JP2018171642A - 金属管の凹溝加工方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属管の端部に十字状断面部等となる凹溝部を形成する際に、加熱を必要とせずに、設備が大型化且つ重量化する問題や、割れ等の問題の生じない金属管の凹溝加工方法及び装置を提供する。【解決手段】金属管８の端部における外面の周方向に間隔をあけた複数個所に管端から管長手方向に延びる凹溝８ａを形成する金属管の凹溝加工方法である。中心軸線側では幅厚で半径方向先端に向かってテーパ状に幅狭になりその先端面に幅の狭いフラット面２ａ又は凹面を持つ断面形状の複数のソロバン玉状回転体２と加工対象の金属管８とを金属管長手方向に対向させ、前記ソロバン玉状回転体２と金属管８とを相対的に接近駆動させて金属管の端部の外面に複数の凹溝８ａを形成する。【選択図】図４

Description

この発明は、金属管の端部における外面の周方向に間隔をあけた複数個所に管端から管長手方向に延びる凹溝を形成する金属管の凹溝加工方法、及び装置に関する。

例えば、鉄骨構造の建築構造物の角形鋼管柱を上下の梁にボルト接合する場合、一般的には角形鋼管の端部にボルト孔付きの取付プレートを溶接固定し、この取付プレートを梁にボルト接合する構造とするが、その構造では、取付プレートの外形は角形鋼管の外形より広くなるので、周囲との関係で不都合が生じる場合がある。
そこで、角形鋼管の端部をプレス加工により圧潰して十字状断面部（圧潰軸状部）を形成し、その端面に角形鋼管の外形と同じ形状のボルト孔付きの取付プレートを溶接固定し、その取付プレートを梁にボルト接合することが行われている（特許文献１、２）。

また、特許文献３では、単にプレスにより圧潰する特許文献１、２の圧潰加工方法では、大きな加圧力を必要とし、そのため設備が大型化且つ重量化し、また、十字状断面部（圧潰軸状部）の山折り部や谷折り部に割れが発生する場合があるということで、角形鋼管の端部をプレス加工により圧潰して十字状断面部（圧潰軸状部）を形成する際に、加工部に割れが生じないように角形鋼管を４５０〜６５０℃の範囲の加熱状態でプレス加工する方法が示されている。

特開平１０−２９２５５６ 特開平１１−３２４２２５ 特開２００１−７１０７０

特許文献３によれば、プレスの際に加熱することで、大きな加圧力を必要とし設備が大型化且つ重量化する問題や、割れが生じる場合がある等の問題は解消されるが、加熱を必要とすることは設備の面や作業性の面等その他に関して有利ではないので、加熱を必要とせずに十字状断面部（十字状断面ではない場合には凹溝付き断面部）を形成できることが望まれる。

本発明は上記従来の欠点を解消するためになされたもので、金属管の端部に十字状断面部等となる凹溝部を形成する際に、加熱を必要とせずに、設備が大型化且つ重量化する問題や、割れ等の問題の生じない金属管の凹溝加工方法及び装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する請求項１の発明は、金属管の端部における外面の周方向に間隔をあけた複数個所に管端から管長手方向に延びる凹溝を形成する金属管の凹溝加工方法であって、
中心軸線側では幅厚で半径方向先端に向かってテーパ状に幅狭になりその先端面に幅の狭いフラット面又は凹面を持つ断面形状で周方向に配される複数のソロバン玉状回転体と加工対象の金属管とを金属管長手方向に対向させ、前記ソロバン玉状回転体と金属管とを相対的に接近駆動させて金属管の端部の外面に複数の凹溝を形成することを特徴とする。

請求項２は、請求項１の金属管の凹溝加工方法において、金属管が多角形金属管である場合に、前記ソロバン玉状回転体の前記先端面を、多角形金属管の角部に当たるように位置させ、前記ソロバン玉状回転体と多角形金属管とを相対的に接近駆動させて多角形金属管の端部の外面に角部の数の凹溝を形成することを特徴とする。

請求項３は、請求項２の金属管の凹溝加工方法において、金属管が四角形金属管である場合に、前記ソロバン玉状回転体の前記先端面を、四角形金属管の４つの角部に当たるように位置させ、前記ソロバン玉状回転体と四角形金属管とを相対的に接近駆動させて四角形金属管の端部の外面に４つの凹溝を形成して、四角形金属管の端部に十字形断面部を形成することを特徴とする。

請求項４は、 請求項１の金属管の凹溝加工方法において、金属管が丸管である場合に、前記ソロバン玉状回転体の前記先端面を、丸管の外面の周方向に等間隔をなす４個所に位置させ、前記ソロバン玉状回転体と丸管とを相対的に接近駆動させて、丸管の端部の外面に４つの凹溝を形成して、丸管の端部に十字形断面部を形成することを特徴とする。

請求項５は、請求項１〜４のいずれか１項の金属管の凹溝加工方法において、
前記複数のソロバン玉状回転体と加工対象の金属管とを金属管長手方向に対向させ、
かつ、前記周方向に配される複数のソロバン玉状回転体の周方向配置中心位置に、
管内面に沿う管内断面形状部分と前記各ソロバン玉状回転体の先端側部分に対向する複数の凹み部を持つ凹み断面形状部分とを有して管長手方向に延びる短尺棒状の中子を配置した状態で、
前記ソロバン玉状回転体及び前記中子と前記金属管とを相対的に接近駆動させて金属管の端部の外面に複数の凹溝を形成することを特徴とする。

請求項６は、請求項１の金属管の凹溝加工方法において、加工対象の金属管が、四角形鋼管又は丸鋼管による建築構造物の柱材として用いる鋼管であることを特徴とする。

請求項７は、請求項１〜６のいずれか１項の金属管の凹溝加工方法に用いる金属管の凹溝加工装置であって、
金属管の端部における外面の周方向に配される前記複数のソロバン玉状回転体をそれぞれ回転自在に保持する複数の回転体ホルダーと、前記複数の回転体ホルダーを凹溝を形成すべき金属管の外面の周方向位置に対応して設けたハウジングと、前記ハウジングに設けられて前記回転体ホルダーの圧下調整を行う圧下調整手段とを備え、前記回転体ホルダーは、前記ソロバン玉状回転体に作用する荷重を直接受ける形状のオイレスメタルと、このオイレスメタルを収容するホルダー本体と、前記ソロバン玉状回転体の抜け出しを押さえる蓋体とを備えたことを特徴とする。

請求項８は、請求項７の金属管の凹溝加工装置において、前記周方向に配される複数のソロバン玉状回転体の周方向配置中心位置に、管内面に沿う管内断面形状部分と前記各ソロバン玉状回転体の先端側部分に対向する複数の凹み部を持つ凹み断面形状部分とを有して管長手方向に延びる短尺棒状の中子を配置したことを特徴とする。

本発明の金属管の凹溝加工方法によれば、先端面に幅の狭いフラット面又は凹面を持つ断面形状のソロバン玉状回転体と加工対象の金属管とを金属管長手方向に対向させ、前記ソロバン玉状回転体と金属管とを相対的に接近駆動させて金属管の端部の外面に複数の凹溝を形成するものであるから、従来のプレスによる加工方法と異なり、設備の大型化・重量化の問題や凹溝部（谷折り部）の割れ等の問題が生じることなく、また加熱を必要とすることもなく、金属管の端部に凹溝、特に深い凹溝を形成することが可能となる。

請求項２のように、金属管が多角形金属管である場合であって、ソロバン玉状回転体の先端面を、多角形金属管の角部に当たるように位置させて加工することで角部が凹溝となる端部凹溝加工を行う場合に、凹溝部（谷折り部）の割れ発生の防止の効果が特に顕著に表れる。

請求項３のように、金属管が四角形金属管である場合の効果は、上述の請求項２の効果と基本的に同様であるが、この場合は、鉄骨構造の建築構造物の柱材として、端部に十字状断面部を有する角形鋼管柱を製造する場合に特にメリットが大である。

請求項５のように、周方向に配される複数のソロバン玉状回転体の周方向配置中心位置に中子を配した状態で加工を行えば、管外のソロバン玉状回転体と管内の中子とで凹溝加工が行われることになるので、精度よい形状の凹溝を形成することができる。

請求項７の金属管の凹溝加工装置によれば、回転体ホルダーに保持されるソロバン玉状回転体が回転軸を持たずにオイレスメタルにより直接回転可能に支持される構成なので、大きな荷重に対応可能でありながら装置のコンパクト化が実現される。

本発明の金属管の凹溝加工方法を実施する金属管の凹溝加工装置の一実施例を示すもので、（イ）は凹溝加工装置の側面図、（ロ）は（イ）におけるハウジングの蓋体を外して示した正面図である。 図１における要部のみを拡大して示した拡大図である。 （イ）は図２における１つの回転体ホルダーを部分断面にて示した拡大図、（ロ）は（イ）におけるソロバン玉状回転体の先端面の近傍を拡大した図、（ハ）は先端面の形状の他の実施例を示す図である。 図１の金属管の凹溝加工装置による凹溝加工方法をソロバン玉状回転体と金属管のみを示して説明する図であり、（イ）は側面図、（ロ）は正面図、（ハ）は端部凹溝加工された金属管を端部側から見た正面図である。 上記の金属管の凹溝加工方法で製造された十字形断面端部を有する金属管の斜視図である。 角形鋼管の角部を押し込んで凹溝を形成する場合の角部変形挙動を説明する図であり、（イ）は先端にフラット面を有する本発明のソロバン玉状回転体で角部を押し込んだ場合、（ロ）は先端に円弧面を有するソロバン玉状回転体で角部を押し込んだ場合の説明図、（ハ）は角形鋼管の断面を示した図である。 上記の金属管凹溝加工装置を２台並列方式で設置して、例えば建築構造物の金属管柱材の両端部に十字状断面部（十字管部）を形成する場合の加工手順を説明する図である。 上記の金属管凹溝加工装置を２台直列方式で設置して、例えば建築構造物の金属管柱材の両端部に十字管部を形成する場合の加工手順を説明する図である。 本発明の金属管の凹溝加工方法により角形鋼管の両端部に十字状断面部を形成した鋼管柱の一使用例を説明する図であり、（イ）は側面図、（ロ）は平面図、（ハ）はＥ−Ｅ矢視断面図である。 金属管が丸管である場合の実施例であって図４に相当する図であり、（イ）は側面図、（ロ）は正面図、（ハ）は端部凹溝加工された金属管を端部側から見た正面図である。 本発明の他の実施例（中子を用いる実施例）の金属管の凹溝加工装置を示すもので、図１（イ）に対応する図（側面図）である。 （イ）は図１１の金属管の凹溝加工装置による凹溝加工方法を装置の要部のみを示して説明する図であり側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ矢視断面図である。 （イ）、（ロ）はそれぞれ図１２（イ）、（ロ）における概ね上下のソロバン玉状回転体及び中子のみを示した図である（分かり易くするために）。（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。 図１１〜図１３における中子を単独で示した斜視図である。 本発明のさらに他の実施例（異なる中子を用いる実施例）の金属管の凹溝加工装置を示すもので、（イ）は図１２（イ）に対応する図、（ロ）は図１２（ロ）に対応する図である。（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。 （イ）、（ロ）はそれぞれ図１５（イ）、（ロ）における概ね上下のソロバン玉状回転体及び中子のみを示した図である（分かり易くするために）。（ロ）は（イ）のＤ-Ｄ矢視断面図である。 （イ）は図１５、図１６における中子を単独で示した斜視図、（ロ）は（イ）の中子の正面図である。

以下、本発明の金属管の凹溝加工方法及び装置を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の金属管の凹溝加工方法を実施する金属管の凹溝加工装置１０の一実施例を示すもので、（イ）は凹溝加工装置１０の側面図、（ロ）は（イ）におけるハウジングの蓋体を外して示した正面図、図２は図１（ロ）における要部のみを拡大して示した拡大図である。
この実施例では四角形の角形鋼管８（以下、四角形の角形鋼管の場合は単に角形鋼管と呼ぶ）の両端部に十字形断面部を形成する場合である。
この凹溝加工装置１０は、ハウジング７に、加工対象の角形鋼管８の４つの角部に対
応させて４つの凹溝形成機構１を備えている。
各凹溝形成機構１は、凹溝を形成するソロバン玉状回転体２を回転可能に保持する回転体ホルダー３を備え、この回転体ホルダー３を装置中心方向に移動調節して前記ソロバン玉状回転体２の圧下を調整する圧下調整機構１１を備えている。
前記ソロバン玉状回転体２は、図３（イ）、（ロ）に詳細を示すように、中心軸線側（中心軸線ｍの側）では幅厚で半径方向先端に向かってテーパ状に幅狭になりその先端面に幅の狭いフラット面２ａを持つ断面形状であり、前記の通り回転体ホルダー３に回転自在に保持されている。なお、図３（ハ）に示すように、先端面に幅の狭い凹面２ａ’を持つ断面形状としてもよい。
回転体ホルダー３は、前記ソロバン玉状回転体２に作用する荷重を直接受ける形状のオイレスメタル４と、このオイレスメタル４を収容するホルダー本体５と、前記ソロバン玉状回転体の抜け出しを押さえる蓋体６とを備えている。
前記ソロバン玉状回転体２は、回転軸を持たず、前記オイレスメタル４に摺動可能に直接面接触して、前記のようにソロバン玉状回転体２に作用する荷重をオイレスメタル４で支持される。

前記ハウジング７は、４つの回転体ホルダー３を摺動可能に収容するハウジング本体７ａと、外側の蓋体７ｂと、内側の蓋体を兼ねるベース部７ａ’とからなる。
前記圧下調整機構１１は、前記回転体ホルダー３の上面に回転可能に連結された圧下ネジ１１ａ、この圧下ネジ１１ａに螺合する調整ナット１１ｂ、この調整ナット１１ｂを回転のみ可能にハウジング本体７ａに固定するナット保持部１１ｃとからなる。前記調整ナット１１ｂを回して回転体ホルダー３の位置（ソロバン玉状回転体２の位置）を調整して圧下を調整することができる。但し、本発明における圧下調整機構としては、実施例の圧下調整機構１１に限らず、種々の機構を採用することができる。例えば、スクロールチャック方式などでも採用できる。この場合、複数の回転体ホルダーの圧下調整を同時に行うことができる。
ハウジング７の前記ハウジング本体７ａは、前記内側の蓋体を兼ねるベース部７ａ’と一体であり、前記の通り４つの回転体ホルダー３を摺動可能に収容している。このハウジング本体７ａに外側の蓋体７ｂがボルトで固定されている。
前記ハウジング本体７ａの前記ベース部７ａ’は、詳細は省略するが、２点鎖線で示す装置スタンド１２に回転調節可能に取り付けられた回転面板１３に固定され、また、このベース部７ａ’に、加工対象の金属管８を案内する金属管ガイド１４が固定されている。

上記の凹溝加工装置１０により、例えば角形鋼管８の端部に十字形断面部を形成する場合、図１（イ）において、図示略の例えば油圧シリンダ等による押込み装置により矢印のように左方から角形鋼管８を凹溝加工装置１０の４つのソロバン玉状回転体２で囲まれた空間に押し込むと、電縫鋼管製造ラインにおけるサイジング（成形）工程的な作用（ないし冷間ロール成形的な作用）により、図４（イ）、（ロ）、（ハ）に示すように４つのソロバン玉状回転体２で角形鋼管の４つの角部が潰されて角部に凹溝８ａが形成される。８ｂは角形鋼管の面部が潰されずに突出状態で残った突状部である。端部に４つの凹溝８ａが形成された角形鋼管８を図５に斜視図で示す。
図示例のように深い凹溝８ａを形成した場合は角形鋼管８の端部に十字形断面部８ｃが形成される。
なお、角形鋼管を固定し、凹溝加工装置１０を固定の角形鋼管の端部側に押し込み駆動して、角形鋼管の端部に凹溝を形成することも可能である。要するに相対的に対向方向に接近駆動させることができればよい。

角形鋼管の外面に十字形断面となるような深い凹溝を形成する場合、電縫鋼管製造ラインにおける一般的なサイジング工程的な発想では、サイジングロールとして半径方向先端に向かってテーパ状に幅狭になり先端面が円弧面となるようなロールプロフィルを採用するが、本発明では先端面に幅の狭いフラット面２ａ又は凹面２ａ’を持つ形状としている。これは、次のような実験の結果として採用した形状である。
図６（ロ）のように、角形鋼管の角部を先端面が円弧凸面のロールＭで矢印のように押し込んだ実験では、角部に割れが発生する場合が少なからずあった。そこで、種々の原因を考察した上で、図６（イ）のように、先端面をフラット面（あるいは凹面）にしたロールＫで角部を矢印のように押し込む実験をしたところ、割れが発生することはなくなった。
角部を先端面が円弧凸面であるロールで押し込んだ時に割れが発生する理由として、次のようなことが考えられた。
電縫鋼管製造ラインのサイジング工程で丸鋼管を角形鋼管に成形する際、角形鋼管の角部（図６（ハ）のハッチング部）には大きな塑性変形が生じ全塑性域となっており、顕著な加工硬化が生じている。したがって、図６（ロ）のように、先端円弧凸面のロールＭで押し込んだ場合、角部の狭い範囲の凸Ｒ部分が押し込まれることで、その角部の狭い範囲の加工硬化した凸Ｒ部分が逆向きの凹Ｒ形状に曲げ変形するという過酷な変形が生じるために割れが発生し易い。
一方、図６（イ）のように、角部を先端面がフラット面（あるいは凹面）であるロールＫで押し込んだ場合、角部の狭い範囲の凸Ｒ部分が逆向きの凹Ｒ形状に曲げ変形するのではなく、狭い範囲の凸Ｒ部分の凸形状をある程度保ったままその両側の部分も含めた若干広い部分が押し込まれて変形した。このため、狭い範囲の加工硬化した凸Ｒ部分の変形は軽減され割れが発生しない。
なお、図６（イ）、（ロ）において、円弧凸面ロールＭについてはＭ１、Ｍ２、Ｍ３の順に曲げ変形した後押し込まれ、先端フラット面のロールＫについてはＫ１、Ｋ２、Ｋ３の順に押し込まれることを示している。Ｋ１、Ｍ１は角部に接触した時点、実線で示したＫ２、Ｍ２は角部が凹み始めて両者の変形挙動の違いが特徴的に表われる時点を示している。

上述の凹溝加工装置１０で金属管の両端に十字形断面部を持つ両端十字形断面部金属管を製造する場合、２台の凹溝加工装置１０を設置して製造すると、生産能率が高い。その場合、図７又は図８の方式を採用すると能率的である。
図７は２台の凹溝加工装置１０Ａ、１０Ｂを金属管８を挟む反対側に並列方式で設置（対向させるのではなくずらせて設置）して製造する場合を示す。この場合、それぞれに対向させて例えば油圧シリンダ等による押込み装置２０Ａ、２０Ｂを配置する。
同図（イ）において、押込み装置２０Ａで金属管８を凹溝加工装置１０Ａ側に押し込むことで、（ロ）のように一端に十字形断面部８ｃが形成される。
その金属管を（ハ）のように凹溝加工装置１０Ｂと押込み装置２０Ｂとの間に搬送し、押込み装置２０Ｂで凹溝加工装置１０Ｂ側に押し込み駆動すると、（ニ）のように他端に十字形断面部８ｃが形成され、これにより両端に十字形断面部８ｃが形成された金属管８が得られる。

図８は２台の凹溝加工装置１０Ａ、１０Ｂを金属管８を挟む対向位置に設置する直列方式で製造する場合を示す。この場合、それぞれの凹溝加工装置１０の背後に押込み装置２０Ａ、２０Ｂを配置する。
図８[Ｉ]の（イ）において、凹溝加工装置１０Ａのソロバン玉状回転体２を開放状態にしておき、押込み装置２０Ａの押し込部を、開放状態の凹溝加工装置１０Ａを通過させ金属管８を凹溝加工装置１０Ｂ側に押し込むことで、（ロ）のように一端に十字形断面部８ｃが形成される。
次いで、図８[ＩＩ]の（ハ）に示すように、凹溝加工装置１０Ｂのソロバン玉状回転体２を開放状態にしておき、押込み装置２０Ｂの押し込部を、開放状態の凹溝加工装置１０Ｂを通過させ金属管８を凹溝加工装置１０Ａ側に押し込むことで、（ニ）のように他端に十字形断面部８ｃが形成され、これにより両端に十字形断面部８ｃが形成された金属管８が得られる。
る。
なお、図８の直列方式の場合、金属管８を固定し押込み装置２０で凹溝加工装置１０を金属管側に押し込む構成とすることもできる。その場合は、十字形断面部８ｃが形成されるのは、当然、図８に示された十字形断面部８ｃと反対側の端部（押し込まれた凹溝加工装置１０側の端部）になる。

両端部に十字形断面部８ｃを形成した角形鋼管を建築構造物の柱材として用いる場合、角形鋼管柱材８の端面に梁材とのボルト接合用の取付プレートを溶接固定する。
図９は柱材の下部についてのみ示したもので、角形鋼管柱材８の十字形断面部８ｃの下端面に例えば縦横寸法が角形鋼管と同サイズの四角形の取付プレート１６を溶接固定し、図示例では下部のＨ形鋼梁１７の上に載せ、取付プレート１６とＨ形鋼梁１７のフランジとをボルト１８で接合する。
十字形断面部８ｃの四方にスペースがあるので、その四方のスペースにおいて、ボルト１８で固定することができ、角形鋼管の辺と梁のフランジとが平行な状態で梁と接合できる。
上部の梁との接合も同様である。但し、下部のみ又は上部のみに十字形断面部を形成する場合も当然ある。
このように接合された柱は、柱としての美観にも優れるので、建築構造物の柱材として好適である。
なお、角形鋼管の辺を押し潰して管端に十字形断面部を形成した場合、突状部が角形鋼管のコーナー部となり、十字形断面部の前記四方にスペースのうちの２つのスペースはＨ形鋼梁１７のウエブの位置にくることになり、柱としての美観にも優れるようにＨ形鋼梁１７とボルト接合することができなくなる。したがって、建築構造物の柱材として用いる場合でかつ梁がＨ形鋼の場合は特に、実施例のように角形鋼管の角部を押し込んで（押し潰して）十字形断面部を形成することが必要となる。
しかし、上記のように建築構造物の柱材として用いる場合でかつ梁がＨ形鋼の場合を除けば、角形鋼管の辺部を押し込んで（押し潰して）十字形断面部を形成してもよい。例えば、例えば土木用の杭材、あるいはフェンス用の杭材、その他種々の用途に適用でき、特に土木用の杭材、あるいはフェンス用の杭材等に好適である。

上述の実施例では四角形金属管について説明したが、五角形、六角形等の多角形金属管を対象とする場合にも適用できる。
その場合は、上述の凹溝加工装置１０における、４つのソロバン玉状回転体２・回転体ホルダー３及び圧下調整機構１１に代えて、角部の数に対応した数のソロバン玉状回転体２・回転体ホルダー３及び圧下調整機構１１を設けることで、多角形金属管の端部に角部の数に応じた凹溝を形成することができる。なお、金属管ガイド１４は多角形金属管の断面形状に合わせたものとなる。

金属管が丸管の場合、端部に十字形断面部を形成する場合であれば、凹溝加工装置１０自体は図１で示したものと同じでよい。但し、金属管ガイド１４は丸管断面形状に合わせたものとなる。
図１０に金属管が丸管１８である場合の実施例を示す。同図は図４に相当する図であり、（イ）は側面図、（ロ）は正面図、（ハ）は端部凹溝加工された金属管を端部側から見た正面図である。凹溝部を１８ａ、突状部を１８ｂ、十字形断面部を１８ｃで示す。
製造方法は角管の場合と基本的には同じであるが、ソロバン玉状回転体２で押し込む周方向位置は特に限定されない。

図１１〜図１４に本発明の金属管の凹溝加工方法を実施する他の実施例の金属管の凹溝加工装置１０’を示す。対象とする金属管はこの実施例も実施例１と同様に角形鋼管である。
図１１は実施例の凹溝加工装置１０’の側面図であり図１（イ）に対応する図である。図１２（イ）は図１１の凹溝加工装置１０’の要部のみを示して説明する図であり、（イ）は側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ矢視断面図である。図１３は図１２における各部を分かり易くするための図であって、図１２における金属管８の図示を省略し、かつ、４つのソロバン玉状回転体２のうちの左右２つ（図１２（ロ）の左右２つ）のソロバン玉状回転体２の図示を省略した図である。

この実施例の凹溝加工装置１０’は、図１２（ロ）のように金属管外面の周方向に配される４つのソロバン玉状回転体２の周方向配置中心位置に、図１２（イ）のように管長手方向に延びる短尺棒状の中子３０を配置している。すなわち、金属管の外面を外側から押し込む前述のソロバン玉状回転体２だけでなく、加工時に金属管の前記ソロバン玉状回転体２で押し込まれた部分を受ける中子３０が金属管内に位置するように配置されている。

この中子３０は、図１４に斜視図でも示すように、前記各ソロバン玉状回転体２の半径方向先端側部分にそれぞれ対向する４つの凹み部３０ａを持ち、隣接する凹み部３０ａ間に突出部３０ｂを有して十字断面をしている。すなわち、長手方向の全体が十字断面をなしている。
この中子３０のように、全体が均一断面の中子をストレートカリバー中子と称する。
なお、図１４では十字断面の中子３０の横部と縦部とを水平、垂直になる姿勢で示している。
前記中子３０は図１１に示すように枠体３２を介してハウジング本体７ａに取り付けられている。すなわち、中子３０の端面に中子長手方向から見て例えば矩形板状の中子ベース３１を一体に固定し、この中子ベース３１をハウジング７におけるハウジング本体７ａの前面に取り付けた前記枠体３２にボルトで固定することで、水平な状態でハウジング本体７ａに固定している。
なお、この実施例におけるハウジング本体７ａの蓋体７ｂ’は上下の端部を切り欠いて長さを短くしており、前記枠体３２の上下部をハウジング本体７ａの上下部に固定している。
なお、図１１〜図１３において、図１や図２や図４と基本的に同じ部分は同じ符号を付して説明を省略している。

上記の凹溝加工装置１０’により、例えば実施例１と同様に角形鋼管８の端部に十字形断面部を形成する場合、図示略の例えば油圧シリンダ等による押込み装置により図１１において矢印のように左方から角形鋼管８を凹溝加工装置１０’の４つのソロバン玉状回転体２で囲まれた空間に押し込むと、電縫鋼管製造ラインにおけるサイジング（成形）工程的な作用（ないし冷間ロール成形的な作用）により、図１２（イ）、（ロ）に示すように４つのソロバン玉状回転体２と管内の中子３０とで、角形鋼管の４つの角部が潰されて角部に凹溝８ａが形成されるとともに、角形鋼管の各面の中央部が潰されずに突出状態で残って突状部８ｂが形成され、十字形断面となる。端部に４つの凹溝８ａが形成された角形鋼管８は基本的には図５に斜視図で示した形状となるが、中子３０が存在することで、精度よい十字形断面部８ｃが形成される。

図１５〜図１７に本発明の金属管の凹溝加工方を実施するさらに他の実施例の金属管の凹溝加工装置１０”の要部を示す。この実施例も、対象とする金属管は実施例３と同様に角形鋼管である。
図１５（イ）は図１２に対応する図で、凹溝加工装置１０”をその要部のみを示して説明する図であり、（イ）は側面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ矢視断面図である。図１６は図１５における各部を分かり易くするための図であって、図１５における金属管８の図示を省略し、かつ、４つのソロバン玉状回転体２のうちの左右２つ（図１５（ロ）の左右２つ）のソロバン玉状回転体２の図示を省略した図である。

この実施例の凹溝加工装置１０”は、実施例３と同様に、金属管外面の周方向に配される４つのソロバン玉状回転体２の周方向配置中心位置に、管長手方向に延びる短尺棒状の中子４０を配置している。
この中子４０は、図１７に示すように、前記各ソロバン玉状回転体２の半径方向先端側部分にそれぞれ対向する４つの凹み部４０ａを持ち、隣接する凹み部４０ａ間に突出部４０ｂを有して十字状をなす十字断面部４０ｃを有するが、長手方向全体が十字断面ではなく、角形の管内面に沿う管内断面形状部分４０ｄを有している。そして、前記管内断面形状部分４０ｄの角部からソロバン玉状回転体２の半径方向先端側形状に沿って前記長手方向にはストレートな凹み部４０ａに滑らかにつながる湾曲移行凹面４０ｅを有している。
このような管内断面形状部分４０ｄと湾曲移行凹面４０ｅと十字断面部４０ｃとを持つ形状の中子４０を総形カリバー中子と呼ぶ。
なお、図１７では中子４０の十字断面の横部と縦部とが水平、垂直になる姿勢で示している。

この実施例４は、基本的には中子４０が総形カリバー中子である点が異なるだけであるが、中子４０が管内断面形状部分４０ｄ及び湾曲移行凹面４０ｅを有することで、ソロバン玉状回転体２と中子４０とによる凹み部４０ａの形成が滑らかに行われ、形状精度の確保が容易になる。
なお、図１５〜図１７において、図１１〜図１４と基本的に同じ部分は同じ符号を付して説明を省略している。

１ 凹溝形成機構
２ ソロバン玉状回転体
２ａ フラット面
２ａ’凹面
３ 回転体ホルダー
ｍ 中心軸線
４ オイレスメタル
５ ホルダー本体
６ 蓋体
７ ハウジング
７ａ ハウジング本体
７ａ’（ハウジング本体の内側の）ベース部
７ｂ、７ｂ’ （ハウジングの）蓋体
８ 角形鋼管（金属管）
１８ 丸鋼管（金属管）
８ａ、１８ａ 凹溝（凹溝部）
８ｂ、１８ｂ 突状部
８ｃ、１８ｃ 十字形断面部
１０、１０’、１０” 金属管の凹溝加工装置
１１ 圧下調整機構
１１ａ 圧下ネジ
１１ｂ 調整ナット
１１ｃ ナット保持部
１２ 装置スタンド
１３ 回転面板
１４ 金属管ガイド
１６ 取付プレート
２０ 押込み装置
３０ 中子（ストレートカリバー中子）
４０ 中子（総形カリバー中子）
３０ａ、４０ａ 凹み部
３０ｂ、４０ｂ 突出部
４０ｃ 十字断面部
４０ｄ 管内断面形状部分
４０ｅ 湾曲移行凹面
３１ 中子ベース
３２ 枠体

Claims (8)

1. 金属管の端部における外面の周方向に間隔をあけた複数個所に管端から管長手方向に延びる凹溝を形成する金属管の凹溝加工方法であって、
   中心軸線側では幅厚で半径方向先端に向かってテーパ状に幅狭になりその先端面に幅の狭いフラット面又は凹面を持つ断面形状で周方向に配される複数のソロバン玉状回転体と加工対象の金属管とを金属管長手方向に対向させ、
   前記ソロバン玉状回転体と金属管とを相対的に接近駆動させて金属管の端部の外面に複数の凹溝を形成することを特徴とする金属管の凹溝加工方法。
2. 金属管が多角形金属管である場合に、前記ソロバン玉状回転体の前記先端面を、多角形金属管の角部に当たるように位置させ、前記ソロバン玉状回転体と多角形金属管とを相対的に接近駆動させて多角形金属管の端部の外面に角部の数の凹溝を形成することを特徴とする請求項１記載の金属管の凹溝加工方法。
3. 金属管が四角形金属管である場合に、前記ソロバン玉状回転体の前記先端面を、四角形金属管の４つの角部に当たるように位置させ、前記ソロバン玉状回転体と四角形金属管とを相対的に接近駆動させて四角形金属管の端部の外面に４つの凹溝を形成して、四角形金属管の端部に十字形断面部を形成することを特徴とする請求項２記載の金属管の凹溝加工方法。
4. 金属管が丸管である場合に、前記ソロバン玉状回転体の前記先端面を、丸管の外面の周方向に等間隔をなす４個所に位置させ、前記ソロバン玉状回転体と丸管とを相対的に接近駆動させて、丸管の端部の外面に４つの凹溝を形成して、丸管の端部に十字形断面部を形成することを特徴とする請求項１記載の金属管の凹溝加工方法。
5. 前記周方向に配される複数のソロバン玉状回転体と加工対象の金属管とを金属管長手方向に対向させ、かつ、前記周方向に配される複数のソロバン玉状回転体の周方向配置中心位置に、前記各ソロバン玉状回転体の半径方向先端側部分にそれぞれ対向する複数の凹み部を持つ凹み断面形状部分とを有して管長手方向に延びる短尺棒状の中子を配置した状態で、前記ソロバン玉状回転体及び前記中子と前記金属管とを相対的に接近駆動させて金属管の端部の外面に複数の凹溝を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属管の凹溝加工方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項の金属管の凹溝加工方法の加工対象の金属管が、四角形鋼管又は丸鋼管による建築構造物の柱材として用いる鋼管であることを特徴とする金属管の凹溝加工方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項の金属管の凹溝加工方法に用いる金属管の凹溝加工装置であって、
   前記周方向に配される複数のソロバン玉状回転体をそれぞれ回転自在に保持する複数の回転体ホルダーと、前記複数の回転体ホルダーを凹溝を形成すべき金属管の外面の周方向位置に対応して設けたハウジングと、前記ハウジングに設けられて前記回転体ホルダーの圧下調整を行う圧下調整手段とを備え、前記回転体ホルダーは、前記ソロバン玉状回転体に作用する荷重を直接受ける形状のオイレスメタルと、このオイレスメタルを収容するホルダ本体と、前記ソロバン玉状回転体の抜け出しを押さえる蓋体とを備えたことを特徴とする金属管の凹溝加工装置。
8. 前記周方向に配される複数のソロバン玉状回転体の周方向配置中心位置に、前記各ソロバン玉状回転体の半径方向先端側部分にそれぞれ対向する複数の凹み部を持つ凹み断面形状部分を有して管長手方向に延びる短尺棒状の中子を配置したことを特徴とする請求項７記載の金属管の凹溝加工装置。
   
   

Images