(57)【要約】【課題】  Ｈ形鋼を曲げ加工するときにかかる押圧荷重を分散させ、ウエブを座屈させないで曲げ加工できるようにする。【解決手段】  Ｈ形鋼１のフランジ３ａ，３ｂの一方を外径側、他方を内径側にするよう金型５と６でプレス加工して曲げるようにする。フランジ３ａと３ｂの間に支持構造物４を挿入して、ウエブ２を挟むようにして配置する。Ｈ形鋼１を曲げるとき、ウエブ２の両側の支持構造物４が一緒に曲げられる。これにより金型５，６によるプレス加工時に作用する押圧荷重を、ウエブ２に集中させないで支持構造物４で分散させるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ加工しようとするＨ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げるとき作用する押圧荷重を分散させながら曲げるようにすることを特徴とする形鋼の曲げ加工方法。
【請求項２】
Ｈ形鋼を曲げるときに作用する押圧荷重を支持構造物で分散させるようにする請求項１記載の形鋼の曲げ加工方法。
【請求項３】
曲げ加工しようとするＨ形鋼を曲げる部分の外径となる側と内径となる側に備えた押圧装置と、上記Ｈ形鋼を曲げる部分のフランジ間に配置する支持構造物とを有してなることを特徴とする形鋼の曲げ加工装置。
【請求項４】
支持構造物を、Ｈ形鋼のフランジ間の高さと、Ｈ形鋼を曲げる部分の長さを有するブロック状とした請求項３記載の形鋼の曲げ加工装置。
【請求項５】
支持構造物を、Ｈ形鋼のフランジ間の長さを有する複数の支持構造部材を平行に並べて重ね合わせ、該各支持構造部材を長さ方向に変位できるようにしてブロック化させた請求項３記載の形鋼の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＨ形鋼のような形鋼に曲げ加工を行えるようにする形鋼の曲げ加工方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
形鋼は部材としての強度が大きいため、各種建造物の建材として広く使用されてきている。
【０００３】
この種の形鋼は、その用途に応じて直線状のまま使用したり、所要の曲率に曲げて用いる場合がある。
【０００４】
たとえば、液化天然ガス（ＬＮＧ）の貯蔵用のタンクの屋根は、外側へ膨らむ緩やかな曲面となるようにしてあり、かかるＬＮＧタンクの屋根の骨材として用いられる形鋼、特にＨ形鋼は、緩やかな曲面に曲げ加工されたものが用いられている。
【０００５】
このような曲面形状を有する構造物に用いられるＨ形鋼としては、予め必要な曲面に形成されたウエブに、同じ曲率に曲げて形成されたフランジの中央部を当接させて溶接してビルトアップしたものが用いられるか、真直ぐのウエブと真直ぐのフランジをビルトアップしてなるＨ形鋼を曲げ加工したものが用いられる。
【０００６】
後者のＨ形鋼を製作した後に所要の曲率半径に曲げ加工するものとしては、近年、図５に示すようなものが提案されている。
【０００７】
すなわち、Ｈ形鋼ａを一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げようとする場合の外径側に一対の固定ローラーｂとｃを配設すると共に、これら両固定ローラーｂとｃの中間付近のＨ形鋼ａの内径側に、Ｈ形鋼ａに押圧力を加えるためのプレスローラーｄを配設して、該プレスローラーｄでＨ形鋼ａの内径側を押圧させることにより、２つの固定ローラーｂ，ｃで支えられているＨ形鋼ａに曲げを与えるようにする。
更に、上記２つの固定ローラーｂとｃの中間付近における外径側のフランジｅの内側と外側にローラー（ピンチローラー）ｆ，ｇを配置してフランジｅを内外側から押えるようにし、且つ該ローラーｆ，ｇを外径側へ移動できるようにして、プレスローラーｄでＨ形鋼ａを押し曲げるときにローラーｆ，ｇを、プレスローラーｄの押圧力が作用する方向（外径方向）へ移動させて、外径側のフランジｅを外径側へ引張るようにしてある。これにより、プレスローラーｄで押圧されてＨ形鋼ａが曲げ加工されるとき、押圧荷重が作用しているウエブｈを引張ることにより、ウエブｈの押圧荷重を低減し、座屈を防止するようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３５８４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、特許文献１に記載されているように、Ｈ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げ加工する場合に、プレスローラーｄで押圧してＨ形鋼ａを曲げるときに、外径側のフランジｅをピンチローラーで引張って強制変位を与えるようにすると、ウエブｈの座屈は防止することは可能と考えられるが、ウエブｈとフランジとの溶接部が破断するおそれがある。すなわち、Ｈ形鋼のウエブとフランジの素材を９％Ｎｉ鋼として、ウエブとフランジを７０％Ｎｉ鋼を溶材として溶接してなるＨ形鋼の場合は、溶材の方の引張り強度が弱いので、特許文献１に記載されているようなウエブの座屈防止策として、曲げられるＨ形鋼の外径側のフランジを外側へ引張ることにより強制変位を与えるようにすると、ウエブとフランジの溶接部が破断してしまうという問題がある。又、ウエブ自体が破断してしまうということもある。
【００１０】
そこで、本発明は、Ｈ形鋼をウエブの幅方向に曲げ加工するときにウエブに作用する押圧荷重を分散させて、ウエブが座屈しないようにすると共にフランジの溶接部が破断することなく曲げ加工できるようにする形鋼の曲げ加工方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、曲げ加工しようとするＨ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げるとき作用する押圧荷重を分散させながら曲げるようにし、更に、具体的には、Ｈ形鋼を曲げるときに作用する押圧荷重を支持構造物で分散させるようにする形鋼の曲げ加工方法、及び曲げ加工しようとするＨ形鋼を曲げる部分の外径となる側と内径となる側に備えた押圧装置と、上記Ｈ形鋼を曲げる部分のフランジ間に配置する支持構造物とを有してなる形鋼の曲げ加工装置とする。
【００１２】
又、上記構成において、支持構造物を、Ｈ形鋼のフランジ間の高さと、Ｈ形鋼を曲げる部分の長さを有するブロック状とした構成とする。
【００１３】
更に、上記構成において、支持構造物を、Ｈ形鋼のフランジ間の長さを有する複数の支持構造部材を平行に並べて重ね合わせ、該各支持構造部材を長さ方向に変位できるようにしてブロック化させた構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の形鋼の曲げ加工方法及び装置によれば、次のような優れた効果を奏し得る。  （１）Ｈ形鋼を押圧装置で一方向に曲げ加工するときに、支持構造物を用いて、該支持構造物と一緒に曲げるようにするので、押圧装置で曲げられるときに形鋼に作用する押圧荷重を支持構造物により分散させることができて、ウエブに作用する荷重を軽減して座屈荷重以下にすることができる。これにより従来のローラーによる引張りを必要とすることなくウエブの座屈と破断を防止することができる。  
（２）又、（１）の構成により、同時にＨ形鋼を曲げるときにフランジの変形をも防止することができる。  
（３）支持構造物を、Ｈ形鋼のフランジ間の高さと、Ｈ形鋼を曲げる部分の長さを有するブロック状とした構成とすることにより、簡単な構造で押圧荷重を有効に分散させることができる。  
（４）支持構造物を、Ｈ形鋼のフランジ間の長さを有する複数の支持構造部材を平行に並べて重ね合わせ、該各支持構造部材を長さ方向に変位できるようにしてブロック化させた構成とすることにより、高さ方向に各支持構造部材が変位できることから形鋼の曲げに追従した状態から直線部に組み込むように全体の形状をもどすことができ、再使用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（イ）（ロ）、図２（イ）（ロ）は本発明の実施の一形態を示すもので、たとえば、ＬＮＧタンクの屋根骨材として用いられるように、長尺のウエブ２と長尺の２枚のフランジ３ａ，３ｂとを溶接して真直ぐなものとしてビルトアップしてなるＨ形鋼１を順次長手方向に曲げ加工しながら移動して全長に亘り所要の曲率半径を有する円弧形状とするようにする。
【００１７】
なお、図１（イ）及び図２（イ）は、説明の便宜上、Ｈ形鋼１は１個所での曲げ加工分の長さとして示してある。
【００１８】
図１（イ）（ロ）に示す如く、曲げ加工しようとするＨ形鋼１を、フランジ３ａ，３ｂが上下に位置するような姿勢にし、曲げようとする個所の上下に位置するフランジ３ａ，３ｂ間に、ブロック化させた所要厚さの支持構造物４を挿入し、ウエブ２と平行になるように介装させる。しかる後に、上下方向から押圧装置としての金型５，６によりＨ形鋼１を挟持し、上側が外径側、下側が内径側となるように支持構造物４とともに曲げ加工するようにする。
【００１９】
上記支持構造物４は、Ｈ形鋼１の上下のフランジ３ａ，３ｂ間に立てて挿入できるように、高さ寸法を、上記両フランジ３ａ，３ｂ間の寸法と同一とするかそれよりもやや小さいものとし、幅寸法は、１個所の曲げ加工分の長さとする。又、材質は、Ｈ形鋼１の変形に伴い一緒に変形してＨ形鋼１のウエブ２に作用する押圧荷重を分散させることができるものであればよく、軟鋼を用いるようにしてもよい。
【００２０】
又、上側の金型５は、Ｈ形鋼１を曲げる外径側となるよう緩やかな曲面を有するアーチ型の凹型とし、下側の金型６は、Ｈ形鋼１を曲げる内径側となるよう緩やかな曲面を有する凸型とし、ともに油圧シリンダの如きアクチュエータ７，８により押付力を付与させるようにしてプレス加工で曲げ加工できるようにしてある。
【００２１】
なお、上記支持構造物４は、同一形状のものを多数用意しておいて曲げ加工位置のフランジ３ａ，３ｂ間に配置して使用するようにする。
【００２２】
上記構成としてあるので、長尺としてあるＨ形鋼１を曲げ加工して行くときは、最初に曲げ加工する位置に凹型の金型５と凸型の金型６とを対向させるようにしてＨ形鋼１の両フランジ３ａ，３ｂの外側に位置させる。又、同時に、あるいは金型５，６がセットされた後に、上記金型５と６で挟まれる部分のＨ形鋼１のフランジ３ａ，３ｂ間に、ブロック構造としてある支持構造物４を、図１（ロ）に示すようにウエブ２を挟みほぼ対称となるように挿入して配置する。この際、各支持構造物４の高さ寸法は、ウエブ２両端のフランジ３ａ，３ｂ間の寸法と等しいか僅かに小さくしてあるので、フランジ３ａ，３ｂ間への支持構造物４の挿入は無理なく容易に行うことができる。又、支持構造物４は、所要の厚さを有しているので、フランジ３ａ，３ｂ間に挿入して配置した際、自立することができる。そのため、高さ寸法がフランジ３ａ，３ｂ間の寸法よりも小さくしてあっても、曲げ加工時に倒れてフランジ３ａ，３ｂ間より転落するようなことはない。
【００２３】
上記のようにして所定位置のウエブ２の両側に２つの支持構造物４が、該ウエブ２と平行に組み込まれると、金型５，６のアクチュエータ７，８をそれぞれ作動させて金型５，６をＨ形鋼１のフランジ３ａ，３ｂの外側面に接触させた後、更に、アクチュエータ７，８により金型５，６に押圧力を作用させて、凹型の金型５と凸型の金型６でＨ形鋼１をプレス加工し、図２（イ）に示すようにＨ形鋼１に曲げを与えるようにする。
【００２４】
上記金型５，６によるプレス加工でＨ形鋼１の一部を曲げ加工する際、ウエブ２の両側に組み込んである支持構造物４は、上下のフランジ３ａ，３ｂ間の介在物として一緒に変形させられる。これにより、曲げられて外径側となるフランジ３ａを、凹型の金型５のプレス面と支持構造物４の上端面で挟持させ、又、内径側となるフランジ３ｂを、凸型の金型６のプレス面と支持構造物４の下端面で挟持させた状態で曲げ変形させられることから、曲げ変形時の押圧荷重を支持構造物４により分散させることができ、ウエブ２にかかる荷重を座屈荷重以下にすることができて、ウエブ２を座屈しないようにすることができる。この際、外径側のフランジ３ａを外方へ引張るようなことがないので、フランジ３ａとウエブ２との溶接部が破断したり、ウエブ２が破断することはない。又、上記曲げ加工時に、フランジ３ａ，３ｂが上記のように支持構造物４と金型５，６間に挟持されているので、フランジ３ａ，３ｂが波打つような変形を起すことも防止できる。
【００２５】
上記のようにしてＨ形鋼１の曲げ加工が終了すると、アクチュエータ７，８により金型５と６を後退させると共に、フランジ３ａ，３ｂ間に組み込んだ支持構造物４を除去させる。支持構造物４はＨ形鋼１と一緒に変形することから、フランジ３ａ，３ｂ間に固く挟持されていることもあるが、打撃を与えることによりフランジ３ａ，３ｂ間より支持構造物４を離脱させることができる。
【００２６】
次に、金型５と６をＨ形鋼１に沿い移動させて、次に曲げ加工すべき位置にセットさせるようにする。この場合、Ｈ形鋼１が移動できる状態であれば、金型５，６に対してＨ形鋼１を移動させて、曲げ加工位置を合わせるようにしてもよい。
【００２７】
Ｈ形鋼１の次の曲げ加工位置では、前記と同様に、フランジ３ａ，３ｂ間に、別に用意した支持構造物４を挿入して図１（ロ）のように配置し、金型５と６をアクチュエータ７，８により作動させてＨ形鋼１をプレス加工し、曲げ加工するようにする。
【００２８】
以後、順次、同様の操作を繰り返して、長尺のＨ形鋼１に必要な曲率半径となる曲げを与えるようにする。
【００２９】
次に、図３（イ）（ロ）（ハ）は本発明の実施の他の形態として、前記実施の形態で用いている中実体のブロック化した支持構造物４に代えて、別の支持構造物９としたものである。
【００３０】
すなわち、該支持構造物９は、図１（イ）（ロ）に示す支持構造物４の高さ及び厚み寸法に合わせた長さ及び幅を有し、且つ所要の厚み寸法としてある支持構造部材１０を形成して、該各支持構造部材１０を厚み方向に重ね合わせた全長が上記支持構造物４の横方向の長さに対応するように多数用い、更に、各支持構造部材１０を重ね合わせた状態で各支持構造部材１０が互に長手方向に変位できるように連結した構成とする。１１は各支持構造部材１０の長手方向の所要個所（図では２個所）に長手方向に延びるように形成した長孔、１２は各支持構造部材１０を厚み方向に重ね合わせたときに連通する長孔１１に挿通させた連結材、１３は連結材１２の端部に固定する止め具である。
【００３１】
上記構成としてある支持構造物９は、各支持構造部材１０が重ね合わされて、長孔１１に通された連結材１２で保持されているので、１つのブロックとして取り扱うことができる。又、図３（ハ）に示す如く、各支持構造部材１０は、互に干渉することなく長孔１１の長さ分だけ長手方向に自在に変位できるようにしてある。
【００３２】
なお、上記各支持構造部材１０に設けてある長孔１１の長さは、Ｈ形鋼１に必要な曲げを与えるときの曲げ変形量に対応させて決められている。
【００３３】
上記構成の支持構造物９を、図１（イ）（ロ）に示す支持構造物４に代えて用いるときは、各支持構造部材１０の長手方向が上下方向となるようにして、曲げようとするＨ形鋼１のフランジ３ａ，３ｂ間に挿入して配置する。これにより、重ね合わされて１つのブロックにまとめてある各支持構造部材１０の長手方向の一端面が上側のフランジ３ａ下面に対向し、長手方向の他端面が下側のフランジ３ｂ上面に対向する状態となる。この状態で図２（イ）（ロ）に示す如く金型５と６でＨ形鋼１がプレス加工されると、上記支持構造物９は一緒に変形する。この際、支持構造物９は、Ｈ形鋼１の曲げ変形に伴い各支持構造部材１０が長孔１１に沿って長手方向に自在に変位するので、Ｈ形鋼１の曲がりに追従して全体として変形する。
【００３４】
したがって、Ｈ形鋼１は、フランジ３ａ，３ｂ間に支持構造物９を介在させた状態で変形させられることから、曲げ変形時の押圧荷重を支持構造物９で前記実施の形態の場合と同様に分散させることができ、ウエブ２にかかる荷重を座屈荷重以下に抑えることが可能となる。
【００３５】
Ｈ形鋼１の曲げ加工終了後は、支持構造物９をフランジ３ａ，３ｂ間より取り外すか、あるいは、そのままＨ形鋼１の次の曲げ加工位置までシフトさせるようにする。この際、支持構造物９は、多数の支持構造部材１０が重ね合わせてあって、各支持構造部材１０が長孔１１で許容される量だけ長手方向に変位できるように構成されていることから、容易に取り外せると共に、曲線部分から直線部分へのシフトも容易に行うことができ、再利用ができる利点がある。
【００３６】
又、図４（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態を示すもので、前記各実施の形態における押圧装置としての金型５，６によるプレス加工方式に代えて、曲げ加工して外径側となる側に２つの押しローラー１４，１５を設置し、内径側となる側に１つの押しローラー１６を配置し、２つのローラー１４，１５で支えられたＨ形鋼１の中間位置を、押しローラー１６で押圧してＨ形鋼１に曲げ変形を与えるようにしたものである。
【００３７】
この実施の形態によっても押しローラー１４，１５，１６から作用する押圧荷重を支持構造物４又は９により分散させることができ、前記各実施の形態の場合と同様の効果が得られる。
【００３８】
なお、本発明は、上記各実施の形態のみに限定されるものではなく、たとえば、支持構造物４又は９は、曲げ加工するＨ形鋼の長手方向の長さ領域に応じた長さとすればよく、図示の例よりも長くしたり、短かくしてもよく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の一形態の概略を示すもので、（イ）はプレス加工前の正面図、（ロ）は（イ）の側面図である。
【図２】図１（イ）（ロ）の状態からプレス加工してＨ形鋼を曲げた状態の概略を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は（イ）の側面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態として支持構造物の他の例の概略を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）はその平面図、（ハ）はＨ形鋼と一緒に曲げ変形させたときの支持構造物の状態の概略を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の更に他の形態の概略を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）は側面図である。
【図５】従来のＨ形鋼の曲げ加工装置の正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  Ｈ形鋼
２  ウエブ
３ａ，３ｂ  フランジ
４  支持構造物
５  金型（押圧装置）
６  金型（押圧装置）
７，８  アクチュエータ（押圧装置）
９  支持構造物
１０  支持構造部材
１１  長孔
１４，１５，１６  押しローラー（押圧装置）
【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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