(57)【要約】【課題】各直角状折曲げ部の大きさや形状を均等にでき、能率よく製造できる四角形鋼管の製造方法および製造設備を提供する。【解決手段】鋼板１の二箇所を直角状に折り曲げ、直角状折り曲げ部３の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて成形した近似四角形状鋼管５を長さ方向に搬送しながら、成形手段２１により、一対の側平板部５Ｂを内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部４を直角状折り曲げ部４ａに成形し、突き合わせ部６を溶接する。成形手段２１による成形が、直状成形ロール２３により底平板部５Ａを支持した状態で、上位側を大径として配設した左右一対の円錐状成形ロール２４により両側平板部５Ｂを内側へ加圧して行う。近似四角形状鋼管を搬送経路上で連続搬送しながら能率よく曲げ成形できる。円錐状成形ロールの円錐状加圧面の周速度は、上部（大径部）に対して下部（小径部）が低いことから、左右の側平板部には、周速度の差によって押し下げ力を作用できる。【選択図】        図４
2004283844.tif 000002
【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、この直角状折り曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて近似四角形状鋼管とし、この近似四角形状鋼管を長さ方向に搬送しながら、成形手段によって、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部を直角状折り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四角形鋼管の製造方法であって、成形手段による成形が、直状成形ロールにより底平板部を支持した状態で、上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧して行われることを特徴とする四角形鋼管の製造方法。
【請求項２】
成形手段は、近似四角形状鋼管の搬送方向における複数箇所に、直状成形ロールと一対の円錐状成形ロールとからなる成形部を有し、これら成形部では、円錐状成形ロールによる一対の側平板部に対する内側へ加圧位置を、搬送方向の上手から下手へと順に変化させることで、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形することを特徴とする請求項１記載の四角形鋼管の製造方法。
【請求項３】
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前段プレス手段と、この直角状折り曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて近似四角形状鋼管とする後段プレス手段と、前記近似四角形状鋼管を長さ方向に搬送しながら、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形する成形手段と、左右の開先相当部により形成した一つの突き合わせ部を溶接する溶接機とを有し、前記成形手段を、底平板部を支持する直状成形ロールと、側平板部に対して外側から加圧当接自在で上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールとにより構成したことを特徴とする四角形鋼管の製造設備。
【請求項４】
成形手段は、近似四角形状鋼管の搬送方向における複数箇所に、直状成形ロールと一対の円錐状成形ロールとからなる成形部を有し、これら成形部の円錐状成形ロールを、搬送方向の上手から下手へと順に、そのロール軸心を次第に起立方向へと変化させて配設したことを特徴とする請求項３記載の四角形鋼管の製造設備。
【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大径で厚肉の四角形鋼管（正方体形状や直方体形状など）を得るのに採用される四角形鋼管の製造方法、および四角形鋼管の製造設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の四角形鋼管の製造方法としては、まず鋼板の、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、この直角状折り曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて近似四角形状鋼管とする。次いで近似四角形状鋼管を、プレス成形方式の前段成形装置によって、中間平板部に連なる一対の側平板部を内側へ加圧して、両鈍角折り曲げ部を直角に近づくように曲げ成形する。そして、ロール成形方式の後段成形装置によって、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部を直角状折り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する。その後、突き合わせ部を溶接する構成が提供されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−２５８３１３号公報（第３頁、第２、３、１０図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来構成によると、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。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える。
【０００５】
しかし、上記した従来構成によると、前段成形装置においては、近似四角形状鋼管を間欠搬送しながら、その停止時にプレス成形することから、能率の面で多少問題がある。
【０００６】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、各直角状折曲げ部の大きさや形状を均等にし得るとともに、能率よく製造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。
【０００７】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の四角形鋼管の製造方法を容易に実現し得る四角形鋼管の製造設備を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【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、この直角状折り曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて近似四角形状鋼管とし、この近似四角形状鋼管を長さ方向に搬送しながら、成形手段によって、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部を直角状折り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四角形鋼管の製造方法であって、成形手段による成形が、直状成形ロールにより底平板部を支持した状態で、上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧して行われることを特徴としたものである。
【０００９】
したがって請求項１の発明によると、近似四角形状鋼管を、長さ方向に搬送して成形手段に搬入させ、そして成形手段による成形は、その直状成形ロールにより底平板部を支持した状態で、上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧して行える。これにより、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形して、底平板部に対して一対の側平板部を直角状の角度とし得、以て左右の開先相当部により一つの突き合わせ部を形成し得る。
【００１０】
その際に、成形手段における成形を、上位側を大径として配設した左右一対の円錐状成形ロールにより行うことで、これら円錐状成形ロールの円錐状加圧面の周速度は、上部（大径部）に対して下部（小径部）が低いことになる。したがって、左右の側平板部には、その周速度の差によって押し下げ力が作用することになり、このように押し下げ力が作用している側平板部を円錐状成形ロールにより内側へ加圧することで、両鈍角折り曲げ部の直角状折り曲げ部への曲げ成形は、その曲げ半径（コーナＲ）を小さくして、シャープに行える。
【００１１】
また本発明の請求項２記載の四角形鋼管の製造方法は、上記した請求項１記載の構成において、成形手段は、近似四角形状鋼管の搬送方向における複数箇所に、直状成形ロールと一対の円錐状成形ロールとからなる成形部を有し、これら成形部では、円錐状成形ロールによる一対の側平板部に対する内側へ加圧位置を、搬送方向の上手から下手へと順に変化させることで、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形することを特徴としたものである。
【００１２】
したがって請求項２の発明によると、成形手段による成形は、各成形部において、その直状成形ロールにより底平板部を支持した状態で、上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧して行う。このとき、各成形部においては、底平板部に対して一対の側平板部を次第に曲げ成形し得る。
【００１３】
そして本発明の請求項３記載の四角形鋼管の製造設備は、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前段プレス手段と、この直角状折り曲げ部の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて近似四角形状鋼管とする後段プレス手段と、前記近似四角形状鋼管を長さ方向に搬送しながら、一対の側平板部を内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形する成形手段と、左右の開先相当部により形成した一つの突き合わせ部を溶接する溶接機とを有し、前記成形手段を、底平板部を支持する直状成形ロールと、側平板部に対して外側から加圧当接自在で上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールとにより構成したことを特徴としたものである。
【００１４】
したがって請求項３の発明によると、前段プレス手段により二箇所に直角状折り曲げ部を形成し、そして後段プレス手段により直角状折り曲げ部の内側の二箇所に鈍角折り曲げ部を形成してなる近似四角形状鋼管を、長さ方向に搬送して成形手段に供給し得る。この成形手段において、近似四角形状鋼管の底平板部を、その直状成形ロールにより支持した状態で、左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧することで、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形し得る。
【００１５】
さらに本発明の請求項４記載の四角形鋼管の製造設備は、上記した請求項３記載の構成において、成形手段は、近似四角形状鋼管の搬送方向における複数箇所に、直状成形ロールと一対の円錐状成形ロールとからなる成形部を有し、これら成形部の円錐状成形ロールを、搬送方向の上手から下手へと順に、そのロール軸心を次第に起立方向へと変化させて配設したことを特徴としたものである。
【００１６】
したがって請求項４の発明によると、円錐状成形ロールによる一対の側平板部に対する内側へ加圧位置を、すなわちロール軸心の傾斜角度を垂直面に対して次第に小さくなるように搬送方向の上手から下手へと順に変化させていることで、底平板部に対して一対の側平板部を次第に曲げ成形して、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形し得る。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、大径、厚肉でかつ正方体形状の四角形鋼管を得るのに採用した状態として、図に基づいて説明する。
【００１８】
まず図１に示すように、所定長さの鋼板１を長さ方向１Ａに搬送し、トリミング開先加工機１０に通して幅方向１Ｂにおける両側縁に開先２を加工する。次いで、鋼板１を前段成形プレス１１に入れて、下金型１２に対する上金型１３の昇降動により、開先（開先相当部）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り曲げ部３，３を成形する。その後、後段成形プレス１４に入れて、下金型１５に対する上金型１６の昇降動により、前記直角状折り曲げ部３，３の内側で中間の二箇所を鈍角（約１０５度）に折り曲げて鈍角折り曲げ部４，４を成形する。
【００１９】
これにより、底平板部５Ａと、この底平板部５Ａに鈍角折り曲げ部４，４を介して連なる左右一対の側平板部５Ｂ，５Ｂと、これら側平板部５Ｂ，５Ｂに直角状折り曲げ部３，３を介して連なる左右一対で短幅の上平板部５Ｃ，５Ｃとからなる近似四角形状鋼管５を折り曲げ成形し得る。
【００２０】
そして図２〜図４に示すように、たとえばローラコンベヤ形式の搬送手段１８によって、近似四角形状鋼管５を搬送経路１９上で長さ方向に搬送する。この搬送経路１９の所定箇所には、前記近似四角形状鋼管５を長さ方向に搬送しながら、一対の側平板部５Ｂ，５Ｂを内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部４，４を直角状折り曲げ部４ａ，４ａに成形する成形手段２１が設けられている。
【００２１】
すなわち成形手段２１は、近似四角形状鋼管５の搬送方向において、たとえば９箇所（複数箇所）に成形部２２Ａ〜２２Ｉを有する。各成形部２２Ａ〜２２Ｉには、それぞれ底平板部５Ａを支持する直状成形ロール２３と、側平板部５Ｂ，５Ｂに対して外側から加圧当接自在として配設された左右一対の円錐状成形ロール２４，２４とが配設されている。ここで円錐状成形ロール２４，２４は裁頭円錐状であって、その大径側を上位として配設されている。
【００２２】
その際に、各成形部２２Ａ〜２２Ｉの円錐状成形ロール２４，２４は、搬送方向の上手から下手へと順に、そのロール軸心２５，２５を次第に起立方向へと変化させて配設されている。すなわち、最も上手の成形部２２Ａにおいては、図３の（ａ）（ｂ）、および図４の（ａ）に示すように、その円錐状成形ロール２４，２４の外周面からなる円錐状加圧面２４ａ，２４ａが、後段成形プレス１４からの近似四角形状鋼管５における一対の側平板部５Ｂ，５Ｂの傾斜角度よりも少し急な角度となるように、そのロール軸心２５，２５を垂直面に対して大きく傾斜させている。
【００２３】
また、最も下手の成形部２２Ｉにおいては、図３の（ａ）（ｂ）、および図４の（ｅ）に示すように、その円錐状加圧面２４ａ，２４ａが、底平板部５Ａに対して直角状の角度となるように、そのロール軸心２５，２５を小さく傾斜させている。そして中間の成形部２２Ｂ〜２２Ｈにおいては、図３の（ａ）（ｂ）、および図４の（ｂ）〜（ｄ）に示すように、搬送方向の上手から下手へと順に、そのロール軸心２５，２５の傾斜角度が次第に小さくなるように変化させて配設されている。
【００２４】
前記成形部２２Ａ〜２２Ｉにおける特定箇所、たとえば成形部２２Ａ、２２Ｅ、２２Ｉには、上平板部５Ｃ，５Ｃに対向して押えロール２６が配設されている。その際に押えロール２６は、上平板部５Ｃ，５Ｃの姿勢（角度）に応じて、その押え角度（ロール面角度）が設定されている。なお、各成形部２２Ａ〜２２Ｉにおける直状成形ロール２３は、搬送手段１８の搬送用ローラを兼用する形式とされている。
【００２５】
したがって、後段成形プレス１４からの近似四角形状鋼管５を、搬送経路１９上で長さ方向に搬送して成形手段２１に搬入させ、そして成形手段２１によって、一対の側平板部５Ｂ，５Ｂを内側へ加圧して両鈍角折り曲げ部４，４を直角状折り曲げ部４ａ，４ａに成形する。すなわち成形手段２１による成形は、各成形部２２Ａ〜２２Ｉにおいて、その直状成形ロール２３により底平板部５Ａを支持した状態で、上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロール２４，２４により一対の側平板部５Ｂ，５Ｂを内側へ加圧して行う。
【００２６】
このとき、各成形部２２Ａ〜２２Ｉにおいては、円錐状成形ロール２４，２４による一対の側平板部５Ｂ，５Ｂに対する内側へ加圧位置を、搬送方向の上手から下手へと順に変化させていることで、すなわち、ロール軸心２５，２５の傾斜角度を垂直面に対して次第に小さくなるように変化させていることで、底平板部５Ａに対して一対の側平板部５Ｂ，５Ｂを次第に曲げ成形し得る。
【００２７】
したがって、最も下手の成形部２２Ｉにおいては、図４の（ｅ）に示すように、両鈍角折り曲げ部４，４を直角状折り曲げ部４ａ，４ａに成形して、底平板部５Ａに対して一対の側平板部５Ｂ，５Ｂを直角状の角度とし得、以て左右の開先相当部により一つの突き合わせ部６を形成し得る。このように、近似四角形状鋼管５を搬送経路１９上で連続搬送しながら能率よく曲げ成形し得る。
【００２８】
その際に、各成形部２２Ａ〜２２Ｉにおける成形を、上位側を大径として配設した左右一対の円錐状成形ロール２４，２４により行うことで、これら円錐状成形ロール２４，２４の円錐状加圧面２４ａ，２４ａの周速度は、上部（大径部）に対して下部（小径部）が低いことになる。
【００２９】
したがって図４に示すように、左右の側平板部５Ｂ，５Ｂには、その周速度の差によって押し下げ力Ｗが作用することになり、このように押し下げ力Ｗが作用している側平板部５Ｂ，５Ｂを円錐状成形ロール２４，２４により内側へ加圧することで、両鈍角折り曲げ部４，４の直角状折り曲げ部４ａ，４ａへの曲げ成形は、その曲げ半径（コーナＲ）を小さくして、シャープに行える。これにより、各直角状折曲げ部３，４ａの大きさや形状を均等にし得る。
【００３０】
なお、成形手段２１における成形中に、何らかの事情で近似四角形状鋼管５が浮き上がろうとしたとき、上平板部５Ｃ，５Ｃに対向している押えロール２６によって、その浮き上がりを阻止し得る。
【００３１】
このようにして、左右の開先相当部により一つの突き合わせ部６を形成した状態で溶接機３１へと搬送して、前記突き合わせ部６の溶接を行う。すなわち、まず図５の（ａ）に示すように、仮付け溶接機３２の部分で、四辺を直状ロール３３群（またはシリンダー）により外側から加圧して形状を維持しながら、突き合わせ部６に対して仮付け溶接７ａを施工する。次いで図５の（ｂ）に示すように、内面溶接機３４に移して内面溶接７ｂを施工する。さらに図５の（ｃ）に示すように、外面溶接機３５に移して外面溶接７ｃを施工し、以て一辺に突き合わせ溶接部（シーム溶接部）７を有し、かつ各コーナ部が直角状折曲げ部３，４ａの大径で厚肉の四角形鋼管８を造管し得る。
【００３２】
このようして得られた四角形鋼管８は最終製品となる。または、四角形鋼管８を最終製品よりも寸法や形状を大きくして造管し、そしてＡ３変態点（たとえば８５０〜１０５０℃）の近辺にまで加熱したのち、正規の寸法かつ形状に熱間成形して、最終製品としてもよい。
【００３３】
上記した実施の形態で示すように、成形手段２１での成形は、複数の成形部２２Ａ〜２２Ｉで徐々に成形するのが好ましいが、その段数は任意であり、特に薄肉の場合には、少数段での成形が可能となる。
【００３４】
上記した実施の形態では、円錐状成形ロール２４，２４として裁頭円錐状の形式が使用されているが、これは円錐の形式などであってもよい。
上記した実施の形態では、大径で厚肉の四角形鋼管８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。たとえば図５の（ｃ）に示すように、正規の外面間の寸法Ｌが３００〜７００ｍｍ、厚さｔが９〜７０ｍｍの四角形鋼管８を得るものであり、その際に直角状折り曲げ部３，４ａの正規の外周半径Ｒが厚さｔの１．０〜３．０倍となるようにシャープに形成し得る。
【００３５】
上記した実施の形態では、前段成形プレス１１や後段成形プレス１４などプレス方式で鋼板１の成形を行っているが、これはロール方式で鋼板１の成形を行ってもよい。
【００３６】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、近似四角形状鋼管を、長さ方向に搬送して成形手段に搬入させ、そして成形手段による成形は、その直状成形ロールにより底平板部を支持した状態で、上位側を大径として配設した左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧して行うことができる。これにより、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形して、底平板部に対して一対の側平板部を直角状の角度にでき、以て左右の開先相当部により一つの突き合わせ部を形成できる。このように、近似四角形状鋼管を搬送経路上で連続搬送しながら能率よく曲げ成形できる。
【００３７】
その際に、成形手段における成形を、上位側を大径として配設した左右一対の円錐状成形ロールにより行うことで、これら円錐状成形ロールの円錐状加圧面の周速度は、上部（大径部）に対して下部（小径部）が低いことになる。したがって、左右の側平板部には、その周速度の差によって押し下げ力を作用させることができ、このように押し下げ力が作用している側平板部を円錐状成形ロールにより内側へ加圧することで、両鈍角折り曲げ部の直角状折り曲げ部への曲げ成形を、その曲げ半径（コーナＲ）を小さくしてシャープに行うことができ、以て各直角状折曲げ部の大きさや形状を均等にできる。
【００３８】
また上記した本発明の請求項２によると、成形手段による成形は、各成形部において、その直状成形ロールにより底平板部を支持した状態で、上位側を大径として配設された左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧して行うことができる。このとき、各成形部においては、底平板部に対して一対の側平板部を次第に曲げ成形できる。
【００３９】
そして上記した本発明の請求項３によると、前段プレス手段により二箇所に直角状折り曲げ部を形成し、そして後段プレス手段により直角状折り曲げ部の内側の二箇所に鈍角折り曲げ部を形成してなる近似四角形状鋼管を、長さ方向に搬送して成形手段に供給できる。この成形手段において、近似四角形状鋼管の底平板部を、その直状成形ロールにより支持した状態で、左右一対の円錐状成形ロールにより一対の側平板部を内側へ加圧することで、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形でき、以て請求項１記載の四角形鋼管の製造方法を容易に実現できる。
【００４０】
さらに上記した本発明の請求項４によると、円錐状成形ロールによる一対の側平板部に対する内側へ加圧位置を、すなわちロール軸心の傾斜角度を垂直面に対して次第に小さくなるように搬送方向の上手から下手へと順に変化させたことで、底平板部に対して一対の側平板部を次第に曲げ成形して、両鈍角折り曲げ部を直角状折り曲げ部に成形でき、以て請求項２記載の四角形鋼管の製造方法を容易に実現できる。
【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近似四角形状鋼管の成形工程までの説明図である。
【図２】同四角形鋼管の製造方法における成形手段部分の概略側面図である。
【図３】同四角形鋼管の製造方法における成形手段部分であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】同四角形鋼管の製造方法における成形手段部分であって、（ａ）は上手の成形部の正面図、（ｂ）〜（ｄ）は中間の成形部の正面図、（ｅ）は下手の成形部の正面図である。
【図５】同四角形鋼管の製造方法における溶接機部分であって、（ａ）は仮付け溶接機の正面図、（ｂ）は内面溶接機の正面図、（ｃ）は外面溶接機の正面図である。
【符号の説明】
１    鋼板
１Ｂ  幅方向
２    開先
３    直角状折り曲げ部
４    鈍角折り曲げ部
４ａ  直角状折り曲げ部
５    近似四角形状鋼管
５Ａ  底平板部
５Ｂ  側平板部
５Ｃ  上平板部
６    突き合わせ部
７    突き合わせ溶接部（シーム溶接部）
８    四角形鋼管
１０    トリミング開先加工機
１１    前段成形プレス
１４    後段成形プレス
１８    搬送手段
１９    搬送経路
２１    成形手段
２２Ａ  成形部
２２Ｂ  成形部
２２Ｃ  成形部
２２Ｄ  成形部
２２Ｅ  成形部
２２Ｆ  成形部
２２Ｇ  成形部
２２Ｈ  成形部
２２Ｉ  成形部
２３    直状成形ロール
２４    円錐状成形ロール
２４ａ  円錐状加圧面
２５    ロール軸心
２６    押えロール
３１    溶接機
Ｗ    押し下げ力
【図１】
2004283844.tif 000003
【図２】
2004283844.tif 000004
【図３】
2004283844.tif 000005
【図４】
2004283844.tif 000006
【図５】
2004283844.tif 000007