(57)【要約】【課題】端部を概略同サイズの他の金属製形材のフランジ間に容易に挿入することが可能な金属製部材を、耐力を低下させることなく安価に提供する。【解決手段】ウエブ部分２５とフランジ部分２６を有する金属製部材２４に、ウエブ部分が波型２７に変形されることによりフランジ部分の間の間隔が狭められた段差部２８を形成する。  金属製部材が断面矩形の角パイプである場合、相対する二側壁部分が波型に変形されることにより他の二側壁部分の間の間隔が狭められた段差部を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエブ部分とフランジ部分を有する金属製の部材であって、ウエブ部分が波型に変形されることによりフランジ部分の間の間隔が狭められた段差部が形成されていることを特徴とする金属製部材。
【請求項２】
断面矩形の金属角パイプ製の部材であって、相対する二側壁部分が波型に変形されることにより他の二側壁部分の間の間隔が狭められた段差部が形成されていることを特徴とする金属製部材。
【請求項３】
前記段差部を形作る前記フランジ部分または前記他の二側壁部分のうち、フランジ部分の一方または他の二側壁部分の一方が金属製部材の基材部分と平坦につながり、フランジ部分の他方または他の二側壁部分の他方のみが変形されて段差部が形成されている請求項１または２に記載の金属製部材。
【請求項４】
前記フランジ部分の間または前記他の二側壁部分の間の、段差部形成により狭められた間隔が、フランジ部分または二側壁部分の板厚と同じ寸法とされている請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属製部材。
【請求項５】
基盤、当該基盤上に配置された左右のスライド金型、前記基盤上で左右のスライド金型間に配置された下金型、当該下金型上に相対して配置された上金型、およびその底壁に前記上金型が取り付けられるとともに前記左右のスライド金型の上部を収容する凹部を下面に設けた押込み金型を備えた成形装置であって、前記左右のスライド金型は、その内側壁が垂直平面で形作られているとともに外側壁が下拡がりの方向に傾けられており、前記押込み金型の、スライド金型外側壁と当接する凹部側壁が前記スライド金型の外側壁の傾きと合致するように外開きの方向に傾けられ、しかも前記下金型の上面および上金型の下面に波型面を形成させた成形装置を用い、当該成形装置の下金型上に被加工金属材の段差部形成部を載置した後、前記押込み金型に取り付けた上金型を、前記下金型上に載置された被加工金属材の段差部形成部上に移動させ、その後に押込み金型を下方に押圧することを特徴とする金属製部材の製造方法。
【請求項６】
基盤、当該基盤上に配置された左右のスライド金型、前記基盤上で左右のスライド金型間に配置された下金型、当該下金型上に相対して配置された上金型、およびその底壁に前記上金型が取り付けられるとともに前記左右のスライド金型の上部を収容する凹部を下面に設けた押込み金型を備えた成形装置であって、前記左右のスライド金型は、その内側壁が垂直平面で形作られているとともに、一方のスライド金型の外側壁が下拡がりの方向に傾けられており、他方のスライド金型の外側壁が垂直平面で形作られており、前記押込み金型の、スライド金型外側壁と当接する凹部側壁が前記スライド金型の外側壁の傾きと合致するように、一方は外開きの方向に傾けられ、他方は垂直に形作られ、しかも前記下金型の上面および上金型の下面に波型面を形成させた成形装置を用い、当該成形装置の下金型上に被加工金属材の段差部形成部を載置した後、前記押込み金型に取り付けた上金型を、前記下金型上に載置された被加工金属材の段差部形成部上に移動させ、その後に押込み金型を下方に押圧することを特徴とする金属製部材の製造方法。
【請求項７】
被加工金属材が断面矩形の角パイプであり、前記下金型上に載置した被加工金属材の段差部形成部に、上下面に波型面を形成させた断面矩形の内金型を挿入した後、押込み金型を下方に押圧する請求項５または６に記載の金属製部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅等の床根太、天井根太、壁スタッド等に用いられる金属製部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅等の床組においては、根太等の部材として木材が用いられている。しかしながら、近年、森林伐採等の環境破壊，経年変化や品質不良等、木材の持つ諸問題を考慮し、住宅メーカー等では、強度が高くしかも品質が安定しているという理由で、当該部材として、鋼管や形鋼等の金属製のものを用いようとしている。
例えば、床組の部材として薄鋼板製の溝形鋼を用いた場合、床部分となる溝形鋼製の端根太が変形しないように、別の補強材を挿入するなど、薄鋼板製の溝形鋼を多数組み合わせる必要がある。
【０００３】
特許文献１には、図１に示すような、下階の柱部材１５の上端に溝形鋼の開口を下向きにして下階壁枠１２が配置され、下階壁枠１２に溝形鋼の開口を横向きにして上階の端根太１０が配置され、端根太１０と直角に上階の床根太１３が配置され、同じレベルにある端根太１０と床根太１３に上階の床１９が設置された上下階を有する住宅施工例が紹介されている。そして、床１９の上面には溝形鋼の開口を上向きにして上階壁枠１１を設置し、上階壁枠１１から上階の柱部材１５ａを立設している。
なお、図１中、１４は端根太１０と床根太１３を接合するための断面Ｌ字型の接合金物である。
【特許文献１】特開２００２−１３８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１で紹介された住宅施工例では、開口を下向きにして溝形鋼製下階壁枠１２のフランジ間に、下階の溝形鋼製柱部材１５の上端が、また、溝形鋼製端根太１０のフランジ間に溝形鋼製床根太１３が、さらに、溝形鋼製上階壁枠１１のフランジ間に溝形鋼製柱部材１５ａが挿入・固着された構造とされている。
溝形鋼の一端が、他の溝形鋼のフランジ間に容易に挿入できることは、両者のフランジ間間隔が異なっていることに他ならない。サイズの異なる溝形鋼を多種で準備することはコストの上昇に結びつくばかりでなく、組み合わせて住宅を施工する際にも不具合を伴うことになる。例えば、図１において、端根太１０を構成する溝形鋼と床根太１３を構成する溝形鋼のサイズが異なり、端根太１０のフランジ間に床根太１３の端部が挿入されると、両者の接合上面に段差が生じることになる。したがって、床根太１３の上に床材を敷くと、床材がガタツクことになる。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、金属製の部材であって、その端部を概略同サイズの他の金属製形材のフランジ間に容易に挿入することが可能な金属製部材を、耐力を低下させることなく安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の金属製部材は、その目的を達成するため、ウエブ部分とフランジ部分を有する金属製の部材であって、ウエブ部分が波型に変形されることによりフランジ部分の間の間隔が狭められた段差部が形成されていることを特徴とする。
金属製部材が断面矩形の角パイプである場合、相対する二側壁部分が波型に変形されることにより他の二側壁部分の間の間隔が狭められた段差部が形成されていてもよい。
【０００６】
前記段差部を形作る前記フランジ部分または前記他の二側壁部分のうち、フランジ部分の一方または他の二側壁部分の一方が金属製部材の基材部分と平坦につながり、フランジ部分の他方または他の二側壁部分の他方のみが変形されて段差部が形成されていてもよい。
前記フランジ部分の間または前記他の二側壁部分の間の、段差部形成により狭められた間隔が、フランジ部分または二側壁部分の板厚と同じ寸法とされていることが好ましい。
なお、「板厚と同じ寸法」と記載したが、この意味は、板厚が同じく金属板を素材として形材や角パイプが製造され、その形材のフランジ部分間に、段差部が形成された他の形材や角パイプの端部をガタツキなく容易に挿入できる大きさの関係を示すものである。
【０００７】
また、本発明の金属製部材の製造方法は、基盤、当該基盤上に配置された左右のスライド金型、前記基盤上で左右のスライド金型間に配置された下金型、当該下金型上に相対して配置された上金型、およびその底壁に前記上金型が取り付けられるとともに前記左右のスライド金型の上部を収容する凹部を下面に設けた押込み金型を備えた成形装置であって、前記左右のスライド金型は、その内側壁が垂直平面で形作られているとともに外側壁が下拡がりの方向に傾けられており、前記押込み金型の、スライド金型外側壁と当接する凹部側壁が前記スライド金型の外側壁の傾きと合致するように外開きの方向に傾けられ、しかも前記下金型の上面および上金型の下面に波型面を形成させた成形装置を用い、当該成形装置の下金型上に被加工金属材の段差部形成部を載置した後、前記押込み金型に取り付けた上金型を、前記下金型上に載置された被加工金属材の段差部形成部上に移動させ、その後に押込み金型を下方に押圧することを特徴とする。
【０００８】
被加工金属材がウエブ部分とフランジ部分を有する金属材であれば、そのウエブ部分を上面に波型面を形成させた下金型上に載置して成形すれば、ウエブ部分が波型に変形されることによりフランジ部分の間の間隔が狭められた段差部が形成される。
また、被加工金属材が矩形の角パイプであれば、その一側部分を上面に波型面を形成させた下金型上に載置して成形すれば、相対する二側壁部分が波型に変形されることにより他の二側壁部分の間の間隔が狭められた段差部が形成される。
角パイプに段差部を形成する際には、下金型上に載置した被加工金属材の段差部形成部に、上下面に波型面を形成させた断面矩形の中間金型を挿入した後、押込み金型を下方に押圧することが好ましい。
【０００９】
前記左右のスライド金型の内の一方の外側壁のみを下拡がりの方向に傾けられるとともに他方の外側壁を垂直に形成し、前記押込み金型の、スライド金型外側壁と当接する凹部側壁が前記スライド金型のそれぞれの外側壁の傾きと合致するように、一方をのみ外開きの方向に傾けられるとともに他方を垂直に形成した成形装置を用いると、片方のフランジ部分のみに段差部が形成された金属製部材、あるいは一側にのみ段差部が形成された角パイプ製部材が得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により得られた段差部を有する金属製部材は、切欠きの形成や溶接法の採用なしに、金属製形材にあってはウエブ部分を、金属製角パイプにあっては相対する二側壁部分を、波型に変形されることにより他の二側壁部分の間の間隔を狭めている。狭める量を、フランジ部分の厚さと同じにすることにより、得られる金属製部材の端部を、他の金属製部材に容易に、かつ両者間で表面段差が無いように差し込むことができる。
また、波型変形により、ウエブ部分や相対する二側壁部分の変形が均等になされているため、金属製部材端部で強度が低下するようなこともない。
その製造時にあっても、手間を要する切欠きの形成や溶接法を採用せず、単にプレス加工による一回の押圧で所定形状の段差部が形成される。
このため、結果として、施工性と強度に優れた金属製部材が低コストで供給でき、基本骨格を金属製とした住宅の普及に寄与できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明者等は、同サイズの金属製部材の、一方の金属製部材の端部を他方の金属製部材のフランジ部分間に容易に挿入する手段について検討を重ねてきた。
例えば図２に示すように、Ｈ形鋼の端部ウエブ部分に両フランジ部分の板厚に相当する幅で切り欠きを入れた後、フランジ部分を両側から押圧して前記切り欠き部を互いに当接させて当接部を溶接接合する態様を採用すれば、所望のフランジ部分間隔が狭められた金属製下地材が得られる。
しかしながら、この方法では、切り欠き形成、押圧および溶接なる三工程を必要とするため、コスト高となってしまう。
【００１２】
また、図３に示すように、溝形鋼を部材として用いる場合、両フランジ部分にスエージング加工を施してもよい。
しかしながら、スエージング加工を施すとウエブ部分が不規則に変形してしまう。不規則に変形していると、耐力も不安定になる。また、フランジ部分もいびつに変形し、他の下地材フランジ間に挿入したとき、ガタツキが生じるおそれがある。さらに、同図に示すように二つの溝形鋼を背中合わせに貼り合わせて用いようとすると、不規則に変形したウエブ部分が邪魔をし、貼りあわせが十分に行えなくなってしまう。さらにまた、両者を溶接接合しようとすると、大きな隙間が生じているために溶接部に不具合が発生しやすくなる。
【００１３】
そこで、本発明では、ウエブ部分を積極的に波型に変形させることにより、フランジ部分の間隔を狭めた。例えば、図４に示すように、Ｈ形鋼２４のウエブ部分２５を波型２７に変形させている。具体的には、フランジ部分２６を両側から押圧することによってウエブ部分を波型２７に変形させつつ両フランジ部分２６を互いに近づけ、フランジ部分の間の間隔を狭めて段差部２８を成形したものである。
波型２７への変形は、図５に示すように、規則的なものとすることが好ましい。そして、付与する波型の波高さ、サイクル数については、所望の段差部高さを考慮して決めることが好ましい。
【００１４】
付与する波高さ、サイクル数に関する波型の決定に当たっては、サイクル数が少ないほど段差が形成しやすくなること、サイクル数が多いほど段差部にかかるひずみを分散しやすくなって耐力低下が少なく安定したものがえられること、を考慮することが好ましい。
なお、上記事例は、Ｈ形鋼を素材としたものについて紹介したものであるが、Ｉ形鋼や溝形鋼、あるいはＺ形鋼等の形鋼でも全く同じである。断面矩形の角パイプにも適用できるが、角パイプではウエブ部分、フランジ部分なる表示は適当でない。相対する二側壁同士の関係で、相対する二側壁部分がウエブ、部分に、他の相対する二側壁部分が、フランジ部分に相当するとして、前記関係をみれば足りる。
【００１５】
次に、本発明金属製部材の製造方法について説明する。
本発明の製造方法では、好ましくは、図６に示すような構造の成形装置を用いる。
この成形装置は、基盤３１、この基盤上に配置された左右のスライド金型３２，３３、前記基盤上で左右のスライド金型間に配置された下金型３４、この下金型上に相対して配置された上金型３５、およびその底壁に前記上金型３５が取り付けられるとともに前記左右のスライド金型３２，３３の上部を収容する凹部３６を下面に設けた押込み金型３７を備えている。
【００１６】
基盤３１には、その上面にスライドレール（図示せず）が取り付けられており、スライド金型の下面に取り付けられた車輪等で、左右のスライド金型３２，３３が前記基盤３１上でスライドレールに沿って自由に走行できるように配置されている。
左右のスライド金型３２，３３は、相対する内側壁が垂直平面で形作られている。また、一つの態様では、スライド金型３２，３３の外側壁は下拡がりの方向に傾けられており、好ましくは、左右のスライド金型３２，３３で左右対称の傾きをもって外側壁が形成されている。他の態様では、左右のスライド金型３２，３３の内の一方のスライド金型の外側壁のみを下拡がりの方向に傾けられるとともに他方のスライド金型３２，３３の外側壁を垂直に形成している。
基盤３１の上の、左右のスライド金型３２，３３の間に下金型３４が配置されている。そして、下金型３４の上面には、成形しようとする波型が刻設されている。なお、下金型２４の両側壁は垂直な平坦面とされている。
【００１７】
また、前記左右のスライド金型３２，３３の上方に、下面に凹部３６が設けられた押込み金型３７が配置されている。この凹部３６は、前記スライド金型３２，３３の上部を収容できるように、左右のスライド金型３２，３３の外側壁の傾きと同じ傾きを持って内側壁が形作られている。一方のスライド金型３２，３３の外側壁が垂直に形成されている場合には、凹部３６側壁も垂直に形作られている。
さらに、下金型３４の上方対応位置、押込み金型３７の凹部３６内に上金型３５が配置されている。上金型３５は、押込み金型３７に対して、被加工部材の形状に応じて設置高さを変更できるように、かつスプリングのような緩衝機構を介在させて取り付けられている。そして、上金型３５の下面には、下金型３４の上面と同様、成形しようとする波型が刻設されている。なお、上金型３５の両側壁は垂直な平坦面とされている。
【００１８】
上記のような成形装置を用いて、例えば断面Ｈ形の金属製部材の端部に段差部を成形する方法を説明する（図７参照）。
まず、成形装置を構成する基盤３１上の左右のスライド金型３２，３３を開いた状態で、下金型３４上に被加工金属材のウエブ部分端部を載置する。その後に、左右のスライド金型３２，３３を被加工金属材の方向に移動させ、その相対する内側壁を、被加工金属材のフランジ部分に近づける。
その後、押込み金型３７に取り付けた上金型３５を、下金型３４上に載置された被加工金属材のウエブ部分端部上に移動させ、その後に押込み金型３７を下方に押圧する。
【００１９】
左右のスライド金型３２，３３の外側壁が下方に広がるように斜めに形成され、押込み金型３７の凹部側壁が外開き状に、かつ前記スライド金型３２，３３の外側壁の傾きに合致するように形成されているので、押込み金型３７の下方への押圧に伴って左右のスライド金型３２，３３は互いに近づくように押圧される。
この押圧力によって、ウエブ部分が変形されるが、同時に上金型３５と下金型３４により拘束されているので、それらの表面に刻設された波型に沿って変形されることになる。すなわち、図４に示されたような、ウエブ部分２５が波型２７に変形されて、フランジ部分２６間の間隔が狭められた段差部２８が形成される。
【００２０】
Ｉ形鋼や溝形鋼、あるいはＺ形鋼等の形鋼を素材とする部材であっても、上記と全く同様に成形できる。
断面矩形の鋼管を素材とする部材でもほとんど同様である。下金型と上金型の間隔が上記のような形鋼を素材とする場合よりも広くなるので、下金型および上金型としてはともに高さの低いものを用いることが好ましい。また、成形装置内に配置した鋼管の上下の変形される壁の内側に拘束物がないと、該当の壁が所望通りに変形しないおそれがあるので、角パイプ端部に段差部を形成する際には、下金型上に載置した被加工金属材の端部に、上下面に所望の波型面を形成させた断面矩形の内金型を挿入した後、押込み金型を下方に押圧することが好ましい。
【００２１】
なお、金属製部材の使用態様によっては、段差部として左右のフランジ部分に対称に設けたものが必要になったり、片方のフランジ部分にのみ形成したものが必要になったりする。
段差部を左右のフランジ部分に対称に設けるには、用いる左右のスライド金型の外側壁の傾きを左右対称とすれば足りる。
また、段差部を片方のフランジ部分にのみ形成するには、ウエブ部分の変形が一方のスライド金型の移動によってのみ行われるようにする必要がある。すなわち、左右のスライド金型として、一方の外側壁のみを下拡がりの方向に傾けられるとともに他方の外側壁を垂直に形成したものを用いる。また記押込み金型として、スライド金型外側壁と当接する凹部側壁が前記スライド金型のそれぞれの外側壁の傾きと合致するように、一方の側壁のみを外開きの方向に傾けられるとともに他方の側壁を垂直に形成したものを用いる。傾斜面に沿って片方のスライド金型のみが移動されるため、片方のフランジ部分のみに段差部が形成される。
【００２２】
以上、金属製部材の端部に段差部を形成することについて説明した。端部に段差部を形成することにより、その端部を他の金属製部材のフランジ間に容易に挿入・固着できるようになる。このため、根太等、有用性に優れた住宅建築用部材が低コストで供給でき、基本骨格を金属製とした住宅の普及に寄与できる。
本発明での段差部形成は、金属製部材の端部に限るものではない。金属製部材の両端以外の任意の部位に段差部を設けることもできる。
例えば、住宅用途では大径化による部材強度ＵＰをした場合に納まりを変更することなく梁などの障害物を避けるため、フローリングの洋室に比べて床が厚くなるたたみ敷きの和室の床面のレベル調整のため、他部材との接合や嵌合時の位置決めのためなど、両端以外の金属製部材中間部に段差部を設ける必要がある場合もある。
このような場合には、金属製部材の必要な段差部形成部を前記下金型３４の上に載置し、前記態様と同様な手順で段差部を形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】金属製部材の従来の使用態様を説明する斜視図
【図２】断面Ｈ形の金属製部材端部に段差部を設ける一般的手法を説明する図
【図３】断面溝形の金属製部材端部に段差部を設ける一般的手法を説明する図
【図４】断面Ｈ形の金属製部材端部に段差部を設ける本発明方法を説明する図
【図５】本発明により金属製部材端部に設けた段差部を説明する図
【図６】本発明方法で用いる成形装置の形状・構造を説明する図
【図７】本発明方法により金属製部材に段差部を形成する形態を説明する図
【符号の説明】
【００２４】
２４：金属製部材      ２５：ウエブ部分      ２６：フランジ部分      
２７：波型      ２８：段差部      
３１：基盤      ３２，３３：スライド金型      ３４：下金型      ３５：上金型    ３６：凹部      ３７：押込み金型
【図１】
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【図２】
2010007277.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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