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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022187530
(43)【公開日】2022-12-20
(54)【発明の名称】鋼矢板の製造方法
(51)【国際特許分類】
   E02D 5/08 20060101AFI20221213BHJP
   B21B 1/082 20060101ALI20221213BHJP
   B21D 28/24 20060101ALI20221213BHJP
   B21D 5/08 20060101ALI20221213BHJP
   B21D 47/01 20060101ALI20221213BHJP
   B23D 23/00 20060101ALI20221213BHJP
   B23P 15/00 20060101ALI20221213BHJP
【FI】
E02D5/08
B21B1/082
B21D28/24 A
B21D5/08 M
B21D47/01 Z
B23D23/00 B
B23P15/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021095548
(22)【出願日】2021-06-08
(71)【出願人】
【識別番号】000231110
【氏名又は名称】JFE建材株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス=ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】坂井 裕貴
【テーマコード(参考)】
2D049
3C039
4E002
4E063
【Fターム(参考)】
2D049FB03
2D049FB12
3C039DA05
4E002AC05
4E063AA01
4E063BB08
4E063MA30
(57)【要約】
【課題】鋼板の切断時に切断部材による鋼板への負荷及び切断部材への負担を軽減する。
【解決手段】コイルロールから帯状の鋼板を巻き出すアンコイルステップS1と、巻き出し方向に沿って延びる鋼板の2つの側端部にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも1つの孔を形成するプレス成形ステップS2と、孔が形成された側端部それぞれにロール成形を施して、側端部において所定の間隔をあけて向かい合うように鋼板を折り曲げて継手部を形成するロール成形ステップS3と、孔と重ならない位置に下刃部材を挿入し、側端部における孔の位置で下刃部材とは反対側から上刃部材を鋼板に接近させて鋼板を幅方向に切断する切断ステップS4と、を含み、ロール成形ステップS3において、側端部が側縁を含めて切断ステップS4における上刃部材の接近方向において孔と重なるように鋼板を折り曲げる。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイルロールから帯状の鋼板を巻き出すアンコイルステップと、
巻き出し方向に沿って延びる前記鋼板の2つの側端部にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも1つの孔を形成するプレス成形ステップと、
前記孔が形成された前記側端部それぞれにロール成形を施して、前記側端部において所定の間隔をあけて向かい合うように前記鋼板を折り曲げて継手部を形成するロール成形ステップと、
前記孔と重ならない位置に下刃部材を挿入し、前記側端部における前記孔の位置で前記下刃部材とは反対側から上刃部材を前記鋼板に接近させて前記鋼板を幅方向に切断する切断ステップと、
を含み、
前記ロール成形ステップにおいて、前記側端部が側縁を含めて前記切断ステップにおける前記上刃部材の接近方向において前記孔と重なるように前記鋼板を折り曲げる
ことを特徴とする鋼矢板の製造方法。
【請求項2】
前記プレス成形ステップにおいて、各側端部に前記鋼板の幅方向に2つの孔を並べて形成し、
前記ロール成形ステップにおいて、前記接近方向において前記2つの孔が互いに重ならないように前記鋼板を折り曲げる
ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
【請求項3】
前記プレス成形ステップにおいて、前記2つの側端部における前記孔の間で前記鋼板の幅方向にわたって複数のスリットを形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
【請求項4】
前記プレス成形ステップにおいて、円形状の孔を形成することを特徴とする請求項1から3までのいずれか一項に記載の製造方法。


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼矢板の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
互いの継手部同士を嵌合させて地中に打ち込む鋼矢板が知られている。鋼矢板は、帯状の鋼板により形成されており、地下構造物を建設する際の土留め壁や港湾・水域施設を建設する際の仮仕切り等として広く使用されている(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002-201633号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、一般的に鋼矢板は、帯状の鋼板を巻くことにより形成されたコイルロールをアンコイラにより巻き出し、巻き出された鋼板がロール成形機を通過することにより所定の断面形状に成形される。ロール成形機により成形された鋼板1000は、図12に示すように、ウェブ部1100と、フランジ部1200と、継手部1300と、を有する。継手部1300は、幅方向Wにおける鋼板の端部を丸めて折り返することにより形成されている。
【0005】
鋼矢板を製造するためにロール成形工程を経た鋼板1000は、所定の長さに切断される。鋼板1000の切断時を示す図13には、継手部1300が潰れないようにするために、継手部1300に下刃部材310を入り込ませて鋼板1000を下側から支持する。次いで、上刃部材320を、下刃部材310とは反対側から鋼板1000に向かう接近方向Aにおいて鋼板1000に接近させて鋼板1000を幅方向Wに切断する。
【0006】
継手部1300は、ロール成形により折り返されているため平面視において板材が重なる部分1400となっている。下刃部材310は、上刃部材320により切断される鋼板1000によって上方から押し付けられる。そのため、切断時に継手部1300に挿入された下刃部材310の頸部313に過度な負荷がかかり、下刃部材310の寿命が短くなることが懸念されている。
【0007】
また、上刃部材320は、板材が重なる部分1400を切断することになるので、切断時の上刃部材320への負荷が大きくなっていた。
【0008】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、鋼矢板を製造する場合に鋼板の切断時に刃部材への負担を軽減する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明によれば、コイルロールから帯状の鋼板を巻き出すアンコイルステップと、巻き出し方向に沿って延びる前記鋼板の2つの側端部にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも1つの孔を形成するプレス成形ステップと、前記孔が形成された前記側端部それぞれにロール成形を施して、前記側端部において所定の間隔をあけて向かい合うように前記鋼板を折り曲げて継手部を形成するロール成形ステップと、前記孔と重ならない位置に下刃部材を挿入し、前記側端部における前記孔の位置で前記下刃部材とは反対側から上刃部材を前記鋼板に接近させて前記鋼板を幅方向に切断する切断ステップと、を含み、前記ロール成形ステップにおいて、前記側端部が側縁を含めて前記切断ステップにおける前記上刃部材の接近方向において前記孔と重なるように前記鋼板を折り曲げることを特徴とする。
【0010】
また、前記プレス成形ステップにおいて、各側端部に前記鋼板の幅方向に2つの孔を並べて形成し、前記ロール成形ステップにおいて、前記上刃部材の接近方向において前記2つの孔が互いに重ならないように前記鋼板を折り曲げてもよい。
【0011】
また、前記プレス成形ステップにおいて、前記2つの側端部における前記孔の間で前記鋼板の幅方向にわたって複数のスリットを形成してもよい。
【0012】
また、前記プレス成形ステップにおいて、円形状の孔を形成してもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明により、鋼板の切断時に切断部材への負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】第1の実施の形態に係る方法により製造された鋼矢板の平面図である。
図2図1に示す鋼矢板の先端部の斜視図である。
図3】鋼矢板の製造ステップを示すフローチャートである。
図4】プレス成形ステップ後の鋼板の平面図である。
図5】ロール成形ステップ後の鋼板の平面図である。
図6】切断ステップにおける鋼板の切断方法を説明するための概略図である。
図7】鋼矢板の従来の製造ステップを示すフローチャートである。
図8】第2の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップにおいてスリットが形成された鋼板の平面図である。
図9】第3の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップにおいて2つの孔が形成された鋼板の平面図である。
図10】ロール成形ステップ後の鋼板の平面図である。
図11】切断ステップにおける鋼板の切断方法を説明するための概略図である。
図12】従来の製造方法におけるロール成形機により成形された鋼板を説明するための概略図である。
図13】従来の製造方法における鋼板の切断方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【0016】
図1は、第1の実施の形態に係る方法により製造された鋼矢板100の平面図である。説明の便宜上、鋼矢板100の長さ方向を「延在方向L」とし、延在方向Lに交差する方向を「幅方向W」とする。
【0017】
鋼矢板100は、例えば、岸壁工事、土留め工事、基礎工事等の各種工事に使用される。鋼矢板100は、延在方向Lに沿って地中に打ち込まれる。
【0018】
図2は、図1に示す鋼矢板100の先端部の斜視図である。鋼矢板100は、ウェブ部110と、一対のフランジ部120と、一対の継手部130と、を有する。ウェブ部110は、鋼矢板100の幅方向Wに延びている。ウェブ部110は、2つの平坦部111と、隆起部112と、を有する。隆起部112は、2つの平坦部111の間に位置する。隆起部112は、延在方向Lに沿って延びている。隆起部112は、鋼矢板100を延在方向Lに見た場合に略U字状に形成されている。
【0019】
一対のフランジ部120は、ウェブ部110の幅方向Wにおける両端部で、延在方向Lに沿って延びている。フランジ部120は、ウェブ部110に対して立設するようにして折り曲げられている。フランジ部120は、隆起部112が隆起する側に折り曲げられている。
【0020】
ウェブ部110とは反対側の各フランジ部120の端部は、互いに離れる側に折り曲げられて継手部130として形成されている。継手部130は、ウェブ部110の側に折り返されている。継手部130の断面形状は、略U字状である。隣接する鋼矢板100は、継手部130を介して互いに連結される。
【0021】
継手部130は、延出部131と、湾曲部132と、対向部133と、を有する。延出部131は、フランジ部120に対して幅方向Wにおいて隆起部112とは反対側に折り返されている。延出部131は、幅方向Wにおいてウェブ部110の平坦部111と略平行に延びている。
【0022】
湾曲部132は、フランジ部120とは反対側の延出部131の一端部からウェブ部110に向かって延びている。湾曲部132は、幅方向Wにおいて隆起部112とは反対側に向かって凸に丸みを帯びている。
【0023】
対向部133は、延出部131とは反対側の湾曲部132の一端部からフランジ部120に向かって延びている。対向部133は、延出部131に対して所定の間隔をあけて延出部131と対向している。フランジ部120及び継手部130によって空間Sが画定されている。対向部133の幅方向Wに面する面は、フランジ部120に対して離間している。なお、本実施の形態において、継手部130は、延出部131、湾曲部132及び対向部133を含んでいる。
【0024】
幅方向Wに鋼矢板100を連結する場合、隆起部112が隆起する方向を互いに逆にした鋼矢板100を連結する。互いの空間S内に一方の継手部130の対向部133が入り込むことにより、隣接する鋼矢板100は互いに連結される。
【0025】
延在方向Lにおける継手部130の端縁には切り欠き134が形成されている。切り欠き134は、略U字状の継手部130の延び方向に沿って形成されている。切り欠き134の延び方向は、鋼矢板100の延在方向Lに面する端面140から延在方向Lに沿って延びて、丸みを帯びるようにして幅方向Wに変向する。
【0026】
次に、鋼矢板100の製造方法について説明する。図3は、鋼矢板100の製造ステップを示すフローチャートである。本実施の形態に係る製造方法は、コイルロールから帯状の鋼板200を巻き出すアンコイルステップS1と、巻き出し方向(延在方向)Lに沿って延びる鋼板200の2つの側端部210にそれぞれプレス加工を施して、少なくとも1つの孔220を形成するプレス成形ステップS2と、孔220が形成された側端部210それぞれにロール成形を施して、側端部210において所定の間隔をあけて向かい合うように鋼板200を折り曲げて継手部130を形成するロール成形ステップS3と、孔220と重ならない位置に下刃部材310を挿入し、側端部210における孔220の位置で下刃部材310とは反対側から上刃部材320を鋼板200に接近させて鋼板200を幅方向Wに切断する切断ステップS4と、を含み、ロール成形ステップS3において、側端部210が側縁211を含めて切断ステップS4における上刃部材320の接近方向Aにおいて孔220と重なるように鋼板200を折り曲げる。以下、鋼矢板100の製造方法について具体的に説明する。
【0027】
長尺の鋼板200をロール状に巻くことにより形成されたコイルロール(図示せず)が、アンコイラにセットされている。まず、コイルロールから鋼板200がアンコイラにより巻き出される(アンコイルステップS1)。アンコイラから巻き出された鋼板200は、製造ライン上で順次加工されていく。
【0028】
巻き出された鋼板200は、プレス装置に送られる。プレス装置において、鋼板200に孔220(プレノッチ)を形成する(プレス成形ステップS2)。図4は、プレス成形ステップS2後の鋼板200の平面図である。プレス装置により鋼板200にプレス加工を施すことにより、幅方向Wにおける鋼板200の2つの側端部210に孔220を加工する。
【0029】
孔220は、平面視略長円形である。ここで「長円形」とは、延在方向Lにおいて互いに所定の間隔をあけた平行な辺同士を、幅方向Wにおいて円弧により接続した形状である。なお、孔220の形状は、長円形に限られず、円形、楕円形であってもよい。
【0030】
延在方向Lにおいて離間し、幅方向Wに延びる孔220の辺の間隔は、例えば、切断刃(上刃部材320)の厚さ以上であり、幅方向Wにおける孔220の円弧部分間の最大間隔は、例えば、切断刃の厚さの2倍~4倍の範囲内である。延在方向Lにおいて孔220が形成される位置は、製造される鋼矢板100の長さに応じて決まる。
【0031】
幅方向Wにおいて鋼板200の側端部210にそれぞれ形成された孔220は、延在方向Lにおいて同じ位置に形成されている。孔220は、延在方向Lに沿った鋼板200の側縁211から、例えば、所定の間隔をあけて形成されている。
【0032】
プレス成形ステップS2を経て孔220が形成された鋼板200は、ロール成形機に送られる。図5は、ロール成形ステップS3後の鋼板200の平面図である。ロール成形機により鋼板200にロール成形を施すことにより、鋼板200にウェブ部110(隆起部112)、フランジ部120及び継手部130を成形する(ロール成形ステップS3)。
【0033】
幅方向Wにおける側端部210の先端側をフランジ部120に対して幅方向Wの外側に折り曲げつつ、さらに、ウェブ部110に向かって折り曲げ、次いで、2つの側端部210の側縁211が互いに幅方向Wにおいて向かい合うように側端部210の先端を折り返す。
【0034】
これにより、鋼板200の側端部210は、鋼板200の厚さ方向において互いに所定の間隔をあけて向かい合う。これにより、鋼板200に継手部130が形成される。継手部130の内側には空間Sが形成される。鋼矢板100を幅方向Wに連結する場合、隣り合う鋼矢板100の継手部130が互いの空間Sを介して連結される。
【0035】
継手部130は、後述する切断ステップS4で鋼板200へ上刃部材320が接近する接近方向Aにおいて、側端部210が側縁211を含めて孔220と重なるように鋼板200を折り曲げることにより形成される。継手部130が形成された状態において、鋼板200の側縁211は、幅方向Wにおいて鋼板200の中心側に位置する孔220の縁よりも外側に位置している。
【0036】
継手部130における孔220は、フランジ部120から始まり、継手部130の延出部131から湾曲部132にわたって延びている。継手部130の対向部133は、孔220の位置では接近方向Aにおいて鋼板200のいかなる部分とも対向しておらず、延出部131及び湾曲部132における孔220を通じて露出している。
【0037】
ロール成形ステップS3を経て継手部130が形成された鋼板200は、切断機に送られる。切断機において、鋼板200を所定の長さに切断することにより鋼板200から個々の鋼矢板100が切り分けられる(切断ステップS4)。図6は、切断ステップS4における鋼板200の切断方法を説明するための概略図である。切断機により鋼板200は、幅方向Wにおいて2つの孔220を結ぶ仮想線V1(図5参照)に沿って切断される。
【0038】
切断機には、刃部材(下刃部材310及び上刃部材320)が設けられている。切断機に送られてきた鋼板200は、下刃部材310により下方から支持される。下刃部材310は、支持本体部311と、挿入部312と、を有する。支持本体部311は、鋼板200のうち、主としてウェブ部110とフランジ部120とを下方から支持する。
【0039】
挿入部312が継手部130の空間Sに挿入される。下刃部材310の挿入部312が継手部130の空間Sに挿入された状態において、挿入部312は、鋼板200の孔220を通じて露出することはない。つまり、挿入部312は、継手部130により覆われている。
【0040】
下側から下刃部材310により支持された鋼板200に上刃部材320が接近する。切断ステップS4において、継手部130の空間Sに下刃部材310を挿入して、この下刃部材310とは反対側から上刃部材320を鋼板200に接近させて鋼板200を切断する。鋼板200及び下刃部材310への上刃部材320の接近方向Aは、例えば、鉛直方向において上方から下方に向かう方向である。
【0041】
鋼矢板の従来の製造ステップを示すフローチャートである図7に示すように、従来の製造方法においては、アンコイルステップS10、ロール成形ステップS30及び切断ステップS40が含まれており、上記実施の形態に係るプレス成形ステップS2に相当するステップは含まれていなかった。そのため図13に示すように、鋼板1000には上記実施の形態における鋼板200に形成されていた孔220は形成されていない。つまり、鋼板1000の継手部1300において、延出部1311及び対向部1313は、鋼板1000の延在方向Lに沿って接近方向Aにおいて常に互いに対向している。
【0042】
従来の製造方法の切断ステップS40においては、上刃部材320がまず延出部1311を切断した後、湾曲部1312を切断し、最終的に対向部1313を切断することになる。そのため、一度の切断作業時に上刃部材320による下刃部材310への負荷は、まず、延出部1311の切断時に挿入部312に伝わり、次いで、対向部1313の切断時に延出部1311を介して挿入部312に伝わる。
【0043】
従来の切断ステップS40において上刃部材320は同一個所で、一回の切断ステップS40において継手部430の延出部1311及び対向部1313の2個所を切断しなければならない。そのため、継手部1300の延出部1311及び対向部1313を切断する上刃部材320の部分は、他の部分に比べて切断時における負荷が大きい。
【0044】
また、下刃部材310において支持本体部311から挿入部312への移行部(頸部)313は、他の部分に比べて肉厚が薄くなっている。一回の切断ステップS40において延出部1311及び対向部1313を切断することによる2回の衝撃が移行部313に伝わることになる。切断ステップS40が繰り返し行われることにより、下刃部材310の頸部313への疲労の蓄積も増大する傾向にあった。
【0045】
これに対して、本実施の形態に係る製造方法によれば、切断ステップS4において上刃部材320は、孔220の位置で鋼板200を切断するので、下刃部材310の挿入部312を覆う延出部131を切断しない。したがって、上刃部材320が継手部130において切断する部分は、主として対向部133である。
【0046】
また、例えば、孔220が矩形等の四角形に形成されている場合、切断時に応力が角部に集中し、意図しない亀裂が鋼板200に発生するおそれがある。上記実施の形態に係る製造方法のプレス成形ステップS2において形成される孔220は、長円形であるので、角部を有していない。したがって、切断時に孔220の縁に応力が集中することを回避することができる。
【0047】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。以下では、第1の実施の形態に係る製造方法と異なる点について主に説明し、同じ部分については同じ符号を付して説明を省略する。
【0048】
図8を用いて、第2の実施の形態に係る製造方法について説明する。図8は、第2の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップS2においてスリット230が形成された鋼板200の平面図である。
【0049】
第2の実施の形態に係る製造方法ではプレス成形ステップS2において、2つの側端部210における孔220の間で鋼板200の幅方向Wにわたって複数のスリット230が形成される。スリット230が形成された鋼板200は、次いで、ロール成形ステップS3に送られて最終的に切断ステップS4に送られる。
【0050】
各スリット230は、幅方向Wにおいて互いに所定の間隔をあけて形成されている。切断ステップS4において切断機により鋼板200は、幅方向Wにおいて2つの孔220とスリット230とを通る仮想線V2に沿って切断される。
【0051】
スリット230を設けることにより、上刃部材320への負荷及び上刃部材320による鋼板200に対する負荷を減らすことができる。
【0052】
図9を用いて、第3の実施の形態に係る製造方法について説明する。図9は、第3の実施の形態に係る方法におけるプレス成形ステップS2において2つの孔240が形成された鋼板200の平面図である。プレス成形ステップS2において各側端部210に鋼板200の幅方向Wに2つの孔240を並べて形成する。
【0053】
孔240は、平面視略長円形である。ここで「長円形」とは、延在方向Lにおいて互いに所定の間隔をあけた平行な辺同士を、幅方向Wにおいて円弧により接続した形状である。なお、孔240の形状は、長円形に限られず、円形、楕円形であってもよい。
【0054】
延在方向Lにおいて離間し、幅方向Wに延びる孔240の辺の間隔は、例えば、切断刃(上刃部材320)の厚さ以上であり、幅方向Wにおける孔240の円弧部分間の最大間隔は、例えば、切断刃の厚さの1倍~1.5倍の範囲内である。延在方向Lにおいて孔240が形成される位置は、製造される鋼矢板100の長さに応じて決まる。各側端部210における各孔240同士の幅方向Wにおける間隔は、例えば、10mmであり、10mm以上あればよい。
【0055】
幅方向Wにおいて鋼板200の側端部210にそれぞれ形成された孔240は、延在方向Lにおいて同じ位置に形成されている。孔240は、延在方向Lに沿った鋼板200の側縁211から、例えば、所定の間隔をあけて形成されている。
【0056】
ロール成形ステップS3において、2つの孔240が互いに重ならないように鋼板200の側縁部210を折り曲げて継手部130を形成する。図10は、ロール成形ステップS3後の鋼板200の平面図である。
【0057】
図11は、切断ステップS4における鋼板200の切断方法を説明するための概略図である。2つの孔240のうち一方の孔240は、延出部131に形成されており、他方の孔240は、湾曲部132から対向部133への移行部分に形成されている。2つの孔240が接近方向Aにおいて重ならず、対向部133の先端が延出部131における孔240と重なっている。これにより、切断位置における継手部130の鋼板200は、上刃部材320の接近方向Aにおいて重なることはない。
【0058】
接近方向Aにおいて上刃部材320による鋼板200の切断量を小さくすることができるので、下刃部材310及び上刃部材320にかかる負荷を小さくすることができる。
【0059】
なお、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、上記各実施の形態の各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【0060】
100 鋼矢板、110 ウェブ部、120 フランジ部、130 継手部、200 鋼板、210 側縁部、211 側縁、220,240 孔、230 スリット、310 下刃部材、320 上刃部材
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