(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1に示すように、本発明に係る角形テーパ鋼管1は、上階に配置される小径の角形柱3と下階に配置される大径の角形柱5とを連結するものである。
図2に示すように、角形テーパ鋼管1は、斜め上方に傾斜するテーパ面7に形成された側面9および屈曲したコーナー部分11を有する。また、平面視でコ字状(またはU字状)に屈曲した半成形品同士を突き合わせ、溶接(溶接線13)で接合したのち、適宜、開先加工を施して作製される。以下に、実施形態を用いて具体的に説明する。
【0013】
[第1実施形態]
まず、第1実施形態として、4面テーパの角形テーパ鋼管1について説明する。
【0014】
(角形テーパ鋼管1の構成)
図3,4に示すように、4面テーパとは、4つの側面の全てがテーパ面に形成されていることを示す。
【0015】
図3に示すように、角形テーパ鋼管1は、図の左側に配置された半成形品15と右側に配置された半成形品17とが溶接で接合されて一体に形成されている。半成形品15は、横方向の中央部分に設けられた中央側面部19と、中央側面部の横方向の両端のコーナー部分11で屈曲し、中央側面部19に対して直交する方向に延びる一対の端部側側面部21と、から平面視コ字状(またはU字状)に形成されている。
【0016】
また、
図4(a)および
図4(b)に示すように、4つのテーパ面は全て同じ傾斜角で斜め上方に向けて延びている。
【0017】
(ブランク材の構成)
図5を用いて、半成形品15を作成するブランク材31について説明する。
【0018】
このブランク材31は、横方向に互いに間隔を置いて並列された左側の第1の長方形部分33および右側の第2の長方形部分35と、第1の長方形部分33の左側に配置された第1の台形部分37と、第1の長方形部分33および第2の長方形部分35の間に配置された第2の台形部分39と、第2の長方形部分35の右側に配置された第3の台形部分41と、から一体に形成されている。なお、長方形部分の輪郭線を仮想的に二点鎖線で示したが、実際には、鋼板から、ブランク材31の外周縁に沿って切断することによってブランク材31が得られる。
【0019】
また、第1の台形部分37の上辺43および第2の台形部分39の上辺45は、第1の長方形部分33の上辺47よりも下側に配置されている。第1の台形部分37の下辺49および第2の台形部分39の下辺51は、第1の長方形部分33の下辺53よりも上側に配置されている。これにより、第1の長方形部分33と第1の台形部分37および第2の台形部分39との境界には段差部Sが形成されている。
【0020】
さらに、第2の台形部分39の上辺45および第3の台形部分41の上辺55は、第2の長方形部分35の上辺57よりも下側に配置されている。第2の台形部分39の下辺51および第3の台形部分41の下辺59は、第2の長方形部分35の下辺61よりも上側に配置されている。これにより、第2の長方形部分35と第2の台形部分39および第3の台形部分41との境界には段差部Sが形成されている。このように、隣接する長方形部分と台形部分との境界には段差部Sが形成されている。
【0021】
そして、第1の長方形部分33は、横側に配置されて縦方向に平行に延在する一対の縦辺63と、上側に配置されて横方向に延びる上辺47と、下側に配置されて横方向に延びる下辺53と、で囲まれて形成されている。ここで、一対の縦辺同士63,63の中央で縦辺に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。また、第2の長方形部分35についても、一対の縦辺同士65,65の中央で縦辺65に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。なお、
図5では、折り曲げ線FLを一点鎖線で示している。
【0022】
(角形テーパ鋼管1の製造方法)
次に、角形テーパ鋼管1の製造方法を説明する。
【0023】
角形テーパ鋼管1の製造方法は、折り曲げ線設定工程と側面成形工程と半成形品15の接合工程とを有する。
【0024】
図5に示すように、折り曲げ線設定工程では、ブランク材31の第1の長方形部分33における横側に配置されて縦方向に平行に延在する一対の縦辺同士63,63の中央で縦辺63に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。また、第2の長方形部分35についても、一対の縦辺同士65,65の中央で縦辺65に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。
【0025】
側面成形工程では、
図6,7に示すように、折り曲げ線FLを境にブランク材31を折り曲げることによって側面9を成形する。この側面成形工程については、詳細に後述する。
【0026】
半成形品15の接合工程では、
図8に示すように、平面視でコ字状(またはU字状)に屈曲した半成形品15,17を用いる。具体的には、半成形品同士15,17を突き合わせ、溶接で接合する。なお、そのあと必要に応じて、開先加工を施す。
【0027】
(側面成形工程)
そして、側面成形工程を詳細に説明する。
【0028】
まず、
図6を用いて、金型の構成を説明する。金型71は、横方向に離間して配置された一対の下型73,75と一対の下型73,75の上方に配置されて上下移動可能な上型77とから構成される。ブランク材31における長方形部分の横方向に延在する横辺53,61の長さa(
図5参照)は、一対の下型同士73,75の離間距離bよりも大きく設定されている。なお、下型73,75は、
図6,7に示すように、側方から見て円形状に形成され、下型73,75における径方向中心同士の間隔を離間距離bとする。
【0029】
側面成形工程は、金型準備工程とブランク材載置工程と折り曲げ工程とを有する。
【0030】
金型準備工程では、下型73,75と上型77とから構成される金型71を用意する。
【0031】
ブランク材載置工程では、一対の下型73,75の上にブランク材31を載置する。
【0032】
折り曲げ工程は、上型77を下降させてブランク材31における折り曲げ線FLの部位を下方に押圧してブランク材31を折り曲げる。具体的には、
図6に示すように、第1の長方形部分33の折り曲げ線FLの部位を上型77で下方に押圧してブランク材31を折り曲げたのち、
図7に示すように、第2の長方形部分35の折り曲げ線FLの部位を下方に押圧してブランク材31を折り曲げる。このようにして、前述したコ字状の半成形品15,17が形成される。
【0033】
(作用効果)
(1)本実施形態に係る角形テーパ鋼管1の製造方法は、第1および第2の長方形部分33,35(長方形部分)と第1、第2および第3の台形部分37,39,41(台形部分)とを横方向に並べて一体としたブランク材31の長方形部分における横側に配置されて縦方向に平行に延在する一対の縦辺同士の中央で縦辺に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する折り曲げ線設定工程と、折り曲げ線FLを境にブランク材31を折り曲げることによって側面9を成形する側面成形工程と、を有する。ブランク材31における台形部分の上辺は長方形部分の上辺よりも下側に配置され、台形部分の下辺は長方形部分の下辺よりも上側に配置されることにより、隣接する長方形部分と台形部分との境界には段差部Sが形成される。
【0034】
このように、ブランク材31における長方形部分の横方向中央の折り曲げ線FLを境に折り曲げ加工をする。よって、長方形部分における折り曲げ線FLの左右両側には、同じ面積の長方形が配置されるため、折り曲げ加工の過程において、折り曲げ線FLの左右両側に同じ大きさの応力が作用する。従って、角形テーパ鋼管1の屈曲したコーナー部分11の両端部にひずみが生じにくいという効果がある。
【0035】
(2)本実施形態に係る前記側面成形工程は、横方向に離間して配置された一対の下型73,75と一対の下型73,75の上方に配置されて上下移動可能な上型77とから構成される金型71を用意する金型準備工程と、一対の下型73,75の上に前記ブランク材31を載置するブランク材載置工程と、上型77を下降させてブランク材31における折り曲げ線FLの部位を下方に押圧してブランク材31を折り曲げる折り曲げ工程と、を有する。ブランク材31における第1および第2の長方形部分33,35(長方形部分)の横方向に延在する横辺の長さaは、前記一対の下型同士73,75の離間距離bよりも大きく設定される。
【0036】
このように、ブランク材31における第1および第2の長方形部分33,35(長方形部分)の横方向に延在する横辺の長さaは、前記一対の下型同士73,75の離間距離bよりも大きく設定されている。即ち、長方形部分の横寸法aの方が下型同士73,75の離間距離bよりも幅広いため、折り曲げ加工の過程において、折り曲げ線FLの左右両側に作用する応力の大きさが更に同一に近づく。よって、角形テーパ鋼管1の屈曲したコーナー部分11にひずみが更に生じにくいという効果がある。
【0037】
(3)本実施形態に係るブランク材31は、長方形部分と台形部分とが横方向に並んで一体に形成され、ブランク材31における台形部分の上辺は長方形部分の上辺よりも下側に配置され、台形部分の下辺は長方形部分の下辺よりも上側に配置されることにより、隣接する長方形部分と台形部分との境界には段差部Sが形成されている。
【0038】
従って前述したように、ブランク材31における長方形部分の横方向中央の折り曲げ線FLを境に折り曲げ加工をすることにより、角形テーパ鋼管1の屈曲したコーナー部分11の両端部にひずみが生じにくいという効果がある。
【0039】
[第2実施形態]
次に、第2実施形態として、3面テーパの角形テーパ鋼管について説明する。なお、前述した第1実施形態と同じ構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
【0040】
(角形テーパ鋼管の構成)
図9に示すように、3面テーパとは、3つの側面がテーパ面に形成されていることを示す。
【0041】
図9に示すように、第2実施形態に係る角形テーパ鋼管101は、図の左側に配置された半成形品103と右側に配置された半成形品105とが接合されて一体に形成されている。
【0042】
また、
図10(a)の断面構造は、
図4(a)(b)と同一である。
図10(b)の断面構造では、
図10(b)における左側に記載された側面24が垂直方向に延在しておりテーパ面ではなく、
図10(b)における右側に記載された端部側側面部21が斜め方向に傾斜するテーパ面に形成されている。
【0043】
(ブランク材の構成)
図11を用いて、半成形品を作成するブランク材131について説明する。
【0044】
このブランク材131は、横方向に互いに間隔を置いて並列された左側の第1の長方形部分33および右側の第2の長方形部分35と、第1の長方形部分33の左側に配置された第4の台形部分137と、第1の長方形部分33および第2の長方形部分35の間に配置された第5の台形部分139と、第2の長方形部分35の右側に配置された第6の台形部分141と、から一体に形成されている。
【0045】
また、第4の台形部分137の上辺143および第5の台形部分139の上辺145は、第1の長方形部分33の上辺47よりも下側に配置されている。第4の台形部分137の下辺149および第5の台形部分139の下辺151は、第1の長方形部分33の下辺53よりも上側に配置されている。これにより、第1の長方形部分33と第4の台形部分137および第5の台形部分139との境界には段差部Sが形成されている。
【0046】
さらに、第5の台形部分139の上辺145および第6の台形部分141の上辺155は、第2の長方形部分35の上辺57よりも下側に配置されている。第5の台形部分139の下辺151および第6の台形部分141の下辺159は、第2の長方形部分35の下辺61よりも上側に配置されている。これにより、第2の長方形部分35と第5の台形部分139および第6の台形部分141との境界には段差部Sが形成されている。このように、隣接する長方形部分と台形部分との境界には段差部Sが形成されている。
【0047】
そして、第1の長方形部分33について、一対の縦辺同士の中央で縦辺63に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。また、第2の長方形部分35についても、一対の縦辺同士の中央で縦辺65に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。なお、
図11では、折り曲げ線FLを一点鎖線で示している。なお、角形テーパ鋼管の製造方法については、前述した第1実施形態と同様の加工を行う。
【0048】
本実施形態によっても、第1実施形態と同様の効果が得られる。
【0049】
[第3実施形態]
次に、第3実施形態として、2面テーパの角形テーパ鋼管について説明する。なお、前述した第1および第2実施形態と同じ構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
【0050】
(角形テーパ鋼管の構成)
図12に示すように、2面テーパとは、2つの側面がテーパ面に形成されていることを示す。
【0051】
図12に示すように、角形テーパ鋼管201は、図の下側に配置された半成形品103と上側に配置された半成形品200とが接合されて一体に形成されている。半成形品103は、横方向の中央部分に設けられた中央側面部19と、中央側面部19の横方向の両端のコーナー部分11で屈曲し、中央側面部19に対して直交する方向に延びる一対の端部側側面部21,224と、から平面視コ字状(またはU字状)に形成されている。半成形品200は、横方向の中央部分に設けられた中央側面部219と、中央側面部219の横方向の両端のコーナー部分11で屈曲し、中央側面部219に対して直交する方向に延びる一対の端部側側面部221,224と、から平面視コ字状(またはU字状)に形成されている。
【0052】
また、
図13(a)(b)の断面構造は、
図10(b)と同一である。即ち、
図13(a)における左側に記載された端部側側面部224が垂直方向に延在しておりテーパ面ではなく、
図13(a)における右側に記載された端部側側面部21が斜め方向に傾斜するテーパ面に形成されている。さらに、
図13(b)における左側に記載された中央側面部219が垂直方向に延在しておりテーパ面ではなく、
図13(b)における右側に記載された中央側面部19が斜め方向に傾斜するテーパ面に形成されている。
【0053】
(ブランク材の構成)
図12に示すように、図の下側に配置された半成形品103は
図9の左側の半成形品103と同一構成であり、図の上側に配置された半成形品200は、後述する
図14の上側の半成形品200と同一構成である。従って、第3実施形態に用いるブランク材の説明は省略する。
【0054】
また、角形テーパ鋼管201の製造方法については、前述した第1〜第2実施形態と同様の加工を行う。
【0055】
本実施形態によっても、第1および第2の実施形態と同様の効果が得られる。
【0056】
[第4実施形態]
次に、第4実施形態として、1面テーパの角形テーパ鋼管について説明する。なお、前述した第1〜第3実施形態と同じ構成部位には、同一符号を付けて説明を省略する。
【0057】
(角形テーパ鋼管の構成)
図14に示すように、1面テーパとは、1つの側面がテーパ面に形成されていることを示す。
【0058】
図14に示すように、角形テーパ鋼管301は、図の下側に配置された半成形品303と上側に配置された半成形品200とが接合されて一体に形成されている。
【0059】
また、
図15(a)の断面構造は、
図10(b)と同一形状である。
図15(b)の左右両側は垂直面であるため、
図15(b)の断面形状は長方形になる。
【0060】
(ブランク材331の構成)
図16を用いて、半成形品200を作成するブランク材331について説明する。
このブランク材331は、左側の第1の長方形部分33、第1の長方形部分33の左側に配置された矩形部分337と、第1の長方形部分33の右側に配置された第7の台形部分339と、から一体に形成されている。なお、長方形部分の輪郭線を二点鎖線で示したが、実際には、鋼板から、ブランク材331の外周縁に沿って切断することによってブランク材331が得られる。
【0061】
また、矩形部分337の上辺343および第7の台形部分339の上辺345は、第1の長方形部分33の上辺47よりも下側に配置されている。矩形部分337の下辺349および第7の台形部分339の下辺351は、第1の長方形部分33の下辺53よりも上側に配置されている。これにより、第1の長方形部分33と矩形部分337および第7の台形部分339との境界には段差部Sが形成されている。
【0062】
そして、第1の長方形部分33は、横側に配置されて縦方向に平行に延在する一対の縦辺63,63と、上側に配置されて横方向に延びる上辺47と、下側に配置されて横方向に延びる下辺53と、で囲まれて形成されている。ここで、一対の縦辺同士63,63の中央で縦辺63に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。また、第7の台形部分339についても、上辺345および下辺351に直交する仮想線を折り曲げ線FLに設定する。なお、
図16では、折り曲げ線FLを一点鎖線で示している。
【0063】
なお、角形テーパ鋼管301の製造方法については、前述した第1〜第3実施形態と同様の加工を行う。
【0064】
本実施形態によっても、第1〜第3の実施形態と同様の効果が得られる。
【課題】鋼板製のブランク材を折り曲げてテーパ面の側面を成形する場合、折り曲げたコーナー部分の両端部にひずみが生じにくい角形テーパ鋼管の製造方法および当該製造方法に用いられるブランク材を提供する。
【解決手段】角形テーパ鋼管1の製造方法は、折り曲げ線設定工程と側面成形工程とを有する。折り曲げ線設定工程は、長方形部分と台形部分とを横方向に並べて一体としたブランク材31の長方形部分33,35における横側に配置されて縦方向に平行に延在する一対の縦辺同士63,65の中央で縦辺に沿って延びる仮想線を折り曲げ線FLに設定する。側面成形工程では、折り曲げ線FLを境にブランク材31を折り曲げることによって側面9を成形する。