(57)【要約】【課題】溶接開始時における通電端子あるいはフラックスとしての役割を担うアルミニウム製球体等の軟質の良導電性材料からなる金属製塊状物が、スタッド本体の溶植側端面の中央部分にその一部を表面から突出した状態で固着されたスタッドの製造において、金属製塊状物の脱落防止を経済的に実現する。【解決手段】スタッド本体１０の溶植側端面の中央部分に凹部１４が設けられ、金属製塊状物を凹部１４に圧入した状態で、凹部１４の開口周縁部分を適宜先端形状のパンチで押圧する。この押圧により開口周縁部分が塑性変形し、スタッド本体１０には内側に膨らむ環状の膨出部１４ａが形成される一方、金属製塊状物は膨出部１４ａが形成されることに伴い塑性変形しながら膨出部１４ａの裏側に入り込んだ状態で凹部１４内に充填されるので、衝撃等に対して脱落することがなくなる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタッド本体の溶植側端面に凹部を形成した後、該スタッド本体よりも軟質の金属製塊状物を一部が溶植側端面よりも突出した状態に前記凹部へ圧入し、該金属製塊状物の近くの溶植側端面を押圧することにより、前記スタッド本体の凹部の開口周縁部分の少なくとも一部を塑性変形させて内側に向けて膨らむ膨出部とし、該膨出部によって前記金属製塊状物を塑性変形させて該膨出部の裏側に入り込ませて係着することを特徴とするスタッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建築、土木分野の鉄骨構造物に適用するスタッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築あるいは土木分野の鉄骨構造物では、耐火性や構造強度などの点から、鉄骨柱および鉄骨梁に対してコンクリートを一体化することが行われている。この場合、それら部材相互の結合性を増大することにより耐力を向上させる手段として、スタッドボルト、頭付きスタッドなどと称されるスタッド材を鉄骨表面に対して、アーク溶接により植設するのが一般的である。この種のスタッドとして、スタッド本体の溶植側端面（スタッドベース）の中央部分に、アルミニウム等の良導電性材料からなる小さな塊状物を、その一部が表面から突出するように取り付けたものが知られている（例えば、特許文献１、特許文献２および特許文献３参照。）。この金属製塊状物は、溶接開始時における通電端子としての役割の他に、母材との間でアーク発生中に脱酸反応を起こすフラックスとしての役割を担うものである。
【０００３】
【特許文献１】特公昭５２−１０６４８号公報（第１頁第２欄第３行−同欄第２７行と第６図、および第２頁第３欄第１２行−同欄第１７行と第４図）
【特許文献２】実公昭５７−５４９３２号公報（第１頁第２欄第１行−同欄第２１行、第３図−第６図）
【特許文献３】特公平７−５５３５２号公報（第３頁第６欄第２０行−第４頁第７欄第７行、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記従来例のスタッドでは、金属製塊状物が圧入される溶植側端面の中央部分には、予めパンチ（ポンチとも称する）の打刻等により適宜深さの凹部が形成される。斯かる凹部は、特許文献１，３に示されるように一般的には軸心方向における断面形状が円形であり、その内周面は比較的滑らかな表面として形成される。これは、打刻時におけるパンチのスタッド本体への食付きを防止するため、パンチ外周面が滑らかな表面に仕上げられていることに起因する。したがって、圧入された金属製塊状物は、実質的に凹部内周面との間の摩擦のみでスタッド本体に係止されることになるから、僅かな衝撃でも脱落しやすいという問題点があった。
【０００５】
また、特許文献２には、凹部を星形等の円形以外の断面形状にしたり、あるいは凹部の内周面を横縞状や螺旋状に形成することにより、壁面に多数の凹凸を形成する技術が開示されているが、それぞれ次のような問題点を有している。すなわち、前者の場合には、金属製塊状物との接触面積は上記のような円形断面のものに比べて増加するが、軸心方向には何ら段差が存在せず、上記円形断面のものと同様に摩擦のみによる係止である。このため、脱落防止の点ではそれほどの改善は望めない。後者の場合には、金属製塊状物の圧入時の塑性変形により、軸心方向に形成された多数の段差に対する掛止効果が期待できるものの、その成形加工がかなり面倒であり、製造コストの点から実用化はされていない。
【０００６】
このような事情から、最近ではパンチによる打刻に代えてドリルで穴を開ける方法が広く行われている。この場合には、ドリルの刃の回転に伴う環状の切削痕が凹部の内周面に形成されることから、圧入された金属製塊状物との間で多少の掛合状態が生じ、金属製塊状物の脱落は少なくなる。しかしながら、このドリルによる凹部形成方法は、パンチの打刻に比べると作業性が悪く、しかも切削屑が多量に発生するという問題があり、本質的な解決策とはなっていないのが実情である。
【０００７】
そこで、本発明者らは、このような従来技術が有する問題点について鋭意検討を重ねた結果、本発明に想到したのである。すなわち、本発明は、金属製塊状物の脱落がなく安価に製造することができるスタッドの製造方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係るスタッドの製造方法では、スタッド本体の溶植側端面に凹部を形成した後、該スタッド本体よりも軟質の金属製塊状物を一部が溶植側端面よりも突出した状態に前記凹部へ圧入し、該金属製塊状物の近くの溶植側端面を押圧することにより、前記スタッド本体の凹部の開口周縁部分の少なくとも一部を塑性変形させて内側に向けて膨らむ膨出部とし、該膨出部によって前記金属製塊状物を塑性変形させて該膨出部の裏側に入り込ませて係着することを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、適宜の圧造装置を用いて棒状素材からスタッド本体を形成するとともに、その溶植側端面に凹部を形成した後、適宜形状でスタッド本体よりも軟質の金属製塊状物をその一部が突出した状態に凹部へ圧入する。そして、溶植側端面の凹部近傍、すなわち金属製塊状物の近くのスタッド本体端面を押圧する。この押圧力により、凹部の開口周縁部分が塑性変形して内側に向けて膨出し、開口部分が窄まる。一方、金属製塊状物にあっては、凹部内に圧入された部分が、凹部の開口周縁部分が内側に向けて膨出する影響を受けて塑性変形し、膨出部の裏側にも回り込むので、膨出部に確実に掛止されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、スタッド本体の溶植側端面の凹部近傍を押圧する工程を付加するだけで金属製塊状物の脱落がなくなり、しかもスタッドの製造コストの低減を併せて達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係るスタッドの製造方法は、例えば多段フォーマー等の一般的に使用されている適宜の圧造装置を用いてスタッド本体を形成し、その溶植側端面に凹部を形成するまでは、実質的に従来方法と大差はない。本発明では、凹部に金属製塊状物を圧入した状態で、さらに溶植側端面の凹部近傍、すなわち金属製塊状物の近くを押圧する。この押圧操作により、凹部の開口周縁部分を塑性変形させて内側に向けて膨出する一方、この膨出部が形成される際の影響で金属製塊状物も塑性変形して膨出部の裏側に入り込み、その結果、両者が掛合状態となる点に技術的な特徴がある。本発明に適用される金属製塊状物としては、スタッド本体よりも軟質の金属である。さらに、スタッド本体および母材を構成する金属よりも融点が低く、かつ還元力の強い金属であり、例えばスタッド本体および母材の代表的な素材である鉄に対しては、アルミニウム、亜鉛等が挙げられ、対象となる金属に応じて適宜選定すればよい。その形状は、特に限定はされないが、球状、先の尖った円柱状などが好適である。なお、スタッドの種類としては、頭付きスタッドに限らず、異形鉄筋からなる耐震補強用のスタッドなど、本体の形状においても格別の限定はない。また、スタッド本体の溶植側端面における凹部内の膨出部の形成方法については、例えば円柱状あるいは環状の突起が先端面に形成された適宜のパンチで軸心方向に押圧して塑性変形を生じさせ、これにより開口周縁部分の全周を膨出させたり、十字状や一文字状の突起を有するパンチで部分的に塑性変形させて膨出部を形成してもよい。
【実施例】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の製造方法によって得られるスタッドの一実施例を示す部分断面正面図である。図示のスタッド１は、スタッド本体１０の頭部１１とは反対側で、スタッドベースとなる端面１２（溶植側端面）の中央に、アルミニウム製球体等の金属製塊状物１３がその一部を埋没した状態で固着されたものである。図２は、図１におけるスタッド本体１０の溶植側端部の拡大図であり、金属製塊状物１３を保持する凹部１４の形状を明示するため、金属製塊状物１３の記載を省略した断面として表している。ここで、金属製塊状物１３は、スタッド本体１０に設けられた略半球状の凹部１４の内部に一部が挿入され、凹部１４の入口付近の内面、すなわち開口周縁部分の全周に渡り形成され、開口部分を狭めるように内側に向けて膨らむ膨出部１４ａの裏側にも回り込み、凹部１４の内部をほぼ隙間なく満たしている。このように、本発明で得られるスタッド１において、金属製塊状物１３は、スタッド本体１０の膨出部１４ａに対してその裏側で掛合することにより確実に係止され、スタッド本体１０から脱落することがなくなる。
【００１３】
次に、図３ないし図７を参照しながら、多段フォーマーを用いた上記スタッド１の製造方法について説明する。多段フォーマーは、一般に固定台（図示せず）に取り付けられた複数のダイスと、往復移動するラム（図示せず）に取り付けられた複数のパンチとで構成される。図３において、所定長さに切断された所定外径の鉄線などの棒状素材２は、まず頭部となる所定長さ部分を残してダイス２０内に挿入され、その後端側において支持ピン２１で支持される。そして、この状態で先端側からパンチ２２が移動し、棒状素材２の突出した端部に対してそのテーパ状内空部２２ａを外嵌し、パンチピン２３で押圧して頭部の予備成形を行う。
【００１４】
次に、図４に示すように、次工程のユニットにおいてダイス２４とパンチ２５とにより頭部の成形をさらに行う。ここでは、ダイス２４に挿通された凹部形成ピン２６に後端側を当接した状態で、パンチピン２７により頭部のさらなる成形を行うとともに、棒状素材２の後端面に中間段階の凹部を形成する。なお、凹部形成ピン２６における押圧部２６ａの形状は、先端側が幾分か偏平になった半球状であり、図５に拡大して示すように、これにより形成される中間段階の凹部２ａもそれに応じた形状に形成される。
【００１５】
続いて、図６に示すように、次工程のユニットにおいてダイス２８とパンチ２９とにより棒状素材２の頭部の最終成形を行う。
【００１６】
図７は、金属製塊状物１３の圧入作業の概略を示すものである。この場合、金属製塊状物１３としてアルミニウム製球体が使用されている。ここで、スタッド本体１０は、パンチケース３３内にその頭部１１側が挿入され、パンチピン３４で支持されている。この状態で、打込み用ダイス３５の通孔３５ａをスタッド本体１０の凹部１４に互いの軸心を合わせて宛がい、打込みピン３６でアルミニウム製球体１３を凹部１４内に圧入する。アルミニウム製球体１３は、打込み用ダイス３５の先端側部分に設けられた収納部３７から１個ずつ通孔３５ａ内に供給される。この圧入操作により、アルミニウム製球体１３は凹部１４の内部に入る。その後、アルミニウム製球体１３が圧入されたスタッド本体１０は、パンチケース３３の後退の後、パンチピン３４で前方に押し出されるとともに、打込みピン３６もバネ３８により元の位置に復帰し、次の作業に備える。そして、アルミニウム製球体１３が突出状態で凹部１４に挿入されているスタッド本体１０は、適宜の膨出部形成ピンで凹部１４の入口の周囲が押圧されることにより、入口付近が塑性変形して全周に渡り内側に膨らみ、環状の膨出部１４ａが形成される（図２参照）。特に、本願発明に係る製造方法においては、この膨出部が形成される際の影響で金属製塊状物も塑性変形して膨出部の裏側に入り込み、その結果、両者が軸心方向において互いが凹凸関係の掛合状態が実現される。
【００１７】
図８は、スタッド本体側に設けられる膨出部の形成方法の他の実施例であり、前記実施例と同様に金属製塊状物を省略した断面として示している。ここでは、スタッド本体４１の凹部４２に金属製塊状物（図示せず）を圧入した状態で、適宜形状の膨出部形成ピンにより、凹部４２の入口近くの周囲を環状に押圧する。これにより、スタッド本体４１の端面が凹んで環状溝４２ａが形成され、その塑性変形に伴って開口周縁部分の全周に渡って膨出部４２ｂが生じる。この場合においても、膨出部４２ｂが形成される際の影響で金属製塊状物も塑性変形し、結果的に膨出部の裏側に入り込み、互いが掛合状態となる。
【００１８】
さらに、図９に示す膨出部の実施例では、スタッド本体６１の端面に形成される４個所の凹所６２ａの影響でそれぞれの軸心側部分が内側に塑性変形して膨らむことに伴い、膨出部６２ｂが形成される。この場合、前記各実施例と同様に膨出部６２ｂが形成されることに伴って金属製塊状物（図示せず）も塑性変形し、膨出部６２ｂの裏側に入り込み、互いが掛合状態となる。
【００１９】
上記各実施例では、スタッド本体の凹部が軸心方向において横断面円形状のものについて説明したが、これを多角形状にしたり、あるいは金属製塊状物を球体以外のものにすることは可能であり、この発明の技術思想内での種々の変更実施はもちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明により製造されるスタッドの一実施例を示す部分断面正面図である。
【図２】上記スタッドの要部拡大断面図である。
【図３】スタッド本体の製造工程を示す説明図である。
【図４】図３の次工程を示す説明図である。
【図５】図４の工程で形成された中間段階のスタッド本体の要部拡大断面図である。
【図６】図４の次工程を示す説明図である。
【図７】金属製塊状物の圧入作業を示す説明図である。
【図８】膨出部の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図９】膨出部の他の例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１…スタッド、２…棒状素材、１０，４１，６１…スタッド本体、１１…頭部、１２…溶植側端面、１３…金属製塊状物、１４，４２，６２…凹部、１４ａ，４２ｂ，６２ｂ…膨出部、２０，２４，２８…ダイス、２２，２５，２９…パンチ、２６…凹部形成ピン、３３…パンチケース、３５…打込み用ダイス
【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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【図９】
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