JP4108872B2

JP4108872B2 - アンカー

Info

Publication number: JP4108872B2
Application number: JP12624799A
Authority: JP
Inventors: カイバッハヴェルナー; ラーバーシュテファン; ネーゲレハンス−ユルゲン; ケーベルアロイス; ゲンシュマーウルリッヒ
Original assignee: ヒルティアクチエンゲゼルシャフト
Priority date: 1998-05-02
Filing date: 1999-05-06
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2019-05-06
Also published as: DE19819724A1; EP0953777A2; ES2279608T3; JP2000039003A; DE59914136D1; EP0953777B1; US6238128B1; EP0953777A3

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、アンカーロッドが、アンカーの打込み方向に向けて拡大するヘッドと、軸線方向の貫通孔が設けられたスリーブとを含み、そのスリーブに、ヘッドと対向する端部で軸線方向スリットにより互いに分離された拡開フラップを有する拡開領域が設けられ、これらの拡開フラップがスリーブとアンカーロッドとの相対変位により半径方向に展開可能とされている形式のアンカーに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
このような構成のアンカーは、基盤に設けられたドリル孔の内壁に対して拡開可能なスリーブの外面を押圧し、両者を形状結合させて所要の係止を行うものであり、「拡開アンカー」として従来から広く使用されている。また、スリーブの拡開領域に半径方向に展開可能な拡開フラップを設け、これらの拡開フラップによりドリル孔底部にバックカット加工を施してスリーブ及びドリル孔を互いに形状結合させ、これにより所要の係止を達成するアンカーも既知であり、この種のアンカーは「バックカットアンカー」と称されている。いずれの形式のアンカーも、打ち込み方向に向けて拡大する切頭円錐形状のヘッドがアンカーロッドに設けられている。一般に、アンカーロッドの後端部には荷重係止手段としての外ねじが設けられている。軸線方向の貫通孔を有するスリーブをアンカーロッド上に装着し、かつ、アンカーロッドに対して相対変位可能とする。アンカーロッドのヘッドと対向するスリーブ前端部には拡開領域が設けられ、この拡開領域は、通常は軸線方向スリットにより互いに分離された拡開フラップで構成されている。したがって、スリーブをヘッドに向けて打ち込むと、拡開フラップが半径方向外方に向けて展開され、ドリル孔との形状結合を達成する。
【０００３】
一般的に、既知のアンカーにおけるアンカーロッドは、その全長の大部分がドリル孔内でスリーブにより包囲されている。スリーブに求められる機能は、アンカーロッドに対する相対変位に際して、その拡開領域を半径方向に展開させてドリル孔に対する係止を達成することに止まらない。すなわち、スリーブは、静的及び動的負荷が作用する際に生じるサイドフォースを、ドリル孔内壁に対して伝達する機能も発揮するものである。比較的短い前方スリーブに拡開領域を設け、この前方スリーブに第二スリーブを接続させてドリル孔の開口部近傍まで延在させる配置としたバックカットアンカーも既知である。この場合には、第二スリーブが、静的及び動的負荷の作用時にサイドフォースをドリル孔内壁に対して伝達する機能を発揮する。
【０００４】
ドリル孔は、ドリル作業時に理論的に予想されている円筒形状から外れた形状を呈する場合がある。多くの場合、ドリル孔は底部よりも開口部において直径が増大する軽微な円錐形状とされている。比較的硬質の骨材を混入したフリントコンクリートの場合には、ドリル孔の加工時にドリルが骨材に遭遇して対称軸線から偏位する惧れがある。その結果、ドリル孔は、円錐度以外に、僅かに湾曲した形状を呈することとなる。既知の拡開アンカー又はバックカットアンカーは、ドリル孔内でその内壁に対して不均等にしか接触しない。スリーブの外形形状が円筒形状である場合、その外径はドリル孔内径と適合させる必要がある。さもなければ、アンカーをドリル孔に装着するのが困難となるからである。そのために、スリーブは、その全長の大部分に亙り、ドリル孔内壁との間に遊びを有することとなり、ドリル孔内壁に対して不充分にしか接触しない。この不充分な接触に起因して荷重が負荷されたときに生じるサイドフォースの伝達特性が劣化し、アンカーの動特性が低下する。ドリル孔の内壁が曲率を有する場合にはアンカーの装着に必要とされる打ち込み力が増大する。特に、バックカットアンカーの場合には、スリーブを回転駆動状態で打ち込む際に拡開フラップを半径方向に展開させてドリル孔内壁にバックカットを施すため、スリーブの外面とドリル孔内壁との間に高い摩擦抵抗が作用する場合がある。そのために所要の打ち込み力が増大する結果、作業速度の向上が困難となるのみならず、アンカーが完全に係止されない欠陥を生じる惧れがある。
【０００５】
【発明の課題】
したがって、本発明の課題は、従来のアンカーにおける上述した欠点を改善し、優れた動特性を発現することができ、摩擦抵抗及び所要の打ち込み力を低下させることができ、基盤に対して簡単、迅速かつ確実に係止することのできるアンカーを提案することである。
【０００６】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載された事項を特徴とするものである。すなわち、本発明によるアンカーは、アンカーロッドを具え、該アンカーロッドが、アンカーの打込み方向に向けて拡大するヘッドと、軸線方向の貫通孔が設けられたスリーブとを含んでいる。スリーブには、ヘッドと対向する端部で軸線方向スリットにより互いに分離された拡開フラップを有する拡開領域が設けられ、これらの拡開フラップはスリーブとアンカーロッドとの相対変位により半径方向に展開可能とされている。拡開領域に接続されたスリーブ部分の後端領域の最大外径は、拡開領域に隣接するスリーブ部分の前端領域の最小外径よりも大きく設定されている。さらに、スリーブ部分は、後端領域および前端領域の間の中間領域で、前端領域の最小外径よりも小さいスリーブ部分全体の最小外径を有する。
【０００７】
本発明によるアンカーにおいて、スリーブ部分は、後端領域の最大外径が前端領域の最小外径よりも大きく設定されている。その結果、スリーブ部分の後端領域及び前端領域における外形形状が実際のドリル孔形状、すなわち開口部における内径が底部における内径よりも一般的に大きいドリル孔形状に良好に適合する。したがって、スリーブ部分は特にその後端領域でドリル孔内壁に対して良好に接触する。また、スリーブ部分とドリル孔内壁との間の遊びを最小化することが可能である。そのため、荷重が負荷されたときに生じるサイドフォースがドリル孔内壁に対して良好に伝達され、アンカーの動特性を向上することが可能となる。スリーブ部分は、後端領域および前端領域の間の中間領域で、前端領域の最小外径よりも小さいスリーブ部分全体の最小外径を有するため、僅かな曲率を有するドリル孔に対して良好に適合するものである。打ち込み過程の間、スリーブ部分は、もっぱら後端領域及び前端領域においてドリル孔に接触する。そのためにスリーブ部分の外面とドリル孔内壁との間に生じる摩擦抵抗が低下し、ひいてはアンカーの打ち込みに必要とされる軸線方向の衝撃力及び／又は回転駆動力が低下する。その結果、アンカーを基盤に対して容易かつ迅速に打ち込むことが可能である。過大な打ち込み力が作用する場合に生じかねない拡開フラップの不完全な拡開を回避することが可能である。上述した構成を有するスリーブ部分は、拡開領域が設けられたスリーブの一部として、拡開領域と一体的に整形することができる。また、スリーブ部分は、別体のサイドフォース担持用スリーブとして、拡開領域が設けられたスリーブに接続させてアンカーロッド上に配置した構成とすることも可能である。
【０００８】
通常は緩いテーパを呈するドリル孔の実際の形状に良好に適合させるため、スリーブ部分の後端領域の最大外径Ｇと、前端領域の最小外径Ｆとの間に１<Ｇ／Ｆ<１．３、好適には１<Ｇ／Ｆ<１．１が成立する構成とするのが望ましい。
【０００９】
本発明の好適な実施形態において、スリーブ部分の前端領域の最小外径Ｆと、中間領域におけるスリーブ部分全体の最小外径Ｍとの間には、１<Ｆ／Ｍ<１．５、より好適には１<Ｆ／Ｍ<１．３が成立する。この場合、ドリル孔が僅かな曲率を有する場合でも、スリーブ部分の中間領域とドリル孔内壁との接触が防止される。その結果、アンカーの打ち込みに際してスリーブ部分の外面とドリル孔内壁との間に生じる摩擦抵抗を低下させることが可能である。
【００１０】
アンカーの動特性を一層向上するため、スリーブ部分の全長ｌと後端領域の最大外径Ｇとの間に２Ｇ≦ｌ≦１６Ｇ、好適には３Ｇ≦ｌ≦１０Ｇが成立する構成とするのが有利である。
【００１１】
ドリル孔内壁に対するサイドフォースの伝達特性を向上するため、スリーブ部分はドリル孔内壁に対して可能な限り大面積で接触させるのが望ましい。そのために、スリーブ部分の後端領域の軸線方向長さｒと後端領域の最大外径Ｇとの間に０．２５Ｇ≦ｒ≦１０Ｇ、好適には０．５Ｇ≦ｒ≦６Ｇが成立し、スリーブ部分の後端領域は拡開アンカーの打込み方向に向けて外径の減少するテーパ形状を有する構成とするのが有利である。
【００１２】
スリーブ部分を拡開領域に接続された前端領域においてもドリル孔内壁に対して可能な限り大面積で接触させるため、前端領域の軸線方向長さｖと後端領域の最大外径Ｇとの間に０．２５Ｇ≦ｖ≦６Ｇ、好適には０．５Ｇ≦ｖ≦４Ｇが成立し、前端領域は拡開アンカーの打込み方向に向けて外径の減少するテーパ形状を有する構成とするのが有利である。
【００１３】
スリーブ部分におけるテーパ形状の前端領域及び後端領域をドリル孔内壁に対して良好に面接触させるため、後端領域及び前端領域のそれぞれの外周面が、スリーブ部分の中心軸線に対してなす角度は約０．１°〜約３．３°、好適には約０．２°〜約０．９°とするのが有利である。
【００１４】
本発明によるアンカーの有利な一実施形態において、スリーブ部分の後端領域の最大外径Ｇと、前端領域の最小外径Ｆとを結ぶ仮想面は、スリーブ部分の中心軸線に対してなす角度が約０．１°〜約３．３°、好適には約０．２°〜約０．９°のテーパ形状面である。
【００１５】
本発明の他の実施形態において、スリーブ部分の中間領域は拡開スリーブの打込み方向に向けて外径の減少する外形形状を有する。この場合、スリーブ部分は３個の切頭円錐形状領域から構成されることとなる。その際にスリーブ部分の外径は互いに隣接する切頭円錐形状領域の間で不連続に変化する。
【００１６】
本発明の他の実施形態において、スリーブ部分の中間領域は窪んだ外形形状を有する。この場合には、スリーブ部分の外径が互いに各領域の間で連続的に変化する。すなわち、スリーブ部分の外径はテーパ形状に従って両端領域で漸減するが、中間領域では後端領域との接続部における後端領域の最小径から始まってスリーブ部分全体の最小外径を有する部位に至るまで減少し、その最小外径部位から前端領域との接続部における最大径に達するまで増加する。もっとも、後端領域の最小径は、前端領域の最大径よりも小さく設定されている。これにより、中間領域の外形形状は円錐面を弧状に窪ませた形態を呈するものである。
【００１７】
【最良の実施形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に詳述する。
【００１８】
本発明によるアンカーは、全体が参照数字１で表されており、アンカーロッド２を具えている。アンカーロッド２の後端領域には、荷重係止手段としての外ねじ３が設けられている。アンカーロッド２の前端には、アンカー１の打込み方向に向けて拡大するテーパ形状を有するヘッド４が配設されている。さらに、アンカーロッド２上には、軸線方向に貫通孔が設けられたスリーブ５が装着されている。スリーブ５は、ヘッド４と対向する前端部に拡開領域６を有する。拡開領域６は拡開フラップ７により形成され、これらの拡開フラップ７は軸線方向スリット８により互いに分離された状態で、塑性変形可能な継手９からスリーブ５の前端に向けて突出する配置とされている。スリーブ５がヘッド４に対して軸線方向に変位すると、拡開フラップ７は半径方向に展開される。本発明によるアンカー１は、例えばテーパ形状のヘッド４上で拡開領域６を衝撃的に回転駆動する際に受孔の底部領域にバックカットを自己切削する形式の、いわゆる「バックカットアンカー」として構成することが可能である。
【００１９】
スリーブ５の拡開領域６に接続されるスリーブ部分は、スリーブ５の後端領域１０から拡開領域６に隣接する前端領域１２にかけて略円錐状のテーパ形状を有する。スリーブ部分の後端領域１０および前端領域１２の間には、中間領域１１が配置されている。スリーブ部分の軸線方向における全長ｌと、スリーブ部分の後端領域１０の最大外径Ｇとの間には、２Ｇ≦ｌ≦１６Ｇ、より好適には３Ｇ≦ｌ≦１０Ｇの関係が成立する。スリーブ部分の後端領域１０の最大外径Ｇはドリル径に対応しており、そのドリルは、アンカーロッド２が所要の接続径を有する本発明によるアンカー１を収めるドリル孔を形成する際に使用するものである。中間領域１１におけるスリーブ部分全体の最小外径Ｍは、前端領域１２の最小外径Ｆよりも小さく設定されている。スリーブ部分の後端領域１０の最大外径Ｇと、前端領域１２の最小外径Ｆとの間には、１<Ｇ／Ｆ<１．３、より好適には１<Ｇ／Ｆ<１．１の関係が成立する。さらに、前端領域１２の最小外径Ｆと中間領域１１におけるスリーブ部分全体の最小外径Ｍとの間には、１<Ｆ／Ｍ<１．５、より好適には１<Ｆ／Ｍ<１．３の関係が成立する。なお、理解を容易とするため、図１において、各スリーブ領域のテーパ形状は誇張されている。
【００２０】
スリーブ部分の後端領域１０の軸線方向長さｒと後端領域１０の最大外径Ｇとの間には、０．２５Ｇ≦ｒ≦１０Ｇ、好適には０．５Ｇ≦ｒ≦６Ｇの関係が成立する。その際、後端領域１０はアンカー１の打込み方向に向けて外径の減少するテーパ形状を有する。すなわち、後端領域１０の外周面１３は、スリーブ５の中心軸線Ａに対して約０．１°〜約３．３°、好適には約０．２°〜約０．９°の角度αをなす。また、拡開領域６に接続されたスリーブ部分の前端領域１２の軸線方向長さｖと後端領域１０の最大外径Ｇとの間には、０．２５Ｇ≦ｖ≦６Ｇ、好適には０．５Ｇ≦ｖ≦４Ｇの関係が成立する。その際、前端領域１２もアンカー１の打込み方向に向けて外径の減少するテーパ形状を有する。すなわち、前端領域１２の外周面１３は、スリーブ５の中心軸線Ａに対して約０．１°〜約３．３°、好適には約０．２°〜約０．９°の角度αをなす。スリーブ部分の後端領域１０における外周面１３は、前端領域１２における外周面１３の軸線方向延長面を構成する配置とするのが好適である。この配置により画成される仮想的な包絡面１４は、スリーブ５の中心軸線Ａに対して約０．１°〜約３．３°、好適には約０．２°〜約０．９°の角度αをなすテーパ形状面である。
【００２１】
スリーブ部分の中間領域１１の軸線方向長さｓは、スリーブ部分の全長ｌから、後端領域１０の長さｒ及び前端領域１２の長さｖを差し引いた長さに相当する。中間領域１１の外形形状には、図１に示すように二通りの変形例がある。一点鎖線で示す変形例において、中間領域１１の外形形状は切頭円錐形状である。この場合、中間領域１１のテーパ角は、後端領域１０及び前端領域１２における外周面１３の傾斜角αと一致する。この実施例において、中間領域１１におけるスリーブ部分全体の最小外径Ｍを有する部位は前端領域１２に隣接している。中間領域１１の外径形状１５に係る第二の変形例は、図１に破線で示すものである。この場合、各スリーブ領域１０，１１，１２の接続部における外径は、不連続的に減少するものではない。中間領域１１の外径は、後端領域１０との接続部における後端領域１０の最小径から始まってスリーブ部分全体の最小外径Ｍを有する部位に至るまで減少し、その最小外径部位から前端領域１２との接続部における最大径に達するまで増加する。もっとも、後端領域１０の最小径は、前端領域１２の最大径よりも小さく設定されている。これにより、中間領域１１の外形形状１５は円錐面を弧状に窪ませた形態を呈する。中間領域１１の外形形状１５は常に弧状に窪ませた形態とする必要はなく、例えば、複数個の切頭円錐形状部分を順次に連ねて形成することも可能である。
【００２２】
以上、本発明の好適な実施形態を、一体型スリーブを有する自己切削バックカットアンカーについて詳述したが、本発明は、拡開領域を有する前部スリーブに、横負荷伝達用のスリーブが接続されている形式のアンカーにも適用可能である。さらに、本発明は、バックカット形式のアンカーに限定されるものでなく、そのスリーブの構成・配置は通常の拡開アンカーにも広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアンカーの一実施形態を線図的に示す正面図である。
【符号の説明】
１アンカー
２アンカーロッド
４ヘッド
５スリーブ
６拡開領域
８スリット
１０後端領域
１１中間領域
１２前端領域

Claims

アンカーロッド（２）を具え、該アンカーロッド（２）が、アンカーの打込み方向に向けて拡大するヘッド（４）と、軸線方向の貫通孔が設けられたスリーブ（５）とを含み、該スリーブ（５）に、ヘッド（４）と対向する端部で軸線方向スリット（８）により互いに分離された拡開フラップを有する拡開領域（６）が設けられ、該拡開フラップがスリーブ（５）とアンカーロッド（２）との相対変位により半径方向に展開可能とされているアンカー（１）において、拡開領域（６）に接続されたスリーブ部分の後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）が、拡開領域に隣接するスリーブ部分の前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）よりも大きく、さらに、スリーブ部分が、後端領域（１０）および前端領域（１２）の間の中間領域（１１）で、前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）よりも小さいスリーブ部分全体の最小外径（Ｍ）を有することを特徴とするアンカー。
請求項１記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）と、前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）との間に１＜Ｇ／Ｆ＜１．３が成立することを特徴とするアンカー。
請求項２記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）と前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）との間に１＜Ｇ／Ｆ＜１．１が成立することを特徴とするアンカー。
請求項１〜３の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）と、中間領域（１１）におけるスリーブ部分全体の最小外径（Ｍ）との間に１＜Ｆ／Ｍ＜１．５が成立することを特徴とするアンカー。
請求項１〜３の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）と、中間領域（１１）におけるスリーブ部分全体の最小外径（Ｍ）との間に１＜Ｆ／Ｍ＜１．３が成立することを特徴とするアンカー。
請求項１〜５の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の全長（ｌ）と最大外径（Ｇ）との間に２Ｇ≦ｌ≦１６Ｇが成立することを特徴とするアンカー。
請求項６記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の全長（ｌ）と後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）との間に３Ｇ≦ｌ≦１０Ｇが成立することを特徴とするアンカー。
請求項１〜７の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）の軸線方向長さ（ｒ）と後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）との間に０．２５Ｇ≦ｒ≦１０Ｇが成立し、スリーブ部分の後端領域（１０）はアンカーの打込み方向に向けて外径の減少する形状を有することを特徴とするアンカー。
請求項８記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）の軸線方向長さ（ｒ）と後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）との間に０．５Ｇ≦ｒ≦６Ｇが成立することを特徴とするアンカー。
請求項１〜９の何れか一項に記載のアンカーにおいて、拡開領域（６）に接続されたスリーブ部分の前端領域（１２）の軸線方向長さ（ｖ）と後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）との間に０．２５Ｇ≦ｖ≦６Ｇが成立し、スリーブ部分の前端領域（１２）はアンカーの打込み方向に向けて外径の減少する形状を有することを特徴とするアンカー。
請求項１０記載のアンカーにおいて、拡開領域（６）に接続されたスリーブ部分の前端領域（１２）の軸線方向長さ（ｖ）と後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）との間に０．５Ｇ≦ｖ≦４Ｇが成立することを特徴とするアンカー。
請求項１〜１１の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）と、前端領域（１２）のそれぞれの外周面（１３）が、スリーブ部分の中心軸線（Ａ）に対して約０．１°〜約３．３°の角度（α）をなすことを特徴とするアンカー。
請求項１２記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）と、前端領域（１２）のそれぞれの外周面（１３）が、スリーブ部分の中心軸線（Ａ）に対して約０．２°〜約０．９°の角度（α）をなすことを特徴とするアンカー。
請求項１２又は１３記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）と、前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）とを結ぶ仮想面（１４）が、スリーブ部分の中心軸線（Ａ）に対して約０．１°〜約３．３°の角度（α）をなすことを特徴とするアンカー。
請求項１４記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の後端領域（１０）の最大外径（Ｇ）と、前端領域（１２）の最小外径（Ｆ）とを結ぶ仮想面（１４）が、スリーブ部分の中心軸線（Ａ）に対して約０．２°〜約０．９°の角度（α）をなすことを特徴とするアンカー。
請求項１〜１３の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の中間領域（１１）が拡開スリーブの打込み方向に向けて外径の減少する外形形状を有することを特徴とするアンカー。
請求項１〜１６の何れか一項に記載のアンカーにおいて、スリーブ部分の中間領域（１１）が窪んだ外形形状（１５）を有することを特徴とするアンカー。