CN107429513B - 扩张式锚定器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供扩张式锚定器，具有中空轴(3)以及从基端部侧拧入中空轴的螺栓(9)。中空轴(3)中的相比前端部(3a)靠近前侧的部位为具有狭缝(6)的扩径部(7)，在扩径部(7)插入多个滚珠(10)。当拧入螺栓(9)时，滚珠(10)被相互按压而向放射方向移动。于是，扩径部(7)膨胀变形而较深地咬入底孔(2)。即便扩径部(7)膨胀也不会在施工场所(1)的特定部位集中应力，因此既能够防止圆锥破坏又能够确保高的拉拔阻力。通过利用带扭矩限制器的扳手拧入螺栓(9)或者利用扭矩扳手拧入螺栓(9)，也容易地进行拉拔阻力的管理。

Description

扩张式锚定器
技术领域
本申请发明涉及通过螺栓的拧入使中空轴的一部分膨胀变形的类型的扩张式锚定器。
背景技术
例如像在隧道的内表面悬吊支承各种构件的情况那样，为了在混凝土那样的石质系的结构体安装配件等各种构件，使用扩张式锚定器。该扩张式锚定器具有多个种类，但一般情况下，中空轴(锚定器主体)的前端部形成为由多个纵长狭缝在周向上分开而成的扩径部(扩张部)，利用由螺栓的拧入带来的楔效应而使扩径部扩张变形。
作为扩张机构，存在代替螺栓而使用前端部形成为前部变窄的锥形的销的类型，在该情况下，利用锤将销打入中空轴。
还提出了代替利用螺栓直接使锚定器主体扩张，转而间接地使锚定器主体扩张的方案。作为一例，在专利文献1中，在扩径部插入金属制的滚珠，利用由滚珠所产生的扩张作用而使扩径部扩张变形。在专利文献2中也公开了相同的结构。此外，在专利文献3、4中公开了作为扩径构件代替滚珠而使用纺锤状的构件。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-218421号公报
专利文献2：日本实开平4-27209号的微缩胶片
专利文献3：日本实用新型注册第3007126号公报
专利文献4：日本实开昭52-6970号的微缩胶片
发明内容
发明要解决的课题
如上所述，各专利文献的扩张式锚定器及打入式的扩张式锚定器将中空轴中的位于前端侧的扩径部扩展成喇叭状，使扩径部向底孔突出，由此确保拉拔阻力。但是，实际上以往的扩张式锚定器在提高拉拔阻力方面存在限制(在打入式的扩张式锚定器的情况下，理论上拉拔阻力恒定)。
另外，作为对于扩张式锚定器而言难以解决的问题，存在施工场所的混凝土中的以扩张式锚定器为中心的部分以圆锥状的形态脱离的圆锥破坏的现象。该圆锥破坏是由于锚定器的扩径部扩展而产生的，因此，将扩张式锚定器设计成扩张部不会过度扩展以防止圆锥破坏，这可以说是无法提高拉拔阻力的1个原因。
更加难以解决的是，例如在将锚定器打入混凝土制隧道的顶棚的情况下，工件的重量作为朝下载荷而作用于扩张式锚定器，有可能会因该朝下载荷而产生圆锥破坏。也就是说，即便当施工时看起来不存在问题，但有时作为一种延迟破坏随着时间的流逝而最终导致圆锥破坏。
本申请发明是鉴于这种现状而完成的，提供一种保持高的拉拔阻力且圆锥破坏的防止功能也高的扩张式锚定器。
用于解决课题的方案
本申请发明包括多个结构。通过各技术方案来特定其典型例。
技术方案1的发明为上位概念，在本发明中，扩张式锚定器具备：中空轴，其从前端插入开设于施工场所的底孔；以及螺栓，其从所述施工场所的外侧拧入所述中空轴的内部，在所述中空轴中的进入所述底孔的部位，以位于比所述中空轴的前端靠近前的位置的方式形成有被弱化成能够膨胀变形的扩径部，并且，在所述中空轴的内部配置有扩径作用构件，该扩径作用构件通过所述螺栓的拧入而产生的按压作用而向放射方向外侧按压扩径部。
在技术方案1的发明中，无需在中空轴的两端开口，只要至少在基端(施工场所的外侧)开口即可。因而，进入底孔的前端部也可以为完全不开设孔的实心结构。此外，在本申请发明中，也可以设置多个扩径部。这一点是本申请发明的较大特征。
扩张式锚定器一般多为正圆的形状，但在本申请发明中，并不是一定要限定为正圆。例如，中空轴的整体或者仅扩径部形成为椭圆形、多边形等的非正圆的结构也包含于本申请发明。作为非圆形的例子，也包含基本上为正圆且具有2个平行的平坦面的形状。施工场所的底孔通常通过旋转的钻孔机形成为正圆形状，但在中空轴为非正圆的情况下，也可以将底孔加工成与中空轴的形状一致的非正圆。
技术方案2的发明是技术方案1的发明的展开例，在本发明中，在所述中空轴的扩径部以在周向上分开的方式设置有多个在轴向上长的狭缝。改变看法进行叙述，在技术方案2的发明中，中空轴中的形成狭缝的部位为扩张部。狭缝的个数只要根据中空轴的外径、壁厚设定即可。认为一般为3～6个左右的情况较多。狭缝的组也可以在周向上以等间隔配置，也可以改变间隔配置。
技术方案3的发明是技术方案1或者技术方案2的展开例，在本发明中，所述扩径作用构件由多个金属制滚珠的组构成，所述滚珠的组被所述螺栓按压而向放射方向外侧移动，从而允许所述扩径部膨胀变形。滚珠的组可以整体为同一径，也可以同时使用多个外径不同的滚珠。
技术方案4的发明是技术方案1至3中任一项的展开例。在该技术方案4中，所述扩径部的轴向的长度为所述中空轴的外径的至少2倍的尺寸。能够较长地设定扩径部的长度是本申请发明的一大特征。
在扩张式锚定器安装配件等的构件，技术方案5的发明将这一点具体化。即，技术方案5的发明以技术方案1至4中任一项为基础，所述中空轴被设定为其另一端部朝所述施工场所的外侧露出，在中空轴中的至少向施工场所的外侧露出的部位形成有固定用外螺纹，能够利用与所述固定用外螺纹螺合的螺母安装其他的构件。
在技术方案6的发明中，扩张式锚定器具备：中空轴，其从前端插入开设于施工场所的底孔；螺栓，其从所述施工场所的外侧拧入所述中空轴的内部；以及多个金属制滚珠的组，多个金属制滚珠的组，其以不会脱落的方式配置在所述中空轴的内部中的比所述螺栓靠前端侧的部位，在所述中空轴形成有扩径部，该扩径部在所述螺栓被拧入时被所述滚珠的组扩张，其中，所述中空轴的扩径部通过沿周向设置多个在轴向上长的狭缝而形成，并且所述扩径部的内周面具有笔直部，所述滚珠的组配置为在保持位于所述笔直部的状态下被所述螺栓按压。
另外，技术方案7的发明以技术方案3至6中任一项为基础，所述滚珠的组由大小不同的滚珠构成。
发明效果
在技术方案1的发明中，扩径部位于中空轴中的相比前端靠近前侧的部位。因而，扩径部不是呈喇叭状扩展，而是朝与轴心正交的方向膨胀变形。并且，该膨胀变形的部分咬入施工场所(混凝土)的底孔，其结果是，能够发挥针对拉拔的阻力。
并且，在本申请发明中，认为膨胀变形的部分以压溃施工场所的方式咬入，但即便使扩径部较深地咬入施工场所，朝与轴心正交的方向按压施工场所的按压力并不是那么大，由此，既能够防止圆锥破坏又能够确保高的拉拔阻力。
此外，本申请发明的特征之一在于能够增长扩径部的长度，能够既增长扩径部又较深地咬入施工场所认为大大有助于针对拉拔的阻力(即紧固强度)的增大。
本申请发明的扩张式锚定器具有这样的特征，因此，作为在隧道、建筑物的混凝土制顶部悬吊构件的情况下的紧固件尤为适用。进而，在本申请发明中，若由于施工场所随着时间的流逝而磨损等导致扩径部的勾挂力降低，通过拧入螺栓来扩展扩径部，能够使拉拔阻力恢复。因此，也容易进行将拉拔阻力保持为适当的值的扭矩管理。需要说明的是，在螺栓下滑的情况下，优选在将推回到原来的深度之后重新扩展扩径部。
在本申请发明的扩张式锚定器中，拧回螺栓的扩径作用构件容易返回移动，因此，也容易将暂时安装的扩张式锚定器克服扩径部的弹性而拔出。因而，也能够容易地卸下无用的锚定器或者更换为新品。
当作为扩径部的形成部件如第二发明那样形成狭缝时，能够可靠地进行扩径部的膨胀变形，是优选的。此外，当扩径部由狭缝在周向上分开成多个时，容易相对于施工场所咬入，能够使向施工场所的勾挂力良好。因而，认为能够可靠地实现既防止圆锥破坏又获得高的紧固强度。
金属制滚珠(尤其是钢球)多在轴承等的各种领域中使用，市售产品也多。因而，当如技术方案3那样作为扩径作用构件使用金属制滚珠时，容易获取，并且无需专用的制造装置，能够抑制成本。
进而，当作为扩径作用构件使用金属制滚珠时，金属制滚珠相对于扩径部从内侧点接触，因此，扩径部不是遍及整周被均匀地按压，而是周向的特定的部位被金属制滚珠朝外侧按压。因此，扩径部相对于施工场所咬入的面积变小，容易咬入施工场所。也就是说，可以说扩径部容易一边压溃施工场所一边较深地咬入施工场所。由此，认为能够在抑制了相对于施工场所的按压力的状态下，确保高的勾挂力。
因而，认为作为扩径作用构件使用金属制滚珠，在不产生圆锥破坏而确保高的紧固强度这一点上也是有益的。
扩径部的长度(轴向的长度)只要根据所需要的拉拔阻力设定即可，当如技术方案4那样设定为至少中空轴的外径的2倍的尺寸时，能够可靠地使扩径部膨胀，因此，认为能够更可靠地确保高的拉拔阻力(紧固强度)。
例如在隧道的顶部使用的悬吊用扩张式锚定器的情况下，是否维持规定的拉拔阻力是非常重要的要素。因而，应当定期或者根据需要随时检查拉拔阻力的大小，在降低的情况下使之恢复到设定值。通过利用扭矩扳手对螺栓进行旋转操作来进行该检查作业，但为了利用扭矩扳手使螺栓旋转而一一卸下构件，导致检查作业变得非常麻烦。
与此相对，当采用技术方案5的发明时，保持使按压扩径作用构件的螺栓的头朝施工场所的外侧露出的状态，因此，在利用扩张式锚定器悬吊顶板、顶部框等的构件时，能够利用扭矩扳手对螺栓进行旋转操作。因此，能够非常简单地进行检查扩张式锚定器是否维持规定的拉拔阻力值，在降低的情况下使之恢复的维护作业。
作为维护作业，也可以代替利用扭矩扳手对螺栓进行旋转操作，转而使用带扭矩限制器(或者带裂纹)的动力式扳手，尝试进行旋转操作。在该情况下，若拉拔阻力降低则螺栓旋转，在维持规定的拉拔阻力的情况下螺栓不旋转。因而，作业性非常好。
附图说明
图1的(A)是第一实施方式的侧剖视图，(B)是(A)的B-B视剖视图，(C)是(A)的C-C视剖视图，(C’)是其他例子的剖视图，(D)是(A)的D-D视剖视图，(E)是示出扩径的状态的图，(F)是安装构件后的状态的图。
图2的(A)是第二实施方式的侧剖视图，(B)是第三实施方式的侧视图，(C)是第四实施方式的侧视图，(D)是第五实施方式的侧视图。
图3的(A)是第六实施方式的局部剖切侧视图，(B)是第七实施方式的局部侧视图，(C)是第八实施方式的局部剖切侧视图，(D)是(C)的D-D视剖视图，(E)是第九实施方式的局部剖切侧视图。
图4的(A)是第十实施方式的侧剖视图，(B)是第十一实施方式的局部剖切侧视图，(C)是第十二实施方式的侧剖视图，(D)是第十三实施方式的侧剖视图。
图5的(A)是第十四实施方式的侧剖视图，(B)是第十五实施方式的侧剖视图，(C)是(B)的C-C视剖视图，(D)是第十六实施方式的侧剖视图，(E)是第十七实施方式的要部侧剖视图，(F)是(E)的F-F视剖视图。
图6是示出图3的(A)所示的扩张式锚定器的使用例的图。
图7是示出验证本申请发明的效果的试验的图。
图8的(A)～(C)是示出扩径部的优选的膨胀状态的图，(D)是第十八实施方式的剖视图，(E)是第十九实施方式的剖视图，(F)是第二十实施方式的剖视图，(G)是第二十一实施方式的剖视图。
具体实施方式
(1).第一实施方式(图1)
接下来，基于附图对本申请发明的实施方式进行说明。首先，对图1所示的第一实施方式进行说明。扩张式锚定器具备插入混凝土制的施工场所1的底孔2的中空轴3。对于中空轴3，将较深地进入底孔2的一端部定义为前端部3a，将与之相反侧的另一端部定义为基端部3b，在中空轴3的基端部3b设置六边形或者圆形的凸缘(或者头)4。
在中空轴3遍及其全长开设有中空孔5，但在前端部3a的一定程度的范围内，中空孔5为小径部5a。前端部3a也可以形成为不存在中空孔5的小径部5a的实心结构。也可以遍及全长形成相同直径的中空孔5，并利用塞子堵塞前端部3a。也可以对开设有小径的孔的螺旋管进行拉丝而形成中空轴3，在该情况下，小径部5a作为原料的内径而残留，其他部分通过钻孔加工等将内径扩径。中空轴3的原料根据需要选定即可。在如隧道用锚定器那样要求高的耐久性/防锈性的情况下，优选采用不锈钢制。也优选如镀敷那样进行了表面处理的不锈钢。
在中空轴3中的相比前端部3a靠近前侧一定程度的范围内，在周向上以等间隔形成在轴向上较长的4个狭缝6，设置该狭缝6的部位为能够在与轴心正交的方向上膨胀变形的扩径部7。因而，狭缝6不到达中空轴3的前端部3a。此外，狭缝6与中空轴3的内外连通。例如能够利用铣刀加工狭缝6。
狭缝6的数量能够任意地设定，在(C’)中例示的例子中形成六个狭缝6。将扩径部7的轴向的长度设定为中空轴3的外径的2倍左右。在扩径部7的壁厚薄的情况下，即便扩径部7的长度为中空轴3的外径的2倍以下，电能够容易地使扩径部7变形。
在中空轴3的中空孔5中的相比扩径部7靠近前侧(基端3b侧)形成有内螺纹8，将内六角螺栓9从外侧拧入该内螺纹8(内螺纹8也可以到达扩径部7)。并且，在螺栓9与前端部3a之间作为扩径作用构件的一例配置多个金属制滚珠(钢球)10。滚珠10的外径被设定为比中空孔5的内径稍小，在图示的例子中，各滚珠10为相同的外径。当然也可以将滚珠10的外径设定为与中空孔5的内径几乎相同。
另外，在未利用螺栓9按压滚珠10的状态下，滚珠10的组的一部分位于相比扩径部7靠基端侧的位置。在中空轴3中，其外径与中空孔5的内径能够任意地设定。即，中空轴3的壁厚能够任意地设定。中空轴3的扩径部的内表面成为等径的笔直面。
在向施工场所1的安装中，如图1的(E)所示，在将中空轴3嵌入施工场所1的底孔2之后，利用六角钻头11拧入螺栓9。于是，螺栓9的组被以台球状被推动而移动，相邻的滚珠10接触，由此滚珠10还向中空轴3的放射方向移动，由此，扩径部7在轴向上遍及其较长的范围膨胀变形，咬入施工场所1的底孔2。
在图1的(E)(F)中，用实线呈直线状表示扩径部7膨胀的状态，但由于滚珠10以彼此按压且强力地按压位于扩径部7中的强度弱的部分的滚珠10的方式进行作用，实际上如图1的(E)的单点划线所示那样，多呈山形(或者弓形)膨胀。也就是说，滚珠10与扩径部7点接触，但产生与扩径部7中的最弱部分抵接的滚珠10被其他的滚珠10强力地按压的现象，扩径部7呈山形变形。若缩短扩径部7的长度，则扩径部7必然呈山形或弓形膨胀。
另外，以往的扩张式锚定器的前端部呈喇叭状扩展，用图1(F)的单点划线示意性地示出该扩展状态，对扩径部标注附图标记7a。在该情况下，扩径部7’的前端如箭头7b所示那样移动，对由混凝土形成的施工场所1如7b所示那样作用按压力(施加压缩载荷)。于是，推测在由混凝土形成的施工场所1产生被扩径部7a强力地按压的部分与并未被扩径部7a强力地按压的部分的边界，在该边界处产生滑动现象而导致圆锥破坏。并且，由扩径部7a产生的按压力的作用方向7b相对于锚定器的轴心倾斜，因此，边界面容易形成圆锥面，推测这种情况会促进圆锥破坏。
另一方面，在本申请发明的实施方式中，扩径部7的内周面呈笔直状且在笔直部配置有多个滚珠10，因此扩径部7呈山形等变形。因此对于施工场所1，推测成为一边压溃其组织一边咬入的状态，不会强力地按压施工场所1。也就是说，推测本申请发明的实施物不会因摩擦而被底孔卡住，而是成为因咬入而被卡住的状态。由此，不会产生圆锥破坏，能够实现高的拉拔阻力。
此外，在本申请发明的实施方式中，扩径部7在与中空轴3的轴心正交的方向上膨胀，因此，不会在施工场所1产生强力地施加按压力的部分与并未强力地施加按压力的部分的边界，作用于施工场所1的按压力(压缩应力)沿着轴向逐渐变化。关于这一点，推测大大有助于圆锥破坏的防止。
将六角钻头11装配于扭矩扳手。而且，扩径部7相对于底孔2的推顶力与螺栓9的拧入扭矩成比例关系，因此，利用扭矩扳手拧入螺栓9，在达到规定的拧入扭矩后停止旋转。在扩径部7膨胀的状态下，螺栓9较深地进入内螺纹孔8。因此，通过将紧固螺栓12拧入内螺纹孔8，能够将构件13固定于中空轴3的基端面。因而，必须是螺栓9的整体拧入内螺纹孔8，在内螺纹孔8中能够从外侧拧入螺栓的状态。
扩张式锚定器的使用方式能够根据施工场所的状态任意地设定。在底孔2开设于结构物的顶棚面的情况下，也可以将悬吊螺栓从下方拧入中空轴3，利用悬吊螺栓悬吊支承天花板等各种构件(该例子后述)。扩径部7的长度也可以根据中空轴3的长度、所需要的拉拔阻力等任意地设定。
(2).第二～第五实施方式(图2)
接下来，对图2所示的第二～五实施方式进行说明。在图2中的(A)所示的第二实施方式中，在中空轴3的基端3a不具备凸缘，其他结构与第一实施方式相同。示出扩径部7呈梯形状膨胀的状态，但实际上多如图1的(E)的单点划线所示那样呈山形膨胀。
图2中的(B)所示的第三实施方式与(C)所示的第四实施方式在中空轴3的外周形成咬入底孔的卡合用外螺纹15这一点上是共同的。在(B)的例子中，在中空轴3的基端3b形成有凸缘4，在(C)的例子中，不形成凸缘4而形成为直线结构。将卡合用外螺纹15的螺距设定为螺纹牙的宽度的几倍的值，由此容易咬入施工场所1的底孔2。也可以形成改变高度的多种形状的螺纹牙。
在形成卡合用外螺纹15的情况下，如图2的(B)那样形成凸缘4，若将该凸缘形成为六边形那样的能够由螺丝扳子(扳手)旋转的方形，则能够容易将中空轴3拧入底孔2。
在图示的方式中，卡合用外螺纹15形成于相比扩径部7靠近前侧的部位，但也可以遍及扩径部7的整体而形成。若将卡合用外螺纹15形成至扩径部7，则通过扩径部7膨胀而卡合用外螺纹15强力地咬入底孔2，因此推测能够显著提高拉拔阻力。
在图2的(D)所示的第五实施方式中，在扩径部7形成多个环状突起16。环状突起16形成为剖面呈直角三角形状且倾斜面位于前端部3a侧。因而，对于拉拔发挥高的阻力。也可以代替环状突起16转而形成螺旋突起。或者，也可以在扩径部7的外周实施滚花加工。
(3).第六～九实施方式
接下来，对图3所示的第六～九实施方式进行说明。在图3的(A)所示的第六实施方式中，在中空轴3中的基端侧的一定程度的范围内形成有供螺母17拧入的固定用外螺纹16。因而，固定用外螺纹18为米制螺纹。
在该实施方式中，在构件13开设有供固定用外螺纹部16嵌入的安装孔19，构件13被螺母17按压于施工场所1的表面而进行固定。此外，无需使螺栓9的整体进入中空轴3的内部，因此能够使用带头螺栓。此外，也可以在固定构件13的状态下操作螺栓9而使扩径部7膨胀变形。
图3的(B)所示的第七实施方式是第六实施方式的变形例，在该例子中，在中空轴3设置有凸缘4，在凸缘4的外侧形成有固定用外螺纹16，在与固定用外螺纹16相反的一侧形成有卡合用外螺纹15。凸缘4优选为六边形等方形。
在图3的(C)(D)所示的第八实施方式中，在中空轴3的外周形成有卡合用外螺纹15的情况下，在中空轴3的基端部形成有供六边形等方形钻头11嵌入的卡合孔20。因而，无需凸缘4。
在图3的(E)所示的第九实施方式中，作为用于使扩径部7膨胀的螺栓9使用内六角螺栓，设定为在使扩径部7膨胀的状态下螺栓9也朝中空轴3的外侧露出，将构件13嵌入螺栓9并利用螺母17固定。因而，在该实施方式中，将用于使扩径部7膨胀的螺栓9利用于构件13的安装(固定)。并且，通过将螺母17拧松，能够容易地进行螺栓9的旋转操作(扭矩的调整)。此外，螺母17也起到螺栓9的防松的作用。
(4).第十～十三实施方式(图4)
在图4所示的实施方式中，在中空轴3遍及全长形成有中空孔5，遍及中空孔5的全长形成有内螺纹8，从前端部拧入止动螺栓21。在该实施方式中，作为中空轴3能够使用管，因此有助于成本降低。内螺纹8也可以仅形成于夹着扩径部7的两侧。还示出利用铣刀22加工狭缝6的状态。在图中示出铣刀22移动的状态，但也可以使中空轴3移动。在该实施方式中，也在中空轴3的基端部3b形成有图3的(A)那样的固定用外螺纹16。
作为狭缝6的形成部件，也可以采用基于冲压的冲裁。即，在中空筒3的内部插入带槽的杆，使冲模从外侧朝向杆的槽移动，由此能够冲裁形成狭缝6。作为堵塞中空筒3的前端部的部件，也可以代替止动螺栓21的拧入转而采用压溃加工。
在图4的(B)所示的第十一实施方式中，在扩径部7的外周面以窄的螺距形成有波形的凹凸23。该实施方式与图2的(D)类似，但与图2的(D)不同之处在于通过在扩径部7形成多个槽而形成凹凸，因而，当向底孔2的插入时突起不会成为阻力。并且，当扩径部7膨胀时，突起咬入底孔2而发挥高的拉拔阻力。
在图4的(C)所示的第十二实施方式中，2个扩径部7以在轴向上分离的方式形成。在该结构中，两处的扩径部7以在轴向上分开的状态推顶底孔2，因此，推测发挥非常高的拉拔强度。扩径部7也可以形成于在轴向上分开的三处以上。此外，也可以使多个扩径部7的长度互不相同。
在图4的(D)所示的第十三实施方式中，在作为扩径作用构件使用滚珠10的情况下，使用外径不同的滚珠。在该实施方式中，能够使滚珠10的组尽量分散并推顶扩径部7的内表面，因此，认为由狭缝6分开的多个部分分别容易膨胀变形。
(5).第十四～十七实施方式(图5)
其次，对图5所示的第十四～十七实施方式进行说明。在其中的(A)所示的第十四实施方式中，作为扩径作用构件，使用相互重合的多个(很多)碗状构件24。碗状构件24的外周与内周为均朝相同方向倾斜的锥形面25、26，但内侧锥形面25的倾斜角度小于外侧锥形面26的倾斜角度。此外，除了中央部以外的部分由呈放射状延伸的多个(4个)狭缝分开。因而，碗状构件24能够以外径扩大的方式变形。
而且，当利用螺栓9将碗状构件24的组朝向中空轴3的前端部3a按压时，各碗状构件24扩展变形而使扩径部7膨胀。各碗状构件24的外周呈剖面凸状弯曲，并与扩径部7线接触。
在图5的(B)(C)所示的第十五实施方式中，扩径作用构件由呈环状弯曲的非连续的环状构件27的组、以及配置于相邻的环状构件27之间的滚珠(钢球)28构成。环状构件27通过弯曲剖面圆形的线材而形成，为基本接近圆形的形态。但是，一端与另一端不相连，因此通过滚珠28的按压作用而扩展变形。
在该实施方式中，能够利用各环状构件27将扩径部7遍及周向均匀地扩张，因此，认为能够防止扩径部7仅一端抵靠于底孔2的情况，发挥非常高的拉拔阻力。
在图5的(D)所示的第十六实施方式中，在螺栓9与滚珠10之间配置有杆19。因而，螺栓9能够使用较短的螺栓，并且，也能够减少内螺纹孔8的加工的麻烦。
在图5的(E)(F)所示的第十七实施方式中，作为扩径作用构件，使用在轴向上曲折弯曲的波形构件30。波形构件30在周向上被四等分(也可以为三等分、五等分以上)。因此，波形构件30在被螺栓9按压时长度缩短而外径变大，其结果是，能够使扩径部7膨胀。
在由波形构件30包围的部分设置有止动杆31，由于该止动杆31的存在，波形构件30以外径扩大的方式变形。止动杆31相对于螺栓9一体或者分体设置，通过螺栓9的拧入，在设置于中空轴3的前端部3a的孔32中滑动。在该实施方式中，也能够使由狭缝6分开的各部位均匀地膨胀。
(6).使用例(图6)
在图6中，具体示出图3的(A)所示的扩张式锚定器的使用例。即在该使用例中，扩张式锚定器例如在隧道的顶棚部1’使用，设置于中空轴3的基端部的固定用外螺纹16向顶棚面的下方露出。并且，利用螺母17将槽形的悬吊配件33的上片33a固定于顶棚面，在悬吊配件33的下片33b安装悬吊螺栓34。通过悬吊螺栓34悬吊支承天花板、顶框。
作为扩展扩径部7的螺栓9，使用在头部设置有六角孔的套筒螺栓，头向顶棚面的下方露出(也可以使用方形头的螺栓)。通过利用扭矩扳手35旋转螺栓9，能够掌握中空轴3是否维持适当的拉拔强度。在该情况下，在螺栓9不旋转而扭矩扳手35的数值维持规定值的情况下，维持适当的拉拔阻力，因此无需特别的措施。
另一方面，在由于扭矩扳手的数值尚未达到规定值而螺栓9旋转的情况下，扩径部7相对于施工场所1的勾挂力降低。因此，对螺栓9进行旋转操作，以使得扭矩扳手的值上升至规定值。这样，当在中空轴3的基端部形成有固定用外螺纹16时，即便卸下悬吊配件33，也能够进行扩张式锚定器的维护(拉拔强度的管理)。因此，能够容易且有效地进行维护作业。
需要说明的是，作为扩展扩径部7的螺栓9，也可以使用无头的内六角螺栓、外切圆与螺纹牙的外径相等或较之小的四方头的螺栓等，当使用这些螺栓时，存在螺母17的拧入完全不受影响的优点。
(7).试验结果
本申请发明人进行了本申请发明的实施产品的性能的检查。并将其示于图7。在图7的(A)(B)中示出在试验中使用的样品。样品与第一实施方式类似，外径为10mm，全长为60mm，中空轴的内径为约6mm，螺栓9使用8mm的螺栓(8mm的内螺纹的底孔的内径为中空轴的内径)。
对于A类型的实施例样品，扩径部7的长度约为25mm，中空轴3遍及全长为相同直径，前端部封闭。对于B类型的实施例样品，将前端部的约8mm缩窄，因而，扩径部7的长度短于A类型。两样品作为扩径作用构件都使用外径不同的多个钢球。即，从接近螺栓9侧起依次配置1个6mm钢球、3个4.5mm钢球、3个5mm钢球、1个6mm钢球。
作为比较例，使用(C)所示的现有产品(市售产品)C。该现有产品C的全长和外径与两样品相同(60mm、10mm)，在中空轴C1中的前端侧的部位以朝前端开口的方式形成有4个狭缝C2。因而，狭缝的部位为呈喇叭状扩展的扩径部C3。从基端朝中空轴C1插入销C4。销C4的前端部为锥形状，当打入销C4时扩径部C3扩展。因而，该比较例C的拉拔阻力恒定。
分别各制造2个A类型的样品与B类型的样品，改变螺栓9的拧入扭矩，测量拉拔阻力。将其结果示于(E)的图表。即，在(E)中，横轴的F是螺栓9的拧入扭矩，纵轴的S是拉拔阻力。作为施工场所的对象品，使用混凝土块。
A1是A类型中在扩径部7的外周实施滚花加工的产品，A2是A类型中扩径部7的外周平滑的普通产品。B1是B类型中在扩径部7的外周实施滚花加工的产品，B2是B类型中扩径部7的外周平滑的普通产品。滚花加工采用窄间距的斜格子花纹。
在(E)的图表中明确示出，螺栓9的拧入扭矩越大，则拉拔阻力越是增大。由此，可以理解为，通过管理螺栓9的扭矩，能够管理成所希望的拉拔强度。此外，也可以理解为，当实施滚花加工时拉拔阻力稍高、以及在A类型与B类型中没有明显的差别。
图7的(D)的图表示出使用拉拔试验机拉伸扩张式锚定器时的、扩张式锚定器的偏移量与拉拔阻力之间的关系。即，在(D)的图表中，横轴表示扩张式锚定器的轴向的偏移量，纵轴表示拉拔阻力。
在试验中，在A1类型中使用以20KNm拧入螺栓9的产品、在A1类型中以8KNm拧入螺栓9的产品、以及比较例C。在任一产品中，在锚定器的拉拔阻力都存在峰值，当超过峰值时，与拉拔量相应地拉拔阻力減少。这在推测的范围内。
另一方面，在(D)的图表中需要关注的是，在比较例C中，伴随着超过9mm的偏移移动而混凝土引起圆锥破坏，由此导致无法进行进一步的拉伸，与此相对，在本申请发明的实施产品中，无论如何都不会引起圆锥破坏。尤其是以20KNm拧入的样品具有比比较例C高的拉拔强度，但不会引起施工场所的圆锥破坏，这体现出本申请发明的实施产品非常有助于圆锥破坏的防止。
该实验虽然是本申请发明人简单地进行的实验，但认为已明确地体现出本申请发明的特征。可以确定，今后通过选定各种要素的尺寸等，能够提供更优异的实施产品。在A、B类型中，也制作在前端与后端各配置1个6mm的滚珠，在两者之间配置30个3mm的滚珠的产品。未对该产品的拉拔阻力进行测定，但由狭缝6分开的各部位分别大致均匀地膨胀。
作为不同的外径的滚珠10的配置方式，考虑配置多个与扩径部7的内径大致相同直径的大径滚珠，在位于扩径部7中的轴向的大致中间部的部位，在相邻的大径滚珠间配置多个(例如4～6个小径滚珠。在该例子中，推测多个小径滚珠由2个大径滚珠夹着而被向放射方向按压，由此由狭缝分开的各部位均匀地膨胀。
(8).进一步的变型
对图7的样品A、B进行验证，扩径部7的仅周向的一部分较大地膨胀。由此推测，为了拉拔阻力增大，扩径部7并不是一定要遍及整周均匀地膨胀，倒是较深地咬入才是重要的。
在该情况下，如图8的(A)所示，推测当扩径部7改变轴向的位置与周向的位置而较大地膨胀时，既能够抑制施工场所1的压缩应力增大(因而防止圆锥破坏)又能够获得高的拉拔阻力。需要说明的是，在图8的(A)的实施方式中，为了使扩径部7膨胀而利用螺栓9将构件13固定于施工场所1。
推测理想的是，在扩径部7由4个狭缝分开的情况下，如图8的(B)所示，4个部分交替地改变周向的位置与轴向的位置而膨胀变形，在扩径部7由3个狭缝分开的情况下，如图8的(C)所示，3个部分交替地改变周向的位置与轴向的位置而膨胀变形。推测即便2个凸起位于在轴向的相同位置的夹着轴心的相反侧，也不会产生圆锥破坏而能够确保高的拉拔阻力。
若作为扩径作用构件而使用滚珠(钢球)10，则难以确定滚珠10以何种方式从内部与扩径部7抵接。因而，容易导致使扩径部7在轴向上隔开的多个部位膨胀变得困难。作为针对这一点的对策的一例，在图8的(D)所示的第十八实施方式中，在扩径部7的内部插入有辅助构件36，借助辅助构件36使扩径部7膨胀。
即，辅助构件36以与扩径部7中的由狭缝分开的各部位对应地在周向上不偏移的状态配置，且在各辅助构件36在轴向上错开的状态下设置向外突起36a。辅助构件36具有不容易变形的强度，当利用螺栓按压滚珠10的组时，各辅助构件36被向放射方向按压，借助各辅助构件36的突起36a使扩径部7的各部分分别膨胀变形。
在图8的(E)所示的第十九实施方式中，至少将扩径部7形成为椭圆形，以薄壁部与厚壁部在周向上分离的方式形成有4个狭缝6。在该实施方式中，薄壁部集中地变形，因此，推测容易使扩径部7呈左右对称状膨胀(滚珠相对于2个薄壁部在轴向上隔开的部位处抵接，因此，推测即便呈对称状膨胀，该膨胀也在轴向上偏移)。
此外，在图8的(F)的第二十实施方式中，在将扩径部7形成为正圆的情况下，通过使狭缝6的间隔不同，在扩径部7形成容易变形的部分。在该情况下，推测容易使扩径部7呈左右对称状膨胀。
另外，例如在利用打入墙壁的锚定器固定构件的情况下，构件的载荷朝下，因此，认为当扩径部7向上膨胀时拉拔阻力高。并且，在图8的(E)、(F)的方式中，扩径部7的膨胀方向恒定，因此，通过将中空轴3设定为规定的姿态，能够使扩径部7的膨胀方向朝向所希望的方向。这一点是(E)(F)的优点之一。
在图8的(G)所示的第二十一实施方式中，在中空轴3前后插入2个销37、38，在两者之间配置有多个滚珠10。销37、38形成为具有逐渐变窄的前端部的炮弹形，配置成前端对置。因而，当利用螺栓压入近前的销38时，滚珠10在销37、38的夹压作用下在周向上排成一列，在该状态下向与轴心正交的外侧移动。因而，能够准确地设定扩径部7的膨胀位置。
滚珠10的个数例如假定为3～10个左右。在该实施方式中，当2个销37、38抵接时，螺栓9无法进一步拧入，因此，能够防止扩径部7过度膨胀。换言之，在本实施方式中，也进行螺栓9的拧入最大扭矩的控制。销37、38的前端也可以设定为圆锥形、台锤形，或者与图相反地向外呈凹状弯曲的方式。
当组合该(G)的方式与(E)或者(F)的方式时，容易使扩径部7朝分隔180度的相反侧膨胀。也可以使用3个销在相邻的销之间分别配置滚珠10。在该情况下，能够在轴向上分开形成2个扩径部7，2个扩径部7分别由滚珠扩展。因而，能够容易地实现图8的(A)的方式。也可以使用4个以上的销在轴向上不同的3个部位以上使扩径部7膨胀。
在(G)的第二十一实施方式中，在近前的销38的外周面形成环状槽39，在该环状槽39作为脱落阻止部件的例子嵌入O型环(或者橡皮圈)40。O型环40在弹性变形的状态下嵌入中空轴3，因此不会难么容易就脱落。因而，能够防止当组装时滚珠10不经意地脱落。即便在施工后拔出螺栓0，销37、38、滚珠10也不会脱落。
(9).其他
本申请发明除了上述的实施方式之外，还可以具体化为各种方式。例如，扩径作用构件并不限定于图示，只要在螺栓的按压作用下使扩径部从内侧推顶，便能够广泛地使用。因而，也能够使用呈弓形弯曲的线材、螺旋弹簧那样的呈螺旋状卷绕的构件等。在使用呈螺旋状卷绕的构件的情况下，认为当将剖面形状设为三角形、梯形时，能够发挥高的扩径作用。
此外，作为提高中空轴的拔出防止的部件，也可以将多个突起形成于扩径部的外周面。悬吊配件等的构件也可以预先焊接于中空轴。在不存在耐热性的问题的情况下，也可以将中空轴、扩径作用构件、螺栓设为树脂制。也可以通过开设多个孔或者将狭缝改变为薄壁部来形成扩径部。
作为滚珠等的扩径作用构件的防脱部件，例如也可以将由橡胶等的软质材料构成的塞子插入中空轴。塞子被螺栓压溃，因此，不会对滚珠等的压入功能造成影响。此外，即便拔出螺栓，塞子也被保持于中空轴的内部，因此能够阻止滚珠等的扩径作用构件的脱落。
作为其他的防脱部件，可以使用金属制的塞子，在形成于塞子的外周的环状槽嵌入O型环等的弹性环状体。在该情况下，滚珠等的扩径作用构件经由塞子被螺栓按压。
产业上的可利用性
能够将本申请发明实际具体化为扩张式锚定器。因而，能够在产业上利用。
附图标记的說明
1 施工场所；
2 底孔；
3 中空轴；
3a 前端部；
3b 基端部；
4 凸缘；
6 中空孔；
7 扩径部；
8 内螺纹部；
9 用于扩展扩径部的螺栓；
10 作为扩径作用构件的一例的金属制滚珠；
12 构件紧固用的螺栓；
13 借助扩张式锚定器安装的构件；
15 咬入底孔的卡合用外螺纹；
16 固定用外螺纹；
17 螺母；
24 作为扩径作用构件的一例的碗状构件；
27 作为扩径作用构件的一例的环状构件；
30 作为扩径作用构件的一例的波形构件；
33 悬吊配件；
34 悬吊螺栓；
35 扭矩扳手。

Claims (3)

1.一种扩张式锚定器，具备：
金属制的中空轴，其从前端插入以不贯穿的状态开设于施工场所的底孔，并且在内周形成有朝向基端而开口的内螺纹；
扩径用螺栓，其从所述施工场所的外侧拧入所述中空轴的内螺纹；以及
多个金属制滚珠的组，其以不会脱落的方式配置在所述中空轴的内部中的比所述扩径用螺栓靠前端侧的部位，
在所述中空轴中的位于所述施工场所的所述底孔的内部的部位，通过以在周向上分开的方式设置多个在轴向上长的狭缝而形成有扩径部，该扩径部在所述扩径用螺栓被拧入时被所述滚珠的组扩张而仅向所述底孔的内周面推顶，
其中，
所述扩径部的内周面具有在被扩张前的状态下形成为相同直径的笔直部，所述滚珠的组配置为在保持位于所述笔直部的状态下被所述扩径用螺栓按压，并且所述滚珠具有即使所述狭缝扩张变形也不会从该狭缝脱落的大小，
所述扩径用螺栓整体拧入所述中空轴的所述内螺纹，从而能够将其他紧固用螺栓拧入所述内螺纹，由此将应当固着于所述施工场所的构件固定。
2.一种扩张式锚定器，具备：
金属制的中空轴，其从前端插入以不贯穿的状态开设于施工场所的底孔，并且在内周形成有朝向基端而开口的内螺纹；
扩径用螺栓，其从所述施工场所的外侧拧入所述中空轴的内螺纹；以及
多个金属制滚珠的组，其以不会脱落的方式配置在所述中空轴的内部中的比所述扩径用螺栓靠前端侧的部位，
在所述中空轴中的位于所述施工场所的所述底孔的内部的部位，通过以在周向上分开的方式设置多个在轴向上长的狭缝而形成有扩径部，该扩径部在所述扩径用螺栓被拧入时被所述滚珠的组扩张而仅向所述底孔的内周面推顶，
其中，
所述扩径部的内周面具有在被扩张前的状态下形成为相同直径的笔直部，所述滚珠的组配置为在保持位于所述笔直部的状态下被所述扩径用螺栓按压，并且所述滚珠具有即使所述狭缝扩张变形也不会从该狭缝脱落的大小，
并且，所述中空轴被设定为与所述前端相反的一侧的基端部朝所述施工场所的外侧露出，在所述中空轴中的至少向施工场所的外侧露出的部位形成有固定用外螺纹，能够利用与所述固定用外螺纹螺合的螺母安装其他的构件，能够在利用所述螺母安装了所述其他的构件的状态下对所述扩径用螺栓进行旋转操作。
3.根据权利要求1或2所述的扩张式锚定器，其中，
所述滚珠的组由大小不同的滚珠构成。
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