JP2010031897A

JP2010031897A - 固定具及び固定構造

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Publication number: JP2010031897A
Application number: JP2008191830A
Authority: JP
Inventors: Yasuzo Imoto; 保三井本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2010-02-12
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP5014279B2

Abstract

【課題】対象物の表面に形成した穴に対して固定することができ、製造の手間及びコストが低く、且つ安定した固定が可能な固定具及び固定構造を提供する。
【解決手段】対象物８０の表面から傾斜面８２により拡径した取付け穴に固定される固定具１であって、最大径を有する先端部３１から基端部側へ縮径するテーパ面３２を備えたアンカー部３０、及び該アンカー部に結合された雄ねじ部２０を備えた取付け部材１０と、アンカー部３０の最大径に対しより大きい外径及びより小さい内径を有し雄ねじ部２０を通し得る可撓性リング５０と、雄ねじ部２０に螺合可能でありアンカー部３０に臨む側に締結面６２２を有した締結部材６０とを備え、締結面６２２の外径が可撓性リング３０の内径より大きくされていることを特徴とする固定具。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス板等の種々の対象物の表面に設けられた取付け穴に固定される固定具及び該固定具を用いた固定構造に関する。

ガラス板に取っ手、支持部材、スタッドボルト等の部材を固定するための構造が従来から種々採用されている。接着剤を用いたものは最も簡単であるが、強度不足や経年劣化の問題がある。そこで、接着剤を用いず或いは接着剤と併用する機械的な固定構造が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、ガラス板に形成した貫通孔にボルトを通してナットを締結する構造のものが記載されている。これは、裏面側を皿穴とし、該皿穴に適合する形状のヘッドを有したボルトをガラス板の裏面側から貫通孔に通して表面側へ突出させ、表面側からナットを締結し、皿穴とヘッドとの間、ガラス板表面とナットとの間に緩衝材を介在させたものである。この構造においては、ボルトヘッドの端面がガラス板裏面と同一平面となるようにしておくことにより、ガラス板裏面からボルトヘッドが突出しない構造となる。しかしながら、裏面からボルトヘッドが露出して見えることとなり、ガラス板の平滑性や装飾性を損なってしまう。

これに対し、特許文献２には、ガラス板の表面から内側へ広がる形状の穴を形成し、この穴にカップ状のインサートを挿入し、該インサートの凹部に連結部材を結合する構造が記載されている。インサートは穴の開口径より大きい外径を有するが、穴への挿入を可能にするために径方向に複数のスロットが形成されている。また、インサートの凹部には雌ねじ、連結部材の先端部には雄ねじが各々形成されている。したがって、インサートを径方向に縮小させて穴内に挿入し、連結部材の先端をインサートの凹部に螺入することにより、インサートは元の径に広がった状態で穴内に保持される。これにより、連結部材は、ガラス板の表面から突出した状態で固定される。この構造においては、ガラス板に形成する穴は表面から裏面に貫通する必要はなく、これにより、ガラス板裏面の平滑性や装飾性が保持される。
特開平９−１３５６１号公報特表２００６−５０７４５３号公報

しかしながら、特許文献２の記載の構造は、複数のスロットを利用して径を縮小させてガラス板の穴内に挿入したインサートが、再び拡径することにより穴の内面に接触するようになっっているので、インサートが穴内で固定されるためには、インサートの外形と穴の内面とが正確に一致する必要がある。そのために、インサートの外形及び穴の内面の寸法に高い精度が要求され、そのための加工コストが高いものとなる。

また、高い精度でインサートを加工するには、金属製とするのが有利であるが、その場合は一旦穴内に挿入され拡径すると、穴内でインサートを再び縮径させるのは困難である。したがって、インサートを破壊することなく穴内から取り出すことが困難であり、その取り外しや付け替えを行ない難い。

一方、引用文献２には、インサートを弾性変形可能な部材としてもよい旨記載されている。その場合は、穴内からの取出しは容易になるが、弾性変形可能な部材に形成された雌ねじ部では、連結部材の雄ねじ部の保持力が十分に得られず、連結部材の固定が不安定になってしまう。

本発明は、これら従来技術の問題点を解消するものであり、対象物の表面に形成した穴に対して固定することができ、製造の手間及びコストが低く、且つ安定した固定が可能な固定具及び該固定具を用いた固定構造を提供することを目的とする。

本発明は、前記目的を達成するため、対象物の表面から内方へ向かう傾斜面により拡径した取付け穴に固定される固定具であって、最大径を有する先端部から基端部側へ縮径するテーパ面を備えたアンカー部、及び該アンカー部の基端側に結合され該アンカー部と同一軸線上に位置する雄ねじ部を備えた取付け部材と、前記アンカー部の最大径に対しより大きい外径及びより小さい内径を有し前記雄ねじ部を通し得る可撓性リングと、前記雄ねじ部に螺合可能であり螺合状態において前記アンカー部に臨む側に締結面を有した締結部材とを備え、前記締結面の外径が前記可撓性リングの内径より大きくされていることを特徴とする固定具。を提供するものである。

本発明はまた、前記目的を達成するため、上記固定具を用いた固定構造であって、対象物の表面から内方へ向かう傾斜面により拡径した取付け穴に対し請求項１または２に記載の固定具を固定した固定構造であって、前記取付け穴の開口部の径は、前記アンカー部の最大径より大きく、前記可撓性リングの外径及び前記締結面の外径より小さくされており、前記アンカー部は前記取付け穴内に挿入され、該アンカー部のテーパー面と前記取付け穴の傾斜面との間に前記可撓性リングが挟持され、前記締結部材が前記雄ねじ部に螺合され前記締結面を前記表面に接した状態で前記可撓性リングの弾性変形を伴って前記アンカー部を引き寄せるように緊く締結されていることを特徴とする固定構造を提供するものである。

本発明に係る固定具は、可撓性リングが、アンカー部の最大径に対しより大きい外径及びより小さい内径を有し且つ前記雄ねじ部を通し得るようになっている。また、締結部材の締結面の外径が可撓性リングの内径より大きくされている。したがって、対象物表面に形成する取付け穴の径を、アンカー部の最大径より大きく、可撓性リングの外径及び締結面の外径より小さくしておくことにより、次のようにして、固定具を対象物に固定することができる。

すなわち、アンカー部を取付け穴に挿入し、さらに雄ねじ部に通した可撓性リングを撓ませて取付け穴に押し込むと、アンカー部の最大径に対しより大きい外径及びより小さい内径を有した可撓性リングは、アンカー部のテーパー面と取付け穴の傾斜面との間に位置する。この状態で締結部材を雄ねじ部に螺合し、対象物表面に接するように螺入すれば、締結面は、径の小さい開口部の縁より外側にで対象物表面に接する。この状態で締結部材を締結すれば、可撓性リングの弾性変形を伴ってアンカー部が引き寄せられる。そして、締結部材を緊く締結することにより、対象物に対して固定具が固定される。したがって、対象物の表面に形成した穴に対して固定具を固定することができる。また、固定具は、アンカー部及び雄ねじ部を備えた取付け部材、可撓性リング、及び締結部材を備えた簡単な構造であるので、製造コストを低くすることができる。さらに、締結部材は、アンカー部を引き寄せ可撓性リングを弾性変形させて緊く締結されるので、固定具の固定が安定したものとなる。

本発明に係る固定構造は、前述の開口部の径を有する取付け穴に対して、上記固定具を用い、アンカー部及び可撓性リングを取付け穴内に挿入し、締結部材を雄ねじ部に螺合して締結することにより、アンカー部を引き寄せて堅固に固定される。したがって、前述と同様に、対象物表面に形成した穴に対して固定具を固定することができ、簡単な構造の固定具により製造コストが低く抑えられ、締結部材の緊い締結により固定具の固定が安定したものとなる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。図面中の同一又は同種の部分については、同じ番号を付して説明を省略することがある。図１は本発明の一実施形態に係る固定具をガラス板に取り付けた固定構造を示す縦断面図であり、図２はその固定具及びガラス板を分解して示す断面図である。

この固定具１は、ボルト状の取付け部材１０と、可撓性リング５０と、締結部材６０とを備えている。該取付け部材１０は、雄ねじ部２０の一端にアンカー部３０が結合され、アンカー部３０は雄ねじ部２０に対して同一軸線上に設けられている。アンカー部３０は、最大径の先端部３１から基端部側へ縮径するテーパ面３２を備え、側面視台形状に形成されている。

可撓性リング５０は、部材断面が円形であり、全体形状は平面視において円環状をなす。締結部材６０は、この実施形態では、ナット６１と中間プレート６２との２つの部材からなっている。ナット６１には、雄ねじ部２０に螺合可能な雌ねじ部６１１が形成されている。中間プレート６２は、雄ねじ部２０を緩く通す内径Ｃ６２の貫通孔６２１が形成され、雄ねじ部２０に通された状態においてアンカー部３０に臨む側が締結面６２２となっている。締結面６２２の外径は、可撓性リング５０の内径Ｃ５より大きくされている。中間プレート６２にはまた、締結面６２２から突出した環状突部６２３が設けられている。環状突部６２３の外径Ｅ６２３は、可撓性リングの外径Ｅ５より小さくその内径Ｃ５より大きくされている。

対象物であるガラス板８０には、表面から内方へ向かう傾斜面８２により拡径した取付け穴８１が形成されている。取付け穴８１の開口部８３の径Ｃ８は、アンカー部３０の最大径Ｄ３及び中間プレート６２の環状突部６２３の外径Ｅ６２３より大きく、可撓性リング５０の外径Ｅ５及び締結面６２２の外径Ｅ６２より小さくされている。この実施形態では、取付け穴８１の開口部８３は僅かな高さ部分が垂直壁８４とされ、開口縁の強度が高められている。

取付け穴８１の奥端面とアンカー部３０の最大径側の端面との間には、取付け穴の奥端面の内径より小さくアンカー部３０の最大径側の端面より大きい径の緩衝板９０が介在している。

以上の部材の主な部分の寸法は、以下の通りである。尤も、本発明はこれらの寸法に限定されるものではない。
・取付け部材１０
アンカー部３０の最大径Ｄ３：１３ｍｍ
雄ねじ部２０の外径Ｄ２：８ｍｍ
アンカー部３０の高さＨ３：５ｍｍ
雄ねじ部軸線方向に対するテーパ面３２の傾斜角θ３：５５度
・可撓性リング５０
外径Ｅ５：１６ｍｍ
内径Ｃ５：１０ｍｍ
部材断面の径Ｄ５：３ｍｍ
・ナット６１
外径Ｅ６１：１９ｍｍ
・中間プレート６２
外径Ｅ６２：２２ｍｍ
内径Ｃ６２：８ｍｍ
環状突部６２３の外径Ｅ６２３：１４．６ｍｍ
環状突部６２３の高さＨ６２３：１．６ｍｍ
・ガラス板８０の取付け穴８１
開口部８３の径Ｃ８：１５ｍｍ
底部８５の径Ｅ８：１７ｍｍ
深さＨ８：６ｍｍ
傾斜面８２の傾斜角θ８：８０度
・緩衝板９０
外径Ｄ９０：１６ｍｍ
厚さＴ９０：１．２ｍｍ
この固定具１は、次のようにしてガラス板８０に取り付けられる。先ず、ガラス板８０に形成した取付け穴８１に緩衝板９０を挿入し、奥端面上に敷く。次に、取付け穴８１内に取付け部材１０のアンカー部３０を挿入する。取付け穴８１の開口部８３の径Ｃ８は、アンカー部３０の最大径Ｄ３より大きくされているので、アンカー部３０は抵抗なく挿入され、緩衝板９０上に位置する。

次に、可撓性リング５０を雄ねじ部２０の上から通してガラス板８０上まで下ろし、雄ねじ部２０と開口部８３との隙間から取付け穴８１内に押し込む。可撓性リング５０の外径Ｅ５は開口部８３の径Ｃ８より大きいが、その可撓性に基づき弾性変形させて取付け穴８１内に押し込むことができる。また可撓性リング５０は、アンカー部３０の最大径Ｄ３に対しより大きい外径Ｅ５及びより小さい内径Ｃ５を有しているので、取付け穴８１内では、アンカー部３０のテーパ面３２と取付け穴８１の傾斜面８２との間に位置する。

次に、中間プレート６２を雄ねじ部２０の上から通してガラス板８０上まで下ろす。取付け穴８１の開口部８３の径Ｃ８は、締結面６２２の外径Ｅ６２より小さくされているので、締結面６２２はガラス板８０の表面に当接する。また、取付け穴８１の開口部８３の径Ｃ８は、中間プレート６２の環状突部６２３の外径Ｅ６２３より大きくされているので、締結面６２２をガラス板表面に当接させると、環状突部６２３は開口部８３内に挿入される。そして、環状突部６２３の外径は、可撓性リング５０の外径より小さくその内径より大きくされているので、開口部８３内に挿入された開口部８３は、可撓性リング５０に接触することとなる。

次に、ナット６１を雄ねじ部２０の上から螺合し、回転させながら下降させ、中間プレート６２上に至らせる。そして、ナット６１を雄ねじ部２０に対し緊く締結すれば、アンカー部３０が引き寄せられ、取付け穴８１の傾斜面８２との間で可撓性リング５０を弾性変形させる。これにより、固定具１はガラス板８０に対して堅固に固定される。

取り付け部材１０、中間プレート６２、ナット６１は、機械的強度の点から金属製とするのが望ましく、硬質樹脂製とすることもできる。

可撓性リング５０は、その外径より小さいガラス板８０の開口部８３を通すために弾性変形が可能であり、且つ取り付け部材１０の固定が堅固になるように締結部材６０による締結時の弾性変形量が小さいものが望ましい。そのような材料として、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム等のゴム、或いは同様の機械的性質を有する樹脂を使用することができる。

緩衝板９０は、取付け穴８１内においてガラス板８０とアンカー部３０との間の緩衝作用をなすように、柔軟性のある合成樹脂、ゴム等の材料で作成される。緩衝板９０を介在させることにより、ナット６１の過度な締め付けや組立て後に受ける衝撃によってガラス板８０が損傷を受けるのが防止される。このためには、ナット６１の締め付けによって、取付け穴８１の奥端面とアンカー部３０との間に隙間ができないように、緩衝板９０、アンカー部３０及び可撓性リング５０を取付け穴８１内に挿入したときに、緩衝板９０が厚さ方向に弾性的に圧縮されるように厚さが決められるのが望ましい。ガラス板８０の取付け穴８１は、例えば、図３に示すようにして形成することができる。先ず図３(a) に示すように開口部８３に相当する径の下穴８１ａをドリルＤＲ１によって必要な深さに穿孔する。次に径の細いドリルＤＲ２を下穴８１ａの側面に当てがい、旋回させながら次第に傾斜させて行き、これにより下穴８１ａの下部を径方向に拡げる。こうして傾斜面８２が形成され、取付け穴８１が完成する。この他、刃部が径方向に進退するドリルを用い、穿孔が進むに従って刃部を径方向により大きく突出させることによっても、取付け穴８１を形成することができる。或いは、対象物がモールド成形可能な材料であれば、対象物の成形時に開口部８３を型成形することもできる。

次に本発明の他の実施形態に係る固定具を用いた固定構造について説明する。図４は、その固定構造の縦断面図である。この固定具１は、先の実施形態と基本的な形態は同じであるが、取り付け部材１０及び中間プレート６２の形態が以下の点において異なっている。

取り付け部材１０のアンカー部３０は、テーパ面３２と雄ねじ部２０との間に中間部３５を備えている。中間部３５はテーパ面３２上端の最小径部分から同一の径で円柱状に短く延びている。これにより、テーパ面３２の傾斜角θ３は、先の実施形態のものより大きくなっている。これに伴って、締結部材６０による締結時に、可撓性リング５０に作用する押圧力がより強くなる。

締結部材６０の中間プレート６２は、平らな円板状であり、先の実施形態に存在した環状突部６２３が省略されている。この場合にも、可撓性リング５０の太さ、またはアンカー部３０と取付け穴８１との間隙の大きさを変更する等により、可撓性リング５０が中間プレート６２下面に接触し、或いは接触しなくても、締結により可撓性リング５０の位置を保持して適切な固定力が得られる。

次に、図１に示した固定具を用いた試験例について説明する。

（引張り強度試験）
取付け穴を形成したガラス板に固定具を取り付けてナットを締結し図１に示した状態とし、これを図５に示す引張り試験用治具に固定した。図５の(a) は取付け状態の正面図、(b) はその側面図、(c) は固定具付きガラス及び治具を分解して示す斜視図である。

治具は、直方体状の箱体Ａ１の下部に突片Ａ２、上部に貫通孔Ａ３を備え、対向する側面が開口Ａ４とされた支持体Ａと、雌ねじ付き穴を形成した金属棒Ｂとからなっている。固定具付きガラス板を開口Ａ４から箱体Ａ１内に挿入し、貫通孔Ａ３から雄ねじ部２０を上方へ突出させ、金属棒Ｂの雌ねじに螺合させる。そして、インストロン万能試験機5528型の上下のつかみ部で金属棒Ｂ及び突片Ａ２を各々つかむ。この状態で、上下つかみ部間に引っ張り荷重を掛け、荷重−変位曲線と最大荷重を求めた。試験速度は２ｍｍ／分、試験温度は２３℃であった。

その荷重−変位曲線を図７に示す。図７のグラフから明らかなとおり、固定具は、最大荷重１．４８ｋＮという大きな荷重に至るまで、安定してガラス板に固定されていた。

（剪断強度試験）
取付け穴を形成したガラス板に固定具を取り付けてナットを締結し図１に示した状態とし、これを図６に示す剪断試験用治具Ａに固定した。図６の(a) は取付け状態の正面図、(b) はその側面図、(c) は固定具付きガラス及び治具を分解して示す斜視図である。

治具Ｃは、水平台Ｃ１上に垂直壁Ｃ２を立設し、補強部Ｃ３を設けて一体的に構成されたものである。垂直壁Ｃ２は、中央に開口部Ｃ５が形成され、その両側の起立部Ｃ４に内向きの縦溝Ｃ６が形成されている。補強部Ｃ３は１対備えられ、各々起立部Ｃ４と水平台Ｃ１とに結合されている。固定具付きガラス板を縦溝Ｃ６に通し、開口部Ｃ５に取付け部材１０を位置させる。そして、インストロン万能試験機5528型の荷重金具で取付け部材１０の雄ねじ部２０を上方から押し下げ、荷重−変位曲線と最大荷重を求めた。試験速度は２ｍｍ／分、試験温度は２３℃であった。

その荷重−変位曲線を図８に示す。図８のグラフから明らかなとおり、固定具は、最大荷重３．２４ＫｋＮという大きな荷重に至るまで、安定してガラス板に固定されていた。なお、途中で０．６７ｋＮのピーク荷重を示したのは、取付け部材１０の雄ねじ部２０のねじ山部に当接していた試験機の荷重金具の先端部が、荷重の増加に伴ってねじの谷部へ移動したことによる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、締結部材６０は、雌ねじを備えたナット６１と雄ねじ部２０を緩く通す貫通孔を備えた中間プレート６２とを一体的に形成することもできる。また、中間プレート６２を省略してもよく、その場合は、ナット６１の下端を平らな面にし、或いは、環状突部６２３に相当する突部を形成することもできる。

固定具の一部をなす取付け部材は、少なくともアンカー部と雄ねじ部とを備えるが、これに種々の構造物を結合することができる。図９は、図の右側に位置する固定具１Ａの雄ねじ部２０の先端にアングル金具１０１を溶接部１０２により溶接した例を示している。固定具１Ａは、ガラス板８０Ａの取付け穴８１Ａに固定されている。図の左側に位置する固定具１Ｂは、ガラス板８０Ｂの取付け穴８１Ｂに固定され、アングル金具１０１の貫通孔１０３に雄ねじ部２０が通され、ワッシャ１０４及びナット１０５によりアングル金具１０１に固定されている。ガラス板８０Ａ、８０Ｂは図の紙面に対して垂直方向に長く延び、アングル金具１０１は同方向に複数配置されており、これにより、ガラス板８０Ａとガラス板８０Ｂが固定されている。

本発明に係る固定具は、ガラス板以外の板材、その他種々の対象物に取り付けることができる。図１０は、ブロック状の対象物１０７に固定具１を取り付けた状態を示している。図示のように取付け面は曲面であってもよく、その場合は、取付け面に中間プレート６２の接触面の形状を合わせるのが望ましい。

本発明の一実施形態に係る固定具をガラス板に取り付けた固定構造を示す縦断面図である。図１に示した固定具及びガラス板を分解して示す断面図である。図１に示した固定構造のための取付け穴の形成工程を示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る固定具をガラス板に取り付けた固定構造を示す縦断面図である。図１の固定構造の引張り強度試験に使用する治具の説明図である。図１の固定構造の剪断強度試験に使用する治具の説明図である。図５に示した治具による引張り強度試験の結果を示すグラフである。図６に示した治具による剪断強度試験の結果を示すグラフである。本発明に係る固定具を用いた固定構造の他の例の断面図である。本発明に係る固定具を用いた固定構造のさらに他の例の断面図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ固定具
１０取付け部材
２０雄ねじ部
３０アンカー部
３１最大径の先端部
３２テーパ面
５０可撓性リング
６０締結部材
６１ナット
６２中間プレート
８０，８０Ａ，８０Ｂガラス板
８１取付け穴
８２傾斜面
８３開口部
６２中間プレート
１０７対象物
６２２締結面
６２３環状突部

Claims

対象物の表面から内方へ向かう傾斜面により拡径した取付け穴に固定される固定具であって、
最大径を有する先端部から基端部側へ縮径するテーパ面を備えたアンカー部、及び該アンカー部の基端側に結合され該アンカー部と同一軸線上に位置する雄ねじ部を備えた取付け部材と、
前記アンカー部の最大径に対しより大きい外径及びより小さい内径を有し前記雄ねじ部を通し得る可撓性リングと、
前記雄ねじ部に螺合可能であり螺合状態において前記アンカー部に臨む側に締結面を有した締結部材とを備え、
前記締結面の外径が前記可撓性リングの内径より大きくされていることを特徴とする固定具。
前記締結部材が、前記締結面から突出し前記雄ねじ部への螺合状態において前記テーパー面上の前記可撓性リングに接し得る環状突部を備え、該環状突部の外径は、前記可撓性リングの外径より小さくその内径より大きくされていることを特徴とする請求項１に記載の固定具。
前記取付け穴の奥端面と前記アンカー部の最大径側の端面との間に緩衝板が介在していることを特徴とする請求項１または２に記載の固定具。
請求項１から３のいずれかに記載の固定具を用いた固定構造であって、
対象物の表面から内方へ向かう傾斜面により拡径した取付け穴に対し請求項１または２に記載の固定具を固定した固定構造であって、
前記取付け穴の開口部の径は、前記アンカー部の最大径より大きく、前記可撓性リングの外径及び前記締結面の外径より小さくされており、
前記アンカー部は前記取付け穴内に挿入され、該アンカー部のテーパー面と前記取付け穴の傾斜面との間に前記可撓性リングが挟持され、前記締結部材が前記雄ねじ部に螺合され前記締結面を前記表面に接した状態で前記可撓性リングの弾性変形を伴って前記アンカー部を引き寄せるように緊く締結されていることを特徴とする固定構造。