JP2020148025A - フレーム用継手 - Google Patents
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Abstract
Description
あらかじめパイプ材と継手に配線を通してからフレームを組み上げる工法も考えられるが、このような工法ではフレームの組み上げ時に配線が邪魔になりやすく、また、いったんフレームが組み上げられると、パイプ材と継手の内側に配線が隠れてしまい、配線の修理や交換などのメンテナンスが面倒になる。
従来、このようにドーム型構造物のフレームに配線を通すことを考慮したフレーム用継手はほとんど知られていない。
加えて、立体的なフレームの軸線(ゲージライン)が集まる継手部分には、その負荷応力に耐えうる十分な強度を要求される。このため、このような部分に開放型の継手を採用する場合にはフレーム強度の低下を抑制する対策が重要となる。
前記課題を解決するために本発明によるフレーム用継手は、下記の構成を備えるものとした。すなわち、
本体部(5)と、この本体部から分岐する複数の枝部(6)とを備え、これらの枝部にフレーム(F)のパイプ材(20)が差し込まれる継手(10)であって、
前記本体部は、
底壁(7)と、
この底壁の外周に沿って立ち上げられる環状壁(8)と、
前記底壁および前記環状壁の内側に仕切られて上方に開放する本体空間(R)と、を備える一方、
前記枝部は、
前記環状壁の外側に前記フレームのそれぞれ異なる軸線に沿って形成される枝管(9)と、
前記枝管の内側に貫通するともに、一端が前記枝管の先端側に開放し、他端が前記枝管の根元側で前記本体空間に開放する枝空間(S)と、を備える構成とした。
また、本発明の構成によれば、継手の本体部の形状として、底壁の外周に沿って環状壁が立ち上げられる形状を採用するため、底壁により環状壁を補強しつつ、環状壁にかかる応力集中を緩和することができる。これにより、このような継手形状と高強度の材料とを組み合わせることで、ドーム型構造物のフレーム強度を十分に確保することが可能となる。
本発明のフレーム用継手は、第1発明の構成を備えるものであって、前記枝管の内周面が、前記枝管の先端側から根元側にかけて前記枝空間がしだいに狭くなるように傾斜するテーパ面(9b)であり、かつ、 前記枝管の外周面が、前記パイプ材の内周面に摺接する円筒面である構成とした。
また、枝管の外周面が、パイプ材の内周面に摺接する円筒面であるため、枝管の内側のテーパ面と相俟って枝管自体の根元側の肉厚が先端側よりも大きくなる。これにより、枝管の曲げ強度を高めてフレーム強度を向上させることができる。
第3発明のフレーム用継手は、第1発明または第2発明の構成を備えるものであって、前記底壁に、前記本体空間から前記底壁の下方の空間に抜ける補助孔(H)が設けられる構成とした。
第1〜3発明は、ドーム型構造物のフレームに適用することが望ましいが、フレームの用途は特に限定されない。イベント会場や展示会場におけるブースを確保するものであってもよいし、居住用であってもよい。その他、施設ゲートやドローン(無人航空機)のガードフレームといった用途であってもよい。このようなドーム型構造物のフレームに配線を通すことによりドーム内の空間に電源を確保したり、照明器具等を取り付けることができる。
フレームの形状は、多面体あるいは球面体形状の他、円錐形状、角錐形状、円筒形状、多角筒形状でもよいし、これらの形状の一部であっても構わない。その他、トンネル状のフレームであってもよい。特に、切頂二十面体形状(サッカーボール形状)のフレームに本発明を採用すると効果的である。
第1〜3発明には本明細書に記載される他の発明を組み合わせてもよい。
上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の構成要素との対応関係を示すものである。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、イベント会場等に設置されるドーム型構造物に本発明を適用したものである。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
図2に示すように、本実施形態のドーム型構造物は、切頂二十面体の形状を有するフレームFを備えている。切頂二十面体は、正五角形と正六角形と立体的に組み合わさったいわゆるサッカーボール形状である。本実施形態では、切頂二十面体の底部を除いた上側の部分がフレームFとなっている。フレームFの正五角形または正六角形の面には必要に応じてシートやパネルが取り付けられる。このフレームFの内側が外部スペースから隔離された個別の空間となる。
継手10の材料としては、たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄鋼、ステンレス鋼、黄銅、インバー等の金属や合金、ポリエチレン(PE)樹脂、ポリアミド(PA)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂等のエンジニアリングプラスチック、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、セルロース繊維強化プラスチック等の繊維複合材料等が挙げられる。
特に、イベント会場等に設置するフレームFの材料としては、軽量で優れた強度をもつ炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を採用するのが望ましい。
環状壁8の外側の輪郭は、平面方向からみて各枝部6の根元付近を頂点とする三角形をなすように連なっている。これにより、環状壁8が各枝部6の間でリブとして作用し、継手10の強度を高めている。
次に、継手10の使用方法について説明する。
フレームFを組み上げる場合、まず必要な個数のパイプ材20と継手10を準備する。本実施形態のフレームFでは、切頂二十面体形状の各辺および各頂点ですべて同一のパイプ材20および継手10を使用する。切頂二十面体がカットされた底辺およびこれを含む頂点には専用のパイプ材30および継手(図示省略)を使用する。
フレームFを組み上げる手順としては、図2に示すように、たとえば最初に5本のパイプ材20を5個の継手10で繋ぎ合わせて五角形のパーツを作製する。このように繋ぎ合わせた五角形のパーツを所定数だけ作製し、続いて、これらのパーツ同士を、残りのパイプ材20と継手10を用いて繋ぎ合わせる。このとき、各パーツの継手10に余った枝部6(枝管9)同士をパイプ材20で繋ぎ合わせることにより、各パーツの正五角形の各辺に正六角形が隣り合う格好になる。このように形成したドーム形状のフレームに底部のパイプ材30と継手を繋ぐことにより、フレームFが完成する。
配線Lを分ける場合には、図6(A)に示すように、本体空間Rに分岐用のコネクタCを設けてもよい。フレームF内の空間に配線を引き込む場合には、図6(B)に示すように、本体空間Rから補助孔Hを通して配線Lを底壁7の下方に取り出す。
このように各継手10の開放空間(本体空間Rおよび枝空間S)に順次配線を通していくことで、フレームFの必要な箇所に配線設備を設けることができる。
また、LEDなどのイルミネーション用の配線をフレームFに通してもよい。この場合、透明なパイプ材20を使用することにより、フレームF自体を発光させて電飾効果を高めるといったことも可能になる。
このように本実施形態の継手10によれば、継手10の枝部6から本体部5にかけて一体的に連なる開放空間(本体空間Rおよび枝空間S)が形成されるため、この開放空間を利用することでフレームFのパイプ材20に配線を簡単に通すことができる。フレームFを組み上げた後でも開放空間を通してパイプ材20に配線を取り回すことができるため、配線の修理や交換等のメンテナンス作業を簡単に行うことができる。
さらに、枝管9の外周面が、パイプ材20の内周面に摺接する円筒面であるため、枝管9の内側のテーパ面9bと相俟って枝管9の根元側の肉厚が先端側よりも大きくなる。これにより、枝管9の曲げ強度を高めてフレームFの強度を向上させることができる。
前述した実施形態1では、ドーム型構造物のフレームFに配線を通す使用例を説明したが、他の使用方法としては、配線に代えて補強用の芯材をフレームFに通してもよい。
図7に示すように、使用例2のフレームFは、パイプ材20に棒ネジ12が通される。パイプ材20の両端に実施形態1と同様の継手10が連結されている。この継手10の本体空間Rに棒ネジ12の両端が突き出しており、この棒ネジ12の両端にワッシャ13とナット14が嵌まる。なお、図7にはフレームFの一箇所のパイプ材20を示しているが、他のパイプ材20にも同様に棒ネジ12が通される。
なお、図7の使用例では、フレーム補強用の芯材として、棒ネジ12を使用しているが、これに代えてワイヤ等を使用することももちろん可能である。
本発明の実施形態として継手10の構成を説明したが、実施形態は、これに限られることなく種々の変形を伴ってもよい。
図8に示す変形例1は、継手10に着脱可能な蓋を設けたものである。蓋15は、環状壁8の上側で本体空間Rを塞ぐように取り付けられる。蓋16は、底壁7の下側で補助孔Hを塞ぐように取り付けられる。
このように継手10に蓋15,16を取り付けることにより、本体空間Rを外部から隠すことが可能になる。これにより、配線や芯材が継手10の外側に露出することを防止することができ、フレームFの見た目を良好にすることができる。
図9(A)に示すように、継手40は、底壁7の外周に沿って環状壁8が立ち上げられ、この環状壁8の外側に斜め上向きに枝管9が形成されている。これらの枝管9は、フレームFの軸線に沿って延びており、前述した実施形態の継手10と比較すると、枝管9の向きが上下対称の位置関係になる。なお、図9では、底壁7の補助孔Hが省略されているが、必要に応じて底壁7に補助孔Hを設けてもよい。
6・・・枝部
7・・・底壁
8・・・環状壁
9・・・枝管
9a・・・厚肉部
9b・・・テーパ面
10・・・継手
20,30・・・パイプ材
F・・・フレーム
H・・・補助孔
L・・・配線
R・・・本体空間
S・・・枝空間
Claims (3)
- 本体部(5)と、この本体部から分岐する複数の枝部(6)とを備え、これらの枝部にフレーム(F)のパイプ材(20)が差し込まれる継手(10)であって、
前記本体部は、
底壁(7)と、
この底壁の外周に沿って立ち上げられる環状壁(8)と、
前記底壁および前記環状壁の内側に仕切られて上方に開放する本体空間(R)と、を備える一方、
前記枝部は、
前記環状壁の外側に前記フレームのそれぞれ異なる軸線に沿って形成される枝管(9)と、
前記枝管の内側に貫通するともに、一端が前記枝管の先端側に開放し、他端が前記枝管の根元側で前記本体空間に開放する枝空間(S)と、を備えることを特徴とする、フレーム用継手。 - 請求項1記載の継手であって、前記枝管の内周面が、前記枝管の先端側から根元側にかけて前記枝空間がしだいに狭くなるように傾斜するテーパ面(9b)であり、かつ、 前記枝管の外周面が、前記パイプ材の内周面に摺接する円筒面である、フレーム用継手。
- 請求項1または2記載の継手であって、前記底壁に、前記本体空間から前記底壁の下方の空間に抜ける補助孔(H)が設けられる、フレーム用継手。
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