JPH09234632A

JPH09234632A - 鋼管内への内部補強材取り付け方法

Info

Publication number: JPH09234632A
Application number: JP4238596A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakajima; 拓中島; Norio Nakajima; 教雄中島
Original assignee: NAKAJIMA KOKAN KK
Current assignee: NAKAJIMA KOKAN KK
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1996-02-29
Publication date: 1997-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】内ダイヤフラムを鋼管に挿入する際に引っ掛
かったり詰まったりし、挿入は容易に行えない。鋼管内
面が凹凸変化していたとき、挿入そのものが行えない。
隙間を十分に取ったとき、エレクトロスラグ溶接の溶融
金属が隙間から外部に洩れて、良好な溶接が行えない。
溶接は面倒な作業となる。【解決手段】鋼管３の加熱膨張により内部補強材40の
被当接面41ａと鋼管内面３ａの間に生じる十分な隙間を
利用して、内部補強材40を、引っ掛かりや詰まることな
く容易に円滑に挿入する。鋼管３の冷却収縮により隙間
を自動的に埋めて、鋼管内面３ａが被当接面41ａに当接
（圧接）することを利用して、内部補強材40を鋼管３
に、溶接することなく強固に結合化する。重合部により
形成される他材連結部45は、鋼管３の板厚が薄くても十
分な肉厚を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば鉄骨構造
物の支柱間を梁材により連結する際に、支柱側に肉厚確
保などのための内部補強材を取り付けるのに採用される
鋼管内への内部補強材取り付け方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、支柱側に対するダイヤフラム（内
部補強材の一例）の取り付けは、たとえば梁貫通方式で
行われていた。この梁貫通方式によると、支柱、すなわ
ち角形鋼管を長さ方向において複数に切断するととも
に、切断面にそれぞれ開先加工を行ったのち、ダイヤフ
ラムを取り付けることから、切断作業や開先加工作業に
多大な時間と経費とが必要になり、しかも溶接箇所が多
いなどの問題がある。

【０００３】そこで、角形鋼管の切断を行わない工法と
して、たとえば特開平７−238636号公報に見られる大径
角形鋼管内ダイヤフラムの位置決め及び溶接工法が提供
されている。この従来工法は、両面の周囲に裏当て金を
仮付け溶接した内ダイヤフラムを角形鋼管内に挿入さ
せ、貫通孔に嵌着させたノックピンに係合させて所定位
置に位置決めし、次いで挿入口側の裏当て金を角形鋼管
の内壁に仮付け溶接したのち、貫通孔を利用して、角形
鋼管の内壁と内ダイヤフラムの外周とをエレクトスラグ
溶接している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した角形鋼管の分
断を行わない工法においては、裏当て金の外径は角形鋼
管内径壁に隙間なく、たとえば0.5mm 程度の隙間を許容
して接触するように形成してあり、したがって内ダイヤ
フラムを角形鋼管内に挿入させる際に引っ掛かったり詰
まったりして、その挿入は容易に行えない。また角形鋼
管の内面が凹凸変化していたときには、挿入そのものが
行えないことになる。

【０００５】これに対しては、隙間を十分に取るように
すればよいが、この隙間が大きいと、角形鋼管と内ダイ
ヤフラムと両裏当て金とにより囲まれた溶接空間内に、
エレクトロスラグ溶接の溶融金属が滞留するとき、この
溶融金属が隙間から外部に洩れて、良好な溶接が行えな
い恐れがある。さらに、溶接作業自体は面倒で経費や時
間のかかる作業となる。

【０００６】そこで本発明のうち請求項１記載の発明
は、鋼管内への内部補強材の挿入は、隙間を十分に取っ
て容易に円滑に行え、しかも鋼管と内部補強材との結
合、すなわち他材連結部の形成は溶接することなく行え
る鋼管内への内部補強材取り付け方法を提供することを
目的としたものである。

【０００７】また請求項４記載の発明は、隙間の形成や
隙間の埋めは、鋼管の熱間成形時の加熱膨張や、冷却収
縮を利用して行える鋼管内への内部補強材取り付け方法
を提供することを目的としたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の鋼管内への内部
補強材取り付け方法は、外周に被当接面が形成された内
部補強材を準備しておき、この内部補強材を、加熱膨張
された鋼管内の所定位置まで挿入させ、鋼管の冷却収縮
により鋼管内面を内部補強材の被当接面に当接させて、
鋼管と内部補強材との重合部により他材連結部を形成し
たことを特徴としたものである。

【０００９】したがって請求項１の発明によると、鋼管
の加熱膨張により内部補強材の被当接面（外面）と鋼管
内面との間に生じる十分な隙間を利用して、内部補強材
を、引っ掛かりや詰まりなど生じることなく容易に円滑
に挿入し得る。そして、鋼管の冷却収縮により隙間を自
動的に埋めて、鋼管内面が被当接面に当接（圧接）する
ことを利用して、内部補強材を鋼管に、溶接することな
く強固に結合化し得る。そして重合部により形成される
他材連結部は、鋼管の板厚が薄くても十分な肉厚を確保
し得る。

【００１０】また本発明の請求項２記載の鋼管内への内
部補強材取り付け方法は、上記した請求項１記載の構成
において、内部補強材は、外周方向の少なくとも二箇所
に被当接面が形成されていることを特徴としたものであ
る。

【００１１】したがって請求項２の発明によると、使用
材料を少なくして、必要とする箇所にのみ他材連結部を
形成し得る。そして本発明の請求項３記載の鋼管内への
内部補強材取り付け方法は、上記した請求項１記載の構
成において、内部補強材は、外周方向の全周に被当接面
が形成されていることを特徴としたものである。

【００１２】したがって請求項３の発明によると、全周
に亘って他材連結部を形成し得る。さらに本発明の請求
項４記載の鋼管内への内部補強材取り付け方法は、上記
した請求項１記載の構成において、熱間成形された鋼管
内に内部補強材を挿入させることを特徴としたものであ
る。

【００１３】したがって請求項４の発明によると、鋼管
は熱間成形により性状の良いものにし得、その際の加熱
成形時の加熱膨張を利用して内部補強材を挿入し得ると
ともに、冷却収縮を利用して結合化し得る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第一の実施の形
態を、四角形の角形鋼管を熱間成形する際に採用した状
態として、図１〜図13に基づいて説明する。

【００１５】図６、図７において、たとえば大径の角形
鋼管を製造するに当たり、多くとも二箇所にシーム溶接
部１を有する正四角形状の多角中空鋼管２が使用され
る。その際に、多角中空鋼管２は、相対向した平板部２
Ａの内面幅寸法Ｗ₁ が最終製品（後述する。）の平板部
の内面幅寸法よりも広い寸法に成形され、また角部２Ｂ
の曲率半径Ｒ₁ が最終製品の角部の曲率半径よりも大き
く成形されている。

【００１６】このように形成された多角中空鋼管２は、
搬入床装置５上に搬入される。ここで搬入床装置５はコ
ンベヤ形式であって、複数本の多角中空鋼管２を平行さ
せて支持し、そして長さ方向に対して直角状の横方向へ
と搬送させる。この搬入床装置５の終端部に搬送された
多角中空鋼管２は、ローラコンベヤ６を介して加熱炉７
に搬入され、この加熱炉７において長さ方向に搬送され
て、その搬送中に高温加熱Ａされる。

【００１７】所定の温度に加熱された多角中空鋼管２
は、加熱炉７から搬出され、そして前段角形鋼管成形ミ
ル８に搬入される。この前段角形鋼管成形ミル８は、複
数のつづみ形ロール９などを介して熱間成形（成形温
度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、多角中空鋼管２に
対して前段の絞り成形が行われる。次いで多角中空鋼管
２は後段角形鋼管成形ミル10に搬入される。この後段角
形鋼管成形ミル10は、複数の平形ロール11などを介して
熱間成形（成形温度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、
多角中空鋼管２に対して後段（最終段）の絞り成形が行
われ、以て所定寸法の大径で四角形状の角形鋼管３が熱
間成形される。

【００１８】このように多角中空鋼管２に対して、前段
角形鋼管成形ミル８や後段角形鋼管成形ミル10による複
数段の絞り成形（または単数段の絞り成形）を行うこと
により、最終製品である角形鋼管３を製作し得る。その
際に、前述した絞り成形により、角形鋼管３における相
対向した平板部３Ａの内面幅寸法Ｗは、多角中空鋼管２
の内面幅寸法Ｗ₁ に対して狭く、すなわちＷ＜Ｗ₁ とな
るように成形され、また角部３Ｂの曲率半径Ｒは、多角
中空鋼管２の角部２Ｂの曲率半径Ｒ₁ に対して小さく、
すなわちＲ＜Ｒ₁ となるように成形されて、四隅のコー
ナＲが揃えられる。

【００１９】ここで角形鋼管３の内面幅寸法Ｗとは、加
熱成形し冷却した後の最終製品の寸法であって、熱間成
形した直後においては、その加熱膨張により、最終製品
の内面幅寸法Ｗに対して広い内面幅寸法Ｗ＋αに、すな
わちＷ＜Ｗ＋α＜Ｗ₁ になっている。

【００２０】前述したように、多角中空鋼管２の角部２
Ｂの曲率半径Ｒ₁ が角形鋼管３の角部３Ｂの曲率半径Ｒ
よりも大きい寸法に成形されることで、無理のない成形
（プレス成形）を容易に行える。また高温加熱Ａによ
り、その材質（分子配列）が元に戻っている多角中空鋼
管２を、内面幅寸法Ｗが狭くかつ角部３Ｂの曲率半径Ｒ
が小さくなるるように、熱間で絞り成形することで、残
留応力も除去され、全断面で材質を変えることなく断面
係数の高い最終製品、すなわち角形鋼管３が得られる。

【００２１】さらに熱間の絞り成形によって、角形鋼管
３は、先端部から後端部まで完全またはほぼ完全に成形
されることになり、したがって後工程における先端部や
後端部の切断除去は成形量により不要になるか、また
は、切断除去は短い寸法で行われ、以て歩留まりが良い
ものになる。

【００２２】また熱間成形直後の角形鋼管３は、各平板
部３Ａが直状面となり、さらに角部３ＢのＲはシャープ
となって、断面係数が高くなる。なお多角中空鋼管２が
正四角形状であることから、ローラコンベヤ６による搬
送は一つの平板部分３Ａを利用して常に一定の向きで行
え、以て角形鋼管成形ミル８，10での熱間成形は、常に
シーム溶接部１の位置を一定の方向に揃えて行える。

【００２３】なお角形鋼管成形ミル８，10の周辺で、必
要する箇所（前段角形鋼管成形ミル８の前、両角形鋼管
成形ミル８，10の間、後段角形鋼管成形ミル10の後など
の単数箇所または複数箇所）には、必要とする数のデス
ケーラー装置12が設けられている。このデスケーラー装
置12は、角形鋼管３などに対して水圧をかけた水を噴射
するもので、この水噴射によりミルスケールなどを除去
して、表面肌を良くし得る。

【００２４】上述のようにして、熱間成形された角形鋼
管３は冷却床装置20に受け取られる。この冷却床装置20
は複数本の角形鋼管３を平行させて支持し、そして長さ
方向に対して直角状の横方向へと搬送させる。この冷却
床装置20での搬送中に、角形鋼管３は空冷形式で放熱
Ｂ、すなわち徐冷される。

【００２５】図６、図８〜図10に示すように、前記冷却
床装置20の始端外方には、後段角形鋼管成形ミル10から
の角形鋼管３を受け入れる受け入れコンベヤ装置15が配
設されている。この受け入れコンベヤ装置15はローラコ
ンベヤ形式であって、所定間隔置きに設置される複数の
駆動ローラ16などにより構成される。そして受け入れコ
ンベヤ装置15の部分には、この受け入れコンベヤ装置15
上の角形鋼管３を冷却床装置20の始端部に移す移載装置
17が設けられる。この移載装置17は、受け入れコンベヤ
装置15の搬送方向に対して直角状の横方向に移動自在で
かつ昇降自在な支持体18群などにより構成される。

【００２６】前記冷却床装置20は、たとえば同期して間
欠駆動自在な八条（複数条）のチェーンコンベヤ装置21
を並設して構成される。各チェーンコンベヤ装置21は同
様な構成であって、それぞれコンベヤフレーム22に駆動
式のローラチェーン23を配設するなどして構成される。

【００２７】前記冷却床装置20の終端に連続して後段冷
却床装置25が配設されている。この後段冷却床装置25は
前記冷却床装置20と同様な構成であって、複数のチェー
ンコンベヤ装置26を並設して構成され、そして各チェー
ンコンベヤ装置26は、コンベヤフレーム27やローラチェ
ーン28などにより構成されている。

【００２８】前記後段冷却床装置25の終端外方には、こ
の後段冷却床装置25からの角形鋼管３を受け入れる取り
出しコンベヤ装置30が配設されている。この取り出しコ
ンベヤ装置30は、前述した受け入れコンベヤ装置15と同
様であって、駆動ローラ31群などにより構成される。そ
して取り出しコンベヤ装置30の部分には、後段冷却床装
置25上の角形鋼管３を取り出しコンベヤ装置30に移す移
載装置35が設けられる。この移載装置35は、前述した移
載装置17と同様に動作する支持体36などにより構成され
る。

【００２９】前記冷却床装置20の部分には、この冷却床
装置20により横向きで支持された角形鋼管３内の所定位
置まで十字型内部補強材（内部補強材の一例）40の供給
を行う内部補強材供給装置50が配設されている。

【００３０】前記十字型内部補強材40は、図１、図２に
示すように、Ｈ形鋼41と一対のＴ形鋼42とを一体化する
ことで構成されている。すなわちＨ形鋼41はフランジ部
41Ａとウエブ部41Ｂとからなり、また両Ｔ形鋼42はフラ
ンジ部42Ａとウエブ部42Ｂとからなる。そしてＴ形鋼42
のウエブ部42Ｂの遊端をＨ形鋼41のウエブ部41Ａに溶接
結合させることで、所定長さの十字型内部補強材40が形
成される。また各フランジ部41Ａ，42Ａの外面により、
外周方向の四箇所（少なくとも二箇所）に被当接面41
ａ，42ａが形成される。

【００３１】その際に十字型内部補強材40の外寸Ｌとな
るフランジ部41Ａの被当接面41ａの外面間距離やフラン
ジ部42Ａの被当接面42ａの外面間距離は、最終製品であ
る角形鋼管３の内面幅寸法Ｗと同等（僅かに大きめ）
に、すなわちＬ≧Ｗに形成されている。しかし角形鋼管
３は前述したように加熱膨張されており、Ｌ＜Ｗ＋αで
あることから、その加熱膨張時における平板部内面３ａ
と各被当接面41ａ，42ａとの間には、隙間（ほぼ５mm）
Ｓが生じることになる。

【００３２】図１〜図３、図８〜図10に示すように、前
記内部補強材供給装置50は冷却床装置20の両側方に設け
られる。これら内部補強材供給装置50は同様な構成であ
って、以下においては一方のみを述べる。すなわち内部
補強材供給装置50は、前記角形鋼管３内に対して挿抜自
在な一対の腕杆51を有する。これら腕杆51は四角筒状で
あって、横方向に並列された状態でその基端部分が共通
の支持部材52に支持されており、さらに支持部材52はリ
フト装置53を介して台車54上に支持されている。

【００３３】この台車54は、角形鋼管３の長さ方向に沿
った床側レール55上に車輪56を介して載置され、その往
復走行により角形鋼管３内に対して両腕杆51が挿抜動さ
れる。前記台車54には、往復走行を行わせるための走行
駆動装置57が設けられ、ここで走行駆動装置57は、モー
タや歯車伝動機構などが採用される。

【００３４】両腕杆51には、腕杆51の基端側から操作に
より、十字型内部補強材40を支持・支持解除自在な内部
補強材支持装置60が設けられる。すなわち、腕杆51の先
端部には、クランプ腕61が支軸62を介して揺動自在に設
けられている。このクランプ腕61は、横倒揺動によって
腕杆51の内に納まり、起立揺動によって遊端のクランプ
部61Ａが腕杆51の上方外方へ突出するように構成され
る。そして腕杆51には、クランプ腕61の起立揺動を許す
スリット63が形成されている。さらに腕杆51の基端部側
に所定距離置いた位置には、四角リング状のクランプ体
64が外嵌されて固定されている。

【００３５】前記腕杆51には押し引き杆（筒体またはロ
ッド体）65が内嵌され、この押し引き杆65の先端側に連
結ピン66と長孔67とを介して前記クランプ腕61の基端側
が連結されている。その際に、クランプ腕61の連結は、
支軸62を中としてクランプ部61Ａとは反対側で行われ
る。これにより、押し引き杆65を先端側に押し移動させ
ることで、クランプ腕61は、そのクランプ部61Ａがクラ
ンプ体64に接近されるように、支軸62の周りに起立揺動
され、また押し引き杆65を基端側に引き移動させること
で、クランプ腕61は、そのクランプ部61Ａがクランプ体
64から離間されるように、支軸62の周りに横倒揺動され
る。

【００３６】前記両腕杆51の基端には箱状のケース体68
が固定され、前記押し引き杆65の基端はこのケース体68
内にまで達している。そして両押し引き杆65の基端間に
はブラケット69が固定され、このブラケット69とケース
体68との間には、押し引き杆65を押し引き移動させるた
めのシリンダー装置70が複数箇所（または単数）に設け
られている。

【００３７】ここでシリンダー装置70により押し引き杆
65を基端側に引き移動させたとき、クランプ腕61は、そ
のクランプ部61Ａがクランプ体64から離間されるよう
に、支軸62の周りに横倒揺動されて腕杆51内に納まる。
したがって両腕杆51の上面間でかつクランプ体64よりも
前方の部分において十字型内部補強材40を支持し得、そ
の際に、ウエブ部41Ｂ，42Ｂの一方の下面が被支持面と
なり、そして他方が縦向きで両腕杆51の間に位置され
る。

【００３８】このように十字型内部補強材40を支持した
状態で、シリンダー装置70により両押し引き杆65を先端
側に押し移動させたとき、クランプ腕61は、そのクラン
プ部61Ａががクランプ体64に接近されるように、支軸62
の周りに起立揺動されて腕杆51から突出される。これに
より十字型内部補強材40は、クランプ体64とクランプ腕
61とにより長さ方向においてクランプされ、以て十字型
内部補強材40の保持と位置決めとが行われる。以上の61
〜70により内部補強材支持装置60が構成される。

【００３９】なお床側レール55の端部外方でかつ冷却床
装置20側には、腕杆51を支持案内するためのガイド装置
71が設けられ、このガイド装置71は保持枠72や複数の受
けローラ73などにより構成される。以上の51〜73により
内部補強材供給装置50が構成される。

【００４０】前記内部補強材供給装置50による供給部分
には端矯正装置75が設けられる。この端矯正装置75は、
熱間成形された角形鋼管３の端の矯正（拡げ）を行うも
ので、その際のクランプにより、角形鋼管３の位置決め
（定位置への固定ならびにストッパー）をも行う。な
お、位置決めは別な装置で行ってもよく、また端の矯正
が不要であれば、端矯正装置75は省略し得る。

【００４１】以下に、上記した第一の実施の形態におい
て、角形鋼管３の冷却と、角形鋼管３内へ十字型内部補
強材40を取り付ける作用とを説明する。まず図１の実
線、ならびに図２に示すように、内部補強材供給装置50
を抜出動（後退動）させた位置で、その内部補強材支持
装置60に十字型内部補強材40が支持される。

【００４２】すなわち、シリンダー装置70により押し引
き杆65を引き移動させ、クランプ腕61を横倒揺動させて
腕杆51内に納めたのち、両腕杆51の上面間で十字型内部
補強材40を支持させ、次いで、シリンダー装置70により
両押し引き杆65を押し移動させ、クランプ腕61を起立揺
動させて腕杆51から突出させることで、十字型内部補強
材40を、クランプ体64とクランプ腕61とにより長さ方向
においてクランプして、十字型内部補強材40の保持を行
う。

【００４３】他方、後段角形鋼管成形ミル10で熱間成形
された角形鋼管３は、図８〜図10において、受け入れコ
ンベヤ装置15の駆動ローラ16群に支持されて、その長さ
方向に搬送される。そして、角形鋼管３の先端がストッ
パーに当接されることで、または端部を検出して駆動を
停止させることで、その搬送は停止される。

【００４４】次いで、この受け入れコンベヤ装置15上の
角形鋼管３は、移載装置17によって冷却床装置20の始端
部に供給される。すなわち、受け入れコンベヤ装置15で
支持された角形鋼管３の下方に支持体18群を位置させた
状態で、支持体18を上昇させ、以て角形鋼管３を支持体
18群により持ち上げる。そして支持体18群を、冷却床装
置20の始端部に移動させたのち下降させることで、図８
の仮想線や図９に示すように、支持体18上の角形鋼管３
を、間欠停止されているチェーンコンベヤ装置21群の始
端部上に載置させる。その後に支持体18は受け入れコン
ベヤ装置15の下方に戻される。

【００４５】このようにして冷却床装置20の始端部に載
置された角形鋼管３の端に対して、端矯正装置79を作用
させ、以て熱間成形時に変形された端の矯正（拡げ）を
行うとともに、そのクランプにより、角形鋼管３の位置
決め（定位置への固定）を行う。その際に端矯正装置79
は、図９の仮想線に示すように上昇動して角形鋼管３の
端に対向され、そして端の矯正や位置決めを行ったの
ち、下降動により非作用とされる。

【００４６】なお角形鋼管３の長さ方向における位置決
めは継続してもよいし、他のストッパー装置により位置
決めしてもよい。そして、このように端矯正装置79を非
作用にしたのち、リフト装置53の上昇動によって、図１
の実線に示すように、矯正された角形鋼管３の端に、内
部補強材供給装置50側で支持された十字型内部補強材40
を対向させる。

【００４７】この状態で、走行駆動装置57の作動により
台車54を前進させ、台車54側に一体の腕杆51を角形鋼管
３内に突入動させ、図１の仮想線、図２ならびに図８の
仮想線に示すように、角形鋼管３内の所定位置にまで十
字型内部補強材40を挿入させる。その際に、十字型内部
補強材40の外寸Ｌが、角形鋼管３の加熱膨張時の内面幅
寸法Ｗ＋αよりも小さく、フランジ部外面41ａ，42ａと
平板部内面３ａとの間に隙間Ｓが生じていることから、
十字型内部補強材40を、引っ掛かりや詰まりなど生じる
ことなく挿入し得る。そして腕杆51の挿入動は、十字型
内部補強材40を角形鋼管３内の所定位置とするように、
制御装置（図示せず。）により位置制御される。

【００４８】このような十字型内部補強材40の供給（挿
入）工程を終えた状態で、まずシリンダー装置70により
押し引き杆65を引き移動させ、図３の実線に示すよう
に、クランプ腕61を横倒揺動させて十字型内部補強材40
のクランプを解除させる。次いで図３の仮想線に示すよ
うに、リフト装置53の下降動によって、角形鋼管３の下
位の平板部３Ａの内面３ａ上に、下位の被接当面41ａ，
42ａを介して十字型内部補強材40を当接（着地）させる
とともに、腕杆51による十字型内部補強材40の支持を開
放させる。その後に台車54を後進させることで、腕杆51
が抜出動される。

【００４９】このようにして、角形鋼管３に対して十字
型内部補強材40の挿入が行えるのであり、その際に一個
の十字型内部補強材40を挿入させるときには、いずれか
一方の内部補強材供給装置50が作動され、また二個の十
字型内部補強材40を挿入させるときには両方の内部補強
材供給装置50が作動され、そして三個以上の十字型内部
補強材40を挿入させるときには、少なくとも一方の内部
補強材供給装置50が複数回で作動される。

【００５０】前述したように角形鋼管３の内面３ａ上に
十字型内部補強材40を当接（着地）させたとき、図４に
示すように、上位の平板部３Ａの内面３ａと上位の被接
当面41ａ，42ａとの間には、ほぼ２倍の隙間２Ｓが形成
される。この状態でチェーンコンベヤ装置21群を間欠駆
動させ、角形鋼管３を、その長さ方向に対して直交状の
横方向に所定ピッチ（所定距離）だけ間欠搬送させる。
その際に、十字型内部補強材40は、面接触により角形鋼
管３に対して長さ方向で位置ずれすることはない。

【００５１】なおチェーンコンベヤ装置21の始端部に
は、前述したようにして角形鋼管３が次々と供給され、
そして内部補強材供給装置50を介して十字型内部補強材
40の供給（挿入）が行われる。このような冷却床装置20
での角形鋼管３群の間欠搬送は、隣接した角形鋼管３の
間を離した状態で行われる。これにより角形鋼管３は、
同じ雰囲気温度下で徐冷されることになる。

【００５２】この冷却床装置20上において角形鋼管３
は、冷却されるにつれて収縮され、以て最終製品に相当
する内面幅寸法Ｗに収縮されたとき、図５に示すよう
に、フランジ部外面41ａ，42ａに平板部内面３ａが当接
（圧接）され、さらには、僅かであるがめり込み状にな
る。これにより十字型内部補強材40側が角形鋼管３に結
合化され、以て十字型内部補強材40と角形鋼管３との重
合部により他材連結部45が形成される。

【００５３】このようにして前段冷却された角形鋼管３
は、図６、図８、図10において、冷却床装置20の終端部
から後段冷却床装置25の始端部へ移され、この後段冷却
床装置25の同様の作動により搬送されながら、後段の徐
冷が行われる。そして後段冷却されて後段冷却床装置25
の終端部へ達した角形鋼管３は、前述した移載装置17と
同様に作動される移載装置35によって取り出しコンベヤ
装置30に移され、その後に、図示していない先端切断装
置、後端切断装置、洗浄装置、防錆装置へと搬送され、
それぞれで処理されたのち、製品としてストレージされ
る。

【００５４】このように製品としてストレージされた角
形鋼管３、または後段冷却床装置25から取り出されたあ
との適宜の工程部分の角形鋼管３における他材連結部45
に対して、図５の仮想線に示すように、他材連結用のね
じ孔77が適宜の装置により形成される。ここでねじ孔77
は、任意の数でかつ任意の配置で形成されるが、その際
に角形鋼管３の平板部３Ａの肉圧が薄くても、十字型内
部補強材40のフランジ部41Ａ，42Ａにより増肉し得、以
て十分な螺合長さのねじ孔77が形成される。

【００５５】以上のようにして、たとえば図11〜図13に
示すような支柱80が製作され、そして支柱80の他材連結
部45の外側に梁材81が連結される。すなわち、梁材81は
Ｈ型鋼からなり、その端部には連結フランジ82が溶接に
より一体化されている。そして連結フランジ82には、前
記ねじ孔77の数、配置に合致されるボルト挿通孔83が形
成されている。

【００５６】したがって支柱80の他材連結部45の外側に
連結フランジ82を当て付け、そしてボルト挿通孔83に外
側から挿通させたボルト84をねじ孔77に螺合させること
で、支柱80の他材連結部45の外側に梁材81を連結し得
る。その際に、前述したようにねじ孔77は十分な螺合長
さであることから、梁材81の連結は十分に強固に行え
る。なお、図11の仮想線に示すように、他材連結部45の
他の面などを利用してブレース85の連結などを行え、そ
の際にボルト84による連結位置は、支柱80の中心線部分
にし得る。

【００５７】次に、本発明の第二の実施の形態を、図14
に基づいて説明する。すなわち、たとえば大径の角形鋼
管を製造するに当たり、大径角形鋼管に見合う所定の
径、板厚、長さの丸形鋼管100 が中空原管として搬入床
装置５上に準備される。この搬入床装置５は、複数本の
丸形鋼管100 を平行させて支持し、そして長さ方向に対
して直角状の横方向へと搬送させる。搬入床装置５の終
端部に搬送された丸形鋼管100 は加熱炉105 に搬入さ
れ、この加熱炉105 内にて、その長さ方向に対して直角
状の横方向へと搬送されながら、Ａ₃ 変態点以上に高温
加熱Ａされる。

【００５８】前記加熱炉105 はボックス状に形成され、
その内部には間欠順送り装置106 が配設され、そして前
部炉壁には搬入口107 が、また後部炉壁には搬出口108
が形成され、これら搬入口107 や搬出口108 には、それ
ぞれ開閉扉109 ，110 が設けられている。さらに所定箇
所には、所定数の加熱バーナー111 が配設され、また所
定箇所には排煙口112 が形成されている。

【００５９】前記搬入床装置５の終端に搬送された丸形
鋼管100 は、開閉扉109 を開動させたのち、その長さ方
向に対して直角状の横方向に搬送され、搬入口107 を通
して加熱炉105 内に搬入されて間欠順送り装置106 によ
り支持され、そして搬入後に開閉扉109 は閉動される。
そして丸形鋼管100 は、間欠順送り装置106 により、そ
の長さ方向に対して直角状の横方向で後端側へと間欠搬
送され、その搬送中において、加熱バーナ111 からの炎
によりＡ₃ 変態点以上に高温加熱Ａされる。

【００６０】このようにして加熱され搬出口108 の近く
まで搬送された丸形鋼管100 は、短時間開放される搬出
口108 を通して搬出され、以て加熱炉105 からローラコ
ンベヤ６上に取り出される。そして搬出後に開閉扉110
は閉動される。

【００６１】上述したように、加熱炉105 において所定
の温度に加熱されて搬出された丸形鋼管100 は、溶接シ
ーム位置調整装置113 へ渡され、支持ロール114 や押え
ロール115 などを介して管軸心の回りに回転させて、シ
ーム溶接部の位置を一定の方向に揃える。この溶接シー
ム位置調整装置113 からの丸形鋼管100 は、丸形鋼管成
形ミル116 に搬入され、複数のサイジングロール117 な
どを介して絞り状に熱間成形されて、最終製品である角
形鋼管が所定の寸法で仕上がるように所定の直径に精製
され、以て精製丸形鋼管101 にする。

【００６２】このようにして丸形鋼管成形ミル116 群に
より精製された精製丸形鋼管101 は、前段角形鋼管成形
ミル118 に搬入される。ここでは複数のつづみ形ロール
119などを介して熱間成形（成形温度Ａ₃ 変態点以上）
を行うもので、その際に熱間成形直後の多角中空鋼管２
は、各平板部がつづみ面に沿った外方への円弧面に成形
されている。

【００６３】次いで多角中空鋼管２は、後段角形鋼管成
形ミル120 に搬入される。この後段角形鋼管成形ミル12
0 では、複数の平形ロール121 などを介して熱間成形
（成形温度、Ａ₃ 変態点以上）を行うもので、多角中空
鋼管２に対して後段（最終段）の絞り成形が行われ、以
て所定寸法で最終製品となる大径の角形鋼管（鋼管）３
が熱間成形される。この熱間成形された角形鋼管３は、
冷却床装置20側に受け取られる。その後に、第一の実施
の形態で述べたように、内部補強材供給装置50により十
字型内部補強材が供給される。

【００６４】以下に、本発明の種々な実施の形態を、図
に基づいて説明する。なお、ここでは、加熱膨張した鋼
管内に内部補強材を内嵌させ、鋼管の冷却収縮により結
合化させたのち、ねじ孔77を形成して支柱80とした状態
で説明する。

【００６５】すなわち、図15は第三の実施の形態を示す
もので、角形鋼管３に四角筒状の角筒型内部補強材（内
部補強材の一例）90が内嵌結合化され、以て重合部によ
り他材連結部45が形成されている。その際に、角筒型内
部補強材90における各平板部90Ａの外面によって、外周
方向の全周に亘りかつ四箇所の被当接面90ａが形成され
ている。

【００６６】また図16は第四の実施の形態を示すもの
で、角形鋼管３にＨ字型内部補強材（内部補強材の一
例）92が内嵌結合化され、以て重合部により他材連結部
45が形成されている。その際にＨ字型内部補強材92にお
ける両フランジ部92Ａの外面により、二箇所の被当接面
92ａが形成されている。

【００６７】そして図17は第五の実施の形態を示すもの
で、たとえば第二の実施の形態において熱間成形された
精製丸形鋼管101 に円筒型内部補強材（内部補強材の一
例）94が内嵌結合化され、以て重合部により他材連結部
45が形成されている。その際に精製丸形鋼管101 の内面
101 ａによって鋼管内面が形成されるとともに、円筒型
内部補強材94における外面によって、外周方向の全周に
亘っての被当接面94ａが形成されている。

【００６８】また、図18は第六の実施の形態を示すもの
で、たとえば第二の実施の形態において熱間成形された
精製丸形鋼管101 に十字型内部補強材（内部補強材の一
例）96が内嵌結合化され、以て重合部により他材連結部
45が形成されている。その際に精製丸形鋼管101 の内面
101 ａによって鋼管内面が形成されるとともに、十字型
内部補強材96における円弧状フランジ部96Ａの外面によ
り、四箇所の被当接面96ａが形成されている。

【００６９】上記した各実施の形態では、加熱炉７，10
5 にて加熱し、熱間成形した直後の膨張した角形鋼管３
や精製丸形鋼管101 に対して内部補強材の取り付けを行
っているが、これは常温の角形鋼管３や精製丸形鋼管10
1 を、内部補強材取り付け現場の近くに設けられた加熱
炉にて加熱して膨張させる方式であってもよい。

【００７０】上記した各実施の形態において、角形鋼管
３は、主として大径鋼管であって、そのサイズは、たと
えば板厚ｔは16〜60mm、材質はＳＮ400 Ｂ〜ＳＮ490 Ｂ
やＳＭ520 Ｂ、外径は450 〜850mm であり、この場合に
隙間Ｓは５〜６mmに形成される。また角形鋼管３として
は、たとえば、熱間ロール成形によるワンシーム角形鋼
管、熱間プレス成形による一対のみぞ形材を向き合わせ
て突き合わせ溶接したツーシーム角形鋼管、一対の圧延
みぞ形材を溶接してなるツーシーム角形鋼管、圧延山形
材を一対、向き合わせて溶接したツーシーム角形鋼管、
四面ボックス、シームレス鋼管など、いずれも既製の大
径鋼管が使用される。

【００７１】上記した第一の実施の形態では、断面で正
四角形の角形鋼管３を製造し十字型内部補強材40を取り
付けているが、これは断面で長方形の角形鋼管３も同様
に製造し内部補強材を取り付け得るものである。そして
両角形鋼管成形ミル８，10のローラ配置を変更するなど
して、五角形鋼管や六角形鋼管など多角形鋼管の熱間成
形ならびに内部補強材の取り付けを行えるものである。

【００７２】上記した各実施の形態では、内部補強材支
持装置60の先端動作部分にロッド・リンク機構など使用
しており、これによるとエアー、油圧、電気を使用しな
いことから、加熱温度などに十分に耐えることができ
る。しかし、耐熱手段を施したエアー、油圧、電気を使
用する形式であってもよい。また内部補強材の支持は電
磁石による吸着形式やカム機構などであってもよい。

【００７３】

【発明の効果】上記した本発明の請求項１によると、鋼
管の加熱膨張により内部補強材の被当接面（外面）と鋼
管内面との間に生じる十分な隙間を利用して、必要な長
さの内部補強材を、引っ掛かりや詰まりなど生じること
なく容易に円滑に、かつ所定の位置まで正確に挿入でき
る。そして、鋼管の冷却収縮により隙間を自動的に埋め
て、鋼管内面が被当接面に当接（圧接）することを利用
して、内部補強材を鋼管に、溶接を行うことなく強固に
結合化できる。さらに重合部により形成される他材連結
部は、鋼管の板厚が薄くても十分な肉厚を確保でき、他
材の連結を強固に行うことができる。

【００７４】また上記した本発明の請求項２によると、
使用材料を少なくして、必要とする箇所にのみ他材連結
部を形成できる。そして上記した本発明の請求項３によ
ると、全周に亘って他材連結部を形成できる。

【００７５】さらに上記した本発明の請求項４による
と、鋼管は熱間成形により性状の良いものにでき、そし
て加熱成形時の加熱膨張を利用して内部補強材を挿入で
きるとともに、冷却収縮を利用して結合化できる。した
がって、常温の鋼管を最初から加熱膨張させる方式に比
べて、内部補強材の取り付けを効率的に経済的に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示し、鋼管内への内部補
強材取り付け方法における内ダイヤフラム挿入前の一部
切り欠き側面図である。

【図２】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
内ダイヤフラム挿入時の一部切り欠き正面図である。

【図３】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
内ダイヤフラム挿入時の要部の縦断側面図である。

【図４】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
内ダイヤフラム支持装置抜出途中の要部の縦断側面図で
ある。

【図５】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
内ダイヤフラム支持装置抜出時の一部切り欠き正面図で
ある。

【図６】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
角形鋼管の製造設備の工程斜視図である。

【図７】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
角形鋼管の製造設備の工程説明図である。

【図８】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
鋼管の冷却床装置部分の平面図である。

【図９】同鋼管内への内部補強材取り付け方法における
鋼管の冷却床装置部分の縦断正面図である。

【図１０】同鋼管内への内部補強材取り付け方法におけ
る鋼管の冷却床装置部分の側面図である。

【図１１】同鋼管内への内部補強材取り付け方法におけ
る溶接作業現場の側面図である。

【図１２】同鋼管内への内部補強材取り付け方法におけ
る溶接時の要部の縦断側面図である。

【図１３】同鋼管内への内部補強材取り付け方法におけ
る溶接時の一部切り欠き正面図である。

【図１４】同製作された支柱への梁材連結状態を示す縦
断面図である。

【図１５】本発明の別の実施の形態を示し、鋼管内への
内部補強材取り付け方法における内ダイヤフラム挿入前
の一部切り欠き側面図である。

【図１６】本発明のさらに別の実施の形態を示し、鋼管
内への内部補強材取り付け方法における内ダイヤフラム
挿入時の要部の縦断側面図である。

【図１７】本発明のさらに別の実施の形態の変形を示
し、鋼管内への内部補強材取り付け方法における内ダイ
ヤフラム挿入時の要部の縦断側面図である。

【図１８】従来の実施の形態を示し、支柱への梁材連結
状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

３角形鋼管（鋼管）３Ａ平板部３ａ平板部内面（鋼管内面）７加熱炉８前段角形鋼管成形ミル 10 後段角形鋼管成形ミル 12 デスケーラー装置 20 冷却床装置 25 後段冷却床装置 40 十字型内部補強材（内部補強材） 41 Ｈ形鋼 41Ａフランジ部 41ａ被当接面 41Ｂウエブ部 42 Ｔ形鋼 42Ａフランジ部 42ａ被当接面 42Ｂウエブ部 45 他材連結部 50 内部補強材供給装置 51 腕杆 54 台車 60 内部補強材支持装置 61 クランプ腕 64 クランプ体 65 押し引き杆 75 端矯正装置 77 ねじ孔 80 支柱 81 梁材 84 ボルト 90 角筒型内部補強材（内部補強材） 90ａ被当接面 92 Ｈ字型内部補強材（内部補強材） 92ａ被当接面 94 円筒型内部補強材（内部補強材） 94ａ被当接面 96 十字型内部補強材（内部補強材） 96ａ被当接面 100 丸形鋼管 101 精製丸形鋼管（鋼管） 101 ａ内面（鋼管内面） 105 加熱炉 116 丸形鋼管成形ミル 118 前段角形鋼管成形ミル 120 後段角形鋼管成形ミルＡ高温加熱Ｂ放熱Ｌ内部補強材の外寸Ｓ隙間Ｗ角形鋼管３の内面幅寸法Ｗ＋α 角形鋼管３の加熱膨張時の内面幅寸法Ｒ角形鋼管３の角部３Ｂの曲率半径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外周に被当接面が形成された内部補強材
を準備しておき、この内部補強材を、加熱膨張された鋼
管内の所定位置まで挿入させ、鋼管の冷却収縮により鋼
管内面を内部補強材の被当接面に当接させて、鋼管と内
部補強材との重合部により他材連結部を形成したことを
特徴とする鋼管内への内部補強材取り付け方法。
【請求項２】内部補強材は、外周方向の少なくとも二
箇所に被当接面が形成されていることを特徴とする請求
項１記載の鋼管内への内部補強材取り付け方法。
【請求項３】内部補強材は、外周方向の全周に被当接
面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の鋼
管内への内部補強材取り付け方法。
【請求項４】熱間成形された鋼管内に内部補強材を挿
入させることを特徴とする請求項１記載の鋼管内への内
部補強材取り付け方法。