JP3567320B2 - 鋼材の接合面加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼材の接合面加工方法及び装置に関し、例えば鋼材を重ね合わせてボルト、リベット等の結合部材によって締め付けることにより重ね合わせ面において強固に接合できるようにしようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物、橋梁等の鉄骨構造物建設現場においては、大型の鋼材や鉄骨などの一端面を、互いに直接重ね合わせるか、又は目板を重ねてボルトやリベットで締め付けることにより、鋼板や鉄骨などを接合するような手法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように鋼材や鉄骨等の建造物素材を接合するときに用いられる材料（以下これらの素材、材料を鋼材と呼ぶ）相互の接合面の摩擦係数が小さいと鋼材をボルト、リベットによって仮締め又は本締めしたときに、鋼材の継ぎ目に鋼材の自重が負荷されているため、鋼材がボルトをせん断する方向に互いに面ずれし、その結果設計仕様に従って鉄骨構造物を組み立てることができなくなるおそれがある。
【０００４】
この点について従来は、鉄骨構造物を組み立てる前に、予め鋼材を野外に野積みしておくことにより鋼材の接合面を錆びさせて接合面間の摩擦係数を大きくする方法が用いられていたが、このような方法によると、鉄骨構造物の組み立て作業が一段と複雑となる問題があった。
【０００５】
この問題を解決する手段として、特願平１０−３７０２６０ 号によって、接合面に同心円状の凹凸を有するすべり抑制加工面を形成し、当該すべり抑制加工面を摩擦接合させたり、インロー方式で噛み合わせることにより、接合耐力が格段的に大きい接合手法が提案されている。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、大きいすべり耐力を生ずるすべり抑制加工面を一段と容易かつ複雑に形成できるようにした接合面加工方法及び装置を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明においては、加工対象である鋼材２の表面に対向して回転しながら押圧動作する工具支持部材３３と、工具支持部材３３に固定され、工具支持部材３３の回転に応じて回転中心軸線ＰＯ１の周りを回転する転造ダイス支持部材１７Ａと、転造ダイス支持部材１７Ａの先端部に、回転中心軸線ＰＯ１と斜めに交差する中心線上を回転するように、回転自在に保持され、かつ傘型の加工刃面を有し、傘型の加工刃面の一部を転造加工面部分として鋼材２に圧接する転送ダイス１７Ｃとを具え、工具支持部材３３が回転しながら当該回転中心軸線ＰＯ１の方向に圧接動作したとき、転造ダイス１７Ｃの転造加工面部分によって鋼材２の表面を転造加工することにより、当該鋼材２の表面にすべり抑制加工面４５を形成するようにする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【０００９】
（１）第１の実施の形態の全体構成
図１及び図２において、１は全体として接合面加工装置を示し、鋼材の加工工場の自動搬送ラインによって搬送されて来る鋼材２を導入台３上に設けられている自動ライン送り電気モータ４によって駆動される送込みローラ５及び従動ローラ６によって矢印ａで示す搬入方向に案内部材３Ａに沿って作業台７の作業テーブル８に送り込む。
【００１０】
作業台７には、作業テーブル８の上流側及び下流側にそれぞれ位置決めローラ９及び１０が設けられ、図３に示すように、鋼材２の加工基準位置ＰＯ１（例えば結合孔として機能するボルト孔１１の中心位置）が作業テーブル８の作業基準位置ＰＯ２と一致する位置に案内部材７Ａを用いて、鋼材２を位置決めした後、加工機構部１５の主軸装置１６に装着された接合面加工工具１７が鋼材２に圧接した状態で加工動作することにより、鋼材２が転造加工処理される。この場合、主軸装置１６は接合面加工工具１７を装着する出力軸を、電気モータによって回転駆動すると共に、油圧装置によって作業テーブル８の方向に下降圧接させた後上昇退避するようになされている。
【００１１】
かくして加工処理された鋼材２は、排出台２０に設けられたモータ２１によって駆動される送出しローラ２２及び従動ローラ２３によって矢印ｂによって示す搬出方向に、案内部材２０Ａに沿って搬出される。
【００１２】
加工機構部１５は、位置調整用レール２５上に載置され、これにより全体として鋼材２の搬入・搬出方向（これをｘ方向と呼ぶ）に主軸装置１６従って接合面加工工具１７を位置調整できるようにｘ方向に位置調整動作すると共に、位置調整機構２６によって主軸装置１６を鋼材２の搬入・搬出方向と直交する方向（これをｙ方向と呼ぶ）に位置調整する。
【００１３】
かくして加工機構部１５は、接合面加工処理対象である鋼材２が作業テーブル８に位置決めされたとき、ｘ方向及びｙ方向について工具１７の位置を調整することにより、工具１７を鋼材２に予め穿設されているボルト孔１１の中心位置に位置合せする。
【００１４】
（２）接合面加工工具
接合面加工工具１７は、図４に示すように、主軸装置１６に工具１７を取り付けるための円柱状取付子３１（例えば３０〔ｍｍ〕の太さをもつ）を上方に延長させてなる工具本体部３２を有する。
【００１５】
取付子３１の他端には円盤状の工具支持部材３０が一体に設けられており、工具支持部材３３の外周面をハウジング３４内に保持されている施削型ニードルベアリング３５によって支持し、これにより工具支持部材３３が回転中心軸線ＰＯ３を中心として回転できるようになされている。
【００１６】
ハウジング３４は、作業台７上に取り付けられたブラケット３６（ １４０〔ｍｍ〕の方形形状を有する）によって、工具支持部材３３を鋼材２と対向する上方位置に位置決めするように支持され、ハウジング３４の鋼材２と対向する下面に、工具本体１８をボルト３７によって固定する。
【００１７】
工具本体１８は、図５に示すように、ボルト３７によって工具支持部材３３の下面において、回転中心軸線ＰＯ３から偏心した位置に固定される転造ダイス支持ブロック１８Ａを有し、転造ダイス支持ブロック１８Ａの先端に、円錐コロ１８Ｂを介して、転造ダイス１８Ｃが保持されている。
【００１８】
転造ダイス支持ブロック１８Ａは先端に円錐面１８Ｄを有する円柱金属材料でなり、その中心線ＰＯ４の下方延長線上の交点Ｐ１において、工具１７の回転中心軸線ＰＯ３と交わるように内側に傾斜するように工具支持部材３３に取り付けられている。
【００１９】
転造ダイス１８Ｃは、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、全体として内側中心部が中空な円形皿型形状を有し、下方外側面が中心線ＰＯ４から所定の角度（例えば６０度）だけ傾斜し、当該傾斜した下方外側面によって鋼材２に対する加工刃面４１を形成している。
【００２０】
加工刃面４１には、同心円状に１又は複数条の凹凸４２が形成されており、これにより加工刃面４１が鋼材２の表面に対して加工動作をしたとき、転造ダイス１８Ｃが、その加工刃面４１の同心円状の凹凸４２を鋼材２の表面に、スタンプするように、押し付けた状態で、転造加工をする。
【００２１】
皿型の転造ダイス１８Ｃは中心孔４３を有し、この中心孔４３（内側の直径が１０〔ｍｍ〕で、外側の直径が２０〔ｍｍ〕でなる）に下方から球体座金１８Ｅを介して取付けボルト１８Ｆが挿入され、取付けボルト１８Ｆが転造ダイス支持ブロック１８Ａの円錐面１８Ｄの頂部に締め付けられたとき、円錐コロ１８Ｂを介して転造ダイス１８Ｃが転造ダイス支持ブロック１８Ａの中心線ＰＯ４を中心として自在に回転できるように取付けられる。
【００２２】
この結果、転造ダイス１８Ｃの加工刃面４１のうち、転造ダイス支持ブロック１８Ａを固定しているボルト３７の直下部分が最下方の位置において、鋼材２の表面とほぼ平行になる。従って主軸装置１６が下方に押下げ動作することにより工具支持部材３３が降下したとき、転造ダイス１７Ｃの加工刃面１４のうち最下位置部分（中心線ＰＯ４を中心として半径方向に外方に沿った位置にある部分、以下転造ダイス１８Ｃの加工面部分と呼ぶ）だけが鋼材２の表面に圧接するようになされている。
【００２３】
（３）接合面の加工動作及び効果
以上の構成において、鋼材２が導入台３から作業台７に送りこまれて、接合孔となるボルト孔１１の加工基準位置ＰＯ１（図３）が作業テーブル８の作業基準位置ＰＯ２と一致するような位置に、鋼材２が位置決めされたとき、加工機構部１５の主軸装置１６がｘ及びｙ方向に工具１７を位置調整動作をすることにより、回転中心軸ＰＯ３がボルト孔１１の加工基準位置ＰＯ１と一致する状態になる。
【００２４】
この状態において、加工機構部１５の主軸装置１６が、主軸を電気モータによって回転させながら、油圧ポンプによって降下させることにより、工具１７の転造ダイス１８Ｃを鋼材２の表面に圧接させる。
【００２５】
このとき転造ダイス１８Ｃは、工具支持部材３３から転造ダイス支持ブロック１８Ａ、円錐コロ１８Ｂを順次介して押圧力を受けて、転造加工面部分を鋼材２の表面に圧接させることにより、加工刃面４１の同心円状凹凸４２を鋼材２に食い込ませるような押付け動作をする。
【００２６】
この状態において、工具１７が回転中心軸線ＰＯ３を中心として回転することにより、偏心した位置に取り付けられている転造ダイス支持ブロック１７Ａが回転中心軸線ＰＯ３ を中心として遊星振動をし、これにより、図７（Ａ）に示すように、転造ダイス１８Ｃの最下位置部分である転造加工面部分が支点Ｐ１ を中心としてボルト孔１１の周囲を回転方向に移動して行く。
【００２７】
ここで、転造ダイス１８Ｃは、円錐コロ１８Ｂ（図５）を介して回転自在に転造ダイス支持ブロック１８Ａに取り付けられていることにより、転造ダイス支持ブロック１８Ａが遊星運動する際に中心線ＰＯ４を中心として回転たとき、最下位置にある転造加工面部分が、鋼材２に垂直方向に下方に圧接しかつ鋼材２及び加工刃面４１間に相対的なずれを生じさせないような状態で、中心線ＰＯ４を中心として揺動しながら加工刃面４１上を移って行く。
【００２８】
かくして、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、転造ダイス１８Ｃはスタンプを押すと同じような要領で、鋼材２のボルト孔１１の周囲に、転造ダイス１８Ｃの加工刃面４１上に形成された同心円状の凹凸と同じ形状の山４５Ａ及び溝４５Ｂをもつ凹凸面が転造されて行く。
【００２９】
このときの鋼材２の表面は、転造ダイス１８Ｃの凹凸部によって塑性加工されることになり、かくして、一段と強度が大きい同心円状の凹凸を有するすべり抑制加工面４５が鋼材２のボルト１１の周囲に形成される。
【００３０】
かくするにつき、転造ダイス１８Ｃは、鋼材２の表面に対して相対的な移動をすることなく、スタンプを押すと同様の動作態様で、同心円状の凹凸を鋼材２の表面に押し付けることにより転造作業をするので、鋼材２上に転造ダイス１８Ｃの凹凸をこじりなく転写することができ、かくして一段と強固かつ高い位置精度で同心円状の凹凸を形成することができる。
【００３１】
（４）鋼材の接合
図７（Ａ）〜（Ｃ）について上述したようにして転造ダイス１８Ｃによってすべり抑制加工面４５が形成された鋼材２は、図８に示すように、すべり抑制加工面４５が形成されていない鋼材２に重ね合わせた状態で、ボルト孔１１を挿通したボルト、リベット等の結合部材によって締め付けられることにより、接合される。
【００３２】
このとき、すべり抑制加工面４５の凹凸のうち山４５Ａが接合対象となる鋼材２の表面に食い込む状態になり、その結果大きなすべり耐力をもつ摩擦接合を得ることができる。
【００３３】
また、図９に示すように、接合すべき２枚の鋼材２Ａ及び２Ｂについて、図７（Ａ）〜（Ｃ）の方法によって、山４５Ａ及び溝４５Ｂの位置が互いに逆になるようなすべり抑制加工面４５をそれぞれ形成し、一方の鋼材２Ａのすべり抑制加工面４５の山４５Ａが他方の鋼材２Ｂのすべり抑制加工面４５の溝４５Ｂにはめ合うように噛み合わせ（これをインロー方式と呼ぶ）、この状態でボルト孔１１を挿通したボルト、リベット等の結合材によって締め付けることにより接合することができる。
【００３４】
このようなすべり抑制加工面４５を形成するには、工具本体１８の転造ダイス１８Ｃの加工刃面４１として、互いにはめ合うことができるような同心円状凹凸を有する２種類の転造ダイス１８Ｃを用意し、この２種類の転造ダイス１８Ｃによって鋼材２Ａ及び２Ｂをそれぞれ加工するようにすれば、図９に示すようなインロー方式で接合できるようなすべり抑制加工面４５Ａ及び４５Ｂを鋼材２Ａ及び２Ｂ上に形成することができる。
【００３５】
かくして図９に示すようなインロー方式による接合をすれば、転造により塑性加工された凹凸同士が互いにはめ合うような態様で互いに噛み合うことにより、すべり耐力が格段的に大きい鋼材の接合を実現できる。
【００３６】
図２０及び図２１に、２板の試験鋼材Ｔ１及びＴ２をインロー方式で接合した場合の接合耐力試験結果を示す。
【００３７】
この接合耐力試験は、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、板状の試料鋼材Ｔ１及びＴ２の先端部を互いに接触させた状態において、当該先端部に穿設したボルト穴Ｈ１及びＨ２にボルトＢ１を挿通してナットＢ２によって締め付けた後、試料鋼材Ｔ１及びＴ２に矢印ａ１及びａ２で示す方向に荷重を付与して、試料鋼材Ｔ１及びＴ２間の接合耐力を測定した。
【００３８】
図２０において、試料番号３及び４の試料は、ボルト径がＭ２２（直径２２〔ｍｍ〕）の一本の高力ボルト（熱処理された特殊鋼を用いているボルト）を、締付トルク５６００で締め付けることにより試料鋼材Ｔ１及びＴ２を接合した。
【００３９】
このとき試料鋼材Ｔ１及びＴ２の接合面には、それぞれ図７及び図９について上述した同心円状かつ互い違いの凹凸を有するすべり抑制加工面４５が転造されており、当該すべり抑制加工面４５をインロー方式で嵌め合せた状態で接合した。
【００４０】
このときすべりが生ずる限界の荷重、すなわち接合耐力は、 １７２．０〔ＫＮ〕及び ２０７．５〔ＫＮ〕であった。
【００４１】
試料番号１及び２は、すべり抑制加工面４５を形成しない試料鋼材Ｔ１及びＴ２について、すべり試験をしたもので、このときの接合耐力は３５．５〔ＫＮ〕及び３９．０〔ＫＮ〕であった。
【００４２】
このように、試料番号３及び４のようにすべり抑制加工面２４Ｂ、２５Ｃを転造加工した場合には、試料番号１及び２の場合のようにすべり抑制加工面２４Ｂ及び２５Ｃを形成しない場合と比較して、平均値で、５．０９倍もの格段的に大きなすべり耐力が得られることを確認できた。
【００４３】
次に、試料番号５及び６は、締付部材として中ボルト（熱処理をしていない鋼を用いたボルト）を用いて締付トルク４８００で締め付けた場合には、 １６８．０〔ＫＮ〕及び ２０８．０〔ＫＮ〕の接合耐力が得られた。
【００４４】
このように、ボルトとして特殊鋼を用いていない中ボルトを用いた場合であっても、すべり抑制加工面４５を形成しない場合と比較して、平均値で５．０４倍の接合耐力を得ることができることを確認できた。
【００４５】
さらに、図２０の試料番号９及び１０の試料について、ボルト径がＭ２２より細いＭ１６（直径１６〔ｍｍ〕）の高力ボルトを用いると共に、試料鋼材Ｔ１及びＴ２のすべり抑制加工面４５をインロー方式で嵌め合せて締付トルク３０００で締め付けた場合の接合耐力は、 １８０．０〔ＫＮ〕及び １７７．１〔ＫＮ〕であった。
【００４６】
さらに、試料番号１１及び１２の試料について、中ボルトを用いて締付トルク１５５０で締め付けた場合の接合耐力は、 １５７．０〔ＫＮ〕及び １３４．２〔ＫＮ〕であった。
【００４７】
このように、ボルト径を２２〔ｍｍ〕から１６〔ｍｍ〕に細くしても、試料番号１及び２の場合と比較して、平均で、４．７９倍の接合耐力が得られた。
【００４８】
これに対して、試料番号７及び８の試料について、試料鋼材Ｔ１及びＴ２の接合面にすべり抑制加工面４５を形成せずに、２本の高力ボルトで、締付トルク５６００で締め付けて接合耐力試験をしたところ、接合耐力は６５．２〔ＫＮ〕及び７９．４〔ＫＮ〕であった。
【００４９】
このように、すべり抑制加工面４５をもたない場合に、ボルトを２本用いて接合した場合には、ボルトが１本の場合（試料番号１及び２）と比較して接合耐力が約２倍になるが、この場合でも、すべり抑制加工面４５をもっている場合（試料番号３及び４、５及び６、９及び１０、並びに１１及び１２）の方が、接合耐力が２．０１〜２．６２倍だけ大きいことを確認できた。
【００５０】
（５）第２の実施の形態
図１０及び図１１は第２の実施の形態を示すもので、図４及び図５との対応部分に同一符号を付して示す。
【００５１】
この実施の形態の場合、転造ダイス支持ブロック１８Ａは円柱材料でなり、その上方端部が工具支持部材３３の偏心した位置に下方から穿設された取付穴３３Ａに下方から垂直方向上方向に挿入された状態で、水平方向の取付ピン３３Ｂによって抜け落ちないように工具支持部材３３に支持されていると共に、垂直方向のロックキー３３Ｃによって工具支持部材３３に対してこれと一体に回転できるように固定されている。
【００５２】
円柱状転造ダイス支持ブロック１８Ａの下端には、その中心線ＰＯ６に斜めに交差して工具１７の回転中心軸線ＰＯ３に向かうように延長する中心線ＰＯ７上に、円錐面１８Ｄが形成され、この円錐面１８Ｄ上に、円錐コロ１８Ｂ、球体座金１８Ｅ及び取付ボルト１８Ｆによって、皿型の転造ダイス１８Ｃが、回転自在に、取り付けられている。
【００５３】
この結果、転造ダイス１８Ｃの加工刃面４１のうち転造ダイス支持ブロック１８Ａの直下部分が、最下方の位置において鋼材２の表面とほぼ平行になる。従って主軸装置１６が下方に押下げ動作することにより工具支持部材３３が降下したとき、転造ダイス１８Ｃの加工刃面１４のうち最下位置部分（中心線ＰＯ７を中心として半径方向に外方に沿った位置にある部分、すなわち転造加工面部分）だけが鋼材２の表面に圧接する。
【００５４】
図１０及び図１１の構成において、主軸装置１６によって工具１７が回転中心軸線ＰＯ３を中心にして回転しながら下方に降下すると、転造ダイス１８Ｃのうち最下方位置にある転造加工面部分が鋼材２に圧接し、転造ダイス支持ブロック１７Ａが遊星運動するに従って転造加工面部分がボルト孔１１の周りを移って行くことにより、図７について上述したと同様にして、ボルト孔１１の周囲に、同心円状の山４５Ａ及び溝４５Ｂでなる凹凸を有するすべり抑制加工面４５が形成される。
【００５５】
図１０及び図１１の構成によれば、工具本体１８の転造ダイス支持ブロック１７Ａを工具支持部材３３から垂直方向に下方に延長させるようにしたことにより、図４及び図５のように斜め方向に下方に突出させるようにした場合と比較して、工具支持部材３３の半径方向の大きさを一段と小さくし得、またこのようにしても図４及び図５について上述したと同様の作用効果を得ることができる。
【００５６】
（６）第３の実施の形態
図１２及び図１３は第３の実施の形態を示すもので、鋼材２の２つのボルト孔１１に対してそれぞれ同時にすべり抑制加工面４５を同時に形成できるようにしたものである。
【００５７】
この実施の形態の場合、工具本体１８は、図１２及び図１３において、図１０及び図１１との対応部分に同一符号を付して示すように、工具支持部材３３の回転中心軸線ＰＯ３より偏心した中心線ＰＯ６の位置において、工具本体１８の転造ダイス支持ブロック１８Ａが挿入され、取付けピン３３Ｂ及びロックキー３３Ｃによって転造ダイス支持ブロック１８Ａが工具支持部材３３に一体に回転できるように固定されている。
【００５８】
この場合、図１３に示すように、取付孔３３Ａ内において転造ダイス支持ブロック１８Ａの上端部と取付孔３３Ａの上端部との間にばね座金３３Ｄが介挿されていると共に、取付けピン３３Ｂを挿通する取付け孔３３Ｆが縦方向の長孔になっており、かつ転造ダイス支持ブロック１８Ａの工具取付部と工具支持部材３３間にすきま３３Ｆが設けられていることにより、工具１７が鋼材２を押圧しているときばね座金３３Ｄの弾発力に応じた押圧力を安定に供給できると共に、異常な押圧力や衝撃が工具本体１８に与えられたとき、これをばね座金３３Ｃによって吸収できるようになされている。
【００５９】
工具支持部材３３の上端から上方にその回転中心軸線ＰＯ３上に沿って回転軸４６が延長し、転造軸受箱４７の挿通孔４８内を通って上方端部が転造軸受箱４７の上方に突出している。
【００６０】
回転軸４６は軸受５０及び５１によって回転中心軸ＰＯ３を中心として安定に回転できるように保持されていると共に、転造軸受箱４７に加工機構部１５から押圧力が与えられたとき、当該押圧力が軸受５２を介して転造軸受箱４７から工具支持部材３３、従って工具本体１８に伝達できるようになされている。
【００６１】
２つの工具本体１８の回転軸４６の上方突出端部には、互いに同じ歯数を有し、かつ互いに噛み合う歯車４９が設けられ、工具回転用モータ５３の出力軸が接続部５４を介して歯車４９に接続されることにより、各回転軸４６、従って各工具１７が、同一速度で回転駆動される。
【００６２】
以上の構成において、鋼材２上に所定のピッチで２つのボルト孔１１が穿設されている場合に、当該ピッチと同じピッチの回転中心軸ＰＯ３を中心として同じ回転数で回転駆動される工具本体１８が、各ボルト孔１１の周囲を遊星運動する。
【００６３】
このとき、各工具本体１８の転造ダイス１８Ｃの最下位置にある転造加工面部分が、圧接位置を移しながらスタンプを押すように、鋼材２を転造加工することにより、図１０及び図１１について上述したと同様にしてすべり抑制加工面４５を形成することができる。
【００６４】
かくして図１２及び図１３の構成によれば、所定のピッチをもつ２つのボルト孔１１の周囲に、同時に、２つのすべり抑制加工面４５を形成することができ、これにより、各ボルト孔１１について順次１つずつすべり抑制加工面４５を形成する図１０及び図１１の場合と比較して、加工作業時間を半減させることができる。
【００６５】
（７）第４の実施の形態
図１４及び図１５は第４の実施の形態を示すもので、この場合鋼材２にはｘ方向及びｙ方向にそれぞれ６０〔ｍｍ〕のピッチで、６×４＝２４個のボルト孔１１（直径２０〔ｍｍ〕、でなり、ｘ方向に６個かつｙ方向に４個だけマトリクス状に配列されている）が穿設され、各ボルト孔１１に対して図１２及び図１３について上述したと同様の工具本体１８、工具支持部材３３及び回転軸４６が用いられており、これら２４本の回転軸４６が転造軸受箱６０によって支持されている。
【００６６】
転造軸受箱６０から上方に突出する回転軸４６の先端は、歯車機構６１を介して加工機構部６２の工具回転用モータ６３の出力軸６３Ａに結合され、これにより各工具本体１８が同じ回転速度で同時に回転する。
【００６７】
歯車機構６１は、図１６に示すように、工具回転用モータ６３の出力軸に取り付けられた出力歯車Ｇ０（中央位置に設けられている）に噛み合う上側歯車Ｇ２４及び下側歯車Ｇ３３を通して順次２４個の歯車Ｇ１１ないしＧ４６に工具回転用モータ６３の回転駆動力を伝達する。
【００６８】
図１４ないし図１６の構成によれば、鋼材２に２４個もの多数のボルト孔１１が穿設されている場合に、各ボルト孔１１の周囲にすべり抑制加工面４５を同時に加工することができ、かくして一段と加工効率が良い接合面加工装置を実現できる。
【００６９】
（８）その他の実施の形態
図１７は他の実施の形態を示すもので、図４との対応部分に同一符号を付して示すように、工具支持部材３３の下端面において、その回転中心軸線ＰＯ３から偏心した位置に工具本体１８Ａが取り付けられている。
【００７０】
工具支持部材３３の下端面は、回転中心軸線ＰＯ３と直交する方向に対して所定角度（例えば３度）だけ傾斜していると共に、回転中心軸線ＰＯ３から３度だけ傾斜しかつ鋼材２の表面位置の交点Ｐ２において回転中心軸線ＰＯ３と交差する中心線ＰＯ１０上に突出軸６５が工具支持部材３３と一体に回転するように突出している。
【００７１】
突出軸６５の先端には、スラスト玉軸受６６を介して皿型の転造ダイス６７が突出軸６５に対して回転自在に取り付けられ、その傘型の加工刃面６８の転造加工面部分が鋼材２のボルト孔１１の周囲に当接するようになされている。
【００７２】
この実施の形態に場合、転造ダイス６７は、その中心孔部分を深溝玉軸受６９及び押さえ金具７０を介して取付ボルト７１によって突出軸６５の先端に取り付けられている。
【００７３】
以上の構成において、取付子３１を介して工具１７が主軸装置によって回転かつ押圧動作をすると、突出軸６５が工具支持部材３３から偏心した位置において遊星運動をしながら工具支持部材３３と一体に回転することにより、加工刃面６８のうち最下点位置にある部分だけが転造加工面部分として鋼材２に押しつけられ、当該転造加工面部分が突出軸６５の回転に応じてボルト孔１１の周囲に移動して行くことにより、鋼材２のボルト孔１１の周囲に、図７について上述したと同様にしてすべり抑制加工面４５が形成される。
【００７４】
かくして図１７の構成によれば、図４について上述したと同様にして、鋼材２のボルト孔１１を挿通したボルト及びナットによって締め付けることにより、すべり耐力が大きい状態で鋼材２を接合することができる。
【００７５】
図１８はさらに他の実施の形態を示すもので、図１７との対応部分に同一符号を付して示すように、工具支持部材３３の下端面に、円錐コロ７５を介して転造ダイス７６が取り付けられている。
【００７６】
この実施の形態の場合、工具支持部材３３の下端面には工具支持部材３３の回転中心軸線ＰＯ３を中心として円錐コロ７５を案内するための軸受溝７７が設けられていると共に、転造ダイス７６の軸受溝７７と対向する位置に軸受溝７７と共に円錐コロ７５を挟んで案内できる形状の軸受溝７８が形成されている。
【００７７】
この実施の形態の場合、転造ダイス７６は、その中心孔における回転中心軸線ＰＯ３の位置において、球体座金７９を介して取付けボルト８０によって、工具支持部材３３の下端面に、揺動自在に取り付けられている。
【００７８】
図１８の構成において、工具支持部材３３が、主軸装置１６によって鋼材２に対して回転、降下動作をしたとき、円錐コロ７５が工具支持部材３３の回転に応じて軸受溝７７及び７８間に挟まれて当該軸受溝７７及び７８内を転がることにより、転造ダイス７６の加工刃面７６Ａのうち最下点位置の部分が転造加工面部分として鋼材２に圧接する。
【００７９】
この転造加工面部分は、工具支持部材３３の回転に応じて円錐コロ７５が回転中心軸線ＰＯ３を中心として円を描くように転がって行くと、ボルト孔１１の周囲を移動して行くことにより、転造加工面部分は、回転中心軸線ＯＰ３から少し傾いた中心線ＰＯ１０を中心として、ボルト孔１１の周囲を移動して行た、これにより鋼材２に対して図１７について上述したと同様にしてすべり抑制加工面４５を形成する。
【００８０】
図１８の構成によれば、図１７の場合と比較して、工具本体１８の構成を一段と簡易化できる。
【００８１】
図１９はさらに他の実施の形態を示すもので、図１８との対応部分に同一符号を付して示すように、図１８の円錐コロ７５に代えて、球状コロ８５を用いたことを除いて図１８の場合と同様の構成を有する。
【００８２】
図１９の構成によれば、図１８について上述したと同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
なお、上述の実施例においては、鋼材２と接する加工刃面４１に同心円上の凹凸を設けた場合について述べたか、加工刃面上に形成すべき凹凸は同心円上のものに限らず、例えば網の目形状や、中心線から副方向に放射状に直線又は曲線を延長させた形状のものなどの模様をもつようにしても良く、このようにしても上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００８４】
さらに、これに代えて、模様と一緒に、例えば製造年月日、出荷元等の鋼材２や、工具１７などの加工条件に関する情報を表す文字、記号を模様に含ませるようにしても良く、このようにすれば加工された鋼材について別途同様の情報をペンキで書き付けたりする必要性を無くし得る。
【００８５】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、工具支持部材の回転・圧接動作に応じて、当該工具支持部材に揺動自在に取り付けた皿型の転造ダイスを鋼材の表面にスタンプを押すと同じような要領で押し付けることにより、転造ダイスの加工刃面の凹凸によって鋼材の表面にすべり抑制加工面を形成することができ、かくして鋼材を大きなすべり耐力で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鋼材の接合面加工装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】加工対象となる鋼材を示す平面図である。
【図４】本発明による鋼材の接合面加工装置に用いる接合面加工工具を示す縦断面図である。
【図５】接合面加工工具の加工工具本体の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図６】図６（Ａ）及び（Ｂ）は転造ダイスの詳細構成を示す拡大断面図及び端面図である。
【図７】図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は転造ダイスによる転造動作の説明に供する略線図である。
【図８】すべり抑制加工面によって鋼材を摩擦接合できることを示す略線図である。
【図９】すべり抑制加工面によってインロー方式接合をすることができることを示す略線図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による接合面加工装置の工具の一部を破断して示す縦断面図である。
【図１１】図１０の工具本体の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図１２】本発明による接合面加工装置の第３の実施の形態の一部を破断して示す縦断面図である。
【図１３】図１２の工具本体の詳細構成を示す拡大断面図である。
【図１４】本発明による接合面加工装置の第４の実施の形態を示す正面図である。
【図１５】図１４の側面構成を示す側面図である。
【図１６】図１４の歯車機構の構成を示す略線図である。
【図１７】他の実施の形態の工具を示す縦断面図である。
【図１８】さらに他の実施の形態の工具を示す縦断面図である。
【図１９】さらに他の実施の形態の工具を示す縦断面図である。
【図２０】すべり試験結果を示す図表である。
【図２１】図２１（Ａ）及び（Ｂ）は、荷動試験体の構成を示す平面図及び側面図である。
【符号の説明】
１……接合面加工装置、２……鋼材、３……導入台、５……送込みローラ、６、２３……従動ローラ、７……作業台、８……作業テーブル、９、１０……位置決めローラ、１１……ボルト孔、１５、６２……加工機構部、１６……主軸装置、１７……接合面加工工具、１８……工具本体、１８Ａ……転造ダイス支持ブロック、１８Ｂ……円錐コロ、１８Ｃ……転造ダイス、１８Ｅ……球体座金、２０……排出台、２２……送出しローラ、３１……取付子、３２……工具本体部、３３……工具支持部材、３４……ハウジング、４１……加工刃面、４２……同心円状凹凸、４５……すべり抑制加工面、４５Ａ……山、４５Ｂ……溝、４６……回転軸、４７、６０……転造軸受箱、４８……挿通孔、４９、Ｇ０、Ｇ１１〜Ｇ４６……歯車、５３、６３……工具回転用モータ、６１……歯車機構。

Claims (3)

1. 加工対象である鋼材の表面に対向して回転しながら押圧動作する工具支持部材と、
   上記工具支持部材に固定され、上記工具支持部材の回転に応じて上記回転中心軸線の周りを回転する転造ダイス支持部材と、
   上記転造ダイス支持部材の先端部に、上記回転中心軸線と斜めに交差する中心線上を回転するように、回転自在に保持され、かつ傘型の加工刃面を有し、上記傘型の加工刃面の一部を転造加工面部分として上記鋼材に圧接する転造ダイスとを具え、上記工具支持部材が回転しながら当該回転中心軸線の方向に押圧動作したとき、上記転造ダイスの転造加工面部分によって上記鋼材の表面を転造加工することにより、当該鋼材の表面にすべり抑制加工面を形成する
   ことを特徴とする鋼材の接合面加工装置。
2. 加工対象である鋼材の表面に対向して回転しながら押圧動作する工具支持部材に対して、当該工具支持部材に転造ダイス支持部材を固定し、
   上記工具支持部材の回転に応じて上記回転中心軸線の周りを回転する上記転造ダイス支持部材の先端部に、傘型の加工刃面を有する転造ダイスを、上記回転中心軸線と斜めに交差する中心線上を回転するように、回転自在に保持し、
   上記工具支持部材が回転しながら当該回転中心軸線の方向に押圧動作したとき、上記転造ダイスの上記傘型の加工刃面の一部を転造加工部分として上記鋼材に当接することによって上記鋼材の表面を転造加工することにより、当該鋼材の表面にすべり抑制加工面を形成する
   ことを特徴とする鋼材の接合面加工方法。
3. 加工対象である鋼材の表面に対向して回転しながら押圧動作する工具支持部材と、
   上記工具支持部材の回転中心軸線から偏心した位置において上記工具支持部材に固定され、上記工具支持部材の回転に応じて上記回転中心軸線の周りを回転する転造ダイス支持部材と、
   上記転造ダイス支持部材の先端部に、上記回転中心軸線と斜めに交差する中心線上を回転するように、回転自在に保持され、かつ傘型の加工刃面を有し、上記傘型の加工刃面の一部を転造加工面部分として上記鋼材に当接する転造ダイスと
   を具えることを特徴とする鋼材の接合面加工工具。

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