JPH01205825A - Ｕ型鋼等薄肉金属条材の曲げ加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、鋼床版等に用いられるＵ型鋼（以下、Ｕリブ
という）等の薄肉金属条材を大きな曲率半径に曲げ加工
する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、支点間の大きな橋梁、軽量を要する橋梁等におい
ては、コンクリート製床板に代わりＵすブを縦通材とし
て鋼板に取付けた構造の床板が採用されているが、剛性
が大であり、組立溶接長は短く、且つ塗装が容易である
等、製造上、保守上とも優れた実績を挙げている。これ
らのＵリブは一般に冷間成形ロールで、鋼板を第１図に
示すような断面形状に成形して出荷され、床版に溶接さ
れた後、架設現場で連続床版として接合されるのが通常
であるが、最近は、この用途が曲線形状の橋梁にも拡大
され、道路の曲率に応じて曲げられたＵリブに対する需
要が多くなってきた。

而して、上記の需要に対応するために、従来は軌条と同
様、Ｕ型鋼をその側方から押圧して曲げる方法が採用さ
れているが、薄板構造のため凹入が生じやすいばかりで
なく、曲げ面に対し非対称で然もフリーの板縁を有する
ため、曲げ加工すると、断面形状の変形が大きくて品質
精度上難点が多く、一方、弾性変形の影響が大きく表れ
たり、接合部等に誤差が生じるため、修正するのに多大
の労力を要するなどの欠点があった。この他、成形ロー
ルを用いて曲げ外側を圧延する方法も用いられるが、残
留応力によって捻れが生じたり、設備に広大な面積や多
大な経費を要する等欠点があり、実用には至っていない
。

これらの欠点は、他の薄肉金属条材の曲げにおいても屡
々生じるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

一般に、Ｕリブは６〜８■の比較的薄肉鋼板を台形状に
成形ロールにより冷間圧延成形されるので、残留応力が
存し、また、板縁部が切り離しとなっているため、曲げ
加工を行うとき、捻れ、倒れ等が生じやすくて、正確な
形状を保持するのが頗る困難である。

従って１本発明は薄肉金属条材の曲げにおけるこれらの
困難性を克服して、品質の優れた曲げを容易且つ速やか
に然も経済的に行う方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するためになされたもので、
その構成は１曲げ加工すべきＵ型鋼等薄肉金属条材の両
端部をそれぞれその軸方向に対して同じ直角方向に突出
した曲げ腕で強固に把持し。

該曲げ腕の先端付近を相互に引張る引張装置で引合い、
加熱直後冷却する冷却装置を具えた誘導子のような加熱
装置で前記条材を狭幅に加熱しながら、長手方向に移動
できるようにしておき、前記引張装置を操作して前記曲
げ腕の一方を他の曲げ腕に対して所定の小距離移動接近
させた後一旦停止し、一方、少なくとも前記曲げ腕の移
動時間中、及び要すればその前後の間、前記加熱装置に
よる加熱移動を連動して行い、次いで前記曲げ腕の停止
中に加熱装置を所定距離変位させる一連の操作を繰返す
ことを特徴とするものである。

即ち、本発明は曲げ加工すべき金属条材を連続的に曲げ
るのではなく、断続的に制御された曲げ操作を行うこと
によって、全体として前記条材に所要の曲げを付与する
ための曲げ加工法であり、その原理を図により説明すれ
ば１次の通りである。

第２図において、１は曲げ加工すべきＵリブ、２．３は
前記Ｕリブ１の軸方向から直角に突出し、該Ｕリブ１の
両端を強固に把持する曲げ腕で、曲げ腕３を強固に固定
し、曲げ＠２，３の先端付近に曲げ腕２の先端部を曲げ
腕３に引き寄せる引張装置を取付けである。Ｈは冷却装
置（図示せず）を具えた誘導子から成り、前記Ｕリブ１
を囲繞して該Ｕリブ１を狭幅に加熱し、加熱の直後加熱
部を冷却する加熱装置である。

而して、前記引張装置を作動させて前記曲げ腕２を曲げ
腕３に対し所定比１１１ｗ移動接近させた後停止させ、
一方、加熱装置Ｈは、前記曲げ腕２の移動中、及びその
前後のＵリブ１の必要な加熱区間を加熱移動し、次いで
曲げ腕２の停止中加熱装置Ｈを変位させるようになって
おり、これら一連の動作を含めた間における加熱装置Ｈ
の全移動量をＳとする。

いま、第２図において、右方の腕２の実効長をＱ□、左
方の腕３の実効長をＱ２、Ｕリブ１の把持部の間の長さ
をｎｕとし、腕２，３とＵリブ１の固定点をＡ１．Ａ、
、曲げ腕２，３の先端部で引張装置取付部をｐ、、ｐ、
、両腕引張部間の距離をＱｐ、ＡよとＨ間の距離をａと
すれば、引張装置を作動させると、両腕引張部間の距離
は、第３図に示すように、Ｑｐ−ｗとなり、Ｕリブ１は
部分的に曲げられて変形する。この場合、加熱装置Ｈの
加熱中の移動速度は塑性変形に必要な加熱温度を得るた
め、Ｕリブ１の熱容量の大小で左右されるが、説明の便
宜上、近似的に加熱部が一点に集中し、加熱部のみが塑
性変形するものと仮定して説明する。

上記の関係から次に示す式が成立する。

１１Ｐ１＝　　Ｑ、　＋ａ　　　　　　　　　　（１）
ＨＰ、＝Ｊ　Ｒ２”＋（ｎｕ　−ａ）２（２）である。

また、 Ｐ、［’２＝　Ｑ　ｐ　−ｗ　　　　　　　　　　　（
３）の関係があるので、ＺＡｉＨＰ工をα、ＺＡ、　Ｈ
Ｐ２をβ、／Ｐ、ＩＩＰ２をγとすれば、 α＝　ｔａｎ−１−（４） となり、従って、条材の曲がり角度δは下記のようにな
る。

δ＝π−（α＋β＋γ）（７） 即ち、加熱装置Ｈの全移動距離Ｓの間にＵリブ１の方向
がδ角度変ったのであるから、その間平均して下記の平
均曲げ半径で曲げられたものと同じ量だけ条材の方向が
変ったこととなる。

平均曲げ半径＝　−（８） δ 以上から逆に平均曲げ半径及びＳを求めれば、引張装置
の引張距離Ｗが求められる。

次に、上記の結果、角度δだけ曲げられたＵリブ１に対
して加熱装置Ｈを更に距離Ｓ移動して曲げる場合を考え
ると、Ｐｌより当初のＵリブに下した垂線の足Ａ、ｊを
腕２のＵリブ１の固着点と考えれば、（１）〜（８）と
同様な計算でその間に必要な引張装置の引張量を求める
ことが出来る。

上記の操作を重ね、第４図に示すように、順次Ｕリブ１
を曲げて行くことが出来る。

尚１通常の場合、両腕の長さＱよ＋　Ｒ２は等しいので
、これをΩとすれば１曲げ半径がＵリブの長さの１０倍
程度のとき１曲げ角度は全体として５度程度であるので
、キャンバ−量はＵリブ１の長さの１％程度となる。

従って、引張ｆｆ１ｗは下記の近似式から概略を求める
ことが可能である。

平均曲げ半径＝　−Ｘ　Ｑ　　　　　　（９）実際に曲
げ加工する場合は、加熱点は一定ではなく、且つ加熱装
置Ｈの位置と若干の相違が生じることがあり、曲げ角及
びキャンバ−量を自動的に監視して、引張量に必要な修
正を行ないながら曲げ加工を行なっている。

平均曲げ半径が小なときは、引張装置の引張距離Ｗを増
し、又は加熱装置の全移動距離Ｓを小とすることによっ
て対応することが出来、且つ曲げ操作は１曲げ腕２，３
の引張速度に応じて行なわれるので、その速度を加減す
ることにより、曲げ形状をなだらかな変化をさせて不自
然な折れ角を容易になくすことができる。

一般に、加熱する時間は、曲げ腕２，３の引張時間の前
後やや長くして、曲げの前後におけるＵリブ１の曲げ剛
性が急激に変化しないようにして、曲げ部の周辺でスム
ーズに遷移させることにより、二次的な歪を避けること
が出来る。

また、曲げ加工中の弾性変形、軸方向の歪、非対称によ
る二次的な歪等は、実際の曲げ加工の場合、予め、それ
を見込んで修正しておくことが可能である。

更に、曲げ操作を曲げ面に対称形とすれば、捻れ、倒れ
をより小とすることが出来るので、２個のＵリブで背中
合せに接合したり、又は当初より六角形若しくは長方形
断面の角パイプを曲げ加工した後、板縁部を切断するこ
とによって、良好な品質の曲げ製品を２個同時に製造す
ることができる。

尚、Ｕリブ補強の床版は組立溶接することにより、若干
のキャンバ−が生じ１通常は問題とならないが、特に下
部空間を確保するため、床板を中高に加工する要がある
ときは、上下方向に曲げることも可能であり、この場合
は曲げ面に対して対称の曲げとなる。

〔実施例〕

次に本発明方法の実施例について説明する。

供試材要目 材質　５Ｍ４１Ａ 寸法　上端幅ｕ　：　３２０ｍｍ　　　高さｈ　：　２
４０ｍａ＋下端幅ｄ　：　２４０ｍｍ　　　厚さｔ：６
ｍｍ標点長さ：　４０００ｍ 上記要目の供試材ＴＰ−１，ＴＰ−２，ＴＰ−３を用い
、曲げ腕長６００圓の曲げ機で曲げ加工を行った。

曲げ加工 加熱温度　約９００℃ 誘導子全移動距離　５００＋ｎｍ 〃　加熱幅　　　１００ｍｍ 〃　　移動速度　　２ｍｍ／ｓｅｅ 曲げ腕移動量　　　約３＋ｍ 曲げ半径　　　　　１００ｍ 上記の供試材を上記の曲げ加工要領により曲げ加工した
後、板縁距離Ｕの変化、底部辺の曲げ形状及び材質の変
化について調べたところ、極めて良好な結果を得られた
。

（１）板縁距離の変化 表１に示すとおり、許容誤差±３．ＯＩを満足すること
が確かめられた。

表　　１ （２）底辺部の曲げ形状 底辺部（中央線）の曲げ形状は、表２に示すとおり、計
算値からの曲げ誤差は極めて少なく、良好であった。

表２ （３）材質の変化 側壁、角部及び底面から試験片を切り出して、引張試験
を行ったところ、その成績は表３に示すとおりで、極め
て良好であった。

表　　３ 尚、上記の曲げ加工において、第５図又は第６図に示す
ような歪防止用の障壁を取付けて、Ｕリブ１の外側又は
内側の加熱部周辺において上下方向から緊締すれば、曲
げに際して生じゃすい板縁間（上端幅）０寸法の歪防止
に有効である。

即ち、第５図に示す歪防止用の障壁Ｍは、２枚の支持板
１１に適宜の補強リブ１２を架設すると共に。

Ｕリブを逆さにした状態でその底部から両側壁にかけて
欠所１３．１４を架設し、且つ下部に前記状態でＵリブ
の板縁部を支持する支持台１５．１６を設け、前記支持
板１１の支持台１５．１６を台板１７．１８に固定する
ようにしたものであり、一方、第６図に示す障壁Ｎは、
２枚の支持板２１の下部にＵリブの板縁部辺の内側に当
てかう当板２２．２３を架設し、該支持板２１の上部に
アングル材２４を、下部に台板２５゜２６を配して、そ
れらアングル材と台板をボルト等により緊締するように
したものであって、前者はＵリブをその外側から、後者
は同じく内側から、それぞれ曲げ加工時におけるＵリブ
の歪を防止するのである。

また、予め、Ｕリブに逆歪を付けておくことにより、曲
げによって生じる歪を補正するようにしても、好結果を
得られる。

〔発明の効果〕

本発明は上述の通りであって、曲げ加工すべきＵ型鋼等
の薄肉金属条材を部分的に断続的に曲げ加工し、全体と
して所定の曲げ半径に曲げ加工するようにしたから、Ｕ
リブとして使用されるＵ型鋼の曲げ加工法として好適で
あり、設備に広大な面積や多大な経費を必要としない上
に、冒頭において述べた従来方法における諸問題点を容
易に解決できると共に、優れた品質の曲げ加工製品を得
ることが出来るし、前記Ｕリブと同様の薄肉条材の曲げ
加工にも適用できるので、産業上極めて有用である。

また、前記条材の加熱部付近の内側又は外側に取外し可
能な歪防止用の障壁を取付けて上記の曲げ加工を行うよ
うにすれば、高品質の製品を得ることが出来る。

更に、曲げ加工すべき条材を、２本のＵ型鋼を逆向きに
し板縁部を接合して形成した六角筒又は同形の六角筒と
して、曲げ加工した後、前記接合部又はその相当部を切
断するようにすれば、同形のＵリブを２本同時に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により曲げ加工されるべき条材の一
例のＵリブの断面図、第２図乃至第４図は曲げ加工工程
を示す図、第５図及び第６図は歪防止用の障壁を条材に
取付けた状態の断面図である。 １・・・Ｕリブ、２，３・・・曲げ腕、Ｈ・・・加熱装
置、Ｍ、Ｎ・・・歪防止用の障壁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　曲げ加工すべきＵ型鋼等薄肉金属条材の両端部をそ
   れぞれその軸方向に対して同じ直角方向に突出した曲げ
   腕で強固に把持し、該曲げ腕の先端付近を相互に引張る
   引張装置で引合い、加熱直後冷却する冷却装置を具えた
   誘導子のような加熱装置で前記条材を狭幅に加熱しなが
   ら、長手方向に移動できるようにしておき、前記引張装
   置を操作して前記曲げ腕の一方を他の曲げ腕に対して所
   定の小距離移動接近させた後一旦停止し、一方、少なく
   とも前記曲げ腕の移動時間中、及び要すればその前後の
   間、前記加熱装置による加熱移動を連動して行い、次い
   で前記曲げ腕の停止中に加熱装置を所定距離変位させる
   一連の操作を繰返すことを特徴とするＵ型鋼等薄肉金属
   条材の曲げ加工法。 ２　曲げ腕の移動速度を変化させることにより、曲げ形
   状の変化を自由に制御することを特徴とする請求項１記
   載の方法。 ３　曲げ加工すべき金属条材がＵ型鋼である請求項１又
   は２記載の方法。 ４　金属条材の加熱部付近の内側又は外側に着脱自在な
   歪防止用の障壁を取付けることを特徴とする請求項３記
   載の方法。 ５　曲げ加工すべき金属条材が、２本のＵ型鋼を逆向き
   にして板縁部を接合して形成した六角筒若しくは四角筒
   又はそれらと同形の六角筒若しくは四角筒若しくは類似
   の多角筒であって、曲げ加工後、前記接合部又はその相
   当部を切断することを特徴とする曲げ加工されたＵ型鋼
   の製造方法。