(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板の、幅方向における開先相当部寄りの二箇所を直角状に折り曲げるとともに、この直角状折曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げたのち、前段成形装置において、鈍角折曲げ部間の中間平板部を上下方向プレス装置の外型上に載置し、そして中間平板部の内幅と同じような幅を有する内型を中間平板部の内面に当接させることにより、中間平板部を上下方向プレス装置により挟持した状態で、中間平板部に連なる一対の側平板部に対して、左右方向プレス装置の一対の押し型を外側から当接させることで、これら側平板部を内側へ加圧して、両鈍角折曲げ部を直角に近づくように曲げ成形し、そして前段成形装置から後段成形装置に移したのち、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折曲げ部を直角状折曲げ部に成形するとともに、左右の開先相当部により一つの突き合わせ部を形成し、この突き合わせ部を溶接することを特徴とする四角形鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば建築用の柱材に使用される正方体形状や直方体形状などの大径で厚肉（たとえば３２ｍｍ以上の極厚肉）の四角形鋼管を得るのに採用される四角形鋼管の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、四角形鋼管の製造は、次のようにして行われていた。すなわち、図６に示す厚さ１２〜４０ｍｍで帯状の鋼板１は、帯鋼板を長さ方向に搬送し、トリミング開先加工機に通して幅方向Ｗにおける両側縁に開先２を加工し、この前後に所定長さに切断して形成する。そして図７や図８に示すように、鋼板１を前段の成形プレス装置２０に入れて、下金型２１に対する上金型２２の昇降動により、幅方向Ｗにおける開先２寄りの二箇所を直角状（９０度またはほぼ９０度）に折り曲げて、直角状折曲げ部（隅部）３を成形する。
【０００３】
次いで、図９、図１０に示すように、鋼板１を後段の成形プレス装置２３に入れて、下金型２４に対する上金型２５の昇降動により、直角状折曲げ部３の内側の二箇所を鈍角（約１０５度）に折り曲げて、鈍角折曲げ部４Ａを成形する。これにより、鈍角折曲げ部４Ａ間が中間平板部５、この中間平板部５に連なる部分が一対の側平板部６、直角状折曲げ部３の外側が端平板部７であり、かつ開先１間の開口部長さＬが長い近似四角形状鋼管８を形成する。
【０００４】
そして図１１に示すように、仮付け溶接機の部分で、各平板部（四辺）５，６，７をロール成形装置２６のロール２７，２８群（またはシリンダー）により外側から加圧することにより、鈍角折曲げ部４Ａを直角状折曲げ部４に成形しながら開先２どうしを突き合わせして四角形状鋼管９とし、この突き合わせ部に対して、図１２の実線に示すように、仮付け溶接１０を施工する。
【０００５】
その後に、四角形状鋼管９を内面溶接機に移して内面溶接を施工したのち、外面溶接機に移して外面溶接を施工し、以て図１２の仮想線に示すように、端平板部（一辺）に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）１１を有する大径で厚肉の四角形鋼管（製品）１２を製造し得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の製造方法によると、ロール成形装置２６のロール２７，２８群によって、鈍角折曲げ部４Ａを直角状折曲げ部４に成形して開口部をなくする際に、開口部長さＬが長いことから鈍角折曲げ部４Ａや中間平板部５に無理が生じる。これによって図１１、図１２に示すように、中間平板部５が波打ち状や湾曲状になったり、また直角状折曲げ部４の曲げ半径ｒが、前段の成形プレス装置２０において成形した直角状折曲げ部３の曲げ半径Ｒに対して、大きさや形状が異なったりし、すなわち、各直角状折曲げ部３，３、４，４の形状がばらばらで均等になり難いものになる。これらのことで、四角形鋼管１２は品質が悪いものになる。
【０００７】
またロール成形装置２６による四角形状鋼管９のロール成形では、成形装置本体が非常に大きな剛性を必要とするため、巨大な装置設備となり、多額の投資が必要になってコストアップの原因になる。特に、厚さが３２〜６０ｍｍの鋼板１の場合、装置の開発が不可能である。
【０００８】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、たとえ厚さが３２mm以上の鋼板を材料としたときでも、中間平板部を扁平状とし得、そして各直角状折曲げ部の大きさや形状を均等にし得る四角形鋼管の製造方法を提供することを目的としたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の請求項１記載の四角形鋼管の製造方法は、鋼板の、幅方向における開先相当部寄りの二箇所を直角状に折り曲げるとともに、この直角状折曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げたのち、前段成形装置において、鈍角折曲げ部間の中間平板部を上下方向プレス装置の外型上に載置し、そして中間平板部の内幅と同じような幅を有する内型を中間平板部の内面に当接させることにより、中間平板部を上下方向プレス装置により挟持した状態で、中間平板部に連なる一対の側平板部に対して、左右方向プレス装置の一対の押し型を外側から当接させることで、これら側平板部を内側へ加圧して、両鈍角折曲げ部を直角に近づくように曲げ成形し、そして前段成形装置から後段成形装置に移したのち、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折曲げ部を直角状折曲げ部に成形するとともに、左右の開先相当部により一つの突き合わせ部を形成し、この突き合わせ部を溶接することを特徴としたものである。
【００１０】
したがって請求項１の発明によると、四箇所を折り曲げた開先相当部間の開口部長さの長い近似四角形状鋼管は、前段成形装置における前段曲げ成形により、開先相当部間を短い開口部長さにし得るとともに、両鈍角折曲げ部を製品曲げ角度に近い角度にし得る。その際に、中間平板部の挟持を行う内型が、中間平板部の内幅と同じような幅を有していることで、前段曲げ成形は、中間平板部の扁平状を維持した状態で、かつ直角状折曲げ部の曲げ半径と同様の曲げ半径に近づくようにして行える。
【００１１】
このように前段成形装置において前段成形した近似四角形状鋼管を、後段成形装置において、両鈍角折曲げ部が直角状折曲げ部になるように後段曲げ成形し得る。その際に、鈍角折曲げ部を直角状折曲げ部に曲げ成形して開口部をなくすることは、短い開口部長さであることから軽い加圧力でかつ容易に行える。その後、外側から加圧しながら溶接を施工することで、大径で厚肉の四角形鋼管（製品）を製造し得る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
なお、鋼鈑から近似四角形状鋼管を成形するまでの工程（図６〜図１２）は、上記した従来工程と同様であるので、同一またはほぼ同一の構成物には同じ符号を付けて、その詳細は省略する。すなわち、図１において、２は開先、３は直角状折曲げ部、４Ａは鈍角折曲げ部、５は中間平板部、６は側平板部、７は端平板部、８は近似四角形状鋼管、Ｗは幅方向、Ｌは開口部長さをそれぞれ示す。
【００１３】
図１０に示すように、後段の成形プレス装置より形成された開先１間の開口部長さＬの長い近似四角形状鋼管８は、図１、図２、図５に示す前段成形装置３０に入れられる。この前段成形装置３０は、上下方向プレス装置３１や左右方向プレス装置３７などからなる。
【００１４】
前記上下方向プレス装置３１は、鈍角折曲げ部４Ａ間の中間平板部５を載置自在な外型（下金型）３２と、この外型３２に対して接近離間自在な内型（上金型）３３などからなる。この内型３３は、平板型部３３Ａと、この平板型部３３Ａの両側に設けられたコーナ型部３３Ｂからなり、中間平板部５の内幅５ａと同じような幅３３ａを有している。
【００１５】
前記内型３３は、その幅３３ａの長さを異ならしめた複数種の平板型部３３Ａが準備されており、プレス作動体３４に対して連結具（ボルトなど）３５の操作により取り替えることで、各種サイズに対応し得ることになる。さらに内型３３は、その曲げ半径Ｒを異ならしめた複数種のコーナ型部３３Ｂが準備されており、平板型部３３Ａに対して連結具３６の操作により取り替えることで、各種（１２ｍｍ、１６ｍｍ、１９ｍｍなど）の曲げ半径Ｒに対応し得ることになる。
【００１６】
前記左右方向プレス装置３７は、側平板部６に対して外側から接近離間自在な一対の押し型３８などにより構成される。
図１に示すように近似四角形状鋼管８を、その中間平板部５を介して外型３２上に載置し、そして中間平板部５の内面に内型３３を当接させる。これにより中間平板部５を、外型３２と内型３３とにより挟持する。この状態で、図２に示すように、左右方向プレス装置３７を作動させ、一対の押し型３８を側平板部６に対して外側から当接させて、これら側平板部６を内側へ加圧し、両鈍角折曲げ部４Ａを直角に近づけるように曲げ成形する。
【００１７】
この曲げ成形は、開先２がプレス作動体３４に充分に接近するまで行い、以て開先２間を短い開口部長さｌにし得るとともに、両鈍角折曲げ部４Ａを、図５の仮想線から実線に示すように、コーナ型部３３Ｂにおける曲げ半径Ｒの外面に沿って、すなわち製品曲げ角度に近い角度に前段曲げ成形できる。
【００１８】
その際に、上下方向プレス装置３１による挟持を、中間平板部５の内幅５ａと同じような幅３３ａを有している内型３３と、外型３２とにより行っていることで、両鈍角折曲げ部４Ａの直角に近づける前段曲げ成形は、中間平板部５の扁平状を維持した状態で、かつ直角状折曲げ部３の曲げ半径Ｒと同様の曲げ半径に近づくようにして行える。なお前段曲げ成形は、近似四角形状鋼管８を長さ方向に送りながら行う。
【００１９】
このように前段成形装置３０において成形した近似四角形状鋼管８を、図３に示す後段成形装置４０に移す。この後段成形装置４０はロール成形装置方式であって、左右のロール４１と上下のロール４２とからなるセット物を、搬送方向に複数セット配設することなどで構成してある。
【００２０】
そして後段成形装置４０において、一対の側平板部６をロール４１群により内側へ加圧するとともに、中間平板部５と端平板部７とをロール４２群により内側へ加圧かつ規制することにより、両鈍角折曲げ部４Ａを直角状折曲げ部４に曲げ成形しながら開先２どうしを突き合わせして四角形状鋼管９とする後段曲げ成形を行える。この四角形状鋼管９の突き合わせ部に対して、図４の実線に示すように、仮付け溶接１０を施工する。
【００２１】
その際に、鈍角折曲げ部４Ａを直角状折曲げ部４に曲げ成形して開口部をなくすることは、短い開口部長さｌであることから軽い加圧力でかつ容易に行える。したがって鈍角折曲げ部４Ａの直角状折曲げ部４への曲げ成形は、中間平板部５の扁平状を損なうことなく、かつ直角状折曲げ部３の曲げ半径Ｒと同様の曲げ半径Ｒで行える。すなわち、各直角状折曲げ部３，４は、その大きさや形状を均等にし得る。
【００２２】
その後に、四角形状鋼管９を内面溶接機に移して内面溶接を施工したのち、外面溶接機に移して外面溶接を施工し、以て図４の仮想線に示すように、端平板部（一辺）に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）１１を有する大径で厚肉の四角形鋼管（製品）１２を製造し得る。
【００２３】
これにより四角形鋼管１２は、各平板部５，６，７が波打ち状や湾曲状にならず、また各直角状折曲げ部３，４の曲げ半径Ｒの大きさはもとより、曲げ半径Ｒの形状も均等になり、以て品質の良いものとなる。
【００２４】
上記した実施の形態では、後段成形装置４０としてロール形式を採用しているが、これは押し型を備えたプレス形式などであってもよい。
上記した実施の形態では、一辺に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）を有する大径で厚肉の四角形鋼管（製品）１２を製造しているが、これは大径で薄肉の四角形鋼管、小径で厚肉の四角形鋼管、小径で薄肉の四角形鋼管などの製造であってもよい。
【００２５】
上記した実施の形態では、内型３３として、平板型部３３Ａと、この平板型部３３Ａに対して取り替え自在なコーナ型部３３Ｂとからなる形式が示されているが、これは平板型部３３Ａとコーナ型部３３Ｂとが一体化された形式であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、前段成形装置において、開先相当部間を短い開口部長さとしかつ両鈍角折曲げ部を製品曲げ角度に近い角度として、前段曲げ成形でき、その際に、中間平板部の挟持を行う内型が、中間平板部の内幅と同じような幅を有していることで、前段曲げ成形は、中間平板部の扁平状を維持した状態で、かつ直角状折曲げ部の曲げ半径と同様の曲げ半径に近づくようにして行うことができる。そして後段成形装置において、鈍角折曲げ部を直角状折曲げ部に曲げ成形して開口部をなくするように後段曲げ成形する際に、短い開口部長さであることから軽い加圧力でかつ容易に行うことができる。
【００２７】
したがって鈍角折曲げ部の直角状折曲げ部への曲げ成形は、中間平板部の扁平状を損なうことなく、かつ直角状折曲げ部の曲げ半径と同様の曲げ半径で行うことができる。すなわち、製品である四角形鋼管は、各平板部が波打ち状や湾曲状にならず、各直角状折曲げ部の曲げ半径の大きさはもとより、曲げ半径の形状も均等にでき、以て品質が良く、特に大径で極厚肉の場合に好適な四角形鋼管を製造できる。
【００２８】
また、主としてロール成形方式となる後段成形装置における成形では、成形装置本体は大きな剛性を必要とせず、コンパクトでかつ安価な投資の装置設備でよくて、製品のコストダウンを図ることができ、特に、厚さが３２〜６０ｍｍの極厚肉の場合でも、装置の開発が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示し、四角形鋼管の製造方法における前段成形装置による挟持時の正面図である。
【図２】同四角形鋼管の製造方法における前段成形装置による前段成形時の正面図である。
【図３】同四角形鋼管の製造方法における後段成形装置による後段成形時の正面図である。
【図４】同四角形鋼管の製造方法により成形した四角形鋼管の一部切り欠き正面図である。
【図５】同四角形鋼管の製造方法における前段成形装置による前段成形時で要部の正面図である。
【図６】本発明の実施の形態と従来例とを兼用したものを示し、四角形鋼管の製造方法における鋼鈑の正面図である。
【図７】同四角形鋼管の製造方法における一箇所目の折り曲げの正面図である。
【図８】同四角形鋼管の製造方法における二箇所目の折り曲げの正面図である。
【図９】同四角形鋼管の製造方法における三箇所目の折り曲げの正面図である。
【図１０】同四角形鋼管の製造方法における四箇所目の折り曲げの正面図である。
【図１１】従来例を示し、四角形鋼管の製造方法における最終成形時の正面図である。
【図１２】同四角形鋼管の製造方法により成形した四角形鋼管の一部切り欠き正面図である。
【符号の説明】
１      鋼鈑
２      開先
３      直角状折曲げ部
４      直角状折曲げ部
４Ａ      鈍角折曲げ部
５      中間平板部
５ａ      中間平板部５の内幅
６      側平板部
７      端平板部
８      近似四角形状鋼管
９      四角形状鋼管
１０      仮付け溶接
１１      突き合わせ溶接部
１２      四角形鋼管（製品）
２０      前段の成形プレス装置
２３      後段の成形プレス装置
３０      前段成形装置
３１      上下方向プレス装置
３２      外型
３３      内型
３３ａ    内型３３の幅
３３Ａ    平板型部
３３Ｂ    コーナ型部
３４      プレス作動体
３７      左右方向プレス装置
３８      押し型
４０      後段成形装置
４１      ロール
４２      ロール
Ｗ      幅方向
Ｌ      長い開口部長さ
ｌ      短い開口部長さ
Ｒ      曲げ半径
ｒ      曲げ半径
【図１】
0003578584.tif 000002
【図２】
0003578584.tif 000003
【図３】
0003578584.tif 000004
【図４】
0003578584.tif 000005
【図５】
0003578584.tif 000006
【図６】
0003578584.tif 000007
【図７】
0003578584.tif 000008
【図８】
0003578584.tif 000009
【図９】
0003578584.tif 000010
【図１０】
0003578584.tif 000011
【図１１】
0003578584.tif 000012
【図１２】
0003578584.tif 000013