JPH07223021A - シャープなコーナー部を持つ分銅形異形管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接を必要としないロール成形法によって、
シャープなコーナー部を持つ分銅形異形管を製造する。 【構成】 シャープなコーナー部７_c を持つ矩形管７の
相対向する二辺７_u ，７_d に押込み力Ｆを加え、コーナ
ー部７_c のコーナー角θを変えることなく、二辺７_u ，
７_d を管内側に押し込むと共に残りの二辺７_r ，７_l を
管外側に張り出させ、分銅形異形管８を製造する。 【効果】 コーナー部７_c は単に回転運動Ｍするだけ
で、矩形管７に付けたコーナー角θが分銅形異形管８の
コーナー部８_c に持ち込まれる。そのため、シャープな
角部をもつことから、意匠性，識別性の高い製品が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャープなコーナー部
を持つ分銅形異形管をロール成形によって製造する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】フェンス，車止め，橋の欄干，サッシ等
の美観及び強度が要求される装飾構造用材料として、種
々の異形断面を持つ鋼管が使用されている。なかでも、
図１に示すように、中央部がくびれ、両側が扇状に広が
った分銅形断面をもつ異形管は、ガラス窓の枠，ガラス
ドアの枠，手摺等に使用されている。分銅形異形管は、
特異な断面形状をもつことから、円筒管を母材とするロ
ール成形法が適用できず、ロール成形又は折曲げ成形に
より製造されていた。ロール成形，折曲げ成形等では、
母材としての平板を所定の分銅形断面形状に成形した
後、幅方向両端部を突き合わせ或いは重ね合わせて溶接
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】平板を成形して閉じた
管にする場合、溶接部が外観を損ねることがないよう
に、施工時に別部材が組み込まれる部位、すなわち管内
側に張出した対向する２辺のうちの何れかの辺に溶接部
を設ける。このとき、強度面から重合せ溶接とすること
が一般的である。しかし、対向する２辺が小さい場合、
技術的に溶接が不可能になるため、製造可能な分銅形異
形管の形状及び寸法に制約が加わる。そこで、溶接の必
要がないように、円筒管のロール成形によって分銅形異
形管を製造する方法が一部で検討されている。しかし、
円筒管を母材とするロール成形法では、コーナー部に大
きな面積をもつ曲面部が形成され、装飾管等に要求され
るシャープな感触をもつ分銅形異形管が得られ難い。異
形管のコーナー部は、図１（ａ）に示すように、平面部
Ｓｆから曲面部Ｓｃを経て隣接する平面部Ｓｆとなって
いる。一方の平面部Ｓｆに沿った曲面部Ｓｃの長さをア
ール止りＲｄとし、曲面部Ｓｃの半径をゲージアールＲ
ｇとして、アール止りＲｄ及びゲージアールＲｇの大き
さでコーナー部の形状特性を通常表している。

【０００４】円筒管を単純に成形した異形管の曲面部Ｓ
ｃは、図１（ｂ）に示すように、連続点Ｐｃで平面部Ｓ
ｆに滑らかにつながっている。得られた異形管は、アー
ル止りＲｄがゲージアールＲｇにほぼ等しく、シャープ
な印象に欠ける製品となる。しかし、装飾構造用材料と
して使用される異形管は、図１（ｃ）に示すように、ア
ール止りＲｄを小さくすることによってコーナー部をシ
ャープに成形することが要求される。この場合の曲面部
Ｓｃは、不連続点Ｐｄで平面部Ｓｆにつながっており、
図１（ｂ）の曲面部Ｓｃに比較して小さくなっている。
異形管内部に心金を挿入してロール成形するとき、アー
ル止りＲｄを小さくできる。しかし、心金の使用は、成
形過程中における心金保持機構を始めとして種々の問題
を派生する。そのため、生産性の低下をきたし、工業レ
ベルで異形管を製造する上で実用的な解決手段ではな
い。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、矩形管に予め付けた曲面部が小さなコーナ
ー部をそのまま分銅形異形管のコーナー部とすることに
より、コーナー部に形成される曲面部を小さくし、意匠
性及び識別性を高めた分銅形異形管を、生産性の高いロ
ール成形法で製造することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の分銅形異形管製
造方法は、その目的を達成するため、シャープなコーナ
ー部を持つ矩形管の相対向する二辺に押込み力を加え、
前記コーナー部のコーナー角を変えることなく前記二辺
を管内側に押し込むと共に残りの二辺を管外側に張り出
させ、分銅形断面にロール成形することを特徴とする。
出発材料としての矩形管は、相対向する二辺が分銅形異
形管の凹状部位となり、残りの二辺が両側の円弧状部位
となる。したがって、矩形管の断面形状や寸法等は、製
造しようとする分銅形異形管の断面形状に応じて定めら
れる。矩形管は、定尺の帯板を折り曲げて成形する方
法，コイル状の帯板をロール成形する方法，円筒管をロ
ール成形する方法等の種々の方法によって管材，板材等
から用意される。シャープなコーナー部、換言すれば図
１に示した曲面部Ｓｃを小さくしたコーナー部をもつも
のである限り、何れの方法で製造された矩形管でも使用
可能である。

【０００６】曲面部Ｓｃを小さくする手段としては、ア
ール止りＲｄを小さくする方法がある。たとえば、円筒
管のロール成形によって得られた矩形管では、相対向す
る二辺が外側に張り出した素管を使用し、その二辺を管
内側に押し込むことにより、コーナー部のアール止りＲ
ｄをロール成形時に小さくできる。この場合、アール止
りＲｄが小さいコーナー部を持つ矩形管への成形に連続
して、分銅形異形管をロール成形することができる。ま
た、ゲージアールＲｇを小さくすることによっても曲面
部Ｓｃが小さくなり、シャープな印象を与える異形管が
得られる。アール止りＲｄ又はゲージアールＲｇを板厚
以下，好ましくは板厚の０．８倍以下とすることによっ
て、曲面部Ｓｃを小さくすることができる。

【０００７】

【作用】分銅形異形管の成形過程を、コーナー部１と辺
に分けて検討する。コーナー部１は、大きく曲げられた
結果として形成されるものであり、加工硬化の度合いも
辺に比較して大きくなっている。このようなコーナー部
１のアールを小さくすることは、すでに加工硬化してい
るコーナー部１を更に曲げることになる。この条件下で
ロールによる押込み力Ｆを加えても、何らかの拘束をし
ない限り、コーナー部１がシャープに成形されるよりも
異形管内側への辺部の変形が優先する。内側に張り出し
た凹部をもたない矩形管のような断面形状を持つもので
は、外側に凸となる曲率を辺部に付けることにより異形
管内側への変形が拘束される。しかし、内側に張り出し
た凹状部位２をもつ分銅形異形管では、コーナー部１に
加えた押込み力は、凹状部位２を更に内側に変形させる
力となって作用し、コーナー部１の曲面を小さくするこ
とに働かない。

【０００８】コーナー部１では、成形時に図３に示すよ
うなメタルフローがある。上ロール３で下方向の押込み
力Ｆ_d を、右ロール４で左方向の押し込み力Ｆ_l を素管
５に加えるとき、分銅形異形管のコーナー部１に特有な
メタルフローが発生する。このメタルフロー６は、右か
ら左、更にコーナー部１を経由して上から下となる一方
向流れとなっている。これに対し、矩形管の成形時に生
じるメタルフロー６は、図４に示すように両辺からコー
ナー部１に向かった流れとなる。そのため、矩形管で
は、コーナー部１のアール止りＲｄ又はゲージアールＲ
ｇが小さくなり易い。図３に示した分銅形異形管特有の
メタルフロー６のため、ロール３，４の押込み力は、一
方向に沿ったメタルフロー６を促進させるものの、シャ
ープなコーナー部１の形成に有効に作用しない。その結
果、凹状部位２が更に下方に落ち込み、得られた異形管
の形状精度が低下する。

【０００９】本発明においては、図４で示したメタルフ
ロー６によってコーナー部１がシャープに成形され易い
ことを利用し、コーナー部を予めシャープに成形した正
方形断面等の矩形断面を持つ管を使用する。すなわち、
図５に示すように、シャープなコーナー部７_c をもつ正
方形管７の相対向する辺７_u ，７_d に押込み力Ｆを加え
ると、上辺７_u 及び下辺７_d の内側への変形に従って残
りの二辺７_r ，７_l が自然に外側に張り出される。その
結果、目的とする分銅形断面を持つ異形管８が得られ
る。ここで、正方形管７のコーナー部７_c は、異形管８
のコーナー部８_c となる。したがって、正方形管７から
分銅形異形管８に変形する過程で、コーナー部７_cの形
状が大きくならないようにすることが必要である。コー
ナー部７_c の形状変化を防止するためには、正方形管７
から分銅形異形管８に変形する過程で辺部７_a 〜７_d の
みを湾曲させる変形力を加える。その結果、コーナー部
７_c は、回転運動Ｍを起こすだけとなり、コーナー角θ
が変わることはない。したがって、分銅形異形管８は、
正方形管７に予め付けたシャープなコーナー部７_c が反
映されたコーナー部８_c をもち、シャープな印象を与え
る製品となる。

【００１０】

【実施例】ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の未焼鈍材ででき
た外径５０．０ｍｍ，肉厚１．０ｍｍ及び長さ１ｍの円
筒管を素管９とし、図６に示した異形管成形機１０で分
銅形異形管を製造した。異形管成形機１０は、図６に示
すように、成形スタンド１１〜１５を５段に配列してお
り、油圧シリンダー１６によって素管９を成形スタンド
１１〜１５に順次押し込む。第１成形スタンド１１は、
図７に示すように、凹クラウンを付けた上下のロール１
１_u ，１１_d 及び左右のロール１１_r ，１１_l を組み合
わせている。素管９は、ロール１１_u ，１１_d ，１１
_r ，１１_l の周面で区画された空間部を通過するとき、
それぞれのロール周面に倣って変形する。その結果、上
辺９_1u，下辺９_1d及び左右の辺９_1r，９_1lが外側に凸と
なった曲面をもつ第１形状９₁ に成形される。

【００１１】第２成形スタンド１２は、図８に示すよう
に、上下のロール１２_u ，１２_d 及び左右のロール１２
_r ，１２_l の何れにもフラットロールを使用する。素管
がロール１２_u ，１２_d ，１２_r ，１２_l の周面で区画
された空間部を通過するとき、それぞれのロール周面に
倣って矩形断面をもつ第２形状９₂ に変形する。このと
き、第１形状の上辺９_1u及び下辺９_1dが管内側に押し込
まれてフラットな辺９_2u，９_2dになると共に、左右の辺
９_1r，９_1lも管内側に押し込まれてフラットな辺９_2r，
９_2lになる。そのため、図４で説明したメタルフローが
生じ、辺９_2u，９_2dとの間に形成される各コーナー部９
_2cがシャープに成形される。

【００１２】第３成形スタンド１３は、図９に示すよう
に、第２形状９₂ の上辺９_2u及び下辺９_2dを押し込むた
めに、中央部の径が大きくなった上ロール１３_u 及び下
ロール１３_d を備えている。左右のロール１３_r ，１３
_l は、上辺９_2u及び下辺９_2dの押込み変形に応じて張り
出す左右の辺９_2r，９_2lを保形する凹クラウンとなって
いる。その結果、ロール１３_u ，１３_d ，１３_r ，１３
_l の周面で区画された空間部を通過した第３形状９₃ の
素管は、内側に湾曲した上辺９_3u及び下辺９_3dと外側に
張り出した右辺９_3r及び左辺９_3lで構成される断面にな
る。このとき、左右のロール１３_r ，１３_l は、上下の
ロール１３_u ，１３_d に対しロール周面が直角に対向し
ている。そのため、第２形状９₂ のコーナー部９_2cは、
コーナー角を変えることなく、第３形状９₃ のコーナー
部９_3cとなる。

【００１３】第４成形スタンド１４は、第３形状９₃ の
上辺９_3u及び下辺９_3dを更に押し込み、管内側に大きく
凹んだ上辺９_4u及び下辺９_4dとするため、図１０に示す
ような中央部に半円状の隆起部１４_up，１４_dpが形成さ
れた上ロール１４_u 及び下ロール１４_d を使用する。隆
起部１４_up，１４_dpの両側は、凹クラウンを付けた右ロ
ール１４_r 及び左ロール１４_l の周面１４_rc，１４_lcに
連続する湾曲面１４_uc，１４_dcとなっている。周面１４
_rc，１４_lc及び湾曲面１４_uc，１４_dcで、所定の曲率で
湾曲した第４形状９₄ の右辺９_4r及び左辺９_4lが形成さ
れる。隆起部１４_up，１４_dpの表面と湾曲面１４_uc，１
４_dcとの間の角度は、第３形状９₃ のコーナー部９_3cに
付けたコーナー角が変わらないように設計されている。
第５成形スタンド１５は、第４形状９₄ から最終の第４
形状９₅ に素管を成形するスタンドである。第１０図に
示すように、半円状断面を持つ中央隆起部の両側に所定
の曲率で湾曲した上ロール１５_u 及び下ロール１５_d
と、同じ曲率で凹クラウンを付けた左右のロール１５
_r ，１５_l を組み合わせている。

【００１４】成形スタンド１１及び１２で、図１２に示
すように、コーナー部９_2cの外面のアール止り及びゲー
ジアールをそれぞれ板厚９_t の０．８倍及び１．０倍と
小さくした正方形管を成形した。この正方形管を成形ス
タンド１３〜１５でロール成形し、図１３に示した断面
を持つ分銅形異形管を製造した。得られた分銅形異形管
のコーナー部９_5cは、正方形管のコーナー部９_2cに付け
たものと同じアール止り及びゲージアールをもってい
た。比較のため、コーナー部を予め成形する正方形管成
形工程を経ることなく、多段の成形スタンドにより円筒
管の断面を徐々に分銅形断面に近付けていった。このと
き、第３スタンド（図９），第４スタンド（図１０）及
び第５スタンド（図１１）を使用した。製造された異形
管は分銅形断面をもつものの、コーナー部９_5cのアール
止り及びゲージアールは、共に板厚９_t の２．０倍と大
きくなっていた。そのため、本発明に従って成形された
分銅形異形管と比較すると、コーナー部９_5cのシャープ
さが明らかに劣っていた。

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、矩形管に予め付けたシャープなコーナー部のコーナ
ー角を成形工程中で変えることなく、そのまま分銅形異
形管のコーナー部に持ち込んでいる。そのため、シャー
プさに優れ、意匠性，識別性の高い製品が得られる。ま
た、溶接工程を必要としないロール成形法で製造される
ことから、生産性も高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 異形管のコーナー部

【図２】 分銅形異形管の断面

【図３】 分銅形異形管をロール成形する従来法におけ
るコーナー部のメタルフロー

【図４】 矩形管をロール成形しているときのコーナー
部のメタルフロー

【図５】 矩形管と目的分銅形異形管との断面対比

【図６】 本発明実施例で使用した異形管成形機

【図７】 第１成形スタンドの成形ロール

【図８】 第２成形スタンドの成形ロール

【図９】 第３成形スタンドの成形ロール

【図１０】 第４成形スタンドの成形ロール

【図１１】 第５成形スタンドの成形ロール

【図１２】 コーナー部をシャープに成形した矩形管

【図１３】 実施例で得られた分銅形異形管

【符号の説明】

９：素管 １０：異形管成形機 １１：第１
成形スタンド １２：第２成形スタンド １３：第３
成形スタンド １４：第４成形スタンド １５：第５
成形スタンド １６：油圧シリンダ １１_u 〜１
５_u ：上ロール １１_d 〜１５_d ：下ロール １１_r 〜１
５_r ：右ロール １１_l 〜１５_l ：左ロール １４_up，１４_dp：半円状隆起部 １４_uc，１ ４_uc：半円状隆起部の両側にある湾曲面 １４_rc，１４_lc：凹クラウンのある周面 ９₁ ：第１形状 ９₂ ：第２形状 ９₃ ：第３
形状 ９₄ ：第４形状 ９_1u，９_2u，９_3u，９_4u：上辺 ９_1d，９_2d，９_3d，９_4d：下辺 ９_1r，９_2r，９_3r，９_4r：右辺 ９_1l，
９_2l，９_3l，９_4l：左辺 ９₂ ：第２形状 ９_2u：上辺 ９_2d：下辺 ９_2r：右辺 ９_2l：左辺 ９_2c，
９_3c，９_4c：コーナー部 ９₅ ：第５形状（最終形状） Ｓｆ：平面部 Ｓｃ：曲面部 Ｐｃ：連続
点 Ｐｄ：不連続点 Ｒｄ：アール止り Ｒｇ：ゲー
ジアール Ｆ：押し込み力 Ｍ：コーナー部の回転運動 θ：コーナー角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東 努 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社加工技術研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シャープなコーナー部を持つ矩形管の相
   対向する二辺に押込み力を加え、前記コーナー部のコー
   ナー角を変えることなく前記二辺を管内側に押し込むと
   共に残りの二辺を管外側に張り出させ、分銅形断面にロ
   ール成形するシャープなコーナー部を持つ分銅形異形管
   の製造方法。
2. 【請求項２】 ロール成形によってコーナー部の曲面部
   を小さくした矩形管を使用する請求項１記載の製造方
   法。
3. 【請求項３】 コーナー部の曲面部を小さくした矩形管
   を円筒管から成形する工程に連続して、請求項１記載の
   ロール成形を行う分銅形異形管の製造方法。