、図３における第１の円柱状外周面１０３と円環面１０５との境界部もアール部１０４に代えて図示しない面取りが施され、図４における端面２０５と内周面２０３との境界部の面取りは、図３における第１の円柱状外周面１０３と円環面１０５との境界部の面取りよりも大きく設定される。
【００３５】
図４の内周面２０３における端面２０５とは反対側（図４では右側）の端部には、内周面２０３に連続して第１の円錐面２０２が形成され、第１の円錐面２０２は半径方向内側にいくにしたがって内周面２０３から遠ざかるように延在している（図４では左下方向に延在している）。
そして第１の円錐面２０２は、メス部材２の内周面２ｉに連続している。
【００３６】
端面２０５のローラ半径方向外側（図４では上側）には、端面２０５に連続して、軸方向に延在する第１の円柱状外周面２０６が形成されている。
第１の円柱状外周面２０６における端面２０５とは反対側（図４では右側）の端部には、第１の円柱状外周面２０６に連続して、第２の円錐面２０７が形成されている。第２の円錐面２０７は、半径方向外側にいくにしたがって第１の円柱状の外周面２０６から遠ざかるように延在している（図４では右上方へ延在している）。
【００３７】
第２の円錐面２０７における半径方向外側（図４では右上側）には、第２の円錐面２０７に連続して、第２の円柱状外周面２０８が形成されている。
第２の円柱状外周面２０８は軸方向へ延在しており、第２の円錐面２０７とは反対側（図４では右側）の端部には、隅角のアール部２０９を介して、半径方向外側に延在する円環面２１０が形成されている。
円環面２１０は、メス部材２の外周面２ｏと直交している。
【００３８】
図２において、ローラ１０のオス部材１とメス部材２を溶接接合した溶接個所の開先３と、開先３から延在するルート部の溝４が示されている。
明確には示されていないが、図２では、溶接に先立ち、オス部材１の円柱状の外周面１０３（図３参照）が、メス部材２の内周面２０３（図４参照）に嵌合されている。
ただし、オス部材１の円柱状の外周面１０３をメス部材２の内周面２０３に嵌合するに際しては、締代（しめしろ）の有無については特定しない。
【００３９】
図２〜図４を参照すれば、溶接個所の開先３（図２）は、オス部材１の第２の円柱状外周面１０６（図３）と、オス部材の円錐面１０７（図３）と、メス部材２の第１の円柱状外周面２０６（図４）と、メス部材の第２の円錐面２０７（図４）とによって構成されている。
【００４０】
溶接個所の開先３（図２）には、ルート部の溝４が連なっている。ルート部の溝４は、半径方向へ延在する領域５と、軸方向へ延在する領域６とを有している。
半径方向へ延在する領域５は溶接部（溶接ビード）Ｗに連続しており、軸方向へ延在する領域６がローラ内部の中空部分１０Ｅに連続している。
【００４１】
ローラ半径方向へ延在する領域５（図２）は、オス部材１における第１の円環面１０５（図３）と、メス部材２における端面２０５（図４）とが接合している領域である。
ローラ軸方向へ延在する領域６（図２）は、オス部材１における第１の円柱状外周面１０３（図３）が、メス部材２の内周面２０３（図４）に嵌合（すきまばめ、中間ばめ、しまりばめ）されている領域である。
なお、図２において、領域５と領域６とを接続する領域７は、オス部材１における隅角のアール部１０４（図３）とメス部材２における隅角のアール部２０４（図３）が重なり合う領域である。
【００４２】
図示の実施形態によれば、図２で示すように、ルート部の溝４における軸方向へ延在する領域６が、ローラ内部の中空部分１０Ｅに連続している。そのため機械加工により生じた切粉等の異物が中空部分１０Ｅに存在しても、ローラ１０の回転により当該異物に作用する遠心力がローラ１０の半径方向に作用するのに対して、ルート部の溝４における中空部分に連続している領域６は軸方向に延在しており、異物に遠心力が作用する方向と直交している。
したがって、遠心力が作用した異物が、ルート部の溝４における中空部分１０Ｅに連続している領域６に押し込まれてしまう可能性は、極めて低い。
その結果、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝４へ侵入してしまうことが防止され、製造されたローラ１０が使用される際に、異物がローラ１０とシャフト２０との間に侵入することに起因する不具合が防止される。
【００４３】
図１〜図４の実施形態において、オス部材１がメス部材２に対して嵌合（特にしまりばめ）されていれば、溶接加工（図５のＳ３）および熱処理（図５のＳ４）を施した後、ルート部の溝４が非常に小さくなるため、機械加工により生じた切粉等の異物がルート部の溝４に侵入し難くなって、好適である。
特に、ルート部の溝４における半径方向へ延在する領域５については、溶接に際して完全に溶け込んで、当該領域５における溝自体が消滅してしまう可能性が高くなる。
なお、オス部材１がメス部材２に中間ばめあるいはしまりばめされている場合においても、ルート部の溝４が非常に小さくなるという効果が期待できる。
【００４４】
さらに、図示の実施形態によれば、オス部材１およびメス部材２の溶接個所（接合部分）の形状を、従来の形状に比較して大幅に変更する必要がないので、既存の溶接設備や溶接手順の大幅な変更が不要になる。
そのため、コスト面その他の観点からも、本発明を実施することが極めて容易になる。
【００４５】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
本発明は、溶接後熱処理を行う製品全てに適用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・オス部材
２・・・メス部材
３・・・開先
４・・・ルート部の溝
５・・・ローラ半径方向へ延在する領域
６・・・ローラ軸方向へ延在する領域
７・・・領域５と領域６とを接続する領域
１０・・・ローラ
２０・・・シャフト
３０・・・ブッシュ
４０・・・フローティングシール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラのオス側とメス側との溶接個所の開先において、ルート部の溝はローラ半径方向へ延在する領域とローラ軸方向へ延在する領域を有しており、ルート部の溝におけるローラ軸方向へ延在する領域がローラ内部の中空部分に連続していることを特徴とするローラの溶接個所の開先。
【請求項２】
ルート部の溝におけるローラ半径方向へ延在する領域が溶接部に連続している請求項１記載のローラの溶接個所の開先。
【請求項３】
ローラのオス側がメス側に対して嵌合されている請求項１、２の何れかのローラの溶接個所の開先。
【請求項４】
前記ローラが建設機械の下部走行体で使用されるローラである請求項１〜３の何れか１項のローラの溶接個所の開先。
【請求項１】
ローラのオス側とメス側との溶接個所の開先において、ルート部の溝はローラ半径方向へ延在する領域とローラ軸方向へ延在する領域を有しており、ルート部の溝におけるローラ軸方向へ延在する領域がローラ内部の中空部分に連続していることを特徴とするローラの溶接個所の開先。
【請求項２】
ルート部の溝におけるローラ半径方向へ延在する領域が溶接部に連続している請求項１記載のローラの溶接個所の開先。
【請求項３】
ローラのオス側がメス側に対して嵌合されている請求項１、２の何れかのローラの溶接個所の開先。
【請求項４】
前記ローラが建設機械の下部走行体で使用されるローラである請求項１〜３の何れか１項のローラの溶接個所の開先。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−８８１５５（Ｐ２０１１−８８１５５Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４０９９６（Ｐ２００９−２４０９９６）
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【出願人】（５９１０３０９４９）扶桑工業株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２０日（２００９．１０．２０）
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【出願人】（０００１９０２９７）キャタピラージャパン株式会社 (1,189)
【出願人】（５９１０３０９４９）扶桑工業株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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