JP2004360121A - ロープ用定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で以って、ロープ材との面接触を保持することができる、ロープ用定着装置を提供すること。
【解決手段】外周面がテーパ状を呈し、内周面にロープ材Ｒを収容可能な凹面２１を形成した楔体２０と、該楔体２０を挿入するテーパ孔３１とを備えたロープ用定着装置１０であって、前記楔体２０の内周面に、該楔体２０の軸方向へ向けて内溝２３を形成したことを特徴とする、ロープ用定着装置１０である。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワイヤロープ、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より線等の各種ロープ材を安定した一定の力で把持拘束するロープ用定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アンカー工法やＰＣ工法等においてＰＣ鋼より線等のロープ材を定着する手段として、楔定着式の定着装置が知られている。
定着用途に用いられる定着装置は、テーパ孔を形成したアンカーヘッドと、コーン状を呈する複数の楔体とからなり、アンカーヘッドのテーパ孔内にロープ材を挿通させた後、分割された複数の楔体をテーパ孔内へ押込んで定着している。
外周面をテーパ面として形成した各楔体が、テーパ孔の孔奥側へ進入するにしたがって縮径方向の力を受けることで、ロープ材の把持力が増す構造となっている。
【０００３】
また落石や雪崩或いは車両等の衝突エネルギーを吸収するロープ式の衝撃吸収柵が知られている。この衝撃吸収柵は、ワイヤロープ等のロープ材を把持する緩衝具と呼ばれる定着装置を具備している。
緩衝用途に用いられる定着装置は、ロープ材を両側から挟持する一対の板体と、これらの一対の板体を強固に締め付けてロープ材に所定の把持力を付与する複数のボルト、ナットで構成されていて、ロープ材に作用する張力が定着装置の摩擦抵抗を超えたときの摺動抵抗により落石や雪崩等のエネルギーを吸収できる構造になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したロープ材の把持技術にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞定着用途に用いられる定着装置にあっては、楔体がテーパ孔の孔壁形状の変化に追従できないために、ロープ材に作用する引張力が増して楔体がテーパ孔の孔奥側へ進入したときに、楔体の外周面の数箇所がテーパ孔と部分的に当接することになる。これに伴いロープ材と楔体との接触関係も数箇所が部分的に当接することになり、楔体に対してロープ材が滑りを生じて確実に定着することができない。
＜ロ＞緩衝用途に用いられる定着装置にあっては、板体に形成したロープ材を収容するための断面半円形の収容溝やロープ材には製造公差があることと、ボルトの締結トルクにバラツキがあるため、把持力を設計値通りに設定し難く、緩衝性能にバラツキがあるという問題がある。
さらに定着装置を構成する板体は鋳造製で重く、製造コストも高くつき、またボルトもハイテンション用の特殊ボルトを使用している。そのため、低コストで取扱性とエネルギー吸収性能に優れた定着装置の提案が望まれている。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、簡易な構造で以って楔体とロープ材との接触面積を拡大できる、ロープ用定着装置を提供することにある。
本発明は、汎用性に優れたロープ用定着装置を提供することを目的とする。
本発明は上記した何れかひとつのロープ用定着装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のロープ用定着装置は、外周面がテーパ状を呈し、内周面にロープ材を収容可能な凹面を形成した楔体と、該楔体を挿入するテーパ孔とを備えたロープ用定着装置であって、前記楔体の内周面に、該楔体の軸方向へ向けて内溝を形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のロープ用定着装置は、外周面がテーパ状を呈し、内周面にロープ材を収容可能な凹面を形成した楔体と、該楔体を挿入するテーパ孔とを備えたロープ用定着装置であって、前記楔体に、該楔体の軸方向へ向けてスリットを形成すると共に、前記楔体の内周面に、該楔体の軸方向へ向けて内溝を形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記した何れかのロープ用定着装置において、楔体に所定の間隔を隔てて複数のスリットを形成し、楔体の厚肉部から開設したスリットと楔体の薄肉部から開設したスリットを形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、前記した何れかのロープ用定着装置において、前記テーパ孔を形成した外筒と、前記外筒の一方に螺合するセンターホール形の押込ボルトとを追加して具備し、前記押込ボルトで以って楔体をテーパ孔内に押込むことを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記したロープ用定着装置において、押込ボルトと楔体の間に弾性体を介挿し、該弾性体の弾力で楔体をテーパ孔の孔奥側へ付勢したことを特徴とする、ものである。
【００１１】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
＜イ＞ロープ用定着装置の構成
図１にロープ用定着装置１０の斜視図を示し、図２にロープ用定着装置１０の縦断面図を示す。
Ｒはロープ材で、ワイヤロープ、ＰＣストランド、ＰＣ鋼棒等の引張耐力に優れた各種のロープを含むものである。
本発明に係るロープ用定着装置１０は、外周面がテーパ状を呈し、内周面にロープ材Ｒを収容可能な凹面２１を形成した楔体２０と、楔体２０を挿入するテーパ孔３１とを形成した外筒３０と、外筒３０の一方に螺合するセンターホール形の押込みボルト４０とにより構成されている。
本例では、楔体２０を三組使用する場合を示すが、楔体２０の使用数は一個または複数組でも良い。
【００１３】
＜ロ＞楔体
楔体２０は外周面がテーパ状を呈し、内周面はロープ材Ｒを収容して拘束可能なように断面形状が円弧形をした凹面２１として形成されている。
凹面２１の軸心は、テーパ形状を呈する外周面の軸心と一致するように形成されていて、楔体２０の肉厚は、その上端の厚肉部２０ａから他端の薄肉部２０ｂに向けて徐々に薄くなっている。
楔体２０には、楔体２０の軸方向に向けて単数または複数のスリット２２が形成されている（図３）。また楔体２０の凹面２１には、楔体２０の軸方向に向けて単数または複数の内溝２３が形成されている。
【００１４】
［スリット］
スリット２２は、厚肉部２０ａまたは薄肉部２０ｂの端部から開設した隙間であって、反対側の端部までは縦断しない。スリット２２は楔体２０内外の周長を変化させるために機能する。
本例ではスリット２２を楔体２０の周方向に間隔を隔てて各開口部（厚肉部２０ａ、薄肉部２０ｂ）から交互に開設した場合を示すが、スリット２２を数本おきに各開口部（厚肉部２０ａ、薄肉部２０ｂ）から交互に開設したり、或いは開口部（厚肉部２０ａ、薄肉部２０ｂ）の何れか一方側から開設したりしてもよい。
例えば、一片の楔体２０に、厚肉部２０ａ側から開設する二本のスリット２２ａ、２２ａと、その中央に薄肉部２０ｂ側から開設する一本のスリット２２ｂを設けた場合、厚肉部２０ａではスリット２２ａ幅×２、薄肉部２０ｂではスリット２２ｂ幅×１の長さ分だけ周長を変位することができる。
また、このようにスリット２２を形成することによって、楔体２０の全長に亘って周長が変位できるようになる。
またスリット２２は、軸方向に同一幅で形成する形態に限らず、徐々にその開口幅が小さくなるようにＶ字形状に形成してもよい。また、スリット２２の断面は、凹面２１側から外周面側に向けて放射状に拡がるように形成しても良い。
【００１５】
［内溝］
内溝２３は、楔体２０の凹面２１側から外周面へ向けて一定の深さと幅をもって形成されていて、内溝２３の開口幅が半径方向に変化することによって、楔体２０の内外周の曲率半径を変化させることができる。
【００１６】
内溝２３は凹面２１のうちスリット２２の形成位置を外れた位置に厚肉部２０ａと薄肉部２０ｂの両端に亘って連続して形成してもよいが、内溝２３の形成長さを短くするため、スリット２２の延長線上に形成することが望ましい。
本例では楔体２０の厚肉部２０ａ側から開設して二本のスリット２２ａ、２２ａを形成し、その中央に薄肉部２０ｂ側から開設して一本のスリット２２ｂを形成した場合には、各スリット２２ａ，２２ａ，２２ｂの非開放側の端部に、各スリット２２ａ，２２ａ，２２ｂと空間を連続するように内溝２３ａ、２３ｂ、２３ｂをそれぞれ形成した場合について示すが、スリット２２や内溝２３の形状や形成本数は上記した形態に限定されるものではない。
【００１７】
＜ハ＞外筒（図１、図２）
外筒３０は内部にテーパ孔３１を形成した筒体であって、外筒３０の一端には押込みボルト４０を螺着可能なボルト溝３２が開口端から一定範囲に亘って形成され、またボルト溝３２の奥にはテーパ孔３１が形成されている。
テーパ孔３１はボルト溝３２の形成側から孔奥側に向けて徐々に縮径するように形成されていて、その全長に制約はないが、楔体２０の全長より長く、楔体２０がテーパ孔３１の傾斜する内面に沿って移動可能であればよい。
【００１８】
＜ニ＞押込ボルト（図２）
押込ボルト４０は楔体２０をテーパ孔３１に強制的に押し込むためのボルトで、ボルト部４２と、このボルト部４２と一体のナット部４３とにより構成されていて、その軸心にロープ材Ｒを挿通可能な挿通孔４１が形成されている。
また、ボルト部４２の先端部４４は、テーパ孔３１の孔壁面と接触しないようにボルト部４２より小径に形成してある。
ボルト部４２の軸長は、楔体２０をテーパ孔３１内の所定位置まで押込むことができるように、楔体２０の押し込み量に合わせて適宜設定しておく。
【００１９】
【作用】
つぎに本発明に係るロープ用定着装置１０の使用方法について説明する。
【００２０】
＜イ＞組付け
図１，２に示す如く、外筒３０にロープ材Ｒを挿通させた後、テーパ孔３１内に楔体２０を尖端側から挿入する。
楔体２０をテーパ孔３１内に挿入セットしただけでは、楔体２０の凹面２１がロープ材Ｒの外周面に軽く当接するだけで、所定の把持力は得られない。
そこで挿通孔４１を介してロープ材Ｒに押込ボルト４０を外挿した後、ボルト部４２を外筒３０に内挿してボルト溝３２に螺合させ、公知のスパナやレンチ等簡単な工具を用いてねじ込む。
押込ボルト４０のねじ込みに伴い、ボルト部４２の先端部４４が楔体２０の厚肉部２０ａの端面に当接しながら楔体２０をテーパ孔３１の孔奥側に押し込んでゆく。
各楔体２０をテーパ孔３１の孔壁面に沿って軸方向に押し込むことにより、隣り合う各楔体２０，２０の間隙を狭める方向に移動しつつ、各楔体２０がテーパ孔３１から縮径方向の力を受けてロープ材Ｒを所定の力で把持する。
【００２１】
つぎに図６に基づいて楔体２０が変形してロープ材Ｒを広い接触面積を介して均等な力で拘束するまでのメカニズムについて詳述する。
図６はロープ材Ｒの把持初期における一部を省略したロープ用定着装置１０の横断面を示し、説明の便宜上ロープ材Ｒの図示を省略している。
この把持状態から軸方向の力が加わり楔体２０がテーパ孔３１の孔奥側へ押し込まれると、これに比例してテーパ孔３１の孔壁面を通じて縮径方向の力が作用する。
その結果、楔体２０に形成したスリット２２の開口幅が狭くなる方向に変形させられて楔体２０の内外の周長が変化する。これと並行して、内溝２３の開口幅が半径方向に変形させられ、例えばその断面形状が長方形から台形に変化させられることによって、楔体２０の内外周の曲率半径が変化する。その結果、楔体２０の外周面はテーパ孔３１の曲率とフィットし、楔体２０の内周の凹面２１はロープ材Ｒの外周面と接面してフィットする。
このように楔体２０の内外の周長および曲率半径がテーパ孔３１の孔壁の変化に追従して変化し得るので、テーパ孔３１の孔壁面だけでなくロープ材Ｒの外周面にも密着させることができる。
【００２２】
図６を基に更に詳しく説明すると、外周長がＬ１、内周長がＬ２の楔体２０の厚肉部２０ａ側に、ニ本のスリット２２（幅Ｌ３）と一本の内溝２３が形成されている場合、楔体２０がテーパ孔３１の孔奥部へ移動するのに伴い、楔体２０の内外の周長はそれぞれの周長Ｌ１、Ｌ２からスリット２２の変位分を差し引いた、各テーパ孔３１の位置に応じた周長へと変化する。その変位量は最大で二本分のスリット２０幅（Ｌ３×２）だけ短く変位できる。
また内溝２３の開口幅が狭まる方向に（図の二点鎖線）変形することにより、楔体２０内外の曲率半径（ｒ１、ｒ２）を孔壁の半径に沿って変化させることができる。
【００２３】
このように、楔体２０がテーパ孔３１のどの位置にあっても、楔体２０はテーパ孔３１の内径変化だけでなく周長変化にも追従できるので、楔体２０の外周面全体を常にテーパ孔３１の内周面に当接させつつ、テーパ孔３１を通じてロープ材Ｒの外周面に均等な力を及ぼすことができる。
【００２４】
ロープ材Ｒを把持する力（拘束力）は、テーパ孔３１における楔体２０の軸方向の位置、すなわち楔体２０を押込むための押込ボルト４０で調整し得る。
そのため、押込ボルト４０のネジ頭が外筒３０に当接した位置で、所要の拘束力が得られるようにあらかじめボルト部４２の軸長を設定しておけば、押込ボルト４０のトルク管理を行うことなく、ロープ材Ｒへの把持力を所定の値に設定することができる。
【００２５】
ここで、本発明に係るロープ用定着装置１０による作用を明確にするため、スリット２２や内溝２３のない楔体を用いてロープ用定着装置を構成した場合の作用について簡単に説明する。
楔体にスリット２２や内溝２３が形成されていないと、楔体はテーパ孔の孔壁の曲率変化に追従できない。そのため、楔体はテーパ孔と点（線）接触となる。楔体がテーパ孔と部分的に接触する関係を受けて、楔体はロープ材と部分的に接触することになる。そのため、楔体の一部に応力が集中して鋳鉄製の楔体が破壊される危険があるだけでなく、楔体とロープ材との間で摩擦抵抗の要因となる接触面積を十分に確保できない。
【００２６】
これに対して本発明は楔体２０にスリット２２を形成して楔体２０の内外の周長を変化可能とし、さらに内溝２３を形成することによって曲率半径に追随する変形も可能とした。このように楔体２０をテーパ孔の孔壁の曲率変化に追随可能な構成としたことで、ロープ材Ｒと面接触の状態を保持したまま、ロープ材Ｒを縮径方向に向けた均等な力で把持することができる。
【００２７】
＜ロ＞緩衝用途に用いた場合の作用
図２にロープ用定着装置１０を緩衝用途に用いた場合の一例を示す。
緩衝用途とは、ロープ材をロープ用定着装置１０で以って把持し、把持部の摺動抵抗で落石や雪崩或いは車両等の衝突エネルギーを吸収する用途を意味する。緩衝用途に用いる場合、ロープ用定着装置１０を各種の反力部材に支持させる必要がある。本例では外筒３０の一端を反力板５０に当接させると共に、反力板５０に開設した孔にロープ材Ｒを挿通配置させた場合を示すが、外筒３０の外周を図示しない各種の反力部材に直接、或いは別途のロープや鋼材を用いて間接的に連結する等して支持させてもよい。
【００２８】
ロープ用定着装置１０をロープ材Ｒに組み付ける操作と、組み付け後において、周長と曲率半径が変化可能な楔体２０がロープ材Ｒを面接触の関係を維持しつつ、均等な力で把持することは、既述した通りであるので説明を省略する。
【００２９】
ロープ材Ｒに作用する引張力がロープ用定着装置１０の把持力を超えた時点でロープ材Ｒが摺動を開始し、その摺動抵抗による緩衝作用が発揮される。
ロープ材Ｒの摺動は、開始時期を決定する楔体２０の物性、スリット２２の長さ、内溝２３の深さや、またその移動範囲を左右するスリット２２の幅、内溝２３の開口幅を適宜決定することによって調整することができる。
【００３０】
ロープ用定着装置１０を緩衝用途に用いた場合、周長と曲率半径が変化可能な楔体２０がロープ材Ｒと広い接触面で接していることと、把持力がロープ材Ｒに均等に作用することから、ロープ材Ｒに作用する衝突エネルギーを高効率で減衰することができる。
また、ロープ材Ｒの摺動に伴う楔体２０の部分的な摩耗も少なくなり、さらにはロープ材Ｒを破断させる危険も少なくなる。
尚、ロープ用定着装置１０にロープ材Ｒを組み付ける際、楔体２０のスリット２２幅や内溝２３の開口幅に一定の間隔を設けておき、楔体２０の変形量に余裕を残しておくと、ロープ材Ｒを弾力的に把持することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態２】
ロープ用定着装置１０によるロープ材Ｒの把持力を所定の値に設定する他の方法としては、楔体２０に形成するスリット２２の設計幅によっても調整することができる。
スリット２２の両側の面が相互に当接して楔体２０の変形が規制されたときに把持力が所定の値となるように、把持力に合わせてスリット２２の形成幅を予め設定しておく方法である。
【００３２】
【発明の実施の形態３】
ロープ用定着装置１０は緩衝用途の外に、図７に示すようにアンカー工法等の定着用途に用いることも可能である。
本例の場合、楔体２０を外筒３０内に押し込むための押込ボルト４０が不要となり、外筒３０がアンカーヘッドの代替部材となる。
外筒３０には単数または複数のテーパ孔３１を設け、このテーパ孔３１内にロープ材Ｒの定着端部を挿通させた後に、楔体２０をテーパ孔３１とロープ材Ｒの間に差込んで定着する。
周長と曲率半径が変化可能な楔体２０がロープ材Ｒと広い接触面で接していることと、拘束力がロープ材Ｒに均等に作用することから、ロープ材Ｒの定着力をほぼ設計値通りに設定することができる。
そのため、ロープ材Ｒに作用する引張力が増してもロープ材Ｒに滑りを生じることはない。
尚、ロープ用定着装置１０を定着用途に用いる場合、ロープ用定着装置１０によるロープ材Ｒの拘束力を、ロープ材Ｒに作用する引張力以上の値に設定しておくことは勿論である。
【００３３】
【発明の実施の形態４】
以上はロープ用定着装置１０が複数の楔体２０を具備する場合について説明したが、図８に示すように楔体２０１は断面Ｃ形を呈する筒体製で、一つの構造体として構成してもよい。
本実施の形態にあっては、実施の形態１と同様に、楔体２０１の周方向に一定の間隔をおいて軸方向に沿って複数のまたは単数のスリット２２と内溝２３とが形成されている。
また組み付けに際しては、図外のロープ材の側方からセットできないので、楔体２０１をロープ材の端部から挿通させてセットすることになる。
本例のように一体構造の楔体２０１を用いると、複数の楔体２０を使用する場合と比べて、ロープ用定着装置１０の取り扱いや組付操作等が簡単となるという利点がある。
【００３４】
【発明の実施の形態５】
図９に示すように一つの構造体で構成する筒状の楔体２０２は、厚肉部２０ａ側を平面形状が円環形として形成し、単数又は複数のスリット２２ａを薄肉部２０ｂから厚肉部２０ａへ向けて、徐々に幅が小さくなるＶ字状に形成してもよい。
内溝２３はＶ字状のスリット２２ａの延長線上に形成されている。
本例の場合も先の実施の形態４と同様の利点の他に、Ｖ字形状に形成したスリット２２ａがテーパ孔３１の孔奥へ移動するにつれて鋭角に変化して楔体２０２の周長を大きく変化させることができる利点がある。
【００３５】
【発明の実施の形態６】
図１０は楔体２０３が一つの構造体で構成する場合であって、全体形状が筒状を呈する場合を示す。
楔体２０３に単数または複数のスリット２２および内溝２３を設けることは、既述した実施の形態と同様である。
【００３６】
【発明の実施の形態７】
図１１に押込ボルト４０の先端部４４と楔体２０の間に環状の弾性体６０を介挿させ、弾性体６０の弾力で楔体２０をテーパ孔３１の孔奥側へ付勢した他の実施の形態を示す。
弾性体６０は、大きな圧縮力を蓄積可能な例えば皿ばね、板ばね等のばね類、またはゴム等の公知の弾性材を使用できる。
【００３７】
本例は、緩衝用途に用いた場合に有益である。
すなわち、弾性体６０が存在しない状態で、ロープ材Ｒの摺動距離が長くなって楔体２０の凹面２１が摩滅すると、ロープ材Ｒの把持力は低下する。
本例にように押込ボルト４０と楔体２０の間に弾性体６０を介挿させれば、楔体２０が摩滅しても楔体２０の形状を変形させつつ、弾性体６０の弾力により楔体２０をテーパ孔３１の孔奥へ強制的に押し込んでロープ材Ｒの把持力を一定に維持することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態８】
以上は、楔体２０，２０１，２０２，２０３にスリット２２および内溝２３の両方を形成した形態について説明をしたが、スリット２２または内溝２３の何れか一方だけを形成する形態としてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
本発明のロープ用定着装置は、以上説明したようになるから簡易な構造で以って楔体とロープ材との接触面積を拡大できる。
また、緩衝用途に限らずアンカー工法等の定着用途に使用できて汎用性に富む。
【図面の簡単な説明】
【図１】一部を破断したロープ用定着装置の斜視図
【図２】ロープ用定着装置の縦断面図
【図３】楔体の斜視図
【図４】図２におけるＩＶ−ＩＶの断面図
【図５】図２におけるＶ−Ｖの断面図
【図６】楔体の変形を説明するためのモデル図
【図７】発明の実施の形態３に係るロープ用定着装置の縦断面図
【図８】発明の実施の形態４に係る楔体の斜視図
【図９】発明の実施の形態５に係る楔体の斜視図
【図１０】発明の実施の形態６に係るロープ用定着装置の横断面図
【図１１】発明の実施の形態７に係るロープ用定着装置の縦断面図
【符号の説明】
１０・・ロープ用定着装置
２０・・楔体
２１・・凹面
２２・・スリット
２３・・内溝
３０・・外筒
３１・・テーパ孔
３２・・ボルト溝
４０・・押込ボルト
４１・・挿通孔
６０・・弾性体

Claims (5)

1. 外周面がテーパ状を呈し、内周面にロープ材を収容可能な凹面を形成した楔体と、該楔体を挿入するテーパ孔とを備えたロープ用定着装置であって、
   前記楔体の内周面に、該楔体の軸方向へ向けて内溝を形成したことを特徴とする、ロープ用定着装置。
2. 外周面がテーパ状を呈し、内周面にロープ材を収容可能な凹面を形成した楔体と、該楔体を挿入するテーパ孔とを備えたロープ用定着装置であって、
   前記楔体に、該楔体の軸方向へ向けてスリットを形成すると共に、
   前記楔体の内周面に、該楔体の軸方向へ向けて内溝を形成したことを特徴とする、ロープ用定着装置。
3. 請求項１又は請求項２において、楔体に所定の間隔を隔てて複数のスリットを形成し、楔体の厚肉部から開設したスリットと楔体の薄肉部から開設したスリットを形成したことを特徴とする、ロープ用定着装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、前記テーパ孔を形成した外筒と、前記外筒の一方に螺合するセンターホール形の押込ボルトとを追加して具備し、前記押込ボルトで以って楔体をテーパ孔内に押込むことを特徴とする、ロープ用定着装置。
5. 請求項４において、押込ボルトと楔体の間に弾性体を介挿し、該弾性体の弾力で楔体をテーパ孔の孔奥側へ付勢したことを特徴とする、ロープ用定着装置。

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