JPH10225719A - 建築用構造形材の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクィーズロールで突き合わせ溶接された
円管部の溶接位置がずれしても、その位置ずれを矯正で
きて、溶接位置を一定位置に保って所要断面形状の二重
層状形材を成形できるようにすること。 【解決手段】 金属板Ｍを断面円管状に成形するフォー
ミングロール群Ｆと、このロール群Ｆのスクィーズロー
ル１５にて圧接される円管部Ｍｏの両エッジ部ｅ，ｅを
突き合わせ溶接する溶接手段と、突き合わせ溶接された
円管部Ｍｏを通過させて冷却するクーリング部Ｋと、こ
のクーリング部Ｋを通過した円管部Ｍｏを所要断面形の
二重層状形材に圧潰成形するサイジングロール群Ｓとか
らなる一連の製造装置であって、前記スクィーズロール
１５の前方に、前記円管部Ｍｏを角張った断面形に成形
するアイロニングロール１７を設けてなること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅建築物の梁
材、根太台、柱材、母屋材等として使用される断面Ｈ形
等の所要断面形状を有する建築用構造形材の製造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】Ｈ形鋼等の構造用形鋼は、
熱間圧延された肉厚のもので、比較的大型の構造物に使
用され、住宅建築物等の小型構造物には適当でない。ま
た、帯鋼を冷間成形した軽量形鋼は建築用形材として使
用されるが、この軽量形鋼では、Ｈ形その他の複雑な断
面形状のものが得られず、強度も十分ではない。

【０００３】本発明は、上記のような従来の形鋼に代わ
り、住宅建築物の梁材、根太材、柱材等のように断面寸
法が比較的小さく、軽量の構造部材として使用される所
要断面形の二重層状形材を製造する装置を提供しようと
するものであって、この製造装置は、金属板を漸次断面
円管状に成形するフォーミングロール群と、このロール
群のスクィーズロールにより圧接される円管部の両エッ
ジ部を突き合わせ溶接する溶接手段と、突き合わせ溶接
された円管部を通過させて冷却するクーリング部と、こ
のクーリング部を通過した円管部を所要断面形の二重層
状形材に圧潰成形するサイジングロール群とからなる。

【０００４】ところで、上記装置によって二重層状形材
を製造する場合、フォーミングロール群により円管状に
成形される金属板の両エッジ部の突き合わせ溶接位置
は、サイジングロール群での圧潰成形時に形成される二
重層部間の空隙部（例えばＨ形材では、ウェブとフラン
ジとの交叉部に形成される）に対応する部位に位置させ
る必要があり、それ以外の平板部に突き合わせ溶接部を
位置させると、その平板部で突き合わせ溶接部がその外
側に出っ張ってしまい、外観を著しく損なう上、形材使
用時にその出っ張りが障害物となる等の問題がある。

【０００５】しかして、上記のように溶接位置が所定の
空隙部に位置するように形材を製造するには、金属板を
フォーミングロール群で円管状に成形して、その円管部
の両エッジ部をスクィーズロールでの加熱圧接により突
き合わせ溶接した後、この突き合わせ溶接した円管部が
クリーニング部を経てサイジングロール群Ｓを通過する
まで、この円管部の溶接位置がずれないように一定位置
に維持しなければならないが、実際問題として、スクィ
ーズロールで加熱圧接された円管部がクリーニング部で
冷却されることによって、その溶接部は材料即ち円管部
の流れ方向に対し膨張、収縮し、溶接部と他の部分との
長さが異なると、溶接部が曲がったり捩じれたりして、
溶接部の位置ずれが生じている。

【０００６】本発明は、上記のような事情に鑑み、フォ
ーミングロール群のスクィーズロールで突き合わせ溶接
された円管部の溶接部が極力位置ずれしないように成形
でき、また溶接位置がずれた場合でもその位置ずれを矯
正できて、溶接位置を一定位置に保って所要断面形状の
二重層状形材を成形することのできる製造装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
建築用構造形材の製造装置は、金属板Ｍを断面円管状に
成形するフォーミングロール群Ｆと、このロール群Ｆの
スクィーズロール１５にて圧接される円管部Ｍｏの両エ
ッジ部ｅ，ｅを突き合わせ溶接する溶接手段と、突き合
わせ溶接された円管部Ｍｏを通過させて冷却するクーリ
ング部Ｋと、このクーリング部Ｋを通過した円管部Ｍｏ
を所要断面形の二重層状形材に圧潰成形するサイジング
ロール群Ｓとからなる一連の製造装置であって、前記ス
クィーズロール１５の前方に、前記円管部Ｍｏを角張っ
た断面形に成形するアイロニングロール１７を設けてな
ることを特徴としている。

【０００８】請求項２は、請求項１に記載の建築用構造
形材の製造装置において、前記アイロニングロール１７
は、当該ロール１７を通る円管部Ｍｏの周方向に所要角
度旋回可能となっていることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る形材製造装置
の全体を概略的に示したもので、（Ａ）は製造装置の平
面図、（Ｂ）は製造装置の側面図、（Ｃ）は製造装置の
各成形ロールによって成形される金属板の横断面形状を
示した説明図であり、また図２は形材製造装置のうちの
フォーミングロール群Ｆを示したもので、図１に示され
るフォーミングロール群Ｆとは若干配置が異なり、ロー
ル等の一部を省略している。

【００１０】この形材製造装置は、金属板Ｍを漸次断面
円管状に成形するフォーミングロール群Ｆと、このフォ
ーミングロール群Ｆのスクィーズロール１５にて圧接さ
れる円管部Ｍｏの両エッジ部ｅ，ｅを突き合わせ溶接す
る溶接手段と、突き合わせ溶接された円管部Ｍｏを通過
させて冷却するクーリング部Ｋと、このクーリング部Ｋ
を通過した円管部Ｍｏを所要断面形の二重層状形材に圧
潰成形するサイジングロール群Ｓとからなり、前記スク
ィーズロール１５の直前方には、前記円管部Ｍｏを角張
った断面形に成形するアイロニングロール１７が設けら
れ、このアイロニングロール１２は、当該ロールを通る
円管部Ｍｏの周方向に所要角度回転可能となっている。

【００１１】図１に示すように、フォーミングロール群
Ｆは、基台Ｘ上にその右端から順に上下あるいは左右に
一対ずつ配設されたロール１〜１５からなり、このフォ
ーミングロール群Ｆの最終段ロール１５がスクィーズロ
ールとされ、このスクィーズロール１５の前方には、突
き合わせ溶接された円管部Ｍｏの溶接部Ｗの外側溶接ビ
ード隆起部Ｂ１（図６参照）をバイトカットする切削バ
イト１６が配設され、この切削バイト１６の前方、即ち
基台Ｘの先端部にアイロニングロール１７が配設されて
いる。フォーミングロール群Ｆを一部省略した状態を図
２に斜視図で示している。各ロール１〜１５，１７は、
図１に示す駆動装置２６により回転駆動されるようにな
っている。

【００１２】クーリング部Ｋは、フォーミングロール群
Ｆを出てサイジングロール群Ｓに移送される材料即ち円
管部Ｍｏを冷却するために移送中の円管部Ｍｏに水を噴
射するようにしたもので、図１に示すようにサイジング
ロール群Ｓとの間にの円管部Ｍｏの移送経路に沿ってそ
の上部側に配管されたシャワーノズルパイプ１８と、こ
のシャワーノズルパイプ１８から移送中の円管部Ｍｏに
噴射された噴射水を受ける水受け１９とからなる。

【００１３】サイジングロール群Ｓは、図１に示すよう
に、基台Ｙ上にその右端から順にそれぞれ上下左右一対
ずつ配設されたロール２０，２１，２２，２３，２４，
２５からなり、このサイジングロール群Ｓのロール２
１，２２、２４，２５を図５の（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞ
れ横断面図で示している。各ロール２０〜２５は、図１
に示す駆動装置２７により回転駆動されるようになって
いる。

【００１４】図２に示すように、スクィーズロール１５
の手前側には、円管状に成形された円管部Ｍｏの両エッ
ジ部ｅ，ｅを突き合わせ溶接する突き合わせ抵抗溶接手
段の高周波コイル（ワークコイル）２８が、当該円管部
Ｍｏを囲繞するように配設されている。この突き合わせ
抵抗溶接手段は、周知の高周波誘導抵抗溶接装置からな
るもので、詳細な図示は省略する。

【００１５】図３は、フォーミングロール群Ｆにて平板
状から円管状に成形された円管部Ｍｏを角張った引っ掛
かりのある断面形に成形するアイロニングロール１７の
旋回機構を示している。このアイロニングロール１７
は、上下一対ロール１７ａ，１７ａと左右一対の１７
ｂ，１７ｂとからなるもので、図１に示す基台Ｘ上に立
設された本体フレーム２９に、中央部が開口した円板状
の回転板３０を回転可能に取り付け、この回転板３０の
後面側に上下一対ロール１７ａ，１７ａと左右一対の１
７ｂ，１７ｂを配して、これら上下及び左右のロール対
１７ａ，１７ａ及び１７ｂ，１７ｂを、前記回転板３０
に配設固定された４つの略Ｌ字形ブラケット３１により
軸架すると共に、前記回転板３０の外周面の一部に円弧
状のウォームホイール３２を設け、このウォームホイー
ル３２と噛合するウォーム３３を本体フレーム２９側に
軸架し、このウォーム３３をその軸部３３ａの一端部に
形成したハンドル３４を介して回転させることにより、
回転板３０を回転させて、アイロニングロール１７を所
要角度旋回させるようになっている。また、成形される
円管部Ｍｏに対する各ロール１７ａ，１７ａ、１７ｂ，
１７ｂのロール圧は、調整ボルト３５によって調整でき
るようにしている。

【００１６】図４の（Ａ）は、アイロニングロール１７
が普通の位置に設定されている状態、即ち上下のロール
対１７ａ，１７ａ及び左右のロール対１７ｂ，１７ｂが
垂直及び水平姿勢にある状態を示し、また同図の（Ｂ）
は、同図（Ａ）の普通位置から回転板３０を時計回りに
例えばθ度回転させて、上下のロール１７ａ，１７ａ対
及び左右のロール対１７ｂ，１７ｂがそれぞれθ度傾転
した位置に設定されている状態を示している。

【００１７】次に、上述のように構成される形材製造装
置の使用による断面Ｈ形の金属形材の製造方法について
説明する。尚、この製造方法に使用する金属板Ｍとして
は、例えば、亜鉛メッキを施した板厚１．２ｍｍ（正味
厚１．１５ｍｍ）、板幅３５０ｍｍの薄鋼板（商品名
住友ガルファン）を使用する。

【００１８】先ず、金属板Ｍをフォーミングロール群Ｆ
に通すことによって、図６の〜に示すように、この
金属板Ｍの両エッジ部ｅ，ｅが幅方向中心部の真上位置
に互いに接近するように漸次円管状に成形してゆく。そ
して、前記高周波誘導抵抗溶接装置の高周波コイル２８
に流れる高周波電流により、円管部Ｍｏにはコイル２８
直下の円管部Ｍｏ内に円周方向の起電力が生じて、誘導
電流が流れ、この誘導電流は、円管部Ｍｏの近接する両
エッジ部ｅ，ｅ間に集中し、両エッジ部ｅ，ｅを溶接温
度に過熱し、しかしてこの円管部Ｍｏがスクィーズロー
ル１５で加熱圧接されることにより、その両エッジ部
ｅ，ｅが図６のに示すように突き合わせ溶接され、そ
の突き合わせ溶接部を図中Ｗで示す。

【００１９】上記のように突き合わせ溶接された円管部
Ｍｏの溶接部Ｗは、スクィーズロール１１ａ，１１ｂを
出た直後の赤熱状態で、外側溶接ビード隆起部Ｂ１が切
削バイト１６により削除され、図６の及び図７に示す
ように内側溶接ビード隆起部Ｂ２が残った状態となる。
こうして溶接部Ｗをバイトカットされた円管部Ｍｏは、
その直後にアイロニングロール１７に通されることによ
り、角張った引っ掛かりのある断面形に成形される。こ
のアイロニングロール１７による円管部Ｍｏの成形状態
を図７に示している。この場合、スクィーズロール１５
からアイロニングロール１７に入ってくる円管部Ｍｏ
（図７の仮想線図示）の溶接部Ｗの位置が、図７のよう
に当該円管部Ｍｏの上面中央に位置していることから、
アイロニングロール１７は、図４（Ａ）にも示す普通の
位置に設定されており、しかしてスクィーズロール１５
からの円管部Ｍｏは、このアイロニングロール１７を通
ることによって、図７の実線図示のように溶接部Ｗの位
置が管部Ｍｓの上面中央に位置した状態で角張った断面
形状に成形される。

【００２０】アイロニングロール１７により角張った断
面形状となった管部Ｍｓは、クーリング部Ｋを通過する
ことによって冷却された後、サイジングロール群Ｓに入
るが、このとき管部Ｍｓが角張った断面形状であって、
サイジングロール群Ｓのロールが管部Ｍｓに対し引っ掛
かり易いため、管部Ｍｓがクーリング部Ｋを通過する際
に熱変形して溶接部Ｗの位置がずれても、この管部Ｍｓ
の溶接位置は、図８に示すように上面中央に保持され
る。尚、図８は、図１に示すサイジングロール群Ｓの１
段目のロール２０を示したもので、上下のロール対２０
ａ，２０ａと左右のロール対２０ｂ，２０ｂとからな
る。

【００２１】サイジングロール群Ｓの上記１段目のロー
ル２０を通過した管部Ｍｓは、図５の（Ａ）〜（Ｄ）に
示すようなロール２１〜２５を通過することにより、溶
接部Ｗの位置が上面中央に保持された状態で漸次圧潰成
形されて、最終的に図６の及び図９に示すような断面Ｈ
形の二重層状状形材Ｐとなる。上記各ロール２１〜２５
は、図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、それぞれ上下
のロール対ａ，ａと左右のロール対ｂ，ｂとからなる。

【００２２】図６の 及び図９に示される断面Ｈ形二重
層状形材Ｐの詳細な断面構造を図１３及び図１４により
説明すると、この形材Ｐは、図１３に示すように、ウェ
ブ３６と上下のフランジ３７，３７とからなる断面Ｈ形
に形成されると共に、ウェブ３６は左右の層部３６ａ，
３６ａにより、また上下各フランジ３７は、上下の層部
３７ａ，３７ａによって、それぞれ内面相互が密接した
二重層状に形成されている。このように形材Ｐは、薄い
金属板Ｍをロール成形加工により断面略Ｈ形の二重層状
に圧潰成形して形成されるものであるから、十分な機械
的強度を有し、住宅建築物の梁材や柱材等のように断面
寸法が比較的小さく軽量の構造部材としてきわめて有用
である。

【００２３】また、この二重層状形材Ｐは、図１４から
分かるように、ウェブ３６の各層部３６ａの上下端部と
各フランジ３７の内側層部３７ａとのコーナー部が、ロ
ール成形加工によって必然的にそれぞれアール部を形成
しているから、ウェブ３６の上下端部のアール部Ｒと各
フランジ３７の外側層部３７ａとの間に断面略三角形の
空隙部３８が金属形材Ｐの全長にわたって形成される。
しかして、前述したように溶接部Ｗの位置を一定の真上
位置に保持した状態で管部Ｍｓをサイジングロール群Ｓ
に通すことにより、溶接部Ｗの内側溶接ビード隆起部Ｂ
２は、ロール成形加工時に空隙部３８内に収まってしま
い、ウェブ３６やフランジ３７の対向する層部３７ａ，
３７ａに当たって外側に膨らむようなことがなくなり、
このため外観上の体裁が損なわれず、金属形材Ｐの使用
時に支障を来すことがない。

【００２４】以上説明した断面Ｈ形二重層状状形材Ｐの
製造過程では、フォーミングロール群Ｆのスクィーズロ
ール１５からアイロニングロール１７に入ってくる円管
部Ｍｏの溶接位置が、図７により説明したように円管部
Ｍｏの上面中央に正確に位置している場合であるが、実
際にはスクィーズロール１５で溶接されて出て来た円管
部Ｍｏの溶接位置が上記の上面中央位置からずれている
場合があり、斯かる場合にはその位置ずれを矯正してや
る必要がある。

【００２５】図１０は、スクィーズロール１５から出て
くる円管部Ｍｏ（仮想線で図示）の溶接部Ｗの位置が当
該円管部Ｍｏの上面中央位置から時計周りにθ度ずれて
いる場合を示している。この場合には、円管部Ｍｏがス
クィーズロール１５を出たところでフォーミングロール
群Ｆの駆動を停止し、しかして図３及び図４により説明
したようなアイロニングロール１７の旋回機構を作動さ
せ、当該ロール１７を取り付けている回転板３０を、ハ
ンドル３４の操作により上記溶接位置のずれ角度θ分だ
け同じ時計周りに回転させて、その上下ロール対１７
ａ，１７ａ及び左右のロール対１７ｂ，１７ｂを図１０
及び図４（Ｂ）に示すようにそれぞれθ度傾転させた状
態とする。

【００２６】こうしてアイロニングロール１７を傾転位
置に設定した後、フォーミングロール群Ｆを駆動する
と、スクィーズロール１５からアイロニングロール１７
に通される円管部Ｍｏは、この傾転したロール１７によ
って、図１０の実線図示のように溶接位置のずれ角度θ
分だけ傾転した状態で角張った断面形の管部Ｍｓに成形
される。このアイロニングロール１７を通過した管部Ｍ
ｓは、切削バイト１６によって溶接部Ｗの外側溶接ビー
ド隆起部Ｂ１を削除された後、クーリング部Ｋを経由し
てサイジングロール群Ｓの１段目のロール２０に入って
ゆく。

【００２７】サイジングロール群Ｓの各ロール２０〜２
５は、それぞれの上下ロール対及び左右ロール対が図１
１及び図５に示すように垂直及び水平姿勢にあるが、ア
イロニングロール１７で成形された管部Ｍｓが角張った
引っ掛かり形状であるために、この角張った管部Ｍｓ
は、サイジングロール群Ｓの１段目のロール２０、即ち
上下ロール対２０ａ，２０ａ及び左右ロール対２０ｂ，
２０ｂに引っ掛かって捩じられ、それによって溶接部Ｗ
の位置は、図１１に示されるように円管部Ｍｏの上面中
央位置に戻された状態となる。この１段目ロール２０を
通った管部Ｍｓは、引き続き図５の（Ａ）〜（Ｄ）に示
すロール２１〜２５を通過することにより、溶接部Ｗの
位置が上面中央に保持されたまま漸次圧潰成形されて、
最終的に図１２に示すような断面Ｈ形の二重層状状形材
Ｐとなり、その断面形状の詳細は図１３及び図１４に示
す通りである。

【００２８】上記のように管部Ｍｓがサイジングロール
群Ｓの１段目のロール２０に引っ掛かって捩じられて
も、図１で分かるようにクーリング部Ｋの長さが長く、
アイロニングロール１７からサイジングロール群Ｓの１
段目のロール２０まで相当の距離があるため、管部Ｍｓ
の捩じれが困難となることはなく、またその捩じれによ
って形材の成形に悪影響が及ぶようなこともない。

【００２９】

【発明の作用及び効果】請求項１に係る発明の形材製造
装置によれば、フォーミングロール群の最終段ロールで
あるスクィーズロールの前方に、このスクィーズロール
にて突き合わせ溶接された円管部を角張った断面形に成
形するアイロニングロールを設けているため、スクィー
ズロールを出るまでは所定の位置にあった円管部の溶接
位置が、クーリング部の通過による溶接部の熱変形等に
よって溶接位置がずれた場合に、スクィーズロールを出
た円管部は、アイロニングロールにより角張った断面形
に成形され、その角張った引っ掛かり形状によってサイ
ジングロール群のロールに引っ掛かり、そのままサイジ
ングロール群に通されることによって、上記溶接部の位
置ずれが矯正される。

【００３０】請求項２によれば、アイロニングロール
が、当該ロールを通る円管部の周方向に回転可能である
から、スクィーズロールで溶接されて出て来た円管部の
溶接位置が所定の位置よりずれて場合には、アイロニン
グロールを上記溶接位置のずれに対応する角度分だけ旋
回させてやることにより、スクィーズロールを出た円管
部は、アイロニングロールによって、位置ずれした溶接
部が中心となるような位置で角張った引っ掛かり形状に
成形され、しかしてこの角張った断面形の管部はサイジ
ングロール群のロールに引っ掛かって捩じられ、それに
よって溶接部の位置は所定の位置に戻された状態となっ
て、溶接位置が矯正されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の形材製造装置全体を概略的に示した
もので、（Ａ）は製造装置の平面図、（Ｂ）は製造装置
の側面図、（Ｃ）は製造装置の各成形ロールによって成
形される金属板の横断面形状を示した説明図である。

【図２】 フォーミングロール群を示す斜視図である。

【図３】 アイロニングロールの旋回機構を示す斜視図
である。

【図４】 （Ａ）は普通の位置に設定されているアイロ
ニングロールを示す正面図、（Ｂ）は所要角度回転した
傾斜位置に設定されているアイロニングロールの正面図
である。

【図５】 （Ａ）〜（Ｄ）はサイジングロール群の各ロ
ールを示す断面図である。

【図６】 〜 は本発明の製造装置の使用による形材
の製造工程を示す説明図である。

【図７】 普通の位置に設定されたアイロニングロール
による円管部の成形状態を示す断面図である。

【図８】 サイジングロール群Ｓの１段目のロールによ
る管部の成形状態を示す断面図である。

【図９】 最終的に成形されたＨ形二重層状形材を示す
断面図である。

【図１０】 所要角度回転した位置に設定されたアイロ
ニングロールによる円管部の成形状態を示す断面図であ
る。

【図１１】 サイジングロール群Ｓの１段目のロールに
よる管部の成形状態を示す断面図である。

【図１２】 最終的に成形されたＨ形二重層状形材を示
す断面図である。

【図１３】 Ｈ形二重層状形材の拡大断面図である。

【図１４】 Ｈ形二重層状形材の一部拡大詳細断面図で
ある。

【符号の説明】

Ｍ 金属板 Ｍｏ 円管部 ｅ 金属板または円管部のエッジ部 Ｍｓ 管部 Ｗ 溶接部 Ｂ１ 外側溶接ビード隆起部 Ｂ２ 内側溶接ビード隆起部 Ｐ 最終的に成形された二重層状形材 Ｆ フォーミングロール群 Ｋ クーリング部 Ｓ サイジングロール群 １〜１５ フォーミングロール群の各ロール １５ スクィーズロール １６ 切削バイト １７ アイロニングロール ２０〜２５ サイジングロール群の各ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 正雄 大阪市西区江戸堀２丁目１−１ 住金鋼材 工業株式会社内 (72)発明者 堀 伸一 兵庫県尼崎市昭和南通り３丁目26番地 尼 崎松本ビル新館４階401号 カントク金属 株式会社内 (72)発明者 三浦 英徳 大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金 属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板を断面円管状に成形するフォーミ
   ングロール群と、このロール群のスクィーズロールにて
   圧接される円管部の両エッジ部を突き合わせ溶接する溶
   接手段と、突き合わせ溶接された円管部を通過させて冷
   却するクーリング部と、このクーリング部を通過した円
   管部を所要断面形の二重層状形材に圧潰成形するサイジ
   ングロール群とからなる一連の製造装置であって、前記
   スクィーズロールの前方に、前記円管部を角張った断面
   形に成形するアイロニングロールを設けてなることを特
   徴とする建築用構造形材の製造装置。
2. 【請求項２】 前記アイロニングロールは、当該ロール
   を通る円管部の周方向に所要角度旋回可能となっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の建築用構造形材の製
   造装置。