JP4461405B2 - 緩み止め座金装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトとナットによる接合部の緩み止めに関し、特に木材等を使用した被接合部材の経年変化による接合部の緩みを、自動的に継続して防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木造建築物における接合部では、ボルトとナットを用いる金物補強の場合、工事中にしっかり締め付けても完成後数年間は木材の乾燥収縮が続く為、接合部に緩みが生じて完成当初の耐震性能を持続して得られていない。そこで、従来よりばねを使い、木痩せに対し座金を自動的に追従させる等の、次のような緩み止め技術が考えられている。
【０００３】
特開平１−３０７５０４号公報や実開平５−９６５３０号公報には、ばねに蓄えた回転力でナットの増し締めをする技術。
【０００４】
特開平５−１４１４０８号公報には、ばねを付けた座金で締め付ける技術。
【０００５】
特開平９−３１７７４５号公報には、一対の座金端縁部間の隙間にばねの力で離隔部材を食い込ませる技術。
【０００６】
特開平１１−１６６５２１号公報には、ボルトと座金の隙間にばねの力で楔リングを食い込ませて締め付ける技術等が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の回転増し締め方式は、木痩せに追従してばねを巻戻す毎にトルクが落ちてしまい、錆び付きに対し益々弱くなるので、効力の長期間保持が困難であり、また、後付け式装置では、共回り防止の為に更にボルトの頭も固定する必要がある為、取り付け手間が余計にかかるという問題もある。
【０００８】
次に、ばねの圧縮力だけに頼る方式では、地震に備えるには、平時から常に座金をめり込ませるほど強力なばねが必要となり、これでは返って被接合部材を変形させてしまい接合部を弱めてしまう問題がある。
【０００９】
次に、一対の座金間に、離隔部材をばねの力で食い込ませる方式においては、被接合部材への圧縮力が弱く、収縮等で歪曲した梁など重量材間の隙間は残ってしまい、がたつきを止める事はできない。また、その実施例の、離隔部材としてＥ形楔付リングばねを使う方法は、一般的にばねの太さと弾性縮径率は反比例の関係にあるので、太く強くすると食い込み量が減り、両座金の離隔距離が減って木痩せに充分な追従ができなくなるし、楔形隙間を広角にすると今度は楔効果が低下し、特にリングばね開口部側の特定方向からの外力に対して最も弱くなってしまう等の問題もある。
【００１０】
そして最後の、ボルトと座金の隙間に、楔リングをばねの力で食い込ませて締め付ける方式は、座金のテーパー孔に楔リングを押し付けるばねの力と、楔リングがボルトを締め付ける力とは比例関係にあるので、木痩せが進むとその分ばねも伸び、楔リングの締め付け力が低下するので次第に摩擦力が衰え、強い振動では楔リングが耐えきれず滑り出したり、締め付け過ぎると、楔リングがボルトのネジ山をつぶして座金にはまり込み作動しなくなる等の問題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決し、コンパクトでありながら外力に対して強力で、耐久性があり、取り付け手間のかからない緩み止め座金装置を、安価にて提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、一対の丸座金の一方を、中心に穴をあけた凸レンズ形にし、その球面部と他の一方の面を合わせる事により、周囲から中心に向かって狭くなる断面Ｖ形の隙間に、摩擦抵抗面を巻き目間に備えたぜんまいばねを、予め蓄えておいた復元力で蛇のように巻き込ませ、常に座金同士を離隔させ続ける楔の働きをさせて、木痩せ分を補充させることを特徴とし、更に被接合部材への圧力補強の為の圧縮用コイルばねと、その内部にボルトの共回り防止用弾性パイプを加え、これらを外周溝付軟質透明パイプのカバーの中に組み込んで一体とした。
【００１３】
上記のように構成された本発明の緩み止め座金装置によると、経年変化による被接合部材の収縮に応じて、その分、一対の丸座金同士を離隔させようと、縮径するように付勢したぜんまいばねが内側から順に巻き目を緩めながら自動的にその隙間に食い込む。
【００１４】
そして、地震等の外力を受た時は、凸レンズ形座金の球面部との圧接点である巻き目の内側から拡径させるようとする圧力が生じ、これは、巻き目同士を滑らそうとする回転力とに分解され、縮径時とは逆に巻き目間の滑り止め摩擦面への圧迫が起こる。
【００１５】
この摩擦力は摩擦面への圧力に比例するので、縮径はたやすくても拡径は困難と言う特殊効果を持ち、鱗を持つ蛇のように巻き込んだら最後、強固に巻き目がほどけ無くなる為、小型でも従来に無い強力な耐力を得ることができる。さらに、座金との圧接点であるぜんまいばね内側の巻き目を、その外側の巻き目同士が団結して下支えとなるので、巻き目の座屈に関しても強力に作用する。
【００１６】
そして、このぜんまいばねに内接する丸座金を、凸レンズ形の球面状としたのは、地震の揺れや接合部の歪みによる一対の丸座金同士の傾きにも、ぜんまいばねとの接点は常に円形を保ち、巻目間への外力を均等に分散してかけられるからであり、もしも、この部分をテーパー面とした場合は、圧接点となるぜんまいばねが円形から疑似楕円形の間で揺れ動き、外力が均等にかからず摩擦面同士が離れてしまうことがあり、耐震力を低下させてしまう欠点がある。
【００１７】
また、圧縮用コイルばねは、梁等の重量材を羽子板ボルトで水平に接合するような場合において、被接合部材間に隙間を残さず、それぞれの収縮分を本発明取り付け側にまとめて引き寄せる為の補強に必要であり、一対の丸座金間隔を常時適度に押し広げる役目をする。
【００１８】
そして、共回り防止用弾性パイプは、本発明の装着時にコイルばねと共に縮まり、やがて間隔の詰まったコイルばねに逃げ場を阻まれて体積を外に逃がせず内側のボルトのねじ山に絡み付き、これと凸レンズ形座金裏面の係止爪とによりボルトの共回りを防止する事ができる。
【００１９】
そして更に、利便性を高める為に本発明の一対の丸座金の外周部に、外周溝付軟質透明パイプのカバーを取り付け、本発明の装置全体を組み込みワンセットとした。また、このパイプ外周のＬ形溝は、本装置を締め付けて装着が完了し、起動すると、ぜんまいばね外側の巻端部先に付けたマークが、巻端部下に巻き込まれ見え無くなるようにしたサインを、この透明パイプの切断面に写し出す反射鏡の役目をする。
【００２０】
また、本発明の装置内部は、弾性パイプとこの外周溝付軟質透明パイプで密閉されるので、取り扱いが安全であるし、あえて高価なステンレス等錆びにくい金属を使わなくても長期間錆から守ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は本発明に係る緩み止め座金装置の分解斜視図であり、凸レンズ形丸座金１、丸座金２、ぜんまいばね３、弾性パイプ４、コイルばね５、軟質透明パイプ６により構成されており、これらを被接合部材９を貫通させたボルト７に挿通させ、ナット８により締め付けるようすを、分解して図示したものである。
【００２２】
さらに、本発明の一対の丸座金の一方である凸レンズ形丸座金１は、ぜんまいばね３との接点である球面部１ａと、弾性パイプ４内蔵のコイルばね５がちょうど入る大きさの穴部１ｂと、装置の回転防止用係止爪１ｃと、軟質透明パイプ６の連結カバー抜け落ち防止用小フランジ部から成る。
【００２３】
また、一対の丸座金の他の一方である丸座金２は、ぜんまいばね３との接点である平面部２ａを持つ、しかし、この面は図８に示す他の実施例のように、凸レンズ形丸座金１同様の球面部としてもよい。また、更に他の実施例として凸レンズ形とは逆の凹レンズ形丸座金と、ぜんまいばね３とは逆の拡径しようとする力を利用する方法もある。
【００２４】
本発明の要となるぜんまいばね３は、通常の巻戻し状態の内径は穴部１ｂ以下であるが、これを拡径したときは丸座金と同じ外径で、そのときの内径は球面部１ａより少し大きい寸法とし、ぜんまいばねの先端がＶ形の隙間に内接しながらスムースに入り込むように、内側の約一巻き分を先細に幅をカットした。また、その先端の片側には止金３ａ（係止部）を付け、これをぜんまいばね内側の小孔（被係止部）に、先端肩部３ｂを少し巻き目からはみ出させる状態で引っ掛けて拡径状態を保たせるようにした。尚、この係止方法は他に仮止め的なスポット溶接（低温）に置き換えることもできる。
【００２５】
装着時には平面部２ａが先端肩部３ｂを強く圧迫するので、連動してこの止金３ａが外れ、起動スイッチの役目をする。また、これが外れると同時にぜんまいばね３が球面部１ａと接触するまで縮径するので、外側の巻端部先に付けたマーク３ｄは巻端部下に巻き込まれ見え無くなる。
【００２６】
また、このぜんまいばねの巻き目間には摩擦を生じさせる必要があり、図６に示すように、両面に凹凸を付けたり滑り止めの塗装等をして滑り止め加工面３ｅを形成する、また、滑り止めシート３ｆは図７のように巻き目間に巻き込んで使用する、そして、それぞれの摩擦係数や長さを調整することにより用途に合わせた最適なものを作ることができる。
【００２７】
次に、弾性パイプ４は、外径がコイルばね５の内径と同じ大きさであり、この圧縮用コイルばね５に内蔵される形を取り、装着時には共に縮まり、ボルトに絡み付いて自動的に共回りを止める働きをする。ただしこれは、基礎と土台をアンカーボルトで垂直に接合する時のように、ボルトが固定されていて、しかも重力が手伝って、収縮が必ず本装置側だけに自然に起こるような場所等には、強力な圧縮力も共回り防止も必要としないので、場所によってはこれらが不要な所もある。
【００２８】
そして、上記の１、２、３、４、５の個々の部品を軟質透明パイプ６を通して連結し、扱いやすくした。また、このパイプにはぜんまいばね３が収まる所の外周に溝部６ａがあり、ここが、ぜんまいばね３の外側の巻端部先に付けたマーク３ｄを切断面６ｂに映しだす鏡となり、本発明の装着時にこのマーク３ｄが消えることで起動開始のサインとなる。これは、取り付け場所によっては横から確認しずらい場合もあるので、正面からも目視できるようにしたものである。
【００２９】
図２は本発明の締め付け前の断面図であり、ぜんまいばね３の先端肩部３ｂが巻き目から少しはみ出している。通常はこの形に組み立てられており、この状態から図３のようにナット８を締め付けていくだけで、自動的に、先端肩部３ｂが丸座金の平面部２ａに押されて、止金３ａが小孔３ｃからはずれ起動を開始し、サインをだす。
【００３０】
図４は被接合部材の収縮に追従した時の断面図であり、被接合部材９が経年変化による収縮により被接合部材１０の所まで進んだ様子を示し、ぜんまいばね３が縮径して凸レンズ形丸座金１と丸座金２の隙間に食い込み、木痩せ分を離隔して補っている。また、図５はこれに揺れや歪みを受けた時の断面図であり、凸レンズ形丸座金１が傾斜しても、球面部１ａとぜんまいばね３との接点位置が変わるだけであり円形である接点の形もその外径も変わらない。
【００３１】
図８は一対の丸座金の両方に凸レンズ形丸座金１を使ったものであり、被接合部材の収縮に追従した時の他の実施例断面図である。ぜんまいばね３との接点は常に球面部１ａ同士なのでボルト７に弾力性を持たせれば関節のようなスムースな動きも可能となる。
【００３２】
図９は本発明を他の用途で使用して揺れを受けた時の、他の実施例断面図である。ここでは、基礎等に装備した場合の、免震装置としての揺れ方を図示したものであり、建造物用に装置全体を拡大して、凸レンズ形丸座金１を上下に２枚使い、その上側のボルト挿通孔の径を大きくして揺れ幅を大きく取れるようにし、ぜんまいばね３を強力なものに換え、更に、コイルばね５は荷重を受けるために強力なものが必要なので外付けにした。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の緩み止め緩衝座金装置は、上記の通り構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３４】
本発明は、木痩せ等に追従させて一対の丸座金間を離隔させるのに、滑り止め付きぜんまいばねを食い込ませる方法を取ることにより、地震等の大きな外力に対しても、巻き目間摩擦の働きにより両座金間に鋼鉄の輪をはめた状態となり、比類のない耐力を得ることができる。そして、その摩擦力は、静止時に最大となるので、地震のような反復運動に対しては粘り強い耐力が期待できる。
【００３５】
また、その耐力は木痩せが進んでも衰えることがなくほぼ一定であり、さらに、ぜんまいばねと一方の丸座金との圧接点は球面上にあり、常に円形を保つのであらゆる方向の外力に対し均一に作用し、信頼性が高い。
【００３６】
また、その耐力強度は、要のぜんまいばねの厚みや巻数、または重なる面の摩擦係数やその長さを変えることにより調整でき、ぜんまいばねを取り替えるだけで多種多様な物がコストをかけず簡単に作れる。
【００３７】
本発明は、コンパクトなワンセットに組まれているので場所を選ばず、装着は通常の座金同様ただナットを締め付けるだけであり簡単である。また、同時に共回り防止機能が働くので楽に確実に作業でき、最後には装置起動のサインを目視確認できるので安心である。
【００３８】
また、本発明を経年変化のない硬質部材の接合等に使用する場合、ぜんまいばねの耐力強度を上記の方法により調整し、一対の丸座金間を少し離隔した状態、つまりボルトを少し緩めた状態で使用することにより、緩衝装置として働かせることができる。
【００３９】
さらに、本発明の一対の丸座金の両方を凸レンズ形にすれば、関節のようなスムースな動きを持たせることができ、この装置を大型にすれば免震装置としても働かせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の締め付け前の断面図である。
【図３】本発明を締め付けて装着を完了した時の断面図である。
【図４】本発明が被接合部材の収縮に追従した時の断面図である。
【図５】本発明の装着時に揺れや歪みを受けた時の断面図である。
【図６】ぜんまいばね巻き目間の滑り止め加工面を示す斜視図である。
【図７】ぜんまいばね巻き目間の滑り止めシートを示す斜視図である。
【図８】本発明が被接合部材の収縮に追従した時の他の実施例断面図である。
【図９】本発明を他の用途で使用して揺れを受けた時の他の実施例断面図である。
【符号の説明】
１ 凸レンズ形丸座金
１ａ 球面部
１ｂ 穴部
１ｃ 係止爪
１ｄ 小フランジ部
２ 丸座金
２ａ 平面部
３ ぜんまいばね
３ａ 止金（係止部）
３ｂ 先端肩部
３ｃ 小孔（被係止部）
３ｄ マーク（着色部）
３ｅ 滑り止め加工面（摩擦加工面）
３ｆ 滑り止めシート
４ 弾性パイプ（共回り防止用）
５ コイルばね（圧縮用）
６ 軟質透明パイプ（外周溝付）
６ａ 溝部（反射面）
６ｂ 切断面
７ ボルト
８ ナット
９ 被接合部材（収縮前）
１０ 被接合部材（収縮後）

Claims (4)

1. 被接合部材の収縮等によるボルトの緩みを、一対の座金間を離隔させてその収縮分を補充することにより防止する装置において、一対の丸座金（１、２）の一方を、中心に穴をあけた凸レンズ形（１）にして、その球面部（１ａ）と他の一方の面（２ａ）を合わせる事により、周囲から中心に向かって狭くなる断面Ｖ形の隙間に、巻き目面に滑り止め加工（３ｅ）をしたぜんまいばね（３）を、予め蓄えておいた復元力で巻き込ませる事を特徴とする緩み止め座金装置。
2. ぜんまいばね（３）の巻き目間に、滑り止めシート（３ｆ）を巻き込ませた請求項１記載の緩み止め座金装置。
3. 一対の丸座金（１、２）間を離隔する方向に付勢し、共回り防止用弾性パイプ（４）を内蔵する、圧縮用コイルばね（５）を取り付けた請求項１又は２記載の緩み止め座金装置。
4. 一対の丸座金（１、２）それぞれの外周部に外接させて、外周溝付軟質透明パイプ（６）の連結カバーを取り付けた請求項１、２又は３記載の緩み止め座金装置。

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