JP4068712B2 - 拡開アンカー - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方の端部に挿入方向に拡開するヘッド部分を有するアンカーロッドと、軸線方向のスリットによって互いに分離した拡開片を有するスリーブとを具え、前記スリットを可塑性ヒンジからスリーブの前方遊端まで設け、前記スリーブと前記アンカーロッドとの相対移動により前記拡開片が半径方向外方に押し広げられるようにした拡開アンカーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上述のような従来の拡開アンカーは、基盤又は基礎に予め形成した孔内に挿入し、拡開片を半径方向外方に押し広げることによって固定する。基礎における拡開アンカーの固定は、拡開片が孔の内壁に作用する拡開力によって生ずる。いわゆるアンダーカットシステム（装置）によっては、形状ロックによってこの固定を生じ、即ち、孔のアンダーカット内に半径方向外方に拡開した拡開片によりこの形状ロックを生ずる。アンダーカットシステムは、アンダーカットの特別な工具での個別の作業により孔を形成する普通のシステムと、アンダーカット形成とともに孔の内壁に拡開片を半径方向に押し広げることを行う自己切削システムとに区分することができる。自己切削システムによれば、切り刃を有する拡開片により基礎を開削するという目的を達成することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
既知の装置においてはほぼ円筒形の外面を設ける。従って、拡開片の初期ジオメトリは、普通円錐形の形状であるアンダーカットのジオメトリに十分に適合しない。拡開片及びアンダーカットの接触面は、拡開片の周方向及び長さ方向に互いに異なる曲率を有する。従って、荷重が加わると基礎に異なる応力が発生する。負荷が加わると局部的に極めて高い表面圧力が発生し、基礎の破壊及び負荷量の低下を招くことになる。更に、既知の装置においては、拡開片の後面とヘッド部分の外面とのジオメトリは適合することが多いが依然として不十分である。従って、ヘッド部分を円錐形又はトランペット形状の外面にし、拡開片には円筒形スリーブに長手方向のスリットを形成し、拡開片を円筒形のジオメトリにしている。従って、現状では接触面の曲率半径は互いに相違する。異なる曲率半径によって生ずる線接触に基づいて冷間溶着を生じ、開口する孔における基礎での拡開を阻止することになる。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上述の既知の拡開アンカー、特に、アンダーカット装置の欠点を解決する拡開アンカーを得るにある。即ち、拡開アンカーの負荷によって基礎に対して荷重が穏やかに伝達され、局部的な破壊を回避することができる拡開アンカーを得るにある。更に、拡開片とアンカーロッドのヘッド部分との間の冷間溶着を回避することができる拡開アンカーを得るにある。更にまた拡開アンカーと基礎との間の剛性が向上する拡開アンカーを得るにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、一方の端部に挿入方向に拡開するヘッド部分を有するアンカーロッドと、軸線方向のスリットによって互いに分離した拡開片を有するスリーブとを具え、前記スリットを可塑性ヒンジからスリーブの前方遊端まで設け、前記スリーブと前記アンカーロッドとの相対移動により前記拡開片が半径方向外方に押し広げられるようにした拡開アンカーにおいて、各拡開片に少なくとも１個の溝状窪みを設け、この溝状窪みを前記前方遊端の領域まで達せしめ、拡開片の軸線方向の長さの少なくとも一部にわたって延在させ、前記スリーブの軸線に平行な直線に対して傾斜させ、前記スリーブの前記前方遊端の領域における出口の位置で前記直線からの距離が最大となるようにしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明のこの構成によれば、拡開片の接触面の曲率半径は拡開中に変化する。溝状の窪みは軸線方向の可塑性ヒンジとして作用し、拡開片がヘッド部分及びアンダーカットのジオメトリに連続的に適合することができる。溝状窪みは大きく変形する領域に設けると好適である。溝状窪みは前方遊端から拡開片の長さの範囲の少なくとも一部分にわたり延在させる場合、拡開片をアンカーロッドのヘッド部分の直径領域に適合することができる。これにより、外方に押し広げられる拡開片はヘッド部分の外面及びアンダーカットの孔の内壁に全面的に十分接触する。このことにより、基礎に対して損傷を与えない荷重伝達を可能にし、また冷間溶着を招く拡開片とヘッド部分との間の過剰の面圧発生を回避するとともに、スリーブとヘッド部分との間の相対移動も回避することができる。このように、拡開片と基礎又はヘッド部分との間の接触面のジオメトリの向上した適合によって、全体の系の剛性を高めることができる。
【０００７】
拡開片の長さの範囲にわたり拡開片の曲率半径を完全に適合させることができるようにするため、好適な実施例においては、前記溝状窪みを前記拡開片の全長にわたり延在させ、前記スリーブの前方遊端まで達せしめる。
【０００８】
各拡開片には２個又はそれ以上の溝状窪みを設け、拡開片の長さにわたり直線状に延在させ、これらの溝状窪み相互が０°よりも大きく６０°までの角度、好適には、約１０°〜約５０°の範囲の角度をなすようにすると、ジオメトリの適合がより一層向上する。特に、開き角度が約２５°〜９０°の外面を有するヘッド部分には好適である。溝状窪みがなす角度をヘッド部分の外面の開き角度に指向させる。外面の開き角度を溝状窪みがなす角度よりも大きくする。小さい外面の開き角度内にそれよりも小さい溝状窪みの角度が包含される。溝状窪み相互のなす角度は、約３０°の開き角度に対して約９°〜約１９°の範囲、好適には、約１４°とする。開き角度が４０°に対してては、溝状窪み相互がなす角度は約１４°〜約２４°の範囲、好適には、約１９°の角度とするとよいことが分かった。ヘッド部分の外面の開き角度が６０°に対しては、溝状窪み相互がなす角度を約２２°〜約３２°、好適には２７°とする。約８０°の極めて大きい開き角度に対しては、溝状窪み相互のなす角度を約３０°〜４０°、好適には約３５°とするとよい。
【０００９】
溝状窪みは長さにわたり異なる幅にすることができる。拡開片とヘッド部分の外面との接触面の湾曲は、可塑性ヒンジの領域は溝状窪みの出口領域とは互いに僅かに異なる。湾曲を適合させるためには、溝状窪みの可塑性ヒンジにおける幅を出口における幅よりも小さくする。好適には、前記溝状窪みの出口における幅と可塑性ヒンジにおける幅との比を約１：１〜１０：１の割合にする。
【００１０】
ジオメトリの差により、特に、拡開片とヘッド部分の外面との接触面における曲率半径は、可塑性ヒンジの位置と溝状窪みの出口とで異なり、拡開片の長さにわたり異なる大きさの変形作用を生ずる。このような変形作用を最適化するためには、溝状窪みの底部における拡開片の残存材料厚さを異ならせるとよい。可塑性ヒンジの領域では、溝状窪みの出口例えば、拡開片の遊端よりも僅かな変形作用が生ずる。従って、拡開片の材料厚さを前方遊端よりも可塑性ヒンジの位置で大きくする。好適には、前記可塑性ヒンジにおける残存材料厚さに対する溝状窪みの出口における残存材料厚さの比を約１：１〜約１：１０とする。
【００１１】
軸線方向のヒンジとして作用する溝状窪みは、拡開片の孔の内壁に対向する外側面又はヘッド部分との接触面に設ける。少なくとも１個の溝状窪みを拡開片の外側面に設ける場合、双方の位置で異なる材料負荷即ち、内部引張り力及び外側圧力が加わって拡開片の表面にわたりジオメトリの良好な適合が得られる。溝状窪みを切削加工により形成する場合には、拡開片の外側面に溝状窪みを設けると好適である。
【００１２】
本発明拡開アンカーを製造するには、前記溝状窪みを切削加工によらない加工によって例えば、刻印加工又は転造加工によって、前記拡開片の内面又は外面に形成すると好適である。この製造には特に、スリーブを金属板を押し抜いて湾曲させることによって構成するとよい。
【００１３】
すべての拡開片に同じ数及び同じ構成の溝状窪みを形成する必要はない。例えば、隣接の拡開片における溝状窪みの数を異ならせたり、隣接の拡開片の溝状窪みの幅又は深さを異ならせることもできる。このようにして、接触面のジオメトリの適合をより一層最適化することができる。
【００１４】
溝状窪みの長さは拡開片の長さの少なくとも一部にわたって延在させることができる。好適には、拡開片の長さをヘッド部分の長さに等しいかそれより大きくする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面につき本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１６】
図１に示す拡開アンカーには、挿入方向Ｓに拡開するヘッド部分２を有するアンカーロッド１を設ける。このヘッド部分は図示のように円錐状に拡開する。このヘッド部分は挿入方向Ｓにトランペット状に拡開する外面１１を設けることもできる。ヘッド部分とは反対側の端部において、アンカーロッド１に荷重作用手段例えば、雄ねじを設ける。円筒形のスリーブ３をアンカーロッド１に軸線方向に移動自在に配置する。ヘッド部分２に対向する側のスリーブ３の端部に軸線方向のスリット５により互いに分離した拡開片６を設け、この拡開片６は可塑性のヒンジ４からスリーブ３の前方遊端７まで延在する。可塑性のヒンジ４は、スリーブ３の外面において、拡開アンカーの軸線Ａに直交するよう周面に設けた環状溝として構成する。スリーブ３はアンカーロッド１のヘッド部分２上を挿入方向Ｓに移動する際に拡開片６は半径方向に押し広げられる。拡開片６は軸線方向の長さｌを有し、この長さｌはヘッド部分２の軸線方向長さに等しいか又はそれより長くする。
【００１７】
図１及び図２から明らかなように、各拡開片６に溝状窪み８又は９を設け、これらの窪みは拡開片６の前方遊端７から可塑性のヒンジ４まで延びる。図１及び図２の実施の形態では溝状窪み８，９を拡開片６の全長ｌにわたり設け、拡開片６の前方遊端７まで延ばす。しかし、溝状窪みを拡開片の側面で終端させることもできる。溝状窪み８，９は直線状に延ばすと好適であり、また拡開しない状態で拡開アンカーの軸線Ａに平行に延びる直線Ｇに対して傾斜させる。これにより、溝状窪み８，９は可塑性のヒンジ４の位置で直線Ｇから僅かな距離ｄの位置をとり、また窪みの出口として前方遊端７の領域ではａの距離の位置をとる。溝状窪み８，９は、図示のように、拡開片６の外面に設ける。本発明の他の実施例においては、拡開片６のヘッド部分２に対向する側の内面に設けるか、又は拡開片６の内面及び外面の双方に設けることもできる。溝状窪み８，９の形成は切削加工か又は切削によらない加工例えば、刻印又は転造により形成することができる。切削によらない加工は拡開アンカーにとって考慮に値し、スリーブは金属板−打ち抜き−曲げ部分により構成する。
【００１８】
溝状窪み８，９相互がなす角度β（図２参照）の大きさは、ヘッド部分２の外面１１の開き角度α（図１参照）に依存する。外面１１の開き角度αが小さい場合には溝状窪み８，９相互がなす角度βも小さくする。外面１１の開き角度αが大きい場合には溝状窪み８，９相互がなす角度βも大きくする。外面１１の開き角度αが３０°の場合、溝状の窪み８，９相互間の角度βは約９°〜約１９°好適には１４°とし、開き角度αが４０°の場合角度βを約１４°〜約２４°、好適には、１９°とする。ヘッド部分２の外面１１の開き角度αが約６０°に対しては、溝状窪み８，９相互間の角度βを約２２°〜約３２°、好適には２７°とする。開き角度αが約８０°である極めて大きな角度の場合、角度βは約３０°〜約４０°好適には、３５°とする。拡開片６に１個の溝状窪み８又は９を設ける場合、上記角度βを窪みが二等分することになる。従って、この場合、拡開アンカーの軸線Ａに平行な直線Ｇに対する傾斜角度に関連する。
【００１９】
図３及び図４は図１の矢印Ｐから見た拡開アンカーの２つの状態における端面図を示す。理解を容易にするため、図３においてはアンカーロッドを省略して示す。スリーブ３の挿入方向の前方遊端７を見ると、軸線方向スリット５によって互いに分離されたスリーブ３の拡開片６が見える。この拡開片６は溝状窪み８，９を有し、この溝状窪みは前方遊端７まで達する。溝状窪み８，９の部分における拡開片６の残存材料厚さｔを有し、この残存材料厚さ部分は溝状窪み８，９の軸線方向の範囲にわたり変化させることができる。残存材料厚さｔは前方遊端における溝状窪み８，９の出口における厚さを可塑性ヒンジ４と等しくするか又は小さくする。
【００２０】
図４には図３に示すスリーブ３がヘッド部分２上を移動して半径方向に拡開片６が拡開した前方遊端７の状態を示す。拡開片６の外面における溝状窪み８，９は軸線方向に延びる可塑性ヒンジのように作用し、拡開片６を平板とみなすことができる。軸線方向の可塑性ヒンジのように作用する溝状窪みにより、拡開片はヘッド部分２の外面１１の湾曲に適合することができる。
【００２１】
本発明による拡開片の構成は、アンダーカットシステムの場合に特に有効であることがわかった。挿入方向に拡開するヘッド部分の外面の湾曲に拡開片の湾曲を適合させることができることから、拡開片を平板としてみなすことができる。このことにより、アンカーシステムの剛性を高めることができ、このことは自己切削アンダーカットシステムにとって有利である。軸線方向の可塑性ヒンジとして作用する溝状窪みにより拡開片の基礎における状態を向上させ、また荷重が基礎に穏やかに伝わるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による拡開アンカーの側面図である。
【図２】本発明拡開アンカーのスリーブの拡開片の詳細を示す部分側面図である。
【図３】図１の矢印Ｐから見たアンカーロッドを省略した拡開アンカーのスリーブの端面図である。
【図４】拡開片が半径方向に拡開した状態のアンカーロッドを有する図３の拡開アンカーの端面図である。
【符号の説明】
１ アンカーロッド
２ ヘッド部分
３ スリーブ
４ ヒンジ
５ スリット
６ 拡開片
７ 前方遊端
8,9 溝状窪み

Claims (9)

1. 一方の端部に挿入方向に拡開するヘッド部分（２）を有するアンカーロッド（１）と、軸線方向のスリット（５）によって互いに分離した拡開片（６）を有するスリーブ（３）とを具え、前記スリットを可塑性ヒンジ（４）からスリーブ（３）の前方遊端（７）まで設け、前記スリーブ（３）と前記アンカーロッド（１）との相対移動により前記拡開片（６）が半径方向外方に押し広げられるようにした拡開アンカーにおいて、各拡開片（６）に少なくとも１個の溝状窪み（８又は９）を設け、この溝状窪みを前記前方遊端（７）の領域まで達せしめ、拡開片（６）の軸線方向の長さ（ｌ）の少なくとも一部にわたって延在させ、前記スリーブの軸線（Ａ）に平行な直線（Ｇ）に対して傾斜させ、前記スリーブ（３）の前記前方遊端（７）の領域における出口の位置で前記直線（Ｇ）からの距離（ａ）が最大となるようにしたことを特徴とする拡開アンカー。
2. 前記溝状窪み（８，９）を前記拡開片（６）の全長（ｌ）にわたり延在させ、前記スリーブ（３）の前方遊端（７）まで達せしめた請求項１記載の拡開アンカー。
3. 前記拡開片（６）の長さ（ｌ）にわたり直線状に延在する２個又はそれ以上の溝状窪み（８，９）を各拡開片（６）に設け、これらの溝状窪み相互が互いに０°よりも大きく６０°までの角度をなすようにし、前記ヘッド部分には、２５°〜９０°までの開き角度（α）を有する外面（１１）を設け、前記溝状窪み（８，９）相互がなす角度（β）を前記外面（１１）の開き角度（α）よりも小さい値にした請求項１又は２記載の拡開アンカー。
4. 前記溝状窪み（８，９）の出口における幅（ｂ）と可塑性ヒンジ（４）における幅（ｗ）との比（ｂ：ｗ）を１：１〜１０：１の割合にした請求項１乃至３のうちのいずれか一項に記載の拡開アンカー。
5. 前記拡開片（６）の前記溝状窪み（８，９）の部分が残存材料厚さ（ｔ）を有するものとし、前記可塑性ヒンジ（４）における残存材料厚さに対する溝状窪みの出口における残存材料厚さの比を１：１〜１：１０とした請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の拡開アンカー。
6. 前記溝状窪み（８，９）を前記拡開片（６）の外面に少なくとも１個設けた請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の拡開アンカー。
7. 前記溝状窪み（８，９）を切削加工によらない加工によって、前記拡開片（６）の内面又は外面に形成する請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載の拡開アンカー。
8. 前記溝状窪み（８，９）の数は隣接の拡開片（６）の状態に応じて異ならせるものとした請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の拡開アンカー。
9. 前記拡開片（６）の軸線方向長さ（ｌ）を前記ヘッド部分（２）の長さに等しいか又はそれより大きい長さとした請求項１乃至８のうちのいずれか一項に記載の拡開アンカー。

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