JP2004232308A - コラム付き丸形鋼管柱およびコラム付き丸形鋼管柱の製造方法 - Google Patents
コラム付き丸形鋼管柱およびコラム付き丸形鋼管柱の製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】形状精度が良く、溶接部の品質も改善し得、残留応力がなく、十分な靱性を有するコラム付き丸形鋼管柱、およびコラム付き丸形鋼管柱の製造方法を提供する。
【解決手段】所定の外径Ｄよりも大きい外径Ｄαの半成形丸形鋼管１の端と、所定の外径Ｄ，ｄよりも大きい外径Ｄα，ｄαで台形筒状の半成形丸形コラム３のいずれかの端とを、溶接５により結合してコラム付き半成形丸形鋼管６とした。コラム付き半成形丸形鋼管６を加熱したのち成形手段２１により熱間成形して、所定の外径Ｄ，ｄに形成したコラム付き丸形鋼管柱７を得た。コラム付き丸形鋼管柱は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管を熱間成形することで、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、形状精度が良く、溶接部の品質を改善でき、残留応力が殆どなくて高い座屈強度を得られ、二次溶接性に優れ、十分な靱性を有するものとなる。建築用の柱材に使用される大径で厚肉のコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
【選択図】 図５
【解決手段】所定の外径Ｄよりも大きい外径Ｄαの半成形丸形鋼管１の端と、所定の外径Ｄ，ｄよりも大きい外径Ｄα，ｄαで台形筒状の半成形丸形コラム３のいずれかの端とを、溶接５により結合してコラム付き半成形丸形鋼管６とした。コラム付き半成形丸形鋼管６を加熱したのち成形手段２１により熱間成形して、所定の外径Ｄ，ｄに形成したコラム付き丸形鋼管柱７を得た。コラム付き丸形鋼管柱は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管を熱間成形することで、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、形状精度が良く、溶接部の品質を改善でき、残留応力が殆どなくて高い座屈強度を得られ、二次溶接性に優れ、十分な靱性を有するものとなる。建築用の柱材に使用される大径で厚肉のコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
【選択図】 図５
Description
【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コラム付き丸形鋼管柱、およびコラム付き丸形鋼管柱の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の鋼管柱としては、円形鋼管からなる径の大きい下部柱の上端にレデューサー（コラム）の下端を、裏当て金やダイヤフラムを介して溶接結合し、そしてレデューサーの上端に円形鋼管からなる径の小さい上部柱の下端を、裏当て金やダイヤフラムを介して溶接結合している。ここでレデューサーは、鋼板により円錐台形筒状に形成されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、円形の下部柱や上部柱は、次のような方法で製造していた。すなわち、所定の幅でかつ所定の長さのパイプ用原板を準備しておき、このパイプ用原板における幅方向の端部に対して、プレス加工により所定幅の端曲げを行う。次に、端曲げされたパイプ用原板のほぼ中央部をさらにプレス加工することにより、断面形状がほぼＵ字状になるように曲げ成形する。そして、半円状の成形面を有する一対の成形型からなるプレス加工手段によって、断面形状がほぼ円形になるように成形する。このとき、凹部と凸部が係合される。なお、断面形状がほぼ円形になるように成形したのち、端部間（継目部）を溶接接合する方法もある（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらにレデューサーも同様であって、円弧の帯状に切断された１枚の鋼板に対してプレス曲げを行ったのち、１箇所を溶接することで円錐台形状に形成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３３１９１１号公報（第２頁、図７）
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−２３４５１１号公報（第３−５頁、図１、図２）
【０００７】
【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、円形の柱、円錐台形筒状のレデューサーともに、プレスによる曲げ精度が低いことから、柱とレデューサーとを溶接結合した鋼管柱は形状精度が悪くなる恐れがある。これを解決するために、柱やレデューサーを手作業によって精整して曲げ精度の補正を行っており、この手作業には多大な労力と時間を要することになる。
【０００８】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、形状精度が良く、しかも溶接部の品質も改善し得、さらに残留応力がなく、かつ十分な靱性を有するコラム付き丸形鋼管柱を提供することを目的としたものである。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、請求項１記載のコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造し得るコラム付き丸形鋼管柱の製造方法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記載のコラム付き丸形鋼管柱は、所定の外径よりも大きい外径の半成形丸形鋼管の端と、所定の外径よりも大きい外径で台形筒状の半成形丸形コラムのいずれかの端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち成形手段により熱間成形して、所定の外径に形成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、コラム付き丸形鋼管柱は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度は良いものになり、しかも溶接部の品質を改善し得る。さらにコラム付き丸形鋼管柱は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００１２】
また本発明の請求項２記載のコラム付き丸形鋼管柱は、上記した請求項１記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が大きい一端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とした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、コラム部分を上位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供し得る。
そして本発明の請求項３記載のコラム付き丸形鋼管柱は、上記した請求項１記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が小さい他端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管と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、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供し得る。
本発明の請求項４記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、所定の外径よりも大きい外径の半成形丸形鋼管と、所定の外径よりも大きい外径で台形筒状の半成形丸形コラムとを用意し、前記半成形丸形鋼管の端と半成形丸形コラムのいずれかの端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段による熱間成形によって、所定の外径のコラム付き角形鋼管柱としたことを特徴としたものである。
【００１５】
したがって請求項４の発明によると、外径が大きなコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段によって熱間成形することで、所定の外径のコラム付き丸形鋼管柱を製造し得る。
【００１６】
また本発明の請求項５記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、上記した請求項４記載の構成において、成形手段はロール成形形式であって、成形ロールの位置を移動制御しながら熱間成形を行う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、成形ロールの位置を移動制御することで、コラム付き半成形丸形鋼管に対する熱間成形を実現し得る。
そして本発明の請求項６記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、上記した請求項４または５記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が大きい一端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、半成形丸形鋼管側から成形手段に通して熱間成形することを特徴としたものである。
【００１８】
したがって請求項６の発明によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく製造し得る。
さらに本発明の請求項７記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、上記した請求項４または５記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が小さい他端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、半成形丸形鋼管側から成形手段に通して熱間成形することを特徴としたものである。
【００１９】
したがって請求項７の発明によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく製造し得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態を、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱を対象として、図１〜図１１に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示すように、半成形丸形鋼管１は、所定の板厚ｔで帯状の鋼板１Ａをプレスなどにより曲げ成形したのち、溶接により結合することで、最終形状（最終製品のコラム付き丸形鋼管柱の形状）の外径に対して、外径Ｄαが大きく形成されている。ここで半成形丸形鋼管１としては、突き合わせ溶接部２が１箇所のワンシーム形状が示されているが、これは突き合わせ溶接部が２箇所のツーシーム形状などであってもよい。
【００２２】
図２に示すように、半成形丸形コラム３は、前記半成形丸形鋼管１の板厚ｔよりも厚い板厚Тでかつ所定の形状に切断形成された鋼板３Ａを、プレスなどにより曲げ成形したのち、溶接により結合することで、一端３ａの外径と他端３ｂの外径が異なる真芯台形筒状に形成されている。
【００２３】
その際に、最終形状に対して、一端３ａは外径Ｄαが大きく形成され、また他端３ｂも外径ｄαが大きく、すなわちＤα＞ｄαに形成されている。そして一端３ａの外径Ｄαは、前記半成形丸形鋼管１の外径Ｄαと同等状に形成されている。ここで半成形丸形コラム３としては、突き合わせ溶接部４が１箇所のワンシーム形状が示されているが、これは突き合わせ溶接部が２箇所のツーシーム形状などであってもよい。
【００２４】
上記のように形成された半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３とは、図３に示すように、半成形丸形鋼管１の端と半成形丸形コラム３の一端３ａとを相当接させた状態で、溶接５により結合することによってコラム付き半成形丸形鋼管６とされる。なお、半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３との相当接部分（溶接５を行う部分）には開先が形成されている。
【００２５】
次いで図４に示すように、コラム付き半成形丸形鋼管６を加熱炉（加熱手段の一例）１０に入れて加熱する。この加熱炉１０は、高周波、ガス、油などによる加熱形式であり、以て全体を６００〜１０００℃（Ａ３変態点を含む。）に加熱する。
【００２６】
そしてコラム付き半成形角形鋼管６を加熱炉１０から出し、図５に示すように、成形部搬送手段１１により搬送する。この成形部搬送手段１１は、搬送コンベヤ装置（ローラコンベヤ装置）１２と、その搬送経路１３中の複数箇所（または単数箇所）に配設された挟持式の搬送力付与装置１４とからなる。ここで搬送力付与装置１４は、上下一対で鼓形の搬送ロール１５，１５を有し、これら搬送ロール１５は駆動装置（図示せず。）によって、それぞれ駆動回転可能に構成されている。
【００２７】
前記搬送経路１３中の所定箇所には、加熱されたコラム付き半成形丸形鋼管６を熱間成形する成形手段２１が配設されている。この成形手段２１は、機枠２２の上手部分に設けられた鋼管成形装置２３と、機枠２２の下手部分に設けられたコラム成形装置３１とからなる。
【００２８】
図５、図６に示すように、前記鋼管成形装置２３は絞り成形が可能なロール成形形式であって、機枠２２側に上下一対の成形ロール２４，２４と左右一対の成形ロール２７，２７などを設けることにより構成されている。ここで成形ロール２４，２７は鼓形であって、その円弧状の成形面２４ａ，２７ａは、最終半径Ｒに対応するように形成されている。
【００２９】
各成形ロール２４，２７は、それぞれロール支持体２５，２８に回転可能に支持されており、そして駆動装置（図示せず。）によって、それぞれ駆動回転可能に構成されている。前記ロール支持体２５，２８は、それぞれ機枠２２側に設けられたシリンダー装置２６，２９における内向きのピストンロッドに着脱自在に連結されており、以てシリンダー装置２６，２９の伸縮動によって、ロール支持体２５，２８を介して成形ロール２４，２７が各別に移動可能に構成される。
【００３０】
図５、図７、図８に示すように、前記コラム成形装置３１は絞り成形が可能なロール成形形式であり、そのリング状の本体３２は、機枠２２側に対して適宜の支持手段により支持されることにより、搬送経路１３に沿った軸心の回りに回転自在に構成されるとともに、駆動装置（図示せず。）によって強制回転可能に構成されている。
【００３１】
前記本体３２の内面側で１２０°置きの３箇所（または１箇所や複数箇所）にはガイド体３３が設けられ、このガイド体３３には回転軸心に対して接近離間動自在な移動体３４が設けられている。そして移動体３４にはブラケット３５などを介して成形ロール３６が、最終形状のテーパ面（傾斜外面）に沿った軸心の回りに遊転自在に設けられている。前記移動体３４は、加圧用のシリンダー装置（加圧装置の一例。）３７を介して移動自在に構成されており、以てコンピュータなどの制御部４１を介してシリンダー装置３７を伸縮制御することで、成形ロール３６の位置を移動制御可能に構成している。
【００３２】
前記制御部４１は共有化され、前記シリンダー装置２６，２９の伸縮動も制御されるように構成されている。そして、鋼管成形装置２３の上手位置には半成形丸形鋼管１の形状検出装置４２が設けられるとともに、コラム成形装置３１の上手位置には半成形丸形コラム３の形状検出装置４３が設けられている。これら形状検出装置４２，４３は非接触形式（センサーなど）や接触形式などからなり、その検出信号を前記制御部４１に入力するように構成されている。
【００３３】
以上の２２〜４３などにより、成形ロール２４，２７、３６の位置を移動制御しながら熱間成形を行う成形手段２１の一例が構成される。
前述したように、加熱炉１０において加熱されたコラム付き半成形丸形鋼管６は、半成形丸形鋼管１側が先行される（半成形丸形コラム３側が後行される）状態で、搬送コンベヤ装置１２上で長さ方向に搬送される。そして、まず搬送力付与装置１４の搬送ロール１５，１５により上下から挟持されることで搬送力が付与されることになり、以てコラム付き半成形丸形鋼管６は搬送経路１３上において設定速度で送り搬送される。
【００３４】
これにより、コラム付き半成形丸形鋼管６は半成形丸形鋼管１側から成形手段２１に搬入される。その際に成形手段２１におけるコラム成形装置３１は非作用状態にある。そして鋼管成形装置２３では、形状検出装置４２が半成形丸形鋼管１の部分を検出することで、制御部４１を介してシリンダー装置２６，２９が伸縮動され、以て成形ロール２４，２７群が所定位置とされている。したがって半成形丸形鋼管１の部分は、図６に示すように、所定位置とされた成形ロール２４，２７群の成形面２４ａ，２７ａによって、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形鋼管１の部分は、最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成される。
【００３５】
このようにして半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形を行えるのであり、そして形状検出装置４２が、半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３との境界部、たとえば溶接５の部分を検出することで、或る設定した時間後に制御部４１を介してシリンダー装置２６，２９が収縮動され、以て鋼管成形装置２３は非作用状態になる。
【００３６】
この状態でコラム付き半成形丸形鋼管６は搬送され、そして成形手段２１におけるコラム成形装置３１では、形状検出装置４３が半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３との境界部、たとえば溶接５の部分を検出することで、制御部４１を介して、回転駆動部により本体３２を回転させるとともに、シリンダー装置３７を伸展制御して移動体３４を接近動させる。これにより、半成形丸形コラム３の一端３ａ側に成形ロール３６群を加圧当接させた状態で、成形ロール３６群を本体３２とともに回転させることになり、以て成形ロール３６の遊転を伴いながら、図７、図８に示すように、一端３ａ側に対して熱間絞り成形を行う。
【００３７】
そして、コラム付き半成形丸形鋼管６の搬送に伴って移動体３４を接近動させるように制御することで、すなわち成形ロール３６群の位置を接近移動制御することで、図９、図１０に示すように他端３ｂ側までの熱間絞り成形を行う。その際に成形ロール３６の接近動の制御は、半成形丸形コラム３の部分におけるテーパ面（傾斜外面）を形状検出装置４３により随時検出することで、あるいは溶接５の部分の検出をスタートとして、あらかじめ設定されたパターンに基づいて行われる。
【００３８】
このような成形ロール３６の接近動によって半成形丸形コラム３の部分は、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形コラム３の部分は、一端３ａが最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成され、そして他端３ｂが最終形状に対応した所定の小さな外径ｄに形成され、また一端３ａから他端３ｂの間では、最終形状に対応した所定の外径Ｄ〜ｄ内に形成される。
【００３９】
なお半成形丸形コラム３の部分などの熱間成形は、成形手段２１の下手に配設された搬送力付与装置１４によって、搬送経路１３上において設定速度で送り搬送させながら行われる。
【００４０】
上述したような熱間成形を行ったのち放冷（冷却）することで、図１１の実線に示すように、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱（最終製品）７を得ることができる。このようにして製造したコラム付き丸形鋼管柱７は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管６を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度は良いものになり、しかも溶接部２，４，５の品質を改善し得る。さらに熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００４１】
そして図１１の実線に示すように、コラム付き丸形鋼管柱７は立設され、図１１の仮想線に示すように、コラムの他端（上端）に上部丸形鋼管柱８の端が当接されて溶接されることで、建築用の中央箇所使用の柱材とされる。なおコラムの部分には梁材９が連結される。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態を、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱を対象として、図１２〜図２１に基づいて説明する。
【００４３】
図１２に示すように、半成形丸形コラム５１は、前記半成形丸形鋼管１の板厚ｔよりも厚い板厚Тでかつ所定の形状に切断形成された鋼板５１Ａを、プレスなどにより曲げ成形したのち、溶接により結合することで、一端５１ａの外径と他端５１ｂの外径が異なる断面台形筒状に形成されている。
【００４４】
その際に、最終形状に対して、一端５１ａは外径Ｄαが大きく形成され、また他端５１ｂも外径ＤＤαが大きく、すなわちＤα＜ＤＤαに形成されている。そして一端５１ａの外径Ｄαは、前記半成形丸形鋼管１の外径Ｄαと同等状に形成されている。ここで半成形丸形コラム５１としては、突き合わせ溶接部５２が１箇所のワンシーム形状が示されているが、これは突き合わせ溶接部が２箇所のツーシーム形状などであってもよい。
【００４５】
上記のように形成された半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム５１とは、図１３に示すように、半成形丸形鋼管１の端と半成形丸形コラム５１の一端５１ａとを相当接させた状態で、溶接５３により結合することによってコラム付き半成形丸形鋼管５４とされる。次いで図１４に示すように、コラム付き半成形丸形鋼管５４を加熱炉１０に入れて加熱する。
【００４６】
このコラム付き半成形丸形鋼管５４を加熱炉１０から出し、図１５に示すように、成形部搬送手段６１により搬送する。この成形部搬送手段６１は、成形手段２１の上手に配設される搬送用台車６２と、成形手段２１の下手に配設される搬送コンベヤ装置（ローラコンベヤ装置）６３と、これらにより形成される搬送経路６４中の複数箇所に配設された挟持式の搬送力付与装置６５などからなる。
【００４７】
ここで搬送力付与装置６５は、上下一対で鼓形の搬送ロール６６，６６を有し、これら搬送ロール６６は駆動装置（図示せず。）によって、それぞれ駆動回転可能に構成されている。その際に、成形手段２１の上手に配設される搬送力付与装置６５は、両搬送ロール６６が互いに離間動することで半成形丸形コラム５１の通過を許す構成とされ、また成形手段２１の下手に配設される搬送力付与装置６５は、熱間成形後のコラム付き丸形鋼管柱を上方や横側方へ取り出し可能に構成されている。
【００４８】
なお成形手段２１は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の構成であって、異なるところは、成形ロール３６の遊転が行われる軸心が、図１８に示すように、最終形状のテーパ面（傾斜外面）に沿うように逆方向に傾斜している点である。
【００４９】
前述したように、加熱炉１０において加熱されたコラム付き半成形丸形鋼管５４は、図１５の実線に示すように、半成形丸形鋼管１側が先行され、半成形丸形コラム５１側が搬送用台車６２に支持されて後行される状態で、搬送経路６４上で長さ方向に搬送され、そして成形手段２１に搬入される。
【００５０】
これにより半成形丸形鋼管１の部分は、図１６に示すように、所定位置とされた成形ロール２４，２７群によって、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形鋼管１の部分は、最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成される。
【００５１】
そして形状検出装置４３が、半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム５１との境界部、たとえば溶接５３の部分を検出することで、制御部４１を介して、回転駆動部により本体３２を回転させるとともに、シリンダー装置３７を伸展制御して移動体３４を接近動させる。これにより、半成形丸形コラム５１の一端５１ａ側に成形ロール３６群を加圧当接させた状態で、成形ロール３６群を本体３２とともに回転させることになり、以て成形ロール３６の遊転を伴いながら、図１７、図１８に示すように、一端３ａ側に対して熱間絞り成形を行う。
【００５２】
そして、コラム付き半成形丸形鋼管６の搬送に伴ってシリンダー装置３７を収縮動させ、移動体３４を離間動させるように制御することで、すなわち成形ロール３６群の位置を離間移動制御することで、図１９、図２０に示すように他端３ｂ側までの熱間絞り成形を行う。その際に成形ロール３６の離間動の制御は、半成形丸形コラム５１の部分におけるテーパ面（傾斜外面）を形状検出装置４３により随時検出することで、あるいは溶接５３の部分の検出をスタートとして、あらかじめ設定されたパターンに基づいて行われる。さらに成形ロール３６群の離間動は、半成形丸形コラム５１に対する加圧成形状態を維持しながら行われる。
【００５３】
このような成形ロール３６の離間動によって半成形丸形コラム５１の部分は、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形コラム５１の部分は、一端５１ａが最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成され、そして他端５１ｂが最終形状に対応した所定の大きな外径ＤＤに形成され、また一端５１ａから他端５１ｂの間では、最終形状に対応した所定の外形寸法Ｄ〜ＤＤ内に形成される。
【００５４】
上述したような熱間成形を行うことで、図１５の仮想線に示すように、成形手段２１から搬出され、その後に搬送経路１３から別の箇所に取り出したのち放冷（冷却）することで、図２１の実線に示すように、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱（最終製品）５７を得ることができる。
【００５５】
このようにして製造したコラム付き丸形鋼管柱５７は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管５４を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度は良いものになり、しかも溶接部２，５２，５３の品質を改善し得る。さらに熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００５６】
そして図２１の実線に示すように、コラム付き丸形鋼管柱５７は立設され、図２１の仮想線に示すように、コラムの他端（下端）に下部丸形鋼管柱５８の端が当接されて溶接されることで、建築用の中央箇所使用の柱材とされる。なおコラムの部分には梁材５９が連結される。
【００５７】
上記した実施の形態のように、成形手段２１におけるロール支持体２５，２８が、シリンダー装置２６，２９のピストンロッドに着脱自在に連結される構成と、各別に移動可能な構成とによって、その円弧状の成形面の円弧半径が異なる成形ロール群を、上下方向や左右方向で取り換えて配置し得、以て最終形状の直径が異なる種々な半成形丸形鋼管１に対処し得る。
【００５８】
上記した実施の形態では、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱７，５７を得ているが、これは偏芯台形筒状の半成形丸形コラムを使用し、そして成形ロール３６群の移動を制御などすることで、同様にして、偏芯台形筒状のコラムを有する隅箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱などを得ることができる。
【００５９】
上記した実施の形態では、鋼管成形装置２３によって半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形を行い、そしてコラム成形装置３３によって半成形丸形コラム３，５１の熱間成形を行っているが、これは制御部４１において適宜に制御することで、鋼管成形装置２３によって、半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形に連続して半成形丸形コラム３，５１の上手部分（前端部分）の熱間成形を行い、引き続いてコラム成形装置３３によって半成形丸形コラム３，５１の残りの部分の熱間成形を行ってもよい。
【００６０】
上記した実施の形態では、鋼管成形装置２３によって半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形を行い、そしてコラム成形装置３３によって半成形丸形コラム３，５１の熱間成形を行っているが、これは半成形丸形鋼管１から半成形丸形コラム３，５１に亘っての全長を、同じ成形装置により熱間成形を行う成形手段などであってもよい。
【００６１】
上記した実施の形態では、成形手段２１としてロール成形形式が採用されているが、これはプレス成形形式などであってもよい。
上記した実施の形態において、シリンダー装置２６，２９，３７としては油圧形式や空圧形式などが採用される。またシリンダー装置の形式に代えて、螺子形式なども採用できる。
【００６２】
上記した実施の形態では、半成形丸形コラム３，５１を、半成形丸形鋼管１の板厚ｔよりも厚い板厚Тとしているが、これは半成形丸形鋼管１の板厚ｔと同じものであってもよい。
【００６３】
上記した実施の形態では、コラム付き半成形丸形鋼管６，５４を加熱したのち、半成形丸形鋼管１側から成形手段２１に通して熱間成形を行っているが、これは半成形丸形コラム３，５１側から成形手段２１に通して熱間成形を行ってもよい。
【００６４】
上記した実施の形態では、成形手段２１におけるコラム成形装置３１として、回転自在な本体３２を介して成形ロール３６群を半成形丸形コラム３，５１の周りで回転させる形式が示されているが、これは本体３２を固定として、コラム付き半成形丸形鋼管６，５４、すなわち半成形丸形コラム３，５１を自転させる形式などであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、コラム付き丸形鋼管柱は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度を良いものにでき、しかも溶接部の品質を改善できる。さらにコラム付き丸形鋼管柱は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度を得ることができるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものにできる。これにより、たとえば建築用の柱材に使用される大径で厚肉のコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
【００６６】
また上記した本発明の請求項２によると、コラム部分を上位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
そして上記した本発明の請求項３によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
【００６７】
さらに上記した本発明の請求項４によると、外径が大きなコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段によって熱間成形することで、所定の外径のコラム付き丸形鋼管柱を製造できる。これにより、請求項１記載のコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造できる。
【００６８】
しかも上記した本発明の請求項５によると、成形ロールの位置を移動制御することで、コラム付き半成形丸形鋼管に対する熱間成形を容易に確実に実現できる。
【００６９】
また上記した本発明の請求項６によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造できる。
【００７０】
そして上記した本発明の請求項７によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造できる。
【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、コラム付き丸形鋼管柱の製造方法に使用される半成形丸形鋼管で、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法に使用される半成形丸形コラムで、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法におけるコラム付き半成形丸形鋼管の一部切り欠き側面図である。
【図４】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における加熱の説明図である。
【図５】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における成形ラインの概略側面図である。
【図６】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段による丸形鋼管部の成形時の正面図である。
【図７】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の正面図である。
【図８】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図９】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の正面図である。
【図１０】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図１１】同コラム付き丸形鋼管柱の側面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示し、コラム付き丸形鋼管柱の製造方法に使用される半成形丸形コラムで、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１３】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法におけるコラム付き半成形丸形鋼管の一部切り欠き側面図である。
【図１４】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における加熱の説明図である。
【図１５】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における成形ラインの概略側面図である。
【図１６】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段による丸形鋼管部の成形時の正面図である。
【図１７】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の正面図である。
【図１８】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図１９】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の正面図である。
【図２０】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図２１】同コラム付き丸形鋼管柱の側面図である。
【符号の説明】
１ 半成形丸形鋼管
３ 半成形丸形コラム
３ａ 一端
３ｂ 他端
５ 溶接
６ コラム付き半成形丸形鋼管
７ コラム付き丸形鋼管柱（最終製品）
８ 上部丸形鋼管柱
９ 梁材
１０ 加熱炉（加熱手段）
１１ 成形部搬送手段
１３ 搬送経路
１４ 搬送力付与装置
２１ 成形手段
２３ 鋼管成形装置
２４ 成形ロール
２４ａ 成形面
２６ シリンダー装置
２７ 成形ロール
２７ａ 成形面
２９ シリンダー装置
３１ コラム成形装置
３２ 本体
３４ 移動体
３６ 成形ロール
３７ シリンダー装置（加圧装置）
４１ 制御部
４２ 形状検出装置
４３ 形状検出装置
５１ 半成形丸形コラム
５１ａ 一端
５１ｂ 他端
５３ 溶接
５４ コラム付き半成形丸形鋼管
５７ コラム付き丸形鋼管柱（最終製品）
５８ 下部丸形鋼管柱
５９ 梁材
６１ 成形部搬送手段
６２ 搬送用台車
６４ 搬送経路
６５ 搬送力付与装置
Ｄα 大きな外径
ＤＤα 大きな外径
Ｄ 所定の外径
ＤＤ 所定の外径
ｄα 大きな外径
ｄ 所定の外径
Ｒ 最終半径
【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コラム付き丸形鋼管柱、およびコラム付き丸形鋼管柱の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の鋼管柱としては、円形鋼管からなる径の大きい下部柱の上端にレデューサー（コラム）の下端を、裏当て金やダイヤフラムを介して溶接結合し、そしてレデューサーの上端に円形鋼管からなる径の小さい上部柱の下端を、裏当て金やダイヤフラムを介して溶接結合している。ここでレデューサーは、鋼板により円錐台形筒状に形成されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そして、円形の下部柱や上部柱は、次のような方法で製造していた。すなわち、所定の幅でかつ所定の長さのパイプ用原板を準備しておき、このパイプ用原板における幅方向の端部に対して、プレス加工により所定幅の端曲げを行う。次に、端曲げされたパイプ用原板のほぼ中央部をさらにプレス加工することにより、断面形状がほぼＵ字状になるように曲げ成形する。そして、半円状の成形面を有する一対の成形型からなるプレス加工手段によって、断面形状がほぼ円形になるように成形する。このとき、凹部と凸部が係合される。なお、断面形状がほぼ円形になるように成形したのち、端部間（継目部）を溶接接合する方法もある（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００４】
さらにレデューサーも同様であって、円弧の帯状に切断された１枚の鋼板に対してプレス曲げを行ったのち、１箇所を溶接することで円錐台形状に形成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−３３１９１１号公報（第２頁、図７）
【０００６】
【特許文献２】
特開平９−２３４５１１号公報（第３−５頁、図１、図２）
【０００７】
【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、円形の柱、円錐台形筒状のレデューサーともに、プレスによる曲げ精度が低いことから、柱とレデューサーとを溶接結合した鋼管柱は形状精度が悪くなる恐れがある。これを解決するために、柱やレデューサーを手作業によって精整して曲げ精度の補正を行っており、この手作業には多大な労力と時間を要することになる。
【０００８】
そこで本発明の請求項１記載の発明は、形状精度が良く、しかも溶接部の品質も改善し得、さらに残留応力がなく、かつ十分な靱性を有するコラム付き丸形鋼管柱を提供することを目的としたものである。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、請求項１記載のコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造し得るコラム付き丸形鋼管柱の製造方法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記載のコラム付き丸形鋼管柱は、所定の外径よりも大きい外径の半成形丸形鋼管の端と、所定の外径よりも大きい外径で台形筒状の半成形丸形コラムのいずれかの端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち成形手段により熱間成形して、所定の外径に形成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、コラム付き丸形鋼管柱は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度は良いものになり、しかも溶接部の品質を改善し得る。さらにコラム付き丸形鋼管柱は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００１２】
また本発明の請求項２記載のコラム付き丸形鋼管柱は、上記した請求項１記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が大きい一端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とした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、コラム部分を上位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供し得る。
そして本発明の請求項３記載のコラム付き丸形鋼管柱は、上記した請求項１記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が小さい他端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管と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、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供し得る。
本発明の請求項４記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、所定の外径よりも大きい外径の半成形丸形鋼管と、所定の外径よりも大きい外径で台形筒状の半成形丸形コラムとを用意し、前記半成形丸形鋼管の端と半成形丸形コラムのいずれかの端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段による熱間成形によって、所定の外径のコラム付き角形鋼管柱としたことを特徴としたものである。
【００１５】
したがって請求項４の発明によると、外径が大きなコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段によって熱間成形することで、所定の外径のコラム付き丸形鋼管柱を製造し得る。
【００１６】
また本発明の請求項５記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、上記した請求項４記載の構成において、成形手段はロール成形形式であって、成形ロールの位置を移動制御しながら熱間成形を行う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、成形ロールの位置を移動制御することで、コラム付き半成形丸形鋼管に対する熱間成形を実現し得る。
そして本発明の請求項６記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、上記した請求項４または５記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が大きい一端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、半成形丸形鋼管側から成形手段に通して熱間成形することを特徴としたものである。
【００１８】
したがって請求項６の発明によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく製造し得る。
さらに本発明の請求項７記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法は、上記した請求項４または５記載の構成において、半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が小さい他端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、半成形丸形鋼管側から成形手段に通して熱間成形することを特徴としたものである。
【００１９】
したがって請求項７の発明によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく製造し得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態を、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱を対象として、図１〜図１１に基づいて説明する。
【００２１】
図１に示すように、半成形丸形鋼管１は、所定の板厚ｔで帯状の鋼板１Ａをプレスなどにより曲げ成形したのち、溶接により結合することで、最終形状（最終製品のコラム付き丸形鋼管柱の形状）の外径に対して、外径Ｄαが大きく形成されている。ここで半成形丸形鋼管１としては、突き合わせ溶接部２が１箇所のワンシーム形状が示されているが、これは突き合わせ溶接部が２箇所のツーシーム形状などであってもよい。
【００２２】
図２に示すように、半成形丸形コラム３は、前記半成形丸形鋼管１の板厚ｔよりも厚い板厚Тでかつ所定の形状に切断形成された鋼板３Ａを、プレスなどにより曲げ成形したのち、溶接により結合することで、一端３ａの外径と他端３ｂの外径が異なる真芯台形筒状に形成されている。
【００２３】
その際に、最終形状に対して、一端３ａは外径Ｄαが大きく形成され、また他端３ｂも外径ｄαが大きく、すなわちＤα＞ｄαに形成されている。そして一端３ａの外径Ｄαは、前記半成形丸形鋼管１の外径Ｄαと同等状に形成されている。ここで半成形丸形コラム３としては、突き合わせ溶接部４が１箇所のワンシーム形状が示されているが、これは突き合わせ溶接部が２箇所のツーシーム形状などであってもよい。
【００２４】
上記のように形成された半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３とは、図３に示すように、半成形丸形鋼管１の端と半成形丸形コラム３の一端３ａとを相当接させた状態で、溶接５により結合することによってコラム付き半成形丸形鋼管６とされる。なお、半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３との相当接部分（溶接５を行う部分）には開先が形成されている。
【００２５】
次いで図４に示すように、コラム付き半成形丸形鋼管６を加熱炉（加熱手段の一例）１０に入れて加熱する。この加熱炉１０は、高周波、ガス、油などによる加熱形式であり、以て全体を６００〜１０００℃（Ａ３変態点を含む。）に加熱する。
【００２６】
そしてコラム付き半成形角形鋼管６を加熱炉１０から出し、図５に示すように、成形部搬送手段１１により搬送する。この成形部搬送手段１１は、搬送コンベヤ装置（ローラコンベヤ装置）１２と、その搬送経路１３中の複数箇所（または単数箇所）に配設された挟持式の搬送力付与装置１４とからなる。ここで搬送力付与装置１４は、上下一対で鼓形の搬送ロール１５，１５を有し、これら搬送ロール１５は駆動装置（図示せず。）によって、それぞれ駆動回転可能に構成されている。
【００２７】
前記搬送経路１３中の所定箇所には、加熱されたコラム付き半成形丸形鋼管６を熱間成形する成形手段２１が配設されている。この成形手段２１は、機枠２２の上手部分に設けられた鋼管成形装置２３と、機枠２２の下手部分に設けられたコラム成形装置３１とからなる。
【００２８】
図５、図６に示すように、前記鋼管成形装置２３は絞り成形が可能なロール成形形式であって、機枠２２側に上下一対の成形ロール２４，２４と左右一対の成形ロール２７，２７などを設けることにより構成されている。ここで成形ロール２４，２７は鼓形であって、その円弧状の成形面２４ａ，２７ａは、最終半径Ｒに対応するように形成されている。
【００２９】
各成形ロール２４，２７は、それぞれロール支持体２５，２８に回転可能に支持されており、そして駆動装置（図示せず。）によって、それぞれ駆動回転可能に構成されている。前記ロール支持体２５，２８は、それぞれ機枠２２側に設けられたシリンダー装置２６，２９における内向きのピストンロッドに着脱自在に連結されており、以てシリンダー装置２６，２９の伸縮動によって、ロール支持体２５，２８を介して成形ロール２４，２７が各別に移動可能に構成される。
【００３０】
図５、図７、図８に示すように、前記コラム成形装置３１は絞り成形が可能なロール成形形式であり、そのリング状の本体３２は、機枠２２側に対して適宜の支持手段により支持されることにより、搬送経路１３に沿った軸心の回りに回転自在に構成されるとともに、駆動装置（図示せず。）によって強制回転可能に構成されている。
【００３１】
前記本体３２の内面側で１２０°置きの３箇所（または１箇所や複数箇所）にはガイド体３３が設けられ、このガイド体３３には回転軸心に対して接近離間動自在な移動体３４が設けられている。そして移動体３４にはブラケット３５などを介して成形ロール３６が、最終形状のテーパ面（傾斜外面）に沿った軸心の回りに遊転自在に設けられている。前記移動体３４は、加圧用のシリンダー装置（加圧装置の一例。）３７を介して移動自在に構成されており、以てコンピュータなどの制御部４１を介してシリンダー装置３７を伸縮制御することで、成形ロール３６の位置を移動制御可能に構成している。
【００３２】
前記制御部４１は共有化され、前記シリンダー装置２６，２９の伸縮動も制御されるように構成されている。そして、鋼管成形装置２３の上手位置には半成形丸形鋼管１の形状検出装置４２が設けられるとともに、コラム成形装置３１の上手位置には半成形丸形コラム３の形状検出装置４３が設けられている。これら形状検出装置４２，４３は非接触形式（センサーなど）や接触形式などからなり、その検出信号を前記制御部４１に入力するように構成されている。
【００３３】
以上の２２〜４３などにより、成形ロール２４，２７、３６の位置を移動制御しながら熱間成形を行う成形手段２１の一例が構成される。
前述したように、加熱炉１０において加熱されたコラム付き半成形丸形鋼管６は、半成形丸形鋼管１側が先行される（半成形丸形コラム３側が後行される）状態で、搬送コンベヤ装置１２上で長さ方向に搬送される。そして、まず搬送力付与装置１４の搬送ロール１５，１５により上下から挟持されることで搬送力が付与されることになり、以てコラム付き半成形丸形鋼管６は搬送経路１３上において設定速度で送り搬送される。
【００３４】
これにより、コラム付き半成形丸形鋼管６は半成形丸形鋼管１側から成形手段２１に搬入される。その際に成形手段２１におけるコラム成形装置３１は非作用状態にある。そして鋼管成形装置２３では、形状検出装置４２が半成形丸形鋼管１の部分を検出することで、制御部４１を介してシリンダー装置２６，２９が伸縮動され、以て成形ロール２４，２７群が所定位置とされている。したがって半成形丸形鋼管１の部分は、図６に示すように、所定位置とされた成形ロール２４，２７群の成形面２４ａ，２７ａによって、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形鋼管１の部分は、最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成される。
【００３５】
このようにして半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形を行えるのであり、そして形状検出装置４２が、半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３との境界部、たとえば溶接５の部分を検出することで、或る設定した時間後に制御部４１を介してシリンダー装置２６，２９が収縮動され、以て鋼管成形装置２３は非作用状態になる。
【００３６】
この状態でコラム付き半成形丸形鋼管６は搬送され、そして成形手段２１におけるコラム成形装置３１では、形状検出装置４３が半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム３との境界部、たとえば溶接５の部分を検出することで、制御部４１を介して、回転駆動部により本体３２を回転させるとともに、シリンダー装置３７を伸展制御して移動体３４を接近動させる。これにより、半成形丸形コラム３の一端３ａ側に成形ロール３６群を加圧当接させた状態で、成形ロール３６群を本体３２とともに回転させることになり、以て成形ロール３６の遊転を伴いながら、図７、図８に示すように、一端３ａ側に対して熱間絞り成形を行う。
【００３７】
そして、コラム付き半成形丸形鋼管６の搬送に伴って移動体３４を接近動させるように制御することで、すなわち成形ロール３６群の位置を接近移動制御することで、図９、図１０に示すように他端３ｂ側までの熱間絞り成形を行う。その際に成形ロール３６の接近動の制御は、半成形丸形コラム３の部分におけるテーパ面（傾斜外面）を形状検出装置４３により随時検出することで、あるいは溶接５の部分の検出をスタートとして、あらかじめ設定されたパターンに基づいて行われる。
【００３８】
このような成形ロール３６の接近動によって半成形丸形コラム３の部分は、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形コラム３の部分は、一端３ａが最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成され、そして他端３ｂが最終形状に対応した所定の小さな外径ｄに形成され、また一端３ａから他端３ｂの間では、最終形状に対応した所定の外径Ｄ〜ｄ内に形成される。
【００３９】
なお半成形丸形コラム３の部分などの熱間成形は、成形手段２１の下手に配設された搬送力付与装置１４によって、搬送経路１３上において設定速度で送り搬送させながら行われる。
【００４０】
上述したような熱間成形を行ったのち放冷（冷却）することで、図１１の実線に示すように、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱（最終製品）７を得ることができる。このようにして製造したコラム付き丸形鋼管柱７は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管６を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度は良いものになり、しかも溶接部２，４，５の品質を改善し得る。さらに熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００４１】
そして図１１の実線に示すように、コラム付き丸形鋼管柱７は立設され、図１１の仮想線に示すように、コラムの他端（上端）に上部丸形鋼管柱８の端が当接されて溶接されることで、建築用の中央箇所使用の柱材とされる。なおコラムの部分には梁材９が連結される。
【００４２】
次に、本発明の第２の実施の形態を、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱を対象として、図１２〜図２１に基づいて説明する。
【００４３】
図１２に示すように、半成形丸形コラム５１は、前記半成形丸形鋼管１の板厚ｔよりも厚い板厚Тでかつ所定の形状に切断形成された鋼板５１Ａを、プレスなどにより曲げ成形したのち、溶接により結合することで、一端５１ａの外径と他端５１ｂの外径が異なる断面台形筒状に形成されている。
【００４４】
その際に、最終形状に対して、一端５１ａは外径Ｄαが大きく形成され、また他端５１ｂも外径ＤＤαが大きく、すなわちＤα＜ＤＤαに形成されている。そして一端５１ａの外径Ｄαは、前記半成形丸形鋼管１の外径Ｄαと同等状に形成されている。ここで半成形丸形コラム５１としては、突き合わせ溶接部５２が１箇所のワンシーム形状が示されているが、これは突き合わせ溶接部が２箇所のツーシーム形状などであってもよい。
【００４５】
上記のように形成された半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム５１とは、図１３に示すように、半成形丸形鋼管１の端と半成形丸形コラム５１の一端５１ａとを相当接させた状態で、溶接５３により結合することによってコラム付き半成形丸形鋼管５４とされる。次いで図１４に示すように、コラム付き半成形丸形鋼管５４を加熱炉１０に入れて加熱する。
【００４６】
このコラム付き半成形丸形鋼管５４を加熱炉１０から出し、図１５に示すように、成形部搬送手段６１により搬送する。この成形部搬送手段６１は、成形手段２１の上手に配設される搬送用台車６２と、成形手段２１の下手に配設される搬送コンベヤ装置（ローラコンベヤ装置）６３と、これらにより形成される搬送経路６４中の複数箇所に配設された挟持式の搬送力付与装置６５などからなる。
【００４７】
ここで搬送力付与装置６５は、上下一対で鼓形の搬送ロール６６，６６を有し、これら搬送ロール６６は駆動装置（図示せず。）によって、それぞれ駆動回転可能に構成されている。その際に、成形手段２１の上手に配設される搬送力付与装置６５は、両搬送ロール６６が互いに離間動することで半成形丸形コラム５１の通過を許す構成とされ、また成形手段２１の下手に配設される搬送力付与装置６５は、熱間成形後のコラム付き丸形鋼管柱を上方や横側方へ取り出し可能に構成されている。
【００４８】
なお成形手段２１は、前述した第１の実施の形態とほぼ同様の構成であって、異なるところは、成形ロール３６の遊転が行われる軸心が、図１８に示すように、最終形状のテーパ面（傾斜外面）に沿うように逆方向に傾斜している点である。
【００４９】
前述したように、加熱炉１０において加熱されたコラム付き半成形丸形鋼管５４は、図１５の実線に示すように、半成形丸形鋼管１側が先行され、半成形丸形コラム５１側が搬送用台車６２に支持されて後行される状態で、搬送経路６４上で長さ方向に搬送され、そして成形手段２１に搬入される。
【００５０】
これにより半成形丸形鋼管１の部分は、図１６に示すように、所定位置とされた成形ロール２４，２７群によって、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形鋼管１の部分は、最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成される。
【００５１】
そして形状検出装置４３が、半成形丸形鋼管１と半成形丸形コラム５１との境界部、たとえば溶接５３の部分を検出することで、制御部４１を介して、回転駆動部により本体３２を回転させるとともに、シリンダー装置３７を伸展制御して移動体３４を接近動させる。これにより、半成形丸形コラム５１の一端５１ａ側に成形ロール３６群を加圧当接させた状態で、成形ロール３６群を本体３２とともに回転させることになり、以て成形ロール３６の遊転を伴いながら、図１７、図１８に示すように、一端３ａ側に対して熱間絞り成形を行う。
【００５２】
そして、コラム付き半成形丸形鋼管６の搬送に伴ってシリンダー装置３７を収縮動させ、移動体３４を離間動させるように制御することで、すなわち成形ロール３６群の位置を離間移動制御することで、図１９、図２０に示すように他端３ｂ側までの熱間絞り成形を行う。その際に成形ロール３６の離間動の制御は、半成形丸形コラム５１の部分におけるテーパ面（傾斜外面）を形状検出装置４３により随時検出することで、あるいは溶接５３の部分の検出をスタートとして、あらかじめ設定されたパターンに基づいて行われる。さらに成形ロール３６群の離間動は、半成形丸形コラム５１に対する加圧成形状態を維持しながら行われる。
【００５３】
このような成形ロール３６の離間動によって半成形丸形コラム５１の部分は、上下ならびに左右から加圧されながら熱間成形される。この熱間成形によって半成形丸形コラム５１の部分は、一端５１ａが最終形状に対応した所定の外径Ｄに形成され、そして他端５１ｂが最終形状に対応した所定の大きな外径ＤＤに形成され、また一端５１ａから他端５１ｂの間では、最終形状に対応した所定の外形寸法Ｄ〜ＤＤ内に形成される。
【００５４】
上述したような熱間成形を行うことで、図１５の仮想線に示すように、成形手段２１から搬出され、その後に搬送経路１３から別の箇所に取り出したのち放冷（冷却）することで、図２１の実線に示すように、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱（最終製品）５７を得ることができる。
【００５５】
このようにして製造したコラム付き丸形鋼管柱５７は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管５４を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度は良いものになり、しかも溶接部２，５２，５３の品質を改善し得る。さらに熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度が得られるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものとなる。
【００５６】
そして図２１の実線に示すように、コラム付き丸形鋼管柱５７は立設され、図２１の仮想線に示すように、コラムの他端（下端）に下部丸形鋼管柱５８の端が当接されて溶接されることで、建築用の中央箇所使用の柱材とされる。なおコラムの部分には梁材５９が連結される。
【００５７】
上記した実施の形態のように、成形手段２１におけるロール支持体２５，２８が、シリンダー装置２６，２９のピストンロッドに着脱自在に連結される構成と、各別に移動可能な構成とによって、その円弧状の成形面の円弧半径が異なる成形ロール群を、上下方向や左右方向で取り換えて配置し得、以て最終形状の直径が異なる種々な半成形丸形鋼管１に対処し得る。
【００５８】
上記した実施の形態では、真芯台形筒状のコラムを有する中央箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱７，５７を得ているが、これは偏芯台形筒状の半成形丸形コラムを使用し、そして成形ロール３６群の移動を制御などすることで、同様にして、偏芯台形筒状のコラムを有する隅箇所使用形式のコラム付き丸形鋼管柱などを得ることができる。
【００５９】
上記した実施の形態では、鋼管成形装置２３によって半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形を行い、そしてコラム成形装置３３によって半成形丸形コラム３，５１の熱間成形を行っているが、これは制御部４１において適宜に制御することで、鋼管成形装置２３によって、半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形に連続して半成形丸形コラム３，５１の上手部分（前端部分）の熱間成形を行い、引き続いてコラム成形装置３３によって半成形丸形コラム３，５１の残りの部分の熱間成形を行ってもよい。
【００６０】
上記した実施の形態では、鋼管成形装置２３によって半成形丸形鋼管１の部分の熱間成形を行い、そしてコラム成形装置３３によって半成形丸形コラム３，５１の熱間成形を行っているが、これは半成形丸形鋼管１から半成形丸形コラム３，５１に亘っての全長を、同じ成形装置により熱間成形を行う成形手段などであってもよい。
【００６１】
上記した実施の形態では、成形手段２１としてロール成形形式が採用されているが、これはプレス成形形式などであってもよい。
上記した実施の形態において、シリンダー装置２６，２９，３７としては油圧形式や空圧形式などが採用される。またシリンダー装置の形式に代えて、螺子形式なども採用できる。
【００６２】
上記した実施の形態では、半成形丸形コラム３，５１を、半成形丸形鋼管１の板厚ｔよりも厚い板厚Тとしているが、これは半成形丸形鋼管１の板厚ｔと同じものであってもよい。
【００６３】
上記した実施の形態では、コラム付き半成形丸形鋼管６，５４を加熱したのち、半成形丸形鋼管１側から成形手段２１に通して熱間成形を行っているが、これは半成形丸形コラム３，５１側から成形手段２１に通して熱間成形を行ってもよい。
【００６４】
上記した実施の形態では、成形手段２１におけるコラム成形装置３１として、回転自在な本体３２を介して成形ロール３６群を半成形丸形コラム３，５１の周りで回転させる形式が示されているが、これは本体３２を固定として、コラム付き半成形丸形鋼管６，５４、すなわち半成形丸形コラム３，５１を自転させる形式などであってもよい。
【００６５】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、コラム付き丸形鋼管柱は、曲げ精度が低いコラム付き半成形丸形鋼管を熱間成形することで、例え厚肉、大径であったとしても、多大な労力と時間を要する手作業による精整作業を行うことなく、その形状精度を良いものにでき、しかも溶接部の品質を改善できる。さらにコラム付き丸形鋼管柱は、熱間成形によって、残留応力が殆どなくて高い座屈強度を得ることができるとともに、二次溶接性に優れ、かつ十分な靱性を有するものにできる。これにより、たとえば建築用の柱材に使用される大径で厚肉のコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
【００６６】
また上記した本発明の請求項２によると、コラム部分を上位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
そして上記した本発明の請求項３によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を好適に提供できる。
【００６７】
さらに上記した本発明の請求項４によると、外径が大きなコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段によって熱間成形することで、所定の外径のコラム付き丸形鋼管柱を製造できる。これにより、請求項１記載のコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造できる。
【００６８】
しかも上記した本発明の請求項５によると、成形ロールの位置を移動制御することで、コラム付き半成形丸形鋼管に対する熱間成形を容易に確実に実現できる。
【００６９】
また上記した本発明の請求項６によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造できる。
【００７０】
そして上記した本発明の請求項７によると、コラム部分を下位として使用するコラム付き丸形鋼管柱を、手作業による精整作業を殆ど行うことなく、容易に確実に製造できる。
【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、コラム付き丸形鋼管柱の製造方法に使用される半成形丸形鋼管で、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法に使用される半成形丸形コラムで、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法におけるコラム付き半成形丸形鋼管の一部切り欠き側面図である。
【図４】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における加熱の説明図である。
【図５】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における成形ラインの概略側面図である。
【図６】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段による丸形鋼管部の成形時の正面図である。
【図７】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の正面図である。
【図８】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図９】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の正面図である。
【図１０】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図１１】同コラム付き丸形鋼管柱の側面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を示し、コラム付き丸形鋼管柱の製造方法に使用される半成形丸形コラムで、（ａ）は一部切り欠き側面図、（ｂ）は正面図である。
【図１３】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法におけるコラム付き半成形丸形鋼管の一部切り欠き側面図である。
【図１４】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における加熱の説明図である。
【図１５】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法における成形ラインの概略側面図である。
【図１６】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段による丸形鋼管部の成形時の正面図である。
【図１７】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の正面図である。
【図１８】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の一端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図１９】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の正面図である。
【図２０】同コラム付き丸形鋼管柱の製造方法において、成形手段によるコラム部の他端成形時の一部切り欠き側面図である。
【図２１】同コラム付き丸形鋼管柱の側面図である。
【符号の説明】
１ 半成形丸形鋼管
３ 半成形丸形コラム
３ａ 一端
３ｂ 他端
５ 溶接
６ コラム付き半成形丸形鋼管
７ コラム付き丸形鋼管柱（最終製品）
８ 上部丸形鋼管柱
９ 梁材
１０ 加熱炉（加熱手段）
１１ 成形部搬送手段
１３ 搬送経路
１４ 搬送力付与装置
２１ 成形手段
２３ 鋼管成形装置
２４ 成形ロール
２４ａ 成形面
２６ シリンダー装置
２７ 成形ロール
２７ａ 成形面
２９ シリンダー装置
３１ コラム成形装置
３２ 本体
３４ 移動体
３６ 成形ロール
３７ シリンダー装置（加圧装置）
４１ 制御部
４２ 形状検出装置
４３ 形状検出装置
５１ 半成形丸形コラム
５１ａ 一端
５１ｂ 他端
５３ 溶接
５４ コラム付き半成形丸形鋼管
５７ コラム付き丸形鋼管柱（最終製品）
５８ 下部丸形鋼管柱
５９ 梁材
６１ 成形部搬送手段
６２ 搬送用台車
６４ 搬送経路
６５ 搬送力付与装置
Ｄα 大きな外径
ＤＤα 大きな外径
Ｄ 所定の外径
ＤＤ 所定の外径
ｄα 大きな外径
ｄ 所定の外径
Ｒ 最終半径
Claims (7)
- 所定の外径よりも大きい外径の半成形丸形鋼管の端と、所定の外径よりも大きい外径で台形筒状の半成形丸形コラムのいずれかの端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち成形手段により熱間成形して、所定の外径に形成して得たことを特徴とするコラム付き丸形鋼管柱。
- 半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が大きい一端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管としたことを特徴とする請求項１記載のコラム付き丸形鋼管柱。
- 半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が小さい他端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管としたことを特徴とする請求項１記載のコラム付き丸形鋼管柱。
- 所定の外径よりも大きい外径の半成形丸形鋼管と、所定の外径よりも大きい外径で台形筒状の半成形丸形コラムとを用意し、前記半成形丸形鋼管の端と半成形丸形コラムのいずれかの端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、成形手段による熱間成形によって、所定の外径のコラム付き角形鋼管柱としたことを特徴とするコラム付き丸形鋼管柱の製造方法。
- 成形手段はロール成形形式であって、成形ロールの位置を移動制御しながら熱間成形を行うことを特徴とする請求項４記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法。
- 半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が大きい一端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、半成形丸形鋼管側から成形手段に通して熱間成形することを特徴とする請求項４または５記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法。
- 半成形丸形鋼管の端と、半成形丸形コラムの外径が小さい他端とを、溶接により結合してコラム付き半成形丸形鋼管とし、このコラム付き半成形丸形鋼管を加熱したのち、半成形丸形鋼管側から成形手段に通して熱間成形することを特徴とする請求項４または５記載のコラム付き丸形鋼管柱の製造方法。
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