(57)【要約】【課題】橋梁の路面を構成する鋼床版を補強するＵ形鋼の生産性を高める。【解決手段】素材鋼板の端部にボルト穴及び切り欠きをＮＣ加工し、次いで、素材鋼板を長手方向にＮＣ切断することにより、三枚の鋼板を得、次いで、鋼板をＵ形鋼成形装置に投入し、複数の成形ロール装置によりＵ形に成形して行き、最後に、矯正ロール３９により、Ｕ形鋼６の側壁部６ａとなる部分を内側から押し広げて矯正する。【選択図】　　　　図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板に機械加工を行った後、成形ローラでＵ形に成形し、次いで、鋼板の先端部及び後端部に矯正加工を施すことを特徴とするＵ形鋼成形方法。
【請求項２】
鋼板に穴あけ加工及び切り欠き加工を行った後、複数の成形ローラにより前記鋼板をＵ形に成形し、更にＵ形に成形された鋼板の先端部及び後端部を矯正ローラにより矯正することを特徴とするＵ形鋼成形方法。
【請求項３】
素材鋼板に穴あけ加工及び切り欠き加工を行った後、素材鋼板を複数に切断して鋼板とし、次いで、複数の成形ローラにより前記鋼板をＵ形に成形し、更にＵ形に成形された鋼板の先端部及び後端部を矯正ローラにより矯正することを特徴とするＵ形鋼成形方法。
【請求項４】
前記矯正ローラを、Ｕ形鋼の側壁部の内側から外側に押し広げるように作用させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＵ形鋼成形方法。
【請求項５】
前記鋼板をＵ形に成形する前に、前記鋼板の両側端に開先加工を施すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＵ形鋼成形方法。
【請求項６】
搬入される鋼板をＵ形に成形する複数のローラの出口側に、Ｕ形鋼の側壁部を矯正する矯正ローラを設けたことを特徴とするＵ形鋼成形装置。
【請求項７】
前記矯正ローラは、側壁部の内側より側壁部に接触し、側壁部を押し広げてその角度を矯正するものであることを特徴とする請求項６に記載のＵ形鋼成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｕ形鋼を成形する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｕ形鋼は、例えば橋梁の補強材として使われる。図１２には、橋梁の一例の概略断面を示し、図１３には、その一部の斜視外観を示す。
これらの図に示すように、橋脚１上に、交通の方向と平行にボックス状の橋桁２が設置され、橋桁２上に鋼床版３が取り付けられ、鋼床版３上をアスファルト４で舗装することにより路面５が形成される。鋼床版３の裏面に、補強材として多数のＵ形鋼６が溶接される。
【０００３】
従来、Ｕ形鋼６は、鋼板を曲げ加工したり、ロールフォーミングしたりして成形していた。いずれの方法で製作するにしても、Ｕ形鋼はある程度の長さのものとして製作される。したがって、長尺である鋼床版３の裏面に補強材としてＵ形鋼６を溶接する場合、Ｕ形鋼６を複数本連結する必要がある。Ｕ形鋼６同士の連結は、図１４に示すように、突き合わせたＵ形鋼６の側壁部６ａ同士間に連結板７を渡し、それをボルト締めすることにより行なっている。そのため、Ｕ形鋼６の側壁部６ａの側面にはボルト穴８があけられる。また、Ｕ形鋼６の底面部（天面部）６ｂには、図１５に示すように、ボルト締め作業をするための、つまり作業者がＵ形鋼６内に手を差し込めるように切り欠き（ハンドホール）９が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、Ｕ形鋼を製造する場合、ロールフォーミングで成形すると、Ｕ形鋼の前端部及び後端部においてはローラによる拘束不足から所定の精度が得られず、その部分は切断せざるを得ず、切断部分を見越した余長部を確保しておかなければならず、歩留りが悪かった。切断工程が必要であることから、その分手間もかかっていた。更に、余長部分を切断した後も許容範囲に収めるための修正作業も必要であった。
【０００５】
また、鋼床版３の補強材として使われるＵ形鋼６には、前述の如く連結のためのボルト穴８や作業用の切り欠き９が形成されるが、これらの加工は今まで手動や半自動の穴あけ加工やガス切断で行っており、手間及び時間のかかるものであった。更に、ガス切断でＵ形鋼の端部の切り欠き９を加工する場合、熱により端部が変形してしまうこともあった。
【０００６】
鋼床版３に溶接するためＵ形鋼６の端面には開先加工が施されるが、この作業はＵ形鋼６に対し手作業によるグラインダがけにより行なっており、これも手間のかかる作業であった。
【０００７】
以上のように、従来の鋼床版の補強材としてのＵ形鋼の製造には、手間がかかることから製造に時間がかかり、コスト高を招くことともなっていた。
【０００８】
本発明は、鋼床版の補強材として使われるＵ形鋼の加工における上述のような不具合を解決することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する第１の発明に係る構成は、鋼板に機械加工を行った後、成形ローラでＵ形に成形し、次いで、鋼板の先端部及び後端部に矯正加工を施すことを特徴とするＵ形鋼成形方法に存する。
この発明では、所定の機械加工部分を有するＵ形鋼の製造が連続した工程によりなされる。
【００１０】
上記目的を達成する第２の発明に係る構成は、鋼板に穴あけ加工及び切り欠き加工を行った後、複数の成形ローラにより前記鋼板をＵ形に成形し、更にＵ形に成形された鋼板の先端部及び後端部を矯正ローラにより矯正することを特徴とするＵ形鋼成形方法に存する。
この発明では、機械加工部分である穴、切り欠きを有するＵ形鋼の製造が一連の工程によりなされる。
【００１１】
上記目的を達成する第３の発明に係る構成は、素材鋼板に穴あけ加工及び切り欠き加工を行った後、素材鋼板を複数に切断して鋼板とし、次いで複数の成形ローラにより前記鋼板をＵ形に成形し、更にＵ形に成形された鋼板の先端部及び後端部を矯正ローラにより矯正することを特徴とするＵ形鋼成形方法に存する。
この発明では、素材鋼板から、所定の穴、切り欠きを有する鋼板の切り出し、それに続くＵ形鋼の成形が一連の工程でなされる。
【００１２】
上記目的を達成する第４の発明に係る構成は、上記第１から第３の発明において、前記矯正ローラを、Ｕ形鋼の側壁部の内側から外側に押し広げるように作用させることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成する第５の発明に係る構成は、第２から第４の発明において、前記鋼板をＵ形に成形する前に、前記鋼板の両側端に開先加工を施すことを特徴とするＵ形鋼成形方法に存する。
この発明では、所定の機械加工部分として所定の開先をも有するＵ形鋼が一連の工程により得られる。
【００１４】
上記目的を達成する第６の発明に係る構成は、搬入される鋼板をＵ形に成形する複数のローラの出口側に、Ｕ形鋼の側壁部を矯正する矯正ローラを設けたことを特徴とするＵ形鋼成形装置に存する。
この発明によれば、成形ローラによりＵ形に成形されたＵ形鋼板の先端部の側壁部が矯正ローラにより矯正される。また、成形ローラを通り抜けたＵ形鋼の後端部の側壁部も矯正ローラにより矯正される。
【００１５】
上記目的を達成する第７の発明に係る構成は、前記矯正ローラが、側壁部部の内側より側壁部に接触し、側壁部を押し開いてその開き角度を矯正するものであることを特徴とするＵ形鋼成形装置に存する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るＵ形鋼の成形方法及び装置の一実施形態を説明する。
図１〜５は、一実施形態に係る工程を示し、図６、７にはＵ形鋼の断面を示し、図８及び９にはＵ形鋼成形装置の側面と平面を示し、図１０（Ａ）（Ｂ）には、矯正装置の正面と一部の平面を示す。
【００１７】
図１に示すように、素材鋼板１１が用意される。この素材鋼板１１は、一例として三枚のＵ形鋼製造用鋼板（以下、鋼板と呼ぶ）を得る大きさのものである。素材鋼板１１に対し所定の機械加工がなされる。先ず、連結板（図１４参照）を取り付けるためのボルト穴８がＮＣガーダによる加工され、次いで、作業用の切り欠き９がＮＣレーザ切断機によるレーザ加工により形成される。これらの加工を終了した後、図２に示すように、素材鋼板１１はＮＣレーザ切断機により長手方向に切断され、三枚の、機械加工部分（ボルト穴８、切り欠き９）を有する鋼板１２（図３）とされる。板材の状態で穴明け加工及びレーザ切断であるので、Ｕ形鋼になった状態のものに対する加工に比べ自動化は容易である。
【００１８】
各鋼板１２の両側端には、Ｕ形鋼を鋼床版に溶接するときの開先となる開先加工が施される。図６中のＣ部の拡大を表す図７に示すように、開先１３は、本来の端面１２ａに対し３０°ほどの角度がつくようにエンドミルで加工される。この加工も自動で行われる。図７には、鋼板１２が後の工程を経てＵ形鋼６として加工された後、鋼床版３と溶接された状態を示してある。図中、１４は溶接した場合の肉盛り部である。
【００１９】
開先１３が加工された後、鋼板１２は、Ｕ形鋼成形装置１５によりＵ形に成形される。Ｕ形鋼成形装置１５は、搬入コンベア１６と、それに続くＵ形鋼成形機１７と、それに続く搬出コンベア１８とからなる。
【００２０】
Ｕ形鋼成形機１７は、図８、９に示すように、５段の成形ローラ装置１９〜２３と一つの矯正装置２４とからなっている。
第１段の成形ローラ装置１９は、上下の支持ローラ２５と押えローラ２６とをスタンド２７で支持してなる。支持ローラ２５は両側にフランジ部２５ａを有し、押えローラ２６はフランジ２５ａ間に入り込むようになっている。鋼板１２は、上下の支持ローラ２５と押えローラ２６との間に供給され、横断面形状が皿状に変形されかつ拘束されて先方に送られる。
【００２１】
第２段の成形ローラ装置２０は、鋼板１２の両側方から力を加えてＵ形鋼６の側壁部６ａとなる部分を成形するもので、左右の成形ローラ２８をスタンド２９に支持してなる。成形ローラ２８は円錐台形をなしており、鋼板１２はこれらのローラ２８間に送り込まれることにより、その側部が徐々に上向きに変形されて行く。
【００２２】
第３段の成形ローラ装置２１は第２段の成形ローラ装置２０に続けて側壁部６ａを成形するもので、第２の成形ローラ装置２０と同様に、左右の成形ローラ３０をスタンド３１で支持してなる。成形ローラ３０は円錐台形をなしており、鋼板１２はこれらのローラ３０間に送り込まれることにより、Ｕ形鋼６の側壁部６ａが更に上向き成形されて行く。この段階ではまだ底面部６ｂと側面部６ａとは緩やかなＲでつながっている。
【００２３】
第４段の成形ローラ装置２２は、鋼板１２の側壁部６ａを成形するもので、両端にフランジ部３２ａを有する支持ローラ３２とこの支持ローラ３２のフランジ３２ａ間に入り込む押し付けローラ３３とをスタンド３４で支持してなる。支持ローラ３２のフランジ３２ａは大きく、押し付けローラ３３は、第１段の成形ローラ装置１９に比べ深く支持ローラ３２に食い込む。その結果、これらのローラ３２、３３間に供給される鋼板１２は、これらのローラ３２、３３間においては、底面部６ｂとその両側にほぼ直角に立つ側壁部６ａとからなるように成形される。
【００２４】
第５段の成形ローラ装置２３は、第４の成形ローラ装置２２と同様の構成をなしている。つまり、フランジ部３５ａを有する支持ローラ３５とこの支持ローラ３５のフランジ３５ａ間に入り込む押し付けローラ３６とこれらを支持するスタンド３７とからなる。これらのローラ３５、３６間に供給される鋼板１２は、底面部６ｂとその両側にほぼ直角に立つ側壁部６ａとからなる形状に維持される。同様の構成の第４段、第５段の成形ローラ装置２２、２３によって二段階に成形することにより、スプリングパックが抑えられ、Ｕ形が維持される。
【００２５】
第５段の成形ローラ装置２３と搬出コンベア１８との間に矯正装置２４が設けられている。図１０に示すように、Ｕ形鋼の成形経路の両側にローラホルダ３８が配置され、Ｕ形鋼の成形経路内に入り込むローラホルダ３８の先端部下側に矯正ローラ３９が支持されている。ローラホルダ３８は、固定のベース４０上に、Ｕ形鋼側が高くなるように傾斜して設けられている。ローラホルダ３８は、ベース４０上に設けられたリニアガイド４１によりＵ形鋼の進行方向に直交する方向に移動可能に支持されている。ローラホルダ３８の下側にはボールホルダ４１が設けられ、Ｕ形鋼の進行方向に直交する方向に平行にベース４０に支持されたボールネジ４２が嵌合されている。一方、ベース４０には駆動モータ４３が設けられ、その駆動軸４４は、ウォームとウォームホイールとからなる減速機４５を介してボールネジ４２に連結されている。従って、駆動モータ４３の駆動により、ローラホルダ３８と共に矯正ローラ３９は、Ｕ形鋼の成形経路方向に対し直交する方向に往復移動される。
【００２６】
なお、左右の矯正ローラ３９はそれぞれ独自に制御されるようになっている。ローラホルダ３８の移動速度も可変となっている。更に、ローラホルダ３８のストロークも別々に設定可能となっている。
【００２７】
図１０に示すように、矯正ローラ３９は、第５段の成形ローラ装置２３側から進行して来る、成形されたＵ形鋼６の側壁部６ａの内側に位置する。前述したように、第４段の成形ローラ装置２２、第５段の成形ローラ装置２３は、底面部６ｂに対し側面部６ａが直角になるように成形するので、スプリングバックによっても、側壁部６ａは本来要求される開き角度より狭まった状態にある。そこで、二つの矯正ローラ３９により、側壁部６ａを内側から押し広げるように矯正することにより、図６に示すような本来要求される開き角度とする。この矯正工程により、精度の高い矯正がなされる。図５には成形品であるＵ形鋼６を示す。
【００２８】
矯正ローラ３９は、所定のピッチごとに移動量が自動制御されて、側壁部６ａに対する矯正がなされる。Ｕ形鋼６の側壁部６ａを矯正する所定ピッチごとの矯正量は予め制御装置にインプットされる。Ｕ形鋼６の先端が検出されると、そこから所定ピッチごとの矯正制御がなされるのである。なお、Ｕ形鋼６の先端は、近接スイッチなどにより検出される。
【００２９】
矯正装置２４による矯正は、Ｕ形鋼６の全長に渡ってなされるわけではなく、始端部から所定距離まで、及び終端部から所定距離手前から終端部までが矯正される。これらの中間部では、矯正ローラ３９は設計寸法で定める開き角度となるように調整される。つまり、両側で拘束されない部分、始端部分及び終端部分が矯正の対象となるのである。
【００３０】
矯正装置２４を出たＵ形鋼６は、図５に示したように補強材として完成品のＵ形鋼６であり、搬出コンベア１８により所定の箇所に搬送される。尚、図６に示すように、成形されたＵ形鋼６は、要求される所定の幅Ａ，Ｂ及び高さＨ１，Ｈ２を有するものである。
【００３１】
図１１には、以上説明したＵ形鋼６の成形の概略を示してある。同図（Ａ）に示すように、鋼板１２のＵ形鋼成形機１７への投入時より曲げの精度を維持するために、所定のＲ以上に深く曲げて出口方向へ移動させる。出口のところでは、同図（Ｂ）に示すように内側から矯正ローラ３９によって外側に押し広げて、所定のＲの精度を維持する。
【００３２】
上記実施形態では、素材鋼板１１から三枚の鋼板１２を取り出す例を示したが、素材鋼板１１から取り出す鋼板１２の数は三枚に限らず、素材鋼板１１の大きさに応じその他の枚数取り出すことができる。
また、素材鋼板１１には、機械加工としてボルト穴８、切り欠き９を加工したが、切り欠きを塞ぐ板５１（図１５参照）を取り付けるためのボルト穴５２も併せてあけられる。
【００３３】
【発明の効果】
第１乃至第３の発明に係るＵ形鋼の成形方法によれば、鋼板に機械加工を行った後、成形ローラでＵ形鋼に成形し、次いで、鋼板の先端部及び後端部に矯正加工を施すようにしたので、所定の機械加工部分を有するＵ形鋼を連続した工程で得ることができ、生産性が向上する。また、成形精度も向上し、余長部分が不要となることから、コストの低減が図れる。余長部分の切断作業がなくなり、手作業による修正も必要なくなることから、工数の低減となり、この面でも生産性が向上する。
【００３４】
第４の発明に係るＵ形鋼の成形方法によれば、成形ローラを、Ｕ形鋼の側壁部の内側から外側に押し広げるように作用させるようにしたので、精度の確保が容易になった。
【００３５】
第５の発明に係るＵ形鋼の成形方法によれば、鋼板をＵ形に成形する前に、鋼板の両側端に開先加工を施すようにしたので、開先加工も一連の工程の中で行なうことができ、この面でも生産性が向上する。
【００３６】
第６の発明に係るＵ形鋼の成形装置によれば、搬入される鋼板をＵ形に成形する複数のローラの出口側に、Ｕ形鋼の側壁部を矯正する矯正ローラを設けてなるので、所定の機械加工部分を有するＵ形鋼を連続した工程で得ることができ、生産性が向上する。また、成形精度も向上し、余長部分が不要となることから、コストの低減が図れる。余長部分の切断作業がなくなり、手作業による修正も必要なくなることから、工数の低減となり、この面でも生産性が向上する。
【００３７】
第７の発明に係るＵ形鋼の成形装置によれば、矯正ローラが、側壁部分の内側より側壁部に接触し、側壁部の開き角度を矯正するものとしたので、矯正精度の確保が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】素材鋼板の斜視図である。
【図２】素材鋼板から鋼板を切り出す様子を示す斜視図である。
【図３】鋼板の斜視図である。
【図４】Ｕ形鋼成形装置の概略側面図である。
【図５】Ｕ形鋼の斜視図である。
【図６】Ｕ形鋼の端面図である。
【図７】図６中のＣ部の拡大図である。
【図８】成形ロール装置の側面図である。
【図９】成形ロール装置の平面図である。
【図１０】矯正装置を示し、（Ａ）は概略正面図であり、（Ｂ）は一部の平面図である。
【図１１】Ｕ形鋼の曲げ過程を示す概略正面図である。
【図１２】鋼床版を用いた橋の概略図である。
【図１３】図１２の部分拡大斜視図である。
【図１４】Ｕ形鋼の接続状態を示す側面図である。
【図１５】Ｕ形鋼の接続部分を底面か見た平面図である。
【符号の説明】
６　　Ｕ形鋼
６ａ　Ｕ形鋼の側面部
６ｃ　Ｕ形鋼の底面部
８　　ボルト穴
９　　切り欠き
１１　素材鋼板
１２　鋼板
１５　Ｕ形鋼成形装置
１７　Ｕ形鋼成形機
２４　矯正装置
３８　ローラホルダ
３９　矯正ローラ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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