JP6193123B2 - 網状金属シートの製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属の帯状材料から網状金属シートを製造する方法に関する。また、この方法を実施する装置、並びに、この方法により製造された網状金属シートに関する。

現在までの技術において、このような網状金属シートを製造するための、種々の方法が知られている。例えば、しばしば、ワイヤーから、非常にさまざまな形態に、金属網状体が編成・織成により製造される。例えば篩（ふるい）に用いるような、比較的細いワイヤーから、このように製造されるのが一般的である。また、金網からなる柵も、同様の方式で製造される。しかし、ワイヤーの断面が大きすぎて、編成または織成ができない場合、ロッド材は、例えば直角に積み重ねられて、相互に溶接される。このようにして、例えば建設部門向けの鉄筋マットが製造される。

特開昭58-032529 英国特許GB537553A 国際公開WO2008/135002

しかしながら、個々ばらばらのワイヤーまたはロッド材を用いるならば、作業技術上、労力やコストを多く要する取扱のために、コスト集約的である。したがって本発明の課題は、金網を製造するにあたり、予め製造・成形がなされたワイヤーまたはロッド材を用いる必要を省くことのできる方法を提供することにある。

上記課題は、本発明によると、以下により解決される。帯状材料に、まず、溝付けローラによって、ワイヤー単線を形成するための、互いに平行に延びる複数の溝を設ける。これらの溝付けは、材料に応じて、可能な限りせん断破壊が生じないような深さで行われる。また、これらの溝は、少なくとも1つの方式により、溝付けしない領域により断続する。各溝における溝付けしない領域の間隔が、後で形成することのできる網目の寸法を決定する。溝付けしない領域は、後でノード（結節点ないし分岐中心点）を形成する。このノードは、隣り合う溝同士で、互いに、ノード間間隔の約半分だけ位置をずらされている。次いで、このように形状付けされた帯材が、揉(も)み加工（「フェルト化加工」(fulling, tucking, walking)）に供される。この揉(も)み加工により、溝底と連続していてワイヤー単線を未だに互いに接続しているブリッジ部がその長手方向軸を中心として何回も曲げ変形を受ける。このようにして、疲労破壊により初期亀裂が生じる。この初期亀裂は、ブリッジ部の領域での、ワイヤー単線の完全な分離を引き起こす。一方、ノードでは亀裂が生じない。最後に、このようにして得られた帯状のワイヤー集合体に対して、両縁の金属ワイヤーのところで、横方向に引張力を加える。これにより、帯状のワイヤー集合体に、幅を広げる変形が加えられ、網目構造が生成する。

本発明により得られる利点は、第1に、概略、次のとおりである。すなわち、このような網目状金属シートを製造するにあたり、既に予備加工がされていてコスト高でもあるワイヤーやロッド材を前提とする必要がない。むしろ、帯状材料を出発材料として用いることとなる。第2の利点は、次のとおりである。後で網目状金属シートを形成するためのワイヤー単線は、網目構造をなすようにつなぎ合わせる必要がなく、また、場合により、接着等により接合するといった必要もない。むしろ、既に、製造工程中にて、一体に形成されている。そのため、溝の領域での揉(も)み加工による分離の工程の後、この工程によってワイヤー単線同士の束縛が外れた後には、網状金属シートが、簡単な拡幅の工程により得られる。

溝付けローラによる加工が施された帯状のワイヤー集合体を示す平面図であり、ノード及びアンカリング・ブリッジ部が帯状のワイヤー集合体に備えられている。 溝付けローラによる加工が施された後の帯状材料を示す、図１のＥ−Ｅに沿った断面図である。 図１の帯状のワイヤー集合体についての、ノードの領域での断面を示す、図１のＦ−Ｆに沿った断面図である。 溝付けの領域でのワイヤー単線が完全な分離、及びノードについて検査するためのローラ断面を示す、図３に対応する図である。 網状金属シートをなすように引き広げられた帯状のワイヤー集合体を示す平面図である。 帯状のワイヤー集合体を引き広げるための拡幅装置を示す平面図及び側面図である。 補強シート材における個々のワイヤー単線を示す詳細図であり、ワイヤー単線に、鼻状のアンカリング用張り出し部、ないしはアンカリング・ノードが備えられている。

ワイヤー単線の形成に関しては、補足的に、WO2008/135002、及びDE102008034250、並びにDE102009048751を参照されたい。これらの文献にすでに記載されているとおり、出発材料となる帯状材料は、非常にさまざまな剛性を備えうる。すなわち、特には、従来より一般的な建設鋼材よりも著しく高い剛性または低い剛性を備えうる。

ここで、網状構造の網目幅は、ある程度の限度内で必要に応じて調整することができる。この調整により、個々の網目の形状は、菱形から長方形の間で変動する。網状金属シートの主荷重方向がその長手方向であれば、コンクリートのミキシングを考慮したうえで、比較的小さい網目幅を選択することができる。

ワイヤー単線の数が偶数である実施形態が有利であり、したがって本発明の枠内において好ましいと考えられる。このようであると、特には、後での拡幅の際に、力のかかり具合や比率が、確実に、対称となる。

また、溝の長手方向で測った場合のノードの寸法が、帯状材料の厚みの約２倍から４倍に相当するなら好ましいことが知られた。

次のようであると、本発明のさらに別の好ましい実施形態が得られる。すなわち、各溝が複数の溝セグメントからなる。溝セグメント同士の間に位置する、溝付けされていない領域は、ワイヤー単線同士の分離後に、アンカリング用張り出し部ないし突起の形態のアンカリング用係合部を形成する。このようなアンカリング用張り出し部は、コンクリートの中でのアンカリングに寄与する、鉄筋マットのロッド材の波付けやひだ付けに類似する作用を有している。そのために、それぞれの溝セグメントの間に位置する溝付けされていない領域には、後の分離のために、溝の長手方向に、初期亀裂を付けることが推奨される。

帯状材料の溝付けを、上面及び下面の一方の面でのみ行うことも原理的には可能である。しかし、帯状材料に、ノードとアンカリング用係合部とが形成されるようにすべく、上面及び下面の両面に、互いに一致するように、溝及び溝セグメントを設けるならば、種々の理由により、好ましい。ここで、アンカリング用係合部の位置は、帯材の上面と下面との間で、ずれていてもよい。

後に帯状材料の拡張をする前にワイヤー単線の最善の分離を実現すべく、本発明の枠内において、揉(も)み加工の際の、曲げ運動の回数ならびに曲げの角度について、次のように選択することが提案される。すなわち、ブリッジ部及びアンカリング部用ブリッジ部が、左右に互いに分離されるもののノードにはまだ初期亀裂が入らないように、選択することが提案される。

揉(も)み加工の前にアンカリング部用ブリッジ部の初期亀裂が必要であるという観点から、ノードは溝の長手方向に延びる湾入状（折れ曲がりのない丸い）の窪(くぼ)みを備えていると好都合である。使用する金属の帯状材料の特性によっては、溝付けされた帯状材料が分離ローラユニット中を通過するのが好都合でありうる。この分離ローラユニット中では、ノードの領域以外にて、ワイヤー単線が完全に分離するこということが、確実に実現される。このことは、帯状材料を、網状金属シートの形状にするのを容易にする。

上記の方法を実施する装置を提供するという上記の課題は、装置の点で、以下により解決される。まず、本実施装置が、好ましくは２つの溝付けローラを備え、これら溝付けローラの間で金属の帯状材料に溝付けを施す装置を備える。この溝付けは、２つのノードで区切られた長さのワイヤー単線を形成するか、または、これとともにアンカリング部用ブリッジ部を形成するためのものである。また、本実施装置には、必要に応じて、非溝付け領域にて、溝（２）より内側にケガキを施す装置が備えられる。ここでの非溝付け領域は、後で、アンカリング用係合部（８）をなすためのアンカリング部用ブリッジ部を形成するためのものであり、溝（２）に沿って均等に分布するように配置される。本実施装置には、必要に応じて、さらに、ワイヤー単線同士を接続するブリッジ部に沿って、ワイヤー単線同士の間に曲げ変形を施す揉(も)み加工装置が備えられる。また、本実施装置には、さらに必要に応じて、溝の領域でワイヤー単線を完全かつ保全的に分離するための分離ローラユニットが備えられる。最後に、本実施装置には、裁断または巻取りを行うことができる網状金属シートをなすように、帯状材料ないし帯状のワイヤー集合体を、引き広げて展開するための拡幅装置が備えられる。

ここで、特には、拡幅装置に、牽引される複数の連れ動かし部材が備えられるなら好ましい。これらの連れ動かし部材は、案内レールに沿って循環するように動かされるものであり、この案内レールは、帯状のワイヤー集合体の左右両側に配置されていて、帯状のワイヤー集合体の搬送方向へと向かってＶ字型に開いている。

連れ動かし部材を帯状のワイヤー集合体と係合させるために、本発明の枠内では、案内レールの始端部に、帯状のワイヤー集合体の両方の縁部のところで縁部側のワイヤー単線とこれに隣接するワイヤー単線との間へそれぞれ連れ動かし部材を押し込む押込みユニットが設けられていることが想定されている。

また、帯状のワイヤー集合体の均等な引き広げを実現し、特には、対称の構造を実現すべく、左右両側にて外側に位置する溝にあって、２つのノード間のほぼ中心部に連れ動かし部材を押し込むための位置決め装置が備えられる。

帯材の送り速度が展開領域で変化するという観点から、案内レールの下流に、搬送ローラからなる引張装置が網材のために備えられるのが好ましいということが知られた。

例えば、鉄筋マットなどの補強用シートないしは補強用網材として用いられる網材は、比較的重量の大きいコイルとして巻き取ることができる。このようであると、省スペースに保管や輸送を行い、使用場所で巻き出し、向きを揃えて断裁することができる。また、拡幅装置は、リール及びハサミを備えて、輸送可能なように構成することができる。それにより、補強用網材シートを現場で初めて、すなわち例えば建設現場で初めて、希望に応じて使用可能な状態とすることができる。すなわち、拡幅させて断裁することができる。ここで、鉄筋マットの幅はある程度の限度内で、引き広げユニットの案内レールの開き角を変えることによって調整することができる。また、補強用シートを、大きい長さ寸法に製造することも可能である。

最後に、本発明は、上述した方法、並びに、上述した装置により製造される網状金属シートであって、アンカリング用係合部を有するか、または有さないものをも対象としている。この網状金属シートは、本発明によると、帯状の網材であって、複数のワイヤー単線からなり、これらは、各端部がノードにてつながっており、各ノードが４つのワイヤー単線の端部をなしている。また、これらのワイヤー単線及びノードは帯状材から形成たものである。該帯状材から、溝付けローラによる加工と、これに引き続く相互の分離によってワイヤー単線が引き離され、側方へ広げることによって網構造をなすように形状付与が行われる。

次に、本発明について、図面に示されている実施例を参照しつつ詳細に説明する。

図６の図面に、部分的にのみ示す装置は、金属の帯状材料から、図５に示す網状金属シートを製造できる方法を実施するのに用いる装置である。帯状材料には、まず、溝付けローラにより、互いに平行に延びる複数の溝２が設けられる。これら複数の溝２は、溝２同士の間にワイヤー単線１を形成するものであり、溝２の長さ寸法は、後での網目幅を決定する。この溝付けの後、ワイヤー単線１は、残留するブリッジ部３を通じて、なおも、相互につながっている。この様子は、図２及び図３から見てとることができる。なお、このような溝付けローラは、先の特許出願である国際公開WO2008/135002（特許文献３）に、詳細に記載されている。

但し、溝付けローラによる加工は、次のような具合に行われる。すなわち、２つの溝２の端部同士の間に挟まれた箇所に、後でノード４を形成する領域が残るように行われる。また、幅方向に隣り合う２つの溝２は、ノード４が溝２の長さ寸法の約半分だけ、互いに位置をずらして配置されている。このようにして、後の工程で広げた後には、図５に示す構造が与えられる。

帯状材料には、次いで揉(も)み加工が施される。この揉(も)み加工では、各々のブリッジ部３がその長手方向軸を中心として複数回の曲げ変形を受ける。溝２の領域でのワイヤー単線１の分離につながる初期亀裂は、ブリッジ部３の領域での疲労破壊により形成される。このような揉(も)み加工は、上記のWO2008/135002に記載されている。

最後に、このようにして帯状材料から形成された帯状のワイヤー集合体５に、図１の方向ｙの引っ張りの力が、両縁のワイヤー単線１に作用するように、加えられる。これにより、網状構造をなすように帯状のワイヤー集合体５の幅を広げる形状付けが行われる。この様子が図６に示されており、図５に示す網状金属シートが得られる。

対称の構造という観点から、溝付けローラは、これにより形成されるワイヤー単線１の数が偶数であるように構成される。

溝２の長手方向におけるノード４の長さ寸法は、帯状材料の厚みの約２〜４倍に相当するように選択される。これにより、所要の剛性が備えられる。

ワイヤー単線１にアンカリング部を設けるべく、各々の溝２が、多数の溝セグメント６からなるのであっても良い。ここで、溝セグメント６の間に位置する非溝付け領域７は、アンカリング用張り出し部８の形態によるアンカリング突起をなすためのアンカリング部用ブリッジ部を形成する。このアンカリング部用ブリッジ部は、図１中、一部の領域での描かれた横方向に延びる線により、指示されている。アンカリング突起は交点の領域にあり、具体的には、図７にから見て取ることができる。アンカリング部用ブリッジ部も、２つのアンカリング用張り出し部８を形成すべく、互いに分離されなくてはならない。そのため、揉(も)み加工の前に、図３に模式的にのみ示すケガキ(スクライブ)工具１４によって、アンカリング部用ブリッジ部の中心部に、初期亀裂が、溝２の延びる方向に付けられる。

なお、図２及び図３から見て取れるように、帯状材料は、上下（表側及び裏側）の両面に、互いに一致する溝２およびノード４を備えている。アンカリング用張り出し部８の構成も一致していてよいが、必ずしも一致していなくてもよい。

揉(も)み加工は、図面には詳しくは示さない揉(も)み加工装置により、次のような具合に行われる。すなわち、曲げ運動の回数、及び曲げの角度は、ブリッジ部３、及び、アンカリング部用ブリッジ部が左右に分離するとともに、ノード４に初期亀裂が入らないように設定・選択される。アンカリング部用ブリッジ部と一緒にノード４に初期亀裂が入るのを回避すべく、ノード４には、溝２の長手方向に延びる湾入状ないし断面円弧状の窪み９が備えられる。この様子が図３に示されている。

この後、溝付けされた帯状のワイヤー集合体５について、さらに、分離ローラユニット中を通るようにすることができる。このようにすると、ワイヤー単線１同士の分離が、ノード４の領域で行われることなく、溝付けした領域、及びアンカリング部用ブリッジ部の領域で行われるということが確実に実現される。この様子が図４に示されている。

図６に詳細を示す拡幅装置は、帯状のワイヤー集合体５、及び、ワイヤー単線１について、引き広げて展開し、網状金属シートをなすようにする役割を果たすものであり、案内レール１１により案内される複数の連れ動かし部材１０を備えている。案内レール１１は帯状のワイヤー集合体５の両側に配置されるとともに、引き動かす方向へと向かってＶ字型に開いている。

案内レール１１の始端部には、帯状のワイヤー集合体５の左右両縁部における、端縁のワイヤー単線とこれに隣接するワイヤー単線１との間であって、かつ、対応する２つのノード４の間の中央部である箇所に、連れ動かし部材１０を押し込む押込みユニット１２が備えられている。差し込まれる個所は図１に符号ｘでもって表示されている。次いで、この連れ動かし部材１０が案内レール１１に沿って動いて行き、その際に帯状のワイヤー集合体５を展開して行く。この際、力は、ワイヤー単線１及びノード４を通じて、帯状のワイヤー集合体５の中心部に向かって伝達されて行く。このようにして、中心部でも展開が行われる。

均等で対称な網目構造を実現すべく、案内レール１１の始端部には、２つのノード４の間の略中央部に連れ動かし部材１０を押し込むための位置決め装置が備えられている。

帯状のワイヤー集合体は、引き伸ばし装置により牽引されながら搬送されるのが好ましい。そのため、案内レール１２の後方には、搬送ローラ１３からなる引き伸ばし装置が帯状のワイヤー集合体５のために備えられている。

Claims (14)

1. 金属の帯状材料から網状金属シートを製造する方法において、
   まず、溝付けローラによって帯状材料に、ワイヤー単線（１）を形成するための互いに平行に延びる断面Ｖ字状の溝（２）を設け、この際の溝付けは、材料に応じて、できるだけせん断破壊が生じないように行い、また、断面Ｖ字状の溝（２）が、少なくとも１つの方式にて、このように溝付けをしない領域にて断続し、この溝付けしない領域の少なくとも一部が、後でノード（４）を形成し、少なくとも一部の溝付けしない領域同士の間隔が、後で得ることのできる網目幅を決定するようにするとともに、隣り合う溝（２）同士では、ノード（４）の位置が、ノード（４）同士の間隔の実質上半分だけずれるようにし、
   次いで、このように溝付けされた帯材に揉(も)み加工を施し、この揉(も)み加工の際には、溝（２）の底と連続していてワイヤー単線（１）を未だに互いに接続しているブリッジ部（３）が、その長手方向軸を中心として複数回の曲げ変形を受け、これにより、ブリッジ部（３）の領域には、ワイヤー単線（１）の完全な分離につながる初期亀裂が疲労破壊によって生じるが、ノード（４）には初期亀裂が形成されないようにし、
   最後に、揉(も)み加工後の帯状のワイヤー集合体に対し、その両縁のワイヤー単線（１）に作用する横方向の牽引力を加え、これにより帯状のワイヤー集合体（５）について、網状構造をなすように拡幅変形を施すことを特徴とする方法。
2. 揉(も)み加工の前に、ノード（４）を形成する箇所には、溝（２）の長手方向に延びる湾入状の窪み（９）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ワイヤー単線（１）の数が偶数であり、溝（２）の長手方向における、ノード（４）の長さ寸法は、帯状材料の厚みの約２〜４倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 溝（２）は、いずれも、多数の溝セグメント（６）からなり、ノード（４）を形成するための溝付けしない領域の間ごとにて、２つの溝セグメント（６）の間に位置する非溝付け領域（７）は、ワイヤー単線（１）の分離後にアンカリング突起の形態のアンカリング用係合部（８）を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. ２つの溝セグメント（６）の間に位置する非溝付け領域（７）には、後での分離のために、初期亀裂が、溝（２）の長手方向に付けられることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 揉(も)み加工の前に、非溝付け領域（７）に初期亀裂としてのケガキが、ケガキ(スクライブ)工具（１４）によって付けられることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 帯状材料には、ノード（４）及びアンカリング用係合部（８）を形成するための溝（２）及び溝セグメント（６）が、上面及び下面の両方の面に、互いに一致するように、備え付けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 揉(も)み加工の際の曲げ動きの回数、及び曲げの角度について、ブリッジ部（３）及びアンカリング部用ブリッジ部では互いに分離されるものの、ノード（４）には依然として初期亀裂が入らないように選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 帯状の網材またはその他の網材を製造するべく、請求項１〜８のいずれかに記載の方法を実施するための装置であって、
   ２つのノード（４）で区切られた長さのワイヤー単線（１）を形成するか、または、これとともにアンカリング部用ブリッジ部を形成するべく、２つまたはその他の数の溝付けローラを備え、これら溝付けローラの間で金属の帯状材料に断面Ｖ字状の溝付けを施す装置と、
   網状金属シートをなすように帯状材料ないし帯状のワイヤー集合体（５）を引き広げて展開するための拡幅装置とからなり、
   溝（２）に沿って均等に分布するように配置され、後で、アンカリング用係合部（８）をなすためのアンカリング部用ブリッジ部を形成するための、非溝付け領域にて、溝（２）より内側にケガキを施す装置が備えられ、
   ワイヤー単線（１）同士を接続するブリッジ部（３）に沿って、ワイヤー単線（１）同士の間に曲げ変形を施す揉(も)み加工装置が備えられ、
   溝（２）及びアンカリング部用ブリッジ部の領域にて、ワイヤー単線（１）同士を完全に分離するための分離ローラユニットが備えられることを特徴とする装置。
10. 揉(も)み加工装置により曲げ変形を施す前に、ノード（４）の箇所に、溝（２）の長手方向に延びる湾入状ないし断面円弧状の窪み（９）を付ける装置が備えられることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 拡幅装置には、牽引される複数の連れ動かし部材（１０）が備えられ、これら連れ動かし部材（１０）は、案内レール（１１）に沿って循環運動を行うものであり、この案内レール（１１）は、帯状のワイヤー集合体（５）の左右両側に配置されるとともに、帯状のワイヤー集合体（５）が搬送されていく方向へと向かってＶ字型に開いていることを特徴とする請求項９または１０に記載の装置。
12. 案内レール（１１）の始端部に押込みユニット（１２）が備えられ、この押込みユニット（１２）は、帯状のワイヤー集合体（５）の両縁部における、端縁のワイヤー単線とこれに隣接するワイヤー単線（１）との間であって、かつ、対応する２つのノード（４）間の中央部である箇所に、連れ動かし部材（１０）を押し込むことを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 帯状のワイヤー集合体（５）の左右両側にて、帯状のワイヤー集合体（５）の両縁部の溝（２）中へと、２つのノード（４）間の中央部に連れ動かし部材（１０）を押し込むための位置決め装置が備えられることを特徴とする請求項１１または１２に記載の装置。
14. 案内レール（１１）の下流には、帯状のワイヤー集合体（５）からなる網材を引き伸ばすための、搬送ローラ（１３）からなる引き伸ばし装置が備えられていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の装置。

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