(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒鋼材の結束本数データを入力するデータ入力部と、
前記データ入力部に入力された前記結束本数データに基づき丸棒鋼材の荷姿を演算する演算部と、
前記演算部における演算結果に基づき丸棒鋼材の荷姿を決定する荷姿決定部と、
前記データ入力部に入力された結束本数の丸棒鋼材を供給する素材供給部と、
前記素材供給部から供給された丸棒鋼材を前記荷姿決定部で決定された荷姿に整形する整形部と、
前記整形部により整形された荷姿に結束する結束部と、を有する丸棒鋼材の自動結束装置であって、
前記演算部では、結束本数をＮとすると、底辺の本数がｎ本のときの正規の正六角形の結束本数ＮＡn、底辺の本数がｎ本のときの正規の変六角形の結束本数ＮＢnを、順次、
ＮＡn＝３ｎ2−３ｎ＋１・・・・・・（１）
ＮＢn＝３ｎ2−７ｎ＋４・・・・・・（２）
と演算し、
ＮＡn-1＜Ｎ≦ＮＢn・・・・・・・・・（３）
ＮＢn＜Ｎ≦ＮＡn・・・・・・・・・・（４）
のいずれを満たすか演算し、
かつ、六角形の底辺の本数ｎと積み上げ段数ｓとの関係を、
正規の正六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−１・・・・・・・・・・・（５）
正規の変六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−３・・・・・・・・・・・（６）
と演算し、
前記荷姿決定部では、前記演算部における演算結果に基づき、（３）式を満たすときには、底辺ｎ本の変六角形に、（４）式を満たすときには、底辺ｎ本の正六角形に荷姿を決定することを特徴とする自動結束装置。
【請求項２】
丸棒鋼材の結束本数データを入力するデータ入力工程と、
前記データ入力工程において入力された前記結束本数データに基づき丸棒鋼材の荷姿を演算する演算工程と、
前記演算工程における演算結果に基づき丸棒鋼材の荷姿を決定する荷姿決定工程と、
一方の前記データ入力工程において入力された結束本数の丸棒鋼材を供給する素材供給工程と、
前記素材供給工程において供給された丸棒鋼材を前記荷姿決定工程で決定された荷姿に整形する整形工程と、前記整形工程において整形された荷姿に結束する結束工程と、を有する丸棒鋼材の自動結束方法であって、
前記演算工程では、結束本数をＮとすると、底辺の本数がｎ本のときの正規の正六角形の結束本数ＮＡn、底辺の本数がｎ本のときの正規の変六角形の結束本数ＮＢnを、順次、
ＮＡn＝３ｎ2−３ｎ＋１・・・・・・（１）
ＮＢn＝３ｎ2−７ｎ＋４・・・・・・（２）
と演算し、
ＮＡn-1＜Ｎ≦ＮＢn・・・・・・・・・（３）
ＮＢn＜Ｎ≦ＮＡn・・・・・・・・・・（４）
のいずれを満たすか演算し、
かつ、六角形の底辺の本数ｎと積み上げ段数ｓとの関係を、
正規の正六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−１・・・・・・・・・・・（５）
正規の変六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−３・・・・・・・・・・・（６）
と演算し、
前記荷姿決定工程では、前記演算工程における演算結果に基づき、（３）式を満たすときには、底辺ｎ本の変六角形に、（４）式を満たすときには、底辺ｎ本の正六角形に荷姿を決定することを特徴とする自動結束方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸棒鋼材、鋼管等の丸棒材（以下「丸棒鋼材」という。）を所定の荷姿に結束する自動結束装置および結束方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、丸棒鋼材を複数本結束するには一般的に、フープ（帯鉄）または番線（スチールワイヤ）で自動的に締め上げる自動結束機によって自動結束する方法が使用されている。
【０００３】
この方法によると、結束本数にかかわりなく、単に自動結束機で締め上げていただけであり、最終的な荷姿を全く考慮することなく、荷姿を規制する治具等の荷姿整形凹部に丸棒鋼材を落し込んで、概略の荷姿に整形した後にフープまたは番線で締め上げて結束していたに過ぎなかった。
【０００４】
たとえば、自動整形機を使用して結束本数が２３本の丸棒鋼材を六角形に結束する場合は、図９に示すように、六角形の一辺（底辺）が４本の概略の六角形に定められ、最終的には図１０に示す変六角形に結束されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、六角自動整形機によって結束本数が２３本を整形する場合を例にとると、図９に示すように、荷姿整形凹部１４に落し込まれた丸棒鋼材１１の上半分が不整列な空洞状態の荷姿となる。
【０００６】
この状態で自動結束機で結束すると、図９の黒で塗りつぶした上方両端側の丸棒鋼材１２がフープまたは番線１３に引張られて、図１０に示す位置に移動して結束されることになるため、フープまたは番線１３に丸棒鋼材１１、１２の自重以外の大きな力が加わりフープまたは番線１３の弱い所で切断したり、また丸棒鋼材１１、１２に傷を生じさせることがあった。
【０００７】
本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであって、フープまたは番線に無理な力が加わることなく、また結束される丸棒鋼材に傷が生じることなく、作業性の良い丸棒鋼材の自動結束装置および結束方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明の構成は、丸棒鋼材の結束本数データを入力するデータ入力部と、データ入力部に入力された結束本数データに基づき丸棒鋼材の荷姿を演算する演算部と、演算部における演算結果に基づき丸棒鋼材の荷姿を決定する荷姿決定部と、データ入力部に入力された結束本数の丸棒鋼材を供給する素材供給部と、素材供給部から供給された丸棒鋼材を荷姿決定部で決定された荷姿に整形する整形部と、整形部により整形された荷姿に結束する結束部とを有する丸棒鋼材の自動結束装置であって、演算部では、結束本数をＮとすると、底辺の本数がｎ本のときの正規の正六角形の結束本数ＮＡn、底辺の本数がｎ本のときの正規の変六角形の結束本数ＮＢnを、順次、
ＮＡn＝３ｎ2−３ｎ＋１・・・・・・（１）
ＮＢn＝３ｎ2−７ｎ＋４・・・・・・（２）
と演算し、
ＮＡn-1＜Ｎ≦ＮＢn・・・・・・・・・（３）
ＮＢn＜Ｎ≦ＮＡn・・・・・・・・・・（４）
のいずれを満たすか演算し、かつ、六角形の底辺の本数ｎと積み上げ段数ｓとの関係を、
正規の正六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−１・・・・・・・・・・・（５）
正規の変六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−３・・・・・・・・・・・（６）
と演算し、荷姿決定部では、演算部における演算結果に基づき、（３）式を満たすときには、底辺ｎ本の変六角形に、（４）式を満たすときには、底辺ｎ本の正六角形に荷姿を決定することを特徴とする。
【０００９】
また、前記演算部で演算した結果の正六角形或いは変六角形または正六角形と変六角形の両方の荷姿を表示する荷姿表示部を構成に含めることも可能である。
【００１６】
第２の発明は、丸棒鋼材の結束本数データを入力するデータ入力工程と、データ入力工程において入力された結束本数データに基づき丸棒鋼材の荷姿を演算する演算工程と、演算工程における演算結果に基づき丸棒鋼材の荷姿を決定する荷姿決定工程と、一方のデータ入力工程において入力された結束本数の丸棒鋼材を供給する素材供給工程と、素材供給工程において供給された丸棒鋼材を荷姿決定工程で決定された荷姿に整形する整形工程と、整形工程において整形された荷姿に結束する結束工程と、を有する丸棒鋼材の自動結束方法であって、演算工程では、結束本数をＮとすると、底辺の本数がｎ本のときの正規の正六角形の結束本数ＮＡn、底辺の本数がｎ本のときの正規の変六角形の結束本数ＮＢnを、順次、
ＮＡn＝３ｎ2−３ｎ＋１・・・・・・（１）
ＮＢn＝３ｎ2−７ｎ＋４・・・・・・（２）
と演算し、
ＮＡn-1＜Ｎ≦ＮＢn・・・・・・・・・（３）
ＮＢn＜Ｎ≦ＮＡn・・・・・・・・・・（４）
のいずれを満たすか演算し、かつ、六角形の底辺の本数ｎと積み上げ段数ｓとの関係を、
正規の正六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−１・・・・・・・・・・・（５）
正規の変六角形のときは、
ｓ＝２ｎ−３・・・・・・・・・・・（６）
と演算し、荷姿決定工程では、演算工程における演算結果に基づき、（３）式を満たすときには、底辺ｎ本の変六角形に、（４）式を満たすときには、底辺ｎ本の正六角形に荷姿を決定することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図３は本発明の実施の形態に係る自動結束装置Ｚのブロック図を示す。
【００１９】
図３において、自動結束装置Ｚはデータ入力部Ｂ、荷姿を演算する演算部Ｃ、演算部Ｃの演算結果に基づき荷姿を決定する荷姿決定部Ｄ，同じく演算部Ｃの演算結果に基づく荷姿を表示する荷姿表示部Ｅからなる操作盤Ａと、データ入力部に入力された結束本数Ｎの丸棒鋼１を整形部Ｇに供給する素材供給部Ｆ、操作盤Ａからの指令によって素材供給部Ｆから供給された丸棒鋼材１を荷姿決定部Ｄで決定された荷姿に整形する整形部Ｇ、および整形部Ｇで整形された丸棒鋼材１を結束する結束部Ｈによって構成されている。
【００２０】
データ入力部Ｂは、演算部Ｃで演算するためのデータを入力するキーボードで構成されている。結束重量は仕向け先（顧客）毎に最大値が指定されており、一方結束される丸棒鋼材１の１ｍ当たりの重量、全長が製造カードに記載されているので、これらの数値に基づいて、結束重量が指定値以下となる丸棒鋼材１の結束本数Ｎをこのキーボードから作業者が入力する。
【００２１】
演算部Ｃは、コンピュータによる機械計算部であり、データ入力部Ｂに入力された丸棒鋼材１の結束本数Ｎに基づき後述の演算式（１）および（２）によって丸棒鋼材の結束本数Ｎ、六角形の一辺（底辺）の本数ｎとの関係を演算し、式（３）および（４）により正六角形に結束すべきか変六角形に結束すべきかの判定値を演算する。
【００２２】
また、式（５）および（６）により六角形の一辺（底辺）の本数ｎと積み上げ段数ｓとの関係を正六角形の場合と変六角形の場合について演算する。
【００２３】
荷姿表示部Ｅは、液晶等の表示器によって構成され、演算部Ｃで演算された正六角形或いは変六角形またはその両方の荷姿をその表示画面に表示する。
【００２４】
荷姿決定部Ｄは、コンピュータによる判断処理部であり、演算部Ｃで演算された正六角形または変六角形のうち、いずれかの最適な荷姿を上記判低値に基づき決定する。
【００２５】
また、素材供給部Ｆは、公知の素材供給装置からなり、データ入力部Ｂに入力された結束本数Ｎの丸棒鋼材１をカウントして整形部Ｇに供給する。
【００２６】
整形部Ｇは、後述する装置からなり、荷姿決定部Ｇで決定された荷姿に従って、素材供給部Ｆから供給された丸棒鋼材１を整形する。
【００２７】
結束部Ｈは、公知の結束装置であり、整形部Ｇで整形された丸棒鋼材１を幅２５ｍｍ、厚さ０.９ｍｍのフープまたは直径数ｍｍのスチールの番線３を用いて結束する。
【００２８】
六角形に整形する場合、正六角形に整形するか、変六角形に整形するかに分かれ、何れを選択するかが結束結果の良否を左右することになる。
【００２９】
つぎに、正六角形と変六角形の選定について説明する。
【００３０】
底辺の本数がｎ本の時の正規の正六角形（即ち、「空洞状態のない正六角形」、以下同じ）の結束本数をＮAn、底辺の本数がｎ本のときの正規の変六角形（即ち、「空洞状態のない変六角形」、以下同じ）の結束本数をＮBnとすると、結束本数ＮAn、ＮBnと六角形の一辺（底辺）の本数ｎとの関係は、
正六角形のときは、
ＮAn＝３ｎ2−３ｎ＋１・・・・・・（１）
変六角形のときは
ＮBn＝３ｎ2−７ｎ＋４・・・・・・（２）
で表される。
【００３１】
そして、
ＮAn-1＜ Ｎ ≦ ＮBn                ・・・・・・（３）
のときは底辺ｎ本の変六角形を選択し、
ＮBn  ＜ Ｎ ≦ ＮAn                ・・・・・・（４）
の時は底辺ｎ本の正六角形を選択する。
【００３２】
また、六角形の一辺（底辺）の本数ｎと積み上げ段数ｓとの関係は、
正規の正六角形のときは
ｓ＝２ｎ−１ ・・・・・・（５）
正規の変六角形のときは
ｓ＝２ｎ−３ ・・・・・・（６）
で表される。
【００３３】
表１は上記の演算式（１）から（４）と合せて（５）、（６）の演算結果を整理して一覧表にしたものであり、結束本数Ｎと六角形の一辺（底辺）の本数ｎとの関係を示し、結束本数Ｎを指定したとき、変六角形、正六角形の何れの荷姿が適当か、また六角形の一辺（底辺）の本数ｎが何本となるかを表示し、さらに積み上げ段数ｓが何段になるかを表示している。
【００３４】
以下、表１のうち六角形の一辺（底辺）の本数ｎが４本となる場合について説明する。
【００３５】
結束本数Ｎが２０〜２４本の場合には変六角形となり、２４（Ｎ＝ＮB4）本の場合は正規の変六角形となる。
【００３６】
結束本数Ｎが２５〜３７本の場合は正六角形となり、３７（Ｎ＝ＮA4）本の場合は正規の正六角形となる。
【００３７】
すなわち、結束本数が２０〜３７本のとき、六角形の一辺（底辺）の本数ｎが４本に選定され、ガイド部材の六角形の一辺（底辺）の本数ｎを４本に固定したときの結束可能結束本数は２０〜３７本ということになる。
【００３８】
ただし、Ｎが６本以下の場合は、極端な異形の荷姿となるので結束不可としている。
【００３９】
図１は結束本数Ｎが２３本のとき、荷姿を無理に正六角形とした場合で、このときは、上半分が不整列な空洞状態となることを示している。
【００４０】
これに対して、図２は結束本数Ｎが２３本で、荷姿を変六角形とした場合であり、欠損結束本数が１本であることを示している。
【００４１】
つぎに、整形部Ｇについて詳細に説明する。
【００４２】
図４は整形部Ｇの側面図、図５は図４の平面図である。
【００４３】
図４、図５において、２０乃至２３はガイド部材であり、２０乃至２２は丸棒鋼材１の両端部にセットで設けられ、結束される六角形の各一辺をガイドし、いずれのガイド部材２０乃至２２も結束本数Ｎに適合するように図示の方向に油圧または空気圧装置（不図示）によって移動する。
【００４４】
２４はテーブルであり、先端にガイド部材２３がテーブル２４と一体に設けられ、ガイド部材２３は結束される六角形の一辺をガイドしている。
【００４５】
２５は丸棒鋼材を荷姿整形凹部２７に押込むプッシュロッドであり、油圧または空気圧装置（不図示）によって可動し、丸棒鋼材の整列に合わせて所定のストローク伸縮する。
【００４６】
２６は丸棒鋼材の搬送台であり、荷姿整形凹部２７の方向に緩傾斜が付けられている。
【００４７】
素材供給部Ｆから供給された丸棒鋼材１は搬送台２６の緩傾斜によって転動して、テーブル２４に搬送される。
【００４８】
図６は整形部Ｇの説明図であり、図６（イ）は六角形の一辺（底辺）の本数ｎが４本の丸棒鋼材１を結束をする場合の第１列目をプッシュロッド２５で荷姿整形凹部２７に押込んだ状態を示している。
【００４９】
この状態では、ガイド部材２０はＨ方向上側に移動し、最上部に位置している。
【００５０】
また、ガイド部材２１、２２はＹ1、Ｙ2方向に移動して、六角形の一辺（底辺）の長さがＬ（丸棒鋼材４本分の長さ）となる位置に固定されている。
【００５１】
図６（ロ）は第２列目をプッシュロッド２５で荷姿整形凹部２７に押込んだ状態を示している。
【００５２】
この状態では、ガイド部材２０はＨ方向下側に移動し、最上部から丸棒鋼材の１列分下がった位置に固定されている。
【００５３】
また、ガイド部材２１、２２はＹ1、Ｙ2方向に移動して、六角形の一辺（底辺）の長さが正六角形の場合はＬ、変六角形の場合はＬ−（丸棒鋼材１本分の長さ）となる位置に固定される。
【００５４】
この動作を繰り返して結束本数に適合した所定の荷姿に整形される。
【００５５】
本実施の形態にかかる荷姿整形部Ｇは、上記の構成により可動機構が単純で、可動機構の連動制御も容易にできる。
【００５６】
また、プッシュロッド２５でテーブル２４に搬送されてきた丸棒鋼材１を荷姿整形凹部に水平方向に押込んでいるので、丸棒鋼材の動きが滑らかで騒音も少なくできる。
【００５７】
図７は本発明の実施の形態に係る結束作業のフロー図であり、図８は荷姿を作業者が選択する場合の結束作業のフロー図である。
【００５８】
以下、図７、図８に基づいて結束作業のフローを説明する。
【００５９】
荷姿の選定に作業者の判断の介在しない完全自動の結束作業の場合には、図７において、まず、データ入力工程ａで作業者が丸棒鋼材１の結束本数Ｎのみをデータ入力部Ｂのキーボード（不図示）から入力する。
【００６０】
続いて、演算工程ｂで上記の式（１）および（２）によって丸棒鋼材の結束本数Ｎと六角形の１辺の本数ｎとの関係を演算部Ｃによって演算し、式（３）および（４）により正六角形に結束すべきか変六角形に結束すべきかの判定値を演算する。
【００６１】
続いて、荷姿決定工程ｃにおいて、演算工程ｂで演算された数値に基づいて正六角形または変六角形のうち、いずれかの結束本数に適合した最適の荷姿を決定する。
【００６２】
一方、データ入力工程ａで、入力された結束本数Ｎの丸棒鋼材１を素材供給工程ｆでカウントして、整形工程ｄに供給する。
【００６３】
続いて、整形工程ｄで、素材供給工程ｆから供給された結束本数の丸棒鋼材を整形部の荷姿整形凹部２７に整列配置する。
【００６４】
最後に、結束工程ｅにおいて、整形工程ｄで整形された丸棒鋼材１を、フープまたは番線３で結束し結束作業が完了する。
【００６５】
作業者が荷姿を選定する結束作業の場合には、図８において、前述の表１またはこれに相当する丸鋼棒材の結束本数Ｎと六角形の一辺（底辺）の本数ｎとの関係を示した表から作業者が結束本数Ｎに対応する六角形の一辺（底辺）の本数ｎを読取り、結束本数Ｎと六角形の一辺（底辺）の本数ｎと、正六角形または変六角形のうち、いずれかの丸棒鋼材の結束本数Ｎに適合した荷姿をデータ入力工程ａでキーボード（不図示）から入力する。
【００６６】
一方、素材供給工程ｆで、データ入力工程ａで入力された結束本数Ｎの丸棒鋼材１をカウントして、整形工程ｄに供給する。
【００６７】
これ以降の工程は、図７に示す完全自動結束の場合と同じであり、整形工程ｄで、素材供給工程ｆから供給された所定結束本数Ｎの丸棒鋼材１を荷姿整形凹部２７に整列配置する。
【００６８】
最後に、結束工程ｅにおいて、整形工程ｄで整形された丸棒鋼材を、フープまたは番線３で結束し結束作業が完了する。
【００６９】
以上、六角形に結束するの場合について説明したが、正六角形、変六角形に限らず円形、正四角形、長方形等に完全自動結束する場合にも適用できる。
【００７０】
また、何種類かの荷姿を表１に準じて整理しておいて、作業者の選択によって整形、結束することも容易にできる。
【００７１】
【表１】
0004418132.tif 000002
【００７２】
請求項１に係る発明によれば、丸棒鋼材を六角形に結束する場合、結束本数に適合する正六角形または変六角形が選択され、フープまたは番線に無理な力がかからず、丸棒鋼材等の結束素材に損傷のない自動結束装置を提供できる。
【００７６】
請求項２に係る発明によれば、丸棒鋼材を六角形に結束する場合、総結束本数に適合する正六角形または変六角形が選択され、フープまたは番線に無理な力がかからず、丸棒鋼材の結束素材に損傷のない自動結束方法を提供できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る正六角形に並べた荷姿の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る変六角形に並べた荷姿の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る自動結束装置のブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る整形部の側面図である。
【図５】図４の平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る整形工程の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る結束作業のフロー図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る荷姿を作業者が選択する場合の結束作業のフロー図である。
【図９】従来例に係る結束前の荷姿の表示図である。
【図１０】従来例に係る結束後の荷姿の表示図である。
【符号の説明】
１、１１、１２ ：  丸棒鋼材
３、１３ ：  フープまたは番線
１４ 、２７ ：  荷姿整形凹部
Ｚ ：  自動結束装置
Ａ ：  操作盤部
Ｂ ：  データ入力部
Ｃ ：  演算部
Ｄ ：  荷姿決定部
Ｅ ：  荷姿表示部
Ｆ ：  素材供給部
Ｇ ：  整形部
Ｈ ：  結束部
２０乃至２３ ： ガイド部材
２４ ：  テーブル
２５ ：  プッシュロッド
２６ ：  搬送台
【図１】
0004418132.tif 000003
【図２】
0004418132.tif 000004
【図３】
0004418132.tif 000005
【図４】
0004418132.tif 000006
【図５】
0004418132.tif 000007
【図６】
0004418132.tif 000008
【図７】
0004418132.tif 000009
【図８】
0004418132.tif 000010
【図９】
0004418132.tif 000011
【図１０】
0004418132.tif 000012