JP2023085731A

JP2023085731A - 治具付き鋼管および鋼管の芯合わせ方法

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Publication number: JP2023085731A
Application number: JP2021199926A
Authority: JP
Inventors: 洋成嶋田; Hiroshige Shimada
Original assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd
Priority date: 2021-12-09
Filing date: 2021-12-09
Publication date: 2023-06-21
Anticipated expiration: 2041-12-09
Also published as: JP7090787B1

Abstract

【課題】簡便な作業で施工可能であり、施工中に発生する強い外部応力に対して対応可能な治具を提供する。
【解決手段】建方治具２１０を有する一対の鋼管２００の芯合わせに用いる治具１００であって、鋼管２００を外周面から軸中心に向かう方向に締め付ける締付部材１０と、締付部材１０を固定する鋼管外周装着部材２０と、複数の鋼管外周装着部材２０を接続する接続部材３０と、接続部材３０を締め付ける締結部材４０と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、治具に関する。

２つの鋼管の端部同士を突き合せて接続する際、２つの鋼管の軸中心を位置合わせする必要がある。
特許文献１では、一方の鋼管に半円形バンドを当接して締め付け、他方の鋼管に対して半円形バンドに付属する押さえボルト付きの鋼管抑え具を締め込むことにより、両鋼管の位置合わせを行う治具が開示されている。

特開２０２０－１８５６０３号公報

特許文献１に記載の治具は、施工中に強い引張力や曲げが作用しない状況を想定した簡易な固定である。このため、施工中にも地震力や風圧力による強い外部応力に耐える必要がある建築鋼構造物においては採用し難い課題がある。また、特許文献１に記載の治具は押さえボルトが多数設けられていることから、施工作業の効率化に課題がある。
また、屋根トラス等の鋼構造建築においては、エレクションピースを用いた簡易的な接合によって鋼管同士を仮止めすることがある。特許文献１に記載の治具は鋼管の接続部にエレクションピースが取り付けられた場合が想定されておらず、使用すると治具とエレクションピースとが干渉するため、使用することができない。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、簡便な作業で施工可能であり、施工中に発生する強い外部応力に対して対応可能な治具を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る治具は、建方治具を有する一対の鋼管の芯合わせに用いる治具であって、前記鋼管を外周面から軸中心に向かう方向に締め付ける締付部材と、前記締付部材を固定する鋼管外周装着部材と、複数の前記鋼管外周装着部材を接続する接続部材と、前記接続部材を締め付ける締結部材と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、鋼管を締め付ける締付部材と、接続部材と、接続部材を締め付ける締結部材と、を有する。これにより、締結部材によって接続部材を締め付けることで施工することができる。また、締付部材を固定する鋼管外周装着部材を備えることで、鋼管の締め付けを強固に行うことができる。よって、簡便な作業で施工可能であり、施工中に発生する強い外部応力に対して対応可能な治具とすることができる。

また、本発明に係る治具は、建方治具を有する一対の鋼管の芯合わせに用いる治具であって、前記鋼管の外周に沿う鋼管外周装着部材と、複数の前記鋼管外周装着部材を接続する接続部材と、前記一対の接続部材を締め付ける締結部材と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、鋼管外周装着部材と、鋼管外周装着部材を接続する接続部材と、接続部材を締め付ける締結部材と、を有する。これにより、締結部材によって接続部材を締め付けることで施工することができる。よって、簡便な作業で施工可能な治具とすることができる。

また、前記建方治具に設けられた凹部に前記接続部材がはめ込まれることを特徴としてもよい。

この発明によれば、建方治具に設けられた凹部に接続部材がはめ込まれる。これにより、鋼管に建方治具が取り付けられた状態のまま、治具を取り付けることができる。よって、建方治具の施工に影響を及ぼすことなく、治具を取り付けることができる。

また、前記建方治具の締結部材と前記締結部材が同一部材であることを特徴としてもよい。

この発明によれば、建方治具の締結部材と締結部材が同一部材である。つまり、治具を締め付ける締結部材によって、建方治具を締め付ける。これにより、治具による鋼管の位置合わせをより確実に行うことができる。

また、前記締結部材は前記接続部材の両端に設けられていることを特徴としてもよい。

この発明によれば、締結部材は接続部材の両端に設けられている。これにより、締結部材が接続部材の中央のみに設けられている場合と比較して、より安定した固定とすることができる。

また、前記締結部材の総数が偶数であることを特徴としてもよい。

この発明によれば、締結部材の総数が偶数である。これにより、締結部材が奇数である場合と比較して、固定力が偏ることを防ぐことができる。

また、前記締結部材の取付け位置は線対称であることを特徴としてもよい。

この発明によれば、締結部材の取り付け位置は線対称である。これにより、締結部材による固定力が偏ることを防ぐことができる。

また、前記鋼管の軸方向において、前記接続部材の中心と前記建方治具の中心とが一致していることを特徴としてもよい。

この発明によれば、鋼管の軸方向において、接続部材の中心と建方治具の中心とが一致している。これにより、鋼管の位置合わせをより安定して確実に行うことができる。

また、前記鋼管の軸方向において、前記鋼管のつなぎ目と、前記接続部材の中心と、前記建方治具の中心と、が一致していることを特徴としてもよい。

この発明によれば、鋼管の軸方向において、鋼管のつなぎ目と、接続部材の中心と、建方治具の中心と、が一致している。これにより、更に鋼管の位置合わせを安定して確実に行うことができる。

また、前記鋼管の芯合わせにおいて、前記締結部材を締めこむことのみで芯合わせを行うことを特徴としてもよい。

この発明によれば、鋼管の芯合わせにおいて、締結部材を締めこむことのみで芯合わせを行う。つまり、治具による鋼管の固定と、鋼管の芯合わせとを、締結部材を締め込むことのみで同時に行うことができる。よって、より作業を容易かつ効率的にすることができる。

また、前記鋼管は円筒状であり、前記鋼管外周装着部材は、前記鋼管の外側の同心円を沿うことを特徴としてもよい。

この発明によれば、鋼管外周装着部材は、鋼管の外側の同心円を沿う。これにより、治具による固定力を、鋼管に対して一様に負荷することができる。よって、より安定して固定とすることができる。

本発明によれば、簡便な作業で施工可能であり、施工中に発生する強い外部応力に対して対応可能な治具を提供することができる。

本発明に係る治具が一対の鋼管に取り付けられた状態の斜視図である。エレクションピースの全体図である。スプライスプレートの全体図である。凹部の詳細図である。図１のＶ方向の側面図である。治具により鋼管が位置合わせされる前の状態における、図１のＶＩ－ＶＩ方向の断面図である。治具により鋼管が位置合わせされた後の状態における、図１のＶＩ－ＶＩ方向の断面図である。

以下、図面を参照し、本発明の一実施形態に係る治具１００を説明する。
図１に示すように、治具１００は、建方治具２１０を有する一対の鋼管２００の芯合わせに用いる。本実施形態に係る鋼管２００は、例えば、屋根トラス等の軽量な建築鋼構造に用いられる。鋼管２００は、円筒状でもよいし、角筒状でもよい。本実施形態においては、鋼管２００は円筒状であるとして説明する。また、治具１００は、鋼管２００が円筒状である場合においては、外径２００ｍｍ程度の物に対して特に好適に用いられる。あるいはこれに限らず、治具１００は、いずれの外径を備える鋼管２００に対して用いてもよい。
なお、以下において、方向を示す時に、鋼管２００の円筒状を基準として軸方向、径方向、周方向と呼称することがある。

（建方治具２１０について）
鋼管２００の備える建方治具２１０は、一対の鋼管２００を突き合わせて溶接によって固定する際、溶接を行うまでの間に鋼管２００同士を固定する仮止めの役割を有する。このため、建方治具２１０は、鋼管２００の溶接が完了した後は切除される。建方治具２１０は、周方向において１箇所のみ設けられてもよいし、２箇所以上設けられてもよい。図１に示すように、本実施形態において、建方治具２１０は２箇所設けられている。建方治具２１０は、エレクションピース２１１と、スプライスプレート２１２と、を有する。

図２に示すように、エレクションピース２１１は、鋼管２００の軸方向の端部に設けられたＬ字状の部材である。エレクションピース２１１は、鋼管２００に対して溶接で取り付けられる鋼管２００の溶接が完了した後は、上述のように切除される。エレクションピース２１１の前記Ｌ字状において、特に鋼管２００の外周面に連結される部位に近い領域を根元部２１１ａ、根元部２１１ａに連結され、鋼管２００の径方向の外側に位置する領域を枝部２１１ｂと呼称する。エレクションピース２１１は、一対の鋼管２００を突き合せた時、周方向において互いの鋼管２００が有する根元部２１１ａ同士の位置が合うように配置する。

枝部２１１ｂの軸方向の端部は、鋼管２００の軸方向の端部と面一であるか、あるいは鋼管２００の軸方向の端部より突出しない位置に設けられる。これにより、エレクションピース２１１の位置を周方向に合わせようとした時、枝部２１１ｂの先端同士が干渉することを避ける。
また、エレクションピース２１１は、第１ボルト孔Ｈ１と、第２ボルト孔Ｈ２と、を有する。第１ボルト孔Ｈ１は、根元部２１１ａに設けられ、後述する治具１００の締結部材４０が配置される孔である。第２ボルト孔Ｈ２は、枝部２１１ｂにスプライスプレート２１２を取り付けるための締結部材が配置される孔である。締結部材とは、例えばボルトである。本実施形態において、第２ボルト孔Ｈ２は２箇所設けられている。これに限らず、第２ボルト孔Ｈ２は３箇所以上設けられてもよい。なお、ボルトによる固定力を均等にするために、互いに突き合わされた一対の枝部２１１ｂの有する第２ボルト孔Ｈ２の個数は等しいことが好ましい。

図３に示すスプライスプレート２１２は、上述のように配置されたエレクションピース２１１を接続する板状の部材である。図１に示すように、スプライスプレート２１２は、エレクションピース２１１の板厚方向の両側に配置され、ボルトにより固定する。このため、スプライスプレート２１２は、エレクションピース２１１の有する第２ボルト孔Ｈ２の位置及び個数に対応した第２ボルト孔Ｈ２を有する。
図４に示すように、エレクションピース２１１の位置を合わせてスプライスプレート２１２を取り付けると、根元部２１１ａと鋼管２００との間に凹みのような形状が生じる。本実施形態において、この凹みを凹部Ｄと呼称する。

（治具１００について）
本実施形態に係る治具１００は、上述のように建方治具２１０を備えた鋼管２００の芯合わせに用いられる。芯合わせとは、一対の鋼管２００の中心軸を一致させることをいう。
本実施形態に係る治具１００は、一対である。治具１００は、締付部材１０と、鋼管外周装着部材２０と、接続部材３０と、締結部材４０と、を有する。

締付部材１０は、鋼管２００を外周面から軸中心に向かう方向に締め付ける。締付部材１０は、例えば、長方形状の板状の部材である。締付部材１０は、周方向に間隔をあけて複数設けられる。締付部材１０の数は、鋼管２００の周長に合わせて決定される。締付部材１０の板状の厚さ及び軸方向の寸法は、鋼管２００を締め付けた際の反力に対応可能となるように設定する。

締付部材１０の前記長方形状の長辺は軸方向と平行に配置される。前記長方形状の短辺は径方向と平行である。つまり、締付部材１０が鋼管２００の外周面に接した時、前記長方形状の短辺方向が鋼管２００の軸中心に向かうように配置される。これにより、締付部材１０の短辺方向の側面が鋼管２００の外周面に接する。

鋼管外周装着部材２０は、締付部材１０を固定する。具体的には、鋼管外周装着部材２０は、治具１００を鋼管２００に取り付けた時、複数の締付部材１０が上述の態様で一様に鋼管２００の外周面に接するように、締付部材１０を保持する。本実施形態において、鋼管外周装着部材２０は、軸方向に２箇所設けられる。具体的には、鋼管外周装着部材２０は、締付部材１０の軸方向の両端部に設けられる。締付部材１０と鋼管外周装着部材２０とは、例えば、溶接によって固定される。

図５に示すように、鋼管外周装着部材２０は、鋼管２００の外側の同心円を沿う。つまり、鋼管外周装着部材２０は円弧状であり、前記円弧状が鋼管２００の軸方向に直交する断面の円形と同心円となる。締付部材１０の鋼管２００に接する端部は、鋼管外周装着部材２０の前記円弧状から鋼管２００の側に向けて突出している。

接続部材３０は、複数の鋼管外周装着部材２０を接続する。接続部材３０は、鋼管外周装着部材２０の円弧状の両端部に設けられる。上述のように、治具１００は一対である。つまり、図１に示すように、一対の鋼管外周装着部材２０は、後述する締結部材４０によって互いに締め付けられて固定される。このため、接続部材３０には、必要な個数に応じて第１ボルト孔Ｈ１を複数備える。これにより、一対の治具１００によって鋼管２００を径方向の両側から挟み込むようにして固定する。

なお、図５に示すように、治具１００は、鋼管２００に建方治具２１０が取り付けられた状態のまま取り付けられる。具体的には、建方治具２１０に設けられた凹部Ｄに接続部材３０がはめ込まれる。これにより、エレクションピース２１１とスプライスプレート２１２が取り付けたれた状態のまま、後から治具１００を取り付けることができるようにする。

締結部材４０は、接続部材３０を締め付ける。締結部材４０は、例えば、ボルトをはじめとする螺号部材である。
締結部材４０は、図１に示すように、少なくとも接続部材３０の両端に設けられている。このため、少なくとも接続部材３０の両端には第１ボルト孔Ｈ１が設けられる。あるいは、ボルトの軸力を十分に確保するため、接続部材３０に第１ボルト孔Ｈ１を複数設けることで接続部材３０の中間部に設けてもよい。

ここで、建方治具２１０を締め付けるボルトと、接続部材３０を締め付けるボルトは同一のものである。つまり、建方治具２１０の締結部材と接合部の締結部材４０が同一部材である。これにより、使用するボルトを１種類として、施工現場における誤組付け防止に寄与することが好ましい。あるいは、取り付ける治具１００の大きさ、あるいは建方治具２１０の大きさによって使用するボルトの径が異なる場合は、第１ボルト孔Ｈ１と第２ボルト孔Ｈ２の大きさを異なるようにして、サイズの異なるボルトを用いることができない構造としてもよい。

本実施形態において、締結部材４０の総数が偶数である。つまり、軸方向において、１の接続部材３０に設けられる締結部材４０の総数が偶数である。また、鋼管２００の軸方向において、締結部材４０の取付け位置は線対称である。これにより、締結部材４０を締め付けることで締付部材１０によって鋼管２００に負荷される固定力が軸方向に偏ることを防ぐ。

（治具１００を用いた鋼管２００の芯合わせについて）
次に、治具１００を用いた鋼管２００の芯合わせについて説明する。具体的には、締結部材４０を締め込むことのみで芯合わせを行う。つまり、治具１００による鋼管２００の固定と、鋼管２００の芯合わせとを、締結部材４０を締め込むことのみで同時に行う。

まず、図６に示すように、互いの軸中心がずれた状態にある２つの鋼管２００の接続部に、一対の治具１００を鋼管２００の径方向の外側から挟み込むように配置する。すると、鋼管外周装着部材２０の有する複数の締付部材１０の端部が、鋼管２００の外周面に接する。このとき、図６に示すように、鋼管２００の軸中心がずれた状態にあるとき、いずれかの治具１００がいずれかの鋼管２００のみにそれぞれ接した状態となる。この状態で、締結部材４０を接続部材３０及びエレクションピース２１１の根元部２１１ａに設けられた第１ボルト孔Ｈ１に配置して締め込む。すると、２つの鋼管２００の軸中心が一致する方向に、締付部材１０を介して締付力が伝達される。よって、図７に示すように、治具１００が鋼管２００に固定されると同時に、２つの鋼管２００の軸中心が一致する。

上述のように治具１００を鋼管２００に取り付ける際は、鋼管２００の軸方向において、少なくとも接続部材３０の軸方向の中心と建方治具２１０の軸方向の中心とが一致するように配置する。あるいは、鋼管２００の軸方向において、鋼管２００のつなぎ目と、接続部材３０の中心と、建方治具２１０の中心と、が一致していることがより好ましい。これにより、鋼管２００の位置合わせの際に鋼管２００に負荷される力がいずれかの鋼管２００に偏ることを防ぎ、芯合わせを安定して確実に行う。

以上説明したように、本実施形態に係る治具１００によれば、鋼管２００を締め付ける締付部材１０と、接続部材３０と、接続部材３０を締め付ける締結部材４０と、を有する。これにより、締結部材４０によって接続部材３０を締め付けることで施工することができる。また、締付部材１０を固定する鋼管外周装着部材２０を備えることで、鋼管２００の締め付けを強固に行うことができる。よって、簡便な作業で施工可能であり、施工中に発生する強い外部応力に対して対応可能な治具１００とすることができる。

また、鋼管外周装着部材２０と、鋼管外周装着部材２０を接続する接続部材３０と、接続部材３０を締め付ける締結部材４０と、を有する。これにより、締結部材４０によって接続部材３０を締め付けることで施工することができる。よって、簡便な作業で施工可能な治具１００とすることができる。

また、建方治具２１０に設けられた凹部Ｄに接続部材３０がはめ込まれる。これにより、鋼管２００に建方治具２１０が取り付けられた状態のまま、治具１００を取り付けることができる。よって、建方治具２１０の施工に影響を及ぼすことなく、治具１００を取り付けることができる。

また、建方治具２１０の締結部材４０と締結部材４０が同一部材である。つまり、治具１００を締め付ける締結部材４０によって、建方治具２１０を締め付ける。これにより、治具１００による鋼管２００の位置合わせをより確実に行うことができる。

また、締結部材４０は接続部材３０の両端に設けられている。これにより、締結部材４０が接続部材３０の中央のみに設けられている場合と比較して、より安定した固定とすることができる。

また、締結部材４０の総数が偶数である。これにより、締結部材４０が奇数である場合と比較して、固定力が偏ることを防ぐことができる。

また、締結部材４０の取り付け位置は線対称である。これにより、締結部材４０による固定力が偏ることを防ぐことができる。

また、鋼管２００の軸方向において、接続部材３０の中心と建方治具２１０の中心とが一致している。これにより、鋼管２００の位置合わせをより安定して確実に行うことができる。

また、鋼管２００の軸方向において、鋼管２００のつなぎ目と、接続部材３０の中心と、建方治具２１０の中心と、が一致している。これにより、更に鋼管２００の位置合わせを安定して確実に行うことができる。

また、鋼管２００の芯合わせにおいて、締結部材４０を締めこむことのみで芯合わせを行う。つまり、治具１００による鋼管２００の固定と、鋼管２００の芯合わせとを、締結部材４０を締め込むことのみで同時に行うことができる。よって、より作業を容易かつ効率的にすることができる。

また、鋼管外周装着部材２０は、鋼管２００の外側の同心円を沿う。これにより、治具１００による固定力を、鋼管２００に対して一様に負荷することができる。よって、より安定して固定とすることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、締付部材１０の鋼管２００の外周面に接する端部は、鋼管外周装着部材２０の円弧状の内周面と面一であってもよい。
あるいは、締付部材１０を有さず、鋼管外周装着部材２０と、接続部材３０と、締結部材４０と、のみを備えてもよい。この場合は、鋼管外周装着部材２０の内周側が直接鋼管２００の外周面に接することで鋼管２００を締め付けるようにしてもよい。
また、鋼管外周装着部材２０は、円弧状でなく、例えば矩形であってもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

１０締付部材
２０鋼管外周装着部材
３０接続部材
４０締結部材
１００治具
２００鋼管
２１０建方治具
Ｄ凹部

Claims

建方治具を有する一対の鋼管の芯合わせに用いる治具であって、
前記鋼管を外周面から軸中心に向かう方向に締め付ける締付部材と、
前記締付部材を固定する鋼管外周装着部材と、
複数の前記鋼管外周装着部材を接続する接続部材と、
前記接続部材を締め付ける締結部材と、
を有することを特徴とする、
治具。
建方治具を有する一対の鋼管の芯合わせに用いる治具であって、
前記鋼管の外周に沿う鋼管外周装着部材と、
複数の前記鋼管外周装着部材を接続する接続部材と、
前記一対の接続部材を締め付ける締結部材と、
を有することを特徴とする、
治具。
前記建方治具に設けられた凹部に前記接続部材がはめ込まれることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の治具。
前記建方治具の締結部材と前記締結部材が同一部材であることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか１項に記載の治具。
前記締結部材は前記接続部材の両端に設けられていることを特徴とする、
請求項１から４のいずれか１項に記載の治具。
前記締結部材の総数が偶数であることを特徴とする、
請求項１から５のいずれか１項に記載の治具。
前記締結部材の取付け位置は線対称であることを特徴とする、
請求項１から６のいずれか１項に記載の治具。
前記鋼管の軸方向において、前記接続部材の中心と前記建方治具の中心とが一致していることを特徴とする、
請求項１から７のいずれか１項に記載の治具。
前記鋼管の軸方向において、前記鋼管のつなぎ目と、前記接続部材の中心と、前記建方治具の中心と、が一致していることを特徴とする、
請求項１から７のいずれか１項に記載の治具。
前記鋼管の芯合わせにおいて、前記締結部材を締めこむことのみで芯合わせを行うことを特徴とする、
請求項１から９のいずれか１項に記載の治具。
前記鋼管は円筒状であり、
前記鋼管外周装着部材は、前記鋼管の外側の同心円を沿うことを特徴とする、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の治具。