JP2008522057A - アンカーの穴への取り付け - Google Patents

Abstract

基礎層にアンカーを据え付ける方法として、基礎層に穴を設け、前記穴に適合するように先端を加工したアンカーを前記穴に取り付け、加熱時に軟化し、冷却時に硬化する接着剤により前記アンカーの一端の周囲に接着層を設け、前記接着層並びに前記アンカー端部を前記穴に挿入し、前記アンカーの一部を前記基礎層より外部に突出させ、前記アンカーの突出部に、加熱サイクルにおいて、誘導加熱装置により、誘導加熱して、前記穴内の接着層を加熱して、前記接着層が前記アンカーの外部表面と前記穴の内部表面とを一致させ、前記接着層を冷却し、前記穴に前記アンカーの一部を取り付け固定することを特徴とする基礎層へのアンカー取り付け方法。

Description

本発明は、開けられた穴にアンカーを取り付ける装置と、その方法に関する。コンクリート又はその他のものに、穴があけることは良く知られているが、本発明は、主としてコンクリートアンカーに関するものである。

アンカーを穴に取り付けるために、取付けや固めるための樹脂又はその他のプラスチック材料を用いることは、多くの先行技術において知られている。とりわけ、特許文献１は、穴にアンカーを取り付ける方法を開示している。この方法において、アンカーの中心部には酸素と反応して発熱する薬品が入れられており、アンカー内部で熱を発生させて、アンカー外側の接着剤に作用させる。

一般的に、アンカーは、ねじを切った棒、又はねじを切った部分と下部の挿入部分とで形成される。また、多くの場合、アンカーの据え付け端は、外面に樹脂或いは接着剤を付着させるための突起を有している。この発明の装置は、従来の発明、明細書中の引用発明に開示された発明の特徴を利用している。

例えば、特許文献１は、アンカーの取り付け方法に関して、２以上の接着剤を混ぜ、アンカーを取り付けるために穴に接着剤を供給する際の課題を解決している。しかし、この構成は、装置のコストが高く、装置を用いる作業の作業性が悪い。

また、ボーイング社の特許文献２は、誘導熱によるヘッド又はプローブを開示している。この発明は、円柱状のフェライト磁心を３５ｋＨｚのエネルギーで１０秒間励起して、固定具を約６００°Ｆに加熱することを示している。
米国特許第６４８４４７１号 米国特許第４３５５２２２号

本発明の課題の一つは、アンカーの接着部を挿入する穴内において、接着剤付きのアンカーを用いる方法および装置を改善することである。

本発明は、基礎層にアンカーを据え付ける方法として、基礎層に穴を設け、前記穴に適合するように成形および構成された一端部を有するアンカーを前記穴に取り付け、加熱時に軟化し冷却時に硬化する接着剤により前記アンカーの一端の周囲に接着層を設け、前記接着層並びに前記アンカー端部を前記穴に挿入し、前記アンカーの一部を前記基礎層より外部に突出させ、前記アンカーの突出部に、加熱サイクルにおいて、誘導加熱装置により、誘導加熱して、前記穴内の接着層を加熱して、前記接着層が前記アンカーの外部表面と前記穴の内部表面とを一致させ、前記接着層を冷却し、前記穴に前記アンカーの一部を取り付け固定するものである。

また、本発明の方法は、前記アンカーは、前記接着層に適合する突出部、例えばネジ部を有するものである。

また、本発明の方法は、前記加熱サイクルは、対象とするアンカーの熱レベルに応じた効果をもたらすために、前記アンカーの大きさに従って変化させるものである。

また、本発明の方法は、前記加熱サイクルは、計測したアンカーの大きさに従って変化するものである。

また、本発明の方法は、前記加熱装置に、前記アンカーを収容し、位置させるレセプタクル（受容部）を設け、前記レセプタクルに前記アンカーが配置される間に、該アンカーを計測する計測装置と、を備えるものである。

また、本発明の方法は、前記アンカーとの係合により、前記加熱装置に対して動く計測アームを有する計測装置を備えるものである。

また、本発明の方法は、前記加熱装置は、加熱サイクルを開始する手動スイッチを備え、該加熱サイクルは、前記加熱装置によって自動的に制御されるものである。

また、本発明の方法は、前記加熱装置において前記アンカーの有無を検出し、前記アンカーが存在するときのみ前記加熱サイクルを作動するものである。

また、本発明の方法は、前記加熱装置において前記アンカーの有無を検出し、前記アンカーから一旦取り外されるまで、加熱サイクルを作動させるものである。

また、本発明の方法は、前記加熱装置は、加熱サイクルが完了したことを示す表示灯を備えるものである。

また、本発明は、加熱サイクルは周囲状況に応じて変化するものである。

また、本発明の方法は、前記加熱装置は、周囲状況を計測する少なくとも一つのセンサーを備えるものである。

また、本発明は、前記加熱装置は、温度及び湿度の少なくとも一つを計測できる方法である。

さらに、本発明は、以下に示す装置である。

また、本発明の装置は、加熱により軟化しかつ冷却により凝固する接着層並びに基礎層に設けられる穴に適合するように形成される先端部分と、基礎層の穴から外に突出した部分と、
からなるアンカーを接着する装置であって、前記装置は前記アンカーの突出部に向かって手動式のハウジングと、前記ハウジングに搭載される誘導加熱コイルと、前記アンカーの突出部に前記加熱コイルを配置するレセプタクルと、前記アンカーの突出部に加熱サイクルを作用させ、前記穴内の接着層を加熱し、前記接着層が前記穴の内表面と前記アンカーの外表面とに適合させる制御装置と、前記加熱サイクルを開始する手動スイッチと、
を備え、前記制御装置が、対象とする前記アンカーに要求熱量レベルに応じる加熱効果をもたらすため、前記アンカーの大きさに従って加熱サイクルを変化させるものである。

また、本発明の装置は、前記加熱装置は、前記レセプタクルに設置される前記アンカーを計測する計測装置を備えるものである。

また、本発明の装置は、前記アンカーとの係合により、前記制御装置に対して動く計測アームを有するものである。

また、本発明の装置は、前記加熱装置に前記アンカーの有無を検出する検出装置と、前記アンカーがあるときのみ前記加熱サイクルを作動するように制御する制御装置と、を備えるものである。

また、本発明の装置は、前記アンカーから前記加熱装置を一旦取り外すまで、前記加熱サイクルを作動させる計測装置及び制御装置を備えるものである。

また、本発明の装置は、前記加熱装置は、前記加熱サイクルが完了したことを示す表示灯を備えるものである。

また、本発明の装置は、周囲環境を計測するセンサーと、周囲環境に適して変化する加熱サイクルを制御する制御装置と、を備えるものである。

本発明においては、アンカーを基礎層に取り付ける装置を非常に低コストで生産できる。また、本装置を用いてアンカーの取り付け作業性を向上できる。

図１に示すように、アンカー１０は、上部１２の外側延出部１１及び下方挿入部１４の延出部１３から形成され、コンクリート体（又はその他の材料）１６に形成される穴１５に挿入されている。

延出部１１・１３には、本実施例に示すように、棒体の外面に連続したネジが形成されている。しかしながら、他の延出部は、この分野において一般的に知られる他の構成を用いてもよい。

アンカー１０の外表面は、熱可塑性接着剤のように、加熱すると軟化し冷却すると固まる性質を有する接着層１８と密着している。すなわち、接着層１８（円柱状の）の内表面は、アンカー１０の外表面と適合している。また、接着層１８の（円柱状の）外表面は穴１５の外表面と適合している。このようにして、接着層１８は、一定の厚みで構成されるものであり、この厚みは穴１５とアンカー１０との間に形成される隙間と一致するものである。この穴１５は、突出部１３を十分収容でき、穴１５の内径とアンカー１０の外径との隙間を残している。この隙間（穴１５とアンカー１０との直径差）は、アンカー１０に力が加わったときに接着層１８への剪断力を避けるように、比較的小さくされている。

熱可塑性接着剤は、様々な製造業の分野において利用されている。このような接着剤は、通常の外気温度では粘着性がなく固く、通常の外気温度よりも高い温度で軟化する性質を持つ。そのため、熱可塑性接着剤を穴に注入し、部材が冷えたときに接着させることができる。建築技術分野において求められる軟化温度及び強度に適する熱可塑性樹脂が利用可能であるように、様々なものを当業者により選択可能である。

アンカー１０は、穴１５に挿入されている。誘導発熱装置１９は、アンカー１０の上部１１（穴１５より突出している）に熱を加える装置である。この手法によって、穴１５より突出した突出部１１に熱を加え、アンカー１０によって伝導される熱が穴１５とアンカー１０との間の接着層１８全体を軟化させる。このようにして、接着層１８の外表面と穴１５の接合によって、アンカー１０が穴１５に取り付けられる。

接着層１８の軟化後において、ネジを切った上部１１にワッシャー８及びナット７を締め付け、ブラケット９を抑えることによって、アンカー１０の取り付けは完成する。

本発明の装置は、非常に低コストで生産可能である。その結果、企業又は個人の使用によって経済効果をもたらす。米国特許６４８４４７１号に示されるように、アンカーに接着剤を付す考え方は、内部に熱源を有するものから、本発明のように単純な外部に熱源を有するものに代替えし、より低コストであるアンカーを製作できる。

外部熱源は、公知技術である誘導熱によって生じさせる。誘導熱は、材料の中で熱を発生させる部材内の誘導電流（渦電流）によるものである。誘導熱発生システムは基本的に、交流電源、誘導コイル、及び発熱物から構成される。交流電源は、発熱物に近接して配置されるコイルに交流を供給する。このような構成とすることで、コイルと物との物理的接触がなくとも、渦電流が発熱物に発生する。

交流は、５〜３０ｋＨｚの周波数が使用される。交流周波数と、熱伝導と、大きさを一定としたときの発熱物の発熱時間とは直接的な相関がある。発熱物に流れる誘導電流は表面であるほど大きく、外側は内側に比較して急速に発熱する。

アンカーの金属部分を一定の温度に達するまで加熱することが望ましい。その温度において、アンカーに付着した熱感応性の接着剤が二剤式の接着層である場合は、開始剤である主接着剤が融けもしくは液化する。そして、冷やして固めることが望ましい。

本方法は、接着剤を液化もしくは溶融するのに十分な熱の発生が必要となる「ホットメルト」などの一成分の接着剤を用いることができる。この方法を実現する上で、誘導熱を用いることにより、急速な加熱と、正確な温度制御ができる。

求められる熱量に到達するためには、３つの変数要素がある。１つは、取り付けるアンカーの大きさである。殆どの場合、このシステムで用いる一般的な多くのアンカーであれば、直径と長さが直接的に関係する。

その他の２つの変数要素は、アンカーが活性化される場所の周囲の温度及び湿度である。これらの変数要素は、求められる温度を供給する発熱装置の作用時間を決定するための重要な変数である。公知技術である２つのセンサーがコントローラの要求に応じて、計測信号を提供する。

発熱装置のコントローラは、これらの測定された特徴により、加熱サイクルを制御する。これらの測定された特徴は、接着層１８とアンカーの露出部とに作用させる熱量を決めるものである。

発熱装置１９は、携帯可能なハウジング２０を有している。ハウジング２０は、ハンドル２０Ａによって作業車が持ち上げ可能であり、コンクリート基礎層のアンカーから別のアンカーへ移動できる。コイル２２の発熱を始動する操作スイッチ２１を含む電気回路は、ハウジング２０に被装されている。

コイル２２は、レセプタクル２３に配置されている。レセプタクル２３の一側面は、Ｖ字形上に切り欠きが形成されている。アンカー１０にレセプタクル２３を取り付けると、これによりアンカー１０はレセプタクル２３上のコイル２２の間において適正な場所に位置決めする。

レセプタクル２３には、検出もしくは測定を行なうアーム２５が設置されており、アンカー１０がレセプタクル２３に挿入されると、アンカー１０は、アーム２５に接触し、アーム２５を押し込む。アーム２５はセンサー２６に取り付けられ、穴に挿入されたアンカーの露出部の表面との接触によって、アーム２５が動くものである。レセプタクル２３は、アンカー１０が適正にレセプタクル２３内に位置しているかを確認するマイクロスイッチ２７を備えている。

電気回路には、電源供給モジュール２９によって制御される電源２８より、電力が供給される。コイル２２への電源供給は、必要となる時間の加熱サイクルにおいて、マイクロプロセッサであるコントローラ３０により制御される。温度センサー３１及び湿度センサー３２等の周囲環境センサー、マイクロスイッチ２７によるレセプタクル２３にアンカー１０が取り付けられたことの出力、並びにアームセンサー２６の計測出力は、コントローラ３０に入力される。

技術的な説明で述べたように、レセプタクル２３（採寸板）には、側面２４で示されているＶ字切り欠き（採寸ノッチ）があり、位置センサー（サイズ（直径）センサー）３３は、アンカーの露出部の直径について、測定可能な信号を、に以下に述べるコントローラ３０に渡す。
基礎層の穴にアンカー１０を設置し、接着層１８が活性化する前において、採寸板を備えるユニットをアンカー１０の前に位置させ、さらにアンカー１０に向けて動かし、採寸板のＶ字切り欠きにアンカー１０が差し込まれる。
あるポイント（アンカーの直径による）において、アンカーがＶ字切り欠きの角度のついた両縁でとまるので、採寸板はそれ以上前方へは動くことができない。
この操作中に、採寸センサーであるアーム２５は、アンカー露出部との接触により、後方に押し込まれ、計測可能な信号がアンカー１０露出部の直径を示す、コントローラ３０に利用される。

採寸を行なうセンサー２６は、溝角度の大きさと長さの関係より、アンカーの直径を直接的に関係する正確かつ継続的な信号を出力するように、調整された公知技術である抵抗値測定装置を用いても良い。

操作スイッチ２１が入れられると、プログラム可能なマイクロプロセッサであるコントローラ３０は、３つのセンサー３１・３２・３３からの情報を関連付け、電源２９に、時間に関する信号を出力し、電源２９はコイル２２に誘導熱エネルギーを与えるのに必要となる時間作動する。

求められる温度域の臨界特性より、この装置の操作者による操作はできるだけ少ないことが望まれる。このことは、この処理を始めるだけの一時接触型スイッチ２１を作動させることにより達成でき、この後にマイクロプロセッサにより制御が維持される。発熱装置１９は、２つの表示灯３５・３６を備えている。前者である緑色表示灯３５は、コントローラ３０によって制御され、発熱装置１９のスイッチが入れられ、或いは電源ケーブルが接続されると点灯し、電源が入って操作者に準備ができたことを示す。後者の警告灯である赤色表示灯３６も、コントローラ３０によって制御され、操作スイッチ２１が押されたとき並びに加熱サイクルが終了するまで点灯する。この後に、赤色表示灯３６が消え、緑色表示灯３５が点灯し、発熱装置１９を次のアンカー１０に適用できることを示す。

アンカー１０の２回加熱防止のために、レセプタクル２３もしくは採寸板に配置されるアーム２５又はゲート３７は、採寸板２３において、レセプタクル２３に開口されるＶ字の開口に続く開口部に横切りわたるように配置される。ゲート３７の旋回中心側端は、静止状態で、Ｖ字開口を横切る位置である通常位置して戻るように、ばねによる付勢力が掛かっている。ばねで付勢されたアームの反対側の端は、通常状態で閉じているマイクロスイッチ２７に寄り掛かっており、採寸板２３上に設けられて、採寸板２３はその開口部にスイッチ２７を有している。発熱装置１９がアンカー１０の前に位置し、前方に動かされると、アンカー１０の突出部がＶ字溝穴内へ移動することで、ゲート３７がマイクロスイッチ２７から移動する。この（測定可能な信号形式の）情報によりマイクロプロセッサは発熱装置１９が機能させるべきアンカーにわたって位置していることを認識する。しかし、もしゲートがマイクロスイッチ２７を開くように、装置をアンカーから取り外されることなく、操作スイッチ２１が２回以上、操作されると、マイクロプロセッサは更には操作できないように、プログラムされている。

発熱装置１９は、未だ取り付けされていないアンカー１０に対して、そのアンカー１０の前に配置し、レセプタクル２３の切り欠き溝にアンカー１０を挿入し、前方へ移動する。発熱装置１９は、溝によりそれ以上入らなくなるまで、アンカー１０に向かって動かされる。このとき、回動するゲート３７は、レセプタクル２３の開口に対して通常静止しており、アンカー１０の露出部の動きと共に後方に可動される。すなわち、マイクロスイッチ２７が通常の閉状態から動かされる。マイクロスイッチ２７は閉じによりコントローラ３０に信号を送り、コントローラ３０は、最適な加熱コイルを作動させる時間を計算するため、温度センサー３１、湿度センサー３２、位置センサー３３のセンサーの出力値を読み取る。このとき、緑色表示灯３５は、操作者に、作動できる状態であることを知らせる。

操作者がさらに操作スイッチ２１を押すと、コントローラ３０に信号が出力される。コントローラ３０は、この信号を受信して、緑色表示灯３５を消し、赤色表示灯３６をつけ、操作者に加熱サイクルにて制御中であることを知らせる。同時に、コントローラ３０は、電源供給モジュール２９に信号を送り、電源供給モジュールは、アンカーを加熱して接着剤を活性化させるのに必要となる正確な時間の間、最適な周波数の交流を加熱コイルに供給する。加熱サイクルの最後において、コントローラ３０は、赤色表示灯３６を消す。発熱装置１９が活性化されたアンカー１０から取り外され、レセプタクル２３のゲート３７が開放されことにより、緑色表示灯３５が挙動する。

上述する本発明、並びに具体化される請求項の意図や視野は、様々な態様として実現可能である。本発明は、本実施例に限定されるものではなく、一例として解釈されるべきである。

本発明の活用例として、コンクリート基礎層のアンカーの取り付けに適用できる。

本発明の実施例を、添付する図面を用いて説明する。
接着剤を作用させる前の、穴に挿入されているアンカーを示す断面図。 挿入され、加熱ヘッドで加熱されているアンカーを示す断面図。 取り付けられたアンカーを示す断面図。 便宜上ハウジングを省略した加熱装置及びアンカーを示すアイソメトリック図。 図４の誘導加熱装置の構成を示す概略図。

符号の説明

１０ アンカー
１１ 突出部
１３ 突出部
１５ 穴
１８ 接着層
１９ 発熱装置
２０ ハウジング
２１ 操作スイッチ
２２ コイル
２３ レセプタクル
２５ アーム
２６ アームセンサー
２７ マイクロスイッチ
２８ 電源
２９ 電源モジュール
３０ コントローラ
３１ 温度センサー
３２ 湿度センサー
３３ 位置センサー
３５ 緑色表示灯
３６ 赤色表示灯
３７ ゲート

Claims (22)

1. 基礎層に穴を設け、
   前記穴に適合するように成形および構成された一端部を有するアンカーを前記穴に取り付け、
   加熱時に軟化し、冷却時に硬化する接着剤により前記アンカーの一端部の周囲に接着層を設け、
   前記接着層並びに前記アンカー端部を前記穴に挿入し、
   前記アンカーの一部を前記基礎層より外部に突出させ、
   前記アンカーの突出部に、加熱サイクルにおいて、誘導加熱装置により、誘導加熱して、
   前記穴内の接着層を加熱して、前記接着層が前記アンカーの外部表面と前記穴の内部表面とを一致させ、
   前記接着層を冷却し、前記穴に前記アンカーの一部を取り付け固定する
   ことを特徴とする
   基礎層へのアンカー取り付け方法。
2. 請求項１記載の方法であって、
   前記アンカーは、前記接着層にかみあう突出部を有する
   ことを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２記載の方法であって、
   前記アンカーは、ネジ部を有する
   ことを特徴とする方法。
4. 請求項１乃至３記載の方法であって、
   前記接着層は円柱形状である
   ことを特徴とする方法。
5. 請求項１乃至４記載の方法であって、
   前記加熱サイクルは、対象とするアンカーの熱レベルに応じた効果をもたらすために、前記アンカーの大きさに従って変化させる
   ことを特徴とする方法。
6. 請求項５記載の方法であって、
   前記加熱サイクルは、計測したアンカーの大きさに従って変化する
   ことを特徴とする方法。
7. 請求項６記載の方法であって、
   前記加熱装置に、前記アンカーを収容し、位置させるレセプタクル（受容部）を設け、
   前記レセプタクルに前記アンカーが配置される間に、該アンカーを計測する計測装置
   を備える
   ことを特徴とする方法。
8. 請求項７記載の方法であって、
   前記アンカーとの係合により、前記加熱装置に対して動く計測アームを有する計測装置
   を備える
   ことを特徴とする方法。
9. 請求項１乃至８記載のうち少なくとも一つの方法であって、
   前記加熱装置は、加熱サイクルを開始する手動スイッチを備え、
   該加熱サイクルは、前記加熱装置によって自動的に制御される
   ことを特徴とする方法。
10. 請求項９記載の方法であって、
    前記加熱装置において前記アンカーの有無を検出し、
    前記アンカーが存在するときのみ前記加熱サイクルを作動する
    ことを特徴とする方法。
11. 請求項９又は１０記載の方法であって、
    前記加熱装置において前記アンカーの有無を検出し、
    前記アンカーから一旦取り外されるまで、加熱サイクルを作動させる
    ことを特徴とする方法。
12. 請求項１乃至１１記載のうち少なくとも一つの方法であって、
    前記加熱装置は、加熱サイクルが完了したことを示す表示灯を備える
    ことを特徴とする方法。
13. 請求項１乃至１２記載のうち少なくとも一つの方法であって、
    加熱サイクルは周囲状況に応じて変化する
    ことを特徴とする方法。
14. 請求項１３記載の方法であって、
    前記加熱装置は、周囲状況を計測する少なくとも一つのセンサーを備える
    ことを特徴とする方法。
15. 請求項１４記載の方法であって、
    前記加熱装置は、温度及び湿度の少なくとも一つを計測できる
    ことを特徴とする方法。
16. 加熱により軟化しかつ冷却により凝固する接着層並びに基礎層に設けられる穴に適合するように形成される先端部分と、
    基礎層の穴から外に突出した部分と、
    からなるアンカーを接着する装置であって、
    前記装置は
    前記アンカーの突出部に向かって手動式のハウジングと、
    前記ハウジングに搭載される誘導加熱コイルと、
    前記アンカーの突出部に前記加熱コイルを配置するレセプタクルと、
    前記アンカーの突出部に加熱サイクルを作用させ、前記穴内の接着層を加熱し、前記接着層が前記穴の内表面と前記アンカーの外表面とに適合させる制御装置と、
    前記加熱サイクルを開始する手動スイッチと、
    を備え、
    前記制御装置が、対象とする前記アンカーに要求熱量レベルに応じる加熱効果をもたらすため、前記アンカーの大きさに従って加熱サイクルを変化させるものである
    ことを特徴とする装置。
17. 請求項１６記載の装置であって、
    前記加熱装置は、前記レセプタクルに設置される前記アンカーを計測する計測装置を備える
    ことを特徴とする装置。
18. 請求項１７記載の装置であって、
    前記アンカーとの係合により、前記制御装置に対して動く計測アームを有する
    ことを特徴とする装置。
19. 請求項１６、１７又は１８記載の装置であって、
    前記加熱装置に前記アンカーの有無を検出する検出装置と、
    前記アンカーがあるときのみ前記加熱サイクルを作動するように制御する制御装置と、
    を備える
    ことを特徴とする装置。
20. 請求項１９記載の装置であって、
    前記アンカーから前記加熱装置を一旦取り外すまで、
    前記加熱サイクルを作動させる計測装置及び制御装置
    を備える
    ことを特徴とする装置。
21. 請求項１６乃至２０記載の装置であって、
    前記加熱装置は、前記加熱サイクルが完了したことを示す表示灯を備える
    ことを特徴とする装置。
22. 請求項１６乃至２０記載の装置であって、
    周囲環境を計測するセンサーと、
    周囲環境に適して変化する加熱サイクルを制御する制御装置と、
    を備える
    ことを特徴とする装置。

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