JP3518983B2 - 補強部付金属管及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物における柱
材、梁材等の建築資材として用いるのに好適な補強部付
金属管及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、角形鋼管、丸形鋼管等の金属
管が建築物の柱材として広く使用されている。このよう
な金属管を柱材として用い、その柱材に梁材をボルト接
合、溶接接合等によって接合する場合、金属管のみでは
強度や厚みが不足するため、金属管の梁接合部に強度確
保のための各種補強部材を設けている。例えば、柱材と
して角形鋼管を用いた場合には、内部にダイヤフラムを
設けたり、外面或いは内面に補強板をボルト止め、溶接
止め等で取り付けている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属管
内にダイアフラムや補強板を取り付ける作業は面倒であ
ると共に、取付位置が金属管の端部近傍に限られてお
り、長い金属管の任意の所望位置に取り付けることがで
きないという問題があった。また、補強板を金属管の内
面或いは外面に取り付けた場合は、梁取付部の厚みを増
す効果はあるものの、補強板を金属管の全周の一部に設
けるのみであるので、補強効果が低く、しかもその補強
板を金属管に取り付けるには多くのボルトを使用すると
か、補強板の全周を溶接接合するといった面倒な作業を
必要とするという問題もあった。

【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みて為された
もので、金属管の長手方向の所望の領域に、梁接合等に
必要な強度を備えた補強部を形成した金属管並びにその
金属管の製造方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属管の長手
方向の所望位置に補強部を形成するために、金属管の外
面に補強用スリーブを、該補強用スリーブを塑性変形容
易な温度に加熱し長手方向の圧縮力を加えて少なくとも
内面側に増肉させる熱間据込み加工によって嵌着したこ
とを特徴とする。このように金属管の外面に補強用スリ
ーブを嵌着して補強部としたことにより、補強用スリー
ブの肉厚選定により容易に必要な厚さの補強部を形成で
き、また補強用スリーブは金属管を完全に取り囲んで取
り付けられ且つ長手方向に圧縮することで少なくとも内
面側に増肉しているので全周に亘って金属管外面を強く
締付けており、金属管に対する取付強度が大きい。更
に、補強用スリーブを金属管に取り付けるに際しては、
金属管外面に遊嵌させうる内径を持った補強用スリーブ
を装着し、それに熱間据込み加工を施して内面側に増肉
させることで、金属管外面に嵌着させることができ、補
強用スリーブを金属管の長手方向の所望位置に容易に取
り付けることができ、また、金属管外面及び補強用スリ
ーブの内面に、焼ばめを行う場合のような高度な機械加
工を必要としない。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の補強部付金属管は、金属
管の外面に補強用スリーブを、該補強用スリーブを塑性
変形容易な温度に加熱し長手方向の圧縮力を加えて少な
くとも内面側に増肉させる熱間据込み加工によって嵌着
して補強部としたものである。また、本発明の補強部付
金属管の製造方法は、金属管の外面に、金属管外面に遊
嵌させうる内径の補強用スリーブを装着し、該補強用ス
リーブに、長手方向の圧縮力を加えた状態で該補強用ス
リーブの長手方向の短区間を環状に赤熱させて増肉さ
せ、増肉部を直後に冷却する操作を、前記環状に赤熱さ
せて増肉させるための誘導加熱装置を前記補強用スリー
ブの長手方向に連続的に移動させながら行う連続移動方
式の熱間据込み加工を施して、前記補強用スリーブを少
なくとも内側に増肉させ、前記金属管の外面に嵌着させ
て補強部を形成するという工程を有するものである。

【０００７】本発明で使用する金属管は、主として角形
鋼管、丸形鋼管等の鋼管であるが、その他の材質のもの
を用いることもできる。補強用スリーブは、金属管にほ
ぼ相似な断面形状のもので、材質は、通常金属管と同系
統のものが使用される。補強用スリーブとしては、所望
サイズの長尺の金属管（規格品）を所望長さに切断した
ものを用いるのがコスト面から有利であるが、これに限
らず、必要に応じ、金属板を筒状に曲げ加工し、会合し
た端部同志を溶接、ろう付け、拡散接合等によって冶金
的に接合する板巻き法によって製作したもの、リング鍛
造法で製作したもの、遠心鋳造で製作したもの等を用い
てもよい。

【０００８】金属管に形成する補強部の位置、長さは、
その金属管の用途に応じて適宜定めるものであり、例え
ば、この金属管を建築物の柱材として使用する時には、
梁材を接合すべき位置（複数でも可）に補強部が位置す
るように設定すればよく、また、補強部の長さとして
は、梁材の接合可能な長さがあればよい。補強部の厚
さ、すなわち金属管とその外面に嵌着した補強用スリー
ブの全体の厚さは、全体として必要な強度、厚さを得る
ことができるように定めるものであり、具体的には、補
強部の全体としての厚さｔを、金属管の厚さｔ₀ の２〜
６倍程度に選定することが好ましく、更には２〜４倍程
度に選定することが一層好ましい。この補強部の厚さｔ
が小さいと補強効果が低く、また大きくなり過ぎると、
補強部以外の金属管の部分に比べて強度が大きくなりす
ぎ、それ以上の補強の意味がなくなり、また、コスト高
となる。このため上記の範囲が好ましい。

【０００９】本発明の補強部付金属管の製造に当たって
は、金属管の外面に、補強用スリーブを遊嵌し、該補強
用スリーブに熱間据込み加工を施して少なくとも内側に
増肉させて金属管の外面に嵌着させる。ここで、熱間据
込み加工とは、増肉加工すべき領域を塑性変形容易な温
度、例えば赤熱状態に加熱し且つ長手方向（管軸方向）
の圧縮力を加えて増肉させる加工方法を意味しており、
その加工方法を実施する具体的な方式としては、1)補強
用スリーブの長手方向に圧縮力を加えた状態で長手方向
の短区間を環状に赤熱させて増肉させ、増肉部を直後に
冷却する操作を補強用スリーブの所望長さに亘り、前記
環状に赤熱させて増肉させるための加熱装置、例えば誘
導加熱装置を補強用スリーブの長手方向に連続的に移動
させながら行う連続移動方式、2)補強用スリーブの長手
方向の短区間を環状に赤熱させ、長手方向に圧縮力を付
与して赤熱した短区間を増肉させ、その後、増肉部を冷
却し、次いで隣接した短区間に同様の操作を繰り返し適
用して逐次増肉を行ってゆく逐次移動方式、3)増肉加工
すべき領域全体を赤熱状態とし、その状態で長手方向の
圧縮力を加えて全体に一度に増肉を生じさせる方式等を
挙げることができる。このうち、1)、2)の連続的に或い
は逐次に増肉を行う方式は、短区間を対象とした小規模
な設備により、また、型具を用いることなく、安定して
均一な増肉を行うことができる利点があり、特に1)の方
式は連続操作のため生産性が良く品質が安定する利点が
ある。一方、3)の一度に増肉させる方式は、外面規制用
の外型具を用いることが必要であるが、加工時間が短く
て良いという利点がある。なお、1)、2)の方式において
も、外型具により外面の形状、寸法を規制するようにし
てもよい。

【００１０】本発明は、補強用スリーブに熱間据込み加
工を施して少なくとも内側に増肉させ、前記金属管の外
面に嵌着させるものであるが、ここで「嵌着させる」と
は、補強用スリーブに熱間据込み加工を施した後、常温
まで冷却した時に、補強用スリーブが金属管に適当な締
付力で固定された状態となるように加工することを意味
している。従って、補強用スリーブに熱間据込み加工を
施した直後の、まだ高温状態の時には補強用スリーブが
金属管に対して必ずしも確実に嵌合している必要はな
く、両者間に小さい隙間が残った状態であっても、その
後の冷却に伴う熱収縮によって補強用スリーブが金属管
に対して固定される程度であれば、支障はない。

【００１１】本発明では上記したように、補強用スリー
ブを金属管に装着する際には補強用スリーブを金属管に
遊嵌させている。このため、補強用スリーブを長い金属
管に対しても長手方向の所望位置に容易に取り付けるこ
とができる。従来より、シャフト等に対してスリーブを
嵌着する手段として焼ばめが行われており、この手法を
金属管に対する補強用スリーブの取り付けに適用するこ
とが考えられるが、その場合には金属管外面及び補強用
スリーブの内面を高度に機械加工しなければならず、し
かもきわめて小さい隙間で補強用スリーブを金属管外面
に嵌合しなければならず、その操作がきわめて困難であ
るが、本発明では、このような高度な機械加工を必要と
せず、且つ容易に補強用スリーブを金属管の所定位置に
装着できる。

【００１２】補強用スリーブを金属管に対して遊嵌させ
るために、両者間に設けておく間隙ｇ及び補強用スリー
ブに施す熱間据込み加工の増肉比ηは、例えば、次のよ
うな方針で設定するとよい。まず、上記間隙ｇを、補強
用スリーブの金属管への遊嵌が容易に行える範囲でなる
べく小さくして、嵌着に必要な増肉量、ひいては増肉比
ηが小さくて済むようにするのが、熱間据込み加工の作
業性の点で通常は得策となる。

【００１３】因に、焼ばめは、２００〜３００°Ｃ前後
の温度に加熱して行うことから、嵌合代は０．１ｍｍオ
ーダーであり、このため嵌合操作がきわめて難しく、金
属管への補強用スリーブの嵌合には適用できない。これ
に対し、本発明では間隙ｇを任意に設定でき、嵌合作業
性の点では、前記間隙ｇは、補強用スリーブの径にもよ
るが、多くの場合、１ｍｍ前後もあれば十分である。一
方、補強用スリーブに、内外面を拘束しない状態で熱間
据込み加工を施した場合、内面側、外面側にほぼ等しい
増肉が生じるので、１０ｍｍ厚さの補強用スリーブに対
して片側１ｍｍの増肉量を生じさせる際の増肉比は、 η＝（１０＋１×２）／１０＝１．２ であり、熱間据込み加工において極めて容易に実現しう
るレベルである。

【００１４】但し、補強用スリーブとして、肉厚の薄い
ものの方が入手しやすい場合とか、、補強用スリーブの
直径／肉厚比が小さく増肉加工が容易な場合等には、熱
間据込み加工が容易に行える範囲で増肉比をなるべく大
きく取った方が有利となるケースも出てくる。増肉比
１．５程度までの熱間据込み加工は通常容易に行えるの
で、上記のようなケースにおいては、このような大き目
の増肉比に設定するのが良い。この場合も、前記間隙ｇ
は高々５ｍｍ程度である。

【００１５】補強用スリーブと金属管との間隙ｇ及び補
強用スリーブに対する増肉比ηについては、上記大枠の
設定方針に加えて、補強用スリーブの金属管に対する締
付け力を過不足のない好適レベルとするために、間隙ｇ
と増肉比ηの量関係を実験的に微調整することが望まし
い。これは、本発明においては、上記締付け力が主とし
て補強用スリーブの熱間据込み加工の際の１０００°Ｃ
前後の高温からの冷却による、焼ばめよりもはるかに大
きい熱収縮によって生じることから、締付け力が過大と
ならないように間隙ｇと増肉比ηの関係を微調整するも
のである。

【００１６】本発明の補強部付金属管は上記したように
金属管の外面に補強用スリーブを嵌着させており、金属
管の外面と補強用スリーブとの固定は、増肉並びに熱収
縮によるかしめ効果を利用している。しかしながら、金
属管の胴部外周面と補強用スリーブとの固定は、このか
しめ効果のみの利用に限らず、他の適当な固定手段を併
用してもよい。例えば、金属管の外面に嵌着されている
補強用スリーブの端部を金属管に隅肉溶接するとか、補
強用スリーブを金属管にボルト接合又はセルフタッピン
グ接合するといった固定手段を併用することができ、こ
れにより、補強用スリーブの金属管に対する固定を一層
確実とでき、補強用スリーブが使用中に温度変化によっ
て熱膨張、熱収縮を繰り返して金属管に対して長手方向
にずれてゆくという現象（ラチェット移動）を防止でき
る。なお、ボルト接合を採用する際には、補強用スリー
ブの外面のみから操作して補強用スリーブを金属管に固
定できるワンサイドボルトを用いることが好ましい。

【００１７】更に、補強用スリーブを金属管の外面に嵌
着した際、その補強用スリーブと金属管との間に冶金的
接合を生じさせ、その冶金的接合力を併用してもよい。
冶金的接合力を併用する場合には、かしめ効果による締
付力を小さくしうる。ここで使用可能な冶金的接合の１
例として、液相拡散接合を挙げることができる。液相拡
散接合を行う場合には、予め金属管外面に液相拡散接合
用のインサート材料、例えばアモルファス合金の層を形
成しておく。インサート材料の層の形成は、インサート
材料を溶射する方法、インサート材料の箔を貼り付ける
方法等により行うことができる。このようなインサート
材料の層を金属管の外面に形成した状態で、それに遊嵌
した補強用スリーブの熱間据込み加工を行うと、金属管
外面に嵌着した補強用スリーブは赤熱状態であるので、
液相拡散接合が行われる。この際、必要なら金属管を適
当に加熱するようにしてもよい。また、この工程のみで
は液相拡散接合が不十分な場合には、補強用スリーブの
熱間据込み加工を終わった後、補強用スリーブと金属管
との接合面を液相拡散接合に適した温度に加熱、保持す
ればよい。また、上記インサート材の代わりに、ろう材
を適用して上記と同様の操作を行うことにより、補強用
スリーブと金属管との密着性を向上させることもでき
る。更には、金属管の外面を粗いブラスト加工や機械加
工によって粗面化ないしは凹凸面化することにより表面
に凹凸を形成し、あるいはビードやキー溝を適宜方向に
設けておくことにより表面に凹凸を形成しておき、補強
用スリーブを嵌着した際、その凹凸に補強用スリーブを
食い込ませることもできる。この構成を採用すると、剪
断方向の拘束性が増す。粗面ないしは凹凸面にろう材を
併用して上記作用を増強してもよい。

【００１８】本発明において、熱間据込みを行う際の加
熱温度は、補強用スリーブが容易に塑性変形しうる温度
とするものであり、昇温に要するエネルギーや昇温時
間、塑性変形抵抗等を考慮して適宜設定すればよく、例
えば、鋼材に対しては、９００〜１３００°Ｃ程度に設
定することが好ましい。熱間据込みによる増肉を生じた
後は、単に冷却して固化させてもよいが、冷却時の冷却
速度をコントロールすることで所望の熱処理、例えば、
焼入れ、焼戻し、焼ならし等を行うことができる。冷却
速度のコントロールは、冷却のために吹き付ける冷却媒
体の種類、流量等によって行うことができ、例えば、急
速な冷却を行うには、冷却媒体として水、油等の液体を
使用し、ゆっくりした冷却を行うには、冷却媒体とし
て、気体或いはミストを用いることが好ましい。また、
必要な熱処理の内容によっては熱間据込みを、その熱処
理に好都合な加熱温度で行うことも有効である。このよ
うに、熱間据込み時の冷却速度等をコントロールするこ
とで所望の熱処理を行う構成とすると、別工程で熱処理
を行う必要がなくなり、工程を簡略化してコストダウン
を図ることができる。なお、熱間据込み加工後に別途熱
処理工程を設けても無論差支えなく、この場合も、熱間
据込みの余熱を利用して熱処理のための入熱あるいは加
熱時間を低減できるというコストメリットが得られる。
特に、補強用スリーブとして、前記板巻き法によるもの
を用いた場合、接合部に大なり少なり特性むらを内蔵し
ているが、熱間据込み時の冷却速度コントロール等によ
る熱処理で上記溶接部の特性むらを解消できる利点が得
られる。

【００１９】

【実施例】図１（ａ）は本発明の実施例による補強部付
金属管の一部の概略縦断面図、（ｂ）はその概略横断面
図、（ｃ）はその補強部付金属管の使用状態を示す概略
斜視図である。図１（ａ）において全体を参照符号１で
示す補強部付金属管は、角筒状の金属管２の外面の長手
方向の所望領域に、角筒状の補強用スリーブ３を増肉加
工によって嵌着した補強部４を備えたものである。この
補強部４の全体の厚さｔは、補強部４に必要とされる強
度、厚みを考慮して定められるもので、通常、金属管２
の厚さｔ₀ に対して２〜６倍程度の厚さに作られてい
る。そして、補強部付金属管１を柱材とした使用した時
には、図１（ｃ）に示すように、補強部４がＨ形鋼等の
梁材５を接合するために使用される。なお、梁材５の補
強部４に対する接合方法は任意であり、図面では、梁材
５の端部に端板６を溶接接合し、その端板６を補強部４
にボルト７で固定した構成を示している。このように、
補強部４は金属管２の外周に補強用スリーブ３を嵌着し
た構成であるので、補強用スリーブ３の肉厚選定により
梁材５の取り付けに必要な（例えば、ボルト止めに必要
な）肉厚に形成することができ、また、補強用スリーブ
３は金属管２を完全に取り囲んで取り付けられるため、
その補強用スリーブ３に梁材５によって外面に直角方向
の引張力が作用したとしても、補強用スリーブ３が金属
管２から剥がれるということはなく、確実に金属管を補
強している。かくして、補強部４は梁材を接合するため
の厚さ、強度を備えており、この補強部付金属管１は建
築物の柱材として好適に使用できる。

【００２０】図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、本発明の
他の実施例による補強部付金属管１Ａ、１Ｂを示す概略
断面図である。図２（ａ）に示す補強部付金属管１Ａ
は、金属管２の外面の長手方向の所望領域に、補強用ス
リーブ３を増肉加工によって嵌着した後、その補強用ス
リーブ３の両端を隅肉溶接１０によって金属管２に固定
した構成の補強部４Ａを備えたものである。また、図２
（ｂ）に示す補強部付金属管１Ｂは、補強用スリーブ３
を金属管２に対してワンサイドボルト１１によって固定
した構成の補強部４Ｂを備えたものである。これらの補
強部付金属管１Ａ、１Ｂでは、隅肉溶接１０、ワンサイ
ドボルト１１で補強用スリーブ３を金属管２に連結して
いるため、長期間の使用中の温度変化による熱膨張、収
縮サイクルで補強用スリーブ３が金属管２に沿ってラチ
ェット移動するといったことが防止される。

【００２１】以上に説明した補強部付金属管１、１Ａ、
１Ｂにおいて、補強部４、４Ａ、４Ｂは、金属管２の長
手方向の所望領域に、所望の長さに形成されるものであ
り、必要に応じ、１本の金属管に対して複数箇所に設け
てもよい。例えば、補強部付金属管１を、建築物の複数
階に亘る通し柱として使用する際には、その金属管１の
上下端近傍、及び中間位置の梁材接合位置にそれぞれ補
強部を形成しておけばよい。この構成とすると、補強部
付金属管１をそのまま通し柱として使用することがで
き、現場での施工作業を簡略化しうる。

【００２２】次に、本発明の補強部付金属管の製造方法
を説明する。図３は、補強用スリーブを金属管に対して
嵌着して図１（ａ）に示す補強部４を形成するために使
用する連続式の熱間据込み装置（増肉加工装置）の１例
を示す概略断面図、図４は図３の装置で増肉加工を行っ
ている部分を拡大して示す概略断面図である。図３、図
４において、３Ａは金属管２に嵌着する前（増肉加工
前）の補強用スリーブである。この補強用スリーブ３Ａ
は金属管２に遊嵌しうるサイズのものであり、通常、金
属管２の外面との間に１〜２ｍｍ程度の間隙ｇを生じさ
せるサイズのものが使用される。また、その長さは、後
述する増肉加工を終了した時に所望長さの補強部を形成
しうるように定められている。

【００２３】２１は、金属管２を一定位置に固定、保持
する固定クランプであり、定位置に設けられている。こ
の固定クランプ２１は通常二つ割り構造をしており、補
強用スリーブ３Ａをセットする側に、補強用スリーブ３
Ａの一端を受けるストッパ２２を備えている。このスト
ッパ２２は、金属管２の外面に嵌着した後（増肉加工
後）の補強用スリーブ３（図１参照）にほぼ等しい断面
形状を有しており、且つ誘導加熱による発熱の少ない材
料、例えば、非磁性セラミック等で作られている。２４
は移動クランプであり、所定位置にセットされている金
属管２を取り囲むと共にその金属管２に沿って移動可能
に設けられている。また、この移動クランプ２４も補強
用スリーブ３Ａをセットする側に、ストッパ２２と同様
な構成の、補強用スリーブ３Ａの他端を押す押し部材２
５を備えている。移動クランプ２４には、その移動クラ
ンプ２４を矢印Ａ方向に移動させて補強用スリーブ３Ａ
に長手方向の圧縮力を作用させる油圧シリンダ等の圧縮
装置（図示せず）が連結されている。２７は、補強用ス
リーブ３Ａの長手方向の短区間を環状に加熱して赤熱状
態の加熱部２８とすることの可能な環状の加熱装置であ
り、ここでは誘導加熱コイルが使用されている。この加
熱装置２７は、補強用スリーブ３Ａに沿って矢印Ｂ方向
に移動する際に冷却水等の冷却媒体３０を加熱部２８の
移動方向に関して後側となる部分に吹き付ける冷却装置
３１を備えている。３３は加熱装置２７及び冷却装置３
１を補強用スリーブ３Ａに沿って所望の速度で移動させ
る移動装置である。移動装置３３としては、モータと送
りねじを用いたもの、モータと送り用チェーンを用いた
もの、油圧シリンダを用いたもの等任意である。

【００２４】次に、図３、図４により、図１に示す補強
部付金属管１を製造する方法を説明する。まず、金属管
２に対して遊嵌可能な寸法の且つ所望長さの補強用スリ
ーブ３Ａを準備する。ここで、補強用スリーブ３Ａの肉
厚、長さ等は、後述するように補強用スリーブ３Ａに長
手方向の圧縮力を作用させて所定の増肉比で増肉加工し
た時に、その補強用スリーブを金属管外面に嵌着させる
ことができると共に、補強部４に必要な厚さ及び長さが
確保されるように設定しておく。次に、図３に示すよう
に、金属管２を固定クランプ２１に、補強部を形成すべ
き領域がストッパ２２の隣接位置となるようにセット
し、その金属管２の外周に補強用スリーブ３Ａを遊嵌し
て先端を固定クランプ２１のストッパ２２に突き当て、
その反対側に可動クランプ２４をセットし、押し部材２
５を補強用スリーブ３Ａの後端に押し当てた状態とす
る。また、加熱装置２７を補強用スリーブ３Ａの固定ク
ランプ２１側の端部を加熱する位置に移動させておく。

【００２５】次に、可動クランプ２４に圧縮装置によっ
て矢印Ａ方向の押圧力を作用させ、押し部材２５を介し
て補強用スリーブ３Ａに長手（管軸）方向の圧縮力を作
用させる。この状態で、加熱装置２７によって補強用ス
リーブ３Ａの長手方向の短区間を環状に加熱して、塑性
変形容易な赤熱状態の加熱部２８とし、その加熱部２８
に圧縮力による増肉を生じさせながら、その加熱装置２
７を補強用スリーブ３Ａに沿って矢印Ｂ方向に移動さ
せ、同時に冷却装置３１から冷却媒体３０を加熱部２８
の後端部分に吹き付けて増肉直後の部分を冷却、固化す
る。これにより補強用スリーブ３Ａが長手方向に連続的
に増肉させられてゆき、内面側に増肉した部分は金属管
２の外面に嵌着される。かくして、加熱部２８を補強用
スリーブ３Ａの一端から反対端まで移動させ、補強用ス
リーブ３Ａの全長を増肉加工させることにより、金属管
２の外面に、増肉した補強用スリーブ３が密着嵌合する
こととなる。その後、金属管２を増肉加工装置から取り
外す。以上により、図１（ａ）に示すように、金属管２
の外面に補強用スリーブ３を嵌着した構成の補強部４が
形成され、補強部付金属管１が製造される。

【００２６】ここで、前記したように、増肉加工前の補
強用スリーブ３Ａを金属管２に遊嵌させうるサイズとし
ているので、金属管２に対する補強用スリーブ３Ａの装
着は容易に行うことができる。また、金属管２を固定ク
ランプ２１に対して固定する位置を長手方向の所望位置
とすることで、金属管２の長手方向の所望領域に補強用
スリーブ３Ａを嵌着させることができ、金属管２の長手
方向の任意の位置に容易に補強部４を形成できる。

【００２７】上記した補強用スリーブ３Ａの増肉加工に
際し、増肉加工による補強用スリーブ３Ａの肉厚の増加
量すなわち増肉量Δｔ（＝ｔ₂ −ｔ₁ ）が、補強用スリ
ーブ３Ａと金属管２との間隙ｇの２倍程度となり、且つ
増肉加工し、冷却した後に適度の締付力が生じるよう
に、増肉加工時の増肉比η〔＝ｔ₂ ／ｔ₁ ＝（ｔ₁ ＋Δ
ｔ）／ｔ₁ 〕を定めておく。これにより、補強用スリー
ブ３Ａに対して増肉加工を施すのみで、増肉後の補強用
スリーブ３が確実に金属管２の外面に密着嵌合して補強
部４を形成できる。

【００２８】ところで、上記したように、補強用スリー
ブ３Ａを長手方向に圧縮して増肉させる際の増肉比η
は、加熱部２８の移動速度及びその加熱部２８に向かっ
て押し込まれる補強用スリーブ３Ａの未増肉部分の速度
によって決まる。いま、図３において、加熱部２８の移
動速度をＷ、加熱部２８の前の未増肉部分３ａの移動速
度をＶとすると、増肉比ηは、 η＝（Ｖ＋Ｗ）／Ｗ で表される。ここで、この実施例では、加熱部２８の移
動速度Ｗは、加熱装置２７の移動速度に等しく、また、
未増肉部分３ａの移動速度Ｖは圧縮装置（図示せず）が
可動クランプ２４を押し込む速度に等しくなっている。
従って、例えば、加熱装置２７の移動速度Ｗを一定に保
ち且つ圧縮装置による押し込み速度Ｖを一定に保つなど
して、加熱装置２７の移動速度Ｗと圧縮装置による押し
込み速度Ｖの比を一定に保つことにより、一定増肉比で
の増肉加工を行うことができ、増肉後の補強用スリーブ
３の肉厚を長手方向に一定とし、補強部４の肉厚を一定
にできる。圧縮装置による押し込み速度を一定に保つに
は、圧縮装置による圧縮力を一定に保ち且つ加熱部２８
の温度を一定に保つ（これにより加熱部２８の平均変形
抵抗を一定に保つ）方法、圧縮装置として押し込み速度
を制御可能なもの（例えば、油圧シリンダとサーボ機構
等を備えたもの）を用い、圧縮装置の制御により一定の
押し込み速度に保持する方法等を用いることができる。

【００２９】図５は本発明方法の他の実施例を示す図４
と同一部分の概略断面図である。図５に示す実施例で
は、加熱装置２７の後ろ側に加熱装置２７と一緒に移動
するように外面用成形ダイス４０が配置されている。こ
の外面用成形ダイス４０は、増肉によって外側に変形す
る補強用スリーブ３Ａの外面位置を規制するダイス面４
０ａを有すると共に、内部を冷却媒体で冷却する構成と
なっており、そのダイス面４０ａに接触した補強用スリ
ーブ３Ａを冷却可能である。従って、この実施例では外
面用成形ダイス４０が、補強用スリーブ３Ａの加熱部２
８の後端を冷却する冷却装置を構成する。なお、この外
面用成形ダイス４０の後ろに冷却媒体を補強用スリーブ
３Ａに噴射して冷却する冷却装置を配置してもよい。

【００３０】この外面用成形ダイス４０と、補強用スリ
ーブ３Ａの内側の金属管２との間隔は、増肉加工した後
の補強用スリーブ３の厚さｔ₂ に概ね等しく設定されて
いる。外面用成形ダイス４０と補強用スリーブ３Ａの外
面との間隙ｇ′は、通常、補強用スリーブ３Ａが増肉に
より外面側に増肉する量よりも小さく、すなわち、 ｇ′＜（ｔ₂ −ｔ₁ ）／２ に設定されている。従って、この場合には、補強用スリ
ーブ３Ａと金属管２との間隙ｇは、 ｇ ＞（ｔ₂ −ｔ₁ ）／２ となっている。その他の構成は上記した実施例と同様で
ある。

【００３１】図５の実施例においては、補強用スリーブ
３Ａに圧縮力を作用させた状態で、加熱装置２７が補強
用スリーブ３Ａを局部的に加熱して加熱部２８とし、且
つ補強用スリーブ３Ａに沿って矢印Ｂ方向に移動する。
これにより、加熱部２８に増肉が生じ且つその後端が外
面用成形ダイス４０で冷却、固化されながら、その加熱
部２８が補強用スリーブ３Ａの長手方向に移動し、連続
的に増肉が行われる。この際、増肉によって外面側に増
肉しようとする加熱部２８の外周面が外面用成形ダイス
４０によって抑制され、その分内面側に大きい増肉が生
じる。かくして、外面側の寸法を外面用成形ダイス４０
で規制しながら、増肉加工が行われて内側の金属管２に
密着嵌合され、補強部４（図１参照）が形成される。こ
の方法では、外面がきわめて平坦な補強部４を形成でき
る。

【００３２】以上に説明した実施例では、金属管２の外
周に補強用スリーブ３Ａを単に遊嵌させた状態で増肉加
工を行っている。この場合、補強用スリーブ３Ａは金属
管２に対して厳密には同心状態に保持されているとは限
らないが、多くの場合増肉が進行して内面が金属管２の
外面全周に接触する状態となると自動的に同心状態に修
正され、支障なく増肉加工を行うことができる。なお、
補強用スリーブ３Ａの重量が大きい場合とか、補強用ス
リーブ３Ａと金属管２の間隙が大きい場合などには、補
強用スリーブ３Ａを金属管２に対して同心状態に保持し
て増肉加工を行うことが望まれる場合がある。その場合
には、図６に示すように、金属管２と補強用スリーブ３
Ａとの間に、周方向の複数箇所でワイヤ、薄板等のスペ
ーサ５０を管軸方向に挿入して補強用スリーブ３Ａの芯
出しをしておき、この状態で補強用スリーブ３Ａの増肉
を行うと共に、加熱部２８の進行に伴ってスペーサ５０
を加熱部２８の進行方向に引き抜くという方法を採用す
ればよい。また、スペーサ５０として細いワイヤを使用
した場合などにはスペーサ５０を引き抜かず、そのまま
埋め殺しとしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の補強部
付金属管は、補強用スリーブを、少なくとも内周側に増
肉させる熱間据込み加工によって嵌着した構成としたこ
とにより、金属管の長手方向の所望領域に、補強用スリ
ーブがその全周に亘って金属管の外面を強く締付け、大
きい取付強度で嵌着した構成の、肉厚の大きい補強部が
形成されており、その補強部に梁材等をボルト止め、溶
接止め等で接合することができ、この補強部付金属管を
柱材として使用することにより現場での梁材接合作業を
きわめて容易とすることができ、現場施工の簡略化、迅
速化が図れるという効果を有している。

【００３４】また、本発明の製造方法は、金属管に補強
用スリーブを遊嵌し、その補強用スリーブに熱間据込み
加工を施して少なくとも金属管側に増肉させ、金属管外
面に嵌着させるという構成を採用したので、金属管の長
手方向の所望領域に容易に補強用スリーブを遊嵌してそ
の位置に嵌着させることができ、換言すれば、金属管の
長手方向の所望領域に補強部を形成することができ、し
かも、金属管と補強用スリーブの互いに嵌合する面を、
焼ばめを行う場合のようにあらかじめ高精度に機械加工
するという必要がなく、低コストで補強部付金属管を製
造できるという効果を有している。更に、本発明の製造
方法は、前記した熱間据込み加工方法に連続移動方式を
採用したので、短区間を対象とした小規模な設備によ
り、安定して均一な増肉を行うことができ、連続操作の
ため生産性が良く品質が安定するといった効果も有して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の実施例による補強部付金属管
の一部の概略縦断面図 （ｂ）はその補強部付金属管の概略横断面図 （ｃ）はその補強部付金属管の使用状態を示す概略斜視
図

【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の他の実施例
による補強部付金属管の一部を示す概略縦断面図

【図３】本発明方法の実施に用いる熱間据込み装置（増
肉加工装置）の１例を示す概略断面図

【図４】図３に示す装置で増肉加工を行う時における増
肉加工部分の拡大断面図

【図５】増肉加工装置の変形例によって増肉加工を行う
時における増肉加工部分の拡大断面図

【図６】増肉加工装置の更に他の変形例によって増肉加
工を行う時における増肉加工部分の拡大断面図

【符号の説明】

１、１Ａ、１Ｂ 補強部付金属管 ２ 金属管 ３ 補強用スリーブ ３Ａ 増肉加工前の補強用スリーブ ４、４Ａ、４Ｂ 補強部 ５ 梁材 １０ 隅肉溶接 １１ ワンサイドボルト ２１ 固定クランプ ２２ ストッパ ２４ 可動クランプ ２５ 押し部材 ２７ 加熱装置 ２８ 加熱部 ３０ 冷却媒体 ３１ 冷却装置 ３３ 移動装置 ４０ 外面用成形ダイス ５０ スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−155746（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−185839（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−88236（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−118182（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−209784（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−34008（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04C 3/32,3/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属管の外面に補強用スリーブが、該補
   強用スリーブを塑性変形容易な温度に加熱し長手方向の
   圧縮力を加えて少なくとも内面側に増肉させる熱間据込
   み加工によって嵌着されていることを特徴とする補強部
   付金属管。
2. 【請求項２】 前記金属管の外面に嵌着されている前記
   補強用スリーブの端部が前記金属管に隅肉溶接されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の補強部付金属管。
3. 【請求項３】 前記金属管の外面に嵌着されている前記
   補強用スリーブが前記金属管にボルト接合されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の補強部付金属管。
4. 【請求項４】 金属管の外面に、金属管外面に遊嵌させ
   うる内径の補強用スリーブを装着し、該補強用スリーブ
   に、長手方向の圧縮力を加えた状態で該補強用スリーブ
   の長手方向の短区間を環状に赤熱させて増肉させ、増肉
   部を直後に冷却する操作を、前記環状に赤熱させて増肉
   させるための誘導加熱装置を前記補強用スリーブの長手
   方向に連続的に移動させながら行う連続移動方式の熱間
   据込み加工を施して、前記補強用スリーブを少なくとも
   内側に増肉させ、前記金属管の外面に嵌着させることを
   特徴とする補強部付金属管の製造方法。
5. 【請求項５】 前記熱間据込み加工により前記補強用ス
   リーブを金属管の外面に嵌着した際、その補強用スリー
   ブと金属管との間を液相拡散接合することを特徴とす
   る、請求項４記載の補強部付金属管の製造方法。
6. 【請求項６】 前記金属管の外面にあらかじめ凹凸を設
   けておき、前記補強用スリーブを金属管の外面に嵌着し
   た際、前記凹凸に食い込ませることを特徴とする請求項
   ４又は５記載の補強部付金属管の製造方法。