JP4373846B2 - フレーム材と被連結部材との連結方法 - Google Patents

Description

本発明は、主として耐震補強枠やボールジョイント式のトラス構造体などの骨組構造体に使用されるフレーム材と被連結部材との連結方法に関する。

従来、屋根架構等に使用されるボールジョイント式のトラス構造体が知られている（例えば、特許文献１参照）。このトラス構造体は、複数のフレーム材を被連結部材たる球状の節点部材を介して互いに連結してなるものである。

特許文献１に開示されたフレーム材は、棒状の主材と、この主材の端部に装着された連結ボルトと、主材の端面から突出した連結ボルトの軸部に環装された筒体とを備えて構成されている。また、連結ボルトの軸部の外面形状は、断面多角形を呈しており、これに対応して、筒体の内面形状も断面多角形を呈している。つまり、連結ボルトは、筒体とともに回動し、且つ、軸方向に進退する。

一方、節点部材には、連結ボルトが螺合されるねじ穴が複数箇所に穿設されており、各ねじ穴の周囲には、筒体の端面が密着する取付面が形成されている。

そして、フレーム材と節点部材とを連結するには、連結ボルトの軸部に筒体を環装したうえで、この筒体を介して連結ボルトを回動させてその軸部を節点部材のねじ穴に螺合させればよい。

また、連結ボルトおよび筒体の他の形式としては、例えば、特許文献２に開示されたものがある。この形式の連結ボルトには、その軸部に直交して係合ピン５が挿設されており、筒体の内部には、この係合ピンの端部が係合する一対のガイド溝が連結ボルトの軸方向に沿って形成されている。つまり、連結ボルトは、係合ピンの端部が筒体のガイド溝に係合するが故に筒体とともに回動し、さらに、ガイド溝が軸方向に沿って形成されているが故に軸方向に進退する。

実公平６−３６０９１号公報（図１） 実開昭５９−１９４４０２号公報（図１〜図３）

ところで、特許文献１には、連結ボルトの緩みを防止する手段として、筒体と連結ボルトとに割ピン（緩み止ピン）を挿設する手段が開示されているが、この手段を特許文献２に開示されている連結ボルトに適用すると、連結ボルトの加工が煩雑になってしまう。つまり、特許文献２の連結ボルトの軸部には、係合ピンを挿設するためのピン孔が形成されているところ、特許文献１に開示された緩み防止の手段を適用するためには、割ピン（緩み止ピン）を挿通するための専用の挿通孔を別途形成しなければならない。

なお、かかる問題は、ボールジョイント式のトラス構造体に使用されるフレーム材を節点部材に連結する場合に限らず、端部に連結ボルトが装着されたフレーム材を連結ボルトの軸部に環装された筒体を利用して被連結部材に連結する場合に共通して当てはまる問題であり、例えば、この連結構造をブレース材の連結に用いる場合にも当てはまる問題である。

このような観点から、本発明は、フレーム材の端部に装着された連結ボルトの軸部に緩み止ピンを挿通するための専用の挿通孔を形成しなくても連結ボルトの緩みを防止することが可能なフレーム材と被連結部材との連結方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために創案された本発明は、フレーム材の端部に装着された連結ボルトの軸部に筒体を環装し、当該筒体の内部に形成された一対のガイド溝のそれぞれに前記連結ボルトの軸部のピン孔に挿設された係合ピンの端部を係合させる第一工程と、前記筒体の側部から前記各ガイド溝に通じるように穿設された一対の覗孔の位置に前記係合ピンが移動するまで前記筒体を介して前記連結ボルトを回動させてその軸部を被連結部材のねじ穴に螺合する第二工程と、前記係合ピンよりも長尺の緩み止ピンを一方の前記覗孔から前記ピン孔に挿入して前記係合ピンを前記ピン孔から押し出し、前記一対の覗孔と前記ピン孔とに前記緩み止ピンを挿設する第三工程と、を含むことを特徴とするフレーム材と被連結部材との連結方法である。

このようにすると、係合ピンを挿設するためのピン孔に連結ボルトの緩みを防止するための緩み止ピンが挿設されることになるので、当該緩み止ピンを挿設するための専用の挿通孔を連結ボルトの軸部に形成する必要がない。つまり、本発明によると、連結ボルトの軸部に緩み止ピンを挿通するための専用の挿通孔を形成しなくても連結ボルトの緩みを防止することが可能となる。なお、本明細書において、被連結部材とは、フレーム材が連結される部材を意味し、連結ボルトが螺合されるねじ穴が形成されているものであれば、トラス構造体に使用される球状の節点部材のほか、柱材、梁材、壁材などであってもよく、さらには、これらに固定された部材であってもよい。

また、本発明においては、前記緩み止ピンは、屈曲しているものであってもよい。つまり、緩み止ピンを、その折れ曲りを矯正しつつ一対の覗孔とピン孔とに挿設してもよい。

このようにすると、緩み止ピンの復元力が一対の覗孔とピン孔とに作用することになるので、当該緩み止ピンの抜脱を防止することが可能となる。

本発明によると、連結ボルトの軸部に緩み止ピンを挿通するための専用の挿通孔を形成しなくても連結ボルトの緩みを防止することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、添付した図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、本実施形態では、図１に示すように、フレーム材Ｂをボールジョイント式のトラス構造体のトラス弦材として使用する場合を例示する。

（フレーム材）
本実施形態に係るフレーム材Ｂは、図１示すように、被連結部材たる球状の節点部材Ｓに連結されるものであって、棒状の主材１０と、この主材１０の端部に装着された連結ボルト２０と、この連結ボルト２０の軸部２２に環装された筒体３０とを備えて構成されている。ここで、節点部材Ｓについて説明すると、図２に示すように、節点部材Ｓには、連結ボルト２０が螺合されるねじ穴Ｓ１，Ｓ１，…がフレーム材Ｂの本数分だけ穿設されており、各ねじ穴Ｓ１の周囲には、筒体３０の端面が密着する取付面Ｓ２が形成されている。

主材１０は、円管状の管部１０Ａとこの管部１０Ａの開口部を閉塞するエンドプラグ１０Ｂとを備えて構成されている。管部１０Ａは、アルミニウム合金製の押出形材からなり、エンドプラグ１０Ｂは、アルミニウム合金製の鍛造品、切削品または鋳造品からなる。エンドプラグ１０Ｂは、管部１０Ａの端部に摩擦圧接により固着される有底円筒状の基部１１と、この基部１１と一体に成形された円錐台部１２とを備えている。基部１１には、連結ボルト２０の頭部２１を収容するための凹部１１ａが形成されており、この凹部１１ａの底面１１ｂの中央には、図３（ａ）に示すように、円錐台部１２の端面１２ａに至るボルト挿通孔１３が穿設されている。円錐台部１２の端面１２ａ（つまり、主材１０の端面１２ａ）の外径は、筒体３０（図２参照）の外径と略等しい。

連結ボルト２０は、図３（ｂ）に示すように、エンドプラグ１０Ｂのボルト挿通孔１３に管部１０Ａ側から挿入され、その軸部２２が主材１０の端面１２ａから突出する。軸部２２には、その軸線に直交する方向にピン孔２２ａ（図２参照）が穿設されており、このピン孔２２ａには、軸部２２の直径よりも長い係合ピン２３が嵌入されている。係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａは、筒体３０の内部に形成された一対のガイド溝３１，３１（図４（ａ），（ｂ），（ｃ）参照）に係合するとともに、連結ボルト２０が最も引っ込んだ状態において主材１０の端面１２ａに当接する。なお、係合ピン２３は、連結ボルト２０の管部１０Ａ側への抜け出しを防止するストッパとしても機能する。

筒体３０は、図４（ａ）に示すように、円筒状の部材からなり、その長さは、図３（ｂ）に示すように、係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａが主材１０の端面１２ａに当接したときに端面１２ａから突出している連結ボルト２０の軸部２２の長さと同じか僅かに大きい。

筒体３０の内部には、図４（ｂ）にも示すように、その中心線を挟んで対向する一対のガイド溝３１，３１が連結ボルト２０（図３（ｂ）参照）の軸方向に沿って形成されており、筒体３０の主材１０側の端部（図４（ａ），（ｃ）では左側の端部）には、ガイド溝３１に連通する切欠き３２が筒体３０の直径に沿って形成されている。なお、一対のガイド溝３１，３１には、係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａ（図３（ｂ）参照）が係合する。

筒体３０の側部には、図４（ａ）に示すように、ガイド溝３１に連通する覗孔３３が筒体３０の直径に沿って穿設されている。さらに、筒体３０の側部であって切欠き３２と覗孔３３との間には、ガイド溝３１に連通する一対の係合孔３４，３４が軸方向に所定の間隔をあけて穿設されている。各係合孔３４は、筒体３０の直径に沿って穿設されており、筒体３０を回動させるための図示せぬ治具の係合部と係合する。なお、本実施形態では、二つのガイド溝３１，３１が形成されているが、各ガイド溝３１に対して切欠き３２、覗孔３３および一対の係合孔３４，３４が形成されている。つまり、筒体３０は、その内部に通じる二つの切欠き３２、四つの係合孔３４および二つの覗孔３３を備えている。

なお、各覗孔３３は、図５（ｃ）に示すように、連結ボルト２０の軸部２２が節点部材Ｓのねじ穴Ｓ１に完全に螺合されたときの係合ピン２３の位置に形成されている。つまり、覗孔３３から内部を覗くことにより連結ボルト２０の締結状態を確認することができる。

このような構成のフレーム材Ｂは、図５（ａ）に示すように、連結ボルト２０の係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａが主材１０の端面１２ａに当接している状態において、すなわち、連結ボルト２０が最も引っ込んだ状態において、軸部２２の先端が筒体３０から突出していないので、このフレーム材Ｂを離隔距離が定まった状態にある二つの節点部材Ｓ，Ｓ間に配置する場合であっても、連結ボルト２０の存在が組立作業の邪魔になることがない。

また、連結ボルト２０は、係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａが筒体３０のガイド溝３１，３１に係合するが故に筒体３０とともに回動し、さらに、ガイド溝３１，３１が軸方向に沿って形成されているが故に軸方向に進退する。つまり、連結ボルト２０は、その軸部２２の先端が節点部材Ｓのねじ穴Ｓ１に係合した状態で筒体３０を所定の方向に回転させれば、軸方向に移動してねじ穴Ｓ１に螺合されることになる。

（フレーム材と被連結部材との連結方法）
次に、フレーム材Ｂを被連結部材たる球状の節点部材Ｓに連結する方法を説明する。

（第一工程）
図５（ａ）に示すように、まず、フレーム材Ｂの端部に装着された連結ボルト２０の軸部に筒体３０を環装してその内部に形成された一対のガイド溝３１，３１（図４（ａ）参照）のそれぞれに連結ボルト２０の係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａを係合させる。

（第二工程）
その後、筒体３０の端面を節点部材Ｓの取付面Ｓ２に当接させたうえで、筒体３０の切欠き３２から筒体３０の内部に先鋭の押出部材Ｐを挿入し、図５（ｂ）に示すように、押出部材Ｐの先端を係合ピン２３の両端部２３ａ，２３ａと主材１０の端面１２ａとの間に入り込ませる。このようにすると、連結ボルト２０の全体が節点部材Ｓ側に押し出され、その結果、軸部２２の先端が筒体３０から僅かに突出し、節点部材Ｓのねじ穴Ｓ１に僅かに入り込む。そして、かかる状態を保ちつつ、図５（ｃ）に示すように、一対の覗孔３３，３３の位置に係合ピン２３が移動するまで筒体３０を介して連結ボルト２０を回動させて連結ボルト２０の軸部２２を節点部材Ｓのねじ穴Ｓ１に螺合する。

（第三工程）
続いて、図６（ａ）に示すように、「く」字状に屈曲した緩み止ピン４０を一方の覗孔３３からピン孔２２ａに挿入して係合ピン２３をピン孔２２ａから押し出し、図６（ｂ）に示すように、一対の覗孔３３，３３とピン孔２２ａとに緩み止ピン４０を挿設する。なお、緩み止ピン４０は、その折れ曲りが矯正された状態で一対の覗孔３３，３３とピン孔２２ａとに挿設されることになる。ここで、緩み止ピン４０は、係合ピン２３よりも長尺であり、本実施形態では、筒体３０の外径と略等しい長さを有している。

このようにして一対の覗孔３３，３３とピン孔２２ａとに緩み止ピン４０を挿設すると、連結ボルト２０は、その軸方向への移動が阻止された状態になり、その結果、筒体３０が回動不能となる。つまり、緩み止ピン４０によって連結ボルト２０の緩みが防止されることになる。

以上説明したように、フレーム材Ｂと節点部材Ｓとを連結するに際し、一方の覗孔３３から緩み止ピン４０を挿入してピン孔２２ａから係合ピン２３を押し出しつつ一対の覗孔３３，３３とピン孔２２ａとに緩み止ピン４０を挿入する連結方法を採用すると、緩み止ピン４０を挿設するための専用の挿通孔を連結ボルト２０の軸部２２に形成する必要がなくなる。つまり、前記した連結方法を採用すると、連結ボルト２０の軸部２２に緩み止ピン４０を挿通するための専用の挿通孔を形成しなくても連結ボルト２０の緩みを防止することが可能となる。

さらに、緩み止ピン４０の復元力が一対の覗孔３３，３３およびピン孔２２ａに作用することになるので、一対の覗孔３３，３３およびピン孔２２ａから緩み止ピン４０が抜脱することはない。

また、フレーム材Ｂは、筒体３０の主材１０側の端部にガイド溝３１，３１に連通する切欠き３２，３２が形成されているので、この切欠き３２，３２を利用して連結ボルト２０を節点部材Ｓ方向に移動させることが可能となる。つまり、最も引っ込んだ状態において先端が筒体３０から突出しない連結ボルト２０を節点部材Ｓのねじ穴Ｓ１に簡単且つ確実に螺合させることができる。

なお、本実施形態では、「く」字状に屈曲した緩み止ピン４０を例示したが、これに限定されることはなく、例えば、図示は省略するが、一方の覗孔３３から挿入したときに他方の覗孔３３まで到達するものであれば、円弧状を呈する緩み止ピンであってもよく、さらには、直線状の緩み止ピンであってピン孔２２ａに対する嵌め合いのきつい外径のものでもよい。

また、本実施形態では、最も引っ込んだ状態において先端が筒体３０から突出しない連結ボルト２０を備えるフレーム材Ｂを被連結部材たる節点部材Ｓに連結する方法を例示したが、最も引っ込んだ状態において先端が筒体から突出する連結ボルトを備えるフレーム材を被連結部材たる節点部材に連結する際にも前記した連結方法を適用することができる。つまり、本発明に係るフレーム材と被連結部材との連結方法は、連結ボルトをその軸部に環装された筒体を介して回転させる構成のフレーム材を被連結部材に連結する際に広く適用することができる。

なお、本実施形態では、フレーム材Ｂをボールジョイント式のトラス構造体に適用した場合を例示したが、フレーム材Ｂを耐震補強枠などにおけるブレース材に適用した場合や建築物一般その他の構造体に適用した場合においても、本発明に係るフレーム材と被連結部材との連結方法を採用することができることは言うまでもない。

本発明に係るフレーム材と節点部材（被連結部材）との連結方法を説明するための斜視図である。 図１に示すフレーム材の分解斜視図である。 （ａ）は主材の断面図、（ｂ）は連結ボルトの側面図である。 （ａ）は筒体の斜視図、（ｂ）は筒体の端面図、（ｃ）は筒体の破断斜視図である。 本発明に係るフレーム材と節点部材（被連結部材）との連結方法を説明する断面図であって、（ａ）は筒体を連結ボルトの軸部に環装した状態を示す図、（ｂ）は筒体の切欠きに押出部材を挿入した状態を示す図、（ｃ）は連結ボルトを節点部材（被連結部材）のねじ穴に螺合させた状態を示す図である。 本発明に係るフレーム材と節点部材（被連結部材）との連結方法を説明する断面図であって、（ａ）は筒体の一方の覗孔から緩み止ピンを挿入して連結ボルトの係合ピンを押し出している状態を示す図、（ｂ）は筒体の一対の覗孔と連結ボルトのピン孔とに緩み止ピンを挿設した状態を示す図である。

符号の説明

Ｂ フレーム材
１０ 主材
１０Ａ 管部
１０Ｂ エンドプラグ
１２ａ 主材の端面
１３ ボルト挿通孔
２０ 連結ボルト
２２ 軸部
２２ａ ピン孔
２３ 係合ピン
３０ 筒体
３１ ガイド溝
３２ 切欠き
３３ 覗孔
４０ 緩み止ピン
Ｓ 節点部材（被連結部材）
Ｓ１ ねじ穴
Ｐ 押出部材

Claims (2)

1. フレーム材の端部に装着された連結ボルトの軸部に筒体を環装し、当該筒体の内部に形成された一対のガイド溝のそれぞれに前記連結ボルトの軸部のピン孔に挿設された係合ピンの端部を係合させる第一工程と、
   前記筒体の側部から前記各ガイド溝に通じるように穿設された一対の覗孔の位置に前記係合ピンが移動するまで前記筒体を介して前記連結ボルトを回動させてその軸部を被連結部材のねじ穴に螺合する第二工程と、
   前記係合ピンよりも長尺の緩み止ピンを一方の前記覗孔から前記ピン孔に挿入して前記係合ピンを前記ピン孔から押し出し、前記一対の覗孔と前記ピン孔とに前記緩み止ピンを挿設する第三工程と、を含むことを特徴とするフレーム材と被連結部材との連結方法。
2. 前記緩み止ピンが屈曲していることを特徴とする請求項１に記載のフレーム材と被連結部材との連結方法。

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