JP2019085709A - アンカー - Google Patents

Abstract

【課題】 アンカーの固着力を向上させることを目的とする。【解決手段】 あと施工に用いられる金属製のアンカー１は、コーン２０及びアンカー本体１０を有する。アンカー本体１０は、円筒部１１及び拡張部１２を備えており、拡張部１２は、円筒部１１の一端面から突出しており、コーン２０によって外側に押し広げられる複数の拡張片１２Ａ〜１２Ｄによって構成されている。拡張部１２の外径Ｄ３は、拡張部１２の先端から基端までの範囲内で一定であるとともに、円筒部１１の外径Ｄ２よりも小さい。拡張片１２Ａ〜１２Ｄの基端の厚さｔ１は、円筒部１１の一端面での厚さｔ２よりも薄い。【選択図】 図１

Description

本発明は、あと施工に用いられる金属製のアンカーに関する。

特許文献１に記載の壁面用埋込ナットでは、小径筒部に切込を形成するとともに、小径筒部の先端に掛止鍔を形成している。小径筒部の内部に楔体を打ち込んで、小径筒部を外方に向けて拡開させることにより、壁面に形成された溝孔に掛止鍔を喰い込ませている。

特許文献２に記載の拡開アンカでは、拡開片の先端に向かって拡開片が小径となるように、拡開片の外側周面を円錐状に形成している。拡開片がプラグによって押し広げられることにより、コンクリートに形成された孔壁に対して充分な接触面積で拡開片を接触させている。

実開昭５０−８８７５７号公報 実開昭６２−１８４１３号公報

特許文献１では、小径筒部の掛止鍔を溝孔に喰い込ませるようにしているが、コンクリートなどの溝孔では、掛止鍔を喰い込ませることは難しい。特許文献２（第２頁下から第３行〜第３頁第２行）にも記載されているように、コンクリートなどは圧縮強度が大きいため、掛止鍔を溝孔に喰い込ませることは難しい。したがって、特許文献１では、壁面用埋込ナットを溝孔に固着させることが困難であり、溝孔に挿着された壁面用埋込ナットの引張強度が不十分である。

特許文献２でも、孔壁に対する拡開アンカの固着力が不十分である。この点について、以下に説明する。

特許文献２では、拡開部材に割溝を形成することにより、拡開部材に複数の拡開片を設けている。このため、プラグによって拡開片を押し広げるとき、拡開片は、割溝の端部、言い換えれば、拡開片の基端部を基点として変形することになる。拡開片は先端に向かって小径となっており、拡開片の基端部の厚さは、拡開部材の本体の厚さと同じであるため、拡開片の基端部は変形しにくい。

複数の拡開片を押し広げるとき、拡開部材に対するプラグの挿入方向がずれることなどにより、複数の拡開片のうちの一部の拡開片だけに応力が集中することがある。この場合において、拡開片の基端部が変形しにくいと、応力が集中した一部の拡開片だけが押し広げられてしまい、他の拡開片は押し広げられなくなる。結果として、すべての拡開片を押し広げることができず、コンクリートの孔壁に対する拡開アンカの固着力が不十分となる。

本発明は、あと施工に用いられる金属製のアンカーであって、コーン及びアンカー本体を有する。アンカー本体は、円筒部及び拡張部を備えており、拡張部は、円筒部の一端面から突出しており、コーンによって外側に押し広げられる複数の拡張片によって構成されている。拡張部の外径は、拡張部の先端から基端までの範囲内で一定であるとともに、円筒部の外径よりも小さい。拡張片の基端の厚さは、円筒部の一端面での厚さよりも薄い。

拡張部の周方向で隣り合う２つの拡張片の間には、スリットが形成されている。このスリットは、拡張部だけでなく、円筒部上の所定位置まで形成することができる。円筒部までスリットを形成することにより、各拡張片を、この基端から変形させやすくなる。

アンカー本体には貫通孔を形成することができる。ここで、円筒部内に形成された貫通孔の径と、拡張部内に形成された貫通孔の径とを互いに等しくすることができる。そして、円筒部の外径に対する拡張部の外径の比率を０．９６６以下とすることができる。これにより、コンクリートなどの穿孔に各拡張片を固着させやすくなり、固着後におけるアンカーの引張強度を向上させやすくなる。

本発明のアンカーでは、コーンの一部を拡張部内に挿入しておくことができる。この場合には、アンカー本体の打ち込みによって拡張片がコーンの外面に沿って移動することにより、拡張片が押し広げられる。一方、コーンの全体をアンカー本体内に配置しておくことができる。この場合には、コーンが拡張部内に打ち込まれることにより、コーンが拡張片を押し広げる。

本発明によれば、拡張部の外径を円筒部の外径よりも小さくすることにより、アンカーが配置される穿孔の壁面と、拡張部の外周面との間に隙間を形成することができ、この隙間を利用して拡張片を押し広げることができる。また、拡張片の厚さを円筒部の厚さよりも薄くすることにより、すべての拡張片を押し広げやすくなり、すべての拡張片を穿孔の壁面に固着させやすくなる。結果として、穿孔に対するアンカーの固着力を向上させることができる。

実施形態１において、アンカーをコンクリート部に固着する前の状態を示す図である。 実施形態１において、アンカー本体の一端面を示す図である。 実施形態１において、アンカーがコンクリート部に固着した状態を示す図である。 実施形態２であるアンカーの構造を示す図である。

（実施形態１）
本発明の実施形態１であるアンカーについて、図１から図３を用いて説明する。

図１に示すように、アンカー１は、コンクリート部Ｃに形成された穿孔Ｐの内部に配置される。穿孔Ｐは、ドリルなどの穿孔工具を用いることによりコンクリート部Ｃに形成されており、内径Ｄ１及び深さＨを有する。

アンカー１は、金属製のアンカー本体１０と、金属製のコーン２０とを有する。アンカー１を穿孔Ｐの内部に配置したとき、コーン２０の端面が穿孔Ｐの底面に接触するとともに、アンカー本体１０の一部が穿孔Ｐから突出する。

アンカー本体１０は、円筒部１１と、円筒部１１から突出する拡張部１２とを有し、円筒部１１及び拡張部１２は、一体的に形成されている。円筒部１１は一定の外径Ｄ２を有しており、円筒部１１の外径Ｄ２は、穿孔Ｐの内径Ｄ１以下である。これにより、穿孔Ｐの内部にアンカー本体１０を配置することができる。

円筒部１１の内部には、一定の径を有する貫通孔１１ａが形成されており、貫通孔１１ａの内周面にはねじ部が形成されている。貫通孔１１ａのねじ部には、ボルトのねじ部（不図示）を噛み合わせることができる。

拡張部１２は外径Ｄ３を有しており、拡張部１２の外径Ｄ３は、拡張部１２の基端から先端までの範囲内で一定である。拡張部１２の外径Ｄ３は、円筒部１１の外径Ｄ２よりも小さい。このため、拡張部１２及び円筒部１１の境界には段差が形成される。また、拡張部１２の外周面及び穿孔Ｐの内周面の間の距離は、円筒部１１の外周面及び穿孔Ｐの内周面の間の距離よりも長くなる。

外径Ｄ２に対する外径Ｄ３の比率ＲＤは、０．９６６以下であることが好ましい。比率ＲＤは、外径Ｄ３を外径Ｄ２で除算した値［−］である。例えば、外径Ｄ２が１７．５［ｍｍ］であるとき、外径Ｄ３は１６．９［ｍｍ］以下であることが好ましい。

拡張部１２は、一定の径を有する貫通孔１２ａを有しており、貫通孔１２ａは、円筒部１１の貫通孔１１ａと繋がっている。貫通孔１２ａの径は、貫通孔１１ａの径と同一である。なお、貫通孔１２ａの径及び貫通孔１１ａの径は、互いに異なっていてもよい。

拡張部１２の外周面には、拡張部１２の周方向に延びる溝１２ｂが形成されている。本実施形態では、４つの溝１２ｂがアンカー本体１０の長手方向（図１の上下方向）において所定の間隔を空けて並んでいる。なお、溝１２ｂの数は、適宜決めることができる。

図２に示すように、拡張部１２は、４つの拡張片１２Ａ〜１２Ｄによって構成されており、拡張片１２Ａ〜１２Ｄは、拡張部１２の周方向に並んで配置されている。図２は、図１において、コーン２０の側からアンカー本体１０を見たときの図である。各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの基端部は、円筒部１１と一体的に形成されている。

各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さ（拡張部１２の径方向の寸法）ｔ１は、円筒部１１の厚さ（円筒部１１の径方向の寸法）ｔ２よりも薄い。本実施形態において、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さｔ１と、円筒部１１の厚さｔ２は、アンカー本体１０の長手方向において一定である。拡張部１２の強度を確保するためには、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さｔ１を確保する必要がある。具体的には、円筒部１１の厚さｔ２に対する各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さｔ１の比率Ｒｔは、０．５以上であることが好ましい。比率Ｒｔは、厚さｔ１を厚さｔ２で除算した値［−］である。

拡張部１２の周方向で隣り合う２つの拡張片１２Ａ〜１２Ｄの間には、アンカー本体１０の長手方向（図１の上下方向）に延びるスリット１３が形成されている。図２に示すように、４つのスリット１３を拡張部１２の周方向において等間隔に形成することにより、４つの拡張片１２Ａ〜１２Ｄが形成される。

本実施形態では、拡張部１２だけでなく、円筒部１１の一部にもスリット１３が形成されている。すなわち、スリット１３は、円筒部１１の所定位置まで延びている。なお、スリット１３は、拡張部１２だけに形成されていてもよい。

本実施形態では、拡張部１２を４つの拡張片１２Ａ〜１２Ｄによって構成しているが、これに限るものではない。すなわち、拡張部１２は、複数の拡張片によって構成されていればよく、拡張片の具体的な数は適宜決めることができる。

拡張部１２の貫通孔１２ａには、コーン２０の一部が挿入されている。コーン２０は、テーパ面を有しており、コーン２０の一端面（図１の下端面）から他端面（図１の上端面）に向かって、コーン２０の径が連続的に減少している。コーン２０の最大外径Ｄ４は、上述した各外径Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３よりも小さい。ここで、コーン２０の一端面は、穿孔Ｐの底面に接触している。また、コーン２０の他端面側の端部は、拡張部１２の貫通孔１２ａに挿入されており、この端部の外径は貫通孔１２ａの径と等しい。

図１に示す状態において、矢印Ｄｆの方向にアンカー本体１０を打ち込むと、アンカー１は、図３に示す状態となる。図３に示す状態では、アンカー１がコンクリート部Ｃに固着されている。

図１に示す矢印Ｄｆの方向にアンカー本体１０を打ち込むと、コーン２０が穿孔Ｐの底面に接触して固定されているため、拡張部１２がコーン２０のテーパ面に沿って移動しながら変形する。すなわち、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの基端部が変形することにより、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの先端部が拡張部１２の径方向外側に向かって変位する。これにより、拡張片１２Ａ〜１２Ｄが穿孔Ｐの内周面を押し込んでコンクリート部Ｃに固着される。

本実施形態によれば、拡張部１２の全体の外径Ｄ３を円筒部１１の外径Ｄ２よりも小さくすることにより、拡張部１２の外周面及び穿孔Ｐの内周面の間に形成された隙間を利用して、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの全体を変形しやすくすることができる。すなわち、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの基端部を基点として、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの全体を変形させることができる。これにより、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄ及び穿孔Ｐの接触面積を増やすことができ、コンクリート部Ｃに対する各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの固着力を向上させることができる。

本実施形態のように、円筒部１１の一部にもスリット１３を形成すれば、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの基端部から各拡張片１２Ａ〜１２Ｄを変形させやすくなる。これにより、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの全体を変形させやすくなり、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄ及び穿孔Ｐの接触面積を増やしやすくなる。

また、貫通孔１１ａ，１２ａの径が同一であるため、拡張部１２の外径Ｄ３を円筒部１１の外径Ｄ２よりも小さくすることにより、拡張部１２の外径Ｄ３を円筒部１１の外径Ｄ２と等しくした場合と比べて、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さｔ１を薄くすることができる。すなわち、本実施形態では、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さｔ１を円筒部１１の厚さｔ２よりも薄くしている。これにより、図１に示す矢印Ｄｆの方向にアンカー本体１０を打ち込んだとき、すべての拡張片１２Ａ〜１２Ｄをコーン２０のテーパ面に沿って変形させやすくなる。

各拡張片１２Ａ〜１２Ｄの厚さｔ１が厚いほど、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄは変形しにくくなる。各拡張片１２Ａ〜１２Ｄが変形しにくいと、アンカー本体１０を打ち込むときのアンカー１の姿勢等に起因して、アンカー本体１０を打ち込んだときの力が拡張片１２Ａ〜１２Ｄのうちの一部の拡張片だけに作用したときに、この一部の拡張片だけが変形し、残りの拡張片は変形しにくくなる。すなわち、拡張片１２Ａ〜１２Ｄの変形量にばらつきが発生する。この場合には、一部の拡張片だけがコンクリート部Ｃに固着し、残りの拡張片がコンクリート部Ｃに固着しにくくなる。結果として、コンクリート部Ｃに固着されたアンカー１の引張強度が低下しやすくなる。

本実施形態では、上述したように、すべての拡張片１２Ａ〜１２Ｄを変形させやすくしているため、アンカー本体１０を打ち込んだときの力が拡張片１２Ａ〜１２Ｄのうちの一部の拡張片だけに作用したとしても、この一部の拡張片だけでなく、残りの拡張片も変形させることができる。これにより、すべての拡張片１２Ａ〜１２Ｄをコンクリート部Ｃに固着することができ、コンクリート部Ｃに固着されたアンカー１の引張強度が低下することを抑制できる。

さらに、各拡張片１２Ａ〜１２Ｄを変形させやすくすることにより、拡張部１２の貫通孔１２ａにコーン２０を挿入させやすくなり、アンカー本体１０を打ち込んだ後における拡張部１２からのコーン２０の突出量を減らすことができる。通常、アンカー１をコンクリート部Ｃに固着するとき、アンカー本体１０の端面は、図３に示すように、コンクリート部Ｃの壁面に揃えられる。ここで、拡張部１２からのコーン２０の突出量が多いほど、アンカー本体１０の端面をコンクリート部Ｃの壁面に揃えるために、穿孔Ｐの深さＨを深くしなければならない。本実施形態のように、拡張部１２からのコーン２０の突出量を減らすことにより、穿孔Ｐの深さＨを浅くすることができる。これにより、コンクリート部Ｃに穿孔Ｐを形成するときの作業負担を低減することができる。

また、拡張部１２からのコーン２０の突出量が多くなるほど、アンカー本体１０の一部がコンクリート部Ｃの壁面から突出しやすくなり、アンカー本体１０の端面をコンクリート部Ｃの壁面に揃えにくくなる。本実施形態のように、拡張部１２からのコーン２０の突出量を減らすことにより、アンカー本体１０の一部がコンクリート部Ｃの壁面から突出することを抑制でき、アンカー本体１０の端面をコンクリート部Ｃの壁面に揃えやすくなる。

（変形例）
本実施形態では、円筒部１１の貫通孔１１ａの内周面にねじ部を形成しているが、これに限るものではない。例えば、コーン２０に貫通孔を形成し、この貫通孔の内周面にねじ部を形成することができる。この場合には、ボルトのねじ部をアンカー本体１０の貫通孔１１ａ，１２ａに挿入して、コーン２０のねじ部に噛み合わせることができる。

一方、円筒部１１から突出するねじ部を形成することができる。この場合には、アンカー１をコンクリート部Ｃに固着したとき、円筒部１１に形成されたねじ部がコンクリート部Ｃの壁面から突出する。このねじ部にナットを噛み合わせることにより、取り付け物（例えば、サッシなどの外枠）を取り付けることができる。

一方、アンカー本体１０の長手方向に延びる軸部をコーン２０に一体的に形成することができる。この場合には、コーン２０に形成された軸部をアンカー本体１０の貫通孔１１ａ，１２ａに挿入して、この軸部の先端をアンカー本体１０から突出させることができる。そして、アンカー本体１０から突出した軸部を用いて、取り付け物（例えば、サッシなどの外枠）を取り付けることができる。ここで、軸部の表面にねじ部を形成することもできる。この場合には、ねじ部にナットを噛み合わせることにより、取り付け物を固定することができる。また、軸部を異形棒鋼とすることもできる。

本実施形態では、円筒部１１の貫通孔１１ａにボルトを連結しているが、これに限るものではない。例えば、円筒部１１の貫通孔１１ａに異形棒鋼を連結することができる。

（実施形態２）
本発明の実施形態２であるアンカーについて、図４を用いて説明する。本実施形態では、実施形態１と異なる点について主に説明する。本実施形態において、実施形態１で説明した部材と同様の機能を有する部材については、同一の符号を用いている。

本実施形態では、コーン２０が円筒部１１の貫通孔１１ａに配置されている。貫通孔１１ａは、径が一定である第１領域１１ａ１と、径が連続的に変化している第２領域１１ａ２とを有する。第２領域１１ａ２では、拡張部１２に向かって貫通孔１１ａの径が連続的に減少している。治具を貫通孔１１ａに挿入して、図４に示す矢印Ｄｆの方向にコーン２０を打ち込むと、コーン２０が貫通孔１１ａに沿って移動して拡張部１２の貫通孔１２ａに移動する。貫通孔１２ａの内周面はテーパ面であり、拡張部１２の基端部から先端部に向かって、貫通孔１２ａの径が連続的に減少している。

コーン２０が貫通孔１２ａに移動すると、コーン２０は、拡張部１２の径方向外側に向かって拡張部１２を広げる。実施形態１と同様に、拡張部１２は、複数の拡張片によって構成されているため、各拡張片は、コーン２０に押し込まれて、拡張部１２の径方向外側に向かって変形する。これにより、各拡張片は、コンクリート部Ｃに形成された穿孔Ｐの内周面を押し込んでコンクリート部Ｃに固着される。本実施形態では、第１実施形態と同様に、拡張部１２の外径Ｄ３を円筒部１１の外径Ｄ２よりも小さくして、各拡張片の基端部の厚さｔ１を、円筒部１１のうちの拡張部１２との接続部分（図４に示す円筒部１１の下端部分）の厚さｔ２よりも薄くしている。これにより、コーン２０を打ち込んだときに、すべての拡張片を変形させくなり、コンクリート部に対する固着力を確保することができる。

本発明の実施例について説明する。本実施例では、実施形態１で説明したアンカー１を用いた。ここで、拡張部１２の外径Ｄ３が１７．５，１６．９５，１６．８５［ｍｍ］である３種類のアンカー本体１０を用意した。すべてのアンカー本体１０について、円筒部１１の外径Ｄ２は１７．５［ｍｍ］（一定）であり、アンカー本体１０の長手方向における拡張部１２の長さは２０［ｍｍ］（一定）である。また、コーン２０の最大外径は１３．５［ｍｍ］であり、コーン２０の最小外径は１２．６［ｍｍ］である。

コンクリート部Ｃに形成した穿孔Ｐにアンカー１を配置して、アンカー本体１０が移動しなくなるまで、アンカー本体１０を打ち込むことにより、アンカー１をコンクリート部Ｃに固着した。この後、引張試験によってアンカー１の引張強度を測定した。具体的には、アンカー本体１０に引張試験装置を連結し、アンカー１がコンクリート部Ｃから抜けるまで、引張試験装置によってアンカー本体１０を引っ張りながら荷重を測定した。この測定中の最大荷重をアンカー１の引張強度とした。下記表１に測定結果を示す。

上記表１によれば、拡張部１２の外径Ｄ３が１６．８５［ｍｍ］であるとき、アンカー１の引張強度を大幅に向上させることができた。試験Ｎｏ．２，３を比較すると、比率ＲＤの差が０．０３であるとき、引張強度の差が２．９７［ｋＮ］である。一方、試験Ｎｏ．１，２を比較すると、比率ＲＤの差が０．０１であるとき、引張強度の差が５．７［ｋＮ］である。この結果から、拡張部１２の外径Ｄ３が１６．８５［ｍｍ］であるとき、アンカー１の引張強度を大幅に向上させることが分かる。この試験結果を考慮すると、比率ＲＤは、０．９６６以下であることが好ましい。

１：アンカー、１０：アンカー本体、１１：円筒部、１１ａ：貫通孔、１２：拡張部、
１２ａ：貫通孔、１２ｂ：溝、１２Ａ〜１２Ｄ：拡張片、１３：スリット、２０：コーン

Claims (5)

1. あと施工に用いられる金属製のアンカーであって、
   コーンと、
   円筒部と、前記円筒部の一端面から突出し、前記コーンによって外側に押し広げられる複数の拡張片によって構成された拡張部とを備えたアンカー本体と、を有し、
   前記拡張部の外径は、前記拡張部の先端から基端までの範囲内で一定であるとともに、前記円筒部の外径よりも小さく、
   前記拡張片の基端の厚さは、前記円筒部の前記一端面での厚さよりも薄いことを特徴とするアンカー。
2. 前記拡張部の周方向で隣り合う２つの前記拡張片の間に形成されるスリットは、前記円筒部上の所定位置まで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンカー。
3. 前記円筒部内に形成された貫通孔の径と、前記拡張部内に形成された貫通孔の径とが互いに等しく、
   前記円筒部の外径に対する前記拡張部の外径の比率が０．９６６以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンカー。
4. 前記コーンの一部が前記拡張部内に挿入されており、
   前記アンカー本体の打ち込みによって前記拡張片が前記コーンの外面に沿って移動することにより、前記拡張片が押し広げられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のアンカー。
5. 前記コーンの全体が前記アンカー本体内に配置されており、
   前記コーンは、前記拡張部内に打ち込まれることにより、前記拡張片を押し広げることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンカー。