JP3305657B2 - スパイラルリブ付きフラットオーバル形シースの製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプレストレストコン
クリート（以下、ＰＣと呼ぶ）において、コンクリート
にプレストレスを与える方式の一つであるポストテンシ
ョン方式に使用するシースに係る。特に断面の形状が長
径方向は半円形で短径方向は平行に対向する特殊なオー
バル形（以下、フラットオーバル形と呼ぶ）のシースに
係る。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣとはコンクリートの部材に外力が作
用すると曲げ引張り応力が発生するのに対し、その応力
を所望の大きさに打ち消すため人工的に予め内部応力を
与えた鉄筋コンクリート構造の一種を指し、ポストテン
ション方式とは図６（Ａ）（Ｂ）のように、シース１０
１（管材）内へ緊張材１０２（ＰＣ鋼材）を配置した型
枠１０３へコンクリート１０４を打込み、コンクリート
の圧縮強度が得られてからＰＣ鋼材の両端へ引張り力Ｐ
を加えて緊張させ、端部を定着材１０５で係止した後シ
ース１０１内にグラウトを注入する手順を辿る。

【０００３】シース１０１は、プレストレス導入前に緊
張材１０２がコンクリート１０４と接触しないように保
持することを目的に使用されるから、コンクリートの打
込み中に破損することがないように強固であり、かつ曲
線的に配置できるよう柔軟性のあることが望まれる。そ
のためには薄鋼板性のフレキシブルシースが用いられ、
断面が円形である製品が普及している。

【０００４】しかし、ＰＣ構造物自体がＰＣ板など比較
的薄い部材であるときや厚み方向に複数段に配置すると
きは、シースの断面が円形であるよりはオーバル形（長
円形）である方が好適であることも多い。シースを多数
配置するときには、各シースを互に接触させないで配置
することが原則であり、この原則に従う限り、目的とす
るプレストレスを与えるために必要かつ十分なＰＣ鋼材
の数だけシースを型枠内に配置できないときには、シー
スをオーバル形として１本のシースに複数本のＰＣ鋼材
を内装すればシースの数を減らすことができ、問題の解
決に繋がるからである。

【０００５】シース材や空調ダクトとして、またはラジ
エーターチューブなどの熱交換材として、一般的にオー
バル管の適用範囲は多岐に亘り、これに伴う従来技術は
少なくない。オーバル管の成形技術の最も単純な発想と
しては、円筒体の両側から平板状の押圧面で挾圧して断
面形状をオーバル形に変形する方法である。しかしこの
方法では一般に押し潰された断面の長径側の先端は極度
に尖鋭となり、短径の中央付近では反動的に内径方向へ
窪む傾向が高く、ＰＣ鋼材を内装するためのスペースを
確保する点から見れば不利であり、シースとしての適性
上、必ずしも満足できない。

【０００６】一般にオーバル管成形の従来技術のうち、
実用新案登録第２５１１３２６号（実開平３−１１１４
０２号）では、一対のロール中央に穿った溝の両側に設
けた鍔状部の径を違えて大径部と小径部とし、この大小
径部をそれぞれ対向するように組合わせて溝（成形面）
の切削加工を容易にしたと述べている。特開平７−２６
５９４４号では、オーバル管を定尺寸法に切断したとき
に切り口に口開き、口閉じ変形を生じることが多いの
で、最終成形直前の成形スタンドで過度に偏平化してか
ら、最終的に目標形状に戻す成形方法を示し、特開平９
−２３９４３８号では単一円弧で形成したカリバーを持
つ一対の上下成形ロールと、一対の左右成形ロールとを
離して配置し、オーバル管のロールギャップに起因した
疵欠陥の発生を防止したと謳っている。

【０００７】実公平３−４７６９０号に係る従来技術で
は、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、支持部材２０１に
よって片持ち的に支持された往復動杆２０２が横設さ
れ、この往復動杆の上下に配置された変位部材２０３
は、その下方で係合する三角形状くさび形の変換部材２
０４の水平往復動によって上下方向に昇降し、この作動
を受けて成形部材２０５が外嵌した円筒体状の素材Ｔを
内径側から外に向かって押圧変形する。成形部材２０５
の高さは図（Ａ）のように２０５ａ、２０５ｂ、２０５
ｃと順次大きく設定しているので、オーバル化の成形が
進むと共に材料Ｔを順次図の右方の成形部材２０５へ嵌
め直してオーバル化を進め、目的の形状に到達するとし
ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】シース材として求めら
れる要件は、既に述べたようにコンクリートが型枠内へ
打設する間においても十分に耐えられるだけの強度を具
えると共に、曲線的に配置できるような柔軟性も必要で
あり、さらに作業性の面からは軽量で且つ長さが長いこ
とが望まれ、その上、断面形状の寸法精度が高く設定通
りのＰＣ鋼材が設定通り内装できることが重要である。
この要件を満たすには、鋼材は弾性のある薄鋼板で製作
され、外周面上に補強リブ、それもスパイラル状に連続
して膨出して外周から均等に強化されていること、ＰＣ
板など薄いコンクリート構造物の形状特性に対応して断
面形状は単なるオーバル形ではなく、直線平行部と半円
形の両端を繋いだフラットオーバル形が最高に望ましい
場合が多い。

【０００９】しかしながら、この要件に焦点を絞って従
来技術を検討すれば、円筒体の両側面から平板状の押圧
面で挾圧する方法は、すでに述べた通り管内の寸法形状
に望ましくない傾向が伴うので、複数のＰＣ鋼材を収容
する上で支障を起こす要因が否定し難い。また一般のオ
ーバル管成形に係る実用新案登録第２５１１３２６号、
特開平７−２６５９４４号、特開平９−２３９４３８号
などの従来技術は、単にオーバル管の成形性の効率向上
や欠陥の発生防止に限られ、フラットオーバル管を視野
に入れたものではなく、ましてやスパイラルリブで強化
したオーバル管を念頭に置いたものでもない。

【００１０】これに対して実公平３−４７６９０号の従
来技術におけるオーバル管は、建築分野の埋め込み型枠
として使用される比較的短い長さのオーバル管と位置付
け、添付した図から判断しても明らかにフラットオーバ
ル管を対象としている。しかし、このフラットオーバル
管がシース用を指向するものであっても、出願人自身が
注釈した通り比較的短い長さの管に限られる。このこと
は図７（Ａ）の成形装置から直ちに理解されるように、
図の左方から素材Ｔ（円筒体）を嵌め込み、図の右方の
支持部材２０１によって片持ち状に成形部が支持される
から、部材と素材の自重に基づく撓み、曲げが加わるの
で、当然、長さについての限界が課せられる。

【００１１】すなわち、このシース材は比較的短い長さ
の製品しか製造できないという大きな課題に直面する。
また、素材Ｔの内径に挿入した変位部材２０３を上下方
向に昇降し内径側から外にむかって押圧力を加えて塑性
変形するのであるから一定以上の剛性を具えた器材でな
ければ作動時の応力に耐えられず、口径の小さい製品、
具体的には元の円筒体として口径１００ｍｍ以下の小管
では加工の対象になり得ないという限界がある。結局、
安全率も加味すれば、市場性のある製品としては素材円
筒体の口径が１５０ｍｍ以上、製品長さも２〜３ｍ以内
に絞らざるを得ないのが現状であり、このような寸法的
な限界が市場のニーズに応えていないことは衆目の一致
するところである。即ち、ＪＩＳ Ｇ３５３６によれば
ＰＣ鋼材としては、呼び径はＰＣ鋼線の２．９ｍｍから
ＰＣ鋼より線の２１．８ｍｍまであり、シースとしての
径はＰＣ鋼材を内装してからグラウト材を注入できる最
低限の断面積があればよいので小口径の需要が多い。ま
た、作業性の面からは継管作業を少なくするためなるべ
く長いものが望まれる。

【００１２】別の課題として、シース材としての要件を
満たすため、外周面上にスパイラルリブを付けた円筒体
を素材としてロール成形法でオーバル形に成形する場合
は、加工中に必ず捩れという現象に直面しなければなら
ない。たとえば、段階的に成形ロールの成形面の曲率を
大きくしてオーバル形に順次変形する数基の成形機を直
列に配置したとしても、薄鋼板だけの外周面からなる部
分と、リブやはぜが突出した外周面の部分とでは、変形
に必要な外圧力が全く異なるから、この不均衡な差が内
部応力として働き、押圧力からフリーに開放された製品
段階では、確実に捩れという変形になって顕われる。こ
れではシースとしての役割を果たす上で重大な障害とな
ることは言うまでもない。

【００１３】本発明は以上の課題を解決するために、Ｐ
Ｃに使用するシースであって、コンクリート構造物に適
合した完全なフラットオーバル形断面を具え、しかも従
来技術では困難な１００ｍｍ以下の小口径の元管でも適
用できて製品の長径側における半円の半径が１０ｍｍ以
下の小管も製作可能であり、管長に関してはとくに制限
がなく、その上、管軸方向に捩れの認められないスパイ
ラルリブ付きフラットオーバル形シースを効率的に製造
する方法およびその製造装置の提供を目的とするもので
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスパイラル
リブ付きフラットオーバル形シースの製造方法は、外周
面上に少なくとも１本のスパイラルリブを膨出したスパ
イラル管を、上下に対向して配置した回転する２個一対
の成形ロールの所定の曲率で形成する円弧状の成形面で
挾圧して変形するロール成形において、元管の外周長を
維持しながら段階的に順次成形面の曲率を大きく設定す
ることによりスパイラル管の断面形状を円形からオーバ
ル形に段階的に変形し、さらに成形面に直線部を具えた
成形ロールでフラットオーバル形に成形をする工程を経
て、最終的に成形ロールの成形面を水平面に対して傾斜
させて前工程までに発生した管軸方向の捩れを矯正する
ことによって課題を解決する。

【００１５】この製造方法に使用する装置としては、回
転伝達ギヤを連設した２個一対の成形ロールからなる成
形機の組合わせで構成されるが、対向する上ロール１１
ａおよび下ロール１２ａの間にそれぞれ同じ曲率Ｒａか
らなる成形面１３ａおよび１４ａがオーバル形の成形空
間を開口するオーバル成形機１ａ、該オーバル成形機１
ａの成形面１３ａ、１４ａを形成する曲率Ｒａよりも大
きい曲率Ｒｂの成形面１３ｂ、１４ｂを具えたオーバル
成形機１ｂ、と段階的に曲率Ｒを大きく変えたオーバル
成形機１ｃ、１ｄ……を材料の成形性に対応して所望の
基数だけ直列的に配設し、さらに上ロール２１と下ロー
ル２２の間にそれぞれの成形面２３、２４が長径方向は
半円形で短径方向は上下平行な２本の直線からなるフラ
ットオーバル形の成形空間を開口するフラットオーバル
成形機２と続け、さらに前記上下平行な直線が水平面に
対して角度θに傾斜した捩れ矯正成形機３で終わる一連
の成形機を、すべて管軸を整合するように直列に配置し
て連続的に管体を成形加工する構成とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る製造方法で成
型したスパイラルリブ付きフラットオーバル形シース４
の正面図（Ａ）、平面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。
このシースはワインディングシースと呼ばれる種類に属
し、外周面上に膨出したスパイラルリブ４１を具え、こ
のスパイラルリブ４１と平行した螺旋を描くはぜ４２に
よって一体的に管体を形成している。管の断面は対向す
る平行な２つの直線部４３と、両端を屈曲して繋ぐ半円
形部４４によって形成され、たとえば図２で示すように
複数のＰＣ鋼材５ａ，５ｂ，５ｃを収容する上で最も効
率的、かつ安定的な断面形状を具えている。

【００１７】元管である円筒体はスパイラル管として製
管されたもので、亜鉛メッキなどの防食表面処理を施し
た薄鋼の帯板の板幅中央を膨出変形すると共に、両側端
を折曲げ加工し、さらに帯板を螺旋状に板幅だけずらし
て巻き回しながら折曲げた端部を相互に嵌め合わせて押
圧したはぜ継ぎで一体的に係合した１本の円筒体として
流れ作業的に量産したものを出発原料とする。

【００１８】図３は元管であるスパイラル管Ｔの断面図
（Ａ）が、図（Ｂ）〜図（Ｅ）のように合計４段階のオ
ーバル成形機１ａ，１ｂ、１ｃ、１ｄの上ロール１１
ａ，１１ｂ……と、下ロール１２ａ，１２ｂ……の成形
面１３ａ、１３ｂ……と１４ａ、１４ｂ……間で挾圧さ
れて、元管の円周長を維持してＲａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ
と段階的に曲率が大きいオーバル形（長円形）に塑性変
形される状態を示し、さらに図（Ｆ）のフラットオーバ
ル成形機２の成形面２３、２４によって２本の平行な直
線部と、両者を繋ぐ半円形部からなるフラットオーバル
形に仕上げられる。図（Ｇ）、図（Ｈ）の最終段階で
は、成形ロールの成形面の傾斜角度を変えた２基の捩れ
矯正成形機３ａ，３ｂを通過することによって、ここま
での成形機による加工時に不可避的に発生した捩れを２
本の対向する直線部が水平となる方向に逆捩りを与える
ことで段階的に矯正され、捩れのない製品形状となって
回収される手順を示したものである。なお、図示しない
が捩れ矯正成形機３ｂは傾斜角度θの角度調整手段を具
えている。図４はこの一連の成形システムを平面図とし
て表わしたもので、図の左方から元管であるスパイラル
管が供給され右方へ順次移動しつつ成形される装置の相
互の位置関係を示した。

【００１９】具体的な実施寸法と装置の詳細を例示すれ
ば、リブ付きスパイラル管として幅４０ｍｍ、厚み０．
３２ｍｍの亜鉛メッキ帯鋼（ＪＩＳ Ｇ３１４１冷延帯
鋼、ＳＰＣ）をスパイラルに巻いて継ぎ目を３ｍｍはぜ
継ぎすると共に、はぜとはぜの中間に半径３ｍｍの膨出
リブを高さ１．５ｍｍではぜに平行に形成した口径５２
ｍｍの元管（ワインディングシース）を製作する。この
元管を図３のように段階的に断面形状を挾圧して塑性変
形するが、図４でも明らかな通り、４基のオーバル成形
機１ａ〜１ｄと、フラットオーバル成形機２、２基の捩
れ矯正成形機３ａ，３ｂの合計７基を直列に並べ、元管
の口径５２ｍｍの円形から断面形状が長径の両端の半径
１０ｍｍの半円形を対向する５０ｍｍの直線でつないで
なる長径７０ｍｍ、短径２０ｍｍのフラットオーバル形
に変形加工する。製品としては流れ作業的に送り出され
るフラットオーバル形管を定尺５ｍに切断して完成し、
この実施形態の場合は、直径９ｍｍのＰＣ鋼材を２本収
容するために業界へ提供するのが標準的な仕様である。

【００２０】成形機の実際的寸法として、各成形ロール
は軸芯間が１４０ｍｍのピッチで合計７基配置する。各
成形機においては上下の成形ロールの形状寸法は同一と
し、オーバル成形機１ａ〜１ｄおよびフラットオーバル
成形機２については成形ロールは直径９５．５ｍｍ、長
さ１２０ｍｍの円筒形で、成形面はそれぞれ所定の曲率
で成形ロール長さ方向の中心で左右対称に縮径して形成
し、成形ロールの中心軸から４８．５ｍｍの位置が成形
管の中心となるように上下のロールを縦に２個積み重ね
て一対の成形面を開口する。捩れ矯正成形機３ａは、片
方の成形ロール端面の直径が１０２．２ｍｍ、他方の直
径が８８．８ｍｍとし、捩れ矯正成形機３ｂは、成形ロ
ールの片方の直径が１０９．０ｍｍ、他方が８２．１ｍ
ｍとして、それぞれ成形面がロール軸に対して６．４°
と１２．８°の勾配を持ったテーパーロール形状とす
る。これらのテーパーロールは、上下のロールの軸が互
に平行となるように大径と小径とを組合わせて積み重ね
ることにより、ロールの成形面で囲まれた開口部は水平
に対して所定角度で傾斜する。

【００２１】図５（Ａ）（Ｂ）は捩れ矯正成形機３ｂの
構造の実施形態を示す縦断正面図（Ａ）と部分側面図
（Ｂ）であり、前工程までの成形加工でとくにスパイラ
ルリブやはぜの影響を受けて必然的に発生した軸線に対
する断面形状の捩れを矯正することが主な目的である
が、この捩れ自体が定性的には捉えられるとしても、捩
れ量は必ずしも一定ではなく、元管の帯鋼材料自体の微
妙な物性値の差や、スパイラル管の寸法誤差など、複雑
な要因が絡み合って変動するから、水平線に対する傾斜
角度θは微調整が必要な場合がある。図５はその要件を
満たす実施形態の一例である。下ロール３２の両側面を
はさむように平行に配置された基台３５の両側面に支持
される軸受３４は、該軸受３４の下側に調整ボルト取付
部材３６を介して連設された調整ボルト３９と、基台３
５の側面に取着され前記調整ボルト３９に対向する位置
に貫通孔が穿孔されたブラケット３７と、該ブラケット
３７を貫通した前記調整ボルト３９に前記ブラケット３
７を上下に挟んで螺嵌した２個の位置決めナット３８に
より上下方向に位置調整可能である。上ロール３１の軸
受３３は基台３５の上端にスプリングを介して取着され
ているので、下ロール３２の傾きに連動する。

【００２２】この構成によって、たとえば、一方の調整
ボルト３９ａの位置決めナット３８ａを上方へ進め、他
方の調整ボルト３９ｂの位置決めナット３８ｂを下方へ
降下することによって、全体として上下ロール３１、３
２が一体的に正しい成形面を維持したまま、水平線に対
する傾斜角度θを増減して捩れ量の変動を吸収し、現実
の捩れ量に最適の矯正条件を設定するように図ってい
る。しかし、この構成が本発明の技術範囲を限定するも
のではなく、たとえば、油圧シリンダを軸受３４に連結
して一方の軸端を上げ、他方の軸端を等量だけ下げ、上
下の均衡を維持しながら傾斜角度を調整する油圧機構な
ど幾つかの構成が自由に選択できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り、スパイラ
ルリブ付きのスパイラル管を元管とすることで、コンク
リート打込み時の動的、静的な負荷に耐える強度に優
れ、断面形状をフラットオーバル形にすることで、柔
軟性に優れ、且つ限られた内容積で最も円滑、効率的に
ＰＣ鋼材を収容することができ、２方向からのロール
成形を複数工程にわけて段階的に施し、さらに最終工程
で捩れ矯正することにより、元管が１００ｍｍ以下の小
口径のスパイラル管を素材とし、かつ成形管の長径側の
曲率半径は１０ｍｍ以下という小さいサイズも対象とし
て捩れのない上、管長については何の制約も受けないフ
ラットオーバル形シースの成形ができ、スパイラル管
の製管機に直結可能で、高能率の量産体制に馴染むとい
う、ＰＣ用シースとして求められる性能を満足すること
ができた。前記のの項目の何れか１つ、または
２つを満たした従来技術がないわけではないが、全てを
満たしたスパイラルリブ付きフラットオーバル形シース
の製造方法はまだ認めることはできず、現実のＰＣ工法
の適用に当って業界の発展に貢献するところ頗る大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によって成型したスパイラル
リブ付きフラットオーバル形シースの正面図（Ａ）、平
面図（Ｂ）、側面図（Ｃ）である。

【図２】本発明実施形態の使用状態の一例を示す断面図
である。

【図３】元管を断面図（Ａ）で示し、さらに図（Ｂ）〜
（Ｈ）において各成形機による成形面の変動を正面略図
として示す。

【図４】同成形機の配置を示す平面図である。

【図５】捩れ矯正成形機の縦断正面図（Ａ）と部分側面
図（Ｂ）である。

【図６】プレストレストコンクリート工法のうち、ポス
トテンション方式の手順を（Ａ）（Ｂ）の断面図によっ
て示す。

【図７】従来技術のオーバル形シース製造装置の縦断正
面図（Ａ）と要部の断面図（Ｂ）である。

【符号の説明】

１ オーバル成形機 ２ フラットオーバル成形機 ３ 捩れ矯正成形機 ４ スパイラルリブ付きフラットオーバル形シース ５ ＰＣ鋼材 11 上ロール 12 下ロール 13 成形面 14 成形面 31 上ロール 32 下ロール 33 軸受 34 軸受 35 基台 36 調整ボルト支持部材 37 ブラケット 38 位置決めナット 39 調整ボルト 41 スパイラルリブ 42 はぜ 43 直線部 44 半円形部 Ｒ 曲率 θ 傾斜角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｃ 5/10 Ｅ０４Ｃ 5/10 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21C 37/00 - 43/04 B21D 5/00 - 9/18 B21D 3/02 E04C 5/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面上に少なくとも１本のスパイラル
   リブを膨出したスパイラル管を、対向して回転する２個
   一対の成形ロールの所定の曲率で形成する円弧状の成形
   面で挾圧して変形するロールの成形方法において、元管
   の外周長を維持しながら段階的に順次成形面の曲率を大
   きくしてスパイラル管の断面形状を円形からオーバル形
   に変形し、さらに成形面に直線部を具えた成形ロールで
   フラットオーバル形に成形する工程を経て、最終的に成
   形ロールの成形面を水平面に対して傾斜させて前工程ま
   でに発生した管軸方向の捩れを矯正することを特徴とす
   るスパイラルリブ付きフラットオーバル形シースの製造
   方法。
2. 【請求項２】 対向する上ロール１１ａおよび下ロール
   １２ａの間にそれぞれ同じ曲率Ｒａからなる成形面１３
   ａおよび１４ａがオーバル形の成形空間を開口するオー
   バル成形機１ａ、該オーバル成形機１ａの成形面１３
   ａ，１４ａを形成する曲率Ｒａよりも大きい曲率Ｒｂの
   成形面１３ｂ、１４ｂを具えたオーバル成形機１ｂ、さ
   らに段階的に曲率Ｒを大きく変えたオーバル成形機１
   ｃ、１ｄ……と続けて材料の成形性に対応して所望の基
   数だけオーバル成形機１を直列的に配設し、さらに上ロ
   ール２１と下ロール２２の間にそれぞれの成形面２３、
   ２４が長径方向は半円形で短径方向は上下平行な２本の
   直線からなるフラットオーバル形の成形空間を開口する
   フラットオーバル成形機２を続け、さらに前記上下平行
   な直線が水平面に対して角度θに傾斜した捩れ矯正成形
   機３で終わるすべての成形機を管軸を整合するように直
   列に配置して連続的に管体を成形加工することを特徴と
   するスパイラルリブ付きフラットオーバル形シースの製
   造装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、捩れ矯正成形機３の
   下ロール３２の両側の軸受３４、３４にそれぞれ独立し
   た高さ調整手段を設けたことを特徴とするスパイラルリ
   ブ付きフラットオーバル形シースの製造装置。