JPH0394901A - 孔あき形鋼製造法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、鉄骨建築構造物の構或部材として使用する
孔あき形鋼の製造方法と、その製造装置に関するもので
ある。

（従来の技術） 鉄骨建築構造物の構或部材として各種断面形状の形鋼が
使用されていることは周知である。例えばＨ形調がはり
材として広く使用されていることは、その代表である。

ところで、これらの形鋼を建築構造物の構戒部材として
使用する場合、特にはり材として使用する部材には、あ
らかじめその建築構造物に組み込まれる、例えば給水設
備や空調設備の配管などを通す孔をあけておくことが必
要である。

そこで従来は、設計図に基づいて、指定された部材の所
定位置に、ガス切断機等を使用して、孔あけ作業を行っ
てきた。

しかし、あけるべき孔の大きさ、位置は部材によって異
なりまちまちであるため、設計図に基づいて一つ一つあ
けるのは大変手間がかかり、指示ミスや勘違いによるあ
け違いなど不具合を引き起す原因となっていた。

そこで、このような不具合を解消する手段として、圧延
されたＨ形鋼を素材とし、これを工場サイドで二次加工
し、通称ハニカムビームと呼ばれる孔あきのＨ形鋼を製
作し、これを構或部材として利用するようにしている。

すなわち、設計図に基づいて、いちいち孔あけ加工をす
ることなく、あらかじめ形洞のウェブ部分に、一定の間
隔で孔を列設した孔つきＨ形鋼を使用することによって
、面倒な孔あけ作業の手間を省略するようにしている。

第４図は、そのハニカムビームと呼ばれる孔つきＨ形鋼
の製作要領を示すものである。順に説明すると、第４図
（１）は、素材となるＨ形鋼のウェブ部分５１に、ジグ
ザクの切れ目５２を入れて形鋼を２つに分割した状態を
示す。第４図（ｎ）は、この分割した部材を前後逆向き
に合わせ、山５３と山５３とを重ね、その部分を溶接す
ることにより双方を一体的に接合し、一定の間隔で六角
形の窓孔５４を配列し、いわゆるハニカムビームに構成
したものを示す。

（発明が解決しようとする課Ｂ） ところが、このハニカムビームと呼ばれる孔つき形鋼に
は、次のような問題点がある。

（１）まず第１は、従来のように孔を１つ工つあける必
要がないので、孔あけ作業の手間が不要である。したが
って、あけ違いといった不具合の発生は回避される。し
かし素材となるＨ形鋼に切断加工と溶接加工との二次加
工を施さなければならない。その結果、構戒部材として
コストアップになってしまう欠点がある。

（２）第２点は、単にウェブ部材をジクザグに切断し、
双方を逆向きに溶接しただけでは、いずれか一方の端部
、すなわち前記第４図（ＩＩ）で示すように、左側の端
部に開口部５５が残ってしまう。

したがって、この部分に当て板等をして塞がないとはり
部材としては使用できない欠点がある。

（３）第３点は、孔の形状が多角形（通常６角形）であ
るため、その角部（第４図（ＩＩ）で示す５６の部分）
に応力が集中する形状となっている。

そのため、はり部材として使用した場合、その角部より
疲労破断を発生する懸念があり、部材としての疲労特性
に難点がある。

（４）第４点は、溶接に関連するものである。周知のよ
うに溶接の始終端部は、一般に溶け込み不良などの欠陥
が発生しやすい。そこでこのような欠陥を排除するため
、一般に溶接の始終端部にはエンドタプを用いて溶接す
るのが通例である。ところが前記ハニカムビームの場合
は、形状的に′溶接長さは短かく、しかも溶接の止端部
は角部を形成しているためエンドタブの取り付けが困難
である。

そのためエンドタブを設けることなく溶接されているの
がほとんどである。したがって、その始終端部に溶接欠
陥の残存する不安があり、それをカハーする手段として
溶接検査等を行っているが、構造部材としては前記した
ように疲労特性、耐力上に不安が残る。

いずれにしても、従来のハニカムビームと呼ばれる孔つ
き形鋼は、製作上および構造上に問題があり、さらに改
良された建築構造部材としての孔つき形鋼の開発が要望
されている。

この発明は、このような要望に応えるため、従来の発想
、すなわち圧延された形鋼に、二次加工を施し、孔つき
形鋼を製作するということでなく、その形鋼の圧延工程
、すなわち熱間圧延の過程において、ウェブ部分やフラ
ンジ部分に所定の大きさ、形状の孔加工を施し、従来ハ
ニカムビームにみられるような欠点を解消した孔あき形
鋼の製造方法と装置を提供することを目的とするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達戒する手段として、この発明がとった孔あ
き形鋼製造法の特徴とするところは、（１）粗成形工程
とエッジング工程と仕上成形工程とからなる熱間圧延加
工による形鋼製造法において、前記粗成形工程は、成形
すべき形鋼のウェブ部分とフランジ部分と、さらにウェ
ブ部分またはフランジ部分に粗孔を圧下成形する工程と
し、エッジング工程は、フランジ部分を圧下するととも
に、ウェブ部分またはフランジ部分の前記粗孔を整える
工程とし、 仕上成形工程は、成形すべき形鋼の最終的な形状および
ウェブ部分・フランジ部分の孔の整形を行う工程とし、 粗圧整形から仕上げ整形に至る熱間圧延工程において、
所定形状の孔あき形鋼を成形するようにしたことにある
。

（２）また第２の製造法としては、粗威形工程とエッジ
ング工程と仕上げ成形工程とからなる熱間圧延加工によ
る形鋼製造法において、ロールに設けた突起による孔あ
け加工に代え、前記仕上成形工程の次に、ガス切断ない
しシャー切断等にょるウェブ部分ないしフランジ部分へ
の孔あけ作業を行う、いわゆる専用の孔あけ工程を附加
し、熱間状態において孔あけ加工を行うようにしたこと
にある。

（３）さらに前記（１）の製造法を実施する装置として
、粗成形ユニバーサル郡ロールと、エッジングロールと
、仕上威形ユニバーサル郡ロールとからなる熱間圧延設
備において、 前記粗成形ユニバーサル郡ロール、エッジングロール、
仕上成形ユニバーサル郡ロールにおける各水平ロールま
たは縦ロールの外周に、それぞれ孔あけ用の突起を設け
たことを特徴とする孔あき形鋼の製造装置に構威したこ
とにある。

（４）また、前記（２）の製造法を実施する装置として
、粗成形ユニバーサル郡ロールと、エッジングロールと
、仕上戊形ユニバーサル郡ロールからなる圧延設備のあ
とに、ガス切断ないしシャー切断等による専用の孔あけ
切断装置を接続配置した熱間圧延加工による孔あき形鋼
の製造装置に構威したことにある。

（作用） この発明は、以上説明したように形鋼の熱間圧延工程に
おいて、孔あけ加工が施されるように構威したので、い
わゆる一体成形ものとしての孔あき形鋼が得られる。

したがって従来の二次加工による孔つき形鋼に比較し、
製造コストが割安となる。また構造的にも疲労特性等に
不安のない建築構造物の構成部材となり、安心して提供
することができる。

（実施例） さらに、図面に示す実施例に基づいて、本発明の製造法
と装置の構成を具体的に説明する。

なお、実施例ではＨ形鋼のウェブ部分のみに孔をあけた
Ｈ形鋼の製造例に基づいて説明する。しかし形鋼の形状
は、このＨ形鋼に限るものではない。また孔の位置もウ
ェブ部分に限るものではなくフランジ部分および双方部
分にあける場合もある。

まず第１図Ｎ）は、熱間圧延工程の第１工程、すなわち
孔あきＨ形鋼の粗成形工程の役割を分担する粗成形ユニ
バーサル郡ロールＡを示す。

ついで第ｌ図（ＩＩ）は、前記粗成形工程に続く、第２
工程、すなわちエッジング工程の役割を分担するエッジ
ングロールＢであり、第１図（ＩＩＩ）は最終的に、い
わゆる仕上成形工程を分担する仕上成形ユニバーサル郡
ロールＣを示すものである。

なお図面では前記各工程を分担するロール郡を、個別的
に示したが、実際は前記工程は順にライン上に配列され
、素材Ｈを順に送り込むことにより、所定の孔あきＨ形
鋼を連続的に圧延成形することができるように構成され
ているものである。

次に前記各工程を分担する粗成形ユニバーサル郡ロール
Ａ１エッジングロールＢ，仕上１形ユニバーサル郡ロー
ルＣの具体的な構戒について説明する。

まず粗威形工程を分担する粗成形ユニバーサル郡ロール
Ａは、第１図（Ｉ）で示すように上下２個の水平ロール
１および１と、左右２個の縦ロール２および２の４つの
ロールをもって構戊されている。

そして、そのロール１．１および２，２の間に、素材Ｈ
を送り込むことにより、成形すべきＨ形鋼のウェブ４１
とフランジ４２．４２とを圧下成形するようにしている
。

同時に、その工程において前記ウェブ４１に一定間隔を
もって粗孔を戊形するための突起１ａ，１ａ・・・を、
前記上下の水平ロール１および１の外周面放射位置に突
設させている。実施例では上下水平ロール１および１に
おける素材Ｈとの外周接触面に、放射方向にむけて４個
突設させている。

そして水平ロール１および１の間に、素材Ｈが送り込ま
れると、その送りの過程で、前記水平ロール１および１
の突起１ａ，ｌａ・・・が素材Ｈのウェブ４１に押出し
ポンチのような圧下作用を促し、粗孔４３を威形するよ
うにしている。

次にエッジング工程を分担するエッジングロールＢは、
第１図（ｎ）で示すように、上下２個の水平ロール１１
および１ｌをもって構成している。

そして前記粗成形工程により粗形された素材Ｈの前記フ
ランジ４２．４２の先端部を幅方向に圧下し、すなわち
幅殺しを行い、形状を整えるとともに、フランジ４２．
４２端部に亀裂等の発生を卯止するような作用を促す。

と同時に前記エッジングロールＢを構或する水平ロール
１１および１１の素材Ｈとの水平接触面、すなわちロー
ル面に、前工程においてあけたウェブ４１の粗孔４３を
整形するための突起１ｌｂ，Ｉｌｂ・・・を設けている
。

そして、この突起１ｌｂ，ｌｌｂ・・・により前記粗孔
４３を所望の形状に整形するようにしている。

したがって、この突起１ｌｂ，ｌｌｂ・・・は、前記水
平ロールＩａ，Ｉａ・・・の突起１ａ，１．ａ・・・よ
りも、やや太き目に形威されている。

第２図は、前記粗整形ユニハーサル郡ローラＡからなる
粗威形工程と、エッジングローラＢからなるエツジンク
工程との圧延状態を示す斜視図である。

次に、最終的な仕上成形工程を分担する仕上成形ユニバ
ーサル郡ロールＣは、第１図（ＩＩＩ）で示すように、
上下の水平ロール２１および２■と、左右の縦ロール２
２および２２からなる４つのロールをもって構戒すると
ともに、前記上下の水平ロール２１および２１の外周面
には、前記粗成形工程およびエッジング工程においてあ
けた粗孔４３を整形するための突起２１ｃ，２１ｃ・・
・が設けてある。

そして前記粗成形工程およびエッジング工程のいわゆる
前工程によって圧延成形した素材Ｈを、所定のＨ形状と
寸法に仕上げる。具体的には素材Ｈにおけるフランジ４
２．４２の傾斜を直し、素材Ｈ各部に軽圧下を加え、か
つウェブ４１にあけた粗孔４３を所定の形状に整え、製
品としての孔あきＨ形鋼を圧延整形するようにしている
。

実施例においてＨ形鋼のウェブ４１に孔あけ加工を施す
突起１　ａ，　　１　ａ−１　ｌ　ｂ，　　１　ｌ　ｂ
・＝２　］ｃ．２１ｃ・・・は、前記したように各工程
の水平ロール１，１，１１，１１，２１．２１の外周面
放射位置に複数個を設け、各水平ロール１，１　１１，
１１，２１．２１の回転にともなって一定の間隔をもっ
てあけられるように構成している。

また粗成形工程においてあけられる粗孔４３、すなわち
水平ロール１の突起１ａによってあけられる粗孔４３を
、次のエッジング工程を介して最柊の仕上威形工程にお
いて所定形状に仕上げるため、各水平ロール１および１
１．２１に設けた突起１ａ．ｌｌｂ，２１ｃは、順次段
階的に大きく成形して各工程において押出しパンチ形式
により、所定の孔に整形できるように構威してある。

さらに各工程における前記水平ロール１，１１．２１の
各突起１ａ，１．１ｂ，２１ｃを同期させる手段として
は、前記各工程におけるロール郡の回転速度をコントロ
ールする速度制御装置を組み込んで自動制御するように
構威している。

なお、実施例においては、孔あけ加工を行う各水平ロー
ル１，１，１１，１１，２１．２１の突起１ａ，ｌａ−
ｆｌｂ，ｌｌｂ−２１ｃ．２１ｃ・・・は、第１図（１
）（ＩＩ）（ＩＩＩ）に示すように断面円形の突起１　
ａ，　　１　ａ”−１　ｌ　ｂ，　　１　ｌ　ｂ”−２
　１　ｃ，２１Ｃ・・・とし、第３図（１）に示すよう
な円形の孔４３をあけることができるように構威してい
る。

しかし、この突起１ａ，１ａ＝１ｌｂ，ｌｌｂ・・・２
１ｃ，２１ｃ・・・は、その断面形状を楕円あるいは角
部のシャープでない角孔４３′をあけることができるよ
うな形状のものとすることもできる。

これらの組み合わせによると、第３図（ｎ）（ＩＩ［）
のような孔加工をしたＨ形鋼を圧延威形することも可能
である。

なおロールによる孔あけ加工に代え、孔あけ専用の切断
装置による孔あけについては、通常の圧延ラインのあと
に、ガス切断ないしシャー切断形式等による孔あけ専用
の切断装置を接続配置し、ラインを構成するものである
。そして前記圧延工程から送り出されてくる材料が、熱
間状態にあるうちに連続して孔あけ加工を施すように構
或した。

このように構威しておけば、第３図（ＩＶ）および（Ｖ
）で示すように、不規則な配列からなる、しかも星形を
呈するような特殊形状の孔あき形鋼も製造することが可
能である。

（発明の効果） 本発明による孔あき形鋼の製造法および装置は、以上実
施例を通して説明したように、形鋼の圧延工程において
孔あけ加工が施されるように構或しているので、次のよ
うな効果がある。

（１）圧延工程を通して孔あき形鋼を製造するものであ
るため、従来のハニカムビームのような二次加工を施し
て得られた孔つき形鋼に比較し、低価格の構造部材を提
供することができる。

（２）孔の形状が、ハニカムビームにみられるように角
形に限定されることがなく、任意形状の孔とすることが
できる。しかも応力集中のないシャープな角部を有しな
い孔を設けることができる。

また孔の大きさ、間隔も適宜選択して設けることができ
る。とくに圧延工程ラインの延長上に、ガス切断ないし
シャー切断による孔あけ用切断装置を接続配置した構戊
とすれば、孔の大きさ，間隔はもちろん特殊形状の孔を
、しかも不規則な配列で設けることができる。

（３）ハニカムビームのように溶接加工を施した二次加
工製品でないため、鋼材としての均質性に冨み、とくに
熱間圧延によって製造されるものであるため品質的に安
定性が高く、建築構造用部材として最適である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による孔あき形鋼の製造法の実施例を示す
もので、第１図（【）（旧（ｌｍ）は、孔あきＨ形鋼の
圧延成形の工程を順に示した粗威形ユニバーサル郡ロー
ル、エツジングロール、仕上成形ユニバーサル郡ロール
のそれぞれの構戒を示す構造図である。 第２図は圧延工程における粗成形工程およびエッジング
工程を示す粗成形ユニバーサル郡ロールとエッジングロ
ールの斜視図である。 第３図（１）　　（Ｉｆ）（Ｉ）は、熱間圧延の工程に
おいて孔あけした孔あきＨ形鋼を例示するものであり、
同じく第３図（■）（Ｖ）は熱間圧延ラインにガス切断
ないしシャー切断等による孔あけ専用の切断装置を設置
して孔あけした孔つきＨ形鋼を例示するものである。 なお、第４図（１）（ＩＩ）は従来一般的に使用されて
いるハニカムビームと呼ばれる孔つきＨ形鋼の製作方法
を示す斜視図である。 Ａ・・・粗成形ユニバーサル郡ロール Ｂ・・・エッジングロール Ｃ・・・仕上成形ユニバーサル郡ロールＨ・・・素材 １，１１．２１・・・水平ロール ２，１２．２２・・・縦ロール ｌａ，ｌｌｂ．２１ｃ・＝突起 ４ １・・・ウェブ ４２・・・フランジ ４３・・・孔 （粗孔） 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）粗成形工程とエッジング工程と仕上成形工程とか
   らなる熱間圧延加工による形鋼製造法において、 前記粗成形工程は、成形すべき形鋼のウェブ部分とフラ
   ンジ部分と、さらにウェブ部分・フランジ部分に粗孔を
   圧下成形する工程であり、 エッジング工程は、フランジ部分を圧下成形するととも
   に、ウェブ部分・フランジ部分の前記粗孔を整える工程
   であり、 仕上成形工程は、成形すべき形鋼の最終的な形状および
   ウェブ部分・フランジ部分の前記孔の整形を行う工程で
   あることを特徴とする孔あき形鋼製造法。
2. （２）粗成形工程とエッジング工程と仕上成形工程とか
   らなる熱間圧延加工による形鋼製造法において、 前記仕上成形工程のあとに、ガス切断ないしシャー切断
   等によるウェブ部分ないしフランジ部分への孔あけ加工
   を行う工程を附加したことを特徴とする孔あき形鋼製造
   法。
3. （３）粗成形ユニバーサル郡ロールと、エッジングロー
   ルと、仕上成形ユニバーサル郡ロールとからなる熱間圧
   延設備において、 前記粗成形ユニバーサル郡ロールと、エッジングロール
   と、仕上成形ユニバーサル郡ロールにおける各水平ロー
   ルないし縦ロールの外周面に、それぞれ孔あけ用の突起
   を設けたことを特徴とする孔あき形鋼の製造装置。
4. （４）粗成形ユニバーサル郡ロールと、エッジングロー
   ルと、仕上成形ユニバーサル郡ロールとからなる熱間圧
   延設備に、ガス切断ないしシャー切断等による孔あけ専
   用の切断装置を接続配置したことを特徴とする熱間圧延
   加工による孔あき形鋼製造装置。