JP2007185672A - 形鋼の曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ｈ形鋼を曲げ加工するときに生じる押圧荷重を分散させ、ウエブを座屈させないで曲げ加工できるようにする。
【解決手段】 Ｈ形鋼１をフランジ３ａ，３ｂの一方を外径側、他方を内径側にするよう押しローラー４，５と６により曲げるようにする。Ｈ形鋼１を曲げようとするところのフランジ３ａと３ｂとの間に伸縮式とした支持構造物７を配置して、該支持構造物７の両端をフランジ３ａ，３ｂに接触させる。押しローラー４，５，６によりＨ形鋼１を曲げるときに、押しローラー４，５，６による押圧荷重を支持構造物７により分散させて、ウエブが受ける荷重を座屈荷重以下にするようにする。
【選択図】図１

Description

本発明はＨ形鋼のような形鋼に曲げ加工を行えるようにする形鋼の曲げ加工装置に関するものである。

形鋼は部材としての強度が大きいため、各種建造物の建材として広く使用されてきている。

この種の形鋼は、その用途に応じて直線状のまま使用したり、所要の曲率に曲げて用いる場合がある。

たとえば、液化天然ガス（ＬＮＧ）の貯蔵用のタンクの屋根は、外側へ膨らむ緩やかな曲面となるようにしてあり、かかるＬＮＧタンクの屋根の骨材として用いられる形鋼、特にＨ形鋼は、緩やかな曲面に曲げ加工されたものが用いられている。

このような曲面形状を有する構造物に用いられるＨ形鋼としては、予め必要な曲面に形成されたウエブに、同じ曲率に曲げて形成されたフランジの中央部を当接させて溶接してビルトアップしたものが用いられるか、真直ぐのウエブと真直ぐのフランジを組立ててなるＨ形鋼を曲げ加工したものが用いられる。

後者のＨ形鋼を製作した後に所要の曲率半径に曲げ加工するものとしては、近年、図６に示すようなものが提案されている。

すなわち、Ｈ形鋼ａを一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げようとする場合の外径側に一対の固定ローラーｂとｃを配設すると共に、これら両固定ローラーｂとｃの中間付近のＨ形鋼ａの内径側に、Ｈ形鋼ａに押圧力を加えるためのプレスローラーｄを配設して、該プレスローラーｄでＨ形鋼ａの内径側を押圧させることにより、２つの固定ローラーｂ，ｃで支えられているＨ形鋼ａに曲げを与えるようにする。更に、上記２つの固定ローラーｂとｃの中間付近における外径側のフランジｅの内側と外側にローラー（ピンチローラー）ｆ，ｇを配置してフランジｅを内外側から押えるようにし、且つ該ローラーｆ，ｇを外径側へ移動できるようにして、プレスローラーｄでＨ形鋼ａを押し曲げるときにローラーｆ，ｇを、プレスローラーｄの押圧力が作用する方向（外径方向）へ移動させて、外径側のフランジｅを外径側へ引張るようにしてある。これにより、プレスローラーｄで押圧されてＨ形鋼ａが曲げ加工されるとき、押圧荷重が作用しているウエブｈを引張ることにより、ウエブｈの押圧荷重を低減し、座屈を防止するようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００２−３５８４８号公報

ところが、特許文献１に記載されているように、Ｈ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げ加工する場合に、プレスローラーｄで押圧してＨ形鋼ａを曲げるときに、外径側のフランジｅをピンチローラーで引張って強制変位を与えるようにすると、ウエブｈの座屈は防止することは可能と考えられるが、ウエブｈとフランジとの溶接部が破断するおそれがある。すなわち、Ｈ形鋼のウエブとフランジの素材を９％Ｎｉ鋼として、ウエブとフランジを７０％Ｎｉ鋼を溶材として溶接してなるＨ形鋼の場合は、溶材の方の引張り強度が弱いので、特許文献１に記載されているようなウエブの座屈防止策として、曲げられるＨ形鋼の外径側のフランジを外側へ引張ることにより強制変位を与えるようにすると、ウエブとフランジの溶接部が破断してしまうという問題がある。又、ウエブ自体が破断してしまうということもある。

そこで、本発明は、Ｈ形鋼をウエブの幅方向に曲げ加工するときにウエブに作用する押圧荷重を分散させて、ウエブが座屈しないようにすると共にフランジの溶接部が破断することなく曲げ加工できるようにし、更に、ウエブの座屈防止に用いるものを曲げ加工後に容易に取り外すことができるようにする形鋼の曲げ加工装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、曲げ加工しようとするＨ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げるようにする押圧装置と、上記Ｈ形鋼の曲げ加工する位置のウエブを挟むようにフランジ間に介在させるようにする伸縮式とした支持構造物とを備えてなる構成とする。

又、上記構成における伸縮式とした支持構造物を、回転体とねじにより伸縮できる単数又は複数の棒状物としたり、又は、油圧伸縮部材として、Ｈ形鋼を曲げ加工したときの曲面に合わせてある凸面と凹面を有する支持体を両端に備えたものとする。

更に、上記支持構造物を、中央部の油圧伸縮部材の両端部に押えローラーを取り付けると共に、Ｈ形鋼が押圧力を受けるところに位置させる押えローラーをリンク部材又は油圧伸縮部材を介して上記中央部の油圧伸縮部材側に連結させてなるものとしてもよい。

本発明の形鋼の曲げ加工装置によれば、次のような優れた効果が奏し得られる。
（１）曲げ加工しようとするＨ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げるようにする押圧装置と、上記Ｈ形鋼の曲げ加工する位置のウエブを挟むようにフランジ間に介在させるようにする伸縮式とした支持構造物とを備えてなる構成としてあるので、押圧装置で形鋼を曲げるときに該押圧装置による押圧荷重を支持構造物により分散させることができて、ウエブに作用する荷重を座屈荷重以下にすることができ、従来のローラーによる引張りを必要とすることなくウエブの座屈と破断を防止することができて、従来のローラーを不要にできる。又、支持構造物が伸縮式としてあるので、Ｈ形鋼のフランジ間への介装時や取外しが容易である。
（２）伸縮式とした支持構造物を、棒状物として、内径側となるように押圧力を加えるところに内外径の方向へ向けて用いることにより押圧装置による押圧荷重をより確実に分散させることができ、ウエブの座屈防止と破断防止が図れる。
（３）伸縮式とした支持構造物を油圧伸縮部材として、両端に、Ｈ形鋼を曲げ加工したときの曲面に合わせてある凸面と凹面を有する支持体を取り付けて用いることにより、押圧荷重をより有効に分散させることができる。
（４）支持構造物として、複数の押えローラーを用いる構成とすることにより、幅広く押圧荷重を分散させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１（イ）（ロ）は本発明の実施の一形態を示すもので、たとえば、ＬＮＧタンクの屋根骨材として用いられるように、長尺のウエブ２と長尺の２枚のフランジ３ａ，３ｂとを溶接して組み立ててなる真直ぐのＨ形鋼１を、本発明の装置により順次長手方向に曲げ加工しながら移動して、全長に亘り所要の曲率半径を有する円弧形状とするようにする。

なお、図面はいずれも説明の便宜上、Ｈ形鋼１としては、１個所で曲げ加工するときの長さとして示してある。

又、曲げ加工しようとするＨ形鋼１の曲げ方向は、ウエブ２に対して垂直となる方向であり、フランジ３ａ，３ｂが上下に位置するような姿勢にＨ形鋼１を横長にして置き、上下方向に曲げ変形を与えるようにする場合として示してある。

図１（イ）（ロ）に示す本発明の形鋼の曲げ加工装置は、Ｈ形鋼１を曲げ加工するときに用いる押圧装置としての２本の押しローラー４，５及び１本の押しローラー６と、Ｈ形鋼１に曲げ加工を施す位置のフランジ３ａ，３ｂ間にウエブ２に沿うようにして配置して用いる伸縮式の棒状の支持構造物、たとえば、ターンバックル方式で伸縮する支持構造物７とを備えたものとする。

上記ターンバックル方式で伸縮する支持構造物７は、右ねじ８ａと左ねじ９ａを有するロッド８，９と、該ロッド８，９の各ねじ８ａ，９ａに螺合させた回転体１０とからなり、回転体１０をロッド８，９に対して右方向又は左方向へ回転させることにより長さを調節できるようにしてある。

又、上記Ｈ形鋼１を曲げ加工しようとする個所の曲げ方向の外径側となる上側に配設される２本の押しローラー４，５は、所要の間隔、すなわち、１回の曲げ変形を与える領域に合わせた間隔で配置されて、上下方向へ移動させられて押付力を付与したり、押付力を解除できるように図示しない駆動装置に支持された構成としてある。又、上記Ｈ形鋼１の曲げ方向の内径側となる下側に配設される１本の押しローラー６は、上記２本の押しローラー４，５の中間位置に配置されて、上記２本の押しローラー４，５と同様に、上下方向へ移動させられて押圧力を付与したり、押圧力を解除できるように図示しない駆動装置に支持された構成としてある。

上記構成としてあるので、Ｈ形鋼１を曲げ加工しようとするときは、長尺のＨ形鋼１の曲げ加工しようとする個所に、押圧装置としての外径側の２本の押しローラー４，５と内径側の１本の押しローラー６をセットし、横方向に置かれているＨ形鋼１の図上上側にあるフランジ３ａの外面と下側にあるフランジ３ｂの下面に接するようにする。

この状態で、複数本の伸縮式の支持構造物７を立ててＨ形鋼１の長手方向に並べ、ウエブ２を挟んで両側のフランジ３ａ，３ｂ間に図示の如く配置する。このとき、各支持構造物７は、回転体１０を適宜回転させて高さ（長さ）を調整して、フランジ３ａ，３ｂ間に挟持させて取り付けておくようにする。

この状態で押しローラー４，５と６を押圧方向に駆動させ、それぞれのローラー４，５，６を実線で示す位置から二点鎖線で示す位置に移動させてＨ形鋼１に押圧力を加えるようにする。これによりＨ形鋼１は、外径側の２本の押しローラー４，５による２点の押圧と、内径側にある１本の押しローラー６による１点の押圧によって、実線で示す直線の状態から二点鎖線で示す状態に曲げ変形させられる。

上記外径側の２本のローラー４，５と内径側の１本のローラー６によるＨ形鋼１の曲げ動作を行うとき、ウエブ２には押圧荷重が作用してウエブ２が座屈することになるため、従来では、外径側となるフランジ３ａを外側へ引張るようにしていたが、本発明では、図示の如く伸縮式の支持構造物７を複数並べて立てて上下のフランジ３ａ，３ｂ間に配置した状態でＨ形鋼１を押しローラー４，５，６にて曲げるようにする。そのため、Ｈ形鋼１の曲げ加工される部分では、フランジ３ａと３ｂの間に伸縮式としてある支持構造物７が介在させてあるので、Ｈ形鋼１を内径側の押しローラー６により曲げるとき、複数の支持構造物７が外径側となるフランジ３ａに接したまま押されることになり、Ｈ形鋼１が曲げられるときに作用する押圧荷重を上記支持構造物７により分散させることができることになる。これにより、ウエブ２に生じる荷重を座屈荷重以下にすることができて、ウエブ２を座屈しないようにすることができる。この際、外径側のフランジ３ａを外方へ押したり引張るようなことがないので、フランジ３ａとウエブ２との溶接部が破断したり、ウエブ２が破断するようなこともない。

上記のようにしてＨ形鋼１の曲げ加工が終了すると、上記各伸縮式とした支持構造物７を、回転体１０を回して短縮させ、フランジ３ａ，３ｂ間より取り外すようにする。

上記のようにしてＨ形鋼１の一部分の曲げ加工が終ると、次の曲げ加工位置へ押圧装置としての押しローラー４，５，６を移動させてセットさせるようにする。この場合、Ｈ形鋼１を移動させることができる状態であれば、ローラー４，５，６に対してＨ形鋼１を移動させて曲げ加工位置に合わせるようにする。

Ｈ形鋼１の次の曲げ加工位置では、前記と同様に、フランジ３ａ，３ｂ間に、伸縮式としてある支持構造物７を並べて立てて配置し、各々長さ調整してフランジ３ａ，３ｂ間に挟持させて取り付けるようにする。

以後、順次、上記操作を繰り返して、長尺のＨ形鋼１の全長に亘り必要な曲率半径となる曲げを与えるようにする。

なお、上記実施の形態では、複数の伸縮式の支持構造物７をそれぞれ１本１本並べてフランジ３ａ，３ｂ間に取り付けるようにしたが、複数本の支持構造物７を一列状に数珠つなぎにしてもよい。このようにすれば、取り扱いが楽で且つ紛失のおそれがなくて有利である。

次に、図２（イ）（ロ）は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示す実施の形態の場合と同様に、Ｈ形鋼１を外径側の押しローラー４，５と内径側の押しローラー６により曲げ加工するようにしてある構成において、複数の伸縮式とした支持構造物７をフランジ３ａと３ｂ間に介在させてＨ形鋼１の曲げ時にウエブ２が座屈するのを防止するようにした構成に代えて、伸縮式とし且つ両端に支持体を取り付けた支持構造物１１を用いるようにしたものである。

すなわち、油圧伸縮部材としての油圧シリンダ又はジャッキ１２のロッド１３の先端に、Ｈ形鋼１を曲げ加工する曲率に合わせた曲面に湾曲させて予め成形してなる所要大きさの湾曲させた支持体１４を取り付けると共に、油圧シリンダ又はジャッキ１２のヘッド側端部に、同様に湾曲させて成形した所要大きさの湾曲させた支持体１５を取り付けて、全体の長さを調整できるようにした支持構造物１１を構成する。

図２（イ）（ロ）では、ロッド１３の先端側を、Ｈ形鋼１を曲げるときの外径側に向けるようにするために、湾曲させた支持体１４を凸面部が外側となるようロッド１３に取り付けてあり、湾曲させた支持体１５は凹面部が外側となるように油圧シリンダ又はジャッキ１２に取り付けてある。

上記構成としてある支持構造物１１を、ウエブ２を挟んで１本ずつ用いるように用意し、図２（イ）に示す如く、内径側の押しローラー６の位置における上下フランジ３ａ，３ｂ間に立てて配置し、伸長作動させて、上下の支持体１４と１５をフランジ３ａと３ｂの内面に接触させて保持させておくようにする。次いで、外径側の押しローラー４，５と内径側の押しローラー６を作動させてＨ形鋼１に曲げ変形を与えるようにする。

この実施の形態によっても、上記Ｈ形鋼１に曲げ荷重がかけられてＨ形鋼１が曲げられる際、内径側の押しローラー６で押されるところのＨ形鋼１のフランジ３ａ，３ｂ間には油圧式の支持構造物１１が介在させてあるので、前記の実施の形態の場合と同様に、Ｈ形鋼１を内径側の押しローラー６により曲げるとき、支持構造物１１に外径側となるフランジ３ａが接したまま押されることになる。これにより、Ｈ形鋼１が曲げられるときに作用する押圧荷重を上記支持構造物１１により分散させることができて、ウエブ２に生じる荷重を座屈荷重以下にすることができ、ウエブ２を座屈しないようにすることができる。

又、この実施の形態では、曲げられたＨ形鋼１の外径側のフランジ３ａは、支持構造物１１の上端部の支持体１４の凸状とした外表面に沿わされることになり、一方、曲げられたＨ形鋼１の内径側のフランジ３ｂは、支持構造物１１の下端部の支持体１５の凹状とした外表面に沿わされることになるようにしてあるので、Ｈ形鋼１が曲げられるときの押圧荷重を支持構造物１１でより有効に分散させることができる。

上記のようにして所定個所でのＨ形鋼１の曲げ加工が終ると、支持構造物１１を短縮してフランジ３ａ，３ｂ間より取り外し、次の曲げ加工位置へ移すようにする。

図３は図２（イ）（ロ）の変形例を示すもので、図２（イ）（ロ）では、油圧シリンダ又はジャッキ１２のロッド１３の先端と油圧シリンダ又はジャッキ１２のヘッド側端部に、湾曲させた支持体１４，１５を固定した場合を示したが、これに代えて、湾曲させた支持体１４と１５をロッド１３と油圧シリンダ又はジャッキ１２にそれぞれピン１６により取り外し可能に取り付けるようにしたものであり、その他の構成は図２（イ）（ロ）に示したものと同じであり、同一のものには同一の符号が付してある。

この例によれば、湾曲した支持体１４，１５が損傷した場合に交換することができるという利点があるほか、前記した図２（イ）（ロ）に示す実施の形態と同様の作用効果を有する。

又、図４（イ）（ロ）は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）や図２（イ）（ロ）の実施の形態と同様に、Ｈ形鋼１を外径側に配した２本の押しローラー４，５と、内径側に配した１本の押しローラー６で曲げるようにして、曲げるときに曲げる位置のウエブ２を挟むように支持構造物７や１１を配置するようにしてある構成において、上記支持構造物１１の変形例を示すものである。

すなわち、油圧伸縮部材としての油圧シリンダ又はジャッキ１２のロッド１３の先端に押えローラー１７を取り付けると共に、油圧シリンダ又はジャッキ１２のヘッド側端部に押えローラー１８を取り付ける。又、上記油圧シリンダ又はジャッキ１２のヘッド側の押えローラー１８の軸に一端を回動可能に取り付けたリンク部材１９ａと１９ｂの各先端部に、押えローラー２０と２１をそれぞれ取り付け、該押えローラー２０と２１の軸に一端（外端）を回動可能に取り付けたリンク部材２２ａと２２ｂの他端側（内端側）を、上記油圧シリンダ又はジャッキ１２のロッド１３に軸心方向に長孔を設けてピンで枢着するか、又は図示の如く上記ロッド１３の軸心方向にスライドできる筒体２３を設けて、該筒体２３にピンでそれぞれ上下方向に回動可能に枢着して、上記中央部の押えローラー１８と両端の押えローラー２０，２１との相対変位時に、リンク部材２２ａと２２ｂの内端側がロッド１３に沿って該ロッド１３の軸心方向へ変位できるようにした構成の支持構造物２４としたものである。

Ｈ形鋼１を曲げ加工するときは、上記構成としてある支持構造物２４をウエブ２を挟んでフランジ３ａ，３ｂ間に対称的に配置する。この場合、押えローラー２０と２１は、曲げるときの外径側に配置される押しローラー４，５のところに位置するようにし、中央部の押えローラー１７と１８は、内径側に配置される押しローラー６で押されるところのフランジ３ａと３ｂに接するように位置させる。

上記の状態でＨ形鋼１を曲げると、前記実施の形態の場合と同様に、押しローラー６で押されて曲げられるところは油圧シリンダ又はジャッキ１２があって、該油圧シリンダ又はジャッキ１２の両側にある押えローラー１７と１８がフランジ３ａと３ｂに接触していてリンク部材２２ａ，２２ｂを介してロッド１３に支えられているので、Ｈ形鋼１が曲げられるときに受ける押圧荷重は、油圧シリンダ又はジャッキ１２で受けられて、該押圧荷重をウエブ２から分散させることができる。したがって、曲げられるところのＨ形鋼１のウエブ２に生じる荷重を座屈荷重以下にできて、ウエブ２を座屈させることがない。又、同時に、押えローラー２０，２１が押しローラー４，５による押圧荷重を分散させることができるので、広い範囲においてウエブ２の座屈を防止することができる。

Ｈ形鋼１の曲げ加工が終り、次の曲げ加工位置に本発明の装置を移すときは、前記の実施の形態の場合と同様に、支持構造物２４をフランジ３ａ，３ｂ間より取り外して次の曲げ加工位置へ移すようにする。

更に、図５は、図４（イ）（ロ）の変形例を示すもので、図４（イ）（ロ）に示すリンク部材１９ａ，１９ｂに油圧ダンパー２５を取り付けて、該リンク部材１９ａと１９ｂが長手方向に自在に変位できるようにし、Ｈ形鋼１の曲げ加工時における押えローラー２０，２１の変位に追従できるようにしたものである。又、油圧シリンダ又はジャッキ１２として、ゲージ付きのものを用いるようにして、Ｈ形鋼１の高さが異なる場合に、それに対応できるようにする。その他の構成は図４（イ）（ロ）に示したものと同じであり、同一のものには同一の符号が付してある。

このようにした場合には、押えローラー２０と２１の位置を調整できてウエブ２を押しローラー４，５による押圧荷重をより有効に分散させることが可能となる。

なお、本発明は、上記各実施の形態のみに限定されるものではなく、たとえば、図１（イ）（ロ）ではターンバックル方式の支持構造物７を複数用いる場合を示したが、外径を大きくして１本のみ用いるようにしてもよいこと、又、図２（イ）（ロ）及び図３では、支持体１４，１５として湾曲させた板を示したが、支持体１４はブロックの片面のみが円弧状に突出する凸状物とし、支持体１５はブロックの片面のみが円弧状に窪む凹状物としてもよく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の実施の一形態の概略を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）はその側面図である。 本発明の実施の他の形態の概略を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）はその側面図である。 図２（イ）の変形例を示す概略正面図である。 本発明の実施の更に他の形態の概略を示すもので、（イ）は正面図、（ロ）はその側面図である。 図４（イ）の変形例を示す概略正面図である。 従来のＨ形鋼の曲げ加工装置の正面図である。

符号の説明

１ Ｈ形鋼
２ ウエブ
３ａ，３ｂ フランジ
４ 押しローラー
５ 押しローラー
６ 押しローラー
７ 支持構造物
８ａ 右ねじ（ねじ）
９ａ 左ねじ（ねじ）
１０ 回転体
１１ 支持構造物
１２ 油圧シリンダ又はジャッキ（油圧伸縮部材）
１４ 支持体
１５ 支持体
１７ 押えローラー
１８ 押えローラー
１９ａ リンク部材
１９ｂ リンク部材
２０ 押えローラー
２１ 押えローラー

Claims (4)

1. 曲げ加工しようとするＨ形鋼を一方のフランジが外径側、他方のフランジが内径側となるように曲げるようにする押圧装置と、上記Ｈ形鋼の曲げ加工する位置のウエブを挟むようにフランジ間に介在させるようにする伸縮式とした支持構造物とを備えてなる構成を有することを特徴とする形鋼の曲げ加工装置。
2. 伸縮式とした支持構造物を、回転体とねじにより伸縮できる単数又は複数の棒状物とした請求項１記載の形鋼の曲げ加工装置。
3. 伸縮式とした支持構造物を、油圧伸縮部材として、Ｈ形鋼を曲げ加工したときの曲面に合わせてある凸面と凹面を有する支持体を両端に備えたものとした請求項１記載の形鋼の曲げ加工装置。
4. 伸縮式とした支持構造物を、中央部の油圧伸縮部材の両端部に押えローラーを取り付けると共に、Ｈ形鋼が押圧力を受けるところに位置させる押えローラーをリンク部材又は油圧伸縮部材を介して上記中央部の油圧伸縮部材側に連結させてなるものとした請求項１記載の形鋼の曲げ加工装置。

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