(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋の一端が挿入可能な開口で外部と連通する定着体形状の中空部が内部に形成された鋳型に加熱機構を含め，前記開口径を鉄筋の断面径と実質上同じ大きさとし，前記加熱機構で加熱しながら前記鋳型の中空部に高温溶融材料を装入したのち前記鋳型の開口に鉄筋の一端を挿入し，前記鉄筋の一端の挿入により前記開口を塞ぎながら材料を冷却して前記鉄筋の一端に当該材料製の定着体を固着させてなる定着体付き鉄筋の製造方法。
【請求項２】
請求項１の方法において，前記開口を中空部の上端部に設け，前記鉄筋の一端を鉛直下向きに挿入してなる定着体付き鉄筋の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２の方法において，前記中空部の形状を，前記開口の中心軸周りの回転形状としてなる定着体付き鉄筋の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３の何れかの方法において，前記中空部に，前記開口とは別に外部と連通する材料注入口を設けてなる定着体付き鉄筋の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４の何れかの方法において，前記高温溶融材料を金属，樹脂，又は強度増加材が混入された樹脂としてなる定着体付き鉄筋の製造方法。
【請求項６】
定着体形状の中空部が内部に形成された鋳型，前記中空部と外部とを連通すると共に鉄筋の一端が挿入可能であり且つ開口径が鉄筋の断面径と実質上同じ大きさの開口，及び前記鋳型を加熱する加熱機構を備えてなり，前記加熱機構で加熱しながら前記鋳型の中空部に高温溶融材料を装入したのち前記鋳型の開口に鉄筋の一端を挿入し，前記鉄筋の一端の挿入により前記開口を塞ぎながら材料を冷却して前記鉄筋の一端に当該材料製の定着体を固着させてなる定着体付き鉄筋の製造装置。
【請求項７】
請求項６の装置において，前記開口を中空部の上端部に設け，前記鉄筋の一端を鉛直下向きに挿入してなる定着体付き鉄筋の製造装置。
【請求項８】
請求項６又は７の装置において，前記中空部の形状を，前記開口の中心軸周りの回転形状としてなる定着体付き鉄筋の製造装置。
【請求項９】
請求項６から８の何れかの装置において，前記鋳型の内部に複数の前記開口付き中空部を設け，前記中空部の各々に高温溶融材料を装入すると共に前記開口の各々にそれぞれ鉄筋の一端を同時に挿入して冷却してなる定着体付き鉄筋の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着体付き鉄筋の製造方法及び装置に関し，とくにコンクリートへの定着性を高める定着体が端部に形成された鉄筋を製造する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋を用いるコンクリート構造物では，鉄筋のコンクリートへの定着性を高め，所要の圧縮強さ，引張り強さ等を得るために，定着体と呼ばれる拡径構造を端部（一端又は両端）に形成した鉄筋（以下，定着体付き鉄筋という）が利用される。例えば図４（Ａ）に示すように，コンクリート柱１の鉄筋（柱筋）３の端部をコンクリート梁（又は基礎）２に進入させ，その端部の定着体５を梁２の鉄筋（梁筋）３に定着させる。また図４（Ｂ）に示すように，コンクリート梁２の鉄筋（梁筋）３の端部をコンクリート柱１に進入させ，その端部の定着体５を柱１の鉄筋（梁筋）３に定着させる。定着体５によって柱１及び梁２の鉄筋３に十分な定着性能を確保することにより，コンクリート構造物に所要の対疲労性能，耐震性能等を与えることができる。なお，定着体５付き鉄筋３は，新規コンクリート構造物の構築時だけでなく，既存コンクリート構造物の耐震補強等においても利用される（特許文献１参照）。
【０００３】
鉄筋３の端部の定着体５は，例えば図４（Ｃ）に示すように，鉄筋３の端部をＵ字状又はＬ字状に折り曲げ加工することにより形成できる。しかし，端部を折り曲げる方法は手間がかかると共に，折り曲げ径が比較的大きくなるので狭い場所での定着作業が難しい問題点がある。このため，例えば図４（Ｄ）に示すように，鉄筋３の端部に平版状の定着体（例えば金属版）５ｂを鉄筋中心軸と交差する向きに摩擦圧接する方法，或いは鉄筋３の端部を加熱して押しつぶす加工（熱間据込加工）により拡径された定着体５ｂを形成する方法等が提案されている（特許文献２，特許文献３参照）。図４（Ｅ）は，これらの方法によって定着体５ｂ，５ｃを両端部に形成した鉄筋３を示す。
【０００４】
また，図４（Ｆ）に示すように，鉄筋３の端部を雄ネジ（又は雌ネジ）状に成形し，外壁面に環状鍔５ｄを有する定着キャップ６の内周面を雌ネジ（又は雄ネジ）状に成形し，鉄筋３の端部に定着キャップ６を螺合させて嵌め込む方法も提案されている（特許文献４参照）。この場合は，鉄筋３の端部に嵌め込んだ定着キャップ６の外壁面の環状鍔５ｄが定着体として機能する。図中の符号７は，鉄筋３の端部周面と定着キャップ６の内周面との間に介装させる接着剤を示す。更に，図４（Ｇ）に示すように，鉄筋３の端部に中心軸方向の切込み８を入れ，その切込み８を楔治具９で拡大して切込み両側を径方向に広げることにより定着体５ｅとする方法等も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１３８４５５号公報
【特許文献２】特開２００３−０４１７０９号公報
【特許文献３】特開２０００−２５７２０９号公報
【特許文献４】特開２００２−０２１２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，上述した図４（Ｄ）のような定着体５ｂを熱間据込加工により形成する方法や，図４（Ｇ）のように定着体５ｅを切込み８の拡大により形成する方法は，定着体５を定着に必要な最適形状とすることが難しい問題点がある。また，図４（Ｆ）のように定着体５ｄをキャップ６の螺合により形成する方法は，螺合のための加工処理が複雑であり，しかも製造時に接着等の管理項目も多いので，定着物５付き鉄筋３の製造に手間及びコストがかかる問題点がある。最適形状の定着物５が端部に取り付けられた鉄筋３を簡単且つ経済的に製造できる技術が求められている。
【０００７】
これに対し上述した定着体５ｂを摩擦圧接する方法によれば，適宜形状の定着物５を鉄筋３の端部に比較的簡単に取り付けることが期待できる。ただし，摩擦圧接は鉄筋３及び定着物５を高い圧力で接触させながら摩擦発熱させるものであり，加工処理時に鉄筋３及び定着物５に大きな応力が生じるので，鉄筋３及び定着体５の材料の性質に変化を生じるおそれがある。例えば金属の磁気的性質は大きな応力が発生すると変化することが知られている。材料の特定の性質を利用した定着物５付き鉄筋３を製造するためには，加工工程において鉄筋３及び定着体５に大きな応力を発生しないことが望ましい。
【０００８】
そこで本発明の目的は，加工時に大きな応力を発生させずに所要形状の定着物付き鉄筋を製造できる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１（Ａ１）〜（Ｃ１）の実施例を参照するに，本発明による定着体付き鉄筋の製造方法は，鉄筋３の一端が挿入可能な開口１６で外部と連通する定着体形状の中空部１５が内部に形成された鋳型１０に加熱機構を含め，開口１６の口径Ｗ１６を鉄筋３の断面径Ｗ３と実質上同じ大きさとし，加熱機構で加熱しながら鋳型１０の中空部１５に高温溶融材料２０を装入したのち鋳型１０の開口１６に鉄筋３の一端を挿入し，その鉄筋１６の一端の挿入により開口１６を塞ぎながら材料２０を冷却して鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させてなるものである。
【００１０】
また，図１（Ａ１）〜（Ｃ１）の実施例を参照するに，本発明による定着体付き鉄筋の製造装置は，定着体形状の中空部１５が内部に形成された鋳型１０，その中空部１５と外部とを連通すると共に鉄筋３の一端が挿入可能であり且つ開口径Ｗ１６が鉄筋３の断面径Ｗ３と実質上同じ大きさの開口１６，及び鋳型１０を加熱する加熱機構を備えてなり，加熱機構で加熱しながら鋳型１０の中空部１５に高温溶融材料２０を装入したのち鋳型１０の開口１６に鉄筋３の一端を挿入し，その鉄筋１６の一端の挿入により開口１６を塞ぎながら材料２０を冷却して鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させてなるものである。
【００１１】
好ましくは，図１（Ａ１）及び図１（Ｃ１）に示すように，開口１６を中空部１５の上端部に設け，鉄筋３の一端を鉛直下向きに挿入する。中空部１５の形状は，開口１６の中心軸Ｃの周りの回転形状とすることができる。必要に応じて，中空部１５に，開口１６とは別に外部と連通する高温溶融材料２０の注入口１７やガス抜き孔を設けることもできる。
【００１２】
更に好ましくは，図３に示すように，鋳型１０の内部に複数の開口１６付き中空部１５を設け，中空部１５の各々に高温溶融材料２０を装入すると共に開口１６の各々にそれぞれ鉄筋３の一端を同時に挿入して冷却することにより，複数の定着体５付き鉄筋３を同時に製造可能とする。高温溶融材料２０は，例えば金属，樹脂，又は強度増加材が混入された樹脂とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による定着体付き鉄筋の製造方法及び装置は，鉄筋３の挿入可能な開口１６で外部と連通する定着体形状の中空部１５が内部に形成された鋳型１０に加熱機構を含め，開口１６の口径Ｗ１６を鉄筋３の断面径Ｗ３と実質上同じ大きさとし，加熱機構で加熱しながら鋳型１０の中空部１５に高温溶融材料２０を装入したのち鋳型１０の開口１６に鉄筋３の一端を挿入し，その鉄筋１６の一端の挿入により開口１６を塞ぎながら材料２０を冷却して鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させるので，次の有利な効果を奏する。
【００１４】
（イ）高温溶融材料２０が冷却時に鋳型１０の中空部１５の形状に凝固して定着体５となるので，予め中空部１５を所望の定着体形状としておくことにより，所望形状の定着体５が一端に一体成形された鉄筋３を簡単に且つ経済的に製造することができる。
（ロ）定着体５を一体成形する際に鉄筋３に大きな応力が発生しないので，加工工程において鉄筋３及び定着体５の材料に大きな性質の変化が起こらず，性質安定性の優れた定着体５付き鉄筋３を製造することができる。
（ハ）高温溶融材料２０として，冷却して固化した際の強度が保証できる材料であれば，金属だけでなく合成樹脂等を適用することも可能であり，例えば樹脂を用いて定着体５付き鉄筋３の軽量化を図ることも期待できる。
（ニ）鋳型１０の中空部１５への高温溶融材料２０の装入と開口１６への鉄筋３の挿入という簡単な操作で定着体５付き鉄筋３を迅速に製造することができ，複数の開口１６付き中空部１５を設けた鋳型１０を用いることにより，大量の定着体５付き鉄筋３を経済的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
【図１】は，本発明による定着体付き鉄筋の製造装置の一実施例の説明図である。
【図２】は，本発明による定着体付き鉄筋の製造装置の他の実施例の説明図である。
【図３】は，本発明による定着体付き鉄筋の製造装置の更に他の実施例の説明図である。
【図４】は，従来の定着体５付き鉄筋３の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（Ａ１）は，本発明による定着体５付き鉄筋３の製造装置の実施例を示す。図示例の製造装置は，定着体形状の中空部１５が内部に形成された鋳型１０と，鉄筋３の一端が挿入可能な口径で中空部１５と外部とを連通する開口１６とを備えている。鋳型１０は従来の鋳造技術で用いられる型と同様のものとすることができ，砂型等の１回型，或いは繰り返し使用可能な金属型・セラミック型（複数回型）等とすることができる。ただし，経済性の観点からは繰り返し使用できる鋳型１０とすることが望ましく，図示例の鋳型１０は，内側の中空部１５の内表面にセラミック製の被覆１５ａを設けた金属（鋼）製の複数回型である。
【００１７】
図示例の鋳型１０は，分割線１２で分割可能な一対の右分割型１０ａ，１０ｂにより構成されており，図１（Ａ２）の断面に示すように，両分割型１０ａ，１０ｂの突き合わせ面にそれぞれ定着体形状の中空部１５の半割形が彫刻されている。図示例の中空部１５は，開口１６の中心軸Ｃの周りの回転形状であって，開口１６から遠ざかるに従って中心軸Ｃの周りの空間径が徐々に拡大する円錐台形状としたものである。ただし，後述するように本発明は液体状の高温溶融材料２０を中空部１５の全体に充満させて定着体５とするものであり，鉄筋３との一体化が可能であれば中空部１５の形状にとくに制限はない。すなわち，中空部１５の形状は鉄筋の定着に適した任意の形状とすることが可能であり，例えば図１（Ｇ）に示すように平版形状とすることもできる。また，中空部１５の形状は，鉄筋３と十分な強度で一体化するように適宜設計することができる。
【００１８】
また鋳型１０には，鉄筋３の一端が挿入可能な口径で中空部１５と外部とを連通する開口１６を設ける。図示例の開口１６は，中空部１５の上端部に，左右の分割型１０ａ，１０ｂに跨るように設けられている。ただし，開口１６の設置位置は中空部１５の上端部に限らず，例えば図２（Ａ）に示すように，中空部１５の中間部又は下端部に開口１６を設けることも可能である。上端部以外に開口１６を設けた場合は，液体状の高温溶融材料２０が開口１６から漏れ出ないように，開口１６の口径Ｗ（１６）を鉄筋３の断面径Ｗ（３）と実質上同じ大きさとし，鉄筋３の一端の挿入によって開口１６を塞ぎながら冷却できることが望ましい。図１のように中空部１５の上端部に設けた場合も，開口１６の口径Ｗ（１６）は鉄筋３の断面径Ｗ（３）と実質上同じ大きさとすることができる。
【００１９】
なお，鋳型１０には，必要に応じて開口１６とは別に，中空部１５と外部とを連通する材料注入口１７やガス抜き孔（図示せず）等を適宜設けることができる。注入口及びガス抜き孔の口径は，鉄筋の断面径よりも小さくてもよい。例えば図２のように中空部１５の中間部に開口１６を設けた場合は，中空部１５の上端部に材料２０の注入口１７を設けることができる。また注入口１７は，冷却過程において材料２０が収縮して中空部１５に隙間が生じた場合に，材料２０を追加的に注入する（押湯する）際にも利用できる。またガス抜き孔は，冷却過程において材料２０から発生するガスや空気を抜くために利用できる。ただし，後述するように材料２０は開口１６から中空部１５へ装入することが可能であり（図１参照），開口１６からガス抜きすることも可能であるから，その場合は開口１６と別の材料注入口１７及びガス抜き孔を設ける必要はない。
【００２０】
図１（Ｂ１）及び（Ｃ１）は，図示例の鋳型１０を用いて定着体５付き鉄筋３を製造する手順を示す。先ず図１（Ｂ１）において，鋳型１０の中空部１５に高温溶融材料２０を装入する（図１（Ｂ２）の断面も参照）。高温溶融材料２０は予め高温溶融したうえで所定量を開口１６から中空部１５に注入することができる。或いは図１（Ｄ）に示すように，凝縮させた材料２０ａの所定量を開口１６から中空部１５に投入したうえで，鋳型１０を加熱して中空部１５内の材料２０を高温溶融させる方法も考えられる。このため鋳型１０には適当な加熱機構を含めることができる。
【００２１】
次いで図１（Ｃ１）に示すように，鋳型１０の開口１６に鉄筋３の一端を中空部１５の内面に当接するまで挿入する（図１（Ｃ２）の断面も参照）。図示例のように中空部１５の上端部に開口１６を設けた場合は，鉄筋３の一端を鉛直下向きに中空部１５ヘ挿入することになる。本発明を適用可能な鉄筋３にとくに制限はないが，例えばコンクリート用異形鉄筋（棒鋼）に本発明を適用することができる。その後，材料２０を冷却して鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させて一体化する。必要に応じて，冷却過程において中空部１５に生じた隙間へ高温溶融材料２０を追加的に注入してもよい。
【００２２】
中空部１５に装入する高温溶融材料２０は，例えば開口１６に装入する鉄筋３と同じ金属製とすることができるが，その他の金属製とすることもでき，冷却して固化した際の強度が保証できる材料であれば合成樹脂製とすることもできる。また，樹脂を用いる場合は，必要に応じて繊維その他の強度増加材を混入することができる。例えば図１（Ｅ）に示すように，鉄筋３の断面径よりも大きい口径で剛線コイル状の強度増加材２１を鉄筋３と共に或いは鉄筋３に先行して中空部１５の樹脂材料２０中に配置し，鉄筋３の一端に樹脂材料２０と共に剛線コイル状の強度増加材を固着させて一体化する。樹脂材料２０を用いることにより，金属材料２０を適用した場合に比して定着体５付き鉄筋３の軽量化を図ることが期待できる。
【００２３】
また，図１（Ｂ１）及び（Ｃ１）の手順を逆にして定着体５付き鉄筋３を製造することも可能である。すなわち，先ず鋳型１０の開口１６に鉄筋３の一端を中空部１５の内面に当接するまで挿入し（図１（Ｃ２）の断面），次いで鋳型１０の中空部１５に高温溶融材料２０を装入し（図１（Ｂ２）の断面），材料２０を冷却して鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させて一体化する。鉄筋３の一端の挿入によって開口１６が塞がれる場合は，図示例のように開口１６と別の材料注入口１７を設け，その注入口１７から鉄筋装入後の中空部１５へ高温溶融材料２０を注入することができる。図１（Ｂ１）及び（Ｃ１）の何れの手順を先行させるかは，鉄筋３及び定着体５の材料や形状に応じて，何れの手順が両者の一体化に適しているかを判断して決めることができる。
【００２４】
図２（Ｂ）及び（Ｃ）は，図２（Ａ）の鋳型１０を用いて定着体５付き鉄筋３を製造する手順を示す。図示例では，先ず鋳型１０の中間部の開口１６に鉄筋３の一端を中空部１５の内面に当接するまで挿入し（図２（Ｂ）），次いで鋳型１０の中空部１５の上端部に設けた注入口１７から高温溶融材料２０を鉄筋装入後の中空部１５へ装入している（図２（Ｃ））。また，開口１６の口径Ｗ（１６）を鉄筋３の断面径と実質上同じ大きさとし，中空部１５の中間部の開口１６を鉄筋３の一端の水平向きの挿入によって塞いでいる。必要に応じて，冷却過程において中空部１５に生じた隙間へ注入口１７から高温溶融材料２０を追加的に注入してもよい。その後，材料２０を冷却することにより，鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させて一体化することができる。
【００２５】
図１（Ｆ）は，冷却後の製品（定着体５付き鉄筋３）を鋳型１０から取り出す手順を示し，一対の分割型１０ａ，１０ｂを左右に分離して製品を離型（抜型）することを表している。図示例の鋳型１０は，中空部１５の内表面にセラミック被覆を設けることにより，冷却後の製品の離型の容易化を図っている。砂型等の１回型の鋳型１０を用いた場合は，鋳型１０自体を取り崩すことで製品を取り出すことになるが，製品の離型の容易化のため，中空部１５の内表面に適当な離型剤等を塗布することができる。離型（抜型）した製品の表面を清掃・検査して定着体５付き鉄筋３の製造を完了する。
【００２６】
本発明によれば，液体状の高温溶融材料２０を鋳型中空部１５の形状に冷却・凝固して定着体５とするので，中空部１５を所望の定着体形状とすることにより，最適形状の定着物５が端部に一体成形された鉄筋３を簡単且つ経済的に製造することができる。しかも，定着体５を一体成形する際に鉄筋３に大きな応力が発生しないので，加工工程において鉄筋３及び定着体５の材料に大きな性質の変化が生じるおそれがなく，性質安定性の優れた定着体５付き鉄筋３とすることができる。
【００２７】
こうして，本発明の目的である「加工時に大きな応力を発生させずに所要形状の定着物付き鉄筋を製造できる方法及び装置」の提供を達成することができる。
【実施例１】
【００２８】
図３は，鋳型１０の内部に複数の中空部１５を設けた本発明の製造装置の他の実施例を示す。図示例の製造装置の鋳型１０は，定着体形状の中空部１５が内部に列状に並べて複数形成されており，各中空部１５にそれぞれ鉄筋３の一端が挿入可能な口径で外部と連通する開口１６が設けられている。各中空部１５は独立しており，相互間には離隔が存在している。また鋳型１０は，図１の場合と同様に，各中空部１５と交差する分割線１２で分割可能な一対の分割型１０ａ，１０ｂで構成された金属（鋼）製のものであり，各中空部１５の内表面にはセラミック製の被覆１５ａが設けられている。
【００２９】
図３の鋳型１０を用いて定着体５付き鉄筋３を製造する場合は，図１（Ｂ１）と同様に各中空部１５にそれぞれ高温溶融材料２０を装入すると共に，図１（Ｃ１）と同様に各中空部１５の開口１６にそれぞれ鉄筋３の一端を挿入する。高温溶融材料２０の装入と鉄筋３の挿入との何れの手順を先行させるかは，図１の場合と同様に，鉄筋３及び定着体５の材料や形状に応じて，何れの手順が両者の一体化に適しているかを判断して決めることができる。その上で，各中空部１５の材料２０を冷却し，鉄筋３の一端に材料２０製の定着体５を固着させて一体化する。冷却後に一対の分割型１０ａ，１０ｂを左右に分離することにより，複数の定着体５付き鉄筋３を同時に製造することができる。
【００３０】
また，図３の製造装置は，複数の鉄筋３を支持しながら鋳型１０の複数の中空部１５へ同時に挿入する挿入装置１８を備えている。すなわち，鋳型１０の複数の中空部１５にそれぞれ高温溶融材料２０を装入する工程と，挿入装置１８により複数の鉄筋３を各中空部１５へ同時に挿入する工程と，鋳型１０の一対の分割型１０ａ，１０ｂを分離して冷却後の定着体５付き鉄筋３を同時に取り出す工程とを繰り返すことができる。図３のように複数の開口１６付き中空部１５を設けた鋳型１０を用いれば，このような工程の繰り返しにより，多量の定着体５付き鉄筋３を迅速且つ経済的に製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００３１】
１…コンクリート柱              ２…コンクリート梁
３…鉄筋                        ５…定着体
６…定着キャップ                ７…接着剤
８…切込み                      ９…楔治具
１０…鋳型                      １０ａ，１０ｂ…分割型
１２…分割線                    １５…中空部
１６…開口                      １７…注入口
１８…挿入装置
１９…鉄筋支持部
２０…高温溶融材料              ２１…強度増加材
Ｃ…開口中心軸                  Ｗ…鉄筋径，開口径
【図１】
0006512687.tif 000002
【図２】
0006512687.tif 000003
【図３】
0006512687.tif 000004
【図４】
0006512687.tif 000005