鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法
【課題】鉄筋の機械継手を製造する技術、及び塑性加工を行って機械継手の強度を高める技術を提供する。
【解決手段】心金５が差し込まれたワークＷ１を押圧するパンチ３２と、パンチ３２がワークＷ１と共に突入する、大径部４２１と小径部４２２とからなる成形孔４２ａを備えたダイ４２と、パンチ３２と連動して成形孔に突入するノックアウト４６と、を有するプレス機と、ワークＷ１の貫挿孔内に差し込まれると共に、ノックアウト４６からの押圧力を受ける心金ピン５４を有する心金５とにより、パンチ３２によりワークＷ１をダイ４２内に押し入れる工程と、ノックアウト４６により、ワークＷ１の貫挿孔の開口端から食み出した心金５の心金ピン５４を押圧して、心金５をワークＷ２の貫挿孔から押し出す工程と、ノックアウト４６により、ダイ４２内に押し入れられたワークＷ２を、ダイ４２外へ押し出す工程とを実行する。
【解決手段】心金５が差し込まれたワークＷ１を押圧するパンチ３２と、パンチ３２がワークＷ１と共に突入する、大径部４２１と小径部４２２とからなる成形孔４２ａを備えたダイ４２と、パンチ３２と連動して成形孔に突入するノックアウト４６と、を有するプレス機と、ワークＷ１の貫挿孔内に差し込まれると共に、ノックアウト４６からの押圧力を受ける心金ピン５４を有する心金５とにより、パンチ３２によりワークＷ１をダイ４２内に押し入れる工程と、ノックアウト４６により、ワークＷ１の貫挿孔の開口端から食み出した心金５の心金ピン５４を押圧して、心金５をワークＷ２の貫挿孔から押し出す工程と、ノックアウト４６により、ダイ４２内に押し入れられたワークＷ２を、ダイ４２外へ押し出す工程とを実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋の機械継手を製造する技術に関し、特に円筒状のワークを縮径する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高層ビルなど、鉄筋に大きな引張強度が求められる場合には、径の大きい高強度の鉄筋が用いられ、また、鉄筋の継手には機械継手が最も多く採用されている。鉄筋コンクリート造において、鉄筋は主に引張りの力に抗するために用いられるため、機械継手自体の引張り強度も、非常に高いものが求められる。
【０００３】
この点、特許文献１では、本願出願人により、機械継手による鉄筋の連結構造として、円筒状の機械継手であって、一端側に鉄筋を挿入して冷間圧着加工により一体化し、他端部側に雌ネジが形成された挿通孔を有するものが提案されている。この機械継手は二つ一組で鉄筋を連結するもので、一対の機械継手の挿通孔の雌ネジ側を互いに向かい合わせて、夫々の雌ネジ部分に、外周面上に雄ネジが形成された接続ボルトをねじ込む。これにより、鉄筋が連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０３７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の機械継手は大きな引張強度を備えるが、このような機械継手を製造する技術は、これまで開示されていなかった。また、製造時に塑性加工を行って、機械継手の強度自体を高める技術についても、これまで開示されていなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、鉄筋の機械継手を製造する技術、及び塑性加工を行って機械継手の強度を高め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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る鉄筋の機械継手の製造装置は、内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する装置であって、上記ワークに塑性加工を施すプレス機と、上記ワークの貫挿孔に差し込まれる略棒状の心金と、を有し、上記プレス機は、上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、有し、上記心金は、外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記心金は、上記ワークと上記パンチとの間に挟みこまれて上記ダイに突入するパンチからの押圧力を受けるヘッド、をさらに有し、上記心金ピンは、軸心方向に伸縮するバネを介在させて上記ヘッドに取り付けられているものとしてもよい。
【０００９】
上記ヘッドには、上記ワークの貫挿孔の縁に掛止して、上記心金を、その軸心が上記貫挿孔の中心に一致する位置に位置決めする爪部が形成されているものとしてもよい。
【００１０】
上記製造される鉄筋の機械継手はその内周面に、外周面に雄ネジが形成された、一対の機械継手を連結するボルトを螺合させるための雌ネジが形成されており、上記心金の心金ピンの径は、上記貫挿孔に形成される雌ネジの下径からなるものとしてもよい。
【００１１】
また、上記心金の心金ピンはその表面に、耐磨耗性材料が被覆、または耐磨耗処理が施されているものとしてもよい。
【００１２】
また、上記心金の心金ピンには、上記ノックアウト側に向かって径が小さくなるテーパーが形成されているものとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の別の観点に係る鉄筋の機械継手の製造方法は、内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する方法であって、上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、を有するプレス機と、外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有する心金とにより、上記パンチにより、上記ワークを、上記ダイ内に押し入れる工程と、上記ノックアウトにより、上記ワークの貫挿孔の開口端から食み出した心金の心金ピンを押圧して、上記心金を、上記ワークの貫挿孔から押し出す工程と、上記ノックアウトにより、上記ダイ内に押し入れられたワークを、上記ダイ外へ押し出す工程と、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造時に塑性加工が施され、強度が高められた、鉄筋の機械継手を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法において、（ａ）加工前のワーク、（ｂ）一部が縮径されたワーク、（ｃ）完成品としての機械継手、の斜視図を示す。
【図２】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置を構成するプレス機の構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置を構成する心金を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程のうち、最初の待機状態を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程において、パンチによって、ワークがダイ内へ押し入れられた状態を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程のうち、パンチによって、ワークがダイ内へ押し入れられる様子を示す部分拡大断面図であって、（ａ）押し入れられる前の状態、（ｂ）押し入れられた状態、を示す。
【図７】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程のうち、パンチによって、ワークがダイ外へ押し出される様子を示す部分拡大断面図であって、（ａ）心金がワークから押し出された状態、（ｂ）ワークがダイ外へ押し出された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び鉄筋の機械継手の製造方法について、図を参照して説明する。
まず、図１に、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び鉄筋の機械継手の製造方法による縮径加工を施すワークＷ１、縮径加工が施されたワークＷ２、及び、最終的に製造される機械継手Ｗ３を示す。
【００１７】
図１（ａ）に示されるように、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置による加工が施される前のワークＷ１は、円筒形状からなり、両端が開口した貫挿孔１１を内部に備えている。なお、このワークＷ１は鉄等の金属材料からなる。
また、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法は、ワークＷ１の一部を縮径する縮径加工を施すもので、図１（ｂ）に示されるように、縮径加工されたワークＷ２は、略中央から一端部側が、他端側に比して縮径されている（以下、当該縮径された部分を小径部１２とし、縮径されない部分を大径部１３とする）。
さらに、図１（ｃ）に示されるように、小径部１２の貫挿孔１１の内周面に雌ネジ１２ａが形成されて、完成品としての機械継手Ｗ３が得られる。
【００１８】
なお、この機械継手Ｗ３を用いて鉄筋を連結するときには、二つ一組の機械継手Ｗ３と、雌ネジ１２ａに螺合する雄ネジが外周面に形成された略円柱状のボルトを用意する。そして、各機械継手Ｗ３の大径部１３の貫挿孔１１内に鉄筋を挿入して冷間圧着加工により一体化すると共に、両機械継手Ｗ３の小径部１２を向かい合わせにし、一の鉄筋の小径部１２の貫挿孔１１にボルトの一端を螺合させ、他の鉄筋の小径部１２の貫挿孔１１にボルトの他端を螺合させる。
これにより、二つ一組の機械継手３によって鉄筋が連結される。
【００１９】
次に、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置について説明する。
本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置は、プレス機２と心金５とからなり、まず、プレス機２を図１に示す。
プレス機２は、上下動する上側ベース３と、固定設置された下側ベース４とからなる。
【００２０】
上側ベース３は、パンチプレート３１、パンチ３２、パンチホルダ３３、パンチ締め付け金具３４、プレーンガイド３５、ノックアウト連結継手３６、ノックアウト受け金具３７、ノックアウト調整ネジ３８を備える。
【００２１】
一方、下側ベース４は、ダイプレート４１、ダイ４２、ダイホルダ４３、ダイ締め付け金具４４、ノックアウトガイドフランジ４５を備える。
さらに、ノックアウトガイドフランジ４５に形成されている挿通孔４５ａには、ノックアウト４６が上下に摺動可能に挿し込まれている。
【００２２】
パンチ３２は、図５に示されるように、ワークＷ１に差し込まれた心金５を押圧することにより、ワークＷ１をダイ４２内に押し入れる。
このパンチ３２は、円柱状の押圧部３２ａと、押圧部３２ａの一端側に設けられたフランジ３２ｂからなる。
【００２３】
押圧部３２ａは、外径がダイ４２の円筒部４２１の成形孔４２ａの径よりも僅かに小さく、上側ベース３の上下動に応じてダイ４２内に突入する。この押圧部３２ａは、図５に示されるように、ワークＷ１をダイ４２内に押し入れる際、ワークＷ１の貫挿孔１１に差しこまれた心金５のヘッド５１に当接して押圧力を伝え、ワークＷ１と共にダイ４２内に突入する。
【００２４】
フランジ３２ｂは、パンチホルダ３３とパンチ締め付け金具３４によって形成される係合溝３３ａに係合しており、これによりパンチ３２がパンチプレート３１に固定されている。
【００２５】
パンチホルダ３３は、パンチプレート３１に取り付けられている。
このパンチホルダ３３は、下端部においてパンチ締め付け金具３４と係合溝３３ａを形成しており、係合溝３３ａにパンチ３２のフランジ３２ｂが係合することにより、パンチ３２を固定的に保持して、パンチプレート３１とパンチ３２とを連動させる。
【００２６】
パンチ締め付け金具３４は、パンチ３２を締め付けて水平方向の動きを規制し、ダイ４２の成形孔４２ａ上にパンチ３２を位置決めする。
また、このパンチ締め付け金具３４は、上端部においてパンチホルダ３３と係合溝３３ａを形成しており、係合溝３３ａにパンチ３２のフランジ３２ｂが係合することにより、パンチ３２がパンチプレート３１に固定される。
【００２７】
プレーンガイド３５は、パンチプレート３１上に取り付けられたシャフト３５ａと、ダイプレート４１に取り付けられたブッシュ３５ｂとから構成されている。シャフト３５ａは例えば、図示しないモータを駆動源として上下動し、これによりプレーンガイド３５は上側ベース３を上下動させる。
【００２８】
ノックアウト連結継手３６は、パンチプレート３１とノックアウト受け金具３７とを連結する。
ノックアウト受け金具３７は、ノックアウト連結継手３６を介してパンチプレート３１と連動して上下動する。このノックアウト受け金具３７には、両端が鉛直方向に開口し、内周面に雌ネジが形成されたネジ孔３７ａが形成されている。このネジ孔３７ａには、ノックアウト調整ネジ３８が螺合する。
【００２９】
ノックアウト調整ネジ３８は、外周面上に雄ネジが形成されている略棒状の部材であり、ノックアウト受け金具３７のネジ孔３７ａの内周面に形成されている雌ネジに螺合することにより、ノックアウト受け金具３７に取り付けられている。
このノックアウト調整ネジ３８とノックアウト４６とは、軸心が同一直線上にあり、上側ベース３が一定距離だけ上昇した範囲では、ノックアウト調整ネジ３８の上端部がノックアウト４６の下端部に当接し、ノックアウト調整ネジ３８の上下動に応じてノックアウト４６を上下させることができる。
また、このノックアウト調整ネジ３８は、回動させることで、ネジ孔３７ａの内周面に形成されている雌ネジに沿って上下方向に取付位置を調整することができる。取付位置を上下方向に調整することで、ノックアウト４６の上下動の幅を調整することができる。
【００３０】
ダイプレート４１は、ダイ４２を設置するための盤状の基台であり、中央部には、ノックアウト４６を挿通させるための挿通孔４１ａが形成されている。また、ダイプレート４１には、ダイプレート４１の挿通孔４１ａ、ダイホルダ４３の挿通孔４３ａ、及びノックアウトガイドフランジ４５の挿通孔４５ａの中心が一致するようにして、上面側にダイホルダ４３、下面側にノックアウトガイドフランジ４５が取り付けられている。
【００３１】
ダイ４２は、ワークＷ１を成型するための金型であり、内部に、ワークＷ１を成型するための成形孔４２ａを備えた筒状部材である。
このダイ４２は、パンチ３２側の円筒部４２１と、ノックアウト４６側の縮径部４２２とからなる。
円筒部４２１は、内部の成形孔４２ａが、ワークＷ１の外径よりも略同一の径を有している。なお、円筒部４２１の成形孔４２ａの径は、ワークＷ１の外径よりも僅かに小さく構成してもよく、この場合には、円筒部４２１の成形孔４２ａ内にワークＷ１をパンチ３２により押し込んだ際に、ワークＷ１の個体差による僅かな外径の誤差を調整することができる。
また、縮径部４２２は、内部の成形孔４２ａの径が、円筒部４２１の成形孔４２ａの径よりも小さく形成されている。さらに詳しくは、円筒部４２１との境界部分から、ワークＷ２の小径部１２の外径よりも僅かに大きい径に徐々に縮径する部分と、当該縮径した径に一定距離だけ保たれた部分と、ノックアウト４６が突入する開口部側へ向かって徐々に拡径した部分とからなる。
【００３２】
ダイホルダ４３は、ダイプレート４１上にダイ４２を保持するための部材であり、ダイプレート４１とダイ４２とを一体的に固定する。このダイホルダ４３には、中央にノックアウト４６を挿通させるための挿通孔４３ａが形成されている。
【００３３】
ダイ締め付け金具４４は、ダイ４２の開口端部に取り付けられて、ダイ４２を締め付けて安定的に固定する。このダイ締め付け金具４４には、中央にパンチ３２を挿通させるための挿通孔４４ａが形成されている。
【００３４】
ノックアウトガイドフランジ４５は、ダイプレート４１の挿通孔４１ａの近傍に取り付けられており、その中央には、ノックアウト４６の軸心部の外径よりも僅かに大きく、ノックアウト４６の頭部の径よりも小さい径の挿通孔４５ａが形成されている。
ノックアウトガイドフランジ４５の挿通孔４５ａ、ダイプレート４１の挿通孔４１ａ、ダイホルダ４３の挿通孔４３ａ、ダイ４２の成形孔４２ａは全て一直線上にあり、ノックアウト４６は、上側ベース３の上昇に応じてノックアウトガイドフランジ４５にガイドされ、ダイ４２内に突入する。
【００３５】
ノックアウト４６は、軸心部４６ａと頭部４６ｂとから構成される、断面略Ｔ字状の棒状部材である。平面円形の頭部４６ｂは、その径が、ダイ４２の縮径部４２２の貫挿孔１１の径よりも僅かに小さく構成されている。
このノックアウト４６は、ノックアウト調整ネジ３８の上下動に応じて上下動する。上下動の際、ノックアウト４６は、ノックアウトガイドフランジ４５にガイドされて、ダイ４２内に下方から突入し、ダイ４２内のワークＷ２をダイ４２外へ押し出す。
【００３６】
次に、プレス機２と共に用いられる心金５について、図３を参照して説明する。
心金５は、プレス機２によりワークＷ１を加工する際、ワークＷ１の貫挿孔１１に差し込んで利用される部材であり、ヘッド５１と、キャップスクリュー５２と、バネ５３と、心金ピン５４とからなる。
【００３７】
ヘッド５１は、心金ピン５４の一端側に取り付けられる円柱状の部材である。
このヘッド５１は、外径がワークＷ１の外径と略同径に構成されており、心金５をワークＷ１の貫挿孔１１に差し込んだ際、ヘッド５１の開口端部の縁が、ワークＷ１の縁に引っ掛かり、ヘッド５１はワークＷ１に挿入不能となっている。
また、後述の通り、このヘッド５１には一端が開口した空隙５１２が内部に形成されており、当該開口端部の縁には、径方向内側に向かって徐々に突出した爪部５１１が形成されている。この爪部５１１は、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を差し込んだ際、貫挿孔１１の縁に掛止し、心金５の軸心とワークＷ１の貫挿孔１１の中心とが一致するようにワークＷ１上に心金５を位置決めする。
【００３８】
また、ヘッド５１の内部には、一端が開口した略筒状の空隙５１２が形成されており、この空隙５１２によってキャップスクリュー５２が保持される。
空隙５１２には、内壁から径方向内側に突出した突出部５１３が形成されており、これにより空隙５１２は、突出部５１３より奥側の空隙５１２ａと、開口部側の空隙５１２ｂとから構成されている。
【００３９】
空隙５１２ａには、キャップスクリュー５２の頭部５２ｂが、軸心方向に摺動可能に嵌合する。キャップスクリュー５２の頭部５２ｂの径は、空隙５１２ａの内径よりも僅かに小さく、且つ、突出部５１３が形成する内径よりも大きく構成されており、突出部５１３によって空隙５１２ａ外へ抜出不能に構成されている。
また、突出部５１３と、キャップスクリュー５２の頭部５２ｂとの間には、バネ５３が挟み込まれており、キャップスクリュー５２を空隙５１２ａの閉端部方向（奥側）に付勢する。
【００４０】
空隙５１２ｂには、開口部から心金ピン５４が、軸心方向に摺動可能に嵌合している。
心金ピン５４は、略棒状の部材であって、大径部５４ａと、小径部５４ｂと、先端部５４ｃとから構成されている。なお、大径部５４ａと小径部５４ｂの境目では、大径部５４ａから小径部５４ｂへ徐々に径が小さくなっている。
大径部５４ａの外径は、空隙５１２ｂの内径よりも僅かに小さく、大径部５４ａの一部は空隙５１２ｂに摺動可能に嵌合する。また、大径部５４ａの外径は、ワークＷ１の貫挿孔１１の径よりも小さく構成されており、ワークＷ１の貫挿孔１１に挿入可能に構成されている。
【００４１】
さらに、大径部５４ａの内部には、一端側に開口した嵌合孔５４ｄが形成されている。
この嵌合孔５４ｄの内周面には雌ネジが切られており、キャップスクリュー５２の軸心部５２ａの外周面に形成されている雄ネジに螺合される。
【００４２】
小径部５４ｂには、先端部５４ｃ側に向かって徐々に径が小さくなるよう、テーパーが形成されている。
この小径部５４ｂの外径は、ワークＷ２の小径部１２の貫挿孔１１の内径よりも僅かに小さく構成されており、この小径部５４ｂの外径に合わせて、ワークＷ１が縮径される。
【００４３】
先端部５４ｃは、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を差し込む際の先端部分を構成する。
この先端部５４ｃには、小径部５４ｂとの境目から先端に向かって径が小さくなるようにテーパーが形成されている。
このようにテーパーが形成されていることで、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を差し込む際、差し込み易くなっている。
【００４４】
なお、心金ピン５４は、その表面に、硬質クロムメッキ処理、窒化処理、炭化チタンコーティング、窒化チタンコーティング、窒化アルミニウムチタンコーティング、ダイヤモンドライクカーボンコーティング等、耐磨耗性材料が被覆、または耐磨耗処理が施されており、平滑性や硬度が保持されている。
【００４５】
また、心金ピン５４は、ワークＷ１の貫挿孔１１に差し込まれた際、ヘッド５１に形成されている爪部５１１が貫挿孔１１の縁に掛止し、その軸心がワークＷ１の貫挿孔１１の中心と正確に一致する。そのため、ワークＷ１を縮径して得られたワークＷ２の縮径部１２の貫挿孔１１は、周方向において厚みに偏りがなく、その内径及び外径において歪みのない、正確な円形状を構成する。
このように高い精度で縮径を行うことができるので、心金ピン５４の小径部５４ｂの径を、ワークＷ２の貫挿孔１１に形成する雌ネジ１２ａの下径に応じたものとすることで、ワークＷ２の縮径部１２の貫挿孔１１の径を、雌ネジ１２ａの下径と同寸に形成することができる。この場合には、雌ネジ４２ａを形成する前工程としてドリル加工を施す必要がなくなることから、精度及び強度の高い、縮径された貫挿孔１１を形成することができるし、ドリル加工による切粉が発生することもない。また、心金５を用いた縮径加工により、貫挿孔１１の径を雌ネジ４２ａの下径と同寸の径に形成しつつ、従来であればドリル加工による切粉として廃棄された余剰な厚みを展延させ、ワーク１自体の伸長に用いることができる。これにより、従来よりも短いワークＷ１から所望の長さのワークＷ２を得ることができ、材料の無駄がなく、コスト削減にも効果がある。
【００４６】
キャップスクリュー５２は、平面円形の略棒状の部材であり、軸心部５２ａと、軸心部５２ａよりも大径の頭部５２ｂとから構成される。
このキャップスクリュー５２の頭部５２ｂは、ヘッド５１の空隙５１２ａに摺動可能に嵌合している。また、軸心部５２ａの外周面には雄ネジが形成されており、心金ピン５４の嵌合孔５４ｄの内周面に形成されている雌ネジに螺合する。軸心部５２ａと嵌合孔５４ｄが螺合することにより、キャップスクリュー５２と心金ピン５４が一体的に動作する。
【００４７】
以上のような構成からなる心金５は、ヘッド５１が固定された状態で、心金ピン５４がヘッド５１と対向する側へ引っ張られた際、一体的に螺合している心金ピン５４とキャップスクリュー５２とが、バネ５３の付勢力に抗して空隙５１２外へ引っ張られる。
【００４８】
続いて、本実施形態に係る機械継手の製造方法について説明する。
まず、加工の開始時点では、図４に示されるように、プレス機２は上側ベース３が上死点に位置し、パンチ３２がダイ４２から離間した状態で待機している。
また、ノックアウト４６も上端位置に押し上げられた状態になっている。このとき、ノックアウト４６の上端面は、ダイ締め付け金具４４の上端面よりも低い位置にある。
また、ダイ締め付け金具４４の挿通孔４４ａから、ダイ４２の成形孔４２ａ内にワークＷ１の一部を嵌め入れると、ワークＷ１の外径と略同じ、あるいは僅かに小さい径の、ダイ４２の円筒部４２１の成形孔４２ａにワークＷ１が引っ掛かり、ワークＷ１を、横倒しない状態に保持することができる。
【００４９】
上記のとおりに、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を挿入した上で、ワークＷ１をダイ４２上に設置すると、上側ベース３を下降させる。上側ベース３を下降させると、ノックアウト４６とパンチ３２が下降し始める。
【００５０】
さらに上側ベース３を下降させると、図５に示されるように、パンチ３２がワークＷ１に差し込まれた心金５のヘッド５１に当接し、ワークＷ１を、ダイ４２の成形孔４２ａ内へ押し込み始める。
これによりワークＷ１は、ダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａの形状に縮径される。
【００５１】
ここで、ワークＷ１の縮径の過程を図６に示す。
図６（ａ）に示されるように、縮径される前の状態では、心金５のキャップスクリュー５２は、バネ５３の付勢力を受けて上端位置にある。
これに対して、パンチ３２がワークＷ１をダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａ内に押し入れ始めると、図６（ｂ）に示されるように、ワークＷ１は、ダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａの内壁の形状と、心金ピン５４の外周形状に応じて縮径する。このとき、ワークＷ１の縮径された部分は、心金ピン５４の外周面と、ダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａの内壁との間の距離が、ワークＷ１の厚みよりも狭く構成されていることから、心金ピン５４に圧着すると共に、端部方向（図示、下方向）に展延する。このように、ワークＷ１の縮径された部分が心金ピン５４に圧着した状態で端部方向に展延すると、心金ピン５４もワークＷ１の展延方向に引っ張られ、心金ピン５４と一体的に嵌合したキャップスクリュー５２と共に、バネ５３の付勢力に抗して空隙５１２外へ引っ張り出される。
【００５２】
以上のようにして上側ベース３を下降させることにより、ワークＷ１の所定の部分を縮径してワークＷ２を得ると、上側ベース３を上昇させてワークＷ２をダイ４２から抜き出す。
図７（ａ）に示されるように、上側ベース３を上昇させると、パンチ３２がワークＷ２から離間する。また、これと同時に、ノックアウト４６が再び、ダイ４２の成形孔４２ａ内へ突入してくる。
【００５３】
ここで、ダイ４２の成形孔４２ａ内に突入したノックアウト４６はまず、心金５の心金ピン５４に当接し、心金ピン５４に上向きの押圧力を与える。
このとき、ワークＷ２の小径部１２が、心金ピン５４よりも、ダイ４２の成形孔４２ａの内壁により強く圧着していること、心金ピン５４に耐磨耗性材料がコーティングされ、あるいは耐磨耗処理が施されているために、心金ピン２４とワークＷ２の貫挿孔１１の内周面との摩擦が小さいこと、また、バネ５３の付勢力が働くことから、図７（ｂ）に示されるように、ワークＷ２がダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａに留まったままの状態で、ノックアウト４６に押圧された心金ピン５４が空隙５１２内へ引っ込む。心金ピン５４が空隙５１２内に引っ込むと、心金ピン５４の小径部５４ｂに、先端部５４ｃ方向に向かって径が小さくなるテーパーが形成されているために、心金ピン５４がワークＷ２の貫挿孔１１の内壁から離れる。
【００５４】
ここからさらに、上側ベース３を上昇させると、ノックアウト４６の上端面がワークＷ２の下端面に当接し、ノックアウト４６がワークＷ２を上方に押圧し始める。
これによりワークＷ２は、図７（ｃ）に示されるように、ダイ４２の成形孔４２ａ外に押し出される。
【００５５】
こうして縮径加工が施されたワークＷ２は、小径部１２の貫挿孔１１の内壁に雌ネジ１２ａを形成することで、完成品としての機械継手Ｗ３となる。
以上の本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によれば、プレス機２と心金５が別体として構成されているので、ワークＷ１が縮径されてワークＷ１と心金５が圧着した状態でも、パンチ３２をワークＷ１から離間させることができる。そのため、パンチ３２と心金５とを一体とした場合と異なり、ダイ４２内に突入させたパンチ３２をダイ４２外に戻す際、ワークＷ１と心金５の圧着によってパンチ３２等に無理な力がかかり、パンチ３２等を破損するといったことを防ぐことができる。
また、縮径加工によってワークＷ２に圧着した心金５は、ノックアウト４６によってワークＷ２から外すことができる。
【００５６】
また、心金ピン５４が、バネ５３を介在させてヘッド５１に取り付けられて、軸心方向に伸縮させることができるので、ワークＷ１が縮径加工によって、心金ピン５４に圧着しながら展延する際、バネ５３の伸長分だけ、心金ピン５４に作用する力を吸収して、心金５の破損を防ぐことができる。
【００５７】
なお、以上の本実施形態において、ワークＷ１の縮径する部分の長さは、ダイ４２の縮径部４２２の長さや、パンチ３２によってワークＷ１をダイ４２の成形孔４２ａに押し入れる量を適宜に設定することで変えることができる。
また、心金ピン５４は、大径部５４ａ、小径部５４ｂ、先端部５４ｃの、径の異なる３つの部分から構成されるものとしたが、これに限らず、ワークＷ２の縮径部１２の貫挿孔１１の径を決定する小径部５４ｂのみで構成することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク
Ｗ３ 機械継手
１１ 貫挿孔
１２ 小径部
１２ａ 雌ネジ
１３ 大径部
２ プレス機
３ 上側ベース
３１ パンチプレート
３２ パンチ
３３ パンチホルダ
３４ パンチ締め付け金具
３５ プレーンガイド
３６ ノックアウト連結継手
３７ ノックアウト受け金具
３８ ノックアウト調整ネジ
４ 下側ベース
４１ ダイプレート
４２ ダイ
４３ ダイホルダ
４４ ダイ締め付け金具
４５ ノックアウトガイドフランジ
４６ ノックアウト
５ 心金
５１ ヘッド
５２ キャップスクリュー
５３ バネ
５４ 心金ピン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋の機械継手を製造する技術に関し、特に円筒状のワークを縮径する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高層ビルなど、鉄筋に大きな引張強度が求められる場合には、径の大きい高強度の鉄筋が用いられ、また、鉄筋の継手には機械継手が最も多く採用されている。鉄筋コンクリート造において、鉄筋は主に引張りの力に抗するために用いられるため、機械継手自体の引張り強度も、非常に高いものが求められる。
【０００３】
この点、特許文献１では、本願出願人により、機械継手による鉄筋の連結構造として、円筒状の機械継手であって、一端側に鉄筋を挿入して冷間圧着加工により一体化し、他端部側に雌ネジが形成された挿通孔を有するものが提案されている。この機械継手は二つ一組で鉄筋を連結するもので、一対の機械継手の挿通孔の雌ネジ側を互いに向かい合わせて、夫々の雌ネジ部分に、外周面上に雄ネジが形成された接続ボルトをねじ込む。これにより、鉄筋が連結される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０３７３８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の機械継手は大きな引張強度を備えるが、このような機械継手を製造する技術は、これまで開示されていなかった。また、製造時に塑性加工を行って、機械継手の強度自体を高める技術についても、これまで開示されていなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、鉄筋の機械継手を製造する技術、及び塑性加工を行って機械継手の強度を高め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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る鉄筋の機械継手の製造装置は、内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する装置であって、上記ワークに塑性加工を施すプレス機と、上記ワークの貫挿孔に差し込まれる略棒状の心金と、を有し、上記プレス機は、上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、有し、上記心金は、外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、上記心金は、上記ワークと上記パンチとの間に挟みこまれて上記ダイに突入するパンチからの押圧力を受けるヘッド、をさらに有し、上記心金ピンは、軸心方向に伸縮するバネを介在させて上記ヘッドに取り付けられているものとしてもよい。
【０００９】
上記ヘッドには、上記ワークの貫挿孔の縁に掛止して、上記心金を、その軸心が上記貫挿孔の中心に一致する位置に位置決めする爪部が形成されているものとしてもよい。
【００１０】
上記製造される鉄筋の機械継手はその内周面に、外周面に雄ネジが形成された、一対の機械継手を連結するボルトを螺合させるための雌ネジが形成されており、上記心金の心金ピンの径は、上記貫挿孔に形成される雌ネジの下径からなるものとしてもよい。
【００１１】
また、上記心金の心金ピンはその表面に、耐磨耗性材料が被覆、または耐磨耗処理が施されているものとしてもよい。
【００１２】
また、上記心金の心金ピンには、上記ノックアウト側に向かって径が小さくなるテーパーが形成されているものとしてもよい。
【００１３】
また、本発明の別の観点に係る鉄筋の機械継手の製造方法は、内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する方法であって、上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、を有するプレス機と、外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有する心金とにより、上記パンチにより、上記ワークを、上記ダイ内に押し入れる工程と、上記ノックアウトにより、上記ワークの貫挿孔の開口端から食み出した心金の心金ピンを押圧して、上記心金を、上記ワークの貫挿孔から押し出す工程と、上記ノックアウトにより、上記ダイ内に押し入れられたワークを、上記ダイ外へ押し出す工程と、を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、製造時に塑性加工が施され、強度が高められた、鉄筋の機械継手を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法において、（ａ）加工前のワーク、（ｂ）一部が縮径されたワーク、（ｃ）完成品としての機械継手、の斜視図を示す。
【図２】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置を構成するプレス機の構成を示す断面図である。
【図３】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置を構成する心金を示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程のうち、最初の待機状態を示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程において、パンチによって、ワークがダイ内へ押し入れられた状態を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程のうち、パンチによって、ワークがダイ内へ押し入れられる様子を示す部分拡大断面図であって、（ａ）押し入れられる前の状態、（ｂ）押し入れられた状態、を示す。
【図７】本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によって実行される一連の工程のうち、パンチによって、ワークがダイ外へ押し出される様子を示す部分拡大断面図であって、（ａ）心金がワークから押し出された状態、（ｂ）ワークがダイ外へ押し出された状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び鉄筋の機械継手の製造方法について、図を参照して説明する。
まず、図１に、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び鉄筋の機械継手の製造方法による縮径加工を施すワークＷ１、縮径加工が施されたワークＷ２、及び、最終的に製造される機械継手Ｗ３を示す。
【００１７】
図１（ａ）に示されるように、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置による加工が施される前のワークＷ１は、円筒形状からなり、両端が開口した貫挿孔１１を内部に備えている。なお、このワークＷ１は鉄等の金属材料からなる。
また、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法は、ワークＷ１の一部を縮径する縮径加工を施すもので、図１（ｂ）に示されるように、縮径加工されたワークＷ２は、略中央から一端部側が、他端側に比して縮径されている（以下、当該縮径された部分を小径部１２とし、縮径されない部分を大径部１３とする）。
さらに、図１（ｃ）に示されるように、小径部１２の貫挿孔１１の内周面に雌ネジ１２ａが形成されて、完成品としての機械継手Ｗ３が得られる。
【００１８】
なお、この機械継手Ｗ３を用いて鉄筋を連結するときには、二つ一組の機械継手Ｗ３と、雌ネジ１２ａに螺合する雄ネジが外周面に形成された略円柱状のボルトを用意する。そして、各機械継手Ｗ３の大径部１３の貫挿孔１１内に鉄筋を挿入して冷間圧着加工により一体化すると共に、両機械継手Ｗ３の小径部１２を向かい合わせにし、一の鉄筋の小径部１２の貫挿孔１１にボルトの一端を螺合させ、他の鉄筋の小径部１２の貫挿孔１１にボルトの他端を螺合させる。
これにより、二つ一組の機械継手３によって鉄筋が連結される。
【００１９】
次に、本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置について説明する。
本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置は、プレス機２と心金５とからなり、まず、プレス機２を図１に示す。
プレス機２は、上下動する上側ベース３と、固定設置された下側ベース４とからなる。
【００２０】
上側ベース３は、パンチプレート３１、パンチ３２、パンチホルダ３３、パンチ締め付け金具３４、プレーンガイド３５、ノックアウト連結継手３６、ノックアウト受け金具３７、ノックアウト調整ネジ３８を備える。
【００２１】
一方、下側ベース４は、ダイプレート４１、ダイ４２、ダイホルダ４３、ダイ締め付け金具４４、ノックアウトガイドフランジ４５を備える。
さらに、ノックアウトガイドフランジ４５に形成されている挿通孔４５ａには、ノックアウト４６が上下に摺動可能に挿し込まれている。
【００２２】
パンチ３２は、図５に示されるように、ワークＷ１に差し込まれた心金５を押圧することにより、ワークＷ１をダイ４２内に押し入れる。
このパンチ３２は、円柱状の押圧部３２ａと、押圧部３２ａの一端側に設けられたフランジ３２ｂからなる。
【００２３】
押圧部３２ａは、外径がダイ４２の円筒部４２１の成形孔４２ａの径よりも僅かに小さく、上側ベース３の上下動に応じてダイ４２内に突入する。この押圧部３２ａは、図５に示されるように、ワークＷ１をダイ４２内に押し入れる際、ワークＷ１の貫挿孔１１に差しこまれた心金５のヘッド５１に当接して押圧力を伝え、ワークＷ１と共にダイ４２内に突入する。
【００２４】
フランジ３２ｂは、パンチホルダ３３とパンチ締め付け金具３４によって形成される係合溝３３ａに係合しており、これによりパンチ３２がパンチプレート３１に固定されている。
【００２５】
パンチホルダ３３は、パンチプレート３１に取り付けられている。
このパンチホルダ３３は、下端部においてパンチ締め付け金具３４と係合溝３３ａを形成しており、係合溝３３ａにパンチ３２のフランジ３２ｂが係合することにより、パンチ３２を固定的に保持して、パンチプレート３１とパンチ３２とを連動させる。
【００２６】
パンチ締め付け金具３４は、パンチ３２を締め付けて水平方向の動きを規制し、ダイ４２の成形孔４２ａ上にパンチ３２を位置決めする。
また、このパンチ締め付け金具３４は、上端部においてパンチホルダ３３と係合溝３３ａを形成しており、係合溝３３ａにパンチ３２のフランジ３２ｂが係合することにより、パンチ３２がパンチプレート３１に固定される。
【００２７】
プレーンガイド３５は、パンチプレート３１上に取り付けられたシャフト３５ａと、ダイプレート４１に取り付けられたブッシュ３５ｂとから構成されている。シャフト３５ａは例えば、図示しないモータを駆動源として上下動し、これによりプレーンガイド３５は上側ベース３を上下動させる。
【００２８】
ノックアウト連結継手３６は、パンチプレート３１とノックアウト受け金具３７とを連結する。
ノックアウト受け金具３７は、ノックアウト連結継手３６を介してパンチプレート３１と連動して上下動する。このノックアウト受け金具３７には、両端が鉛直方向に開口し、内周面に雌ネジが形成されたネジ孔３７ａが形成されている。このネジ孔３７ａには、ノックアウト調整ネジ３８が螺合する。
【００２９】
ノックアウト調整ネジ３８は、外周面上に雄ネジが形成されている略棒状の部材であり、ノックアウト受け金具３７のネジ孔３７ａの内周面に形成されている雌ネジに螺合することにより、ノックアウト受け金具３７に取り付けられている。
このノックアウト調整ネジ３８とノックアウト４６とは、軸心が同一直線上にあり、上側ベース３が一定距離だけ上昇した範囲では、ノックアウト調整ネジ３８の上端部がノックアウト４６の下端部に当接し、ノックアウト調整ネジ３８の上下動に応じてノックアウト４６を上下させることができる。
また、このノックアウト調整ネジ３８は、回動させることで、ネジ孔３７ａの内周面に形成されている雌ネジに沿って上下方向に取付位置を調整することができる。取付位置を上下方向に調整することで、ノックアウト４６の上下動の幅を調整することができる。
【００３０】
ダイプレート４１は、ダイ４２を設置するための盤状の基台であり、中央部には、ノックアウト４６を挿通させるための挿通孔４１ａが形成されている。また、ダイプレート４１には、ダイプレート４１の挿通孔４１ａ、ダイホルダ４３の挿通孔４３ａ、及びノックアウトガイドフランジ４５の挿通孔４５ａの中心が一致するようにして、上面側にダイホルダ４３、下面側にノックアウトガイドフランジ４５が取り付けられている。
【００３１】
ダイ４２は、ワークＷ１を成型するための金型であり、内部に、ワークＷ１を成型するための成形孔４２ａを備えた筒状部材である。
このダイ４２は、パンチ３２側の円筒部４２１と、ノックアウト４６側の縮径部４２２とからなる。
円筒部４２１は、内部の成形孔４２ａが、ワークＷ１の外径よりも略同一の径を有している。なお、円筒部４２１の成形孔４２ａの径は、ワークＷ１の外径よりも僅かに小さく構成してもよく、この場合には、円筒部４２１の成形孔４２ａ内にワークＷ１をパンチ３２により押し込んだ際に、ワークＷ１の個体差による僅かな外径の誤差を調整することができる。
また、縮径部４２２は、内部の成形孔４２ａの径が、円筒部４２１の成形孔４２ａの径よりも小さく形成されている。さらに詳しくは、円筒部４２１との境界部分から、ワークＷ２の小径部１２の外径よりも僅かに大きい径に徐々に縮径する部分と、当該縮径した径に一定距離だけ保たれた部分と、ノックアウト４６が突入する開口部側へ向かって徐々に拡径した部分とからなる。
【００３２】
ダイホルダ４３は、ダイプレート４１上にダイ４２を保持するための部材であり、ダイプレート４１とダイ４２とを一体的に固定する。このダイホルダ４３には、中央にノックアウト４６を挿通させるための挿通孔４３ａが形成されている。
【００３３】
ダイ締め付け金具４４は、ダイ４２の開口端部に取り付けられて、ダイ４２を締め付けて安定的に固定する。このダイ締め付け金具４４には、中央にパンチ３２を挿通させるための挿通孔４４ａが形成されている。
【００３４】
ノックアウトガイドフランジ４５は、ダイプレート４１の挿通孔４１ａの近傍に取り付けられており、その中央には、ノックアウト４６の軸心部の外径よりも僅かに大きく、ノックアウト４６の頭部の径よりも小さい径の挿通孔４５ａが形成されている。
ノックアウトガイドフランジ４５の挿通孔４５ａ、ダイプレート４１の挿通孔４１ａ、ダイホルダ４３の挿通孔４３ａ、ダイ４２の成形孔４２ａは全て一直線上にあり、ノックアウト４６は、上側ベース３の上昇に応じてノックアウトガイドフランジ４５にガイドされ、ダイ４２内に突入する。
【００３５】
ノックアウト４６は、軸心部４６ａと頭部４６ｂとから構成される、断面略Ｔ字状の棒状部材である。平面円形の頭部４６ｂは、その径が、ダイ４２の縮径部４２２の貫挿孔１１の径よりも僅かに小さく構成されている。
このノックアウト４６は、ノックアウト調整ネジ３８の上下動に応じて上下動する。上下動の際、ノックアウト４６は、ノックアウトガイドフランジ４５にガイドされて、ダイ４２内に下方から突入し、ダイ４２内のワークＷ２をダイ４２外へ押し出す。
【００３６】
次に、プレス機２と共に用いられる心金５について、図３を参照して説明する。
心金５は、プレス機２によりワークＷ１を加工する際、ワークＷ１の貫挿孔１１に差し込んで利用される部材であり、ヘッド５１と、キャップスクリュー５２と、バネ５３と、心金ピン５４とからなる。
【００３７】
ヘッド５１は、心金ピン５４の一端側に取り付けられる円柱状の部材である。
このヘッド５１は、外径がワークＷ１の外径と略同径に構成されており、心金５をワークＷ１の貫挿孔１１に差し込んだ際、ヘッド５１の開口端部の縁が、ワークＷ１の縁に引っ掛かり、ヘッド５１はワークＷ１に挿入不能となっている。
また、後述の通り、このヘッド５１には一端が開口した空隙５１２が内部に形成されており、当該開口端部の縁には、径方向内側に向かって徐々に突出した爪部５１１が形成されている。この爪部５１１は、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を差し込んだ際、貫挿孔１１の縁に掛止し、心金５の軸心とワークＷ１の貫挿孔１１の中心とが一致するようにワークＷ１上に心金５を位置決めする。
【００３８】
また、ヘッド５１の内部には、一端が開口した略筒状の空隙５１２が形成されており、この空隙５１２によってキャップスクリュー５２が保持される。
空隙５１２には、内壁から径方向内側に突出した突出部５１３が形成されており、これにより空隙５１２は、突出部５１３より奥側の空隙５１２ａと、開口部側の空隙５１２ｂとから構成されている。
【００３９】
空隙５１２ａには、キャップスクリュー５２の頭部５２ｂが、軸心方向に摺動可能に嵌合する。キャップスクリュー５２の頭部５２ｂの径は、空隙５１２ａの内径よりも僅かに小さく、且つ、突出部５１３が形成する内径よりも大きく構成されており、突出部５１３によって空隙５１２ａ外へ抜出不能に構成されている。
また、突出部５１３と、キャップスクリュー５２の頭部５２ｂとの間には、バネ５３が挟み込まれており、キャップスクリュー５２を空隙５１２ａの閉端部方向（奥側）に付勢する。
【００４０】
空隙５１２ｂには、開口部から心金ピン５４が、軸心方向に摺動可能に嵌合している。
心金ピン５４は、略棒状の部材であって、大径部５４ａと、小径部５４ｂと、先端部５４ｃとから構成されている。なお、大径部５４ａと小径部５４ｂの境目では、大径部５４ａから小径部５４ｂへ徐々に径が小さくなっている。
大径部５４ａの外径は、空隙５１２ｂの内径よりも僅かに小さく、大径部５４ａの一部は空隙５１２ｂに摺動可能に嵌合する。また、大径部５４ａの外径は、ワークＷ１の貫挿孔１１の径よりも小さく構成されており、ワークＷ１の貫挿孔１１に挿入可能に構成されている。
【００４１】
さらに、大径部５４ａの内部には、一端側に開口した嵌合孔５４ｄが形成されている。
この嵌合孔５４ｄの内周面には雌ネジが切られており、キャップスクリュー５２の軸心部５２ａの外周面に形成されている雄ネジに螺合される。
【００４２】
小径部５４ｂには、先端部５４ｃ側に向かって徐々に径が小さくなるよう、テーパーが形成されている。
この小径部５４ｂの外径は、ワークＷ２の小径部１２の貫挿孔１１の内径よりも僅かに小さく構成されており、この小径部５４ｂの外径に合わせて、ワークＷ１が縮径される。
【００４３】
先端部５４ｃは、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を差し込む際の先端部分を構成する。
この先端部５４ｃには、小径部５４ｂとの境目から先端に向かって径が小さくなるようにテーパーが形成されている。
このようにテーパーが形成されていることで、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を差し込む際、差し込み易くなっている。
【００４４】
なお、心金ピン５４は、その表面に、硬質クロムメッキ処理、窒化処理、炭化チタンコーティング、窒化チタンコーティング、窒化アルミニウムチタンコーティング、ダイヤモンドライクカーボンコーティング等、耐磨耗性材料が被覆、または耐磨耗処理が施されており、平滑性や硬度が保持されている。
【００４５】
また、心金ピン５４は、ワークＷ１の貫挿孔１１に差し込まれた際、ヘッド５１に形成されている爪部５１１が貫挿孔１１の縁に掛止し、その軸心がワークＷ１の貫挿孔１１の中心と正確に一致する。そのため、ワークＷ１を縮径して得られたワークＷ２の縮径部１２の貫挿孔１１は、周方向において厚みに偏りがなく、その内径及び外径において歪みのない、正確な円形状を構成する。
このように高い精度で縮径を行うことができるので、心金ピン５４の小径部５４ｂの径を、ワークＷ２の貫挿孔１１に形成する雌ネジ１２ａの下径に応じたものとすることで、ワークＷ２の縮径部１２の貫挿孔１１の径を、雌ネジ１２ａの下径と同寸に形成することができる。この場合には、雌ネジ４２ａを形成する前工程としてドリル加工を施す必要がなくなることから、精度及び強度の高い、縮径された貫挿孔１１を形成することができるし、ドリル加工による切粉が発生することもない。また、心金５を用いた縮径加工により、貫挿孔１１の径を雌ネジ４２ａの下径と同寸の径に形成しつつ、従来であればドリル加工による切粉として廃棄された余剰な厚みを展延させ、ワーク１自体の伸長に用いることができる。これにより、従来よりも短いワークＷ１から所望の長さのワークＷ２を得ることができ、材料の無駄がなく、コスト削減にも効果がある。
【００４６】
キャップスクリュー５２は、平面円形の略棒状の部材であり、軸心部５２ａと、軸心部５２ａよりも大径の頭部５２ｂとから構成される。
このキャップスクリュー５２の頭部５２ｂは、ヘッド５１の空隙５１２ａに摺動可能に嵌合している。また、軸心部５２ａの外周面には雄ネジが形成されており、心金ピン５４の嵌合孔５４ｄの内周面に形成されている雌ネジに螺合する。軸心部５２ａと嵌合孔５４ｄが螺合することにより、キャップスクリュー５２と心金ピン５４が一体的に動作する。
【００４７】
以上のような構成からなる心金５は、ヘッド５１が固定された状態で、心金ピン５４がヘッド５１と対向する側へ引っ張られた際、一体的に螺合している心金ピン５４とキャップスクリュー５２とが、バネ５３の付勢力に抗して空隙５１２外へ引っ張られる。
【００４８】
続いて、本実施形態に係る機械継手の製造方法について説明する。
まず、加工の開始時点では、図４に示されるように、プレス機２は上側ベース３が上死点に位置し、パンチ３２がダイ４２から離間した状態で待機している。
また、ノックアウト４６も上端位置に押し上げられた状態になっている。このとき、ノックアウト４６の上端面は、ダイ締め付け金具４４の上端面よりも低い位置にある。
また、ダイ締め付け金具４４の挿通孔４４ａから、ダイ４２の成形孔４２ａ内にワークＷ１の一部を嵌め入れると、ワークＷ１の外径と略同じ、あるいは僅かに小さい径の、ダイ４２の円筒部４２１の成形孔４２ａにワークＷ１が引っ掛かり、ワークＷ１を、横倒しない状態に保持することができる。
【００４９】
上記のとおりに、ワークＷ１の貫挿孔１１に心金５を挿入した上で、ワークＷ１をダイ４２上に設置すると、上側ベース３を下降させる。上側ベース３を下降させると、ノックアウト４６とパンチ３２が下降し始める。
【００５０】
さらに上側ベース３を下降させると、図５に示されるように、パンチ３２がワークＷ１に差し込まれた心金５のヘッド５１に当接し、ワークＷ１を、ダイ４２の成形孔４２ａ内へ押し込み始める。
これによりワークＷ１は、ダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａの形状に縮径される。
【００５１】
ここで、ワークＷ１の縮径の過程を図６に示す。
図６（ａ）に示されるように、縮径される前の状態では、心金５のキャップスクリュー５２は、バネ５３の付勢力を受けて上端位置にある。
これに対して、パンチ３２がワークＷ１をダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａ内に押し入れ始めると、図６（ｂ）に示されるように、ワークＷ１は、ダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａの内壁の形状と、心金ピン５４の外周形状に応じて縮径する。このとき、ワークＷ１の縮径された部分は、心金ピン５４の外周面と、ダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａの内壁との間の距離が、ワークＷ１の厚みよりも狭く構成されていることから、心金ピン５４に圧着すると共に、端部方向（図示、下方向）に展延する。このように、ワークＷ１の縮径された部分が心金ピン５４に圧着した状態で端部方向に展延すると、心金ピン５４もワークＷ１の展延方向に引っ張られ、心金ピン５４と一体的に嵌合したキャップスクリュー５２と共に、バネ５３の付勢力に抗して空隙５１２外へ引っ張り出される。
【００５２】
以上のようにして上側ベース３を下降させることにより、ワークＷ１の所定の部分を縮径してワークＷ２を得ると、上側ベース３を上昇させてワークＷ２をダイ４２から抜き出す。
図７（ａ）に示されるように、上側ベース３を上昇させると、パンチ３２がワークＷ２から離間する。また、これと同時に、ノックアウト４６が再び、ダイ４２の成形孔４２ａ内へ突入してくる。
【００５３】
ここで、ダイ４２の成形孔４２ａ内に突入したノックアウト４６はまず、心金５の心金ピン５４に当接し、心金ピン５４に上向きの押圧力を与える。
このとき、ワークＷ２の小径部１２が、心金ピン５４よりも、ダイ４２の成形孔４２ａの内壁により強く圧着していること、心金ピン５４に耐磨耗性材料がコーティングされ、あるいは耐磨耗処理が施されているために、心金ピン２４とワークＷ２の貫挿孔１１の内周面との摩擦が小さいこと、また、バネ５３の付勢力が働くことから、図７（ｂ）に示されるように、ワークＷ２がダイ４２の縮径部４２２の成形孔４２ａに留まったままの状態で、ノックアウト４６に押圧された心金ピン５４が空隙５１２内へ引っ込む。心金ピン５４が空隙５１２内に引っ込むと、心金ピン５４の小径部５４ｂに、先端部５４ｃ方向に向かって径が小さくなるテーパーが形成されているために、心金ピン５４がワークＷ２の貫挿孔１１の内壁から離れる。
【００５４】
ここからさらに、上側ベース３を上昇させると、ノックアウト４６の上端面がワークＷ２の下端面に当接し、ノックアウト４６がワークＷ２を上方に押圧し始める。
これによりワークＷ２は、図７（ｃ）に示されるように、ダイ４２の成形孔４２ａ外に押し出される。
【００５５】
こうして縮径加工が施されたワークＷ２は、小径部１２の貫挿孔１１の内壁に雌ネジ１２ａを形成することで、完成品としての機械継手Ｗ３となる。
以上の本実施形態に係る鉄筋の機械継手の製造装置、及び製造方法によれば、プレス機２と心金５が別体として構成されているので、ワークＷ１が縮径されてワークＷ１と心金５が圧着した状態でも、パンチ３２をワークＷ１から離間させることができる。そのため、パンチ３２と心金５とを一体とした場合と異なり、ダイ４２内に突入させたパンチ３２をダイ４２外に戻す際、ワークＷ１と心金５の圧着によってパンチ３２等に無理な力がかかり、パンチ３２等を破損するといったことを防ぐことができる。
また、縮径加工によってワークＷ２に圧着した心金５は、ノックアウト４６によってワークＷ２から外すことができる。
【００５６】
また、心金ピン５４が、バネ５３を介在させてヘッド５１に取り付けられて、軸心方向に伸縮させることができるので、ワークＷ１が縮径加工によって、心金ピン５４に圧着しながら展延する際、バネ５３の伸長分だけ、心金ピン５４に作用する力を吸収して、心金５の破損を防ぐことができる。
【００５７】
なお、以上の本実施形態において、ワークＷ１の縮径する部分の長さは、ダイ４２の縮径部４２２の長さや、パンチ３２によってワークＷ１をダイ４２の成形孔４２ａに押し入れる量を適宜に設定することで変えることができる。
また、心金ピン５４は、大径部５４ａ、小径部５４ｂ、先端部５４ｃの、径の異なる３つの部分から構成されるものとしたが、これに限らず、ワークＷ２の縮径部１２の貫挿孔１１の径を決定する小径部５４ｂのみで構成することもできる。
【符号の説明】
【００５８】
Ｗ１ ワーク
Ｗ２ ワーク
Ｗ３ 機械継手
１１ 貫挿孔
１２ 小径部
１２ａ 雌ネジ
１３ 大径部
２ プレス機
３ 上側ベース
３１ パンチプレート
３２ パンチ
３３ パンチホルダ
３４ パンチ締め付け金具
３５ プレーンガイド
３６ ノックアウト連結継手
３７ ノックアウト受け金具
３８ ノックアウト調整ネジ
４ 下側ベース
４１ ダイプレート
４２ ダイ
４３ ダイホルダ
４４ ダイ締め付け金具
４５ ノックアウトガイドフランジ
４６ ノックアウト
５ 心金
５１ ヘッド
５２ キャップスクリュー
５３ バネ
５４ 心金ピン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する装置であって、
上記ワークに塑性加工を施すプレス機と、上記ワークの貫挿孔に差し込まれる略棒状の心金と、を有し、
上記プレス機は、
上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、
上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、
上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、有し、
上記心金は、
外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有する、
ことを特徴とする鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項２】
上記心金は、上記ワークと上記パンチとの間に挟みこまれて上記ダイに突入するパンチからの押圧力を受けるヘッド、をさらに有し、
上記心金ピンは、軸心方向に伸縮するバネを介在させて上記ヘッドに取り付けられている、
請求項１記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項３】
上記ヘッドには、上記ワークの貫挿孔の縁に掛止して、上記心金を、その軸心が上記貫挿孔の中心に一致する位置に位置決めする爪部が形成されている、
請求項２記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項４】
上記製造される鉄筋の機械継手はその内周面に、外周面に雄ネジが形成された、一対の機械継手を連結するボルトを螺合させるための雌ネジが形成されており、
上記心金の心金ピンの径は、上記貫挿孔に形成される雌ネジの下径からなる、
請求項１乃至３いずれかの項に記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項５】
上記心金の心金ピンはその表面に、耐磨耗性材料が被覆、または耐磨耗処理が施されている、
請求項１乃至４いずれかの項に記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項６】
上記心金の心金ピンには、上記ノックアウト側に向かって径が小さくなるテーパーが形成されている、
請求項１乃至５いずれかの項に記載の機械継手の製造装置。
【請求項７】
内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する方法であって、
上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、
上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、
上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、を有するプレス機と、
外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有する心金とにより、
上記パンチにより、上記ワークを、上記ダイ内に押し入れる工程と、
上記ノックアウトにより、上記ワークの貫挿孔の開口端から食み出した心金の心金ピンを押圧して、上記心金を、上記ワークの貫挿孔から押し出す工程と、
上記ノックアウトにより、上記ダイ内に押し入れられたワークを、上記ダイ外へ押し出す工程と、を実行する、
ことを特徴とする鉄筋の機械継手の製造方法。
【請求項１】
内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する装置であって、
上記ワークに塑性加工を施すプレス機と、上記ワークの貫挿孔に差し込まれる略棒状の心金と、を有し、
上記プレス機は、
上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、
上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、
上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、有し、
上記心金は、
外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有する、
ことを特徴とする鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項２】
上記心金は、上記ワークと上記パンチとの間に挟みこまれて上記ダイに突入するパンチからの押圧力を受けるヘッド、をさらに有し、
上記心金ピンは、軸心方向に伸縮するバネを介在させて上記ヘッドに取り付けられている、
請求項１記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項３】
上記ヘッドには、上記ワークの貫挿孔の縁に掛止して、上記心金を、その軸心が上記貫挿孔の中心に一致する位置に位置決めする爪部が形成されている、
請求項２記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項４】
上記製造される鉄筋の機械継手はその内周面に、外周面に雄ネジが形成された、一対の機械継手を連結するボルトを螺合させるための雌ネジが形成されており、
上記心金の心金ピンの径は、上記貫挿孔に形成される雌ネジの下径からなる、
請求項１乃至３いずれかの項に記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項５】
上記心金の心金ピンはその表面に、耐磨耗性材料が被覆、または耐磨耗処理が施されている、
請求項１乃至４いずれかの項に記載の鉄筋の機械継手の製造装置。
【請求項６】
上記心金の心金ピンには、上記ノックアウト側に向かって径が小さくなるテーパーが形成されている、
請求項１乃至５いずれかの項に記載の機械継手の製造装置。
【請求項７】
内部に貫挿孔が形成された円筒状のワークを縮径することにより、内部に鉄筋を挿入させるための貫挿孔を有し、径方向内側に塑性加工された鉄筋の機械継手を製造する方法であって、
上記心金が差し込まれたワークを押圧するパンチと、
上記パンチが上記ワークと共に突入する、一定の長さを有した孔であって、内径が、上記ワークの外径と略同径で、上記パンチ側に形成された大径部と、内径が、上記ワークの外径よりも小径で、当該大径部を挟んで上記パンチと対向する側に形成された小径部とからなる成形孔を備えたダイと、
上記成形孔を挟んで、上記パンチと対向する側に配置され、上記パンチと連動して、上記成形孔に突入するノックアウトと、を有するプレス機と、
外径が、上記ワークの貫挿孔の径よりも小さく、軸心方向の長さが、上記製造される機械継手の貫挿孔の軸心方向の長さよりも長尺で、上記ワークの貫挿孔内に差し込まれると共に、上記ワークの貫挿孔から上記ノックアウト側へ延び出た端部が、上記ノックアウトからの押圧力を受ける心金ピン、を有する心金とにより、
上記パンチにより、上記ワークを、上記ダイ内に押し入れる工程と、
上記ノックアウトにより、上記ワークの貫挿孔の開口端から食み出した心金の心金ピンを押圧して、上記心金を、上記ワークの貫挿孔から押し出す工程と、
上記ノックアウトにより、上記ダイ内に押し入れられたワークを、上記ダイ外へ押し出す工程と、を実行する、
ことを特徴とする鉄筋の機械継手の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１０９１９（Ｐ２０１２−１１０９１９Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１２７９（Ｐ２０１０−２６１２７９）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（３９６０１６５０４）株式会社富士ボルト製作所 (21)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（３９６０１６５０４）株式会社富士ボルト製作所 (21)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]