(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結束用ワイヤを結束機本体の前方に送り出して交差した鉄筋の周囲に巻き付けた後、捩り用モータで駆動された捩り用フックで捩って結束する鉄筋結束用ワイヤのねじ切れ防止方法において、
上記捩り用モータの電圧について捩り始めからピーク電圧よりも低い一定の電圧に達するまでの時間を算出し、その後に単位時間毎に電圧を計測してピーク電圧を監視するに当たり、上記の算出時間が基準時間よりも短いときに電圧を計測する単位時間を上記基準時間よりも長いときの単位時間よりも短くしてピーク電圧を監視し、
ピーク電圧を検出したとき、上記単位時間が長いときは捩り用モータの電流をオフし、上記単位時間が短いときはさらに捩り用モータにブレーキをかける
ことを特徴とする鉄筋結束用ワイヤのねじ切れ防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鉄筋に巻きかけられたワイヤを捩る際にねじ切れてしまうのを防止する鉄筋結束機におけるワイヤのねじ切れ防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、建築物や構造物に鉄筋コンクリートを施工する場合は、縦横に交差した鉄筋を結束した後にコンクリートを打設するが、最近は鉄筋の結束は鉄筋結束機によって行われるようになっている。この鉄筋結束機は図８に示すように、メインスイッチ１０を入れておき、結束時にトリガレバー１１を引き操作することによりワイヤ１２が送り出され、ガイドアーム１３からループ状に送り出して鉄筋１４の交差部に巻き掛けた後、ワイヤループ１５の一部を捩り用モータ１６で駆動された捩り用フック１７で掴んで捩り回転することによって結束するものである。そして、捩り時にワイヤがねじ切れるのを防止するため、特願平８ー２２０５２０号に係る発明では、モータのトルク（駆動電流）を捩りの作動開始から監視し、トルクのピークを検出した時点で上記捩り用モータを停止して捩り締めを終了させるようにした。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トルクのピークで捩り用モータを停止する方法によっても、ワイヤのねじ切れを確実に防止することはできなかった。なぜならば、トルクのピークは実際には４ｍｓ間隔で電圧変化を監視して計測していたので、計測直後にピークがきたときは、さらに４ｍｓ経過後の次の計測でピークが確認され、その時点で捩り用モータをオフしても、モータにはイナーシャが作用するから、すぐに停止することはできない。このイナーシャによる回転分は捩りが継続するので、ワイヤがねじ切れてしまうことがあるからである。特に、ワイヤの長さは鉄筋径に関係しないから、鉄筋径が大きい場合（後述の図２（ａ）  の場合）、ワイヤの捩り部分は小さくならざるを得ず、捩り過ぎによる力を吸収することができないため、ねじ切れてしまいやすい。
【０００４】
捩り用モータの駆動電圧が高い場合も、捩り用モータの回転速度が大きいので、イナーシャも大きく、ワイヤのねじ切れが発生しやすい。
【０００５】
このように、鉄筋が太いときと細いときだけでなく、電圧が高いときと低いときとでワイヤのねじ切れの発生率が異なり、捩り用モータの制御を固定することができなかった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解消し、鉄筋径の大小や電圧の高低に関係なく、ワイヤのねじ切れを確実に防止することができる鉄筋結束機におけるワイヤのねじ切れ防止方法を提供することをその課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明に係る鉄筋結束機におけるワイヤのねじ切れ防止方法は、結束用ワイヤを結束機本体の前方に送り出して交差した鉄筋の周囲に巻き付けた後、捩り用モータで駆動された捩り用フックで捩って結束する鉄筋結束用ワイヤのねじ切れ防止方法において、上記捩り用モータの電圧について捩り始めからピーク電圧よりも低い一定の電圧に達するまでの時間を算出し、その後に単位時間毎に電圧を計測してピーク電圧を監視するに当たり、上記の算出時間が基準時間よりも短いときに電圧を計測する単位時間を上記基準時間よりも長いときの単位時間よりも短くしてピーク電圧を監視し、ピーク電圧を検出したとき、上記単位時間が長いときは捩り用モータの電流をオフし、上記単位時間が短いときはさらに捩り用モータにブレーキをかけることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明法について説明すると、まず鉄筋結束機によりワイヤのねじ切れの原因について実験を繰り返した結果、鉄筋の径が大きいときの方が小さいときよりもねじ切れの発生率が高く、また電圧が高いときの方が低いときよりもねじ切れの発生率が高いことが判明した。
【０００９】
このことをさらに細かく分析したところ、ワイヤがねじ切れるのは、捩りトルクのピーク電圧の値を検出して捩り用モータを停止しても、回転のイナーシャにより捩り用フックが回転し続けるためであることが分かった。すなわち、ワイヤの送り長さは一定であるため、図１（ａ）  のように鉄筋ａの径が大きいときは、同図（ｂ）  のように鉄筋ａの径が小さいときに比べてワイヤｂの捩りの分の長さが短い。このため、鉄筋ａの径が小さいときは、ワイヤｂの捩り分も長いので、イナーシャによる捩り用モータの余分な回転を吸収することができるが、これに対し、鉄筋ａの径が大きいときは、ワイヤｂの捩り分は短くなるので、モータの余分な回転を吸収することができない。同様に、電圧が高いときは低いときに比べて捩り用モータの回転が速く、イナーシャも大きい。このように、捩り用モータのイナーシャによる回転がねじ切れの原因であった。
【００１０】
したがって、捩り用モータが停止する前に鉄筋ａの径が大きいか小さいかを分別し、それにしたがって鉄筋径が大きい場合に捩り用モータの停止を特別に制御すればよいということになる。
【００１１】
そこで、同じ電圧（定電圧１０Ｖ）で鉄筋径が異なる場合についてワイヤの捩りによる収束時間を計測した。なお、鉄筋径は図２（ａ）  のように交差した鉄筋ａ１、ａ２の径が各１０ｍｍの場合、同図（ｂ）  のように一方ａ１の径が１３ｍｍで他方ａ２の径が１６ｍｍの場合、また同図（ｃ）  のように一方ａ１の径が１０ｍｍで他方ａ２の径が１３ｍｍ３本の場合である。計測の結果は図３のようになった。上記図３において、０．８Ｖの線が０．１８秒〜０．１９秒で折れ線に交わる点Ｐは捩り用フックでワイヤのループを掴み始めたところであり、上記の点Ｐを起点として検出値が１．７Ｖに達するまでの時間  ｔ１、  ｔ２、  ｔ３  を計測することにより、鉄筋径の大小を判別することができる。これによれば、ワイヤの収束時間は鉄筋径が大きい場合よりも小さい場合の方がより長くかかることが明らかである。なお、１．７Ｖという値はピーク電圧に達する前の１つの検出値であり、鉄筋径が判別できるものであれば必ずしもこの値に限定する必要はなく、その前後であってもよい。なお、同様の実験を電圧が定電圧８Ｖの場合と１２Ｖの場合についても計測した。
【００１２】
次に、同じ鉄筋径（交差した鉄筋径が各１０ｍｍ）で電圧が異なる場合（定電圧８Ｖ、１０Ｖ及び１２Ｖ）についてワイヤの捩りによる収束時間を計測したところ、図４のようになった。これによれば、ワイヤの収束時間は電圧が高い場合よりも低い場合の方がより長くかかることがわかるが、さらに０．８Ｖの基準点から１．７Ｖに達するまでの時間ｔ４、  ｔ５、  ｔ６を計測することにより、電圧の高低を判別することができる。なお、同様の実験を交差した鉄筋ａの径が一方が１３ｍｍで他方が１６ｍｍの場合及び一方が１０ｍｍで他方が１３ｍｍ３本等の各場合についても計測した。
【００１３】
そして、図３及び図４に基づいて各電圧値のときに各鉄筋径が０．８Ｖから１．７Ｖに達するまでの時間をプロットすると図５のようになった。さらに、電源電圧でなく鉄筋結束機に用いられるバッテリ電圧の８．９Ｖ、９．４Ｖ及び１０Ｖで計測したところ、点線に示された結果が得られた。
【００１４】
上記図５を詳しく検討すると、バッテリ電圧使用時の計測によれば、最も低い電圧８．９Ｖのときに、鉄筋径が最小のものの次に大きい鉄筋で０．８Ｖから１．７Ｖに達するまでの時間が最も遅かったものは０．１７８２秒であった。これに少しの余裕を持たせ、０．１９秒を基準とすれば、バッテリによる通常の使用電圧においては、それよりも時間が長いものは鉄筋径が小さく、それよりも時間が短いものは鉄筋径が大きいと判別することができる。
【００１５】
鉄筋結束機によって鉄筋径を判別するためには、図６に示されるように、上記鉄筋結束機に捩り用モータ１の駆動電流に基づいて電圧を計測する計測手段２と、計測手段２の計測結果から結束終了のタイミングを判断し、モータ１を停止して結束を終了させる制御手段３とを設ければよい。なお、電池パック４から供給される電圧はＤＣーＤＣコンバータによって上記制御手段３を作動させる電圧に変換するようにする。
【００１６】
計測手段２は捩り用モータ１に直列に接続され、モータ１の駆動電流を計測し、これに基づいて監視するもので、抵抗素子で構成され、この抵抗素子の端子電圧から回路を流れる駆動電流を求め、これを電圧に置き換えて監視するようにすればよい。計測手段２で計測した計測結果は逐一制御手段３に入力される。
【００１７】
制御手段３はマイクロプロセッサで構成し、内蔵したメモリに常駐している制御プログラムに基づいて計測手段２から入力された捩り用モータ１の電圧を監視する。
【００１８】
上記構成によってワイヤのねじ切れを防止するため、図７に示すように、捩り始めの０．８Ｖの信号が入力されたときにタイマをスタートさせ、ピーク電圧よりも低い一定の電圧（１．７Ｖ）に達したときの入力信号を読み取って０．８Ｖから１．７Ｖに達するまでの時間を算出し、その時間を基準の時間と比較して鉄筋の径の大小を判別することができる。その後、単位時間毎に電圧を計測してピーク電圧を監視するに当たり、上記の算出時間が基準時間（０．１９秒）よりも長いか短いかによって処理を分ける。
【００１９】
すなわち、０．８Ｖから１．７Ｖに達するまでの算出時間が基準時間（０．１９秒）よりも長いとき、つまり鉄筋径が小さいと判断したときは、前掲の特願平８ー２２０５２０号に係る発明と同様に、上記制御手段３によって捩り用モータ１の電圧を従来と同じく比較的長い４ｍｓという単位時間ごとに計測してピーク電圧を監視し、その変化率がマイナスに切り換わった時点で電圧がピークになり鉄筋の結束力が最大になったと判断して結束終了信号を出力し、捩り用モータ１の電気回路に直列接続されているスイッチをオフして電気回路を遮断し、上記モータ１を停止する。
【００２０】
これに対し、０．８Ｖから１．７Ｖに達するまでの算出時間が基準時間（０．１９秒）よりも短いとき、つまり鉄筋径が大きいと判断したときは、上記制御手段３によって電圧を鉄筋径が小さいときよりも短い２．４ｍｓという単位時間毎に計測し、電圧がピークになったことを検出した時点で上記モータ１の電流をオフし、かつ捩り用モータ１に急ブレーキをかけるように制御する。急ブレーキはモータ１の逆起電力を利用するなど、適宜の手段によればよい。
【００２１】
なお、電圧を監視する単位時間４ｍｓ及び２．４ｍｓは１つの例であって、これに限定されるものではない。
【００２２】
ところで、図５によれば、バッテリ電圧が１０Ｖ近傍にあるとき、あるいは８Ｖ程度に下がったときには０．１９秒を鉄筋径の大小を分ける完全な基準値とすることはできない。すなわち、バッテリ電圧が１０Ｖ付近のときは鉄筋径の小さいものの一部が大きいものと判断される可能性がある。しかし、この場合はねじ切れやすい鉄筋径の大きいものとして処理されるので、ねじ切れはなお良好に防止される。また、バッテリ電圧が８Ｖ以下のときは、鉄筋径の大きいものの一部が小さいものと判断される可能性があり、この場合は鉄筋径の小さいものとして処理される。しかし、前述のように電圧が低いときはイナーシャが小さいので、ねじ切れは防止できる。したがって特に問題はない。
【００２３】
上述のように、上記ワイヤのねじ切れ防止方法は、捩り用モータの電圧について捩り始めからピーク電圧よりも低い一定の電圧に達するまでの時間を算出してその基準時間よりも長いものと短いものとに分け、それぞれに応じて捩り用モータの計測時間とブレーキによる処理を変えることにしたものであり、鉄筋径の大小や電圧の高低に関係なくワイヤのねじ切れを確実に防止することができる。
【００２４】
なお、上述の例は大きく鉄筋径の小さいものと大きいものの２種類に分別しているが、これを３種類以上に分別してそれぞれに適するように制御する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  （ｂ）  は異なる鉄筋径の収束態様を示す説明図
【図２】（ａ）  （ｂ）  （ｃ）  は鉄筋径の態様を示す説明図
【図３】鉄筋径によるモータの電圧の変化を示す特性図
【図４】電源電圧によるモータの電圧の変化を示す特性図
【図５】捩り開始から検出値に達するまでの時間を示す特性図
【図６】本発明法を鉄筋結束機に適用した場合の概要説明図
【図７】捩り用モータの制御の流れを示すフロー図
【図８】従来の鉄筋結束機の使用状態を示す斜視図
【符号の説明】
ａ  鉄筋
ｂ  ワイヤ
１  捩り用モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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