JP2022187530A - 鋼矢板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼板の切断時に切断部材による鋼板への負荷及び切断部材への負担を軽減する。【解決手段】コイルロールから帯状の鋼板を巻き出すアンコイルステップＳ１と、巻き出し方向に沿って延びる鋼板の２つの側端部にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも１つの孔を形成するプレス成形ステップＳ２と、孔が形成された側端部それぞれにロール成形を施して、側端部において所定の間隔をあけて向かい合うように鋼板を折り曲げて継手部を形成するロール成形ステップＳ３と、孔と重ならない位置に下刃部材を挿入し、側端部における孔の位置で下刃部材とは反対側から上刃部材を鋼板に接近させて鋼板を幅方向に切断する切断ステップＳ４と、を含み、ロール成形ステップＳ３において、側端部が側縁を含めて切断ステップＳ４における上刃部材の接近方向において孔と重なるように鋼板を折り曲げる。【選択図】図３

Description

本発明は、鋼矢板の製造方法に関する。

互いの継手部同士を嵌合させて地中に打ち込む鋼矢板が知られている。鋼矢板は、帯状の鋼板により形成されており、地下構造物を建設する際の土留め壁や港湾・水域施設を建設する際の仮仕切り等として広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２－２０１６３３号公報

ところで、一般的に鋼矢板は、帯状の鋼板を巻くことにより形成されたコイルロールをアンコイラにより巻き出し、巻き出された鋼板がロール成形機を通過することにより所定の断面形状に成形される。ロール成形機により成形された鋼板１０００は、図１２に示すように、ウェブ部１１００と、フランジ部１２００と、継手部１３００と、を有する。継手部１３００は、幅方向Ｗにおける鋼板の端部を丸めて折り返することにより形成されている。

鋼矢板を製造するためにロール成形工程を経た鋼板１０００は、所定の長さに切断される。鋼板１０００の切断時を示す図１３には、継手部１３００が潰れないようにするために、継手部１３００に下刃部材３１０を入り込ませて鋼板１０００を下側から支持する。次いで、上刃部材３２０を、下刃部材３１０とは反対側から鋼板１０００に向かう接近方向Ａにおいて鋼板１０００に接近させて鋼板１０００を幅方向Ｗに切断する。

継手部１３００は、ロール成形により折り返されているため平面視において板材が重なる部分１４００となっている。下刃部材３１０は、上刃部材３２０により切断される鋼板１０００によって上方から押し付けられる。そのため、切断時に継手部１３００に挿入された下刃部材３１０の頸部３１３に過度な負荷がかかり、下刃部材３１０の寿命が短くなることが懸念されている。

また、上刃部材３２０は、板材が重なる部分１４００を切断することになるので、切断時の上刃部材３２０への負荷が大きくなっていた。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、鋼矢板を製造する場合に鋼板の切断時に刃部材への負担を軽減する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によれば、コイルロールから帯状の鋼板を巻き出すアンコイルステップと、巻き出し方向に沿って延びる前記鋼板の２つの側端部にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも１つの孔を形成するプレス成形ステップと、前記孔が形成された前記側端部それぞれにロール成形を施して、前記側端部において所定の間隔をあけて向かい合うように前記鋼板を折り曲げて継手部を形成するロール成形ステップと、前記孔と重ならない位置に下刃部材を挿入し、前記側端部における前記孔の位置で前記下刃部材とは反対側から上刃部材を前記鋼板に接近させて前記鋼板を幅方向に切断する切断ステップと、を含み、前記ロール成形ステップにおいて、前記側端部が側縁を含めて前記切断ステップにおける前記上刃部材の接近方向において前記孔と重なるように前記鋼板を折り曲げることを特徴とする。

また、前記プレス成形ステップにおいて、各側端部に前記鋼板の幅方向に２つの孔を並べて形成し、前記ロール成形ステップにおいて、前記上刃部材の接近方向において前記２つの孔が互いに重ならないように前記鋼板を折り曲げてもよい。

また、前記プレス成形ステップにおいて、前記２つの側端部における前記孔の間で前記鋼板の幅方向にわたって複数のスリットを形成してもよい。

また、前記プレス成形ステップにおいて、円形状の孔を形成してもよい。

本発明により、鋼板の切断時に切断部材への負担を軽減することができる。

第１の実施の形態に係る方法により製造された鋼矢板の平面図である。 図１に示す鋼矢板の先端部の斜視図である。 鋼矢板の製造ステップを示すフローチャートである。 プレス成形ステップ後の鋼板の平面図である。 ロール成形ステップ後の鋼板の平面図である。 切断ステップにおける鋼板の切断方法を説明するための概略図である。 鋼矢板の従来の製造ステップを示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップにおいてスリットが形成された鋼板の平面図である。 第３の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップにおいて２つの孔が形成された鋼板の平面図である。 ロール成形ステップ後の鋼板の平面図である。 切断ステップにおける鋼板の切断方法を説明するための概略図である。 従来の製造方法におけるロール成形機により成形された鋼板を説明するための概略図である。 従来の製造方法における鋼板の切断方法を説明するための概略図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、第１の実施の形態に係る方法により製造された鋼矢板１００の平面図である。説明の便宜上、鋼矢板１００の長さ方向を「延在方向Ｌ」とし、延在方向Ｌに交差する方向を「幅方向Ｗ」とする。

鋼矢板１００は、例えば、岸壁工事、土留め工事、基礎工事等の各種工事に使用される。鋼矢板１００は、延在方向Ｌに沿って地中に打ち込まれる。

図２は、図１に示す鋼矢板１００の先端部の斜視図である。鋼矢板１００は、ウェブ部１１０と、一対のフランジ部１２０と、一対の継手部１３０と、を有する。ウェブ部１１０は、鋼矢板１００の幅方向Ｗに延びている。ウェブ部１１０は、２つの平坦部１１１と、隆起部１１２と、を有する。隆起部１１２は、２つの平坦部１１１の間に位置する。隆起部１１２は、延在方向Ｌに沿って延びている。隆起部１１２は、鋼矢板１００を延在方向Ｌに見た場合に略Ｕ字状に形成されている。

一対のフランジ部１２０は、ウェブ部１１０の幅方向Ｗにおける両端部で、延在方向Ｌに沿って延びている。フランジ部１２０は、ウェブ部１１０に対して立設するようにして折り曲げられている。フランジ部１２０は、隆起部１１２が隆起する側に折り曲げられている。

ウェブ部１１０とは反対側の各フランジ部１２０の端部は、互いに離れる側に折り曲げられて継手部１３０として形成されている。継手部１３０は、ウェブ部１１０の側に折り返されている。継手部１３０の断面形状は、略Ｕ字状である。隣接する鋼矢板１００は、継手部１３０を介して互いに連結される。

継手部１３０は、延出部１３１と、湾曲部１３２と、対向部１３３と、を有する。延出部１３１は、フランジ部１２０に対して幅方向Ｗにおいて隆起部１１２とは反対側に折り返されている。延出部１３１は、幅方向Ｗにおいてウェブ部１１０の平坦部１１１と略平行に延びている。

湾曲部１３２は、フランジ部１２０とは反対側の延出部１３１の一端部からウェブ部１１０に向かって延びている。湾曲部１３２は、幅方向Ｗにおいて隆起部１１２とは反対側に向かって凸に丸みを帯びている。

対向部１３３は、延出部１３１とは反対側の湾曲部１３２の一端部からフランジ部１２０に向かって延びている。対向部１３３は、延出部１３１に対して所定の間隔をあけて延出部１３１と対向している。フランジ部１２０及び継手部１３０によって空間Ｓが画定されている。対向部１３３の幅方向Ｗに面する面は、フランジ部１２０に対して離間している。なお、本実施の形態において、継手部１３０は、延出部１３１、湾曲部１３２及び対向部１３３を含んでいる。

幅方向Ｗに鋼矢板１００を連結する場合、隆起部１１２が隆起する方向を互いに逆にした鋼矢板１００を連結する。互いの空間Ｓ内に一方の継手部１３０の対向部１３３が入り込むことにより、隣接する鋼矢板１００は互いに連結される。

延在方向Ｌにおける継手部１３０の端縁には切り欠き１３４が形成されている。切り欠き１３４は、略Ｕ字状の継手部１３０の延び方向に沿って形成されている。切り欠き１３４の延び方向は、鋼矢板１００の延在方向Ｌに面する端面１４０から延在方向Ｌに沿って延びて、丸みを帯びるようにして幅方向Ｗに変向する。

次に、鋼矢板１００の製造方法について説明する。図３は、鋼矢板１００の製造ステップを示すフローチャートである。本実施の形態に係る製造方法は、コイルロールから帯状の鋼板２００を巻き出すアンコイルステップＳ１と、巻き出し方向（延在方向）Ｌに沿って延びる鋼板２００の２つの側端部２１０にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも１つの孔２２０を形成するプレス成形ステップＳ２と、孔２２０が形成された側端部２１０それぞれにロール成形を施して、側端部２１０において所定の間隔をあけて向かい合うように鋼板２００を折り曲げて継手部１３０を形成するロール成形ステップＳ３と、孔２２０と重ならない位置に下刃部材３１０を挿入し、側端部２１０における孔２２０の位置で下刃部材３１０とは反対側から上刃部材３２０を鋼板２００に接近させて鋼板２００を幅方向Ｗに切断する切断ステップＳ４と、を含み、ロール成形ステップＳ３において、側端部２１０が側縁２１１を含めて切断ステップＳ４における上刃部材３２０の接近方向Ａにおいて孔２２０と重なるように鋼板２００を折り曲げる。以下、鋼矢板１００の製造方法について具体的に説明する。

長尺の鋼板２００をロール状に巻くことにより形成されたコイルロール（図示せず）が、アンコイラにセットされている。まず、コイルロールから鋼板２００がアンコイラにより巻き出される（アンコイルステップＳ１）。アンコイラから巻き出された鋼板２００は、製造ライン上で順次加工されていく。

巻き出された鋼板２００は、プレス装置に送られる。プレス装置において、鋼板２００に孔２２０（プレノッチ）を形成する（プレス成形ステップＳ２）。図４は、プレス成形ステップＳ２後の鋼板２００の平面図である。プレス装置により鋼板２００にプレス加工を施すことにより、幅方向Ｗにおける鋼板２００の２つの側端部２１０に孔２２０を加工する。

孔２２０は、平面視略長円形である。ここで「長円形」とは、延在方向Ｌにおいて互いに所定の間隔をあけた平行な辺同士を、幅方向Ｗにおいて円弧により接続した形状である。なお、孔２２０の形状は、長円形に限られず、円形、楕円形であってもよい。

延在方向Ｌにおいて離間し、幅方向Ｗに延びる孔２２０の辺の間隔は、例えば、切断刃（上刃部材３２０）の厚さ以上であり、幅方向Ｗにおける孔２２０の円弧部分間の最大間隔は、例えば、切断刃の厚さの２倍～４倍の範囲内である。延在方向Ｌにおいて孔２２０が形成される位置は、製造される鋼矢板１００の長さに応じて決まる。

幅方向Ｗにおいて鋼板２００の側端部２１０にそれぞれ形成された孔２２０は、延在方向Ｌにおいて同じ位置に形成されている。孔２２０は、延在方向Ｌに沿った鋼板２００の側縁２１１から、例えば、所定の間隔をあけて形成されている。

プレス成形ステップＳ２を経て孔２２０が形成された鋼板２００は、ロール成形機に送られる。図５は、ロール成形ステップＳ３後の鋼板２００の平面図である。ロール成形機により鋼板２００にロール成形を施すことにより、鋼板２００にウェブ部１１０（隆起部１１２）、フランジ部１２０及び継手部１３０を成形する（ロール成形ステップＳ３）。

幅方向Ｗにおける側端部２１０の先端側をフランジ部１２０に対して幅方向Ｗの外側に折り曲げつつ、さらに、ウェブ部１１０に向かって折り曲げ、次いで、２つの側端部２１０の側縁２１１が互いに幅方向Ｗにおいて向かい合うように側端部２１０の先端を折り返す。

これにより、鋼板２００の側端部２１０は、鋼板２００の厚さ方向において互いに所定の間隔をあけて向かい合う。これにより、鋼板２００に継手部１３０が形成される。継手部１３０の内側には空間Ｓが形成される。鋼矢板１００を幅方向Ｗに連結する場合、隣り合う鋼矢板１００の継手部１３０が互いの空間Ｓを介して連結される。

継手部１３０は、後述する切断ステップＳ４で鋼板２００へ上刃部材３２０が接近する接近方向Ａにおいて、側端部２１０が側縁２１１を含めて孔２２０と重なるように鋼板２００を折り曲げることにより形成される。継手部１３０が形成された状態において、鋼板２００の側縁２１１は、幅方向Ｗにおいて鋼板２００の中心側に位置する孔２２０の縁よりも外側に位置している。

継手部１３０における孔２２０は、フランジ部１２０から始まり、継手部１３０の延出部１３１から湾曲部１３２にわたって延びている。継手部１３０の対向部１３３は、孔２２０の位置では接近方向Ａにおいて鋼板２００のいかなる部分とも対向しておらず、延出部１３１及び湾曲部１３２における孔２２０を通じて露出している。

ロール成形ステップＳ３を経て継手部１３０が形成された鋼板２００は、切断機に送られる。切断機において、鋼板２００を所定の長さに切断することにより鋼板２００から個々の鋼矢板１００が切り分けられる（切断ステップＳ４）。図６は、切断ステップＳ４における鋼板２００の切断方法を説明するための概略図である。切断機により鋼板２００は、幅方向Ｗにおいて２つの孔２２０を結ぶ仮想線Ｖ１（図５参照）に沿って切断される。

切断機には、刃部材（下刃部材３１０及び上刃部材３２０）が設けられている。切断機に送られてきた鋼板２００は、下刃部材３１０により下方から支持される。下刃部材３１０は、支持本体部３１１と、挿入部３１２と、を有する。支持本体部３１１は、鋼板２００のうち、主としてウェブ部１１０とフランジ部１２０とを下方から支持する。

挿入部３１２が継手部１３０の空間Ｓに挿入される。下刃部材３１０の挿入部３１２が継手部１３０の空間Ｓに挿入された状態において、挿入部３１２は、鋼板２００の孔２２０を通じて露出することはない。つまり、挿入部３１２は、継手部１３０により覆われている。

下側から下刃部材３１０により支持された鋼板２００に上刃部材３２０が接近する。切断ステップＳ４において、継手部１３０の空間Ｓに下刃部材３１０を挿入して、この下刃部材３１０とは反対側から上刃部材３２０を鋼板２００に接近させて鋼板２００を切断する。鋼板２００及び下刃部材３１０への上刃部材３２０の接近方向Ａは、例えば、鉛直方向において上方から下方に向かう方向である。

鋼矢板の従来の製造ステップを示すフローチャートである図７に示すように、従来の製造方法においては、アンコイルステップＳ１０、ロール成形ステップＳ３０及び切断ステップＳ４０が含まれており、上記実施の形態に係るプレス成形ステップＳ２に相当するステップは含まれていなかった。そのため図１３に示すように、鋼板１０００には上記実施の形態における鋼板２００に形成されていた孔２２０は形成されていない。つまり、鋼板１０００の継手部１３００において、延出部１３１１及び対向部１３１３は、鋼板１０００の延在方向Ｌに沿って接近方向Ａにおいて常に互いに対向している。

従来の製造方法の切断ステップＳ４０においては、上刃部材３２０がまず延出部１３１１を切断した後、湾曲部１３１２を切断し、最終的に対向部１３１３を切断することになる。そのため、一度の切断作業時に上刃部材３２０による下刃部材３１０への負荷は、まず、延出部１３１１の切断時に挿入部３１２に伝わり、次いで、対向部１３１３の切断時に延出部１３１１を介して挿入部３１２に伝わる。

従来の切断ステップＳ４０において上刃部材３２０は同一個所で、一回の切断ステップＳ４０において継手部４３０の延出部１３１１及び対向部１３１３の２個所を切断しなければならない。そのため、継手部１３００の延出部１３１１及び対向部１３１３を切断する上刃部材３２０の部分は、他の部分に比べて切断時における負荷が大きい。

また、下刃部材３１０において支持本体部３１１から挿入部３１２への移行部（頸部）３１３は、他の部分に比べて肉厚が薄くなっている。一回の切断ステップＳ４０において延出部１３１１及び対向部１３１３を切断することによる２回の衝撃が移行部３１３に伝わることになる。切断ステップＳ４０が繰り返し行われることにより、下刃部材３１０の頸部３１３への疲労の蓄積も増大する傾向にあった。

これに対して、本実施の形態に係る製造方法によれば、切断ステップＳ４において上刃部材３２０は、孔２２０の位置で鋼板２００を切断するので、下刃部材３１０の挿入部３１２を覆う延出部１３１を切断しない。したがって、上刃部材３２０が継手部１３０において切断する部分は、主として対向部１３３である。

また、例えば、孔２２０が矩形等の四角形に形成されている場合、切断時に応力が角部に集中し、意図しない亀裂が鋼板２００に発生するおそれがある。上記実施の形態に係る製造方法のプレス成形ステップＳ２において形成される孔２２０は、長円形であるので、角部を有していない。したがって、切断時に孔２２０の縁に応力が集中することを回避することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。以下では、第１の実施の形態に係る製造方法と異なる点について主に説明し、同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。

図８を用いて、第２の実施の形態に係る製造方法について説明する。図８は、第２の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップＳ２においてスリット２３０が形成された鋼板２００の平面図である。

第２の実施の形態に係る製造方法ではプレス成形ステップＳ２において、２つの側端部２１０における孔２２０の間で鋼板２００の幅方向Ｗにわたって複数のスリット２３０が形成される。スリット２３０が形成された鋼板２００は、次いで、ロール成形ステップＳ３に送られて最終的に切断ステップＳ４に送られる。

各スリット２３０は、幅方向Ｗにおいて互いに所定の間隔をあけて形成されている。切断ステップＳ４において切断機により鋼板２００は、幅方向Ｗにおいて２つの孔２２０とスリット２３０とを通る仮想線Ｖ２に沿って切断される。

スリット２３０を設けることにより、上刃部材３２０への負荷及び上刃部材３２０による鋼板２００に対する負荷を減らすことができる。

図９を用いて、第３の実施の形態に係る製造方法について説明する。図９は、第３の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップＳ２において２つの孔２４０が形成された鋼板２００の平面図である。プレス成形ステップＳ２において各側端部２１０に鋼板２００の幅方向Ｗに２つの孔２４０を並べて形成する。

孔２４０は、平面視略長円形である。ここで「長円形」とは、延在方向Ｌにおいて互いに所定の間隔をあけた平行な辺同士を、幅方向Ｗにおいて円弧により接続した形状である。なお、孔２４０の形状は、長円形に限られず、円形、楕円形であってもよい。

延在方向Ｌにおいて離間し、幅方向Ｗに延びる孔２４０の辺の間隔は、例えば、切断刃（上刃部材３２０）の厚さ以上であり、幅方向Ｗにおける孔２４０の円弧部分間の最大間隔は、例えば、切断刃の厚さの１倍～１．５倍の範囲内である。延在方向Ｌにおいて孔２４０が形成される位置は、製造される鋼矢板１００の長さに応じて決まる。各側端部２１０における各孔２４０同士の幅方向Ｗにおける間隔は、例えば、１０ｍｍであり、１０ｍｍ以上あればよい。

幅方向Ｗにおいて鋼板２００の側端部２１０にそれぞれ形成された孔２４０は、延在方向Ｌにおいて同じ位置に形成されている。孔２４０は、延在方向Ｌに沿った鋼板２００の側縁２１１から、例えば、所定の間隔をあけて形成されている。

ロール成形ステップＳ３において、２つの孔２４０が互いに重ならないように鋼板２００の側縁部２１０を折り曲げて継手部１３０を形成する。図１０は、ロール成形ステップＳ３後の鋼板２００の平面図である。

図１１は、切断ステップＳ４における鋼板２００の切断方法を説明するための概略図である。２つの孔２４０のうち一方の孔２４０は、延出部１３１に形成されており、他方の孔２４０は、湾曲部１３２から対向部１３３への移行部分に形成されている。２つの孔２４０が接近方向Ａにおいて重ならず、対向部１３３の先端が延出部１３１における孔２４０と重なっている。これにより、切断位置における継手部１３０の鋼板２００は、上刃部材３２０の接近方向Ａにおいて重なることはない。

接近方向Ａにおいて上刃部材３２０による鋼板２００の切断量を小さくすることができるので、下刃部材３１０及び上刃部材３２０にかかる負荷を小さくすることができる。

なお、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、上記各実施の形態の各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。

１００ 鋼矢板、１１０ ウェブ部、１２０ フランジ部、１３０ 継手部、２００ 鋼板、２１０ 側縁部、２１１ 側縁、２２０，２４０ 孔、２３０ スリット、３１０ 下刃部材、３２０ 上刃部材

Claims (4)

1. コイルロールから帯状の鋼板を巻き出すアンコイルステップと、
   巻き出し方向に沿って延びる前記鋼板の２つの側端部にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも１つの孔を形成するプレス成形ステップと、
   前記孔が形成された前記側端部それぞれにロール成形を施して、前記側端部において所定の間隔をあけて向かい合うように前記鋼板を折り曲げて継手部を形成するロール成形ステップと、
   前記孔と重ならない位置に下刃部材を挿入し、前記側端部における前記孔の位置で前記下刃部材とは反対側から上刃部材を前記鋼板に接近させて前記鋼板を幅方向に切断する切断ステップと、
   を含み、
   前記ロール成形ステップにおいて、前記側端部が側縁を含めて前記切断ステップにおける前記上刃部材の接近方向において前記孔と重なるように前記鋼板を折り曲げる
   ことを特徴とする鋼矢板の製造方法。
2. 前記プレス成形ステップにおいて、各側端部に前記鋼板の幅方向に２つの孔を並べて形成し、
   前記ロール成形ステップにおいて、前記接近方向において前記２つの孔が互いに重ならないように前記鋼板を折り曲げる
   ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記プレス成形ステップにおいて、前記２つの側端部における前記孔の間で前記鋼板の幅方向にわたって複数のスリットを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記プレス成形ステップにおいて、円形状の孔を形成することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の製造方法。
   
   
   

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