JP2011038311A - 地上設置用支柱 - Google Patents

Abstract

【課題】 地上設置用支柱において、配電ボックスの局部への応力集中を緩和する。
【解決手段】 本願発明では、上下方向へ伸びる筒状本体１と、筒状本体１の外周面に設けられた筒状本体１内部へ貫通する配線用の開口部４と、開口部４の周縁から前方に向け筒状本体１の当該開口部４周縁の部分と連続して立ち上がることにより筒状本体１と一体に形成された袖部５とを備え、当該袖部５は、配電ボックスを構成するものである地上設置用支柱において、袖部５の外周面と筒状本体１の外周面との交差部分８は、凹曲面をなすものである地上設置用支柱を提供する。
【選択図】図２

Description

本願発明は、地上設置用支柱に関する。

照明灯や交通信号機などの表示装置を支持するポール（筒状本体）には、配線や電気設備などの設置・点検を目的としてその外周面に、開口部と、当該開口部を囲む箱状の配電ボックスとが設けられている。
配電ボックスには、当該配電ボックスが設けられた側を正面として、当該ポールの正面視において、配電ボックスの上端部及び下端部の夫々を円弧状にすることにより、それまでの箱型のものに対し、局部への応力集中を改善しようとするものが提案されている（特許文献１）。
しかし、特許文献１に示すものは、上記配電ボックスを溶接でポールに取り付けるため、溶接部における応力集中が問題となる。

この一方で、配電ボックスを溶接にてポールに設けるのではなく、液圧形成法によりポールと一体（シームレス）に配電ボックスを形成し、局部への応力集中を改善しようとするものも提案されている（特許文献２）。

特開２００４−９２２５４号公報 特開２００２−２８５７３５号公報

溶接を行わずに配電ボックスをポールとシームレスに形成する上記の方法により、溶接を用いた場合に比して、一応応力集中の改善は見られた。
しかし、本願発明者において、配電ボックス局部への応力集中の更なる改善が図れないか、鋭意研究を重ねた。
本願発明は、このような背景においてなされたものであり、溶接を排除した、ポールとシームレスな配電ボックスについて、より一層の応力集中の改善を図る。

そこで、本願の請求項１に係る発明では、上下方向へ伸びる筒状本体と、筒状本体の外周面に設けられた筒状本体内部へ貫通する配線用の開口部と、開口部の周縁から前方に向け筒状本体の当該開口部周縁の部分と連続して立ち上がることにより筒状本体と一体に形成された袖部とを備え、当該袖部は、配電ボックスを構成するものである地上設置用支柱において、袖部の外周面と筒状本体の外周面との交差部分は、凹曲面をなすものであることを特徴とする地上設置用支柱を提供する。
そして、本願の請求項２に係る発明では、上記本願の請求項１の発明にあって、袖部は、筒状本体内に型を挿入し、当該型を開口部から引き抜くことにより、形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の地上設置用支柱を提供する。
本願の請求項３に係る発明では、上記本願の請求項１又は２の発明にあって、筒状本体の配電ボックスが設けられた側を正面として、袖部は、正面視において、楕円形状、又は上辺と下辺の夫々を円弧とし左辺と右辺の夫々を上下に伸びる直線とする形状を呈するものであり、袖部の肉厚は、筒状本体の肉厚と等しいものであり、袖部と筒状本体の外周面との交差部分は、曲率半径を２〜３０ｍｍとする断面が円弧状の凹曲面であることを特徴とする地上設置用支柱を提供する。
本願の請求項４に係る発明では、上記本願の請求項１乃至３の何れかの発明にあって、袖部の先端外周には、鍔が形成されたことを特徴とする地上設置用支柱を提供する。
本願の請求項５に係る発明では、上記本願の請求項１乃至４の何れかの発明にあって、側面視において、袖部の先端は、上下方向について中央の部分が最も前方に突出し、当該中央の部分から上方及び下方へ向かうに従い後方へ漸次後退することを特徴とする地上設置用支柱を提供する。
本願の請求項６に係る発明では、上記本願の請求項１乃至５の何れかの発明にあって、ボルト等の固定具により袖部の前面に取り付けられて袖部を封ずる、配電ボックスの蓋体を備え、蓋体の正面及び側面の形状は、袖部の先端の形状と対応するものであり、筒状本体は、固定具が固定される受け部を備え、受け部は、筒状本体内において、開口部の上端又は下端に設けられて、開口部から筒状本体の外部を臨むものであることを特徴とする地上設置用支柱を提供する。

本願の請求項１〜６の各発明では、開口部の周縁から前方に向け筒状体の縁部と連続して立ち上がることにより袖部を筒状本体と一体に形成し、袖部の外周面と筒状本体の外周面との交差部分を凹曲面とすることにより、配電ボックスに対する局部への応力集中をより一層改善したものである。

以下、図面に基づき本願発明の実施の形態を説明する。
図１（Ａ）は本願発明の一実施の形態に係る地上設置用支柱の使用状態を示す側面図であり、図１（Ｂ）は当該地上設置用支柱の正面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）の拡大平面図であり、図１（Ｄ）は図１（Ｂ）の一部切欠拡大側面図である。図２（Ａ）は図１（Ｂ）の一部切欠拡大正面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の側面図である。図３（Ａ）は、図１及び図２へ示す支柱に取り付ける蓋体の正面図であり、図３（Ｂ）はその断面図であり、図３（Ｃ）は当該蓋体を上記支柱の開口部へ取り付けた状態を示す一部切欠断面図である。図４（Ａ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ断面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の開口部へ蓋体を取り付けた状態を示す断面図であり、図４（Ｃ）（Ｄ）は夫々図２（Ａ）に示す開口部の変更例を示す一部切欠正面図であり、図４（Ｅ）は図４（Ｂ）に示す袖部の変更例を示す断面図である。図５（Ａ）は図４（Ａ）の一部切欠要部拡大断面図であり、図５（Ｂ）は図２（Ｂ）の一部切欠要部拡大図であり、図５（Ｃ）は蓋体の取り付け構造の変更例を示す断面図であり、図５（Ｄ）はその一部切欠側面図である。図６（Ａ）は袖部及び蓋体の変更例を示す一部切欠側面図であり、図６（Ｂ）はその斜視図である。図７（Ａ）（Ｂ）は夫々図２（Ｂ）の袖部の変更例を示す一部切欠側面図であり、図７（Ｃ）〜図７（Ｅ）の夫々は本願発明に係る支柱の製造方法の一工程を示す支柱の略断面図である。
各図において、Ｆは支柱の前方を、Ｂは後方を、Ｌは左手を、Ｒは右手を、Ｕは上方を、Ｓは下方を示している。
尚、図面の煩雑を避けるため、図面に付すべきハッチングは省略している。

図１（Ａ）へ示す通り、この支柱は、照明灯１００を支持するものであり、筒状本体１と、ベース部２と、袖部５と、蓋体６とを備える。
以下、各部の構成について詳述する。

筒状本体１は、金属製の中空のポールであり、先端（上端）側に照明灯１００との接続部３を備える（図１（Ｂ））。ベース部２は、筒状本体１の基端（下端）側に筒状本体１と一体に設けられている。
ベース部２は、図１（Ｃ）（Ｄ）へ示す通り、ボルトやネジなどの周知の固定具により地面に固定されるものであり、当該固定具を取り付ける孔２ｃ…２ｃを備える。孔２ｃ…２ｃは、夫々ベース部２の上面から下面に貫通する。ベース部２の上面は、支柱の筒状本体１が溶接によって立設された主面２ａと、主面２ａより低い副面２ｂとを備える。孔２ｃは、副面２ｂからベース部２の下面２ｄに貫通する。副面２ｂに孔２ｃが設けられることにより、上面２ａからボルトの頭部が突出しない。

筒状本体１は、ベース部２が地面に固定されることにより、設置されて上下に伸びる。
図２（Ａ）へ示す通り、筒状本体１の正面には、開口部４が設けられている。
開口部４は、筒状本体１の外周面に設けられて筒状本体内部へ貫通する、配線用の貫通穴である。
開口部４の縁は、正面視において、上方へ凸となる円弧状の上辺と、下方へ凸となる弧状の下辺と、上辺と下辺との間にて上下に伸びる左辺及び右辺とを備える。

図２（Ｂ）及び図３（Ｃ）へ示す通り、袖部５は、開口部４の周縁から前方に向け、筒状本体１の当該開口部４周縁の部分から連続して立ち上がることにより、筒状本体１と一体に形成されたものである。袖部５各部の厚みは、筒状本体１の厚みと略等しい。
袖部５は、配電盤（図示しない。）を収容する配電ボックスを構成する。図２（Ａ）、図３（Ｃ）及び図４（Ａ）に示す板状部９は、筒状本体１の内部に設けられたものであり、配電ボックスを固定する、ボルトなどの固定具を受ける部材である。
図２（Ａ）へ示す通り、正面視において、袖部５は、その基端から先端にかけて、開口部４の縁と同じ形状を有する。具体的には、袖部５は、正面視において、上方へ凸となる円弧状の上辺部５ａと、下方へ凸となる弧状の下辺部５ｂと、上辺部５ａと下辺部５ｂとの間にて上下に伸びる左辺部５ｃ及び右辺部５ｄとを備える。
上辺部５ａと下辺部５ｂは、夫々半円である。左辺部５ｃと右辺部５ｄは、夫々直線状に形成されている。
また、図２（Ｂ）へ示す通り、側面視において、袖部５の先端５ｅ（前端）の形状は、全体として、上下に伸びる直線である。

袖部５の外周面と筒状本体１の外周面との交差部分８は、凹曲面をなす。この交差部分８は、曲率半径ｒを２〜３０ｍｍとする、断面が円弧状の凹曲面である。
図２（Ａ）（Ｂ）及び図５（Ａ）（Ｂ）へ示す通り、袖部５の外周面と筒状本体１の外周面との上記の交差部分８について、袖部５の上辺部５ａの最上部及び下辺部５ｂの最下部における交差部分８ａ，８ａ（以下上下交差部分８ａ，８ａと呼ぶ。）の曲率半径が最も大きく、袖部５の左右辺部５ｃ，５ｄにおける交差部分８ｂ，８ｂ（以下左右交差部分８ｂ，８ｂと呼ぶ。）の曲率半径が最も小さくなるように形成されている。また、袖部５の最上部（上交差部分８ａ）から袖部５の左右へ向かうに連れ、交差部分８の曲率半径は漸次小さくなるように形成されている。同様に、袖部５の最下部（下交差部分８ａ）から袖部５の左右へ向かうに連れ、交差部分８の曲率半径は漸次小さくなるように形成されている。このような違いはあっても、交差部分８の曲率半径ｒは、上記何れの位置においても、上記の２〜３０ｍｍの範囲を超えないように形成される。
袖部５を適切に製造するために、交差部分８の曲率半径を３０ｍｍより大きくするのは、好ましくなく、また、応力集中を抑制する面で、交差部分８の曲率半径を２ｍｍより小さくするのは好ましくない。

より具体的には、筒状本体１の高さ（ベース部２の底面２ｄと接続部３の上端との間の幅）を５〜１２ｍとし、筒状本体１の外径（直径）を１００〜４００ｍｍとし、筒状本体１の肉厚を４〜９ｍｍとし、袖部５の上下方向（Ｕ，Ｓ）の最大幅を２００〜１０００ｍｍとし、袖部の左右方向（Ｌ，Ｒ）の最大幅を筒状本体１の外径の半分乃至等倍とし、筒状本体１の前後方向について筒状本体１の最前端と袖部５の最前端（先端５ｅ）との間の幅ｗ（図５（Ｂ））を５〜８０ｍｍとするのが好ましく、この場合、開口部４の袖部５と筒状本体１の外周面との交差部分８の各部は、上記曲率半径ｒを１０〜３０ｍｍとするのがより好ましく、１０〜２０ｍｍとするのが最も好ましい。
通常、筒状本体１の外径が変わっても、袖部５の各部寸法は、変わらない。
支柱各部の寸法は、上記数値に限定するものではなく、上記以外に変更可能である。

袖部５と筒状本体１の外周面との交差部分８の曲率半径ｒを、上記の範囲に形成することにより、交差部分８の各部において、応力集中が緩和される。
また、一般的な配電ボックスを正面視した場合に見られるように（図１０（Ａ））、上辺部５ａと下辺部５ｂとを水平に直線状に伸びるものとし、袖部５の正面形状を矩形とした場合、上辺部５ａと左右辺部５ｃ，５ｄとの接合部分、及び、下辺部５ｂと左右辺部５ｃ，５ｄとの接合部分に、顕著な応力集中が生じるが、袖部５と筒状本体１の交差部分８の上記曲率半径の設定に加えて、上辺部５ａ及び下辺部５ｂの夫々を上記の通り円弧状に形成することによっても、このような応力集中をより一層緩和することができる。

前記の蓋体６は、筒状本体１と別体に形成されたものである（図３（Ａ）（Ｂ））。蓋体６は、ボルトやネジなどの固定具６ｃにより袖部５の前面（先端）に取り付けられて袖部５を封ずる（図３（Ｃ））。図３（Ａ）（Ｂ）に示す通り、蓋体６は、上記固定具６ｃを通す貫通孔６ｂを備える。また図示の通り、蓋体６の貫通孔６ｂ周囲を後方Ｂへ後退させた後退部６ａとし、装着した固定具６ｃの頭部を蓋体６の正面から突出させないでおくのが好ましい。
筒状本体１は、固定具６ｃが固定される受け部７を備える（図２（Ａ）（Ｂ））。受け部７は、筒状本体１内において、開口部４の最上端即ち上記上交差部分８ａの後方（裏側）及び、開口部４の最下端即ち上記下交差部分８ａの後方（裏側）に設けられて、開口部から筒状本体１の外部を臨む（図２（Ａ））。受け部７の当該外部を臨む露出部分に、固定具６ｃと螺合する受け穴７ａが設けられている（図２（Ａ））。

受け部７，７は、溶接によって、筒状本体１に取り付けられている。上下交差部分８ａ，８ａは、袖部５の上辺部５ａ及び下辺部５ｂと筒状本体１との交差部分８の中で、最も応力の集中が小さい部分であり、上記の通り、受け部７，７の溶接による固定が可能となっている。
蓋体６は、袖部５の正面視の形状と対応する形状を備え、蓋体６の背面の縁から後方に隆起する側部６ｄを備える。図３（Ｃ）及び図４（Ｂ）へ示す通り、固定具６ｃを上記貫通孔６ｂに通し受け部７の受け穴７ａへ螺合することにより蓋体６にて袖部５を封じた際、上記側部６ｄは、袖部５の外周面と重なる。図５（Ｂ）へ示す通り、側面視において袖部５は、上記の交差部分８に連続して、交差部分８よりも前方Ｆに、蓋体６の側部６ｄと重なる直線部ｖを備える。袖部５がこのような直線部分ｖを持つように、交差部分８の曲率半径を考慮して、前述の、筒状本体１の最前端と袖部５の最前端（先端５ｅ）との間の幅ｗを定めればよい（図５（Ｂ））。但し、袖部５の側面によって蓋体６の装着が阻害されないものであればよく、直線部ｖと蓋体６の側部６ｄとは当接せず、両者の間に隙間が開くものであってもよい。
図示は、省略するが、袖部５の先端には、蓋体６と当接するパッキンを設けて防水性の向上を図ることができる。

袖部５の変更例について順に説明する。
上記の袖部５は、正面視において、円弧状の上辺部５ａ及び下辺部５ｂと、直線状の左辺部５ｃ及び右辺部５ｄとが複合した形状を備えるものであった。この他、図４（Ｃ）へ示す通り、袖部５の全体を、正面視において長軸ａと短軸ｂとを備えた楕円状のものとすることにより、応力集中をより緩和できる。この場合、長軸ａの伸びる方向は筒状本体１の上下方向と一致する。このように、袖部５全体を曲線として直線状の部分を排除することにより、直線状の部分と曲線状の部分との交点に生じがちな応力集中をより一層緩和できる。
但し、袖部５正面の輪郭形状について、図４（Ｄ）へ示す通り、図２（Ａ）において半円であった上辺部５ａ及び下辺部５ｂを、長軸ａと短軸ｂとを備えた楕円の一部（上半分と下半分）とし、このような上辺部５ａと下辺部５ｂ間に、直線状の左辺部５ｃ及び右辺部５ｄとが介在する、楕円と直線が複合した形状を備えるものとしても実施できる。

また、袖部５の先端５ｅは、側面視における輪郭を、図２（Ｂ）へ示すように、上下に伸びる1本の直線として形成するほか、図６（Ａ）（Ｂ）へ示す通り、上下方向について側面視した袖部５の中央部５２を最も前方に突出する袖部５の最先端とし、中央部５２から上方及び下方に向かうにつれて漸次後方へ後退するものとしても実施できる。即ち、袖部５の先端５ｅの側面視における形状は、中央部５２を交差部とする、先端上辺５１と、先端下辺５３の、２本の直線が複合したものとしても実施できる。具体的には、先端上辺５１は、上方へ向かうに従い後方へ漸次後退する。先端下辺５３は、下方へ向かうに従い後方へ漸次後退する。袖部５先端が上記形状を採ることによって、応力集中の緩和をより効果的に行うことができる。
このような袖部５の先端の側面視における形状に対応して、蓋体６も側面視において袖部５の上下の先端辺５１，５３と対応する上下の傾斜部を備え、側面視略くの字型の形状を呈するものとして実施するのが好ましい（図６（Ａ））。
上記において袖部５の上下の先端辺５１，５３は、直線としたが、後方へ向け漸次後退するものであれば、夫々曲線であっても実施できる。
更に、図７（Ａ）に示す通り、袖部５の先端５ｅは、側面視における輪郭を、上から順に、先端上辺５１と、先端中央辺５２と、先端下辺５３の、３本の直線が複合したものとしても実施できる。具体的には、先端上辺５１は、上方へ向かうに従い後方へ漸次後退する。先端中央辺５２は、上下に直線的に伸び傾斜しない。先端下辺５３は、下方へ向かうに従い後方へ漸次後退する。
袖部５に、上下の傾斜先端辺５１，５３を設けることによって、応力集中の緩和をより効果的に行うことができる。また、上記において、先端上辺５１及び先端下辺５３の夫々は、直線ではなく、上方又は下方に向かうに従い漸次後退する曲線としても実施できる。
更に、上記のように、複数の線を複合させるのではなく、側面視において袖部５の先端全体を曲線的に形成するものとしても実施できる。例えば、側面視において、図７（Ｂ）へ示すように、袖部５先端５ｅの全体を弧状に形成するものとし、直線部分を持たないものとしても、応力集中の緩和において、より効果的である。
尚、図示は省略するが、側面視において、上記の図７（Ａ）（Ｂ）に示すように袖部５を形成した場合、蓋体６も側面視において、このような袖部５の先端５ｅと同様の形状を有するものとする。

また、図４（Ｅ）へ示すように、袖部５の先端外周に、鍔５ｆを形成して実施してもよい。このように、袖部５の他の部分と一体に鍔５ｆを設けることによって、応力集中の更なる緩和を図ることができる。また、蓋体６による袖部５の密閉性を向上することもできる。鍔５ｆの形成は、図２に示すものを対象とする他、図４（Ｂ）（Ｃ）や、上記図７（Ａ）（Ｂ）に示すものを対象として実施してもよい。

上記において、蓋体６は、ボルト・ナットなどの固定具６ｃを用いて、筒状本体１の袖部５へ取り付けるものとした。蓋体５は、この他図５（Ｃ）へ示すように、ヒンジ部材６ｅを介して袖部５へ開閉自在に取り付けられるものとしても実施できる。ヒンジ部材６ｅは、周知の蝶番である。

ヒンジ部材６ｅは、袖部５の外側面と蓋体５の側部６ｄの内側とに、ボルトやネジなどの周知の固定具にて固定されている。この実施の形態では、ヒンジ部材６ｅは、図５（Ｄ）へ示す、上方位置Ｍと下方位置Ｎの２箇所に取り付けられる。位置Ｍ，Ｎの夫々に見える３つの小円は、蓋体６側の固定具の取り付け穴である。但し、ヒンジ部材６ｅの数量や取り付け箇所は、上記に限定するものではなく、１個であっても３個以上であっても実施できる。
また、蓋体５には、配電ボックスに用いられる起伏可能な周知のハンドルを設け、当該ハンドルを握って蓋体５を開閉するものとしても実施できる（図示しない）。このような周知のハンドルには、蓋体５を施錠することができる、錠を備えたものを採用するのが好ましい。

次に、本願発明に係る地上設置用支柱の製造方法について簡単に説明する。
図７（Ｃ）へ示す通り、筒状本体１には、先ず、開口部４を形成する位置に、形成予定の開口部４よりも小さな初期開口部４ａを形成しておく。そして、ベース部２を設ける前、開口している筒状本体１の端部より、第１の型ｋ１を筒状本体１内へ挿入する。第１の型ｋ１は、正面視において、形成予定の開口部４（袖部５）の正面と同じ輪郭形状を備える。
一方、筒状本体１の外部において、形成予定の開口部の周囲を取り囲むように第２の型ｋ２を配置しておく。第２の型ｋ２は、第１の型ｋ１が通り抜けることができる貫通部ｋ２０を備える。
貫通部ｋ２０の筒状本体１を臨む側の縁ｋ２１は、断面視において、筒状本体１と袖部５の交差部分８の曲率半径と対応する、曲率半径を備えた凸状の円弧を呈する。
次に図７（Ｄ）へ示す通り、初期開口部４ａを通じて第１の型ｋ１を引き抜く。このとき、筒状本体１の初期開口部４ａの周囲の部分は、第１の型ｋ１と第２の型ｋ２とに挟まれて、筒状本体１より外部へ立ち上がり袖部５となる。当該袖部５の形成と共に筒状本体１に所定の寸法の開口部５が形成される。またこのとき、第２の型ｋ２の上記縁ｋ２０と当接することにより、所定の曲率半径を備えた、上記の交差部分８が形成される。

袖部５に、図４（Ｅ）に示す鍔５ｆを形成する場合は、図７（Ｅ）へ示す通り、第３の型ｋ３を用意する。第３の型ｋ３は、第１の型ｋ１の正面よりも大きな寸法を備えた成型面ｋ３０を備えるものとする。
この第３の型ｋ３にて、上記において袖部５を形成した第１の型ｋ１を、押し戻す方向に押圧し、袖部５の第２の型ｋ２の貫通部ｋ２０からはみ出す部分を、第３の型ｋ３の成型面ｋ３０と第２の型ｋ２との間で挟み込み、鍔５ｆを成型するのである。
上記の実施の形態において、照明灯の支柱を例示したが、交通信号機やその他の表示装置を支持するものであっても実施可能である。
次に、本願発明の効果を確認するために行ったＦＥＭ（有限要素法）解析及び荷重試験（実試験）について説明する。

ＦＥＭ解析は、開口部を設けた鋼管柱に一定の荷重を載荷させたときの作用応力について行った。ここでは、柱先端部にねじり荷重と曲げ荷重を同時に載荷する設定で解析を行った。
本願発明に係る試験柱を、図８に示す。図８（Ａ）は、実際の対象柱の略平面図、図８（Ｂ）はその側面図、図８（Ｃ）はこの柱の筒状本体の略平面視した説明図、図８（Ｄ）はこの筒状本体の要部略正面図である。
ＦＥＭ解析は、この図８に示す実際の試験柱をモデルとして、三次元の仮想モデル（ポリゴン）のデータを作成した。ＦＥＭ解析は、このようデータを用いてコンピュータ上で行うものであるが、後述する荷重試験では、図８に示す実際の試験柱を作成して、試験を行った。
試験柱の筒状本体１の上下端には、ベースプレート即ちベース部２，２が溶接されている。以下、筒状本体１の上端側のベース部２を上端ベース部２１と呼び、下端側のベース部２を下端ベース部２２と呼ぶ。図８に示す対象柱各部の寸法は、次の通りである。

両ベース部２（２１，２２）夫々の前後の幅ｔ１：３５０ｍｍ
両ベース部２（２１，２２）夫々の左右の幅ｔ２：３５０ｍｍ
両ベース部２（２１，２２）夫々の前後の孔２ｃ，２ｃ間の幅ｔ９：２５０ｍｍ
両ベース部２（２１，２２）夫々の左右の孔２ｃ，２ｃ間の幅ｔ１０：２５０ｍｍ
両ベース部２（２１，２２）夫々の上下の最大厚みｔ１１：２５ｍｍ
筒状本体１の上下幅（上端ベース部２１上面と下端ベース部２２下面間の幅）ｔ３：２５００ｍｍ
筒状本体１の直径ｔ５（袖部５が設けられていない部分の外径）：１６５．２ｍｍ
筒状本体１及び袖部５の肉厚：４．５ｍｍ
開口部４の上下の最大開口幅ｔ６（袖部５内周面の上下幅）：６００ｍｍ
開口部４の左右の最大開口幅ｔ７（袖部５内周面の左右幅）：１３０ｍｍ
開口部４中心部（座標原点ｏ）の筒状本体１の固定端（下端）からの高さｔ４：７５０ｍｍ
開口部４の上辺部５ａと下辺部５ｂの半径（何れも半円）：６５ｍｍ
袖部５内周面の左右の幅：１３０ｍｍ
袖部５の最上部及び最下部夫々における前後幅ｔ８：１３ｍｍ
袖部５表面と筒状本体１表面との交差部分８（袖部５最上部及び最下部の交差部分８ａ，８ａ及び左辺部及び右辺部の交差部分８ｂ，８ｂを含む各位置）の曲率半径：１０ｍｍ
上記下端ベース部２２を、他へ固定し、後述するねじり及び曲げ荷重を載荷させた。

解析モデルの概要を、図９（Ａ）に示す。
荷重条件としての設定は、ＦＥＭについて図９（Ｂ）のケース３に示す通りである。
各ケースは、何れも下端ベース部２２から２５００ｍｍ上方の位置に載荷させるものである。ここで便宜上、図８の前方ＦをＸ軸の正方向とし、同図右方ＲをＹ軸の正方向とし、同図上方ＵをＺ軸の正方向とする、Ｘ，Ｙ，Ｚの直交座標を想定した。
尚、図９（Ｂ）中、「Ｚ軸の進む方向に時計回りを正」の「時計回り」とは、図８（Ｂ）において下から上を見上げて時計回り（右回り）ということである。

比較対象とした従来型の柱について説明すると、図１０へ示す通り、筒状本体１の正面に設けられた開口部４０は、正面視略長方形を呈し、更に図８に示す袖部５を備えず、筒状本体１の開口部４０を覆うように箱状部５０が溶接されている。この箱状部５０の正面に箱状部５０の内部に貫通する副開口部４１が設けられている。この副開口部４１は、正面視において、開口部４０と同じ形状を有する。
各部の寸法については、次の通りである。
箱状部５０の上下の幅：６８０ｍｍ
箱状部５０の左右の幅：１５０ｍｍ
箱状部５０各部の肉厚：３．２ｍｍ
開口部４０及び副開口部４１の上下幅ｔ６：６００ｍｍ
開口部４０及び副開口部４１の左右幅ｔ７：１３０ｍｍ
この比較対象については、特に明示しなかった形態、寸法及び設定は、図８に示す柱と同じである。但し、本願では、袖部５は筒状本体１と一体に形成され、両者の表面の交差部は上記の通り曲率半径１０ｍｍの凹曲面を呈するものとするが、図１０に示す比較対象については、別体の箱状部５０を溶接にて筒状本体１へ固定したものであり、上記の凹曲面は備えない（平面が交差したものに溶接の肉盛がなされたものである）。
比較対象についての、メッシュサイズ、荷重条件及び境界条件について、図８へ示すものと同様である。

解析結果を図１１へ示す。図１１は、ＦＥＭ解析にて得られた最大応力コンター図から、応力分布（２６０Ｎ／平方ｍｍ以上の集中が見られた部位）を、図８に示す柱に移して描き直したものである（開口部の上方のみを示す）。
図１１中、薄い暗色（密度の薄い斑点）で塗りつぶした部分ｃ３は２６０Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位、次に濃い暗色（密度の高い斑点）で塗りつぶした部分ｃ２は３０３Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位、最も濃い暗色（黒色）で塗りつぶした部分ｃ１は６００Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位を示す。
図１１（Ｂ）に示す通り、比較対象の従来型柱のモデルでは、箱状部分の筒状本体１への接合部付近に、２６０Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位ｃ３が広範に広がっており、更にその中に応力集中のピークとして、上記６００Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位ｃ１が見られる。
これに対して、図１１（Ａ）に示す本願の柱のモデルでは、２６０Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位ｃ３は、袖部５の上辺部と左右両辺部とが繋がる部分の極めて限られた範囲にとどめられている。また、その中にあらわれる応力集中のピークも、３０３Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位ｃ２となるものの、６００Ｎ／平方ｍｍ以上の応力の集中が生じた部位ｃ１は見られない。
そして、本願のモデル（図１１（Ａ））の最大応力は、３４５Ｎ／平方ｍｍであるのに対して、比較モデル（図１１（Ｂ））の最大応力は、６００Ｎ／平方ｍｍであった。
このように、本願のモデルの最大応力は、従来の箱型の配電ボックスが溶接されたモデルにおける最大応力の、６０％程度に抑えられていることが確認できた。

次に、荷重試験について説明する。
この荷重試験において、荷重試験の対象とした本願のモデルと比較モデルについて、上記ＦＥＭ解析で設定したもの（図８及び図１０）と同様の形態及び寸法のものを、現実に作製して、図９（Ｂ）に示す、ケース１のねじり試験とケース２の曲げ試験を行った。
ねじり試験は、図１２に示すねじり試験装置ｍ１を用いて荷重試験を行った。図１２（Ａ）は試験装置ｍ１に試験柱を取り付けた状態を示す側面図であり、図１２（Ｂ）はその正面図である。
この装置ｍ１は、接地・固定される基部ｍ２と、基部ｍ２に支持された支持部ｍ３と、支持部ｍ３に固定されている環状の保持部ｍ４と、保持部ｍ４の外周面から水平に伸びる作動桿ｍ５とを備える。
図１２（Ｂ）へ示す通り、試験柱の筒状本体１は軸方向を水平にされ、基端ベース部２２がボルトにて他の不動物へ固定されている。先端ベース部２１（図示しない）側は、他に固定されない自由端とされている。
この図１２（Ｂ）へ示す通り、固定されている基端ベース部２２からの幅ｔ１００を、１６００ｍｍとする先端側の位置において、筒状本体１の外周面へ上記の保持部ｍ４が溶接により固定されている。
図１２（Ａ）へ太矢印で示す通り、水平に伸びている上記作動桿ｍ５に、下方に向けて荷重を負荷する。このようにして、対象となる柱の筒状本体１を捻る。
図１２（Ｂ）に示す通り、荷重負荷前、筒状本体１の開口部４（４０）は、作動桿ｍ５の伸びる方向に向けられている。

このようなねじり装置ｍ１を用いて、図８に示す本願の試験柱と、図１０に示す比較用の従来型柱について、ねじり試験を行った結果について説明する。尚、ひずみの計測位置は、何れの柱も、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すＦＥＭ解析にて確認した応力集中のピーク位置から定めた。
このねじり試験を行って得られた、縦軸をねじりモーメントとし横軸を合成ひずみとするグラフを作成したところ、両柱とも、データはほぼ直線状に現われ、試験柱は弾性変形していることが確認できたが、従来型の試験柱のグラフの傾きの絶対値２．９９７８に対して、本願の試験柱のグラフの傾きの絶対値は５．８６８７と、本願の試験柱のほうが、直線の傾きが大きかった。これは、上記装置ｍ１によって同じモーメントを加えても、本願の柱のほうが従来型の柱に比して、発生するひずみが小さいことを示している。

（曲げ試験の方法及び結果）
図８に示す本願の試験柱と、図１０の従来型の試験柱について曲げ試験を行って、縦軸を負荷した荷重とし、横軸をひずみとするグラフを作成した。この曲げ試験は、ねじり試験のような装置ｍ１を用いるものではなく（図１２）、筒状本体１に直接荷重を負荷して行った。具体的には、開口部４（４０）を正面に向けた状態にして、上記の基端ベース部２２から先端側へ向けた幅ｔ１００を１６００ｍｍとする位置において、上方から下方に向けて荷重を負荷した。ひずみの計測位置は、ねじり試験の同様、ＦＥＭ解析にて応力集中のピークが現われた箇所から定めた。
何れの柱のグラフもデータは直線状に現われ弾性変形をしていることが確認できたが、従来型の試験柱のグラフの傾きの絶対値は９．４７５８であり、これに対して、本願の試験柱のグラフの傾きの絶対値は１９．４０７と、従来型の試験柱よりも遥かに大きく、同じ荷重を掛けても、本願の試験柱のほうが、ひずみが小さいことが分かった。

このように、本願発明に係る支柱は、ＦＥＭ解析の結果から、従来の支柱に比して、最大応力集中が抑制されていることが確認でき、また、荷重試験により、ねじり、曲げに対して、発生するひずみが小さいことが確認できた。

（Ａ）は本願発明の一実施の形態に係る地上設置用支柱の使用状態を示す（右）側面図、（Ｂ）は当該地上設置用支柱の正面図、（Ｃ）は（Ｂ）の拡大平面図、（Ｄ）は（Ｂ）の一部切欠拡大側面図。 （Ａ）は図１（Ｂ）の一部切欠拡大正面図、（Ｂ）は図２（Ａ）の側面図。 （Ａ）は、図１及び図２へ示す支柱に取り付ける蓋体の正面図、（Ｂ）はその断面図、（Ｃ）は当該蓋体を上記支柱の開口部へ取り付けた状態を示す一部切欠断面図。 （Ａ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の開口部へ蓋体を取り付けた状態を示す断面図、（Ｃ）（Ｄ）は夫々図２（Ａ）に示す開口部の変更例を示す一部切欠正面図、（Ｅ）は図４（Ｂ）に示す袖部の変更例を示す断面図。 （Ａ）は、図４（Ａ）の一部切欠要部拡大断面図、（Ｂ）は図２（Ｂ）の一部切欠要部拡大図、（Ｃ）は蓋体の取り付け構造の変更例を示す断面図、（Ｄ）はその一部切欠側面図。 （Ａ）は袖部及び蓋体の変更例を示す一部切欠側面図、（Ｂ）はその斜視図。 （Ａ）及び（Ｃ）は夫々袖部の変更例を示す一部切欠側面図、（Ｃ）〜（Ｅ）の夫々は本願発明に係る支柱の製造方法の一工程を示す支柱の略断面図。 （Ａ）は本願発明に係る実際の試験柱の略平面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はその筒状本体１の略平面図、（Ｄ）は（Ｂ）の一部切欠略正面図。 （Ａ）は解析モデルの概要表を示す説明図、（Ｂ）はＦＥＭ解析及び荷重試験の荷重条件表を示す説明図。 （Ａ）は比較対象とした従来型柱の要部正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はその略横断面図。 （Ａ）は本願の試験柱のＦＥＭ解析結果を示す説明図、（Ｂ）は比較用試験柱（従来型試験柱）のＦＥＭ解析結果を示す説明図。 （Ａ）はねじり試験を説明する側面図、（Ｂ）はその正面図。

１ 筒状本体
２ ベース部
３ 接続部
４ 開口部
５ 袖部

Claims (6)

1. 上下方向へ伸びる筒状本体と、筒状本体の外周面に設けられた筒状本体内部へ貫通する配線用の開口部と、開口部の周縁から前方に向け筒状本体の当該開口部周縁の部分と連続して立ち上がることにより筒状本体と一体に形成された袖部とを備え、当該袖部は、配電ボックスを構成するものである地上設置用支柱において、
   袖部の外周面と筒状本体の外周面との交差部分は、凹曲面をなすものであることを特徴とする地上設置用支柱。
2. 袖部は、筒状本体内に型を挿入し、当該型を開口部から引き抜くことにより、形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の地上設置用支柱。
3. 筒状本体の配電ボックスが設けられた側を正面として、袖部は、正面視において、楕円形状、又は上辺と下辺の夫々を円弧とし左辺と右辺の夫々を上下に伸びる直線とする形状を呈するものであり、
   袖部の肉厚は、筒状本体の肉厚と等しいものであり、
   袖部と筒状本体の外周面との交差部分は、曲率半径を２〜３０ｍｍとする断面が円弧状の凹曲面であることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の地上設置用支柱。
4. 袖部の先端外周には、鍔が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の地上設置用支柱。
5. 側面視において、袖部の先端は、上下方向について中央の部分が最も前方に突出し、当該中央の部分から上方及び下方へ向かうに従い後方へ漸次後退するものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の地上設置用支柱。
6. ボルト等の固定具により袖部の前面に取り付けられて袖部を封ずる、配電ボックスの蓋体を備え、
   蓋体の正面及び側面の形状は、袖部の先端の形状と対応するものであり、
   筒状本体は、固定具が固定される受け部を備え、
   受け部は、筒状本体内において、開口部の上端又は下端に設けられて、開口部から筒状本体の外部を臨むものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の地上設置用支柱。

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