JPH11280394A - 樹脂製ロックボルト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定着材との接着力が強く、しかも引張強度の優
れた樹脂製ロックボルトを提供する。 【構成】樹脂製ロックボルトの外周面の少なくとも一部
に、軸方向に沿って高低差を伴う凹凸形状を、塑性変形
によって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂製ロックボルト
及びその製造方法に関し、更に詳しくは、押出し成形さ
れた樹脂製ロックボルトの外周表面部に、定着材との接
着力向上のための凹凸形状を塑性変形によって形成させ
た樹脂製ロックボルト、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロックボルトは、トンネル等の掘削にお
いて定着材と共に地山補強のために用いられる、通常は
数ｍの長さの補強材であって、旧来は棒鋼製や鋼管製等
の金属製ロックボルトが主流であったが、重いために搬
送や取扱いが困難である点、長期にわたる地中での発錆
により強度が不安定になる点、短期使用の仮設ロックボ
ルトにおいては後の掘削時に切削機器に損傷を与え易い
点等から、最近は樹脂製ロックボルトが注目されてい
る。

【０００３】樹脂製ロックボルトの内、ガラス長繊維束
等に樹脂を含浸させて引抜成形する方式のＦＲＰ製ロッ
クボルトは引張強度において優れるが、材料コストや生
産効率の面では必ずしも最善ではない。そこで、大きな
引張強度を要求されない場合には、コストや生産効率の
面で有利な押出成形品のロックボルト（例えば、耐熱性
塩化ビニル管等）が使用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロックボル
トには一般に、打設後の定着材との接着に基づく押抜力
（軸方向への抜けに抵抗する力）が要求される。かかる
押抜力の増大のためにはロックボルトの外周表面に凹凸
形状を与えることが有利である。

【０００５】そのために従来、例えば図１（ａ）に示す
ように押出成形機１におけるダイス２の開口形状を六角
形にして、外周の断面形状が六角形であるロックボルト
３を成形したり、同じ要領で図１（ｂ）〜図１（ｄ）に
示す各種外周断面形状のロックボルト４〜６を成形して
いる。しかし、この方法では凹凸形状がロックボルトの
軸方向（押抜方向）と平行に形成されているため、表面
積増大による摩擦抵抗の向上が期待できるとしても、押
抜力の増大効果は限られている。

【０００６】一方、かかる点を考慮して、例えば図２
（ａ）に示すように、押出成形した円筒状（あるいは丸
棒状）のロックボルト７の外周表面を切削加工機８の旋
回式バイト９で切削加工して周方向の溝１０を形成した
り、同様に図２（ｂ）に示す螺旋状の溝１１を形成した
ものも見られる。しかし、一般的に押出成形品の一部を
周方向に切削して形成した凹部は非常に破断し易く、も
ともと引張強度が大きくない押出成形ロックボルトにお
いて、致命的な強度低下を招く恐れがある。

【０００７】そこで本発明は、ロックボルトの引張強度
の低下を可及的に回避しつつ、定着材と有効に接着して
大きな押抜力を発揮できる樹脂製ロックボルトと、その
製造方法とを提供することを解決すべき課題とする。

【０００８】本願発明者は、押出成形品の表面部に塑性
変形によって形成された凹部は、切削加工によって形成
された凹部に比較して著しく破断し難いこと、及び、金
属製ロックボルトや引抜成形方式のＦＲＰ製ロックボル
トと違ってもともと引張強度が大きくない押出成形ロッ
クボルトにおいては、この差異が大きな意味を持つこと
に想到し、本願発明を完成した。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（第１発明の構成）上記
課題を解決するための本願第１発明（請求項１に記載の
発明）の構成は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を押出
成形してなる任意断面形状のパイプ状又は棒状の樹脂製
ロックボルトにおいて、その外周表面の少なくとも一部
に、軸方向に沿って高低差を伴う凹凸形状が塑性変形に
よって形成されている、樹脂製ロックボルトである。

【００１０】（第２発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第２発明（請求項２に記載の発明）の構成は、
熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を押出成形してなる任意
断面形状のパイプ状又は棒状の樹脂製ロックボルトに対
して、その外周表面に賦形手段を押当てて表面部を塑性
変形させることにより、前記外周表面の少なくとも一部
に軸方向に沿って高低差を伴う凹凸形状を形成させる、
樹脂製ロックボルトの製造方法である。

【００１１】（第３発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第３発明（請求項３に記載の発明）の構成は、
前記第２発明において、樹脂製ロックボルトに対して賦
形手段を押当てる前に、加熱あるいは冷却によって樹脂
製ロックボルトの外周表面を固化ないし半固化状態に調
整する、樹脂製ロックボルトの製造方法である。

【００１２】（第４発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第４発明（請求項４に記載の発明）の構成は、
前記第２発明又は第３発明における賦形手段がローレッ
ト加工治具である、樹脂製ロックボルトの製造方法であ
る。

【００１３】

【発明の作用・効果】（第１発明の作用・効果）第１発
明の樹脂製ロックボルトの外周表面には軸方向に沿って
高低差を伴う凹凸形状が形成されているため、この凹凸
形状が固化した定着材と噛み合って、ロックボルトの抜
けに抵抗する。よって単に摩擦抵抗に期待するものに比
較して打設後の定着材との接着力が増大し、大きな押抜
力を発揮できる。

【００１４】又、上記の凹凸形状が塑性変形によって形
成されているため、切削加工によって同様の形状が形成
されている場合に比較して著しく破断し難く、ロックボ
ルトの引張強度の低下を可及的に回避することができ
る。

【００１５】（第２発明の作用・効果）第２発明によっ
て第１発明の樹脂製ロックボルトを提供することができ
る。そして、一般的に賦形手段の押当てによる塑性変形
加工は切削加工に比較して加工装置や加工操作が簡易で
ある場合が多く、コスト面でも有利である。

【００１６】（第３発明の作用・効果）第３発明におい
て、塑性変形による賦形の前に、樹脂製ロックボルトの
外周表面を塑性変形に適した状態に調整するため、賦形
手段を強く押し付ける必要がない。よって、特に硬質の
樹脂材料やガラス短繊維等の補強材を多く含む樹脂材料
からなる樹脂製ロックボルトにおいて、凹凸形状が無理
な残留応力を残さずに形成されたり、パイプ状ロックボ
ルトの割れ、棒状ロックボルトの芯部におけるクラック
の発生等の不具合が、より低減される。

【００１７】（第４発明の作用・効果）第４発明におい
て用いるローレット加工治具は、第２発明又は第３発明
における賦形手段として実用上最適なものの一つであ
り、任意の各種パターンの凹凸形状を効率良く形成させ
ることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、第１発明〜第４発明の実施
の形態について説明する。以下において単に「本発明」
と言うときは、第１発明〜第４発明を一括して指してい
る。

【００１９】〔樹脂製ロックボルト〕本発明の樹脂製ロ
ックボルトに用いる樹脂材料には限定がなく、塩化ビニ
ル樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリプロピレン樹脂等
の熱可塑性樹脂であっても良く、エポキシ系樹脂，フェ
ノール樹脂，不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂
であっても良い。上記樹脂材料中には、押出成形を阻害
しない範囲でガラス繊維その他の各種の補強材や添加材
が含まれていても良い。

【００２０】ロックボルトは中空のパイプ体又は中実の
棒体であって、その断面形状は限定がなく、円形、四角
形や六角形等の角形、あるいは前記図１（ｃ），図１
（ｄ）に例示したような任意の断面形状とすることがで
きる。

【００２１】〔外周表面の凹凸形状〕樹脂製ロックボル
トの外周表面の一部あるいは全面に塑性変形によって形
成される凹凸形状は、樹脂製ロックボルトの軸方向に沿
って高低差を伴うものである限りにおいて形態に限定が
ない。

【００２２】凹凸形状の一つの代表例が、図３に示すよ
うに樹脂製ロックボルト１２に形成したローレット加工
による各種の凹凸模様形状１３であり（凹凸模様形状の
図示を一部省略している）、他の代表例が図４（ａ）に
示す螺旋状の凹凸１４や図４（ｂ）に示すリング状の凹
凸１５である。これらは規則的な凹凸形状であるから、
いわゆる転造加工によって容易に形成できる利点があ
る。

【００２３】以上の例以外にも、例えば樹脂製ロックボ
ルトの外周表面に任意のパターンで、ロックボルトの軸
方向に平行でない連続又は不連続の凹条や凸条を設ける
ことができ、あるいはロックボルトの外周表面に単なる
突起や凹陥部をランダムにもしくは規則的に多数形成し
ても良い。

【００２４】又、例えば図５に示すように、樹脂製ロッ
クボルト１６が特殊な断面形状の押出成形品である場合
には、軸方向に平行なその凸条１７の一部に適当な賦形
手段を押し付けることにより、凹部１８を形成すること
もできる。

【００２５】〔凹凸形状の賦形手段〕凹凸形状の賦形手
段には限定がなく、例えば任意模様の凹凸形状を転造す
るためのローレット加工装置であっても良いし、前記図
２（ａ）に示した切削加工機８のバイト９を細幅の押圧
回転ロールに取り替えて、ロックボルトの外周表面に前
記したようなリング状あるいは螺旋状の凹部を転造した
り回転ロールの表面凹凸模様を転造する方式のものであ
っても良い。

【００２６】又、以上のような自動的な賦形手段に限ら
ず、凹凸形状の内容に応じて適宜形状の工具や所定の凹
凸形状面を有する治具を賦形手段とし、これを機械的手
段によりあるいは人為的にロックボルトの外周表面に押
し付けて凹凸形状を形成しても良い。

【００２７】樹脂製ロックボルトがパイプ体である場合
には、賦形手段を作用させる際の割れを防止する目的
で、補強用の芯棒を内挿させた状態で賦形手段を押付け
る方式とすることも、樹脂製ロックボルトの強度次第で
好ましい。

【００２８】押出成形された樹脂製ロックボルトに賦形
手段を作用させるタイミングは限定されず、賦形手段を
押出成形機と一連のラインに構成して押出成形の直後に
凹凸形状を形成すると言う高効率の方式でも良いし、押
出成形後に一旦保管又は流通に供された樹脂製ロックボ
ルトに改めて賦形手段を作用させても良い。

【００２９】樹脂製ロックボルトがもともと塑性変形し
易い材質である場合は別として、硬質の樹脂材料やガラ
ス短繊維等の補強材を多く含む樹脂材料からなる樹脂製
ロックボルトにおいては、塑性変形加工に適した固化な
いし半固化状態にある方が加工が容易であり、この理由
からも、押出成形の直後に賦形手段を作用させることが
有利である場合が多い。

【００３０】〔熱処理装置〕押出成形機と賦形手段との
間に加熱又は冷却用の熱処理装置を設置するライン構成
として、加熱あるいは冷却により樹脂製ロックボルトの
外周表面を塑性変形に適した未固化ないし半固化状態に
調整することが好ましい場合もある。その事例には、柔
らか過ぎるものを適度に硬くする場合と、硬過ぎるもの
を適度に柔らかくする場合とが含まれる。

【００３１】例えば、押出成形された熱硬化樹脂製ロッ
クボルトが熱硬化不十分で塑性変形加工に適しない場合
には、加熱してから賦形手段を作用させるのが適当であ
り、押出成形された熱可塑樹脂製ロックボルトが冷却固
化不十分で塑性変形加工に適しない場合には、冷却して
から賦形手段を作用させるのが適当である。

【００３２】又例えば、押出成形後に一旦保管又は流通
に供された熱可塑樹脂製ロックボルトに賦形手段を作用
させる場合には、一旦加熱してから塑性変形加工した方
が良い場合もある。

【００３３】

【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。

【００３４】（実施例１）図６に示す実施例において、
押出機１９のダイス２０から押出されたＡＢＳ樹脂製ロ
ックボルト２１が、引取り機２２に引かれて加熱又は冷
却用の熱処理装置２３に導入され、塑性変形に適した固
化ないし半固化状態に調整された後、ローレット加工機
２４により外周表面に所定の凹凸模様の形状を形成され
る。

【００３５】ローレット加工機２４の一例を図７に示
す。図７において、通過する樹脂製ロックボルト２１と
ほぼ同軸となる位置に、ベース２５で支持されたリング
２６が設けられて、リング２６には中心方向に向かって
６基のローレット加工治具２７が取付けられている。

【００３６】これらのローレット加工治具２７は、図８
に分解斜視状態で示すように、コイルバネ２８で付勢さ
れたアーム２９によってローレット３０を軸回りに回転
可能に支持したものであり、ローレット３０の回転周面
には所定のパターンの凹凸模様形状３１が形成されると
共に、その軸方向の断面形状は樹脂製ロックボルト２１
の外周面形状と対応した凹円弧状に形成されている。

【００３７】そして図７のように各ローレット加工治具
２７のローレット３０が、前記コイルバネ２８で付勢さ
れたもとで、全体として樹脂製ロックボルト２１の外径
よりもやや小径の円形を構成するように配列されてい
る。

【００３８】従って、図６において塑性変形に適した状
態の樹脂製ロックボルト２１がローレット加工機２４を
通過する際、その外周面にローレット加工治具２７の回
転周面が押付けられることにより、所定のパターンの凹
凸模様形状が塑性変形によって形成される。

【００３９】（実施例２）図９及び図１０は賦形手段の
他の実施例を示す。

【００４０】図９の実施例においては、適宜な機構によ
りベース３２に回転可能に支持されたリング状の歯車３
３の中孔を樹脂製ロックボルト２１が通過するようにな
っており、かつ、歯車３３はこれに外接する３個の駆動
ギア３４，３５，３６により駆動回転可能とされてい
る。そして歯車３３の側面には固定のブラケット３７で
回転可能に軸支された賦形ロール３８が樹脂製ロックボ
ルト２１に向かって設けられ、賦形ロール３８における
所定のパターンの凹凸模様形状が形成された回転周面
は、樹脂製ロックボルト２１の外周面にやや食込む位置
まで突出されている。

【００４１】本実施例では、樹脂製ロックボルト２１が
歯車３３の中孔を通過する際、歯車３３も所定の速度で
駆動回転され、樹脂製ロックボルト２１の外周面に賦形
ロール３８の回転周面が押付けられることにより、所定
のパターンの凹凸模様形状が塑性変形によって形成され
る。樹脂製ロックボルト２１の送り速度に対する歯車３
３の駆動回転速度を調整することにより、凹凸模様形状
を所定ピッチの螺旋状の軌跡を以て形成させることもで
きるし、このピッチを狭めることにより外周面の全面に
凹凸模様形状を形成させることもできる。

【００４２】図１０の実施例においては、ベアリング３
９を介してベース４０に回転可能に支持された回転盤４
１の回転軸４２が筒状に形成され、その中孔を樹脂製ロ
ックボルト２１が通過するようになっている。前記回転
軸４２は、そのプーリ４３を駆動モータ４４と連係させ
ることによって、駆動回転可能とされている。回転盤４
１には、図９の実施例と同様に構成された賦形ロール３
８が設けられている。図１０の実施例の使用状態及び作
用は、図９の場合と同様であるため、説明を省略する。

【００４３】なお、図９又は図１０の実施例の変更例と
して、前記賦形ロール３８の回転周面の軸方向断面形状
を全体として凸円弧状に形成し（図示省略）、かつその
回転周面が樹脂製ロックボルトの外周面上を所定ピッチ
の螺旋状の軌跡を以て転動するように歯車３３又は回転
盤４１の駆動回転速度を調整することにより、外周面に
前記図４（ａ）に示す如き螺旋状若しくはネジ状の凹溝
を形成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）〜図１（ｄ）は従来技術を示す図で
ある。

【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は従来技術を示す図
である。

【図３】本発明の実施形態を示す図である。

【図４】図４（ａ）及び図４（ｂ）は本発明の実施形態
を示す図である。

【図５】本発明の実施形態を示す図である。

【図６】本発明の実施例を示す図である。

【図７】本発明の実施例に係るローレット加工機を示す
図である。

【図８】ローレット加工治具の分解斜視図である。

【図９】賦形手段の他の実施例を示す斜視図である。

【図１０】賦形手段の他の実施例を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１２，１６，２１ 樹脂製ロックボルト １３，３１ 凹凸模様形状 １４，１５ 凹凸 １７ 凸条 １８ 凹部 １９ 押出機 ２３ 熱処理装置 ２４ ローレット加工機 ２７ ローレット加工治具 ３０ ローレット ３８ 賦形ロール ４１ 回転盤

フロントページの続き (72)発明者 三間 正 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 片山 元廣 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 原田 正道 岐阜県各務原市上戸町７丁目１番５号 中 部エクストロン株式会社内 (72)発明者 谷 佳憲 愛知県一宮市千秋町穂積塚本字塚本郷西３ 番地 株式会社ポリテクニカ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を押出成
   形してなる任意断面形状のパイプ状又は棒状の樹脂製ロ
   ックボルトにおいて、その外周表面の少なくとも一部
   に、軸方向に沿って高低差を伴う凹凸形状が塑性変形に
   よって形成されていることを特徴とする樹脂製ロックボ
   ルト。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を押出成
   形してなる任意断面形状のパイプ状又は棒状の樹脂製ロ
   ックボルトに対して、その外周表面に賦形手段を押当て
   て表面部を塑性変形させることにより、前記外周表面の
   少なくとも一部に軸方向に沿って高低差を伴う凹凸形状
   を形成させることを特徴とする樹脂製ロックボルトの製
   造方法。
3. 【請求項３】 前記樹脂製ロックボルトに対して前記賦
   形手段を押当てる前に、加熱あるいは冷却によって樹脂
   製ロックボルトの外周表面を固化ないし半固化状態に調
   整することを特徴とする請求項２に記載の樹脂製ロック
   ボルトの製造方法。
4. 【請求項４】 前記賦形手段がローレット加工治具であ
   ることを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに
   記載の樹脂製ロックボルトの製造方法。