JP2021178330A - 接合部材の製造方法、接合部材、及び、骨組み構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製の管状部材を接合するための金属製の接合部材を管状部材と同一組成の材料で形成することができる接合部材の製造方法を提供する。【解決手段】金属製の押出成形体を押出方向であるＺ方向に直交する平面で切断する切断工程を経て接合部材を形成する製造方法であり、押出成形体として、中実の直方体でＺ方向に貫通する長孔１５，１６を有する基部１０と、その四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、Ｚ方向に直交するＸ方向及びＹ方向にそれぞれ延出している一対の第一挿入片１１，１２とを備える第一押出成形体ＥＢ１を使用する。【選択図】図１

Description

本発明は、管状部材を接合するための接合部材の製造方法、該製造方法により製造される接合部材、及び、該接合部材で管状部材を接合することにより形成される骨組み構造体に関するものである。

角型パイプや丸型パイプ等の管状部材を接合して骨組み構造体を形成するために、従前より、二以上の管状部材を接合するための接合部材（継手）が使用されている。例えば、管状部材が内部に嵌め込まれる筒状部の複数が結合された接合部材が、提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１の接合部材は、三つの筒状部が互いに直角をなすように結合されたものである。

また、管状部材が外側に嵌め込まれる部分の複数が結合された接合部材が、提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２の接合部材は、管状部材が外側に嵌め込まれる部分である脚挿部の複数が、それぞれ直角をなすようにブロック状の基部と一体成形されているものであり、二つの脚挿部が直角をなす二方向へ延びている二本脚型、三つの脚挿部が直角をなす三方向へ延びている三本脚型、四つの脚挿部が直角をなす四方向へ延びている四本脚型、五つの脚挿部が直角をなす五方向へ延びている五本脚型、及び、六つの脚挿部が直角をなす六方向へ延びる六本脚型が用意されている。

このような接合部材は、樹脂製のものと金属製のものに大別される。樹脂製の接合部材は、機械的強度が低く、耐候性に劣るという問題がある。一方、金属製の接合部材は、機械的強度や耐候性の点では、樹脂製の接合部材より優れているものの、熱膨張率の差異に起因する歪みの問題がある。この問題について説明すると、従前より、金属製の接合部材を一体成形する場合、ダイカストで製造されるのが一般的である。特許文献１，２に例示されるように、三次元的な骨組み構造を形成するために、少なくとも直交する三つの方向に延びる部分を有する接合部材を一体成形しようとすると、ダイカストでなければ製造できないからである。

ところが、金属製の管状部材（パイプ）は、押出型材である。同一の金属をベースとしていても、押出成形用の合金（展伸材用合金）とダイカスト用の合金（鋳物用合金）とでは、組成（金属の成分及び比率）が相違している。そのため、金属の押出型材である管状部材がダイカストで成形された金属製の接合部材によって接合されていると、組成の相違に伴う熱膨張率の差異に起因して、歪みが生じてしまう。接合箇所ひとつ当たりの歪みは小さくとも、多数の管状部材を接合して大型の骨組み構造を構築した場合は歪みも大きなものとなり、設置面への設置が不安定となったりガタツキが生じたりするおそれがある。

そこで、本発明者は、樹脂製のものより機械的強度が高く耐候性に優れる金属製の接合部材を、管状部材と同一組成の材料で形成すべきであると考えた。

特開２０１８−３５９０６号公報 特開２０１９−２０８５６４号公報

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、金属製の管状部材を接合するための金属製の接合部材を管状部材と同一組成の材料で形成することができる接合部材の製造方法、該製造方法により製造される接合部材、及び、該接合部材で管状部材を接合することにより形成される骨組み構造体の提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかる接合部材の製造方法は、
「金属製の押出成形体を押出方向であるＺ方向に直交する平面で切断する切断工程を経て接合部材を形成する製造方法であり、
前記押出成形体として、
中実の直方体で、前記Ｚ方向に貫通する孔部を有する基部と、
該基部の前記Ｚ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、前記Ｚ方向に直交するＸ方向またはＹ方向に延出している一対の第一挿入片とを備え、前記Ｚ方向に直交する断面の形状が単一である第一押出成形体を使用し、
該第一押出成形体を前記切断工程に供して第一接合部材を製造する」ものである。

本製造方法で製造される第一接合部材は、Ｘ方向またはＹ方向に延出している一対の第一挿入片を二対以上備えているため、一対の第一挿入片に管状部材の端部を相対的に嵌め込むことにより管状部材を接合することができる。第一接合部材は押出成形体を押出方向に直交する平面で切断することによって製造されるため、押出型材である管状部材と同一組成の金属材料で形成することが可能である。そのため、本製造方法で製造される第一接合部材を使用することにより、熱膨張率の差異に起因して歪みが生じるおそれのない骨組み構造体を構築することができる。

本発明にかかる接合部材の製造方法は、上記構成に加え、
「前記押出成形体として、
前記Ｚ方向に平行な長方形の平面部と、
該平面部の中央において前記平面部から直角に延出していると共に前記Ｚ方向に延びている突起部と、
前記平面部の前記突起部が延出している面とは反対側の面において、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれに沿って、前記平面部から直角に延出している一対の第二挿入片を備え、前記Ｚ方向に直交する断面の形状が単一である第二押出成形体を使用し、
該第二押出成形体を前記切断工程に供した後、前記突起部が前記孔部に嵌入される長さとなるように前記突起部の両端を切除することにより第二接合部材を製造する」ものとすることができる。

本製造方法では、第一接合部材に加えて第二接合部材を製造する。第二接合部材の突起部を第一接合部材の孔部に嵌入させることにより、第一接合部材の第一挿入片が延出しているＸ方向またはＹ方向と直交する方向に第二接合部材の第二挿入片を延出させ、これに管状部材の端部を嵌め込んで接合することができる。つまり、第一接合部材と第二接合部材の双方を使用することにより、三次元的な骨組み構造体を構築することができる。

第二接合部材は、押出成形体を押出方向に直交する平面で切断した後、付加的にごく簡単な切除工程を行うのみで製造されるため、押出型材である管状部材と同一組成の金属材料で形成することが可能である。従って、第一接合部材に加えて本製造方法で製造される第二接合部材を使用することにより、熱膨張率の差異に起因して歪みが生じるおそれなく、三次元的な骨組み構造体を構築することができる。

次に、本発明にかかる接合部材は、
「中実の直方体または立方体で、一方向に貫通する孔部を有する基部と、
該基部の前記孔部の貫通方向であるＺ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、前記Ｚ方向に直交するＸ方向またはＹ方向にそれぞれ延出している一対の第一挿入片と、
を具備する」ものである。

これは、上記の製造方法で製造される第一接合部材の構成である。

本発明にかかる骨組み構造体は、
「角型の管状部材が第一接合部材及び第二接合部材によって接合されることにより構築されている骨組み構造であり、
前記第一接合部材は、
中実の直方体または立方体で、一方向に貫通する孔部を有する基部、及び
該基部の前記孔部の貫通方向であるＺ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、前記Ｚ方向に直交するＸ方向またはＹ方向にそれぞれ延出している一対の第一挿入片を備えている一方、
前記第二接合部材は、
正方形または長方形の平面部、
該平面部の中央において前記平面部から直角に、且つ、前記孔部に嵌入される長さに延出している突起部、及び、
前記平面部の前記突起部が延出している面とは反対側の面において、一対の側辺それぞれに沿って、前記平面部から直角に延出している一対の第二挿入片を備えており、
前記管状部材の端部に一対の前記第一挿入片が嵌入されることにより、複数の前記管状部材が複数の前記第一接合部材によって接合されることにより二次元フレーム状の骨組み構造体が構築されており、
前記第一接合部材の前記孔部に前記突起部を嵌入させている前記第二接合部材の一対の前記第二挿入片に、その端部を嵌入させている前記管状部材が、前記二次元フレーム状の骨組み構造体に対して直角に立設している」ものである。

これは、上記の製造方法で製造された第一接合部材及び第二接合部材を使用して管状部材を接合することにより構築される、三次元的な骨組み構造体の構成である。全ての構成要素を押出成形によって製造することができるため、全ての構成要素を同一組成の金属製とすることができる。これにより、多数の管状部材を接合することによって構築される大型の骨組み構造体であっても、部材間の熱膨張率の差異に起因して骨組み構造体に歪みが生じてしまうという問題を、解消することができる。

また、全ての構成要素を同一組成の金属製とすることができるため、廃棄の際に材料ごとに分別する煩雑な作業が不要である。

本発明にかかる骨組み構造体は、上記構成に加え、
「一対の前記第一挿入片及び一対の前記第二挿入片のそれぞれは、対をなす相手との間に楔部材を保持するための楔保持部を備えている一方、
前記管状部材は端部の近傍において側面の一つを厚さ方向に貫通するスリットを備えており、
前記スリットに挿入された楔部材が前記楔保持部に保持されている」ものとすることができる。

本構成では、一対の第一挿入片の間、及び、一対の第二挿入片の間に、楔部材を保持させる。これにより、第一接合部材及び第二接合部材にそれぞれ接合された管状部材に外力が作用した際に、第一挿入片や第二挿入片が歪んだり座屈したりするおそれを低減し、機械的強度の高い骨組み構造体を構築することができる。

以上のように、本発明によれば、金属製の管状部材を接合するための金属製の接合部材を管状部材と同一組成の材料で形成することができる接合部材の製造方法、該製造方法により製造される接合部材、及び、該接合部材で管状部材を接合することにより構築される骨組み構造体を、提供することができる。

（ａ）Ｌ字形の第一接合部材のＸＹ断面であり、（ｂ）第一押出成形体からＬ字形の第一接合部材を製造する方法を説明する図である。 Ｔ字形の第一接合部材のＸＹ断面である。 十字形の第一接合部材のＸＹ断面である。 （ａ）楔部材のＸＹ断面であり、（ｂ）楔部材を平板部に対面する方向から見た図であり、（ｃ）楔部材の斜視図である。 （ａ）第二押出成形体のＸＹ断面であり、（ｂ）第二接合部材を突起部側から見た図であり、（ｃ）第二押出成形体から第二接合部材を製造する過程を説明する図であり、（ｄ）第二接合部材の斜視図である。 （ａ）第三押出成形体のＸＹ断面図であり、（ｂ）第三接合部材を突起部側から見た図であり、（ｃ）第三接合部材の斜視図である。 二次元フレーム状の骨組み構造体の構築を説明する分解斜視図である。 二次元フレーム状の骨組み構造体の部分斜視図である。 （ａ）図８の骨組み構造体を高さ方向の中央で切断した断面図であり、（ｂ）図８におけるＡ−Ａ線断面図である。 三次元の骨組み構造体の構築を説明する分解斜視図である。 三次元の骨組み構造体の部分斜視図である。 三次元の骨組み構造体の分解斜視図である。

以下、本発明の一実施形態である接合部材の製造方法、この製造方法により製造される複数種類の接合部材、及び、これらの接合部材を使用して構築される骨組み構造体について、図面を用いて説明する。

本実施形態の骨組み構造体は、管状部材５０が接合部材によって接合されることによって構築される。管状部材５０は、押出型材である角型（角パイプ）であり、軸方向に直交する断面（以下、「直交断面」と称する）の外形は正方形である。ここでは、直交断面の外形である正方形の一辺の長さをＬとし、管状部材５０の肉厚をｄとする。そうすると、管状部材５０において直交断面の内形である正方形の一辺の長さは、Ｌ−２ｄである。

管状部材５０は、両端部それぞれの近傍において、四つの側面のうちの一つの側面を厚さ方向に貫通するスリット５５を備えている（図７参照）。スリット５５は、管状部材５０の軸方向に直交する方向に、側面を貫通しない長さに延びている。このようなスリット５５は、押出型材である管状部材に穿孔加工を施すことにより製造される。

本実施形態では、接合部材として、第一接合部材、第二接合部材４０、及び、第三接合部材３０が使用され、更に、接合の補強のために楔部材２０が使用される。

本実施形態では第一接合部材に三つのタイプがあり、これらを区別する場合は、Ｌ字形の第一接合部材１、Ｔ字形の第一接合部材２、及び、十字形の第一接合部材３と称し、区別する必要がない場合は、第一接合部材と総称する。何れのタイプの第一接合部材も、金属製の押出成形体を得る押出成形工程と、押出成形体を押出方向に直交する平面で切断する切断工程とを具備する製造方法によって製造される。ここでは、押出方向をＺ方向と称し、Ｚ方向に直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とする。押出方向に直交する平面はＸＹ平面であり、押出成形体をＸＹ平面で切断した断面をＸＹ断面と称する。

第一接合部材の元となる第一押出成形体は、中実の直方体で、押出方向（Ｚ方向）に貫通する孔部を有する基部１０と、基部１０のＺ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、Ｘ方向またはＹ方向に延出している一対の第一挿入片１１，１２とを備えている。押出成形体であるため、押出方向に直交する断面の形状、すなわち、ＸＹ断面の形状は、押出方向の全長にわたり単一である。

このような第一押出成形体のうち、基部１０におけるＺ方向に平行な四つの側面の内の一つの側面から一対の第一挿入片１１がＸ方向に延出している共に、隣接する側面の一つから一対の第一挿入片１２がＹ方向に延出している押出成形体ＥＢ１（図１（ｂ）参照）を、ＸＹ平面（図１（ｂ）における一点鎖線）で切断することにより、Ｌ字形の第一接合部材１が製造される。

また、基部１０におけるＺ方向に平行な四つの側面のうち、対向する一対の側面からそれぞれＸ方向及びＹ方向の一方に一対の第一挿入片が合計二対延出していると共に、対向する他の一対の側面の一つからＸ方向及びＹ方向の他方に一対の第一挿入片が延出している押出成形体をＸＹ平面で切断することにより、図２に示すように、Ｔ字形の第一接合部材２が製造される。ここでは、Ｘ方向に二対の第一挿入片１１が延出しており、Ｙ方向に一対の第一挿入片１２が延出している場合を例示している。

更に、基部１０におけるＺ方向に平行な四つの側面のうち、対向する一対の側面からそれぞれＸ方向に一対の第一挿入片１１が合計二対延出していると共に、対向する他の一対の側面からそれぞれＹ方向に一対の第一挿入片１２が合計二対延出している押出成形体をＸＹ平面で切断することにより、図３に示すように、十字形の第一接合部材３が製造される。

何れのタイプの第一接合部材においても、一対の第一挿入片１１，１２は、基部１０におけるＺ方向に延びる一対の側辺それぞれより“所定間隔を空けた内側で”延出させている。この“所定間隔”は、管状部材５０の肉厚ｄに略等しく設定される。なお、本実施形態では、一対の第一挿入片１１，１２それぞれの外表面に、傾斜突起１８が複数形成されている。ＸＹ断面においては、複数の傾斜突起１８はそれぞれ先端から基部１０に向かって外側に傾斜するように連設されており、Ｚ方向においては第一挿入片１１，１２それぞれの全長にわたり傾斜突起１８が形成されている。

何れのタイプの第一接合部材においても、一対の第一挿入片１１，１２は、それぞれ対をなす相手部材との間に楔部材２０を保持するための楔保持部１４を備えている。具体的には、第一挿入片１１，１２は、それぞれ対をなす相手部材に向かって突出している小突起１３を二つずつ備えている。小突起１３は、Ｚ方向においては第一挿入片１１，１２それぞれの全長にわたり形成されている。これらの小突起１３の位置は、第一挿入片１１，１２において対をなす一方の挿入片に設けられた小突起１３と他方に設けられた小突起１３とが正対するように設定されている。このような四つの小突起１３により、一対の第一挿入片１１の間、及び、一対の第一挿入片１２の間に、楔部材２０を挿入して保持させる空隙としての楔保持部１４がそれぞれ形成されている。基部１０から楔保持部１４の中心までの距離は、管状部材５０における端部からスリット５５の中心までの距離に相当する。

何れのタイプの第一接合部材においても、基部１０はＸＹ断面の外形が正方形である中実ブロックである。この正方形の一辺の長さは、管状部材５０の直交断面の外形である正方形の一辺の長さＬと略等しく設定される。また、基部１０のＺ方向の長さは、管状部材５０の直交断面の内形である正方形の一辺の長さＬ−２ｄと略等しく設定される。

基部１０をＺ方向に貫通している孔部は、Ｘ方向に基部１０を貫通することなく所定長さで延びている長孔１５と、Ｙ方向に基部１０を貫通することなく同一の長さで延びている長孔１６とが、十字形に交差している形状である。長孔１５及び長孔１６は、幅長さも同一である。

楔部材２０は、金属製の押出成形体を得る押出成形工程と、押出成形体を押出方向に直交する平面で切断する切断工程とを具備する製造方法によって製造される。楔部材２０のもととなる押出成形体は、Ｚ方向に平行な長方形の平板部２１と、平板部２１のＺ方向に平行な一対の端辺のうち一辺に沿って設けられた頭部２５とを備えている。このような押出成形体を、ＸＹ平面で切断することにより、図４に示す楔部材２０が製造される。図４（ａ）に示すように、楔部材２０のＸＹ断面において、頭部２５は平板部２１より肉厚が大きく形成されている。頭部２５の厚さ（図４（ａ）におけるＸ方向の長さ）は、管状部材５０におけるスリット５５の幅に相当し、頭部２５の高さ（図４（ａ），（ｂ）におけるＹ方向の長さ）は、管状部材５０の肉厚ｄに相当する。また、楔部材２０のＺ方向の長さは、第一挿入片１１，１２のうち対をなす挿入片間の距離に相当し、平板部２１の厚さ（図４（ａ）におけるＸ方向の長さ）は、第一挿入片１１，１２ひとつ当たりに二つ設けられた小突起１３間の距離に相当する。

第一接合部材及び楔部材２０は、押出成形体をＸＹ平面で切断することにより最終製品とされたが、第二接合部材４０及び第三接合部材３０は、押出成形体をＸＹ平面で切断した後に、若干の加工を施すことにより製造される。つまり、第二接合部材４０及び第三接合部材３０は、金属製の押出成形体を得る押出成形工程と、押出成形体を押出方向に直交する平面で切断する切断工程と、切断された押出成形体において一部を切除する切除工程とを具備する製造方法によって製造される。

第二接合部材４０の元となる第二押出成形体ＥＢ２は、図５（ｃ）に示すように、Ｚ方向に平行な長方形の平面部４１と、平面部４１の中央において平面部４１から直角に延出していると共にＺ方向に延びている突起部４５と、平面部４１の突起部４５が延出している面とは反対側の面において、Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれに沿って、平面部４１から直角に延出している一対の第二挿入片４２とを備えている。

一対の第二挿入片４２は、それぞれの外表面に傾斜突起４８を複数備えている。傾斜突起４８は、第一接合部材の傾斜突起１８と同様に、ＸＹ断面において先端から平面部４１に向かって外側に傾斜するように形成されている。また、第二挿入片４２は、第一接合部材の第一挿入片１１，１２と同様に、対をなす相手部材との間に楔部材２０を保持するための楔保持部４４を備えている。第二接合部材４０の楔保持部４４は、第一挿入片１１，１２において楔保持部１４を形成している小突起１３と同様の構成である、小突起４３によって形成されている。

第二押出成形体ＥＢ２における突起部４５は、ＸＹ断面における形状が長方形で、Ｚ方向の全長にわたり延びている突条である。突起部４５の幅長さ（図５（ａ）におけるＸ方向の長さ）は、第一接合部材の長孔１５及び長孔１６に嵌入される幅長さに設定されている。突起部４５において、平面部４１に対して直角をなしている二つの側面には、微小な傾斜突起４６が複数形成されている。これらの傾斜突起４６は、傾斜突起４８と同様に、ＸＹ断面において先端から平面部４１に向かって外側に傾斜するように形成されている。

このような第二押出成形体ＥＢ２を、切断工程においてＸＹ平面（図５（ｃ）における一点鎖線）で切断する。これにより得られる切断体４０ｐに対して、切除工程では、突起部４５の両端部４５ｒを切除する加工を行う（図５（ｂ）参照）。切除される部分の長さは、残る突起部４５のＺ方向の長さが、第一接合部材の長孔１５及び長孔１６に嵌入される長さとなるように設定される。

このような切除工程を経て、次の構成の第二接合部材４０が製造される。すなわち、第二接合部材４０は、正方形の平面部４１、平面部４１の中央において平面部４１から直角に、且つ、長孔１５及び長孔１６に嵌入される長さに延出している突起部４５、及び、平面部４１の突起部４５が延出している面とは反対側の面において、一対の側辺それぞれに沿って、前記平面部４１から直角に延出している一対の第二挿入片４２を備えている構成のである。このような構成の第二接合部材４０において、平面部４１の外形である正方形の一辺の長さは、管状部材５０の直交断面の内形である正方形の一辺の長さＬ−２ｄより僅かに小さく設定される。

第三接合部材３０の元となる第三押出成形体ＥＢ３は、Ｚ方向に平行な長方形の第二平面部３１と、第二平面部３１の中央において第二平面部３１から直角に延出していると共にＺ方向に延びている第二突起部３５とを備えている。第二突起部３５は、第二接合部材４０の突起部４５と同一の幅長さであり、突起部４５が有する微小突起４６と同様の微小突起３６を有している。

このような第三押出成形体ＥＢ３を、切断工程においてＸＹ平面で切断することにより得られる切断体に対して、切除工程を行う。この切除工程では、第二接合部材４０の製造方法に関して上述した切除工程と同様に、突起部３５のＺ方向の長さが第一接合部材の長孔１５及び長孔１６に嵌入される長さとなるように、突起部３５の両端部を切除する加工を行う。

このような切除工程を経て、次の構成の第三接合部材３０が製造される。すなわち、正方形の第二平面部３１、及び、第二平面部３１の中央において第二平面部３１から直角に、且つ、長孔１５及び長孔１６に嵌入される長さに延出している第二突起部３５を備えている構成である。このような構成の第三接合部材３０において、第二平面部３１の外形である正方形の一辺の長さは、管状部材５０の直交断面の外形である正方形の一辺の長さＬと略等しく設定される。また、第二平面部３１の厚さは、管状部材５０の肉厚ｄと略等しく設定される。

次に、上記の製造方法により製造される各部材を用いた骨組み構造体の構築について、説明する。二次元フレーム状の骨組み構造体を構築する際は、管状部材５０、第一接合部材、楔部材２０、第三接合部材３０を使用する。第一接合部材は、押出方向であるＺ方向が高さ方向となる向きで使用すると、骨組み構造体を構築する作業が行い易い。管状部材５０と第一接合部材との接合は、図７に示すように、第一接合部材（ここではＬ字形の第一接合部材１）の第一挿入片１１，１２の一対に、一つの管状部材５０の端部を外嵌させることにより行う。第一挿入片１１，１２には傾斜突起１８が形成されており、傾斜突起１８は第一挿入片１１，１２の先端から基部１０に向かって外側に傾斜しているため、第一挿入片１１，１２の管状部材５０への相対的な嵌め込みが案内されると共に、いったん嵌め込まれた後の管状部材５０の引き抜きが防止される。

また、上記のように、第一挿入片１１，１２の一対は、それぞれ基部１０においてＺ方向に延びる一対の側辺それぞれより、管状部材５０の肉厚ｄ分だけ内側で延出させている。そのため、第一挿入片１１，１２の一対に外側から管状部材５０が嵌め込まれた状態では、図９（ａ）に示すように、管状部材５０の側面と基部１０の側面とが同一平面上となり、外観がよいものとなる。

第一挿入片１１，１２の一対に管状部材５０が嵌め込まれたら、管状部材５０の端部近傍に形成されているスリット５５に楔部材２０を挿し込む。第一挿入片１１，１２に形成されている楔保持部１４とスリット５５とは、上述したように位置関係を対応させているため、図９（ａ）に示すように、二対の小突起１３の間の空隙である楔保持部１４に楔部材２０の平板部２１が保持される。また、上述したように、楔部材２０の頭部２５の高さと幅長さはそれぞれ管状部材５０の肉厚とスリット５５の幅長さに対応させているため、図９（ｂ）に示すように、楔部材２０の頭部２５が管状部材５０のスリット５５に嵌め込まれた状態となる。従って、第一接合部材の第一挿入片１１，１２に嵌め込まれた管状部材５０に対して外力が作用したときに、第一挿入片１１，１２が歪んだり座屈したりするおそれが、楔部材２０によって防止されている。

Ｌ字形の第一接合部材１により、軸方向をＸ方向とする一本の管状部材５０と軸方向をＹ方向とする一本の管状部材５０とを、Ｌ字形に接合することができる。Ｔ字形の第一接合部材２により、軸方向をＸ方向とする二本の管状部材５０と軸方向をＹ方向とする一本の管状部材５０とを、Ｔ字形に接合することができる。十字形の第一接合部材３により、軸方向をＸ方向とする二本の管状部材５０と軸方向をＹ方向とする二本の管状部材５０とを、十字形に接合することができる。

第一接合部材は、Ｚ方向を押出方向とする第一押出成形体をＸＹ平面で切断することにより製造された部材であるため、Ｚ方向の両端面はそれぞれ不可避に凹凸を有さない単一平面となる。そのため、第一接合部材の部分である第一挿入片１１，１２に外側から管状部材５０を嵌め込むと、不可避に、管状部材５０の下面より第一接合部材の基部１０の下面が管状部材５０の肉厚分だけ高くなり、管状部材５０の上面より第一接合部材の基部１０の上面が管状部材５０の肉厚分だけ低くなる段差が生じる。二次元フレーム状の骨組み構造体がこのような段差を有していると、設置面への設置が不安定となったりガタツキが生じたりするおそれがある。

そこで、このような段差をなくすために、本実施形態では第三接合部材３０を使用する。具体的には、第三接合部材３０の第二突起部３５を第一接合部材の長孔１５または長孔１６に嵌め込むことにより、第三接合部材３０を第一接合部材に接続する。基部１０の下面における段差をなくしたいときは、第三接合部材３０を基部１０の下方から長孔１５または長孔１６に嵌め込み、基部１０の上面における段差をなくしたいときは、第三接合部材３０を基部１０の上方から長孔１５または長孔１６に嵌め込む。ここでは、基部１０の下方及び上方の双方から第三接合部材３０を、Ｌ字形の第一接合部材１に接続する場合を図示している。第二突起部３５には傾斜突起３６が形成されており、傾斜突起３６は第二突起部３５の先端から第二平面部３１に向かって外側に傾斜しているため、長孔１５または長孔１６への第二突起部３５の嵌め込みが案内されると共に、いったん嵌め込まれた後の第二突起部３５の引き抜きが防止される。

そして、上述したように、第三接合部材３０の第二平面部３１の厚さは管状部材５０の肉厚ｄに略等しく設定されているため、図９（ｂ）に示すように、基部１０の下面が管状部材５０の下面と同一平面上となると共に、基部１０の上面が管状部材５０の上面と同一平面上となる。これにより、構成部材の上面が全て同一平面上にあり、且つ、構成部材の下面が全て同一平面上にある二次元フレーム状の骨組み構造体を構築することができる。

二次元フレーム状の骨組み構造体に対して、直角をなすように更に管状部材５０を接合することにより三次元的な骨組み構造体を構築する場合は、第一接合部材の基部１０に上方から第二接合部材４０を接続する。具体的には、第二接合部材４０の突起部４５を第一接合部材の基部１０の長孔１５または長孔１６に嵌め込む。これにより、図１０に示すように、第二接合部材４０から上方に向かって一対の第二挿入片４２が延出している状態となる。そこで、一対の第二挿入片４２に管状部材５０の下端を外嵌させる。第二挿入片４２には傾斜突起４８が形成されており、傾斜突起４８は第二挿入片４２の先端から平面部４１に向かって外側に傾斜しているため、第二挿入片４２の管状部材５０への相対的な嵌め込みが案内されると共に、いったん嵌め込まれた後の管状部材５０の引き抜きが防止される。

第二挿入片４２の一対に管状部材５０が嵌め込まれたら、管状部材５０の端部近傍に形成されているスリット５５に楔部材２０を挿し込む。第二挿入片４２は、第一挿入片１１，１２の楔保持部１４と同様の構成である楔保持部４４を有しているため、ここに楔部材２０の平板部２１が保持されると共に、楔部材２０の頭部２５が管状部材５０のスリット５５に嵌め込まれた状態となる。これにより、第二接合部材４０の第二挿入片４２に嵌め込まれた管状部材５０に対して外力が作用したときに、第二挿入片４２が歪んだり座屈したりするおそれが、楔部材２０によって防止される。

上述したように、第一接合部材の基部１０のＸＹ断面における外形の正方形が、管状部材５０の直交断面の外形の正方形と同一サイズであるのに対し、第二接合部材４０の平面部４１の外形である正方形は、管状部材５０の直交断面の内形である正方形より僅かに小さく設定されている。そのため、平面部４１が管状部材５０と干渉することなく、管状部材５０の下端が第一接合部材の基部１０の上面に当接する。これにより、二次元フレーム状の骨組み構造体に対して立設させた管状部材５０の側面が、第一接合部材の基部１０の側面と同一平面上となり、外観がよいものとなる。

二次元フレーム状の骨組み構造体に対して直角に立設させた管状部材５０の上端は、別の二次元フレーム状の骨組み構造体を構成する第一接合部材に、同じく第二接合部材４０を介して接続することができる。この場合、別の二次元フレーム状の骨組み構造体を構成する第一接合部材の基部１０の下方から第二接合部材４０を接続し、その第二接合部材４０の一対の第二挿入片４２に管状部材５０の上端を嵌め込む。このようにして、図１２に例示するように、二次元フレーム状の骨組み構造体の複数が、第二接合部材４０を介して管状部材５０によって連結された三次元構造の骨組み構造体を構築することができる。

このようにして構築される骨組み構造体は、架台、仮設建築物や温室の骨組み、大型看板や標識のフレーム、台車など多様な用途に使用することができる。用途は特に限定されないが、高い機械的強度や、歪みやガタツキのない高度な安定性が要請される用途に適している。

以上のように、本実施形態では、第一接合部材（Ｌ字形の第一接合部材１、Ｔ字形の第一接合部材２、十字形の第一接合部材３）、第二接合部材４０、第三接合部材３０、及び、楔部材２０という、管状部材５０の接合に使用される部材の全てを、管状部材５０と同じく押出成形により製造している。そのため、骨組み構造体の構成要素の全てを、同一組成の金属材料で形成することができる。例えば、骨組み構造体の構成要素の全てを、展伸材用アルミニウム合金製とすることができる。これにより、部材間の熱膨張率の差異に起因して骨組み構造体に歪みが生じてしまうとい問題を、解消することができる。

また、骨組み構造体の構成要素の全てを、展伸材用アルミニウム合金製とした場合は、非常に軽量でありながら機械的強度の高い骨組み構造体を構築することができる。

更に、従来では、樹脂製の接合部材で金属製のパイプが接合された骨組み構造体も多用されており、その場合は廃棄の際に材料ごと分別する必要があり、作業が非常に煩雑であった。これに対し、本実施形態では骨組み構造体の構成要素を全て同一組成の材料とすることができるため、廃棄時に分別する作業が不要であり、更には材料を再利用するための処理も容易である。

加えて、本実施形態では、部材の嵌め込みによって骨組み構造体を構築しており、ビスやボルトを一切使用していない。そのため、電解腐食が有効に防止されている。

また、部材の嵌め込みによって骨組み構造体が構築されるため、溶接作業が不要である。溶接は、作業できる環境が極めて限定されているため、溶接作業が不要である利点は大きい。なお、骨組み構造体の構築のために溶接は不要であるが、溶接を行うことを排除するものではない。例えば、第二接合部材４０の突起部４５または第三接合部材３０の第二突起部３５を、第一接合部材の長孔１５または長孔１６に挿し込んだ後、その周囲を溶接してもよい。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記では、管状部材５０の直交断面の外形が正方形であると共に、第一接合部材の基部１０のＸＹ断面における外形が同一サイズの正方形である場合を例示した。この場合、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に接合される管状部材５０として、単一種類の管状部材５０を、その向きを考慮することなく使用することができる利点がある。しかしながら、接合の方向によって管状部材５０の種類を使い分けたり、接合される向きを考慮したりすることとすれば、管状部材５０の直交断面の外形や第一接合部材の基部１０のＸＹ断面における外形は長方形であっても、それぞれの側面が同一平面上となるように、サイズや形状を設定することが可能である。

１ Ｌ字形の第一接合部材（第一接合部材）
２ Ｔ字形の第一接合部材（第一接合部材）
３ 十字形の第一接合部材（第一接合部材）
１０ 基部
１１ 第一挿入片
１２ 第一挿入片
１４ 楔保持部
１５ 長孔（孔部）
１６ 長孔（孔部）
２０ 楔部材
４０ 第二接合部材
４１ 平面部
４２ 第二挿入片
４５ 突起部
５０ 管状部材
５５ スリット
ＥＢ１ 第一押出成形体
ＥＢ２ 第二押出成形体

Claims (5)

1. 金属製の押出成形体を押出方向であるＺ方向に直交する平面で切断する切断工程を経て接合部材を形成する製造方法であり、
   前記押出成形体として、
   中実の直方体で、前記Ｚ方向に貫通する孔部を有する基部と、
   該基部の前記Ｚ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、前記Ｚ方向に直交するＸ方向またはＹ方向に延出している一対の第一挿入片とを備え、前記Ｚ方向に直交する断面の形状が単一である第一押出成形体を使用し、
   該第一押出成形体を前記切断工程に供して第一接合部材を製造する
   ことを特徴とする接合部材の製造方法。
2. 前記押出成形体として、
   前記Ｚ方向に平行な長方形の平面部と、
   該平面部の中央において前記平面部から直角に延出していると共に前記Ｚ方向に延びている突起部と、
   前記平面部の前記突起部が延出している面とは反対側の面において、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれに沿って、前記平面部から直角に延出している一対の第二挿入片を備え、前記Ｚ方向に直交する断面の形状が単一である第二押出成形体を使用し、
   該第二押出成形体を前記切断工程に供した後、前記突起部が前記孔部に嵌入される長さとなるように前記突起部の両端を切除することにより第二接合部材を製造する
   ことを特徴とする請求項１に記載の接合部材の製造方法。
3. 中実の直方体または立方体で、一方向に貫通する孔部を有する基部と、
   該基部の前記孔部の貫通方向であるＺ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、前記Ｚ方向に直交するＸ方向またはＹ方向にそれぞれ延出している一対の第一挿入片と、
   を具備することを特徴とする接合部材。
4. 角型の管状部材が第一接合部材及び第二接合部材によって接合されることにより構築されている骨組み構造であり、
   前記第一接合部材は、
   中実の直方体または立方体で、一方向に貫通する孔部を有する基部、及び
   該基部の前記孔部の貫通方向であるＺ方向に平行な四つの側面のうち少なくとも二つの側面それぞれにおいて、前記Ｚ方向に延びる一対の側辺それぞれより所定間隔を空けた内側で、前記Ｚ方向に直交するＸ方向またはＹ方向にそれぞれ延出している一対の第一挿入片を備えている一方、
   前記第二接合部材は、
   正方形または長方形の平面部、
   該平面部の中央において前記平面部から直角に、且つ、前記孔部に嵌入される長さに延出している突起部、及び、
   前記平面部の前記突起部が延出している面とは反対側の面において、一対の側辺それぞれに沿って、前記平面部から直角に延出している一対の第二挿入片を備えており、
   前記管状部材の端部に一対の前記第一挿入片が嵌入されることにより、複数の前記管状部材が複数の前記第一接合部材によって接合されることにより二次元フレーム状の骨組み構造体が構築されており、
   前記第一接合部材の前記孔部に前記突起部を嵌入させている前記第二接合部材の一対の前記第二挿入片に、その端部を嵌入させている前記管状部材が、前記二次元フレーム状の骨組み構造体に対して直角に立設している
   ことを特徴とする骨組み構造体。
5. 一対の前記第一挿入片及び一対の前記第二挿入片のそれぞれは、対をなす相手との間に楔部材を保持するための楔保持部を備えている一方、
   前記管状部材は端部の近傍において側面の一つを厚さ方向に貫通するスリットを備えており、
   前記スリットに挿入された楔部材が前記楔保持部に保持されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の骨組み構造体。

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