JP2722299B2 - 角形鋼管柱の接続部用絞り角管の成形金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，鋼構造の建築物の角
形鋼管柱として，上階にいくにしたがって細いサイズの
角形鋼管を用いる場合に，上下の角形鋼管柱の接続部に
用いる接続部用絞り角管を成形する成形金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のように角形鋼管柱として上階にい
くにしたがって細いサイズの角形鋼管を用いる場合，サ
イズの異なる上下の角形鋼管柱を接続する接続部として
一般に，下側が大口径，上側が小口径の絞り角管を用い
ている。この絞り角管には，建屋の中央の柱に適用する
四面絞り角管，建屋の壁部の柱に適用する三面絞り角
管，建屋の隅部の柱に適用する二面絞り角管の３種類が
ある。すなわち，図１２（イ），（ロ），（ハ）に示す
ように，四面絞り角管６は上下端面に対して四つの面が
同じ傾斜をなす截頭四角錐形状である。図１３（イ），
（ロ），（ハ）に示すように，三面絞り角管７は，上下
端面に対して一つの面７ａが直角で，三つの面が傾斜し
ている。前記直角面７ａに対向する面（対向面と呼ぶ）
７ｂの直角面７ａに対してなす角度をγで示す。図１４
（イ），（ロ），（ハ），（ニ）に示すように二面絞り
角管８は，上下端面に対して二つの面８ｂ，８ｃが直角
で，他の二面が傾斜している。また，この場合，上下端
面に対して前記二つの直角面８ｂ，８ｃが形成する稜線
８ａのみが直角で，他の稜線は角度が付いている。前記
直角稜線８ａに対向する稜線（対向稜線と呼ぶ）８ｄの
直角稜線８ａに対してなす角度をδで示す。

【０００３】この種の四面，三面または二面絞り角管を
製造する方法として，鋳造によるもの，４枚の台形状板
材を溶接接続して形成するもの，所定の展開図形状に切
り出した１枚の板材を絞り角管の形状に折り曲げたのち
突き合わせ部を溶接接続するものなどがあるが，いずれ
も製造が簡易でない。四面絞り角管については，図１５
に示すように例えば電縫鋼管による長い角形鋼管１よ
り，両端面を管中心線に対して直角に切断してサイコロ
状の角形鋼管である四面絞り角管用素材２を得，この四
面絞り角管用素材２を底部が水平な単なる截頭四角錐状
の金型で絞りプレス成形して得る方法がある。また，三
面絞り角管，二面絞り角管については，前記のようにし
て得た四面絞り角管の両端を所定の角度で切断して得る
製造方法が提案されている（特開昭６３−２９５０２７
号参照）。

【０００４】これに対して本出願人のもとで，角形鋼管
から直接三面絞り角管あるいは二面絞り角管を製造する
絞り角管の製造方法を発明し，特許出願をした（出願
日：平成４年７月３１日出願，発明の名称：角形鋼管柱
の接続部用絞り角管の製造方法）。この製造方法は，三
面絞り角管７の場合は，図１６に示すように，角形鋼管
１を管中心線と直交する平面Ａに対して対向辺方向に所
定の傾斜角αで傾斜した平面Ｂにより所定間隔で切断し
て三面絞り角管用素材３とし，この三面絞り角管用素材
３をこれを垂直に保持する截頭四角錐状の金型により絞
りプレス成形するものである。また，二面絞り角管８の
場合は，図１７に示すように，角形鋼管１を管中心線と
直交する平面Ａに対して対角線方向に所定の傾斜角βで
傾斜した平面Ｃにより所定間隔で切断して二面絞り角管
用素材４とし，この二面絞り角管用素材４を同じくこれ
を垂直に保持する截頭四角錐状の金型により絞りプレス
成形するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】両端を所定の角度αま
たはβで切断した角形鋼管より三面絞り角管７または二
面絞り角管８を成形する上記の方法は，他の従来の方法
と比較して，製造工程が大きく簡略化される長所があ
る。しかし，絞り角管として四面絞り角管，三面絞り角
管，二面絞り角管の３種があるのに対して，それぞれに
専用の金型を製作すると，コスト高となってしまう。さ
らに，板厚も種々あるので，板厚の種類に対応して金型
を用意するとすれば，さらにコストが高くなり，実用性
に欠けることになる。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で，角形鋼管より直接絞り角管を成形する場合に，四面
絞り角管，三面絞り角管，二面絞り角管の３種類の絞り
角管を一部の部品を交換するのみで兼用して成形するこ
とを可能とし，また板厚の種類に対しても一部の部品を
交換するのみで兼用して成形することを可能とする成形
金型を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は，角形鋼管を絞りプレス成形して角形鋼管柱の接続
部用絞り角管を得る成形金型であって，絞り角管用素材
である角形鋼管を被せられる截頭四角錐状の雄型と，こ
の雄型に対応する截頭四角錐状内面を持つ雌型とからな
り，前記雄型は，垂直な四角錐中心線と直交する水平な
底面を持つ雄型本体と，前記雄型本体を乗せて固定する
雄型本体底面と同形状の水平な雄型本体固定用上面を持
ち，その周囲に角形鋼管の板厚部を受ける張り出し部を
持つ交換可能な支承板とからなるとともに，前記支承板
として，前記張り出し部の水平面に対する傾斜角が異な
るものが複数個用意されたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】上記構成において，雄型の支承板として，三面
絞り角管の場合は張り出し部が対向辺方向に所定の角度
αで傾斜したものを用い，二面絞り角管の場合は張り出
し部が対角線方向に所定の角度βで傾斜したものを用
い，四面絞り角管の場合は張り出し部が水平なものを用
いる。また，素材として，三面絞り角管の場合は管中心
線に対して対向辺方向に所定の角度αで傾斜した両端面
を持つ三面絞り角管用素材を用い，二面絞り角管の場合
は管中心線に対して対角線方向に所定の角度βで傾斜し
た両端面を持つ二面絞り角管用素材を用い，四面絞り角
管の場合は管中心線に対して直角な両端面を持つサイコ
ロ状の四面絞り角管用素材を用いる。三面絞り角管，二
面絞り角管，四面絞り角管をそれぞれ成形する場合に，
雄型本体にそれぞれ対応する支承板を固定し，それぞれ
対応する素材を雄型に被せると，支承板の周囲の張り出
し部上に乗る素材はいずれも雄型に垂直にセットされ，
この状態で雌型を下降させて絞りプレス成形すると，所
望の三面絞り角管，二面絞り角管，四面絞り角管が得ら
れる。

【０００９】

【実施例】以下，本発明の成形金型の一実施例を図面を
参照して説明する。図１は本発明の一実施例を示す成形
金型１１の一部切り欠き正面図である。この成形金型１
１は，雄型１２と雌型１３とからなる。雄型１２は，図
２の雄型のみの平面図にも示すように，雄型本体１４を
上に乗せて固定する支承板１５と，この支承板１５を固
定する底板１６とからなる。前記雄型本体１４は，截頭
四角錐状をなし，垂直な四角錐中心線と直交する水平な
底面１４ａを持つ。前記支承板１５は，前記雄型本体１
４の四角形の底面１４ａと同形状の水平な雄型本体固定
用上面１５ａを持ち，その周囲に素材の板厚部を受ける
傾斜したまたは水平な張り出し部（図は傾斜している場
合）１５ｂを持つ。この支承板１５として，図５
（イ），（ロ），（ハ）に示す３種のものが用意されて
いる。すなわち，図５（イ）に示す支承板１５Ａは三面
絞り角管７の成形の際に用いる支承板であり，張り出し
部１５ｂは四角形の対向辺方向に所定の傾斜角αで傾斜
している。図５（ロ）に示す支承板１５Ｂは二面絞り角
管８の成形の際に用いる支承板であり，四角形の対角線
方向に所定の傾斜角βで傾斜している。なお，図５
（ロ）は支承板１５Ｂを四角形の他方の対角線方向から
見た図である。図５（ハ）に示す支承板１５Ｃは四面絞
り角管６の成形の際に用いる支承板であり，張り出し部
１５ｂが雄型固定用上面１５ａと面一である（したがっ
て，上面全体が単なる平面である）。前記支承板１５は
ボルト１７により支承板１５を介して底板１６に固定さ
れている。雄型本体１４は，支承板１５を貫通するボル
ト１８により底板１６に固定されている。雄型本体１４
と支承板１５と底板１６とは，ノックピン１９により位
置決めされている。また，雄型本体１４と支承板１５と
には，雌型１３側の後述するガイドピン２６が嵌入する
垂直なガイド穴２０が設けられている。このガイド穴２
０は，雄型本体１４および支承板１５を貫通してあけた
穴にブッシュ２０ａを嵌合させて形成している。

【００１０】前記雌型１３は，図３の雌型１３のみの底
面図にも示すように，雄型本体１４の截頭四角錐状に対
応する截頭四角錐状内面２１ａを持つ雌型本体２１と，
この雌型本体２１を固定する支持板２２とからなる。雌
型本体２１は支持板２２に形成した浅い四角形状の凹部
２１ｂに嵌合して位置決めされ，８本のボルト２３で支
持板２２に固定されている。雌型本体２１は，その截頭
四角錐状内面２１ａの４つのコーナー部をいずれも着脱
可能なコーナー部アタッチメント２４で形成している。
このコーナー部アタッチメント２４は，図４（イ），
（ロ）に示すように，四角柱の一つの角部を截頭四角錐
状内面２１ａの一つのコーナー部の内面形状と同形状に
したもので，雌型本体２１に設けた一部開放の四角柱状
の溝２１ｃに嵌合され，ボルト２５により雌型本体２１
に固定されている。このコーナー部アタッチメント２４
としては，そのコーナー部アールＲを素材の板厚の種類
に応じたアール寸法としたものが複数用意されている。
また，支持板２２の中央部には，雄型１２側の前記ガイ
ド穴２０に嵌入するガイドピン２６がボルト２７で固定
されている。

【００１１】上記の成形金型１１で絞り角管を成形する
要領について説明する。なお，適用する角形鋼管柱のサ
イズ範囲は一般的には，板厚範囲が６ｍｍ〜２２ｍｍ，
サイズ（角形鋼管の縦横寸法）範囲が２００ｍｍ×２０
０ｍｍ〜５５０ｍｍ×５５０ｍｍである。そして，製造
する絞り角管のサイズを一例として上げると，小口径−
大口径（および高さ）が２５０ｍｍ−２００ｍｍ（高さ
３００ｍｍ），３００ｍｍ−２５０ｍｍ（高さ３５０ｍ
ｍ〜４５０ｍｍ），３５０−３００ｍｍ（高さ４５０ｍ
ｍ）等である。

【００１２】三面絞り角管７を成形する場合は，素材と
しては，図１６に示したように，長い角形鋼管１を管中
心線と直交する平面Ａに対して対向辺方向に所定の傾斜
角αで傾斜した平面Ｂにより所定間隔で切断して，三面
絞り角管用素材３を得る。前記傾斜角αは，図１３で示
した三面絞り角管７の対向面７ｂが垂直面７ａに対して
なす角度γの２分の１とする（すなわち，α＝γ／２と
する）。また，成形金型１１の雄型１２の支承板１５と
して，張り出し部１５ｂが対向辺方向に前記傾斜角αで
傾斜した図５（イ）に示す支承板１５Ａを用いる。

【００１３】そして，図６に示すように前記三面絞り角
管用素材３を雄型１２に被せると，支承板１５Ａの周囲
の張り出し部１５ｂに乗る三面絞り角管用素材３は雄型
１２に垂直にセットされる。また，支承板１６の張り出
し部１５ｂは雄型本体１４の一つの面１４ｂに対して直
角となる（α＝γ／２であるから：γは図１３参照）。
この状態で雌型１３を下降させると，図７に示すよう
に，三面絞り角管用素材３が雄型１２と雌型１３とで絞
り成形されて，図１３に示すごとき三面絞り角管７が得
られる。同図（イ）は三面絞り角管７の斜視図，同図
（ロ）は三面絞り角管７の正面図，同図（ハ）は三面絞
り角管７の平面図を示す。

【００１４】二面絞り角管８を成形する場合は，素材と
しては，図１７に示したように，長い角形鋼管１を管中
心線と直交する平面Ａに対して対角線方向に所定の傾斜
角βで傾斜した平面Ｃにより所定間隔で切断して二面絞
り角管用素材４を得る。前記傾斜角βは，図１４で示し
た二面絞り角管８の対向稜線８ｄが直角稜線８ａに対し
てなす角度δの２分の１とする（すなわち，β＝δ／２
とする）。また，成形金型１１の雄型１２の支承板１５
として，張り出し部１５ｂが対角線方向に前記傾斜角β
で傾斜した図５（ロ）に示す支承板１５Ｂを用いる。

【００１５】そして，図８に示すように前記二面絞り角
管用素材４を雄型１２に被せると，支承板１５Ｂの周囲
の張り出し部１５ｂに乗る二面絞り角管用素材４は雄型
１２に垂直にセットされる。また，支承板１５Ｂの張り
出し部１５ｂは四角錐状の雄型本体１４の一つの稜線１
４ｃに対して直角となり（β＝δ／２であるから：δは
図１４参照），かつ，雄型本体１４の稜線１４ｃを挟む
二つの面も稜線１４ｃに対して直角になる。なお，図
８，図９は成形金型１１の四角錐の対角線を含む面での
断面図である。この状態で雌型１３を下降させると，図
９に示すように，二面絞り角管用素材４が雄型１２と雌
型１３とで絞り成形されて，図１４に示すごとき二面絞
り角管８が得られる。同図（イ）は二面絞り角管８の斜
視図，同図（ロ）は二面絞り角管８の正面図，同図
（ハ）は二面絞り角管８の平面図，同図（ニ）は同図
（ハ）におけるＣ矢視図を示す。

【００１６】四面絞り角管６を成形する場合は，図１５
に示したように長い角形鋼管１を管中心線と直交する平
面Ａにより所定間隔で切断してサイコロ状の角形鋼管で
ある四面絞り角管用素材２を得る。また，成形金型１１
の雄型１２の支承板１５としては，張り出し部１５ｂが
水平な図５（ハ）に示す支承板１５Ｃを用いる。

【００１７】そして，図１０に示すように，単なるサイ
コロ状の角形鋼管である前記四面絞り角管用素材２を雄
型１２に被せると，支承板１５Ｃの周囲の水平な張り出
し部１５ｂに乗る四面絞り角管用素材２は雄型１２に垂
直にセットされる。この状態で雌型１３を下降させる
と，図１１に示すように，四面絞り角管用素材２が雄型
１２と雌型１３とで絞り成形されて，図１２に示すごと
き四面絞り角管６が得られる。なお，四面絞り角管６の
成形の場合は，従来より採用されている金型と実質的に
同じ構造となる。同図（イ）は四面絞り角管６の斜視
図，同図（ロ）は四面絞り角管６の正面図，同図（ハ）
は四面絞り角管６の平面図を示す。

【００１８】次に，成形対象の絞り角管が同種類（四
面，三面，二面の種類が同じ）かつ同サイズであって板
厚のみ異なる場合は，コーナー部アタッチメント２４を
その板厚に対応するものと交換する。素材である角形鋼
管１が同サイズで板厚のみ異なる場合，角形鋼管１のコ
ーナー部の内アールの寸法は同じであるが，外アールの
寸法が板厚に対応して変化する。したがって，コーナー
部アタッチメント２４を対応するものと交換すること
で，板厚の異なる絞り角管用素材に対応できる。

【００１９】なお，三面絞り角管または二面絞り角管の
場合の支承板１５Ａ，１５Ｂの張り出し部１５ｂの傾斜
角αまたはβは，三面絞り角管７の対向面７ｂの角度γ
または二面絞り角管８対向稜線８ｄの角度δの厳格に２
分の１である必要はなく，絞りプレス成形の結果状態に
応じて若干調整することが考えられる。要するに，絞り
プレス成形後の形状が正しく三面絞り角管または二面絞
り角管となるように，張り出し部１５ｂの角度を設定す
る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば，四面絞り
角管，三面絞り角管，二面絞り角管の３種類の絞り角管
を成形する場合に，支承板のみを交換するのみで一つの
成形金型を兼用することが可能となる。

【００２１】また，雌型の截頭四角錐状内面のコーナー
部を着脱可能なコーナー部アタッチメントで形成する構
造にすると，成形対象の絞り角管の板厚の変化に対応す
ることができる。

【００２２】上記により，少ない金型で多種のサイズ・
板厚の絞り角管を成形することが可能となり，金型費用
を低減することができる。

【００２３】また，従来より採用されている絞り角管製
造方法と比べると，長い角形鋼管を切断し，金型で絞り
プレス成形するという２工程で三面絞り角管または二面
絞り角管を製造することができ，製造工程が簡略化でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す成形金型の一部切り欠
き正面図である。

【図２】図１における雄型の平面図である。

【図３】図１における雌型の底面図である。

【図４】図１における雌型の一部品であるコーナー部ア
タッチメントの一つを示すもので，同図（イ）は斜視
図，同図（ロ）は平面図である。

【図５】支承板の種類を示すもので，同図（イ）は三面
絞り角管用の支承板の正面図，同図（ロ）は二面絞り角
管用の支承板の正面図，同図（ハ）は四面絞り角管用の
支承板の正面図である。

【図６】上記の成形金型により三面絞り角管を成形する
要領を示すもので，図１６の要領で得た三面絞り角管用
素材を成形金型にセットした状態の断面図である。

【図７】図６のように成形金型にセットした三面絞り角
管用素材を絞りプレス成形した状態の断面図である。

【図８】上記の成形金型により二面絞り角管を成形する
要領を示すもので，図１７の要領で得た二面絞り角管用
素材を成形金型にセットした状態の断面図である。

【図９】図８のように成形金型にセットした二面絞り角
管用素材を絞りプレス成形した状態の断面図である。

【図１０】上記の成形金型により四面絞り角管を成形す
る要領を示すもので，図１５の要領で得たサイコロ状の
角形鋼管である四面絞り角管用素材を成形金型にセット
した状態の断面図である。

【図１１】図１０のように成形金型にセットした四面絞
り角管用素材を絞りプレス成形した状態の断面図であ
る。

【図１２】四面絞り角管の図で，同図（イ）は斜視図，
同図（ロ）は正面図，同図（ハ）は平面図である。

【図１３】三面絞り角管の図で，同図（イ）は斜視図，
同図（ロ）は正面図，同図（ハ）は平面図である。

【図１４】二面絞り角管の図で，同図（イ）は斜視図，
同図（ロ）は正面図，同図（ハ）は平面図，同図（ニ）
は同図（ハ）におけるＣ矢視図である。

【図１５】上記の成形金型による四面絞り角管成形に用
いる四面絞り角管用素材を長い角形鋼管から切り出す要
領の説明図である。

【図１６】上記の成形金型による三面絞り角管成形に用
いる三面絞り角管用素材を長い角形鋼管から切り出す要
領の説明図である。

【図１７】上記の成形金型による二面絞り角管成形に用
いる二面絞り角管用素材を長い角形鋼管から切り出す要
領の説明図である。

【符号の説明】

１ 角形鋼管 ２ 四面絞り角管用素材 ３ 三面絞り角管用素材 ４ 二面絞り角管用素材 ６ 四面絞り角管 ７ 三面絞り角管 ８ 二面絞り角管 １１ 成形金型 １２ 雄型 １３ 雌型 １４ 雄型本体 １５ 支承板 １５ａ 雄型本体固定用上面 １５ｂ 張り出し部 ２０ ガイド穴 ２０ａ ブッシュ ２１ 雌型本体 ２１ａ 截頭四角錐状内面 ２４ コーナー部アタッチメント ２６ ガイドピン

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 角形鋼管を絞りプレス成形して角形鋼管
   柱の接続部用絞り角管を得る成形金型であって， 絞り角管用素材である角形鋼管を被せられる截頭四角錐
   状の雄型と，この雄型に対応する截頭四角錐状内面を持
   つ雌型とからなり， 前記雄型は，垂直な四角錐中心線と直交する水平な底面
   を持つ雄型本体と，前記雄型本体を乗せて固定する雄型
   本体底面と同形状の水平な雄型本体固定用上面を持ち，
   その周囲に角形鋼管の板厚部を受ける張り出し部を持つ
   交換可能な支承板とからなるとともに， 前記支承板として，前記張り出し部の水平面に対する傾
   斜角が異なるものが複数個用意されたことを特徴とする
   角形鋼管柱の接続部用絞り角管の成形金型。
2. 【請求項２】 前記支承板として，雄型固定用上面の周
   囲の張り出し部が雄型固定用上面と面一のものと，角形
   鋼管の対向辺方向に所定の傾斜角αで傾斜したものと，
   角形鋼管の対角線方向に所定の傾斜角βで傾斜したもの
   との３種類を備えたことを特徴とする請求項１記載の角
   形鋼管柱の接続部用絞り角管の成形金型。
3. 【請求項３】 雌型の截頭四角錐状内面のコーナー部
   を，素材の板厚に対応するコーナーアールを持つ着脱可
   能なコーナー部アタッチメントにより形成したことを特
   徴とする請求項１記載の角形鋼管柱の接続部用絞り角管
   の成形金型。
4. 【請求項４】 前記雄型に垂直なガイド穴をあけ，プレ
   ス時にこのガイド穴に嵌入する垂直なガイドピンを前記
   雌型に固定したことを特徴とする請求項１記載の角形鋼
   管柱の接続部用絞り角管の成形金型。