JP2003205341A - 角形鋼管および角形鋼管の製造方法および角形鋼管の製造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 増肉した梁材連結部の外面には突出部が存在
しない状態にした角形鋼管を提供する。 【解決手段】 鋼板１を曲げ成形したのち突き合わせ溶
接することにより粗成形角形鋼管５を造管した。粗成形
角形鋼管５の目的とする箇所Ｂを加熱し、加熱箇所Ｂに
長手方向Ａの圧縮力を付与して、一部材料を内面５ａ側
に増肉した。増肉部８を成形した粗成形角形鋼管５の全
体を加熱したのち、対向した辺の外面７ｂ間の寸法ｄや
各隅部の半径ｒが粗成形角形鋼管５の寸法Ｄや半径Ｒよ
りも小さくなり、外面５ｂが全長に亘って扁平状となる
ように熱間成形して得た。増肉した梁材連結部の外面に
突出部がない状態の角形鋼管にできる。角形鋼管へ梁材
を溶接するに、梁材の端面は切断状でよいことになって
特殊な加工を不要にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば鉄骨構造
物の支柱間を梁材により連結する際に、支柱側の梁材連
結部に、板厚確保などのための増肉部を形成した角形鋼
管および角形鋼管の製造方法および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、支柱側の梁材連結部は、支柱、す
なわち丸形鋼管や角形鋼管を長さ方向において複数に切
断するとともに、切断面にそれぞれ開先加工を行ったの
ち、ダイヤフラムを取り付ける梁貫通方式が採用されて
いたが、この方式によると、切断作業や開先加工作業に
多大な時間と経費とが必要になり、しかも溶接箇所が多
いなどの問題がある。

【０００３】また、丸形鋼管や角形鋼管の切断を行わな
い工法として、たとえば特開平７−２３８６３６号公報
に見られるように、両面の周囲に裏当て金を仮付け溶接
した内ダイヤフラムを鋼管内に挿入させて所定位置に位
置決めし、次いで挿入口側の裏当て金を鋼管の内壁に仮
付け溶接したのち、貫通孔を利用して、鋼管の内壁と内
ダイヤフラムの外周とをエレクトスラグ溶接する工法が
提案されているが、この工法でも溶接作業が必要であっ
た。

【０００４】そこで、溶接作業を不要とし得るものとし
て、たとえば特開平１１−１６９９９４号公報に見られ
るように、その一端面から所定距離の部分に、内外へ所
望量でリング状に突出する増肉部を形成した管体が提供
されている。

【０００５】そして、かかる増肉部を形成した管体は、
管体の外側に位置されて、管体長手方向に各別に移動自
在な複数個の加熱手段が設けられ、少なくとも一個の加
熱手段により管体の目的とする箇所を加熱し、この加熱
箇所に対して管体長手方向の両側に加熱手段を振り分け
移動させて、加熱箇所の両側を加熱しながら、加熱箇所
に管体長手方向の圧縮力を付与して、加熱箇所の一部材
料を順次増肉させる方法によって製造している。

【０００６】このような製造方法によると、管体の目的
箇所の局部的な加熱、ならびに振り分け移動させた加熱
手段群による加熱箇所の両側の加熱は、加熱手段内面と
管体外面との隙間を小さくし行える。そして圧縮力付与
手段により加熱箇所に管体長手方向の圧縮力を付与する
ことで、加熱箇所の一部材料が加熱手段間の部分におい
て内外へと順次増肉され、以て管体の一端面から所定距
離の部分に、内外へ所望量でリング状に突出した増肉部
を形成し得る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した増肉
部を形成した管体によると、リブ状の増肉部が外側に突
出形成されていることで、梁材を連結する際に、この梁
材の端面（溶接接合面）は、一対の増肉部の増肉部外面
から両増肉部間の管体外面に沿うように、横向き凸状に
加工しなければならず、以て製作が複雑となる。また、
管体に対する増肉部の付け根部分はＲ状部に形成されて
おり、したがって、梁材上に載置される床版（デッキプ
レート）はＲ状部が邪魔となって管体外面に十分に近づ
けることができず、以て床版として、端部がＲ状部に沿
うように形成された別物を用意しておかなければならな
い。これらのことにより、全体のコストアップを招いて
いた。

【０００８】そこで本発明の請求項１記載の発明は、増
肉した梁材連結部の外面には突出部が存在しない状態に
し得る角形鋼管を提供することを目的としたものであ
る。また請求項２記載の発明は、増肉した梁材連結部の
外面に突出部が存在しない角形鋼管を容易に製造し得る
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】そして請求項５記載の発明は、請求項２の
角形鋼管の製造方法を好適に実現し得る角形鋼管の製造
設備を提供することを目的としたものである。

【００１０】

【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記載の角形鋼管は、鋼板を曲
げ成形したのち突き合わせ溶接することにより粗成形角
形鋼管を造管し、この粗成形角形鋼管の目的とする箇所
を加熱し、この加熱箇所に半成形角形鋼管の長手方向の
圧縮力を付与して、加熱箇所の一部材料を内面側に増肉
させ、目的とする箇所に増肉部を成形した粗成形角形鋼
管の全体を加熱したのち、対向された辺の外面間の寸法
や各隅部の半径が粗成形角形鋼管の寸法や半径よりも小
さくなり、かつその外面が全長に亘って扁平状となるよ
うに熱間成形して得たことを特徴としたものである。

【００１１】したがって請求項１の発明によると、増肉
した梁材連結部の外面に突出部がない状態の角形鋼管に
し得る。この角形鋼管を、たとえば支柱に使用するとき
の梁材の溶接は、増肉部が存在する部分の外面を梁材連
結位置（梁材連結部）として、梁材の端面を当て付けた
状態で行う。その際に外面を全長に亘って扁平状にして
いることで、梁材の端面（溶接接合面）は、切断状でよ
いことになって、特殊な加工を不要とし得、そして増肉
部の外面と梁材の端面との間に隙間は殆ど生じない。ま
た、外面を扁平状としていることで、角形鋼管の外面と
梁材における上フランジ部の上面とが成すコーナ部を直
角状に形成することになり、したがって、上フランジ部
上に載置する床版を外面に十分に近づけ得る。

【００１２】また本発明の請求項２記載の角形鋼管の製
造方法は、鋼板を曲げ成形したのち突き合わせ溶接する
ことにより、正規の寸法かつ形状の角形鋼管に近似の粗
成形角形鋼管を造管し、この粗成形角形鋼管の目的とす
る箇所を第１加熱手段により加熱し、この加熱箇所に圧
縮力付与手段により粗成形角形鋼管に長手方向の圧縮力
を付与するとともに、外面規制手段により外面を規制し
て、加熱箇所の一部材料を増肉させ、目的とする箇所に
増肉部を成形した粗成形角形鋼管の全体を第２加熱手段
により加熱したのち、角形鋼管成形手段によって、対向
された辺の外面間の寸法や各隅部の半径が粗成形角形鋼
管の寸法や半径よりも小さくなり、かつその外面を全長
に亘って扁平状とした角形鋼管に熱間成形することを特
徴としたものである。

【００１３】したがって請求項２の発明によると、鋼板
を曲げ成形したのち突き合わせ溶接することにより造管
した粗成形角形鋼管の目的箇所に対して、第１加熱手段
により局部的な加熱を行ったのち、圧縮力付与手段によ
り加熱箇所に長手方向の圧縮力を付与するとともに、加
熱箇所の外面を外面規制手段により規制することで、加
熱箇所の一部材料を内面側へと順次増肉して、粗成形角
形鋼管の一端面から所定距離の部分に、内側へ所望量で
リング状に突出した増肉部を形成し得る。そして粗成形
角形鋼管の全体を第２加熱手段により加熱したのち、角
形鋼管成形手段によって角形鋼管に熱間成形すること
で、増肉した梁材連結部の外面に突出部が存在しない角
形鋼管を製造し得る。

【００１４】また本発明の請求項３記載の角形鋼管の製
造方法は、上記した請求項２記載の構成において、目的
とする箇所が粗成形角形鋼管の長手方向の複数箇所であ
り、梁材連結位置に対応して増肉部を成形したことを特
徴としたものである。

【００１５】したがって請求項３の発明によると、梁材
における上下のフランジ部が溶接結合する箇所に増肉部
を成形した角形鋼管を製造し得る。そして本発明の請求
項４記載の角形鋼管の製造方法は、上記した請求項２記
載の構成において、目的とする箇所が、粗成形角形鋼管
の長手方向の少なくとも一箇所であり、増肉部を梁材連
結部を形成する長さに成形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、梁材
の端面（溶接接合面）の全てを増肉部に対向させた状態
で、角形鋼管に対する梁材の溶接を行える。さらに本発
明の請求項５記載の角形鋼管の製造設備は、鋼板を曲げ
成形したのち突き合わせ溶接することにより、正規の寸
法かつ形状の角形鋼管に近似の粗成形角形鋼管を造管す
る造管手段と、粗成形角形鋼管の目的とする箇所を加熱
する第１加熱手段と、この加熱箇所に粗成形角形鋼管の
長手方向の圧縮力を付与して加熱箇所の一部材料を増肉
させる圧縮力付与手段と、加熱箇所の外面を規制する外
面規制手段と、目的とする箇所に増肉部を成形した粗成
形角形鋼管の全体を加熱する第２加熱手段と、加熱した
粗成形角形鋼管を、対向された辺の外面間の寸法や各隅
部の半径を粗成形角形鋼管の寸法や半径よりも小さく
し、かつその外面を全長に亘って扁平状とした角形鋼管
に熱間成形する角形鋼管成形手段とにより構成されてい
ることを特徴としたものである。

【００１７】したがって請求項５の発明によると、請求
項２の角形鋼管の製造方法を好適に実現し得る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態を、図１〜図１３に基づいて説明する。図１〜図３に
示すように、角形鋼管の製造設備１０は、鋼板１を曲げ
成形したのち突き合わせ溶接することにより、正規の寸
法かつ形状の角形鋼管７に近似の粗成形角形鋼管（原
管）５を造管する造管手段１１と、粗成形角形鋼管５の
目的とする箇所（または加熱箇所と称す。）Ｂを加熱す
る第１加熱手段６０と、この加熱箇所Ｂに粗成形角形鋼
管５の長手方向Ａの圧縮力を付与して加熱箇所Ｂの一部
材料を増肉させる圧縮力付与手段２０と、加熱箇所Ｂの
外面５ｂを規制する外面規制手段６７と、目的とする箇
所Ｂに増肉部８を成形した粗成形角形鋼管５の全体を加
熱する第２加熱手段７０と、加熱した粗成形角形鋼管５
を、対向された辺の外面間の寸法（製品外寸）ｄや各隅
部の半径ｒを粗成形角形鋼管５の寸法Ｄや半径Ｒよりも
小さくし、かつその外面７ｂを全長に亘って扁平状とし
た角形鋼管（製品）７に熱間成形する角形鋼管成形手段
７５などにより構成されている。

【００１９】まず、造管手段１１の作用を説明する。図
１に示すように、厚さｔが４．５ｍｍ〜５０．０ｍｍの
帯状の鋼板１を長さ方向１Ａに搬送し、開先加工機１２
に通して幅方向１Ｂ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。そして鋼板１を前段成
形プレス１３に入れて、下金型に対する上金型の昇降動
により、側縁寄りの二箇所に大半径Ｒ状の隅部３を折り
曲げ成形する。次いで、後段成形プレス１４に入れて、
下金型に対する上金型の昇降動により、中間の二箇所に
大半径Ｒ状の隅部４を折り曲げ成形する。

【００２０】そして仮付け溶接機１５の部分で、四辺を
ロール１５ａ群（またはシリンダー）により外側から加
圧整形することで、開先２どうしを突き合わせして、四
角形状鋼管５Ａとしたのち、その突き合わせ部に対して
仮付け溶接を施工する。次いで、四角形状鋼管５Ａを内
面溶接機１６に移して内面溶接を施工したのち、外面溶
接機１７に移して外面溶接を施工する。その後、ビード
除去装置に移して外側のビード除去を行うことで、図
１、図１１の（ａ）に示すように、突き合わせ溶接部
（シーム溶接部）６を有し、かつ外寸Ｄや半径Ｒが少し
大きめの粗成形角形鋼管５を造管し得る。

【００２１】ここで粗成形角形鋼管５としては、厚さｔ
が４．５ｍｍ〜５０．０ｍｍ、外寸Ｄが２２０ｍｍ＋数
ｍｍ〜５５０ｍｍ＋数ｍｍで、ＳＭ４９０Ａ、ＳＭ５２
０Ｂ、ＳＳ４００、ＳＮ４００Ｂ、ＳＮ４９０Ｂなどか
らなるものが使用される。そして粗成形角形鋼管５は、
長手方向Ａにおける２箇所（１箇所または複数箇所）を
１組として、２組（１組または複数組）が、増肉しよう
とする目的箇所Ｂに設定されている。なお粗成形角形鋼
管５としては、最終製品となる角形鋼管７の製品外寸ｄ
（２００ｍｍ〜５５０ｍｍ）よりも少し大きい外寸Ｄ
（２２０ｍｍ＋数ｍｍ〜５５０ｍｍ＋数ｍｍ）のものが
使用される。

【００２２】図３に示すように、前記製造設備１０にお
ける所定経路部分には、粗成形角形鋼管５を支持自在な
支持手段１８が設けられ、この支持手段１８により粗成
形角形鋼管５は、その長手方向Ａを横方向として支持さ
れ、かつ搬送される。この支持手段１８は、たとえば平
形ローラ１９群により粗成形角形鋼管５を支持するロー
ラコンベヤ形式とされている。

【００２３】前記圧縮力付与手段２０は、前記支持手段
１８により支持された粗成形角形鋼管５に長手方向Ａの
圧縮力を付与するもので、粗成形角形鋼管５の一端面が
当接自在な受け装置２１と、粗成形角形鋼管５の他端面
に当接自在な押し装置４１などにより構成される。

【００２４】前記受け装置２１は、ベース体２２と、こ
のベース体２２上に設けられたガイドレール（図示せ
ず。）に車輪２３を介して支持案内される受け台車２４
と、前記ベース体２２上に設けられたラック体２５と、
このラック体２５に噛合すべく受け台車２４側に設けら
れたピニオン２６と、このピニオン２６に連動連結すべ
く受け台車２４側に設けられた正逆駆動部（モータや減
速機などからなる。）２７と、前記受け台車２４上に立
設された受圧体２８と、この受圧体２８とベース体２２
側とに間に設けられた受け側クランプ装置３０などによ
り構成されている。

【００２５】ここで受け側クランブ装置３０は、受圧体
２８側に設けられた内側クランプ部３１と、前記ベース
体２２側に設けられた外側クランプ部３５とにより構成
されている。すなわち内側クランプ部３１は、前記受圧
体２８から押し装置４１側に向けて連設された腕体３２
を有し、この腕体３２は多段シリンダー形式などにより
伸縮自在に構成されている。そして腕体３２の遊端に
は、シリンダー装置３３の作動により粗成形角形鋼管５
の幅方向に出退動されることで、粗成形角形鋼管５の内
面５ａに当接離間自在な複数の内側クランプ片３４が設
けられている。

【００２６】また外側クランプ部３５は、前記ベース体
２２における押し装置４１側の端部に設けられるもの
で、このベース体２２側に設けられる本体３６は、粗成
形角形鋼管５の挿通を許す形状とされている。そして本
体３６の内側には、シリンダー装置３７の作動により粗
成形角形鋼管５の半径方向に出退動されることで、粗成
形角形鋼管５の外面５ｂに当接離間自在な複数の外側ク
ランプ片３８が設けられている。

【００２７】前記押し装置４１は、床上に設けられたガ
イドレール（図示せず。）に車輪４２を介して支持案内
される主台車４３と、この主台車４３上に設けられたガ
イドレール（図示せず。）に車輪４４を介して支持案内
される押し台車４５と、前記主台車４３上に設けられた
ラック体４６と、このラック体４６に噛合すべく押し台
車４５側に設けられたピニオン４７と、このピニオン４
７に連動連結すべく押し台車４５側に設けられた正逆駆
動部（モータや減速機などからなる。）４８と、前記押
し台車４５上に立設された加圧体４９と、この加圧体４
９と主台車４３側とに間に設けられた押し側クランプ装
置５０などにより構成されている。

【００２８】ここで押し側クランブ装置５０は、加圧体
４９側に設けられた内側クランプ部５１と、前記主台車
４３側に設けられた外側クランプ部５５とにより構成さ
れている。なお押し側クランブ装置５０は、前述した受
け側クランブ装置３０と同様な構成であって、その内側
クランプ部５１は、腕体５２、シリンダー装置５３、内
側クランプ片５４などにより構成され、また外側クラン
プ部５５は、本体５６、シリンダー装置５７、外側クラ
ンプ片５８などにより構成されている。

【００２９】そしてベース体２２と主台車４３との間に
は、ベース体２２に対して主台車４３を接近離間動させ
るための圧縮力用シリンダー装置５９が設けられてい
る。以上の２１〜５９などにより圧縮力付与手段２０の
一例が構成される。

【００３０】図３、図８に示すように、前記受け装置２
１と前記押し装置４１との間には、粗成形角形鋼管５の
目的箇所Ｂを外面５ｂ側から加熱させる前記第１加熱手
段６０が設けられる。この第１加熱手段６０としては、
高周波加熱方式や中周波加熱方式などが採用され、粗成
形角形鋼管５の挿通を許すようにリング状に構成されて
いる。

【００３１】そして第１加熱手段６０は、移動装置６１
の作動により粗成形角形鋼管５の長手方向Ａに移動自在
に構成されている。前記移動装置６１は、ベース体２２
側に設けられたシリンダー装置６２と、このシリンダー
装置６２の伸縮動によって長手方向Ａに移動自在なリン
グ体６３などからなる。ここでリング体６３は粗成形角
形鋼管５に外嵌されるとともに、その内面側に前記第１
加熱手段６０が設けられている。

【００３２】さらにリング体６３の内面側には、第１加
熱手段６０に対して押し装置４１側の位置に前記外面規
制手段６７が設けられている。この外面規制手段６７は
筒状ガイド形式であって、たとえばセラミックなどの耐
熱性で通電しない材料により製作されている。そして外
面規制手段６７は貫通状の規制部６８を有し、この規制
部６８は、押し装置４１側が丸鋼管１の外径Ｄと同様の
内径の直状規制面６８ａに形成されるとともに、受け装
置２１側がラッパ状の傾斜状規制面６８ｂに形成されて
いる。

【００３３】また、リング体６３の内面側で、外面規制
手段６７を中にして第１加熱手段６０とは反対側には冷
却手段６５が設けられ、この冷却手段６５としては、た
とえば粗成形角形鋼管５側に向けて冷却水を噴射可能な
構成が採用されている。

【００３４】図２に示すように、前記第２加熱手段７０
は、たとえば加熱炉であって、目的とする箇所Ｂに増肉
部８を成形した粗成形角形鋼管５を搬入し、搬出する
（通過させる）ことで、この粗成形角形鋼管５の全体を
加熱するように構成されている。

【００３５】前記角形鋼管成形手段７５は、たとえば４
個の平形ローラ７６が矩形状に配置されたローラ絞り形
式であって、第２加熱手段７０により加熱した粗成形角
形鋼管５を、対向された辺の製品外寸ｄや各隅部の半径
ｒを粗成形角形鋼管５の外寸Ｄや半径Ｒよりも小さく
し、かつその外面７ｂを全長に亘って扁平状とした角形
鋼管７に熱間成形するように構成されている。なお、平
形ローラ７６群からなる絞り成形部は、搬送方向におい
て複数段に設けられ、以て粗成形角形鋼管５から角形鋼
管７への熱間成形が、段階的に徐々に行われるように構
成されている。

【００３６】以下に、上記した第１の実施の形態におい
て、増肉部８を有する角形鋼管７の製造作業を説明す
る。なお各部の動作は、制御装置（図示せず。）からの
指示により行われる。

【００３７】まず図１に示すように、造管手段１１によ
って粗成形角形鋼管５を造管する。すなわち、帯状の鋼
板１を長さ方向１Ａに搬送し、開先加工機１２に通して
開先２を加工する。そして、所定長さに切断した鋼板１
を、前段成形プレス１３に入れて隅部３を折り曲げ成形
したのち、後段成形プレス１４に入れて隅部４を折り曲
げ成形する。そして、仮付け溶接機１５の部分で、四辺
を外側から加圧整形して開先２どうしを突き合わせし四
角形状鋼管５Ａとしたのち、仮付け溶接を施工する。次
いで、四角形状鋼管５Ａを内面溶接機１６から外面溶接
機１７へと移して溶接を施工し、以て突き合わせ溶接部
６を有する粗成形角形鋼管５を造管し得る。

【００３８】次いで、粗成形角形鋼管５を原管として、
増肉部８を有する角形鋼管７の製造作業を説明する。す
なわち、まず図３に示すように、それぞれの正逆駆動部
２７，４８の駆動により受け台車２４と押し台車４５と
を互いに離間動（後退動）させた状態で、たとえばクレ
ーンなどの搬入手段により、部分増肉を行う前の粗成形
角形鋼管５を支持手段１１の鼓形ローラ１２群上に載置
させる。このとき第１加熱手段６０や外面規制手段６７
は、たとえば左右に分割（分解）することで粗成形角形
鋼管５の搬入を可能とし、そして搬入後に組み立て（接
続）を行う。

【００３９】また、受け側クランプ装置３０や押し側ク
ランプ装置５０も、内側クランプ片３４，５４や外側ク
ランプ片３８，５８を互いに離間動させた状態で、必要
に応じて、同様に分割し、かつ組み立てを行う。これに
より粗成形角形鋼管５に、受け側クランプ装置３０の外
側クランプ部３５や、押し側クランプ装置５０の外側ク
ランプ部５５や、第１加熱手段６０や、外面規制手段６
７を外嵌して配置し得る。

【００４０】この後に、正逆駆動部２７，４８の逆駆動
により受け台車２４と押し台車４５とを互いに接近動
（前進動）させて、粗成形角形鋼管５の両端から腕体３
２，５２を挿入させ、その内側クランプ片３４，５４を
外側クランプ片３８，５８に対向させる。その際に、粗
成形角形鋼管５の一端を加圧体４９の前面に当接させ、
以て粗成形角形鋼管５を位置決めしている。この状態
で、内側クランプ片３４，５４や外側クランプ片３８，
５８を互いに接近動させることで、受け側クランプ装置
３０や押し側クランプ装置５０により粗成形角形鋼管５
を内外からクランプし、そして第１加熱手段６０による
加熱などによって、増肉部８の成形を行う。

【００４１】ここで図４、図８の（ａ）は、１回目の増
肉を終え、２回目の増肉を行う前を示している。すなわ
ち、受け側クランプ装置３０は１回目の増肉部８の近く
をクランプし、また押し側クランプ装置５０は、粗成形
角形鋼管５の一端を加圧体４９の前面に当接させた位置
決め姿勢で、所定箇所をクランプしている。そして第１
加熱手段６０を、１回目の増肉部８に対して所定間隔Ｐ
を置いた目的箇所Ｂに対向させている。その際に、移動
装置６１を作動させ、第１加熱手段６０を長手方向Ａに
沿って移動させることで、この第１加熱手段６０を目的
箇所Ｂに正確に対向し得る。

【００４２】なお目的箇所Ｂは、この粗成形角形鋼管５
を最終製品として使用する箇所、場所などに応じて決定
しており、予め制御装置に入力して設定している。ここ
では、粗成形角形鋼管５の一端面から設定距離Ｃの部分
が１回目の目的箇所Ｂとされ、そして１回目の増肉部８
に対して所定間隔Ｐを置いた部分が２回目の目的箇所Ｂ
とされ、これら設定距離Ｃや所定間隔Ｐは、増肉作用に
よる長さ縮小分も含まれている。

【００４３】上述したようにセットした状態で、図４、
図８の（ａ）に示すように、第１加熱手段６０を作動さ
せて粗成形角形鋼管５の目的箇所Ｂを加熱する。この局
部的な加熱は、第１加熱手段６０の内面と粗成形角形鋼
管５の外面５ｂとの隙間を小さくすることで、迅速に、
また加熱費を安くして、さらに内面５ａ側まで十分に行
える。なお、第１加熱手段６０による加熱幅Ｗは、たと
えば５０ｍｍ〜３００ｍｍに設定されている。

【００４４】次いで、第１加熱手段６０により目的箇所
Ｂを加熱しながら、この目的箇所Ｂに粗成形角形鋼管５
の長手方向Ａの圧縮力を付与させる。この圧縮力は、図
５に示すように、圧縮力用シリンダー装置５９を収縮動
させて主台車４３をベース体２２に接近動させ、以て受
け側クランプ装置３０に対して押し側クランプ装置５０
を接近動させることで得られる。この圧縮力により、図
４、図８の（ｂ）に示すように、第１加熱手段６０に対
向した部分において、加熱した目的箇所Ｂの一部材料を
内外へと順次増肉し得、以て内外へ所望量でリング状に
突出した増肉部８を形成し得る。

【００４５】ここで増肉部８の増肉部長さＶは、増肉作
用による長さ縮小により加熱幅Ｗに対して短くなってい
る。また増肉部８の内外突出による増肉部厚さＴは、使
用目的に応じて任意に設定されるもので、たとえば厚さ
ｔに対比して、［Ｔ＝１．５ｔ〜５．０ｔ］となってい
る。

【００４６】このようにして増肉部８を形成した状態
で、移動装置６１を作動させることによって、図５に示
すように、リング体６３を長手方向Ａに沿って受け装置
２１側へ移動させて、第１加熱手段６０を増肉部８から
外す。その際に図５、図８の（ｂ）に示すように、増肉
部８の外側突出部分に対して、外面規制手段６７を作用
させる。

【００４７】すなわち増肉部８の外側突出部分に対し
て、規制部６８の傾斜状規制面６８ｂが作用し、以て増
肉部８における外側へ所望量でリング状に突出した部分
を内側へ押し込み状に成形し得る。これにより粗成形角
形鋼管５は、図９、図１１の（ｂ）に示すように、その
外寸Ｄを全長に亘って同一状とし得るとともに、目的箇
所Ｂに、内側へのみリング状で厚く突出した増肉部厚さ
Ｔの増肉部８を形成した形状とし得る。

【００４８】さらに移動装置６１を作動させることによ
って、図６、図８の（ｃ）に示すように、リング体６３
を長手方向Ａに沿って受け装置２１側へ移動させて、冷
却手段６５を増肉部８に対向させる。そして、冷却手段
６５により、たとえば冷却水を増肉部８に向けて噴射さ
せ、以て加熱状態にある増肉部８の部分を冷却させる。
以上により２回目の増肉部８の成形を終える。

【００４９】その後に、受け側クランプ装置３０と押し
側クランプ装置５０とのクランプを解除させ、そして押
し台車４５を前進動させて粗成形角形鋼管５を受け装置
２１側に押し込み移動させる。その際に、圧縮力用シリ
ンダー装置５９を伸展動させて主台車４３をベース体２
２から離間動（復帰動）させるとともに、移動装置６１
を作動させて第１加熱手段６０を押し装置４１側に復帰
移動させる。そして、受け側クランプ装置３０と押し側
クランプ装置５０とをクランプ動させることで、図７に
示すように、３回目の増肉部８の成形を行う状態（最初
の状態）にし得る。

【００５０】このような増肉部８の成形を所定箇所（所
定数）で行ったのち、上述とは逆動作を行うことで、長
手方向Ａにおける２箇所を１組として、２組の合計４箇
所に増肉部８を成形した粗成形角形鋼管５を取り出し得
る。すなわち粗成形角形鋼管５には、図２に示すよう
に、その端面から設定距離Ｃの部分と、この設定距離Ｃ
の部分から所定間隔Ｐだけ離れた部分とに、内側へ所望
量でリング状に突出した増肉部８を形成し得る。

【００５１】次いで、目的とする箇所Ｂに増肉部８を形
成した粗成形角形鋼管５を、第２加熱手段（加熱炉）７
０に搬入して加熱したのち、この第２加熱手段７０から
搬出させる（通過させる）ことで、この粗成形角形鋼管
５の全体を所定温度（たとえば、Ａ３変態点を越える温
度）に加熱し得る。

【００５２】そして、第２加熱手段７０から搬出した粗
成形角形鋼管５を角形鋼管成形手段７５によって熱間成
形する。すなわち、図２、図１０、図１１の（ｃ）に示
すように、加熱した粗成形角形鋼管５を平形ローラ７６
群によって絞り成形することで、大きい外寸Ｄであった
粗成形角形鋼管５を、所期の製品外寸ｄの角形鋼管７に
熱間成形し得る。

【００５３】これにより、第２加熱手段７０により加熱
した粗成形角形鋼管５を、角形鋼管成形手段７５によっ
て角形鋼管７に熱間成形し得、その際に角形鋼管７は、
その外面７ｂが全長に亘って扁平状となるようにし得る
とともに、目的箇所Ｂに、内側へのみリング状で厚く突
出した増肉部厚さＴの増肉部８を形成した形状とし得
る。なお、角形鋼管成形手段７５により熱間成形した角
形鋼管７は、冷却床などにおいて自然冷却し得る。

【００５４】そして製品である角形鋼管７を、たとえば
支柱に使用し、２箇所１組の増肉部２を梁材連結位置
（梁材連結部）として、図１２、図１３に示すように、
梁材１００を溶接１０５により結合する。ここで梁材１
００は、上フランジ部１０１と下フランジ部１０２とウ
エブ部１０３とによるＨ型鋼からなる。

【００５５】その際に梁材１００における溶接側の端面
（溶接接合面）、すなわち上フランジ部１０１と下フラ
ンジ部１０２とウエブ部１０３との端面は、角形鋼管７
の外面７ｂが扁平状であることから、直線状端面１０１
ａ，１０２ａ，１０３ａに形成されている。これによ
り、梁材１００の端面は切断状でよいことになって、加
工を省略し得、以て梁材１００の製作を簡素化し得ると
ともに、コストダウンを可能にし得る。

【００５６】このような直線状端面１０１ａ，１０２
ａ，１０３ａを有する梁材１００の溶接１０５は、増肉
部８が存在する部分の外面７ｂを梁材連結位置（梁材連
結部）として、その外面７ｂに直線状端面１０１ａ，１
０２ａ，１０３ａを当て付けた状態で行う。その際に、
前述したように増肉部８の外面７ｂは、全長に亘って扁
平状となっていることから、両者５，１００間に隙間は
殆ど生ぜず、良好な溶接（連結）を能率よく行え、さら
に溶接精度や強度を向上し得る。

【００５７】また、角形鋼管７の外面７ｂが扁平状とな
っていることから、この外面７ｂと上フランジ部１０１
の上面とが成すコーナ部は直角状に形成されることにな
り、したがって、梁材１００の上フランジ部１０１上に
載置される床版（デッキプレート）１０７は、角形鋼管
７の外面７ｂまで梁上面と同一状のレベルで近接するこ
とが可能となり、以て床版１０７として、端部をＲ状部
に沿うように形成した別物を用意する必要もなく、施工
時間も大幅に短縮され、高品質の床版１０７を確保し得
る。これらのことにより、全体のコストダウンが可能と
なる。

【００５８】次に、本発明の第２の実施の形態を、図１
４に基づいて説明する。すなわち角形鋼管７は、３箇所
１組の増肉部８を形成することで梁材連結位置（梁材連
結部）としている。これによると、上位と下位の増肉部
８が存在する部分の外面７ｂに、上フランジ部１０１と
下フランジ部１０２とを当て付けた状態で、強軸梁材１
００の溶接１０５を行える。また、上位と中間の増肉部
８が存在する部分の外面７ｂに、上フランジ部１０１Ａ
と下フランジ部１０２Ａとを当て付けた状態で、弱軸梁
材１００Ａの溶接１０５を行える。

【００５９】次に、本発明の第３の実施の形態を、図１
５に基づいて説明する。すなわち、粗成形角形鋼管５に
対する所定間隔Ｐのピッチを短く設定することで、目的
とする箇所Ｂを長手方向Ａの一箇所（少なくとも一箇
所）として、増肉部８を、梁材連結部を形成する長さＬ
に成形している。

【００６０】この第３の実施の形態によると、上フラン
ジ部１０１と下フランジ部１０２とウエブ部１０３との
全てを増肉部８に対向させた状態で、梁材１００の溶接
１０５を行え、以て強固な溶接結合を行うことができ
る。

【００６１】次に、本発明の第４の実施の形態を、図１
６に基づいて説明する。すなわち角形鋼管７は、２箇所
１組の増肉部８を形成するとともに、両増肉部８間に中
間厚増肉部９を形成することで、梁材連結位置（梁材連
結部）としている。その際に、厚さｔに対して増肉部厚
さＴは２．５〜５．０倍とされ、そして中間厚増肉部厚
さＴｔは厚さｔと増肉部厚さＴとの間、つまり［ｔ＜Ｔ
ｔ＜Ｔ］とされている。

【００６２】この第４の実施の形態によると、上フラン
ジ部１０１と下フランジ部１０２とウエブ部１０３との
全てを増肉部８，９に対向させた状態で、梁材１００の
溶接１０５を行え、以て強固な溶接結合を行うことがで
きる。

【００６３】上記した実施の形態において、圧縮力を得
るために圧縮力用シリンダー装置５９を採用している
が、これはねじ送り形式などであってもよい。上記した
実施の形態において、増肉部８を成形した粗成形角形鋼
管５を、第２加熱手段７０により全体可及的に均一に加
熱（たとえば、Ａ３変態点を越える温度で加熱）させる
ことにより、管内部に発生した応力の除去、加工に伴う
材質の著しい劣化の回復などが可能となり、性能を均質
化して良質な角形鋼管（製品）７を得ることができると
ともに、建築の鉄骨柱材として使用された場合におい
て、地震時に増肉部８から角形鋼管７の本体部分への応
力の伝達がスムースに行われ、角形鋼管７の増肉形状に
よる優位性と相まって、より一層の地震エネルギーの吸
収が期待できる。

【００６４】上記した実施の形態では、１個の第１加熱
手段６０により加熱が行われているが、これは１個以上
の第１加熱手段により加熱が行われる形式であってもよ
い。また第１加熱手段６０にそれぞれ補助加熱手段が設
けられた形式であってもよい。

【００６５】上記した実施の形態では、角形鋼管成形手
段７５として平形ローラ７６が多数配置されたローラ絞
り形式が採用されているが、これはプレス形式などであ
ってもよい。

【００６６】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、増
肉した梁材連結部の外面に突出部がない状態の角形鋼管
にできる。この角形鋼管を、たとえば支柱に使用すると
きの梁材の溶接は、増肉部が存在する部分の外面を梁材
連結位置（梁材連結部）として、梁材の端面を当て付け
た状態で行うことができる。その際に外面を全長に亘っ
て扁平状にしていることで、梁材の端面（溶接接合面）
は、切断状でよいことになって特殊な加工を不要にで
き、そして増肉部の外面と梁材の端面との間に隙間が殆
ど生じないことから、良好な溶接（連結）を能率よく行
うことができ、さらに溶接精度や強度を向上できる。

【００６７】さらに、外面を扁平状にしていることで、
角形鋼管の外面と梁材における上フランジ部の上面とが
成すコーナ部を直角状に形成することになり、したがっ
て、梁材上に載置する床版は、支柱（角形鋼管）の外面
まで梁上面と同一状のレベルで近接することが可能とな
り、以て床版として、端部をＲ状部に沿うように形成し
た別物を用意する必要もなく、施工時間も大幅に短縮で
き、高品質の床版を確保できる。これらのことにより、
全体のコストダウンを図ることができる。

【００６８】しかも、全長に亘って熱間成形することに
より、全長に亘り全断面が均質で靭性の高い角形鋼管に
できる。さらに増肉部が存在することにより、地震時に
応力の伝達をスムーズに行え、耐震設計上において好適
な角形鋼管にできる。そして、所定の寸法よりも大きな
コーナＲ部を有する粗成形角形鋼管を原管としているこ
とにより、全断面を加熱したのち熱間成形により加工を
しても、コーナＲ部は平板部と同厚の増肉を形成でき
る。

【００６９】また上記した本発明の請求項２によると、
鋼板を曲げ成形したのち突き合わせ溶接することにより
粗成形角形鋼管を造管できる。そして粗成形角形鋼管の
目的箇所に対して、第１加熱手段により局部的な加熱を
行ったのち、圧縮力付与手段により加熱箇所に長手方向
の圧縮力を付与するとともに、加熱箇所の外面を外面規
制手段により規制することで、加熱箇所の一部材料を内
面側へと順次増肉して、粗成形角形鋼管の一端面から所
定距離の部分に、内側へ所望量でリング状に突出した増
肉部を形成できる。さらに粗成形角形鋼管の全体を第２
加熱手段により加熱したのち、角形鋼管成形手段によっ
て角形鋼管に熱間成形することで、増肉した梁材連結部
の外面に突出部が存在しない角形鋼管を容易に製造でき
る。

【００７０】そして上記した本発明の請求項３による
と、梁材における上下のフランジ部が溶接結合する箇所
に増肉部を成形した角形鋼管を容易に製造できる。さら
に上記した本発明の請求項４によると、梁材の端面（溶
接接合面）の全てを増肉部に対向させた状態で、角形鋼
管に対する梁材の溶接を行うことができ、以て強固な溶
接結合を行うことができる。

【００７１】しかも上記した本発明の請求項５による
と、請求項２の角形鋼管の製造方法を好適に実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、角形鋼管の
製造設備における造管の工程説明図である。

【図２】同角形鋼管の製造設備における増肉から熱間成
形までの工程説明図である。

【図３】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、粗成形角形鋼管をセットした状態での一部切り
欠き側面図である。

【図４】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、目的箇所に対する加熱時の一部切り欠き側面図
である。

【図５】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、増肉作用時の一部切り欠き側面図である。

【図６】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、冷却作用時の一部切り欠き側面図である。

【図７】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、次の目的箇所に対する加熱時の一部切り欠き側
面図である。

【図８】同角形鋼管の製造設備における圧縮力付与手段
部分で、（ａ）は目的箇所に対する加熱時の要部の縦断
側面図、（ｂ）は増肉作用時の要部の縦断側面図、
（ｃ）は冷却作用時の要部の縦断側面図である。

【図９】同角形鋼管の製造設備で、増肉した粗成形角形
鋼管の要部の縦断側面図である。

【図１０】同角形鋼管の製造設備における角形鋼管成形
手段部分で、熱間成形時の要部の縦断側面図である。

【図１１】同角形鋼管の製造設備における管の変化を示
し、（ａ）は粗成形角形鋼管の縦断正面図、（ｂ）は増
肉した粗成形角形鋼管の縦断正面図、（ｃ）は熱間成形
した角形鋼管の縦断正面図である。

【図１２】同角形鋼管の製造設備により製造した角形鋼
管の使用状態であって、梁材を溶接した状態での縦断側
面図である。

【図１３】同角形鋼管の製造設備により製造した角形鋼
管の使用状態であって、梁材を溶接した状態での横断平
面図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態を示し、角形鋼管
の製造設備により製造した角形鋼管の使用状態であっ
て、梁材を溶接した状態での縦断側面図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態を示し、角形鋼管
の製造設備により製造した角形鋼管の使用状態であっ
て、梁材を溶接した状態での縦断側面図である。

【図１６】本発明の第４の実施の形態を示し、角形鋼管
の製造設備により製造した角形鋼管の使用状態であっ
て、梁材を溶接した状態での縦断側面図である。

【符号の説明】

１ 鋼板 ５ 粗成形角形鋼管 ５ａ 内面 ５ｂ 外面 ５Ａ 四角形状鋼管 ６ 突き合わせ溶接部 ７ 角形鋼管（製品） ７ｂ 外面 ８ 増肉部 ９ 中間厚増肉部 １０ 製造設備 １１ 造管手段 １２ 開先加工機 １３ 前段成形プレス １４ 後段成形プレス １５ 仮付け溶接機 １６ 内面溶接機 １７ 外面溶接機 １８ 支持手段 ２０ 圧縮力付与手段 ２１ 受け装置 ２４ 受け台車 ２７ 正逆駆動部 ２８ 受圧体 ３０ 受け側クランプ装置 ３１ 内側クランプ部 ３５ 外側クランプ部 ４１ 押し装置 ４３ 主台車 ４５ 押し台車 ４８ 正逆駆動部 ４９ 加圧体 ５０ 押し側クランプ装置 ５１ 内側クランプ部 ５５ 外側クランプ部 ５９ 圧縮力用シリンダー装置 ６０ 第１加熱手段 ６１ 移動装置 ６５ 冷却手段 ６７ 外面規制手段 ６８ 規制部 ６８ａ 直状規制面 ６８ｂ 傾斜状規制面 ７０ 第２加熱手段 ７５ 角形鋼管成形手段 ７６ 平形ローラ １００ 梁材（強軸梁材） １００Ａ 弱軸梁材 １０１ 上フランジ部 １０１Ａ 上フランジ部 １０２ 下フランジ部 １０２Ａ 下フランジ部 １０３ ウエブ部 １０３Ａ ウエブ部 １０５ 溶接 １０７ 床版 Ａ 長手方向 Ｂ 目的箇所（加熱箇所） Ｃ 設定距離 Ｐ 所定間隔 Ｄ 粗成形角形鋼管の外寸 ｄ 製品外寸 Ｒ 粗成形角形鋼管の隅部半径 ｒ 角形鋼管の隅部半径 Ｔ 増肉部厚さ ｔ 厚さ Ｔｔ 中間厚増肉部厚さ Ｗ 加熱幅 Ｖ 増肉部長さ Ｌ 梁材連結部を形成する長さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０４Ｂ 1/24 Ｅ０４Ｂ 1/24 Ｌ 1/58 ５０８ 1/58 ５０８Ｓ (72)発明者 中島 拓 大阪府大阪市淀川区加島３丁目10番111号 ナカジマ鋼管株式会社内 (72)発明者 中島 功雄 大阪府大阪市淀川区加島３丁目10番111号 ナカジマ鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AB01 AB16 AC15 AC16 AG31 AG53 CA90 4E028 EB03 FA03 4E063 AA01 KA13 MA10 4E087 AA10 BA02 BA18 CA31 CB01 CC04 DB06 DB24 HB01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板を曲げ成形したのち突き合わせ溶接
   することにより粗成形角形鋼管を造管し、この粗成形角
   形鋼管の目的とする箇所を加熱し、この加熱箇所に半成
   形角形鋼管の長手方向の圧縮力を付与して、加熱箇所の
   一部材料を内面側に増肉させ、目的とする箇所に増肉部
   を成形した粗成形角形鋼管の全体を加熱したのち、対向
   された辺の外面間の寸法や各隅部の半径が粗成形角形鋼
   管の寸法や半径よりも小さくなり、かつその外面が全長
   に亘って扁平状となるように熱間成形して得たことを特
   徴とする角形鋼管。
2. 【請求項２】 鋼板を曲げ成形したのち突き合わせ溶接
   することにより、正規の寸法かつ形状の角形鋼管に近似
   の粗成形角形鋼管を造管し、この粗成形角形鋼管の目的
   とする箇所を第１加熱手段により加熱し、この加熱箇所
   に圧縮力付与手段により粗成形角形鋼管に長手方向の圧
   縮力を付与するとともに、外面規制手段により外面を規
   制して、加熱箇所の一部材料を内面側に増肉させ、目的
   とする箇所に増肉部を成形した粗成形角形鋼管の全体を
   第２加熱手段により加熱したのち、角形鋼管成形手段に
   よって、対向された辺の外面間の寸法や各隅部の半径が
   粗成形角形鋼管の寸法や半径よりも小さくなり、かつそ
   の外面を全長に亘って扁平状とした角形鋼管に熱間成形
   することを特徴とする角形鋼管の製造方法。
3. 【請求項３】 目的とする箇所が粗成形角形鋼管の長手
   方向の複数箇所であり、梁材連結位置に対応して増肉部
   を成形したことを特徴とする請求項２記載の角形鋼管の
   製造方法。
4. 【請求項４】 目的とする箇所が、粗成形角形鋼管の長
   手方向の少なくとも一箇所であり、増肉部を梁材連結部
   を形成する長さに成形したことを特徴とする請求項２記
   載の角形鋼管の製造方法。
5. 【請求項５】 鋼板を曲げ成形したのち突き合わせ溶接
   することにより、正規の寸法かつ形状の角形鋼管に近似
   の粗成形角形鋼管を造管する造管手段と、粗成形角形鋼
   管の目的とする箇所を加熱する第１加熱手段と、この加
   熱箇所に粗成形角形鋼管の長手方向の圧縮力を付与して
   加熱箇所の一部材料を増肉させる圧縮力付与手段と、加
   熱箇所の外面を規制する外面規制手段と、目的とする箇
   所に増肉部を成形した粗成形角形鋼管の全体を加熱する
   第２加熱手段と、加熱した粗成形角形鋼管を、対向され
   た辺の外面間の寸法や各隅部の半径を粗成形角形鋼管の
   寸法や半径よりも小さくし、かつその外面を全長に亘っ
   て扁平状とした角形鋼管に熱間成形する角形鋼管成形手
   段とにより構成されていることを特徴とする角形鋼管の
   製造設備。