JP2008157415A - ジョイント構造 - Google Patents

Abstract

【課題】清浄度の維持および容易な組立が可能であるとともに、簡易な構成で、１箇所を中心として複数のパイプ部材の接合が可能で、かつ、長手方向におけるパイプ部材の中間位置でもパイプ同士を接合できるパイプ部材のジョイント構造を提供すること。
【解決手段】壁部２ａで囲まれている中空部２ｂを有する金属製のパイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｃとを接合するためのジョイント構造１は、パイプ部材２Ｃの中空部２ｂに挿入されるとともに、パイプ部材２Ｃを固定可能なジョイント部材４と、パイプ部材２Ａの内壁面側に配置されるナット部５ｃと、ナット部５ｃに螺合するボルト部６ａを有しパイプ部材２Ａの外壁面にジョイント部材４を固定するボルト部材６とを備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、パイプ部材を接合するためのジョイント構造に関する。

たとえば、クリーンルーム等に設置される構造体を組み立てる際の骨格材料として、ステンレス等の金属製の中空角パイプが一般的に用いられている。この中空角パイプを用いて構造体を組み立てる場合には、通常、中空角パイプ同士を溶接によって、接合している。しかしながら、中空角パイプ同士を溶接で接合した場合、以下のような問題が生じる。

すなわち、溶接により２つの中空角パイプを接合した場合、接合部分の仕上げ加工においては、通常、バフを用いたバフ磨きが行われる。ところが、バフ磨きを行うと、コンパウンドおよび磨き時の金属微粒子を成分とするバフ粉が構造体に付着してしまう。このバフ粉は、エタノール等の薬液を用いて拭き取りする等によっても、完全に除去することが困難である。その結果、クリーンルーム等の清浄度が要求される設備の中でこの構造体を使用することは困難である。

また、溶接で接合されたパイプ間の曲がりやねじれ等の発生を防止するためには、熟練した溶接作業が要求される。ところが、熟練した溶接作業者は、年々減少しており、確保し難くなっている。さらに、溶接作業のための専用の治具が必要になる、溶接箇所の肉厚にバラツキが生じて溶接箇所に割れが生じる、また、構造体の組立後の搬送コストがかかる等の問題が生じる。

そこで、これらの問題を解決するためのジョイント構造が本願発明者らによって提案されている（たとえば、特許文献１参照）。すなわち、特許文献１に記載のジョイント構造は、隣り合うパイプ部材の中空部に挿入されるジョイント部材と、パイプ部材とジョイント部材とを互いに係止させる係止部材とを備えている。そのため、溶接を行わずに、２つのパイプ部材を接合することができ、上述の問題を解消することができる。

なお、特許文献１では、ジョイント部材を用いて、パイプ部材の端部同士を接合するための構成が開示されている。また、特許文献１では、パイプ部材の中空部へ挿入される挿入部とベース部とが別体で形成されたジョイント部材が開示されており、このジョイント部材を用いた場合には、ベース部を中心に、最大で６本のパイプ部材を互いに９０°ピッチで接合することが可能になる。

特開２００６−１５３２６６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のジョイント構造では、１箇所（特許文献１ではベース部）を中心に３本以上のパイプ部材を連結するために、ブロック状に形成されたベース部が必要になる。そのため、このジョイント構造を用いた構造体の構成が複雑になるとともに、重量も増加する。また、特許文献１では、パイプ部材の端部同士を接合するための構成は提案されているものの、長手方向におけるパイプ部材の中間位置で、パイプ部材同士を接合するための構成は提案されていない。

そこで、本発明の課題は、清浄度の維持および容易な組立が可能であるとともに、簡易な構成で、１箇所を中心として複数のパイプ部材の接合が可能で、かつ、長手方向におけるパイプ部材の中間位置でもパイプ同士を接合できるパイプ部材のジョイント構造を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、壁部で囲まれている中空部を有する金属製の一方のパイプ部材と他方のパイプ部材とを接合するためのジョイント構造であって、一方のパイプ部材の中空部に挿入されるとともに、一方のパイプ部材を固定可能なジョイント部材と、他方のパイプ部材の内壁面側に配置されるナット部と、ナット部に螺合するボルト部を有し他方のパイプ部材の外壁面にジョイント部材を固定するボルト部材とを備えることを特徴とする。

本発明のジョイント構造では、他方のパイプ部材の内壁面側に配置されるナット部とボルト部材とを用いて、一方のパイプ部材を固定可能なジョイント部材を他方のパイプ部材の外壁面に固定している。すなわち、ナット部とボルト部材とジョイント部材とを用いて、一方のパイプ部材と他方のパイプ部材とを接合している。そのため、溶接を行わずにパイプ部材同士を接合することができる。したがって、本発明のジョイント構造を用いると、清浄度の維持および容易な組立が可能になる。

また、本発明では、パイプ部材同士を接合するためのナット部を、長手方向におけるパイプ部材の任意の位置に形成できる。そのため、ナット部とボルト部材とジョイント部材とを用いた簡易な構成で、長手方向におけるパイプ部材の中間位置でもパイプ部材同士を接合することができる。また、ナット部を所定の寸法で形成することで、長手方向におけるパイプ部材の所定の位置に（具体的には、内壁面側に）、複数のナット部を配置することが可能になる。そのため、１箇所を中心とした複数のパイプ部材の接合が可能となる。たとえば、パイプ部材が中空角パイプである場合には、パイプ部材の長手方向における所定の位置の４面にナット部を形成することで、その所定位置を中心に４本のパイプ部材を１本のパイプ部材に接合することができる。

本発明において、他方のパイプ部材の壁部には孔部が形成され、ナット部は、孔部に挿通され壁部に固定されるポップナットに形成されていることが好ましい。このように構成すると、他方のパイプ部材の壁部にポップナットを締結するといった容易な作業で、他方のパイプ部材の内壁面側にナット部を配置することができる。ここで、本明細書における「ポップナット」とは、軸方向における一方向からの締結作業（カシメ作業）で母材（本発明では、壁部）に対して締結可能なナット部材をいい、「クリンプナット」と表記されることもある。

本発明において、孔部は、多角形状に形成され、ポップナットの外周であって、孔部に配置される配置部分の少なくとも一部は、多角形状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、他方のパイプ部材の壁部に対するポップナットの相対回転を確実に止めることが可能になる。そのため、ボルト部材とポップナットとの共回りを防止することが可能になる。

本発明において、ポップナットは、他方のパイプ部材の内側に配置される底面部を有する袋状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、ポップナットとボルト部材との締結時等に生じる塵案が他のパイプ部材の内部へ侵入するのを防止できる。そのため、より高い清浄度を維持することが可能になる。

本発明において、ジョイント部材には、ボルト部を挿通させるための小径孔と、小径孔より径が大きくボルト部材の頭部が配置される大径孔とを有する段付孔が形成され、小径孔と大径孔との境界に形成される段部に、ボルト部材の頭部が当接することが好ましい。このように構成すると、ナット部とボルト部材との締結具合を調整するだけで、２つのパイプ部材を容易に接合することができる。

本発明において、ナット部は、他方のパイプ部材の長手方向の端部近傍の内壁面側に配置されるとともに、他方のパイプ部材の端部に形成される開口部には、開口部を塞ぐカバー部材が配置されていることが好ましい。このように構成すると、他方のパイプ部材の長手方向の端部近傍に一方のパイプ部材が接合され、他方のパイプ部材の端部に開口部が形成される場合であっても、開口部から他方のパイプ部材の内部への塵案の侵入を防止できる。そのため、より高い清浄度を維持することが可能になる。

本発明において、カバー部材は、他方のパイプ部材と一体で形成されていることが好ましい。このように構成すると、カバー部材の取扱いが容易になる。また、カバー部材の構成を簡素化できる。

また、上記の課題を解決するため、本発明は、壁部で囲まれている中空部を有する金属製の一方のパイプ部材と他方のパイプ部材とを接合するためのジョイント構造であって、一方のパイプ部材の中空部に挿入されるとともに、一方のパイプ部材を固定可能なジョイント部材と、他方のパイプ部材の外壁面にジョイント部材を固定するナット部材およびボルト部材とを備え、ナット部材およびボルト部材のいずれか一方が、他方のパイプ部材の壁部に固定されていることを特徴とする。

本発明のジョイント構造では、他方のパイプ部材の壁部に固定されるナット部材およびボルト部材のいずれか一方と、ナット部材およびボルト部材のいずれか他方とを用いて、一方のパイプ部材を固定可能なジョイント部材を他方のパイプ部材の外壁面に固定している。そのため、溶接を行わずにパイプ部材同士を接合することができ、清浄度の維持および容易な組立が可能になる。

また、本発明では、パイプ部材同士を接合するためのナット部材およびボルト部材のいずれか一方を、長手方向におけるパイプ部材の任意の位置に固定できる。そのため、ナット部材とボルト部材とジョイント部材とを用いた簡易な構成で、長手方向におけるパイプ部材の中間位置でもパイプ部材同士を接合することができる。また、固定されるナット部材やボルト部材を所定の寸法で形成することで、長手方向におけるパイプ部材の所定の位置に、複数のナット部材あるいはボルト部材を配置することが可能になる。そのため、１箇所を中心とした複数のパイプ部材の接合が可能となる。

以上のように、本発明にかかるジョイント構造では、清浄度の維持および容易な組立が可能になる。また、簡易な構成で、１箇所を中心として複数のパイプ部材の接合が可能になるとともに、長手方向におけるパイプ部材の中間位置でパイプ同士を接合することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（構造体の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態にかかるジョイント構造１を用いて構成された構造体３の一例を示す斜視図である。

本形態のジョイント構造１（図２、図３参照）は、複数のパイプ部材２を接合するための構造である。このジョイント構造１によって、たとえば、図１に示す構造体３が製造される。

なお、以下の説明では、図１の左上りで紙面前後方向に傾斜する方向をＸ方向とし、特に紙面手前方向をＸ１方向、紙面奥方向をＸ２方向とする。また、Ｘ方向に直交する方向であって、図１の右上りで紙面前後方向に傾斜する方向をＹ方向とし、特に紙面手前方向をＹ１方向、紙面奥方向をＹ２方向とする。さらに、Ｘ方向およびＹ方向に直交する図１の上下方向をＺ方向とし、特に、特に上方向をＺ１方向、下方向をＺ２方向とする。また、Ｘ方向とＹ方向とから構成される平面をＸＹ平面、Ｚ方向とＸ方向とから構成される平面をＺＸ平面とする。

構造体３は、たとえば、清浄度が要求されるクリーンルームに設置される。この構造体３は、Ｘ方向を長手方向として配置される６本のパイプ部材２と、Ｙ方向を長手方向として配置される４本のパイプ部材２と、Ｚ方向を長手方向として配置される６本のパイプ部材２との合計１６本のパイプ部材２を備えている。

パイプ部材２はそれぞれ、ジョイント構造１を用いて接合されている。以下では、Ｘ１方向側、かつ、Ｚ１方向側でＹ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２（以下、パイプ部材２Ａとする。）へのパイプ部材２の接合部分（図１のＥ部）、および、Ｘ１方向側、かつ、Ｙ１方向側でＺ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２（以下、パイプ部材２Ｂとする。）へのパイプ部材２の接合部分（図１のＦ部）を例に本形態のジョイント構造１を説明する。

なお、Ｅ部では、Ｙ方向におけるパイプ部材２Ａの略中心位置に、４本のパイプ部材２Ｃ〜２Ｆが接合され、Ｆ部では、パイプ部材２ＢのＺ１方向端側にパイプ部材２Ａ、２Ｇが接合されている。また、Ｚ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２への、Ｘ方向、Ｙ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２の接合は、Ｆ部と同様に行われる。また、Ｘ２方向側、かつ、Ｚ１方向側でＹ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２へのパイプ部材２Ｃの接合、および、Ｘ１方向側、かつ、Ｚ２方向側でＹ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２へのパイプ部材２Ｆの接合は、後述のパイプ部材２Ａへのパイプ部材２Ｃの接合と同様に行われる。

（ジョイント構造の構成）
図２は、図１に示すパイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｃとが接合されるイメージを示す分解斜視図である。図３は、図１のＥ部におけるＸＹ平面に平行な断面を示す断面図である。図４は、図１のＥ部におけるＺＸ平面に平行な断面を示す断面図である。図５は、図１のＦ部におけるＸＹ平面に平行な断面を示す断面図である。図６は、図３に示すポップナット５の固定作業を説明するための図であり、（Ａ）は孔部２ｄにポップナット５を挿入後、締結作業前の状態を示す部分断面図、（Ｂ）は締結作業後の状態を示す部分断面図、（Ｃ）は、（Ａ）のＧ−Ｇ断面を示す断面図である。図７は、図１のＦ部におけるパイプ部材２Ｂの端部の構成を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はカバー部材２ｆの折り曲げ前の状態を（Ａ）のＨ−Ｈ方向から示す図、（Ｃ）はカバー部材２ｆの折り曲げ前の状態を（Ａ）のＩ−Ｉ方向から示す図である。

本形態におけるジョイント構造１とは、図２、図３等に示すように、ジョイント部材４、ナット部材としてのポップナット５、ボルト部材としての固定ボルト６および固定ネジ７等を用いて、パイプ部材２を連結する構造を指す。すなわち、本形態のジョイント構造１は、ジョイント部材４、ポップナット５、固定ボルト６および固定ネジ７を備えている。

なお、図１のＥ部では、パイプ部材２Ａに、４本のパイプ部材２Ｃ〜２Ｆが接合されており、Ｅ部においては、パイプ部材２Ｃ〜２Ｆが一方のパイプ部材に対応し、パイプ部材２Ａが他方のパイプ部材に対応する。また、図１のＦ部では、パイプ部材２Ｂに、パイプ部材２Ａ、２Ｇが接合されており、Ｆ部においては、パイプ部材２Ａ、２Ｇが一方のパイプ部材に対応し、パイプ部材２Ｂが他方のパイプ部材に対応する。

パイプ部材２は、たとえば、１辺の長さが２５ｍｍ〜５０ｍｍに形成された中空角パイプである。本形態のパイプ部材２は、冷間圧延ステンレス鋼帯を素材とし、この鋼帯を折り曲げるととともに、たとえば、ＴＩＧ（イナートガスタングステンアーク）溶接または高周波誘導溶接により、断面が中空角形状となるように造管した管部材である。すなわち、パイプ部材２は、互いに略直交する４つの壁部２ａと、４つの壁部２ａで囲まれた中空部２ｂとを備えている。また、パイプ部材２は、たとえば、レーザ加工装置を用いて切断され、その切断部位には、パイプ部材２の長手方向に対して、略垂直な縁部２ｃが形成されている。なお、Ｚ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２の端部には、後述のように、カバー部材２ｆが配置されている。

以下では、まず、図１のＥ部の構成を説明し、その後、Ｆ部の構成を説明する。

Ｙ方向におけるパイプ部材２Ａの略中心位置には、図３、図４等に示すように、ポップナット５が挿通され固定される孔部２ｄが、壁部２ａを貫通するように形成されている。具体的には、４つの壁部２ａのそれぞれに、かつ、壁部２ａの短手方向の略中心位置に孔部２ｄが形成されている。また、この孔部２ｄは、多角形状に形成されている。本形態では、孔部２ｄは６角形状に形成されている。なお、孔部２ｄの形成位置は、Ｙ方向におけるパイプ部材２Ａの略中心位置には限定されず、Ｙ方向における任意の位置に孔部２ｄを形成することができる。すなわち、Ｙ方向におけるパイプ部材２Ａの任意の位置にポップナット５を固定することが可能である。

パイプ部材２Ｃの両端部側には、図２、図３に示すように、固定ネジ７のネジ部が挿通される挿通孔２ｅが、壁部２ａを貫通するように形成されている。具体的には、３つの壁部２ａのそれぞれに、かつ、壁部２ａの短手方向の略中心位置に挿通孔２ｅが形成されている。なお、挿通孔２ｅは、４つの壁部２ａのそれぞれに形成されても良い。

ジョイント部材４は、たとえば、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料で形成されている。本形態では、ジョイント部材４は、切削加工で形成されている。なお、ジョイント部材４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、種々の金属材料で形成されても良いし、樹脂等の金属以外の材料で形成されても良い。また、ジョイント部材４は、ＳＵＳ３１８等のステンレスの粉末を圧縮して焼き固める金属射出成型によって形成されても良い。

また、ジョイント部材４は、略直方体形状に形成され、パイプ部材２の中空部２ｂに挿入される。本形態のジョイント部材４の長手方向に直交する縦方向および横方向の幅寸法は、中空部２ｂの寸法に対応している。このため、ジョイント部材４を中空部２ｂに挿入すると、ジョイント部材４が中空部２ｂにおいて、ガタ付かない。

ジョイント部材４の周方向における４隅には、溝部４ａが形成されている。また、ジョイント部材４には、固定ボルト６が配置される段付孔４ｂが長手方向に貫通するように形成されている。さらに、ジョイント部材４には、固定ネジ７が螺合する固定用ネジ孔４ｃが、外壁面から段付孔４ｂまで貫通するように形成されている。

溝部４ａは、ジョイント部材４の長手に沿うように形成されている。この溝部４ａは、パイプ部材２の中空部２ｂに存在する溶接の肉盛り部分を逃げるために形成されている。すなわち、パイプ部材２は、上述のように、金属の板状部材を折り曲げ、溶接等することで形成されるが、通常、中空部２ｂには隆起している肉盛り部分（図示省略）が残存した状態となっている。そのため、溝部４ａを形成することで、肉盛り部分とジョイント部材４との干渉が防止されている。

段付孔４ｂは、固定ボルト６を構成する後述のボルト部６ａを挿通するための小径孔４ｄと、小径孔４ｄよりも径が大きく固定ボルト６を構成する後述の頭部６ｂが配置される大径孔４ｅとから構成されている。小径孔４ｄと大径孔４ｅとの境界には、段部４ｆが形成されている。ポップナット５と固定ボルト６とが螺合すると、段部４ｆには、固定ボルト６の頭部６ｂが当接する。なお、小径孔４ｄが開口するジョイント部材４の端面４ｇには、ポップナット５を構成する後述の先端鍔部５ａが配置される逃げ凹部が窪むように形成されている。

固定用ネジ孔４ｃには、メネジが形成されている。そして、パイプ部材２Ｃの中空部２ｂにジョイント部材４が挿入された状態で、挿通孔２ｅに挿通された固定ネジ７が固定用ネジ孔４ｃに螺合すると、パイプ部材２Ｃとジョイント部材４とが固定される。なお、固定用ネジ孔４ｃの挿入部位は、固定ネジ７の抜き出し方向に向かうにつれて大径となるテーパ形状に形成されている。

ポップナット５は、長手方向（軸方向）の一端に形成される先端鍔部５ａと、他端を塞ぐように形成される底面部５ｂとを有する鍔付きで袋状の略円筒形状に形成されている。すなわち、ポップナット５は、いわゆるシールドナットである。先端鍔部５ａは、孔部２ｄよりも大きく形成されており、壁部２ａの外壁面に当接している。底面部５ｂは、壁部２ａの内側に配置されている。

また、ポップナット５の底面部５ｂ側の内周面には、固定ボルト６のボルト部６ａが螺合するナット部５ｃが形成されている。ナット部５ｃは、壁部２ａの内側に配置されている。すなわち、ナット部５ｃは、パイプ部材２Ａの内壁面側に配置されている。さらに、先端鍔部５ａ側の端面からナット部５ｃまで連通する連通孔５ｄが形成されている。この連通孔５ｄは、ナット部５ｃの内径よりも大きくなっている。

また、ポップナット５の外周側には、パイプ部材２Ａの壁部２ａにポップナット５を固定するための締結部５ｅが径方向外側に突出するように、かつ、壁部２ａの内壁面に当接するように形成されている。さらに、図６（Ｃ）に示すように、ポップナット５の外周であって、孔部２ｄに配置される配置部分５ｆは、多角形状に形成されている。本形態では、孔部２ｄに対応するように、配置部分５ｆは６角形状に形成されており、配置部分５ｆは、壁部２ａに対するポップナット５の回り止めの機能を果たしている。

図４に示すように、４つの壁部２ａのそれぞれに固定されるポップナット５は、互いに接触しないように構成されている。すなわち、ポップナット５の、パイプ部材２Ａの内部に配置される部分の軸方向および径方向の寸法は、４つの壁部２ａのそれぞれに固定されるポップナット５が互いに干渉しないように設定されている。

壁部２ａに固定される前のポップナット５は、図６（Ａ）に示すように、締結部５ｅを有さない鍔付きで袋状の略円筒形状に形成されている。壁部２ａにポップナット５を固定する際には、まず、図６（Ａ）に示すように、この状態のポップナット５が、図６（Ａ）の上側から孔部２ｄに挿通される。具体的には、先端鍔部５ａが壁部２ａの外壁面に当接するまで、ポップナット５が孔部２ｄに挿通される。その後、ナット部５ｃに螺合するボルト部を有する所定の締結工具（図示省略）によって、図６（Ａ）の上方向に向かってポップナット５を引き上げることで、図６（Ｂ）に示すように、壁部２ａの内壁面に当接する締結部５ｅが形成され、壁部２ａにカシメ固定される。すなわち、ポップナット５は、軸方向における一方向からの締結作業で、壁部２ａに固定される。

固定ボルト６は、たとえば、六角穴付きボルトであり、ボルト部６ａと頭部６ｂとから構成されている。ボルト部６ａの先端側にはナット部５ｃに螺合するオネジが形成されている。

以上のように構成されたジョイント構造１を用いて、以下のように、パイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｃとを接合する。

まず、ポップナット５の位置とジョイント部材４の段付孔４ｂとの位置が一致するように、ジョイント部材４の端面４ｇをパイプ部材２Ａの外壁面に当接させる。その後、固定ボルト６をボルト部６ａ側から段付孔４ｂに差し込む。

その後、六角レンチ等の工具を用いて、ボルト部６ａをポップナット５のナット部５ｃに捻じ込んでいく。ボルト部６ａがナット部５ｃに所定量捻じ込まれると、固定ボルト６の頭部６ｂが、段部４ｆに当接する。その後、さらに所定の締め付けトルクにて固定ボルト６を増し締めすると、ジョイント部材４がパイプ部材２Ａの外壁面に固定される。この状態では、ジョイント部材４に外力が加わっても、ジョイント部材４は、容易にはぐらつかない。

その後、パイプ部材２Ｃを、ジョイント部材４に向けて移動させ、縁部２ｃがパイプ部材２Ａの外壁面に当接するまで、ジョイント部材４を、パイプ部材２Ｃの中空部２ｂへ差し込んでいく。なお、ジョイント部材４が中空部２ｂに差し込まれると、ジョイント部材４がパイプ部材２Ｃの内壁面に当接する状態となる。

パイプ部材２Ｃの差し込みが終わると、挿通孔２ｅに固定ネジ７を挿通して、固定ネジ７を固定用ネジ孔４ｃに螺合する。固定ネジ７を固定用ネジ孔４ｃに螺合すると、ジョイント部材４に対するパイプ部材２Ｃの移動が規制される状態となり、パイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｃとの接合が完了する。

ここで、パイプ部材２Ｄ〜２Ｆの両端部側にも、パイプ部材２Ｃと同様に、挿通孔２ｅが形成されている（図示省略）。そして、パイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｄ〜２Ｆとの接合も、パイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｃとの接合と同様に行われる。なお、図１のＥ部において、パイプ部材２Ａには、１本のパイプ部材２が接合されても良いし、２本あるいは３本のパイプ部材２が接合されても良い。

次に、図１のＦ部の構成について説明する。

Ｆ部に配置されるパイプ部材２Ｂの両端部側には、パイプ部材２Ａに形成された孔部２ｄと同様の孔部２ｄが形成されている。すなわち、パイプ部材２Ｂの両端部側には、図５に示すように、ポップナット５が挿通され固定される孔部２ｄが、壁部２ａを貫通するように形成されている。具体的には、パイプ部材２Ａ、２Ｇがそれぞれ固定される２つの壁部２ａに、かつ、壁部２ａの短手方向の略中心位置に孔部２ｄが形成されている。この孔部２ｄには、ポップナット５が固定されている。

また、パイプ部材２Ｂの両端には、図７（Ａ）に示すように、カバー部材２ｆが配置されている。すなわち、パイプ部材２Ｂの両端には開口部が形成されるが、この開口部を塞ぐカバー部材２ｆが配置されている。本形態のカバー部材２ｆは、パイプ部材２Ｂと一体で形成されている。具体的には、パイプ部材２Ｂの４つの壁部２ａのうちの１つの壁部４ａ端から突出する突出部分を形成し、この突出部分を折り曲げることで、カバー部材２ｆが形成されている。このカバー部材２ｆは、以下のように形成される。

すなわち、図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、４つの壁部２ａのうちの１つの壁部４ａ（図７（Ｂ）では紙面手前側の壁部４ａ）端に、カバー部材２ｆとなる突出部分が形成されるように、パイプ部材２Ｂの端部のレーザ加工を行う。具体的には、図７（Ｂ）の紙面手前側の壁部４ａと突出部分とが連結部２ｇを介して連結されるように、かつ、図７（Ｂ）の左右に配置される壁部４ａと突出部分とが切り離されるように、レーザ加工を行う。本形態では、２つの連結部２ｇが、所定の間隔をあけた状態で形成されている。また、突出部分を容易に折り曲げることができるように、連結部２ｇの幅が設定されている。なお、連結部２ｇは１つであっても良いし、３つ以上であっても良い。

また、突出部分の先端に、カバー部材２ｆの位置決め突起２ｈが形成されるように、レーザ加工を行うとともに、図７（Ｂ）の紙面奥側の壁部４ａ端に、位置決め突起２ｈが嵌り込む位置決め凹部２ｊが形成されるように、レーザ加工を行う。

その後、突出部分を図７（Ｃ）の左側に向かって折り曲げる。具体的には、連結部２ｇを支点として、位置決め突起２ｈが位置決め凹部２ｊに嵌り込むように、突出部分を折り曲げる。そして、突出部分の折り曲げが完了すると、パイプ部材２Ｂの端部にカバー部材２ｆが配置される。

パイプ部材２Ｂに接合されるパイプ部材２Ａの両端部側には、図２に示すように、パイプ部材２Ｃに形成された挿通孔２ｅと同様の挿通孔２ｅが形成されている。また、パイプ部材２Ｇの両端部側にも、同様に、挿通孔２ｅが形成されている（図示省略）。

パイプ部材２Ｂとパイプ部材２Ａとの接合も、ジョイント構造１を用いて、パイプ部材２Ａとパイプ部材２Ｃとの接合と同様に行われる。すなわち、パイプ部材２Ｂとパイプ部材２Ａとの接合においては、まず、ジョイント部材４の端面４ｇをパイプ部材２Ｂの外壁面に当接させて、固定ボルト６で固定する。その後、パイプ部材２Ａの中空部２ｂへジョイント部材４を差し込んで、固定ネジ７でジョイント部材４にパイプ部材２Ａを固定する。また、パイプ部材２Ｇも同様に、パイプ部材２Ｂに接合される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のジョイント構造１では、パイプ部材２Ａ、２Ｂの壁部２ａに固定されるポップナット５と固定ボルト６とを用いて、ジョイント部材４をパイプ部材２Ａ、２Ｂの外壁面に固定している。すなわち、パイプ部材２Ａ、２Ｂの内壁面側に配置されるナット部５ｃと固定ボルト６とを用いて、ジョイント部材４をパイプ部材２Ａ、２Ｂの外壁面に固定している。また、固定ネジ７を用いてジョイント部材４にパイプ部材２Ｃ〜２Ｆ、あるいは、パイプ部材２Ａ、２Ｇを固定している。そのため、溶接を行わずに複数のパイプ部材２を接合することができる。その結果、本形態のジョイント構造１を用いると、構造体３の清浄度の維持および容易な組立が可能になる。

また、本形態では、長手方向におけるパイプ部材２Ａの任意の位置に孔部２ｄを形成することで、パイプ部材２を接合するためのポップナット５を、長手方向におけるパイプ部材２Ａの任意の位置に固定することができる。そのため、ジョイント部材４とポップナット５と固定ボルト６とを用いた簡易な構成で、長手方向におけるパイプ部材２Ａの中間位置でもパイプ部材２を接合することができる。また、パイプ部材２Ｂの端部側でもパイプ部材２を接合することができる。

さらに、本形態では、パイプ部材２Ａの４つの壁部２ａのそれぞれに固定されるポップナット５は、互いに接触しないように構成されている。そのため、たとえば、長手方向におけるパイプ部材２Ａの略中心位置を中心に複数のパイプ部材２Ｃ〜２Ｆを接合することができる。たとえば、４つの壁部２ａに合計で４本のパイプ部材２を互いに直交するように接合したり、２つの壁部２ａに合計で２本のパイプ部材２を接合することができる。すなわち、パイプ部材２Ａの一箇所から２方向、３方向あるいは４方向に向かって、パイプ部材２を接合することができる。

また、壁部２ａに固定されるポップナット５は、互いに接触しないように構成されているため、図５に示すように、直交する２つの壁部２ａにポップナット５が固定される場合には、ポップナット５が、固定される壁部２ａに対向する壁部２ａから外側へ突出することがない。したがって、構造体３の外観が好ましいものとなる。

本形態では、壁部２ａに固定されるナット部材として、ポップナット５が採用されている。そのため、軸方向における一方向からの締結作業で、容易に、ポップナット５を壁部２ａに固定することができる。すなわち、簡易な締結作業で、パイプ部材２Ａ、２Ｂの内壁面側に容易にナット部５ｃを配置することができる。

本形態では、孔部２ｄは、６角形状に形成され、ポップナット５の配置部分５ｆは、６角形状に形成されている。そのため、パイプ部材２Ａ、２Ｂの壁部２ａに対するポップナット５の相対回転を確実に止めることができる。その結果、固定ボルト６とポップナット５との共回りを防止して、複数のパイプ部材２を強固に接合することができる。

本形態では、ポップナット５は、底面部５ｂを有する袋状に形成されている。そのため、ポップナット５と固定ボルト６との締結時等に生じる塵案がパイプ部材２の内部へ侵入するのを防止できる。そのため、より高い清浄度を維持することが可能になる。

本形態では、ジョイント部材４には、段付孔４ｂが形成され、段部４ｆに、固定ボルト６の頭部６ｂが当接している。そのため、ポップナット５と固定ボルト６との締結具合を調整するだけで、パイプ部材２を容易に接合することができる。

本形態では、パイプ部材２Ｂの両端部には、開口部を塞ぐカバー部材２ｆが配置されている。そのため、パイプ部材２Ｂの端部に形成される開口部からパイプ部材２Ｂの内部への塵案の侵入を防止できる。したがって、より高い清浄度を維持することが可能になる。特に、本形態では、カバー部材２ｆは、パイプ部材２Ｂと一体で形成されている。そのためカバー部材２ｆの取扱いが容易になる。また、カバー部材２ｆの構成を簡素化できる。

（構造体の変形例）
図８は、本発明の実施の形態にかかるジョイント構造１を用いて構成された他の構造体１３を示す斜視図である。図９は、図８のＪ部の構成を説明するための斜視部である。図１０は、図８のＪ部におけるＸＹ平面に平行な断面を示す断面図である。図１１は、図８に示すベース部材２１の側面図である。図１２は、図１１のＫ−Ｋ断面の一例を示す断面図である。図１３は、図１１のＫ−Ｋ断面の他の例を示す断面図である。

上述した構造体３と、図８に示す変形例にかかる構造体１３との相違点は、構造体１では、ジョイント構造１を用いて、Ｚ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２への、Ｘ方向、Ｙ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２の接合が行われているのに対し、構造体１３では、Ｚ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２への、Ｘ方向、Ｙ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２の接合がベース部材２１を用いて行われている点である。また、その他の点では、構造体３の構成と構造体１３の構成とはほぼ共通する。

したがって、以下では、この相違点を中心に、変形例にかかる構造体１３の構成を説明し、上述した形態と共通する構成については、その説明を省略または簡略化する。なお、図８から図１０では、上述した形態と同一の構成については、同一の符号を付している。

上述のように、構造体１３では、ベース部材２１が使用されている。ベース部材２１は、略立方体形状に形成されている。また、ベース部材２１の縦横および高さ方向の寸法は、パイプ部材２の幅寸法と略同一となっている。本形態のベース部材２１は、ＳＵＳ３１８等のステンレスの粉末を圧縮して焼き固める金属射出成型によって形成されている。なお、ベース部材２１は、ステンレス等の金属部材の切削加工によって形成されても良い。

また、本形態では、ジョイント部材４もＳＵＳ３１８等のステンレスの粉末を圧縮して焼き固める金属射出成型によって形成されることが好ましい。このように、ベース部材２１やジョイント部材４を金属射出成型で形成すると、ベース部材２１やジョイント部材４の肉厚を薄くすることが可能であるため、ベース部材２１やジョイント部材４を軽量化することができる。また、ベース部材２１やジョイント部材４の材質がステンレスである場合、ステンレスは硬度が高いため、切削加工で、ベース部材２１やジョイント部材４を形成することは技術的に困難であり、また、製造コストも高くなる。これに対して、ベース部材２１やジョイント部材４を金属射出成型で形成すると、かかる問題を解消して、容易、かつ、低コストで、ベース部材２１やジョイント部材４を形成することができる。

ベース部材２１には、外面を窪ませた矩形状の凹平面部２１ａが形成されている。また、凹平面部２１ａの周囲には、矩形状のリブ２１ｂが形成されている。本形態では、ベース部材２１の６面のうち、パイプ部材２が連結される３面に凹平面部２１ａおよびリブ２１ｂが形成されている。なお、凹平面部２１ａおよびリブ２１ｂが形成される外面の数を任意に選定することで、ベース部材２１には、最大６本のジョイント部材４の取り付けが可能になる。

凹平面部２１ａには、ジョイント部材４の端面４ｇが当接する。また、凹平面部２１ａの略中央部分には、ネジ孔２１ｃが形成されている。このネジ孔２１ｃには、図１０に示すように、ジョイント部材４の段付孔４ｂに挿通された固定ボルト６のボルト部６ａが螺合する。そして、ベース部材２１に対してジョイント部材４が固定される。

リブ２１ｂは、凹平面部２１ａからベース部材２１の外面まで立ち上がるように形成されている。このリブ２１ｂの幅は、パイプ部材２の壁部２ａの厚みとほぼ等しくなっている。

以上のように構成されたベース部材２１を用いて、以下のように、Ｚ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２へ、Ｘ方向、Ｙ方向を長手方向として配置されるパイプ部材２を接合する。

まず、ジョイント部材４の端面４ｇを凹平面部２１ａに当接させる。その後、固定ボルト６をボルト部６ａ側から段付孔４ｂに差し込み、固定ボルト６の頭部６ｂが、段部４ｆに当接して、ジョイント部材４がベース部材２１に固定されるまで、ボルト部６ａをネジ孔２１ｃに捻じ込む。

その後、パイプ部材２を、ジョイント部材４に向けて移動させ、縁部２ｃがリブ２１ｂに当接するまで、ジョイント部材４を、パイプ部材２の中空部２ｂへ差し込んでいく。パイプ部材２の差し込みが終わると、挿通孔２ｅに固定ネジ７を挿通して、固定ネジ７を固定用ネジ孔４ｃに螺合する。固定ネジ７を固定用ネジ孔４ｃに螺合すると、ジョイント部材４に対するパイプ部材２の移動が規制される状態となり、複数のパイプ部材２の接合が完了する。

なお、図１１から図１３に示すように、リブ２１ｂには、ベース部材２１の外面から突出する薄い突起部２１ｄが形成されていることが好ましい。この突起部２１ｄは、たとえば、ベース部材２１の金属射出成型時に一体で形成される。また、ベース部材２１が金属射出成型で形成された後に、アウトサート成型によって、樹脂製あるいはゴム製の突起部２１ｄがリブ２１ｂに形成されても良い。また、突起部２１ｄの断面形状は、図１２に示すように、矩形状に形成されても良いし、図１３に示すように、先端に向かうにしたがって幅が狭くなるような４角形状あるいは３角形状に形成されても良い。また、突起部２１ｄは、図１１に示すように、リブ２１ｂの各辺に沿って連続的に形成されても良いし、断続的に複数、形成されても良い。

このように、リブ２１ｂに薄い突起部２１ｄが形成されていると、パイプ部材２の縁部２ｃがリブ２１ｂに当接する際に、突起部２１ｄが潰れる。そのため、パイプ部材２やベース部材２１に、公差範囲内あるいは公差範囲外の寸法のばらつきが生じて、パイプ部材２とベース部材２１との間に隙間が生じるような場合であっても、この潰れた突起部２１ｄによって、その隙間を塞ぐことが可能になる。その結果、構造体１３の外観が好ましいものとなる。また、パイプ部材２とベース部材２１との間からパイプ部材２の中へ塵埃が入り込むのを防止できる。

（他の実施の形態）
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。

上述した形態では、ジョイント構造１は、ポップナット５を備えている。この他にもたとえば、ジョイント構造１は、ポップナット５に代えて、図１４に示すように、ナット部材としてのインサートナット２５を備えていても良い。

このインサートナット２５は、長手方向の一端に形成される先端鍔部２５ａと、他端を塞ぐように形成される底面部２５ｂとを有する鍔付きで袋状の略円筒形状に形成されている。インサートナット２５の底面部２５ｂ側の内周面には、固定ボルト６のボルト部６ａが螺合するナット部２５ｃが形成されている。また、先端鍔部２５ａ側の端面からナット部２５ｃまで連通する連通孔２５ｄが形成されている。なお、インサートナット２５の外周であって、孔部２ｄに配置される配置部分は、ポップナット５と同様に、多角形状に形成されていることが好ましい。

壁部２ａにインサートナット２５を固定する際には、まず、図１４（Ａ）に示すように、インサートナット２５が、図１４（Ａ）の上側から孔部２ｄに挿通される。その後、ナット部２５ｃに螺合するボルト部を有する所定の締結工具（図示省略）によって、図１４（Ａ）の上方向に向かってインサートナット２５を引き上げることで、インサートナット２５の外径が大きくなる。その結果、図１４（Ｂ）に示すように、孔部２ｄにインサートナット２５が固定される。

また、ポップナット５に代えて、図１５に示すように、壁部２ａにバーリング加工部３５を形成し、このバーリング加工部３５にナット部３５ｃを形成しても良い。また、孔部２ｄに六角ナット等のナット部材を圧入で固定しても良いし、パイプ部材２の内壁面に溶接でナット部材を固定しても良い。

上述した形態では、壁部２ａにポップナット５が固定されている。この他にもたとえば、壁部２ａに、軸方向における一方向からの締結作業で締結が可能なポップボルト（カシメボルト）を固定しても良い。この場合には、ジョイント部材４の段付孔４ｂにナット部材を挿入して、パイプ部材２の外壁面にジョイント部材４を固定すれば良い。

上述した形態では、孔部２ｄが６角形状に形成され、ポップナット５の配置部分５ｆも６角形状に形成されている。この他にもたとえば、孔部２ｄおよび／または配置部分５ｆは、３角形状、４角形状、５角形状、８角形状等の多角形に形成されても良いし、楕円形状、星型形状等に形成されても良い。また、孔部２ｄおよび／または配置部分５ｆは、円の一部をカットした形状に形成されても良い。また、いわゆるローレット加工を配置部分５ｆに施して、配置部分５ｆに対応する形状を孔部２ｄに形成しても良い。すなわち、孔部２ｄと配置部分５ｆとの間に、回転止めの機能を果たす構成が設けられていれば良い。なお、孔部２ｄおよび／または配置部分５ｆは、円形に形成されても良い。

上述した形態では、ポップナット５は、底面部５ｂを有する袋状に形成されている。この他にもたとえば、ポップナット５は、底面部５ｂを有さない底なしの円筒状に形成されても良い。

上述した形態では、カバー部材２ｆは、パイプ部材２Ｂと一体で形成されている。この他にもたとえば、カバー部材は、パイプ部材２Ｂと別体で形成されても良い。この場合には、カバー部材を樹脂やゴムで形成して、パイプ部材２Ｂの開口部へ圧入等によって固定しても良い。また、カバー部材を金属で形成して、パイプ部材２Ｂの開口部へカシメ固定しても良いし、溶接しても良い。

上述した形態では、パイプ部材２Ｃ等の縁部２ｃを、直接、パイプ部材２Ａの外壁面に当接させ、パイプ部材２Ａ等の縁部２ｃを、直接、パイプ部材２Ｂの外壁面に当接させている。この他にもたとえば、パイプ部材２の縁部２ｃと外壁面との間に、縁部２ｃの形状に対応した四角枠状の緩衝部材を介在させるようにしても良い。この場合、緩衝部材は、たとえばシリコンゴム等のような、容易に弾性変形可能な材質から形成されるのが好ましい。このようにすれば、縁部２ｃとパイプ部材２の外壁面との間が、隙間なく密封され、これらの間に塵埃が入り込むのを防止できる。

上述した形態では、パイプ部材２は中空角パイプである。しかしながら、パイプ部材２は、中空角パイプには限られず、たとえば、断面形状が円形である中空状のパイプ部材であっても良い。また、パイプ部材２の外壁面のうち、縁部２ｃが突き当てられる部分に、極所的に大きな応力が作用する場合には、この部分に、より大面積の板部材を取り付けるようにしても良い。

上述した形態では、図４等に示すように、ポップナット５の先端鍔部５ａは、壁部２ａの外壁面よりも外側に突出している。ただし、先端鍔部５ａが壁部２ａの外壁面よりも突出しない方が外観上好ましい。したがって、たとえば、先端鍔部５ａが配置される凹部を壁面２ａに形成し、先端鍔部５ａが壁部２ａの外壁面よりも突出しないように、この凹部に先端鍔部５ａを配置しても良い。

なお、図１０に示すジョイント部材４（すなわち、図１のＦ部で使用されるジョイント部材４）の端面４ｇには、図１のＥ部で使用されるジョイント部材４のように、ポップナット５の先端鍔部５ａが配置される逃げ凹部が形成されていない（図３参照）。しかし、図１０に示すジョイント部材４の端面４ｇにもこの逃げ凹部が形成されても良い。また、上述のように、先端鍔部５ａが壁部２ａの外壁面よりも突出しない場合には、Ｅ部で使用されるジョイント部材４は、端面４ｇに逃げ凹部が形成されていない図１０に示すジョイント部材４であっても良い。このように、Ｅ部で使用されるジョイント部材４とＦ部で使用されるジョイント部材４とは、共通であることが好ましい。

本発明の実施の形態にかかるジョイント構造を用いて構成された構造体の一例を示す斜視図である。 図１に示すパイプ部材同士が接合されるイメージを示す分解斜視図である。 図１のＥ部におけるＸＹ平面に平行な断面を示す断面図である。 図１のＥ部におけるＺＸ平面に平行な断面を示す断面図である。 図１のＦ部におけるＸＹ平面に平行な断面を示す断面図である。 図３に示すポップナットの固定作業を説明するための図であり、（Ａ）は孔部にポップナットを挿入後、締結作業前の状態を示す部分断面図、（Ｂ）は締結作業後の状態を示す部分断面図、（Ｃ）は、（Ａ）のＧ−Ｇ断面を示す断面図である。 図１のＦ部におけるパイプ部材の端部の構成を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はカバー部材の折り曲げ前の状態を（Ａ）のＨ−Ｈ方向から示す図、（Ｃ）はカバー部材の折り曲げ前の状態を（Ａ）のＩ−Ｉ方向から示す図である。 本発明の実施の形態にかかるジョイント構造１を用いて構成された他の構造体を示す斜視図である。 図８のＪ部の構成を説明するための斜視部である。 図８のＪ部におけるＸＹ平面に平行な断面を示す断面図である。 図８に示すベース部材の側面図である。 図１１のＫ−Ｋ断面の一例を示す断面図である。 図１１のＫ−Ｋ断面の他の例を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかるナット部を説明するための図であり、（Ａ）は孔部にインサートナットを挿入後、締結作業前の状態を示す部分断面図、（Ｂ）は締結作業後の状態を示す部分断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかるナット部を説明するための図である。

符号の説明

１ ジョイント構造
２ パイプ部材
２Ａ パイプ部材（他方のパイプ部材、一方のパイプ部材）
２Ｂ パイプ部材（他方のパイプ部材）
２Ｃ〜２Ｇ パイプ部材（一方のパイプ部材）
２ａ 壁部
２ｂ 中空部
２ｄ 孔部
２ｆ カバー部材
４ ジョイント部材
４ｂ 段付孔
４ｄ 小径孔
４ｅ 大径孔
４ｆ 段部
５ ポップナット（ナット部材）
５ｂ 底面部
５ｃ、２５ｃ、３５ｃ ナット部
５ｆ 配置部分
６ ボルト部材（固定ボルト）
６ａ ボルト部
６ｂ 頭部
２５ インサートナット（ナット部材）

Claims (8)

1. 壁部で囲まれている中空部を有する金属製の一方のパイプ部材と他方のパイプ部材とを接合するためのジョイント構造であって、
   上記一方のパイプ部材の上記中空部に挿入されるとともに、上記一方のパイプ部材を固定可能なジョイント部材と、上記他方のパイプ部材の内壁面側に配置されるナット部と、上記ナット部に螺合するボルト部を有し上記他方のパイプ部材の外壁面に上記ジョイント部材を固定するボルト部材とを備えることを特徴とするジョイント構造。
2. 前記他方のパイプ部材の前記壁部には孔部が形成され、
   前記ナット部は、上記孔部に挿通され前記壁部に固定されるポップナットに形成されていることを特徴とする請求項１記載のジョイント構造。
3. 前記孔部は、多角形状に形成され、
   前記ポップナットの外周であって、前記孔部に配置される配置部分の少なくとも一部は、多角形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載のジョイント構造。
4. 前記ポップナットは、前記他方のパイプ部材の内側に配置される底面部を有する袋状に形成されていることを特徴とする請求項２または３記載のジョイント構造。
5. 前記ジョイント部材には、前記ボルト部を挿通させるための小径孔と、上記小径孔より径が大きく前記ボルト部材の頭部が配置される大径孔とを有する段付孔が形成され、
   上記小径孔と上記大径孔との境界に形成される段部に、前記ボルト部材の頭部が当接することを特徴とする請求項１から４いずれかに記載のジョイント構造。
6. 前記ナット部は、前記他方のパイプ部材の長手方向の端部近傍の内壁面側に配置されるとともに、前記他方のパイプ部材の端部に形成される開口部には、上記開口部を塞ぐカバー部材が配置されていることを特徴とする請求項１から５いずれかに記載のジョイント構造。
7. 前記カバー部材は、前記他方のパイプ部材と一体で形成されていることを特徴とする請求項６記載のジョイント構造。
8. 壁部で囲まれている中空部を有する金属製の一方のパイプ部材と他方のパイプ部材とを接合するためのジョイント構造であって、
   上記一方のパイプ部材の上記中空部に挿入されるとともに、上記一方のパイプ部材を固定可能なジョイント部材と、上記他方のパイプ部材の外壁面に上記ジョイント部材を固定するナット部材およびボルト部材とを備え、
   上記ナット部材および上記ボルト部材のいずれか一方が、上記他方のパイプ部材の上記壁部に固定されていることを特徴とするジョイント構造。

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