JP3840285B2 - ワンサイドボルト - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば角型鋼管柱と鉄骨製の梁との接合に用いられるワンサイドボルトに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、閉鎖断面である角型鋼管柱と鉄骨製の梁との接合や、該柱同士の接合に際し、閉鎖断面の一方(外側)から他方(内側)への動作のみでこれらの部材を接合するワンサイドボルトとして、例えば図17(a),(b)に示されるものが周知であるある(例えば、特開平7−331745号公報参照)。
【0003】
同図に示すワンサイドボルトは、主部101aより若干大径の頭部101bを有するピン101と、その外周に順に被嵌された第1スリーブ102、第2スリーブ103、グリップアジャスタ104、ワッシャ105、およびカラー106とからなり、頭部101bを先頭にして、閉鎖断面の外側から接合される二つの部材107,108に形成された挿通穴に挿通してワッシャ105を外側の部材107の端面に密着させた後、専用の工具109を用いカラー106に反力をとってピンテール101cを外側に向けて引くことにより、同図(b)に示すように、カラー106、グリップアジャスタ104、第2スリーブ103を相対的に前進せしめて第1スリーブ102を拡径状態に塑性変形させ、さらにグリップアジャスタ104を剪断破壊させて第1スリーブ102の後端を内側の部材108の端面に接触させ、カラー106を塑性変形して所定の張力が導入されたときにピンテール101cが破断されるものである。
【0004】
また、閉鎖断面の内側にてピンの外周に被嵌されたバルブスリーブを鍔状に塑性変形させるものも周知である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のワンサイドボルトにあっては、次のような課題があった。
【0006】
▲1▼最終的にピンテールが破断されるまでこれを引く作業が必要であり、接合完了までの時間がかかるし、作業自体が特殊で面倒である。
【0007】
▲2▼専用の工具が必要であり、工具の取扱いに熟練を要するし、工具自体の管理、とりわけ一般に高所作業となる接合場所での管理が面倒である。
【0008】
▲3▼ボルト自体の構造が複雑で部品点数が多く、歩留まりが多いことが懸念されるし、製造誤差が蓄積されるので、最終的に導入される張力、すなわち接合強度が製品ごとでばら付くおそれがある。
【0009】
▲4▼一度仮締めした後に本締めするといったことができない。
【0010】
▲5▼目視できない閉鎖断面の内側にて、第1スリーブまたはバルブスリーブが所望の塑性変形がなされているかの確認が困難であり、応力伝達が確実になされるかどうかに不安がある。
【0011】
▲6▼近年、大被害をもたらした阪神大震災では、不測の荷重が接合される部材間に加わっていたことが報告され、このような大震災時には、第1スリーブやバルブスリーブの塑性変形部分が再変形する可能性を完全に否定しさることはできない。▲7▼異種の部品点数が多く構造が複雑であってボルト単体が高価である上、専用の工具のコストも必要である。
【0012】
この発明は、前述した従来の問題に鑑みなされたもので、その目的は、作業が迅速かつ容易であり、特殊な工具が不要であり、構造も簡単で単価も低廉でありながら、仮締め後の本締めが可能であり、確実に応力伝達が可能なワンサイドボルトを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項1に記載の発明は、接合される複数の部材間に形成された挿通穴を挿通可能な頭部と、該頭部と一体形成され、或いは該頭部に固定されて該頭部より小径のピン部とからなる、前記接合される複数の部材の肉厚の合計より長い全長を有するボルト本体を備え、前記ボルト本体のピン部には、所定の曲率で湾曲されて縮径、拡径変形可能な薄板状の複数枚のワッシャが積層された状態で、前記頭部に向けて凸又は凹となる初期形状を有するように、かつ前記挿通穴側に前記挿通穴よりも外径が大きいワッシャが位置するように装着されて、前記ピン部に対して全体が軸方向に僅かに相対移動可能に構成され、前記複数枚のワッシャは、前記ボルト本体のピン部に装着された状態で、前記ボルト本体の前記頭部に随伴させて前記挿通穴内を一方から他方に挿通させて、前記挿通穴の一方に位置する前記ピン部のねじにナットを締め付けることにより、前記頭部と前記部材との間で圧縮されて拡径変形されることを特徴とする。
【0014】
本発明によるワンサイドボルトによれば、複数枚のワッシャをボルト本体のピン部に装着した状態で、ボルト本体の頭部に随伴させて挿通穴内を一方から他方に挿通させて、挿通穴の一方に位置するピン部のねじにナットを締め付けることにより、複数枚のワッシャが頭部と部材との間で圧縮されて拡径変形され、ボルト本体に張力が導入されることになる。
従って、複数枚のワッシャを挿通穴を挿通させた後に、通常のナットによる締め付け作業を行うだけでよいので、作業時間が短くてすむし、作業自体を極めて容易にすることができる。また、ナットを締め付ける通常の工具があれば足りるので、従来のワンサイドボルトの締め付けに用いられるような特殊な工具が不要になり、工具の取り扱いに熟練を要することもないし、管理も容易になる。
また、ナットの締め付け後は、ワッシャが密接状態となって積層されるので、不測の荷重が接合される部材に加わっても、ワッシャが変形する虞はなく、確実に応力を伝達させることができる。
さらに、ボルト単体でみた場合に、従来のボルトにワッシャが付加されただけの簡単な構成であるので、最終的に導入される張力、すなわち接合強度が製品ごとでばらつく虞が解消されるとともに、単価も安くすることができる。
【0015】
また、請求項2に係る発明は、請求項1に記載のワンサイドボルトであって、前記各ワッシャには、外周部に放射方向の切り込み又は切欠きが形成されていることを特徴とする。
【0016】
本発明によるワンサイドボルトによれば、ワッシャの外周部に切り込み又は切欠きが形成されているので、ワッシャを容易に変形させることができ、ワッシャの挿通穴への挿入作業を容易にすることができる。
【0017】
さらに、請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のワンサイドボルトであって、前記各ワッシャは、前記ボルト本体のピン部に固定された仮止め部材によってボルト本体に保持されていることを特徴とする。
【0018】
本発明によるワンサイドボルトによれば、仮止め部材によってワッシャの抜けを防止できるので、作業の前段階である運搬時や、挿通穴への挿入時等におけるボルトの取り扱い作業性が向上する。
【0019】
さらに、請求項4に係る発明は、請求項1から3の何れかに記載のワンサイドボルトであって、前記ボルト本体には、前記複数のワッシャの全てが前記挿通穴を一方から他方に挿通して抜け出たのを表示するマークが付されていることを特徴とする。
【0020】
本発明によるワンサイドボルトによれば、例えば、マークが接合部材の端面と面一となったときに、すべてのワッシャが挿通穴から抜け出たものとしておくことにより、マークの確認のみによって挿入動作を完了することができ、作業及び管理が容易になる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
【0028】
図1(a),(b)は、本発明の好適な実施例を示している。本発明にかかるワンサイドボルト1は、接合される複数の部材(同図では、例えば角型鋼管柱3と鉄骨製の梁のエンドプレート5)に形成された挿通穴3a,5aを挿通可能な径を有する頭部7aと、この頭部7aと一体形成されて該頭部7aより小径のピン部7bとからなり、鋼管柱3の肉厚と梁のエンドプレート5の肉厚との合計より長い全長を有するボルト本体7を備えており、ボルト本体7のピン部7bには複数枚のワッシャ9,9……が設けられている。
【0029】
それぞれのワッシャ9は、挿通穴3a,5aに対し、エンドプレート5の外側側(図中左側)から鋼管柱3の内側(図中右側)に向けて挿通可能であり、かつ鋼管柱3の内側にて挿通穴3aから抜け出し可能である。ワッシャ9は、その中心部にボルト本体7のピン部7bに係合可能な穴(図示しない)が形成されており、ボルト本体7のピン部7bに対し僅かに軸方向に移動可能となっている。
【0030】
ワッシャ9は、例えば、肉厚が0.3のものが10枚設けられてなり、したがって、すべての肉厚の合計が3.0mmとなっている。また、すべてのワッシャ9は、ボルト本体7の頭部7aに向けて凸となる初期形状を有しており、外径が挿通穴3a,5aより僅かに大径となっている。ワッシャ9は、図2に拡大して示されるように、端面が平面状にカットされたもの(同図(a))、凹曲面状にカットされたもの(同図(b))などを任意に設定することができる。
【0031】
以上の構造を有するワンサイドボルト1は、次のようにして鋼管柱3と梁のエンドプレート5とを接合する。
【0032】
まず、角型鋼管柱3と梁のエンドプレート5に形成された挿通穴3a,5aに対し、エンドプレート5の外側から頭部7aを先頭にしてボルト本体7を挿入し、ピン部7bに設けられた複数枚のワッシャ9,9……も僅かに縮径変形させつつボルト本体7に随伴させて挿通穴5a,3aに圧入し、閉鎖断面である鋼管柱3の内側に抜け出させる。挿通穴3aから順次抜け出したワッシャ9は拡径変形して挿通穴3a,5aの径より僅かに大径となる。
【0033】
なお、ボルト本体7のピンテール7cには、ボルト本体7を挿通穴3a,5aに挿入したときにすべてのワッシャ9,9……が挿通穴3aから抜け出ることを表示するマーク11が付されている。したがって、本実施例では、例えばマーク11がエンドプレート5と面一になったときに挿通穴5aへの挿入動作を終了する。
【0034】
次いで、エンドプレート5の挿通穴5aから突出したピン部7bのピンテール7cに形成されたねじに一般のワッシャ13を挿通してからナット15を螺合し、ボルト本体7を固定してナット15を締め付けると、ボルト本体7の頭部7aがピンテール7c側に相対移動する。ボルト本体7の頭部7aがピンテール7c側に相対移動すると、ワッシャ9が該頭部7aと鋼管柱3の内側端面との間で挟み込まれ、徐々に平板状に変形する。その後、ワッシャ9はボルト本体7の頭部7aと鋼管柱3の内側端面との間で積層された密接状態となり、さらにナット15を締め付けると、ボルト本体7に張力が導入される(図1(b)を参照)。
【0035】
なお、ピンテール7cに破断部(図示しない)を設け、ボルト本体7に所定の張力が導入されたときにこの破断部が破断する構成とすれば、ナット15を固定して破断部が破断するまでボルト本体7を相対回転することにより、安定した接合作業を行うことができ、接合品質が均一化するし、自動化も可能である。
【0036】
このように、複数枚のワッシャ9,9……を挿通穴3aから抜け出せば、あとは通常のナット15の締め付け作業を行うだけでよく、作業時間が短くてすむし、作業自体がきわめて容易である。また、ナット15を締め付ける従来の工具があれば足り、従来のワンサイドボルトで用いられるような特殊な工具が不要であり、特殊な工具の取扱いに熟練を要することもないし、管理も容易である。さらに、ナット15を二重ナットとすることもできるし、仮締め後に本締めを行うことができるといった効果もある。
【0037】
そして、ナット15の締め付け後は、ワッシャ9,9……が密接状態となって積層された状態でボルト本体7に張力が導入されるので、不測の荷重が鋼管柱3および梁との間に加わっても、ワッシャ9が変形するおそれはなく、確実に応力を伝達することができる。
【0038】
また、ボルト単体でみた場合、従来のボルトに単にワッシャが付加されただけの簡単な構成であって、最終的に導入される張力、すなわち接合強度が製品ごとでばら付くおそれが解消されるし、単価が安いといった利点もある。
【0039】
以下、他の実施例について説明する。
【0040】
図3は本発明にかかるワッシャ9の他の例を示し、外径が挿通穴の径と比較して相当大きくなっている。このような構成によれば、挿通穴3a,5aへの圧入に要する力は前述のものより大きくなるが、ナット15を締めた後の接合強度が大きくなるといった効果がある。ここで、前述の実施例でも同様であるが、ワッシャ9の外径が挿通穴3a,5aのそれより相当大きい場合には、その変形を容易にするため、図4(a),(b)に示されるように、放射方向の切り込みまたは切欠きを形成した方がよい。同図(a)の切り込み17は、右半分に示されるように比較的密に形成してもよいし、左半分に示されるように粗に形成してもよい。また、同図(b)の右半分に示される切り込み17はV字型のものであり、上下に示されるように大小の切欠き19を形成してもよい。これらの切り込み17または切欠き19のピッチおよび深さは、ワッシャ9の材質、厚さ、内径、外径などによって適宜設定される。
【0041】
図5(a),(b)はさらに他の例を示し、複数のワッシャ9,9……がボルト本体7の頭部7aに向けて漸次縮径するようその径および配置が設定されている。この実施例では、上記実施例と同様な効果が得られるほか、ボルト本体7およびワッシャ9の挿入が容易になるといった利点がある。
【0042】
図6に示される例は、ボルト本体7の頭部7a側に外径が小さいワッシャ9aが配置され、ピンテール7c側に外径が大きいワッシャ9bが配置されている。また、図7に示される例は、図6に示されたものより曲率が大きいものであって、特にピンテール7c側に配置されたワッシャ9cの初期形状が平板状(曲率が無限大)のものである。さらに、図8に示されるワッシャ9dは、ボルト本体7の頭部7aに向けて凸となっているが、断面が直線状になっている。これらのワッシャ9a,9b,9c,9dにあっても、上述した実施例と同様な効果が得られる。
【0043】
図9(a),(b),(c)は、上記のワッシャ9、9……が複数枚用いられているのに対し、該複数のワッシャがボルト本体7のピン部7b周りに螺旋状に配置される一枚もののスプリングワッシャ9Aに置換された例を示している。スプリングワッシャ9Aは、ボルト本体7のピン部7bの外径より僅かに大きい内径の穴が複数形成されていて、それぞれの穴がピン部7bに挿通係合されている。この例によれば、ボルト本体7へのワッシャの装着が容易である。なお、穴の径はピン部の軸方向に沿ってすべて同一でもよいし、ピンテールに向けて漸次僅かに大径となるものでもよい。また、このスプリングワッシャ9Aに他のワッシャを組み合わせて使用してもよいことはもちろんである。
【0044】
図10では、ボルト本体7の頭部7aに向けて凹(ピンテール7cに向けて凸)となる初期形状を有しているワッシャ9Bが用いられている。また、図11は、図10のものより径が大きくかつ薄肉となっている。
【0045】
図12は平板状のワッシャ9とボルト本体の頭部7aに向けて凸となる初期形状を有するワッシャ9とが組み合わされて用いられた例を示し、図13は平板状のワッシャ9とボルト本体の頭部7aに向けて凹となる初期形状を有するワッシャ9Bとが組み合わされて用いられた例を示している。ボルト本体の頭部7aに向けて凸となるワッシャおよび頭部7aに向けて凹となるワッシャを組み合わせることもできる(図示しない)。このように、種々の初期形状を有するワッシャを任意に組み合わせて用いることができる。
【0046】
図14はボルト本体の頭部7aに向けて凸となるワッシャを径が異なるものを組み合わせて用いた例を示し、図15は同じく頭部7aに向けて凸となっているが断面が直線状になっている例を示している。なお、図15においては、ピン部7bにカラー20が固着されており、これにより挿入時における抜けが防止されている。
【0047】
以上、種々の形態のワッシャについて説明したが、本発明にかかるワッシャに要求される構造は、内径がボルト本体7のピン部7bに挿通可能でかつ頭部7aより小径であること、外径が挿通穴3a,5aより大径であること、挿通穴3a,5aに挿通可能であること、ボルト本体7とナット15との相対回転による締め付けに耐えることである。
【0048】
図16(a)ないし図16(d)は、ボルト本体7のピン部7bに係止される仮止め手段が示されている。このような仮止め手段により、接合作業前後においてワッシャ9がボルト本体7から抜け出ることが防止される。仮止め手段としては、ピン部7bに係止されるものであればよく、ボルト本体7のねじ部に螺合されるナット21(同図(a))、ボルト本体7の外側から装着されるスナップリング23(同図(b))、ピンテール7c側から装着される止輪25(同図(c))、ピンテール7cに嵌合されたカラー27(同図(d))を採用することができる。仮止め手段は、その外径を挿通穴より小さくすることはもちろんである。
【0049】
ここで、同図(d)におけるカラー27には、ピンテール7c側にワッシャ27aが一体形成されており、この構成によれば、ボルト本体7の挿通穴3a,5aへの挿入後に別途ワッシャを挿通する作業が不要となる。
【0050】
なお、このような仮止め手段に代えて、本締めに用いられるナットをボルト本体7に仮止めした状態で接合現場まで搬入してもよい。また、ボルト本体7に形成されるねじはピン部7bの全長に形成されていてもよいし、ピンテール7cにのみ形成されていてもよい。
【0051】
また、ワッシャ9の径と挿通穴3a,5aの径とが同じ場合、あるいはワッシャ9の曲率が大きくボルト本体7の挿通穴3a,5aへの挿入動作に随伴させることが困難である場合などには、押込み治具を用いることもできる。押込み治具は、ピン部の外径より大きな内径と挿通穴より小さな外径を有していればよく、ボルト本体7の挿入時にワッシャ9の後端をボルト本体7の頭部7aに向けて押し込み補助するものである。
【0052】
さらに、以上の実施例では、二つの接合される部材として角型鋼管柱3と梁のエンドプレート5とを例示したが、鋼管柱同士の接合その他の接合に適用することができることはいうまでもない。
【0053】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるワンサイドボルトは、作業が迅速かつ容易であり、特殊な工具が不要であり、構造も簡単で単価も低廉でありながら、仮締め後の本締めが可能であり、確実に応力伝達が可能であるといった優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の好適な実施例を示す挿入時の断面図である。
(b)はナット締め付け時の断面図である。
【図2】ワッシャの例を示す側面図である。
【図3】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図4】(a)はワッシャの正面図である。
(b)は他の例にかかる正面図である。
【図5】(a)はさらに他の例を示す挿入時の断面図である。
(b)はナット締め付け時の断面図である。
【図6】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図7】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図8】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図9】(a)はワッシャの他の例を示す挿入前の側面図である。
(b)はその締付時を示す断面図である。
(c)はスプリングワッシャ単体の平面図である。
【図10】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図11】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図12】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図13】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図14】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図15】ワッシャの他の例を示す挿入時の断面図である。
【図16】(a)ないし(d)は仮止め手段を示す正面図である。
【図17】(a),(b)は従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ワンサイドボルト
3 角型鋼管柱(挿通穴3a)
5 エンドプレート5(挿通穴5a)
7 ボルト本体(頭部7a,ピン部7b、ピンテール7c)
9 ワッシャ
11 マーク
13 ワッシャ
15 ナット
Claims (4)
- 接合される複数の部材間に形成された挿通穴を挿通可能な頭部と、該頭部と一体形成され、或いは該頭部に固定されて該頭部より小径のピン部とからなる、前記接合される複数の部材の肉厚の合計より長い全長を有するボルト本体を備え、
前記ボルト本体のピン部には、所定の曲率で湾曲されて縮径、拡径変形可能な薄板状の複数枚のワッシャが積層された状態で、前記頭部に向けて凸又は凹となる初期形状を有するように、かつ前記挿通穴側に前記挿通穴よりも外径が大きいワッシャが位置するように装着されて、前記ピン部に対して全体が軸方向に僅かに相対移動可能に構成され、
前記複数枚のワッシャは、前記ボルト本体のピン部に装着された状態で、前記ボルト本体の前記頭部に随伴させて前記挿通穴内を一方から他方に挿通させて、前記挿通穴の一方に位置する前記ピン部のねじにナットを締め付けることにより、前記頭部と前記部材との間で圧縮されて拡径変形されることを特徴とするワンサイドボルト。 - 前記各ワッシャには、外周部に放射方向の切り込み又は切欠きが形成されていることを特徴とする請求項1に記載のワンサイドボルト。
- 前記各ワッシャは、前記ボルト本体のピン部に固定された仮止め部材によってボルト本体に保持されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のワンサイドボルト。
- 前記ボルト本体には、前記複数のワッシャの全てが前記挿通穴を一方から他方に挿通して抜け出たのを表示するマークが付されていることを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のワンサイドボルト。
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