節加工ロール

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【発明の名称】	節加工ロール
【発明者】	【氏名】由利浩一【氏名】岩間文夫【氏名】湯本清隆
【要約】	【課題】トンネル補強材取付用の異形棒鋼を製造するに際して、節加工溝を備えた凹溝が外周面に形成された節加工ロールを用いるようにし、その場合に好適な節加工ロールを提供する。【解決手段】互いに平行な軸線回りに回転される一対のロールの外周面に周方向に延びる凹溝３が形成されるとともに、この凹溝３の底面には、凹溝３を軸線方向に向けて横切る複数の節加工溝５～７が周方向に間隔を開けて並ぶように形成されてなる節加工ロールであって、節加工溝５～７を周方向に向けて螺旋状をなすように形成するとともに、一部の節加工溝５の捩れ角αを他の節加工溝６，７の捩れ角β，γと異なる角度とする。

【特許請求の範囲】
【請求項１】互いに平行な軸線回りに回転される一対のロールの外周面に周方向に延びる凹溝が形成されるとともに、この凹溝の底面には、該凹溝を上記軸線方向に向けて横切る複数の節加工溝が周方向に間隔を開けて並ぶように形成されてなる節加工ロールであって、上記節加工溝は周方向に向けて螺旋状をなすように形成されるとともに、一部の節加工溝の捩れ角が他の節加工溝の捩れ角と異なる角度とされていることを特徴とする節加工ロール。
【請求項２】上記一部の節加工溝は、上記他の節加工溝よりも緩やかな捩れ角とされるとともに、さらに捩れ角の異なる複数種の節加工溝によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の節加工ロール。
【請求項３】上記複数種の節加工溝は、その溝深さも異なる深さとされていることを特徴とする請求項２に記載の節加工ロール。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル補強材取付用の異形棒鋼を製造するための節加工ロールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、トンネルの内壁面に補強材を取り付けるために、棒鋼の一端側の軸部外周に螺旋状のねじ部が形成されるとともに、他端側の軸部外周には上記ねじ部よりも緩やかに捩れるやはり螺旋状の突条部が形成された異形棒鋼が用いられるようになっている。このようなトンネル補強材取付用の異形棒鋼は、上記突条部が形成された他端側軸部がトンネル内壁のコンクリートに埋設されることにより、上記ねじ部が形成された一端側軸部がトンネル内壁から突出した状態で支持され、この突出した一端側軸部にトンネル補強材の取付孔を挿入した上で、その上記ねじ部にボルトを締め込んでゆくことにより、このトンネル補強材をトンネルの内壁に固定するようにしている。そして、従来このようなトンネル補強材取付用の異形棒鋼を製造するに際しては、所定の長さの棒鋼一本一本に旋盤により上記ねじ部と突条部とを形成するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このように棒鋼一本一本に旋盤によってねじ部と突条部とを形成してゆく製造方法では、まず第１に製造効率が極めて低く、所定数のトンネル補強材取付用異形棒鋼を製造するのに多大な時間および労力を要するという問題があるとともに、棒鋼外周の上記ねじ部および突条部となる部分の間は削り取られて切屑として廃棄されてしまうので、資源の有効利用という観点からも問題があった。また、製造される異形棒鋼の一端側のねじ部と他端側の突条部とではその捩れ角が上述のように異なるため、これらを旋盤により形成するにも送りの途中で送りと棒鋼の回転との比率を変化させなければならず、製造効率が一層低下することが避けられないという問題もある。
【０００４】本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のトンネル補強材取付用の異形棒鋼を製造するに際して、節加工溝を備えた凹溝が外周面に形成された節加工ロールを用いるようにし、その場合に好適な節加工ロールを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、互いに平行な軸線回りに回転される一対のロールの外周面に周方向に延びる凹溝が形成されるとともに、この凹溝の底面には、該凹溝を上記軸線方向に向けて横切る複数の節加工溝が周方向に間隔を開けて並ぶように形成されてなる節加工ロールであって、上記節加工溝を周方向に向けて螺旋状をなすように形成するとともに、一部の節加工溝の捩れ角を他の節加工溝の捩れ角と異なる角度としたことを特徴とする。従って、このような節加工溝を備えた凹溝を有する一対のロールを、互いの凹溝の位置が上記軸線方向に一致し、かつ上記節加工溝の位置も周方向に一致するように配置して、周速が等しくなるように互いに逆方向に回転させつつ、上記凹溝間に形成される間隙部に長尺の棒鋼を連続して挿通させることにより、捩れ角の異なる上記一部の節加工溝と他の節加工溝とによって捩れ角の異なるねじ部と突条部とが交互に形成された長尺の異形棒鋼が成形されるので、これを、両端側部分にねじ部と突条部とが位置するように切断すれば、上述のトンネル補強材取付用の異形棒鋼を得ることができる。
【０００６】ここで、上記一部の節加工溝を、上記他の節加工溝よりも緩やかな捩れ角とするとともに、さらに捩れ角の異なる複数種の節加工溝によって構成すれば、製造されたトンネル補強材取付用異形棒鋼のトンネル内壁に埋設される上記突条部もさらに捩れ角の異なる複数種の突条によって構成することができ、トンネル内壁への埋設強度の向上を図ることができる。さらに、この場合において、上記複数種の節加工溝を、その溝深さも異なる深さとすれば、より一層の埋設強度の向上を図ることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１ないし図７は、本発明の一実施形態を示すものである。これらの図において符号１，２で示すのは、超硬合金等の硬質材料から形成されてその外形が互いに同形同大とされた一対のロールであり、これらのロール１，２は、中央部が大径とされるとともに両端部が小径とされた軸線Ｏを中心とする多段円柱状に形成されていて、互いの上記軸線Ｏ，Ｏを平行にして中央部の外周面同士を極僅かな間隔を開けて対向させた状態で両端部が支持され、図示されない駆動手段により軸線Ｏ，Ｏ回りに互いに等しい回転速度で反対向きの回転方向Ａ，Ｂに向けて回転可能とされている。そして、これらのロール１，２の上記中央部の外周面には、軸線Ｏを中心として環状に周回する互いに同数の複数条の凹溝（カリバー）３…，４…が、それぞれのロール１，２において軸線Ｏ，Ｏ方向に等間隔に並ぶように、かつロール１，２間でも軸線Ｏ方向に互いに同じ位置となるように形成されており、さらにこれらの凹溝３…，４…の底面には、該凹溝３，４を上記軸線Ｏ方向に向けて横切る複数の節加工溝５…～７…，８…～１０…が、ロール１，２の周方向に間隔を開けて並ぶように形成されている。ただし、図１においては、これらの節加工溝５…～７…，８…～１０…は図示が略されている。
【０００８】ここで、上記凹溝３，４は、上記軸線Ｏを含む平面に沿った断面が略半円状となるように形成されたものであって、上述のようにロール１，２の中央部外周面同士を極僅かな間隙を開けて対向させた状態で、この対向部分において両凹溝３，４の底面同士の断面が図４に示すように上記間隔を開けて１の円周上に位置するように配置される。なお、ロール１，２の上記中央部の外周面のうち凹溝３，４の両側部は、これらロール１，２間および凹溝３，４の両側部間で互い違いに略同形同大で凹凸をなす断面折れ線状の傾斜面とされており、これにより両ロール１，２の上記中央部外周面が対向して画成される間隙部も、図４に示すように上記１の円周の中心を通って軸線Ｏ方向に対し傾斜した一定幅の折れ線状を呈することとなる。
【０００９】そして、このような凹溝３，４の底面を横切るように形成される上記節加工溝５…～７…，８…～１０…は、図２および図３に示すようにロール１，２の周方向（図２、３において上下方向）に向けて螺旋状をなすように同一方向に傾斜して形成されており、しかも凹溝３，４の幅方向中央を通って軸線Ｏに直交する平面Ｐに対してこれらの節加工溝５～７，８～１０がなす捩れ角α，β，γは、互いに異なる角度とされている。すなわち、まず両ロール１，２における第１の節加工溝（本発明における他の節加工溝）５，８は、その捩れ角αが互いに等しく、かつ他の捩れ角β，γよりも大きな急な角度とされ、また両ロール１，２の第２の節加工溝（本発明における一部の節加工溝であって、複数種の節加工溝のうちの１種）６，９の捩れ角βも互いに等しく、かつ上記捩れ角αよりも小さな緩やかな角度とされ、さらに第３の節加工溝（本発明における一部の節加工溝であって、複数種の節加工溝のうちの他の１種）７，１０も互いの捩れ角γは等しくされ、かつ上記捩れ角βよりもさらに小さなより緩やかな角度とされている。ただし、捩れ角αと捩れ角βとの差に比べて、捩れ角βと捩れ角γとの差は小さくされている。
【００１０】また、上記第１の節加工溝５，８は、両ロール１，２において、それぞれ同数の複数ずつ（本実施形態では１４ずつ）の第１の節加工溝５…，８…が周方向に等しい間隔で並ぶように配列されることにより、第１の節加工溝群１１，１２を構成するようになされている。そして、この間隔は、図２および図３に示すようにロール１，２の上記中央部外周面を平面状に展開したとして、これらの展開平面を、第１の節加工溝群１１，１２の上記回転方向Ａ，Ｂ側の基準位置Ｑ，Ｒを一致させて該回転方向Ａ，Ｂを同じ向きに向け、かつ凹溝３，４の底面の断面が上述のように１の円周上に位置するように上記間隙を開けて対向させたとしたときに、両第１の節加工溝群１１，１２の第１の節加工溝５…，８…が交互に連続して上記捩れ角αで捩れる１の螺旋溝が画成されるようになされている。
【００１１】一方、上記第３の節加工溝７，１０も、第１の節加工溝５…，８…と同様に、両ロール１，２において複数の第３の節加工溝７…，１０…が、上記第１の節加工溝群１１，１２が形成された部分を除いて、周方向に等しい間隙で並ぶように配列されており、その間隙は、上記展開平面を上述のようにして対向させたとしたときに、やはり両ロール１，２の第３の節加工溝７…，１０…が交互に連続して１の螺旋溝が画成されるようになされている。ただし、こうして画成される螺旋溝の捩れ角γは上記捩れ角αよりも小さいため、該螺旋溝が１周捩れる間に周方向に進むピッチは逆に第１の節加工溝５…，８…よりも大きく、本実施形態では、この第３の節加工溝７…，１０…がなす螺旋溝が２周する間に進む長さが、上記第１の節加工溝群１１，１２によって画成される螺旋溝の周方向の長さ（第１の節加工溝５…，８…がなす螺旋溝が１４周する間に進む長さ）に相当するようになされている。
【００１２】さらに、上記第２の節加工溝６，９は、それぞれのロール１，２において、周方向に隣接する上記第３の節加工溝７…，１０…同士の間の一つおきの区間毎にやはり複数ずつ等しい間隔で並ぶように配列され、この複数ずつの第２の節加工溝６…，９…によって第２の節加工溝群１３，１４が構成されている。ただし、各第２の節加工溝群１３，１４における第２の節加工溝６…，９…の数はすべてが同じではなく、図２の中央部に示すように上記隣接する第３の節加工溝７…，１０…間に上記第１の節加工溝群１１，１２と第２の節加工溝群１３，１４とが配設される場合は、第１の節加工溝群１１，１２との干渉を避けるため、第２の節加工溝群１３，１４の第２の節加工溝６…，９…は３条とされ、該区間に第１の節加工溝群１１，１２が配設されない場合はこれよりも多い５条とされる。また、これら第２の節加工溝１３，１４は、これが上述のように周方向に隣接する第３の節加工溝７…，１０…同士の間の一つおきの区間毎に形成されることにより、上記展開平面を対向させて画成される第３の節加工溝７…，１０…の１の螺旋溝が１周ずつ捩れるごとに、該第２の節加工溝６…，９…が形成された部分（第２の節加工溝群１１，１２が形成された部分）とこれらが形成されない部分とが交互に設けられることとなる。
【００１３】なお、本実施形態では、上記第１、第３の節加工溝５，７，８，１０はすべて同形同大に形成されていて、上記捩れ角α，γの方向に直交する断面が、図５に示すように溝底側に向かうに従い溝幅が漸次小さくなる等脚台形状とされ、その溝壁同士がなす挟角θは９０°とされるとともに、凹溝３，４の底面に連なる部分は断面凸円弧状に面取りされている。また、これら第１、第３の節加工溝５，７，８，１０は、ロール１，２の上記対向部分において両凹溝３，４の底面同士の断面がなす上記１の円周の中心Ｃを中心として捩れるように形成されており、従って凹溝３，４を横切る第１、第３の節加工溝５，７，８，１０の両端部は、ロール１，２中央部外周面の該凹溝３，４の上記両側部に開口するように形成される。一方、これに対して上記第２の節加工溝６，９は、図６に示すように上記中心Ｃよりも各凹溝３，４の底面側に僅かに後退した位置に配置される中心Ｄを中心として捩れるように形成されていて、溝深さも第１、第３の節加工溝５，７，８，１０よりは浅く、その両端部がロール１，２の中央部外周面の凹溝３，４両側部には達しないようにされている。なお、この第２の節加工溝６，９の断面も、図７に示すように上記第１、第３の節加工溝５，７，８，１０の断面と等しい挟角θで溝底の幅も等しい等脚台形状とされているが、その凹溝３，４の底面に連なる部分は面取りされることなく鈍角に交差したままとされている。
【００１４】このような構成とされた第１～第３の節加工溝５…～７…，８…～１０…は、ロール１，２の相対する１つずつの凹溝３，４について、上記基準位置Ｑ，Ｒから回転方向Ａ，Ｂの後方側に向けて、上述のように第１の節加工溝５…，８…（第１の節加工溝群１１，１２）が形成された後、第２の節加工溝６…，９…（第２の節加工溝群１３…，１４…）と第３の節加工溝７…，１０…とが形成されてロール１，２間で周方向の長さが等しい１つのパターンをなし、このようなパターンがロール１，２の円周長さに応じて１またはロール１，２間で同数の複数パターン形成される。そして、このようなロール１，２を、上記基準位置Ｑ，Ｒが上記対向部分で一致した状態から回転方向Ａ，Ｂに同速度で回転させつつ、該対向部分に凹溝３，４によって画成される図４に示したような円形孔に棒鋼を回転方向Ａ，Ｂに沿って連続して挿入することにより、この凹溝３，４および上記第１～第３の節加工溝５…～７…，８…～１０…によって塑性変形させられて棒鋼の外周部に複数の突条が形成される。
【００１５】しかして、基準位置Ｑ，Ｒを一致させて上記展開平面を対向させた際の第１の節加工溝群１１，１２は、その第１の節加工溝５…，８…が上述のように捩れ角αで連続する１の螺旋溝をなしているため、上記棒鋼の外周部には、まずこの第１の節加工溝５…，８…によって該棒鋼の中心線を中心として捩れ角αで捩れる螺旋状の１条の第１突条が連続して形成されることとなる。また、その後には、第１突条の捩れ角αよりも緩やかな捩れ角γで捩れる１条の第３突条が上記第３の節加工溝７…，１０…によって連続して形成されるとともに、上記中心線方向におけるこの第３突条の間には、第３突条が１周捩れるごとに、上記第２の節加工溝６…，９…（第２の節加工溝群１３…，１４…）による捩れ角βの螺旋状の複数条の第２突条が形成された部分と、この第２突条が形成されない部分とが交互に配設されることとなる。ただし、この第２突条は、第２の節加工溝６…，９…が凹溝３，４の両側部には達していないことから、棒鋼外周部のロール１側を向く部分とロール２側を向く部分とで周方向に分断されたものとなる。
【００１６】このように、上記節加工ロールによれば、棒鋼を上記円形孔に連続して挿入することにより、このような第１突条と第２，第３突条とが交互に形成された異形棒鋼が連続的に成形されることとなるので、これを、上記基準位置Ｑ，Ｒの位置すなわち第１突条の先端位置で切断してゆけば、一端側の軸部外周に上記第１突条によって捩れ角αで捩れる螺旋状のねじ部が形成されるとともに他端側の軸部外周には第２、第３突条によって上記ねじ部よりも緩やかな捩れ角β，γで捩れるやはり螺旋状の突条部が形成された異形棒鋼、すなわち上記トンネル補強材取付用の異形棒鋼を得ることができる。従って、従来のように棒鋼の外周を１本１本旋盤によって旋削してねじ部や突条部を形成する場合のように、捩れ角が変化するねじ部と突条部との間で送りと回転速度との比率を変えたりするなどの煩雑な操作を要することもなく、かかる場合よりも遙かに短時間かつ省力でトンネル補強材取付用異形棒鋼を製造することが可能となり、また上述のように塑性変形によって棒鋼外周部にねじ部や突条部が形成されるため、棒鋼材料から廃棄される部分も極めて少なく、これらにより効率的なトンネル補強材取付用の異形棒鋼の製造を図ることができる。
【００１７】また、本実施形態では、上記ねじ部を形成する第１の節加工溝５，８よりも緩やかに捩れて上記突条部を形成する節加工溝が、さらに第２、第３の複数種の節加工溝６，７，９，１０とから構成されていて、これらの捩れ角も互いに異なる捩れ角β，γとされている。このため、これら第２、第３の節加工溝６，７，９，１０によって成形される上記突条部も同様に異なる捩れ角β，γの複数種の第２、第３突条によって構成されることとなり、このような突条部を備えた異形棒鋼の他端側軸部がトンネル内壁のコンクリートに埋設されることとなるので、例えばこの異形棒鋼を突条部のうちの第３突条がなす螺旋に沿ってねじりながらトンネル内壁から引き抜こうとしても、捩れ角の異なる第２突条によってこれを阻止することができる。従って、本実施形態によれば、当該節加工ロールによって製造された異形棒鋼をトンネル補強材取付用に使用する場合において、そのトンネル内壁への埋設強度の向上を図ることができ、これにより該異形棒鋼を用いて取り付けられるトンネル補強材の取付強度も向上させることが可能となる。
【００１８】しかも、本実施形態では、これら第２の節加工溝６，９と第３の節加工溝７，１０間において、その溝深さも異なる深さとされていて、具体的には第２の節加工溝６，９の溝深さが第３の節加工溝７，１０の溝深さよりも浅く、従って製造された異形棒鋼においては第３突条の高さが第２突条よりも高く形成されることとなる。このため、例えば上記とは逆に突条部の第２突条がなす螺旋に沿ってねじりながら異形棒鋼を引き抜こうとしても、この第２突条とは捩れ角が異なる上に高さも高い第３突条によってこれを阻止することができ、従って一層の埋設強度の向上およびトンネル補強材の取付強度の向上を図ることができる。加えて、本実施形態では、複数の第２の節加工溝６…，９…が凹溝３，４の両側部には達していないために上記第２突条も異形棒鋼の周方向に分断されて不連続となり、かつ、凹溝３，４の周方向において第３の節加工溝７，１０の１捩れ毎に上記第２の節加工溝群１３，１４が形成された部分と形成されない部分とが交互に形成されることにより、第２突条は異形棒鋼の軸方向にも不連続となるので、上述のようにこの第２突条の捩れに沿ってねじりながら異形棒鋼を引き抜くこと自体が困難となり、より一層強固なトンネル内壁への埋設を図ることができる。
【００１９】なお、本実施形態では、これら第２、第３の節加工溝６，７，９，１０を、その捩れ角β，γは異なるものの、同一方向に捩れるように形成しているが、これらに加えて図２および図３に鎖線で示すように、第２、第３の節加工溝６，７，９，１０とはねじれる向きが異なり、しかも望ましくはその捩れ角δも異なる複数の第４の節加工溝１５…を、例えば隣接する第３の節加工溝７，１０間の第２の節加工溝６，９が形成されない部分に形成するようにしてもよい。しかるに、このような節加工ロールによって製造された異形棒鋼では、トンネル内壁に埋設される他端側軸部の突条部に、第２、第３突条とは異なる向きに異なる捩れ角δで捩れる複数条の第４突条が形成されることとなるので、異形棒鋼を何れの方向にねじっても第２，第３突条と第４突条とのどちらかにより回転を阻止することができ、さらに強固に埋設することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、捩れ角が異なるねじ部と突条部とが形成された異形棒鋼を、簡単かつ連続的に、しかも材料を無駄にすることなく成形することができ、これにより効率的なトンネル補強材取付用の異形棒鋼の製造を図ることが可能となる。

【出願人】	【識別番号】０００００６２６４【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
【出願日】	平成１３年２月２６日（２００１．２．２６）
【代理人】	【識別番号】１０００６４９０８【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武（外６名）
【公開番号】	特開２００２－２４８５０９（Ｐ２００２－２４８５０９Ａ）
【公開日】	平成１４年９月３日（２００２．９．３）
【出願番号】	特願２００１－５０４１０（Ｐ２００１－５０４１０）