JP4666404B2 - 高張力鋼グレーチング - Google Patents

Description

本発明は、道路の側溝などの蓋や床板として用いられる、格子状のグレーチングに関する。

舗装道路の側溝などの蓋として用いられるグレーチングは、Ｉ字形を含む断面矩形のベアリングバーを立てた状態で平行に並べ、その上端側をクロスバーで連結して、格子窓を形成し、ベアリングバーの両端部をそれぞれエンドバーで連結したもので、道路上の雨水や土砂がその格子窓を通過して側溝内に落ち込むようになっている。

また、通常、グレーチングの上を人や車両が通過するものなので、凹凸をなくすように、クロスバーはベアリングバーに対して、クロスバーがベアリングバーの上端面から突出しない状態となるように、突き合わせ抵抗溶接されている。

ところで、このグレーチングの強度を維持しながら、軽量化を図るのに、また、同じ形状でありながら、強度を向上させるのグレーチングの素材として、高張力鋼を用いるのが良いが、このグレーチングの素材として高張力鋼を用いることについては、すでに特許文献１に記載されている。

しかし、この特許文献１は、単に、グレーチングの素材の一例として、高張力鋼を示唆するのみで、高張力鋼の例えば同じ強度で板厚が薄くなるという特性を利用した、産業的に価値のある高張力鋼グレーチングを具体的に示したものではなかった。

特開２００２−３５６７６０号公報（段落［０００４］、［０００６］） 実登第３０３３４３９号公報（図１、２のエンドアングル２、２’）

本発明は、上記問題を改善しようとするもので、高張力鋼を用いたグレーチングで、産業的に価値のあるものを具体的に提供することを目的としている。

本発明の高張力鋼グレーチングは、道路の側溝などの蓋として用いられ、矩形断面のベアリングバーを立てた状態で平行に並べ、突き合わせ抵抗溶接により、前記ベアリングバーの上端側をクロスバーで前記クロスバーが前記ベアリングバーの上端面から突出しない状態で連結して格子窓を形成し、前記ベアリングバーの両端部をエンドバーで連結したグレーチングである。

本発明の高張力鋼グレーチングは、上記基本構造に加え、エンドバーが、高張力鋼鋼板を素材とし、この高張力鋼鋼板を塑性加工することにより、前記ベアリングバーの両端部に接合される垂直部と、前記垂直部の下端部分に連続し該両端部の下方側を受ける受け部と、前記垂直部の上端部分から前記受け部とは反対方向に直角に伸び出した支持部とを形成したものとされ、前記受け部と前記支持部とで、前記ベアリングバーへの荷重を受け得るようにしたことを特徴とする。

つまり、本発明のこの高張力鋼グレーチングは、一般に、Ｕ字溝用グレーチングと称されるもので、グレーチングの全体を嵌め込むような受け溝がないＵ字溝に用いられ、グレーチング本体の両側上端にツバを備えたもので、このツバによりグレーチングに作用する荷重を負担する、ツバ付きグレーチングとも称されるものである。

本発明では、このタイプのグレーチングにおいて、ツバの部分を含むエンドバーを高張力鋼とすることで、同じ強度を保ちながら、薄肉化を達成し、かつ、この薄肉化によって、ツバ付きエンドバーを一般に容易入手可能な高張力鋼板を塑性加工することにより製造可能として、ベアリングバーを含むグレーチングの仕様要求に小ロットで即座に対応可能としたものである。

また、本発明では、上記薄肉化の利点を更に生かし、このツバ付きグレーチングにおいて、Ｕ字溝の溝上面に接する支持部に加え、ベアリングバーの両端の下側部を受ける受け部を塑性加工により高張力鋼板により一体成形可能としたことにより、これまでの単にアングル鋼を用いたエンドバー（「エンドアングル」とも言う。）に比べ、荷重によりベアリングバーがエンドバーから脱落することをよりよく回避することができるようになる。

更に、この際、ベアリングバーの両端部分の下側部分を受ける受け部は、グレーチングの格子窓の開口面積を小さくするものであり、できるだけ、この開口面積を小さくしないように短寸化が望まれるので、該下側部分を受けるという役割を果たす範囲で、短寸化が要請されるが、薄肉の高張力鋼板を塑性加工することにより、この要請にも答えることができる。

また、本発明の高張力鋼グレーチングの対象には、上述のツバ付きグレーチングに限定されず、いわゆるツバ無しグレーチング（一般に、「一般側溝用グレーチング」と称される。）も含まれる。このツバ無しグレーチングは、道路の側溝で、グレーチングを嵌め込む受け部を備えたものに用いられ、側溝の上面とグレーチングの上面とが一致するように用いられるものである。

本発明では、このツバ無しグレーチングの場合に、その素材として高張力鋼を用いる箇所として、特に、グレーチングへの荷重を受けるベアリングバーだけに限定し、それ以外のクロスバー、エンドバーを従来鋼を用いることを特徴とするものも提案している。

このツバ無しグレーチングによれば、ベアリングバーに高張力鋼を用いることの利点、つまり、従来鋼と同じ強度を保ちながら薄肉化、開口率の向上を達成し、一方、従来鋼と同じ寸法とする場合には、対応寸法・形状を変えることなく高強度化を達成するという利点を発揮しながら、全部を高張力鋼とした場合に発生する溶接成形後の歪みの問題を極力解消でき、製品基準に合致したものを生産性のよい工程で製造することができるという効果を発揮する。

更に、本発明では、ツバ付き・ツバ無しグレーチングのいずれの場合についても、ベアリングバーを高張力鋼とすることで、従来鋼では達成しえなかった薄肉化を達成する場合（１．６ｍｍ以上３．０ｍｍより小さい）に、その板厚に対してクロスバーの直径を突き合わせ抵抗溶接を好適に行うために適当とされた直径である３ｍｍより大きい４ｍｍ以上５ｍｍ以下の直径とすること提案するものである。

これにより、ベアリングバーを薄肉化したことによる、グレーチング全体の横荷重への強度の不足を補うことができると共に、溶接成形後の歪みの問題及び平面維持強度の低下の問題を極力解消でき、製品基準に合致した良品を生産性のよい工程で製造することができるという効果を発揮することを見いだしたものである。

このクロスバーの太径化は、ツバ付きグレーチングで、ベアリングバーとエンドバーとの双方を高張力鋼とした場合にも、上記効果、つまり、グレーチング全体の横荷重への強度の不足を補うことができると共に、溶接成形後の歪みの問題及び平面維持強度の低下の問題を極力解消でき、製品基準に合致した良品を生産性のよい工程で製造することができるという効果を発揮するものである。

上記、本発明で提案される種々の高張力鋼グレーチングは、単に、グレーチングの素材を高張力鋼とするアイデアの段階から、実際に高張力鋼グレーチングを試作製造し、強度試験、使用試験をすることを繰り返すという試行錯誤の結果生み出されたものであり、全体として、高張力鋼を用いたグレーチングで、産業的に価値のあるものを具体的に提供することを達成したものである。

上記、解決手段に記載した通りである。

以下に、本発明の実施の形態（実施例）について、図面を用いて説明する。

実施形態１

図１は、本発明の高張力鋼グレーチングの一例を示すもので、（ａ）はその正面図（平面図）、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面図、図２（ａ）は、図１の高張力鋼グレーチングの使用状態を示す要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図である。

この高張力鋼グレーチング５は、この図２（ａ）に示すように、いわゆるツバ付きグレーチングであって、道路のＵ字溝Ｕの蓋として使用されるものであり、矩形断面のベアリングバー１を立てた状態で平行に並べ、突き合わせ抵抗溶接により、ベアリングバー１の上端側をクロスバー２で、このクロスバー２がベアリングバー１の上端面から突出しない状態で連結して格子窓Ｗを形成し、ベアリングバー１の両端部をそれぞれエンドバー３で連結したものである。

上記の基本構成に加え、この高張力鋼グレーチング５は、エンドバー３が、高張力鋼鋼板を素材とし、この高張力鋼鋼板を塑性加工することにより、ベアリングバー１の両端部分に接合される垂直部３ａと、垂直部３ａの下端部分に連続し該両端部分の下方側を受ける受け部３ｂと、垂直部３ａの上端部分から受け部３ｂとは反対方向に直角に伸び出した支持部３ｃとを形成したものとされていることを特徴とする。

この受け部３ｂと支持部３ｃとは、図２（ａ）に示すように、支持部３ｃがＵ字溝Ｕの溝上面Ｕａに載せられ、受け部３ｂはベアリングバー１の両端部分を受けて、双方によりベアリングバー１への荷重Ｆを受け得るようにしたものである。

このように、このツバ付きグレーチング５において、ベアリングバー１への荷重を受けるエンドバー３の素材を高張力鋼鋼板とすると、従来のエンドアングルをエンドバーとして用いたもの（例えば、特許文献２）比べ、以下のような効果を発揮する。

効果１：同じ荷重に耐える鋼板として、より薄い高張力鋼板を使うことができ、この薄さを利用して、図２（ａ）に示したような、ツバ付きグレーチングとして有利なＺ字形形状（支持部３ｃと垂直部３ａと受け部３ｂとからなる）のエンドバー３を塑性加工により成形することができる。

この結果、従来のアングル鋼を用いた場合には、アングル鋼は一般に押し出し成形されるものなので、市場にある規格品から適宜選択するしかなく、選択枝が限定されるが、高張力鋼板を塑性加工により成形する場合には、エンドバー３を必要に応じて簡単に製造可能であり、小ロット多品種製造にも対応することができる、という効果が発揮される。

効果２：図１（ａ）、図２（ａ）から解るように、受け部３ｂは、格子窓Ｗの開口面積を小さくするものでもあるので、ベアリングバー１の両端部分を受けて、ベアリングバー１への荷重を負担し得る範囲でできるだけ短寸のものがよいが、塑性加工（例えば、板金加工により折り曲げ）する場合には、板厚に対して端部の寸法が限定されるので、板厚が薄くなればなるほど、受け部３ｂのベアリングバー１を受ける長さを短くすることができ、格子窓Ｗの開口面積を大きくすることができる。

具体的には、この例では、エンドバー３の素材として、板厚ｔｅ＝１．８ミリの高張力鋼を使っており、その場合、受け部３ｂがベアリングバー１の両端を受ける長さＴを、１０ミリ程度とすることができる。なお、現状では、一般に市場で入手可能な高張力鋼鋼板の板厚としては、上記に加え、２．３ミリ、３．２ミリのものが、グレーチングのエンドバーの素材として採用可能であるが、これらに限定されるものではない。

効果３：上記薄肉化の利点を更に生かし、このツバ付きグレーチング５において、Ｕ字溝Ｕの溝上面Ｕａに接する支持部３ｃに加え、ベアリングバーの両端の下側部を受ける受け部３ｂを塑性加工により高張力鋼板により一体成形可能としたことにより、これまでの単にアングル鋼を用いたエンドバー（「エンドアングル」とも言う。）に比べ、荷重Ｆによりベアリングバー１がエンドバー３から脱落することをよりよく回避することができるようになる。

また、エンドバーをこのようにＺ形形状とする場合でも、鋼板の塑性加工で成形可能なので、グレーチングの仕様、ベアリングバーの形状に合わせたエンドバーを簡単に製造できる、多品種、小ロット製造に対応することができる。

効果４；このエンドバー３では、抗張力鋼鋼板を用いることにより、道路面からの出っ張りとなる指示部２ｃの板厚ｔｅを従来のものに比べ、薄いものとすることができ、道路面での段差を減少させ、車には段差により騒音の低下、歩行者には躓き安さを抑制するという効果を発揮することができる。

加えて、この高張力鋼グレーチング５は、ベアリングバー１の素材をも高張力鋼として、そのベアリングバー１の板厚ｔｂが一般構造用圧延鋼材を用いた場合の最小板厚（一般には３ミリ）より小さいもの（板厚ｔｂ＝１．６ミリ）であり、クロスバー２の直径ｄを突き合わせ抵抗溶接を好適に行うために適当とされた直径（一般には３ミリ）より大きい直径（直径ｄ＝４ミリから５ミリ）としたことを特徴とする。

なお、この例では、クロスバー２は、直径４ミリの丸棒をネジって六角形のツイストバーとしたものを用いているが、ツイストバーの形状はこれに限定されず、四角形やそれ以外のものであってもよい。また、ここで直径という場合は、ツイストにする前の丸棒の直径を言うものとする。

このように、ベアリングバー１の素材を高張力鋼とすると、一般にベアリングバー１に作用する縦荷重Ｆだけを考慮すると薄肉化できるのであるが、この縦荷重Ｆに直交する方向の横荷重（例えば、このグレーチング５の上に、自動車のタイヤが載った状態で、タイヤの向きが変わった場合に作用する力）に対しては、強度が低下するという面がある。

また、クロスバーが細い場合には、グレーチング５全体としての平面維持強度が低下することとなる。クロスバー２を太くすることにより、上記、横荷重に対する強度低下と、この平面維持強度の低下とを抑制し、薄肉ベアリングバーでありながら、製品として、実用性のある、産業的に価値のあるものとすることができる。

なお、クロスバー２を、ベアリングバー１の板厚に対して突き合わせ抵抗溶接する場合に適切な直径より太いものとする場合には、抵抗溶接の条件を従来方法に比べ、異なる条件とすることが必要となるが、試行錯誤的に決定されるものである。

ここで、高張力鋼とは、基本としては、ＪＩＳ Ｇ３１２９、Ｇ３１３４、Ｇ３１３５に規定された高張力鋼が適用可能であるが、これらに限定されず、従来用いられていた一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００の強度の１．５倍程度以上の強度を持ち、一般に高張力鋼とか、高強度鋼とか称されるものを含むものである。更に、高張力鋼には、超高張力鋼と称される、ＳＳ４００の強度の３倍〜４倍程度の強度を持つもの、例えば、引っ張り強さが１５００ＭＰａ程度のものを含むものである。

試行錯誤を重ねた結果得られた適切なな溶接条件で突き合わせ抵抗溶接を行うと、板厚１．６ミリというベアリングバー１に対して、通常より太い４．３ミリという直径（４ミリの丸棒をネジって六角あるいは四角断面としたもの）のクロスバー２を用いた場合でも良好な溶接をすることができた。

なお、この実施形態では、エンドバー３だけでなく、ベアリングバー１も高張力鋼を素材とする場合を例示したが、上述の説明から解るように、エンドバー３を高張力鋼で薄板化しするという点は、ベアリングバーの素材に依存することなく実現可能なものであり、その薄板化の効果も独立して発揮されるものである。

実施形態２

図３は、本発明の高張力鋼グレーチングの他例を示すもので、（ａ）はその使用状態の外観斜視図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ矢視図である。

この高張力鋼グレーチング５Ａは、この図３（ａ）では、道路の側溝ＵＡの蓋として、グレーチング受部Ｕｂに設置されているものを示しているが、その他に、クリーンルームや多数階駐車場などの床板、あるいは、階段の踏み板としても用いることができるものである。

その構成は、図１、２に示した高張力鋼グレーチング５に比べ、エンドバー３Ａが側溝ＵＡのグレーチング受部Ｕｂに支持されるもので、ベアリングバー１への荷重を負担するものではなく、通常の矩形断面の一般構造用鋼を素材とするフラットバーである点が異なっている。

つまり、この高張力鋼グレーチング５Ａは、ツバなしのグレーチングにおいて、ベアリングバー１だけを高張力鋼を素材とし、他のクロスバー２、エンドバー３Ａは、一般構造用鋼を素材とした点を特徴とする。また、この例では、クロスバー２は、ツイストされていない丸棒をそのまま用いたものである。

このようにすると、クロスバー２をベアリングバー１に突き合わせ抵抗溶接した後、エンドバー３Ａを接合して製品とする過程での歪みの量が少なく、また、歪みが生じたとしても、その矯正がしやすく、高張力鋼を素材として用いた高張力鋼グレーチング５Ａとして、製品基準に合致した良品を生産性のよい工程で製造することができる。

また、この高張力鋼グレーチング５Ａでは、クロスバー２の太さの点では、図１、２と同様の太さの関係を、クロスバー２の板厚に対して維持しており、その点では、図１、２の高張力鋼グレーチング５と同じ効果を発揮することができる。

しかしながら、ベアリングバーの板厚を、その横強度や平面維持強度を確保できるような板厚とすることができる場合には、クロスバーの太さを従来例のままとして、単に、ベアリングバーだけを高張力鋼を素材とするだけでよく、その場合も、上記のベアリングバーだけを高張力鋼を素材とし、他のクロスバー、エンドバーは、一般構造用鋼を素材とする場合の効果を発揮する。

実施形態３

図４は、本発明の高張力鋼グレーチングの他例を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ｂ）のＢＢ断面図、（ｄ）はその使用状態の正面図、（ｅ）は（ｄ）の側面図である。

この高張力鋼グレーチング５Ｂは、図２（ｄ）、（ｅ）に示すように、円形側溝Ｖの開口ＶＡの蓋用グレーチングとして用いられ、両外側部分１Ｂを除くベアリングバー１Ａとクロスバー２Ａの素材を高張力鋼としたとしたことを特徴とする。なお、符号３Ｂはエンドバーである。

つまり、図１の高張力鋼グレーチング５と比べると、円形側溝Ｗの細長い開口ＷＡに縦列状態で用いられるという点と、ベアリングバー１Ａだけでなく、クロスバー２Ａも矩形断面の高張力鋼であって、ベアリングバー１Ａにクロスバー２Ａを嵌め込む溝が設けられ、両者は通常の方法で溶接連結されているという点が異なっている。

このように構成された高張力鋼グレーチング５Ａによれば、主に、グレーチング５Ｂへの荷重を受ける部分となるベアリングバー１Ａとクロスバー２Ａが高張力鋼を素材としているので、その強度に応じてそれらの厚さを小さく（例えば、約三分の一に）することができ、結果的に全体の重量を従前の約半分とすることができる。

また、板厚を適度なものとすれば、外形寸法、開口率を変化させることなく、強度を向上させることができる。

上述の３つの実施形態の高張力グレーチング５、５Ａ、５Ｂは、上述したようにそれぞれ個別の特徴とそれに伴う作用効果を有するものであるが、単にグレーチングの素材を高張力鋼とするアイデアの段階から、実際に高張力鋼グレーチングを試作製造し、強度試験、使用試験をすることを繰り返すという試行錯誤の結果生み出されたものであり、全体として、高張力鋼を用いたグレーチングで、産業的に価値のあるものを具体的に提供するものである。

なお、本発明の高張力鋼グレーチングは、上記の実施形態（実施例）に限定されない。また、特許請求の範囲に記載された範囲、実施形態（実施例）の範囲で、種々の変形例、組み合わせが可能である。

本発明の高強度グレーチングは、高張力鋼を用いたグレーチングとして、産業的に価値のあるものを具体的に提供することが要請される産業分野に、特に、溝蓋や、クリーンルームや多数階駐車場などの床板や、階段の踏み板として用いることができる。

本発明の高張力鋼グレーチングの一例を示すもので、（ａ）はその正面図（平面図）、（ｂ）は（ａ）のＡＡ断面図 （ａ）は図１の高張力鋼グレーチングの使用状態を示す要部断面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ断面図 本発明の高張力鋼グレーチングの他例を示すもので、（ａ）はその使用状態の外観斜視図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ矢視図 本発明の高張力鋼グレーチングの他例を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）は（ｂ）のＤＤ断面図、（ｄ）はその使用状態の正面図、（ｅ）は（ｄ）の側面図

符号の説明

１、１Ａ ベアリングバー
２、２Ａ クロスバー
３、３Ａ エンドバー
３ａ 垂直部
３ｂ 受け部
３ｃ 支持部
５、５Ａ、５Ｂ 高張力鋼グレーチング
ｄ クロスバーの直径
ｔｂ ベアリングバーの板厚
ｔｅ エンドバーの板厚
Ｕ Ｕ字溝
ＵＡ 側溝
Ｕａ Ｕ字溝上面
Ｕｂ グレーチング受部
Ｖ 円形側溝
Ｖａ 開口
Ｗ 格子窓

Claims (2)

1. 道路の側溝などの蓋として用いられ、矩形断面のベアリングバーを立てた状態で平行に並べ、突き合わせ抵抗溶接により、前記ベアリングバーの上端側をクロスバーで前記クロスバーが前記ベアリングバーの上端面から突出しない状態で連結して格子窓を形成し、前記ベアリングバーの両端部をエンドバーで連結したグレーチングであって、
   前記エンドバーが、高張力鋼鋼板を素材とし、この高張力鋼鋼板を塑性加工することにより、前記ベアリングバーの両端部分に接合される垂直部と、前記垂直部の下端部分に連続し該両端部分の下方側を受ける受け部と、前記垂直部の上端部分から前記受け部とは反対方向に直角に伸び出した支持部とを形成したものとされ、
   前記受け部と前記支持部とで、前記ベアリングバーへの荷重を受け得るようにしたことを特徴とする高張力鋼グレーチング。
2. ベアリングバーの素材を高張力鋼として、そのベアリングバーの板厚が、一般構造用圧延鋼材を用いた場合の最小板厚より小さい板厚である、１．６ｍｍ以上３．０ｍｍより小さい場合に、クロスバーの直径を、その板厚に対して突き合わせ抵抗溶接を好適に行うために適当とされた直径である３ｍｍより大きい、４ｍｍ以上５ｍｍ以下の直径とすることを特徴とする請求項１記載の高張力鋼グレーチング。

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