(57)【要約】【課題】  アンカーボルトに用いるテーパー部材の製造効率を向上できる製造方法を提供する。【解決手段】  本発明のアンカーボルトに用いるテーパー部材７の製造方法は、円筒形状のワークＷを焼き鈍す焼鈍工程と、ワークＷの表面に潤滑被膜を形成する潤滑工程と、ダイ２１の窪み２２にワークＷを差し込むセット工程と、円柱形状のマンドレル２３をワークＷの中心穴２４に挿入するとともに、リングパンチ２５によってワークＷの先端面２６を押してワークＷを冷間鍛造する冷間鍛造工程と、ワークＷをノックアウトピン２７で押して取り出す取出工程と、取り出したワークＷの基端部分２８を切り落とす除去工程と、ワークＷの中心穴２４に雌ねじ６を形成する雌ねじ加工工程とを有する。冷間鍛造工程では、ワークＷの材料がワークＷの中心穴２４の基端側での内側およびノックアウトピン２７とマンドレル２３との間に流動する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド（４）に設けている雄ねじ（３）が螺合する雌ねじ（６）を貫通状に設けているとともに軸方向に斜めに延びる平面形状の傾斜面（１０）を外周面に形成しているテーパー部材（７）を有していて、そのテーパー部材（７）の傾斜面（１０）によって当該テーパー部材（７）に外嵌する当接部（１２）の内面（１１）を押すことで、その当接部（１２）の外周面（１５）が壁面（１）に設けている取付孔（２）の内周面（２ａ）に押し付けられて、当該取付孔（２）に固定されるアンカーボルトに用いる前記テーパー部材（７）の製造方法であって、
所定寸法の円筒形状のワーク（Ｗ）を焼き鈍す焼鈍工程と、
その焼鈍工程後の前記ワーク（Ｗ）の表面に潤滑被膜を形成する潤滑工程と、
その潤滑工程後に、前記テーパー部材（７）の傾斜面（１０）に対応する傾斜状の内面を有する窪み（２２）を形成しているダイ（２１）の当該窪み（２２）に、前記ワーク（Ｗ）を差し込むセット工程と、
そのセット工程後に、円柱形状のマンドレル（２３）を前記ワーク（Ｗ）の円柱形状の中心穴（２４）に挿入するとともに、パンチ（２５）によって前記ワーク（Ｗ）の先端面（２６）を押して前記ワーク（Ｗ）を冷間鍛造する冷間鍛造工程と、
前記冷間鍛造後の前記ワーク（Ｗ）をノックアウトピン（２７）で押して前記ダイ（２１）から取り出す取出工程と、
前記取り出した前記ワーク（Ｗ）の基端部分（２８）を切り落とす除去工程と、
前記除去工程後の前記ワーク（Ｗ）の中心穴（２４）に前記雌ねじ（６）を形成する雌ねじ加工工程とを有しており、
前記冷間鍛造工程では、前記マンドレル（２３）を前記ダイ（２１）の窪み（２２）の基端までは挿入しないことで前記マンドレル（２３）と前記ダイ（２１）の窪み（２２）の基端との間に隙間が介在するように構成していて、前記ワーク（Ｗ）の材料が当該ワーク（Ｗ）の中心穴（２４）の基端側での内側および前記マンドレル（２３）と前記ダイ（２１）の窪み（２２）の基端との間に流動するようにしていることを特徴とするアンカーボルトに用いるテーパー部材の製造方法。
【請求項２】
前記ワーク（Ｗ）の長さ方向の中間より先端側と、そのワーク（Ｗ）の先端側に対応する前記ダイ（２１）の窪み（２２）の内面部分との間に隙間を設けていて、前記冷間鍛造工程では前記ワーク（Ｗ）の先端側部分を前記隙間に据え込むことを特徴とする請求項１記載のアンカーボルトに用いるテーパー部材の製造方法。
【請求項３】
前記マンドレル（２３）は、その基端部（２３ａ）を窄ませていることを特徴とする請求項１または２記載のアンカーボルトに用いるテーパー部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岩壁の表面やコンクリート製の天井などの壁面に設けた取付孔に差し込んで固定するアンカーボルトに用いるテーパー部材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前記アンカーボルトとしては、例えば特許文献１で示すように構成したものが提案されている。そのアンカーボルトでは、ボルト本体（ロッド）の雄ねじに螺合する雌ねじを貫通状に設けているとともに軸方向に延びる平面形状の傾斜面を外周面に複数形成しているテーパー部材を有している。
【０００３】
そして、ボルト本体を取付孔から引き抜く方向へ移動させることで、それに連れ立ってテーパー部材も移動してそのテーパー部材の傾斜面によってテーパー部材に外嵌する複数個の当接部の傾斜状の内面がそれぞれ押される。それによって各当接部の外周面が取付孔の内周面に押し付けられ、アンカーボルトが取付孔に固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５２９０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記アンカーボルトのテーパー部材の製造方法としては、例えば、円柱形状のワーク（素材）の周面の複数箇所において、そのワークの軸方向に対して斜めに切削して前記傾斜面をそれぞれ形成したのち、ワークに軸方向の穴を切削してその穴に雌ねじを切ることになる。
【０００６】
前記切削加工は、時間がかかるために、その分だけテーパー部材の製造効率が悪くなるといった問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる不都合を解決することを目的として提供されたものであり、テーパー部材の製造効率を向上できるアンカーボルトに用いるテーパー部材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる不都合を解決するために、ロッド４に設けている雄ねじ３が螺合する雌ねじ６を貫通状に設けているとともに軸方向に斜めに延びる平面形状の傾斜面１０を外周面に形成しているテーパー部材７を有していて、テーパー部材７の傾斜面１０によってテーパー部材７に外嵌する当接部１２の内面１１を押すことで、当接部１２の外周面１５が壁面１に設けている取付孔２の内周面２ａに押し付けられて、取付孔２に固定されるアンカーボルトに用いるテーパー部材７の製造方法であって、所定寸法の円筒形状のワークＷを焼き鈍す焼鈍工程と、焼鈍工程後のワークＷの表面に潤滑被膜を形成する潤滑工程と、潤滑工程後にテーパー部材７の傾斜面１０に対応する傾斜状の内面を有する窪み２２を形成しているダイ２１の当該窪み２２にワークＷを差し込むセット工程と、セット工程後に円柱形状のマンドレル２３をワークＷの円柱形状の中心穴２４に挿入するとともに、パンチ２５によってワークＷの先端面２６を押してワークＷを冷間鍛造する冷間鍛造工程と、冷間鍛造後のワークＷをノックアウトピン２７で押してダイ２１から取り出す取出工程と、取り出したワークＷの基端部分２８を切り落とす除去工程と、除去工程後のワークＷの中心穴２４に雌ねじ６を形成する雌ねじ加工工程とを有しており、冷間鍛造工程では、マンドレル２３をダイ２１の窪み２２の基端までは挿入していないことで、マンドレル２３とダイ２１の窪み２２の基端との間に隙間が介在するように構成していて、ワークＷの材料がワークＷの中心穴２４の基端側での内側およびマンドレル２３とダイ２１の窪み２２の基端との隙間に流動することを特徴とする。
【０００９】
ここでの壁面１には、岩壁やトンネルなどの土木構造物や建築物の天井および側壁などの壁面が含まれる。テーパー部材７の基端面は、円形状や多角形状のものが該当し、そのテーパー部材７の基端面の外接円よりもワークＷの基端面の外円を大きくしている。ワークＷの材料としては、ステンレススチールなどが該当する。潤滑工程でのワークＷの表面に潤滑被膜を形成する手段としては、二硫化モリブデンや黒鉛などの固体潤滑剤をワークＷに吹き付け、または刷毛などで固体潤滑剤をワークＷに塗り付けて潤滑被膜を形成する方法や、蓚酸ボンデ処理によって潤滑被膜を形成する方法などが該当する。
【００１０】
詳しくは、ワークＷの長さ方向の中間より先端側と、そのワークＷの先端側に対応するダイ２１の窪み２２の内面部分との間に隙間を設けていて、冷間鍛造工程ではワークＷの先端側部分を前記隙間に据え込むものとすることができる。ここでのテーパー部材７の先端面には、円形状や多角形状のものが該当し、そのテーパー部材７の先端面の外接円よりもワークＷの先端面の外円を小さくしている場合を含んでいる。ワークＷの長さ方向の中間としては、ワークＷの長さ方向の中央であってもよく、ワークＷの長さ方向の中央よりも若干先端側や基端側であってもよい。ここでの隙間は、過度に大きくなり過ぎると、テーパー部材７の傾斜面１０を適正に形成することができず、過度に小さくなり過ぎると、据え込みが不十分になる虞があるため、これらを考慮して前記隙間を設定することになる。ここでは、ワークＷの長さ方向の中間より基端側に隙間を設けていない場合を含んでいる。
【００１１】
また、マンドレル２３の基端部２３ａを窄ませているものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のアンカーボルトに用いるテーパー部材７の製造方法では、冷間鍛造によってテーパー部材７の傾斜面１０を形成しているので、例えば切削加工によって前記テーパー部材７の傾斜面１０を形成する場合よりも加工時間が短くて済む。それにより、テーパー部材７の製造効率を向上させることができる。
【００１３】
冷間鍛造工程においてワークＷの材料が当該ワークＷの中心穴２４の基端側での内側およびマンドレル２３の基端側とダイ２１の窪み２２の基端との隙間に流動することで生じた残留応力がワークＷの基端部分２８で大きくなるので、そのワークＷの基端部分２８を切り落とすことで、前記残留応力を除去するために冷間鍛造後に焼き鈍しなどの工程を行わなくても済む。それによってもテーパー部材７の製造効率を向上させることができる。しかも、ワークＷの材料は、当該ワークＷの中心穴２４の基端側での内側に流動して外側には流動しないので、ワークＷが外側に膨れることがなく、それによって鍛造後のワークＷをダイ２１から容易に取り出すことができる。また、ワークＷの材料がワークＷの中心穴２４の基端側での内側に流動しているので、そのワークＷの基端部分２８を切り落とすことでワークＷの中心穴２４に雌ねじ６を形成し易くなる。
【００１４】
冷間鍛造工程でワークＷの先端側部分を、ワークＷの先端側部分とそのワークＷの先端側部分に対応するダイ２１の窪み２２の内面部分との間の隙間に据え込むと、冷間鍛造工程でワークＷの材料が当該ワークＷの基端側のみならず前記隙間にも流動する。その分だけ塑性変形がワークＷの基端側のみに集中することが低減されて、冷間鍛造工程で過度の塑性変更が生じてワークＷに割れなどが発生することが抑えられる。また、応力が集中しない分だけダイ２１の破損などが低減でき、ダイ２１の寿命を延ばすことができて、テーパー部材７の製造コストの低減を図ることができる。
【００１５】
マンドレル２３の基端部２３ａを窄ませていると、冷間鍛造工程においてワークＷの材料を当該ワークＷの基端側へスムーズに流動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るアンカーボルトの斜視図である。
【図２】本発明のアンカーボルトに用いるテーパー部材の斜視図である。
【図３】アンカーボルトを取付孔へ差し込む際の状態を示す断面図である。
【図４】アンカーボルトを取付孔に固定した状態を示す断面図である。
【図５】ワークをダイにセットする工程を説明するための断面図である。
【図６】ワークを冷間鍛造する工程を説明するための断面図である。
【図７】ワークを冷間鍛造する工程を説明するための断面図である。
【図８】ワークをダイから取り出す工程を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の製造方法に係るアンカーボルトの一例を説明する。前記アンカーボルトは、図４に示すように、例えばコンクリート製の天井の壁面１に上向き設けている取付孔２に差し込んで固定するようになっている。前記アンカーボルトは、図１に示すように、外周面に雄ねじ３を形成している円柱形状のロッド４と、アンカーボルトを前記取付孔２の円柱面形状の内周面２ａ（図４参照）に固定するための拡開機構５とを有している。
【００１８】
前記拡開機構５は、図２および図３に示すように、軸方向に斜めに延びる五個の平面形状の傾斜面１０を外周面に形成しているテーパー部材７と、そのテーパー部材７に外嵌する拡開部材８とを有している。テーパー部材７の傾斜面１０は、基端側（図２では左側）に向かうに従って中心軸に近づくように傾斜しているとともに、テーパー部材７の周方向に等間隔で配置している。テーパー部材７には、その中心軸に沿って前記ロッド４の雄ねじ３が螺合する雌ねじ６を貫通状に設けている。
【００１９】
前記拡開部材８は、図１および図４に示すように、テーパー部材７の各傾斜面１０にそれぞれ外嵌する五個の当接部１２と、弾性変形可能な架橋部１３とを有している。各当接部１２の内面１１は、テーパー部材７の各傾斜面１０に面接触している状態（図４の状態）で、アンカーボルトの基端側（図４では下端側）に向かうに従ってテーパー部材７の中心軸に近づくように傾斜している。
【００２０】
前記架橋部１３は、図１および図３に示すように、本体部位１３ａの縁から五個の接続部位１３ｂがそれぞれ架橋部１３の外方へ斜め下方向に延び、長さ方向の中間で架橋部１３の内方へ屈曲したのちに当接部１２の先端部にそれぞれつながっている。各当接部１２の外周面１５は、前記取付孔２の内周面２ａと同様の円柱面形状に形成していて、各当接部１２の外周面１５が取付孔２の内周面２ａに面接触可能になっている。前記ロッド４と前記テーパー部材７と前記架橋部１３とは、ステンレススチールなどで形成してあり、前記各当接部１２は、アルミニウム合金などで形成してある。
【００２１】
前記拡開部材８の各当接部１２の外周面１５の下部（自由端側）には、複数本（本実施例では二本）の溝１６を当該当接部１２の長さ方向に並べて形成しており、その溝１６は、各当接部１２の外周面１５の周方向へ延びている。
【００２２】
次いで、アンカーボルトを取付孔２に固定する手順の一例を説明すると、まず、アンカーボルトを、拡開機構５を上にした姿勢（図３の姿勢）で前記取付孔２の奥まで差し込む（図４の状態）。その際には、架橋部１３の接続部位１３ｂや当接部１２が、取付孔２の内周面２ａに押し付けられて摩擦などによって取付孔２の内周面２ａに仮固定される。
【００２３】
そして、例えばロッド４を中心軸まわりに回転させると、テーパー部材７が、ねじ作用で取付孔２の開口側へ移動し、テーパー部材７の各傾斜面１０が各当接部１２の内面１１を押す。それにより、各当接部１２が取付孔２の内周面２ａ側へ移動して取付孔２の内周面２ａへ押し付けられ、各当接部１２の外周面１５と取付孔２の内周面２ａとの面どうしの摩擦などによってアンカーボルトが取付孔２に固定される。
【００２４】
そのアンカーボルトのロッド４に、例えば設備機器や配管などを固定するためのブラケット１８（図４）を装着し、そのブラケット１８の下側にナット１９を螺着することで、前記ブラケット１８がアンカーボルトに取り付けられる。
【００２５】
次に、アンカーボルトのテーパー部材７の製造方法の一実施例を説明する。まず、所定寸法の円筒形状のワークＷ（図５参照）を、例えば８００°程度に加熱してから炉冷１００℃／ｈ程度で焼き鈍す（焼鈍工程）。その焼鈍工程後のワークＷの表面に、例えば二硫化モリブデンの固体潤滑剤を吹き付けて潤滑被膜を形成する（潤滑工程）。なお、蓚酸ボンデ処理などによって潤滑被膜を形成してもよい。
【００２６】
その潤滑工程後に、図５に示すように、ワークＷを軸方向を上下に向けた姿勢でダイ（金型）２１の円柱形状の窪み２２に差し込む（セット工程）。そのダイ２１の窪み２２には、前記テーパー部材７の各傾斜面１０（五面）に対応する五個の傾斜状の内面を有している。そのダイ２１の窪み２２の傾斜状の内面は、下側（基端側）に向かうに従って中心軸に近づくように傾斜している。
【００２７】
そのセット工程後に、図６に示すように、冷間鍛造用のプレス装置の円柱形状のマンドレル２３をワークＷの中心穴２４に挿入するとともに、マンドレル２３に外嵌する前記プレス装置のリングパンチ２５の下端面（基端面）によってワークＷの先端面２６（図６では上端面）を押してワークＷを、例えば常温で冷間鍛造する（冷間鍛造工程）。その際のリングパンチ２５の押圧力は、例えば１００〜２００トン程度に設定している。
【００２８】
前記ダイ２１の窪み２２に差し込まれたワークＷの長さ方向（図６では上下方向）の中間より先端（図６では上端）側と、そのワークＷの先端側に対応するダイ２１の窪み２２の内面部分との間には隙間を設けており、ワークＷの円形状の先端面（上端面）の外円は、冷間鍛造工程後のテーパー部材７の五角形状の先端面の外接円よりも小さくなるように構成している。そして、前記冷間鍛造工程の際に、ワークＷを構成する材料のうちの先端側の部分が前記ワークＷの先端側とダイ２１の窪み２２との間（ワークＷの外向き）へ押されて、当該ワークＷの先端側部分が前記隙間に据え込まれる（流動する）。
【００２９】
また、前記冷間鍛造工程の際には、図７に示すように、前記マンドレル２３をダイ２１の窪み２２の基端（図７では下側）までは挿入しないでいる。すなわち本実施例では冷間鍛造後のワークＷを押し出すノックアウトピン２７の上端面（先端面）２７ａとの間に隙間が介在する。前記ダイ２１の窪み２２は、前記差し込まれたワークＷの基端側に対応する部分の内径を当該ワークＷの外径よりも若干小さくしている。つまり、ワークＷの円形状の基端面（下端面）の外円よりもテーパー部材７の五角形状の基端面の外接円が小さくなる。それにより、前記冷間鍛造工程の際に、ワークＷを構成する材料のうちの基端側が当該ワークＷの中心穴２４の基端側での内側および前記ノックアウトピン２７（ダイ２１の窪み２２の基端）とマンドレル２３との間に押し込まれる。
【００３０】
なお、ワークＷを構成する材料のうちの基端側の一部は、前記ワークＷの先端側とダイ２１の窪み２２との間の隙間にも流動する。マンドレル２３の基端部２３ａ（図７では下端）は円錐台状に窄んでいて、ワークＷの材料を当該ワークＷの中心穴２４の内方へスムーズに流動させるようにしている。
【００３１】
このように、ワークＷを構成する材料のうち、先端側が当該ワークＷの外向きに流動する一方で基端側がワークＷの内向きに流動するので、前記冷間鍛造工程の際の塑性変形がワークＷの一部に集中することが低減される。
【００３２】
前記冷間鍛造後に、図８に示すように、前記ノックアウトピン２７が前記隙間に流動したワークＷの基端部分２８を押してワークＷをダイ２１から取り出す（取出工程）。その取り出したワークＷから基端部分２８を切り落とし（除去工程）、その切削工程後のワークＷの中心穴２４に前記雌ねじ６を形成する（雌ねじ加工工程）。その雌ねじ加工工程の完了によってテーパー部材７の製造が完了する。
【００３３】
そして、テーパー部材７の雌ねじ６にロッド４を螺合させるとともに、テーパー部材７に拡開部材８の各当接部１２をそれぞれ外嵌させることで前記アンカーボルトが組み立てられる。
【００３４】
このように、冷間鍛造によってテーパー部材７の各傾斜面１０をそれぞれ形成しているので、例えば切削加工によってテーパー部材７の各傾斜面１０をそれぞれ形成する場合よりも加工時間を短くすることができる。
【００３５】
ダイ２１の窪み２２に差し込まれたワークＷの長さ方向の中間より先端側と、そのワークＷの先端側に対応するダイ２１の窪み２２の内面部分との間に隙間を設けているので、ワークＷを構成する材料のうちの先端側の部分がワークＷの外方へ流動する。またワークＷを構成する材料のうちの基端側がワークＷの内向きに流動するので、冷間鍛造工程の際にワークＷの一部に残留応力が集中することが防がれて、冷間鍛造工程で過度の塑性変更が生じてワークＷに割れなどが発生することが抑えられる。
【００３６】
また、前記ダイ２１の窪み２２は、その傾斜状の内面が基端側（下側）に向かうに従って中心軸に近づくために、その窪み２２の横断面の面積が基端側ほど小さく、それによってワークＷの基端側ほど残留応力が大きくなり易い。そのワークＷの先端部分２８を除去工程で切り落とすので、冷間鍛造後に残留応力を除去するための焼き鈍しなどの工程を省略することが可能になる。しかも、冷間鍛造工程においてワークＷの材料は、当該ワークＷの中心穴２４の先端側での内側に流動して外周側には流動しないので、ワークＷが外周側に膨れることがない。それにより、冷間鍛造後のワークＷをダイ２１から容易に取り出すことができる。
【００３７】
マンドレル２３の基端部２３ａを窄ませているので、冷間鍛造工程においてワークＷの材料を当該ワークＷの先端側へスムーズに流動させることができる。なお、テーパー部材７の外周面に形成する傾斜面１０の個数は、三個や四個や六個などであってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
２  取付孔
２ａ  取付孔の内周面
３  ロッドの雄ねじ
４  ロッド
６  テーパー部材の雌ねじ
７  テーパー部材
１０  テーパー部材の傾斜面
１１  当接部の内面
１２  当接部
１５  当接部の外周面
２１  ダイ
２２  ダイの窪み
２３  マンドレル
２３ａ  マンドレルの基端部
２４  ワークの中心穴
２５  リングパンチ
２６  ワークの先端面
２７  ノックアウトピン
２８  ワークの基端部分
Ｗ  ワーク
【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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