JP2654473B2

JP2654473B2 - 管状構造に用いられる管体装置

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Publication number: JP2654473B2
Application number: JP6507804A
Authority: JP
Inventors: キュール，ハンス
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-18
Filing date: 1993-09-20
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: ES2102676T3; WO1994007038A1; JPH08500886A; EP0663047A1; EP0663047B1; DE59305981D1; DE4231333A1; DE4231333C2; ATE150849T1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、請求の範囲第１項に記載の管状構造用管体
装置に関する。本発明による管状構造は、特に建築業界
で用いられる足場や、台または棚、ハシゴ、手摺り等に
利用するのに適している。

周知の管体装置は、連節部材が締付金具またはつば付
き帯を用いて締め付けることによって取り付けられる円
筒管を有している。締付金具には、紛失しやすいねじや
スクリュまたは植込ボルトやナットが必要であり、個々
の部材は堅く締められ、または汚れがたまるために特に
足場には使用できない。

本発明の目的は、容易かつ安価に製造可能な上に取り
扱いやすく、しかも軸方向と半径方向とに大きな力を受
けうる管状構造用管体装置を提供することにある。

この目的は、請求の範囲第１項に記載の特徴により達
成される。

これにより、本発明の管体装置は、ねじ、スクリュ、
ボルトまたは植込ボルトを全く必要とせず、しかも連結
部分における摩擦係合／積極係合を圧倒するトルクが加
わった時にはいつでも、個々の接続点が再び取り外し可
能となる。軸方向および半径方向両側に伝達される力
は、材料および楔面の状態だけでなく、特に協動する楔
面が接触状態となってから管体間または管体と連節部材
との間に加えられる相対的なねじりの大きさによって決
まる。管体同士または管体と連節部材とを連結するに
は、協動する楔部が互いに対面接触するように、両者の
自由端部を互いにはめ合わせる。好ましい実施例によれ
ば、係合状態となった時に、対面する楔部間に隙間が生
じる場合は、協動する楔面を接触させるように、第１の
相対的なねじりを加えて隙間を閉じなければならない。
次に、どの程度の力を伝達すべきかによって、管体間ま
たは管体と連節部材との間に再び相対的なねじりを加え
て、所望のかみ合い摩擦係合状態にすることが必要であ
る。これにより、回転方向にかかわりなく、多大な力を
加えても半径方向および軸方向に空隙が生じることはな
く、それとともに、相互連結された管体と連節部材とが
相対的に離脱することはない。この場合、楔面の軌跡を
なす対数ら旋の座標極点または原点は、それぞれ管体の
軸上および連節部材の軸上に位置している。楔面のなす
軌跡を対数ら旋状にすることにより、対面する楔面が接
触すると、楔面の全ての点が同時に接触して力を担いは
じめる。断面において、接触部分は、単なる点状ではな
く、線状をなす。

好ましくは、管体または管体と連節部材との外周面や
内周面または外面または外形に、円周方向に間隔をおい
て設けた配置された各３つの楔部を設ける。これによっ
て、相対的なねじりを加えると、相互連結された部材が
心合わせされる上に、かみ合い摩擦係合状態がもたらさ
れる。

楔部は、一般に、管体と連節部材との少なくとも軸方
向に扇形状に配置される。

管体同士または管体と連節部材とを係合させやすくす
るために、両者を係合させた時に対面する楔部間に隙間
ができるようにしてもよい。この隙間を閉じて対面する
楔面を当接させるには、連結された部材間に相対的なね
じりを加えるだけでよい。この場合、対面する楔面の一
部分は接触しなくなって、この部分でのかみ合いは起こ
らなくなるが、全体として無視できる程度の影響しかな
い。

対数ら旋は、対面する楔面を全ての点において所望の
全面的接触状態にならしめる数理的に厳密な曲線形であ
る。実際には、対数ら旋に略近い曲線でも楔面全体を接
触させることができる。些細な偏差は、楔面材料の弾性
的変形能や塑性的変形能によって補完可能である。その
限りにおいて、対数ら旋曲線はまた、管体の軸と連節部
材の軸とに対してそれぞれ中心が変位した曲率の数個の
円により形成可能である。したがって、楔面が内方に成
形された時に、対数ら旋の軌跡との偏差がごくわずかに
なる半径と中心と中心角とを有する円弧を用いることも
できる。

所望のかみ合い摩擦係合を実現する上で好ましい楔面
の勾配は、1:5〜1:500、好ましくは1:20〜1:100であ
る。勾配が前記範囲を上回るまたは下回ると、管体装置
の連結された部材の空転が早期に起こり、またはそれ以
降は相対的な動きが全くできなくなるため、所望のかみ
合い摩擦係合状態を実現することはできない。

好ましい具体例にしたがって、管体の楔部は、該管体
の全長にわたって延在する。手摺り等、いかなる直径の
変化もあってはならない管状構造に、特に連節部材とと
もに用いる場合は、管体の長さを短くしてもよい。

他方、管体内部に設けられる楔部については、該管体
の全長にわたって延在させてもよく、管体の外側に設け
られる楔部の場合は、連節部材の楔部や腕部に挿入され
うる長さ部分にのみ延在させてもかまわない。

管体の直径を異ならせると、いかなる寸法の管状構造
でも簡単に製作できるように、管体を入れ子状にして、
互いのいずれかの長手位置において相互連結することが
できる。こうした構造がもはや不要になった時は、再び
容易に撤去することができ、管体を別な目的に使用する
ことができる。

管体内に配置される接続具として外縁部に楔部が設け
られた連節部材またはスリーブとして管体端部が挿入さ
れる内縁部に楔部が設けられた連節部材を用いることに
より、相互連結された管体を当接させることもできる。

特に補強のためには、外縁部に楔部が構成された管状
部材を管体内部に挿入することができる。

別の好ましい実施例として、管体の自由端部に、外縁
部に楔部を有するピンまたは内縁部に楔部を有する蓋を
配設することができる。この場合、管体の自由端部とピ
ンまたは蓋との間にシールを配して密封効果を生じしめ
てもよい。形状については、使用される連節部材は、特
に直線状やＴ字形、角形、十字形とすることができる。
連節部材が直線状に延在する場合は、楔部を含む２つの
ピンと腕部との間にそれぞれ、回転用工具または固定用
工具を係合させる部分を設けてもよい。最後に、管体と
連節部材は、内面または外面上において、摩擦係合の時
に回転角を制限する働きを２つ一組になって行なう回転
停止部を備えたものとすることができる。回転停止部
は、好ましくは、管体または連節部材に設けられた少な
くともひとつの舌状部と、該舌状部と同期するとともに
連節部材および管体の円周方向にそれぞれ一定の長さを
有する溝とからなるものとすることができる。

以下の図面を例として参照しながら、本発明の装置に
ついてより詳細に説明する。

第１図は、管体装置の部材を連結するための基本的な
原理を示す図である。

第２図は、締付位置おける図１にしたがった原理を示
す図である。

第３図は、３本一組となった管体の部分断面図であ
る。

第４図は、第３図に示す一組の管体の正面図である。

第５および６図は、管体を直線的に連結するための連
節部材の部分縦断面図である。

第７〜10図は、他のさまざまな連節部材の図である。

第11図は、管状の棚または架台の部分切欠図である。

第12および13図は、２つの異なる位置における回転停
止部を示す断面図である。

第14および15図は、２つの異なる平面における流体用
管状連結の断面図である。

第16および17図は、２つの管体封止具の縦断面図であ
る。

第１および２図は、管体間または管体と連節部材との
間においてかみ合い摩擦係合がもたらされるように、前
記部材に設けられる楔部を協動させる原理を説明する略
図である。この場合、ピン１は、たとえば連結点におい
て内側に位置する管体または連節部材の内側腕部を示
し、これに対して、支持部２は、外側の管体または連節
部材の外側腕部を示す。ピン１には、仮想円筒面４上に
おいて、凸状に湾曲した基礎部または楔面６が緩やかな
勾配で盛り上がっていって自身の最上点から隣接するカ
ム５の最下点または円筒面４へと急激に下降する３つの
カム５が前記仮想円筒面より突出形成されている。この
ように、前記カムは凸状の楔部をなしている。これに対
して、支持部２は、円筒面４よりも若干大きな直径の仮
想円筒面３上に溝８を有している。円筒面７を基本とし
て、前記溝の凹状湾曲面または円弧面または楔面９は、
最下点まで徐々に下降する。このように、前記溝は、凹
状の楔部をなしている。それぞれカム５および溝８の基
準面をなす円筒面５と円筒面７との直径差により、ピン
１の凸状楔部と支持部２の凹状楔部との間に隙間10がで
きる。しかし、この隙間10は、必ず必要なものではな
く、単に、対応する部材の連結を容易にするためのもの
である。隙間10の幅は常に小幅とし、いかなる場合もピ
ン１および支持部２の長手軸11からそれぞれカム５また
は溝８の最上点までの距離の差よりもはるかに小幅とす
る。小幅であっても、この隙間10があることにより、連
結時にピン１を支持部２に容易に挿入することができ
る。ピン１と支持部２との周縁部にある対応するカム５
および溝８の楔面の勾配と前記カムおよび溝の数以外
に、溝10もまた、溝８とカム８との円周方向における半
径方向の重複の度合いを決める要素となり、これによっ
て、かみ合い摩擦係合状態になった時に溝８とカム５と
の「脱落」の可能性が本質的に決まる。例えばピン１の
剪断防止のために脱落させたくない場合は、楔部の材料
の弾性による重複の度合い、すなわちカム８と溝５との
重複を十分な大きさにする。ピン１と支持部２とをかみ
合い的に摩擦係合させるには、相対的なねじりを加える
ことによって、２段階の固定動作で両部材を機能的接続
状態にする。まず、ピン１と支持部２とが互いに角度を
なして位置し、ピン１のカム５と支持部２の溝８とが互
いに整合している状態において、ピン１を支持部２内に
所定の長さだけ軸方向に挿入する（第１図）。次に、支
持部２内にあるピン１を時計まわりに右回転させる。こ
れにより、ピン１と支持部２との楔面６、９間の距離が
それぞれ縮まって、最終的に全ての楔部が各々対になっ
て当接して隙間10のない状態になる。支持部２に対して
ピン１をさらに回転させると、ピン１の楔部と支持部２
の楔部とが弾性的に変形して、ピン１がこの取付位置
（第２図）において支持部２内にかみ合い的態様に把持
されるようになって、支持部２とピン１とが堅固かつ着
脱自在な連結状態になる。相対的なねじり角はピン１と
支持部２との間の隙間10の幅や楔部の材料の弾性、楔部
の勾配、ピン１および支持部２の周縁部まわりにそれぞ
れ設けられるカム５および溝８の数、その他のパラメー
タによって異なる。連結部は、回転角にわたって緩やか
な軌跡を描いて移動するため、かみ合い摩擦係合状態に
至った時に、所定の回転角でなくても負荷モーメントが
所望の値から大きく懸け離れるといったことは起こらな
い。

第３および４図に、入れ子状にするために直径が互い
に調節された組をなす３本の管体12、13および14を示
す。直径が最大の管体12は円筒状の外面を有するととも
に、内面には凸状楔部（第４図）を備えている。直径が
中間の管体13には、外側と内側とに楔部が設けられてお
り、外面に設けられた凸状楔部が、直径が最小の管体12
の凹状楔部とかみ合うとともに、管体13の内面に設けら
れた凹状楔部が、管体14の凸状楔部とかみ合う。管体14
の内面は円筒状になっている。管体12、13、14の外側と
内側とに設けられた楔部が、それぞれの管体12、13、14
の全長にわたって延在していると有利である。しかし、
管体12、13、14の端部において前記管体が対応する連節
部材内に挿入される長さ部分だけに、内側または外側、
好ましくは外側に楔部を設けてもよい。これによって、
管体12、13、14は、外側の自由部分において、取り扱い
やすい円滑状、特に円筒状に形成されることになる。内
側に連続的態様に楔部を設ける方法には、回転を妨げう
る損傷に対する保護性が高まって、かみ合い摩擦係合の
実現に役立つという利点がある。入れ子状になった管体
12、13、14は、互いの長手方向のいずれかの位置におい
て逆方向に回転させることにより、かみ合い摩擦係合状
態となり、これによって互いに固定される。たとえば、
各々4mの長さの２本の管体12、13により、必要な重複分
を差し引いた長さが4m〜約8mのあらゆる長さが無限可変
的態様で形成されうる。管体12、13、14については、楔
部の所要許容差を容易にチェックできるために管体12、
13、14の高速仕上げ処理が可能になる金属の押出成形ま
たはプラスチックの射出成形により、楔部と同時に製作
することができる。

直径が互いに等しい２本の管体12、12′の連結に、第
５図の接続具15の形をなす連節部材を用いることができ
る。接続具15は、スパナ等の回転用工具または固定用工
具のための中央係合部16の両側に、凸状楔部のあるピン
17、18を有している。２本の管体12、12′を連結するに
は、両者の端部をピン17、18にかぶせて、接続具15を把
持して該接続具の一部分にある楔部がかみ合い摩擦係合
状態になるまで回転させる。図の例に対して、接続具15
を管状部材として製作することもできる。

管体13、13を当接させる時は、第６図にしたがった内
部接続具19を用いることができる。この接続具19は外側
から操作でいないため、管体13、13を回転させてかみ合
い摩擦係合状態にする時は、一方の管体13に挿入される
相応の長尺アランキーを六角穴20にかみ合わせて固定す
る。

第６図に、２本の管体13、13を当接させる別の方法を
示す。外側凸状楔部を有する２本の管体13、13を、内側
凹状楔部を有するスリーブ22に挿入して、両部材を逆方
向に回転せしめられることにより前記スリーブとかみ合
い摩擦係合させ、以て堅固に接続するのである。回転時
に前記スリーブを保持するために、スリーブ22の外側に
回転用工具に対する作用面または接触面（図示せず）を
設けてもよい。

接続具15または19を管体13、13の内側に配設すること
によって、第５図または第６図に示す管体連結方法と第
６図に示す外側スリーブ22とを組み合わせると、２本の
管体13、13を特に堅固な接続状態にすることができる。
そのためには、第５図の接続具15の係合部16の外径をス
リーブ22の内側の幅よりも小とすると有利である。

第７図に、腕部24、25、26、27に凹状楔部が設けられ
た十字形連節部材13を示す。第７図において上下方向の
腕部24、25は、大直径の管体12とはめ合い状態になる。
第７図において左右に延在する腕部26、27は平均的直径
の管体13とはめ合い状態になる。腕部の直径を等しくし
てもよく、またはこれ以外の何らかの組合せにしてもよ
い。

第８図に、外側凸状楔部を有する管体13のいかなる地
点にも連節部材28を取り付けられるように、垂直腕部29
が内側に連続的な楔部を有するＴ字形連節部材28を示
す。単一の水平腕部30もまた、垂直腕部29に対応する管
径の内側凹状楔部を有する。

両方の腕部32、33に凸状楔部を有する角形連節部材31
を第９図に示す。連節部材31に挿入される管体13は、そ
の挿入端部において、特にキンキングを受けやすい管体
13の前記部分におけるキンキング強度を高めるように外
側に凸状楔部を有するより小なる直径の管状部材14が内
部に配置されることにより、補強される。また、第９図
に示すように、点34において挿入された管体14により、
管体14に沿ったあらゆる点においてキンキング強度を高
めることができる。このような挿入用管状部材14は、管
状部材14の対応する操作面または接触面に係合する相応
の長尺工具、たとえばアランキーを用いて外側の管体13
内に挿入可能であるとともに、所定の地点において外側
の管体13と広範に接続可能である。

第10図の特に用途の広い十字形連節部材35の、平均的
な直径の管体とかみ合う腕部24、25、26、27は、外側に
凸状楔部を、内側には凹状楔部をともに有している。図
では左に延在する腕部は、楔部が見えるように自由な状
態に保たれる。直径が大きい方の管体12は、下方に延在
する腕部25の外側にかぶせられて、自身の内側凹状楔部
により、この腕部25の外側凸状楔部と摩擦連結される。
これとは逆に、直径が小さい方の管体14は、上方に延在
する腕部24内に挿入されて、自身の外側凸状楔部によ
り、この腕部24の内側凹状楔部と摩擦連結される。右方
に延在する腕部27には、腕部27の直径に対して平均的な
直径を有する管体13が配設される。この場合は、第６図
において説明した接続具19が連結具として用いられてい
る。

第11図に、床部分37と天井38との間において一組の管
状部材と連節部材とを管状の棚または架台36に用いた例
を示す。凸状楔部を備えるとともに管体39が外側凹状楔
部により取り付けられる足台40内に連結管体39を配設す
る。管体39の上端部にある支持板41は、前記足台に対応
して製作されている。管体39に、２つの十字形連節部材
とひとつのＴ字形連節部材25および28を、対応する楔部
により、それぞれ摩擦係合状態に取り付ける。別な管状
部材42を管体39の中央部分に挿入して、キンキング強度
を高める。何らかの別な形状、別な軸角、別な腕部長さ
等を有するものであってもよい連節部材23、28、35は、
好ましくは、対応する一組の管体の各管体の切片を溶接
により接合して、または加工処理時に楔部が同時成形さ
れるダイカスト部材として製作されることとする。

多くの場合、かみ合い摩擦係合状態にする時に前記部
材を逆方向に回転させる角度を制限すると有利である。
第12および13図に、溝と舌状部とからなる接続具として
構成された２つの管体12、13により、回転角を制限する
有利な方法を示す。管体13の凸状楔部は、管体12の凹状
楔部の対応する溝44に係合する軸平行舌状部43を少なく
とも１つ、図の具体例では３つ備えている。これに関連
して、溝44の幅は、舌状部43が前記溝内において最大回
転許容角に対応する距離だけ円周方向に移動しうるよう
な幅とする。舌状部43と溝44との相対的な配置について
は、連結される前記部材が入れ子状になった位置を基本
として運動経路が確保されるような配置にする。この場
合、第12図には、管体12、13の連結後の位置が示されて
いる。舌状部43は、溝44の側面またはフランクに当接す
る。第13図に、矢印と反対の方向に相対的な回転を加え
た後の位置を示す。これにより、舌状部43が溝44の他方
の側面またはフランクに当接し、管体12、３のそれ以上
の逆回転を防ぐことができる。動きを逆にする場合は、
舌状部43を内周縁部に設けて、溝44を外周縁部に設ける
こともできる。

特に管体を連結するための本発明にしたがった管体装
置は、気体や液体等の流体の送管にも適している。第14
および15図から明らかなように、導管45に出口穴47が設
けられている地点において、外側に凸状楔部を備えた導
管45にＴ字形分岐管46をかぶせて、相対的なねじりを加
えることにより、所望のかみ合い摩擦係合状態にするこ
とができる。第14および15図に、導管45の出口穴47と分
岐管46の対応する通路48とが連通状態になる端部または
取付位置を示す。分岐管46内に設けられた溝の面取り部
または円弧面においてカムの基礎面が導管45に対して面
状に当接することによって、導管45と分岐管46の連続分
路管48との間に信頼性のある密封状態がもたらされる。

第16および17図に示すように、栓50または蓋51を用い
て管体12、13、14の端部を閉鎖することができる。その
ために、栓50の枢軸部52に、管体12、13、14の内側凹状
楔部と摩擦係合しうる凸状楔部を設ける。他方、鉢状の
蓋51は内側において、管体12、13、14の外側凸状楔部と
係合しうる凹状楔部を有しており、これによってかみ合
い摩擦係合状態がもたらされる。栓50および蓋51は、管
体12、13、14の端面において支持されて管体12、13、14
を液密的に密封するシール53を備えたものとすることが
できる。

参照番号一覧１……ピン２……支持部３…… ４……円筒面５……カム６……楔面７……円筒面８……溝９……楔面 10……隙間 11……軸 12……管体 12′……管体 13……管体 14……管体 15……接続具 16……係合部 17……ピン 18……ピン 19……接続具 20……六角穴 21……アランキー 22……スリーブ 23……十字形連節部材 24……腕部 25……腕部 26……腕部 27……腕部 28……Ｔ字形連節部材 29……腕部 30……腕部 31……角形連節部材 32……腕部 33……腕部 34……点 35……十字形連節部材 36……棚または架台 37……床部分 38……天井 39……管体 40……足台 41……支持板 42……管状部材 43……舌状部 44……溝 45……導管 46……分岐管 47……出口穴 48……分路管 49……通路 50……栓 51……蓋 52……枢軸部 53……シール

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】相互連結可能な管体（12、12′、13、14;3
9）と、前記管体（12、12′、13、14;39）を相互接続す
るために前記管体（12、12′、13、14;39）上に摺動可
能または前記管体内に挿入可能な連節部材（15;19;23;2
8;31;35）とからなる管状構造用管体装置であって、前
記管体の自由端部の内面や外面および前記連節部材（1
5;19;23;28;31;35）の腕部の自由端部において前記管体
（12、12′、13、14;39）と前記連節部材（15;19;23;1
8;35）とが、一方が円周方向に延在するとともに仮想円
筒面（４）から半径方向に突出するカム（５）の形を、
他方が仮想円筒面（７）から半径方向に陥没する、前記
カム（５）の数に対応する数の溝（８）の形をなす少な
くともひとつの楔部をそれぞれ有する管状構造用管体装
置において、前記楔部の楔面（６、９）が前記管体（1
2、12′、13、14;39）および前記連節部材（15;19;23;2
8;31;35）の軸（11）に対してそれぞれ対数ら旋を描
き、協動する楔面（６、９）の勾配が、前記管体（12、
12′、13、14;39）間または前記管体（12、12′、13、1
4;39）と前記連節部材（15;19;23;28;31;35）との間に
おいて相対的な動きが生じて、前記協動する楔面（６、
９）が互いに接触した時に、接合圧が生じて、回転方向
および応力の方向にかかわりなく、前記管体（12、1
2′、13、14;39）間または前記管体（12、12′、13、1
4;39）と前記連節部材（15;19;23・28;31;35）との間に
おいて半径方向および軸方向に空隙のないかみ合い摩擦
係合状態がもたらされるような同じ大きさの小なる勾配
とされる管状構造用管体装置。
【請求項２】前記管体（12、２′、13、14;39）の外周
面や内周面または外面または外形または前記管体（12、
12′、13、14;39）と前記連節部材（15;19;23;28;31;3
5）との外周面や内周面または外面または外形に、円周
方向に間隔をおいて設けた各３つの楔部が設けられる請
求の範囲第１項に記載の管体装置。
【請求項３】前記楔部が前記管体（12、12′、13、14;3
9）と前記連節部材（15;19;23;28;31;35）との少なくと
も軸方向に扇形状に配置される請求の範囲第１項に記載
の管体装置。
【請求項４】前記管体（12、12′、13、14;39）または
前記管体（12、12′、13、14;39）と前記連節部材（15;
19;23;28;31;35）とが係合状態になった時に、対面する
楔部間に隙間（10）ができる請求の範囲第１項に記載の
管体装置。
【請求項５】前記対数ら旋が、前記管体（12、12′、1
3、14;39）および前記連節部材（15;19;23;28;31;35）
の軸（11）に対してそれぞれ中心が変位し曲率のいくつ
かの円によって描かれる請求の範囲第１または２項に記
載の管体装置。
【請求項６】前記楔部（６、９）の勾配が1:5〜1:500、
好ましくは1:20〜1:100である請求の範囲第１〜３項い
ずれかに記載の管体装置。
【請求項７】前記管体（12、２′、13、14;39）の前記
楔部が、前記管体の全長にわたって延在する請求の範囲
第１項に記載の管体装置。
【請求項８】前記管体（39）の内側に設けられる前記楔
部が前記管体の全長にわたって延在するとともに、前記
管体（39）の外側に設けられる前記楔部が、前記連節部
材（35）の前記楔部に挿入されうる長さにわたって延在
する請求の範囲第１項に記載の管体装置。
【請求項９】前記管体（12、２′、13、14;39）がさま
ざまな直径を有するとともに、入れ子状にされうる請求
の範囲第１項に記載の管体装置。
【請求項１０】前記管体（13）を当接させるために、管
体（13）内に挿入される接続具（19）として外縁部に楔
部が設けられ、またはスリーブ（22）として管体端部が
挿入される内縁部に楔部が設けられた連節部材（19）が
配設される請求の範囲第１項に記載の管体装置。
【請求項１１】前記管体（39）の内側に挿入されるとと
もに自身の外周面に楔部が設けられた管状部材（42）が
用いられる請求の範囲第１項に記載の管体装置。