JP2002001442A - 四角形鋼管の製造方法及び四角形状鋼管の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 中間平板部を扁平状とし、各直角状折曲げ部
の大きさや形状を均等状にした四角形鋼管の製造方法を
提供する。 【解決手段】 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、直角状折曲げ部３の内側の二箇所
を鈍角に折り曲げて、開先相当部間に開口部を有する近
似四角形状鋼管を成形した。近似四角形状鋼管を長さ方
向に搬送しながら、ロール成形手段４０の成形ロール４
２，４３，４４群を四辺外面に作用させて成形する。そ
の際に、近似四角形状鋼管の四隅内面にそれぞれ矯正ロ
ール５２を当接させて、四隅内面を同一状の曲げ半径Ｒ
に矯正する。左右の開先相当部により形成した一つの突
き合わせ部１１を溶接する。四角形鋼管は、平板部が波
打ち状や下膨れ湾曲状にならず、直角状折曲げ部の曲げ
半径は大きさ、形状を均等状にでき、品質が良く、特に
大径で極厚肉の場合に好適となる。

Description

【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及び四角形状鋼
管の成形装置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１２〜４
０mm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することで
形成される。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、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２５に入れ、下金型２６に対す
る上金型２７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１１０度）に折り曲げて、鈍角折曲
げ部（隅部）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である近似四角形状鋼管８を形成する。その際
に、上金型２７は曲っているため、強度面などから厚さ
Ｔは厚いものとなり、以て開先１間の開口部長さＬは長
いものになる。

【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（フォーミングロールスタンド）６１のロール６２，
６３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）１
１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６１のロール６
２，６３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が波打ち状や下膨れ湾曲状になったり、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１
２は品質が悪いものになる。

【０００７】また各直角状折曲げ部３，３、４，４の形
状が不均一なため、後工程における通しダイヤフラムの
施工が容易に行えず、特に通しダイヤフラムの自動溶接
は行えなかった。

【０００８】そこで本発明の請求項１記載の発明は、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
きさや形状を均等状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て、開先相当部間に開口部
を有する近似四角形状鋼管を成形し、この近似四角形状
鋼管を長さ方向に搬送しながら、ロール成形手段の成形
ロール群を四辺外面に作用させて成形するに際し、近似
四角形状鋼管の四隅内面にそれぞれ矯正ロールを当接さ
せて、これら四隅内面を同一状の曲げ半径に矯正し、そ
して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
所を折り曲げて開先相当部間に開口部を有する形状とし
た近似四角形状鋼管を、搬送手段により長さ方向に搬送
しながら、ロール成形手段によって最終成形し得る。す
なわち、近似四角形状鋼管の四辺を成形ロール群により
押圧成形することにより、両鈍角折曲げ部を直角状折曲
げ部に曲げ成形しながら開先相当部間を突き合わせして
四角形状鋼管に成形し得る。

【００１１】このように、ロール成形手段により四角形
状鋼管に成形する際に、四隅矯正手段によって四隅内面
を同一状の曲げ半径に矯正し得る。すなわち、近似四角
形状鋼管の四隅内面にそれぞれ矯正ロールを押し開き状
に当接させることで、これら矯正ロールを内型として成
形ロール群により四辺外面の成形を行うことになって、
四隅内面を同一状の曲げ半径に矯正した四角形状鋼管を
成形し得る。

【００１２】その際に各矯正ロールがそれぞれ遊転する
ことから、四隅内面の矯正は摩擦抵抗など少なくして円
滑に行える。次いで溶接手段によって、四角形状鋼管の
突き合わせ溶接部に対する溶接を行うことで、大径で厚
肉の四角形鋼管（製品）を製造し得る。

【００１３】また本発明の請求項２記載の四角形状鋼管
の成形装置は、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て得た近似四角
形状鋼管を四角形状鋼管に成形する成形装置であって、
前記近似四角形状鋼管を長さ方向に搬送させる搬送手段
と、この搬送手段により搬送される近似四角形状鋼管の
四辺外面に成形ロール群を作用させるロール成形手段
と、このロール成形手段に対向して配設され、近似四角
形状鋼管の四隅内面に当接する矯正ロール群を有する四
隅矯正手段とからなることを特徴としたものである。

【００１４】したがって請求項２の発明によると、四角
形鋼管の製造方法における四角形状鋼管の成形装置を実
現し得る。

【００１５】

【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は、上記した従来工程
（図６〜図１０）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、図３において、２は開先（開先相当
部の一例）、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、Ｌは開口部長さをそれぞれ示す。

【００１６】図１０に示すように、後段の成形プレス装
置２５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４に示す搬送手段３０に
よって長さ方向に搬送される。

【００１７】この搬送手段３０はローラテーブル３１を
搬送方向の複数箇所に配設することで構成され、各ロー
ラテーブル３１には、搬送方向に対して直交状の横方向
軸心の回りに回転自在な搬送用ローラ３２が設けられ
る。そして近似四角形状鋼管８は、下位とされた中間平
板部５が搬送用ローラ３２群によって下方から支持案内
されることで、搬送経路３３上で搬送される。以上の３
１、３２などによって搬送手段３０の一例が構成され
る。

【００１８】この搬送経路３３の部分には、上手側から
下手側へと順に、前段成形手段３５と、ロール成形手段
４０と、溶接手段４５とが配設されている。そしてロー
ル成形手段４０に対向して四隅矯正手段５１が配設され
ている。

【００１９】前段成形手段３５は近似四角形状鋼管８に
対して予備成形を行うもので、スタンド３６に、下位ピ
ンチロール３７と上位ピンチロール３８とを横方向軸心
の回りに回転自在に配設して構成される。ここで下位ピ
ンチロール３７は中間平板部５を下方から支持案内し、
また上位ピンチロール３８は一対の端平板部７を上方か
ら加圧成形しながら案内するように構成されている。以
上の３６〜３８などによって前段成形手段３５の一例が
構成される。

【００２０】ロール成形手段４０は、近似四角形状鋼管
８に対して最終成形を行って四角形状鋼管９とするもの
で、スタンド４１に、下位成形ロール４２と左右一対の
側位成形ロール４３と上位成形ロール４４とを配設して
構成される。その際に下位成形ロール４２と上位成形ロ
ール４４とは横方向軸心の回りに回転自在であり、また
一対の側位成形ロール４３は縦方向軸心の回りに回転自
在である。

【００２１】そして、下位成形ロール４２は中間平板部
５を下方から支持案内し、一対の側位成形ロール４３は
側平板部６を側方から加圧成形しながら案内し、上位成
形ロール４４は一対の端平板部７を上方から加圧成形し
ながら案内するように構成されている。以上の４１〜４
４などによってロール成形手段４０の一例が構成され
る。

【００２２】溶接手段４５は、四角形状鋼管９の突き合
わせ溶接部１１に対して仮付け溶接１０を行うもので、
スタンド４６に、下位ロール４７と左右一対の側位ロー
ル４８と上位ロール４９とを配設するとともに、溶接ト
ーチ５０を配設して構成される。その際に下位ロール４
７と上位ロール４９とは横方向軸心の回りに回転自在で
あり、また一対の側位ロール４８は縦方向軸心の回りに
回転自在である。

【００２３】そして、下位ロール４７は中間平板部５を
下方から支持案内し、一対の側位ロール４８は側平板部
６を側方から加圧しながら案内し、上位ロール４９は一
対の端平板部７を上方から加圧しながら案内するように
構成されている。そして溶接トーチ５０はロール４７〜
４９の下手に配設されて、左右の開先２により形成した
一つの突き合わせ溶接部１１に対して仮付け溶接１０を
行うように構成されている。以上の４６〜５０などによ
って溶接手段４５の一例が構成される。

【００２４】四隅矯正手段５１は、近似四角形状鋼管８
の四隅内面にそれぞれ矯正ロール５２を当接させて、四
隅内面を同一状の曲げ半径ｒに矯正するもので、その本
体５３は、ロール成形手段４０の成形ロール４２〜４４
群に対向されて近似四角形状鋼管８内に位置される。各
矯正ロール５２の外周面は、四隅内面を同一状の曲げ半
径ｒに矯正し得る突曲面５２ａに形成されている。そし
て各矯正ロール５２は、それぞれロール軸５４を介して
本体５３側に遊転自在に支持されており、その際に四隅
を内側から押し開くように当接作用するように配置され
ている。

【００２５】各矯正ロール５２を、成形ロール４２〜４
４群に対向された所定の位置とするために、本体５３か
らは上手側に連結杆５５が連設されている。そして、前
段成形手段３５よりも上手においてスタンド５６が設け
られ、このスタンド５６に横方向軸５７を介して連結さ
れた腕体５８が開口部を通って近似四角形状鋼管８内に
位置されるとともに、この腕体５８の下部に前記連結杆
５５が連結されている。なお、連結杆５５の中間部分に
は、前段成形手段３５の下位ピンチロール３７に対向さ
れる状態でガイドロール５９が配設されている。以上の
５２〜５９などにより四隅矯正手段５１の一例が構成さ
れる。

【００２６】以下に、上記した実施の形態における作用
を説明する。鋼板１の、幅方向Ｗにおける開先２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３の内側の二箇所を鈍角に折り曲げて、開先２間に
開口部を有する状態に成形した近似四角形状鋼管８は、
下位とされた中間平板部５が搬送用ローラ３２群によっ
て下方から支持案内されることで、搬送手段３０によっ
て搬送経路３３上で長さ方向に搬送される。

【００２７】そして近似四角形状鋼管８を搬送しなが
ら、まず前段成形手段３５によって予備成形が行われ
る。これは、下位ピンチロール３７により中間平板部５
を下方から支持案内しながら、上位ピンチロール３８に
より一対の端平板部７を上方から加圧成形することで行
われる。すなわち上下からのロール成形によって、開先
２が中間平板部５に接近するように端平板部７を上方か
ら加圧成形しかつ両鈍角折曲げ部４Ａが直角に近づくよ
うに曲げ成形することになり、以て開口部長さが短く
（狭く）なるように成形される。

【００２８】次いで近似四角形状鋼管８はロール成形手
段４０によって最終成形される。すなわち、下位成形ロ
ール４２により中間平板部５を下方から支持案内しなが
ら、一対の側位成形ロール４３により側平板部６を内側
へ加圧成形するとともに、上位成形ロール４４により一
対の端平板部７を下方へ押圧成形することで行われる。
これにより近似四角形状鋼管８は、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に成形される。

【００２９】このように、ロール成形手段４０の成形ロ
ール４２〜４４群を四辺外面、つまり各平板部５〜７の
外面に加圧作用させて成形する際に、四隅矯正手段５１
によって四隅内面が同一状の曲げ半径Ｒに矯正される。

【００３０】すなわち、近似四角形状鋼管８の四隅内面
にそれぞれ矯正ロール５２を押し開き状に当接させてい
ることで、これら矯正ロール５２を内型として成形ロー
ル４２〜４４群により各平板部５〜７の外面成形が行わ
れることになる。これにより、四隅内面は、それぞれ突
曲面５２ａに押し付けられて成形されることになって同
一状の曲げ半径Ｒに矯正され、以て各直角状折曲げ部
３，３、４，４の大きさや形状を均等状にし得るととも
に、中間平板部５は偏平状を損なうことなく成形し得
る。なお、曲げ半径Ｒは、各種（１２mm、１６mm、１９
mmなど）が対応可能である。

【００３１】その際に各矯正ロール５２は、それぞれロ
ール軸５４を介して遊転されることから、四隅内面の矯
正は摩擦抵抗など少なくして円滑に行われる。また矯正
ロール５２群を介して本体５３に作用される引っ張り力
は、連結杆５５や腕体５８などを介してスタンド５６側
で支持される。以上により、近似四角形状鋼管８を四角
形状鋼管９に成形し得る。

【００３２】次いで溶接手段４５によって、四角形状鋼
管９の突き合わせ溶接部１１に対する仮付け溶接１０が
行われる。すなわち、下位ロール４７により中間平板部
５を下方から支持案内し、一対の側位ロール４８により
側平板部６を側方から加圧案内し、上位ロール４９によ
り一対の端平板部７を上方から加圧案内することで、四
角形状鋼管９の形状を規制かつ維持しながら、溶接トー
チ５０によって、左右の開先２により形成した一つの突
き合わせ溶接部１１に対して仮付け溶接１０が行われ
る。

【００３３】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５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。

【００３４】これにより四角形鋼管１２は、各平板部
５，６，７が波打ち状や下膨れ湾曲状にならず、また各
直角状折曲げ部３，４の内面の曲げ半径Ｒの大きさはも
とより、曲げ半径Ｒの形状も均等状になり、以て品質の
良いものとなる。

【００３５】上記した実施の形態では、開先２を加工し
た鋼板１が使用されているが、この開先２の形状は、溶
接手段４５による溶接形式に応じて好適なものが採用さ
れ、また開先２のない場合でもよい。

【００３６】上記した実施の形態では、溶接手段４５に
よって突き合わせ溶接部１１に対する仮付け溶接１０を
行っているが、これは内面溶接や外面溶接などの本溶接
を行ってもよい。

【００３７】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。

【００３８】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、四
箇所を折り曲げて開先相当部間に開口部を有する形状と
した近似四角形状鋼管を、搬送手段により長さ方向に搬
送しながら、ロール成形手段によって最終成形できる。
すなわち、近似四角形状鋼管の四辺を成形ロール群によ
り押圧成形することにより、両鈍角折曲げ部を直角状折
曲げ部に曲げ成形しながら開先相当部間を突き合わせし
て四角形状鋼管に成形できる。

【００３９】このように、ロール成形手段により四角形
状鋼管に成形する際に、四隅矯正手段によって四隅内面
を同一状の曲げ半径に矯正できる。すなわち、近似四角
形状鋼管の四隅内面にそれぞれ矯正ロールを押し開き状
に当接させることで、これら矯正ロールを内型として成
形ロール群により四辺外面の成形を行うことになって、
四隅内面を同一状の曲げ半径に矯正した四角形状鋼管を
成形でき、以て各直角状折曲げ部の大きさや形状を均等
状にできるとともに、中間平板部は偏平状を損なうこと
なく成形できる。

【００４０】その際に各矯正ロールがそれぞれ遊転する
ことから、四隅内面の矯正は摩擦抵抗など少なくして円
滑に行うことができる。次いで溶接手段によって、四角
形状鋼管の突き合わせ溶接部に対する溶接を行うこと
で、大径で厚肉の四角形鋼管（製品）を製造できる。

【００４１】すなわち、製品である四角形鋼管は、各平
板部が波打ち状や下膨れ湾曲状にならず、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
均等状にでき、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。したがって、四角
形鋼管を建物の柱に使用したとき外観のよいものにで
き、さらに建物を構築するとき工作し易くて安価にな
る。しかも、各直角状折曲げ部の形状が均一状であるた
め、後工程における通しダイヤフラムの施工を容易に行
え、特に通しダイヤフラムの自動溶接も容易に行うこと
ができる。

【００４２】そして上記した本発明の請求項２による
と、四角形鋼管の製造方法における四角形状鋼管の成形
装置を、容易にかつ精度よく実現できる。

【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製造設備の一部切り欠き側面図であ
る。

【図２】同四角形鋼管の製造方法における製造設備の平
面図である。

【図３】同四角形鋼管の製造方法における四隅矯正手段
部分の正面図である。

【図４】同四角形鋼管の製造方法における四隅矯正手段
部分の縦断正面図である。

【図５】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（開先相当部） ３ 直角状折曲げ部（隅部） ４ 直角状折曲げ部 ４Ａ 鈍角折曲げ部（隅部） ５ 中間平板部 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（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 ２５ 後段の成形プレス装置 ３０ 搬送手段 ３２ 搬送用ローラ ３３ 搬送経路 ３５ 前段成形手段 ４０ ロール成形手段 ４２ 下位成形ロール ４３ 側位成形ロール ４４ 上位成形ロール ４５ 溶接手段 ５０ 溶接トーチ ５１ 四隅矯正手段 ５２ 矯正ロール ５２ａ 突曲面 ５３ 本体 ５４ ロール軸 ５５ 連結杆 ５８ 腕体 ５９ ガイドロール Ｗ 幅方向 Ｒ 曲げ半径 Ｌ 開口部長さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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て、開先相当部
   間に開口部を有する近似四角形状鋼管を成形し、この近
   似四角形状鋼管を長さ方向に搬送しながら、ロール成形
   手段の成形ロール群を四辺外面に作用させて成形するに
   際し、近似四角形状鋼管の四隅内面にそれぞれ矯正ロー
   ルを当接させて、これら四隅内面を同一状の曲げ半径に
   矯正し、そして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ことを特徴とする四角形鋼管の
   製造方法。
2. 【請求項２】 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て得た近似四角
   形状鋼管を四角形状鋼管に成形する成形装置であって、
   前記近似四角形状鋼管を長さ方向に搬送させる搬送手段
   と、この搬送手段により搬送される近似四角形状鋼管の
   四辺外面に成形ロール群を作用させるロール成形手段
   と、このロール成形手段に対向して配設され、近似四角
   形状鋼管の四隅内面に当接する矯正ロール群を有する四
   隅矯正手段とからなることを特徴とする四角形状鋼管の
   成形装置。