(57)【要約】【課題】山形鋼の曲がりの矯正に要する時間やコストを低減し、山形鋼の生産性を高める。【解決手段】山形鋼５の第１のフランジ６が載せ置かれるローラ２８と、山形鋼５の第２のフランジ７の外面をその長手方向に互いに離れた２点で支持する一対の支持部材４６と、一対の支持部材４６の中間において山形鋼５を内側から押圧して変形させるシリンダ４７とを備え、シリンダ４７の先端部に押圧子７２を取り付け、シリンダ４７が第１及び第２のフランジ６，７のそれぞれに対して傾斜する方向に伸長することにより押圧子７２が第１及び第２のフランジ６，７の内面をそれぞれ押圧する構成とする。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
山形鋼の第１のフランジが載せ置かれるローラと、山形鋼の第２のフランジの外面をその長手方向に離れた二点で支持する一対の支持部材と、前記一対の支持部材の中間において山形鋼を内側から押圧して変形させるシリンダとを備え、
前記シリンダの先端部に押圧子が取り付けられ、前記シリンダが第１及び第２のフランジのそれぞれに対して傾斜する方向に伸長することにより前記押圧子が第１及び第２のフランジの内面をそれぞれ押圧する構成としたことを特徴とする山形鋼の曲がり矯正装置。
【請求項２】
前記押圧子のうち山形鋼の内角部に当接する部分の曲率半径が山形鋼の内角部の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の曲がり矯正装置。
【請求項３】
前記押圧子を支持する押圧子支持構造を更に備え、前記押圧子は前記シリンダの先端部に対して相対移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の曲がり矯正装置。
【請求項４】
第２のフランジは第１のフランジよりもその曲がりが大きく、前記シリンダの軸線が第１のフランジと第２のフランジとが成す角の二等分線に対して第１のフランジ寄りに傾斜していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の曲がり矯正装置。
【請求項５】
第２のフランジの辺は第１のフランジの辺よりも短いことを特徴とする請求項４に記載の曲がり矯正装置。
【請求項６】
前記ローラ及び前記シリンダの動作を制御するコントローラを更に備え、前記コントローラは前記ローラを間欠駆動して山形鋼を所定長ずつその長手方向に搬送し、前記ローラの停止中に山形鋼を押圧するよう前記シリンダを駆動する構成であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の曲がり矯正装置。
【請求項７】
第２のフランジの内面をその長手方向に離れた二点で支持する一対の補助支持部材と、前記一対の補助支持部材の中間において山形鋼を外側から押圧して塑性変形させる補助シリンダとを更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の曲がり矯正装置。
【請求項８】
山形鋼を回転させて前記ローラに支持されるフランジを変更するための回転機構を更に備え、前記回転機構の動作により前記ローラに第２フランジを支持させ、第１フランジが前記ローラより起立する状態とし、
前記一対の補助支持部材に支持された第１フランジを前記補助シリンダで内側から押圧して塑性変形可能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載の曲がり矯正装置。
【請求項９】
溝形鋼のウェブを切断して２条の山形鋼を生成し、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の曲がり矯正装置を作動させて前記山形鋼の曲がりを矯正することを特徴とする山形鋼の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶や橋梁等の大型構造物の骨格に利用される山形鋼の曲がりを矯正するための装置、及び山形鋼の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
山形鋼等の形鋼は圧延工程を経て製造されるため一般に曲がりや反りが発生する。品質を高めるにはこのような曲がりを無くす必要があり、従来から形鋼の曲がりの発生を抑える方法や、曲がりを矯正する方法が種々提案されている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１には、曲がりの発生を抑えて山形鋼を製造する方法が開示されている。この方法によれば、溝形鋼のウェブを切断して２条の山形鋼を生成するに際し、切断が２段階に分けて行われる。すなわち、熱間でウェブの両面に切刃を入れてノッチを形成し、これを冷却してローラ矯正した後にノッチに再び切刃を入れてウェブが完全に二分される。
【０００４】
特許文献２には、Ｈ形鋼のウェブの曲がりを矯正する方法が開示されている。この方法は、形鋼の長手方向に離れた二点で支持されたウェブをその法線方向両側からプレスすることにより、ウェブの曲がりを矯正するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２３７２７５号公報
【特許文献２】特開２００８−３００９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法によれば、溝形鋼の切断に多大な時間やコストを要してしまう。また、ウェブが二分されるときには溝形鋼の残留応力が解放されるため、山形鋼に曲がりが発生するのを完全に抑えることは難しく、結局は山形鋼をプレスして曲がりを矯正する工程が不可欠となる。
【０００７】
溝形鋼の残留応力が解放されると、山形鋼をなす２つのフランジの両方に曲がりが発生する。この曲がりを矯正するために特許文献２の方法を用いて山形鋼をプレスするとなると、一方のフランジをプレスしてその曲がりを矯正し終えた後に、他方のフランジをプレスしてその曲がりを矯正するという手順を踏む必要があり、曲がりを矯正する工程が煩雑となる。
【０００８】
そこで本発明は、山形鋼の曲がりの矯正に要する時間やコストを低減し、山形鋼の生産性を高めることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、本発明に係る山形鋼の曲がり矯正装置は、山形鋼の第１のフランジが載せ置かれるローラと、山形鋼の第２のフランジの外面をその長手方向に離れた二点で支持する一対の支持部材と、前記一対の支持部材の中間において山形鋼を内側から押圧して変形させるシリンダとを備え、前記シリンダの先端部に押圧子が取り付けられ、前記シリンダが第１及び第２のフランジのそれぞれに対して傾斜する方向に伸長することにより、前記押圧子が第１及び第２のフランジの内面をそれぞれ押圧することを特徴としている。
【００１０】
このような構成とすることにより、シリンダから山形鋼に作用する押圧力が第１のフランジの法線方向の成分と第２のフランジの法線方向の成分とに分解され、ローラに載置された第１のフランジと支持部材に支持された第２のフランジとが同時且つ自動的に塑性変形する。よって山形鋼の曲がりの矯正に要する時間やコストが低減されて山形鋼の生産性が向上する。
【００１１】
前記押圧子のうち山形鋼の内角部に当接させる部分の曲率半径が山形鋼の内角部の曲率半径よりも小さくすることが好ましい。これにより、第２のフランジが内角部を基点にして第１フランジに対して外側に曲げられるのを防ぐことができる。
【００１２】
前記押圧子を支持する押圧子支持構造を更に備え、前記押圧子は前記シリンダの先端部に対して相対移動可能に取り付けられていることが好ましい。これにより、押圧子の重量をシリンダで支持する必要がなくなり、シリンダに作用する負荷が低減する。
【００１３】
第２のフランジは第１のフランジよりもその曲がりが大きく、前記シリンダの軸線が第１のフランジと第２のフランジとが成す角の二等分線に対して第１のフランジ寄りに傾斜していることが好ましい。これにより、山形鋼に作用する押圧力は、曲がりの大きい第２のフランジの法線方向の成分の分力が大きくなるよう分解されるため、山形鋼の曲がりが効率的に矯正される。
【００１４】
第２フランジの辺は第１フランジの辺よりも短くてもよい。これにより、短辺側の第２のフランジが第１のフランジよりも曲がる傾向にある不等辺山形鋼（インバートアングル）において、その曲がりが効率的に矯正される。
【００１５】
前記ローラ及び前記シリンダの動作を制御するコントローラを更に備え、前記コントローラは前記ローラを間欠駆動して山形鋼を所定長ずつその長手方向に搬送し、前記ローラの停止中に山形鋼を押圧するよう前記シリンダを駆動する構成であることが好ましい。これにより、長尺の山形鋼においても全体の曲がりを連続的に自動的に矯正することができ、曲がりの矯正に要する時間やコストを低減することができる。
【００１６】
第２フランジの内面をその長手方向に離れた二点で支持する一対の補助支持部材と、前記一対の補助支持部材の中間において山形鋼を外側から押圧して変形させる補助シリンダとを更に備えることが好ましい。これにより、シリンダの動作後に曲がりが残っていても、補助支持部材と補助シリンダによって山形鋼を所望の形状に矯正し直すことができる。
【００１７】
第２のフランジの内面をその長手方向に離れた二点で支持する一対の補助支持部材と、前記一対の補助支持部材の中間において山形鋼を外側から押圧して塑性変形させる補助シリンダとを更に備えていてもよい。これにより、シリンダの動作後に第１のフランジに曲がりが残っていても、補助支持部材と補助シリンダによって山形鋼を所望の形状に矯正し直すことができる。
【００１８】
また、本発明に係る山形鋼の製造方法は、溝形鋼のウェブを切断して２つの山形鋼を生成し、前述した曲がり矯正装置を作動させて前記山形鋼の曲がりを矯正することを特徴としている。
【００１９】
このような方法とすることにより、溝形鋼の切断により溝形鋼の残留応力が解放されて山形鋼が大きく曲がることがあっても、本発明に係る曲がり矯正装置を利用すれば時間やコストをかけずにその曲がりを矯正することができる。つまり、切断の工程に多大な時間やコストをかけることなく、高品質の山形鋼を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
このように本発明によれば、山形鋼の曲がりの矯正に要する時間やコストが低減され、山形鋼の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る山形鋼製造設備の説明図である。
【図２】図１に示す山形鋼製造設備において行われる山形鋼の製造方法の説明図であり、（ａ）が圧延部で製造される溝形鋼の斜視図、（ｂ）が切断部において溝形鋼を切断している状態を示す斜視図、（ｃ）が切断部で生成された２条の山形鋼の斜視図である。
【図３】図１に示す切断部の切断後面テーブルに載置されている２条の山形鋼を長手方向先端側から見る図である。
【図４】図１に示す矯正部の平面図である。
【図５】図４の矢印Vに示すように左側から見て示す左側の矯正機の側面図である。
【図６】図４の部分拡大図であって左側の矯正機の平面図である。
【図７】図５及び図６のVII−VII線に沿って切断して示す矯正機の断面図である。
【図８】図５及び図６のVIII−VIII線に沿って切断して示す矯正機の断面図である。
【図９】図８のIX−IX線に沿って切断して示す矯正機の断面図である。
【図１０】図６に示す矯正機の制御系の構成を示すブロック図である。
【図１１】図６に示すシリンダを動作して行う山形鋼の曲がりを矯正する動作を説明する図である。
【図１２】図６に示す補助シリンダを動作して行う山形鋼の曲がりを矯正する動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態に係る山形鋼製造設備１０を示すブロック図である。この山形鋼製造設備１０は、溝形鋼を製造する圧延部１１と、溝形鋼を切断して山形鋼を生成する切断部１２と、山形鋼の曲がりを矯正する矯正部１３とを備えている。矯正部１３で曲がりを矯正された山形鋼が製品として出荷され、出荷した製品は主に船舶や橋梁等の大型構造物の骨格として利用される。
【００２３】
図２は図１に示す山形鋼製造設備１０において行われる山形鋼５の製造方法の説明図である。図１及び図２（ａ）を併せて参照すると、圧延部１１においては、スラブやビレット等の鉄鋼原料からウェブ２及び２つのフランジ３，３を有した溝形鋼１が圧延によって製造される。図２（ａ）では溝形鋼１を長手方向に破断して示しているが、この溝形鋼１は利用形態に合わせて比較的長尺のものである。なお、熱間圧延を行う設備自体は公知であるため、その詳細な説明を省略する。
【００２４】
図１，図２（ｂ）及び図２（ｃ）を併せて参照すると、切断部１２においては、圧延部１１で製造された溝形鋼１がウェブ２の幅方向中心線４に沿って切断され、２条の山形鋼５，５が生成される。この切断は切刃を用いて行ってもよいが、プラズマ切断を採用すると切断面のダレを極力小さくすることができて品質の向上に資する。
【００２５】
図２（ｃ）に示すように、山形鋼５はＬ状に略直交する第１フランジ６及び第２フランジ７を有し、溝形鋼１のウェブ２が二分されて第１フランジ６が形成され、溝形鋼１のフランジ３がそのまま第２フランジ７となっている。つまり、第１フランジ６の辺の寸法Ａは溝形鋼１のウェブ２の幅Ｗのおよそ二分の一となり、第２フランジ７の辺の寸法Ｂは溝形鋼１のフランジ３の高さＨと等しい。第１フランジ６の厚さｔ１及び第２フランジ７の厚さｔ２は、溝形鋼１のウェブ２及びフランジ３の厚さとそれぞれ等しい。なお、ここでは山形鋼５として不等辺不等厚山形鋼が例示され、ＡはＢよりも大きくｔ１はｔ２よりも小さい。また、山形鋼５の長手方向の寸法Ｌは溝形鋼１の寸法Ｌ′に等しい。このように、本製造方法では山形鋼５が溝形鋼１から形成されるため、溝形鋼１の寸法が最終製品である山形鋼５の寸法に応じて決められている。他にも例えば、両フランジ６，７が交わる角部はその内側を湾曲させるようにして形成されているが、この内角部８の曲率半径ｒ１（図１０参照）も溝形鋼１の製造段階で決められている。
【００２６】
詳細図示は省略するが切断部１２についてより具体的に説明すると、切断部１２は例えばプラズマ切断機等の切断機と、この切断機を挟む切断前面テーブル及び切断後面テーブルとを備え、切断前面テーブルから切断後面テーブルにかけて複数のローラが間隔をおいて設けられており、この構成は、後述する矯正部１３の矯正前面テーブル１５、矯正機１６及び矯正後面テーブル１７と類似している（図４参照）。圧延部１１から搬送される溝形鋼１は切断前面テーブルに載せ置かれて切断工程を待機し、該工程の実行に際し溝形鋼１はローラにより切断機を経て切断後面テーブルへと送られる。溝形鋼１が切断機を通過するときに、そのウェブ２が先端から順に切断されていく（図２（ｂ）参照）。溝形鋼１の全長が切断機を通過すると、そのウェブ２が幅方向に完全に二分されて２条の山形鋼５，５が生成される（図２（ｃ）参照）。切断後面テーブルにはこのようにして生成された２条の山形鋼５，５が載せ置かれることとなる。
【００２７】
図３は切断部１２の切断後面テーブル１２ｃのローラ１２ｄに載せ置かれた２条の山形鋼５，５を長手方向に見て示す図である。溝形鋼１には圧延に伴う内部応力が残留しているため、ウェブ２を切断するとこの残留応力が解放され（図２（ｂ）矢印Ｓ参照）、各山形鋼５，５に曲がりが生じる。この曲がりは第１及び第２フランジ６，７の両方に現れ、第１フランジ６は外側（すなわち、内角部８は第２フランジ７の延びる側）に向けて曲がり、第２フランジ７も外側（すなわち、内角部８は第１フランジ６の延びる側）に向けて曲がる。例示する不等辺不等厚山形鋼においては、第２フランジ７が第１フランジ６よりも大きく曲がる傾向にある。
【００２８】
図１に戻り、曲がりが残っていると良品として出荷することが難しいため、矯正部１３においては、切断部１２で生成された２条の山形鋼５，５の曲がりが矯正される。すなわち、第１及び第２フランジ６，７をそれぞれ内側から押圧して曲がりをなくすよう塑性変形させる。本製造方法においては、図４に示す矯正機１６に山形鋼５を１つずつ導入し、この矯正機１６を作動させて山形鋼５の曲がりを自動的に矯正するようにしている。
【００２９】
図４は図１に示す矯正部１３の平面図である。以下の説明では、便宜上図４右側を「前側」、その反対側を「後側」、図４の上側を「右側」、その反対側を「左側」としており、この方向に従うと山形鋼は概ね前側から後側へと送られる。また、図４では山形鋼の図示を省略するが、山形鋼に係る構成については図２の参照符号を付して説明する。
【００３０】
図４に示すように、矯正部１３には、振分テーブル１４と、矯正前面テーブル１５と、矯正機１６と、矯正後面テーブル１７とが備えられている。振分テーブル１４は、切断部１２の切断後面テーブル１２ｃ（図３参照）の後端から連続するようにして前後に直線状に延びており、左右一対の桁２１，２１の間に跨る複数のローラ２２を備えている。複数のローラ２２は前後に間隔をおいて設けられている。これらローラ２２により、切断後面テーブル１２ｃに載置されている２条の山形鋼５，５が同時的に振分テーブル１４へと送られる。
【００３１】
左右一対の矯正前面テーブル１５は、振分テーブル１４を左右に挟んで設けられている。左右の矯正前面テーブル１５の各々と振分テーブル１４との間には搬送機構２４が設けられており、２条の山形鋼５，５のうち右側の山形鋼は振分テーブル１４に対して右側の搬送機構２４によって右側の矯正前面テーブル１５に振り分けられ、左側の山形鋼は振分テーブル１４に対して左側の搬送機構２４によって左側の矯正前面テーブル１５に振り分けられるようになっている。
【００３２】
矯正前面テーブル１５は、前後に延びる左右一対の桁２５，２５の間を左右に延びる複数のローラ２６を備え、これらローラ２６は前後に間隔をおいて設けられている。振分テーブル１４より送られた山形鋼５は、第１フランジ６がこれらローラ２６に載せ置かれて第２フランジ７がローラ２６に対して起立した状態となり、この状態で矯正工程の開始を待機する。
【００３３】
矯正機１６及び矯正後面テーブル１７はそれぞれ、左右の矯正前面テーブル１５に個別に対応して設けられており、各矯正前面テーブル１５の後側に左右一対の矯正機１６が配置され、各矯正機１６の後側に左右一対の矯正後面テーブル１７が前後に延びるよう配置されている。このようにして矯正前面テーブル１５、矯正機１６及び矯正後面テーブル１７が前後に直線状に並んで設けられている。矯正機１６には、前後に間隔をおいて複数のローラ２８が設けられ、矯正後面テーブル１７にも、前後に延びる左右一対の桁２９の間を左右に延びる複数のローラ３０が前後に間隔をおいて設けられている。
【００３４】
このため、矯正前面テーブル１５において第１フランジ６がローラ２６に載せ置かれた状態となった山形鋼５は、ローラ２６，２８，３０の回転により矯正機１６を通過して矯正後面テーブル１７まで後方に送られることとなる。山形鋼５は矯正機１６を通過するときに、先端から長手方向に順にその曲がりが矯正される。
【００３５】
このように本製造設備１０においては切断部１２と矯正部１３とが直線状に連続しているため、溝形鋼１を切断する工程から山形鋼５の曲がりを矯正する工程へと連続的にスムーズに移行する。この場合、矯正部１３には２条の山形鋼５，５が左右対称の異なる姿勢で送られることとなるが、左側の山形鋼と右側の山形鋼とを左右に振り分けて互いに別の系統で独立して曲がりを矯正することができるようにしている。このため、矯正機１６を２条の山形鋼５，５に対して１つ備える場合と比べ、山形鋼の生産効率が単純に２倍になるだけでなく、山形鋼５の姿勢の違いに対応して搬送機構２４を動作させたり矯正工程の開始前に何れか一方の山形鋼のみを回転させたりする必要がなくなり矯正部１３の運用が複雑になるのを避けることができる。
【００３６】
次に、矯正機１６の構成について説明する。但し、左右の矯正機１６，１６は互いに左右対称に配置されているものの、各々の構成は互いに同一であるため、ここでは２つを代表して左側の矯正機について説明する。
【００３７】
図５は図４の矢印Vに示すように、左側の矯正機１６を左側から見て示す側面図である。図５に示すように、矯正機１６は、矯正部１３の床面４０に固定されたベース４１に複数本の脚４２で支持された水平の台４３を有している。前述したローラ２８はこの台４３の上面に設けられた軸受４４によって支持され、前後の中心線４５を挟んで２つずつ前後対称に設けられている（後端に配置されるローラは図６参照）。矯正機１６のローラ２８の上端位置は、矯正前面テーブル１５のローラ２６の上端位置、及び矯正後面テーブル１７のローラ３０の上端位置と上下同じ位置に配置されている。このため、これらローラ２６，２８，３０の側面視共通接線は前後に水平に向けられ、矯正前面テーブル１５のローラ２６に支持された山形鋼５はこの共通接線に沿って略水平に後方へと送られることとなる。
【００３８】
図６は図４の部分拡大図であり左側の矯正機１６の平面図である。図６に示すように、台４３の上側には、前後一対の支持部材４６と、油圧式のシリンダ４７と、前後一対の補助支持部材４８と、油圧式の補助シリンダ４９とがそれぞれ設けられている。支持部材４６及び補助支持部材４８はそれぞれ、前後の中心線４５を挟んで前後対称に配置されている。シリンダ４７及び補助シリンダ４９の各軸線は、平面視において左右に向けられて前後の中心線４５と同一直線上にある。この配置により、シリンダ４７は前後一対の支持部材４６の中央を平面視において左右に伸縮するよう動作し、補助シリンダ４９は前後一対の補助支持部材４８の中央を平面視において左右に伸縮するよう動作する。なお、本実施形態では支持部材４６と補助支持部材４８とが左右に対向するよう配置される場合を例示したが、これら部材４６，４８同士の位置関係は特に限定されるものではない。
【００３９】
図７は図５及び図６のVII−VII線に沿って示す矯正機１６の断面図である。図７に示すように、支持部材４６は台４３にＬ状のブラケット５０を介して固定されている。このブラケット５０は、その一方のフランジがボルトで台４３の上面に締結され、他方のフランジが右側を向くようにして上方に立設している。この他方のフランジの右面には支持部材４６のステー部５１が取り付けられており、支持部材４６は台４３の上方をブラケット５０に対して右方へ突出するよう設けられている。このようにして支持部材４６の右端面５２が、山形鋼５の外面を支持する支持面として機能する。
【００４０】
なお、支持部材４６はステー部５１を介してブラケット５０に上下にスライド可能に設けられている。ブラケット５０の上端面には右方に突出するブラケット５３が固定され、このブラケット５３には軸線を上下に向けたエアシリンダ５４が固定されている。このエアシリンダ５４の先端部に支持部材４６が固着しており、エアシリンダ５４の伸縮に応じて支持部材４６が上下にスライドする構成となっている。これにより山形鋼５の辺の長さに応じてこれを支持する位置を上下に調節可能になっている。
【００４１】
また、台４３には前後一対のベース５５が立設しており、これらベース５５の間に揺動アーム５６の基端部がピン５７で結合されている。補助支持部材４８は、この揺動アーム５６の先端部に固着されており、ピン５７を中心にして台４３に対して揺動可能となっている。補助支持部材４８は鋳鉄製でありその重量が大きいため、補助支持部材４８にはその揺動操作を容易に行わせるべく取っ手５８が取り付けられている。
【００４２】
補助支持部材４８の揺動範囲を具体的に説明すると、揺動アーム５６の基端部は径方向外方へと突出する２つの規制片５９，６０を有し、ベース５５の前後間にはその下部において規制ブロック６１が設けられている。この規制ブロック６１は右斜め下方に傾斜する第１当接面６１ａと、第１当接面６１ａの左方を上下に延びる第２当接面６１ｂとを有している。図７に実線で示すように補助支持部材４８が上方に延びる状態から右側へと倒れるように揺動すると、揺動アーム５６が右斜め上方に延びる状態において一方の規制片５９が第１当接面６１ａに当たる。これにより補助支持部材４８の重量等に基づく揺動アーム５６に作用する回転モーメントが規制ブロック６１で支持され、補助支持部材４８の更なる揺動が規制される。逆に、補助支持部材４８を上方に延びる状態から左側へと倒れるように揺動すると、揺動アーム５６が左方に水平に延びる状態において他方の規制片６０が第２当接面６１ｂに当たる。これにより同様にして補助支持部材４８の更なる揺動が規制される。このように補助支持部材４８は、規制片５９が第１当接面６１ａに当接する位置（以下「退避位置」という）と、規制片６０が第２当接面６１ｂに当接する位置（以下「動作位置」という）との間で揺動可能となっており、補助支持部材４８が動作位置に位置すると、その先端面６２が左方へ向けられて山形鋼５の外面を支持する支持面として機能する。
【００４３】
図８は図５及び図６のVIII−VIII線に沿って示す矯正機１６の断面図である。図８に示すように、台４３は前後の中心線４５の周辺領域において右側に延在する延在部４３ａを有し、この延在部４３ａは脚４２との間に設けられた台形状のブラケット４２ａを介して脚４２及びベース４１によって強固に支持されている。この延在部４３ａの上面には、シリンダ固定部６３を介してシリンダ４７が固定されている。
【００４４】
シリンダ固定部６３は、延在部４３ａに固定される水平のベース６４と、ベース６４から上方に延びる前後一対の柱部６５と、柱部６５の上端面間を跨ぐ梁部６６と、ベース６４、柱部６５及び梁部６６で囲まれたスペースを埋めるようにして設けられた取付板６７とを有している。取付板６７はベース６４から左方に傾斜するようにして延びており、取付板６７の中央部を貫通する円形孔６８の軸線が左斜め下方に向けられている。
【００４５】
シリンダ４７はヘッド６９及びロッド７０を有する油圧シリンダであり、大径側のヘッド６９がこの円形孔６８内に嵌め合わされ、ロッド７０が取付板６７に対して左方へ延びるように設けられている。シリンダ４７の軸線は円形孔６９と同軸上にあり、左斜め下方に向けられている。シリンダ４７に給排される作動油圧を制御することにより、シリンダ４７のロッド７０がこの軸線に沿って伸縮する。
【００４６】
シリンダ４７のロッド７０の端部には、鋳鉄のブロックを略直方体状に形成してなる大重量の押圧子７２が取り付けられている。押圧子７２はシリンダ４７に対して僅かに相対移動可能に、言い換えるとガタのある状態で取り付けられている。このため、押圧子７２の重量をシリンダ４７において支持する必要がなく、シリンダ４７に作用する負荷を低減することができる。その代わりに、矯正機１６には押圧子７２の重量を支持するための押圧子支持構造７３が設けられている。
【００４７】
図９は図８のIX−IX線に沿って示す矯正機１６の断面図である。図８及び図９を併せて参照すると、シリンダ固定部６２の梁部６６からは左方に水平に延在する水平ブラケット７４が固定されており、この水平ブラケット７４の下面には、前後一対の挟持ブラケット７５が締結されている。前後一対の挟持ブラケット７５は、その前後間に押圧子７２を挟み込むようにして配置されている。ここで、押圧子７２の前面及び後面には平行に延びるガイド溝７６が形成されており、押圧子７２は、このガイド溝７６が概ねシリンダ４７の軸線と平行になるようにしてロッド７０の端部に取り付けられている。挟持ブラケット７５の下端部にはガイドピン７７が前後内側に突出するようにして設けられており、各ガイドピン７７がガイド溝７６内に受容されている。
【００４８】
これにより、押圧子７２の重量は、ガイド溝７６を区画する面がガイドピン７７に係合することで、挟持ブラケット７５及び水平ブラケット７４を介してシリンダ固定部６２において支持されることとなる。このように押圧子支持構造７３は、シリンダ固定部６３、水平ブラケット７４及び挟持ブラケット７５によって構成されるが、梁部６６と水平ブラケット７４の間には更に台形状のブラケット７８が掛け渡されており、これにより押圧子支持構造７３の強度が高められている。また、シリンダ４７が伸縮すると、ガイドピン７７がガイド溝７６内を相対的に摺動し、押圧子７２がガイド溝７６の延在する方向に沿って移動する。
【００４９】
図８に示すように、台４３の左縁部の上面には、補助シリンダ固定部７９を介して補助シリンダ４９が固定されている。補助シリンダ固定部７９は、台４３の上面に固定される水平のべース８０と、ベース８０の左縁部から上方に延びる取付板８１とを有している。取付板８１の中央部には円形孔８２が貫通し、円形孔８２の軸線は左右に水平に向けられている。
【００５０】
補助シリンダ４９もヘッド８３及びロッド８４を有する油圧シリンダであり、大径側のヘッド８３がこの円形孔８２内に嵌め合わされ、ロッド８４が取付板８１に対して右方に水平に延びるようにして設けられている。このようにして補助シリンダ４９の軸線は円形孔８２と同軸上にあり、左右に水平に向けられている。なお、ベース８０と取付板８１との間には台形状のブラケット８５が掛け渡されており、これにより補助シリンダ固定部７９の強度が高められている。
【００５１】
図１０は図４に示す矯正部１６の制御系の構成を示すブロック図である。図１０に示すように矯正機１６にはローラ２６，２８，３０、シリンダ４７及び補助シリンダ４９の動作を制御するコントローラ９０が設けられている。また、コントローラ９０には、操作盤９１、曲がりセンサ９２及び通過センサ９３が接続されている。オペレータは、操作盤９１において、シリンダ４７及び補助シリンダ４９が動作するときの伸長量やローラ２６，２８，３０の間欠駆動時間を設定することができ、また、シリンダ４７及び補助シリンダ４９がこの設定された伸長量を維持する時間を設定することができる。
【００５２】
曲がりセンサ９２は台４３の上面のうち前後の中心線の近傍に設けられ、山形鋼５の２つのフランジ６，７のうちローラ２８に対して起立するフランジの曲がりを計測し、その結果をコントローラ９０に出力する。曲がりセンサ９２の具体的構成としては、例えばレーザ光を射出してその反射光に基づいて反射面までの距離を測定する測距センサ等によって構成することができる。
【００５３】
通過センサ９３は台４３の上面のうち前後両端部に設けられており、山形鋼５が矯正機１６に到達したか否か、あるいは矯正機１６を通過したか否かを検出し、その結果をコントローラ９０に出力する。通過センサ９３の具体的構成としては例えば反射型フォトインタラプタ等により構成することができる。
【００５４】
以下、矯正部１３にて行われる山形鋼５の曲がりを矯正する動作について説明する。矯正工程の開始を待機する山形鋼５は、前述したように、矯正前面テーブル１５のローラ２６に第１フランジ６を載せ置き、第２フランジ７がそこから起立した状態となっている。例示する不等辺不等厚山形鋼においては、第１フランジ６の曲がりが第２フランジ７よりも小さいため、より多くのローラ２６を山形鋼５に接触させることができ、山形鋼５の搬送をより確実に行わせることができる。また、前述したように、山形鋼５の内角部８は左右外側（左側の矯正前面テーブル１５においては左側）に位置しており、その第２フランジ７の外面は前後一対の支持部材４６の支持面５２と対向するようになっている。
【００５５】
矯正工程の開始にあたり、オペレータによって各フランジ６，７の曲がりが視認され、その曲がりの程度に応じて、操作盤９１においてローラ２６，２８，３０による山形鋼５の間欠送り量、シリンダ４７の伸長量、シリンダ４７が伸長した状態での保持時間が入力される。また、オペレータは取っ手５８を掴んで補助支持部材４８を退避位置に位置させておく。
【００５６】
そしてオペレータが操作盤９１において開始スイッチを操作すると、ローラ２６，２８，３０が回転駆動され、山形鋼５が後方に向けて送られる。そして、通過センサ９３により山形鋼５が矯正機１６に導入されたことが検知されると、ローラ２６，２８，３０を停止し、シリンダ４７を伸長する。
【００５７】
図１１はこのようにシリンダ４７を伸長した状態の説明図である。シリンダ４７の軸線は、前述したように左斜め下方に向けられており、ローラ２８上にて理想的には水平左右に延びる第１フランジ６の辺に対し、所定の傾斜角θだけ傾斜している。第２フランジ７の辺は理想的には第１フランジ６に対して垂直上向きに延びており、シリンダ４７の軸線Ｂは、これら第１及び第２フランジ６，７が成す角の二等分線Ａに対して第１フランジ６寄りに傾斜している。このような理想的条件を仮定すれば傾斜角θは４５度未満となる。
【００５８】
押圧子７２は、このように軸線が傾斜するシリンダ４７の端部に取り付けられており、シリンダ４７が伸長することによりその下角部８６を山形鋼５の内角部８に当接させる。そして、この下角部８６に対して右方に略水平に延びる第１押圧面８７ａが第１フランジ６の内面に当接し、下角部８６に対して略鉛直上方に延びる第２押圧面８７ｂが第２フランジ７の内面に当接する。
【００５９】
シリンダ４７は設定された伸長量となるまで伸長するため、押圧子７２により山形鋼５が押圧される。この押圧力Ｆが作用すると、山形鋼５は第１フランジ６の外面がローラに２８よって支持され、第２フランジ７の外面が前後一対の支持部材４６の支持面５２によって支持される。そして、この押圧力Ｆは、前後のローラ２８の間の前後方向の中心位置であって、前後一対の支持部材４６の間の前後方向の中心位置において山形鋼５に作用する。
【００６０】
押圧力Ｆの作用方向はシリンダ４７の軸線と略平行となる。このため、第１フランジ６には押圧子７２の第１押圧面８７ａから押圧力Ｆの鉛直成分相当の力Ｆsinθが作用し、第２フランジ７には第２押圧面８７ｂから押圧力Ｆの水平成分相当の力Ｆcosθが作用する。第１フランジ６は自身に作用する力に基づいてローラに支持されている二点の中間部分が下方に向けて変形し、第２フランジ７は自身に作用する力に基づいて支持部材により支持されている二点の中間部分が左方に向けて変形する。
【００６１】
このように本矯正機１６においては、シリンダ４７の軸線が第１及び第２フランジの両方に対して傾斜しているため、押圧子７２から両方のフランジ６，７に押圧力を作用することができ、両方のフランジを同時的に変形させることができる。このため、山形鋼５の曲がりの矯正に要する時間を短縮することができ、山形鋼５の生産性を高めることができる。また、このシリンダ４７の軸線は第１フランジ６寄りに傾斜しているため、第２フランジ７に作用する力が第１フランジ６に作用する力よりも大きくなる。ここで例示する不等辺不等厚山形鋼は第２フランジ７の曲がりが第１フランジ６よりも大きいため、第２フランジ７により大きな力を作用させることによって、２つのフランジ６，７の曲がりを同時に効率的に矯正することができるようになる。
【００６２】
そして、シリンダ４７は所定の伸長量まで伸長すると、そこで所定時間その位置で停止する。このシリンダ４７の伸長量は、山形鋼５の第２フランジ７が一対の支持部材４６の支持面５２に対して更に左方に変形するような量に設定される。シリンダ４７がこのような位置で停止することにより、第１及び第２フランジ６，７の塑性変形を確実に行わせるとともに、その位置からシリンダが収縮しても第１及び第２フランジ６，７が押圧力Ｆから解放されると、第１フランジ６を適正に水平に延びる状態とし、第２フランジ７が適正に垂直に延びる状態とすることができる。
【００６３】
そして、コントローラ９０はシリンダ４７を収縮させ、ローラ２６，２８，３０を駆動して山形鋼５を設定される間欠送り量だけ後方へ搬送した後、ローラ２６，２８，３０を停止する。ローラ２６，２８，３０を停止すると、前述したようにシリンダ４７を駆動して第１及び第２フランジ６，７を押圧子７２で押圧して変形させる。この一連の動作を通過センサ９３によって山形鋼５が矯正機１６を通過したと検知されるまで継続して実行する。
【００６４】
通過センサ９３によって山形鋼５が矯正機１６を通過したと検知されるときには、山形鋼５が矯正後面テーブル１７まで送られている。矯正後面テーブル１７にある山形鋼５は第１及び第２フランジ６，７の両方においてその曲がりが矯正されている。但し、細かくその曲がりを確認すると、例えば当初の曲がりを矯正しきれていない場合や、第１及び／又は第２フランジ６，７を曲げ過ぎている場合がある。第２フランジ７の当初の曲がりを矯正しきれていない場合には、オペレータは再度ローラ２６，２８，３０の間欠送り量、シリンダ４７の伸長量、及びシリンダ４７が伸長した状態で保持する時間を設定し、操作盤９１の開始スイッチを押す。すると、ローラ２６，２８，３０が逆方向に回転して山形鋼５が前方へと送られ、図１１を参照して前述したローラ２６，２８，３０の間欠駆動とシリンダ４７の駆動が継続して行われ、第２フランジ７を外側に変形させて当初の曲がりを矯正する動作が行われる。
【００６５】
第２フランジ７を曲げ過ぎている場合には、オペレータは取っ手５８を掴んで補助支持部材４８を動作位置に位置させ、操作盤９１においてローラ２６，２８，３０の間欠送り量、補助シリンダ４９の伸長量、及び補助シリンダ４９が該伸長量まで伸長した状態における保持時間がコントローラ９０に入力される。そして、オペレータが操作盤９１の開始スイッチを押すと、ローラ２６，２８，３０が逆方向に回転駆動され、山形鋼５が前方に向けて送られる。そして、通過センサ９３により山形鋼５が矯正機１６に導入されたことが検知されると、ローラ２６，２８，３０を停止し、補助シリンダ４９を伸長する。
【００６６】
第１フランジ６の曲がりを矯正しきれていない場合には、矯正後面テーブル１７に設けられた回転機構３１（図４参照）を駆動して矯正後面テーブル１７に載置されている山形鋼５を９０度回転させ、第２フランジ７がローラ３０に載置されて第１フランジ６がローラ３０に対して起立する状態にする。そして、上記同様、オペレータが取っ手５８を掴んで補助支持部材４８を動作位置に位置させ、操作盤９１においてローラ２６，２８，３０の間欠送り量、補助シリンダ４９の伸長量、及び補助シリンダ４９が該伸長量まで伸長した状態における保持時間がコントローラ９０に入力され、操作盤９１の開始スイッチが押される。
【００６７】
図１２はこのように補助シリンダ４９を伸長した状態の説明図である。補助シリンダ４９の軸線は、前述したように右方に水平に向けられている。このため補助シリンダ４９を伸長すると、その先端面８８が第１フランジ６の内面に当接する。補助シリンダ４９は設定された伸長量となるまで伸長するため、補助シリンダ４９により山形鋼５が押圧される。補助シリンダ４９より山形鋼５に押圧力Ｆ′が作用すると、第１フランジ６の外面が前後一対の補助支持部材４８の支持面６２によって支持される。この押圧力Ｆ′は、前後一対の支持部材４８の間の前後方向の中心位置において山形鋼５に作用する。押圧力Ｆ′の作用方向は補助シリンダ４９の軸線と略平行となり、第１フランジ６は自身に作用する力Ｆ′に基づいて補助支持部材４８により支持されている二点の中間部分が右方に向けて変形する。補助シリンダ４９は所定の伸長量まで伸長すると、そこで所定時間その位置で停止する。補助シリンダ４９の伸長量は第１フランジ６が一対の補助支持部材４８の支持面６２に対して更に右方に変形するような量に設定されている。このため、押圧力Ｆ′に基づく第１フランジ６の塑性変形を確実に行わせることができる。
【００６８】
そして、コントローラ９０は補助シリンダ４９を収縮させ、ローラ２６，２８，３０を駆動して山形鋼５を設定される間欠送り量だけ前方へ搬送した後ローラ２６，２８，３０を停止する。ローラ２６，２８，３０を停止すると、前述したように補助シリンダ４９を駆動して第１フランジ６を補助シリンダ４９で押圧して変形させる。この一連の動作を通過センサ９３によって山形鋼５が矯正機１６を通過したと検知されるまで継続して実行する。このようにして当初の曲がりに対して山形鋼を変形させ過ぎた場合、あるいは矯正しきれていない場合においても、適正に曲がりが無くなるよう山形鋼を矯正し直すことができる。
【００６９】
なお、このようにして山形鋼５を前方に搬送しながら矯正することにより、その山形鋼５は矯正前面テーブル１５に載置された状態となる。矯正前面テーブル１５にも山形鋼５を回転して第１フランジ及び第２フランジの何れをローラ２６に載置させるのかを選択可能にする回転機構２７が設けられており、これを動作することによって第１及び第２フランジの何れかを選択的に再矯正することも可能である。また、例えば矯正後面テーブル１７から山形鋼を出荷するに際し、そのローラ３０には第１フランジ６が載置されている方が都合が良い等の事情がある場合、それに合わせて反転した後に山形鋼を矯正後面テーブルへと送ることができる。
【００７０】
以上説明した本発明の実施形態は上記の構成に限られず、本発明の範囲内において適宜変更可能である。また、矯正機１６は、溝形鋼を切断して生成される山形鋼の矯正に利用すると有益であるが、圧延により製造された山形鋼の矯正に利用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
このように本発明は山形鋼の曲がりの矯正に要する時間やコストが低減され、山形鋼の生産性を高めることができるという作用効果を奏し、溝形鋼の切断によって２条の大型の山形鋼を製造するに際して利用すると有益である。
【符号の説明】
【００７２】
１  溝形鋼
２  ウェブ
５  山形鋼
６  第１フランジ
７  第２フランジ
８  内角部
１０  山形鋼製造設備
１１  圧延部
１２  切断部
１３  矯正部
１４  振分テーブル
１５  矯正前面テーブル
１６  矯正機
１７  矯正後面テーブル
２６，２８，３０  ローラ
４６  支持部材
４７  シリンダ
４８  補助支持部材
４９  補助シリンダ
６３  シリンダ固定部
７２  押圧子
７３  押圧子支持構造
７９  補助シリンダ固定部
９０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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